Scroll type compressor

申请号 JP22070797 申请日 1997-08-01 公开(公告)号 JPH1077979A 公开(公告)日 1998-03-24
申请人 Copeland Corp; コープランド コーポレイション; 发明人 WEATHERSTON ROGER C; FEATHERS KENNETH L; FOGT JAMES F; CAILLAT JEAN-LUC;
摘要 PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a scroll type compressor specially suitable for the compression of helium or air generating a high temperature in a compression process. SOLUTION: A low pressure oil sump 42 positioned in a suction chamber 48 and also a high pressure oil sump (oil surface is shown by 127) positioned in a discharge chamber 50 are installed in an outer shell 12. A lubricant from the low pressure oil sump is supplied to various kinds of bearing, a thrust receiving part and especially an ordum joint 45 for obstructing the relative rotation between both scroll members and also supplied in the suction gas supplied in the compression mechanism and an oil is supplied to the high pressure oil sump. An oil separator providing a separation plate 106 for separating the lubricant accompanied with a compression gas is installed in the discharge chamber. An oil surface control device 114 for returning the oil from the high pressure oil sump to the low pressure oil sump and controlling the oil surface to a prearranged level is installed. Further, the oil taken out from the high pressure oil sump is poured to a fluid pocket in compression between both scroll members and cooling is urged.
权利要求 【特許請求の範囲】
  • 【請求項1】 密閉された外殻、 上記外殻内に配置されていて、第1の螺旋翼を備えた第1の端板を有する第1のスクロール部材、及び上記外殻内に配置されていて、第2の螺旋翼を備えた第2の端板を有する第2のスクロール部材、を備えており、第1及び第2のスクロール部材が相対旋回可能に支持され、第1及び第2の螺旋翼が、両スクロール部材の相対旋回に伴い容積を減少して行ってガスを圧縮する可動の流体ポケットを形成するように互いに噛合わされている、スクロール式のガス圧縮機であって、さらに第1及び第2のスクロール部材に対し吸入ガスを供給するために上記外殻に設けてある吸入ガス入口、 圧縮機に対し潤滑油を供給するために上記外殻内に設けてある低圧油溜まり、 上記外殻内に設けてある高圧油溜まり、及び上記高圧油溜まりから上記流体ポケットに対し潤滑油を供給するための潤滑油流路、を備えたスクロール式圧縮機。
  • 【請求項2】 前記高圧油溜まり内に一定量以上たまった油を前記低圧油溜まりに誘導する油面制御装置を、設けてある請求項1のスクロール式圧縮機。
  • 【請求項3】 前記低圧油溜まりから前記高圧油溜まりへと潤滑油を供給して高圧油溜まりに潤滑油を補給する第2の潤滑油流路を、設けてある請求項1又は2のスクロール式圧縮機。
  • 【請求項4】 前記低圧油溜まりから前記高圧油溜まりへと潤滑油を供給するための潤滑油ポンプを、設けてある請求項3のスクロール式圧縮機。
  • 【請求項5】 前記高圧油溜まりから前記流体ポケットに対し潤滑油を供給するための前記潤滑油流路が、前記第1及び第2の端板のうちの一方の端板内を通過する通路を含んでいる請求項1から4までの何れか1項に記載のスクロール式圧縮機。
  • 【請求項6】 前記高圧油溜まりから前記流体ポケットに対し潤滑油を供給するための前記潤滑油流路を、放射方向の外端位置と内端位置との間の中間位置にある流体ポケットに対し潤滑油を供給するように設けてある請求項5のスクロール式圧縮機。
  • 【請求項7】 前記外殻内を吸入ガスを含む吸入チャンバと圧縮ガスを受入れる吐出チャンバとに区画する仕切りプレートを、該外殻内に設けてあり、前記低圧油溜まりを上記吸入チャンバ内に、また前記高圧油溜まりを上記吐出チャンバ内に、それぞれ配置してある請求項1から6までの何れか1項に記載のスクロール式圧縮機。
  • 【請求項8】 前記外殻内を吸入ガスを含む吸入チャンバと圧縮されたガスを受入れる吐出チャンバとに区画する仕切りプレートを、該外殻内に設けてあり、前記低圧油溜まりを上記吸入チャンバ内に、また前記高圧油溜まりを上記吐出チャンバ内に、それぞれ配置してあって、
    前記油面制御装置が、上記仕切りプレートを貫通させてあって内部に貫通する通路を有する部材を備えている請求項2のスクロール式圧縮機。
  • 【請求項9】 前記通路を前記吐出チャンバ内に、前記仕切りプレートから隔てた位置で連通させてある請求項8のスクロール式圧縮機。
  • 【請求項10】 前記外殻内を吸入ガスを含む吸入チャンバと圧縮ガスを受入れる吐出チャンバとに区画する仕切りプレートを、該外殻内に設けてあり、前記低圧油溜まりを上記吸入チャンバ内に、また前記高圧油溜まりを上記吐出チャンバ内に、それぞれ配置してあって、上記吐出チャンバ内に、圧縮ガスに随伴する油を分離する油分離器を設けてある請求項2のスクロール式圧縮機。
  • 【請求項11】 前記油分離器を、前記流体ポケットから前記吐出チャンバ内に圧縮ガスを導くために前記仕切りプレートに設けた吐出通路に対面させて設けてある請求項10のスクロール式圧縮機。
  • 【請求項12】 前記吐出通路を前記吐出チャンバ内に圧縮機の中心軸線に至近した位置で開口させて、前記高圧油溜まりの油面に対する圧縮機の傾動の影響を減らすようにしてある請求項11のスクロール式圧縮機。
  • 【請求項13】 前記外殻が、前記吐出チャンバから圧縮ガスを流出させるための吐出ガス出口と該吐出ガス出口に対面させたバッフル部材とを備えている請求項12
    のスクロール式圧縮機。
  • 【請求項14】 前記バッフル部材が、前記吐出ガス出口を取り囲むように配置して前記外殻に取付けられており、前記高圧油溜まり内の潤滑油の反対側を向く開口を備えている請求項13のスクロール式圧縮機。
  • 【請求項15】 前記油分離器が前記仕切りプレート中に設けた開口に嵌合して該プレートに固定され軸線方向に沿い貫通し前記吐出チャンバ内に開口する通路を有する吐出通路形成部材、及びこの吐出通路形成部材における前記吐出チャンバ内への開口端に対面させてある油分離板を備えている請求項11のスクロール式圧縮機。
  • 【請求項16】 第1及び第2のスクロール部材に対し供給される吸入ガス中に前記低圧油溜まりから潤滑油を供給する潤滑油ポンプを、設けてある請求項1から15
    までの何れか1項に記載のスクロール式圧縮機。
  • 【請求項17】 前記油面制御装置における前記部材が、油フィルタを含んでいる請求項8のスクロール式圧縮機。
  • 【請求項18】 前記油面制御装置における前記部材を、前記外殻を貫通させて設けてあり、前記油フィルタが、圧縮機から取外し可能である請求項17のスクロール式圧縮機。
  • 【請求項19】 前記高圧油溜まり内に配置された温度センサであって、該高圧油溜まり内の過度の温度に応動して圧縮機を停止させるための温度センサを、設けてある請求項1から18までの何れか1項に記載のスクロール式圧縮機。
  • 【請求項20】 前記温度センサを、常時は前記高圧油溜まりの油面下に位置するように配置してある請求項1
    9のスクロール式圧縮機。
  • 【請求項21】 前記第2の潤滑油流路を、吸入ガス中に潤滑油を注入するように設けてある請求項3のスクロール式圧縮機。
  • 【請求項22】 前記流体ポケットに対し潤滑油を供給するための前記潤滑油流路が、第1及び第2のスクロール部材のうちの一方のスクロール部材内に設けられた第1の流路及び第2の通路を有する請求項1から21までの何れか1項に記載のスクロール式圧縮機。
  • 【請求項23】 ヘリウム又は空気圧縮用の圧縮機である請求項1から22までの何れか1項に記載のスクロール式圧縮機。
  • 【請求項24】 第1及び第2のスクロール部材を支持する静止ボデー、第1及び第2のスクロール部材間の相対回転を阻止するためのオルダム継手、及び該オルダム継手に対し潤滑油を給送するために上記静止ボデー中に設けてある通路を備えている請求項1から23までの何れか1項に記載のスクロール式圧縮機。
  • 【請求項25】 第1の螺旋翼を備えた第1の端板を有する第1のスクロール部材、 第2の螺旋翼を備えた第2の端板を有する第2のスクロール部材であって、該第2の螺旋翼を上記第1の螺旋翼に対し噛合わせてある第2のスクロール部材、 第1及び第2のスクロール部材を、その間に可動の流体ポケットが形成されるように相対旋回可能に支持する静止ボデー、 第1及び第2のスクロール部材間の相対回転を阻止するオルダム継手、 潤滑油の供給源、及び上記供給源から上記オルダム継手に対し潤滑油を供給するために上記静止ボデー中に設けてある通路、を備えたスクロール式機械。
  • 【請求項26】 前記静止ボデーに回転自在に支持されていて第1及び第2のスクロール部材のうちの一方のスクロール部材に対し該スクロール部材を旋回駆動するように、ベアリングを介し接続してある駆動軸、及び上記ベアリングに対し潤滑油を供給する潤滑油供給手段を備えていて、前記通路を、上記ベアリングから潤滑油を受取るように設けてある請求項25のスクロール式機械。
  • 【請求項27】 密閉された外殻、 上記外殻内に配置されていて、第1の螺旋翼を備えた第1の端板を有する第1のスクロール部材、及び上記外殻内に配置されていて、第2の螺旋翼を備えた第2の端板を有する第2のスクロール部材、を備えており、第1及び第2のスクロール部材が相対旋回可能に支持され、第1及び第2の螺旋翼が、両スクロール部材の相対旋回に伴い容積を減少して行ってガスを圧縮する可動の流体ポケットを形成するように互いに噛合わされている、スクロール式の空気圧縮機であって、さらに第1及び第2のスクロール部材間の相対旋回を生じさせるため上記外殻内に設けてあるモータ、 上記外殻内に設けてある油溜まり、 第1及び第2のスクロール部材に対し吸入ガスを供給するために上記外殻に設けてある吸入ガス入口、 上記油溜まりから上記流体ポケット内に潤滑油を給送するための潤滑油給送系統、 上記外殻内に配置された油分離器であって、圧縮ガスから潤滑油を分離して分離した潤滑油を上記油溜まりに戻す油分離器、及び分離された潤滑油を濾過するための着脱可能なフィルタ、を備えたスクロール式圧縮機。
  • 【請求項28】 前記潤滑油給送系統がさらに、吸入ガス中に潤滑油を注入するように機能するものである請求項27のスクロール式圧縮機。
  • 【請求項29】 前記外殻内に、前記油溜まりの外に第2の油溜まりを設けてあり、吸入ガス中に注入する潤滑油を該第2の油溜まりから供給し、それにより前記油溜まりに潤滑油を補給することとしてある請求項28のスクロール式圧縮機。
  • 【請求項30】 前記油溜まりに対し前記第2の油溜まりから潤滑油を供給して補給する潤滑油流路を設けてある請求項29のスクロール式圧縮機。
  • 说明书全文

    【発明の詳細な説明】

    【0001】

    【発明の属する技術分野】この発明はスクロール式機械、特に冷媒としてヘリウムを利用する極低温用途もしくは空気圧縮機として使用するのに適したスクロール式圧縮機に、関するものである。

    【0002】

    【発明の背景】冷媒としてヘリウムを使用することは、
    極低温用途において普通に行われている。 しかしヘリウムの周期的な圧縮は、圧縮機の設計に関する極めて独特な問題を提起することとなる。 すなわちヘリウムの圧縮過程中には高温、普通には通例の冷媒を使用する場合の2倍を越える温度上昇、が生じるからである。 そのような高温によって起きえる圧縮機の損傷を防ぐためには、
    圧縮機を通して極く多量の油を循環させる等によって冷却度を高める必要がある。

    【0003】空気の圧縮も著しい温度上昇を生じさせる他、空気圧縮系が冷凍用途で一般に利用される閉鎖系とは対照的に開放系であることから汚染の問題を伴う。 空気圧縮機はその吸入気体を外気から吸引するので、種々の粒状物とか腐食性蒸気や気体状汚染物が圧縮機を通して循環される。 したがってこの種圧縮機についても、圧縮機を通して多量の潤滑油を循環させるのが望ましい。

    【0004】この発明はヘリウムの圧縮にも空気の圧縮にも特に適した、新規なスクロール式圧縮機を提供することを課題とする。

    【0005】

    【発明の要約】この発明に係るスクロール式圧縮機は通例の低圧油溜まりの他に、吐出チャンバ内の高圧油溜まりを備えたものに構成される。 低圧油溜まりからは油が、通常のスクロール式圧縮機におけるのと類似の態様で諸軸受及びその他の可動部分に循環される。 これに対し高圧油溜まりの油は冷却のために外部の熱交換器を通して流され、次に両スクロール翼間に形成され機械中心方向に移動しつつ流体圧縮作用を行っている流体ポケット内へ注入されて、圧縮機の冷却を促すと共に両スクロール翼間の密封と潤滑を援ける。 圧縮機の吐出チャンバ内に油分離器を設け、注入された油の少なくとも一部を圧縮ガスから除去して高圧油溜まりに油を補給する。 また独特の油面制御機構を設けて、高圧油溜まり内への過剰の油の蓄積を防止する。 そうして比較的多量の油を循環させ、圧縮機運転中の過熱を防止すると共に潤滑を促す。 極低温用途では冷媒(すなわちヘリウム)が実質的に油を含まないことが極めて重要であり、このため複数の外部の油分離器を設けてガス圧縮中に注入された油の完全な除去を図る。 この油除去は、圧縮空気が利用される多くの用途においても重要である。

    【0006】この発明はまた両スクロール部材間の相対回転を阻止するためのオルダム継手を積極的に潤滑する潤滑油供給機構を設けることも、提案するものである。
    この潤滑油供給機構は両スクロール部材を相対旋回可能に支持する静止ボデー(後述する実施例では主軸受ハウジング)中に設けられた油通路を含み、この油通路は、
    旋回駆動用の駆動軸のベアリング部に供給される潤滑油を受取るものに構成するのが好ましい。 本潤滑油供給機構は圧縮機に限らず、スクロール式機械一般に設けることができる。

    【0007】この発明の他の特徴と長所は、添付図面を参照して行う以下の説明から明瞭に理解できる。

    【0008】

    【実施例】図1にはこの発明に従った密閉型のスクロール式圧縮機を、符号10で全体を指して示してある。 圧縮機10は、内部に圧縮装置を配置してある外殻12を備えている。 圧縮装置は延出する螺旋翼18を有する端板16を備えた旋回スクロール部材14、延出する螺旋翼24を有する端板22を備えた非旋回スクロール部材20、及び外殻12に固定支持させてある主軸受ハウジング26を備えている。 主軸受ハウジング26は旋回スクロール部材14と非旋回スクロール部材20を、非旋回スクロール部材20が旋回スクロール部材14に対し相対的に軸線方向で移動できるように、且つ、両螺旋翼18,24が互いに噛合わされ該両螺旋翼18,24間に、旋回スクロール部材14の旋回に伴い圧縮装置中心側に移動するほど容積を減少して行く可動の流体ポケットが形成されるように、支持している。

    【0009】外殻12内の下方部分に駆動用のモータ2
    8を設けてあり、このモータ28は外殻12に支持された固定子30、及び駆動軸34を駆動するように該駆動軸34に固定してある回転子32を含む。 駆動軸34は旋回スクロール部材14に対し偏心ピン36及び駆動ブッシュ38を介し接続されており、上方の主軸受ハウジング26と外殻12に固定支持させた下部軸受ハウジング40とによって回転可能に支持されている。 駆動軸3
    4の下端は、外殻12内の底部に設けられた油溜まり4
    2内に臨ませてある。 モータ28と下部軸受ハウジング40間で駆動軸34上に逆転防止及び下部釣合い重り遮蔽機構44を配置してあり、本機構44は圧縮機の運転停止時にその逆転を制限する一方、回転子32の下端部周りの領域への油流れを制限するように機能する。 旋回スクロール部材14が非旋回スクロール部材20に対し相対回転することを阻止するため、主軸受ハウジング2
    6上で支持し両スクロール部材14,20に対し接続してあるオルダム継手45を設けてある。

    【0010】軸受及びスラスト受け面に対し油溜まり4
    2から潤滑油を供給するため駆動軸34の下端部内に油ポンプを設けてあり、この油ポンプは駆動軸34内で軸線方向に延びる偏心した通路43を通して潤滑油を上方へと導くように働く。 主軸受ハウジング26及び/又は下部軸受ハウジング40に対し潤滑油を供給するための放射方向の通路を設けることができ、また潤滑油の一部は偏心ピン36の上端から放出されて、該偏心ピン36
    と駆動ブッシュ38との接触面及び駆動ブッシュ38と旋回スクロール部材14との接触面を潤滑する。

    【0011】外殻12の内部を横切る消音プレートないし仕切りプレート46も設けてあり、このプレート46
    はその周縁で外殻12に対し密封的に固着してある。 仕切りプレート46は外殻12の内部を、下方側の吸入チャンバ48と上方側の吐出チャンバ50とに分割する。

    【0012】圧縮機10の稼働中に吸入ガスは吸入ガス入口52を通して吸入チャンバ48内に吸入され、そこから螺旋翼18,24及び端板16,22によって区画形成された可動の流体ポケット中へと吸入される。 旋回スクロール部材14が非旋回スクロール部材20に対し相対的に旋回するにつれて該流体ポケットは圧縮装置の中心に向けて移動し、容積を減少して行ってガスを圧縮する。 圧縮ガスは吐出チャンバ50内に、非旋回スクロール部材20中に設けられた吐出口54と通路56を通し、そして仕切りプレート46に装着された吐出通路形成組立体58を通して吐出される。 圧縮ガスは次いで、
    吐出ガス出口59を通して圧縮機10を出る。 軸線方向に移動可能な非旋回スクロール部材20の旋回スクロール部材14との軸線方向での密封的な係合関係を維持するため、非旋回スクロール部材20の上面中に圧付勢チャンバ60を設けてある。 この圧力付勢チャンバ60
    内には浮動シール62を配置してあり、この浮動シール62は仕切りプレート46と協力して吐出口54から吐出チャンバ50内へと流れる吐出ガスの漏れを防止する。 圧力付勢チャンバ60内は、圧縮作用中の流体ポケットから非旋回スクロール部材20中の通路(図示せず)を介し導かれた中間圧力の流体によって加圧されている。

    【0013】以上に説明した圧縮機10の各部の構造は吐出通路形成組立体58を除いて、本願出願人の所有に係る米国特許No. 4,877,382、No. 5,1
    56,539、No. 5,102,316、No. 5,
    320,506及びNo. 5,320,507に開示されたスクロール式圧縮機の対応部分の構造と類似していてこれらの特許により詳細に記載されており、ここにこれらの米国特許を引用してその記載を加入する。

    【0014】前述したように圧縮機10は、冷媒としてのヘリウムと共に用いるのに特に適合させてある。 ヘリウムの性質からして、冷凍用圧縮機で該気体を圧縮する際には著しく高い温度が生じる。 その温度が過剰となるのを避けるため、他のより一般的な冷媒が利用される場合に普通必要とされるよりも実質的により多量の油を種々の構造要素に循環させる必要があり、また圧縮作用中の流体ポケットに対し油を供給する必要がある。 また多量の油を循環させる必要に加えて、圧縮されたヘリウムが冷却系或いは極低温系へと供給される前に同ヘリウムから実質的に全ての油を除去することも極めて重要である。

    【0015】冷媒としてヘリウムを利用する場合におけるこれらの特殊な要求を満たすため、本発明に係る圧縮機10では旋回スクロール部材14の端板16中にほぼ放射方向に沿わせた通路64を設けてある。 この通路6
    4はその内端で、旋回スクロール部材14に設けられ前記駆動ブッシュ38及び偏心ピン36を挿入してあるハブ66内に、偏心ピン36の上方側で開口させてある。
    通路64の外端は密栓されており、該通路64から軸線方向の上向きに延びる通路68を同様に端板16中に設けて該通路68を、圧縮装置の流体ポケット内に吸入されることとなる吸入ガス流中に開口させてある。 したがって通路64,68は偏心ピン36の上端から放出される油の一部を、流体ポケット内へと流れる吸入ガス中へと注入することになる。

    【0016】圧縮機10に入った吸入ガス中への油の供給に加えて、外部から供給する油を圧縮作用中の流体ポケット内に注入することとしてある。 そのためには図2,5に示すように非旋回スクロール部材20の端板2
    2にほぼ弦方向に沿う1対の通路70,72を設けて、
    これらの通路70,72の内端を、同様に端板22中に設けた軸線方向の通路74,76に対し連通させてある。 軸線方向の通路74,76は、それぞれ圧縮作用中で吸入圧力と吐出圧力間の中間圧力にある1対の流体ポケットであって放射方向で対向位置する1対の流体ポケット内に開口している。 通路70,72の外端は、非旋回スクロール部材20の端板22の外側面中に設けた単一の通路78に連ねてある。 組立体80を端板22の外側面上に固定してあり、この組立体80は、外殻12に装着された油入口組立体84から通路78へと導かれた通路82を形成している。 非旋回スクロール部材20の軸線方向での動きを許容するため組立体80は上下の2
    部分から構成され、下方部分86を上方部分88の下端部に摺動可能に嵌合してある。 これらの部分86,88
    間にはOリング等の適当なシール手段を設けるのが好ましい。 比較的短い管状部材90を、油入口組立体84を組立体80の下方部分86に対し外部に密封した状態で接続するために利用している。

    【0017】さらに図1−3に示すように主軸受ハウジング26にほぼ放射方向に沿う複数の通路92を設けて、該ハウジング26の凹溝94内にたまる油を外側の前記オルダム継手45へ導くこととしている。 放射方向の通路92は図3に示すように、それぞれ90°隔てて4個設けるのが好ましい。

    【0018】図1,2に示すように吐出通路形成組立体58は上方側の管状部材96を含み、この管状部材96
    は下端から内向きに延びる比較的大径のねじ穴98、及び仕切りプレート46中に設けた開口102に嵌合してある位置決め用凸縁100を有する。 フランジ付きのねじ付け保持具104を管状部材96のねじ穴98に螺着して、この保持具104により吐出通路形成組立体58
    を仕切りプレート46に対し固定すると共に吐出通路5
    6から吐出チャンバ50に通じる吐出ガス用の流路を形成してある。

    【0019】同様に図1,2に示すように吐出通路形成組立体58は油分離板106を支持しており、この油分離板106は流出穴108に上方側から対向させて吐出通路形成組立体58の上端に固定されている。 油分離板106は吐出通路形成組立体58位置から放射方向の外向きに延び、放射方向で互いに隔ててある複数の懸垂する環状フランジ部110を有する。 これらの環状フランジ部110は吐出ガス用の屈曲した流路を形成し、それによって吐出ガスに随伴する油の分離を促す。

    【0020】油分離板106によって吐出ガスから分離された油は、吐出チャンバ50の下方部分内に溜まろうとする。 この油を再循環させるため図2に示す油出口管接手112を、上方側の油溜まりを形成しているところの吐出チャンバ50の下方部分内に開口するように配置して外殻12に固定してある。 油出口管接手112から流出する油は図6について後述するように、前記した油入口組立体84へと供給される。

    【0021】吐出チャンバ50内への油の過剰な蓄積を防止するため図1に示す潤滑油面制御装置114を設けて過剰の油を、仕切りプレート46を通して下方の油溜まり42内へと戻すように図ってある。 この潤滑油面制御装置114は、仕切りプレート46の周端付近で該プレート46に密封的に取付けて同プレート46を貫通させてある戻し管組立体116を有する。 この戻し管組立体116を吐出通路形成組立体58に対し接続する管1
    18が、設けられている。 戻し管組立体116はそれを貫通する通路128を含み、この通路128は下端の開口130で低圧の吸入チャンバ48内に開放させてある。 所望の場合には通路128内に適当なフィルタを、
    下方の油溜まり42内へ戻される油が粒状物を含まないこととするために配置することができる。 吐出通路形成組立体58はその上端から軸線方向の下向きに延びる通路120を含んでおり、この通路120はその下端で放射方向の通路122と、絞り部124を介して連通させてある。 軸線方向の通路120の上端は適当な栓123
    で閉鎖してあり、放射方向の通路122の外端は吐出チャンバ50の下方部分内に開口させてある。 管118は軸線方向の通路120に対し、放射方向の上記通路12
    2よりも上方側に配置してある他の放射方向の通路12
    6を介して連通させてある。

    【0022】吐出チャンバ50内の油面が上昇すると、
    通路122内に油が流入する。 絞り部124の下縁よりも上方にまで油面が上昇すると該絞り部124を介し油が通路120内に、したがって通路126及び管118
    内に流入し始め、その油は戻し管組立体116を介して下方の油溜まり42内へ戻される。 吐出チャンバ50内の圧力(吐出圧力)が吸入チャンバ48内の圧力よりも高いことから、吐出チャンバ50内の油面127が絞り部124の下縁よりも上方にある限り油は通路122、
    絞り部124等に強制的に移動せしめられて、下方の油溜まり42内へ強制的に戻される。 しかし絞り部124
    は油面127が該絞り部124の下縁よりも下方にある期間、圧縮ガスが吸入チャンバ48内に流れるのを制限するように働く。 所望の場合には栓123を取除いて、
    通路120を吐出チャンバ50内の圧縮ガスと自由な連通関係におくことができる。 その場合には絞り部124
    を通路120の下流側、つまり通路126、管118又は戻し管組立体116の内部に配置することが必要となる。 通路120は、圧縮機10の中心軸線129と実質的に同一線上に配置するのが好ましい。 そのように配置すると絞り部124及び/又は通路126の通路120
    内への開口端が圧縮機10の中心軸線129に近接位置することとなって、吐出チャンバ50内に保留されている油の油面に対する圧縮機10の傾動の影響が減らされる。

    【0023】吐出ガス出口59内へと流動する吐出ガスに随伴される油の量を減らすため、また該吐出ガス出口59の下端部分よりも上方にまで油面が上昇するように圧縮機10が傾動せしめられた場合に吐出ガス出口59
    を通して多量の油が放出されることを避けるため、吐出ガス出口59の内端に対向位置させたバッフル部材13
    2を、外殻12に取付けて設けてある。 このバッフル部材132は図4に示すように頂壁に開口134を有し、
    外殻12の内面に密封的に取付けられる開放端136を有する箱状のものであってよい。 バッフル部材132はまた一端封止の円筒状であって、吐出チャンバ50内の潤滑油の上面とは反対側で上向きに開放した開口134
    を有するものであってもよい。

    【0024】図6は圧縮機10を、冷媒としてヘリウムを使用するように設計された冷却ないし極低温回路中で用いる態様を示している。 図示のように圧縮されたヘリウムは圧縮機10からライン138を通して、同ヘリウムから油を分離するように機能する熱交換器140へと流れる。 圧縮されたヘリウムは熱交換器140から順次、随伴する油を実質的に完全に除去する追加の油分離器142を通して凝縮器144に、そして次に蒸発器等の他の系構成要素(図示せず)に、送られた上で、前記油入口組立体84へと接続されたライン141を通し圧縮機10へ戻される。 圧縮機10の吐出チャンバ50内に収集された油は冷却するために油出口112から熱交換器146へ、ライン148を通して送られる。 熱交換器146で分離された油はライン143を通して、熱交換器140及び油分離器142で分離された油と一緒に油入口組立体84へ供給され、そこから圧縮作用中の流体ポケットへと送られる。 この油は実質的に吐出圧力下にあるので、吸入圧力よりも高いが吐出圧力よりも低い圧力下にあるところの圧縮作用中の流体ポケット内へと容易に流入する。 図示のように適当な逆止弁150を吐出ガス出口59及び油出口112の両者に、望ましくない流体の逆流を阻止するために配設している。 熱交換器140で分離された潤滑油及び油分離器142で分離された潤滑油もライン145を通して油入口組立体84
    に、上述のように可動流体ポケット内へと注入するために供給される。 種々の系部分から油入口組立体84へと戻される潤滑油の圧力は、実質的に同一であるのが望ましい。 そのため油分離器142及び熱交換器140,1
    46のそれぞれの出口に、口径を適当に設定した絞り1
    47を設けている。

    【0025】以上の説明から明らかなように圧縮機10
    は、種々の圧縮機部分を潤滑するためと圧縮機の適切な冷却を保証するため圧縮機内での多量の油流れを得させるものに構成されている。 また圧縮機10は、圧縮冷媒からの油の分離を促すため及び圧縮機中へ注入する適切な油量を確保するための内部の油分離手段を備えている。 さらに圧縮装置の吸入口に対する油の供給及び圧縮作用中の流体ポケットへの油の注入によって吐出チャンバ内の油量が確保される一方、この油量が過剰となることが溢流機構によって防止される。

    【0026】図7にはこの発明の第2の実施例に係るスクロール式の圧縮機152を示してあり、本圧縮機15
    2は特に空気圧縮機として使用するのに適したものに構成されている。 圧縮機152は後述する点を除いて前記圧縮機10と実質的に等しく、圧縮作用中の流体ポケット内への油の注入、流体ポケット内へ流入する吸入ガス中への油の供給、及び圧縮機の内部での圧縮ガスからの油の分離を、図1の圧縮機10におけるのと同様に行うものとされている。 したがって圧縮機152において圧縮機10の各部に対応する部分は圧縮機10について用いた符号にダッシュ(')を付けた符号で指し、同部分についての詳しい説明は行わない。

    【0027】圧縮機10における吸入ガス入口52に代えて圧縮機152は、外殻12'に固定された導管15
    6を含む吸入ガス入口組立体154を有する。 導管15
    6は、吸入導管158をねじ嵌め接続するものに形成されている。 所望の場合には消音器を含んでいてよい吸入フィルタ組立体160を、吸入導管158の他端に取付けて設けてある。 この吸入フィルタ組立体160は過度の摩耗を生じさせ得る粒状物を濾過分離するように、また圧縮機152内へ吸入される空気に生じ得る騒音を消去するように、働く。

    【0028】圧縮機152の吐出ガス出口管継手162
    は内端に、制限開口164を有する。 この制限開口16
    4は、吐出チャンバ50'を出る圧縮空気の流れを制限するように働く。 このように圧縮空気流れを制限することは、吐出チャンバ50'内に形成される圧力が圧力付勢チャンバ60'内の中間圧力と共に非旋回スクロール部材20'を軸線方向で付勢して旋回スクロール部材1
    4'に対し密封的に係合させることからして、背圧負荷が零であるか極く小さい圧縮機運転期間中において特に重要である。 また空気を圧縮し始める圧縮機起動時に非旋回スクロール部材20'に対する十分な付勢力を確保するため、及び浮動シール62'と仕切りプレート4
    6'間での適正な初期密封を確保するために、浮動シール62'の下面と圧力付勢チャンバ60'の内底面とに両端で作用させた複数個のスプリングを、圧力付勢チャンバ60'内に設けてある。

    【0029】出口管継手162中に絞りとして機能する制限開口164を設けても、通常運転中に該開口164
    を通して流れる圧縮空気の密度が低圧運転時におけるよりも実質的に大であることからして、系の効率は実質的に低下しない。

    【0030】以上に説明した構成に加えて圧縮機152
    には、吐出チャンバ50'内での過剰の油の蓄積を防止するための改造された機構を組込んである。 図7,8に示すように圧縮機152は、外殻12'の頂部に設けた適宜の金物168を貫通し軸線方向の内向きに延びる長尺管状部材166を備えている。 この長尺管状部材16
    6の下端部170は、仕切りプレート46'に設けたねじ穴172にねじ嵌めされている。 吐出チャンバ50'
    内からの金物168を通しての流体漏れを防止するため、管状部材166の上端近くに肩部174を設けて、
    この肩部174にOリング176を密接させてある。 仕切りプレート46'のねじ穴172を通しての流体漏れを防止するため同様に、管状部材166に他の肩部17
    8を設け該肩部178にOリング180を密接させてある。

    【0031】長尺管状部材166は内部に軸線方向の穴184を有する上側部材182を含み、この上側部材1
    82は上端付近に、周方向で間隔をあけて配置され穴1
    84内に開口させてある複数個の放射方向の穴186を有する。 長尺管状部材166の下側部材188は上端付近に径縮小部190を有し、この径縮小部190は、上側部材182の穴184にねじ嵌めするものに形成されている。 下側部材188は穴184の延長部を構成する中心穴192を有し、この中心穴192は下側部材18
    8の上端から下端付近にまで延び、下側部材188の外部に開口させて該部材188の底壁に形成してある絞り穴194に連なっている。 下側部材188の上端部に嵌合して適当なフィルタ196を設けてあり、このフィルタ196は、下方の油溜まりへと戻される油から夾雑物を濾過分離する。 長尺管状部材166はフィルタ196
    の周期的な洗浄及び/又は交換を可能とするように、容易に取外し分解できるものに構成されている。 図7,8
    から判明するように肩部178から放射方向の通路ないし穴186までの距離が、吐出チャンバ50'内の油面位置を決定することになる。 同油面が穴186よりも下方にある時には絞り穴194が、吸入チャンバ48'内への圧縮空気の漏れを制限するように働く。

    【0032】圧縮機152には外殻12'に支持させた圧力リリーフ弁198も組込んであり、同リリーフ弁1
    98は、吐出チャンバ50'内の過剰圧力に応動して該圧力を外気中に逃がすこととする。

    【0033】圧縮機152はさらに、吐出チャンバ5
    0'内の下方部分により形成されている油溜まり中に延びた温度センサ228も有する。 この温度センサ228
    はモータ28'に対する電力供給部に接続されていて、
    吐出チャンバ50'内の過剰温度に呼応してモータ2
    8'に対する電力供給を断つ。 温度センサ228は油に浸って主として過剰な油温に呼応することとなるように配置されているが、油面が該センサ228位置よりも下がると過剰な吐出ガス温度にも呼応することになる。

    【0034】図9には圧縮機152を組込んである空気及び油循環回路を、模式的に示してある。 圧縮機152
    の吐出ガス出口管継手162はライン200を介して油分離器202に接続されており、この油分離器202は圧縮空気から随伴する油を除去する。 圧縮空気は油分離器202からライン204を介し、適当な貯蔵タンク(図示せず)へと導かれる。 ライン204の途中にはブロー弁206と消音器208を、逆止弁210の上流側で接続してある。 これらのブロー弁206と消音器20
    8は圧縮機152が停止された時、吐出チャンバ5
    0'、油分離器202及びライン200,204内の残留圧力を排除するのに用いられる。 同圧力排除によって圧縮機152は、重圧力負荷に抗して再起動することを要求されなくなる。 ブロー弁206は適当な電磁弁であるのが好ましく、また逆止弁210はタンクないし貯溜槽の圧力が抜かれるのを確実に阻止する。

    【0035】油出口112'は適当なオイルクーラ21
    2に、ライン214を介して接続されている。 ライン2
    14には適当な逆止弁216を、油出口112'近くで挿入してある。 油の過剰な冷却を避けるために適当な迂回ライン218とバルブ210を設けてあり、これらの迂回ライン218とバルブ210は油の一部又は全部を、熱交換器ないしオイルクーラ212を迂回させて戻しライン222に直接導けることとする。 戻しライン2
    22は、圧縮機152に設けられた油入口組立体84'
    へと接続されている。 油分離器202で分離された油も油入口組立体84'へ、ライン224を介して供給される。 油中に随伴する夾雑物が圧縮作用中の流体ポケット中へ注入されることを阻止するために適当なフィルタ2
    26を、ライン222及びライン224の両者に挿入設置してある。

    【0036】以上に説明した好ましい実施例は本発明の前述した特徴と長所が与えられるように十分に配慮されたものであるが、特許請求の範囲を適正に解釈した範囲内で実施例の構造に変形或いは修正を加えて本発明を実施可能であることは、言うまでもない。

    【図面の簡単な説明】

    【図1】この発明に従った密閉型のスクロール式圧縮機を示す縦断正面図である。

    【図2】図1の圧縮機の一部を示す縦断側面図で、油戻し及び注入機構を示している。

    【図3】図1の圧縮機に設けられた主軸受ハウジングを示す横断平面図で、横断面は図1の3−3線に沿う。

    【図4】図1の圧縮機に設けられた吐出ガス用のバッフル部材を示す斜視図である。

    【図5】図1の圧縮機に設けられた非旋回スクロール部材の一部を示す横断平面図で、横断面は図2の5−5線に沿う。

    【図6】図1の圧縮機を組込まれた冷却回路を示す模式図である。

    【図7】図2に類似の縦断面図で、特に空気圧縮機として用いるのに適合させてある、この発明に従った密閉型のスクロール式圧縮機を示している。

    【図8】図7の圧縮機に設けられた取外し可能な油戻し部材の主要部を示す拡大縦断面図である。

    【図9】図7の圧縮機を組込まれた流体回路を示す模式図である。

    【符号の説明】

    10 スクロール式圧縮機 12,12' 外殻 14,14' 旋回スクロール部材 16,16' 螺旋翼 20,20' 非旋回スクロール部材 24,24' 螺旋翼 26,26' 主軸受ハウジング 34,34' 駆動軸 42 油溜まり 43 通路 46,46' 仕切りプレート 48,48' 吸入チャンバ 50,50' 吐出チャンバ 52 吸入ガス入口 53 吐出通路形成組立体 59 吐出ガス出口 64,64' 通路 68,68' 通路 70,70' 通路 72 通路 74,74' 通路 78 通路 82,82' 通路 84,84' 油入口組立体 106,106' 油分離板 112,112' 油出口管接手 114 潤滑油面制御装置 116 戻し管組立体 120 通路 122 通路 127,127' 油面 132 バッフル部材 152 スクロール式圧縮機 154 吸入ガス入口組立体 162 吐出ガス出口管接手 166 長尺管部材 196 フィルタ

    ───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ケネス エル フェザーズ アメリカ合衆国、45383オハイオ州、ウエ ストミルトン、サウス ケッセラー ロー ド 3758 (72)発明者 ジェームス エフ フォグト アメリカ合衆国、45365オハイオ州、シド ニー、アルドリン ドライブ 2427 (72)発明者 ジーン−ルック キャイラト アメリカ合衆国、45414オハイオ州、ディ トン、セットルメント ウェイ 7001

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