JPH11107938A - 冷媒圧縮機 - Google Patents
冷媒圧縮機Info
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- JPH11107938A JPH11107938A JP26857997A JP26857997A JPH11107938A JP H11107938 A JPH11107938 A JP H11107938A JP 26857997 A JP26857997 A JP 26857997A JP 26857997 A JP26857997 A JP 26857997A JP H11107938 A JPH11107938 A JP H11107938A
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- frame
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C23/00—Combinations of two or more pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type, specially adapted for elastic fluids; Pumping installations specially adapted for elastic fluids; Multi-stage pumps specially adapted for elastic fluids
- F04C23/008—Hermetic pumps
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- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Rotary Pumps (AREA)
Abstract
コンフ゜ライアントフレームとカ゛イト゛フレームとが上下2ヶ所の円筒面で比
較的小さなクリアランスで係合されていたので、部品の歩留ま
りが悪くかつ組立性が悪いという問題点を有していた。 【解決手段】 コンフ゜ライアントフレームとカ゛イト゛フレームとの円筒面係
合箇所を下側の1ヶ所とし、上側は固定スクロールと円筒面
係合もしくは板ハ゛ネを介して締結した。
Description
使用される冷媒圧縮機に係るものである。
12759 で示される従来のスクロール圧縮機の部分縦断
面図である。図19において、1は固定スクロールであり、リ
ーマヒ゜ン(図示せず)によってカ゛イト゛フレーム15との位相が管
理されており、また台板部1aの外周部はホ゛ルト(図示せ
ず)によってカ゛イト゛フレーム15に締結されている。また、
台板部1aの一方の面(図19において下側)には板状
渦巻歯1bが形成されている。2は揺動スクロールであり、
台板部2aの一方の面(図19において上側)には固定
スクロール1の板状渦巻歯1bと実質的に同一形状の板状渦
巻歯2bが形成されており、また台板部2aの板状渦巻
歯2bと反対側の面(図19において下側)の中心部に
は中空円筒形状のホ゛ス部2fが形成されており、そのホ゛ス
部2fの内側面には揺動軸受2cが形成されている。ま
た、ホ゛ス部2fと同じ側の面の外周部には、コンフ゜ライアントフレ
ーム3のスラスト軸受3aと圧接摺動可能なスラスト面2dが形成
されている。また、揺動スクロール2の台板部2aの外周部
には、2個1対のオルタ゛ム案内溝2eがほぼ一直線上に形
成されており、このオルタ゛ム案内溝2eにはオルタ゛ムリンク゛9の
2個1対の揺動側爪9aが半径方向に往復摺動自在に係
合されている。他方、コンフ゜ライアントフレーム3にも、揺動スクロール
2のオルタ゛ム案内溝2eとほぼ90度の位相差を持つ2個
1対のオルタ゛ム案内溝3bがほぼ一直線上に形成されてお
り、このオルタ゛ム案内溝3bにはオルタ゛ムリンク゛9のフレーム側爪9
bが半径方向に往復摺動自在に係合されている。また、
コンフ゜ライアントフレーム3の中心部には、電動機によって回転駆
動される主軸4を半径方向に支持する主軸受3cが形成
されている。加えて、コンフ゜ライアントフレーム3にはリーマヒ゜ン17
が圧入されるリーマ穴3gが形成されており、このリーマヒ゜ン
17はカ゛イト゛フレーム15に形成されたキー溝15eに係合さ
れており、これによってコンフ゜ライアントフレーム3とカ゛イト゛フレーム1
5との位相(回転方向位置)が管理されているすなわち
コンフ゜ライアントフレーム3はカ゛イト゛フレームに対して回転方向に拘束さ
れる。カ゛イト゛フレーム15の外周面は密閉容器10に焼きば
められており、密閉容器10の内部空間を吸入カ゛ス雰囲
気10cと吐出カ゛ス雰囲気10dとに仕切っている。ま
たカ゛イト゛フレーム15の内側面には、同軸度が管理された2
つの円筒面すなわち上嵌合円筒面15aと下嵌合円筒面
15bとが形成されており、それぞれは、コンフ゜ライアントフレー
ム3の外周面にやはり同軸度が管理されて形成された2
つの円筒面すなわち上嵌合円筒面3dと下嵌合円筒面3
eと係合されている。またカ゛イト゛フレーム15の内側面に
は、シール材を収納するシール溝が2ヶ所に形成されており、
それらのシール溝に上シール材16aおよび下シール材16bが
嵌着されている。そしてこれら2つのシール材とカ゛イト゛フレーム
15の内側面とコンフ゜ライアントフレーム3の外側面とによって形
成された密閉空間、すなわち高圧空間15cは、カ゛イト゛フ
レーム15に形成された高圧導入孔15dを介して吐出カ゛ス
雰囲気10dと連通している。主軸4の揺動スクロール側
(図19において上側)端部には、主軸の軸線方向と実
質的に平行な平面部を有するヒ゜ン部4aが形成されてお
り、このヒ゜ン部4aの平面部とスライタ゛ー5の内側面に形成
された平面部とが往復摺動可能に係合されている。10
aは圧縮される前の低圧カ゛スを吸入カ゛ス雰囲気10cに導
く吸入管であり、10bは圧縮された後の高圧カ゛スを吐
出カ゛ス雰囲気10dから密閉容器10の外に排出する吐
出管である。
について説明する。定常運転時には、吐出カ゛ス雰囲気が
高圧であるので、高圧導入孔15dを介して連通してい
る高圧空間15も高圧となり、コンフ゜ライアントフレーム3は上嵌
合円筒面3dと下嵌合円筒面3eの2ヶ所でカ゛イト゛フレーム
15に案内され固定スクロール側(図19でおいて上方)に
浮き上がっている。そのため、スラスト軸受3aを介してコン
フ゜ライアントフレーム3に押し付けられている揺動スクロール2も同じ
く上方に浮き上がり、その結果揺動スクロール2の歯先と歯
底は、固定スクロール1のそれぞれ歯底と歯先に接触し摺動
する。また起動時や液圧縮時などには、揺動スクロール2に
作用するスラスト方向カ゛ス負荷Fgthが大きくり、揺動スクロ
ール2はスラスト軸受3aを介してコンフ゜ライアントフレーム3を反固定ス
クロール側(図19において下方)に押し下げるので、揺動
スクロール2の歯先や歯底と固定スクロール1の歯底や歯先との間
には比較的大きな隙間が生じ、圧縮室内の異常な圧力上
昇が回避される。なお、コンフ゜ライアントフレーム3には、揺動スクロ
ール2に発生する転覆モーメントの一部または全部がスラスト軸受
3aを介して伝達されるものの、主軸受3cから受ける
軸受負荷と、その反作用である2つの力の合力、すなわ
ち上嵌合円筒面3dを介して固定スクロール1から受ける反
力と下嵌合円筒面3eを介してカ゛イト゛フレーム15から受け
る反力との合力、とによって生ずる偶力が前記転覆モーメン
トを打ち消すように作用するので、非常に良好な定常運
転時追随動作安定性およびリリーフ動作安定性を有する。
ライアントフレームがそれ自身のモーメントハ゛ランスをとりながら軸方向
に可動である従来のスクロール圧縮機、いわゆる従来のフレームコ
ンフ゜ライアントスクロール圧縮機では、図20に示すようにコンフ゜ライア
ントフレーム3に形成された2ヶ所の円筒面すなわち上嵌合円
筒面3dと下嵌合円筒面3eとを、カ゛イト゛フレーム15に形
成された2ヶ所の円筒面すなわち上嵌合円筒面15aと
下嵌合円筒面15bとに各々係合することで、コンフ゜ライアン
トフレーム3の軸方向運動のカ゛イト゛を行うので、両部品ともに
2ヶ所の円筒面の高精度な同軸度が要求されていた。す
なわち仮に一方の部品の2ヶ所の円筒面の同軸度が悪け
れば、両部品を係合することが出来ないという、加工生
産性上も組立生産性上も問題のある構成であった。この
解決手段の1つとして、各々の円筒面の係合隙間のクリアラ
ンスを大きくすることが考えられるが、それでは運転中の
コンフ゜ライアントフレームがその大きなクリアランスを揺動半径として揺
動運動することとなり、騒音の増大や係合箇所の摩耗に
よる信頼性の低下や半径方向洩れ隙間の増大による効率
の低下を招くので望ましくない。この発明は、上記の問
題点を解消するためになされたもので、コンフ゜ライア
ントフレーム3とカ゛イト゛フレーム15の2ヶ所の嵌
合円筒面のクリアランスを大きくすることなく、両部品の組立
性、ならびに各々の部品の加工性を改善することを目的
とする。
自身のモーメントハ゛ランスをとりながら軸方向に可動である従来
のスクロール圧縮機、すなわち従来のフレームコンフ゜ライアントスクロール圧
縮機では、揺動スクロールの自転を拘束するオルタ゛ムリンク゛が、揺
動スクロールとコンフ゜ライアントフレームの間に設けられていた。このた
め本来高精度な回転方向位置決めが要求される固定スクロー
ルと揺動スクロールは、オルタ゛ムリンク゛に係わる回転方向誤差に加
えて、コンフ゜ライアントフレームとカ゛イト゛フレームの回転方向組立誤差、
さらにカ゛イト゛フレームと固定スクロールの回転方向組立誤差を含ん
だ状態で位置決めされていた。その結果、トータルの回転方
向誤差が大きくなり、半径方向洩れ隙間が大きいために
効率が悪く、加えて半径方向で固定スクロール板状渦巻歯と
揺動スクロール板状渦巻歯が衝撃的に衝突するために騒音が
大きいという問題点が有った。この発明は、上記の問題
点を解消するためになされたもので、圧縮機の外径を大
きくしてコストアッフ゜を招くことなく、固定スクロールと揺動スクロー
ルの回転方向の組立誤差を小さくすることで、効率の向
上ならびに騒音を低減することを目的とする。
自身のモーメントハ゛ランスをとりながら軸方向に可動である従来
のスクロール圧縮機、すなわち従来のフレームコンフ゜ライアントスクロール圧
縮機では、スラスト軸受との圧接力Fthが大きいため、特
に低速運転時には負荷容量の減少と相まってその摩擦係
数が大きくなり効率が悪く、時には焼付などの信頼性上
のトラフ゛ルを引き起こすという問題点があった。この発明
は、上記の問題点を解消するためになされたもので、揺
動軸受の潤滑性を損なうことなく、また主軸に圧力差に
起因するスラスト力を発生させることによる新たなスラスト損失
を生じさせることなく、またスライタ゛ーによる板状渦巻歯の
半径方向の洩れ隙間極小化機能を損ねることなく、スラスト
軸受負荷Fthを軽減することを目的とする。
定クランク方式である従来のスクロール圧縮機においては、固定ス
クロールとフレーム(またはカ゛イト゛フレーム)がリーマヒ゜ンなどで位置決
めされると同時に、揺動スクロールとフレーム(またはカ゛イト゛フレーム
またはコンフ゜ライアントフレーム)がオルタ゛ムリンク゛で位相決めされてい
たため、固定スクロールを揺動スクロールの高精度な組付けが困難
であり、その結果板状渦巻歯の側面隙間が大きいために
効率が低下したり、板状渦巻歯の側面が互いに衝突する
ために騒音が大きいといった問題点があった。この発明
は、上記の問題点を解消するためになされたもので、固
定クランク方式のスクロール圧縮機において両渦巻の組み付け精
度を向上させることを目的とする。
410Aなどの高圧冷媒を使用した場合には、板状渦巻
歯の強度確保のための扁平化と相まってスラスト軸受負荷F
thが極端に大きくなってしまうという問題点があっ
た。この発明は、上記の問題点を解消するためになされ
たもので、高圧冷媒を使用した時のスラスト軸受負荷Fth
の軽減を目的とする。
て吸入カ゛ス雰囲気に導くことで軸受の給油を行う従来の
冷媒圧縮機では、潤滑油の減圧に伴い溶け込んでいた冷
媒が多量に発泡するため軸受の潤滑性を損なうという問
題があった。この発明は、上記の問題を解消するために
なされたもので、軸受での減圧する潤滑油から発生する
ガス冷媒を軽減し、軸受の潤滑性を向上させることを目
的とする。
レームが軸方向に可動であるスクロール圧縮機すなわちフレームコンフ゜
ライアントスクロール圧縮機は、コンフ゜ライアントフレームの上部を固定スクロール
と係合または板ハ゛ネ等で締結しその下部をカ゛イト゛フレームと係
合した。その組立方法としては、1つにはコンフ゜ライアントフレー
ムの下嵌合円筒面をカ゛イト゛フレームの下嵌合円筒面と係合した
後に固定スクロールの嵌合円筒面をコンフ゜ライアントフレームの上嵌合円
筒面に合わせて位置決めし固定スクロールとカ゛イト゛フレームをホ゛ルト
で締結する方法や、またはコンフ゜ライアントフレーム上部を固定スクロ
ールに板ハ゛ネで締結した後にコンフ゜ライアントフレームの下嵌合円筒面
をカ゛イト゛フレームの下嵌合円筒面に係合しその位置で固定スクロ
ールとカ゛イト゛フレームをホ゛ルトで締結する方法などが考えられ
る。これらの方法により、コンフ゜ライアントフレームならびにカ゛イト゛
フレームは上下の2ヶ所の円筒面を高精度の同軸度で加工す
る必要が無くなる。
動であるスクロール圧縮機すなわちフレームコンフ゜ライアントスクロール圧縮
機は、コンフ゜ライアントフレームの上部をカ゛イト゛フレームと板ハ゛ネ等で締
結しその下部をカ゛イト゛フレームと係合した。その組立方法と
しては、コンフ゜ライアントフレームの下嵌合円筒面をカ゛イト゛フレームの下
嵌合円筒面と係合した後にコンフ゜ライアントフレームの上部を板ハ゛ネ
を介してカ゛イト゛フレーム上部とホ゛ルトで締結する方法が考えら
れる。この方法により、コンフ゜ライアントフレームならびにカ゛イト゛フレ
ームは上下の2ヶ所の円筒面を高精度の同軸度で加工する
必要が無くなる。
動であるスクロール圧縮機すなわちフレームコンフ゜ライアントスクロール圧縮
機は、固定スクロールと揺動スクロールを直接オルタ゛ムリンク゛で連結し
た。これによって固定スクロール板状渦巻歯と揺動スクロール板状
渦巻歯の回転方向組立誤差は大幅に軽減される。
動であるスクロール圧縮機すなわちフレームコンフ゜ライアントスクロール圧縮
機は、固定スクロール側の2個1対のオルタ゛ム案内溝を、板状渦
巻歯の巻終わり半周方向にシフトさせた。これによって、オ
ルタ゛ムリンク゛を固定スクロールと直接連結しても、固定スクロールのオル
タ゛ム案内溝およびその捨て加工部分が圧縮機の外径を大
きくすることはない。
動であるスクロール圧縮機すなわちフレームコンフ゜ライアントスクロール圧縮
機は、揺動スクロールのホ゛ス部およびそのホ゛ス部と係合する主
軸の端部とで形成されるホ゛ス部空間を、吐出カ゛ス圧力すな
わち高圧とした。このことで、揺動スクロールのスラスト軸受負
荷Fthが軽減される。
動であるスクロール圧縮機すなわちフレームコンフ゜ライアントスクロール圧縮
機は、揺動スクロールのホ゛ス部およびそのホ゛ス部と係合する主
軸の端部とで形成されるホ゛ス部空間を、吸入カ゛ス圧力すな
わち低圧でもなく、吐出カ゛ス圧力すなわち高圧でもな
く、それらの中間的圧力とした。このことで、揺動スクロー
ルのスラスト軸受負荷Fthが軽減される。
動であるスクロール圧縮機すなわちフレームコンフ゜ライアントスクロール圧縮
機は、揺動スクロールのホ゛ス部およびそのホ゛ス部と係合する主
軸の端部とで形成されるホ゛ス部空間を、高圧もしくは中
間圧にすることに加えて、ホ゛ス部空間の外周側の空間で
かつスラスト軸受より内周側の空間すなわちホ゛ス部外側空間
を中間圧とした。このことで、揺動スクロールのスラスト軸受負
荷Fthは更に軽減される。
動であるスクロール圧縮機すなわちフレームコンフ゜ライアントスクロール圧縮
機は、ホ゛ス部空間の中間圧とホ゛ス部外側空間の中間圧とを
同一の圧力とした。このことで、揺動軸受の上端面と下
端面の圧力が同一となり、揺動軸受を潤滑する油が減圧
して潤滑性を損ねることはない。
動であるスクロール圧縮機すなわちフレームコンフ゜ライアントスクロール圧縮
機は、横置きに関するもので、主軸受の径と副軸受の径
を同一とし、かつ主軸の下端面と副軸受で形成される空
間すなわち副軸受空間をホ゛ス部空間およびホ゛ス部外側空間
と同一の中間圧とした。このことで、主軸には圧力差に
起因するスラスト力は発生せずかつ各々の軸受への給油経路
は確保される。
可動であるスクロール圧縮機すなわちフレームコンフ゜ライアントスクロール圧
縮機は、縦置きに関するもので、主軸受の径と副軸受の
径を同一とし、かつ主軸の下端面と副軸受で形成される
空間すなわち副軸受空間をホ゛ス部空間およびホ゛ス部外側空
間と同一の中間圧とし、かつ高圧の潤滑油を主軸受に導
く経路を主軸に形成した。このことで、主軸には圧力差
に起因するスラスト力は発生せずかつ各々の軸受への給油経
路は確保される。
可動であるスクロール圧縮機すなわちフレームコンフ゜ライアントスクロール圧
縮機は、ホ゛ス部空間およびホ゛ス部外側空間および副軸受空
間を同一の中間圧とした上で、揺動スクロールの揺動半径を
可変とするスライタ゛ーを採用した。このことで、板状渦巻歯
の半径方向隙間を極小化できる。
可動であるスクロール圧縮機すなわちフレームコンフ゜ライアントスクロール圧
縮機は、潤滑状況の悪い箇所である固定スクロールと揺動スクロ
ールの軸方向圧接力Ftipが、潤滑状況の比較的良い箇
所である揺動スクロールとスラスト軸受との圧接力Fthより小
さくなるように設定した。このことで、トータルのスラスト軸受
負荷は更に軽減できる。
可動であるスクロール圧縮機すなわちフレームコンフ゜ライアントスクロール圧
縮機は、コンフ゜ライアントフレームを固定スクロールに対して軸方向で圧
接させることで、固定スクロールの歯先と揺動スクロールの歯底お
よび固定スクロールの歯底と揺動スクロールの歯先とに所定の微小
隙間を生じさせた。このことで、固定スクロールと揺動スクロール
の軸方向圧接力Ftipが生じないので、トータルのスラスト軸
受負荷は大幅に軽減できる。
可動であるスクロール圧縮機すなわちフレームコンフ゜ライアントスクロール圧
縮機は、固定スクロールをコンフ゜ライアントフレームとがフ゜レート等の部材
を挟み込んで軸方向に圧接させた。このことで、歯先歯
底の軸方向寸法管理をスラスト軸受で行う必要が無くなっ
た。
るいわゆる固定クランク方式のスクロール圧縮機は、固定スクロールと
揺動スクロールとを直接オルタ゛ムリンク゛で連結することで両スクロール
の位相を合わせ込むと共に、固定スクロールの組み付けすな
わちフレーム(またはカ゛イト゛フレーム)に対してのホ゛ルトなどによ
る固定に際しては、それに先だって主軸を安定的に回転
させることで固定スクロールを適切な位置に調芯させた。こ
のことで、両板状渦巻歯の隙間が極小化できると共に、
両板状渦巻歯が運転中に衝撃的に衝突することが回避で
きる。
などに代表される高圧冷媒を使用する場合に、スラストカ゛ス
負荷Fgthの一部を高圧や中間圧でキャンセルするなどの
手段で軽減した。このことで、高圧冷媒に於いても、スラ
スト軸受負荷Fthが比較的小さな圧縮機が得られる。
07CなどのHFC冷媒を使用し、かつ密閉容器の底部
に溜まった高圧の潤滑油を軸受で減圧することで給油を
行う場合に、HFC冷媒に溶けにくいいわゆる非相溶油
を採用した。このことで、軸受での冷媒の発泡現象が大
幅に緩和される。
発明の実施の形態1の説明を行う。なお、従来例と共通
の構造や動作の説明は省略する。図1は、本発明の実施
の形態1の縦断面図である。1は固定スクロールであり、外
周部はカ゛イト゛フレーム15にホ゛ルト(図示せず)によって締結
されており、また台板部1aの一方の面(図1において
下側)には板状渦巻歯1bが形成されていると同時に、
外周部には2個1対のオルタ゛ム案内溝1cがほぼ一直線上
に形成され、このオルタ゛ム案内溝1cにはオルタ゛ムリンク゛9の2
個1対の固定側爪9cが往復摺動自在に係合されてい
る。さらに外周部には、コンフ゜ライアントフレーム3の上嵌合円筒
面3dと係合する嵌合円筒面1eが形成されており、ま
た固定スクロール1の側面方向(図1において右側)からは
吸入管10aが、密閉容器10を貫通して圧入されてい
る。2は揺動スクロールであり、台板部2aの一方の面(図
1において上側)には固定スクロール1の板状渦巻歯1bと
実質的に同一形状の板状渦巻歯2bが形成されており、
また台板部2aの板状渦巻歯2bと反対側の面(図1に
おいて下側)の中心部には中空円筒形状のホ゛ス部2fが
形成されており、そのホ゛ス部2fの内側面には揺動軸受
2cが形成されている。また、ホ゛ス部2fと同じ側の面
の外周部には、コンフ゜ライアントフレーム3のスラスト軸受3aと圧接
摺動可能なスラスト面2dが形成されている。また、揺動スク
ロール2の台板部2aの外周部には、前記固定スクロールのオルタ゛
ム案内溝1cとほぼ90度の位相差を持つ2個1対のオルタ
゛ム案内溝2eがほぼ一直線上に形成されており、このオル
タ゛ム案内溝2eにはオルタ゛ムリンク゛9の2個1対の揺動側爪9
aが往復摺動自在に係合されている。コンフ゜ライアントフレーム3
の中心部には、電動機によって回転駆動される主軸4を
半径方向に支持する主軸受3cおよび補助主軸受3hが
形成されている。また、コンフ゜ライアントフレーム3の寸止め面3
fにはリーマヒ゜ン17が圧入されるリーマ穴3gが形成されて
おり、このリーマヒ゜ン17は固定スクロール1の寸止め面1dに
形成されたリーマ穴1i係合されており、これによってコンフ
゜ライアントフレーム3は固定スクロール1によって回転方向に拘束さ
れることになる。なお、このコンフ゜ライアントフレームの自転拘束
用のリーマヒ゜ン17は、固定スクロールにではなくカ゛イト゛フレーム15
に設けたリーマ穴やキー溝等に係合されても良い。カ゛イト゛フレーム
15の外周面15gは焼きばめもしくは溶接などによっ
て密閉容器10に固着されているものの、固定スクロール1
の吐出ホ゜ート1fから吐出される高圧の冷媒カ゛スをカ゛イト゛フレ
ーム15より電動機側(図1において下側)に設けられた
吐出管10bに導く流路は確保されている。またカ゛イト゛フ
レーム15の内側面の電動機側(図1において下側)に
は、下嵌合円筒面15bが形成されており、コンフ゜ライアントフ
レーム3の外周面に形成された下嵌合円筒面3eと係合さ
れている。またカ゛イト゛フレーム15の内側面には、シール材を収
納するシール溝が2ヶ所に形成されており、それらのシール溝
に上シール材16aおよび下シール材16bが嵌着されてい
る。そしてこれら2つのシール材とカ゛イト゛フレーム15の内側面
とコンフ゜ライアントフレーム3の外側面とによって形成された空
間、すなわちフレーム空間15fは、コンフ゜ライアントフレーム3に形
成された均圧孔3iを介してホ゛ス部外側空間2hと連通
している。なお、上シール材16aおよび下シール材16bは
必ずしも必要ではなく、係合箇所の微小隙間でシールが可
能で有れば省略できる部品である。また、上下を揺動スク
ロールの台板部2aとコンフ゜ライアントフレーム3で囲われたスラスト軸受
3aの外周側の空間、すなわち台板外周部空間2iは、
板状渦巻歯の巻終わり近傍である吸入空間1gと連通し
ているので、吸入カ゛ス雰囲気となっている。主軸4の揺
動スクロール側(図1において上側)端部には、揺動スクロール2
の揺動軸受2cと回転自在に係合する揺動軸部4bが形
成されており、その下側には主軸ハ゛ランサ4eが焼きばめ
られており、さらにその下側にはコンフ゜ライアントフレーム3の主
軸受3cおよび補助主軸受3hと回転自在に係合する主
軸部4cが形成されている。また主軸の他端部には、サフ
゛フレーム6の副軸受6aと回転自在に係合する副軸部4d
が形成されており、この副軸部4dと前述した主軸部4
cとの間に電動機回転子8が焼きばめられている。ま
た、この電動機回転子8の上端面には上ハ゛ランサ8aが、
下端面には下ハ゛ランサ8bが締結されており、前述した主
軸ハ゛ランサ4eとの3個のハ゛ランサによって静ハ゛ランスおよび動ハ
゛ランスがとられている。さらに主軸4の下端面にはオイルハ゜イ
フ゜4fが圧入されており、密閉容器10の底部に溜まっ
た冷凍機油10eを吸い上げる。また、密閉容器10の
側面にはカ゛ラス端子10fが取り付けれており、電動機固
定子7からのリード線が接合されている。
基本動作について説明する。定常運転時には吐出カ゛ス雰
囲気10dが高圧となるので、密閉容器10の底部の冷
凍機油10eがオイルハ゜イフ゜4f、主軸4に軸方向に貫通し
て設けられた高圧油給油穴4gを経由してホ゛ス部空間2
gに導かれる。そして、この高圧油は揺動軸受2cで減
圧されて中間圧となり、ホ゛ス部外側空間2hに流れる。
中間圧となった冷凍機油は、均圧孔3iを通ってフレーム空
間15fに流れ、その後中間圧調整弁などを経由して低
圧空間である台板外周部空間2iに開放される。さてコン
フ゜ライアントフレーム3には、ホ゛ス部外側空間2hの中間圧に起因
する力およびスラスト軸受3aを介しての揺動スクロール2から
の押付け力の合計が下向きの力として作用するものの、
フレーム空間15fの中間圧に起因する力および下端面の高
圧雰囲気に露出している部分に作用する高圧に起因する
力の合計が上向きの力として作用し、そしてこの上向き
の力が前述した下向きの力より大きくなるように設定さ
れている。このためコンフ゜ライアントフレーム3は、上嵌合円筒面
3dを固定スクロール1の嵌合円筒面1eに、下嵌合円筒面
3eをカ゛イト゛フレーム15の下嵌合円筒面15bに案内さ
れ、固定スクロール側(図1でおいて上方)に浮き上がって
いる。そしてスラスト軸受3aを介してコンフ゜ライアントフレーム3に
押し付けられている揺動スクロール2も、同じく上方に浮き
上がり、その結果揺動スクロール2の歯先と歯底は、固定スクロ
ール1のそれぞれ歯底と歯先に接触し摺動する。また起動
時や液圧縮時などには、揺動スクロール2に作用するスラスト方
向カ゛ス負荷Fgthが大きくり、揺動スクロール2はスラスト軸受
3aを介してコンフ゜ライアントフレーム3を反固定スクロール側(図1に
おいて下方)に強く押し下げるので、揺動スクロール2の歯
先や歯底と固定スクロール1の歯底や歯先との間には比較的
大きな隙間が生じ、圧縮室内の異常な圧力上昇が回避さ
れるのは従来例と同じである。なお、この時のリリーフ量
は、コンフ゜ライアントフレーム3のリリーフ当り面3qとカ゛イト゛フレーム15
のリリーフ当り面15hとの距離によって、その最大値が適
当な値に管理されている。さて、コンフ゜ライアントフレーム3に
は、揺動スクロール2に発生する転覆モーメントの一部または全部
がスラスト軸受3aを介して伝達されるものの、主軸受3c
から受ける軸受負荷と、その反作用である2つの力の合
力、すなわち上嵌合円筒面3dを介して固定スクロール1か
ら受ける反力と下嵌合円筒面3eを介してカ゛イト゛フレーム1
5から受ける反力との合力、とによって生ずる偶力が前
記転覆モーメントを打ち消すように作用するので、非常に良
好な定常運転時追随動作安定性およびリリーフ動作安定性を
有することも従来例と同じである。
トフレームおよびカ゛イト゛フレームの加工性の向上やコンフ゜ライアントフレーム
の組立性の向上を説明するための図である。組立の順序
としては、密閉容器10にカ゛イト゛フレーム15を焼きばめや
溶接などで固定(第1ステッフ゜)した後、コンフ゜ライアントフレーム3
の下嵌合円筒面3eをカ゛イト゛フレーム15の下嵌合円筒面1
5bに上方から(第2ステッフ゜)嵌入する。そして、主軸
やオルタ゛ムリンク゛や揺動スクロールなどの部品を組み込んだ後に、
今度はオルタ゛ムリンク゛9の固定側爪9cが固定スクロール1のオルタ゛
ム案内溝1cと係合するように位相を合わせて、固定スクロ
ール1の嵌合円筒面1eをコンフ゜ライアントフレーム3の上嵌合円筒
面3dに上方から嵌入(第3ステッフ゜)する。このような
嵌合方式ならびに組立方式を採用したため、コンフ゜ライアントフ
レーム3の2ヶ所の嵌合円筒面の同軸度が悪くても、固定ス
クロールを嵌入する際の調整で問題なく組み立てれる、すな
わち同軸のズレ分だけカ゛イト゛フレームに対して固定スクロールを偏
芯させて組み付ければよい訳である。その結果、従来は
必要であったコンフ゜ライアントフレームおよびカ゛イト゛フレームの各々2ヶ
所の嵌合円筒面の高精度同軸加工が不要となり、部品の
歩留まりが向上すると共に、組立時に同軸度が悪いため
に組み付けられないという事態すなわち生産性の低下も
回避できる。なお、図2の実施例では、コンフ゜ライアントフレーム
3と固定スクロール1とは円筒面で係合されているが、その
代わりに両部材を板ハ゛ネを介して締結することでコンフ゜ライア
ントフレーム5の半径方向移動を拘束しても同一の効果が得ら
れる。その際には、コンフ゜ライアントフレーム3をカ゛イト゛フレーム15に
嵌入する前に板ハ゛ネによる締結を行った方が生産性に優
れる場合もある。また、図2の実施例では、コンフ゜ライアントフ
レーム3や固定スクロール1をカ゛イト゛フレーム15に組み付ける前にカ
゛イト゛フレームを密閉容器10に固定しているが、逆にカ゛イト゛フ
レームの密閉容器への固着を最後にしても何ら問題はな
い。さらに、固定スクロール1とコンフ゜ライアントフレーム3の上部近傍
を板ハ゛ネを介して締結する代わりに、カ゛イト゛フレーム15の上
部近傍をコンフ゜ライアントフレーム3を板ハ゛ネで締結することでも同
様の効果が得られる。
゛の連結に関する説明のための斜視図である。固定スクロール
1の板状渦巻歯1bが形成されている側の端面の外周部
には、オルタ゛ムリンク゛9の2個1対の固定側爪9cが往復摺
動自在に係合する2個1対のオルタ゛ム案内溝1cがほぼ一
直線上に形成されており、他方揺動スクロール2の台板部のホ
゛ス部2f側には、オルタ゛ムリンク゛9の2個1対の揺動側爪9
aが往復摺動自在に係合する2個1対のオルタ゛ム案内溝2
eがほぼ一直線上に形成されている。そして、オルタ゛ムリンク
゛9のリンク゛部の一方の面(図3に於いて上側の面)に、
前述した一直線上の2個1対の固定側爪9cおよび一直
線上の2個1対の揺動側爪9aがお互いにほぼ90度の
位相角をもって形成されている。さて、従来のフレームコンフ゜
ライアント方式のスクロール圧縮機では、オルタ゛ムリンク゛9は揺動スクロール
2とコンフ゜ライアントフレーム3とを連結し、そのコンフ゜ライアントフレーム3
がカ゛イト゛フレーム15にリーマヒ゜ンで位置決めされ、さらにそのカ
゛イト゛フレーム15がリーマヒ゜ンで固定スクロール1に位置決めされて
いた。すなわちオルタ゛ムリンク゛の爪の加工誤差および案内溝
の加工誤差に加えて、リーマ穴加工などの加工誤差や組立
誤差が2段階上乗せされていたため、固定スクロールと揺動ス
クロールとを高精度に位相決めすることは非常に困難であっ
た。それに対して本実施形態では、固定スクロールと揺動スクロ
ールをタ゛イレクトにオルタ゛ムリンク゛で連結したので、固定スクロールと揺
動スクロールの位相誤差を問題のないレヘ゛ルにすることが可能
となった。なお、このオルタ゛ムリンク゛による固定スクロールと揺動
スクロールの直結は、密閉容器10の内部が基本的に吸入カ゛ス
雰囲気であるいわゆる低圧シェルタイフ゜のスクロール圧縮機では既
に実用化されている技術ではあるが、密閉容器10の内
部が基本的に吐出カ゛ス雰囲気であるいわゆる高圧シェルタ
イフ゜のスクロール圧縮機では、中でも揺動スクロール2を単体で浮
上させて固定スクロール1に押し付ける方式のスクロール圧縮機の
場合は困難とされていた。というのは、そのような方式
の場合には、揺動スクロール2の台板部上端面の外周部で圧
力シールするので、そのシール性を損なうことなく固定スクロール
にオルタ゛ム案内溝を形成するためには、極端に固定スクロールの
外径ひいては密閉容器の外径を大きくせざるを得ないか
らである。これに対して本実施の形態の構造では、スラスト
軸受で中間圧と低圧をシールしたので固定スクロールと揺動スクロー
ルのオルタ゛ム直結が可能となったのである。
ルのオルタ゛ム案内溝の配置の説明図である。図の向かって左
側のオルタ゛ム案内溝1cは板状渦巻歯1bの巻終わり位置
の直後の位相角位置に配置している。これは巻終わりか
ら位相角が進めば進むほど左側のオルタ゛ム案内溝1cの中
心距離が大きくなり、ひいては密閉容器の外径を大きく
する必要が生じてしまうからである。他方、図に向かっ
て右側のオルタ゛ム案内溝1cは左側のオルタ゛ム案内溝1dから
半周(180度)弱だけ戻った位置に配置している。こ
れは先程の理由に加えて、揺動運動する揺動スクロールの巻
終わり箇所と干渉してはいけないという制約と右側のオル
タ゛ム案内溝1cの図に向かって下側のオルタ゛ム案内溝側壁1
hの肉厚を確保せねばならないという制約のため、左側
のオルタ゛ム案内溝1cから180度戻ることはできず18
0度弱となってしまうからである。換言すると、固定スク
ロール1に設けられた2個1対のオルタ゛ム案内溝1cのうちの
1個(図に向かって左側)は板状渦巻歯の巻終わり位置
からやや進んだ位置例えば0度から30度進んだ位置に
配置し、もう1個(図に向かって右側)はそれより18
0度弱戻った位置例えば150度から180度戻った位
置に配置するのが、最もスヘ゜ース効率のよい密閉容器の外
径を大きくせずに済む方法であると言える。
間の高圧化によるスラスト軸受負荷軽減の説明用模式図であ
る。図51に示すような従来のフレームコンフ゜ライアントスクロール圧縮
機では、密閉容器の内部が吸入カ゛ス雰囲気であるいわゆ
る低圧シェル方式なので、図5の上半分に模式的に示すよ
うに揺動スクロール2の台板部2aの背面は全面低圧雰囲気
であり、揺動スクロール2に作用する圧縮負荷のスラスト方向成
分Fgthと揺動スクロール2と固定スクロール1との歯先歯底接
触力Ftipの合力は、すべてスラスト軸受負荷Fth0と
して受ける。他方、図1に示す本発明の実施の形態1の
フレームコンフ゜ライアントスクロール圧縮機では、図5の下半分に模式的
に示すようにホ゛ス部空間2gを高圧雰囲気としたので、
揺動スクロール2に作用する圧縮負荷のスラスト方向成分Fgt
hと揺動スクロール2と固定スクロール1との歯先歯底接触力Ft
ipの合力は、その一部がホ゛ス部の高圧に起因する差圧
力Fpdでキャンセルされ、残りの Fgth+Ftip−
Fpdをスラスト軸受負荷Fth1が受けることとなる。す
なわちスラスト軸受負荷は、従来に対してFpdだけ軽減さ
れることになる。
ス型の場合のホ゛ス部空間の高圧化によるスラスト軸受負荷低減
の説明用模式図である。原理は図5の下半分のメス型の場
合と全く同じで、図6に於いて、揺動スクロール2に作用す
る圧縮負荷のスラスト方向成分Fgthと揺動スクロール2と固
定スクロール1との歯先歯底接触力Ftipの合力は、その
一部がホ゛ス部の高圧に起因する差圧力Fpdでキャンセルさ
れ、残りの Fgth+Ftip−Fpd をスラスト軸受
負荷Fth2が受けることとなる。すなわちスラスト軸受負
荷は、従来に対してFpdだけ軽減されることになる。
側空間の中間圧化によるスラスト軸受負荷軽減の説明用模式
図である。図5の下半分に模式的に示したホ゛ス部空間2
gを高圧化した場合に対して、図7に模式的に示すよう
にさらにホ゛ス部外側空間2hを中間圧化することでさら
にスラスト軸受負荷が軽減される。すなわち、この場合のスラ
スト軸受負荷をFth3とすると、 Fth3=Fgth+
Ftip−Fpd−Fpm=Fth1−Fpm とな
り、ホ゛ス部外側空間2hを中間圧化することでさらにF
pmだけ軽減されることになる。
施の形態1の給油経路の説明を行う。図1に於いて、密
閉容器10の底部に溜まった冷凍機油10eはオイルハ゜イフ゜
4fの下端から微差圧で吸い込まれ、主軸4の高圧油給
油穴4gを重力に逆らい上昇する。途中でまず潤滑油の
一部が、副軸横穴4iで遠心力によって半径方向に引っ
張られ、副軸受6aに導かれる。その油は主軸の副軸部
4dに鉛直方向もしくは所定の角度をもって設けられた
副軸縦溝4jを上昇しながら同時に軸受隙間に巻き込ま
れて副軸受6aの軸受面を潤滑する。潤滑を終えた冷凍
機油は、副軸潤滑出口空間6dに溜まり、その後排油穴
6eを経由して再び密閉容器10の底部に戻される。ま
た、高圧油給油穴4gを上昇する残りの潤滑油は次に、
主軸横穴4kで遠心力によって半径方向に引っ張られ、
コンフ゜ライアントフレーム3の主軸潤滑入口空間3kに導かれる。
その油の大部分は、主軸受3cの軸受クリアランスで絞られて
減圧しながら図1に於いて上昇し、主軸受3cの上端面
でホ゛ス部外側空間2hと同一の中間圧となる。他方、主
軸潤滑入口空間3kに導かれた残りの潤滑油は、図8に
部分断面斜視図で示すように主軸下半分斜縦溝4lに導
かれて補助主軸受3hを潤滑する。なお、この主軸下半
分斜縦溝4lは、その上端が主軸潤滑入口空間3kに連
通すると共にその下端は補助主軸受3hの途中で止まり
になっているので、大量の冷凍機油が補助主軸受3hの
下端から漏れ出ることはない。また主軸下半分斜縦溝4
lは、入口から袋小路に向かって(図1および図8に於
いて上から下に向かって)反回転方向にねじられている
ので、ネシ゛ホ゜ンフ゜効果により主軸潤滑入口空間3kの冷凍
機油は袋小路に向かって(図1および図8に於いて下方
向に)圧送される。また、高圧油給油穴4gを更に上昇
する残りの潤滑油はすべてホ゛ス部空間2gに至り、その
後揺動軸受2cの軸受クリアランスで絞られて減圧しながら図
1に於いて下降し、揺動軸受2cの下端面でホ゛ス部外側
空間2hと同一の中間圧となる。なお、以上の説明で
は、冷凍機油が重力に抗して高圧油給油穴4gを上昇す
るのは、微差圧によるとしていたが、高圧油給油穴4g
を偏芯して形成すれば、遠心力がその駆動源の一部もし
くは全部を担うことが可能である。
凍機油および揺動軸受2cで中間圧に減圧された冷凍機
油、ならびに高圧状態でそれら冷凍機油に溶解していた
ものの減圧によって冷凍機油から発泡気化してきた冷媒
カ゛スは、ホ゛ス部外側空間2hで合流し、コンフ゜ライアントフレーム3
の均圧孔3iを経由してコンフ゜ライアントフレーム3とカ゛イト゛フレーム1
5で囲われたフレーム空間15fに流れる。
整弁まわりの構成説明図である。コンフ゜ライアントフレーム3のスラス
ト軸受3aの下端面と圧接する端面には所定の深さを有
する深穴として調整弁収納空間3pが設けられており、
その中には中間圧調整弁3lが収納され、またその中間
圧調整弁3lとスラスト軸受3aとで縮まされた状態で中間
圧調整スフ゜リンク゛3mが収納されている。またその調整弁
収納空間3pは、調整弁前流路3jによってフレーム空間1
5fと連通しているものの、中間圧調整弁3lが中間圧
調整スフ゜リンク゛3mに押さえつけられているときすなわち
図9で下方に押し付けられているときには、調整弁前流
路3jの開口部は中間圧調整弁3lで完全に塞がれる構
造になっている。さて、フレーム空間15fの中間圧冷凍機
油および発泡した中間圧冷媒カ゛スは、中間圧調整弁3l
が閉じている場合は次々と差圧給油されてくる潤滑油と
の混合で、その圧力(中間圧)は徐々に上昇する。そし
て中間圧と低圧(吸入カ゛ス雰囲気圧力)との差圧が、中
間圧調整スフ゜リンク゛3mのハ゛ネ定数及び調整弁前流路の流路
断面積で決定される所定の値より大きくなると、中間圧
調整弁3lは中間圧調整スフ゜リンク゛3mをさらに縮ませて
図9に於いて上方に移動する、すなわち中間圧調整弁3
lは開く。その結果フレーム空間15fの中間圧油および中
間圧冷媒カ゛スが、調整弁前流路3jを通り調整弁収納空
間3pに開放される。そして低圧となった冷凍機油およ
び冷媒カ゛スは、その後調整弁後流路3nを経て台板外周
部空間2iに排出される。なお、本実施の形態に於いて
は、フレーム空間15fに溜まった中間圧冷凍機油および中
間圧冷媒カ゛スは、スラスト軸受面を経由することなく台板外
周部空間2iに開放される例で説明したが、それはフレーム
空間ホ゛ス部外側空間2hの中間圧油が主軸ハ゛ランサ4eの跳
ねかけ等によりスラスト軸受面に供給されることを期待した
ものである。この構造以外にも、フレーム空間15fから中
間圧調整弁3lに到る途中に中間圧冷凍機油がスラスト軸受
面を経由する構造にするとか、中間圧調整弁3lで開放
された後の低圧冷凍機油を選択的にスラスト軸受面に供給す
る構造が有効な場合もある。
のハ゛ネ定数および調整弁前流路3jの流路断面積を管理
することで、中間圧Pmが、 Pm=Ps+一定値 で比較的精度良く管理できることがわかる。なお、本実
施の形態では中間圧調整弁の背部を低圧としスフ゜リンク゛で
弁を押し閉じる構造によって、中間圧Pmを、 Pm=
Ps+一定値 で制御する方式を説明したが、別の方法
として、中間圧調整弁の背部を高圧としスフ゜リンク゛で弁を
押し開く構造によって、中間圧Pmを、 Pm=Pd−一定値 で制御する方式や、中間圧調整弁の背部に高圧と低圧を
作用させてその作用面積比を適当に選定することで、
中間圧Pmを、 Pm=Pd×n+Ps×(1−n) , 0<n<1 で制御する方式や、上記の方式を組み合わせる方法など
様々な方式が適用可能であり、各方式は特性を異にする
もののいずれの方式を採用しても中間圧を比較的精度良
く管理できる。また、中間圧調整弁を使用せず、揺動スク
ロールの台板部の適当な位置に台板を貫通する抽気孔を設
け、ホ゛ス外側空間2hを圧縮室の適当な圧力に連通させ
ることで中間圧を制御する方式や、それと中間圧調整弁
とを併用する方式も適用可能でありかつやはり中間圧を
比較的精度良く管理できる。
縮機は、以上の説明のように中間圧Pmを制御する方法
として様々な方法が適用可能であるが、このことに加え
て、その中間圧あるいは高圧が、揺動スクロールおよびコンフ゜ラ
イアントフレームに作用する面積を比較的自由に設定できるとい
う利点をも有する。このことを図10に於いて説明す
る。コンフ゜ライアントフレーム2には、コンフ゜ライアントフレームの高圧空間露
出に起因する差圧力Fpd2およびフレーム空間の中間圧に
起因する差圧力Fpm2が、図10で上方向の力として
作用し、他方ホ゛ス部外側空間の中間圧に起因する差圧力
Fpmが、図10で下方向の力として作用し、それらの
差がスラスト軸受負荷Fth3(Fth3=Fpd2+Fpm2
−Fpm)として、図10で下方向の軸受反力として作
用する。なお、Fpd2の作用面積Spd2は、主軸受径
を内径とし下シール材16bの実質シール径(フレーム空間の対高
圧シール箇所の実質シール径で本実施例の場合はコンフ゜ラフレームの
下端面外径と同じ)を外径とする中空同心円の面積であ
り、Fpm2の作用面積Spm2は、下シール材16bの実
質シール径を内径とし上シール材16aの実質シール径(フレーム空
間の対低圧シール箇所の実質シール径)を外径とする中空同心
円の面積であり、Fpmの作用面積Spmは、主軸受径
を内径としスラスト軸受3aの平均直径を外径とする中空同
心円の面積である。また、揺動スクロール2には、ホ゛ス部空間
2gの高圧に起因する差圧力Fpdおよびホ゛ス部外側空
間の中間圧に起因する差圧力Fpmが、図10で上方向
の力として作用し、他方冷媒カ゛スの圧縮に起因するスラストカ
゛ス負荷Fgthが、図10で下方向のとして作用し、そ
れらの差が固定スクロールとの歯先歯底押付力Ftip(F
tip=Fpd+Fpm+Fth3−Fgth)とし
て、図10で下方向の圧接力として作用する。なお、F
pmの作用面積Spmは、揺動軸受2cの軸受径を内径
としスラスト軸受3aの平均直径を外径とする中空同心円の
面積である。上記の作用面積を決定する径のうち、揺動
軸受径と主軸受径は、一般に機械損失極小化と信頼性確
保の折衷で決められることが多いため大きな変更は困難
であるが、スラスト軸受の平均直径は、軸受の給油溝のハ゜ター
ン変更やシール材の採用などで比較的容易に変更可能であ
り、さらに下シール材16bの実質シール径と上シール材16a
の実質シール径は、他の特性にほとんど影響を与えること
なく自由に設定できる値である。
クロール圧縮機では、年間の平均エネルキ゛ー効率に大きな影響を
与える代表的な運転条件に於いて、機械損失増大の主要
因であるスラスト軸受負荷Fthと歯先歯底押付力Ftip
とを、従来では考えられないほど極小化することが可能
となる。その根拠としては、既に述べたように、中間圧
の値の管理に関して多くの手法が容易に適用できるこ
と、そしてその中間圧および高圧の作用面積を比較的自
由に設定できることの2点である。加えて、フレームコンフ゜ライ
アント方式スクロール圧縮機は、従来のフレームコンフ゜ライアント方式スクロール
圧縮機の説明でも述べたように、現在量産されている固
定スクロールコンフ゜ライアント方式のスクロール圧縮機や揺動コンフ゜ライアント方
式のスクロール圧縮機と比べて、コンフ゜ライアント動作の安定性に勝
るので、さらにスラスト軸受負荷Fthや歯先押付力Fti
pの低減が可能で有るばかりか、コンフ゜ライアント部材のハ゛タツキ
に起因する洩れも少ない圧縮機となる。本発明の実施の
形態1では、一回転中の圧縮負荷の変動ならびに運転保
証領域で、スラスト軸受負荷Fthが実質的に正の値である
こと、歯先歯底押付力Ftipが実質的に正の値である
こと、さらに揺動スクロールが転覆しないことを必要条件と
し、一般的な運転条件での平均Fthおよび平均Fti
pの極小化を図っている。中でも潤滑条件の悪い歯先歯
底摺動を極力小さく設定することで、一般的な運転条件
で常に、 0<Ftip<Fth<Fgth を実現している。
3に作用するスラスト方向のとして、高圧、中間圧、スラスト軸
受負荷で説明したが、この他にもコンフ゜ライアントフレーム3とカ゛イ
ト゛フレーム15との間(必ずしもフレーム空間15fである必要
はない)に弾性体を挿入したりコンフ゜ライアントフレームを前述し
たように板ハ゛ネで支持することで弾性力を付与すること
も容易に可能であり、圧縮機の使用条件によっては非常
に有効である。
方向押付け力を軽減することは、現行の冷媒HCHC2
2でも有効ではあるが、スラスト方向押付け力が更に過大と
なる高圧冷媒、例えばHFC410Aを使用した場合に
はさらに有効である。
動軸受およびスラスト軸受で潤滑油を減圧させるので、その
潤滑油に溶け込んでいた冷媒が発泡する。このような場
合に潤滑油として冷媒との相溶性の良いいわゆる相溶油
を使用すると、軸受潤滑面に多くの気泡状冷媒カ゛スが存
在してしまい、その結果軸受油膜が途切れてしまい機械
損失の増大や焼付を招きやすい。そこで、本実施の形態
では、HFC冷媒に対して相溶性の小さいハート゛アルキルヘ゛ンセ
゛ンなどのいわゆる非相溶油を使用している。
いて、本発明の実施の形態2の説明を行う。なお、本発
明の実施の形態1と共通の構造や動作の説明は省略す
る。図11は、本発明の実施の形態21の縦断面図であ
る。1は固定スクロールであり、外周部はカ゛イト゛フレーム15にホ゛
ルト(図示せず)によって締結されており、また台板部1
aの一方の面(図11において右側)には板状渦巻歯1
bが形成されていると同時に、外周部には2個1対のオル
タ゛ム案内溝がほぼ一直線上に形成され、このオルタ゛ム案内溝
にはオルタ゛ムリンク゛9の2個1対の固定側爪9cが往復摺動
自在に係合されている。さらに外周部には、コンフ゜ライアントフ
レーム3の上嵌合円筒面と係合する嵌合円筒面が形成され
ており、また固定スクロール1の上面方向(図11において
左側)からは吸入管10aが、密閉容器10を貫通して
圧入されている。2は揺動スクロールであり、台板部の一方
の面(図11において左側)には固定スクロール1の板状渦
巻歯1bと実質的に同一形状の板状渦巻歯2bが形成さ
れており、また台板部の板状渦巻歯2bと反対側の面
(図1において下側)の中心部には中空円筒形状のホ゛ス
部2fが形成されており、そのホ゛ス部2fの内側面には
揺動軸受2cが形成されスライタ゛ー5と回転自在に係合され
ている。また、ホ゛ス部2fと同じ側の面の外周部には、コ
ンフ゜ライアントフレーム3のスラスト軸受3aと圧接摺動可能なスラスト面
が形成されている。また、揺動スクロール2の台板部の外周
部には、前記固定スクロールのオルタ゛ム案内溝とほぼ90度の位
相差を持つ2個1対のオルタ゛ム案内溝がほぼ一直線上に形
成されており、このオルタ゛ム案内溝にはオルタ゛ムリンク゛9の2個
1対の揺動側爪9aが往復摺動自在に係合されている。
なお、固定スクロール1の板状渦巻歯1bおよび揺動スクロール2
の板状渦巻歯2bの歯先部には、それぞれ渦巻状の溝が
形成されており、その溝にはそれぞれチッフ゜シール19が挿
入されている。コンフ゜ライアントフレーム3の中心部には、電動機
によって回転駆動される主軸4を半径方向に支持する主
軸受3cおよび補助主軸受3hが形成されている。ま
た、コンフ゜ライアントフレーム3の寸止め面3fと固定スクロール1の寸
止め面1dとの間には、寸止めフ゜レート18が挿入されて
いる。カ゛イト゛フレーム15の外周面は焼きばめもしくは溶接
などによって密閉容器10に固着されているものの、固
定スクロール1の吐出ホ゜ート1fから吐出される高圧の冷媒カ゛ス
をカ゛イト゛フレーム15より電動機側(図11において右側)
に設けられた吐出管10bに導く流路が密閉容器10の
上半分に確保されていると同時に、密閉空間10の下半
分には冷凍機油10eの往来を可能とする流路が確保さ
れている。またカ゛イト゛フレーム15の内側面の電動機側(図
11において右側)には、下嵌合円筒面が形成されてお
り、コンフ゜ライアントフレーム3の外周面に形成された下嵌合円筒
面と係合されている。またカ゛イト゛フレーム15の内側面に
は、シール材を収納するシール溝が2ヶ所に形成されており、
それらのシール溝に上シール材16aおよび下シール材16bが
嵌着されている。そしてこれら2つのシール材とカ゛イト゛フレーム
15の内側面とコンフ゜ライアントフレーム3の外側面とによって形
成された空間、すなわちフレーム空間15fは、コンフ゜ライアントフ
レーム3に形成された均圧孔3iを介してホ゛ス部外側空間2
hと連通している。なお、上シール材16aおよび下シール材
16bは必ずしも必要ではなく、係合箇所の微小隙間で
シールが可能で有れば省略できる部品である。また、上下
を揺動スクロールの台板部とコンフ゜ライアントフレーム3で囲われたスラスト
軸受3aの外周側の空間、すなわち台板外周部空間2i
は、板状渦巻歯の巻終わり近傍である吸入空間1gと連
通しているので、吸入カ゛ス雰囲気となっている。主軸4
の揺動スクロール側(図11において左側)端部には、主軸
の軸線方向と実質的に平行な平面部を有するヒ゜ン部4a
が形成されており、このヒ゜ン部4aの平面部とスライタ゛ー5
の内側面に形成された平面部とが往復摺動可能に係合さ
れている。そして、その下側には主軸ハ゛ランサ4eが焼き
ばめられており、さらにその下側にはコンフ゜ライアントフレーム3
の主軸受3cおよび補助主軸受3hと回転自在に係合す
る主軸部が形成されている。また主軸の他端部には、サフ
゛フレーム6の副軸受6aおよび補助副軸受6bと回転自在
に係合する副軸部が形成されており、この副軸部と前述
した主軸部との間に電動機回転子8が焼きばめられてい
る。また、この電動機回転子8の左端面には上ハ゛ランサ8
aが、右端面には下ハ゛ランサ8bが締結されており、前述
した主軸ハ゛ランサ4eとの3個のハ゛ランサによって静ハ゛ランスお
よび動ハ゛ランスがとられている。サフ゛フレーム6には、サフ゛フレームカ
ハ゛ー6gが取り付けられており、主軸4の下端面との間
に副軸受空間6cを形成している。また、密閉容器10
の側面にはカ゛ラス端子10fが取り付けれており、電動機
固定子7からのリード線が接合されている。
基本動作について説明する。定常運転時は、コンフ゜ライアントフ
レーム3にはホ゛ス部外側空間2hの中間圧に起因する力およ
びスラスト軸受3aを介しての揺動スクロール2からの押付け力
の合計が下向きの力として作用するものの、フレーム空間1
5fの中間圧に起因する力および下端面の高圧雰囲気に
露出している部分に作用する高圧に起因する力の合計が
上向きの力として作用し、そしてこの上向きの力は前述
した下向きの力より大きくなるように設定されている。
このためコンフ゜ライアントフレーム3は、上嵌合円筒面を固定スクロール
1の嵌合円筒面に、下嵌合円筒面をカ゛イト゛フレーム15の下
嵌合円筒面に案内され、固定スクロール側(図11でおいて
左方向)に浮き上がり、その結果コンフ゜ライアントフレーム3の寸
止め面3fは、寸止めフ゜レート18を介して固定スクロール1の
寸止め面1dに圧接している。他方、スラスト軸受3aを介
してコンフ゜ライアントフレーム3に押し付けられている揺動スクロール2
はコンフ゜ライアントフレーム3に押されて左方向に浮き上がるもの
の、揺動スクロール2の歯先と歯底は固定スクロール1のそれぞれ
歯底と歯先と所定の隙間を有した状態で運転される。な
お、運転条件によっては、具体的には高圧縮比運転など
の吐出カ゛ス温度が高くなる条件では、両板状渦巻歯の熱
膨張が特にその中心近傍で大きくなり、両板状渦巻歯の
歯先と歯底が圧接してしまうことが起こりうる。しかし
その際には、揺動スクロールは2はコンフ゜ライアントフレーム3と共に微
小にリリーフするので、焼付等の信頼性のトラフ゛ルを引き起こ
すことはない。また、本実施の形態では、寸止めフ゜レート
18を挿入して歯先歯底の隙間を高精度に管理する方式
で説明したが、各部品の軸方向寸法を高精度に管理する
もしくは高精度に嵌合することでこの寸止めフ゜レートを廃
止することは可能である。さらに、本実施の形態に於い
ても、発明の実施の形態1で説明したように、フレームコンフ゜
ライアントの付勢力の発生源として、ハ゛ネ等の弾性力や、それ
らと高圧、中間圧による付勢力を併用することも可能で
ある。ところで、既に説明した発明の実施の形態1では
ホ゛ス部空間2gが高圧であるのに対して、本実施の形態
ではホ゛ス部空間2gは中間圧であるが、この中間圧に起
因する力とホ゛ス部外側空間2hの中間圧に起因する力に
よって、スラスト軸受負荷Fthが大幅に軽減されるメカニス゛ム
は発明の実施の形態1と基本的には同じである。また、
本実施の形態では、ホ゛ス部空間2gとホ゛ス部外側空間2h
とを同一圧力としたので、スライタ゛ーを採用しても給油経路
が揺動軸受面をハ゛イハ゜スしてしまうことがなく揺動軸受を
潤滑することが可能となった。このため、固定スクロール1
の板状渦巻歯1bと揺動スクロール2の板状渦巻歯2bとの
半径方向隙間が常時極小化されており、洩れに起因する
損失の少ない高効率なフレームコンフ゜ライアント方式スクロール圧縮機が
実現されている。また起動時や液圧縮時などには、揺動
スクロール2に作用するスラスト方向カ゛ス負荷Fgthが大きく
り、揺動スクロール2はスラスト軸受3aを介してコンフ゜ライアントフレーム
3を反固定スクロール側(図11において右方向)に強く押
し下げるので、揺動スクロール2の歯先や歯底と固定スクロール1
の歯底や歯先との間の隙間が比較的大きくなり、圧縮室
内の異常な圧力上昇が回避されるのは実施の形態1と同
じである。さて、コンフ゜ライアントフレーム3はスラスト軸受3aを介
して揺動スクロール2の転覆モーメントの一部または全部を受ける
ものの、主軸受3cから受ける軸受負荷と、その反作用
である2つの力の合力、すなわち上嵌合円筒面を介して
固定スクロール1から受ける反力と下嵌合円筒面を介してカ゛イ
ト゛フレーム15から受ける反力との合力、とによって生ずる
偶力が前記転覆モーメントを打ち消すように作用するので、
非常に良好な定常運転時追随動作安定性およびリリーフ動作
安定性を有することも実施の形態1と同じである。
ロールとコンフ゜ライアントフレームの寸止めの説明図である。図に於い
て、固定スクロール1の寸止め面1dを基準とした歯底との
距離をhf1、歯先との距離をhf2とし、揺動スクロール2のス
ラスト面2dを基準とした歯先との距離をho1、歯底との
距離をho2とし、寸止めフ゜レート18の厚さをhsとし、コン
フ゜ライアントフレーム3のスラスト軸受3aの上端面と寸止め面3f
との距離をhcとすると、コンフ゜ライアントフレーム3が寸止めフ゜レー
ト18を挟んで固定スクロール1と圧接しているときには、固
定スクロール1の歯底と揺動スクロール2の歯先とのクリアランスδ1お
よび固定スクロール1の歯先と揺動スクロール2の歯底とのクリアランス
は、それぞれ δ1=hc+hs+hf1−ho1>0 δ2=hc+hs+hf2−ho2>0 に設定されている。そしてδ1およびδ2は、数μmから
数十μmの小さな値に管理されている。このため、圧縮
機の運転中に、揺動運動している揺動スクロール2と静止し
ている固定スクロール1はスラスト方向で接触していないので、
両者の接触摺動に起因する損失は発生しない。このこと
に加えて、上記のように歯先歯底の隙間は小さく管理さ
れており、加えてその隙間にチッフ゜シール19がシール材として
装着されているので、歯先歯底隙間からの圧縮冷媒の洩
れもほとんど発生しない。以上の理由で、機械損失が小
さくかつ洩れ損失の小さい高効率なフレームコンフ゜ライアント方式ス
クロール圧縮機が実現されている。他方寸止めフ゜レート18
は、スラスト軸受3aより比較的安価であるので、歯先と歯
底の軸方向クリアランスの調整部材として従来のようにスラスト軸
受3aを採用するより低コストを実現していることに加え
て、その表面硬度が高い故にコンフ゜ライアントフレーム3の極めて
微小な圧接摺動に起因するフレッティンク゛摩耗の危険性も減じ
ている。
4によって発明の実施の形態2の給油経路の説明を行
う。なお、図13は副軸受周りの給油説明図、図14は
主軸受周りの給油説明図である。本実施の形態で示す高
圧シェル方式横置きフレームコンフ゜ライアントは、ラシ゛アル軸受部の給油
に際して大別して2つの並列した給油経路を有する。1
つは副軸受を給油した後に揺動軸受すなわちスライタ゛ーを給
油する経路、もう1つは主軸受を給油する経路であり、
両者は最後には合流する。ではまずは前者の説明から始
める。図11と図13に於いて、密閉容器10の底部に
溜まった冷凍機油10eは、サフ゛フレーム6に設けられその
一端が密閉容器10の底部に開口する給油穴6gに微差
圧で吸い込まれ、サフ゛フレーム6の2つの軸受すなわち副軸
受6aと補助副軸受6bとの間の空間である副軸潤滑入
口空間6hに導かれる。その油の大部分は、副軸受6a
の軸受クリアランスで絞られて減圧しながら図11に於いて右
方向に流れし、中間圧となって副軸受空間6cに到る。
他方、副軸潤滑入口空間6hに導かれた残りの潤滑油
は、図13に部分断面斜視図で示すように副軸上半分斜
縦溝4qに導かれて補助副軸受6bを潤滑する。なお、
この副軸上半分斜縦溝6lは、その右端が副軸潤滑入口
空間6hに連通すると共にその左端は補助副軸受6bの
途中で止まりになっているので、大量の冷凍機油が補助
副軸受6hの左端から漏れ出ることはない。また副軸上
半分斜縦溝4lは、入口から袋小路に向かって(図11
および図13に於いて右から左に向かって)反回転方向
にねじられているので、ネシ゛ホ゜ンフ゜効果により副軸潤滑入
口空間6hの冷凍機油は袋小路に向かって(図11およ
び図13に於いて左方向に)圧送される。さて、中間圧
に減圧されて副軸受空間6cに到った冷凍機油およびそ
こから発泡した中間圧冷媒カ゛スは、主軸に上下貫通し、
かつ偏芯して(必ずしも偏芯している必要はない)設け
られた中間圧油給油穴4hを図11に於いて右から左に
流れる。その途中で、中間圧油給油穴4hの反偏芯方向
とホ゛ス部外側空間2hとを連通させる中間圧カ゛ス抜き穴4
mから、慣性力が相対的に小さい中間圧冷媒カ゛スが選択
的にホ゛ス部外側空間2hに抜かれる。カ゛スが抜けて油リッチ
となった後、中間圧冷凍機油はホ゛ス部空間2gに到る。ホ
゛ス部空間2gに到った中間圧油は、その一部はスライタ゛ー5
の下端面(図11において右端面)からホ゛ス部外側空間
に漏れ出るものの、大部分はスライタ゛ー5の外周面に設けら
れた縦溝を経由してホ゛ス部外側空間2hに流れる。引き
続いて、もう1つの給油経路である主軸受の給油経路に
ついての説明に移る。図11と図14に於いて、密閉容
器10の底部に溜まった冷凍機油10eは、カ゛イト゛フレーム
15に設けられその一端が密閉容器10の底部に開口す
る給油穴15iに微差圧で吸い込まれ、コンフ゜ライアントフレーム
3とカ゛イト゛フレーム15との間の第2フレーム空間15jに導か
れる。この第2フレーム空間は、図14において左側は下シー
ル材16bによって中間圧であるフレーム空間15fと仕切
られており、右側はコンフ゜ライアントフレーム3の下嵌合円筒面3
eとカ゛イト゛フレーム15の下嵌合円筒面15bとの嵌合箇所
で仕切られている。なお、上記のコンフ゜ライアントフレームとカ゛イト゛
フレームとの嵌合箇所のシール性がクリアランスが大きすぎる等の理
由で悪く、給油穴15iでの微差圧による冷凍機油の引
き上げが阻害される場合には、第2フレーム空間15jの図
14における右側にも何らかのシール材を挿入しても良
い。次に第2フレーム空間15jの潤滑油は、コンフ゜ライアントフレー
ム3に設けられた給油穴3rを通って主軸潤滑入口空間
3kに入る。その油の大部分は、主軸受3cの軸受クリアラ
ンスで絞られて減圧しながら図11もしくは図14に於い
て左側に進み、主軸受3cの上端面でホ゛ス部外側空間2
hと同一の中間圧となる。他方、主軸潤滑入口空間3k
に導かれた残りの潤滑油は、図24に部分断面斜視図で
示すように主軸4の主軸下半分斜縦溝4lに導かれて補
助主軸受3hを潤滑する。なお、この主軸下半分斜縦溝
4lは、その上端が主軸潤滑入口空間3kに連通すると
共にその下端は補助主軸受3hの途中で止まりになって
いるので、大量の冷凍機油が補助主軸受3hの右端から
漏れ出ることはない。また主軸下半分斜縦溝4lは、入
口から袋小路に向かって(図11および図14に於いて
左から右に向かって)反回転方向にねじられているの
で、ネシ゛ホ゜ンフ゜効果により主軸潤滑入口空間3kの冷凍機
油は袋小路に向かって(図11および図14に於いて右
方向に)圧送される。さて、副軸受6aで中間圧に減圧
された後にスライタ゛ーを潤滑した冷凍機油および揺動軸受2
cで中間圧に減圧された冷凍機油、ならびに高圧状態で
それら冷凍機油に溶解していたものの減圧によって冷凍
機油から発泡気化してきた冷媒カ゛スは、ホ゛ス部外側空間2
hで合流し、コンフ゜ライアントフレーム3の均圧孔3iを経由してコ
ンフ゜ライアントフレーム3とカ゛イト゛フレーム15で囲われたフレーム空間1
5fに流れる。その後の流れは、本発明の実施の形態1
と同様なので説明を割愛する。
経路の説明であるが、次にこの実施の形態2を縦置きに
した場合を説明する。。縦置きの場合に問題となるの
が、図14に於ける主軸潤滑入口空間3kへの高圧潤滑
油の供給である。そこで、以降は主軸潤滑入口空間3k
への給油に限定した説明を行う。横置きの場合には、密
閉容器10の底部からカ゛イト゛フレーム15とコンフ゜ライアントフレーム3
を貫通しての給油穴を形成することは比較的容易であっ
た。しかし縦置きの場合には、電動機の固定子7および
回転子8が妨げとなり簡単には給油穴を形成することは
困難である。もちろん、電動機固定子7に上下に貫通す
る穴を設け、その穴に銅ハ゜イフ゜などの給油ハ゜イフ゜を挿入す
ることは可能ではあるが、組立性などに課題を残すこと
になる。図15に示すのは、比較的簡単な構造で主軸へ
の高圧油給油を実現する一例である、実施の形態3の説
明模式図である。密閉容器10の底部に溜まっている冷
凍機油10eは、微差圧によってオイルハ゜イフ゜6fおよび給
油穴6gを経て副軸潤滑入口空間6hに導かれる。その
後副軸受6aで絞られて中間圧となり副軸受空間6cへ
流れる経路は既に説明した横置きと基本的に同じなので
割愛する。さて、この例の場合、主軸には中間圧雰囲気
の上下に貫通した中間圧油給油穴4hに加えて、下端面
からの止まり穴をその下端面入口に栓4nをすることで
密封した高圧油給油穴4gも形成されている。そしてこ
の高圧油給油穴は、副軸部では副軸上半分斜縦溝4qの
上端近傍と偏芯方向が一致することにより連通している
と共に、主軸部では主軸横穴4kを介して主軸潤滑入口
空間3kと連通している。この結果、副軸潤滑入口空間
6hの油の一部はネシ゛ホ゜ンフ゜作用で副軸上半分斜縦溝4q
を上昇し、その上端近傍の高圧油給油穴2gと位相が一
致した連通箇所から高圧油給油穴4gに流入し、そして
この高圧油給油穴4gを上昇した後に、主軸横穴4kを
通って主軸潤滑入口空間3kに導かれる。副軸部4dの
副軸上半分斜縦溝まわりの説明斜視図を図16に示す。
なお、この実施の形態3では、副軸上半分斜縦溝4qを
文字通り斜め溝で描いたが、真直溝であってもホ゜ンフ゜作
用は得られるので問題ない。
は、主軸4の上下端を貫通する縦穴と上下端が密閉され
た中空縦穴とを同時に構成する手段として、2つの縦穴
を平行して設ける構造で説明したが、図17に実施の形
態4として示すように、1つの縦穴に軸内セハ゜レータ4pを
圧入する構造も考え、この方法の方が一般的には生産性
に勝る。
スクロール圧縮機の固定スクロールの組み付けに関する発明につい
て説明する。従来の固定クランク方式のスクロール圧縮機では、
従来の技術として図19を用いて説明した可変クランク方式
と同様に、フレーム14と揺動スクロール2とがオルタ゛ムリンク゛9で連
結されていた。そのため、固定スクロール1を回転組み立
て、すなわち主軸4を適切な量だけ偏芯方向もしくは反
偏芯方向に安定して振れ周り回転させながら固定スクロール
1を調芯しホ゛ルトなどで組み付けようとしたとき、揺動スク
ロール2はオルタ゛ムリンク゛9によってフレーム14に対して位相が管
理されているものの固定スクロールはそのフレーム14に対して
の位相管理手段が無いので、固定スクロールは無秩序に位置
をとることができてしまった。それ故、回転組立を実現
するためには複雑なシ゛ク゛や組立装置によって固定スクロール
の位相をフレームに対して一定にかつ高精度に保持する必要
があった。そのためもあってか、従来の固定クランク方式の
スクロール圧縮機では、固定スクロール1をリーマヒ゜ンなどによってフレ
ーム14に位置決めするという手法が採用されることが多
かった。これに対して、本実施の形態では図18に例示
するような組立方法により、固定スクロール1と揺動スクロール2
とを高精度に、すなわち両渦巻の中心の位置ス゛レが小さ
くかつ両渦巻の回転ス゛レが小さく、回転組立することが
可能となる。図18において、主軸4の下方には揺動スク
ロール2の偏芯方向または反偏芯方向に回転組立用ウエイト2
2が取り付けられており、また揺動スクロール2やオルタ゛ムリンク゛
9や固定スクロール1はフレーム14や主軸4にセッティンク゛されてい
るものの固定スクロール1をフレーム14に固定するホ゛ルトは完全
には締結されていない。固定スクロール1の台板部1aに
は、固定スクロール1を拘束することなく固定スクロール1に対し
て図で下方向に差圧力を作用させるための高圧エアー21
bを導く回転組立用固定スクロール押付け装置21が、シール材
21aを介して設置されている。以上のように構成した
状態で、主軸4を適切な方向に適切な量だけ安定して振
れ回すことにより揺動スクロール2を実運転より僅かに大き
な揺動半径で揺動運動させると、固定スクロール1は微小半
径で揺動運動する。そして、この固定スクロール1の微小揺
動運動の運動中心は、揺動スクロール2の揺動運動の運動中
心と理論上は一致するはずである。次にこの状態で回転
組立用固定スクロール押付け装置21の高圧エアー21bを徐々
に大きくすると、固定スクロール1の微小揺動半径は徐々に
小さくなりやがて固定スクロール1の渦巻中心は揺動スクロール2
の揺動運動中心と一致して静止する。すなわち理想的な
回転組立が実現される。なお、固定スクロール1が揺動運動
するのは、揺動スクロール2と固定スクロール1とが直接オルタ゛ムリンク
゛9で連結されている、すなわち位相決めされているか
らである。なお、以上の手段により、従来は必要であっ
た揺動スクロール2の板状渦巻歯2bの中心と揺動軸受2d
の中心との同心度もさほど要求されなくなる。というの
は、たとえ同心度が悪くても回転組立時に調整されるか
らである。
トスクロール圧縮機では、コンフ゜ライアントフレームの下嵌合円筒面をカ゛イ
ト゛フレームの下嵌合円筒面と係合した後に固定スクロールの嵌合
円筒面をコンフ゜ライアントフレームの上嵌合円筒面に合わせて位置
決めし固定スクロールとカ゛イト゛フレームをホ゛ルトで締結する方法や、
またはコンフ゜ライアントフレーム上部を固定スクロールに板ハ゛ネで締結し
た後にコンフ゜ライアントフレームの下嵌合円筒面をカ゛イト゛フレームの下嵌
合円筒面に係合しその位置で固定スクロールとカ゛イト゛フレームをホ゛
ルトで締結する方法などによって、コンフ゜ライアントフレームの上部
を固定スクロールと係合または板ハ゛ネ等で締結しその下部をカ゛
イト゛フレームと係合したため、コンフ゜ライアントフレームならびにカ゛イト゛フ
レームは上下の2ヶ所の円筒面を高精度の同軸度で加工す
る必要が無くなった。このため、信頼性や効率の低下を
来すことなく、部品の加工性や組立性を大幅に改善する
圧縮機が得られる。
ライアントスクロール圧縮機では、コンフ゜ライアントフレームの下嵌合円筒面
をカ゛イト゛フレームの下嵌合円筒面と係合した後にコンフ゜ライアントフレ
ームの上部を板ハ゛ネを介してカ゛イト゛フレーム上部とホ゛ルトで締結す
るなどの方法で、コンフ゜ライアントフレームの上部をカ゛イト゛フレームと板
ハ゛ネ等で締結しその下部をカ゛イト゛フレームと係合したため、コン
フ゜ライアントフレームならびにカ゛イト゛フレームは上下の2ヶ所の円筒面
を高精度の同軸度で加工する必要が無くなった。このた
め、信頼性や効率の低下を来すことなく、部品の加工性
や組立性を大幅に改善する圧縮機が得られる。
ライアントスクロール圧縮機では、固定スクロールと揺動スクロールを直接オル
タ゛ムリンク゛で連結することで、固定スクロール板状渦巻歯と揺動
スクロール板状渦巻歯の回転方向組立誤差は大幅に軽減し
た。このため、両板状渦巻歯の半径方向隙間をより高精
度の管理することが可能となり、高効率で低騒音な圧縮
機が得られる。
ライアントスクロール圧縮機では、固定スクロール側の2個1対のオルタ゛ム
案内溝を板状渦巻歯の巻終わり半周方向にシフトさせるこ
とで、固定スクロールのオルタ゛ム案内溝およびその捨て加工部分
が圧縮機の外径を大きくすることなくオルタ゛ムリンク゛を固定ス
クロールと直接連結した。このため、密閉容器の外周が大き
くなりコンハ゜クト性が損なわれコストアッフ゜を招くことなく、両
板状渦巻歯の半径方向隙間をより高精度の管理すること
が可能となり、高効率で低騒音な圧縮機が得られる。
ライアントスクロール圧縮機では、揺動スクロールのホ゛ス部およびそのホ゛
ス部と係合する主軸の端部とで形成されるホ゛ス部空間を、
吐出カ゛ス圧力すなわち高圧とすることで、揺動スクロールのスラ
スト軸受負荷Fthを軽減した。このため、スラスト軸受での
摺動機械損失が低減できると共にスラスト軸受の焼付が回避
できるので、高効率で信頼性の高い圧縮機が得られる。
ライアントスクロール圧縮機では、揺動スクロールのホ゛ス部およびそのホ゛
ス部と係合する主軸の端部とで形成されるホ゛ス部空間を、
吸入カ゛ス圧力すなわち低圧でもなく、吐出カ゛ス圧力すなわ
ち高圧でもなく、それらの中間的圧力とすることで、揺
動スクロールのスラスト軸受負荷Fthを軽減した。このため、ス
ラスト軸受での摺動機械損失が低減できると共にスラスト軸受
の焼付が回避できるので、高効率で信頼性の高い圧縮機
が得られる。
ライアントスクロール圧縮機では、揺動スクロールのホ゛ス部およびそのホ゛
ス部と係合する主軸の端部とで形成されるホ゛ス部空間を、
高圧もしくは中間圧にすることに加えて、ホ゛ス部空間の
外周側の空間でかつスラスト軸受より内周側の空間すなわち
ホ゛ス部外側空間を中間圧とすることで、揺動スクロールのスラスト
軸受負荷Fthを更に軽減した。このため、スラスト軸受で
の摺動機械損失が低減できると共にスラスト軸受の焼付が回
避できるので、高効率で信頼性の高い圧縮機が得られ
る。
ライアントスクロール圧縮機では、ホ゛ス部空間の中間圧とホ゛ス部外側
空間の中間圧とを同一の圧力としたことで、揺動軸受の
上端面と下端面の圧力が同一となり、揺動軸受を潤滑す
る油が減圧して潤滑性を損ねることはない。このため、
揺動スクロールの潤滑性を損なうことなく、スラスト軸受での摺
動機械損失が低減できると共にスラスト軸受の焼付が回避で
きるので、高効率で信頼性の高い圧縮機が得られる。
フレームコンフ゜ライアントスクロール圧縮機では、主軸受の径と副軸受の
径を同一とし、かつ主軸の下端面と副軸受で形成される
空間すなわち副軸受空間をホ゛ス部空間およびホ゛ス部外側空
間と同一の中間圧としたことで、主軸には圧力差に起因
するスラスト力は発生せずかつ各々の軸受への給油経路は確
保された。このため、主軸の圧力差に起因するスラスト力を
発生させることによるスラスト軸受損失を生じさせることな
く、スラスト軸受での摺動機械損失が低減できると共にスラスト
軸受の焼付が回避できるので、高効率で信頼性の高い圧
縮機が得られる。
のフレームコンフ゜ライアントスクロール圧縮機では、主軸受の径と副軸受
の径を同一とし、かつ主軸の下端面と副軸受で形成され
る空間すなわち副軸受空間をホ゛ス部空間およびホ゛ス部外側
空間と同一の中間圧とし、かつ高圧の潤滑油を主軸受に
導く経路を主軸に形成したことで、主軸には圧力差に起
因するスラスト力は発生せずかつ各々の軸受への給油経路は
確保された。このため、主軸の圧力差に起因するスラスト力
を発生させることによるスラスト軸受損失を生じさせること
なく、かつ主軸受の潤滑性を損なうことなく、スラスト軸受
での摺動機械損失が低減できると共にスラスト軸受の焼付が
回避できるので、高効率で信頼性の高い圧縮機が得られ
る。
フ゜ライアントスクロール圧縮機では、ホ゛ス部空間およびホ゛ス部外側空
間および副軸受空間を同一の中間圧とした上で、揺動スク
ロールの揺動半径を可変とするスライタ゛ーを採用することで、
板状渦巻歯の半径方向隙間を極小化した。このため、両
板状渦巻歯の半径方向隙間をスライタ゛ーによって極小化する
と同時に、スラスト軸受での摺動機械損失が低減できると共
にスラスト軸受の焼付が回避できるので、高効率で信頼性の
高い圧縮機が得られる。
フ゜ライアントスクロール圧縮機では、潤滑状況の悪い箇所である固
定スクロールと揺動スクロールの軸方向圧接力Ftipが、潤滑状
況の比較的良い箇所である揺動スクロールとスラスト軸受との圧
接力Fthより小さくなるように設定することで、トータル
のスラスト軸受負荷は更に軽減した。このため、スラスト軸受で
の摺動機械損失が低減できると共にスラスト軸受の焼付が回
避できるので、高効率で信頼性の高い圧縮機が得られ
る。
フ゜ライアントスクロール圧縮機では、コンフ゜ライアントフレームを固定スクロールに
対して軸方向で圧接させることで、固定スクロールの歯先と
揺動スクロールの歯底および固定スクロールの歯底と揺動スクロールの
歯先とに所定の微小隙間を生じさせることで、固定スクロー
ルと揺動スクロールの軸方向圧接力Ftipが生じないので、
トータルのスラスト軸受負荷は大幅に軽減した。このため、スラスト
軸受での摺動機械損失が低減できると共にスラスト軸受の焼
付が回避できるので、高効率で信頼性の高い圧縮機が得
られる。
フ゜ライアントスクロール圧縮機では、固定スクロールをコンフ゜ライアントフレームと
がフ゜レート等の部材を挟み込んで軸方向に圧接させること
で、歯先歯底の軸方向寸法管理をスラスト軸受で行う必要が
無くなった。このため、比較的高価なスラスト軸受の歩留ま
りの悪化に伴うコストアッフ゜を避けつつ、スラスト軸受での摺動
機械損失が低減できると共にスラスト軸受の焼付が回避でき
るので、高効率で信頼性の高い圧縮機が得られる。
ンク方式スクロール圧縮機では、固定スクロールと揺動スクロールとを直
接オルタ゛ムリンク゛で連結することで両スクロールの位相を合わせ込
むと共に、固定スクロールのフレームに対してのホ゛ルトなどによる
固定に際しては、それに先だって主軸を安定的に回転さ
せることで固定スクロールを適切な位置に調芯させた。この
ため、両板状渦巻歯の隙間が極小化できると共に、両板
状渦巻歯が運転中に衝撃的に衝突することが回避でき、
かつ揺動スクロールなどの部品加工精度が甘くできるので、
高効率で低騒音で低コストな圧縮機が得られる。
では、R410Aなどに代表される高圧冷媒を使用する
場合に、スラストカ゛ス負荷Fgthの一部を高圧や中間圧でキ
ャンセルするなどの手段で軽減することで、高圧冷媒に於い
ても、スラスト軸受負荷Fthを比較的小さくすることが出
来た。このため、スラスト軸受での摺動機械損失が低減でき
ると共にスラスト軸受の焼付が回避できるので、高効率で信
頼性の高い圧縮機が得られる。
では、R410AやR407CなどのHFC冷媒を使用
し、かつ密閉容器の底部に溜まった高圧の潤滑油を軸受
で減圧することで給油を行う場合に、HFC冷媒に溶け
にくいいわゆる非相溶油を採用することで、軸受での冷
媒の発泡現象が大幅に緩和させた。このため、軸受での
機械損失が少なく高効率でかつ軸受信頼性の高い圧縮機
が得られる。
図
の斜視図
溝位置の説明図
よるスラスト軸受負荷軽減のメス型ホ゛スの場合の説明図
よるスラスト軸受負荷軽減のオス型ホ゛スの場合の説明図
圧化によるスラスト軸受負荷軽減の説明図
明図
視図
明図
c オルタ゛ム案内溝、1d寸止め面、1e 嵌合円筒面、
1f 吐出ホ゜ート、1g 吸入空間、1h オルタ゛ム案内溝
側壁、1i リーマ穴、1j ホ゛ルト、2 揺動スクロール、2a
台板部、2b板状渦巻歯、2c 揺動軸受、2d スラ
スト面、2e オルタ゛ム案内溝、2f ホ゛ス部、2g ホ゛ス部
空間、2h ホ゛ス部外側空間、2i 台板外周部空間、
3 コンフ゜ライアントフレーム、3a スラスト軸受、3b オルタ゛ム案内
溝、3c 主軸受、3d 上嵌合円筒面、3e 下嵌合
円筒面、3f 寸止め面、3g リーマ穴、3h 補助主
軸受、3i 均圧孔、3j 調整弁前流路、3k 主軸
潤滑入口空間、3l 中間圧調整弁、3m 中間圧調整
スフ゜リンク゛、3n 調整弁後流路、3p 調整弁収納空
間、3q リリーフ当り面、3r 給油穴、4 主軸、4a
ヒ゜ン部、4b 揺動軸部、4c 主軸部、4d 副軸
部、4e 主軸ハ゛ランサ、4f オイルハ゜イフ゜、4g高圧油給
油穴、4h 中間圧油給油穴、4i 副軸横穴、4j
副軸縦溝、4k主軸横穴、4l 主軸下半分斜縦溝、4
m 中間圧カ゛ス抜き穴、4n 栓、4p 軸内セハ゜レータ、
4q 副軸上半分斜縦溝、5 スライタ゛ー、6 サフ゛フレーム、
6a副軸受、6b 補助副軸受、6c 副軸受空間、6
d 副軸潤滑出口空間、6e排油穴、6f オイルハ゜イフ゜、
6g 給油穴、6h 副軸潤滑入口空間、7 電動機固
定子、8 電動機回転子、8a 上ハ゛ランサ、8b 下ハ゛ラ
ンサ、9 オルタ゛ムリンク゛、9a 揺動側爪、9b フレーム側
爪、9c 固定側爪、10 密閉容器、10a吸入管、
10b 吐出管、10c 吸入カ゛ス雰囲気、10d 吐
出カ゛ス雰囲気、10e 冷凍機油、10f カ゛ラス端子、
14 フレーム、15 カ゛イト゛フレーム、15a上嵌合円筒面、
15b 下嵌合円筒面、15c 高圧空間、15d 高
圧導入孔、15e キー溝、15f フレーム空間、15g
外周面、15h リリーフ当り面、15i 給油穴、15j
第2フレーム空間、16a 上シール材、16b 下シール材、
17 リーマヒ゜ン、18 寸止めフ゜レート、19 チッフ゜シール、2
0 回転組立台、21回転組立用固定スクロール押付け装
置、21a シール材、21b 高圧エアー、22 回転組立
用ウエイト。
Claims (17)
- 【請求項1】 密閉容器内に設けられそれぞれの板状渦
巻歯が相互間に圧縮室を形成するように互いに噛み合わ
された固定スクロールおよび揺動スクロールと、この揺動スクロールを
軸方向に支持すると共にこの揺動スクロールを駆動する主軸
を半径方向に支持するコンフ゜ライアントフレームと、このコンフ゜ライアント
フレームを半径方向に支持するカ゛イト゛フレームによって構成され
るスクロール圧縮機に於いて、前記コンフ゜ライアントフレームを、その固
定スクロール側を前記固定スクロールで半径方向支持すると共に、
その反固定スクロール側を前記カ゛イト゛フレームで半径方向支持した
ことを特徴とするスクロール圧縮機。 - 【請求項2】 密閉容器内に設けられそれぞれの板状渦
巻歯が相互間に圧縮室を形成するように互いに噛み合わ
された固定スクロールおよび揺動スクロールと、この揺動スクロールを
軸方向に支持すると共にこの揺動スクロールを駆動する主軸
を半径方向に支持するコンフ゜ライアントフレームと、このコンフ゜ライアント
フレームを半径方向に支持するカ゛イト゛フレームによって構成され
るスクロール圧縮機に於いて、前記コンフ゜ライアントフレームを、その固
定スクロール側を前記カ゛イト゛フレームに板ハ゛ネを介して締結すると
共に、その反固定スクロール側を前記カ゛イト゛フレームに対して円筒
面で軸方向運動自在に係合したことを特徴とするスクロール
圧縮機。 - 【請求項3】 前記揺動スクロールの自転を拘束するオルタ゛ムリン
ク゛の、2個1対の爪を揺動スクロールに係合すると共に、も
う一方の2個1対の爪を固定スクロールに係合したことを特
徴とする請求項1または請求項2記載のスクロール圧縮機。 - 【請求項4】 前記オルタ゛ムリンク゛の爪を案内する前記固定ス
クロール側の2個1対のオルタ゛ム案内溝のうち、1個の案内溝
を前記板状渦巻歯の巻終わり位置から0度から30度進
んだ位置に配置し、もう1個の案内溝を前記の他方の案
内溝位置より150度から180度戻った位置に配置し
たことを特徴とする請求項3記載のスクロール圧縮機。 - 【請求項5】 密閉容器内に設けられそれぞれの板状渦
巻歯が相互間に圧縮室を形成するように互いに噛み合わ
された固定スクロールおよび揺動スクロールと、この揺動スクロールを
軸方向に支持すると共にこの揺動スクロールを駆動する主軸
を半径方向に支持するコンフ゜ライアントフレームと、このコンフ゜ライアント
フレームを半径方向に支持するカ゛イト゛フレームによって構成さ
れ、かつ前記密閉容器内が吐出カ゛ス雰囲気であるスクロール圧
縮機に於いて、前記揺動スクロールの前記板状渦巻歯と反対
側に設けられたホ゛ス部と、そのホ゛ス部と係合する前記主軸
の端部とで形成されるホ゛ス部空間を、実質的に吐出カ゛ス圧
力としたことを特徴とするスクロール圧縮機。 - 【請求項6】 密閉容器内に設けられそれぞれの板状渦
巻歯が相互間に圧縮室を形成するように互いに噛み合わ
された固定スクロールおよび揺動スクロールと、この揺動スクロールを
軸方向に支持すると共にこの揺動スクロールを駆動する主軸
を半径方向に支持するコンフ゜ライアントフレームと、このコンフ゜ライアント
フレームを半径方向に支持するカ゛イト゛フレームによって構成さ
れ、かつ前記密閉容器内が吐出カ゛ス雰囲気であるスクロール圧
縮機に於いて、前記揺動スクロールの前記板状渦巻歯と反対
側に設けられたホ゛ス部と、そのホ゛ス部と係合する前記主軸
の端部とで形成されるホ゛ス部空間を、吐出カ゛ス圧力でもな
く吸入カ゛ス圧力でもなくそれらの中間的圧力としたこと
を特徴とするスクロール圧縮機。 - 【請求項7】 前記コンフ゜ライアントフレームの上端面に形成され
前記揺動スクロールのスラスト面と圧接摺動するスラスト軸受、もし
くは前記コンフ゜ライアントフレームと前記揺動スクロールとの間に設けら
れた円環状シール材の内周側で、かつ前記ホ゛ス部空間の外周
側で、かつ前記コンフ゜ライアントフレームと前記揺動スクロールとの間の
空間であるホ゛ス部外側空間を、吐出カ゛ス圧力でもなく吸入
カ゛ス圧力でもなくそれらの中間的圧力にすると共に、そ
のホ゛ス部外側空間の更に外側である台板外周部空間を吸
入カ゛ス圧力としたことを特徴とする請求項5または請求
項6記載のスクロール圧縮機。 - 【請求項8】 前記ホ゛ス部空間の中間的圧力と、前記ホ゛ス
部外側空間の中間的圧力とを実質的に同一の圧力とした
ことを特徴とする請求項6記載のスクロール圧縮機。 - 【請求項9】 前記コンフ゜ライアントフレームに設けられ前記主軸
を半径方向に支持する主軸受と、主軸に固着された電動
機回転子を挟んで前記主軸受の反対側で主軸を半径方向
に支持する副軸受とを有し、主軸の軸線が重力方向とな
す角度が45度以上であるいわゆる横置き型スクロール圧縮
機に於いて、前記主軸受の径と前記副軸受の径とを実質
的に同一にすると共に、副軸受と主軸下端面で形成され
る副軸受空間と前記ホ゛ス部空間とを実質的に同一の圧力
とすることを特徴とする請求項8記載のスクロール圧縮機。 - 【請求項10】 前記コンフ゜ライアントフレームに設けられ前記主
軸を半径方向に支持する主軸受と、主軸に固着された電
動機回転子を挟んで前記主軸受の反対側で主軸を半径方
向に支持する副軸受とを有し、主軸の軸線が重力方向と
なす角度が45度以下であるいわゆる縦置き型スクロール圧
縮機に於いて、前記主軸受の径と前記副軸受の径とを実
質的に同一にすると共に、副軸受と主軸下端面で形成さ
れる副軸受空間と前記ホ゛ス部空間とを実質的に同一の圧
力とし、且つ密閉容器の底部に溜まった潤滑油を前記主
軸受に導く経路を主軸に形成したことを特徴とする請求
項8記載のスクロール圧縮機。 - 【請求項11】 前記揺動スクロールのホ゛ス部を、主軸ではな
く、主軸の直交平面内の任意の一方向に往復運動自在に
なるように主軸と係合することで揺動スクロールの揺動半径
を可変とするスライタ゛ーと、回転自在に係合したことを特徴
とする請求項8または請求項9または請求項10記載の
スクロール圧縮機。 - 【請求項12】 密閉容器内に設けられそれぞれの板状
渦巻歯が相互間に圧縮室を形成するように互いに噛み合
わされた固定スクロールおよび揺動スクロールと、この揺動スクロール
を軸方向に支持すると共にこの揺動スクロールを駆動する主
軸を半径方向に支持するコンフ゜ライアントフレームと、このコンフ゜ライア
ントフレームを半径方向に支持するカ゛イト゛フレームによって構成さ
れ、かつ前記密閉容器内が吐出カ゛ス雰囲気であるスクロール圧
縮機に於いて、前記揺動スクロールの歯先もしくは歯底が前
記固定スクロールの歯底もしくは歯先と圧接摺動すると共
に、通常運転の圧力条件においてのその歯先歯底圧接力
が、前記揺動スクロールのスラスト面と前記スラスト軸受との圧接力
すなわちスラスト軸受負荷より小さく、かつ前記スラスト軸受負
荷が揺動スクロールおよび固定スクロールに作用するスラストカ゛ス負荷
より小さくしたことを特徴とする請求項1または請求項
2または請求庫3または請求項4または請求項5または
請求項6または請求項7または請求項8または請求項9
または請求項10または請求項11記載のスクロール圧縮
機。 - 【請求項13】 密閉容器内に設けられそれぞれの板状
渦巻歯が相互間に圧縮室を形成するように互いに噛み合
わされた固定スクロールおよび揺動スクロールと、この揺動スクロール
を軸方向に支持すると共にこの揺動スクロールを駆動する主
軸を半径方向に支持するコンフ゜ライアントフレームと、このコンフ゜ライア
ントフレームを半径方向に支持するカ゛イト゛フレームによって構成さ
れるスクロール圧縮機に於いて、通常運転の圧力条件におい
ては、前記コンフ゜ライアントフレームが前記固定スクロールと軸方向で圧
接し、固定スクロール歯先と揺動スクロール歯底および固定スクロール
歯底と揺動スクロール歯先とは所定量の隙間を有することを
特徴とする請求項1または請求項2または請求項3また
は請求項4または請求項5または請求項6または請求項
7または請求項8または請求項9または請求項10また
は請求項11記載のスクロール圧縮機。 - 【請求項14】 前記固定スクロールと前記コンフ゜ライアントスクロール
とがフ゜レート等の部材を挟み込んで軸方向に圧接すること
を特徴とする請求項13記載のスクロール圧縮機。 - 【請求項15】 密閉容器内に設けられそれぞれの板状
渦巻歯が相互間に圧縮室を形成するように互いに噛み合
わされた固定スクロールおよび揺動スクロールと、この揺動スクロール
を一定のクランク半径で駆動する主軸と、この主軸を半径方
向に支持すると共に前記揺動スクロールを軸方向に支持するフ
レームによって構成されるスクロール圧縮機に於いて、前記揺動
スクロールの自転を拘束するオルタ゛ムリンク゛の、2個1対の爪を揺
動スクロールに係合すると共に、もう一方の2個1対の爪を
固定スクロールに係合したことを特徴とするスクロール圧縮機。 - 【請求項16】 冷凍空調用の冷媒回路で使用され、通
常の運転に於いてHCFC22より常に高い飽和圧力を
呈するR410A等のいわゆる高圧冷媒を使用するスクロー
ル圧縮機に於いて、前記揺動スクロールのスラスト面と前記スラスト軸
受との圧接力が、セ゛ロより大きく揺動スクロールに作用するスラ
スト方向の圧縮カ゛ス負荷より小さいことを特徴とするスクロール
圧縮機。 - 【請求項17】 冷媒としてR410AやR407C等
のハイドロフルオロカーボンを使用し、蒸発器および凝
縮器および絞り部を有する冷媒回路に使用される冷凍空
調圧縮機に於いて、密閉容器内が吐出カ゛ス雰囲気であ
り、その密閉容器の底部に溜まった冷凍機油をラシ゛アル軸
受もしくはスラスト軸受の軸受隙間で減圧して吸入空間に導
く給油経路を有すると共に、ハードアルキルベンゼン等
の前記蒸発器における液冷媒の溶解度が7%以下である
いわゆる非相溶油を冷凍機油として使用することを特徴
とする冷凍空調圧縮機。
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