JPS5993982A - スクロ−ル流体機械 - Google Patents

スクロ−ル流体機械

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JPS5993982A
JPS5993982A JP20193982A JP20193982A JPS5993982A JP S5993982 A JPS5993982 A JP S5993982A JP 20193982 A JP20193982 A JP 20193982A JP 20193982 A JP20193982 A JP 20193982A JP S5993982 A JPS5993982 A JP S5993982A
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JP
Japan
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scroll
hydraulic chamber
orbiting scroll
chamber
lubricating oil
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Application number
JP20193982A
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English (en)
Inventor
Masao Shiibayashi
正夫 椎林
Kenji Tojo
健司 東條
Sumihisa Kotani
小谷 純久
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C29/00Component parts, details or accessories of pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C18/00 - F04C28/00
    • F04C29/0007Injection of a fluid in the working chamber for sealing, cooling and lubricating

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Rotary Pumps (AREA)

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等の冷媒圧に3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係シ、
特にその潤滑方式に関するものである。
〔従来技術〕
スクロール流体機械を、冷媒圧縮機を例に挙け、第1図
から第3図を参照してその基本的構成および潤滑方式等
を説明する。第1図は、スクロール圧縮要素部(固定ス
クロール1側)が大気に露出し、を動機部10がケーシ
ング118等の内部に収納された縦形の半密閉形構造を
示す。第1図の構造はケーシングllaと下フタ11b
の内部空間14が低圧圧力の吸入圧力の雰囲気にある低
圧チャンバ方式のもの奮示す。スクロール圧縮要素部は
、固定スクロール1と旋回スクロール2からなり、両ス
クロールは第1図に示すように上部に配置される。第2
図は、スクロール圧縮要素部のスクロールのかみ合い状
態を示す横断面図、(第1図の厘−厘断面図)、第3図
は第1図の1−1矢視断面図である。
1は固定スクロールで、平板部1aにうず巻状のラップ
部1b=を直立している。2は旋回スクロールで、鏡板
2aにうず巻状のシップ部2J+−直立して形成されて
いる。上記固定スクロール1と旋回スクロール2は、互
にラップ部を内側に向けてかみ合わせ、旋回スクロール
2は、固定スクロール1と該固定スクロール1に固定さ
れたフレーム9との間に収納されでいる。またフレーム
9と旋回スクロール2との間には、オルダムキー3aと
オルダムリング3b等を備えたオルダム機構と呼称され
る旋回スクロール2の自転防止手段が形成され、クラン
ク軸5先端の偏心軸5bの偏心回転によシ、旋回スクロ
ール2は自転しないで旋回運動を行なう。尚、実線矢印
は冷媒ガスの流れ、破線矢印は潤滑油の流れを示す。ク
ランク軸5が時計方向に回転し、旋回スクロール2が時
計方向に旋回運動をすると、吸入ガスは、固定スクロー
ル1の鏡板外周部に設けられた吸入孔1Cを経てスクロ
ール圧縮要素部に至シ、ラップ外周部の吸入室1fに流
入する。固定スクロール1および旋回スクロール2で形
成される圧縮室5(5a、5b)のうち、最も外周に位
置する圧縮室5a内のガスが、旋回運動にともなって容
積が次第に縮小しながら圧縮室5b側に、さらに両スク
ロール1.2の中心に向って移動していく。両圧縮室が
、両スクロール1.2の中心近傍に達した時、圧縮室は
吐出口1dと連絡して圧縮ガスは吐出される。(第2図
参照) 次に、スクロール圧縮機の内部における冷媒ガスの流れ
と潤滑油の流れについて説明する。第1図では、冷媒ガ
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。先ず冷媒ガスの流れについて説明する。
低温、低圧の冷媒ガスは、圧縮機本体の下部に配した吸
入管12から流入し、ケーシングllaの内部空間14
Hに至る。空間14aの冷媒ガスは、電動機10の固定
子10aと回転子10bとの隙間10Cや、ケーシング
llaと固に子10aとの隙間等を通って、該電動機1
0を冷却しながら電動機10の上部壁間14に至る。さ
らに冷媒ガスは、該空間14からフレーム9の外周部に
設けた複数個の吸気孔9bを通って、前記固定スクロー
ル1の鏡板外周部に設けた吸入孔ICに至る。該吸入孔
1Cに至った冷媒ガスは、固定スクロール1と旋回スク
ロール2の圧縮要素部の内部に移動し圧縮作用を受ける
。圧縮冷媒ガスは、高温、高圧となって吐出孔1dに至
シ吐出管13を介し外部へ流出する。
第2図に示すように、旋回と固定の両スクロール1と2
とで複数個の密閉空間(圧縮室5)を形成し、スクロー
ル内部のガス圧に起因するガス力が発生する。このガス
内は主に旋回スクロール2を固定スクロール1から下方
向に離そうとする軸方向力と、偏心軸5bの回転方向(
逆方向)に作用する径方向力に向けられる。第1図では
、この両者の力である軸方向力をFa径方向力をF【と
表わしている。第1図と第3図は、軸方向のガス力Fa
を、旋回スクロール2の鏡板2aの背面及びこれと対向
スるフレーム外周のスラスト面9Cで受ける1の位置に
あシ、一方旋回スクロール2を旋回させる力(駆動力)
の作用点は反ラツプ側の偏心軸5bに位置している。こ
の駆動力を第1図ではRと表わしている。このようにガ
ス力Ftの作用点と駆動力Rの作用点とが軸方向に離れ
ているとともに、両件用点に働く力の方向が正反対であ
るから、モーメント(偶力)が発生する。このモーメン
トをMtと表わす。該モーメン)Mtは旋回スクロール
2を傾けるように作用し、その結果旋回スクロール2の
鏡板2aの背面すなわち、スラスト面9Cには強いスラ
スト力が局部的に作用する。なお図に示した記号Of、
及び艶はそれぞれクランク軸5あるいは固定スクロール
1の中心軸(Of)、偏心軸5bあるいは旋回スクロー
ル2の中心軸(Om)を意味する。
次に潤滑油の流れについて説明する。容器底部の潤滑油
15はクランク軸5内に設けた偏心縦孔5aの遠心ポン
プ効果により、該偏心縦孔5a内を上昇し、各軸受6.
7.8と通じる給油孔4C+ 4 d+ 4 eを介し
て下軸受6、主軸受7、旋回軸受8へ給油される。主軸
受7および旋回軸受8に至った潤滑油は、各々の軸受隙
間を通って旋回スクロール2の背部の空間17へ排油a
れる。空間17に至った潤滑油は、空間17内のオルダ
ムキーとオルダムリング等を備えたオルダム機構部3の
潤滑、さらに、旋回スクロール2の鏡板2aの背面とこ
れに対向するフレーム9のスラスト面9Cとの間の摺動
部の潤滑に供される。このように各部を潤滑した油は、
空間17からフレームに設けた複数個の排油孔9aを通
りて、自重によp再び容器底部の下方に戻る。
第3図は、第1図のト」断面図で、フレーム9のスラス
ト面9C及び吸気孔9bと排油孔9a等の位置関係を示
す。9dと9eは、オルダム機構部3を備える部分で、
固定側のオルダムキーを固定するボス部(9d)とキー
鉾(9e )を指す。9fはスラスト面9Cに設けたリ
ング状の油溝を示す。上記構造のスクロール流体機械の
従来技術の問題点を次に説明する。前記したように、旋
回スクロール2の鏡板2aの背面と対向せるフレーム9
のスラスト面9cには、スラスト方向のガ融 スノ虜→二作用するので、この部分にはリング状の油溝
9fを備えたスラスト軸受構造を採用している。しかし
乍ら図示のようなスラスト面9cの軸受構造では潤滑油
が油溝9fおよびスラスト面9Lに行きにくい。そのた
め、該スラスト軸受部において潤滑油の不足による潤滑
不良を招き、その部分での摩擦損失が増大し圧縮機の性
能が低下する。また、旋回スクロールが傾くことによっ
て、接触摺動面(例えばフレーム9のスラスト面9c)
の異常摩耗の発生、摺動摩擦損失の増大するなどの弊害
を招く。最悪の場合は、これら摺動部において油切れあ
るいは局部的に異常に高い面圧が作用して焼き付き事故
に至る恐れがアシ、圧縮機の信頼性に不安がある。また
、空間14内の潤滑油は、その大部分が容器底部に自重
によシ落下するが、一部の潤滑油は冷媒ガスとともに吸
気孔9bひいては吸入孔1Cへ流入する。スクロール圧
縮要素部に至った潤滑油は、スクロール間(歯矢面と歯
底面及び歯側面同士)の潤滑及びシール作用等を行うが
、冷媒ガス中に含まれる潤滑油の量が僅かなので、スク
ロール間の潤滑とシール作用の効果が小さく、そのため
スクロール間の摺動による摩擦損失の増加およびスクロ
ール間の内部漏れが犬きくなる。このように、スクロー
ル圧縮要素部内での潤滑とシール性能の悪いことによる
圧縮機の性能が低下する等の問題点を有する。
〔発明の目的〕
本発明は上記に鑑みて発明されたもので、旋回スクロー
ルの鏡板に対向するフレーム外周部のスラスト軸受面の
潤滑と、スクロール部材間の尚滑及びシールの向上をは
かったスクロール流体機械を提供することを1′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、旋回スクロールの背
部に対向するフレームのスラスト面に油圧室を形成する
と共に、旋回スクロールの鏡板に細孔を貫通して上記油
圧室と両スクロール部材にて形成される作動室を連絡し
、上記油圧室に圧力油を導入すると共に上記圧油を作動
室に導入してスクロール間の潤滑及びシール性能の向上
をはかる特徴を有する。
(発明の実施例〕 以下本発明の一実施例を第4図乃至第7図にもとすき説
明する。
旋回スクロール2の背面と対向せるフレーム9のスラス
ト面9cにリング状の溝にてなる油圧室200を形成す
る。該油圧室200へは外部から給油路204、油通路
202を介して潤滑油が供給される。この潤滑油は外部
に設けられた油分離器210で分離した高圧の潤滑油を
、油管路2゜7.205を介して送シ込まれてくる。該
油圧室ン01の油圧は、高圧の吐出圧力から低圧の吸入
圧力の範囲1で調節可能である。その油圧レベルは、給
油管路2υ7の長さ及びその内径と給油路204の長さ
及びその口径などで決まる。第4図に示すように、旋回
スクロール2をフレーム9に対して軸方向に主に負とい
うガス力で押しつけているので、この荷重nをフレーム
9の外周部のスラスト面9Cで支えている。該スラスト
面9Cに本発明のリング状の油圧室200を形成するこ
とによシ、スラスト軸受容量の増大を図ることができる
。該油圧室における油圧の軸方向合力をpoieで表わ
す。従って、フレーム9の外周部のスラストWJ9cで
は主に(Fa−Foie)ツカが作用シコの部分でのス
ラスト軸受の負荷が軽減されることになる。旋回スクロ
ール2の鏡板2aには、ラップ側の反ラツプ側とを連通
しかつ前記油圧室と係合せる細孔101,102等を形
成する。該細孔101.102によって前記油圧室内の
潤滑油を、両スクロール1.2によシ形成される作動室
に注入することができる。該細孔と前記油圧室との位置
関係について第6図と第7図に詳細を示す。
なお図中実線矢印は冷媒ガスの流れ方向を、破線矢印は
潤滑油の流れ方向を示す。
旋回スクロール2は、固定スクロール1に対して自転せ
ずに円軌道上を公転する。その旋回半径をeで表わす。
第6図において、旋回スクロール2の中心軸Omと固定
スクロール1(あるいはフレーム9)の中心軸Ofとの
距離がeとなる。第6図の実施例では、旋回スクロール
2が最も右に寄った場合の油圧室200と細孔101.
102の位置関係を示す図である。この場合、油圧室2
00の潤滑油は細孔102を介してラップ側の吸入室1
fに注入される。他方、該細孔102とはソ対称な位置
にある細孔101は油圧室200と係合せず、との細孔
101は反ラツプ側の空間14とラップ側の空間である
吸入室1fとを連通し、冷媒ガスを通す。また、旋回ス
クロールが最も左に寄った場合は、前記細孔102は、
フレーム9のスラスト面9Cから離れて、空間14と吸
入室1fとを迎通し、冷媒ガスを通すようになる。
次いで細孔101は油圧室200と係合し該油圧室内の
潤滑油を、該細孔101を介して吸入室1fへ注入する
ようになる。第7図はこのような細孔を、旋回スクロー
ル鏡板2aに複数個(例えば101.102,103,
104,105,106)設けた実施例である。以上の
説明から理解できるように旋回スクロール鏡板2aに設
けた細孔は、潤滑油を油圧室からシップ側の吸入室へ注
入する注油機能と空間14からラップ側の吸入室1fへ
冷媒ガスを通すことによって内空間の均圧機能を備え、
これらの機能は旋回スクロールの旋回運動に伴ない、間
欠的に繰シ返し行なわれる。このように該細孔(101
,1(12・・・・・・106)を介して吸入室1fに
注入された潤滑油は、冷媒ガスとともにスクロールラッ
プの円部に移動し、スクロール内部の潤滑油とシール作
用に供される。
第8図は他の実施例を示し、第3図と同位置に2けるフ
レームの上面図でめる。
この実施例はフレーム9のスラスト面9cに設けた油圧
室が各々独立した複数個の油ポケット201a、201
b、201C,201d、201fを形成し、各油ポケ
ットに開口する細孔202a 、202b 、202G
 、202d 、202e 。
2L]2fは内部通路203を介し連通し、更に給油路
204を介し給油管205に接続している。
その他の部分は第5図の実施例と同様でありその説明を
省略する。
第9図と第10図は、旋回スクロールに作用するモーメ
ン)Mti積極的に打ち消すことのできる前記油圧室と
細孔との位置関係を表わす実施例で、第9図は旋回スク
ロール及びフレームの上面図を示し、第10図はY−Y
線断面位置における説明図でおる。第9図におい゛C1
フレーム9のスラスト面9Cには4箇の独立したポケッ
ト状の油圧室+608.+60b、160C,160d
を形成し、旋回スクロール2の鏡板2aには該油圧室と
対応した4個の粗孔155,156,157.158を
形成した例で、旋回スフO=ル2は、回転角(この角層
をθで表示する。)が90′の位置にある場合を示す。
この場合は、前記モーメントMtによって旋回スクロー
ル2は微小な角度だけ傾く。第9図においては、油圧室
160Cが細孔157を介して吸入室1f側と連通し他
の油圧室+608.160b 、160dは閉じた状態
となる。従ってこの状態においては、該油圧室160C
から注油作用が行なわれる。このように各油圧室はクラ
ンク軸50回転角に応じて注油作用を間欠的に行なうこ
とができる。なお、旋回スクロール2に作用する力は、
旋回スクロール2の旋回運動による遠心力(第9図はこ
の力をFcrrlで表わ1−0)さらに、これと平衡す
る駆動側のノくランスウェイトによる遠蕪力(この力を
PCIで表わす。
)の影響を受け、第9図の力の合成で示すように各々の
合力の方向は、径方向のガス力Ft(、!+るいは駆動
力PR)に対してずれてくる。第10図ではこれらの合
力(第9図ではこれらの合力をFt/ 、 p R/と
表わす。)の方向が、径方向のガスFtの方向に対して
Δθ1の角度だけ位相が進んだ形となっている。従って
、第9図の場合、厳密にはFt′あるいはFR/の方向
に傾くことになる。X−X軸と直角な方向のY−Y軸に
おいても同様に傾き、第10図10Y−Y軸に関する油
圧室と細孔との位置関係を示す図である。上記油圧室1
60aは細孔155と係合していないため、その内部の
油圧は高く維持され、他方油圧室160Cは、細孔15
7と係合し低圧の吸入圧力の雰囲気にある吸入室1fと
通じているので、該油圧室160Cの内部の油圧は、殆
ど吸入圧力まで低下する。2旋回スクロール2の背面に
作用する油圧分布をこのように偏らせることにより、該
油膜反力でもって前記モーメントMlを打ち消すことが
できる。
第10図では、この油膜反力をP、、P、(P露’>P
、 )で、さらにモーメン)Mtと反対方向に作用する
油膜反力によるモーメントをMollで表示した。
第11図は、旋回スクロール2の旋回運動に拘らず、旋
回スクロール2の鏡板2aに設けた細孔151 aカ常
にフレーム9のスラスト面9Cに設けた油圧室251a
と係合する場合の実施例の部分図を示すものである。な
お、固定スクロール1のラップの図示は説明上省略した
。旋回スクロールが最も右に寄った場合と最も左に寄っ
た場合の旋回スクロール2の位置と細孔の位置を実線と
2点鎖線とで区別して示す。
第121扛、油圧室252a、252bからラップ側の
作動室へ注入する細孔(161,162等)の位置とし
て、密閉空間を形成する位置(例えば圧縮室5a 、5
b等)に設けた場合の実施例である。第13図は、第1
2図のIN−XI断面図で、旋回スクロール2の鏡板2
aに複数個の細孔161.162i63.164を設け
た実施例で、旋回スクロール2のラップ2bの内側付近
の鏡板2aに細孔162,163と旋向スクロール20
ラップ2bの外側付近の鏡板2aに細孔161.164
を設け、即ち、複数個の細孔161.+62.163.
164は、第7図に示した細孔101.102,103
,104,105.106の位置よシも内部(中央部寄
り)の位置に設けている。上記細孔161と162及び
細孔163と164は互に両スクロール部材で形成され
る作動室(例えば密閉空間5aあるいは5bなど)の対
称な位置に、前記フV−ム9のスラスト面9Cに設けた
油圧室と該作動室とが連通するように形成の スラストカ向轟ガスカおるいはラジアル方間のガス力)
を与えないためである。
第11図と第12図の実施例で示した細孔は、注油機能
のみを有するものである。注油機能と均圧機能を備える
だめの前記細孔と油圧室の位置関係は概ね次式で与えら
れる。
W<2・e・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
(1)DSI  Dfl<2e・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(2)
他方、注油機能だけの作用を杓うための細孔と油圧室の
位置関係は次式で与えられる。
W≧2・C・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
(3)D51−Df1≧2・e ・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・(4)Ds□−D
fs+≧2・e・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・(5ンここで W:油圧室の油溝幅 e:旋回半径 D5□:旋回スクロールの鏡板に設けた細孔のピッチ径 Dfs ’フレーム9のスラスト面90の内径Df2:
油圧呈油圧溝の内径 なお、これらの寸法は第6図、第7図及び第11図にも
六本した。
第11図、第12図及び第13図に示した細孔は、常に
フレーム9のスラスト面に設けた油圧室と係合するので
、該細孔を介して油圧室内の潤滑油がラップ側の作動室
(吸入室1fあるいは圧縮室5a等)へ連続的に注入さ
れることになる。
第14図は、第4図から第13図に示した本発明の芙施
1タリから与えられる本発明の基本的な潤滑系統を表す
。図中実線矢印は冷媒ガスの流れ、破緋矢印は潤滑油の
流れを示す。潤滑油の流れは油圧室→細孔→スクロール
内部の作動室→吐出管→油分離器→給油管路→油圧室と
なる。油圧室201等に流入−した潤滑油は、その周り
のフレーム9のスラスト面9Cの潤滑及び冷却作用を行
う。第14図の@滑系統で示したように、本発明はフレ
ーム外周のスラスト軸受面に積極的に潤滑油を送り込む
とともに、さらに前記細孔を介して該潤滑油を冷媒ガス
とともに移動し、再び油圧室に戻すような潤滑油の循環
を行うものである。
〔兄明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、旋回スクロール背
部と対回せるフレーム外周のスラスト面の潤滑を艮好な
さしめるとともに、該スラスト軸受面に設けた油圧室内
の潤滑油を、該油圧室と係合する旋回スクロールの鏡板
に設けた細孔を介してスクロール内部へ注入することに
よシ、スクロール間の潤滑とシール性能を向上させるこ
とができな。従って、性能はもとよシ信頼性の高いスク
ロール流体機械が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のスクロール流体域械の縦断面図、第2図
は第1図のト」線矢視横断面図、第3図は同じく11線
矢視横断面図を示す。第4図は本発明の一実施例を示す
スクロール流体機械の縦断面図の約上半分を示し、第5
図は第4図のV−V線矢視横断面図を示す。第6図は他
の実施例を示すスクロール流体機械の縦断面図の約上半
分を示し、第7図は第6図の■−■線矢視横断面図を示
す。第8図は史に他の実施例を示し、第5図と同断面位
置における栴断面図を示す。第9図は旋回スクロールに
作用するモーメントを打ち消すことの出来る油圧室と細
孔との位置関係を示す横断面図、第1U図は第9図のY
−Y線断面位置における説明図を示す。第11図は更に
他の実施例を示すスクロール流体機械の部分図を示す。 第12図は更に他の実施例を示すスクロール流体機械の
縦断面図の約上半分を示し、第13図は第12図のXI
 −Xli矢視断面図を示す。第14図は本発明の潤滑
系統を示すフローチャートである。 1・・・固定スクロール部材  2・・・旋回スクロー
ル部材  9C・・・フレームのスラスl−101,1
02,103,104,105,106・・・細孔  
151.155,156,157,158・・・細孔 
 160・・・圧油室  161,162、+63i6
4・・・細孔  200・・・圧油室(リング状m) 
  201・・・圧油室(油ポケット)251.252
・・・圧油室 条1閏 ↑ 第2図 I+ t キ5国 116図 第&UgJ 第jj[l 42

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、鏡板に渦巻状のラップを直立してなる固定スクロー
    ル部材と旋回スクロール部材を互にラップを内側にして
    かみ合せ、固定スクロールに対し旋回スクロールを旋回
    運動させ、両スクロール部材にて形成される密閉空間を
    外側から中心へ移動して各棟を減少ちせ流体を圧縮する
    装置において、旋回スクロールの背部に対向するフレー
    ムのスラスト面に圧力油を導入づ−る油圧室を形成し、
    旋回スクロールの鏡板に細孔を貫通して上記油圧室と醐
    スクロール部材にて形成される作動室を連絡する潤滑油
    経路を設けてなることを特徴とするスクロール流体機械
    。 2、油圧室がリング状の溝にてなる特許請求の範囲第1
    項記載のスクロール流体機械。 3、油圧室が、複数個のポケット状の凹所にてなる特許
    請求の範囲第1項記載のスクロール流体機械。 4、作動室と油圧室とが細孔を介し間欠的に連通してな
    る特許請求の範囲第1項乃至第3項のいずれか一つに記
    載のスクロール流体機械。 5、吸入行程完了後の作動室と油圧室とが細孔を介し連
    続的あるいは間欠的に連通してなる特許請求の範囲第1
    項乃至第3項のいずれか一つに記載のスクロール流体機
    械。
JP20193982A 1982-11-19 1982-11-19 スクロ−ル流体機械 Pending JPS5993982A (ja)

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