(57)【要約】【課題】背圧室と圧縮室を間欠的に連通させることで背圧を制御しているスクロール圧縮機であって、高圧領域から背圧室へ過剰なオイルが供給されると、旋回スクロールに過剰な背圧が印加されるためスラスト荷重が増大し、性能悪化や信頼性悪化を引き起こすことになる。【解決手段】高圧領域３０から背圧室２９、背圧室２９から圧縮室１５へ間欠的にオイルを進入させることで、背圧室２９へ過剰なオイル６が供給されることがないため、安定した背圧の印加が可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鏡板から渦巻き状のラップが立ち上がる固定スクロール及び旋回スクロールを噛み合わせて双方間に圧縮室を形成し、前記旋回スクロールの背面にシール部材を配置することで高圧領域と背圧室を形成し、自転拘束機構による規制により前記旋回スクロールが円軌道に沿って所定の旋回半径で旋回することで、前記圧縮室が容積を変えながら中心に向かって移動し、吸入、圧縮、吐出の一連の動作を行うスクロール圧縮機であって、前記高圧領域から前記旋回スクロールの内部を経て前記背圧室へと連通させる第１の経路を設け、前記第１の経路の前記背圧室側開口端が前記シール部材を往来することで間欠的に連通させ、前記背圧室と前記圧縮室の一方の部屋にのみ連通させる第２の経路を前記固定スクロールのスラスト面上に設け、前記第２の経路の前記背圧室側開口端が前記旋回スクロールの旋回により間欠的に前記背圧室と連通させることを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項２】
第２の経路の連通比率が第１の経路の連通比率に対し同等以上である請求項１に記載のスクロール圧縮機。
【請求項３】
第２の経路が連通しているときのみ、第１の経路が連通してなる請求項１または２に記載のスクロール圧縮機。
【請求項４】
第２の経路を背圧室と吸入口とが連通しない位置に設けた請求項１から３のいずれか１項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、冷暖房空調装置や冷蔵庫等の冷却装置、あるいはヒートポンプ式の給湯装置等に用いられるスクロール圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、冷暖房空調装置や冷蔵庫等の冷却装置に用いられるスクロール圧縮機は、一般に、鏡板から渦巻きラップが立ち上がる固定スクロールおよび旋回スクロールを噛み合わせて双方間に圧縮室を形成し、旋回スクロールを自転拘束機構による自転の拘束のもとに円軌道に沿って旋回させたとき、圧縮室が容積を変えながら移動することで吸入、圧縮、吐出を行うものである。作動流体は旋回スクロールの旋回運動に伴い徐々に圧縮され、中心部に向かうに従い高圧状態となるため、旋回スクロールには固定スクロールから引き離される方向に離反力が働く。その結果、旋回スクロールと固定スクロールには隙間が生じるため、圧縮途中の漏れが発生し、性能悪化を引き起こしてしまう。この対策として、旋回スクロールの背面に中間圧力を印加させ、固定スクロールからの離反を防止する方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図４は特許文献１に記載された従来のスクロール圧縮機の圧縮機構部の縦断面図である。旋回スクロール３の端板に設けられ、圧縮室１４側に開口する圧縮室側開口部２２ｃから背圧室１２に開口する背圧室側開口部２２ｂへ連通する連絡通路２２を備え、旋回スクロール３の旋回運動に伴い、圧縮室側開口部２２ｃが固定スクロール２の端板で開閉されることで連絡通路２２の連通及び閉塞が行われる。この連通及び閉塞の動作により、背圧室１２の圧力を所定の圧力（＝中間圧力）に維持している。
【特許文献１】特開２００７−２７０６９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来の構成では、背圧室１２への給油に関しては何ら開示されていない。背圧室１２にはオルダムリングに代表されるような自転拘束機構８が配置されているため、潤滑のためのオイルが必要となるが、通常はオイル溜りのオイルを導いて背圧室１２へと供給する。しかしオイル溜りのオイルは高圧状態であるため、大量に供給すると背圧室１２の圧力が高くなり、旋回スクロール３に過剰な背圧が印加される恐れがある。過剰な背圧が印加された場合には、スラスト荷重が増大するため、性能悪化や信頼性悪化を引き起こすという課題を有していた。
【０００５】
本発明は前記従来の課題を解決するもので、高圧領域と背圧室、背圧室と圧縮室のそれぞれの連通のタイミングを規制することで、過剰な背圧を防止し、安定した背圧の印加が可能とし、また高圧領域から背圧室へのオイル供給量を連通比率でコントロールできるため、細孔等による絞りの必要性がない、すなわち異物噛み込みや閉塞の課題も解消できるので、高効率かつ高信頼性を実現する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】
【０００６】
前記従来の課題を解決するために、本発明のスクロール圧縮機は、鏡板から渦巻き状のラップが立ち上がる固定スクロール及び旋回スクロールを噛み合わせて双方間に圧縮室を形成し、旋回スクロールの背面にシール部材を配置することで高圧領域と背圧室を形成し、自転拘束機構による規制により旋回スクロールが円軌道に沿って所定の旋回半径で旋回することで、圧縮室が容積を変えながら中心に向かって移動し、吸入、圧縮、吐出の一連の動作を行うスクロール圧縮機であって、高圧領域から旋回スクロールの内部を経て背圧
室へと連通させる第１の経路を設け、第１の経路の背圧室側開口端がシール部材を往来することで間欠的に連通させ、背圧室と圧縮室の一方の部屋にのみ連通させる第２の経路を固定スクロールのスラスト面上に設け、第２の経路の背圧室側開口端が旋回スクロールの旋回により間欠的に背圧室と連通させたものである。
【０００７】
かかる構成によれば、過剰な背圧を防止し、安定した背圧の印加が可能となる。また高圧領域から背圧室へのオイル供給量を連通比率でコントロールできるため、細孔等による絞りの必要性もなく、異物噛み込みや閉塞の課題も解消でき、高効率かつ高信頼性を実現するスクロール圧縮機を提供することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のスクロール圧縮機は、高圧領域と背圧室、背圧室と圧縮室をそれぞれ間欠連通させることで、過剰な背圧を防止し、安定した背圧の印加が可能となる。また高圧領域から背圧室へのオイル供給量を連通比率でコントロールできるため、細孔等による絞りの必要性もなく、異物噛み込みや閉塞の課題も解消でき、高効率かつ高信頼性を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
第１の発明は、鏡板から渦巻き状のラップが立ち上がる固定スクロール及び旋回スクロールを噛み合わせて双方間に圧縮室を形成し、旋回スクロールの背面にシール部材を配置することで高圧領域と背圧室を形成し、自転拘束機構による規制により旋回スクロールが円軌道に沿って所定の旋回半径で旋回することで、圧縮室が容積を変えながら中心に向かって移動し、吸入、圧縮、吐出の一連の動作を行うスクロール圧縮機であって、高圧領域から旋回スクロールの内部を経て背圧室へと連通させる第１の経路を設け、第１の経路の背圧室側開口端がシール部材を往来することで間欠的に連通させ、背圧室と圧縮室の一方の部屋にのみ連通させる第２の経路を固定スクロールのスラスト面上に設け、第２の経路の背圧室側開口端が旋回スクロールの旋回により間欠的に背圧室と連通させたものである。この構成によれば、過剰な背圧を防止し、安定した背圧の印加が可能となる。また高圧領域から背圧室へのオイル供給量を連通比率でコントロールできるため、細孔等の絞りの必要性もなく、異物噛み込みや閉塞の課題も解消でき、高効率かつ高信頼性を実現するスクロール圧縮機を提供することができる。
【００１０】
第２の発明は、特に、第１の発明の第２の経路の連通比率が第１の経路の連通比率に対し同等以上としたものである。この構成によれば、１回転のうち高圧領域から背圧室へオイルを供給している区間より、背圧室から圧縮室に連通している区間のほうが長いため、背圧室の圧力が異常上昇する恐れがない。すなわち、旋回スクロールに対し過剰背圧の印加がないため、高効率かつ高信頼性を実現するスクロール圧縮機を提供することができる。
【００１１】
第３の発明は、特に、第１または第２の発明の第２の経路が連通しているときのみ、第１の経路が連通したものである。この構成によれば、高圧領域から背圧室へオイルを供給している間は、必ず圧縮室に連通しているため、背圧室にオイルが溜まりこむこともなく、背圧が異常上昇する恐れもない。すなわち、旋回スクロールに対し過剰背圧の印加がないため、高効率かつ高信頼性を実現するスクロール圧縮機を提供することができる。
【００１２】
第４の発明は、特に、第１から３のいずれか１つの発明の第２の経路を背圧室と吸入口とが連通しない位置に設けたものである。この構成によれば、背圧室は圧縮室にしか連通しないため、１回転あたりの背圧の変動が小さく、結果として所定の背圧に設定することが容易となるので、高効率かつ高信頼性を実現するスクロール圧縮機を提供することができる。
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１４】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るスクロール圧縮機の縦断面図、図２は図１の圧縮機構部の縦断面図、図３は図１の圧縮機構部の横断面図である。
【００１５】
以下、本発明の第１の実施の形態に係るスクロール圧縮機について、その動作、作用を説明する。
【００１６】
図１、図２、図３に示すように、本実施の形態に係るスクロール圧縮機は、密閉容器１内に溶接や焼き嵌めなどして固定したクランク軸４の主軸受部材１１と、この主軸受部材１１上にボルト止めした固定スクロール１２との間に、固定スクロール１２と噛み合う旋回スクロール１３を挟み込んでスクロール式の圧縮機構２を構成し、旋回スクロール１３と主軸受部材１１との間に旋回スクロール１３の自転を防止して円軌道運動するように案内するオルダムリングなどによる自転拘束機構１４を設けて、クランク軸４の上端にある偏心軸部４ａにて旋回スクロール１３を偏心駆動することにより旋回スクロール１３を円軌道運動させ、これにより固定スクロール１２と旋回スクロール１３との間に形成している圧縮室１５が外周側から中央部に移動しながら小さくなるのを利用して、密閉容器１外に通じた吸入パイプ１６および固定スクロール１２の外周部の吸入口１７から冷媒ガスを吸入して圧縮していき、所定圧以上になった冷媒ガスは固定スクロール１２の中央部の吐出口１８からリード弁１９を押し開いて密閉容器１内に吐出させることを繰り返す。
【００１７】
旋回スクロール１３のラップ上面１３ａには、運転中の温度分布を測定した結果をもとに、中心部である巻き始め部から外周部である巻き終わり部にかけて、徐々にハネ高さが高くなるようにスロープ形状が設けられている。これにより熱膨張による寸法変化を吸収し、局所摺動を防止することができる。
【００１８】
また旋回スクロール１３の背面１３ｂにシール部材７８を配置することで、高圧領域３０と、高圧と低圧の中間圧に設定された背圧室２９が形成されている。この背面１３ｂの圧力付加により旋回スクロール１３は固定スクロール１２に安定的に押しつけられ、漏れを低減するとともに安定して円軌道運動を行うことができる。
【００１９】
圧縮機運転中は、クランク軸４の下端にはポンプ２５が設けられ、スクロール圧縮機と同時に駆動される。これによりポンプ２５は密閉容器１の底部に設けられたオイル溜め２０にあるオイル６を吸い上げてクランク軸４内を通縦しているオイル供給穴２６を通じて圧縮機構２に供給する。このときの供給圧は、スクロール圧縮機の吐出圧力とほぼ同等であり、旋回スクロール１３に対する背圧源ともなる。これにより、旋回スクロール１３は固定スクロール１２から離れたり片当たりしたりするようなことはなく、所定の圧縮機能を安定して発揮する。
【００２０】
このように供給されたオイル６の一部は、供給圧や自重によって、逃げ場を求めるようにして偏心軸部４ａと旋回スクロール１３との嵌合部、クランク軸４と主軸受部材１１との間の軸受部６６に進入してそれぞれの部分を潤滑した後落下し、オイル溜め２０へ戻る。高圧領域３０に供給されたオイル６の別の一部は、高圧領域３０に開口する第１の経路５４を通って、旋回スクロール１３の外周部まわりにあって自転拘束機構１４が位置している背圧室２９に進入し、スラスト摺動部および自転拘束機構１４の摺動部を潤滑するのに併せ、背圧室２９にて旋回スクロール１３の背圧を印加する。
【００２１】
また第１の経路５４の背圧室側開口端５４ａを、シール部材７８を往来させることで、背圧室２９から圧縮室１５を間欠的に連通させる。固定スクロール１２のスラスト面１２ａ上には、背圧室２９に開口する第２の経路５５が形成されており、旋回スクロール１３の旋回運動に伴って、背圧室２９と圧縮室１５を間欠的に連通させる。図３（ａ）は第２の経路５５の背圧室側開口端５５ａが背圧室２９と連通しているときの詳細図であり、図３（ｂ）は第２の経路５５の背圧室側開口端５５ａが背圧室２９と連通していないときの詳細図である。これにより、第１の経路５４を通って背圧室２９に進入したオイル６は、第２の経路５５の背圧室側開口端５５ａを通って圧縮室１５へと導かれ、圧縮時のシール性向上や潤滑性向上の役割を果たす。
【００２２】
ここで背圧室２９におけるオイル量について説明する。第１の経路５４を介して高圧領域３０から背圧室２９へと進入するオイル６と、第２の経路５５を介して背圧室２９から圧縮室１５へと進入するオイル６に関して、前者のオイル量が多い場合、背圧室２９には過剰なオイル６が供給されるため、圧力が上昇してしまう。その結果、旋回スクロール１３に過剰な背圧が印加される。過剰な背圧が印加された場合には、スラスト荷重が増大するため、性能悪化や信頼性悪化を引き起こすという課題がある。
【００２３】
そこで本実施の形態のスクロール圧縮機では、第１の経路５４及び第２の経路５５をそれぞれ間欠的に連通させる。これにより、背圧室２９へ過剰なオイル６が供給されることがないため、圧力の異常な上昇が防止できる。結果として、旋回スクロール１３への過剰な背圧が防止でき、安定した背圧の印加が可能となる。また高圧領域３０から背圧室２９へのオイル供給量を連通比率でコントロールできるため、細孔等の絞りの必要性もなく、異物噛み込みや閉塞の課題も解消でき、高効率かつ高信頼性を実現するスクロール圧縮機を提供することができる。
【００２４】
また第２の経路５５の連通比率を第１の経路５４の連通比率に対し同等以上とする。これにより、１回転のうち高圧領域３０から背圧室２９へオイル６を供給している区間より、背圧室２９から圧縮室１５に連通している区間のほうが長いため、背圧室２９の圧力が異常上昇する恐れがない。すなわち、旋回スクロール１３に対し過剰背圧の印加がないため、高効率かつ高信頼性を実現するスクロール圧縮機を提供することができる。
【００２５】
また第２の経路５５が連通しているときのみ、第１の経路５４を連通させる。これにより、高圧領域３０から背圧室２９へオイル６を供給している間は、必ず圧縮室１５に連通しているため、背圧室２９にオイル６が溜まりこむこともなく、背圧が異常上昇する恐れもない。すなわち、旋回スクロール１３に対し過剰背圧の印加がないため、高効率かつ高信頼性を実現するスクロール圧縮機を提供することができる。
【００２６】
また第２の経路５５を背圧室２９と吸入口１７とが連通しない位置に設ける。この構成によれば、背圧室２９は圧縮室１５にしか連通しないため、１回転あたりの背圧の変動が小さく、結果として所定の背圧に設定することが容易となるので、高効率かつ高信頼性を実現するスクロール圧縮機を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
以上のように、本発明にかかるスクロール圧縮機は、高圧領域から背圧室、背圧室から圧縮室へ間欠的にオイルを進入させることで、安定した背圧の印加が可能となるため、作動流体を冷媒と限ることなく、空気スクロール圧縮機、真空ポンプ、スクロール型膨張機等のスクロール流体機械の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態１におけるスクロール圧縮機の縦断面図
【図２】本発明の実施の形態１におけるスクロール圧縮機の圧縮機構部の縦断面図
【図３】本発明の実施の形態１におけるスクロール圧縮機の圧縮機構部の横断面図(ａ)第２の経路が背圧室と連通しているときの詳細を示す横断面図（ｂ）第２の経路が背圧室と連通していないときの詳細を示す横断面図
【図４】従来のスクロール圧縮機の圧縮機構部の縦断面図
【符号の説明】
【００２９】
１  密閉容器
２  圧縮機構
４  クランク軸
４ａ  偏心軸部
６  オイル
１１  主軸受部材
１２  固定スクロール
１２ａ  スラスト面
１３  旋回スクロール
１３ａ  ラップ上面
１３ｂ  背面
１４  自転拘束機構
１５  圧縮室
１６  吸入パイプ
１７  吸入口
１８  吐出口
１９  リード弁
２０  オイル溜め
２５  ポンプ
２６  オイル供給穴
２９  背圧室
３０  高圧領域
５４  第１の経路
５４ａ  背圧室側開口端
５５  第２の経路
５５ａ  背圧室側開口端
６６  軸受部
７８  シール部材
【図２】
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【図３】
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【図１】
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【図４】
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