JPS5987291A - 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、固定スクロールと旋回スクロール間に形成さ
れた密閉空間に、連続的にガスを取シ込み、密閉空間内
で圧縮し、または膨張させ、あるいは移動させるスクロ
ール流体機械に関する。

〔従来技術〕

第１図＋”ｇｚ図、よび第３図に、従来のスクロール流
体機械としての冷凍・空調用スクロール圧縮（幾を代表
して示す。

この冷凍・空調用スクロール圧縮機は、密閉容器１１そ
の内部に収ｌｅｊされたＴ！動機２、これに連結された
シャフト３、該シャフト３に連結されたクランクピン４
、シャフト３とクランクピン４間に設けられたバランス
ウェイト５、蓄閉谷器ｌ内において′電動機２の上方に
固定されたフレーム６、該フレーム６の上部に取り付け
られた固定スクロール７、前記フレーム６と固定スクロ
ール７間に配置されかつクランクピン４に連結された旋
回スクロール８、該旋回スクロール８の自転阻止部材１
０とを備えてりる。

前記密閉容器ｌの内部には、固定スクロール７の上方に
上部空間１３が形成され、フレーム６と遊動１歳２間に
は下部空間１５が形成され、下底部には冷凍機油１９が
収容されている。前記上部空間１３と下部空間１５とは
、固定スクロール７の鏡板７ａの外周部とフレーム６の
外周部に形成されたガス通路１４で結ばれている。また
、密閉容器１には下部空間１５からガスを吐出さ亡る吐
出口１６が設けられている。

前記クランクビン４は、シャフト３に偏心距離Ｃを有し
て連結されている。

前記シャフト３とクランクビン４には、シャフト３の下
端部からシャフト３とクランクビン４の内部を通シ、ク
ランクビン４の上端部に貫通する給油孔２０が設けられ
ている。

前記固定スクロール７は、鏡板７ａとラップ７ｂとを有
している。前記鏡板７ａには、外周の設定位置に密閉容
器１の内部から固ボスクロール７の内部に向かってガス
の吸入ポート１工が設けられ、またほぼ中央部には密閉
容器１の上部空間工３に向かって開口するガスの吐出ボ
ート１２が設けられ、旋回スクロール８の鏡板８ａとの
摺動面には第２図に示すように、円周方向に等間隔をお
いて、長穴型の油ポケット２２が複数個形成されている
。まだ、鏡板７ａは前記フレーム６の上面に配置され、
固定されている。前記ラップ７ｂは、インボリュート曲
線またはこれと頑イ以の曲線で形成され、鏡板７ａの下
面に直立に設けられている。

前記旋回スクロール８は、鏡ｔＭ８ａとラップ８１）と
を有している。前記鏡板８ｂには、下面に）々１１１０
０が設けられ、中間部には圧力導入孔１８が設けられ、
内部には第３図に示すように、放射状に給油孔２１が設
けられている。前記給油孔２１の入口部２１′は軸受部
９内に開口し、出口部は旋回スクロール８の鏡板８ａの
上面に開口している。さらに、鏡板８ａは前記フレーム
６と固定スクロール７の鏡板７３間に挾み込まれるよう
に配置されている。前記ラップ８ｂは、固定スクロール
７のラップ７ｂと同様の曲線で形成され、鏡板８ａの上
面に直立に設けられている。そして、旋回スクロール８
は軸受部９を介してクランクビン４に連結され、かつ前
記自転阻止部材１０により自転が阻止されておシ、この
旋回スクロール８はシャフト３とクランクビン４間の偏
心距離６を旋回半径として旋回運動するようになってい
る。

また、旋回スクロール８の鏡板８ａとフレーム６間には
圧力室１７が形成されている。

前記スクロール７０ラツプ７ｂと旋回スクロール８のラ
ップ８ｂとは、位相をずらせてかみ合わされておシ、固
定スクロール７と旋回スクロール８間には鏡板７２．８
ａとラップ７ｂ、８ｂとに囲まれた２個の督閉空間Ｖｔ
　、　Ｖ２が形成されている。

前記冷凍・空調用スクロール圧縮機では、電動機２によ
シシャフト３が、駆動され、クランクビン４が回転され
ると、旋回スクロール８が自転阻止部材１０によシ自転
を阻止されつつ偏心距離εを旋回半径として旋回運動を
行う。

前記旋回スクロール８の旋１．＠　、Ｊ　Ｆ＝ｊｈ時、
吸入ボート１１から圧縮すべきガスが吸入され、そのガ
スは固定スクロール７と旋回スクロール８の鏡板７ａ、
８ａとラップ７ｂ、８ｂとで囲まれた密閉空間Ｖｌ　、
Ｖｚ内に閉じ込められ、密閉空間Ｖ　１　ｒｖ２が移動
しながら容積を縮小するに伴って圧縮され、昇圧される
。

そして、前記昇圧された圧縮ガスは、吐出ボート１２が
開かれると、該吐出ボート１２から吐出され、密閉容器
１内の上部空間１３に入シ、ついで固定スクロール７の
鏡板７ａの外周部とフレーム６の外周部に形成されたガ
ス通路１４を通って密閉容器１内の下部空間１５に流れ
、密閉容器１に設けられた吐出口１６から圧縮ガスの利
用機器（図示せず）に供給される。

前記ガスの圧縮時に、密閉空間Ｖｘ　、Ｖ２内のガスの
一部が、旋回スクロール８の鏡板８ａに設けられた圧力
導入孔１８を通じて圧力室１７内に導入され、この圧力
により旋回スクロール８の鏡板８ａを固定スクロール７
のラッグ７ｂから引き離そうとする力に対抗して旋回ス
クロール８の鏡板８ａを固定スクロール７のラップ７ｂ
の端部に圧接させている。

さらに、前記旋回スクロール８の旋回運動時、密１１１
容器１内の下底部と旋回スクロール８の軸受部９内の圧
力差によシ、密閉容器１内の下底部に貯えられた冷凍機
油１９を、シャフト３とクランクピン４の内部に設けら
れた給油孔２０を通じて給油する。また、前記軸受部９
の内部から旋回スクロール７の鏡板７ａの内部を通って
該鏡板７ａの上面に開口する給油孔２１を通じて、固定
スクロール７の鏡板７ａの下面に形成された傾数個の油
ポケット２２に給油する。これによシ、スラスト力を受
ける固定スクロールアの鏡板７ａと旋回スクロール８の
鏡板８ａの摺動面を１１１”ｊ滑し、摺動損失を低減す
るようにしている。

ところで、前記冷凍・空調用スクロール圧縮機では、冷
凍機油１９中に冷媒が溶解する。実験の結果によれば、
ガス温度９０ｔＺ”程度、圧力２０Ｋｇ／ｃｍ２Ｇにお
いて、冷凍機油１９中には重敏比で数１０％もの冷媒ガ
スが溶は込んでいる。

このように、多量の冷媒が溶は込んで冷凍機油１９を圧
力差でポンプアップし、しかも旋回スクロール８の鏡板
８ａに放射状に設けられた給油孔２１を通じてさらに低
圧側としての固ボスクロール７の鏡板７３に形成きれた
油ポケット２２に給油する従来技術では、冷媒溶解度と
圧力レベルのマツチン′グがずれ、過飽和となった冷媒
がガス化する部位が生じる。多くの実験の結果、この冷
媒のガス化現象はシャフト３の上端部で多発することが
分かった。したがって、従来技術では旋回スクロール８
の軸受部９に、液状の冷凍機油が供給されず、しばしば
軸受の焼損事故が発生する欠点があった。

寸だ、前記冷凍・空調用スクロール圧縮機では、旋回ス
クロール８の運動の安定性を確保するため、旋回スクロ
ール８の鏡板８ａの外周部を固ボスクロール７の鏡板７
ａの外周部とフレーム６間に挾み込んで支持している。

そして、旋回スクロール８が自由に旋回運動し得るよう
に、フレーム６と旋回スクロール８の鏡板８ａの外周と
の間に空間２４が形成されており、この空間２４内に軸
受部９から出だ排油が充満する。この状態で、旋回スク
ロール８を旋回運動させると、フレーム６と旋回スクロ
ール８の鏡板８ａの外周間に形成される直径方向の最小
すきまの位置は旋回スクロール８の旋回運動とともに移
動する。その結果、前記空間２４内の油は旋回スクロー
ル８の旋回運動に伴って移動し、空間２４内の圧力が不
均一になる。

そして、前記圧力の不均一による力がシャフト３の回転
に対して負荷のトルクとしての作用する。

ところが、従来技術では前記シャフト３の回転に対する
負荷のトルクを除去できず、しだがって圧縮機の効率が
低下する欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、各給油部へ液状の油を供給でき、かつ
フレームと旋回スクロールの鏡板の外周間に形成された
空間内の圧力を均一化でき、しかも加工が簡単なスク′
ロール流体機械を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、フレームと旋回スクロールの鏡板間に形成さ
れた圧力室内に充満された油を油ポケットへ旋回スクロ
ールの運動に伴って間欠的に給油する給油系路を、旋回
スクロールの軸受部への給油系路とは別に設け、さらに
旋回スクロールの鏡板の回りの圧力を均一にする手段を
設けたところに特徴を有するものて、この構成によシ前
記目的を総て達成することができたものでおる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。

第４図および第５図は、冷凍・空調用スクロール圧縮機
に適用した本発明の第１の実施例を示すもので、同ボス
クロール７の鏡板７ａにおける旋回スクロール８の鏡板
８ａとの摺動面に、円周方向に等間隔をおいて、長穴型
の油ポケット２２が複数個設けられている。

さらに、フレーム６の上面と旋回スクロール８の鏡板８
ａの下面間にはすきｉ２３が確保され、旋回スクロール
８が無理なく旋回運動し得るようになっておシ、またフ
レーム６と旋回スクロール８の鏡板８ａの外周間には空
間２４が形成され、旋回スクロール８が自由に旋回運動
し得るようになっている。なお、前記すきま２３はフレ
ーム６と旋回スクロール８の鏡板８ａの下面間に形成さ
れた圧力室１７に連通し、前記空間２４は前記すきま２
３に連通している。

前記旋回スクロール８の鏡板８ａの上面には、円周方向
に等間隔をおいて複数個の切欠部２５が形成されている
。該切欠部２５は、平面から見て円弧形に形成され、フ
レーム６と旋回スクロール８の鏡板８ａの外周間の空間
２４が最大すきまを生じる位置、すなわち第５図のＣ位
置で前記油ポケット２２に重なるようになっている。

なお、第３図および第４図において、Ｃはシャフトの中
心とクランクピンの中心間の偏心距離であって旋回スク
ロール８の旋回半径、Ｆ、はガス圧縮中にクランクピン
に作用するガス力、Ｐｂは圧力室内の圧力　ｐ、は吸入
ガス圧、Ｐ−は吐出ガス圧を示す。

この第１の実施例のものは、旋回スクロール８の軸受部
９から出た排油は圧力室１７に流れ、圧力室１７内に排
油が充満すると、その油はすきま２３を通って空間２４
内に入シ、該空間２４から切欠部２５に流入する。

そして、旋回スクロール８が自転を阻止されながら、旋
回半径εをもって第５図に矢印ａで示すように、時計方
向に旋回すると、偏心方向である人位置でフレーム６と
旋回スクローノｙ　ｓ　ノ鏡板８ａの外周間のすきま２
３が最小すきまとなシ、Ａ位置から９０°旋回したＢ位
置で旋回半径εとほぼ同じ大きさのすきまとなり、人位
置から１８０゜旋回したＣ位置でＩｄＥ回半径εの２倍
の最大ずきまとなる。

而して、前記Ｃ位置において旋回スクロール８の鏡板８
ａと接する固足スクロール７の鏡板７ａの摺動面に設け
られた油ポケット２２に、旋Ｉ！」スクロール８の鏡板
８ａに形成された切欠部２５が連通し、該切欠部２５か
ら油ポケット２２へ油が供給される。このように、旋回
スクロール８の軸受部９から出て圧力室１７に充満する
油を利用して、核油をすきま２３、空間２４、切欠部２
５を通じて％　ｔ１’ｉＨｊ’ケット２２へ旋回スクロ
ール８の旋回運動に伴って間欠的に給油するようにして
いるので、１藺回スクロール８の軸受部９内の急激な圧
力低下を未然に防止でき、冷凍機油中に溶は込んでいる
冷媒のガス化を防止でき、洛給油部へ液状の油を供給で
きる結果、潤滑性能を向上させることができる。

ついで、Ｄ位置では油ポケット２２は完全に独立し、ガ
ス力Ｆ、のモーメントも受けられるようになっている。

また、Ａ１ケ置から時計方向に進んだ所で油圧の発生が
起きるが、切欠部２５の存在によってＡ位置よシ反時計
方向に油圧が逃げる。これにより、フレーム６と旋回ス
クロール８の鏡板８ａの外周間の空間２４内の圧力を均
一にすることができ、したがって空間２４内の圧力の不
均一に起因する、シャフトの回転に対する負荷のトルク
の発生を防止することができる。

このように、この第１の実悔例では切欠部２５は油ポケ
ットへの給油系路と、旋回スクロールの回りの圧力を均
一にする手段とを兼ねている。

なお、この第１の実施例において、切欠部２５は図示の
形状に限らず、切欠部２５の最も内側寄シの辺が第５図
のＣ位置で油ポケット２２の内側の辺から旋回スクロー
ル８の中心方向に出ないような形状であればよい。

次に、第６図および第７図は本発明の第２の実施例を示
すもので、この実施列では前記第１の実施例の切欠部２
５に代えて、旋回スクロール８の上面の端縁部に、環状
の切欠溝２６が形成されている。

その結果、この第２の実施例では切欠溝２６によυフレ
ーム６と旋回スクロール８の鏡板８ａの外周間の空間２
４内の圧力の不均一を皆無になし得る外は、前記第１の
実施例と同様である。

さらに、第８図および第９図は本発明の第３の実施例を
示すもので、この実施例のものは旋回スクロール８の鏡
板８ａの下面の端縁部に、環状の切欠溝２７が形成され
、該切欠溝２７に円周方向に等間隔をおいて、複数個の
給油孔２８が設けられている。前記給油孔２８は、切欠
溝２７側から旋回スクロール８の鏡板８ａの上面に貫通
させて設けられておシ、また高さ方向の切欠溝２７側の
半部である入口側半部は大径に、出口側半部は小径に形
成されている。

そして、この第３の４４　ｉｔ　ｆｙυでは環状の切欠
溝２７によシ、フレーム６と旋回スクロール８の鏡板８
ａの外周間の空間２４内の圧力が均一化され、固定スク
ロール７の鏡板７ａに形成された油ポケット２２に連通
ずる位置の給油孔２８を通じて前記油ポケット２２へ給
油されるように丁、ｑ成されている。

ついで、第１０図は本発明の第４の実施Ｖ／１」を示す
もので、との笑晦例のものは旋回スクロール８の鏡板８
．８の高さ方向の中間部における外周面に、環状の切欠
溝２９が形成され、該切欠溝２９の内面から旋回スクロ
ール８の鏡板８ａの上面に向かって傾斜状に、円周方向
に等間隔をおいて、複数個の給油孔３０が設けられてい
る。

而して、この第４の実施例では環状の切欠溝２９によシ
、フレーム６と旋回スクロール８の鏡板８ａの外周間の
空間２４内の圧力が均一化され、油ポケット２２に連通
ずる位置の給油孔３０を通じて油ポケット２２へ給油さ
れるようりこなっている。

さらに、第１１図は本発明の第５の実施例を示すもので
、この実施上すのものは旋回スクロール８の鏡板８ａの
下面側に円周方向に等間隔をおいて、複数個の凹部３１
が設けられ、各凹部３１から旋回スクロール８の鏡板８
ａの上面に向かって傾斜状に、給油孔３２が設けられて
おシ、まだ旋回スクロール８の鏡板８ａの下面の端縁部
と上面の端縁部とに環状の切欠溝３３，３４が形成され
ている。

そして、この第５の実施例では固定スクロール７の鏡板
７ａに形成された油ポケット２２に連通ずる位置の四部
３１と給油孔３２を通じて油ポケット２２へ給油され、
別に形成された環状の切欠溝３３，３４を通じてフレー
ム６と族１１スクロール８の鏡板８ａの外周間の空間２
４内の圧力を均一化するように構成されている。

進んで、第１２図は本発明の第６の実施列を示すもので
、この実施例では旋回スクロール８の鏡板８ａに形成さ
れだ切欠溝３３に代えてフレーム６に切欠溝３５が形成
され、他の切欠溝３４に代エテ固定スクロール７の鏡板
７ａに切欠？、１３６が形成されている外は、前記第５
の実施列と同様である。

なお、前記第５．第６の夷、剣例において四部３１を環
状に形成してもよい。

また、前記第７１〜第６の央５剃例において他の部材の
構成および作用は、前記第１図〜第３図に示すものと同
様である。

さらに、本発明は圧縮機に限らず、ノ彪張磯またはポン
プとして使用されるスクロール機械にも適用できるもの
である。

〔発明の効果〕 以上説明した本発明によれば、旋回スクロールの軸受部
への給油系路とは別に設けた油ポケットへの給油系路に
よシ、旋回スクロールの！ｉｌｌ受部から出て、フレー
ムと旋回スクロールの鏡板の外周間に形成された圧力室
に充満された油を利用し、旋回スクロールの旋回運動に
伴って間欠的に油ポケットへ給油するようにしているの
で、油中にガスが溶は込んでいるような場合にも、旋回
スクロールの軸受部の圧力低下に起因するガス化を防止
し、該軸受部へ常に液状の油を供給し得る結果、かかる
旋＋！ＪＩスクロールの軸受部の焼損事故を防止し得る
効果がある。

さらに、本発明によれば旋回スクロールの鏡板の回りの
圧力を均一にする手段により、フレームと旋回スクロー
ルの鏡板の外周間の空間内の圧力を均一化し得るので、
シャフトの回転に対する負荷のトルクを除去でき、しだ
がって機械効率を著しく向上させ得る効果がある。

また、本発明では油ポケットへの給油系路および＃７ｉ
：　＋ｌｊＩスクロールの鏡板の回りの圧力を均一にす
る手段とも簡単に加工できるので、コストダウンを図り
得る利益もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術としての冷凍・空調用スクロ−ル圧縮
機を示す縦断正面図、第２図は第１図の■−■線断面図
、第３図は旋回スクロールの拡大平面図、第４図は本発
明のｆ、１の実施レリを示すもので、要部の縦断正面図
、４５図は第４図の■−Ｖ線断面図、第６図は本発明の
第２の実施例の要部゛としての旋回スクロールの縦断正
面図、第７図は同平面図、第８図は本発明の第３の実施
例の要部としての旋回スクロールの縦断正面図、第９図
は同底面図、第１０図は本発明の第４の実症例を示すも
ので、要部のみの縦断正面図、第１１図は本発明の第５
の実施例を示すもので、恍部とその回シの部材の縦断正
面図、第１２図は本発明の第６の実施例を示すもので、
“要部のみのｉｔ〆断正面図である。 ■・・・密閉容器、２・・・電動機、３・・・シャフト
、４・・・クランクピン、６・・・フレーム、７・・・
固定スクロール、７ａ・・・固ずスクロールの鏡板、７
ｂ・・・同ラップ、８・・・旋回スクロール、８ａ・・
・旋回スクロールの鏡板、８１〕・・・同ラップ、９・
・・同軸受部、１１゜１２・・・吸入、吐出ボート、１
７・・・圧力室、１９・・・冷凍機油、２０・・・シャ
フトとクランクビンの内部に設けられた給油孔、２２・
・・油ポケット、２３・・・フレームと旋回スフ１コー
ルの鏡板の下面間のすきま、２４・・・フレームと旋回
スクロールの鏡板の外周間に形成された空間、２５・・
・旋回スクロールの鏡板に形成された切欠部、２６・・
・同切欠溝、２７・・・同切欠溝、２８・・・同給油孔
、２９・・・同切欠溝、３０・・・同１姶油孔、３１・
・・同凹部、３２・・・同給油孔、３３．３４・・・同
切欠溝、３５・・・フＶ−ムに形成された切欠溝、３６
・・・固定スクロールの鏡板に形成された切欠溝。 第１）カ ■ ぐ ９ 一シ 米２１幻 ７　　　　　　２２ 第３区 才４Ｉ２］ ；？　４図 才３　口 ５？Ｊ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. フレームと固定スクロールの鏡板間に、旋回スクロール
   の鏡板を配置し、固定スクロールの鏡板の端面に旋回ス
   クロールの鏡板の端面が接して旋回するように構成し、
   固定スクロールの鏡板における旋回スクロールの鏡板の
   摺動面に、円周方向に等間隔をおいて油ポケットを設け
   たスクロール流体機械において、前記フレームと旋回ス
   クロールの鏡板間に形成された圧力室内に充満された油
   を前記油ポケットへ旋回スクロールの運動に伴って間欠
   的に給油する給油系路を、旋回スクロールの軸受部へ給
   油系路とは別に設け、さらに旋回スクロールの鏡板の回
   シの圧力を均一にする手段を設けたことを特徴とするス
   クロール流体機械。