JPH0739836B2 - スクロール気体圧縮機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、スクロール気体圧縮機の過負荷軽減に関する
ものである。

従来の技術 低振動、低騒音特性を備えたスクロール圧縮機は、吸入
室が外周部にあり、吐出ポートが渦巻きの中心部に設け
られ、圧縮流体の流れが一方向で往復動式圧縮機や回転
式圧縮機のような流体を圧縮するための吐出弁を必要と
せず圧縮比が一定で、吐出脈動も比較的小さくて大きな
吐出空間を必要としないことが一般に知られている。

また、固定スクロールと旋回スクロールの両部材によっ
て形成された圧縮室内で、流体が圧縮される際の圧縮圧
力により、両部材を軸方向に引き離そうとする力が生
じ、圧縮室内の密封が不完全となり、圧縮流体漏れが増
大し、効率低下を招くので、旋回スクロールの背面に圧
縮流体圧力を付勢したり、バネ装置などで押圧したりし
て軸方向押し付け力を与え、両部材が離反するのを防ぐ
構成も知られている。

しかし、前者の場合の圧縮流体圧力だけの付勢では、特
に冷時起動の際には背圧付勢に必要な圧縮流体圧力が起
動初期から上昇しておらず、旋回スクロールが固定スク
ロールに密着していないので、旋回スクロールの背面の
側の流体が圧縮室外周部の吸入側に流入して圧力降下
し、旋回スクロールへの背圧付勢が出来なく、圧縮空間
の漏れが大きいので、圧縮室圧力が上昇しないという欠
点を有している。

また、後者の場合は、旋回スクロールとバネ装置との間
の摺動面に、摩擦抵抗が生じて、動力損失や摺動部耐久
性の低下を招くという欠点を有していることも知られて
いる。

また、スクロール圧縮機の特徴である低振動や低騒音特
性を、より一層改善するために、圧縮機高速運転時など
における、旋回スクロールのジャンピング現象を少なく
する方策として、第15図、第16図の構成が考えられてい
る。

同図は、駆動シャフト1007の先端部の駆動ピン1007aに
連結する旋回スクロール1001の鏡板1001aが、固定スク
ロール1002の鏡板1002aと、フレーム1008との間に微少
隙間で支持され、旋回スクロールの背面に、圧縮途中の
中間圧力流体を導入し、背圧付勢して上記の起動時の問
題を解決すると共に、圧縮機の始動、停止時、高速運転
時など、圧縮負荷や回転部材の慣性力などが変化する際
に、旋回スクロール1001がジャンピングするのを阻止
し、旋回スクロール1001と固定スクロール1002との軸方
向微少隙間を確保して圧縮室の密封を図り、圧縮効率を
高めると共に、部材間の衝突により生じる異常音、摺動
部耐久性低下を防止する工夫がなされている（特開昭55
−142902号公報）。

また、第17図の構成も考えられている。

同図は、固定スクロール2001eを軸方向に移動可能な構
成にし、背圧室2015に吐出圧力を導入して、その背圧力
と板バネ2023eの付勢力とで固定スクロール2001eを旋回
スクロール2001dに押圧し、旋回スクロール2001dと、固
定スクロール2001eとの間の軸方向隙間を無くして、圧
縮室の密封を図り、圧縮効率を高めると共に圧縮室内で
液圧縮が生じた時、固定スクロール2001eが旋回スクロ
ール2001dから軸方向に離反して圧縮室圧力を降下せし
めて負荷を軽減する構成である（米国特許3600114号明
細書）。

発明が解決しようとする課題 しかし、第15図、第16図の場合は、スクロール圧縮機の
圧縮比が一定なために、液圧縮などにより圧縮室内が異
常上昇した場合には、旋回スクロールの鏡板が軸方向に
微少隙間しか移動できず、圧縮室間隙間を広げて圧縮流
体を漏洩させ、圧縮室圧力を降下させることが出来ない
ので、圧縮負荷の増大、部品の破損、摺動部耐久性の低
下を生じるという課題がある。

また、第17図のように固定スクロール2001eを旋回スク
ロール2001dに押圧する構成では、その付勢力を大きく
する必要があり、上述の如く両スクロールの接触面の摩
擦や摩耗により耐久性が低下し、動力損失も大きいとい
う課題があった。

また、過負荷防止策として米国特許第3817664号などの
ように、旋回スクロールを、駆動軸の主軸と直角方向に
移動させる構成も考えられているが、部品構成が複雑
で、振動や騒音特性の改善に難点があり、コスト高で圧
縮機の外形寸法が大きくなるなど、振動、騒音特性の改
善と過負荷軽減を同時に実現できるスクロール圧縮機が
望まれていた。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明のスクロール圧縮機
は、旋回スクロールが自転阻止部材を介して旋回スクロ
ールに旋回運動させる駆動軸を支承する本体フレーム
と、固定スクロールとの間に配置され、旋回スクロール
のラップ支持円板は、ラップ支持円板を支持する本体フ
レームのスラスト軸受と固定スクロールの鏡板との間に
微少遊合状態で支持された構成において、ラップ支持円
板の反圧縮室側背面を内側の背圧室と外側の外周部空間
とに区画すべく、ラップ支持円板とスラスト軸受との摺
動面のいずれか一方には、自転阻止部材に係合して自転
阻止機構を形成する摺動溝に干渉しない環状溝を設け、
環状溝に環状リングを遊合状態で装着してラップ支持円
板の本体フレームの側を内側の背圧室と外側の外周部空
間とに区画し、本体フレームの外側の油溜の潤滑油が背
圧室と外周部空間及び吸入室または圧縮室に順次通じる
油通路を設け、環状リングがラップ支持円板とスラスト
軸受との摺動面に接した時、環状溝の底面と環状リング
との間に隙間が存在すべく環状溝を設けたものである。

作用 本発明は上記構成によって、圧縮機起動初期のような背
圧室と吸入室の圧力差が余り無い場合や、定常運転時の
ような背圧室と吸入室の圧力差が有る場合には、環状リ
ングがラップ支持円板とスラスト軸受の摺動面の潤滑油
を油掻き作用する。環状溝の周辺に収集された潤滑油
は、環状溝と環状リングとの間の隙間およびラップ支持
円板とスラスト軸受との摺動面と環状リングの隙間を油
密封し、背圧室から吸入室の側に旋回スクロール背圧用
の流体が流入するのを防ぎ、背圧室圧力を保持して旋回
スクロールのラップ支持円板を固定スクロールの鏡板に
付勢接触させ、圧縮室を密封して吸入気体を圧縮する。

万一、圧縮室内で液圧縮などが生じて、瞬時的に圧縮室
圧力が異常上昇した場合、あるいは、旋回スクロールと
固定スクロールとの間の軸方向隙間部に、異物噛み込み
が生じた場合などは、旋回スクロールに作用するスラス
ト力が旋回スクロールの背面に作用する付勢力よりも大
きくなり、旋回スクロールが軸方向に移動し、旋回スク
ロールのラップ支持円板が固定スクロールの鏡板から離
れて本体フレームに支持されると共に、圧縮室の密封を
解除して、圧縮室圧力を降下させたり、噛み込み異物を
除去したりして、圧縮負荷の軽減させ、圧縮圧縮機の破
損や摺動部の摩耗を防止して振動、騒音、耐久性に優れ
たスクロール気体圧縮機が提供できる。

実施例 以下、本発明の実施例のスクロール圧縮機について、図
面を参照しながら説明する。

第１図において、１は鉄製の密閉ケースで、その内部は
吐出室２に連通する高圧雰囲気となり、上部にモータ
３、下部に圧縮部を配置し、モータ３の回転子3aに固定
された駆動軸４を支承する圧縮部の本体フレーム５によ
り、密閉ケース１の内部がモータ室６と吐出室２とに仕
切られている。本体フレーム５は軽量化と軸受部の熱発
散を主目的とした熱伝導特性に優れたアルミニウム合金
製で、その外周部に、溶接性に優れた鉄製のライナー８
が焼ばめ固定され、ライナー８の外周面が密閉ケース１
に全周内接し部分的に溶接固定されている。

モータ３の固定子3bの両端外周部は、密閉ケース１に内
接固定された軸受フレーム９と本体フレーム５によって
支持固定されている。駆動軸４は軸受フレーム９に設け
られた上部軸受10、本体フレーム５の上端部に設けられ
た下部軸受11、本体フレーム５の中央部に設けられた主
軸受12、本体フレーム５の上端面とモータ３の回転子3a
の下部端面との間に設けられたスラスト玉軸受13とで支
持され、その下端部には、駆動軸４の主軸から偏心した
偏心軸受14が設けられている。

本体フレーム５の下端面にはアルミニウム合金製の固定
スクロール15が固定され、固定スクロール15は渦巻き状
の固定スクロールラップ15aと鏡板15bから成り、鏡板15
bの中央部には、固定スクロールラップ15aの巻き始め部
に開口する吐出ポート16が吐出室２にも開口して設けら
れ、固定スクロールラップ15aの外周部には吸入室17が
設けられている。

固定スクロールラップ15aに噛み合って圧縮室を形成す
る渦巻き状の旋回スクロールラップ18aと、駆動軸４の
偏心軸受14に支持された旋回軸18bとを直立させたラッ
プ支持円板18cとから成るアルミニウム合金製の旋回ス
クロール18は、固定スクロール15と本体フレーム５と駆
動軸４とに囲まれて配置されており、旋回軸18bの外周
部に、高張力鋼材料から成るスリーブ94が焼ばめ固定さ
れ、ラップ支持円板18cの表面は硬化処理されている。

本体フレーム５に固定された割りピン形の平行ピン19に
拘束されて軸方向にのみ移動が可能なスラスト軸受20
と、固定スクロール15の鏡板15bとの間には、スペーサ2
1が設けられ、スペーサ21の軸方向寸法は、油膜による
摺動面のシール性向上のために、ラップ支持円板18cの
厚さよりも約0.015〜0.020mm大きく設定されている。

ラップ支持円板18cのスラスト軸受20との摺動面の最外
部には、環状溝81が設けられ、その内部に、焼結合金製
の弾性を有する環状リング82が微少隙間で装着され、そ
の最大軸方向微少隙間は0.025mm以上で、油膜形成が可
能な程度である。また、環状リング82は、第４図のよう
に自由状態で、その円周方向に対して傾斜して切断され
た切り口を有して開いており、その切り口は、環状リン
グ82が環状溝81に装着された時、環状リング82の外側面
が、その弾性力で環状溝81の外側面に密接して微少隙間
を有する程度に設定されている。また、環状溝81の幅と
環状リング82の幅とは、全周囲に渡って同一寸法でな
く、環状リング82が環状溝81内で一回転出来ない状態に
構成されている。

駆動軸４の偏心軸受14の底部と旋回スクロール18の旋回
軸18bの軸部との間の偏心軸受空間36と、ラップ支持円
板18cの外周部空間37とは、旋回軸18bとラップ支持円板
18cに設けられた油穴A38aにより連通されている。

スラスト軸受20は焼結合金製で、第２図、第６図のよう
に、その中央部が２つの平行な直線部分22と、それに連
なる２つの円弧状曲線部分23から成る形状に貫通成形さ
れている。

旋回スクロール18の自転阻止部材（以下、オルダムリン
グという）24は、焼結成形や射出成形工法などに適した
軽合金や強化繊維複合樹脂材料から成り、含油特性も有
し、第５図のように両面が平行な薄い環状板24aと、そ
の一面に設けられた一対の平行キー部分24bとから成
り、環状板24aの外輪郭は、２つの平行な直線部分25
と、それに連なる２つの円弧状曲線部分26から成り、直
線部分25が第６図のように、スラスト軸受20の直線部分
22に微少隙間で係合し、摺動可能であり、平行キー部分
24bの側面24cは、直線部分25の中央部で直交し、第１
図、第２図のように旋回スクロール18のラップ支持円板
18cに設けられた一対のキー溝71に微少隙間で係合し、
摺動可能な形状に設定されている。なお、環状板24aの
内輪郭は、外輪郭に類似した形状である。また、平行キ
ー部分24bの付け根に設けられたヘコミ部24dは、潤滑油
の通路にもなる。また、円弧状曲線部分に設けられたヘ
コミ部24eも同様な潤滑油の通路である。

第１図、第３図のように、本体フレーム５とスラスト軸
受20との間には、約0.1mmのレリース隙間27が設けら
れ、そのレリース隙間27に対向して本体フレーム５にも
環状溝28が設けられ、環状溝28を囲んだゴム製のシール
リング70が、本体フレーム５とスラスト軸受20との間に
装着されている。

モータ室６の上部と吐出室２とは、密閉ケース１の側壁
を貫通して接続されたバイパス吐出管29を介して連通
し、バイパス吐出管29のモータ室６への開口位置は、固
定子3bの上部コイルエンド30の側面に対向し、バイパス
吐出管29の上部開口端と密閉ケース１の上面に接続され
た吐出管31とは、軸受フレーム９に設けられた抜き穴3
2、密閉ケース１の上面と軸受フレーム９との間に配置
され、多数の小穴を有したパンチングメタル33を介して
連通している。

モータ室６の下部に設けられた吐出室油溜34は、モータ
室６の上部とモータ３の固定子3bの外周の一部をカット
して設けた冷却通路35により連通されている。また、吐
出室油溜34は、本体フレーム５に設けられた油穴B38bを
経由して環状溝28に通じると共に、オルダムリング24が
配置された旋回スクロール18の背圧室39にも主軸受12の
摺動部微少隙間を介して通じ、更に偏心軸受14に設けら
れた油溝A40aを介して偏心軸受け空間36へも連通してい
る。

また、本体フレーム５に設けられた油穴B38bは、駆動軸
４の下部軸受け11に対応する下部軸部4aの表面に設けら
れた螺線状油溝41にも通じており、螺線状油溝41の巻き
方向は、駆動軸４が正回転する時に潤滑油の粘性を利用
したネジポンプ作用の生じるように設けられ、その終端
は下部軸受4aの途中まで形成されている。

第７図、第８図のように、固定スクロール15は、吸入室
17の両端を連通する円弧状の吸入通路42が設けられ、そ
れに直交する円形の吸入穴43が、固定スクロールラップ
15aの側面に対しても直角方向に設けられ、吸入穴43の
底部は平面で、吸入通路42の側面にまで到達している。
また、第９図のように、吸入穴43の中心は吸入通路42の
底面44とずれており、吸入通路42への開口部寸法W45
は、吸入穴43の直径寸法より小さく設けられている。ま
た、吸入穴43には、アキュームレータ46の吸入管47が接
続されており、吸入穴43の底面44と吸入管端面48との間
には、吸入管47の内径寸法および吸入管端面48と底面44
との間の吸入穴深さ寸法L49よりも大きく、且つ開口寸
法W45よりも大きい円形薄鋼板の逆止弁50が配置されて
いる。逆止弁50の表面は油濡れ特性が悪く、弾性力に富
んだテフロンまたはゴムなどがコーティングされてい
る。

吸入室17にも吐出室２にも連通しない第２圧縮室51と外
周部空間37とは、第２圧縮室51に開口して鏡板15bに設
けられた細径のインジェクション穴52、鏡板15bと樹脂
製の断熱カバー53とで形成されたインジェクション溝5
4、外周部空間37に開口した段付き形状の油穴C38cとか
ら成るインジェクション通路55で連通され、油穴C38cの
大径部56には、第10図に示すような外周の一部に切欠き
57を有する薄鋼板製の逆支弁58と、コイルスプリング59
とが配置されている。

コイルスプリング59は、断熱カバー53に押さえられて逆
止弁58を常時付勢する。外周部空間37への油穴C38cの開
口位置は、第11図、第12図に示す如く、吐出ポート16に
連通する第３圧縮室60の容積減少行程が終了する近傍に
まで、旋回スクロール18が移動した（第11図参照）時
に、外周部空間37と油穴C38cとが連通し、それ以外の時
（第12図参照）にはラップ支持円板18cによって遮断さ
れる位置に設けられている。

第13図において、横軸は駆動軸４の回転角度を示し、縦
軸は冷媒圧力を示し、吸入・圧縮・吐出過程における冷
媒ガスの圧力変化状態を示し、実線62は正常圧力で運転
時の圧力変化を示し、点線63は異常圧力上昇時の圧力変
化を示す。

第14図において、横軸は駆動軸４の回転角度を示し、縦
軸は冷媒圧力を示し、実線64は吐出室２にも吸入室17に
も連通しない第２圧縮室51a,51bのインジェクション穴5
2a,52bの開口位置における圧力変化を示し、点線65は吸
入室17に連通する第１圧縮室61a,61b（第７図参照）の
定点における圧力変化を示し、一点鎖線66は吐出室２に
連通する第３圧縮室60a,60bの定点における圧力変化を
示し、二点鎖線67は第１圧縮室61a,61bと第２圧縮室51
a,51bとの間の定点における圧力変化を示し、二重点線6
8は背圧室39の圧力変化を示す。

以上のように構成されたスクロール気体圧縮機につい
て、その動作を説明する。

第１図〜第14図において、モータ３によって駆動軸４が
回転駆動すると、旋回スクロール18が旋回運動をし、圧
縮機に接続した冷凍サイクルから潤滑油を含んだ吸入冷
媒ガスが、アキュームレータ46に接続した吸入管47、吸
入穴43、吸入通路42を順次経て吸入室17に流入し、旋回
スクロール18と固定スクロール15との間に形成された第
１圧縮室61a,61bを経て圧縮室内に閉じ込められ、常時
密閉空間となる第２圧縮室51a,51b、第３圧縮室60a,60b
へと順次移送圧縮され、中央部の吐出ポート16を経て吐
出室２へと吐出される。

圧縮機内圧力が均衡した状態からの圧縮機起動初期に
は、圧縮室内の圧縮冷媒圧力によって旋回スクロール18
に吐出ポート16と反対の方向のスラスト力が作用する。
しかし、旋回スクロール18の背面には付勢に必要な背圧
力が生じていないので、旋回スクロール18が固定スクロ
ール15から離れスラスト軸受20に支持される。この時、
圧縮室の軸方向には、約0.015〜0.020mmの隙間が生じ
る。その結果、圧縮室内圧力が一時的に降下して、起動
初期の圧縮負荷が軽減する。

なお、スラスト軸受20が旋回スクロール18を支持する初
期の支持力は後述する如く、シールリング70の弾性力と
補助的なバネ装置（例えば、第17図の2023のような板バ
ネ）に依存する。

一方、旋回スクロール18に追従して旋回運動をする弾性
体の環状リング82が、ラップ支持円板18cと接するスラ
スト軸受20の摺動面の潤滑油を油掻きして環状溝81の周
辺に収集し、環状溝81と環状リング82との間の隙間およ
び環状リング82とスラスト軸受20との間の隙間を油密封
する。その結果、背圧室39から吸入室17側に、潤滑油と
その中に溶解した冷媒ガスが流入せず、後述する経過を
経て次第に背圧室圧力が高まる。その背圧力により、旋
回スクロール18のラップ支持円板18cが固定スクロール1
5の鏡板15bに付勢接触し、圧縮室の軸方向隙間が無くな
り、圧縮室が密封され、吸入冷媒ガスが効率良く圧縮さ
れ、安定運転が継続する。

万一、圧縮室内で液圧縮などが生じて瞬時的に圧縮室圧
力が異常上昇した場合は、旋回スクロール18に作用する
スラスト力が、旋回スクロール18の背面に作用する付勢
力よりも大きくなり、旋回スクロール18が軸方向に移動
し、旋回スクロール18のラップ支持円板18cが、固定ス
クロール15の鏡板15bから離れてスラスト軸受20に支持
されると共に、圧縮室の密封が解除して、圧縮室圧力が
降下し、圧縮負荷が軽減する。

潤滑油を含んだ吐出冷媒ガスは、圧縮機外部へ配管され
たバイパス吐出管29を経て再び圧縮機内のモータ室６に
帰還した後、外部の冷凍サイクルへ吐出管31から排出さ
れるが、モータ室６に流入する際に、モータ３の上部コ
イルエンド30の側面に衝突してモータ巻き線の表面に付
着する。これにより、潤滑油の一部が分離され、その
後、軸受フレーム９に設けられた抜き穴32を通過する際
に、流れ方向を変えたり、パンチングメタル33の小穴を
通る際に、潤滑油の慣性力や表面付着により潤滑油が効
果的に分離される。

吐出ガスから分離された潤滑油の一部は、上部軸受の摺
動面を潤滑した後、残りの潤滑油と共に冷却通路35を通
り、モータ３を冷却しながら吐出室油溜34に収集され
る。

吐出室油溜34の潤滑油は、駆動軸４の下部軸部4aの表面
に設けられた螺旋状油溝41のネジポンプ作用により、ス
ラスト玉軸受13へ給油され、下部軸部4aの端部の微少軸
受隙間を潤滑油が通過する際に、その油膜のシール作用
により、モータ室６の吐出冷媒ガス雰囲気と主軸受12の
上流側空間とが遮断される。

吐出室油溜34の溶解吐出冷媒ガスを含んだ潤滑油は、主
軸受12の微少隙間を通過する際に、吐出圧力と吸入圧力
との中間圧力に減圧され、背圧室39に流入する。その
後、偏心軸受14の油溝A40a、偏心軸受空間36、旋回スク
ロール18を通る油穴A38を経て漸次減圧されながら外周
部空間37に流入し、更に間欠的に開口する油穴C38c、イ
ンジェクション溝54、インジェクション穴52a,52bを経
て第２圧縮室51a,51bに流入し、その通路途中の各摺動
面を潤滑する。

また、吐出室油溜34は、環状溝28やレリース隙間27とも
通じているので、スラスト軸受20はその背圧力により、
付勢されてスペーサ21の端面に当接する。そして、旋回
スクロール18のラップ支持円板18cは、スラスト軸受20
と固定スクロール15の鏡板15bとの間で微少隙間を保持
されて円滑に摺動すると共に、固定スクロールラップ15
aの端面とラップ支持円板18cとの間、旋回スクロールラ
ップ18aの端面と鏡板15bとの間の隙間も微少に保持さ
れ、隣接する圧縮空間の気体漏れを少なくする。

第２圧縮室51a,51bのインジェクション穴52a,52b開口部
は、第14図の如くの圧力変化をし、吐出室２の圧力に追
従して変化する背圧室圧力68よりも瞬時的に高いが平均
圧力は低い。そのため、背圧室39からの潤滑油は、間欠
的に第２圧縮室51a,51bに流入し、また、正常運転時の
背圧室圧力68よりも瞬時的に高い第２圧縮室51a,51b内
の圧縮冷媒ガスは、細径のインジェクション穴52a,52b
で減圧されて、瞬時的なインジェクション溝54への逆流
が少なく、インジェクション溝54内の圧力が背圧室圧力
68よりも高くならない。

第２圧縮室51a,51bにインジェクションされた潤滑油
は、吸入冷媒ガスと共に圧縮室に流入した潤滑油と合流
し、隣接する圧縮室間の微少隙間を油膜により密封して
圧縮冷媒ガス漏れを防ぎ、圧縮室間の摺動面を潤滑しな
がら圧縮冷媒ガスと共に吐出室２に再び吐出される。

また、前述のように圧縮機起動初期には、シールリング
70の弾性力やバネ装置によりスラスト軸受20を介して旋
回スクロール18を支持するが、圧縮機起動安定後の背圧
室39に差圧給油された潤滑油は、中間圧力の付勢力を旋
回スクロール18に作用させて、ラップ支持円板18cを鏡
板15bとの摺動面に押圧油膜シールし、外周部空間37と
吸入室17との間の連通を遮断する。また、背圧室39の潤
滑油は、スラスト軸受20とラップ支持円板18cとの摺動
面の隙間に介在し、ラップ支持円板18cの環状溝81に装
着された環状リング82の旋回運動に伴う油掻き作用で、
潤滑油が環状リング82の内外周に収集され、環状溝81と
環状リング82との微少隙間、ラップ支持円板18cとスラ
スト軸受20との隙間（約0.015〜0.020mm）の密封する。

なお、旋回運動に基づく環状リング82の慣性力によって
環状リング82が環状溝81内を回転しようとする。しか
し、環状溝81の溝幅が環状リング81よりも狭い部分が有
り、また、その外方向への弾性力によって環状リング81
が環状溝82の外側面に密接しているので、環状リング82
は、環状溝81内を円周方向と半径方向に移動できない。
また、環状溝81内での環状リング82の切り口部が密着し
ているので、この部分からの漏れも生じない。

また、圧縮機の冷時起動後しばらくの間は、第13図、第
14図から理解できるように、吐出室２の圧力が、第２圧
縮室51a,51bの圧力よりも低く、圧縮途中の冷媒ガスが
第２圧縮室51a,51bからインジェクション通路55を経て
背圧室39に逆流しようとするが、逆止弁58の逆止作用に
よって外周部空間37への逆流が阻止され、吐出室油溜34
の潤滑油は、吐出室２の圧力上昇と共に背圧室39、外周
部空間37にまで差圧給油される。その後、吐出室２の圧
力上昇に伴い、外周部空間21の潤滑油は、コイルスプリ
ング59の付勢力に抗してインジェクション穴52a,52bか
ら第２圧縮室51a,51bへインジェクションされる。

したがって、冷時起動直後のように、吸入冷媒ガスの圧
力が非常に高く、スクロール圧縮機の圧縮比が一定であ
ることから圧縮室圧力も非常に高くなった場合、あるい
は、異常な液圧縮が生じた場合などは、上述のように旋
回スクロール18が固定スクロール15から離反し、スラス
ト軸受20に支持される。しかしながら、背圧付勢された
スラスト軸受20は、異常に上昇した圧縮室圧力により生
じて旋回スクロール18に作用するスラスト荷重を支持で
きず、レリース隙間27を減少させる方向に後退して、旋
回スクロール18と固定スクロール15との間の軸方向隙間
が拡大する。これにより、圧縮室間に多くの漏れが生じ
て圧縮室圧力が急低下し、圧縮負荷が瞬時に軽減した
後、スラスト軸受20が瞬時に元の位置に復帰して、背圧
室39の圧力は著しい低下もせず、安定運転が再継続す
る。

また、旋回スクロール18と固定スクロール15との間の軸
方向隙間部に異物噛み込みが生じた場合も上述と同様
に、スラスト軸受20が後退して異物を除去する。

また、冷時起動初期や定常運転時に、瞬時的な液圧縮が
生じた場合の圧縮室圧力は、第13図の点線63のように異
常な圧力上昇と過圧縮が生じるが、吐出室２とそれに連
通する高圧空間容積が大きいため、吐出室圧力の上昇は
極めて小さい。

また、液圧縮により第２圧縮室51a,51bに連通するイン
ジェクション溝54なども異常圧力上昇するが、細径の油
穴C38cの絞り効果と逆止弁58の逆止作用により、外周部
空間37とインジェクション溝54との間は遮断される。そ
の結果、背圧室39の圧力は変わらず、スラスト軸受け20
の背面に作用する背圧付勢力にも変動がない。その結
果、液圧縮時には、旋回スクロール18に作用する過大な
スラスト力によって、上述のようにスラスト軸受け20が
後退し、圧縮室圧力が降下して正常運転を継続する。

なお、減圧縮途中でスラスト軸受け20が後退することに
より、圧縮室圧力は第13図の一点鎖線63aの如く途中で
降圧する。

圧縮機停止後は、圧縮室内圧力により旋回スクロール18
に逆旋回トルクが生じ、旋回スクロール18が逆旋回して
吐出冷媒ガスが吸入側に逆流する。この吐出冷媒ガスの
逆流に追従して、逆止弁50が第７図の位置から第８図の
位置に移動し、逆止弁50の表面に施されたテフロン被膜
により、吸入管端面48を密封して吐出冷媒ガスの逆流を
制止し、旋回スクロール18の逆旋回が停止し、吸入通路
42と吐出ポート16との間の空気は吐出圧力を保持する。

また、インジェクション通路の逆止弁58を境にして圧縮
室に連通する通路は、吐出圧力になるが、外周部空間37
と背圧室39との間の空間は暫くのあいだ、中間圧力を保
持し、吐出室油溜34からの潤滑油微少流入により、次第
に吐出圧力に近づく。圧縮機停止時、旋回スクロール18
が逆旋回し、第３圧縮室60a,60bが拡大した位置に停止
し、油穴C38cの外周部空間37への開口部は、ラップ支持
円板18cにより遮断される。

圧縮機停止後は、コイルスプリング59の付勢力によって
も逆止弁58がインジェクション通路55を遮断するので、
外周部空間37から圧縮室への潤滑油の流入がない。

また、圧縮機運転中、主軸受12の給油上流側は、吐出室
油溜34に連通し、給油下流側は中間圧力状態の背圧室39
に連通してその間に差圧が生じ、モータ３の回転子3aを
固定した駆動軸４が旋回スクロール18の方向へ付勢され
る。この付勢力は、スラスト玉軸受13を介して本体フレ
ーム５に支持され、駆動軸４が上部軸受10と主軸受12と
の間の隙間の範囲内で、駆動軸４の不釣り合いや圧縮負
荷に起因して、倒れが生じるのを阻止し、上部軸受10と
主軸受12の片当たりを防止する。

また、圧縮機運転時の温度上昇により、アルミニウム合
金製の本体フレーム５は熱膨張して鉄製のライナー８を
拡管し、ライナー８の外周面と密閉ケース１の内壁との
密着を強めて吐出室油溜34と吐出室２との間の気密を向
上させると共に、本体フレーム５と密閉ケース１との固
定を強めて互いの剛性向上に役立つ。

また、上記実施例では吐出室油溜34の潤滑油を、第２圧
縮室51a,51bに油インジェクションしたが、圧縮機使用
条件などにより吸入室17に通じる第１圧縮室61a,61bに
油インジェクションしてもよい。

まだ、上記実施例ではスラスト軸受20の背面に設けたレ
リース隙間27や環状溝28に吐出室油溜34の潤滑油を導入
したが、モータ室６の吐出冷媒ガスや第２圧縮室51a,51
bなどから中間圧力冷媒ガスを導入してもよい。また、
上記実施例では環状溝81と環状リング82を旋回スクロー
ル18のラップ支持円板18cに配置したが、スラスト軸受2
0の摺動面に配置しても同様の作用と効果を発揮する。

以上のように上記実施例によれば、旋回スクロール18
が、自転阻止機構を形成するオルダムリング24を介し
て、旋回スクロール18に旋回運動させる駆動軸４を支承
する本体フレーム５と、固定スクロール15との間に配置
され、旋回スクロール18のラップ支持円板18cは、ラッ
プ支持円板18cを支持する本体フレーム５のスラスト軸
受20と固定スクロール15の鏡板15bとの間に微少遊合状
態で支持された構成において、ラップ支持円板18cの反
圧縮室側背面を内側の背圧室39と外側の外周部空間37と
に区画すべく、ラップ支持円板18cのスラスト軸受20と
の摺動面には、オルダムリング15に係合して自転阻止機
構を形成するキー溝71に干渉しない環状溝81を設け、環
状溝81に環状リング82を遊合状態で装着してラップ支持
円板18cの本体フレーム５の側を内側の背圧室39と外側
の外周部空間37とに区画し、本体フレーム５の外側の吐
出室油溜34の潤滑油が背圧室39と外周部空間37及び第２
圧縮室51a,51bに順次通じるべく、本体フレーム５に設
けられた油穴38b,駆動軸４と主軸受12との間の軸受隙
間，旋回スクロール18を通る油穴A38a,鏡板15bに設けら
れた油穴C38c,インジェクション溝54,インジェクション
穴52a,51bを経由する油通路を設け、環状リング82がス
ラスト軸受20に接した時、環状溝81の底面と環状リング
82との間に隙間が存在すべく環状溝81を設けたことによ
り、圧縮機起動初期のような背圧室39と吸入室17の圧力
差が余り無い場合や、定常運転時のような背圧室39と吸
入室17の圧力差が有る場合には、旋回スクロール18に追
従して旋回運動をする焼結合金製の弾性を有する環状リ
ング82がラップ支持円板18cと接する本体フレーム５の
摺動面の潤滑油を油掻き作用をして潤滑油を環状溝81の
周辺に収集し、その潤滑油を環状溝81と環状リング82と
の間の隙間や、環状リング82とスラスト軸受20との間の
隙間に充満させて油密封し、背圧室39から吸入室17の側
に、潤滑油や潤滑油中に含まれる冷媒ガスが無制限に流
入するのを防ぎ、背圧室圧力を保持して旋回スクロール
18のラップ支持円板18cを固定スクロール15の鏡板15bに
付勢接触させ、圧縮室を密封して吸入冷媒ガスを圧縮
し、圧縮効率を向上することが出来る。

万一、圧縮室内で液圧縮などが生じて瞬時的に圧縮室圧
力が異常上昇した場合は、旋回スクロール18に作用する
スラスト力が、旋回スクロール18の背面に作用する付勢
力よりも大きくなり、旋回スクロール18が軸方向に移動
し、背圧室39と吸入室17との間の気密を保持しながら旋
回スクロール18のラップ支持円板18cが、固定スクロー
ル15の鏡板15bから離れてスラスト軸受20に支持される
と共に、圧縮室の軸方向密封を解除して、圧縮室圧力を
降下させ、圧縮負荷を軽減して圧縮機の破損や摺動部の
摩耗を防止し、耐久性を向上することも出来る。

また、上記実施例によれば、ラップ支持円板18cに設け
られた環状溝81の溝寸法の一部が環状リング82の幅寸法
よりも狭く、全周にわたって同一にしないことにより、
環状リング82が環状溝81内で相対的な回転移動をしない
ので、環状リング82と環状溝81との間の摺動面摩耗がな
く、環状リング82と環状溝81との間の微少隙間を維持で
き、上述の効果をいつまでも発揮させることが出来る。

また上記実施例によれば、環状リング82は外方向に広が
ろうとする弾性力を有し、環状溝81の外側面に密接する
ことにより、旋回スクロール18に追従して環状リング82
が旋回運動する際に、環状リング82と環状溝81との間で
半径方向の移動がなく、両部品間の隙間を密封する油膜
形成が安定すると共に衝突も生じないので、静粛で安定
した圧縮運転ができる。

また上記実施例によれば、ラップ支持円板18cに設けら
れた環状溝81内で、一対の切り口面が密着すべく環状リ
ング82に切り口を設けたことにより、環状リング82に弾
性力を備えさせながら環状リング82の切り口部を通じて
背圧室39の潤滑油が吸入室17に無制限に流入するのを阻
止し、圧縮効率の低下を防ぐことが出来る。

また上記実施例によれば、旋回スクロール18が、本体フ
レーム５の側に設けられて、軸方向にのみ移動が可能な
スラスト軸受20と固定スクロール15との間に一定隙間を
設けて挾まれており、スラスト軸受20は、本体フレーム
５との間に一定の軸方向隙間を維持しながら吐出室２に
通じる吐出室油溜34の潤滑油圧力を利用して、常に旋回
スクロール18の方向に付勢させたことにより、万一、圧
縮室内で異常な液圧縮が生じて瞬時的に圧縮室圧力が著
しく上昇し、旋回スクロール18に作用するスラスト力が
旋回スクロール18の背面に作用する付勢力よりも大きく
なり、旋回スクロール18が軸方向に移動し、背圧室39と
吸入室17との間の気密を保持しながら旋回スクロール18
のラップ支持円板18cが、固定スクロール15の鏡板15bか
ら離れて圧縮室の軸方向隙間を生じさせても、正常な圧
力にまで圧縮室圧力の降下させることが出来ない場合に
は、ラップ支持円板18cがスラスト軸受20に支持された
状態で、スラスト軸受20が潤滑油圧力の付勢力に抗して
レリース隙間27を減少させる方向に後退させ、旋回スク
ロール18を固定スクロール15の鏡板15bから更に離反さ
せて、圧縮室の軸方向隙間を拡大し、圧縮室圧力を瞬時
的に降下させることが出来るので、圧縮負荷を軽減して
圧縮機の破損や摺動部の摩耗を防止し、耐久性を向上す
ることも出来る。また、旋回スクロール18と固定スクロ
ール15との間の軸方向隙間に大きな異物が噛み込み、旋
回スクロール18が後退し、ラップ支持円板18cがスラス
ト軸受20を押接して過負荷の生じた場合も、上述と同様
な作用によって過負荷軽減効果を発揮すると共に、噛み
込み異物を圧縮冷媒ガスの流れによって除去し、旋回ス
クロール18と固定スクロール15の異常摩耗を阻止して圧
縮冷媒ガス漏れを防ぎ、圧縮効率の低下を防ぐことも出
来る。

また、上記実施例では冷媒圧縮機について説明したが、
潤滑油を使用する酸素、窒素、ヘリウムなどの他の気体
圧縮機の場合も同様の作用効果を期待できる。

発明の効果 以上のように本発明は、旋回スクロールが、自転阻止機
構を介して旋回スクロールを旋回運動させる駆動軸を支
承する本体フレームと、固定スクロールとの間に配置さ
れ、旋回スクロールのラップ支持円板は、ラップ支持円
板を支持する本体フレームのスラスト軸受と固定スクロ
ールの鏡板との間に微少遊合状態で支持された構成にお
いて、ラップ支持円板の反圧縮室側背面を内側の背圧室
と外側の外周部空間とに区画すべく、ラップ支持円板と
スラスト軸受との摺動面のいずれか一方には、自転阻止
部材に係合して自転阻止機構を形成する摺動溝に干渉し
ない環状溝を設け、環状溝に環状リングを遊合状態で装
着してラップ支持円板の本体フレームの側を内側の背圧
室と外側の外周部空間とに区画し、本体フレームの外側
の油溜の潤滑油が背圧室と外周部空間及び吸入室または
圧縮室に順次通じる油通路を設け、環状リングがラップ
支持円板とスラスト軸受との摺動面に接した時、環状溝
の底面と環状リングとの間に隙間が存在すべく環状溝を
設けたことにより、圧縮機起動初期のような背圧室と吸
入室の圧力差が余り無い場合や、定常運転時のような背
圧室と吸入室の圧力差が有る場合には、環状リングがラ
ップ支持円板とスラスト軸受の摺動面の潤滑油を油掻き
作用する。環状溝の周辺に収集された潤滑油は、環状溝
と環状リングとの間の隙間およびラップ支持円板とスラ
スト軸受との摺動面と環状リングの隙間を油密封し、背
圧室から吸入室の側に潤滑油や気体が無制限に流入する
のを防ぎ、背圧室圧力を保持して旋回スクロールのラッ
プ支持円板を固定スクロールの鏡板に付勢接触させ、圧
縮室を密封して吸入気体を圧縮する。

万一、圧縮室内で液圧縮などが生じて瞬時的に圧縮室圧
力が異常上昇した場合は、旋回スクロールに作用するス
ラスト力が、旋回スクロールの背面に作用する付勢力よ
りも大きくなり、旋回スクロールが軸方向に移動し、旋
回スクロールのラップ支持円板が固定スクロールの鏡板
から離れて本体フレームに支持されると共に、圧縮室の
密封を解除して、圧縮室圧力を降下させ、圧縮負荷の軽
減によって圧縮機の破損や摺動部の摩耗を防止し、振
動、騒音、耐久性に優れた効果を有するスクロール気体
圧縮機を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるスクロール冷媒圧縮
機の縦断面図、第２図は同圧縮機における主要部品の分
解図、第３図は同圧縮機におけるシールリング部とスラ
スト軸受部の部分詳細図、第４図は同圧縮機におけるシ
ールリングの外観図、第５図は同圧縮機におけるオルダ
ムリングの外観図、第６図は同圧縮機におけるオルダム
機構部の組立外観図、第７図は第１図におけるＡ−Ａ線
に沿った横断面図、第８図は同圧縮機の吸入管接続部に
おける逆止弁の位置説明図、第９図は第８図におけるＢ
−Ｂ線に沿った部分断面図、第10図は同圧縮機の給油通
路に用いる逆止弁の外観図、第11図、第12図はそれぞれ
同圧縮機の吐出ポート付近における圧縮室の移動説明
図、第13図は同圧縮機の収入行程から吐出行程までの冷
媒ガスの圧力変化を示す特性図、第14図は各圧縮機にお
ける定点の圧力変化を示す特性図、第15図、第17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、第16
図は第15図の部分拡大図である。 ２……吐出室、３……モータ、４……駆動軸、５……本
体フレーム、15……固定スクロール、15a……固定スク
ロールラップ、15b……鏡板、16……吐出ポート、17…
…吸入室、18……旋回スクロール、18a……旋回スクロ
ールラップ、18c……ラップ支持円板、20……スラスト
軸受、27……リリース隙間、28……環状溝、34……吐出
室油溜、39……背圧室、70……シールリング、81……環
状溝、82……環状リング、83……半径方向隙間。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】固定スクロールの一部をなす鏡板の一面に
   形成された渦巻き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板上の旋回ス
   クロールラップを揺動回転自在に噛み合わせ、両スクロ
   ール間に渦巻き形の圧縮空間を形成し、前記固定スクロ
   ールラップの中心部には吐出ポートを設け、前記固定ス
   クロールラップの外側には吸入室を設け、前記圧縮空間
   は、吸入側より吐出側に向けて連続移行する複数個の圧
   縮室に区画されて流体を圧縮するスクロール圧縮機構を
   形成し、前記旋回スクロールは、前記ラップ支持円板の
   自転阻止部材を介して、前記旋回スクロールに旋回運動
   させる駆動軸を支承する本体フレームと、前記固定スク
   ロールとの間に配置され、前記ラップ支持円板は、前記
   ラップ支持円板を支持する前記本体フレームのスラスト
   軸受と前記鏡板との間に微少遊合状態で支持された構成
   において、前記ラップ支持円板の反圧縮室側背面を内側
   の背圧室と外側の外周部空間とに区画すべく、前記ラッ
   プ支持円板と前記スラスト軸受との摺動面のいずれか一
   方には、前記自転阻止部材に係合して自転阻止機構を形
   成する摺動溝に干渉しない環状溝を設け、前記環状溝に
   環状リングを遊合状態で装着して前記ラップ支持円板の
   前記本体フレームの側を内側の背圧室と外側の外周部空
   間とに区画し、前記本体フレームの外側の油溜の潤滑油
   が前記背圧室と前記外周部空間及び吸入室または圧縮室
   に順次通じる油通路を設け、前記環状リングが前記ラッ
   プ支持円板と前記スラスト軸受との摺動面に接した時、
   前記環状溝の底面と前記環状リングとの間に隙間が存在
   すべく前記環状溝を設けたスクロール気体圧縮機。
2. 【請求項２】環状溝と環状リングの幅寸法が全周にわた
   って同一でない請求項１に記載のスクロール気体圧縮
   機。
3. 【請求項３】環状リングはその半径方向に弾性を有し、
   環状溝の外周側壁に密接した請求項１または２に記載の
   スクロール気体圧縮機。
4. 【請求項４】環状溝内で、一対の切り口面が密着すべく
   環状リングに切り口を設けた請求項１または２に記載の
   スクロール気体圧縮機。
5. 【請求項５】旋回スクロールが本体フレームの側に設け
   られて軸方向にのみ移動が可能なスラスト軸受と、固定
   スクロールとの間に一定隙間を設けて挟まれており、前
   記スラスト軸受は、前記本体フレームとの間に一定の軸
   方向隙間を維持しながら吐出気体圧力または吐出圧力と
   吸入圧力との間の中間気体圧力を利用して、常に前記旋
   回スクロールの方向に付勢された請求項１・２・３・４
   のいずれかに記載のスクロール気体圧縮機。