JPS6075788A

JPS6075788A - スクロ−ル型圧縮装置

Info

Publication number: JPS6075788A
Application number: JP18261083A
Authority: JP
Inventors: Makoto Hayano; 早野　誠; Shigemi Nagatomo; 長友　繁美; Kanji Sakata; 坂田　寛二; Mitsuo Hatori; 羽鳥　三男
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1983-09-30
Filing date: 1983-09-30
Publication date: 1985-04-30

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】〔発明の技術分野〕本発明は、層間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。

〔発明の背景技術とその問題点〕

従来、低圧の圧縮装置として、スクロール型圧縮装置が
知られている。この圧縮装置は、一対のスクロール興を
軸方向に組合せて圧縮機構を構成したもので、小型、高
効率、低振動等の利点を備えている。

ところで、このようなスクロール型圧縮装置は、通常、
第１図に示すように構成されている。

すなわち、密閉容器１内のやや上方寄りの位置に上記密
閉容器１内を上下方向に仕切る形態に７Ｖ−Ａ２を固定
し、このフレーム２の上方にスクロール型圧縮機構１を
配置し、またフレーム２の下方に上記スクロール型圧縮
機構１に駆動動力を与えるモータ４を配置し、さらに密
閉容器１の底部に潤滑油５を収容したものとなっている
。

スクロール型圧縮機構且は、固定要素１１と、この固定
要素１１の下方に配置された可動要素１２とで構成され
ている。固定要素１１は、円板状の鏡板１３と、この鏡
板１３の一方の面周縁部に突設された環状壁１４と、こ
の環状壁１４で囲まれた部分に上記環状壁１４とほぼ等
しい高さに突設されたスクロール翼１５と、鏡板１３の
中央部に設けられた吐出口１６と、鏡板１３の周縁部に
設けられた吸込口１７とで構成されている。そして、上
記のように構成された固定要素１ノは、環状壁１４およ
びスクロール翼１５の突出方向を下方として上記環状壁
１４の周縁部がフレーム２の上面に固定され、また、吸
込口−１７が密閉容器１の土壁を気密に貫通しで設けら
れた吸込管１８に接続されている。一方、ｏＴｗＪ要素
１２は、前記環状壁１４の内径よシ大きい外径の鏡板１
９と、この鏡板１９の一方の面に前記スクロール翼１５
の高さとほぼ等しい高さに突設されたスクロール翼２゜
と、鏡板１９の他方の層中央部に突設された筒部２１と
で構成されている。そして、上記可動要素１２は、スク
ロール＠２０の突設方向を上方として、上記スクロール
翼２０とスクロール翼１５とがかみ合い、かつ鏡板１９
の周辺部が環状壁１４の端面に摺接するように装着され
、この装着状態が上記鏡板１９と前述したフレーム２と
の間に設けられたオルダム機構３１によって保持されて
いる。

オルダム機構３１は、第２図に示すように、鏡板１９の
下面で、かつ筒部２ノを境にして両側に同一線上に位置
するように固定されたキー３２ａ、３２ｂと、フレーム
２の上面で、かつ上記キー３２ａ、３２ｂの配列線と直
交する線上に固定されたキー３３ａ、３３ｂと、これら
キー３３ａ、３３ｂ　、３２ｔｈ　、３２ｂがそれぞれ
微小間隙金もって嵌入する溝３４　ａ〜３４ｄを上下面
に有したす／グ３５とで構成されている。

しかして、前記フレーム２には、前記節部２ノの軸心線
とは偏心した軸受孔４１が上下方向に貫通して設けられ
ている。この軸受孔４１は、筒部２１側に位置する部分
が大径に形成されている。そして、上記軸受孔４１内に
前述したモータ４の回転軸４２が回転自在に支持されて
いる。回転軸４２には、前述した軸受孔４ノの大径部分
に位置する部分に大径部４３が形成されており、この大
径部４３に前述した節部２１に嵌入する小軸４４が形成
されている。なお、回転軸４２は、その下端が潤滑油５
内に侵入する長さに形成されておシ、また内部には遠心
ポンプ作用で潤滑油５を軸受面や筒部２ノと小軸４４と
の嵌合部に汲み上げる孔４５が形成されている。また、
第１図中４６は密閉容器１内の上下方向中間部に通じて
高圧ガスを送シ出す送出管を示し、また４７は高圧ガス
および潤滑油を下方へ案内する溝を示している・しかし
て、この装置は次のようにしてガス圧縮を行なうように
している。すなわち、モータ４を回転させると、その回
転力が軸４２を介して可動要素１２に伝えられる。この
場合、可動要素１２の筒部２１は軸４２に対して偏心し
ており、また、オルダム機構３１によって支持されてい
るので、この可動要素１２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１２のスクロール翼
２ｏ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１５゜２０間に
形成された、いわゆる圧縮室Ｐの容積が第３図（ａ）　
、　（ｂ）　、　（ｃ）にボテように周期的に小さくな
り、これによって圧縮されたガスが吐出口１６から吐出
され、圧縮装置としての機能が発揮される。

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問題があった。すな
わち、この装置を芙際の冷凍ザイクルに組込んだ場合を
例にとると、蒸発器を通った低圧の冷媒が直接圧縮室Ｐ
内に導入されることになる。このため、液戻シ現象が発
生する虞れがある。この液戻逆現象が発生すると、スク
ロール翼１５．２０を破損させる。したがって、従来の
装置では、蒸発器と吸込管１８との間に大きな容積の気
液分離器を設ける必要があった。このため、気液分離器
を設置するだめのスペースが必要となシ、結果的に装置
全体が大型化する問題があった。また、密閉容器１内は
高圧に保持され、この高圧内にモータ４が設置されてい
ることになる。周知のように、ガスを圧縮して高圧化さ
せたとき、この高圧ガスは高温となる。このため、上記
構成であると、モータ４の冷却に特別の工夫を施したり
、また温就的な余裕をみて当初から容量の大きなモータ
を組込まなければならない問題もあった。

そこで、このような不具合を解消させるために、吐出管
４６を吸込管とし、また、吸込管１８を密閉容器１の土
壁と固定要素１１との間の空間に接続して吐出管とし、
また、固定要素１１と可動要素１２の慴接部周縁から低
圧ガスを圧縮室Ｐ内に吸込ませるようにすることが考え
られる。

このようにすると、密閉容器１内の下部空間を気液分離
器として利用でき、しかも低圧、低温のガスをモータ４
に接触させることができるので、前述した不具合を解消
させることができる。

しかしながら、上記のように構成゛した場合、新たに次
のような問題が起こる。すなわち、可動要素１２が旋回
運動を行なって圧縮動作が行なわれると、圧縮ｆｉＰ内
が高圧となるので、可動要素１２に下向きのスラスト力
が作用する。

このスラスト力は、オルダム機構等の摺動部に加わるの
で、摺動損失が増加し、入力が増加するばかシか、焼き
付き現象の原因にもなる。また、スラスト力が太きいと
スクロール翼１５゜２０における先端部が各鏡板から離
れ、間隙が発生する。このように間隙が発生すると、圧
縮ガスの漏れが増加するので必然的に性能の低下を招く
ことになる。したがって、上述したスラスト力の影響を
受け難い装置の出現が望まれている。

〔発明の目的〕

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、そ
の目的とするところは、可動要素の下面側が低圧雰囲気
の条件下で使用されるものにあって、可動要素に加わる
下向きのスラスト力の影響を緩和させることができ、も
って入力の低減化、焼付きの防止化および性能の向上化
を図れるスクロール屋圧縮装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、可動要素の下向側を低圧雰囲気として運転さ
れるものにおいて、可動要素に加わる下向きの全荷重を
上記可動要素より下方に配置されたモータの回転軸と一
体に回転する回転面で支持させるようにしたことを特徴
としている。

〔発明の効果〕

上記のように回転面で可動要素に加わる全荷重を支持さ
せるようにしている。したがって、支持部分は、一方が
回転し、他方がこれに接して旋回運動を行なっているこ
とになる。このような接触面の組合せは、単なる旋回摺
動の場合に較べて接触面への潤滑がスムーズに行なわれ
る。しだがって、可動要素に大きな下向きの力が加わっ
ても、これによって接触面の摺動損失が増加したり、接
触面に焼き付きが生じたシするようなことはなく、結局
、入力の低減化、焼き付きの防止化および性能の向上化
を図ることができる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。

第４図において、図中１０１は、縦長に形成された密閉
容器であシ、この密閉容器１０１内の上方寄シの位置に
は上記密閉容ａノｏｌ内を上下方向に仕切る形態にフレ
ーム１０２が固定されている。そして、フレーム１０２
の上方にスクロール型圧縮機構ＬヱＪが配置され、また
フレームノ０２の下方に上記スクロール屋圧縮機構１０
３に駆動動力を与えるためのモータ１０４が配置され、
さらに密閉容器１０１の底部には潤滑油１０５が収容さ
れている。

スクロール臘圧縮機構１０３は、公知のものと同様に、
固定要素１１１と、この固定要素１１１の下方に配置さ
れた可動要素１１２とで構成されている。固定要素１１
１は、円板状の鏡板１１３と、この鏡板１１３の一方の
面周縁部に突設された環状壁１１４と、この環状壁１１
４で囲まれた部分に上記環状壁１１４とほぼ等しい高さ
に突設されたスクロール翼１１５と、鏡板１１３のほぼ
中央部に設けられた吐出孔１１６とで構成されている。

そして、上記環状壁１１４の内端縁は、適当な曲率をも
った曲面あるいは第５図（ａ）　（ｂ）に示すようなテ
ーパ面等の切欠き而１１７に形成されている。しかして
、上記のように構成された固定要素１１１は、環状壁１
１４およびスクロール翼１１５の突出方向を下方として
上記環状壁１１４の周縁部がボルト１１８によって７レ
ーム１０２の上面周縁部に気密に固定されている０なお
、固定時に固定要素１１ノの上面にキャップ１１９が当
てがわれ、このキャップ１１９も前記ボルト１１８によ
って一体に固定されている。キャップ１１９は、鏡板１
１３の上面との間に所定厚の間隙１２０を形成し得る大
きさに形成されており、この間隙１２０を形成する壁の
一部に孔１２１が形成されている。まだ、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１２２が形
成されている。一方、可動要素１１２は、前記環状壁１
１４の内径より若干大きい外径の鏡板１２３と、この鏡
板１２３の一方の面に前記スクロール翼１１５の高さと
ほぼ等しい高さに突設されたスクロール翼１２４と、鏡
板１２３の他方の血中央部に突設された筒部１２５とで
構成されている。上記鏡板１２３の前記スクロール翼１
２４が突設されている側の面で周縁部は、第６図（、）
　（ｂ）に示すようにテーパ面等の切欠き面１２６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１１２は、スクロール翼１２４の突出方向を上方とし
て、上記スクロール翼１２４と前記スクロール翼１１５
とがかみ合い、かつ鏡板１２３の周辺部と前記環状壁１
１４の端面およびスクロール翼１２４の端面と鏡板１１
３およびスクロール翼１１５の端面と鏡板１２３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
１２３と前記フレーム１０２との間に設けられたオルダ
ム機構１３０によって保持されている。

オルダム機構１３０は、第７図にも示すように鏡板１２
３の下面周縁部で、かつ鏡板１２３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１３１　ａ　
、　１３　ｌ　ｂとこのキー溝１３１ａ、１３１ｂの配
列方向と直交する線上で、かつフレーム１０２の上面に
設けられた図示しないキー溝と、一方の面に上記キー溝
１３１　ａ　、　１．、．３　ｌ　ｂに嵌入するキー１
３２ａ。

１３２ｂを有するとともに他方の面に上記フレーム１０
２に設けられたキー溝に嵌入するキーを有したリング１
３４とで構成されている。

しかして、前記フレーム１０２には、前記可動要素１１
２の筒部１２５の軸心線に対して偏心した軸受孔１４１
が上下方向に貫通して設けられておシ、この軸受孔１４
１の筒部１２５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
７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１０１の内径とほぼ等しい外径を有するとと
もに内径が前記環状壁１１４の内径よシ大きく、上記環
状壁１１４がボルト１１８で締付は固定されるところの
環状壁１４２が形成されておシ、この内側に前記リング
１３４を受ける環状受は面１４３が形成されている。

そして、受は面１４３は、放射状に設けられた溝１４４
によって周方向に複数に分割されており、上記溝１４４
の少なくとも１つはフレーム１０２の壁に設けられ内外
を直接通じさせる孔１４５に通じている。

しかして、前記フレーム１０２の軸受孔１４ノには、前
記モータ１０４の回転軸１６０が回転自在に支持されて
いる。回転軸１６０には、軸受孔１４１の大径部分に位
置する部分に大径部１６′１が形成されており、この大
径部１６ノに前述した筒部１２５に嵌入する小軸１６２
が突設されている。なお、大径部１６１の厚みは、第４
図および第７図に示すように組立てたとき前記可動要素
１１２０周縁部を固定要素１ノ１の周縁部に摺接させる
とともにキー１３２　ａ　＋１３２ｂの上面とキー溝１
３１ａ、１３１ｂのいわゆる底面との間に僅かの間隙Ｘ
を形成し得る寸法に設定されている。そして、上記回転
軸１６０は、その下端が潤滑油１０５中に侵入する長さ
に形成されておシ、その下端部は密閉容器１０１の内面
に支持材２００を介して支持された下部軸受１６３によ
って支持されている。

また、回転軸１６０内には遠心ボング作用で潤滑油１０
５を、軸受面や小軸１６２と筒部１２５との嵌合部に汲
み上げる孔１６４が形成されている。この孔１６４０入
ロ部、っまシ回転軸１６０の下端部に位置する部分の形
状は、回転軸１６０の下端面中央部から上方に向けて延
びる部分１６５と、この部分１６５から半径方向に軸垂
“１６３の内面まで延びる部分１６６と、この部分１６
６から下方へ向けて延びる部分１６７と、この部分１６
７がら回転軸１６０の直径より僅かに短かい長さだけ半
径方向に延びる部分１６１１とを組合せたものとなって
いる。

しかして、前記密閉容器１０１の側壁で前記スクロール
型圧縮機構１０３とモータ１０４との間に位置する部分
には、上記スクロール型圧縮機構１０３とモータ１０４
との間の空間１８０に連通ずる関係に吸込管１８１が接
続されており、また、密閉容器１ｏ１の土壁には、この
上壁と前記固定要素１１ノとの間に形成された空間１８
２に連通する関係に吐出管１８３が接続されている。

なお、第４図中１８４は、空間１８２内に押し出された
潤滑油をフレーム１０２よｐ下方へ戻すために環状壁１
１４およびフレーム１０２に設けられた孔を示し、１８
５はバランスウェイトを示し、１８６はモータ１０４へ
の給゛成用接続機構を示し、また１８７は潤滑油を通過
させるための孔を示している。

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１０４に給電すると、回転軸１６０が回転
を開始し、この回転力が可動要素１１２に伝えられる。

この場合、可動要素１１２の節部１２５は回転軸１６０
に対して偏心して設けられた小袖１６２と嵌合しており
、しかもオルダム機構１３０によって支持されているの
で、この可動要素１１２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１１２に設けられたスク
ロール翼１２４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１１５とスクロール翼１２４との
間に形成された圧縮室Ｐ−の容積が第３図に示したよう
に周期的に小さくなυ、これによって圧縮されたガスが
吐出孔１１６から吐出される。吐出された高圧ガスはキ
ャップ１１９によって形成された間隙１２０〜キヤ、プ
１１９にに設けられた孔１２１〜空間１８２を介して吐
出管１８３から送シ出される。一方、上記のように可動
要素１１２が旋回運動すると、この可動要素１１２の鏡
板１２３の上面周縁部と固定要素１１１の環状壁１ノ４
における内端縁部とに切欠き面１２６．１１７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１０２に形成されている受け面１４３上の空間に常
に連通した状態となる。受は面１４３上の空間は、フレ
ーム１０２に放射状に設けられた溝１４４等を介して孔
１４５に通じ、また、この孔１４５は空間１８０を介し
て吸込管１８１に通じているので、結局、低圧のガスは
上記吸込管１８１〜壷間１８０〜孔１４７〜溝１４４お
よび受け面１４３上の空間を経由して圧縮室Ｐ内の低圧
ボートに吸込まれることになυ、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１８
１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、この液は空間１８θ内を移行する間に下方へ
落下し、潤滑油１０５が溜っているタンク１０１の底部
へと移行しようとする。しかし、モータ１０４は自己発
熱しているので、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ものの流れに混入して圧縮室
Ｐ内へと移動する。したがって、空間１８０は気液分離
器と全く同じ作用をしていることになり、この空間１８
０の存在、つまり、このようなガス流路の存在によって
スクロール翼１１５，１２４の破損が防止される。

一方、上記のようにモータ１０４が回転すると、潤滑油
１０５の一部は、孔１６４の形状に伴なう遠心ポンプ作
用によって孔１６４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１４ノの内周面を潤滑
した後、小軸１６２と筒部１２５との嵌合部を潤滑し、
続いて孔１８７を介してオルダム機構１３０が設けられ
ている部分を潤滑し、その後、一部がフレーム１０２に
設けられた孔から下方へと流下し、残シが圧縮室Ｐ内へ
と浸入して圧縮室Ｐ内の摺動部を潤滑する。そして、圧
縮室Ｐ内にら排出された後、キャップ１１９に設けられ
た孔１２２および孔１８４を介して下方へと流下する。

したがって、吐出管１８３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。

また、上述の如く、可動要素１１２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１１２が下向きの力を受け、この力が
オルダム機構１３０゜フレーム１０２の受け面１４３等
に加わシ、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、この実施例の場合には、オルダム機構１３０の
キー１３２ａ　、１３２ｂと可動要素１１２に設けられ
たキー溝１３１ａｒ１３１ｂの底面との間に間隙Ｘが形
成されるように大径部１６１の厚みが設定されているの
で、可動要素１１２に加わる下向きの全荷重は筒部１２
５の下ｉ面を介して大径部１６１の上面に加わることに
なる。大径部１６１は回転軸１６０と一体に回転してい
るので、筒部１２５の下端面は回ｆｉ５面に摺接してい
ることになる。回転面に慴接した場合、通常、単なる往
復動向に摺接した場合に較べて潤滑油が摺接面になじみ
易い。このため、可動要素１１２に加わる下向きの力は
、何ら支障なく、つまり摺動損失を増加させたり、焼き
付きを起こしたシせずに大径部１６ノの上面で支持され
る。したがって、前述した効果が得られることになる。

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。たとえばスラスト荷重を受ける回転面およびこれに
接する可動要素側の面に焼き入れを施して耐摩耗性を向
上させてもよいし、これらの面に潤滑性が良好で耐摩耗
性に富んだ材料を埋込むようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】第１図は従来のこの種の装置の縦断面図、第２図は同装
置に組込まれたオルダム機構の説明図、第３図は同装置
の圧縮原理を説明するだめの図、第４図は本発明の一実
施例に係るスクロール型圧縮装置の縦断面図、第５図（
、）はＰ］装■改における固定要素の下面図、）同図（
ｂ）は（、）におけるＡ−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、第６図（ａ）はＩ同装置に
おける可動要素の上面図、同図（ｂ）は（ａ）における
Ｂ−Ｂ線切断矢視図、第７図は同装置における要音６の
１ノ人大断面図である。１０１・・・ｅｒ閉’Ｂ器、Ｊ　ｏ　２・・・フレーム
、１０３・・・スクロール型圧縮機構、１０４・・・モ
ータ、１０５・−・潤滑油、１１１・・・固定要素、１
１２・・・可動要素、１１５．１２４・・・スクロール
翼、１４４・・・溝、１４５・・・孔、１６０・・・回
転軸、１６１・・・大径部、１６４・・・遠ＩＣ？　、
Ｈｚソングのイし、１８０．１８２・・・空間、１８１
・・・吸込管、１８３・・・吐出管。出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦筑　１　Ｍ第２図１第５図（ａ）＋＋’／　１１４第６図（ａ）（ｂ）ｚＪ

Claims

【特許請求の範囲】

互いを軸方向に接合させて互いの間で圧縮室を構成する
形状にそれぞれが形成されるとともに上記圧縮室内で互
いにかみ合うスクロール諷をそれぞれが有した固定要素
と可動要素とからなるスクロール準圧縮機構を、上記固
定要素を上側に、上記可動要素を下側に位置させて密閉
容器内に収容し、上記可動要素の下面側が低圧雰囲気と
なる条件で上記密閉容器内の下部に設けられたモータの
動力で上記可動要素をオルダム機構に案内させて自転の
伴なわない旋回運動させることによシガス圧縮を行なわ
せるようにしたスクロール型圧縮装置において、前記可
動要素に加わる下向きの全荷重を前記モータの回転軸と
一体に回転する回転面で支持させるようにしたことを特
徴とするスクロール型圧縮装置。