(57)【要約】【課題】効率が向上したスクロール圧縮機を提供する。【解決手段】スクロール圧縮機１００は、軸線Ｏ１回りに回転する回転軸４と、回転軸４を回転可能に支持する軸受装置９Ａと、回転軸４を回転駆動させる駆動部３と、軸受装置９Ａを挟んで軸線方向における駆動部３の反対側に配置され、回転軸４によって回転することで冷媒を圧縮する圧縮部２と、回転軸４、駆動部３及び圧縮部２を収容するハウジング１と、ハウジング１内において、軸受装置９Ａ及び駆動部３が配置された機械空間Ｖ２と、圧縮部２が配置された吸入空間Ｖ１との間における流体の流通をシールするシール部Ｓと、吸入空間Ｖ１に圧縮前の冷媒を供給する吸入配管１１と、機械空間Ｖ２の圧力が、吸入空間Ｖ１の圧力以上となるように機械空間Ｖ２を昇圧する昇圧部８０と、を備える。【選択図】図１
2020051407.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線に沿って延びるとともに前記軸線回りに回転する回転軸と、
前記回転軸を回転可能に支持する軸受装置と、
前記回転軸を回転駆動させる駆動部と、
前記軸受装置を挟んで前記軸線の延びる軸線方向における前記駆動部の反対側に配置され、前記回転軸によって回転することで冷媒を圧縮する圧縮部と、
前記回転軸、前記駆動部及び圧縮部を収容し、前記軸受装置を潤滑する潤滑油が内部に貯留されているハウジングと、
前記ハウジング内において、前記軸受装置及び前記駆動部が配置された機械空間と、前記圧縮部が配置された吸入空間との間における流体の流通をシールするシール部と、
前記ハウジング内における前記吸入空間に圧縮前の冷媒を供給する吸入配管と、
前記機械空間の圧力が、前記吸入空間の圧力以上となるように前記機械空間を昇圧する昇圧部と、を備え、
前記軸受装置の外周面は、全周にわたって前記ハウジングの内周面に接触した状態で固定され、
前記圧縮部は、
前記軸線に対して偏心した位置で前記軸線回りに公転可能に設けられた旋回スクロールと、
前記軸線方向において前記軸受装置とは反対側から前記旋回スクロールと対向するとともに、前記旋回スクロールとの間に冷媒を圧縮する圧縮室を形成する固定スクロールと、を有するスクロール圧縮機。
【請求項２】
前記昇圧部は、前記機械空間の圧力を、冷媒のバランス圧と前記吸入空間の圧力との間の圧力まで昇圧する請求項１に記載のスクロール圧縮機。
【請求項３】
前記吸入配管の途中に設けられ、前記冷媒を貯留するタンクをさらに備え、
前記昇圧部は、
前記機械空間と前記タンクとを連通させる連通部と、
前記連通部に設けられ、前記タンク側の圧力が前記機械空間側の圧力よりも大きい場合に開放されるとともに、前記機械空間側の圧力が前記タンク側の圧力よりも予め定められた基準値以上に大きい場合に開放されて、前記連通部での流体の流通可能とさせる弁装置とを有する請求項２に記載のスクロール圧縮機。
【請求項４】
前記昇圧部は、
前記機械空間と前記タンクとの差圧を計測する差圧計測部と、
前記差圧計測部が計測した値に応じて前記弁装置を開放及び閉塞させる制御部と、をさらに有する請求項３に記載のスクロール圧縮機。
【請求項５】
前記連通部は、
前記機械空間と前記タンクとを連通する第一配管と、
前記第一配管と離れた位置で前記機械空間と前記タンクとを連通する第二配管と、を有し、
前記弁装置は、
前記第一配管に設けられ、前記機械空間側の圧力が前記タンク側の圧力よりも予め定められた前記基準値以上に大きい場合に開放することで前記機械空間側から前記タンク側に向かってのみ流体を流通させる第一逆止弁と、
前記第二配管に設けられ、前記タンク側の圧力が前記機械空間側の圧力よりも大きい場合に開放することで前記タンク側から前記機械空間側に向かってのみ流体を流通させる第二逆止弁と、を有する請求項３または４に記載のスクロール圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクロール圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
スクロール圧縮機は、電動機によって回転駆動される主軸と、主軸に対してオフセットされた位置に設けられた偏心軸と、この偏心軸に支持される旋回スクロールと、旋回スクロールと対向することで容積可変の圧縮室を形成する固定スクロールと、を有している。旋回スクロールは、上記主軸の軸線を中心として、自転を伴わずに公転すなわち旋回運動を行う。これにより、圧縮室内に導かれた流体が圧縮される。
【０００３】
ここで、上記のようなスクロール圧縮機では、主軸を回転可能に支持する軸受装置を潤滑するための潤滑油が必要となる。潤滑油は、冷媒の流れにのって微量ながらスクロール圧縮機の外部にも流れ出る。冷媒と共に外部に排出される潤滑油の量が増加してしまうと、冷凍システムとしての熱交換効率が低下する可能性がある。これに対し、熱交換効率を向上させるためには、冷媒と共に流れる潤滑油の油潤滑量を低減する必要がある。しかしながら、油循環量が低下すると、軸受装置での潤滑性能の確保が難しくなってしまう。
【０００４】
このように油潤滑量を低減するための技術として、例えば下記特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１に係る装置では、旋回スクロールと固定スクロールとの間に、圧縮室を外周側から囲うように配置された第一シール部材が取り付けられている。これにより、旋回スクロール及び固定スクロールが形成する圧縮室の内外が区画されている。その結果、圧縮室内への潤滑油の侵入を抑え、冷媒と共に流れる潤滑油の油潤滑量を低減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２６８６１３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、圧縮室内で流体が圧縮されることで、旋回スクロールや固定スクロールに対してスラスト荷重が生じる。特に、ハウジングに固定された固定スクロールに対して、相対回転する旋回スクロールにスラスト荷重が生じると、旋回スクロールと固定スクロールとの間で生じる損失が増大し、スクロール圧縮機の効率に影響が及ぶ可能性がある。
【０００７】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、効率が向上したスクロール圧縮機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第一の態様によれば、スクロール圧縮機は、軸線に沿って延びるとともに前記軸線回りに回転する回転軸と、前記回転軸を回転可能に支持する軸受装置と、前記回転軸を回転駆動させる駆動部と、前記軸受装置を挟んで前記軸線の延びる軸線方向における前記駆動部の反対側に配置され、前記回転軸によって回転することで冷媒を圧縮する圧縮部と、前記回転軸、前記駆動部及び圧縮部を収容し、前記軸受装置を潤滑する潤滑油が内部に貯留されているハウジングと、前記ハウジング内において、前記軸受装置及び前記駆動部が配置された機械空間と、前記圧縮部が配置された吸入空間との間における流体の流通をシールするシール部と、前記ハウジング内における前記吸入空間に圧縮前の冷媒を供給する吸入配管と、前記機械空間の圧力が、前記吸入空間の圧力以上となるように前記機械空間を昇圧する昇圧部と、を備え、前記軸受装置の外周面は、全周にわたって前記ハウジングの内周面に接触した状態で固定され、前記圧縮部は、前記軸線に対して偏心した位置で前記軸線回りに公転可能に設けられた旋回スクロールと、前記軸線方向において前記軸受装置とは反対側から前記旋回スクロールと対向するとともに、前記旋回スクロールとの間に冷媒を圧縮する圧縮室を形成する固定スクロールと、を有する。
【０００９】
この構成によれば、昇圧部によって機械空間の圧力が吸入空間の圧力よりも大きくなるように昇圧される。ここで、例えば、スクロール圧縮機の運転中には、圧縮室内が高圧となることから、旋回スクロールには、吸入空間側から機械空間側に向かうスラスト力が働いている。しかしながら、機械空間が昇圧されることにより、旋回スクロールには、機械空間側から吸入空間側に向かう力が働く。そのため、旋回スクロールに生じるスラスト力を低減させることができる。その結果、スラスト荷重の増大による損失を抑えることができる。
【００１０】
本発明の第二の態様によれば、前記昇圧部は、前記機械空間の圧力を、冷媒のバランス圧と前記吸入空間の圧力との間の圧力まで昇圧してもよい。
【００１１】
この構成によれば、機械空間を昇圧させすぎてしまうことにより、旋回スクロールを機械空間側から吸入空間側に向かって押し付けすぎてしまうことを抑えられる。そのため、旋回スクロールに負荷が生じて損失が発生してしまうことを抑えることができる。
【００１２】
本発明の第三の態様によれば、前記吸入配管の途中に設けられ、前記冷媒を貯留するタンクをさらに備え、前記昇圧部は、前記機械空間と前記タンクとを連通させる連通部と、前記連通部に設けられ、前記タンク側の圧力が前記機械空間側の圧力よりも大きい場合に開放されるとともに、前記機械空間側の圧力が前記タンク側の圧力よりも予め定められた前記基準値以上に大きい場合に開放されて、前記連通部での流体の流通可能とさせる弁装置とを有していてもよい。
【００１３】
この構成によれば、機械空間とタンクとが連通部によって連通され、連通部に弁装置が設けられている。この弁装置によって、機械空間の圧力がタンク側の圧力を下回ってしまうことを防ぐことができる。つまり、吸入配管を介してタンクと繋がった吸入空間の圧力によりも機械空間の圧力を常に大きく維持することができる。その結果、旋回スクロールに対して、機械空間側から吸入空間側に向かう力を安定して働かせることができる。さらに、弁装置によって、機械空間を昇圧させすぎてしまうことを防ぐことができる。これにより、旋回スクロールを機械空間側から吸入空間側に向かって押し付けすぎてしまうことを安定して抑えられる。したがって、スラスト荷重の増大による損失を安定して抑えることができる。
【００１４】
本発明の第四の態様によれば、前記昇圧部は、前記機械空間と前記タンクとの差圧を計測する差圧計測部と、前記差圧計測部が計測した値に応じて前記弁装置を開放及び閉塞させる制御部と、をさらに有していてもよい。
【００１５】
この構成によれば、機械空間とタンクとの実際の差圧の値に基づいて、制御部によって弁装置を自律的かつ精緻に開放したり閉塞したりすることができる。
【００１６】
本発明の第五の態様によれば、前記連通部は、前記機械空間と前記タンクとを連通する第一配管と、前記第一配管と離れた位置で前記機械空間と前記タンクとを連通する第二配管と、を有し、前記弁装置は、前記第一配管に設けられ、前記機械空間側の圧力が前記タンク側の圧力よりも予め定められた前記基準値以上に大きい場合に開放することで前記機械空間側から前記タンク側に向かってのみ流体を流通させる第一逆止弁と、前記第二配管に設けられ、前記タンク側の圧力が前記機械空間側の圧力よりも大きい場合に開放することで前記タンク側から前記機械空間側に向かってのみ流体を流通させる第二逆止弁と、を有していてもよい。
【００１７】
この構成によれば、機械空間とタンクとを別々に繋ぐ第一配管及び第二配管では、第一逆止弁及び第二逆止弁によって別々に流通状態が調整可能とされている。そのため、機械空間とタンクとの圧力を高い精度で調整できる。したがって、簡易な構成で、スラスト荷重の増大による損失を抑えることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、効率が向上したスクロール圧縮機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第一実施形態に係るスクロール圧縮機の縦断面図である。
【図２】本発明の第二実施形態に係るスクロール圧縮機の縦断面図である。
【図３】本発明の第二実施形態に係る制御装置の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第三実施形態に係るスクロール圧縮機の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
［第一実施形態］
本発明の実施形態について、図１を参照して説明する。図１に示すように、スクロール圧縮機１００は、装置の外形をなすハウジング１と、ハウジング１内に設けられた駆動部３（電動機３）と、この駆動部３によって回転駆動される回転軸４と、この回転軸４の回転によって駆動する圧縮部２と、回転軸４を回転可能に支持するメイン軸受９Ａ、及びサブ軸受９Ｂと、オイルセパレータ（タンク）１０と、シール部Ｓと、昇圧部８０と、を有している。
【００２１】
圧縮部２と駆動部３とは、軸線Ｏ１に沿って延びる回転軸４によって互いに接続されている。すなわち、駆動部３による回転エネルギーは、この回転軸４を通じて圧縮部２に即時に伝達される。圧縮部２は、この回転エネルギーによって作動流体としての冷媒ガス（冷媒）を圧縮して高圧状態で外部に吐出する。高圧の冷媒ガスは、例えば空調機器等における冷媒として利用される。以下、各部の構成について詳細に説明する。
【００２２】
ハウジング１内における下部には、後述するメイン軸受９Ａ及びサブ軸受９Ｂを潤滑するための潤滑油が貯留される。潤滑油は、不図示の潤滑油供給配管を介して、ハウジング１の下部に供給される。ハウジング１には、外部から作動流体としての冷媒ガスを吸入する吸入配管１１と、上記圧縮部２による圧縮を経て高圧状態となった冷媒ガスを排出する吐出配管１２と、が設けられている。さらに、吸入配管１１の途中には、冷媒ガス中に含まれる潤滑油を分離するオイルセパレータ１０が設けられている。オイルセパレータ１０に流入した冷媒ガスに潤滑油が含まれている場合、オイルセパレータ１０によって潤滑油成分が除去される。オイルセパレータ１０には、ハウジング１内部の空間と当該オイルセパレータ１０とを連通する均圧管Ｐが接続されている。均圧管Ｐの詳細については後述する。
【００２３】
回転軸４は軸線Ｏ１を中心とした円柱状をなしている。回転軸４は、メイン軸受９Ａ（軸受装置）と、メイン軸受９Ａから見て軸線方向の反対側の端部に設けられたサブ軸受９Ｂとによってハウジング１内で回転可能に支持されている。なお、軸線方向は、軸線Ｏ１の延びる方向である。メイン軸受９Ａは、回転軸４を回転可能に支持するメイン軸受本体９Ｈを有している。メイン軸受本体９Ｈは、回転軸４に加わる径方向からの荷重を支持するために設けられている。メイン軸受９Ａは、軸線Ｏ１を中心とする円盤状をなしている。メイン軸受９Ａの外周面は、全周にわたってハウジング１の内周面に接触した状態で、溶接や締まり嵌め等によって固定されている。即ち、メイン軸受９Ａは、ハウジング１内の空間を２つに区画している。軸線方向においてメイン軸受９Ａよりも一方側の空間には、圧縮部２が収容されている。軸線方向においてメイン軸受９Ａを挟んで反対側の空間は、駆動部３が収容されている。上述の吸入配管１１は、メイン軸受９Ａよりも軸線方向における一方側の空間（圧縮部２が収容されている空間）内に連通している。
【００２４】
ハウジング１の内部の空間は、メイン軸受９Ａによって２つの空間に区画されている。ハウジング１内におけるメイン軸受９Ａよりも軸線方向の一方側の空間は、圧縮部２を収容する吸入空間Ｖ１とされている。ハウジング１内におけるメイン軸受９Ａを含む軸線方向の他方側の空間は、上述の駆動部３、メイン軸受９Ａ、及びサブ軸受９Ｂを収容する機械空間Ｖ２とされている。
【００２５】
回転軸４の一方側の端部には、偏心軸５が設けられている。偏心軸５は、軸線Ｏ１に対してオフセットされた（偏心した）位置に設けられている。偏心軸５は、軸線Ｏ１とは異なる偏心軸線Ｏ２を中心として柱状をなしている。偏心軸線Ｏ２は軸線Ｏ１と平行をなしている。この偏心軸５は、回転軸４の端部から軸線方向の一方側（メイン軸受９Ａに対して圧縮部２が配置されている側）に向かって突出する円柱状をなしている。したがって、回転軸４が軸線Ｏ１回りに回転している状態では、偏心軸５は回転軸４の軸線Ｏ１回りを公転する。
【００２６】
軸線方向におけるメイン軸受９Ａの他方側には、オルダムリング９１が設けられている。オルダムリング９１は、後述する旋回スクロール７の自転（偏心軸線Ｏ２回りの回転）を規制している。さらに、オルダムリング９１の内周側には、回転軸４に加わる軸線方向の荷重を支持するためのスラストプレート９２が設けられている。スラストプレート９２は、軸線方向から見て、当該軸線Ｏ１を中心とする円環状をなしている。
【００２７】
軸線方向における圧縮部２の一方側には、ディスチャージカバー８が設けられている。ディスチャージカバー８は、吸入空間Ｖ１を軸線方向に区画する略円盤状の部材である。吸入空間Ｖ１内において、ディスチャージカバー８よりも軸線方向の一方側の空間は、吐出チャンバ６７とされている。ディスチャージカバー８の中央部には、上記の吐出チャンバ６７と圧縮部２とを連通させるディスチャージポート６８が設けられている。さらに、ディスチャージカバー８と圧縮部２との間には、ディスチャージポート６８を外周側から囲むフローガイド６９が設けられている。フローガイド６９は、軸線Ｏ１を中心とする円筒状をなしている。圧縮部２から流れ出た高圧の冷媒ガスは、このフローガイド６９によって案内され、吐出チャンバ６７内に流れ込む。
【００２８】
圧縮部２は、固定スクロール６、及び旋回スクロール７と、を有している。固定スクロール６は、ハウジング１内部でメイン軸受９Ａの軸線方向の一方側に固定された略円盤状の部材である。固定スクロール６は、旋回スクロール７に対して、軸線方向においてメイン軸受９Ａとは反対側から対向することで、両者の間に圧縮室Ｃを形成している。
【００２９】
より詳細には、固定スクロール６は、円盤状の固定端板６１と、この固定端板６１の他方側の面から軸線方向に立設された固定ラップ６２と、を有している。固定端板６１は、軸線Ｏ１に直交する面に沿って延びている。固定ラップ６２は、軸線方向から見て渦巻状に形成された壁体である。より具体的には、固定ラップ６２は、固定端板６１の中心回りに巻回された板状の部材で形成されている。一例として固定ラップ６２は、軸線方向から見て該軸線Ｏ１を中心とするインボリュート曲線をなすように構成されることが望ましい。
【００３０】
固定ラップ６２の径方向の外側には、固定端板６１の外周に沿って筒状に延びる外周壁６３が形成されている。つまり、外周壁６３は、固定ラップ６２を径方向の外側から囲むように固定端板６１から軸線方向に延びている。さらに、外周壁６３の軸線方向の他方側（メイン軸受９Ａに対して駆動部３が配置されている側）の端縁には、径方向の内側から外側に向かって広がる円環状のフランジ部６４が設けられている。固定スクロール６は、フランジ部６４を介して不図示のボルト等によってメイン軸受９Ａに固定されている。固定端板６１の中央部には、固定端板６１を軸線方向に貫通する固定スクロール吐出口６５が形成されている。固定スクロール吐出口６５には、圧縮室Ｃ内への冷媒ガスの逆流を防止するための吐出弁６６が設けられている。固定スクロール吐出口６５は、上述のフローガイド６９を介してディスチャージポート６８に連通している。さらに、外周壁６３の一部には、外周壁６３を径方向に貫通する連通孔６３Ｈが形成されている。連通孔６３Ｈは、圧縮室Ｃの内外を連通している。連通孔６３Ｈは、軸線方向の位置が吸入配管１１とハウジング１との接続部分と重なるように、吸入配管１１の開口部の真横に形成されている。この連通孔６３Ｈを通じて、上述の吸入配管１１から吸入空間Ｖ１に供給された冷媒ガスが固定スクロール６内に流れ込む。
【００３１】
旋回スクロール７は、円盤状の旋回端板７１と、この旋回端板７１における軸線方向の他方側の面に設けられた渦巻状の旋回ラップ７２と、を有している。この旋回ラップ７２も、偏心軸線Ｏ２を中心とするインボリュート曲線をなすように構成されることが望ましい。
【００３２】
さらに、旋回ラップ７２は、上記の固定ラップ６２に対して軸線Ｏ１と交差する方向（径方向）に互いに重なり合うように配置される。言い換えれば、固定ラップ６２と旋回ラップ７２とは互いに噛み合っている。このように噛み合った状態で、固定ラップ６２と旋回ラップ７２との間には一定の空間（圧縮室Ｃ）が形成される。圧縮室Ｃの容積は、旋回ラップ７２の旋回に伴って変化する。これにより、冷媒ガスを圧縮することが可能とされている。
【００３３】
シール部Ｓは、ハウジング１内において、機械空間Ｖ２と吸入空間Ｖ１との間における流体の流通をシールする。本実施形態のシール部Ｓは、固定スクロール６と旋回スクロール７との間における流体の流通（漏れ）をシールするために設けられている。ここで、流体とは、圧縮室Ｃで圧縮される冷媒ガスのような気体だけでなく、メイン軸受９Ａ等で使用される潤滑油のような液体も含むものである。シール部Ｓは、固定スクロール６における軸線方向の他方側を向く圧縮部対向面６１Ａに設けられている。圧縮部対向面６１Ａは、外周壁６３における軸線方向の他方側の端面であって、旋回端板７１側を向く面である。シール部Ｓは、旋回スクロール７に当接することで、圧縮部対向面６１Ａと旋回スクロール７との間をシールする。
【００３４】
昇圧部８０は、機械空間Ｖ２内の圧力を高めて、吸入空間Ｖ１内の圧力以上とさせるために設けられている。昇圧部８０は、機械空間Ｖ２の圧力を、冷媒のバランス圧と吸入空間Ｖ１の圧力との間の圧力まで昇圧可能とされている。本実施形態の昇圧部８０は、オイルセパレータ１０と機械空間Ｖ２とを連通する均圧管（連通部）Ｐと、均圧管Ｐに設けられた弁装置Ｐｖと、を有している。均圧管Ｐは、軸線Ｏ１に直交する方向に延びる配管である。均圧管Ｐを通じて、機械空間Ｖ２とオイルセパレータ１０との間を流体（潤滑油を含む冷媒）が流通可能とされている。弁装置Ｐｖは、その開度に応じて均圧管Ｐ内を流れる流体の流量を調整することで、機械空間Ｖ２内の圧力を変化させる。
【００３５】
具体的には、弁装置Ｐｖは、機械空間Ｖ２側の圧力がオイルセパレータ１０側の圧力よりも、予め定められた基準値以上に大きい場合に開放される。具体的には、機械空間Ｖ２側の圧力がオイルセパレータ１０側の圧力に対して基準値以上大きくなった瞬間に弁装置Ｐｖは開き始める。これにより、機械空間Ｖ２とオイルセパレータ１０との間で流体が流通可能となる。さらに、弁装置Ｐｖは、オイルセパレータ１０側の圧力が機械空間Ｖ２側の圧力よりも大きい場合にも開放する。具体的には、オイルセパレータ１０側の圧力が機械空間Ｖ２側の圧力を超えた瞬間に弁装置Ｐｖは開き始める。これによっても、機械空間Ｖ２とオイルセパレータ１０との間で流体が流通可能となる。つまり、本実施形態の弁装置Ｐｖは、双方向に流体を流通可能とされている。
【００３６】
ここで、基準値は、機械空間Ｖ２側の圧力とオイルセパレータ１０側の圧力との差圧に基づいて定められる。基準値は、旋回スクロール７に対して軸線方向の固定スクロール６側へ働く力を生じさせるような機械空間Ｖ２と吸入空間Ｖ１との差圧の値に基づいている。具体的には、基準値は、吸入圧力以上であってバランス圧以下の値である。吸入圧力とは、吸入配管１１から吸入空間Ｖ１内に供給される冷媒ガスの圧力である。バランス圧とは、ハウジング１の外部の気温に対応する冷媒ガスの飽和圧力である。
【００３７】
続いて、本実施形態に係るスクロール圧縮機１００の動作について説明する。スクロール圧縮機１００の運転を開始するに当たっては、まず上記の駆動部３によって、回転軸４が軸線Ｏ１回りに回転駆動される。回転軸４の回転に伴って、上記の偏心軸５は軸線Ｏ１回りに公転し、これに取り付けられた旋回スクロール７は軸線Ｏ１を中心として旋回する。ここで、旋回スクロール７は、上述のオルダムリング９１によって自転が規制されている。したがって、旋回スクロール７は回転軸４の軸線Ｏ１を中心として、偏心軸線Ｏ２の描く軌跡に沿って円運動（旋回）する。この旋回に伴って、旋回スクロール７の旋回ラップ７２は、固定スクロール６の固定ラップ６２に対して連続的な相対移動を繰り返す。この相対移動によって、固定ラップ６２と旋回ラップ７２との間に形成される圧縮室Ｃの容積が時間変化する。
【００３８】
旋回スクロール７の旋回中に、固定スクロール６の外周壁６３に形成された連通孔６３Ｈから、作動流体としての冷媒ガスが圧縮室Ｃ内に導入される。旋回スクロール７の旋回に伴って、上記の連通孔６３Ｈは閉塞される。これにより、冷媒ガスは圧縮室Ｃ内に閉じ込められる。続いて、なおも旋回スクロール７が旋回することで、冷媒ガスは径方向の内側（すなわち、偏心軸線Ｏ２側）に向かって移動する。このとき、旋回ラップ７２と固定ラップ６２は上記の渦巻状をなしていることから、両者によって形成される圧縮室Ｃの容積は、径方向の内側に向かうに従って縮小する。これにより、冷媒ガスが圧縮される。最終的に旋回スクロール７（又は固定スクロール６）の中心部付近で、冷媒ガスは最高圧に達した後、上記の固定スクロール吐出口６５、ディスチャージポート６８、及び吐出配管１２を通じて外部の冷媒回路に供給される。
【００３９】
上記のようなスクロール圧縮機１００では、メイン軸受９Ａ及びサブ軸受９Ｂを潤滑するための潤滑油が必要となる。しかしながら、冷媒ガス中に潤滑油が含まれていると、その分だけ冷媒ガスの熱容量が低下してしまう。言い換えると、スクロール圧縮機１００の熱交換効率を高めるためには、冷媒ガス中に含まれる潤滑油の量を低減する必要がある。
【００４０】
そこで、本実施形態に係るスクロール圧縮機１００では、吸入配管１１から取り込まれた圧縮前の冷媒ガスが、機械空間Ｖ２（潤滑油が存在する空間）を通過することなく、固定スクロール６に形成された連通孔６３Ｈを通じて、圧縮室Ｃ内に直接的に導かれる。言い換えると、冷媒ガスは、ハウジング１内において、電動機３やメイン軸受９Ａ、サブ軸受９Ｂの周囲を通過することなく、圧縮部２のみに供給される。これにより、冷媒に潤滑油等の他の成分が含まれる可能性が低減され、冷媒ガスの熱伝導率の低下を回避することができる。その結果、メイン軸受９Ａ、及びサブ軸受９Ｂを潤滑するために必要な量の潤滑油を十分確保しつつ、スクロール圧縮機１００の効率を向上させることができる。
【００４１】
上記の構成では、スクロール圧縮機１００の運転中に、昇圧部８０によって機械空間Ｖ２の圧力が、吸入空間Ｖ１と繋がっているオイルセパレータ１０内の圧力に比べて大き過ぎない程度に昇圧される。スクロール圧縮機１００の運転中には、圧縮室Ｃ内が高圧となることから、旋回スクロール７には、吸入空間Ｖ１側から機械空間Ｖ２側に向かうスラスト力が働いている。この力はスラストプレート９２を介してメイン軸受９Ａによって支持されている。一方で、機械空間Ｖ２が昇圧されることにより、旋回スクロール７には、スラスト力とは逆に、機械空間Ｖ２側から吸入空間Ｖ１側に向かう力が働く。そのため、旋回スクロール７に生じるスラスト力を低減させることができる。その結果、スラスト荷重の増大による損失を抑えることができる。その結果、スクロール圧縮機１００の効率を向上させることができる。
【００４２】
さらに、弁装置Ｐｖが基準値で開閉することによって、機械空間Ｖ２と吸入空間Ｖ１との差圧が、バランス圧以内となるように機械空間Ｖ２が昇圧される。これにより、機械空間Ｖ２を昇圧させすぎてしまうことにより、旋回スクロール７を機械空間Ｖ２側から吸入空間Ｖ１側に向かって押し付けすぎてしまうことを抑えられる。そのため、旋回スクロール７に負荷が生じて損失が発生してしまうことを抑えることができる。
【００４３】
さらに、上記の構成によれば、機械空間Ｖ２とオイルセパレータ１０とが均圧管Ｐによって連通され、均圧管Ｐに弁装置Ｐｖが設けられている。この弁装置Ｐｖによって、機械空間Ｖ２の圧力がオイルセパレータ１０側の圧力を下回ってしまうことを防ぐことができる。つまり、吸入配管１１を介してオイルセパレータ１０と繋がった吸入空間Ｖ１の圧力によりも機械空間Ｖ２の圧力を常に大きく維持することができる。その結果、旋回スクロール７に対して、機械空間Ｖ２側から吸入空間Ｖ１側に向かう力を安定して働かせることができる。さらに、弁装置Ｐｖが基準値を超えると開放されることによって、機械空間Ｖ２を昇圧させすぎてしまうことを防ぐことができる。これにより、旋回スクロール７を機械空間Ｖ２側から吸入空間Ｖ１側に向かって押し付けすぎてしまうことを安定して抑えられる。したがって、スラスト荷重の増大による損失を安定して抑えることができる。
【００４４】
［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態について図２と図３を参照して説明する。なお、上記第一実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図２に示すように本実施形態では、上記第一実施形態で説明した昇圧部８０が、均圧管Ｐ、及び弁装置Ｐｖに加えて、差圧計測部８１と、制御部８２と、をさらに有している。
【００４５】
差圧計測部８１は、機械空間Ｖ２とオイルセパレータ１０との間を連通する計測管８１Ｐと、計測管８１Ｐに設けられた差圧センサ８１Ｓと、を有している。差圧センサ８１Ｓは、計測管８１Ｐ内における機械空間Ｖ２側の圧力とオイルセパレータ１０側の圧力との差分を計測して、電気信号として制御部８２に送信する。
【００４６】
制御部８２は、差圧センサ８１Ｓから入力された計測値と、基準値との間で大小比較を行う。即ち、制御部８２は、機械空間Ｖ２側の圧力がオイルセパレータ１０側の圧力よりも高く、かつその差圧が基準値以上に大きい場合に弁装置Ｐｖを開放する。これにより、機械空間Ｖ２側からオイルセパレータ１０側に向かって流体が流通する。さらに、制御部８２は、オイルセパレータ１０側の圧力が機械空間Ｖ２側の圧力よりも高い場合にも弁装置Ｐｖを開放する。これにより、オイルセパレータ１０側から機械空間Ｖ２側に向かって流体を流通させる。即ち、オイルセパレータ１０から機械空間Ｖ２に向かう方向よりも、機械空間Ｖ２からオイルセパレータ１０に向かう方向のほうが、弁が開きにくくなっている。より具体的には、オイルセパレータ１０から機械空間Ｖ２に向かう方向における最低弁開圧力よりも、機械空間Ｖ２からオイルセパレータ１０に向かう方向における最低弁開圧力のほうが高く設定されている。
【００４７】
より具体的には図３に示すように、制御部８２は、入出力部８２Ａと、記憶部８２Ｂと、判定部８２Ｃと、弁調整部８２Ｄと、を有している。入出力部８２Ａには、上記の差圧センサ８１Ｓの計測結果を含む電気信号が入力される。記憶部８２Ｂは、基準値を記憶する記憶装置である。判定部８２Ｃは、これら記憶部８２Ｂに格納された基準値と、差圧センサ８１Ｓの計測結果との間における大小関係を判定する。弁調整部８２Ｄは、判定部８２Ｃの判定結果に基づいて、弁装置Ｐｖの開度を調整する電気信号を、入出力部８２Ａを介して当該弁装置Ｐｖに送出する。
【００４８】
この構成によれば、差圧計測部８１の計測した値に基づいて、制御部８２によって弁装置Ｐｖを自律的かつ精緻に開放したり閉塞したりすることができる。その結果、機械空間Ｖ２の圧力をより精緻かつ高い応答性のもとで制御することができる。
【００４９】
［第三実施形態］
続いて、本発明の第三実施形態について、図４を参照して説明する。なお、上記の各実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図４に示すように、本実施形態では、昇圧部８０は、連通部として、機械空間Ｖ２とオイルセパレータ１０とを連通する第一均圧管（第一配管）Ｐ１、及び第二均圧管（第二配管）Ｐ２とを有している。第二均圧管Ｐ２は、第一均圧管Ｐ１と離れた位置で機械空間Ｖ２とオイルセパレータ１０とを連通している。
【００５０】
また、昇圧部８０は、弁装置として、第一均圧管Ｐ１に設けられた第一逆止弁Ｐｖ１と、第二均圧管Ｐ２に設けられた第二逆止弁Ｐｖ２と、を有している。
【００５１】
第一逆止弁Ｐｖ１は、機械空間Ｖ２側の圧力がオイルセパレータ１０側の圧力よりも高く、かつその差圧が基準値以上に大きい場合に開放される。これにより、第一均圧管Ｐ１を経て機械空間Ｖ２側からオイルセパレータ１０側に向かって流体が流通する。第二逆止弁Ｐｖ２は、オイルセパレータ１０側の圧力が機械空間Ｖ２側の圧力よりも高い場合に開放される。これにより、第二均圧管Ｐ２を経てオイルセパレータ１０側から機械空間Ｖ２側に向かって流体が流通する。
【００５２】
この構成によれば、機械空間Ｖ２とオイルセパレータ１０とが第一均圧管Ｐ１、及び第二均圧管Ｐ２によって別々に連通されている。さらに、第一均圧管Ｐ１及び第二均圧管Ｐ２では、第一逆止弁Ｐｖ１及び第二逆止弁Ｐｖ２によって別々に流通状態が調整可能とされている。そのため、機械空間Ｖ２とオイルセパレータ１０との圧力を高い精度で調整できる。したがって、センサや制御機構を用いることなく簡易な構成で、スラスト荷重の増大による損失を抑えることができる。
【００５３】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはなく、特許請求の範囲によってのみ限定される。
【００５４】
例えば、上記各実施形態では、タンクとしてオイルセパレータ１０を適用した例について説明した。しかしながら、タンクの態様はこれに限定されず、アキュムレータをタンクとして適用することも可能である。アキュムレータは、冷媒を貯留するために用いられる。このような構成によっても、上記の各実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００５５】
また、昇圧部８０は、本実施形態のようにタンク及び弁装置Ｐｖを用いた構造に限定されるものではない。昇圧部８０は、機械空間Ｖ２を昇圧できれば良い。例えば、昇圧部８０は、ハウジング1の外部に設けられたポンプや他の圧縮機であってもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１…ハウジング
２…圧縮部
３…駆動部（電動機）
４…回転軸（主軸）
５…偏心軸
６…固定スクロール
７…旋回スクロール
８…ディスチャージカバー
９Ａ…メイン軸受
９Ｂ…サブ軸受
９Ｈ…メイン軸受本体
１０…オイルセパレータ（タンク）
１１…吸入配管
１２…吐出配管
６１…固定端板
６１Ａ…圧縮部対向面
６２…固定ラップ
６３…外周壁
６３Ｈ…連通孔
６４…フランジ部
６５…固定スクロール吐出口
６６…吐出弁
６７…吐出チャンバ
６８…ディスチャージポート
７１…旋回端板
７２…旋回ラップ
８０…昇圧部
８１…差圧計測部
８１Ｐ…計測管
８１Ｓ…差圧センサ
８２…制御部
８２Ａ…入出力部
８２Ｂ…記憶部
８２Ｃ…判定部
８２Ｄ…弁調整部
９１…オルダムリング
９２…スラストプレート
１００…スクロール圧縮機
Ｃ…圧縮室
Ｏ１…軸線
Ｏ２…偏心軸線
Ｐ…均圧管
Ｐ１…第一均圧管
Ｐ２…第二均圧管
Ｐｖ…弁装置
Ｐｖ１…第一逆止弁
Ｐｖ２…第二逆止弁
Ｓ…シール部
Ｖ１…吸入空間
Ｖ２…機械空間
【図１】
2020051407.tif 000003
【図２】
2020051407.tif 000004
【図３】
2020051407.tif 000005
【図４】
2020051407.tif 000006