JPS59110886A - スクロ−ル流体機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、冷凍空調用、冷蔵庫用等の冷媒圧縮機あるい
は空気圧縮機として用いられる給油式スクロール流体機
械に関するものである。

〔従来技術〕

給油式スクロール流体機械を冷凍空調用圧縮機を例に挙
げ、第１図から第４図を参照してその基本的構成及び潤
滑方式等について説明する。なお、説明を容易とするた
め、各図には作動ガスの流れ方向を実線矢印で示し、潤
滑油の流れ方向を破線矢印で示す。

第１図は、従来の空調機用密閉形スクロール圧縮機の全
体構造を示す。該圧縮機は、圧縮要素部である固定スク
ロール部材１と旋回スクロール部材２の両スクロール部
材と、旋回スクロール２の自転を阻止する自転防止部材
３及び主軸６、これを支える三個の軸受部、即ち、旋回
軸受１２と主軸受１１及び補助軸受１０と電動機９、固
定スクロール１を固定する静止部材４（以後「フレーム
」と称す）などから構成される。これらの構成部品は、
密閉容器２３の内部に収納される。第１図は、密閉容器
２３内が吐出圧力（高圧側圧力）の雰囲気にある高圧チ
ャンバ方式の構造例である。

冷媒ガスの流れ及び潤滑油の流れに従って、上記圧縮機
の作用を説明する。

低温低圧の冷媒ガスは、吸入管１９から導かれ固定スク
ロール１内の吸入室１ｆに至る。圧縮要素部に至った冷
媒ガスは、第２図に示すように旋回スクロールの自転を
防止された公転運動によシ、両スクロールで形成される
密閉空間５ａ、５ｂが漸次縮小し、スクロール中央部に
移動するとともに、該冷媒ガスは、圧力を高め中央孔１
ｄより吐出される。吐出された高温・高圧の冷媒カスは
、密閉容器１内の上部空間１６、及び通路１３．１４を
介し電動機まわりの空間１７を満たし、吐出管２０を介
して外部へ導ひかれる。（この高圧の吐出圧力を記号Ｐ
ｄで示す。） 他方、旋回スクロール部材２の背面とフレーム４で囲ま
れた空間１８（これを「背圧室」と称する）には、旋回
、固定の両スクロールで形成される複数の密閉空間内の
ガス圧によるスラスト方向のガス力（この力は、旋回ス
クロール部材２を下方に押し下げようとする離反力とな
る。）に対抗するため吸入圧力（低圧側圧力）と吐出圧
力の中間の圧力（記号ｐｍで示す）が作用する。この中
間圧力の設定は、旋回スクロール２の鏡板２ａに細孔２
Ｃ１２ｄを設け、この細孔を介しスクロール内部のガス
を背圧室に導き旋回スクロールの背面にガス力を作用は
せて行う。この中間圧力のかけ方は特開昭５３−１１９
４１２及び特開昭５５３− −３７５２０等にて開示されているので詳細な説明を省
略する。

次に第３図と第４図にて、自転防止部材３の詳細構造を
示す。自転防止部材３として、オルダムリング３０とオ
ルダムキ３１．３２で構成された一例が図示されている
。このオルダムリング３０は、旋回スクロール２とフレ
ーム４（厳密にはフレーム部のキ一台座４ａ）との間に
はさまれ、それぞれに設けられたオルダムキー３１８，
３１ｂ、３２ａ、３２ｂ上を往復運動し、旋回スクロー
ル２の自転を防止する。３７ａ、３７ｂはオルダムキー
を取り付けるキー溝でおる。従ってオルダムリングは４
箇所（３３，３４，３５，３６）で摺動している。

第５図乃至第７図を参照して旋回スクロール２の鏡板外
周部２ｆの周シの構造を説明する。旋回スクロール２の
鏡板部２ａの鏡板厚は、鏡板外周部２ｆや鏡板中央部２
ｊに関係なく一様な厚さく第６図では、この鏡板厚をＨ
８の寸法で表示した。）をもつ。また旋回スクロール２
の鏡板外周部４− ２ｆは、固定スクロール１の鏡板外周部１Ｃとフレーム
４の台座４ｂとの間に微小隙間を保ってはさみ込まれて
いる。第６図の場合、微小隙間は（Ｈｆ−Ｈｓ）で表示
される。（ここでＨｆ：フレーム上面４Ｃと台座４ｂの
面との間の寸法）旋回スクロール２の鏡板部２ａには放
射状の給油路４０（例えば＋Ｏａ、＋Ｏｂ等）及び給油
穴４１（例えば４１８，４１ｂ等を設けている。これら
の給油穴４１は固定スクロール１の鏡板部１ａに設けた
油溝４２と係合している。旋回スクロール２の鏡板外周
部２ｆは、固定スクロール１の鏡板外周部ＩＣとフレー
ム４０台座４ｂとの間でフレーム中心点（あるいは固定
スクロール中心点）Ｏｆを中心にして旋回運動を行うも
ので、フレーム４と旋回スクロール２の位置関係を第５
図に示しだ通シである。第７図はフレーム４の横断面図
を示す。フレーム４にはオルダムキーを取付けるための
キー溝４ｆを備えるキ一台座４ａを２箇所設けられてい
る。４ｅは、固定スクロール１を取付るボルト穴である
。このように、旋回スクロール２の鏡板外周部２ｆの周
シには、旋回スクロール背部の背圧室１８の他に、該跳
板外周部２ｆとこれに対向する固定スクロールの鏡板外
周部ＩＣ及びフレーム４とで空間４３が形成される。以
後、該空間４３を「フレーム室ｊと称する。

なお、旋回スクロール２の鏡板外周部２ｆを静止部材で
あるＩＣと４との間で微小隙間を保ってはさみ込む構造
は特開昭５５−１４２９０２号によシ開示されている。

次に第１図と第５図及び第６図を用いて潤滑油の流れに
ついて説明する。

潤滑柚子は密閉容器２３の下部に溜められる。

主軸６の下端は容器底部の油中に浸漬し、主軸上部には
偏心軸部６ａを備え、該偏心軸部６ａが旋回軸受１２を
介して、スクロール圧縮要素部である旋回スクロール部
材２と係合している。主軸６には、各軸受部への給油を
行うための偏心縦孔６ｂが主軸下端から主軸の上端面ま
で形成される。

偏心軸部６ａの下部には、旋回スクロールボス部２ｅの
先端面を対向せる主軸受上部にバランスウェイト８が、
主軸６と係合し一体化して形成されている。潤滑油７内
に浸漬された主軸６下端は高圧の吐出圧力Ｐｄの雰囲気
にあり他方、下流となる旋回軸受１２のまわりは、中間
圧力Ｐｍの雰囲気にあるため、（Ｐｄ−Ｐｍ）の圧力差
によって、容器底部の潤滑油７は偏心縦孔６ｂ内を上昇
する。また、主軸６の回転によシ、該偏心縦孔６ｂ内の
油に遠心力が作用し、各軸受部への給油量をさらに増加
させている。このように、各軸受部への給油は、偏心穴
給油法と、差圧給油法によって行っている。偏心縦孔６
ｂ内を上屋した潤滑油７は、補助軸受１０、主軸受１１
へ給油されるとともに偏心軸部６ａの上部空間２５（旋
回スクロールボス部２ｅのボス部底面と偏心軸部６ａの
上端面との隙間の部分で、この空間は油圧室となる。

以後「油圧室」２５と称す。）に至る。該油圧室２５の
潤滑油は、はぼ吐出圧力Ｐｄに等しい圧力であり、第５
図と第６図に示すように旋回スクロール２の鏡板２ａ内
に設けた放射状の給油路４０及び給油孔４１を介して、
固定スクロールの鏡板７− 外周部ＩＣに設けた油溝４２に至る。油溝４２に至った
潤滑油は、フレーム室４３へあるいは、スクロール内部
の吸入室１ｆへ至る。また旋回軸受１２及び主軸受１１
に至った潤滑油は、おのおのの軸受隙間を通って背圧室
１８へ排油される。背圧室１８に至った潤滑油は、メル
ダムリング３０などを潤滑した後、前記細孔２Ｃ，２ｄ
を介して、両スクロール１．２とで形成される作動室に
注入され、ひいてはスクロールラップの内部で、前記冷
媒ガスと混合される。次に冷媒ガスとともに潤滑油は昇
圧作用を受け、吐出孔１ｄ、吐出室１６さらに通路１３
．１４を経て電動機室１７へと冷媒ガスとともに移動す
る。電動機室１７に至った潤滑油は、広い空間のため流
速が大きく減少し、自重のため容器底部へ落下する。す
なわち、電動機室１７で冷媒ガスと潤滑油の分離が行わ
れる。落下した潤滑油は、再び容器底部に溜められ、各
部の潤滑に供される。

次に、第５図から第８図を用いて従来技術の問題点につ
いて説明する。旋回スクロール２の鏡板８− 外周部２ｆにはフレーム室４３が形成され、該フレーム
室には、油溝４２あるいは背圧室１８から潤滑油がもれ
込んでくる。旋回スクロール２の鏡板外周部２ｆは、固
定スクロール１の鏡板外周部ＩＣとフレーム４との間に
微小な隙間（例えば１００μｍ前後の隙間）ではさみ込
まれているのでフレーム室４３は一種の密閉空間を形成
した状態となる。このため一旦フレーム室４３に入った
潤滑油は、該空間内で停滞し、最終的に該フレーム室は
潤滑油で充満するに至る。このような状態で、旋回スク
ロール２がフレーム４の内部を旋回運動を続けると、旋
回スクロール２は油圧ポンプの作用をなし旋回スクロー
ル鏡板外周部の周り２ｇに油圧が作用し、結果として旋
回スクロールを駆動する所要動力が増加する。第８図に
旋回スクロール２の鏡板外周部の周り２ｇに作用する油
圧分布の状況を示す。図中のＰｆは変動する油圧を表わ
し、他方Ｆ、やＯｏは、油圧分布によって誘起する油圧
の合力であり、その力の方向を表わす。第８図を用いて
、旋回スクロール２の油圧ポンプ作用による所要トルク
の増加量は次式で与えられる。

Ｔ　＝εＸ　Ｈｓ　Ｘ　Ｆｏ　８　ｉｎ　ｏ、　・・・
・・・・・・・・・・・・・・・（１）ここで、 Ｈ３：旋回スクロールの鏡板厚（ｍ） ｋ″。＝単位厚さ当りの荷重（Ｋｑ／ｍ）ε　：旋回半
径（ｍ） Ｔｏ：増加するトルク（１（９・ｍ） このようにガス圧縮トルクや軸受部、オルダムリング等
の摩擦トルク以外にトルクが増加すると、圧縮機の性能
、殊に全断熱効率が低下するという問題がある。また、
オルダムリング部３０の潤滑は、背圧室内において噴霧
潤滑に近い状態で行なわれているので、該オルダムリン
グ部３０への給油量不足が考えられる。該部分への給油
量が不足すると、オルダムリング部の摺動部（３３〜３
６）での潤滑不良による摩擦トルクの増加ひいては摺動
面での摩耗を促進させ、圧縮機の性能低下及び信頼性の
低下を助長させるという問題がある〔発明の目的〕 本発明は、上記問題点に鑑みて発明されたもので、旋回
スクロール２の鏡板外周部の周シの油圧分布によって誘
起する動力増加を抑えること。さらに、前記の油圧ポン
プ作用を利用してオルダムリング部の潤滑を向上させ、
高性能で信頼性の高いスクロール流体機械を提供するこ
とを目的とする。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するため本発明は、フレームと固定スク
ロールの鏡板外周部との間に旋回スクロールの鏡板外周
部を微小隙間を保ってはさみ込み、旋回スクロールの鏡
板外周部の周シのフレーム室と旋回スクロール背部の背
圧室とを連通ずる給油孔あるいは給油溝をフレーム台座
あるいは旋回スクロールの鏡板外周部に設けるとともに
、該給油孔あるいは給油溝がオルダムリング部の摺動部
と係合せるように複数個設けることを特徴とする〔発明
の実施例〕 以下本発明の実施例を第９図から第２３図にわ１１− たって示す。第９図と第１０図は、旋回スクローールの
鏡板外周部の側部空間となるフレーム室４３と旋回スク
ロール背部の空間である背圧室１８とを連通し、フレー
ム室４３内の潤滑油を、オルダムリング部の各摺動部（
３３〜３６）へ強制的に給油せる給油孔（５０〜５３）
をフレーム台座４ｂに設けた実施例でおる。すなわち、
給油孔はフレームキ一台座４ａと係合する位置に２箇所
５０．５２設け、これと角度が約９０度ずれた位置に給
油孔を２箇所５１．５３を夫々設ける。すなわちこれら
の給油孔（５０〜５３）がフレーム室４３と背圧室１８
とを連通ずるとともに、該給油孔は自転阻止部材でおる
オルダムリング部の摺動部（３３〜３６）と係合する位
置に設けるものである。第１０図には、フレーム室４３
内の潤滑油が給油孔５０を介して背圧室１８内のオルダ
ムリング部（３０，３１）の摺動部３５へ移動する模様
を破線矢印で示す。

第１１図と第１２図は、第９図、第１０図に示した給油
孔の代わりに、前記フレーム台座４ｂに１２− 傾斜を有する給油溝（６０〜６３）を４箇所設けた本発
明の実施例である。このように、フレーム室４３と背圧
室１８とを連通ずる形状は、給油孔（５０〜５３）であ
ってもよいし、あるいは給油溝（６０〜６３）であって
もよい。

第１３図から第１８図は、フレーム室４３と背圧室１８
とを連通ずる方法として、旋回スクロール２の鏡板外周
部２ｆに、給油孔あるいは給油溝を設けた実施例である
。第１３図から第１５図は、旋回スクロールの鏡板外周
部に給油孔（５５〜５８）を設けた場合の実施例を示す
。なお給油孔（５６，５７）は、フレーム室４３と背圧
室１８内のオルダムリング部（３０，３２ａ）の摺動部
３３と係合するオルダムキー溝部３７ａに開口している
。第１５図は、フレーム室４３と背圧室１８とを連通ず
る給油孔（５５，５７）の構造例を示す。該給油孔（５
５，５７）は、オルダムリング部（３０，３１ａ）の摺
動部３４と係合する位置に設けるため、屈折路を有する
給油孔の形状となる。なお、第１３図に示したように、
固定スクロール１の鏡板外周部１Ｃに設けた油溝４２に
給油する旋回スクロール２の鏡板２ａ内に放射状の給油
通路７０を複数設けており（第１３図の場合、該給油通
路は４箇所７０８〜７０ｄである）、これらの給油通路
７０が、旋回スクロール２の鏡板外周部２ｆに設けた前
記給油孔（５５〜５８）の方向とある角度にずれた方向
に設けている。このように複数個の給油孔（５５〜５８
）の設置方向と放射状の給油通路７０　（７０８〜７０
ｄ）の設置方向とが第１３図では０Ｉの角度でずれてい
る実施例である。第１６図は、゛第１３図の１−１にて
断面した場合の鏡板外周部の周りの構造を示す。第１７
図と第１８図は、旋回スクロール２の鏡板外周部２ｆに
設けた給油孔（５５〜５８）の代わりに給油溝８０を４
箇所（８０ａ〜８０ｄ）設けた場合の本発明の他の実施
例である。

第１９図は、オルダムリング部として前記オルダムキー
（３１，３２）とオルダムリング３０とが一体化した鏡
体形オルダムリング９１（詳細は図示せず）を用いた場
合の本発明の他の実施例である。この場合、オルダムリ
ング部の摺動部は、旋回スクロールのオルダムキー溝部
３７ａ、９０（フレーム側も同様にキー溝部が摺動部と
なり、詳細は図示せず）となる。第１９図の場合、該摺
動部９０，３７Ｈに給油するため、旋回スクロール側に
給油溝８０と、フレーム４側にも、給油孔５０を設けた
実施例であり、これによシ、オルダムリング部の１箇所
の摺動部に対して２箇所の給油路８０．５０を形成する
ため、該オルダムリング９１〜の給油量がさらに増加す
る効果を有する。第２０図から第２３図の実施例は、オ
ルダムリング部のキー溝（前記３７ａ、３７ｂあるいは
４ｆ）がフレーム室４３と背圧室１８とを連通するよう
に設けた場合である。従りてキー溝１００．１０１は、
キ一台座４ａからフレーム台座４ｂまで拡張して設ける
。該キー溝は油溜め作用の効果がある。第２０図と第２
１図はフレーム４のキ一台座４ａにフレーム室４３と背
圧室１８とを連通ずるキー溝１０１．１０２を設けた実
施例である。第２２図と第２３図は、旋回スクロール２
側の１５− キー溝１０３．１０４が前記の空間４３と１８とを連通
ずるように拡張して設けた実施例である。

以上の構成により、旋回スクロール２の鏡板外周部２ｆ
の周りのフレーム室４３に潤滑油がもれ込んでも、給油
路（５０〜５３）、給油溝（６０〜６３）等によりフレ
ーム室４３内の潤滑油を背圧室１８へ容易に移動するこ
とができる。従って、本発明の実施例によりフレーム室
４３内に潤滑油が停滞することがないので、従来技術に
みられた旋回スクロール２の鏡板外周部２ｆの周りに大
きな変動の伴う油圧分布は発生しない。このようにして
、（１）式で示したような油圧変動によって誘起する動
力増加は完全になくなり、従来のスクロール流体機械に
対して、所要動力は減小し、機械の性能が向上する。ま
た、従来技術の問題点で説明したように、旋回スクロー
ルの油圧ポンプ作用を逆に利用して、フレーム室４３か
ら前記給油孔（５０〜５３）あるいは給油溝（６０〜６
３）等を介して背圧室１８内のオルダムリング部３０の
摺動部３５へ強制的に潤滑油を供給することがで１６− きる。従ってオルダムリング部の各摺動部への給油量を
ふやすことができるので、該オルダムリング部における
潤滑の向上、ひいてはその部分の摩擦トルクの低下及び
摺動面の摩耗をよシ小さく抑えることができる。

また、第１３図あるいは第１７図に示したように、旋回
スクロール２の鏡板外周部２ｆに給油孔（５５〜５８）
あるいは給油溝８０を設けた場合、該給油孔、給油溝の
設置方向と、前記放射状の給油通路７０との設置方向と
がある角度だけずらすことによって、該給油孔あるいは
給油溝と放射状の給油通路とを互に任意の寸法設定がで
きる。

（例えば給油孔５５〜５８の孔径あるいは、給油溝８０
の溝深さ等の寸法を、旋回スクロールの鏡板厚の範囲内
に設定することができる。）これにより、該給油孔、給
油溝あるいは、放射状の給油通路の設計（構造設計）が
容易となる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、旋回スクロールの
鏡板外周部の周りの油圧変動に伴う動力増加を抑えるこ
とができるとともに、該旋回スクロールの油圧ポンプ作
用を利用してオルダムリング部の潤滑の向上をはかるこ
とが出来る。このように両者の相乗効果によυ従来機に
対して高性能で信頼性の高いスクロール流体機械を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の密閉形スクロール圧縮機の縦断面図、第
２図はスクロールのかみあい状態を示す横断面図、第３
図と第４図はオルダムリングとオルダムキーの位置関係
を示す平面図と縦断面図、第５図と第６図は従来技術に
よる旋回スクロールの鏡板外周部周りの構造を示す平面
図と縦断面図、第７図は密閉容器を破断して示したフレ
ームの平面図、第８図は旋回スクロールの鏡板外周部に
作用する油圧分布図を示す。 第９図、第１０図は本発明の一実施例を示し、第９図は
密閉容器を破断して示したフレームの平面図、第１０図
は鏡板外周部局シの縦断面図を示す。第１１図、第１２
図は他の実施例を示し、第１１図は密閉容器を破断して
示したフレームの平面図、第１０図は跳板外周部局シの
縦断面図を示す。第１３図は他の実施例を示す旋回スク
ロールの平面図、第１４図は第１３図のＩ−１矢視断面
拡大図、第１５図は同じく厘−厘矢視拡大断面図、第１
６図は同じくト１矢視拡太断面図を示す。第１７図は更
に他の実施例を示す旋回スクロールの平面図、第１８図
は第１７図のＩＶ−ＩＶ矢視断面拡大図を示す。第１９
図は更に他の実施例を示す跳板外周部周りの縦断面図を
示す。第２０図、第２１図は更に他の実施例を示し、第
２０図は密閉容器を破断して示したフレームの平面図、
第２１図は跳板外周部周りの縦断面図を示す。第２２図
、第２３図は更に他の実施例を示し、第２２図は旋回ス
クロールの平面図、第２３図は跳板外周部周りの縦断面
図を示す。 １・・・固定スクロール　　ｌ’　ｆ・・・固定スクロ
ールの鏡板外周部　　２・・・旋回スクロール　　２ａ
・・・旋回スクロールの鏡板　　２ｆ・・・旋回スクロ
ールの跳板外周部　　４・・・フレーム　　４ｂ・・・
フレー１９− ム台座　　１８・・・背圧室　　３０・・・オルダムリ
ング　　３１．３２・・・オルダムキー　　３７・・・
オルダムキー溝　　５０〜５３・・・給油孔　　５５〜
５８・・・給油孔　　６０〜６３・・・給油溝　　４０
．７０・・・放射状給油通路　　８０・・・給油溝　　
１００．１０１．１０３．１０４・・・キー溝２０− 漆１０図 岸１１菌 亭１２団 漆ｚｏｒａ 蓼ｚ１回 ｚｂ４ｚｚｆ２３ ＼ ％　　　　　　　　　Ａ’ ／Ｚ　　　　　　　　　　’−’　　イー−７６／′″
”　　　又４６ ワ　　４９ ＼ ４２２国 ＼　　＼　　　＼

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、固定スクロールと旋回スクロールを有し、これら一
   対のスクロール部材は鏡板とこれに直立した渦巻状のラ
   ップからなり、両スクロール部材を互いにラップを内側
   にしてかみ合せ、一方の旋回スクロールが見かけ上自転
   しないように旋回運動させ両スクロール部材により形成
   される密閉空間を、外側から中心へ移動せしめ、容積を
   減少させて流体を圧縮する装置において、固定スクロー
   ルを固定する静止部材と固定スクロールの鏡板との間に
   、旋回スクロールの鏡板外周部を微小隙間を保ってはさ
   み込み、旋回スクロールの鏡板外周部の側部空間と旋回
   スクロール背部の空間とを連通ずる給油孔あるいは給油
   溝をフレーム台座あるいは旋回スクロールの鏡板外周部
   に設けるとともに、該給油孔あるいは給油溝が、自転阻
   止部材の摺動部と係合せるように設けることを特徴とす
   るスクロール流体機械。 ２、旋回スクロールの鏡板内に放射状の給油通路を設け
   、旋回スクロールの鏡板外周部に設けた給油孔あるいは
   給油溝の方向と前記放射状の給油通路の方向とが成る角
   度でずれている特許請求範囲第一項記載のスクロール流
   体機械。 ３、旋回スクロールあるいはフレームに設けるオルダム
   リング部のキー溝が、前記フレーム室と背圧室とを連通
   ずるように設ける特許請求範囲第一項記載のスクロール
   流体機械。