JPH09228968A - スクロール圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スクロール圧縮機において、旋回スクロール
の鏡板背面に形成され、シール区画される高圧の油圧室
と低圧室との間の油の流れ量を適正化し、圧縮機の性能
低下と信頼性の低下を解決すること。 【解決手段】 背圧室（３６）と主軸（１４）側上部周
辺部の高圧油圧室（４１）とをシールするシール手段
（３４）を、旋回スクロール軸受部を有する旋回スクロ
ール（６）のボス部（６ｃ）の先端面に対向したフレー
ム（１１）内周面に備え、該ボス部の先端面に油を保持
する孔５８を設けるなどして、該シール手段を越えて微
量油を高圧室から低圧室へ漏らす給油路を構成する。 【効果】 高圧室から低圧室へ流れる油の量が適正化さ
れ、圧縮機の性能が大幅に向上できるとともに、圧縮機
の信頼性も改善できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷凍空調用・冷蔵
庫用等の冷媒用圧縮機として用いられるスクロール圧縮
機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来技術のスクロール圧縮機は、例えば
特開平２−９９７３号公報（特公平７−５１９５０号公
報）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。旋回スク
ロールの鏡板背面部の背圧室にはシールリングから排出
された潤滑油が溜められやすい構造となっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来技術の引用例にお
いては、背圧室には高圧室である油圧室からシールリン
グに設けた絞り通路を介して排出された潤滑油が溜まっ
ており、その油がスラスト軸受面を経て全て吸入室側に
流入する油経路となっている。その油量調節は、シール
リングに設けた絞り通路と、旋回スクロールの鏡板外周
の背面部に設けたスラスト軸受面の油膜厚さの大きさで
行っている。このような構成では、単一の油量調節機能
のみであること、さらに小さい絞り部でも大量の油が流
出しやすいことから、その油量調節が不安定であるこ
と、さらに、中間圧力の値も変動すること、さらに、高
圧油が吸入室側に流入する油経路となっているため、吸
入冷媒ガスの油による加熱作用を受けて、圧縮機の体積
効率が低下する等の問題がある。本発明では上記の圧縮
機の性能低下と中間圧力の変動に伴う圧縮機の信頼性低
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、旋回スクロ
ールの鏡板背面部に高圧の油圧室と低圧室とをシール部
を介して備え、旋回スクロールの鏡板背面部にシール部
のシールリング幅より同等以下の孔径を有する孔を備
え、該孔を有する旋回スクロールが旋回円運動をするに
伴い、油圧室の油が該孔に溜まって、前記シールリング
をまたいで低圧室側にて排出される油漏れ手段を構成し
たことを特徴としている。

【０００５】あるいは、旋回スクロールの鏡板背面部に
高圧の油圧室と低圧室とをシール部を介して備え、旋回
鏡板背面と対向した静止側のフレーム台座部にシール部
のシールリング幅より同様以下の孔径を有する孔を備
え、両室をシールするシール部のシールリングを有する
旋回スクロールが旋回円運動をするに伴い、油圧室の油
が上記孔に溜まって、前記シールリングが該孔をまたい
で該孔が低圧の雰囲気へと間歇的に設定することによ
り、該孔に溜った油が低圧室にて排出される油漏れ手段
を構成している。

【０００６】このような、構成において、シール手段か
ら低圧室もしくは、背圧室への油漏れ量を微量とせし
め、その微量油がオルダム部などの摺動部を潤滑したあ
と、旋回スクロールの鏡板部に設けた細孔を介して圧縮
室に油を注入せしめた構成を特徴としている。このよう
な構成手段とすることにより、高圧油圧室４１から背圧
室３６への油の流入量を最適化することにより、従来機
に対して軸受隙間から流出した油の、背圧室３６内部へ
の流入量を大幅に減少させる効果がある。そのため、該
空間３６の油溜り現象が回避される。

【０００７】旋回スクロールの鏡板部に設けた細孔を介
して圧縮室に油を注入せしめているので、背圧室から油
の排出作用がスムースにいき、従来機の中間圧力が変動
するような不安定現象は回避される。また、油が微量で
あれば攪拌損失がおこらなくなるものである。また、そ
の微量の油は、オルダム室５１へ移動し、オルダム摺動
部での油潤滑に供され、かつオルダムキー溝部に油が溜
ってその周辺部での潤滑が確実に行われ、その部分での
摺動性能が改善されるとともに、図２６に示すように、
背圧室への漏れ油量を適正範囲とすることで、高性能化
と圧縮機全体の騒音を低減できる作用がある。また、圧
縮機内を循環する油の量を最小限にとどめているので、
圧縮機から外部への油上がり量を低下せしめ、常に圧縮
機内に油が保持されることになる。

【０００８】また、シール手段に付加した具体的な油漏
れ構造として、図１３乃至図１５に示すように、旋回ス
クロール軸受部を有する旋回ボス部の先端面に、フレー
ム中央部の端面の環状溝内に備えたシールリング幅より
同等以下の孔径を有する孔を備え、該孔を有する旋回ス
クロール軸受部を有する旋回ボス部が旋回円運動をする
に伴い、主軸周辺の油圧室の油が孔に溜まって、前記シ
ールリングをまたいで背圧室側にて排出されるという油
漏れ手段を構成した実施形態がある。

【０００９】本構造による移送を以下「油ポケット式移
送方法」と呼ぶ。該油ポケット式移送方法による漏れ油
量（Ｑｏｂ）は、図２７に示すように、高圧油圧室と背
圧室との差圧で決まらず、クランク軸の回転数と孔の総
容積の大きさできまり、いかなる運転圧力条件によって
も一定した油漏れ量とせしめることができ、従来機の油
に起因した性能低下及び性能バラツキの大の課題も含め
て改善できる効果、及び上記した従来機にみられた信頼
性低下を防止できる作用と効果がある。

【００１０】従来機の場合には、図２７の二点鎖線（直
線（ａ））と破線（直線（ｂ））に示すように、高圧油
圧室と背圧室との差圧に比例した油漏れ量特性となるた
め、十数ｋｇ／ｃｍ² という必要なシール差圧条件で、
例えば１００ｃｍ³ ／分以下に抑えたいときには、前記
引用例における絞り部の通路面積は約０．０５ｍｍ²と
非常に小さく設定する必要があること、また漏れ油量も
図２７の直線（ａ）と直線（ｂ）のようにばらつきの大
きい油漏れ量特性となる課題もしくは問題を有すること
になる。

【００１１】さらに、シール手段に付加したその他の微
小油漏れ構造として、旋回ボス部の先端面にシールリン
グ幅より同等以上の開口部を有する凹み部を備え、該凹
み部を有する旋回ボス部が旋回円運動をするに伴い、主
軸周辺の油圧室の油が凹み部に溜まって、前記シールリ
ングをまたいで背圧室側にて排油される油漏れ手段を構
成し、該凹み部の中心位置が旋回中心に対して、フレー
ム中央部の端面の環状溝に嵌まった環状のシールリング
の中心径より内側に、あるいは外側に偏心して設定した
ことを特徴とするものである。

【００１２】このようにすることで、主軸周辺の油圧室
と背圧室とが間歇的に上記該凹み部を介して連通するこ
とになる。偏心寸法が大きくなるほど両室の連通期間が
短くなって、油漏れ量を調節できるようになるものであ
る。また、シール手段に付加したその他の油漏れ構造と
して、旋回スクロール軸受部を有する旋回ボス部の先端
面にディンプル状の微細孔を設けてもよい。旋回ボス部
の先端面のディンプル状微細孔構造は、樹脂製シールリ
ングの摺動面の変形をやわらげる作用があり、該樹脂製
シールリングの長寿命化が図れる効果がある。また、該
シールリングの周方向に設けた微小隙間（合い口隙間）
は、熱膨脹によるクリープ変形を避ける作用が得られ
る。

【００１３】さらに、本構造では、従来機の側部空間か
ら吸入室への高温の油漏れ作用を防止できるので、吸入
室における吸入ガスの内部加熱量を軽減できる。このた
め、吸入ガスの内部加熱量低下による体積効率の向上と
攪拌損失低減によって、全断熱効率の向上が大幅にはか
れる。また、この効果と作用は、軸受油量が増加して吸
入ガスの内部加熱量が増加する従来機の高圧力比域での
運転条件において、本発明では、顕著な効果が得られ
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の諸実施形態について図１
乃至図２８にわたって説明する。

【００１５】図１及び図２は、旋回スクロール２００の
鏡板背面部２００ａに対向する静止部材のフレーム台座
部２０２に、高圧の油圧室２１５と低圧の油圧室２１６
とを区画シールするシール部２２０を構成した本発明の
実施形態を示す。低圧の油圧室２１６とは、吸入圧力の
雰囲気の空間を意味し、あるいは吸入圧力と吐出圧力の
中間圧力となる空間を意味する。

【００１６】旋回スクロール２００の鏡板背面部２００
ａには、シール部２２０のシールリング２２０ａの径方
向の位置に対して略旋回スクロールの旋回半径ε_thの前
後の大きさの距離範囲内の位置に、該シール部のシール
リング２２０ａの幅Ｌ₁ より同等以下の孔径ｄ₁ を有す
る孔もしくは凹み部２０５を設けられており、該孔の断
面形状は円形が好ましいが、その他多角形状としてもよ
い。図１では、シールリング２２０ａと孔２０５との中
心間距離をＬｒで示しており、Ｌｒ≒ε_thの関係があ
る。図１において、該孔２０５を有する旋回スクロール
２００が旋回円運動をするに伴い、油圧室２１５の油２
２ａが該孔２０５に侵入して充満するようになる。

【００１７】次ぎに、図２に示すように、上記した、旋
回スクロール２００が旋回円運動をするに伴い、該孔の
位置は破線の２０５ａの位置から実線の２０５ｂの位置
へ移動することになる。その孔２０５ｂの位置は、低圧
室２１６の雰囲気にあるため、該孔に溜まって油２２ａ
は、下方に排出されることになる。このように、旋回ス
クロール２００の鏡板背面部２００ａに設けた孔２０５
（いわゆる「油ポケット」）が、旋回円運動に伴い、高
圧油圧室２１５にて油を補給し、前記シールリングをま
たいで低圧室側にて排出するような油漏れ手段を構成し
ている。上記したＬｒ≒ε_thの寸法関係とすることによ
り、間歇的に行なわれる上記した油の補給作用と排出作
用とを同等になさしめ、最も効率的に得られるものであ
る。

【００１８】図３及び図４は、旋回スクロール２００の
鏡板背面部２００ａに、高圧の油圧室２１５と低圧室２
１６とをシールする環状のシール部２２０を構成し、該
シール部２２０と対向する静止部材のフレーム台座部２
０２に上記油移送用孔２０６を設置した実施形態を示
す。該孔２０６は、前記シール部２２０のシールリング
２２０ａの幅Ｌ₁ より同等以下の孔径ｄ₁ を有する孔２
０６である。旋回スクロール２００の鏡板背面部２００
ａに設けたシール部２２０となるシールリング２２０ａ
は、フレーム台座部２０２の油移送用孔２０６の径方向
位置に対して、旋回半径ε_thの前後の大きさの距離範囲
内の位置にある。すなわち図１にてしめしたようにＬｒ
≒ε_thの寸法関係にある。

【００１９】図３に示すように、旋回スクロール２００
が旋回円運動をするに伴い、油圧室２１５の油２２ａが
該孔２０６に侵入して充満するようになり、次ぎに、図
４に示すように、上記した、旋回スクロール２００が旋
回円運動をするに伴い、該孔の位置は低圧室２１６の雰
囲気にあるため、該孔に溜まった高圧の油２２ａは、流
出排出されることになる。このように、フレーム台座部
２０２に設けた孔２０６が、シールリングの旋回円運動
に伴い、該孔２０６が高圧油圧室２１５の雰囲気とな
り、その次ぎには、低圧室２１６の雰囲気となって、そ
の結果、該孔２０６の油の補給作用と排出作用を間歇的
に機能せしめすことが可能となる。

【００２０】図５以降の実施形態は、上記した油ポケッ
ト移送法による微量の油漏れ手段の具体的な実施形態を
示したものである。

【００２１】図５は、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る。図５に示すように、密閉容器
２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２内は上部室１ａ（吐
出室）と上部電動機室１ｂ、下部電動機室１ｃとに区画
されている。圧縮機部１００は固定スクロール５と旋回
スクロール６を互に噛合せて圧縮室８を形成している。

【００２２】固定スクロール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。フ
レーム１１は図６に示すように、中央部に軸受部４０を
形成し、この軸受部４０に回転軸１４が支承され、回転
軸先端の偏心軸１４ａは、上記旋回スクロール６のボス
部６ｃに相対的な回転運動が可能なように挿入されてお
り、旋回ボス底部２９との間に油室６ｋが形成されてい
る。

【００２３】またフレーム１１には固定スクロール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、図７に示すように、オルダムリング部とオルダム
キー部とからなるオルダムリング３８によってフレーム
１１に支承され、旋回スクロール６は固定スクロール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。オルダムリング３８の全体構造を示す斜視図を
図１７に示す。回転軸１４には下部に、ロータ３ｂに固
定された電動機軸１４ｂが一体に連設され、電動機部３
が直結されている。

【００２４】固定スクロール５の吸入口１６には密閉容
器２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１８（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１ｂは電動機ステータ３ａと密閉容器２
の側壁２ａとの間の通路２５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２を
貫通する吐出管２０に連通している。なお、２２は密閉
容器底部の油溜りを示し、潤滑油２２ａは、密閉容器２
の下部に油溜り２２として溜められる。１５は吸入部の
逆止弁部であり、逆止弁用スプリング５ｈにより付勢さ
れている。

【００２５】回転軸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
６の鏡板６ａのボス部６ｃ内の旋回軸受３２を介して、
スクロール圧縮要素部である旋回スクロール６と係合し
ている。回転軸１４には、各軸受部への給油を行なうた
めの偏心縦孔１３が回転軸１４の下端から上端面まで形
成される。２３は、回転軸１４の下端と底部油溜り２２
を連絡する揚油管である。偏心軸部１４ａの下部には、
主軸受（スラスト鍔付きすべり軸受タイプ）４０があ
り、その外周部には、旋回スクロールの鏡板背面にある
背圧室３６と主軸側周辺部の高圧油圧室４１とをシール
するシール手段３４をフレーム端面１１ｃに備えてい
る。

【００２６】なお、旋回スクロール６の旋回運動に伴う
遠心力を相殺する第１バランスウェイト９ａをフレーム
１１下側の電動機室１ｂ側の主軸１４に固定して配置し
ている。旋回スクロール６の旋回運動に伴う遠心力を相
殺する第１バランスウェイト９ａをフレーム１１下側の
電動機室１ｂ側の主軸１４に配置しているため、その空
間は冷媒ガス域であり、その空間内が油の雰囲気でない
ことによって上記した該バランスウェイト９ａの回転に
よる撹拌損失が大幅に減少できる。

【００２７】潤滑油２２ａの油溜り２２内に浸漬された
揚油管２３の下端は高圧の吐出圧力Ｐｄを受けている。
容器底部の油溜り２２中の潤滑油２２ａは、偏心縦孔１
３内の遠心ポンプ作用により、該偏心縦孔１３内を上昇
する。なお、旋回軸受３２及び主軸受（すべり軸受４
０）のまわりは、前記シール手段３４にて、旋回鏡板６
ａに設けた細孔６ｄ（図８参照）により圧縮途中の圧力
である中間圧力Ｐｍの状態にある背圧室３６と隔絶され
ているため、概略吐出圧力の雰囲気にある。偏心縦孔１
３内を上昇した潤滑油２２ａは、主軸受４０及び旋回軸
受３２へ給油される。それら軸受部３２、４０に給油さ
れた一部の微量の油は、シール手段３４を通って、背圧
室３６に流入する。

【００２８】なお、背圧室３６に流入した油は、図６に
示すように、連通路用溝１１ｍを介してオルダム室５１
に流入し、オルダムリング部３８周辺部を潤滑する。ま
た、その微量の油の一部は、図７に示すように旋回鏡板
外周部から鏡板摺動面５ｋを通って吸入室５ｆへもれ、
吸入冷媒ガスと混合する。

【００２９】一方、背圧室内部の油は、背圧孔６ｄを介
して圧縮室８にも流出する。圧縮室８に至った油は、ス
クロールラップ間の間隙をシールしながら圧縮室間の漏
れを防止しながら、冷媒ガスとともに加圧され、吐出口
１０を介して固定スクロール５上方の吐出室１ａさらに
電動機室１ｂへと移動する。この吐出室１ａと電動機室
１ｂとで主に冷媒ガスと油は分離され、油は密閉容器２
の下部の油溜り２２に落下し、再び各摺動部に供給され
る。このような油の流れとすることにより、圧縮機各部
での潤滑が確実に行われる。

【００３０】なお、下軸受部４４に自動調心球面ガイド
軸受４４ａを適用し、主軸１４と主軸受部４０及び下軸
受部４４との強い片当たりを防止している。尚図中実線
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。

【００３１】図５において、主軸１４は、鍔付きすべり
軸受部４１の鍔付き部で支えられている構成となってい
るが、仮に主軸が上方向に移動したときには、主軸段付
き部１４ｍの上端面が旋回ボス端面（シール面）６ｎに
接触して傷つけないように、主軸１４は、その偏心軸１
４ａの上端面が旋回ボス底面６ｐに先に当接するように
設定されている。主軸１４のスラスト移動量は、偏心軸
１４ａの上端面と旋回ボス底面６ｐとの軸方向隙間で決
まるようにしており、その隙間は、主軸の段付き部１４
ｍの上端面と旋回ボス端面（シール面）６ｎとの隙間よ
り小さく設定している。

【００３２】また図５において、偏心穴１３から上昇し
た油は、主軸受け４０及び旋回軸受け３２に給油された
後、高圧油圧室４１に至る。該油圧室４１の油は、排油
穴３７から排油管６０に導かれて、密閉容器の内壁面２
ｃに至る。次にその排出された油は、容器側壁面２ｃに
沿って下方に落下する。

【００３３】図６は、フレーム１１とシール手段３４の
周辺部の構造を示す部分縦断面図である。中央部の主軸
１４を支持するフレームの中間上方部に旋回スクロール
の鏡板部の背面部を支える鏡板支持座１１ｆを形成し、
旋回スクロールの自転防止部材としてオルダムリング本
体部３８ａとオルダムキー部３８ｂとからなるオルダム
リング３８を旋回スクロール６とフレーム１１との間に
配置する。オルダムリング本体部３８ａが軸方向に対向
するフレーム台座面１１ｐがある。

【００３４】図６において、旋回スクロールの鏡板背面
にある背圧室３６と主軸側周辺部の高圧油圧室４１とを
シールするシール手段３４をフレーム中央部端面１１ｃ
に備えている。軸受隙間から流出した油が、シール手段
３４にて背圧室３６内部への流入を極力阻止されるも、
圧縮機の性能と信頼性確保のため、かつ騒音低減のた
め、油を微量混入する給油路を、例えば、図１３や図１
４および図１８に示すような前記した「油ポケット移送
法」による給油経路を構成している。背圧室３６に混入
した微量油は、オルダム室５１へ移動し、オルダム摺動
部での油潤滑に供される。

【００３５】また、旋回スクロール６の数十ミクロンと
いう軸方向移動及び傾動に拘りなく該シール手段のシー
ル部を除いて、旋回ボス部６ｃの先端面６ｎと上記フレ
ーム内周面１１ｃとに軸方向隙間δｃを確保している。
すなわち、フレーム台座部１１ｆの高さＬｆ寸法に対し
て旋回ボス部高さＬｍ寸法を数百ミクロン小さく設定し
ている。実用的には、軸方向隙間δｃ＝０．３ｍｍから
０．５ｍｍ前後の隙間となる。このことで、上記先端面
６ｎを傷つけることがなくなり、シール部３４のシール
面をも損傷を回避でき、シール部機構の長寿命化と信頼
性向上が図れる。

【００３６】即ち、旋回スクロール６の軸方向移動及び
傾動に拘りなく該シール手段のシール部を除いて、図６
に示すように、旋回ボス部６ｃの高さＬｍに対してフレ
ーム台座部１１ｆから中央端面の深さＬｆを、Ｌｆ＞Ｌ
ｍの寸法関係としているので、旋回スクロールからフレ
ーム側に移動しても、旋回ボス部６ｃの先端面６ｎと上
記フレーム端面１１ｃとに軸方向隙間δｃを確保できる
ので、上記先端面６ｎを傷つけることがなくなる。すな
わち、上記のＬｆ＞Ｌｍの寸法関係とすることで、旋回
スクロールの鏡板背面部の軸方向の動きを上記フレーム
台座部の上端面部で規制している構成としている。

【００３７】図７及び図１６において、旋回スクロール
の鏡板６ａの背面とフレーム１１とで形成される空間
を、旋回スクロールの鏡板背面のフレーム側軸方向移動
を規制する環状のフレーム台座部１１ｆによって旋回ボ
ス部６ｃの周辺の背圧室３６とフレーム台座部より外側
にあってオルダム機構部を備えたオルダム室５１とに区
画し、該背圧室とオルダム室を連通する溝１１ｍを上記
フレーム台座部の上端面に形成するも、該連通溝１１ｍ
の底面を該フレーム台座部１１ｆの外側のオルダム室５
１の底面１１ｐの位置より上方位置に設定している。

【００３８】すなわち、上記連通溝１１ｍの底面は上記
オルダム室５１の底面１１ｐに対してＬ５寸法分突起し
た構造としている。このような構成により、該突起部５
９にて、前記鏡板支持座１１ｆの外周部となるオルダム
室を油溜め部としての機能を有することになる。また、
必然的にオルダムキー溝部５７ａにも油がたまることに
なる。

【００３９】また、オルダム室５１に溜った油２２ａが
オルダムリング本体部３８ａの往復移動にともない周辺
部に飛散し、油滴となって背圧室及びオルダム室５１の
摺動部の潤滑に供される。このため、圧縮機が停止され
てもその部分には油が残っており、特に自転荷重の作用
するオルダムキー溝部５７ａには常に油が有る。そし
て、圧縮機の再起動時においては、従来機のような油量
不足が生じることがなくなる。また、油量不足によるオ
ルダム機構部の摺動部の潤滑性能が損なわれることも解
消され、そのオルダム機構部の信頼性が向上できる。

【００４０】なお、旋回スクロールの鏡板６ａは、図７
に示すように、固定スクロール鏡板面とフレーム台座部
１１ｆの上端面とによって数十ミクロンの微小隙間δｈ
（背面隙間）でもってはさまれており、通常は、この隙
間は、旋回鏡板の背面側にある。その微小隙間δｈは、
前述した軸方向隙間δｃに対して約１／１０の大きさに
なっている。

【００４１】図８及び図９は旋回スクロールの平面図と
縦断面図である。旋回スクロール６の旋回軸受部３２を
有する旋回ボス部の先端面６ｎに複数個の小孔５８を備
えている。旋回ボス部の先端部６ｃは、旋回軸受部３２
の中央部６ｈのハウジング径より大きく設定している。
６ｍは、旋回スクロール側のオルダムキー溝部である。
旋回鏡板６ａに設けた細孔６ｄは、スクロール巻き終わ
り部６ｊ，６ｉからラップ中央部に向かって１巻き以内
のラップ側壁６ｂ近傍の鏡板部６ａに位置している。例
えば、スクロール巻き終わり６ｉのラップ巻き角即ち旋
回外線室側のラップ巻き終り角は、インボリュート曲線
のインボリュート伸開角度にしてλｅ＝１６．０ｒａｄ
の位置となっている。一方、細孔６ｄは、インボリュー
ト伸開角度にしてλｂ＝１２．３ｒａｄの位置となって
いる。このような位置関係とすることにより、吸入過程
時の圧縮途中の圧力となる中間圧力Ｐｍを背圧室３６に
導くことができるとともに、背圧室３６にある潤滑油を
その孔６ｄを介して、圧縮室８側への排出作用をスムー
ズに行なわせしめることができる。

【００４２】図１０乃至図１２はシール手段３４のシー
ルリング部３４ａの平面図と縦断面図および部分斜視図
である。該シールリング部３４ａは、鋳鉄製、アルミ製
あるいはフッ素樹脂材料系統の材料でよい。シールリン
グ部３４ａは、熱膨張によるクリープ変形を避けるた
め、樹脂性リング３４ａに段階状カット３４ｈと、その
周方向に初期隙間（例えば数十ミクロンの微小隙間）Ｌ
９を設けている。このＬ９を「合い口隙間」と呼ぶ。段
階状のカット（切り込み部）を設けることによって、該
シールリング３４ａの内側に内圧が作用すると、図１０
の破線で示すように、ΔＬ寸法分ふくらみ、合い口隙間
Ｌ９が大きくなるとともに、外周面３４ｍが環状溝の外
側面３３ｍに密着してシール性が向上する。このΔＬ寸
法分と変形後の合い口隙間Ｌ９’とは、次の関係があ
る。

【００４３】 Ｌ９’＝Ｌ９＋２×３．１４×ΔＬ …（１） 上下の合い口隙間の空間３４ｃをシールするのは、周方
向シール部３４ｈの直線部（曲線部）となる。そのシー
ル長さＬ１０は、実用的にシール幅Ｌ１、シール高さＬ
１の約１．５倍以上から２倍前後のシール長さとなる。
結果的にＬ９’＝０．２以下になるように、環状溝の大
きさ、シールリング外径などが決められよう。このよう
に、樹脂性シール手段３４たとえば、テフロン系統の軟
質樹脂性シールリングを設けることにより、シール性能
を確保して、シールリング溝部の周辺部の寸法精度を緩
和できる効果がある。周方向の隙間として、実験的に、
Ｌ８＝Ｌ９＝０〜０．１ｍｍがシール性能的に良好であ
る。

【００４４】樹脂性シールリング３４ａの階段状のカッ
ト（切り込み部）を設けたものは、周方向の隙間を微小
隙間にカットした帯状のシールリングとすることで、図
１２の実線矢印に示すように、微小な圧力差でも、帯状
のシールリングは周方向と径方向の二方向に微動して、
該リング溝３３の外周面３３ｍの全周域に密着できるよ
うになり、起動初期の微小差圧であっても、上記した作
動によってその部分のシール性能が発揮できるものであ
る。

【００４５】図１３乃至図１５は、シール手段に付加し
た微小油漏れ構造として、旋回スクロール６の旋回軸受
部３２を有する旋回ボス部の先端面６ｎに複数個の小孔
５８を備えた実施形態である。複数個の小孔５８は、フ
レーム中央部の端面１１ｃの環状溝３３に備えたシール
リング３４ａの中心径Ｄ１とほぼ同等の中心径Ｄ２の位
置に、シールリング幅Ｌ１より同等以下の孔径ｄ１を有
する。このような構成とすることで、複数個の小孔５８
は、該孔を有する旋回スクロールの旋回ボス部が旋回円
運動をするに伴い、主軸周辺の油圧室４１の油が小孔に
溜まって図１３の状態から、前記シールリング３４ａを
またいで、図１４の状態の背圧室３６側に間歇的に排油
されることになり、油の補給作用と排出作用とを効率的
に機能せしめることができる。孔５８からの油の抜けを
良くするため孔底を円錐形状とし、その孔深さＨ₁ を孔
径ｄ₁ とほぼ同等としている。

【００４６】図１３において、１４ｇは、主軸１４を主
軸受４０のスラスト受け面部４０ａで支え、かつ接触摺
動可能とせしめるために設けたつば部である。該つば部
１４ｇの回転運動に伴い、油圧室４１内にあるつば部１
４ｇ周囲の油を上方に押し上げる作用をなし、その押し
上げられた油は矢印のように小孔５８に侵入しやすくな
り、上記した油の確実な補給作用が得られる。なお、図
１４において、環状溝３３の溝外径Ｄ４の内側の範囲が
吐出圧力域となり、この部分の油圧力が旋回スクロール
側への軸方向押しつけ力の大部分を占める。

【００４７】図１５に示すように、円周等分に配置した
複数個の各々の小孔５８は、クランク軸の１回転につき
１回の油移送機能を備えることになる。図中のε_thは旋
回半径を意味する。この油ポケット式移送方法による漏
れ油量は、図２７の実線で示すように、概ね油圧室と背
圧室との差圧（Ｐｄ−Ｐｍ）で決まらず、クランク軸の
回転数と小孔５８の総容積の大きさできまる。すなわ
ち、油漏れ量Ｑｏｂ（ｃｃ／ｍｉｎ）は、概略次式で求
まる。

【００４８】 Ｑｏｂ＝Ｎ×３．１４×ｄ₁ ² ×Ｈ×ｎ×η／４ …（２） ここで、 Ｎ：回転数（ｒｐｍ） ｎ：小孔の個数 η：移送効率（理論流量に対する実流量の比） また、上記した油の抜けを更に良くし、流出抵抗を低減
するために、環状溝の外側のフレーム端面１１ｃに環状
の凹み部６３を設けている。なお、図２６は、シール手
段から背圧室への油漏れを量が、圧縮機吸い込み冷媒量
に対して、重量比率でｒ_o ＝１．５％前後であるよう
に、上記油漏れ量を調節微量とせしめることで、圧縮機
性能がピーク値となり、騒音レベルが低くなる作用と効
果のあることを示す実験値である。なお、図１３には、
シールリング３４ａの作動を確実になさしめるため、シ
ールリング３４ａの背部にバックアップスプリング３４
ｆを付加した構造を示す。該バックアップスプリング
は、例えば、バネ用ステンレス鋼帯の材質で、板厚が
０．２ｍｍ前後でリングの自由高さが１ｍｍ前後の波板
状で環状に形成してよい。（図示省略）上記微量の油
は、式（２）で表わされるように、差圧によらず常に一
定量確保されるため、背圧室とオルダム室内部の摺動部
の油切れ現象が回避される。

【００４９】図１８乃至図２５は、そのほかの微小油漏
れ手段を構成した実施形態である。図１８は、旋回ボス
部６ｃの先端面６ｎにシールリング幅より同等以下の径
方向幅Ｗ１の開口部を有する凹み部７２を備え、該凹み
部７２は周方向に伸びた長孔形状とした実施形態であ
る。該凹み部７２は、図１８に示した摺動接触する幅
（摺接幅）Ｗ２内にあって、少なくともシールリング幅
より内側に設定している。同図において６ｓは摺動接触
面を示す。図１９及び図２０は、凹み部５８，７２の孔
形状を示す。それぞれ矩形断面と円錐断面の例である。

【００５０】図２１は、旋回ボス部の先端面にシールリ
ング幅より同等以上の開口部を有する凹み部７４，７
５，７６，７７を備え、該凹み部の中心位置が旋回中心
Ｏｍに対して、フレーム中央部の端面の環状溝３３に嵌
まった環状のシールリング３４ａの中心径（概ねＤ１寸
法）より内側に、あるいは外側に設定した実施形態であ
る。図２２と図２３は、内側に設定した放射状溝７７と
シールリング３４ａとの位置関係を示す部分断面図であ
る。このように上記凹み部を摺接範囲Ｗ２の中心径Ｄ
１，Ｄ２に対して偏心した位置に設定することで、それ
らの凹み部７４，７５，７６，７７は、旋回スクロール
の旋回ボス部が旋回円運動をするに伴い、主軸周辺の油
圧室４１の油が凹み部に溜まって図２２の状態から、前
記シールリング３４ａをまたいで、図２３の状態の背圧
室３６側に間歇的に排油されることになる。この場合に
は、差圧による油漏れ特性が伴うので油量が増えること
になる。このように構成することで、主軸周辺の油圧室
と背圧室とが間歇的に上記該凹み部を介して連通するこ
とになる。また、中心径Ｄ１，Ｄ２となる円７９との偏
心量が大きくなるほど両室の連通期間が短くなって、ひ
いては油漏れ量を調節できるようになるものである。

【００５１】図２４及び図２５は、そのほかの油漏れ構
造として、旋回スクロール軸受部を有する旋回ボス部の
先端面６ｎにディンプル状の微細孔８２（８２ａ，８２
ｂ）を設けた実施形態であり、例えば該微細孔８２の最
大径は０．２〜０．５ｍｍ前後のものとする。ディンプ
ル状の微細孔８２ｈは、旋回ボス部の先端面の全周面に
設けても良いし、図２４に示すようにある角度範囲θｓ
に限ってもよい。該ディンプル状の微細孔８２の孔径ｄ
５は、１ｍｍ以下の値で散在しても良い。ディンプル状
微細孔構造は、樹脂製シールリングの摺動面の変形をや
わらげ、小さな傷などの損傷を防止できる作用を備え、
該樹脂製シールリングの長寿命化が図れる効果がある。

【００５２】図２８は、横形スクロール圧縮機３００に
本発明を適用した実施形態である。図２８にしめした部
材番号で、図１から図２７にしめした部材番号と同じ番
号となっている部材は、これまで説明したものと同一機
能を有する。旋回スクロール６の鏡板背面部２００ａに
対向する静止部材のフレーム台座部９７ｆに、高圧の油
圧室４１ａと低圧室３６ｃ（吸入圧力の雰囲気の室）と
をシールするシール部３４を構成し、旋回スクロール６
の鏡板背面部２００ａには、シール部３４のシールリン
グ３４ａの位置の径方向に対して旋回半径ε_thの前後の
大きさの距離範囲内の位置に、該シール部のシールリン
グ３４ａの幅Ｌ₁ より同等以下の孔径ｄ₁ を有する孔５
８ｐ，５８ｒを設けている。図２８において、該孔５８
ｐを有する旋回スクロール６が旋回円運動をするに伴
い、油圧室４１の油が該孔５８ｐに侵入して充満するよ
うになり、一方該孔５８ｐと１８０度反対の位置にある
孔５８ｒは、油の排出作用をなし、該排出油は、それよ
り外周部に位置するスラスト摺動部９２ひいてはオルダ
ム摺動部３８へ移動して、潤滑に供されることになる。
なお、９５ａは、吐出室１ａの油溜め部で、９５ｂは、
電動機室１ｂの油溜め部である。両油溜め部を油通路９
６にてつないでいる。９５ｂと給油孔１３及び軸受部３
２の軸受隙間を介して油圧室４１ａとは給油経路として
連通している（図示省略）。

【００５３】上記実施形態によれば、従来機でみられた
側部空間から吸入室５ｆへの高温の油漏れ作用を極力微
小量に抑制できるので、吸入室における吸入ガスの内部
加熱量を大幅に軽減できる。このため、吸入ガスの内部
加熱量低下による体積効率の向上と攪拌損失低減によっ
て、全断熱効率の向上が大幅にはかれる。また、この効
果と作用は、差圧給油方法による従来機と比較して、軸
受油量が増加して吸入ガスの内部加熱量が増加する高圧
力比運転条件において、顕著な効果となる。

【００５４】

【発明の効果】本発明によれば次の効果がある。

【００５５】（１）高圧油圧室４１から背圧室３６への
油の流入量を最適化することにより、従来機に対して軸
受隙間から流出した油の、背圧室３６内部への流入量を
大幅に減少させるため、該空間３６の油溜り現象が回避
される。旋回スクロールの鏡板部に設けた細孔を介して
圧縮室に油を注入せしめているので、油の排出作用がス
ムースにいき、従来機の中間圧力が変動するような不安
定現象は回避される。また、油が微量であれば攪拌損失
がおこらなくなるものである。

【００５６】（２）上記微量の油は、差圧によらず常に
一定量確保されるため、背圧室とオルダム室内部の摺動
部の油切れ現象が回避される。いいかえれば、上記微量
の油は、背圧室からオルダム室５１へ移動し、オルダム
摺動部での油潤滑に供され、かつオルダムキー溝部に油
が溜まってその周辺部での潤滑が確実に行われ、その部
分での摺動性能が改善されひいては摺動損失が低減す
る。

【００５７】（３）前記引用例では、絞り部の通路面積
は非常に小さく設定する必要があること、また漏れ油量
もばらつきの大きい油漏れ量特性となる課題（問題）を
有するため、性能が変動することになるが、本発明で
は、差圧によらず常に一定の油量のため、性能のばらつ
きが小さい。このため、製品品質が高くなる。

【００５８】（４）上記項目の効果と併せて、油による
シール性能向上による圧縮機の性能改善と信頼性を大幅
に向上でき、年間を通して空調機の消費電力が大きく低
減できる。

【００５９】（５）圧縮機の騒音低減と圧縮室への油量
が抑えられて油上がり低減が図れ、圧縮機の品質向上と
信頼性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るスクロール圧縮機のフレーム台座
部にシール部を備え、旋回スクロール鏡板背面部に油移
送用の孔を設置した１実施形態を示す断面図

【図２】図１に示す旋回スクロールが１８０度旋回した
状態を示す断面図

【図３】本発明に係るスクロール圧縮機の旋回スクロー
ルの鏡板背面部にシール部を備え、フレーム台座部に油
移送用の孔を設置した他の実施形態を示す断面図

【図４】図３に示す旋回スクロールが１８０度旋回した
状態を示す断面図

【図５】本発明に係るスクロール圧縮機の他の実施形態
の全体構成を示す縦断面図

【図６】本発明に係るスクロール圧縮機のフレームにシ
ール部材を組み込んだ１実施形態の圧縮機部の部分断面
図

【図７】本発明に係るスクロール圧縮機の他の実施形態
のオルダム室近傍の部分縦断面図

【図８】本発明に係るスクロール圧縮機の他の実施形態
における旋回スクロールを示す平面図

【図９】図９のＡ−Ｏｍ−Ａ断面図

【図１０】本発明に係るスクロール圧縮機の他の実施形
態におけるシールリングの平面図

【図１１】図１０のＭ−Ｍ断面図

【図１２】図１０に示すシールリングの突き合せ部の斜
視図

【図１３】本発明に係るスクロール圧縮機の他の実施形
態におけるシールリングと小孔との位置関係を示す部分
断面図

【図１４】本発明に係るスクロール圧縮機の他の実施形
態において、旋回スクロールが１８０度旋回した状態を
示す図

【図１５】本発明に係るスクロール圧縮機の他の実施形
態におけるシールリングと小孔との位置関係を示す平面
図

【図１６】本発明に係るスクロール圧縮機の他の実施形
態におけるフレームの平面図

【図１７】本発明に係るスクロール圧縮機の他の実施形
態におけるオルダムリングの平面図

【図１８】本発明に係るスクロール圧縮機の他の実施形
態における旋回ボス部の平面図

【図１９】本発明に係るスクロール圧縮機の他の実施形
態における凹み部の断面形状の１例を示す図

【図２０】本発明に係るスクロール圧縮機の他の実施形
態における凹み部の断面形状の他の例を示す図

【図２１】本発明に係るスクロール圧縮機のさらに他の
実施形態における旋回ボス部の部分平面図

【図２２】図２１示すスクロール圧縮機の旋回ボス部に
設けた溝とシールリングの位置関係を表す部分断面図

【図２３】図２２の状態から旋回スクロールが１８０度
旋回した際の溝とシールリングの位置関係を表す部分断
面図

【図２４】本発明に係るスクロール圧縮機のさらに他の
実施形態における旋回ボス部の部分平面図

【図２５】図２４における凹み部の部分断面図

【図２６】本発明における効率及び騒音レベル上の効果
を説明するための図

【図２７】本発明における背圧室油量に関する効果を説
明するための図

【図２８】本発明を横形スクロール圧縮機に適用した実
施形態を示す図

【符号の説明】

２…密閉容器 ５…固定スクロ
ール ５ａ，６ａ…スクロール鏡板部 ６…旋回スクロ
ール １１…フレーム １４…主軸（ク
ランク軸） １４ａ…偏心軸部 １８…連通路 ３４…シール手段 ３６…背圧室 ３８…オルダム機構部 ４０…主軸受 ４１…高圧室 ５１…オルダム
室 ５８…小孔 ７２…凹み部 ７４，７５，７６，７７…凹み部 ２００…旋回スクロール ２０２…台座部 ２０５…孔 ２１５…高圧室 ２１６…低圧室 ２２０…シール
部 ２２０ａ…シールリング εｔｈ…旋回半
径

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水野隆夫 静岡県清水市村松390番地 株式会社日立 製作所空調システム事業部内 (72)発明者 松永睦憲 静岡県清水市村松390番地 株式会社日立 製作所空調システム事業部内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円板状鏡板に渦巻状のラップを直立する
   固定スクロール及び旋回スクロールを、ラップを内側に
   してかみ合せ、旋回スクロールを主軸に連設する偏心軸
   部に係合し、旋回スクロールを自転することなく固定ス
   クロールに対し旋回運動させ、固定スクロールには中心
   部に開口する吐出口と外周部に開口する吸入口を設け、
   吸入口よりガスを吸入し、両スクロールにて形成される
   圧縮空間を中心に移動させ容積を減少してガスを圧縮
   し、吐出口より圧縮ガスを吐出するスクロール圧縮機に
   おいて、 旋回スクロールの鏡板背面部に高圧の油圧室と低圧室と
   をシール部を介して備え、旋回スクロールの鏡板背面部
   にシール部のシールリング幅より同等以下の孔径を有す
   る孔を備え、該孔を有する旋回スクロールが旋回運動を
   するに伴い、油圧室の油が該孔に溜まって、前記シール
   リングをまたいで低圧室側にて排出される油漏れ手段が
   構成されていることを特徴とするスクロール圧縮機。
2. 【請求項２】 円板状鏡板に渦巻状のラップを直立する
   固定スクロール及び旋回スクロールを、ラップを内側に
   してかみ合せ、旋回スクロールを主軸に連設する偏心軸
   部に係合し、旋回スクロールを自転することなく固定ス
   クロールに対し旋回運動させ、固定スクロールには中心
   部に開口する吐出口と外周部に開口する吸入口を設け、
   吸入口よりガスを吸入し、両スクロールにて形成される
   圧縮空間を中心に移動させ容積を減少してガスを圧縮
   し、吐出口より圧縮ガスを吐出するスクロール圧縮機に
   おいて、 旋回スクロールの鏡板背面部に高圧の油圧室と低圧室と
   をシール部を介して備え、旋回スクロールの鏡板背面部
   と対向した静止側のフレーム台座部にシール部のシール
   リング幅より同等以下の孔径を有する孔を備え、シール
   部のシールリングを有する旋回スクロールが旋回運動を
   するに伴い、油圧室の油が前期孔に溜まって、前記シー
   ルリングが該孔をまたいで該孔が低圧の雰囲気へと間歇
   的に連通し、該孔に溜まった油が低圧室に排出される油
   漏れ手段が構成されていることを特徴とするスクロール
   圧縮機。
3. 【請求項３】 密閉容器内に、スクロール圧縮機部と電
   動機部を主軸を介して連設して収納すると共に、円板状
   鏡板に渦巻状のラップを直立する固定スクロール及び旋
   回スクロールを、ラップを内側にしてかみ合せ、旋回ス
   クロールを主軸に連設する偏心軸部に係合し、旋回スク
   ロールを自転することなく固定スクロールに対し旋回運
   動させ、固定スクロールには中心部に開口する吐出口と
   外周部に開口する吸入口を設け、吸入口よりガスを吸入
   し、両スクロールにて形成される圧縮空間を中心に移動
   させ容積を減少してガスを圧縮し、吐出口より圧縮ガス
   を密閉容器室に吐出し、さらに、吐出管を介し器外に吐
   出するスクロール圧縮機において、 旋回スクロールの鏡板背面にある背圧室と主軸側上部周
   辺部の高圧油圧室とをシールするシール手段を旋回スク
   ロール軸受部を有する旋回ボス部の先端面とこれに対向
   したフレーム中央部の端面との間に備え、シール手段か
   ら背圧室への油漏れを微量とせしめ、その微量油が背圧
   室とオルダム摺動部を潤滑したあと、旋回スクロールの
   鏡板部に設けた細孔を介して圧縮室に油を注入せしめた
   ことを特徴とするスクロール圧縮機。
4. 【請求項４】 旋回スクロール軸受部を有する旋回ボス
   部の先端面に対向したフレーム中央部の端面に環状溝を
   備え、該環状溝内に弾性支持された環状の樹脂性シール
   リングを装着して前記シール手段が構成され、旋回ボス
   部の先端面にシールリング幅より同等以下の孔径を有す
   る小孔を備え、該孔を有する旋回スクロール軸受部を有
   する旋回ボス部が旋回円運動をするに伴い、主軸周辺の
   油圧室の油が小孔に溜まって、前記シールリングをまた
   いで背圧室側にて排出される油漏れ手段を構成したこと
   を特徴とする請求項３記載のスクロール圧縮機。
5. 【請求項５】 旋回スクロール軸受部を有する旋回ボス
   部の先端面に対向したフレーム中央部の端面に環状溝を
   備え、該環状溝内に弾性支持された環状の樹脂性シール
   リングを装着して前記シール手段が構成され、旋回ボス
   部の先端面に、フレーム中央部の端面の環状溝に備えた
   シールリングの中心径とほぼ同等の中心径の位置に、シ
   ールリング幅より同等以下の孔径を有する孔を備え、該
   孔を有する旋回ボス部が旋回運動をするに伴い、主軸周
   辺の油圧室の油が孔に溜まって、前記シールリングをま
   たいで背圧室側にて排出される油漏れ手段を構成したこ
   とを特徴とする請求項３記載のスクロール圧縮機。
6. 【請求項６】 旋回ボス部の先端面にシールリング幅よ
   り同等以上の開口部を有する凹み部を備え、該凹み部を
   有する旋回ボス部が旋回円運動をするに伴い、主軸周辺
   の油圧室の油が凹み部に溜まって、前記シールリングを
   またいで背圧室側にて排出される油漏れ手段を構成した
   ことを特徴とする請求項３記載のスクロール圧縮機。
7. 【請求項７】 前記シール手段から背圧室への油漏れ量
   が、圧縮機吸い込み冷媒循環量に対して、重量比率で１
   ％から２％前後の比率であることを特徴とする請求項３
   記載のスクロール圧縮機。
8. 【請求項８】 前記シール手段として、旋回スクロール
   軸受部を有する旋回ボス部の先端面に設けた孔からの油
   の流出抵抗を低減するために、前記環状溝の外側のフレ
   ーム端面に凹み部を設けたことを特徴とする請求項４記
   載のスクロール圧縮機。
9. 【請求項９】 前記シール手段に付加した油漏れ構造と
   して、旋回スクロール軸受部を有する旋回ボス部の先端
   面にディンプル状の微細孔を設けたことを特徴とする請
   求項４記載のスクロール圧縮機。
10. 【請求項１０】 旋回ボス部の先端面にシールリング幅
    より同等以上の開口部を有する凹み部を備え、該凹み部
    の中心位置が旋回中心に対して、フレーム中央部の端面
    の環状溝に嵌まった環状シールリングの中心径より内側
    に、あるいは外側に設定したことを特徴とする請求項５
    記載のスクロール圧縮機。