JPH0114435B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、固定スクロールと揺動スクロール
とを組合わせて用いるスクロール圧縮機に関し、
特に高圧シエルタイプのスクロール圧縮機の改良
に関するものである。 〔従来の技術〕 この発明の詳細説明に先立つて、まず半円弧を
接続させて形成されるスクロールを用いたスクロ
ール圧縮機の構成とその作用について簡単に述べ
る。 第１図は半円弧を順次に接続させて形成される
スクロールを示している。すなわち、この第１図
において、スクロール１は、点Ｏを中心に半径
（ａ−ｔ）／２および（ａ＋ｔ）／２の各々半円
を描き、続いて前記点Ｏからａ／２だけ離れた点
O′を中心に前記各半円弧の反対側に半径（2a−
ｔ）／２および（2a＋ｔ）／２の各半円を描き、
以下これを繰り返して、この第１図の例では、基
本ピツチａ、歯厚ｔの４つの半円弧群を順次にス
クロール状に接続して形成される。そしてこのよ
うな形状構成を以下２巻きのスクロールと呼ぶ。
なおこのスクロール１の最小半円弧の端末は、歯
厚ｔを直径とする半円弧におさめられている。 また第２図は前記第１図に示したスクロールの
１組を組合わせて構成したスクロール圧縮機の作
動の態様を原理的に示しており、この第２図にお
いて、２は固定例スクロール、３はこの固定側ス
クロール２に対称的に組合わされた揺動側スクロ
ールである。 こゝで前記固定側スクロール２は配置位置にお
いて静止固定されていて、その前記点Ｏに対応す
る中心O₁は不動であり、またこの固定側スクロ
ール２に対して揺動側スクロール３は、その組合
わせ配置により、固定側スクロール２との間に、
閉ざされた円弧状空間からなる圧縮室４および５
が形成されている。 そして前記揺動側スクロール３の前記点O′に
対応する中心O₂を、前記固定側スクロール２の
前記点O′に対応する不動な点Ａのまわりに、O₂
−Ａの距離をａ／２−ｔに保持し、かつその姿勢
を変えることなく回動、すなわち、揺動あるいは
公転させると、この第２図に0゜、90゜、180゜、270゜
の各角位置で示したように、前記圧縮室４，５
は、一旦外周部に開口されたのち、次第に中心部
に向つて容積を減じてゆき、取扱う圧縮対象が流
体であれば、点線で示した吐出口３１からその流
体を取出すことができる。なおこの作動に際し
て、揺動側スクロール３のスクロール外端中心の
点Ｂは、固定側スクロール２の前記不動な点Ａと
中心O₁とを結ぶ線Ｄ−D′上の不動な点Ｃのまわ
りに、半径ａ／２−ｔの円運動を行なうことにな
る。 このようにして１組のスクロールの対称的な組
合わせによつて圧縮室を構成できるのである。 ところで、この種のスクロール圧縮機として
は、米国特許第4065279号が知られているが、こ
れによれば圧縮部を上部に、モータを下部に配置
し、これらを密閉シエル内に収納して密閉シエル
内空間に外部より吸入ガスを導入し、モータを冷
却した後、圧縮部に吸引され圧縮された後、固定
スクロール中央部に設けられた吐出口より密閉シ
エルに接続された吐出管を介して外部へ排出され
る。いわゆる、低圧シエルタイプのスクロール圧
縮機が記載されている。また、潤滑油はシエル底
部に溜められ、これに主軸下端部が浸漬され、主
軸中に貫通した給油穴より遠心ポンプ作用によつ
て上部圧縮部の各摺動面に給油された後重力によ
りシエル底部へ流下される。 このような構成においては、流下する潤滑油は
吸入ガスの流れに逆らつて流れるため吸入ガスに
まき込まれた潤滑油が圧縮部へ吸引され、そのま
ま圧縮機外へガスとともに排出され、シエル底部
の潤滑油が枯渇する問題がある。これを防止する
ために油分離手段を設けたり、吸入ガス流速を落
とすため密閉シエル内空間容積を大きくしなけれ
ばならない。 また、固定スクロールの吐出口と密閉シエル上
部を吐出管で連絡しているが、このようにした場
合、吐出管が固定スクロール、及び密閉シエルに
それぞれ固着していると、高温の吐出ガスが流れ
た時、吐出管が軸方向に熱膨張して突張り、固定
スクロールが軸方向に変形し、固定及び揺動スク
ロールの各歯先が相手の歯底に押付けられて焼付
きを生ずる可能性がある。 さらに、固定スクロールと密閉シエル上部との
間に無駄な空間が生じ、軸方向寸法が大きくなる
ばかりか、吐出されたガスの脈動を減衰するため
に圧縮機外部に吐出マフラーを付加する必要があ
る等の欠点があつた。 〔発明の概要〕 この発明は、シエル内を、潤滑油供給等のため
に共に高圧状態に維持される上部及び下部空間に
区割すると共に圧縮室からの高圧ガスを上部空間
に吐出して、この空間内でガスと潤滑油とに分離
し、分離した潤滑油を上部及び下部空間を連通す
る油戻し孔を介して下部空間に配設されたモータ
ステータに沿つて油溜め内に返油するように構成
し、上記欠点を除去すべくなされたものである。 〔発明の実施例〕 この発明のスクロール圧縮機の実施例について
説明する。 第３図ないし第６図は前記した揺動側スクロー
ル３の一実施例を示しており、また第７図および
第８図はこの揺動側スクロール３の支持ならびに
揺動機構の一実施例を示している。 これらの第３図ないし第６図において、揺動側
スクロール３は、揺動スクロール歯６と、この揺
動スクロール歯６を一方の面に突設させた揺動ス
クロール台板７と、他方の面に延長させた揺動ス
クロール軸８と、同様に他方の面に同心円上で等
角間隔をおいて形成された揺動ガイド凹部９と、
揺動スクロールバランサ１０とからなつており、
かつ符号１１は前記揺動スクロール歯６の内面仮
想延長線である。 また第７図および第８図において、前記揺動側
スクロール３の揺動ガイド凹部９に対し、これよ
りも小径の軸端を各々に遊嵌させた各ガイドピン
１２は、本体１３のフランジ部１３ａに前記各凹
部９に対応して形成した各ガイドピン孔１４に支
持されると共に、その先端のスラスト軸受面１５
に前記揺動スクロール台板７が接し、かつ本体１
３中央の突出部１３ｂにその両側に亘つて穿設さ
れた軸孔１６に回転自在に枢支されたクランク軸
１７の偏心孔１８に前記揺動スクロール軸８が枢
支してある。従つて、クランク軸が回転すると軸
孔１６の内周面とクランク軸１７の外周面との間
に摺動面２４が形成される。１９はクランク軸１
７の中心点Ｊを通つてその一端と偏心孔１８とを
連通する油孔（油路）、２０，２１は油孔１９と
摺動面２４とを連通する径方向の複数個の油孔
で、突出部１３ｂの端部側で互いに軸線方向に離
間して穿設されている。２２はスラスト軸受面１
５に設けられた油溝、２３は偏心孔１８の内面に
設けられた油溝である。 従つてこれらの第３図ないし第８図実施例によ
ると、揺動側スクロール３は、揺動スクロール軸
８がクランク軸１７の偏心孔１８に、また各揺動
ガイド凹部９が各ガイドピン１２に各々拘束され
ているために、クランク軸１７が第９図に示すよ
うに0゜→90゜→180゜→270゜と回転するにつれて、揺
動スクロール３は前記第２図においても示したよ
うに、相対姿勢をそのまゝにして揺動を行なうこ
とになる。 しかしてこの揺動に際して、クランク軸１７の
中心Ｊと揺動スクロール軸８の中心Ｋとの間隔
は、第２図での説明と同様にａ／２−ｔに保持す
る必要があり、これを実現させるためには、第９
図に示したように、ガイドピン１２の直径をｂと
すると、揺動ガイド凹部９の直径をａ＋ｂ−2tと
しなければならない。 なおまた前記第３図、第５図において、Ｅ〜
E′，Ｆ〜F′およびＧ〜G′は各々基線、Ｋは揺動ス
クロール軸の中心、ｈは揺動スクロール歯高、Ｉ
はバランサのないときの揺動スクロール歯部分の
重心位置である。 すなわち、このようにして少なくとも３個所以
上の揺動ガイド凹部９と、これに遊嵌係合される
各ガイドピン１２とによつて、所期の揺動軌道を
構成できるのである。 こゝで前記第３図ないし第６図実施例の構成に
よる揺動側スクロール３のバランシングについて
みると、図示からも明らかなように、揺動スクロ
ール歯６の部分のみの重心は、基線Ｇ〜G′上の
Ｉ点付近に位置することになる。これはスクロー
ル歯の形状が対称的でないことに基因する。そし
てもしこの揺動側スクロール３を、バランサ１０
の無い状態で前記のように揺動運動させるとする
と、前記第７図および第８図のクランク軸１７の
中心Ｊのまわりに一定偏心位置を占めて回転され
るのではなく、別の中心のまわりに偏心回転運動
を行なうことになるもので、これは揺動側スクロ
ール３が揺動運動を行なうためで、このような場
合にバランシングをとることは非常に困難とな
る。 このために実施例にはバランサ１０を設けて、
これらのスクロール歯６とバランサ１０との合重
心点が揺動スクロール軸の中心Ｋに一致するよう
にさせるもので、これには作動を阻害しないため
に、仮想延長線１１の外側にあつて、スクロール
歯高ｈと同一高さにして高さ方向の重心位置をも
一致させた形状とし、かつその質量を選択すれば
よく、これによつて揺動側スクロール３の全体の
重心がＫに等しくなり、かつクランク軸の中心Ｊ
のまわりにバランシングをとつた偏心回転を行な
わせ得るのである。 つゞいて前記クランク軸１７の詳細は、第１０
図ないし第１２図に示したとおりであつて、軸部
基端側は段付けにより電動機取付け部２６とさ
れ、かつ軸部外周に油溝２７を形成させると共
に、軸先端部の鍔部２８で前記軸孔１６からの脱
落を防止している。従つて、鍔部２８と軸孔１６
との接合面を摺動面としてクランク軸１７が回転
自在なため第１５図に示すように鍔部２８の周囲
に空間２５が形成されている。 ついでまた前記揺動側スクロール３に組合わさ
れる固定側スクロール２の一実施例を第１３図お
よび第１４図に示し、特にその吐出口の位置と大
きさとについて述べる。 これらの第１３図および第１４図において、固
定側スクロール２は、固定スクロール歯２９と、
この固定スクロール歯２９を前記揺動スクロール
歯６に対応して一方の面に突設させた固定スクロ
ール台板３０とからなつており、次に示す位置、
形状および大きさを有する吐出口３１を形成して
ある。こゝで前記固定スクロール歯２９は揺動ス
クロール歯６に等しい歯高ｈとされ、かつ吐出口
３１は中心点から間隔ｃだけ偏心して直径ｄを有
している。 この固定側スクロール２の構成において、吐出
口３１の直径ｄは、前記第２図からも明らかなよ
うに、少なくともスクロール歯厚ｔよりも小さく
して吐出流体のシールを行なえる大きさとし、か
つ第２図圧縮室４内の流体を完全に吐出させるた
めに、その中心は基線Ｎ〜N′上にあつて、内周
の点ｐを固定スクロール歯２９の最内縁に接して
いる必要がある。 すなわち、この吐出口３１の諸元に対する要請
は、スクロール台板３０の中心から所定の間隔ｃ
（ａ／２−ｔ≦ｃ＜ａ−ｔ／２）だけ偏心し、か
つその中心が台板中心とスクロール歯最内縁とを
結ぶ基線Ｎ〜N′上にあり、開口内周の点ｐがス
クロール歯最内縁に接した位置を占めると共に、
直径ｄ（ｄ＝ａ−ｔ−2cあるいは０＜ｄ≦ｔ）を
もつ円形状のものであることにほかならない。 こゝで前述した各構成を組み上げてなるスクロ
ール圧縮機構の一実施例は、第１５図および第１
６図に示すとおりであつて、前記本体１３のフラ
ンジ外縁部にシリンダ３２を配し、このシリンダ
３２には吸入口３３を形成して吸入空間３４に連
通させると共に、固定側スクロール２を合わせて
ボルト穴３５よりボルト３６で結合したものであ
り、このシリンダ３２は固定側および揺動側スク
ロール２，３相互の軸方向高さならびに隙間を調
節して設定する役割りをも果している。Ｐ−P′，
Ｑ−Q′は基線である。 さらにこのように構成されるスクロール圧縮機
構に電動機を組込んで密閉形式としたスクロール
圧縮機を第１７図に示してある。 第１７図は密閉形式のシエル内を吐出側圧力に
保持した、いわゆる高圧シエルタイプの一実施例
によるスクロール圧縮機を示しており、この第１
７図において、電動機を構成するロータ３７は第
１８図からも明らかなようにエンドリング３８お
よびバランスウエイト３９を有し、かつステータ
４０はコイルエンド４１を有していて、こゝにい
わゆる、カゴ形誘導電動機をなしており、また全
体を密閉するシエル４２の内側上部に周設した取
付けフランジ４３には、前記したスクロール圧縮
機構をその本体１３のフランジ部１３ａを介して
ボルト３６により取付けることによりシエル内空
間をシエル内上部空間４７ａとシエル内下部空間
４７ｂとに区割すると共に、シエル４２を貫通し
て導入した吸入管４４を前記吸入口３３に接続さ
せ、かつシエル４２からは吐出口３１とは互いに
径方向にずれた位置に設けられた吐出管４５を取
出してあり、さらに前記取付けフランジ４３にシ
エル内上部及び下部空間４７ａ，４７ｂを連通さ
せる油戻し孔４６を形成し、シエル内底部の油溜
め４２ａには潤滑油４８を貯溜させてある。そし
て前記ステータ４０のリード線４９はハーメチツ
ク端子５０を介してシエル外部に取出し、このス
テータ４０を、シエル４２の内壁面に、この内壁
面との間にモータステータ４０の軸線向両側に跨
つて延在するように形成された間隙５１を介して
固定させ、かつ前記ロータ３７はステータ４０と
の間にエアギヤツプ５２を介して対設されるよう
に、その中心部の取付け孔５３を前記クランク軸
１７の取付け部２６に、例えば焼嵌めなどにより
固定させたものである。 従つて、この第１７図実施例では、電動機への
通電によつてクランク軸１７が回転駆動される
と、偏心孔１８に回転自在に嵌装されている軸８
により、揺動側スクロール３がその凹部９を遊嵌
係合させたガイドピン１２に案内されて、前記第
２図に示した揺動運動を行ない、吸入管４４から
吸入空間３４に至つている気体を吸入し、圧縮室
４，５で圧縮して吐出口３１からシエル内上部空
間４７ａに吐出させ、ここで、ガスと潤滑油とに
分離して、ガスは吐出管４５より外部に導出する
が、吐出管４５と吐出口３１とは位置がずれてい
るので、さらに上記分離が促進される。すなわち
吐出口３１より吐出された吐出ガスはシエル内上
部空間４７ａで急激に容積が大きくなるので、吐
出脈動が減じるとともに流速が低下し、シエル４
２上部内壁に衝突し更に流れの向きを２回以上変
えるため、それらの効果により油が分離される。 しかしてこの圧縮作動中、シエル内下部空間４
７ｂは油戻し孔４６を介して吐出ガスが流通して
吐出圧の高圧雰囲気になる。この時、分離された
潤滑油は油戻し孔４６から落下し間隙５１を通つ
てモータステータ４０を冷却しながら油溜め４２
ａに返油される。そして、シエル内下部空間４７
ｂに働いている吐出圧によつて、シエル内底部の
油溜め４２ａに貯溜されている潤滑油４８は、単
線矢印に示すように各油孔１９，２０，２１およ
び油溝２２，２３，２７から各潤滑部に供給さ
れ、摺動面での摩耗による損失が少なくなる。す
なわち、油孔１９を通じて揺動スクロール軸８と
偏心孔１８との結合部に至つた潤滑油及び油孔１
９から油孔２０，２１へ至つた潤滑油は、油孔２
３及び揺動スクロール軸８とクランク軸１７の偏
心孔１８の摺動面へ、油溝２７及び本体１３の軸
孔１６の内周面とクランク軸１７の外周面との摺
動面２４へ至る過程において絞られて減圧し、空
間２５は吐出ガス圧よりも低圧になるので、その
差圧によつて潤滑油が流通する。さらに、空間２
５に至つた潤滑油は、油溝２２及びスラスト軸受
面７で絞られ、ある程度の圧力損失を伴なつて最
も圧力の低い吸入空間に至る。 また、摺動面２４へは、上記差圧及び油孔２
０，２１内の潤滑油に作用する遠心力とによつて
給油され、油孔２０，２１間の摺動面２４に充分
に潤滑油が供給される。従つて、油孔２０，２１
間の摺動面２４は潤滑油で満され、油シール膜が
形成されて、突出部１３ｂの端部側摺動面２４隙
間からシエル内空間４７ｂの高圧ガスが侵入しよ
うとしても阻止される。そして、潤滑油は、吸入
気体と一緒に固定および揺動スクロール歯２９，
６間のシールをなしてシエル内上部空間４７ａに
吐出され、上述したように高圧ガスと分離されて
再度シエル内底部の油溜め４２ａに戻る。すなわ
ち、このようにして差圧を利用したポンピングに
より、潤滑油、油シールおよび油分離作用を行な
う。特に圧縮作動に際して揺動側スクロール３に
は、圧縮室４，５での圧縮作用に伴なつてその台
板７と、本体１３のスラスト軸受面１５との間に
スラスト負荷が発生するが、油溝２２への給油圧
力によつて負荷々重を軽減できるのである。 なお前記バランスウエイト３９は、クランク軸
１７の回転中心１７の回りに偏心運動を行なう揺
動側スクロール３のバランシングを行なう。 また第１９図に示すように、ポンピングのため
には前記の油孔偏心をせずに、軸中心の油孔１９
内にスクリユウ５５を挿着させて、その軸回転に
伴なうポンピング作用により潤滑油の給送を行な
わせてもよく、この場合は前記第１７図実施例と
全く同様の作用を得ることができる。 〔発明の効果〕 以上のようにこの発明では、シエル内を、潤滑
油供給等のために共に高圧状態に維持される上部
及び下部空間に区割すると共に圧縮室からの高圧
ガスを上部空間に吐出して、この空間内でガスと
潤滑油とに分離し、分離した潤滑油を上部及び下
部空間を連通する油戻し孔を介して下部空間に配
設されたモータステータに沿つて油溜め内に返油
するようにしたので、圧縮室から吐出された高圧
ガスをシエル内上部空間を利用してガスと潤滑油
とに分離できると共に吐出された高圧ガスの脈動
を減衰できるコンパクトなスクロール圧縮機が得
られる。また、分離された潤滑油は、従来装置の
ように流速の大きい吸入ガスの流れに逆つて流れ
ることがないので、油溜め内に確実に返油され、
油枯渇の問題は解消される。さらに、圧縮室から
の高圧ガスが一亘シエル内上部空間に吐出され、
分離されたのちガスがシエル外に送出されるよう
に吐出管はシエル壁にのみ固定されているので、
従来装置のように熱膨張により固定スクロールが
変形することもなく、固定及び揺動スクロール間
で焼付きが生ずることも阻止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は半径の異なる半円弧を順次スクロール
状に接続してなるスクロールの説明図、第２図は
同上１組のスクロールを相互に組合わせて構成す
るスクロール圧縮機構の作動図、第３図および第
４図は揺動側スクロールの平面および底面図、第
５図および第６図は第３図Ｅ−E′およびＦ−Ｈ−
G′部の各々断面図、第７図は揺動側スクロール
の支持ならびに揺動機構を示す要部を縦断した正
面図、第８図は同上支持部の平面図、第９図は揺
動機構の作動図、第１０図、第１１図および第１
２図はクランク軸の側面断面および端面図、第１
３図は固定側スクロールの平面図、第１４図は第
１３図Ｎ−N′部の断面図、第１５図および第１
６図はスクロール圧縮機構の一実施例による相互
にＰ−P′およびＱ−Q′部の各々側断面および平断
面図、第１７図は高圧シエルタイプの一実施例に
よるスクロール圧縮機を示す縦断面図、第１８図
はクランク軸に組合わされる電動機ロータを示す
斜視図、第１９図はスクリユウによる給油方式を
説明する一部断面図である。 １…スクロール、２および３…固定側および揺
動側スクロール、４，５…圧縮室、６…揺動スク
ロール歯、７…揺動スクロール台板、８…揺動ス
クロール軸、１３…本体、１３ａ…フランジ部、
１３ｂ…突出部、１５…スラスト軸受面、１６…
軸孔、１７…クランク軸、１８…偏心孔、１９…
油孔（油路）、２０，２１…油孔、２２，２３，
２７…油溝、２４…摺動面、２５…空間、２８…
鍔部、２９…固定スクロール歯、３０…固定スク
ロール台板、３１…吐出口、３２…シリンダ、３
３…吸入口、３４…吸入空間、３７…ロータ、４
０…ステータ、４２…シエル、４２ａ…油溜め、
４３…取付けフランジ、４４…吸入管、４５…吐
出管、４６…連通口、４７ａ，４７ｂ…シエル内
上部及び下部空間、４８…潤滑油。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 密閉形式のシエル４２と、このシエル４２内
   を上、下部空間４７ａ，４７ｂに区割するように
   設けられかつその上下に貫通する軸孔１６と油戻
   し孔４６とを有する本体１３と、この本体１３の
   軸孔１６内に回転自在に挿入して支承されるクラ
   ンク１７と、このクランク軸１７上端部に結合さ
   れた台板７とスクロール状歯６とを有し前記空間
   ４７ａ内に配設された揺動スクロール３と、この
   揺動スクロール台板７に上方から対向する台板３
   ０と前記揺動スクロール３の歯６に組合わされ揺
   動運動に伴つて容積が変化する圧縮室４，５を形
   成するスクロール状歯２９とを有し前記上部空間
   ４７ａ内に配設された固定スクロール２と、前記
   下部空間４７ｂ内で前記クランク軸１７およびシ
   エル４２側にそれぞれ設けられ電動機を構成する
   ロータ３７およびステータ４０と、この電動機よ
   りも下側のシエル４２底部に形成され潤滑油４８
   を貯溜する油溜めと、この油溜め内の潤滑油４８
   中に下端が臨むクランク軸１７内に軸線方向に沿
   つて形成されかつ上端が前記揺動スクロール台板
   ７とクランク軸１７との結合部に連通する潤滑油
   供給用の油孔１９を備え、前記上、下部空間４７
   ａ，４７ｂは、油戻し孔４６により連通されて前
   記圧縮室４，５から吐出される高圧ガスにより高
   圧雰囲気中に保持されており、前記油孔１９によ
   り油溜めから結合部を経て圧縮室４，５に供給さ
   れる潤滑油４８は、前記上部空間４７ａ内に高圧
   ガスと共に吐出され、かつこの上部空間４７ａ内
   で高圧ガスと分離された後、シエル４２とその内
   側に配設されるステータ４０との間でその軸線方
   向両側に跨つて延在している間〓５１を通つて前
   記油溜めに返油されるように構成されていること
   を特徴とするスクロール圧縮機。