JPS6075795A - スクロ−ル型圧縮装置 - Google Patents

スクロ−ル型圧縮装置

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Publication number
JPS6075795A
JPS6075795A JP18279283A JP18279283A JPS6075795A JP S6075795 A JPS6075795 A JP S6075795A JP 18279283 A JP18279283 A JP 18279283A JP 18279283 A JP18279283 A JP 18279283A JP S6075795 A JPS6075795 A JP S6075795A
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JP
Japan
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scroll
rotor
movable element
motor
magnetic center
Prior art date
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Pending
Application number
JP18279283A
Other languages
English (en)
Inventor
Tsukasa Chiyotani
千代谷 司
Shigemi Nagatomo
長友 繁美
Kanji Sakata
坂田 寛二
Makoto Hayano
早野 誠
Mitsuo Hatori
羽鳥 三男
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP18279283A priority Critical patent/JPS6075795A/ja
Publication of JPS6075795A publication Critical patent/JPS6075795A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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】 本発明は、智閉容器内にスクロール型圧縮機構を収簀し
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か
知られている。この圧縮装置は、一対のスクロール翼を
軸方向に組合ぜて圧縮tG 4’74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Q3は、通常
、第1図に示すように414成きれている。
すなわち、密閉容器1内のやや上方寄シの位V(に上記
密閉容器1内を上下方向に仕切る形態にフレーム2を固
定し、このフレーム2の上方ニスクロール型圧縮機構1
を配置し、壕だフレーム2の下方に上記スクロール型圧
縮機構1に駆動動力を力えるモータ4を配植し、さらに
タンク1の底部に潤滑油5を収容したものとなっている
スクロール壓圧縮機構旦は、固定要素1ノと、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、円板状の鎌、板13と、この
鏡板13の一方の1m周縁部に突設された環状!31.
14と、この環状壁14で囲まれたils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815
と、fAAl2O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、1だ、吸込口17がタンク1の上壁を気密に貫
通して設りられた吸込管18に接続されている。
一方、可動要素12に′:J、、前記環状壁14の内径
よシ大きい夕1径の鏡板19と、この鏡板19の一方の
面に前記スクロール翼15の高さとしは等しい高さに突
設されたスクロールυは2oと、鏡板19の他方の血中
央部に突設された筒部21とで構Jiν8 iq、てい
る。そして、上記可動要素12は、スクロールIJ、2
oの突設方向を」二方トシテ、上り己スクロールR2o
とスクロールi::j15とがかみ合い、かっ鏡板19
のノル1辺部が〕、−i2状壁14の端1fJ」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1
]i島!〔シたフレーム2との間に設けられたオルダム
機構31によって保持芒れている。
オルダム機構31は、第2図に示すように、鏡板19の
下面で、かっ114J部21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、32a、32bがそれぞれ
微小間隙をもって嵌入する溝34a〜34dを上下面に
有したリング35とで構成されている。
しかして、前記フレーム2には、前記筒部21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)の大径部分
に位置する部分に大径部43か形成が形成されてお、ね
、この大径部43に前述した筒部21に0′jζ人する
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f形成されており、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
み上ける孔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
り出す送出管を示し、また47は活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、この装置托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127g、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、寸た、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7!−D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hX庫れた、いわゆる圧縮室Pの容積が第3図(a)
 、 (bl 、 (c)に示す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カ・ら
吐出だれ、圧縮製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
ル型圧扁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Yを実際の冷凍ザイクルに組込んだ場合
を例にとると、ル(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、液戻り現
象が発生ずる慮れがある。この液戻シ現象が発生すると
、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8吸と
なり、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iして高圧化さぜたとき、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、また温度的な余裕−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はせるために吐出管4
6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内に吸込まぜ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it
t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、〃「たに次
のような問題が起こり得る。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、圧縮室P
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、圧縮k ffの吐出圧によっても異
なるが無視てきない大きさとなる。そして、このスラス
ト力は、オルダム機構肴の摺動部に加わるので、摺動損
失が増加し、入力が増加するはかシか、焼き伺き現象の
原因にもなる。捷た、下向きのスラスト力が大きいとス
クロール翼15.20における先端部が各鏡板からNe
t、れ、間隙が発生する。このように間隙が発生う゛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、上述した下向きのスラ
スト力を大幅に低下妊せ往る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φ1青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、簡単な構成であ
るにも拘わらず可動要素に加わる下向きのスラスト力を
大幅に減少きせることができ、もって焼付きの防止化お
よび性能の向上化を図れるスクロール型圧縮装置を提供
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、可動要素を駆動するモータの設
は方に特徴を有している。
すなわち、ステータの磁気的中心に対してロータの磁気
的中心が下方にずれる関係に上記ロータが配置fiされ
るとともに上記ロータの表面に劇溝が設けられ、上記胴
溝と上記磁気的中心のずれとによって起こる推力で前記
可動要素にカ11ゎる下向きのスラスト力を軽減ぜぜる
ようにしている。
〔発明の効果〕
本発明によれば、格別なスラストカ軽減槻fi#を別設
することなく、可!1w要素に加わる下向きのスラスト
力を低減させることができる。したがって、構成の複雑
化を招くことなく、下向きのスラスト力が原因して起こ
る焼き伺き等の発生を防止することができる。この場合
、モータは、低圧、低温のガスに触れているので、この
モータに下向きのスラスト力を軽減させる作用を行なわ
せてもこのモータを焼損させる」:うなことはない。
〔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lJ′yされ
た晋閉容器であり、この密閉容器101内の上方寄りの
位置には上記密閉容器10ノ内を上下方向に仕すJ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103が配置さ
れ、またフレーム102の下方に上記スクロール型圧縮
機構103に駆jia !irb力を与えるためのモー
タ104が配置され、さらに督閉容器101の底部には
ml渭油1θ5が収容されている。
スクロール型圧縮機構103は、公知のものと同様に、
固定要素111と、この固定9累111の下方に配置さ
れた可動要素112とで構rjyされている。固定要素
11ノは、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
114で囲まれた部分に上記環状壁114とほぼ等1〜
い高さに突設されたスクロール翼115と、鏡板113
のt8Iは中火部に設けられた吐出口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
な曲率をもつた曲面あるいは第5図(a) 、 (b)
に示すようなチー/4’面等の切欠き面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
11ノは、環状壁114およびスクロール8115の突
出方向を下方として上記環状壁1140周縁部がボルト
118によってフレーム102の上面周縁部に気密に固
定されている。なお、固定時に固定要素11ノの上面に
キャップ0119が当てがわれ、このキャップ119も
前記パ?ルトII8によって一体に固定されている。キ
ャップ119は、鏡板113の上面とのI’u] K所
定厚の間隙120を形成し得る大きさに形成されておシ
、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。1だ、その側壁の一部には後述する4コj
滑油を案内するだめの孔122が形成されている。一方
、可動要素1θ2は、8:J記環状壁114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の関さとほぼ宿しい高さ
に突設されたスクロール翼124と、鏡板123の他方
の直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124が突設され
ている側の面で周縁部は、第6図(劫、(b)に示すよ
うにテーパ面等の切欠き而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34411sとがかみ合い
、かつ鏡板1230周辺部と前記環状壁114の端面お
よびスクロール翼124の端面と鏡板113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、鏡板123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131a。
131bと、このキー溝131 a 、 13 l b
の配列方向と直交する線上で、かつフレーム102の上
面に第7図に示すように設けられたキー肩132a、1
32bと、第7図に示すように一方の面に上記キー溝1
31 a 、 1.9 l bに嵌入するキー133a
、133bを南するとともに他方の面に上記キー溝13
2 a * 132 bに嵌入するキー134a、13
4bを有したリング135とで構成されている。台 、
”−: #しかして、前記フレーム102には、hIj
記可動要素112の筒部125の軸心線に対してイ(、
□1心した軸受孔14)が上下方向に貫通して設けられ
ており、この軸受孔14ノの筒部125 (ill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11ぼ等しい外径を有するとともに内径が前記環状
壁114の内径より大きく、上記環状壁114がデルト
118で締伺は固定されるところの環状壁142が形成
されておシ、この内側に環状溝143を介して前記鏡板
123の下面周辺部を受ける環状受は面144が一段低
下して形成され、この内側に前記リング135を受ける
環状受は面145がさらに一段低下して形成され、この
内側にさらに一段低下して環状面146が形成されてい
る。そして缶受は面は、放射状に設けられた溝147に
よって周方向に複数に分割されており、上記溝147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148に通じている。なお、前記キ
ー溝132a、132bは、受は面145に形成されて
いる。
しかして、前記フレーム102の軸受孔141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d2、骨受孔141の大径部分に
位置する笥・、分に大径部161が形成鴎れており、こ
の太径fs11761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、組立状態において
、大径部161の上面が筒部125の下端面に接するよ
うに各部の寸法が設定されている。そして、上記回転軸
160は、その下端が潤滑油1θ5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内には遠心ポン
プ作用で潤滑油105を、軸受面や小軸162と筒部1
25、との嵌合部に汲み上ける孔164が形成されてい
る。この孔164の入口部、つまり回転軸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16
5から半径方向に軸受163の内面まで廷びる部分16
6と、この部分166から下方へ向けて延びる部分16
7と、この部分167から回転軸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168とを組合
せたものとなっている。
しかして、前記モータ104は、かご形の誘導電動機に
よって構成されており、その回転子170の磁気的中心
が固定子171の磁気的中心に対して下方へ若干ずれる
関係に上記回転子170が回転軸160に固定されてい
る。また、回転子120の表面には、余144172が
形成されている。
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10β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、タンク101の土壁には、この」
二壁と前記固定要素111との間に形成てれた空間18
2に連通ずる関係に吐出管183が接続されている。
々お、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υ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
の給霜、用接続機構を示し、1だ187は潤滑油を通過
させるだめの孔を示している。
次に上記のように構DW Gれた圧縮装置の動作を説明
する。
1ず、モータ104に給電すると、回転軸160か回転
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の筒部125は回転軸160
に対して偏心して設けられた小軸162と嵌合しており
、しかもオルダム機構130によって支持きれているの
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h;P回運動を行なう。この旋回連動
に1′#、なって、スクロール翼115とスクロール翼
124との間に形成されだ圧縮室Pの容積が第3図に示
しだ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116から吐出δれる。吐出された高圧
ガスはギャップ119によって形成された間1%i 1
20〜キヤツプ119に設けられた孔121〜空間18
2を介して吐出管183から送り出される。一方、上記
のように可動要素112が旋回運動すると、このoj−
動些素112の鏡板123の上面周縁部と固定要素11
ノの環状壁114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に形成されている環状溝
143に常に連通した状態となる。環状溝143は、フ
レーム102に放射状に設けられた溝147等を介して
孔148に通じ、また、この孔148は空間180を介
して吸込管181に通じているので、結局、低圧の力ス
は上記吸込管1B1〜空間180〜孔148〜溝147
および環状溝143を経由して圧縮室P内の低圧ホード
に吸込まれることに々す、ここに圧縮装置としての機能
が発揮てれる。そして、この場合には、1吸込管181
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180内を移行する間に下方へ落
下し、τ白滑油1θ5が溜っている密閉容器lθ1の底
部へと移行しようとする。
なお、モータ104が自己ツE3熱しているので、落下
1−だ液は上記熱によってガス化芒れ、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
していることになシ、この空間180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
lθ5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けられる。この
汲み上げられた潤滑油は、軸受孔141の内周面を+i
i′I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、一部が孔148
から下方へと流下し、残りが圧縮室P内へと侵入して圧
縮室P内の摺動部を潤滑する。
そして、圧縮室P内に入シ込んだ潤滑油は、最終的に吐
出孔116から排出された後、キャップ119に設峠ら
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v183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、圧腟室P内が高圧にな
るので、可動要素112が下向きのスラスト力を受け、
この力がオルダム槻@ 13 ’ % 、7レーム10
2の受け面144等に加わり、これらの要素に焼何き現
象が発生する1Hれがある。しかし、この実施例の場合
、モータ104が次のようにして焼伺き現象の発生を防
止している。すなわち、モータ104の回転子170は
、その磁気的中心が固定子171の磁気的中心よシ若干
下方にずれている。しかも回転子170の表面には斜溝
172が形成されている。したがって、モーター04に
給電すると、固定子171の磁気的中心と回転子170
の磁り、的中心とを一致させるように回転子170に上
向きの(磁気力が常に作用する。この磁気力は回転’F
ill 1 t; o、大径部161および筒部125
を介して可fiII要素112に加えられる。なお、企
F溝172による推力F、は、 F、−!・T−一〇(kg) となる。ここで、Dはロータノア0の外径(Crn)、
Tはトルク(kg ・cm )、θは5% i)#、 
172 ノjlJj余ト角である。一方、磁気中心のず
れによる推力F2は、 D B 2−1x F2 = 2δKc丁(5000−ン t、111丁(
1(g)となる。ここで、δは空隙畏(儂) 、KCは
空隙係数(キ1.2)、λは位置変化によるインダクタ
ンスの変化比、Bは空隙磁束密度の実効値、Xは磁気中
心の偏り(σ)である。したがって、たとえは3HP程
度のものでは、θ=200.D=7儂、 X = 0.
5唐とすると、Flキ1oky。
F2キ5 kl/、合計15kg程度の推力が作用する
ことにな不。とのため、鏡板123が受ける下向きの力
が1rt減され、この戦域によって焼(=jき現象のシ
I′−生が防止される。
このように、モータ104に上向きの推力を発生させ、
この推力で可動要素112に加わる下向きのスラスト力
を低減させるようにしている。したがって、格別構成の
複雑化を招くことなく、焼きイ」き現象の発生を防止で
き、結局、前述した効果が得られることになる。
【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
h゛2の圧縮原理を説明するための図、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(a)は同装置にお&jる固定要素の下面図、同図
(b)は(、)におけ、A−A糾に沿って切断し矢印方
向にみた設拠条件下の断面図、第6図(a)は同装置に
おける可動要素の上面図、同図(b)は(a)における
B−B^・呈切断矢視図、第7図は同装置におけるフレ
ームの上部だけをJ+vり出して示ず一部切欠分角了斜
視101・・・密閉容器、102・・・フレーム、μm
・・スクロール型圧編機構、104・・・モータ、10
5・・・7j”・」滑油、111・・・固定要素、II
2・・・可動要素、115.124・・・スクロール翼
、116・・・吐出口、130・・・オルダムI16.
 M 、141・・・軸受孔、143・・・環状溝、1
47・・・溝、148・・・孔、160・・・回転軸、
164・・・離心ポンゾ用の孔、170・・・回転子、
171・・・固定子、180゜182・・・空間、18
1・・・吸込?N1183・・・吐出管。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 豚箱1図 #〉 ) 第2図 1 第5図 (a) (b) 13 117 114 第6図 (a) (b) 23

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 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翼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型圧縮機構を、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、上記可動側要素の下面側を低圧雰囲気
    にした条件で上記密閉容器内の下部に回転軸を上下方向
    に回けて設けられたモータの動力で」二記可動要紫を自
    転の伴なわ々い旋回連動させることによってガス圧縮を
    行なわせるようにしたスクロール型圧縮装置において、
    前記モータは、ステータの磁気的中心に対してロータの
    磁気的中心が下方にずれる関係に上記ロータが配置され
    るとともに上記ロータの表面に斜有パ!が設けられ、上
    記斜溝と上記磁気的中心のずれとによって起こる棺・力
    で前記可!1iJl要素に加わる下向きのスラスト力を
    軽減させるようにしたものであることを特徴とするスク
    ロール型圧縮装置。
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