JPH04265485A - スクロール圧縮機 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、バランスウェイトの形
状・構造に改良を加えたスクロール圧縮機に関する。

【０００２】

【従来の技術】密閉形スクロール圧縮機は、特開昭６２
−２７１９８４号で開示されているように、スクロール
圧縮機構部で圧縮された冷媒ガスは、上部の吐出室から
連通路を介して電動機室に至る。次いで冷媒ガスは、電
動機の周囲を通って、圧縮機の吐出管から外部に流出す
る。圧縮機の主軸と一体となって該主軸の一方に突出し
て回転するバランスウェイトは回転方向での端面形状を
くさび形としている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術のスクロ
ール圧縮機においては、図６の斜線部に示すように、バ
ランスウェイトによる油撹拌する領域が広い角度範囲で
あるために、回転数が１００００ｒｐｍなどと圧縮機の
高速化を達成しようとすると、高速化とともに軸受油量
が増えることと相俟って、バランスウェイトによる油撹
拌損失が非常に大きくなる。この損失は、回転数の三乗
ないし四乗に、またバランスウェイトの外径の四乗に比
例して大きくなり、圧縮機の性能が顕著に低下する。ま
た各軸受に作用する軸受荷重が大きくなってその部分の
機械損失も増大する。また軸受面での温度上昇が異常に
高くなり、焼き付く場合も発生することがある。本発明
では、このような圧縮機の高速化に伴う性能低下と信頼
性の低下を解決することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明では、バランスウ
ェイトの外径をより小さく（細形化）し、一回転中での
油撹拌する領域を小範囲となし得る形状を開示するもの
である。本発明のスクロール圧縮機は、特許請求の範囲
の各請求項に記載の構成上の特徴を有する。

【０００５】

【作用】本発明におけるバランスウェイトの作用を従来
機の場合と比較して、図５と図６に示す。この比較から
分かるように、バランスウェイトによって一回転中に油
を撹拌する領域、すなわち油の移動を伴う領域（油撹拌
領域）は、図中の斜線部で示すように、本発明の円筒形
バランスウェイトの場合は、従来機のものよりも数分の
１位小さい。円筒形バランスウェイトの中心軸線を主軸
の中心軸線と一致させた場合には、油撹拌領域は実質的
にゼロになる。したがって本発明の構成によれば、従来
機に比べて、バランスウェイトによる油撹拌損失を大き
く軽減することができる。また機械損失の低減による軸
受荷重の低下と相まって旋回軸受部や主軸受部の油温上
昇が抑えられる。これらの作用と効果は、高速化するほ
ど顕著となる。また、高速運転時において、バランスウ
ェイトによる油の移動、飛散作用が極力小さく抑えられ
、このためバランスウェイトが振れ回る時に生じる余分
な流体力（流体反力）を受けないで済むので、軸振動の
低減、ひいては異音や騒音の低減が図れる。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の各実施例を示す図において、
同一もしくは対応する部分は同じ符号で表わす。

【０００７】図３は、本発明の一実施例になる密閉形ス
クロール圧縮機の全体構成を示す縦断面図であり、図４
はその要部の断面図である。上下蓋板２ａ，２ｃと胴部
２ｂとからなる密閉容器１内の上方に圧縮機部１００が
、下方に電動機部３が収納されている。そして、密閉容
器１内は上部室１ａ（吐出室）と電動機室１ｂ，１ｃと
に区画されている。

【０００８】圧縮機部１００は固定スクロール部材５と
旋回スクロール部材６を互に噛み合せて圧縮室（密閉空
間）７を形成している。固定スクロール部材５は、円板
状の鏡板５ａと、これに直立しインボリュート曲線ある
いはこれに近似の曲線に形成されたラップ５ｂとからな
り、その中心部に吐出口１０、外周部に吸入口１６を備
えている。旋回スクロール部材６は円板状の鏡板６ａと
、これに直立し、固定スクロールのラップと同一形状に
形成されたラップ６ｂと、鏡板６ａの反ラップ面に形成
されたボス６ｃからなっている。フレーム１１は中央部
に主軸受４０および下部軸受９よりなる軸受部を形成し
、この軸受部に主軸１４が支承され、主軸先端の偏心軸
１４ａは、上記ボス６ｃに旋回運動が可能なように挿入
されている。またフレーム１１には固定スクロール部材
５が複数本のボルトによって固定され、旋回スクロール
部材６はオルダムリングおよびオルダムキーよりなるオ
ルダム機構１２によってフレーム１１に係合され、旋回
スクロール部材６は固定スクロール部材５に対して、自
転しないで旋回運動をするように形成されている。主軸
１４には下部に、電動機ロータ３ｂに固定された電動機
軸１４ｂを一体に連設し、電動機部３を直結している。 固定スクロール部材５の吸入口１６には密閉容器１を貫
通して垂直方向の吸入管１７が接続され、吐出口１０が
開口している上部室１ａは通路１８ａ，１８ｂを介して
上部電動機室１ｂと連通している。この上部電動機室１
ｂは電動機ステータ３ａと密閉容器１側壁との間の通路
１９を介して下部電動機室１ｃに連通している。また上
部電動機室１ｂは密閉容器１を貫通する吐出管２０に連
通している。

【０００９】旋回スクロール部材６の鏡板６ａとフレー
ム１１との間には背圧室４１が形成され、この背圧室４
１には、旋回スクロール部材６を固定スクロール部材５
に押し付けるため中間圧力Ｐｍを旋回スクロール部材の
鏡板６ａの細孔６ｅ（図４参照）を介して圧縮室７から
導く様になっている。潤滑油は、密閉容器１の下部に油
溜り２２として溜められる。主軸１４の上端は偏心軸部
（クランクピン）１４ａを備え、該偏心軸部１４ａが旋
回スクロール部材６の鏡板６ａのボス部６ｃ内の旋回軸
受３９（図４参照）に嵌合している。主軸１４には、各
軸受部への給油を行なうための中心縦孔１３が主軸１４
の下端から上端面まで形成される。１３ａは主軸１４の
下端と底部油溜り２２を連ねる揚油管である。偏心軸部
１４ａの下部には、旋回スクロール部材６のボス部６ｃ
の先端面と対抗する主軸受４０の上部に、後に図１，図
２で詳述するバランスウェイト８が主軸１４と結合し一
体化して形成されている。このバランスウェイト８と、
電動機ロータの下部に設けたバランスウェイト２１とが
旋回スクロール部材６の旋回運動に伴う遠心力を相殺す
るための第一と第二のバランスウェイトを夫々構成して
いる。バランスウェイト８は背圧室４１の中で回転する
。

【００１０】次に図３と図４を用いて潤滑油の流れにつ
いて説明する。図中実線矢印は冷媒ガスの流れ方向、破
線矢印は油の流れ方向を示す。油溜り２２内に浸漬され
た揚油管１３ａの下端は高圧の吐出圧力Ｐｄを受けてお
り、一方、旋回軸受３９（図４参照）及び主軸受４０の
まわりは、旋回スクロール鏡板６ａに設けた細孔６ｅに
より圧縮途中の圧力である中間圧力Ｐｍを受けているた
め、（Ｐｄ−Ｐｍ）の圧力差によって、容器底部の油溜
り２２中の潤滑油は中心縦孔１３内を上昇し、このよう
にして該軸受部への給油を中心縦孔給油による差圧給油
法によって行なう。中心縦孔１３内を上昇した潤滑油は
主軸受４０及び旋回軸受３９へ給油される。なお、下部
軸受９は遠心ポンプ作用で中心孔１３を上って来る油で
給油される。軸受３９，４０へ給油された油は背圧室４
１に流入し、背圧室４１に流入した油は冷媒ガスと混合
する。なお、図４に示すように、軸受３９に給油された
油は、円筒形状のバランスウェイト８の凹部８ｂの内周
部を通って旋回スクロールのボス部６ｃの外周部に至り
、オルタムリング部１２の摺動部に向かって流れる。 従って本構成とすることによって、オルダムリング部１
２の摺動部の潤滑性が向上される。次に油と冷媒ガスと
の混合体は、背圧孔６ｅを介して圧縮室７に流出する。 圧縮室７に至った油は、冷媒ガスとともに加圧され固定
スクロール５上方の吐出室１ａさらに電動機室１ｂへと
移動する。この電動機室１ｂと下方の空間１ｃで冷媒ガ
スと油は分離され、油は密閉容器１の下部の油溜り２２
に落下し、再び各摺動部に供給される。

【００１１】さて、図１と図２は、背圧室４１に配した
前記バランスウェイト８の形状を示す平面図と縦断面図
である。該バランスウェイト８は円筒形状をしており、
その一部に、旋回スクロール部材６のボス部６ｃが挿入
できる円形凹部８ｂと、主軸１４が圧入嵌合する円形の
取付孔８ｃと、が形成されている。取付孔８ｃは凹部８
ｂに連続している。これら凹部８ｂと取付孔８ｃを除い
た残りの部分８ａでウェイト部が形成されている。旋回
スクロール部材６のボス部６ｃが挿入できる凹部８ｂの
中心Ｏ２は主軸１４の中心（すなわち取付孔８ｃの中心
）Ｏｆの位置に対して旋回半径（主軸１４の中心Ｏｆに
対する偏心軸１４ａの中心の偏心距離）前後の寸法ｇで
偏心しており、一方、バランスウェイト８の円筒形外周
部の中心Ｏ１の位置は主軸１４の中心Ｏｆに対して上記
凹部８ｂの中心位置Ｏ２と反対方向に例えば旋回半径前
後の寸法Ｌで偏心している。上記の構成によりバランス
ウェイト全体の偏心質量が形成されている。凹部８ｂの
内周寸法Ｒ２は旋回スクロールのボス部６ｃの外形寸法
よりも少し大き目に決められている。上記寸法Ｌを大き
くする程、バランスウェイト系の重心距離が伸びて外形
寸法Ｒ１を相対的に小さくできるものの、油撹拌領域（
図５参照）が増えるので、不用意に上記寸法Ｌを大きく
できない。ここでは、前記凹部８ｂの寸法の制約と実用
的な寸法（適正な寸法）の観点から、寸法Ｌは旋回スク
ロールが旋回している旋回半径前後の寸法としている。

【００１２】図５は上記のバランスウェイト８が作用す
る油撹拌の模様を示す説明図で、図６は従来技術のバラ
ンスウェイトが作用する油撹拌の模様を示す説明図であ
る。図中、斜線で示した領域がバランスウェイトの回転
により油の移動を伴う領域（油撹拌領域）である。本発
明実施例ではバランスウェイトによる油撹拌領域が従来
技術におけるよりも遥かに少く、従って、動力損失が少
い。

【００１３】図７は、他の実施例のバランスウェイトの
平面図である。この実施例は図１，図２のバランスウェ
イト８の両端面部に切欠き部８ｅを設けたものである。 これは、フレーム１１のオルダムキー溝受座との干渉を
避けてバランスウェイト８をフレーム中央部に主軸１４
に対して適正位置に容易に組立てができるように幅寸法
Ｌ５を調整したものである。

【００１４】図９，図１０は更に他の実施例のバランス
ウェイトの平面図と縦断面図である。この実施例におい
ては、円筒形状のバランスウェイト本体８ａの材質の比
重よりも比重の大きい異種金属８ｆを環状に形成し、こ
れを上記バランスウェイト本体８ａの外周部に一体的に
嵌着してバランスウェイトを構成したことを特徴として
いる。その他の構成は図１，図２と同様である。

【００１５】図１１，図１２は、更に他の実施例のバラ
ンスウェイトを示す平面図および断面図であり、これは
、バランスウェイト本体８ａの材質の比重よりも比重の
大きい異種金属８ｆを略扇形状に形成し、上記バランス
ウェイト本体８ａの切欠いた外周部上面に締結手段８ｇ
にて一体的に固定してバランスウェイトを構成したもの
である。該異種金属８ｆの上面および周面はバランスウ
ェイト本体８ａの上面および周面に夫々ほぼ一致させて
ある。また、バランスウェイト本体８ａの中心Ｏ１と主
軸１４の回転中心Ｏｆとを一致させている。これにより
、図５で示したような油の移動を伴う領域、すなわち油
撹拌領域をゼロにでき、また、さらにバランスウェイト
の小形化（細形化）が可能となり、その分、油撹拌損失
を大きく軽減することができる。なお、上記異種金属８
ｆは、旋回スクロール部材６のボス部６ｃが挿入される
凹部８ｂの偏心方向とは反対側に設けられていることは
云うまでもない。

【００１６】図１３と図１４は、その他の実施例および
そのバランスウェイトの形状を示す。図１３は背圧室内
のバランスウェイト８とその周辺の構造を示す部分断面
図である。図１４はバランスウェイトの縦断面図である
。両図に示すように、円筒形状のバランスウェイト８は
、その上端面８ｈが旋回スクロール部材６のボス部６ｃ
の根本近傍まで達するように、ボス部６ｃが挿入される
凹部８ｂの深さを十分長く設定した縦長（Ｚ寸法を図１
の場合に対してより長く設定）でかつ細形形状（Ｒ１の
寸法がより小さくできる）のバランスウェイトとしてい
る。本構成により、旋回スクロール６に作用する遠心力
Ｆｃとバランスウェイト８に作用する遠心力Ｆｂとの距
離Ｌｃが他の実施例の場合にくらべて小さくなり、その
偶モーメントも小さくなる。従って主軸回りのバランス
がとりやすくなり、軸振動の低減、ひいては騒音低減の
効果が更に図れる。本実施例で用いるバランスウェイト
８は、その円筒形外周の中心Ｏ１を主軸の中心Ｏｆと一
致させたものでよいし、又は偏心させたものでもよいこ
と、あるいは、その周部に比重の大きい異種金属を取付
けたものでもよいことは、前述した各実施例と同様であ
る。

【００１７】図８は、本発明によるバランスウェイトを
用いることによって得られる効果を示す説明図である。 この図の如く、本発明の構成によれば、従来機に比べて
、背圧室内におけるバランスウェイトによる油撹拌損失
を大きく軽減することができる。また機械損失の低減に
よる軸受荷重の低下と相まって旋回軸受部や主軸受部の
油温上昇が抑えられる効果も派生する。図８の横軸は圧
縮機の電動機をインバータ駆動する場合の駆動周波数す
なわち主軸１４の回転速度を表わしており、上記の作用
と効果は、高速化するほど顕著となることがわかる。

【００１８】なお、旋回スクロール部材６に軽量材質で
あるアルミニウム合金を使用すれば、圧縮機の高速化の
ためには有利となる。すなわち、旋回スクロール部材６
の軽量化にともないバランスウェイトの小形化（細形化
）が可能となり、その分、油撹拌損失を大きく軽減する
ことができ、また旋回軸受部に作用する遠心力の軽減に
ともない軸受損失の低下など性能向上や信頼性向上にさ
らに一層有効となるためである。

【００１９】

【発明の効果】本発明によれば次の効果がある。 （１）高速運転時の圧縮機の性能を大幅に向上できると
ともに、高速域での運転範囲が広くとれる。 （２）上記（１）項と関連して、軸受荷重が大幅に低減
されること、またオルダムリング周辺部の摺動部の潤滑
性が向上されることなど、高速域での圧縮機の信頼性が
大きく向上する。 （３）高速運転時において、バランスウェイトが振れ回
る時に余分な流体力を受けないので、無駄な動力消費の
低減、軸振動の低減、ひいては騒音低減の効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るバランスウェイトの平
面図、

【図２】同バランスウェイトの縦断面図、

【図３】本発
明の一実施例に係る密閉形スクロール圧縮機の全体構成
を示す縦断面図、

【図４】上記圧縮機の背圧室内のバランスウェイト周辺
の構造を示す部分断面図、

【図５】上記バランスウェイトが作用する油撹拌の模様
を示す説明図、

【図６】従来技術のバランスウェイトが作用する油撹拌
の模様を示す説明図、

【図７】他の実施例のバランスウェイトの平面図、

【図
８】本発明の効果を示す説明図、

【図９】更に他の実施例のバランスウェイトの平面図、

【図１０】同上のバランスウェイトの縦断面図、

【図１
１】更に他の実施例のバランスウェイトの平面図、

【図１２】同上のバランスウェイトの縦断面図、

【図１
３】更に他の実施例のバランスウェイト周辺の構造を示
す部分断面図、

【図１４】上記図１３におけるバランスウェイトの縦断
面図。

【符号の説明】

３…電動機　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　５…固定スクロール部材 ６…旋回スクロール部材　　　　　　　　　　６ｃ…ボ
ス部８…バランスウェイト　　　　　　　　　　　　８
ａ…ウェイト部８ｂ…凹部　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　８ｃ…取付孔１１…フレーム　　　
　　　　　　　　　　　　　　　１２…オルダム機構１
４…主軸　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　１４ａ…偏心軸部４０…主軸受

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　鏡板とそれに直立させた渦巻状ラップ
   とから各々なる固定スクロールおよび旋回スクロールを
   互に渦巻状ラップを内側にして噛み合せて圧縮機部を構
   成し、旋回スクロールの鏡板背面に突設したボス内の旋
   回軸受に嵌合する偏心軸部を端部に有する主軸を主軸受
   で支持し、該主軸受と前記ボスとの間の位置にて前記主
   軸にバランスウェイトを固定し、旋回スクロール部材を
   その自転なしに前記主軸の回転により固定スクロール部
   材に対して旋回させる様に構成したスクロール圧縮機に
   おいて、前記バランスウェイトは旋回スクロール部材の
   前記ボスが挿入される凹部を一部に有する円筒形状をな
   しており、該円筒形状のバランスウェイトの重心は前記
   主軸の中心軸線に対して前記偏心軸部の偏心方向とは反
   対方向に偏心しており、前記凹部の中心軸線は前記主軸
   の中心軸線に対して前記偏心軸部の偏心方向と同一方向
   に旋回半径（前記主軸の中心軸線からの前記偏心軸部の
   中心軸線の偏心距離）とほぼ同じ距離だけ偏心している
   ことを特徴とするスクロール圧縮機。
2. 【請求項２】　　前記円筒形状のバランスウェイトの中
   心軸線は、前記主軸の中心軸線に対して前記凹部の中心
   軸線とは反対方向に偏心していることを特徴とする請求
   項１記載のスクロール圧縮機。
3. 【請求項３】　　前記円筒形状のバランスウェイトの中
   心軸線は前記主軸の中心軸線と一致していることを特徴
   とする請求項１記載のスクロール圧縮機。
4. 【請求項４】　　前記円筒形状のバランスウェイトは、
   その周部が他の部分よりも比重の大きい材料製のリング
   状部材で形成されていることを特徴とする請求項１，２
   又は３記載のスクロール圧縮機。
5. 【請求項５】　　前記円筒形状のバランスウェイトは、
   前記凹部の偏心方向とは反対方向に偏心した略扇形状部
   分が他の部分よりも比重の大きい材料製の部材で形成さ
   れていることを特徴とする請求項１，２又は３記載のス
   クロール圧縮機。
6. 【請求項６】　　前記円筒形状のバランスウェイトの旋
   回スクロール部材寄りの端面が旋回スクロール部材の前
   記ボスの根本近傍まで達する様に前記凹部を深く形成し
   、以て、バランスウェイトを縦長で細形の形状にしたこ
   とを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のス
   クロール圧縮機。