JPH0742952B2 - 注油式密閉形スクロール圧縮機 - Google Patents

注油式密閉形スクロール圧縮機

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JPH0742952B2
JPH0742952B2 JP59231311A JP23131184A JPH0742952B2 JP H0742952 B2 JPH0742952 B2 JP H0742952B2 JP 59231311 A JP59231311 A JP 59231311A JP 23131184 A JP23131184 A JP 23131184A JP H0742952 B2 JPH0742952 B2 JP H0742952B2
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正夫 椎林
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Hitachi Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C29/00Component parts, details or accessories of pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C18/00 - F04C28/00
    • F04C29/0007Injection of a fluid in the working chamber for sealing, cooling and lubricating
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2270/00Control; Monitoring or safety arrangements
    • F04C2270/70Safety, emergency conditions or requirements
    • F04C2270/72Safety, emergency conditions or requirements preventing reverse rotation

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、作動ガスとしてヘリウムガスを用いている超
高真空分野のクライオポンプ装置用ヘリウム圧縮機等に
使用される注油式密閉形スクロール圧縮機に関する。
〔従来の技術〕
通常の密閉形スクロール圧縮機においては、その密閉容
器を低圧状態に保つ、いわゆる低圧チャンバ方式を採用
していると共に、油による冷却、いわゆる油注入方式
(油インジェクション方式)を採用しているものが多
い。この低圧チャンバ方式のスクロール圧縮機における
油注入方式としては、例えば実開昭56−85087号公報に
開示されたように、吐出管の途中に油分離器を設け、該
油分離器でガスから分離した油を圧縮機部へ注入するよ
うにした構成のものである。
〔発明が解決しようとする課題〕
この油注入方式では、注入された油(比較的多量の油)
がスクロール圧縮機部の圧縮室で作動ガスと共に昇圧作
用を受け、混合体となって吐出管に導かれるものの、低
圧チャンバ方式を採用している関係上、低圧の雰囲気に
ある電動機室の方へ一部の油が差圧によって流入するこ
とになり、その油量は運転時間の経過とともに増え続け
る。そして、前記油の油面が電動機ロータ部まで上昇す
ると、該ロータ部による攪拌損失が増加し、圧縮機性能
が低下する。また、電動機室へ流入する油量が増加する
に従い前記油分離器で捕集される油の量は減少し、圧縮
機部への注油量も減少するので、冷却という本来の役割
を果たせなくなる。特に、ヘリウムガスを作動ガスとし
た場合、他の冷媒ガス(例えば、冷凍空調用のフロンガ
スなど)に比べてガスの比熱比が大きいため、吐出ガス
温度が非常に高くなり、ヘリウムガスを十分に冷却する
ためには多量の油注入が必要となる。
本発明の目的は、ヘリウムガスを作動ガスとした密閉形
スクロール圧縮機において、圧縮機部の冷却を常に安定
して十分に行え、しかも密閉容器底部に溜る潤滑油の油
面高さを安定化することのできる注油式密閉形スクロー
ル圧縮機を得ることにある。
〔課題を解決するための手段〕
密閉容器内に、スクロール圧縮機部と電動機部を収納す
ると共に、前記スクロール圧縮機部は、円板状鏡板に直
立した渦巻状のラップを有する固定スクロール部材と旋
回スクロール部材とをラップを互いに内側にしてかみ合
せ、旋回スクロール部材を回転軸に連設する偏心機構に
係合し、旋回スクロール部材を自転することなく固定ス
クロール部材に対し旋回運動させ、固定スクロール部材
にはその中心部に開口する吐出口と外周部に吸入口を設
けて吸入口よりヘリウムガスを吸入し、両スクロール部
材にて形成される圧縮室を中心に移動させ容積を減少し
てヘリウムガスを圧縮し、吐出口より圧縮ガスを密閉容
器室内に吐出し、さらに吐出管を介し密閉容器外にヘリ
ウムガスを吐出する密閉形スクロール圧縮機において、
軸受部及びオルダム機構の摺動部へ供給する潤滑油を溜
める空間を前記密閉容器の底部に備え、この密閉容器内
の底部に溜る油を密閉容器外部に導くための油抽出管
を、前記密閉容器の下部にその先端部が容器内の潤滑油
中に突き出るように取り付け、この油抽出管の先端部は
電動機ロータ下方にあってかつ前記軸受部及びオルダム
機構の摺動部へ潤滑油を供給する油吸上管の油吸い込み
部と同等レベルの高さの位置に設け、前記スクロール圧
縮部へ冷却及び潤滑のための潤滑油を供給する油注入管
を、前記密閉容器に貫通させて固定スクロール部材の鏡
板部に設けた油注入用ポートに接続し、この油注入用ポ
ートの開口部は前記スクロール圧縮機部の圧縮途中の圧
縮室に開口しており、前記油注入管の上流側と前記油抽
出管とを油冷却器を介して油配管で接続し、密閉容器底
部の潤滑油を密閉容器外に導いて、前記油冷却器で冷却
した後前記ポートに導入することを特徴とする注油式密
閉形スクロール圧縮機。
〔作用〕
油注入管からポートを介して圧縮室に注入された冷却用
の潤滑油は、両スクロールの圧縮作用により作動ガスと
ともに高圧の吐出圧力まで昇圧され、密閉容器内に吐出
される。密閉容器内は比較的広い空間を備えているの
で、密閉容器自体が油分離機能を有し、注入された大部
分の油はこの密閉容器内でガス中から分離され、容器底
部に溜められる。容器底部に溜められた油は、密閉容器
内の吐出圧力と圧縮機部内の中間圧力(吸入圧力と吐出
圧力との中間の圧力)との差圧によって、油抽出管を介
して外部に導かれ、油冷却器で冷却された後、再び油注
入管から圧縮機部内に注入される。
したがって、圧縮機部冷却のための給油系路が、軸受へ
の給油経路とは別の経路となっているため、特別な給油
ポンプ等を用いることなく常に安定して大量の潤滑油を
圧縮機部に注入することができる。このため、ヘリウム
ガスの冷却を常に確実に行うことができる。
また、抽出管の先端部が電動機ロータの下方にあって潤
滑油中に突き出すように設け、この油抽出管を介して一
旦密閉容器外の油配管に導かれた潤滑油は全て吐出口か
ら再び密閉容器内に戻されるため、密閉容器の底部に溜
められる潤滑油の油面は、運転経過に関係なく常に適正
油面高さに維持される。この結果、電動機ロータによる
油攪拌損失を防止できると共に、油吸上管の油吸込部と
油抽出管のレベルを同等にしたことによって潤滑油が油
吸上管及び油抽出管に均等に給油できる。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を第1図に従って説明する。第
1図は本発明による注油式密閉形スクロール圧縮機の縦
断面図および注油系統図を示している。図において、密
閉容器1内の上方にはスクロール圧縮機部2が、下方に
は電動機部3が収納されている。そして、密閉容器1内
は上部室1aと電動機室1bとに区画されている。スクロー
ル圧縮機部2は固定スクロール部材5と旋回スクロール
部材6を互に噛合わせて圧縮室(密閉空間)2a,2bを形
成している。
固定スクロール部板5は、円板状の鏡板5aと、これに直
列しインボリュート曲線あるいはこれに近似の曲線に形
成されたラップ5bとからなり、その中心部に吐出口10、
外周部に吸込口7を備えている。旋回スクロール部材6
は円板状の鏡板6aと、これに直立し、固定スクロールの
ラップと同一形状に形成されたラップ6bと、鏡板の反ラ
ップ面に形成されたボス部6cとからなっている。フレー
ム11は中央部に軸受部を形成し、この軸受部に回転軸14
が支承され、回転軸先端の偏心軸14aは、上記ボス6cに
旋回運動が可能なように挿入されている。またフレーム
11には固定スクロール部材5が複数本のボルトによって
固定され、旋回スクロール部材6はオルダムリングおよ
びオルダムキーよりなるオルダム機構12によってフレー
ム11に支承され、旋回スクロール部材6は固定スクロー
ル部材5に対して、自転しないで旋回運動をするように
形成されている。回転軸14には下部に電動機軸14bを一
体に連設し、電動機部3を直結している。固定スクロー
ル部材5の吸入口7には密閉容器1を貫通して垂直方向
の吸入管17が接続され、吐出口10が開口している上部室
1aは通路18a,18bを介して電動機室1bと連通している。
この電動機室1bは密閉容器1を貫通する吐出管19に連通
している。また電動機室1bの上部と下部とは、電動機ス
テータ3aと密閉溶器1側壁との間の隙間およびステータ
3aとロータ3bとの隙間を介して連通している。なお吸入
管17と固定スクロール5との間には高圧部と低圧部とを
シールするOリング21を設けている。また吸入管17内に
は、逆止弁22が設けられ、該逆止弁22は圧縮機停止時の
主軸14の逆転を防止することと、密閉容器内の潤滑油が
低圧側に流出するのを防止するものである。
また、旋回スクロール部材6の鏡板の背面には、圧縮機
部2とフレーム11で囲まれた空間23(以下背圧室と呼
ぶ)が形成され、この背圧室23には旋回スクロールの鏡
板に穿設した細孔6mを介し、吸入圧力と吐出圧力の中間
の圧力が導入され、旋回スクロール部材6を固定スクロ
ール部材5に押付ける軸方向の付与力を与えている。
潤滑油24は密閉容器1の底部に溜められており、この油
24は密閉容器内の高圧圧力と、上記背圧室23の中間圧力
との差圧により油吸上管14dへ吸い上げられた後、回転
軸14内の偏心孔14c内を上昇し、旋回軸受25、主軸受26
および補助軸受27へ給油される。各軸受部へ給油された
油は前記背圧室23を経てスクロールラップの圧縮室へ注
入され圧縮ガスと混合され、次いで吐出ガスと共に上部
室1aへ吐出される。なお、28は前記油24の油面上に配設
されたホーミング防止板、29は油吸上管14dの入口に取
付けられた油ストレーナを示す。
前記密閉容器1の底部には、該底部の油24を器外へ取出
す油抽出管30が設けられている。また、密閉容器1の上
部には、スクロール圧縮機部2の圧縮途中の圧縮室2a,2
bへ油を注入する油注入管31a,31bが設けられている。こ
の油注入管31a,31bは固定スクロール部材5の鏡板5aに
穿設したポート32a,32bを介して圧縮室2a,2bにそれぞれ
連通している。
前記油抽出管30と前記油注入管31a,31bとは、油冷却器3
3,油フィルタ34および絞り装置35を具えた油配管36を介
して接続されている。
上記構成により、電動機ロータ3bに直結した回転軸14b
が回転して偏心軸14aが偏心回転すると、旋回軸受25を
介して旋回スクロール部材6は旋回運動を行う。この旋
回運動により、圧縮室2a,2bは次第に中心に移動して容
積が減少する。作動ガスは吸入管17から吸入口7を経て
吸入室2cへ入ると共に、軸受を潤滑した油が旋回スクロ
ール部材6の外周部隙間等から吸入室2cへ流入して前記
作動ガスに混入する。軸受を経由した油と前記したポー
ト32a,32bから注入された油とを含んだ作動ガスは前記
圧縮室で圧縮されて吐出口10から上部室1aへ吐出され、
通路18a,18bを通って電動機室1bへ流入する。実線の矢
印は作動ガスの流れを、破線の矢印は油の流れをそれぞ
れ示している。狭い通路18a,18bから広い空間の電動機
室1bに流入した作動ガスと油は、その流速が急激に低下
し、かつ流れ方向が変更するため、ガス中に含まれる油
の大部分が分離され、作動ガスは吐出管19内へ流出し、
油は電動機外周の隙間20を通って流下し、密閉容器1底
部に溜まる。密閉容器1の底部に溜められた油24は、密
閉容器1内の圧力(吐出圧力)と前記圧縮室2a,2bの圧
力(吐出圧力以下の圧力)との差圧によって油抽出管30
の流入口30aから該油抽出管30内へ流入していく。油抽
出管30内へ流入した油は油配管36を通って油冷却器33へ
入り、ここで適宜冷却された後、油フィルタ34および絞
り装置35を通り、油配管36、油注入管31a,31bおよびポ
ート32a,32bを経て圧縮室2a,2bへ注入される。圧縮室へ
注入された油は、該圧縮室内において作動ガス(ヘリウ
ムガス)の冷却作用およびスクロールラップ先端部等の
摺動部を潤滑する役目を果す。この油は作動ガスと共に
圧縮された後、吐出口10から上部室1aへ吐出され、前述
と同様に電動機室1bで作動ガスから分離して密閉容器1
の底部に溜まる。なお、各軸受25,26,27への給油は、密
閉容器1内の圧力と背圧室23内の圧力(中間圧力)との
差圧により、油吸上管14d,回転軸14a内の給油孔14cを介
して行われる。
第2図は本発明の他の実施例を示したもので、第1図と
異なるのは、吐出管19の途中に2個の油分離器37A,37B
を設け、吐出管19を流通する作動ガスに含まれる油を前
記の油分離器37A,37Bでさらに分離し、そこで分離され
た油を配管38A,38Bを通して絞り装置35下流の油配管36
に戻すようにした点にある。
この実施例によれば、電流機室1bで分離しきれず吐出管
19へ作動ガスと共に流出する油を分離し、その油を圧縮
室へ注入できるので、油による冷却が一層向上する。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、ヘリウムガスを
作動ガスとした密閉形スクロール圧縮機において、圧縮
機部の冷却を常に安定して十分に行うことができる。こ
の結果、スクロール圧縮機全体の冷却効果が得られ、密
閉容器内部の電動機や油自体の温度を低下できるから、
ヘリウム用スクロール圧縮機の寿命を長くできるばかり
でなく、潤滑油自体の温度も低温に保てることにより、
潤滑油の劣化防止効果もある。
また、本発明によれば、密閉容器底部に溜る潤滑油の油
面高さを安定化することができるから、電動機ロータ部
による油攪拌損失をなくすことができ、この結果圧縮機
の入力を低減できるから、圧縮機の性能向上も図れる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の注油式密閉形スクロール圧縮機の一実
施例を示す縦断面図、第2図は本発明の他の実施例を示
す縦断面図である。 1……密閉容器、1a……上部室、1b……電動機室、2…
…スクロール圧縮機部、2a,2b……圧縮室、2c……吸入
室、3……電動機部、10……吐出口、17……吸入管、18
a,18b……通路、19……吐出管、24……潤滑油、30……
油抽出管、31a,31b……油注入管、32a,32b……ポート、
33……油冷却器、35……絞り装置、36……油配管、37A
……油分離器、38A,38B……配管。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】密閉容器内に、スクロール圧縮機部と電動
    機部を収納すると共に、前記スクロール圧縮機部は、円
    板状鏡板に直立した渦巻状のラップを有する固定スクロ
    ール部材と旋回スクロール部材とをラップを互いに内側
    にしてかみ合せ、旋回スクロール部材を回転軸に連設す
    る偏心機構に係合し、旋回スクロール部材を自転するこ
    となく固定スクロール部材に対し旋回運動させ、固定ス
    クロール部材にはその中心部に開口する吐出口と外周部
    に吸入口を設けて吸入口よりヘリウムガスを吸入し、両
    スクロール部材にて形成される圧縮室を中心に移動させ
    容積を減少してヘリウムガスを圧縮し、吐出口より圧縮
    ガスを密閉容器室内に吐出し、さらに吐出管を介し密閉
    容器外にヘリウムガスを吐出する密閉形スクロール圧縮
    機において、軸受部及びオルダム機構の摺動部へ供給す
    る潤滑油を溜める空間を前記密閉容器の底部に備え、こ
    の密閉容器内の底部に溜る油を密閉容器外部に導くため
    の油抽出管を、前記密閉容器の下部にその先端部が容器
    内の潤滑油中に突き出るように取り付け、この油抽出管
    の先端部は電動機ロータ下方にあってかつ前記軸受部及
    びオルダム機構の摺動部へ潤滑油を供給する油吸上管の
    油吸い込み部と同等レベルの高さの位置に設け、前記ス
    クロール圧縮部へ冷却及び潤滑のための潤滑油を供給す
    る油注入管を、前記密閉容器に貫通させて固定スクロー
    ル部材の鏡板部に設けた油注入用ポートに接続し、この
    油注入用ポートの開口部は前記スクロール圧縮機部の圧
    縮途中の圧縮室に開口しており、前記油注入管の上流側
    と前記油抽出管とを油冷却器を介して油配管で接続し、
    密閉容器底部の潤滑油を密閉容器外に導いて、前記油冷
    却器で冷却した後前記ポートに導入することを特徴とす
    る注油式密閉形スクロール圧縮機。
JP59231311A 1984-11-05 1984-11-05 注油式密閉形スクロール圧縮機 Expired - Lifetime JPH0742952B2 (ja)

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JPS61112794A JPS61112794A (ja) 1986-05-30
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06100185B2 (ja) * 1987-07-10 1994-12-12 株式会社日立製作所 スクロ−ル圧縮機
JP2606388B2 (ja) * 1989-11-02 1997-04-30 松下電器産業株式会社 スクロール圧縮機
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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