JP3951349B2 - スクロール圧縮機 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はスクロール圧縮機に関し、さらに詳細には冷凍、空調機器に使用されるスクロール圧縮機に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、特開平6−137284号公報に示される従来のスクロール圧縮機は図14に示されるように構成されていた。
図中8は密閉容器、9は前記密閉容器内部に収納された電動機の回転子、10は回転子と固定されたクランク軸、5は前記密閉容器内部に配設された固定スクロール、1は前記固定スクロールと協動して流体を圧縮する揺動スクロール、12は揺動軸、10aはクランク軸の一端に設けられた偏心穴部、6は偏心穴部に設けられた揺動軸受、3は第一のフレーム、11は第一のフレームに設けられ、前記クランクを回転自在に支持する主軸受、4は第二のフレーム、7は第二のフレームに設けられクランクシャフトを回転自在に支持する副軸受である。主軸受、副軸受はともに微少隙間をもってクランクシャフトと嵌合している。
【0003】
次に動作を説明する。圧縮機運転時には、電動機の発生する回転力が、クランクシャフト10に伝達され、偏心穴部10aの揺動軸受6および揺動軸12を介して揺動スクロ−ル1に伝えられる。揺動スクロ−ル1は周知の自転防止機構であるオルダムリング(図示せず)により円軌道を動く公転運動を行い、固定スクロ−ル5との間に形成される圧縮室の容積変化にしたがって流体の圧縮が行われる。この際揺動軸12には、揺動スクロ−ル1に作用する冷媒の圧縮荷重Fgおよび揺動スクロ−ル1の遠心力Fcが作用し、揺動軸受6を介して、クランクシャフト10に伝達される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来のスクロール圧縮機は上記のごとく構成されているので、冷媒の圧縮荷重Fgおよび揺動スクロ−ルの遠心力Fcが揺動軸に作用する。このため揺動軸にたわみ変形が生じる。揺動軸にたわみ変形が生ずると、揺動軸受と揺動軸の間に傾斜が生じ、揺動軸の片当りが生じ、そのため揺動軸受の負荷容量が低下し、軸受の異常摩耗、焼付きなどを生ずるという問題があった。
図15はたわみを生じた揺動軸の状況を示すものである。 またクランクシャフトは、主軸受、副軸受で微少隙間をもって支持されているので、微少隙間に起因し、クランクシャフトに傾斜が生じ、クランクシャフト端部に設けられた揺動軸受と揺動軸の間に傾斜が生ずる。そのため揺動軸受の負荷容量が低下し、軸受の異常摩耗、焼付きなどを生ずるという問題があった。
図16は傾斜を生じた揺動軸の状況を示すものである。
【0005】
本発明の目的は、かかる従来の問題点を解決するためになされたもので、揺動軸の片当たり等による、軸受部の摩耗、焼付き等の損傷の発生を防止し、軸受信頼性の高い、また関連部材の緩みや破損のない信頼性の高いスクロール圧縮機を得るとともに生産性の高い、コンパクトな圧縮機を得ることにある。
また、スリ−ブの軸方向運動による振動や騒音のないスクロール圧縮機を得ることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
この発明の第1の発明に係わるスクロール圧縮機は、密閉容器と、渦巻ラップが立設された固定スクロ−ルと、渦巻ラップが立設され、前記固定スクロ−ルの渦巻ラップと組合わせて流体を圧縮する揺動スクロ−ルと、揺動スクロ−ルの渦巻ラップと反対側に設けられた揺動軸と、電動機により回転されるクランク軸と、クランク軸を回転自在に支持する軸受を備えたフレ−ムと、クランク軸の一端に設けられた偏心穴部と、偏心穴部の内周面に形成された揺動軸受と、前記密閉容器の下部の潤滑油の油溜めと、前記クランク軸の下部に設けられたオイルポンプと、前記クランク軸の内部に設けられ前記偏心穴部と前記オイルポンプとを連通する油通路と、前記揺動軸受に設けられた油溝と、を備え、前記揺動軸を前記揺動軸受に前記スリ−ブを介して嵌合させ、前記スリ−ブを係合部材により揺動軸と一体に回転するように連結させるとともに、前記揺動軸に対して回転可能に嵌合させ、前記揺動軸受の軸方向中央部に対応し、前記揺動軸の外周面、又は、前記揺動軸受の軸方向中央部に対応し、前記スリ−ブの内周面に全周にわたって軸方向と垂直方向に凸となる帯状の凸部を設け、前記揺動軸の下端に、少なくとも1ヶ所の突起を有する略円盤状の係合部材を固着し、前記スリ−ブの内周側の下端部に有限深さの切欠きを設け、前記突起と前記切欠きをもって、前記スリ−ブと前記揺動軸を回転方向に連結するとともに、前記スリ−ブの前記切欠き底部を、前記係合部材の前記突起上に着座させたものである。
【0007】
また、第2の発明に係るスクロール圧縮機は、第1の発明において、揺動軸下端に係合部材の円周部外径より小さい周回小径部を設け、前記係合部材と共同して第一の凹部を形成するとともに、スリ−ブ内周部に凸部を設け、前記第一の凹部と所定の軸方向隙間をもって嵌合したものである。
【0008】
また、第3の発明に係るスクロール圧縮機は、第2の発明において、スリーブの軸方向長さL1と揺動軸受長さL2との寸法関係を、L1>L2となるよう
設定するとともに、スリーブがスリ−ブ凸部と第一の凹部よりなる軸方向隙間内で軸方向に移動した際、スリーブの端部が揺動軸受の摺動面とラップしないようにしたものである。
【0009】
また、第4の発明に係るスクロール圧縮機は、第2又は第3の発明において、揺動軸と係合部材を締結する締結部材と、係合部材の揺動軸との締結部に第二の凹部を設け、前記揺動軸端の周回小径部と第二の凹部を嵌合したものである。
【0010】
また、第5の発明に係るスクロール圧縮機は、第4の発明において、揺動軸端の周回小径部に少なくとも1ヶ所の平坦部を設けるとともに、係合部材の第二の凹部に前記周回小径部の平坦部に対応する平坦部を設けたものである。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を各図により説明する。ただし、各実施の形態において、従来の技術と同一または相当する部分は同一の符号を付してその説明を省略する。
【0012】
実施の形態1.
図1は実施の形態1を示す要部拡大図であり、図2はスリーブ14の斜視図である。なお、その他の圧縮機全体構造図は従来の技術で示した図14と同等である。
図中13は、揺動軸受6のほぼ中央部に対応し、揺動軸12の外周に設けた帯状の凸部、14は、揺動軸受6と揺動軸12間に設けられた略円筒状のスリ−ブ、15は係合部材である。係合部材15は揺動軸12に設けられた小穴12eに挿入され、スリーブ14内周面に設けられた切欠部14eに隙間をもって嵌合してあり、スリーブ14と揺動軸12を回転方向に連結している。
【0013】
つぎに動作を図3について説明する。圧縮機運転時には揺動軸12に遠心力、および、ガス圧縮荷重が作用し、その大きさは圧縮機運転条件により可変するため揺動軸12のたわみ方向も可変し、従来の技術のものにおいては、揺動軸受6と揺動軸12の間に傾斜が生じ、また図14に示す主軸受11、副軸受7の微少隙間に起因し揺動軸受6と揺動軸12の間に傾斜が生じるが、本実施の形態においては、スリ−ブ14は帯状の凸部を支点とし揺動軸12と揺動軸受6の傾斜方向、および傾斜量に追従して移動することができ、圧縮機の運転条件によらず、常にスリーブ14は揺動軸受11に対し平行状態のまま回転する。
【0014】
その結果、揺動軸受の軸受負荷容量が低下することなく、揺動軸受の摩耗、焼付き等のおそれの無い信頼性の高い軸受構造を得ることができる。
【0015】
図4は実施の形態1を示す別の例である。
12は揺動軸、14はスリーブ、14fは揺動軸受6のほぼ中央部に対応し、スリーブ14の内周面に設けられた帯状凸部である。
図1には揺動軸12に帯状凸部を設けたが、図4に示すようにスリーブ内周面に帯状凸部を設けても同等の効果を得ることができる。
【0016】
図5は実施の形態1を示すさらに別の例である。
12は揺動軸、14はスリーブ、13は帯状凸部である。
図5に示すものでは帯状凸部を樽状曲面で形成してある。スリーブ14は樽状曲面部13を支点として揺動軸12と揺動軸受の傾斜方向、および傾斜量に追従して移動することが出来、圧縮機の運転条件によらず、常にスリ−ブ14は揺動軸受11に対し平行状態のまま回転する。
【0017】
その結果、揺動軸受の軸受負荷容量が低下することなく、揺動軸受の摩耗、焼付き等のおそれの無い信頼性の高い軸受構造を得ることが出来るとともに、帯状凸部13を樽状曲面にしたので、帯状凸部とスリーブ14内周部の接触部に異常摩耗の発生がなくなる効果が有る。
【0018】
実施の形態2.
図6、7、8は実施の形態2を示すものである。図中矢印は潤滑油の流れを示すものである。図中16はオイルポンプ、17は油溜め、18はクランク軸10に設けた油通路、19は揺動軸受6内周面に軸方向に設けられた油溝、15は径方向に突起15aを備えた円盤状の係合部材、14aはスリ−ブ14内周下部に設けられた、有限深さの切欠である。スリ−ブ14は係合部材15の突起15a上に着座しており、軸方向下方への移動が規制され、また係合部材15は揺動軸12の底部ににネジ、溶接、等の結合手段により固着され、偏心穴底部にはスリ−ブ14下面、係合部材15下面及び偏心穴底面による空間が形成されている。
【0019】
つぎに動作について説明する。スリーブ14は突起15a、および有限深さの切欠14aにより軸方向下方への移動が規制され、また、係合部材15は揺動軸12の底部に固着され、偏心穴底部には空間が形成されているので、潤滑油は図6、7中矢印で示すごとく、油通路18、偏心穴底部間の空間を経て、油溝19へ流入し揺動軸受6を潤滑する。またスリーブ14と揺動軸12は、突起15aおよび有限深さの
切欠14aにより回転方向に連結している。
【0020】
その結果、揺動軸の片当りを防止した構造(実施の形態1に示した構造)のスクロ−ル圧縮機において、スリ−ブ14下方と偏心穴底部間に空間が確保でき、揺動軸受6への給油経路が確保できるので、揺動軸受6への潤滑油の供給が確実となり、前記の片当り防止構造と併せて軸受負荷容量が低下することを十分に防止でき、軸受の摩耗、焼付き等のおそれの無いより信頼性の高い軸受構造を得ることが出来る。
図8には突起15aが一個所の例をしめしたが、突起15aを複数個設けてもよい。
また図6にはオイルポンプ16として遠心式のポンプを用いた例を示したが、容積式のオイルポンプを用いてもよい。
【0021】
実施の形態3.
図9は実施の形態3を示すものである。その他の圧縮機全体構造は図6等と同等である。図中12aは揺動軸12の下端部に設けられた周回小径部、12bは前記周回小
径部12aと係合部材15の外周部によって形成された第一の凹部、14bはスリ−ブ14下部の内周に設けられた凸部である。係合部材15は揺動軸12にネジ、溶接、等の手段により固着される点、また、スリ−ブ14の切欠14aと傾合部材15の突起15aとの関係は前記実施の形態2と同様である。
【0022】
つぎに動作について説明する。スリ−ブ凸部14bが第一の凹部12b内において揺動軸12と係合部材15間で軸方向に移動が規制されることにより、スリ−ブ14は軸方向の移動が規制される。
その結果、運転時および起動時にスリ−ブ14が軸方向に運動することに起因する、異常振動、異常音の発生が低減される。
【0023】
実施の形態4.
次に実施の形態4を図9について説明する。図中L1はスリ−ブ14の軸方向長さ、L2は揺動軸受6の長さ、L3はスリ−ブ内周部の凸部14bと前記第一の凹部12bよりなる軸方向隙間である。スリ−ブ14の軸方向長さL1、揺動軸受6の長さL2及びスリ−ブの軸方向隙間L3との寸法関係を、L1>L2となるよう設定するとともに、スリーブ14が前記第一の凹部12bよりなる軸方向隙間L3内で軸方向に移動した際、スリーブ14の上下の端部がいずれも揺動軸受の摺動面とラップしないようにしたものである。揺動軸受6は鉛、錫、銅、アルミ等の軟質金属からなるいわゆる軸受合金である。またスリーブ14は焼結材料やスチール等、揺動軸受より固い材質である。
【0024】
つぎに動作について説明する。各部寸法関係を上記のごとく設定したので、スリ−ブ14が軸方向に軸方向隙間の範囲で移動した際、スリ−ブ14の上下の端部が揺動軸受6とオ−バラップすることがなく揺動軸受6の異常摩耗の発生を防止することができ、揺動軸受6の信頼性がさらに向上する。
図10は本実施の形態によらず、スリーブ14の下端部と揺動軸受6がオ−バラップした場合を示した図である。図10の如くスリーブ14の下端部と揺動軸受6がオ−バラップした場合、軟質金属からなる揺動軸受6が、硬質金属よりなるスリーブ1
4の軸方向の運動により摩耗するという問題が生じる。
【0025】
実施の形態5.
図11、12は実施の形態5を示すものである。
20は係合部材15と揺動軸12を締結する締結部材、15cは係合部材15に設けた第二の凹部であり、周回小径部12aは第二の凹部15cと嵌合されている。
なお、その他の圧縮機全体構造は図6等と同等であり、また、スリ−ブ14の切欠14aと傾合部材15の突起15aとの関係は前記実施の形態2等と同様である。
【0026】
つぎに本実施の形態の圧縮機要部の組立方法ついて説明する。
揺動軸12に、スリーブ14を嵌合した後、係合部材15を揺動軸12に締結部材20で締結する。この際、係合部材15に設けた第二の凹部15cを周回小径部12aに嵌合し
係合部材15と揺動軸12の位置決めを行うものである。
前記のように構成しているので、揺動軸12、スリ−ブ14及び係合部材15の組立時に揺動軸12と係合部材15の位置決めが正確に行え、組立性のよいスクロ−ル圧縮機がえられる。
【0027】
実施の形態6.
図13は実施の形態6を示すものである。
12cは周回小径部12aに設けられた平坦部、15cは第二の凹部、15dは第二の凹部15cの平坦部である。
なお、その他の圧縮機全体構造は図6等と同等であり、また、スリ−ブ14の切欠14aと傾合部材15の突起15aとの関係は前記実施の形態2等と同様である。
【0028】
つぎに動作について説明する。
圧縮機運転時には、揺動軸受6とスリ−ブ14の間に摩擦によりスリ−ブ14を揺動軸12に対し回転させる力が作用する。この作用力は係合部材15に伝達され、係合部材15を揺動軸12に対し回転させるトルクが生じる。本実施の形態では平坦部12cと平坦部15dとでトルクを伝達するので、締結部材20でトルクを伝達する必要がなく、締結部材20の緩み、破損といった、問題が生じなく、もって信頼性の高いスクロ−ル圧縮機を得ることができる。
【0029】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の第1の発明に係わるスクロール圧縮機は、揺動軸を揺動軸受にスリ−ブを介して嵌合させ、前記スリ−ブを係合部材により揺動軸と一体に回転するように連結させるとともに、前記揺動軸に対して回転可能に嵌合させ、前記揺動軸受の軸方向中央部に対応し、前記揺動軸の外周面、又は、前記揺動軸受の軸方向中央部に対応し、前記スリ−ブの内周面に全周にわたって軸方向と垂直方向に凸となる帯状の凸部を設けたので、揺動軸がたわんだり傾斜しても、スリ−ブは揺動軸受に対して平行を保ち、揺動軸受けの軸受負荷容量の低下がなく、揺動軸受の損傷などのない信頼性の高いスクロール圧縮機を提供することができる。
さらに、密閉容器下部の潤滑油の油溜めと、クランク軸の下部に設けられたオイルポンプと、クランク軸の内部に設けられ偏心穴部とオイルポンプを連通する油通路と、揺動軸受に設けられた油溝とを備え、揺動軸の下端に、少なくとも1ヶ所の突起を有する略円盤状の係合部材を固着し、スリ−ブの内周側の下端部に有限深さの切欠きを設け、前記突起と切欠きをもって、スリ−ブと揺動軸を回転方向に連結するとともに、スリ−ブの切欠き底部を、係合部材の突起上に着座させたので、偏心穴底部に空間が確保でき、揺動軸受への給油経路が確保できるので揺動軸受への潤滑油の供給が確実に行え、揺動軸とスリ−ブ間の凸になる帯状部と併せて、一層軸受信頼性の高いスクロール圧縮機を得ることができる。
【0030】
また、第2の発明に係るスクロール圧縮機は、第1の発明において、揺動軸下端に係合部材の円周部外径より小さい周回小径部を設け、前記係合部材と共同して第一の凹部を形成するとともに、スリ−ブ内周部に凸部を設け、前記第一の凹部と所定の軸方向隙間をもって嵌合したので、スリーブの軸方向運動が規制され、第2の発明の効果に加えて、スリーブの軸方向運動による振動、騒音が低減され、低騒音、低振動なスクロール圧縮機を得ることができる。
【0031】
また、第3の発明に係るスクロール圧縮機は、第2の発明において、スリーブの軸方向長さL1と揺動軸受長さL2との寸法関係を、L1>L2となるよう設定するとともに、スリーブがスリ−ブ凸部と第一の凹部よりなる軸方向隙間内で軸方向に移動した際、スリーブの端部が揺動軸受の摺動面とラップしないようにしたので、スリーブの軸方向移動が規制され、スリーブの端部と揺動軸受の摺動面とのオーバーラップが防止され、第3の発明の効果に加えて、揺動軸受の異常摩耗が防止でき、さらに信頼性の高いスクロール圧縮機を得ることができる。
【0032】
また、第4の発明に係るスクロール圧縮機は、第2又は第3の発明において、揺動軸と係合部材を締結する締結部材と、係合部材の揺動軸との締結部に第二の凹部を設け、前記揺動軸端の周回小径部と第二の凹部を嵌合したので、揺動軸、スリ−ブ及び係合部材の組立時に、揺動部材の周回小径部を係合部材の第二の凹部に嵌合させ位置決めを行うことができ、組立性の良いスクロール圧縮機が得られる。
【0033】
また、第5の発明に係るスクロール圧縮機は、第4の発明において、揺動軸端の周回小径部に少なくとも1ヶ所の平坦部を設けるとともに、係合部材の第二の凹部に前記周回小径部の平坦部に対応する平坦部を設けたので、係合部材に作用するトルクを、揺動軸端の平坦部で伝達するので、締結部材の緩み、破損がなく、信頼性の高いスクロール圧縮機が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1の圧縮機要部断面図である。
【図2】 この発明の実施の形態1のスリ−ブの斜視図である。
【図3】 この発明の実施の形態1の動作を説明する圧縮機要部断面図である。
【図4】 この発明の実施の形態1の別の圧縮機要部断面図である。
【図5】 この発明の実施の形態1のさらに別の圧縮機要部断面図である。
【図6】 この発明の実施の形態2の圧縮機断面図である。
【図7】 この発明の実施の形態2の圧縮機要部断面図である。
【図8】 この発明の実施の形態2の圧縮機要部図面である。
【図9】 この発明の実施の形態3、4の圧縮機要部断面図である。
【図10】 この発明の実施の形態4の動作を説明するための圧縮機要部断面図である。
【図11】 この発明の実施の形態5の圧縮機要部断面図である。
【図12】 この発明の実施の形態5の圧縮機要部断面図である。
【図13】 この発明の実施の形態6の圧縮機要部断面図である。
【図14】 従来のスクロール圧縮機を示す圧縮機断面図である。
【図15】 従来のスクロール圧縮機の動作を示す圧縮機断面図である。
【図16】 従来のスクロール圧縮機の動作を示す圧縮機断面図である。
【符号の説明】
1 揺動スクロール、3、4 フレ−ム、5 固定スクロ−ル、6 揺動軸受、7、11 軸受、8 密閉容器、9 電動機(回転子)、10 クランク軸、10a 偏心穴部、12 揺動軸、12a 周回小径部、12b 第一の凹部、12c 平坦部、13 帯状の凸部、14 スリ−ブ、14a 切欠き、14b スリ−ブ凸部、15 係合部材、15a 突起、15c 第二の凹部、15d 平坦部、16 オイルポンプ、17 油溜め、18 油通路、20 締結部材。
Claims (5)
- 密閉容器と、
渦巻ラップが立設された固定スクロ−ルと、
渦巻ラップが立設され、前記固定スクロ−ルの渦巻ラップと組合わせて流体を圧縮する揺動スクロ−ルと、
前記揺動スクロ−ルの渦巻ラップと反対側に設けられた揺動軸と、
電動機により回転されるクランク軸と、
前記クランク軸を回転自在に支持する軸受を備えたフレ−ムと、
前記クランク軸の一端に設けられた偏心穴部と、
前記偏心穴部の内周面に形成された揺動軸受と、
前記密閉容器の下部の潤滑油の油溜めと、
前記クランク軸の下部に設けられたオイルポンプと、
前記クランク軸の内部に設けられ前記偏心穴部と前記オイルポンプとを連通する油通路と、
前記揺動軸受に設けられた油溝と、
を備え、
前記揺動軸を前記揺動軸受にスリ−ブを介して嵌合させ、
前記スリ−ブを係合部材により揺動軸と一体に回転するように連結させるとともに、前記揺動軸に対して回転可能に嵌合させ、
前記揺動軸受の軸方向中央部に対応し、前記揺動軸の外周面、又は、前記揺動軸受の軸方向中央部に対応し、前記スリ−ブの内周面に全周にわたって軸方向と垂直方向に凸となる帯状の凸部を設け、
前記揺動軸の下端に、少なくとも1ヶ所の突起を有する略円盤状の係合部材を固着し、前記スリ−ブの内周側の下端部に有限深さの切欠きを設け、前記突起と前記切欠きをもって、前記スリ−ブと前記揺動軸を回転方向に連結するとともに、前記スリ−ブの前記切欠き底部を、前記係合部材の前記突起上に着座させたことを特徴とするスクロ−ル圧縮機。 - 揺動軸下端に係合部材の円周部外径より小さい周回小径部を設け、前記係合部材と共同して第一の凹部を形成するとともに、スリ−ブ内周部に凸部を設け、前記第一の凹部と所定の軸方向隙間をもって嵌合したことを特徴とする請求項1記載のスクロ−ル圧縮機。
- スリーブの軸方向長さL1と揺動軸受長さL2との寸法関係を、L1>L2となるよう設定するとともに、スリーブがスリ−ブ凸部と第一の凹部よりなる軸方向隙間内で軸方向に移動した際、スリーブの端部が揺動軸受の摺動面とラップしないようにしたことを特徴とする請求項2記載のスクロール圧縮機。
- 揺動軸と係合部材を締結する締結部材と、前記係合部材の前記揺動軸との締結部に第二の凹部を設け、前記揺動軸端の周回小径部と前記第二の凹部を嵌合したことを特徴とする請求項2又は請求項3のいずれかに記載のスクロ−ル圧縮機。
- 揺動軸端の周回小径部に少なくとも1ヶ所の平坦部を設けるとともに、係合部材の第二の凹部に前記周回小径部の平坦部に対応する平坦部を設けたことを特徴とする請求項4記載のスクロ−ル圧縮機。
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1997
- 1997-04-18 JP JP10122597A patent/JP3951349B2/ja not_active Expired - Lifetime
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