JPH0114436B2

JPH0114436B2 -

Info

Publication number: JPH0114436B2
Application number: JP22007082A
Authority: JP
Inventors: Masao Shiibayashi; Kenji Tojo; Sumihisa Kotani; Tetsuya Arata; Yoshikatsu Tomita; Takao Mizuno
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1982-12-17
Filing date: 1982-12-17
Publication date: 1989-03-10
Also published as: JPS59110886A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、冷凍空調用、冷蔵庫用等の冷媒圧縮
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関するものである。

〔従来の技術〕

給油式スクロール流体機械を冷凍空調用圧縮機
を例に挙げ、第１図から第４図を参照してその基
本的構成及び潤滑方式等について説明する。な
お、説明を容易とするため、各図には作動ガスの
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。

第１図は、従来の空調機用密閉形スクロール圧
縮機の全体構造を示す。該圧縮機は、圧縮要素部
である固定スクロール１と旋回スクロール２の両
スクロール部材と、旋回スクロール２の自転を阻
止するオルダム機構３及び主軸６、これを支える
三個の軸受部、即ち、旋回軸受１２と主軸受１１
及び補助軸受１０と電動機９、固定スクロール１
を固定する静止部材４（以後「フレーム」と称
す）などから構成される。これらの構成部品は、
密閉容器２３の内部に収納される。第１図は、密
閉容器２３内が吐出圧力（高圧側圧力）の雰囲気
にある高圧チヤンバ方式の構造例である。

冷媒ガスの流れ及び潤滑油の流れに従つて、上
記圧縮機の作用を説明する。

低温低圧の冷媒ガスは、吸入管１９から導かれ
固定スクロール１内の吸入室１ｆに至る。圧縮要
素部に至つた冷媒ガスは、第２図に示すように旋
回スクロールの自転を防止された公転運動によ
り、両スクロールで形成される密閉空間５ａ，５
ｂが漸次縮小し、スクロール中央部に移動すると
ともに、該冷媒ガスは、圧力を高め中央の吐出孔
１ｄより吐出される。吐出された高温・高圧の冷
媒ガスは、密閉容器２３内の上部空間１６、及び
通路１３，１４を介し電動機まわりの電動機室１
７を満たし、吐出管２０を介して外部へ導びかれ
る。（この高圧の吐出圧力を記号Pdで示す。）他方、旋回スクロール２の背面とフレーム４で
囲まれた空間１８（これを「背圧室」と称する）
には、旋回、固定の両スクロールで形成される複
数の密閉空間内のガス圧によるスラスト方向のガ
ス力（この力は、旋回スクロール２を下方に押し
下げようとする離反力となる。）に対抗するため
吸入圧力（低圧側圧力）と吐出圧力の中間の圧力
（記号Pmで示す）が作用する。この中間圧力の
設定は、旋回スクロール２の鏡板２ａに細孔２
ｃ，２ｄを設け、この細孔を介しスクロール内部
のガスを背圧室に導き旋回スクロールの背面にガ
ス力を作用させて行う。この中間圧力のかけ方は
特開昭53−119412及び特開昭55−37520等にて開
示されているので詳細な説明を省略する。

次に第３図と第４図にて、オルダム機構３の詳
細構造を示す。オルダム機構３として、オルダム
リング３０とオルダムキー３１，３２で構成され
た一例が図示されている。このオルダムリング３
０は、旋回スクロール２とフレーム４（厳密には
フレーム部のキー台座４ａ）との間にはさまれ、
それぞれに設けられたオルダムキー３１ａ，３１
ｂ，３２ａ，３２ｂ上を往復運動し、旋回スクロ
ール２の自転を防止する。３７ａ，３７ｂはオル
ダムキーを取り付けるキー溝である。従つてオル
ダムリングは４箇所３３，３４，３５，３６で摺
動している。

第５図乃至第７図を参照して旋回スクロール２
の鏡板外周部２ｆの周りの構造を説明する。旋回
スクロール２の鏡板部２ａの鏡板厚は、鏡板外周
部２ｆや鏡板中央部２ｊに関係なく一様な厚さ
（第６図では、この鏡板厚をHsの寸法で表示し
た。）をもつ。また旋回スクロール２の鏡板外周
部２ｆは、固定スクロール１の鏡板外周部１ｃと
フレーム４の台座４ｂとの間に微小隙間を保つて
はさみ込まれている。第６図の場合、微小隙間は
（Hf−Hs）で表示される。（ここでHf：フレーム
上面４ｃと台座４ｂの面との間の寸法）旋回スク
ロール２の鏡板部２ａには放射状の給油路４０
（例えば４０ａ，４０ｂ等）及び給油孔４１（例
えば４１ａ，４１ｂ等を設けている。これらの給
油孔４１は固定スクロール１の鏡板部１ａに設け
た油溝４２と係合している。旋回スクロール２の
鏡板外周部２ｆは、固定スクロール１の鏡板外周
部１ｃとフレーム４の台座４ｂとの間でフレーム
中心点（あるいは固定スクロール中心点）Ofを
中心にして旋回運動を行うもので、フレーム４と
旋回スクロール２の位置関係は第５図に示した通
りである。第７図はフレーム４の横断面図を示
す。フレーム４にはオルダムキーを取付けるため
にキー溝４ｆを備えるキー台座４ａを２箇所設け
られている。４ｅは、固定スクロール１を取付る
ボルト穴である。このように、旋回スクロール２
の鏡板外周部２ｆの周りには、旋回スクロール背
部の背圧室１８の他に、該鏡板外周部２ｆとこれ
に対向する固定スクロールの鏡板外周部１ｃ及び
フレーム４とで空間４３が形成される。以後、該
空間４３を「フレーム室」と称する。

次に第１図と第５図及び第６図を用いて潤滑油
の流れについて説明する。

潤滑油７は密閉容器２３の下部に溜められる。
主軸６の下端は容器底部の油中に浸漬し、主軸上
部には偏心軸部６ａを備え、該偏心軸部６ａが旋
回軸受１２に嵌合して、スクロール圧縮要素部で
ある旋回スクロール部材２と係合している。主軸
６には、各軸受部への給油を行うための偏心縦孔
６ｂが主軸下端から主軸の上端面まで形成され
る。

偏心軸部６ａの下部には、旋回スクロールボス
部２ｅの先端面を対向せる主軸受上部にバランス
ウエイト８が、主軸６と係合し一体化して形成さ
れている。潤滑油７内に浸漬された主軸６下端は
高圧の吐出圧力Pdの雰囲気にあり他方、下流と
なる旋回軸受１２のまわりは、中間圧力Pmの雰
囲気にあるため、（Pd−Pm）の圧力差によつて、
容器底部の潤滑油７は偏心縦孔６ｂ内を上昇す
る。また、主軸６の回転により、該偏心縦孔６ｂ
内の油に遠心力が作用し、各軸受部への給油量を
さらに増加させている。このように、各軸受部へ
の給油は、偏心穴給油法と、差圧給油法によつて
行つている。偏心縦孔６ｂ内を上昇した潤滑油７
は、補助軸受１０、主軸受１１へ給油されるとと
もに偏心軸部６ａの上部空間２５（旋回スクロー
ルボス部２ｅのボス部底面と偏心軸部６ａの上端
面との隙間の部分で、この空間は油圧室となる。
以後「油圧室」２５と称す。）に至る。該油圧室
２５の潤滑油は、ほぼ吐出圧力Pdに等しい圧力
であり、第５図と第６図に示すように旋回スクロ
ール２の鏡板２ａ内に設けた放射状の給油路４０
及び給油孔４１を介して、固定スクロールの鏡板
外周部１ｃに設けた油溝４２に至る。油溝４２に
至つた潤滑油は、フレーム室４３へあるいは、ス
クロール内部の吸入室１ｆへ至る。また旋回軸受
１２及び主軸受１１に至つた潤滑油は、おのおの
の軸受隙間を通つて背圧室１８へ排油される。背
圧室１８に至つた潤滑油は、オルダムリング３０
などを潤滑した後、前記細孔２ｃ，２ｄを介し
て、両スクロール１，２とで形成される作動室に
注入され、ひいてはスクロールラツプの内部で、
前記冷媒ガスと混合される。次に冷媒ガスととも
に潤滑油は昇圧作用を受け、吐出孔１ｄ、上部空
間１６さらに通路１３，１４を経て電動機室１７
へと冷媒ガスとともに移動する。電動機室１７に
至つた潤滑油は、広い空間のため流速が大きく減
少し、自重のため容器底部へ落下する。すなわ
ち、電動機室１７で冷媒ガスと潤滑油の分離が行
われる。落下した潤滑油は、再び容器底部に溜め
られ、各部の潤滑に供される。

〔発明が解決しようとする課題〕

次に、第５図から第８図を用いて従来技術の問
題点について説明する。旋回スクロール２の鏡板
外周部２ｆにはフレーム室４３が形成され、該フ
レーム室には、油溝４２あるいは背圧室１８から
潤滑油がもれ込んでくる。旋回スクロール２の鏡
板外周部２ｆは、固定スクロール１の鏡板外周部
１ｃとフレーム４との間に微小な隙間（例えば
100μｍ前後の隙間）ではさみ込まれているので
フレーム室４３は一種の密閉空間を形成した状態
となる。このため一旦フレーム室４３に入つた潤
滑油は、該空間内で停滞し、最終的に該フレーム
室は潤滑油で充満するに至る。このような状態
で、旋回スクロール２がフレーム４の内部を旋回
運動を続けると、旋回スクロール２は油圧ポンプ
の作用をなし旋回スクロール鏡板外周部の周り２
ｇに変動した油圧が作用し、結果として旋回スク
ロールを駆動する所要動力が増加する。第８図に
旋回スクロール２の鏡板外周部の周り２ｇに作用
する油圧分布の状況を示す。図中のPfは変動す
る油圧を表わし、他方F₀は、油圧分布Pfによつ
て誘起する油圧の合力であり、Θ₀はその力の方
向を表わす。第８図を用いて、旋回スクロールの
油圧ポンプ作用による所要トルクの増加量は次式
で与えられる。

F₀＝D_SO／２・H_s・∫²〓₀Pf・sinOdθ …(1) T₀＝ε・F₀ …(2) ここで、 D_SO：旋回スクロール鏡板外径（ｍ） H_s：旋回スクロールの鏡板厚（ｍ） F₀：油圧Pfに起因した荷重（Kg） ε：旋回半径（ｍ） O₀：F₀の力の方向（度） T₀：増加するトルク（Kg・ｍ）このようにガス圧縮トルクや軸受部、オルダム
リング等の摩擦トルク以外にトルクが増加する
と、圧縮機の性能、殊に全断熱効率が低下すると
いう問題がある。また、オルダムリング３０の潤
滑は、背圧室内において噴霧潤滑に近い状態で行
われているので、該オルダムリング３０への給油
量不足が考えられる。該部分への給油量が不足す
ると、オルダムリング部の摺動部３３〜３６での
潤滑不良による摩擦トルクの増加ひいては摺動面
での摩耗を促進させ、圧縮機の性能低下及び信頼
性の低下を助長させるという問題がある。

このように、従来技術においては前記フレーム
室４３に、固定スクロール側の油溝４２あるいは
背圧室１８から油が入り込み、フレーム室４３内
で油が充満し、その結果として動力が増加する問
題があつた。

本発明は、上記問題点に鑑みて発明されたもの
で、旋回スクロールの鏡板外周部空間の変動した
油圧分布によつて誘起される動力増加を抑えるこ
と、更に、オルダム機構の潤滑を向上し、信頼性
の高いスクロール流体機械を提供することを目的
とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため本発明は、旋回スクロ
ールの鏡板外周部のフレーム室と背圧室とをフレ
ーム台座あるいは旋回スクロールの鏡板外周部に
設けた給油通路を介して連通し、上記給油通路を
オルダム機構の摺動部に向けて設けたものであ
る。

〔作用〕

フレーム室にたまつた油はフレーム台座部等に
設けた給油通路を介して、背圧室側に容易に移動
することができ、フレーム室が油で充満すること
がなくなるとともに前記した油圧分布Pfに起因
した力F₀が大幅に小さくなる。上記(1)式ではPf
が一定な値のときは、F₀の値は零となることを
意味しており、本発明では、従来技術の変動した
油圧分布Pfを、一様な圧力Pfにする作用を持た
せるものである。また、上記給油通路をオルダム
機構の摺動部に向けて設定しているから、フレー
ム室に溜まつた油を直接オルダム機構の摺動部に
供給することができ、該部分の潤滑は確実に行わ
れる。

〔発明の実施例〕

以下本発明の実施例を第９図から第２３図にわ
たつて示す。第９図と第１０図は、旋回スクロー
ルの鏡板外周部の側部空間となるフレーム室４３
と旋回スクロール背部の空間である背圧室１８と
を連通し、フレーム室４３内の潤滑油を、オルダ
ムリング部の各摺動部３３〜３６へ強制的に給油
せる給油孔５０〜５３をフレーム台座４ｂに設け
た実施例である。すなわち、給油孔はフレームキ
ー台座４ａと係合する位置に２箇所５０，５２設
け、これと角度が約90度ずれた位置に給油孔を２
箇所５１，５３を夫々設ける。すなわちこれらの
給油孔５０〜５３がフレーム室４３と背圧室１８
とを連通するとともに、該給油孔は自転阻止部材
であるオルダムリング部の摺動部３３〜３６と係
合する位置に設けるものである。第１０図には、
フレーム室４３内の潤滑油が給油孔５０を介して
背圧室１８内のオルダムリング部３０，３１の摺
動部３５へ移動する模様を破線矢印で示す。

第１１図と第１２図は、第９図、第１０図に示
した給油孔の代わりに、前記フレーム台座４ｂに
傾斜を有する給油溝６０〜６３を４箇所設けた本
発明の実施例である。このように、フレーム室４
３と背圧室１８とを連通する形状は、給油孔５０
〜５３であつてもよいし、あるいは給油溝６０〜
６３であつてもよい。

第１３図から第１８図は、フレーム室４３と背
圧室１８とを連通する方法として、旋回スクロー
ル２の鏡板外周部２ｆに給油孔あるいは給油溝を
設けた実施例である。第１３図から第１５図は、
旋回スクロールの鏡板外周部に給油孔５５〜５８
を設けた場合の実施例を示す。なお給油孔５６，
５７は、フレーム室４３と背圧室１８内のオルダ
ムリング部３０，３２ａの摺動部３３と係合する
オルダムキー溝部３７ａに開口している。第１５
図は、フレーム室４３と背圧室１８とを連通する
給油孔５５，５７の構造例を示す。該給油孔５
５，５７は、オルダムリング部３０，３１ａの摺
動部３４と係合する位置に設けるため、屈折路を
有する給油孔の形状となる。なお、第１３図に示
したように、固定スクロール１の鏡板外周部１ｃ
に設けた油溝４２に給油する旋回スクロール２の
鏡板２ａ内に放射状の給油路７０を複数設けてお
り（第１３図の場合、該給油路は４箇所７０ａ〜
７０ｄである）、これらの給油路７０が、旋回ス
クロール２の鏡板外周部２ｆに設けた前記給油孔
５５〜５８の方向とある角度にずれた方向に設け
ている。このように複数個の給油孔５５〜５８の
設置方向と放射状の給油路７０（７０ａ〜７０
ｄ）の設置方向とが第１３図ではθ₁の角度でずれ
ている実施例である。第１６図は、第１３図の
−にて断面した場合の鏡板外周部の周りの構造
を示す。第１７図と第１８図は、旋回スクロール
２の鏡板外周部２ｆに設けた給油孔５５〜５８の
代わりに給油溝８０を４箇所（８０ａ〜８０ｄ）
設けた場合の本発明の他の実施例である。

第１９図は、オルダムリング部として前記オル
ダムキー３１，３２とオルダムリング３０とが一
体化した一体形オルダムリング９１（詳細は図示
せず）を用いた場合の本発明の他の実施例であ
る。この場合、オルダムリング部の摺動部は、旋
回スクロールのオルダムキー溝部３７ａ，９０
（フレーム側も同様にキー溝部が摺動部となり、
詳細は図示せず）となる。第１９図の場合、該摺
動部９０，３７ａに給油するため、旋回スクロー
ル側に給油溝８０と、フレーム４側にも、給油孔
５０を設けた実施例であり、これにより、オルダ
ムリング部の１箇所の摺動部に対して２箇所の給
油路８０，５０を形成するため、該オルダムリン
グ９１〜の給油量がさらに増加する効果を有す
る。第２０図から第２３図の実施例は、オルダム
リング部のキー溝（前記３７ａ，３７ｂあるいは
４ｆ）がフレーム室４３と背圧室１８とを連通す
るように設けた場合である。従つてキー溝１０
０，１０１は、キー台座４ａからフレーム台座４
ｂまで拡張して設ける。該キー溝は油溜め作用の
効果がある。第２０図と第２１図はフレーム４の
キー台座４ａにフレーム室４３と背圧室１８とを
連通するキー溝１０１，１０２を設けた実施例で
ある。第２２図と第２３図は、旋回スクロール２
側のキー溝１０３，１０４が前記の空間４３と１
８とを連通するように拡張して設けた実施例であ
る。

以上の構成により、旋回スクロール２の鏡板外
周部２ｆの周りのフレーム室４３に潤滑油がもれ
込んでも、給油孔５０〜５３、給油溝６０〜６３
等によりフレーム室４３内の潤滑油を背圧室１８
へ容易に移動することができる。従つて、本発明
の実施例によりフレーム室４３内に潤滑油が停滞
することがないので、従来技術にみられた旋回ス
クロール２の鏡板外周部２ｆの周りに大きな変動
の伴う油圧分布は発生しない。このようにして、
(1)式と(2)式で示したような油圧変動によつて誘起
する動力増加は完全になくなり、従来のスクロー
ル流体機械に対して、所要動力は減小し、機械の
性能が向上する。また、従来技術の問題点で説明
したように、旋回スクロールの油圧ポンプ作用を
逆に利用して、フレーム室４３から前記給油孔５
０〜５３あるいは給油溝６０〜６３等を介して背
圧室１８内のオルダムリング部３０の摺動部３５
へ強制的に潤滑油を供給することができる。従つ
てオルダムリング部の各摺動部への給油量をふや
すことができるので、該オルダムリング部におけ
る潤滑の向上、ひいてはその部分の摩擦トルクの
低下及び摺動面の摩耗をより小さく抑えることが
できる。

また、第１３図あるいは第１７図に示したよう
に、旋回スクロール２の鏡板外周部２ｆに給油孔
５５〜５８あるいは給油溝８０を設けた場合、該
給油孔、給油溝の設置方向と、前記放射状の給油
路７０との設置方向とがある角度だけずらすこと
によつて、該給油孔あるいは給油溝と放射状の給
油路とを互に任意の寸法設定ができる。（例えば
給油孔５５〜５８の孔径あるいは、給油溝８０の
溝深さ等の寸法を、旋回スクロールの鏡板厚の範
囲内に設定することができる。）これにより、該
給油孔、給油溝あるいは、放射状の給油通路の設
計（構造設計）が容易となる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、旋回スク
ロールの鏡板外周部の周りの油圧変動に伴う動力
増加を抑えることができるとともに、オルダムリ
ング部の潤滑の向上をはかることが出来る。この
ように両者の相乗効果により従来機に対して高性
能で信頼性の高いスクロール流体機械を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の密閉形スクロール圧縮機の縦断
面図、第２図はスクロールのかみあい状態を示す
横断面図、第３図と第４図はオルダムリングとオ
ルダムキーの位置関係を示す平面図と縦断面図、
第５図と第６図は従来技術による旋回スクロール
の鏡板外周部周りの構造を示す平面図と縦断面
図、第７図は密閉容器を破断して示したフレーム
の平面図、第８図は旋回スクロールの鏡板外周部
に作用する油圧分布図を示す。第９図、第１０図
は本発明の一実施例を示し、第９図は密閉容器を
破断して示したフレームの平面図、第１０図は鏡
板外周部周りの縦断面図を示す。第１１図、第１
２図は他の実施例を示し、第１１図は密閉容器を
破断して示したフレームの平面図、第１０図は鏡
板外周部周りの縦断面図を示す。第１３図は他の
実施例を示す旋回スクロールの平面図、第１４図
は第１３図の−矢視断面拡大図、第１５図は
同じく−矢視拡大断面図、第１６図は同じく
−矢視拡大断面図を示す。第１７図は更に他
の実施例を示す旋回スクロールの平面図、第１８
図は第１７図の−矢視断面拡大図を示す。第
１９図は更に他の実施例を示す鏡板外周部周りの
縦断面図を示す。第２０図、第２１図は更に他の
実施例を示し、第２０図は密閉容器を破断して示
したフレームの平面図、第２１図は鏡板外周部周
りの縦断面図を示す。第２２図、第２３図は更に
他の実施例を示し、第２２図は旋回スクロールの
平面図、第２３図は鏡板外周部周りの縦断面図を
示す。１…固定スクロール、１ｆ…固定スクロールの
鏡板外周部、２…旋回スクロール、２ａ…旋回ス
クロールの鏡板、２ｆ…旋回スクロールの鏡板外
周部、４…フレーム、４ｂ…フレーム台座、１８
…背圧室、３０…オルダムリング、３１，３２…
オルダムキー、３７…オルダムキー溝、５０〜５
３…給油孔、５５〜５８…給油孔、６０〜６３…
給油溝、４０，７０…放射状給油通路、８０…給
油溝、１００，１０１，１０３，１０４…キー
溝。

Claims

【特許請求の範囲】１固定スクロールと旋回スクロールを有し、こ
れら一対のスクロール部材は鏡板とこれに直立し
た渦巻状のラツプからなり、両スクロール部材を
互いにラツプを内側にしてかみ合せ、固定スクロ
ールを固定する静止部材と固定スクロールの鏡板
との間に、旋回スクロールの鏡板外周部を微小隙
間を保つてはさみ込み、旋回スクロールの鏡板背
部の背圧室にはフレームと旋回スクロールの鏡板
との間にオルダムキーとリングとからなるオルダ
ム機構を備え、主軸先端の偏心軸に旋回スクロー
ル部材を嵌合し、旋回スクロールが見かけ上自転
しないように固定スクロールに対し旋回運動させ
両スクロール部材により形成される密閉空間を、
外側から中心へ移動せしめ、容積を減少させて流
体を圧縮する装置であつて、主軸の下端は潤滑油
中に浸漬され、主軸内には軸方向に給油孔が穿設
され、上記フレームに設けられた軸受部、旋回ス
クロールに設けられた旋回軸受部を上記給油孔に
連通し、両軸受間隙を介し背圧室を経て旋回スク
ロールの鏡板外周部のフレーム室に通じる油経路
が形成されるスクロール圧縮機において、旋回ス
クロールの鏡板外周部のフレーム室と背圧室とを
フレーム台座あるいは旋回スクロールの鏡板外周
部に設けた給油通路を介して連通し、上記給油通
路をオルダム機構の摺動部に向けて設けてなるこ
とを特徴とするスクロール流体機械。２給油通路が、フレーム台座部に設けられた給
油孔である特許請求の範囲第１項記載のスクロー
ル流体機械。３給油通路が、フレーム台座部に設けられた給
油溝である特許請求の範囲第１項記載のスクロー
ル流体機械。４給油通路が旋回スクロールの鏡板外周部に設
けられた給油孔である特許請求の範囲第１項記載
のスクロール流体機械。５給油通路が、旋回スクロールの鏡板外周部に
設けられた給油溝である特許請求の範囲第１項記
載のスクロール流体機械。