JPS61178590A - スクロ−ル圧縮機 - 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】 産業上の利用分野 本発明はスクロール圧縮機に係り、圧縮効率の向上なら
ひに起動初期の液圧縮防止や摺動面の耐久性向上に関す
るものである。

従来の技術 近年、特に低振動、低騒音特性を備えた圧縮機として注
目を浴びているスクロール圧縮機は、例えば特開昭６９
−４９３８６公報にも示されているように第２図のよう
な圧縮原理になっている。

すなわち、うず巻状の固定スクロールラップ２３Ｖｃ対
してうず巻状の旋回スクロールラップ１６をかみ合せ、
吸込口から吸入した流体全固定スクロールラップ２３と
旋回スクロールラップ１６との間に形成さｎた一対の圧
縮室Ｃ４、Ｃ２内に閉じ込め、旋回スクロールラップ１
６の旋回連動に伴って圧縮室の容積を測τ次減少させ、
この間ＶＣ流体を圧縮して高圧流体とし、固定スクロー
ルラップ２３のうず巻さの中心部に設けらｎた吐出ボー
ト７５より吐出室内に高圧流体を吐出する。

また、この種の高圧ガス密閉シェル構造の圧縮機は、特
開昭４９−４９３８６公報で知らｎるように第す図に示
す構成あるいは特開昭５７−７３８８５公報で知らｎる
よう［第６図に示す構成が足間さｎ、ｍ方向のスラスト
力を軽減するために設けらｎた背圧室の圧力設定が次の
ように構成さｎていた。

すなわち第５図においては、固定スクロールラップ１２
３は駆動＋１１１１１１０５ｉ支承する本体フレーム１
０２に取付られた鏡板１２１ｉＣ固定さｎ、旋回スクロ
ールラップ１１６はラップ支持円盤１１５に固定され、
このラップ支持円盤１１５は、鏡板１２１と本体フレー
ム１０２との間の背圧室１２０Ｉｃ微少隙間を有した遊
合状態で配置さｎ、自転阻止機能と背圧室の注切り機能
ｋＶｍえたオルダムリング１１８全介して旋回可能に支
承され、さらに端部に駆動用のモータ１１０と偏心部ヲ
もつ駆動軸１０５［よって旋回連動する。

そして、吸入・圧縮されたガスは密閉シェル１０１内に
吐出する。吐出ガスから分離した潤滑油は密閉シェル１
０１の底部の油溜に収集され、駆＠４１１４１１０５の
下端に開口して偏心状態で設けられた油水１０６、およ
び駆動軸１０５に支承する軸受の微少隙間を通して漸次
減圧しながら遠心力や差圧を利用して中間圧力状態で背
圧室に導かれる。さらにオルダムリング１１８の摺動部
の微少隙間を経て吸入側圧力にまで減圧された潤滑油は
、鏡板１２１１Ｃ設けたバランス通路１２６全通して吸
入室１２２に流入する構成であった。

また第６図においては、背圧室２２０はオルダムリング
２１８によって圧力的に゛仕切られてもなく、吸入室２
２２との連通もｌいが旋回スクロールのラップ支持円盤
２１５に設けられたバランス通路２２６によって過当な
位置の圧縮室ン４０と連通さｎておジ、また、吐出ガス
で充満さｎた密閉シェル２０１の底部の油溜２０９とは
駆動軸２０５１Ｃ設けらｎた油水２す６と駆動軸２０５
を支承する軸受の政少隙間によって連通され遠心ポンプ
と差圧によって給油される。

釦明が解決しようとする問題点 しかしながら上記の第５図のような給油通路の構成では
、オルダムリング１１８の外１１１１の背圧室Ａｔ　２
０ａは吸入室１２２と同じ吸入圧力に、内側の背圧室Ｂ
１２０ｂは中間圧力になっており、圧縮室のガス圧力に
よって旋回スクロール１１４が固定スクロール１３４か
ら離負ないように背圧室１２０の背圧力によってスラス
ト力が作用している鏡板１２１とランプ支持円盤１１５
との摺動部へは強制的な差圧給油がない。

また、圧縮機冷時始動時など潤滑油の粘性が高い場合な
どは背圧室Ｂ１２０ｂから背圧室Ａ１２０ａへの潤滑油
の流れが悪く、また背圧室Ｂ１２０ｂの潤滑油量変化が
少なく背圧室Ｂ１２０ｂと油溜１０９との圧力差が小さ
いため、給油系全体の立上りが遅いなどの理由によって
背圧室Ｂ１２０ｂの圧力が適切な値に早く達せすラップ
支持円＃１１５の摺動面に作用するスラスト力が過大に
なったり、また駆動＃１１ＮＪ５の軸受部への給油不足
が原因で摩擦損失が大きく摩耗も早いという問題があっ
た。

また、第６図のような背圧室２２０の圧力調整の構成で
は、圧縮機内部の圧力がバランスした停止状態から冷時
起動直後のしばらくの間の密閉シェル２０１内の圧力は
外部の冷凍サイクルに連通しているので高くすく、圧縮
室に連通した背圧室２２０の圧力より低い場合がある。

このため油溜２０９から駆動軸２０５を支承する軸受の
微少隙間を経由した背圧室７２０への給油系の立上シが
遅く、各摺動部の摩擦損失が大きく摩耗も早いなど通常
運転時には生じない問題が圧縮機冷時始動時などにあっ
た。

そこで、本発明は給油系全体の立上り特性を早め、ラッ
プ支持円盤摺動面への強制給油全行わせ、さらには潤滑
油量？？ｌｊ制御することによυ高効率で耐久性に優れ
たスクロール圧縮機を提供するものである。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明のスクロール圧Ｎ＃
は、ラップ支持円盤が旋回連動することによって開閉し
、吸入室と背圧室とが間欠的に連通するようなバランス
通路全ランプ支持円盤の摺動面に係わる固定部材に開口
して設けるという構成全備えたものである。

作　　　用 本発明は上記した構成によって圧縮機が起動し吸入室の
圧力が低下するとそれにつｎて背圧室の圧力も追従低下
し、背圧室が閉窒間や高圧９間にならないので潤滑油量
制御から背圧室全経由する給油系全体の立上りが早くな
り、また、バランス通路の開閉によって吸入室と背圧室
との間に明確な差圧と潤滑油の流れが生じ、この差圧を
利用してラップ支持円盤の摺動面への強制給油が可能と
なる。また、圧縮機回転速度が増せば単位時間当りのバ
ランス通路の開閉回数が多くなって給油通路抵抗が大き
くなるので圧縮機回転数に応じた潤滑油量制御ができる
などの理由で高効率で耐久性のあるスクロール圧陥り全
提供できるものである。

実施例 以下本発明の実施例のスクロール圧縮概について、図面
を参照しながら説明する。

第１図は本発明の一実施例におけるスクロール冷媒圧ｆ
Ｕ機の縦断面図を示すものである。

第１図においては、１は密閉シェル、２は密閉シェル１
に圧入固定さｎた本体フレーム、３，４は本体フレーム
との中心に設けらｎた軸受、５は軸受３，４に支承さｎ
貫通した油水６と軸受４に対向した位置に油水６と連通
して油室７’ｌｉ−設けた駆動軸で、その上端には偏心
軸部８が設けられ下端は密閉シェル１の底部の油溜９に
まで伸びて没入している。１０はモータでその回転子１
１は駆動軸５に、固定子１２は密閉シェル１に圧入固定
されている。

偏心軸部らに連結し、その中心に軸受部１３を補えた旋
回スクロール１４のラップ支持円盤１５はその上面に直
立した旋回スクロールラップ１６が一体的に形成され、
その下面は本体フレーム２の上端開口穴に突出したスラ
スト軸受部１７に支承されている。旋回スクロールラッ
プ１６は、その平面形状がうず巻状をなし、その縦断面
は矩形をなして瞬＃７会う旋回スクロールラップ１６は
平行関係にある。

自転阻止用の万ルダムリング１８は、平らなリングの両
面に互いＶＣ直交する平行キー形状のキーＳａ−備えた
もので、ランプ支持円盤１５とスラスト軸受座１７との
間に設けらｎている。このオルダムリング１８の上面側
のキ一部はラップ支持円盤１５の背面に設けられたキー
ｆｔｐ＜図示せず）に、下面ψｌｌｊのキ一部はスラス
ト軸受座１７に設けられたキー溝１９にはめ込まれてお
り、駆動軸６の回転によってランプ支持円盤１５の軸受
部１３は駆動Ｉ！１ＩＩ５の軸心のまわりに円連動をし
、旋回スクロールラップ１６は旋回連動する。また、本
体フレーム２の上端面には上端開口穴をふさいでラップ
支持円盤１５の背圧室２０とした固定スクロール３４の
鏡板２１がスラスト軸受座１７と共に旋回スクロール１
４を微少隙間ではさむように取付らｎている。背圧室？
０はラップ支持円盤１５によって仕切らｎ、その外周面
の背圧室Ａ２０ａと背面側の背圧室Ｂ　２０　ｂに分け
られている。鏡板２ＬＩＣはその内イハ１１に環状の吸
入室２２が設けられ、さらにその内側には旋回スクロー
ルラップ１６に平行で同形状寸法の固定スクロールラッ
プ２３を有し、この固定スクロールラップ２３のうず巻
の中心部には密閉シェル１の内側を吐出空間２４とした
吐出ポート２５が設けられ、ラップ支持円盤１５との摺
動面に開口して吸入室２２と背圧室Ａ２０ａｆ連通する
バランス通路２６と背圧室Ａ２０ａと背圧室Ｂ２０　ｂ
ｉ連通ずるバランス通路２７とが鏡板２１とスラスト軸
受座１７に設けられ、ランプ支持円盤１５が一定の旋回
連動範囲にあるときのみ連通するように櫓数個配置さｎ
ている。

旋回スクロールラップ１６と固定スクロールラップ２３
とのかみ合いは、第２図に示すように吐出ボート２５に
関して対称に２つの三日月状の圧縮室Ｃ１、Ｃ２が形成
され、こｎらの容積はうず巻中心方向へ移動するにつｎ
て狭められ、最終圧縮工程で最小になる。

また、環状の吸入室２２には側方よシ密閉シェル１全貫
通した吸入管２８が接続さｎ、密閉シェル１の上面には
密閉シェル１の内側面に向かって開口した吐出管２９が
接続されている。密閉シェル１に圧入固定された本体フ
レーム２の外１ｉ１１１面には（ｈ３０が設けらｎ、こ
の溝３０が密閉シェル１内の鏡板２１の側の吐出空間２
４とモータ１０の１１川と全連通している。

以上のように描成さｎたスクロール冷媒圧縮機について
、以下第１図および第２図を用いてその動作を説明する
。

まず第１図はスクロール冷媒圧縮機の縦断面図、第２図
はスクロールラップのかみ合いを示す圧縮原理平面図で
あって、モータ１０ｆ（−よって回転子１１が回転し、
駆動軸５が回転駆動されると旋回スクロール１４が旋回
連動をし、吸入管２８全通して冷媒ガスが吸入室２２に
吸入され、この冷媒ガスは旋回スクロールラップ１６と
固定スクロールラップ２３のラップ間に形成された２個
所の圧縮室Ｃ、Ｃ２内に閉じ込められ、旋回スフロール
ラップ１６の旋回連動にともなって圧縮室Ｃ１、Ｃ，２
の容積が漸次減少さｎ、冷媒ガスは圧縮され圧縮工程の
終期で吐出ボート２５より吐出空間２４へ吐出され、冷
媒ガス中に含まれる潤滑油の一部はその自重などによっ
て冷媒ガスから分断してｍ閉シェル１と本体フレーム２
どの間の溝３０など全経て底部の油溜９に収集され、残
りの潤滑油は吐出冷媒ガスと共に吐出管２９′ｊｆ経て
外部の冷媒サイクルへ搬出さｎる。

一方、固定スクロール３４の鏡板２１と本体フレーム２
とによって吐出空間２４から隔離されて形成さｎた背圧
室２０を経由する高圧側の油溜９から低圧側の吸入室２
２までの差圧給油は次のようにして行われる。

すなわち、吐出冷媒ガスで充瀾さｎた密閉シェル１の底
部の油溜９の潤滑油は駆動軸５に設けられた油入６，７
と駆動軸５′ｊｋ支承する軸受３，４や偏心＊ａ’を部
８の軸受部１３の微少隙間全通過することによって巾１
次減圧され吸入圧力と吐出圧力との中間圧力の状態で背
圧室Ｂ２０ｂに供給さする。

さらに潤滑油は、旋回スクロールラップ１６の旋回連動
が圧縮工程の最終点直後の成る範囲に達した時のみラッ
プ支持円盤１５によって遮断ｆｒ解かｎて連通ずる極細
のバランス通路２７を沖で背圧室Ａ２０ａｌＣ間欠給油
さｎ、旋回スクロールラップ１６の旋回連動が圧縮工程
の最終点直前の成る旬間に達した時のみラップ支持円盤
１５によって遮断を解かれて連通ずる小径のバランス通
路２６を経て吸入室２２に間欠給油さｎ、吸入冷媒ガス
と共に再び圧縮、吐出さｎる。なお、バランス通路？　
６　、　ニー４７が同時に連通ずることはなく、潤滑油
がバランス通路２ｆｉ、２７’ｉＨ通して間欠給油され
るとき、近傍の各摺ｖＪＩｆｉは差圧によって強制給油
される。

この差圧給油方式によｎば、ラップ支持円盤１５の背面
の背圧室２０の圧力を給油通路の通路抵抗調整によって
吐出圧力に近い状態から吸入圧力に近い状態にまで自由
に設定できるので、ラップ支持円盤１５の背面に作用す
るガス圧荷重と圧縮室内のガス圧荷重との荷重差全自由
に調整でき。

そｆ′ＬＩＣよってラップ支持円盤１５を鏡板２１の側
へ押しつけることも、また、鏡板２１から離してスラス
ト軸受座１７の側に押しつけることもできる。

本実施例では定常運転時など潤滑油の粘性が低い場合の
ラップ支持円盤１５は鏡板２１の側へスラスト力が作用
するように、また、冷時起動直後など潤滑油の粘性が高
いＪｕｌのラップ支持円盤１５はスラスト軸受座１７の
側へスラスト力が作用するように背圧室２０の圧力調整
がなされている。圧縮機停止直後の吐出側圧縮室と吸入
側圧縮室との差によって圧縮機は一時的に膨張機になり
逆回転し差圧が小さくなると徐々に停止状態に移行して
行くが正回転時の圧縮最終工程（上死点）の近傍では負
荷トルクが最大となるためこの近傍では停止することが
ないのでバランス通路２６゜２７が背圧室２０と連通せ
ず、圧縮機停止中、差圧によって油溜９の潤滑油が吸入
室２２に流入しない。

なお、本実施例ではバランス通路２６と２７が同時に連
通しない構成であったが、バランス通路の数、形状や配
置全適当に設定することによって、バランス通路２６と
２７とが同時に間欠的に連通する構成や第８５図に示す
ようなバランス通路２７ａ全常時連、仰させバランス通
路２６のみ間欠的に連通させる構成、さらには、第４図
に示すようなバランス通路２６ａ全常時連通させバラン
ス通路２７のみ間欠的に連通させる構成であってもよい
。

以上のように上記実施例によｎば、ランプ支持円盤１５
が旋回連動することによって開閉し、吸入室２２と背圧
室２０とが間欠的に連通するようなバランス通路２６．
２７？ランプ支持円盤１５の摺動面に係わる固定部材（
本体フレーム２、鏡板２１）に開口して設けることによ
り、圧縮機が起、助し吸入室２２の圧力が低下するとそ
ｎにつれて背圧室２０の圧力も追従低下し背圧室２０が
閉ｊ：早く背圧室−〇の中間圧力設定や摺動面への給油
が円滑に行え、特に起動初期のラップ支持円盤１６と鏡
板１５またはスラスト軸受座１７との間に作用するスラ
スト荷重が小さく、また、バランス通路ｉ６．２７がラ
ップ支持円盤１５の摺動面で間欠的に開口するので摺動
面には差圧による潤滑油の流れが生じて油膜形成がさｎ
ておりラップ支持円盤１５に係わる摺動摩擦損失や摩耗
が少ない。

また、上記間欠給油は駆動軸５０回転速度が増せば駆動
軸５の１回転当りのバランス通路２６゜２７の開口時間
が短くなって通路抵抗が増加するので潤滑油の流動性が
変化する場合でも潤滑油量全おさえることができ、特に
圧縮室での圧縮冷媒ガス漏洩が少なくなり潤滑油膜？利
用したランプ間シールをあまり必要としない高速回転域
においては圧縮室への余分な潤滑油混入を少なくして圧
縮効率を高めるなど多くの波及効果をもたらすバランス
通路２５．２７の開閉機構全簡単な手段で提供すること
ができる。

発明の効果 以上のように本発明は、ラップ支持円盤が旋回連吟１す
ることによって開閉し、１汲入室またはこれＩｃ通じる
吸入側と背圧室とが出１欠的に、連通するようなバラン
ス通路をランプ支持円盤の摺動面に係わる固定部材に開
口して設けることにより、吸入室の圧力変化につれて背
圧室の圧力も追従変化するので潤滑油供給元からの給油
立上りが早く背圧室の中［樹圧力設ポや摺動面への強襖
１給油が円滑に行え、ラップ支持円盤の摺動面に作用す
るスラスト荷重？小さくして摩擦損失や摩耗を少なくで
き、また、バランス通路の開閉周期を変えることにより
圧縮四の回転数に応じた給油量油制御によって、高速回
転域においては圧縮室への潤滑油清大量を少くして圧縮
効率を高めることができるなど多くの滲れた波及効果を
もたらすバランス通路の開閉を筒中す手段で穆供でさ、
高速回転高効率というスクロール圧縮機の特徴をより一
層高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例におけるスクロール冷媒
圧縮機の縦断面図、第２図はスクロールの圧縮原理を説
明する平面図、８３図は本発明の第２の実施例における
スクロール冷媒圧縮機の部分断面図、第４図は本発明の
第３の実施例におけるスクロール冷媒圧縮機の部分断面
図、第５図、および第６図はそれぞれ異なる従来のスク
ロール圧縮機の縦断面図である。 １・・・・・・密閉シェル、２・・・・・・本体フレー
ム、５・・・・・・駆動軸、１０・・・・・・モータ、
１４・・・・・・旋回スクロール、１５・・・・・・ラ
ップ支持円盤、１８・・・・・・旋回スクロールラップ
、２０・・・・・・背圧室、２１・・・・・鏡板、２２
・・・・・・吸入室、２３・・・・・・固定スクロール
ラップ、２５・・・・・・吐出ポート、２６．２７・・
・・・・バランス通路、３４・・・・・・固定スクロー
ル。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名諌　
１　　団 第２図 ２５−一一吐出ボ寸 第５図 第　６　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 固定スクロールの一部をなす鏡板の一面に形成されたう
   ず巻状の固定スクロールラップに対して旋回スクロール
   の一部をなすラップ支持円盤上の旋回スクロールラップ
   をかみ合わせ、前記固定スクロールラップの外側には吸
   入室を形成し、前記ラップ支持円盤は、駆動軸を支承す
   る本体フレームと前記鏡板との間に形成されかつ前記本
   体フレームの外側と圧力的に遮断され潤滑油供給元とは
   直接または間接的に通じた背圧室に遊合状態で配置され
   、さらに前記ラップ支持円盤の自転阻止機能を備えたオ
   ルダム機構を介して旋回可能に支承され、前記固定スク
   ロールラップと前記旋回スクロールラップとの間に形成
   される圧縮室の容積変化を利用して流体を圧縮するよう
   にしたスクロール式圧縮機構を形成し、前記ラップ支持
   円盤が旋回連動することによって開閉し、前記吸入室ま
   たはこれに通じる吸入側と前記背圧室とが間欠的に連通
   するようなバランス通路を前記ラップ支持円盤の摺動面
   に係わる固定部材に開口したスクロール圧縮機。