JPH08232873A - スクロール型圧縮装置 - Google Patents

スクロール型圧縮装置

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JPH08232873A
JPH08232873A JP2626996A JP2626996A JPH08232873A JP H08232873 A JPH08232873 A JP H08232873A JP 2626996 A JP2626996 A JP 2626996A JP 2626996 A JP2626996 A JP 2626996A JP H08232873 A JPH08232873 A JP H08232873A
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rotating shaft
thrust
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Mitsuo Hatori
三男 羽鳥
Shigemi Nagatomo
繁美 長友
Kanji Sakata
寛二 坂田
Makoto Hayano
誠 早野
Hitoshi Hattori
仁司 服部
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、高性能で、高速回転が可能なモー
タの回転軸の支持構成を備えたスクロール型圧縮装置を
提供する事を目的とする。 【解決手段】 スクロール型圧縮装置のモータ16の回
転軸70は、スクロール圧縮機側の回転軸端側をラジア
ル方向に軸受面を構成する主軸受としてのフレーム14
に形成された軸受孔51で支持し、反スクロール圧縮機
側の回転軸端側をラジアル方向に軸受面を構成するラジ
アル軸受材78と更にモータ軸部の径より内側の回転軸
でスラスト方向の軸受面を構成するスラスト軸受材80
とで支持された副軸受部とで回転可能に支持されること
を特徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、密閉容器内にスク
ロール型圧縮機構を収容してなるスクロール型圧縮装置
の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、例えば、特開昭57ー19838
4号などに知られているようにスクロール型圧縮装置
は、スクロール圧縮室を構成するメカ部をモータの回転
軸の一端側で片持ち支持されたものが知られている。す
なわち、モータの回転軸をスクロールメカ部の動翼を支
持するフレームに設けられたラジアル荷重を受ける軸受
面を持った軸受孔をモータの回転軸の一端側が貫通して
メカ部を支持している。
【0003】しかしながら、上記のように構成された従
来のスクロール型圧縮装置にあっては次のような間題が
あった。すなわち、モータの回転軸をフレームに設けら
れた軸受孔に通し、この軸受孔で回転軸に加わるラジア
ル荷重を支持するようにしている。このように、回転軸
を支持する手段が、いわゆる片持ち支持構造であると、
回転軸に曲げモーメントが作用し易く、この力によって
軸受面に応力が集中し、これが原因で焼付きが生じる虞
れがあった。このような現象は、特に、高速運転時に起
り、小さなアンバランスでも高速運転時には大きな力と
なって軸受面に作用する。したがって、通常は、軸受の
長さを長くして上述した力をなるべく大きな面積で受け
る構造が採用されている。そして、この方式を実現する
ために、一般に、モータの一部にえぐり部を設け、この
えぐり部に軸受の一部を嵌入させることによって全体の
軸方向長さを抑えるようにした構造が採用されている。
しかしながら、このような構造ではモータの効率が低
く、高速回転化を実現できない問題があった。
【0004】そこで、このような不具合を解消させるた
めに、例えば、特開昭58ー117380号に示すよう
に密閉容器内の下部に回転軸の下端部を支持する、いわ
ゆる副軸受を配置し、この副軸受とフレームに設けられ
た軸受孔との2つの軸受で支持させることが考えられ
た。
【0005】しかしながら、従来の副軸受構成は、フレ
ームに設けた軸受孔と同様に回転軸の反スクロール回転
軸端側ラジアル荷重を受ける軸受である。このため、こ
の様な構成の軸受では、モータの回転軸の自重に伴うス
ラスト力及びモータの回転子と固定子の静止時における
センターズレによる回転中の電磁力を受けるスラスト方
向の荷重を受ける事が出来ない。このため、回転軸がジ
ャンピングを起こして騒音を発生する問題がある。
【0006】このような問題を解決するため、従来は特
開昭58ー117380号、或いは特開昭59ー131
702号に開示されるスクロール型圧縮装置では、モー
タの回転軸に発生するスラスト力は、回転軸と一体に設
けられたバランサー或いはクランク部をフレーム等の静
止部で受けていた。このため、この様なスラスト力を受
ける構成では回転軸モータ軸部径の外側でスラスト力を
受ける事になる。そのため損失が大きくなる。一般的
に、損失は、下式で表される。
【0007】W(損失)=F(スラスト力・荷重)*U
(速度)*μ(摩擦係数) で表される。
【0008】上記式から明らかなように、モータ軸部径
の外側になる程、周速は大きくなるので、モータ軸部径
の外側でスラスト力を受ける程、その受け面での損失は
大きくなる。したがって、スラスト損失が大きくなり、
その損失は高速回転化に伴い、コンプレッサの性能低下
に大きな原因となる欠点がある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記欠点に
鑑みなされたもので、高性能で、高速回転が可能なモー
タの回転軸の支持構成を備えたスクロール型圧縮装置を
提供するものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、互いに軸方向
に接合されて互いの間で圧縮室を構成する形状にぞれぞ
れが形成されるとともに上記圧縮室内で互いに噛み合う
一対のスクロール翼を有したスクロール型圧縮機を密閉
容器内に収容し、上記スクロール型圧縮機をモータの動
力でそれぞれのスクロール翼が相対的に旋回運動可能に
駆動することによって吸い込みガスの圧縮を行わせるよ
うにしたスクロール型圧縮装置において、前記モータの
回転軸は、スクロール圧縮機側の回転軸端側をラジアル
方向に軸受面を構成する主軸受と、反スクロール圧縮機
側の回転軸端側をラジアル方向に軸受面を構成するラジ
アル軸受及びモータ軸部の径より内側の回転軸でスラス
ト方向の軸受面を構成するスラスト軸受とで支持された
副軸受部とで回転可能に支持されて成るものである。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を参
照しなから説明する。
【0012】第1図において、図中11は、縦艮に形成
された密閉容器であり、この密閉容器11は筒状の中間
容器12と、この中間容器12の両端を閉塞するように
溶接付けされた閉塞容器13a、13bとで構成されて
いる。密閉容器11内の上方寄りの位置には上記密閉容
器11内を上下方向に仕切る形態にフレーム14が固定
されている。そして、フレーム14の上方にスクロール
型圧縮機構15か配置され、またフレーム14の下方に
上記スクロール型圧縮機構15に駆動助カを与えるため
のモータ16が配置され、さらに密閉容器11の底部に
は潤滑油17が収容されている。
【0013】スクロール型圧縮機構15は、公知のもの
と同様に、固定要素21と、この固定要素21の下方に
配置された可動要素22とで構成されている。固定要素
21は、円板状の鏡板23と、この鏡板23の一方の面
周縁部に突設された環状壁24と、この環状壁24で囲
まれた部分に上記環状壁24とほぼ等しい高さに突設さ
れたスクロール翼25と、鏡板23のほば中央部に設け
られた吐出口26とで構成されている。そして、上記環
状壁24の内端縁は、適当な曲率をもった曲面あるいは
第2図(a)、(b)に示すようなテーバ面等の切欠き
面27に形成されている。上記のように構成された固定
要素21は、環状壁24およびスクロ一ル翼25の突出
方向を下方として上記環状壁24の周縁部がボルト28
によってフレーム14の上面周縁部に気密に固定されて
いる。なお、固定時に固定要素21の上面にキャップ2
9が当てがわれ、このキャツプ29も前記ボルト28に
よって一体に固定されている。キャップ29は、鏡板2
3の上面との間に所定厚の間醸30を形成し得る大きさ
に形成されており、この間隙30を形成する壁の一部に
孔31が形成されている。また、その側壁の一部には、
後述する潤滑油を案内するための孔32が形成されてい
る。一方、可動要素22は、前記環状壁24の内径より
若干大きい外径の鏡板33と、この鏡板33のー方の面
に前記スクロール翼25の高さとほぽ等しい高さに突設
されたスクロール翼34と、鏡板33の他方の面中央部
に突設された筒部35とで構成されている。上記鏡板3
3の前記スクロール翼34が突設されている側の面で周
縁部は、第3図(a)、(b)に示すようにテーパ面等
の切欠き面36に形成されている。そして、上記のよう
に構成された可動要素22は、スクロール翼34の突出
方向を上方として、上記スクロール翼34と前記スクロ
ール翼25とがかみ合い且つ、鏡板33の周辺部と前記
環状壁24の端面およびスクロール翼34の端面と鏡板
23およびスクロール翼25の端面と鏡板33がそれぞ
れ摺接するように装着され、この装着状態が上記鏡板3
3と前記フレーム14との間に設けられたオルダム機構
40によって保持されている。
【0014】オルダム機構40は、鏡板33の下面周縁
部で、かつ鏡板33の中心を通って描かれる同一線上の
2個所に設けられたキー溝41a,41bと、このキー
溝41a,41bの配列方向と直行する線上で、かつフ
レ一ム14の上面に第4図に示すように設けられたキー
溝42a、42bと、第4図に示すようにー方の面に上
記キー溝41a,41bに嵌入するキー43a,43b
を有するとともに他方の面に上記キー浦42a,42b
に嵌入するキー44a,44bを有したリング45とで
構成されている。そして、上記リング45の両面には、
実際には第5図に示すように摺動抵抗を減少させるため
の、たとえば網目状の油溝46が形成されている。ま
た、前記各キー溝42a,42b,41a,41bの内
側面には、第6図にキー溝42bで代表して示すように
キーとの摺動面積を減少させるための拡口段部47が形
成されている。
【0015】前記フレーム14には、下面周縁部に外径
が前記中間容器12の内径より小さい突周壁49が設け
られている。また、フレーム14の中央部には、前記可
動要素22の筒部35の軸心に対して偏心した主軸受を
構成する軸受孔51が上下方向に貫通して設けられてあ
り、この軸受孔51の筒部35側に位置する部分は大径
に形成されている。そして、上記大径側のフレーム構造
は具体的には第4図に示すように構成されている。すな
わち、最も外側に密閉容器11の内径とはぽ等しい外径
を有するとともに内径が前記環状壁24の内径より大き
い、上記環状壁24がボルト28で締付け固定されると
ころの環状壁52が形成されており、この内側に前記リ
ング45を受ける環状受け面55が一段低下して形成さ
れ、この内側にさらにー段低下して後述するスラストカ
軽減機構59を受止める環状受け面56が形成されてい
る。そして、各受け面は、放射状に設けられた溝57に
よって周方向に複数に分割されており、上記溝57の少
なくとも1つはフレーム14の壁に設けられ内外を直接
通じさせる孔58に通じている。なお、前記キー溝42
a,42bは、面55に形成されている。
【0016】上記スラスト力軽減機構59は、具体的に
は、第7図(a)(b)(c)に示すように、前記環状
面56に嵌入支持される環状体60と、この環状体60
の上面に刻設された環状溝61と、上記上面で環状溝6
1の内側および外側にそれぞれ形成された上記環状溝6
1より浅くて細い環状溝62,63と、これら環状溝6
2,63内に一部がそれぞれ外方へ突出するように装着
された、例えば四弗化エチレン製のシールリング64,
65とで構成されている。そして、シールリング64の
外周面下端部には同図(c)に示すようにテーパ面66
が形成されており、また、シ一ルリング65の内周面下
端部にも同様なテーパ面が形成されている。また、前記
環状溝61の周方向4個所位置には、この環状溝61の
深さと同じ深さで上記環状溝61を前記環状溝62,6
3に連通させる有底孔67が形成されている。そして、
前記鏡板33の内部には、スラストカ軽減機構59を第
1図に示すように装看した状態下で、環状体60と、シ
ールリング64,65と、鏡板33の下面とで囲まれた
空間を常に圧縮室Pの中圧ポー卜S,S’に運通させる
孔68,69が形成されている。
【0017】前記フレーム14の軸受孔51には、前記
モー夕16の回転軸70が回転自在に支持されている。
モータ16は、その回転子71を上記回転軸70の外周
に固定するとともにその固定子72の固定子鉄心73を
前記フレーム14に設けられた突周壁49の下端面にね
じ74で締付け固定してなるかご型誘導電動機である。
前記回転軸70には、軸受孔51の大径部分に位置する
部分に大径部75が形成されており、この大径部75に
前述した筒部35に嵌入する小軸76が突設されてい
る。また、上記回転軸70は、その下端が潤滑油17中
に侵入する長さに形成されており、その下端部は前記固
定子72の固定子鉄心73に固定された副軸受部77に
よって支持されている。
【0018】上記副軸受部77は、大きく別けてラジア
ル軸受材78と、この軸受材78にねじ79によって固
定されたスラスト軸受材80とで構成されている。ラジ
アル軸受材78は、前記回転軸70の下端ラジアル荷重
を支持する筒部81と、この筒部81から半径方向外側
に延び、その後固定子鉄心73側に延びて上記固定子鉄
心73に前記ねじ74で共通に締付け固定された支持部
82とで構成されている。そして支持部82には周方向
に亙って複数画の孔83が形成されている。一方、前記
スラスト軸受材80は回転軸70の下端側に前記モータ
軸部の径より内側になる受け面を構成してこの受け面に
摺接する環状板によって構成されている。
【0019】回転軸70内には、遠心ポンプ作用で潤滑
油17を、軸受面や小軸76と筒部35との嵌合部に汲
み上げる孔90が形成されている。この孔90の入口
部、つまり回転軸70の下端部に位置する部分の形状
は、回転軸70の下瑞面中央部がら上方に向けて延びる
部分91と、この部分91から半径方向に前記筒部81
の内面まで延びる部分92と、この部分92と直角に交
わるように回転軸70内の周縁位置を上下方向に延びる
部分93とを組合せたものとなっている。
【0020】さらに、前記密閉容器11の中間容器12
の側壁で前記スクロール型圧縮機構15とモータ16と
の間に位置する部分には、吸込管110が接続されてお
り、この吸込管110の吐出し口に対向する前記突周壁
49の壁には孔111が形成されている。また、閉塞容
器13aの壁には、この壁と前記固定要素21との間に
形成された空間112に運通する関係に吐出管113が
接涜されている。
【0021】なお、第1図中114は、空間112内に
押し出された潤滑油をフレーム14より下方へ戻すため
に環状壁24およびフレーム14に設けられた孔を示
し、115はバランスウエイトを示し、116はモータ
16への給電用接続機構を示し、また117は潤滑油を
通過させるための孔を示している。
【0022】次に上記のように構成された圧縮装置の動
作を説明する。まず、モータ16に給電すると、回転軸
70が回転を開始する。この回転は、軸受孔51と副軸
受部77との両軸受によって円滑に保持される。そし
て、回転軸70の回転力が可動要素22に伝えられる。
可動要素22の筒部35は回転軸70に対して偏心して
設けられた小軸76と嵌合しており、しかもオルダム機
構40によって支持されているので、この可動要素22
は自転の伴なわない旋回運動を行なう。したがって、可
動要素22に設けられたスクロール翼34も旋回運動を
行なう。この旋回運動に伴なって、スクロール翼25と
スクロール翼34との間に形成された圧縮室Pの容積が
周期的に小さくなり、これによって圧縮されたガスが吐
出口26から吐出される。吐出された高圧ガスはキャッ
プ29によって形成された間隙30〜キャツプ29に設
けられた孔31、空間112を介して吐出管113から
送り出される。一方、上記のように可動要素22が旋回
運勤すると、この可動要素22の鏡板33の上面周縁部
と固定要素21の環状壁24における内端縁部とに切欠
き面36,27が形成されていることが有効に作用して
圧縮室Pの周縁部がフレーム14に形成されている面5
5上の空間に常に連通した状態となる。上記空間は、フ
レーム14に放射状に設けられた溝57等を介して孔5
8に通し、また、この孔58は孔111を介して吸込管
110に通しているので、結局、低圧のガスは上記吸込
管110、孔111、孔58、環状受面55上の空間を
経由して圧縮室P内の低圧ポートに吸込まれることにな
り、ここに圧縮装置としての機能が発揮される。なお、
この場合には、吸込管110を介して流れ込んだ低圧ガ
ス中に冷媒等の液が混入していても、この液は孔58へ
移行する間に下方へ落下し、潤滑油17が溜っている底
部へと移行しようとする。モータ16は自己発熱してい
るのて、落下した液は上記熱によってガス化され、すで
にガス化している冷媒の流れに混入して圧縮室P内へと
移動する。したがって、モータ16が設置されている空
間は気液分離器と全く同じ作用をしていることになる。
【0023】一方、上記のようにモータ16が回転する
と、潤滑油17の一部は、孔90の形状に伴なう遠心ポ
ンプ作用によって孔90内の上方へと汲み上げられる。
この汲み上げられた潤滑油は、軸受孔51の内周面を潤
滑した後、小軸76と筒部35との嵌合部を潤滑し、続
いて孔117を介してオルダム機構40が設けられてい
る部分を潤滑し、その後、一部が孔58から下方へと流
下し、残りが圧箱室P内へと侵入して圧縮室P内の摺動
部を潤滑する。そして、圧縮室P内に入り込んだ潤滑油
は、最終的に吐出口26から排出された後、キャップ2
9に設けられた孔32および孔114を介して下方へと
流下する。したがって、吐出管113からは潤滑油の混
入していない高圧ガスが吐出されることになる。
【0024】また、上述の如く、可動要素22が、旋回
運動を行なって、圧縮動作が行なわれると、圧縮室P内
が高圧になるので、可動要素22が下向きのスラスト力
を、この力がオルダム機構40、フレーム14の面55
等に加わり、これらの要素に焼付き現象が発生する虞れ
がある。しかし、この実施例の場合、スラスト力軽減機
構59が次のようにして焼付き現象の発生を防止してい
る。
【0025】すなわち、スラスト力軽減機構59の環状
体60、シールリング64,65、および鏡板33で囲
まれた環状空間は、孔68,69を介して常に、圧縮室
Pのいわゆる中圧ポートS、S’に通している。したが
って、鏡板33は、上記環状空間内のガス圧によって上
方に向う力を、この力の存在によって鏡板33が受ける
下向きのスラス卜力が軽減されることになる。この軽減
によって焼付き現象の発生が防止される。なお、可動要
素22に加わる下向きのスラスト力は、圧縮空間の位置
の変化に伴なって脈動する。このため、スラス卜力軽減
機構59から高圧ガスが低圧側に漏れる虞れがあるが、
この実施例においては、第7図に示したように環状i溝
61とシールリング64,65が装着される環状溝6
2.63とを連通させる有底孔67を設けているので、
シールリング64,65には常に、第7図(c)に実線
矢印で示すような力、つまりシールリング64,65を
鏡板33の下面に押し付ける力が作用する。したがっ
て、この押し付けによって高圧ガスの漏れが防止され
る。また、回転軸70の上端部をフレーム14設けられ
た軸受孔51で支持し、また下端部を副軸受77で支持
している。すなわち、軸受孔51は、回転軸70のスク
ロール圧縮機側上端部のラジアル荷重を受ける。そし
て、副軸受部77は、モータ16の固定子鉄心73を介
してフレーム14に固定され、回転軸70の反スクロー
ル圧縮機側のラジアル荷重は、筒部81で受ける。それ
と共に回転軸70の自重及び回転子71と固定子72の
センターズレを補正する力としてスラスト方向に発生す
る電磁力は、環状板で形成されたスラスト軸受材80で
支えるようにしている。しかも、このスラスト軸受材8
0は、回転軸70のモータ軸部の径より細い径の回転軸
部でスラスト受面を構成してスラスト力を受けるように
構成している。これにより、回転軸70の支持の安定化
を図ることができ高速回転化を実現することができる。
【0026】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではない。すなわち、実施例では、固定子鉄心7
3をフレーム14に固定するためのねしと、副軸受77
を固定子鉄心73に固定するためのねじとを共用させて
いるが、別々のねじを使用するようにしてもよい。この
ようにすると矯正時の自由度を増すことができる。ま
た、いわゆる副軸受本体と、この本体に連結される支持
材との2ピース構造に副軸受を構成するようにしてもよ
い。さらに、第8図に示すように、フレーム14に形成
される突周壁49を下方まで延長させ、この突周壁49
の内面に固定子鉄心73を固定するとともに突周壁49
の下端面に副軸受77aをねじ120によって固定する
ようにしてもよい。勿論、突周壁の一部を別部材で構成
してもよい。また、突周壁を複数の支持脚に置き代えて
もよい。さらに、本発明は、モータを上方に、スクロー
ル型圧縮機構を下方に配置したものや軸心線を水平にし
て設置されるものにも適用できることは勿論である。
【0027】
【発明の効果】以上説明した本発明によれば、スクロー
ル圧縮機を回転駆動するモータの回転軸をスクロール圧
縮機側の回転軸端側をラジアル方向に軸受面を構成する
主軸受と、反スクロール圧縮機側の回転軸端側をラジア
ル方向に軸受面を構成するラジアル軸受及びモータ軸部
の径より内側の回転軸でスラスト方向の軸受面を構成す
るスラスト軸受から支持された副軸受部とで回転可能に
支持する事により、回転軸の周速の小さな所で回転軸が
支えられたスラスト軸受面を構成できたので、スクロー
ル圧縮機における高速回転に有利な支持構成を備えた高
性能のスクロール型圧縮装置を提供できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のスクロール型圧縮装置の一実施例に係
るスクロ一ル型圧縮装置の縦断面図である。
【図2】本発明のスクロール型圧縮装置の固定スクロー
ル翼を説明する図で、(a)は固定要素の下面図、
(b)は(a)におけるA一A線に沿って切断し矢印方
向にみた設置条件下の断面図である。
【図3】本発明のスクロール型圧縮装置の可動スクロー
ル翼を説明する図で、(a)は可動要素の上面図、
(b)は(a)におけるB一B線切断矢視図である。
【図4】本発明におけるスクロール型圧縮装置のフレー
ムの上部だけを取り出して示すー部切欠分解斜視図であ
る。
【図5】本発明におけるスクロール型圧縮装置のオルダ
ム機構要部の平面図である。
【図6】本発明におけるスクロール型圧縮装置のオルダ
ム機構のキー溝の形状を説明するための部分斜視図であ
る。
【図7】本発明におけるスクロール型圧縮装置のスラス
ト軽減機構を説明する図で、(a)はスラスト力軽減機
構の上面図、(b)は(a)におけるC一C線矢視図、
(c)は同機構に組込まれたシールリングの形状を説明
するための拡大断面図である。
【図8】本発明の別の実施例に係るスクロール型圧棺装
置の縦断面図である。
【符号の説明】 11ー密閉容器 14ーフレーム 15ースクロール型圧縮機構 16ーモータ 17ー禰滑油 21ー固定要乗 22ー可動要素 25,34ースクロール翼 26ー吐出口 40ーオルダム機構 49ー突周壁 51ー主軸受としての軸受孔 70ー回転軸 71ー回転子 72ー固定子 77ー副軸受 90ー遠心ポンプ用の孔 10ー吸込管 113ー吐出管
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F04C 29/02 311 F04C 29/02 311C (72)発明者 早野 誠 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝家電機器技術研究所内 (72)発明者 服部 仁司 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝家電機器技術研究所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】互いに軸方向に接合されて互いの間で圧縮
    室を構成する形状にぞれぞれが形成されるとともに上記
    圧縮室内で互いに噛み合う一対のスクロール翼を有した
    スクロール型圧縮機を密閉容器内に収容し、上記スクロ
    ール型圧縮機をモータの動力でそれぞれのスクロール翼
    が相対的に旋回運動可能に駆動することによって吸い込
    みガスの圧縮を行わせるようにしたスクロール型圧縮装
    置において、前記モータの回転軸は、スクロール圧縮機
    側の回転軸端側をラジアル方向に軸受面を構成する主軸
    受と、反スクロール圧縮機側の回転軸端側をラジアル方
    向に軸受面を構成するラジアル軸受及びモータ軸部の径
    より内側の回転軸中心側でスラスト方向の軸受面を構成
    するスラスト軸受から支持された副軸受部とで回転可能
    に支持されて成ることを特徴とするスクロール型圧縮装
    置。
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