JPH0765579B2 - スクロール型流体装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、冷凍装置の圧縮機などに用いられるスクロー
ル型流体装置に関し、特に、潤滑油を戻す油戻し機構に
係るものである。

（従来の技術） 一般に、例えば、特開昭60−73080号公報に開示されて
いるように、スクロール型流体装置には、ケース内に固
定スクロールと公転スクロールとが互いに噛合されて収
納されると共に、該公転スクロールの背面にクランク軸
が偏心して連接される一方、上記ケース内が固定スクロ
ール上方の高圧室と下方の低圧室とに区画されており、
上記クランク軸の回転により公転スクロールが固定スク
ロールに対して自転することなく公転し、上記低圧室に
導入された流体を上記両スクロール間で圧縮し、高圧室
を介して吐出するようにしているものがある。

（発明が解決しようとする課題） 上述したスクロール型流体装置において、クランク軸の
軸受等に潤滑油を供給しており、この潤滑油が流体に混
入し、高圧流体と共に固定スクロールより吐出され、高
圧室に溜ることになる。そこで、小径の回収通路を高圧
室と低圧室とに亘って形成し、潤滑油を低圧室に戻すよ
うにしているが、近年、クランク軸を回転するモータを
インバータ制御して高速回転しつつある。

従って、この高回転化に伴って潤滑油の貯溜量が増加す
ることになり、油切れを生じる危険性があり、信頼性が
低いという問題があった。さりとて、上記回収通路を大
径にすると、潤滑油の回収効率は向上するものの、圧縮
した高圧流体も低圧室に逆流することになり、圧縮機効
率が低下するという問題がある。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたもので、両スクロ
ールのラップ間に流入する低圧流体を該ラップの外側で
旋回させることにより、該低圧流体中の潤滑油を遠心分
離し、潤滑油を確実に回収して油切れを防止すると共
に、圧力室内を所定圧に保つことができるようにするこ
とを目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成すために、請求項１に係る発明が講じた
手段は、第１図及び第２図に示すように、先ず、各々鏡
板（11,12）の前面に渦巻状のラップ（13,14）が立設さ
れて成る固定スクロール（７）と公転スクロール（８）
とが互いに各ラップ（13,14）を噛合して密閉ケーシン
グ（２）内に並設収納されている。該公転スクロール
（８）は鏡板（12）背面にてフレーム（15）に支持さ
れ、該公転スクロール（８）が固定スクロール（７）に
対して自転することなく公転するようにしたスクロール
型流体装置を前提としている。

そして、上記ケーシング（２）内における少なくともフ
レーム（15）の背面側は低圧流体が導入される低圧室
（2b）に形成される一方、上記固定スクロール（７）の
鏡板（11）とフレーム（15）との間には低圧流体を両ラ
ップ（13,14）間に導く吸込室（19）が該両ラップ（13,
14）の外側に形成されている。

更に、該吸込室（19）と上記低圧室（2b）とを連通する
吸入通路（15c）が上記フレーム（15）を貫通して形成
され、該吸入通路（15c）における吸込室（19）側の流
出口は、公転スクロール（８）の外周縁の公転軌跡より
外側に位置し、公転スクロール（８）の公転方向に湾曲
した円弧状に形成されている。

加えて、上記吸入通路（15c）の流出口には、公転スク
ロール（８）の公転方向の流出口後端から過半部を覆
い、且つ流出口後端から流出口前端に向かって吸込室
（19）への突出量が大きくなるように形成されて吸込室
（19）に流入する流体が吸込室（19）内で公転スクロー
ル（８）の公転方向に旋回するように該流体を案内する
ガイド部材（41）が設けられている。

その上、上記吸込室（19）に貯溜する潤滑油を低圧室
（2b）に戻す油戻し通路（42）がフレーム（15）に形成
されている。

（作用） 上記構成により、請求項１に係る発明では、公転スクロ
ール（８）を固定スクロール（７）に対して自転するこ
となく公転すると、該両スクロール（7,8）のラップ（1
3,14）により鏡板（11,12）の間に密閉室（18）が形成
され、該密閉室（18）が中央に向って移動しつつ収縮す
ることになる。

一方、上記密閉室（18）には、低圧流体が低圧室（2b）
より吸入通路（15c）及び吸込室（19）を介して流入
し、圧縮されることになる。

そして、上記低圧流体は、吸込室（19）に流入する際、
ガイド部材（41）に案内されて公転スクロール（８）の
公転方向に吸込室（19）内で旋回する。この旋回により
流体中に混入している潤滑油が遠心分離され、該潤滑油
は、吸込室（19）に溜ると共に、油戻し通路（42）を介
して低圧室（2b）に戻ることになる。

（発明の効果） 従って、請求項１に係る発明によれば、吸込室（19）内
で流体をガイド部材（41）によって旋回させるようにし
たために、該吸込室（19）内で潤滑油を流体より分離し
て低圧室（2b）に確実に回収することができるので、高
速回転時においても油切れを確実に防止することがで
き、信頼性の向上を図ることができる。

更に、圧縮前の低圧流体より潤滑油を分離するので、高
圧室（2a）と低圧室（2b）とに亘って油戻し通路（42）
を形成する必要がなく、駆動効率の低下を防止すること
ができる。

また、上記ガイド部材（41）は、流出口後端から流出口
前端に向かって吸込室（19）への突出量が大きくなるよ
うに形成されているので、流体を確実に旋回させること
ができることから、潤滑油を流体より確実に分離するこ
とができる。

また、低圧流体を密閉室（19）に向って旋回して流入さ
せるので、過給効果が発揮され、駆動効率の向上を図る
ことができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第１図に示すように、（１）はスクロール型流体装置で
あって、冷凍装置における圧縮機に用いられ、冷媒ガス
（流体）を高圧に圧縮して吐出するものである。

該スクロール型流体装置（１）は、密閉ケーシング
（２）内にスクロール機構（３）と駆動機構（４）とが
収納されて構成され、該ケーシング（２）の側部には吸
入管（５）が、上部には吐出管（６）が連設されてい
る。上記スクロール機構（３）は固定スクロール（７）
と公転スクロール（８）とより構成され、また、上記駆
動機構（４）は電動機（９）とクランク軸（10）とより
構成されている。

上記固定スクロール（７）及び公転スクロール（８）は
各々鏡板（11,12）の前面にラップ（13,14）が渦巻状に
立設されて成り、両スクロール（7,8）は鏡板（11,12）
の前面を対面させて上下に併設され、互いに両ラップ
（13,14）が噛合されている。上記固定スクロール
（７）は鏡板（11）の外周縁にフランジ（11a）が連設
され、該フランジ（11a）にてケーシング（２）に固定
され、該ケーシング（２）内が固定スクロール（７）よ
り上方の高圧室（2a）と、下方の低圧室（2b）とに区画
されている。また、上記公転スクロール（８）の鏡板
（12）の背面中央部にはスクロール軸（12a）が突設さ
れている。

一方、上記クランク軸（10）はクランク主軸（10a）の
上端に凹状のスクロール軸受孔（10b）を有するボス（1
0c）が連接されて成り、上記固定スクロール（７）のフ
ランジ（11a）に連接固定された支持フレーム（15）に
嵌挿されて支持され、該支持フレーム（15）に下方が上
記低圧室（2b）に成っている。

更に、上記クランク主軸（10a）には電動機（９）が連
結されており、スクロール軸受孔（10b）は、その軸受
中心（O₁）がクランク主軸（10a）の軸心（O₂）より偏
心して設けられ、該スクロール軸受孔（10b）に上記公
転スクロール（８）のスクロール軸（12a）が滑り軸受
（16）を介して嵌合されている。

そして、該スクロール軸受孔（10b）の偏心により公転
スクロール（８）が固定スクロール（７）に対して公転
し、このスクロール軸受孔（10b）の中心（O₁）（スク
ロール軸（12a）の中心）が公転スクロール（８）の可
動支点、クランク主軸（10a）の軸心（O₂）が公転中心
となっている。

上記固定スクロール（７）と公転スクロール（８）は両
ラップ（13,14）が側面にて多点接触（17）するように
設けられると共に、各ラップ（13,14）の端面が他方の
各スクロール鏡板（12,11）に接し、接触（17）間に密
閉室（18）が形成されている。

また、上記固定スクロール（７）のフランジ（11a）と
ラップ（13）との間は下面が開口する吸込室（19）に構
成され、該吸込室（19）は両ラップ（13,14）の外側に
位置して周回状に形成され、上記密閉室（18）が公転ス
クロール（８）の公転により順次吸込室（19）に開口し
て該密閉室（18）に低圧冷媒ガスが流入するように構成
されている。一方、上記鏡板（11）のほぼ中央部には吐
出口（20）が穿設され、上記密閉室（18）より高圧冷媒
ガスが吐出口（20）を介して高圧室（2a）に吐出される
ように成っている。

また、上記支持フレーム（15）は、第４図にも示すよう
に、公転スクロール（８）の鏡板（12）背面側に延びる
略ドーナツ状の円盤部（15a）と、該円盤部（15a）の内
端下部より下方に延びる略筒状の円筒部（15b）とより
構成されている。そして、上記円盤部（15a）は上部外
周縁にて固定スクロール（７）のフランジ（11a）に固
定されており、冷媒ガスが通る吸入通路（15c）が上記
吸込室（19）と低圧室（2a）に連通して上下に穿設され
ると共に、公転スクロール（８）の鏡板（12）が位置す
る段差部（15d）が上部に形成され、該段差部（15d）に
よって上記吸込室（19）の下面が閉鎖されている。

上記円筒部（15b）には、下部に電動機（９）が取付け
られており、クランク軸（10）のボス（10c）が嵌入さ
れる大径孔（15e）と、クランク主軸（10a）が嵌入され
る小径孔（15f）とが穿設され、該大径孔（15e）に上部
クランク軸受（21）が、小径孔（15f）の下部に下部ク
ランク軸受（22）がそれぞれ装着されてクランク軸（1
0）が嵌合支持されている。

更に、上記公転スクロール（８）の鏡板（12）と支持フ
レーム（15）の段差部（15d）との間にはスラスト軸受
（31）が介設されていて、公転スクロール（８）のスラ
スト力を受け止めている。また、上記公転スクロール
（８）は、図示しないが、自転阻止機構が設けられ、固
定スクール（７）に対して公転のみ行うように構成され
ている。

一方、上記支持フレーム（15）における円盤部（15a）
の内周側はバランサ室（32）に構成されており、該バラ
ンサ室（32）内に位置して主バランサ（33）が上記クラ
ンク軸（10）のボス（10c）上端部に突設されると共
に、上記、電動機（９）のロータ（9a）の下部に副バラ
ンサ（34）が設けられ、該両バランサ（33,34）により
公転スクロール（８）の慣性バランスを保つようにして
いる。

次に、上記支持フレーム（15）における吸入通路（15
c）の吸込室（19）側の流出口（上端開口）には、第２
図〜第５図に示すように、本発明の特徴とする冷媒ガス
のガイド部材（41）が設けられている。上記吸入通路
（15c）は、クランク主軸（10a）の軸心（O₂）とほぼ同
心上に平面視円弧状に形成され、つまり、公転スクロー
ル（８）の公転方向に湾曲し、ほぼ対称位置に２つ形成
されている。上記吸入通路（15c）における上端の吸込
室（19）側の流出口は、公転スクロール（８）の外周縁
の公転軌跡より外側に位置するように段差部（15d）に
開設されて低圧冷媒ガスを低圧室（2b）より吸込室（1
9）に導くようにしている。

上記ガイド部材（41）は、吸入通路（15c）の吸込室（1
9）側の流出口において、公転スクロール（８）の公転
方向（矢符Ａ）と逆方向の流出口後端からほぼ半部分を
覆って設けられており、横断面逆Ｕ字状に形成されてい
る。更に、上記ガイド部材（41）は吸入通路（15c）の
流出口において、公転スクロール（８）の公転方向と逆
方向の端部（41a）より高さが公転方向（Ａ）に向って
やや高くなるように形成され、つまり、流出口後端から
流出口前端に向かって吸込室（19）への突出量が大きく
なるように形成されている。

そして、上記ガイド部材（41）は、公転スクロール
（８）の公転方向の端部が開口端（41b）となってお
り、上記吸入通路（15c）より吸込室（19）に流入する
低圧冷媒ガスが公転スクロール（８）の公転方向（Ａ）
に旋回するように該冷媒ガスを案内している。

また、上記支持フレーム（15）の円盤部（15a）には上
端が段差部（15d）の外周縁に、下端が円盤部（15a）の
下面に開口する油戻し通路（42）が上下に穿設され、該
油戻し通路（42）はキャピラリ等で形成され、吸込室
（19）、つまり、段差部（15d）に溜った潤滑油を低圧
室（2b）に戻すように構成されている。

尚、第１図における（51）は、潤滑油の油溜めであり、
図示しないが、クランク軸（10）に形成された給油路か
ら潤滑油が各油受（16,21,22）に供給されている。ま
た、（52）は、支持フレーム（15）の円筒部（15b）に
形成されて冷媒ガスが通るガス通路であり、バランサ室
（32）に連通している。

次に、このスクロール流体装置（１）の作用について説
明する。

先ず、冷媒ガスは吸入管（５）よりケース（２）内に流
入し、低圧室（2b）において、電動機（９）の外側を通
り、支持フレーム（15）の吸入通路（15c）を介して吸
込室（19）より密閉室（18）に導入する。

一方、公転スクロール（８）はクランク軸（10）の回転
により固定スクロール（７）に対して回転すると共に、
自転阻止機構（図示省略）により自転することなく公転
する。この公転スクロール（８）の公転により密閉室
（18）が両ラップ（13,14）間で順次形成されて収縮
し、冷媒ガスを圧縮して吐出口（20）より吐出する。

この圧縮動作中において、潤滑油が油溜め（51）よりク
ランク軸（10）内を通り、各軸受（16,21,22）に供給さ
れ、この潤滑油が低圧冷媒ガス中に混入する。そして、
この低圧冷媒ガスは吸込室（19）に流入する際、ガイド
部（41）によってその流動方向が周回方向（Ａ）に変更
し（第５図矢符Ｂ参照）、上記吸込室（19）内で旋回す
ることになる。この旋回によって冷媒ガス中の潤滑油が
遠心分離し、吸込室（19）の段差室（15d）に溜り、該
段差部（15d）より潤滑油は油戻し通路（42）を介して
低圧室（2b）の油溜め（51）に戻ることになる。

一方、上記吸込室（19）内の冷媒ガスは、第２図矢符Ａ
に示すように、公転スクロール（８）の公転方向に旋回
し、その旋回方向に密閉室（18）が開口して冷媒ガスが
過給される。

従って、吸込室（19）内で冷媒ガスをガイド部材（41）
によって旋回させるようにしたため、該吸込室（19）内
で潤滑油を冷媒ガスより分離して低圧室（2b）に確実に
回収することができるので、高速回転時においても油切
れを確実に防止することができ、信頼性の向上を図るこ
とができる。

更に、圧縮前の低圧冷媒ガスより潤滑油を分離するの
で、高圧室（2a）と低圧室（2b）とに亘って油戻し通路
（42）を形成する必要がなく、圧縮機効率の低下を防止
することができる。

また、上記ガイド部材（41）は、流出口後端から流出口
前端に向かって高くなるように形成されているので、流
体を確実に旋回させることができることから、潤滑油を
流体より確実に分離することができる。

また、低圧冷媒ガスを密閉室（19）に向って旋回して流
入させるので、過給効果が発揮され、圧縮機効率の向上
を図ることができる。

尚、本実施例において、スクロール型流体装置（１）は
冷凍装置の圧縮機に適用したが、その他各種装置の圧縮
機や送風機等に適用してもよい。

また、ケーシング（２）内は全体を低圧室（2b）に形成
してもよく、その際、高圧冷媒ガスは吐出口（20）より
直接吐出管（６）で導出するように構成する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図はスクロール型
流体装置の縦断面図、第２図は冷媒ガスの旋回方向を示
すラップ等の概略平面図、第３図は支持フレームの平面
図、第４図は同側面図、第５図は同要部の拡大斜視図で
ある。 （１）……スクロール型流体装置、（２）……ケーシン
グ、（2b）……低圧室、（７）……固定スクロール、
（８）……公転スクロール、（10）……クランク軸、
（11,12）……鏡板、（15）……支持フレーム、（15c）
……吸入通路、（13,14）……ラップ、（18）……密閉
室、（19）……吸込室、（41）……ガイド部材、（42）
……油戻し通路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】各々鏡板（11），（12）の前面に渦巻状の
   ラップ（13），（14）が立設されて成る固定スクロール
   （７）と公転スクロール（８）とが互いに各ラップ（1
   3），（14）を噛合して密閉ケーシング（２）内に並設
   収納され、 該公転スクロール（８）は鏡板（12）背面にてフレーム
   （15）に支持され、 該公転スクロール（８）が固定スクロール（７）に対し
   て自転することなく公転するようにしたスクロール型流
   体装置において、 上記ケーシング（２）内における少なくともフレーム
   （15）の背面側は低圧流体が導入される低圧室（2b）に
   形成される一方、 上記固定スクロール（７）の鏡板（11）とフレーム（1
   5）との間には低圧流体を両ラップ（13），（14）間に
   導く吸込室（19）が該両ラップ（13），（14）の外側に
   形成され、 該吸込室（19）と上記低圧室（2b）とを連通する吸入通
   路（15c）が上記フレーム（15）を貫通して形成され、 該吸入通路（15c）における吸込室（19）側の流出口
   は、公転スクロール（８）の外周縁の公転軌跡より外側
   に位置し、公転スクロール（８）の公転方向に湾曲した
   円弧状に形成されると共に、 上記吸入通路（15c）の流出口には、公転スクロール
   （８）の公転方向の流出口後端から過半部を覆い、且つ
   流出口後端から流出口前端に向かって吸込室（19）への
   突出量が大きくなるように形成されて吸込室（19）に流
   入する流体が吸込室（19）内で公転スクロール（８）の
   公転方向に旋回するように該流体を案内するガイド部材
   （41）が設けられ、 上記吸込室（19）に貯溜する潤滑油を低圧室（2b）に戻
   す油戻し通路（42）がフレーム（15）に形成されている ことを特徴とするスクロール型流体装置。