(57)【要約】【課題】高性能で高信頼性のスクロール圧縮機を提供すること。【解決手段】スクロール圧縮機は、旋回スクロール６と、固定スクロール５と、旋回スクロール６の反ラップ側に設けられた背圧室１４と、背圧室１４と吸込室を繋ぐ連通路２０と、連通路２０に設けられ、背圧室１４の圧力と吸込室の圧力との差圧によって動作される弁体１６ｄによって背圧室１４の圧力を調整する背圧制御弁１６、１６Ａとを備える。連通路２０の背圧室側の開口部は旋回スクロール６の旋回運動によって間欠的に塞がれる。連通路２０は複数設けられ、複数の連通路２０、２０Ａのそれぞれに背圧制御弁１６、１６Ａが設けられている。【選択図】図５Ａ
2010185299.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
台板に立設する渦巻き状のラップを有する旋回スクロールと、
台板に立設する渦巻き状のラップを有して前記旋回スクロールのラップと互いに噛み合い圧縮室および吸込室を形成する固定スクロールと、
前記旋回スクロールの反ラップ側に設けられ、吐出圧力と吸込圧力との中間の圧力とされる背圧室と、
前記背圧室と前記吸込室を繋ぐ連通路と、
前記連通路に設けられ、前記背圧室の圧力と前記吸込室の圧力との差圧によって動作される弁体によって前記背圧室の圧力を調整する背圧制御弁とを備えたスクロール圧縮機において、
前記旋回スクロールの旋回運動によって前記連通路の背圧室側の開口部を間欠的に塞ぐようにし、
前記連通路を複数設けると共に、前記複数の連通路のそれぞれに前記背圧制御弁を設けた
ことを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項２】
請求項１において、
前記連通路を、前記固定スクロールに形成された弁収納穴と、前記弁収納穴と前記背圧室とを繋ぐ背圧室側通路と、前記弁収納穴と前記吸込室とを繋ぐ吸込室側通路とから構成し、
前記背圧制御弁を、前記弁収納穴に収納され且つ前記背圧室側通路を塞ぐ前記弁体と、前記弁収納穴に収納され且つ前記弁体が前記背圧室側通路を塞ぐ方向に当該弁体を押付けるばねと、前記ばねが取り付けられる部材とから構成したことを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項３】
請求項２において、
前記背圧室側通路の弁収納穴側の開口部に環状に突出するシート面を設け、前記弁体を前記シート面に当接される板状弁体で形成したことを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項４】
請求項２において、
前記背圧室側通路の弁収納穴側の開口部にテーパ形状のシート面を設け、前記弁体を前記シート面に当接される球状弁体で形成したことを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項５】
請求項４において、
前記複数の背圧制御弁を構成するばねのばね力を異ならせたことを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項６】
請求項５において、
前記複数の連通路を２つの連通路で構成し、前記２つの連通路の背圧室側通路の背圧室側の開口部を前記固定スクロール中心に対して等間隔となる角度で配置したことを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項７】
渦巻き状のラップを立設した旋回スクロール及び渦巻き状のラップを立設した固定スクロールを有する圧縮機構部と、
前記圧縮機構部をクランク軸を介して駆動する電動機と、
前記圧縮機構部及び前記電動機を上下に配置して収納する密閉容器と、
前記密閉容器の底部に貯留される潤滑油とを備えて構成され、
前記圧縮機構部は、前記旋回スクロールの反ラップ側に設けられ、吐出圧力と吸込圧力との中間の圧力とされる背圧室と、前記背圧室と吸込室を繋ぐ連通路と、前記連通路に設けられ、前記背圧室の圧力と前記吸込室の圧力との差圧によって動作される弁体によって前記背圧室の圧力を調整する背圧制御弁とを備えて構成され、
前記背圧室は、前記密閉容器の底部に貯留された潤滑油を前記クランク軸に設けられた給油通路を通して前記圧縮機構部の摺動部に供給する経路中に形成されているスクロール圧縮機において、
前記連通路を、前記固定スクロールに形成された弁収納穴と、前記弁収納穴と前記背圧室とを繋ぐ背圧室側通路と、前記弁収納穴と前記吸込室とを繋ぐ吸込室側通路とから構成し、
前記背圧制御弁を、前記弁収納穴に収納され且つ前記背圧室側通路を塞ぐ前記弁体と、前記弁収納穴に収納され且つ前記弁体が前記背圧室側通路を塞ぐ方向に当該弁体を押付けるばねと、前記ばねが取り付けられる部材とから構成し、
前記旋回スクロールの旋回運動によって前記背圧室側通路の背圧室側の開口部を間欠的に塞ぐようにし、
前記連通路を複数設けると共に、前記複数の連通路のそれぞれに前記背圧制御弁を設けた
ことを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項８】
請求項１〜７の何れかにおいて、
作動冷媒として二酸化炭素を用いたことを特徴とするスクロール圧縮機。
【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係り、特に背圧室の圧力を調整する背圧制御弁を有するスクロール圧縮機に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
スクロール圧縮機では、固定スクロールと旋回スクロールとの圧縮作用により、両スクロールを互いに引き離そうとする力が発生する。そこで、旋回スクロールが固定スクロールから引き離されないように、旋回スクロールの反ラップ側に吐出圧力と吸込圧力の中間の圧力となる背圧室を設け、この背圧室の圧力である背圧によって旋回スクロールを固定スクロールに押付けるようにしている。これによって、旋回スクロール及び固定スクロールのラップ部の漏れを低減して性能向上が図れる。そして、この背圧は、背圧室と吸込室とを繋ぐ連通路に設けられた圧力差制御弁である背圧制御弁により調整される。
【０００３】
このような背圧制御弁を用いたスクロール圧縮機として、特開平１１−２４７７８６号公報（特許文献１）に示されたものがある。この特許文献１のスクロール圧縮機は、背圧室と吸込室を繋ぐ連通路に、弁体とこの弁体を押す差圧弁ばねから構成される背圧制御弁を設け、背圧を吸込圧力よりも一定値だけ高くなるように調整している。そして、背圧制御弁の弁体に起動直後から背圧が常に加わっており、この背圧は圧縮機起動開始から吐出圧力とともに上昇し、背圧と吸込圧力との差がある値以上になると背圧制御弁が開くことになる。なお、特許文献１のスクロール圧縮機では、背圧制御弁を複数個設け、起動時や運転状態の急激な変化時などの背圧制御弁を流れる油やガスの量が多い場合に、背圧が異常上昇することを防止するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２４７７８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１のスクロール圧縮機では、背圧制御弁のばね力を大きくすると、圧縮機起動開始から背圧が吐出圧力とほぼ同じ圧力で上昇するため、背圧室と吐出圧室との圧力差が小さくなり、軸受などに潤滑油が供給できず、圧縮機の信頼性が低下する、という課題があった。一方で、背圧制御弁のばね力を小さくし、背圧制御弁を開くために必要な背圧と吸込圧力の差圧を小さくすると、起動時、背圧制御弁は開き易くなり、主軸受などに確実に給油できるようになるが、定常運転時の背圧が低下し、旋回スクロールが固定スクロールから引き離されて漏れ損失が増大し、圧縮機のエネルギ効率が低下する、という課題があった。
【０００６】
本発明の目的は、高性能で高信頼性のスクロール圧縮機が提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前述の目的を達成するための本発明の第１の態様では、台板に立設する渦巻き状のラップを有する旋回スクロールと、台板に立設する渦巻き状のラップを有して前記旋回スクロールのラップと互いに噛み合い圧縮室および吸込室を形成する固定スクロールと、前記旋回スクロールの反ラップ側に設けられ、吐出圧力と吸込圧力との中間の圧力とされる背圧室と、前記背圧室と前記吸込室を繋ぐ連通路と、前記連通路に設けられ、前記背圧室の圧力と前記吸込室の圧力との差圧によって動作される弁体によって前記背圧室の圧力を調整する背圧制御弁とを備えたスクロール圧縮機において、前記旋回スクロールの旋回運動によって前記連通路の背圧室側の開口部を間欠的に塞ぐようにし、前記連通路を複数設けると共に、前記複数の連通路のそれぞれに前記背圧制御弁を設けたことにある。
【０００８】
係る本発明の第１の態様におけるより好ましい具体的構成例は次の通りである。
（１）前記連通路を、前記固定スクロールに形成された弁収納穴と、前記弁収納穴と前記背圧室とを繋ぐ背圧室側通路と、前記弁収納穴と前記吸込室とを繋ぐ吸込室側通路とから構成し、前記背圧制御弁を、前記弁収納穴に収納され且つ前記背圧室側通路を塞ぐ前記弁体と、前記弁収納穴に収納され且つ前記弁体が前記背圧室側通路を塞ぐ方向に当該弁体を押付けるばねと、前記ばねが取り付けられる部材とから構成したこと。
（２）前記（１）において、前記背圧室側通路の弁収納穴側の開口部に環状に突出するシート面を設け、前記弁体を前記シート面に当接される板状弁体で形成したこと。
（３）前記（１）において、前記背圧室側通路の弁収納穴側の開口部にテーパ形状のシート面を設け、前記弁体を前記シート面に当接される球状弁体で形成したこと。
（４）前記（３）において、前記複数の背圧制御弁を構成するばねのばね力を異ならせたこと。
（５）前記（４）において、前記複数の連通路を２つの連通路で構成し、前記２つの連通路の背圧室側通路の背圧室側の開口部を前記固定スクロール中心に対して等間隔となる角度で配置したこと。
【０００９】
また、本発明の第２の態様では、渦巻き状のラップを立設した旋回スクロール及び渦巻き状のラップを立設した固定スクロールを有する圧縮機構部と、前記圧縮機構部をクランク軸を介して駆動する電動機と、前記圧縮機構部及び前記電動機を上下に配置して収納する密閉容器と、前記密閉容器の底部に貯留される潤滑油とを備えて構成され、前記圧縮機構部は、前記旋回スクロールの反ラップ側に設けられ、吐出圧力と吸込圧力との中間の圧力とされる背圧室と、前記背圧室と前記吸込室を繋ぐ連通路と、前記連通路に設けられ、前記背圧室の圧力と前記吸込室の圧力との差圧によって動作される弁体によって前記背圧室の圧力を調整する背圧制御弁とを備えて構成され、前記背圧室は、前記密閉容器の底部に貯留された潤滑油を前記クランク軸に設けられた給油通路を通して前記圧縮機構部の摺動部に供給する経路中に形成されているスクロール圧縮機において、前記連通路を、前記固定スクロールに形成された弁収納穴と、前記弁収納穴と前記背圧室とを繋ぐ背圧室側通路と、前記弁収納穴と前記吸込室とを繋ぐ吸込室側通路とから構成し、前記背圧制御弁を、前記弁収納穴に収納され且つ前記背圧室側通路を塞ぐ前記弁体と、前記弁収納穴に収納され且つ前記弁体が前記背圧室側通路を塞ぐ方向に当該弁体を押付けるばねと、前記ばねが取り付けられる部材とから構成し、前記旋回スクロールの旋回運動によって前記背圧室側通路の背圧室側の開口部を間欠的に塞ぐようにし、前記連通路を複数設けると共に、前記複数の連通路のそれぞれに前記背圧制御弁を設けたことにある。
【００１０】
係る本発明の４第１及び第２の態様におけるより好ましい具体的構成例は次の通りである。
（１）作動冷媒として二酸化炭素を用いたこと。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、高性能で高信頼性のスクロール圧縮機が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態のスクロール圧縮機の縦断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３Ａ】図２の背圧制御弁が閉じた状態における断面図である。
【図３Ｂ】図２の背圧制御弁が開いた状態における断面図である。
【図４Ａ】比較例のスクロール圧縮機における起動時の圧力変化図である。
【図４Ｂ】第１実施形態のスクロール圧縮機における起動時の圧力変化図である。
【図５Ａ】図２の背圧室側通路が旋回スクロールで塞いだ状態の背圧制御弁の断面図である。
【図５Ｂ】図２の背圧室側通路が旋回スクロールで塞いでいない状態の背圧制御弁の断面図である。
【図６】比較例及び第１実施形態のスクロール圧縮機の６５℃貯湯条件及び９０℃貯湯条件における弁差圧（＝背圧−吸込圧力）の比較図である。である。
【図７】図２のスクロール圧縮機の固定スクロールの背圧室側通路の開口タイミング説明図である。
【図８】本発明の第２実施形態のスクロール圧縮機の６５℃貯湯条件と９０℃貯湯条件の弁差圧（背圧−吸込圧力）と圧縮機効率の関係を示す。
【図９】本発明の第３実施形態における背圧制御弁の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の複数の実施形態について図を用いて説明する。各実施形態の図における同一符号は同一物または相当物を示す。
【００１４】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態のスクロール圧縮機１を図１から図７を用いて説明する。本実施形態のスクロール圧縮機１はヒートポンプ式給湯機に適用される。
【００１５】
まず、本実施形態のスクロール圧縮機１の全体に関して図１及び図２を参照しながら説明する。図１は本実施形態のスクロール圧縮機１の縦断面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。本実施形態のスクロール圧縮機１はヒートポンプ給湯機に用いるものであるが、本発明のスクロール圧縮機はヒートポンプ式給湯機以外に、空気調和機、冷蔵・冷凍装置にも適用可能である。
【００１６】
スクロール圧縮機１は、渦巻き状のラップ６ａを立設した旋回スクロール６及び渦巻き状のラップ５ｃを立設した固定スクロール５を有する圧縮機構部３と、この圧縮機構部３を駆動する電動機４と、これらの圧縮機構部３及び電動機４を収納する密閉容器２とを備えている。密閉容器２内の上部には圧縮機構部３が配置され、下部には電動機４が配置されている。そして、密閉容器２の底部には潤滑油１３が貯留されている。
【００１７】
密閉容器２は、円筒状のケース２ａと、このケース２ａの上下に溶接された蓋チャンバ２ｂ及び底チャンバ２ｃとから構成されている。密閉容器２の上面を形成する蓋チャンバ２ｂには、この蓋チャンバ２ｂを貫通するように吸込パイプ２ｄが設けられている。密閉容器２の側面を形成するケース２ａには、このケース２ａを貫通するように吐出パイプ２ｅが設けられている。密閉容器２の内部空間は吐出圧室２ｆとなる。この吐出圧室２ｆには圧縮機構部３と電動機４が収納されている。吐出圧室２ｆは、圧縮機構部３の上方の上部空間と、圧縮機構部３と電動機４との間の中央空間と、電動機４の下方の下部空間とに区画されている。これらの区画されている各空間は、密閉容器２と圧縮機構部３及び電動機４との間に設けられた通路により連通されている。吐出パイプ２ｅは吐出圧室２ｆの中央空間に連通されている。
【００１８】
圧縮機構部３は、台板５ｄ上に渦巻き状のラップ５ｃを有する固定スクロール５と、台板６ｂ上に渦巻き状のラップ６ａを有する旋回スクロール６と、固定スクロール５にボルト８で一体化されて旋回スクロール６を支持するフレーム９とを備えて構成されている。
【００１９】
固定スクロール５に相対向して旋回スクロール６が旋回自在に配置されている。旋回スクロール６の上面には、固定スクロール５のラップ５ｃと噛み合うラップ６ａが設けられており、ラップ５ｃとラップ６ａとの間に吸込室１０と圧縮室１１が形成される。固定スクロール５には、圧縮室１１の圧力が所定圧力以上になることを防止するリリース弁装置１５が設けられている。リリース弁装置１５は、圧縮室１１の圧力が所定の吐出圧力以上になったとき、圧縮された冷媒ガスを圧縮室１１から吐出圧室２ｆに吐出するように構成されている。
【００２０】
フレーム９は、その外周面が密閉容器２の内壁面に溶接されることによって、密閉容器２に固定されている。フレーム９には、クランク軸７を回転自在に支持する主軸受９ａを備えている。フレーム９と固定スクロール５との間に旋回スクロール６が配置されている。
【００２１】
旋回スクロール６の下面側に、クランク軸７の偏心部７ｂが連結されている。旋回スクロール６の下面側とフレーム９との間には、オルダムリング１２が配置されている。このオルダムリング１２は旋回スクロール６の下面側に形成された溝とフレーム９に形成された溝とにまたがって装着されている。このオルダムリング１２は、旋回スクロール６を、自転することなく、クランク軸７の偏心部７ｂの偏心回転を受けて公転運動させる働きをする。
【００２２】
電動機４は、固定子４ａおよび回転子４ｂを備えている。固定子４ａは密閉容器２に圧入および溶接などにより締結されている。回転子４ｂは固定子４ａ内に回転可能に配置されている。回転子４ｂにはクランク軸７が固定されている。
【００２３】
クランク軸７は、主軸７ａと偏心部７ｂとを備えて構成されており、フレーム９に設けた主軸受９ａと下軸受１７とで支持されている。主軸７ａは回転子４ｂを貫通して上下両側に突出するように配置されている。偏心部７ｂは、クランク軸７の主軸７ａに対して偏心して一体に形成されており、旋回スクロール６の背面に設けた旋回軸受６ｅに嵌合されている。クランク軸７は電動機４によって駆動される。偏心部７ｂは、主軸７ａに対して偏心回転運動し、旋回スクロール６を旋回運動させる。
【００２４】
また、クランク軸７には、主軸受９ａ、下軸受１７および旋回軸受６ｅへ潤滑油１３を導く給油通路７ｃが設けられている。この給油通路７ｃは、クランク軸７の中心部を縦に貫通する縦穴と、この縦穴から主軸受９ａ、下軸受１７に面して開口する横穴とか構成されている。クランク軸７の電動機側軸端には、密閉容器２の底部に貯留された潤滑油１３を吸い上げて給油通路７ｃに導く給油管７ｄが設置されている。
【００２５】
旋回スクロール６とフレーム９との間には、吸込パイプ２ｄの圧力（吸込圧力）と吐出圧室２ｆの圧力（吐出圧力）との中間の圧力となる背圧室１４が形成されている。この背圧室１４は、旋回スクロール６とフレーム９と固定スクロール６とで囲まれた空間で構成される。
【００２６】
背圧室１４と吐出圧室２ｆとの圧力差により、密閉容器２の底部に封入した潤滑油１３がクランク軸７の中心部に形成された給油通路７ｃを介して主軸受９ａ、下軸受１７および旋回軸受６ｅなどに供給される。この背圧室１４は、密閉容器２内の潤滑油１３を圧縮機構部３の摺動部に供給する経路中に形成されている。
【００２７】
電動機４が駆動され、クランク軸７を介して旋回スクロール６が旋回運動されると、冷媒ガスは、外部の冷凍サイクルなどから吸込パイプ２ｄを通して吸込室１０に吸込まれ、旋回スクロール６および固定スクロール５により形成される圧縮室１１に導かれる。ここで、圧縮室１１がスクロールの中心方向に移動するに従い容積を縮小することにより、圧縮室１１内の冷媒ガスが圧縮される。圧縮された冷媒ガスは、固定スクロール５の台板５ｄの略中央に設けられた吐出口５ｅから密閉容器２内の吐出圧室２ｆへ吐出され、吐出パイプ２ｅから外部へと流出していく。スクロール圧縮機１の作動冷媒として地球環境に優しい二酸化炭素が用いられている。
【００２８】
次に、図２、図３Ａ及び図３Ｂを参照しながら、背圧室１４の圧力調整機構である背圧制御弁１６、１６Ａについて説明する。図３Ａは背圧制御弁１６が閉じた状態における背圧制御弁１６の断面図、図３Ｂは背圧制御弁１６が開いた状態における背圧制御弁１６の断面図である。
【００２９】
背圧制御弁１６は、背圧室１４の圧力と吸込室１０の圧力との差圧によって動作される弁体１６ｃによって背圧室１４の圧力を調整するものであり、背圧室１４と吸込室１０とを繋ぐ連通路２０の途中に設けられている。また、背圧制御弁１６Ａは、背圧室１４の圧力と吸込室１０の圧力との差圧によって動作される弁体によって背圧室１４の圧力を調整するものであり、背圧室１４と吸込室１０とを繋ぐ連通路２０Ａの途中に設けられている。２つの連通路２０、２０Ａの背圧室側通路の背圧室側の開口部は、固定スクロール５の中心に対して等間隔となる角度、具体的には１８０°で配置されている。なお、背圧制御弁１６及び連通路２０と背圧制御弁１６Ａ及び連通路２０Ａとは、連通路２０が円弧状溝５ｈを介して吸込室１０に連通されるのに対し、連通路２０Ａが吸込室１０に直接連通される点で相違するのみであるため、背圧制御弁１６及び連通路２０を代表して以下に説明する。
【００３０】
連通路２０は、固定スクロール５に形成されており、固定スクロール５の外周部に形成された弁収納穴５ｆと、この弁収納穴５ｆと背圧室１４とを繋ぐ背圧室側通路１６ｂと、弁収納穴５ｆと吸込室１０とを繋ぐ吸込室側通路５ｉと、から構成されている。
【００３１】
固定スクロール５には、弁収納穴５ｆの背圧室側から背圧室１４に至る貫通穴５ｇが形成されている。この貫通穴５ｇにはピース１６ａが圧入されている。ピース１６ａには弁収納穴５ｆと背圧室１４を連通する貫通穴１６ｂが形成され、この貫通穴１６ｂが連通路２０の背圧室側通路１６ｂを構成している。背圧室側通路１６ｂの弁収納穴側の開口部に環状に突出するシート面が設けられている。なお、ピース１６ａを設けることなく、固定スクロール５自身に背圧室側通路１６ｂを形成しても良い。
【００３２】
弁収納穴５ｆには背圧室側通路１６ｂを塞ぐ弁体１６ｃが収納されている。弁体１６ｃは、ばね１６ｄによってピース１６ａのシート面に押付けられて背圧室側通路１６ｂを塞ぐようになっている。ばね１６ｄは、コイルばねで構成され、一側端部が弁体１６ｃに当接され、他側端部がシール部材１６ｅに取り付けられている。シール部材１６ｅは、弁収納穴５ｆと吐出圧２ｆとを隔絶するように、固定スクロール５に圧入して設置されている。
【００３３】
吸込室側通路５ｉは、弁収納穴５ｆの側面と台板５ｄの端面に形成された円弧状溝５ｈとを連通するように形成されている。円弧状溝５ｈは、その一側端部が吸込室１０に連通され、その他側端部が弁収納穴５ｆの近傍に位置されている。
【００３４】
密閉容器２の下部に溜められた潤滑油１３は、密閉容器２内の吐出圧力室２ｆと背圧室１４との圧力差により、給油管７ｄ及び給油通路７ｃを通って各軸受部９ａ、１７、６ｃに給油される。軸受部９ａ、６ｅに給油された潤滑油１３は背圧室１４に入り、ここで潤滑油１３内に溶け込んでいた冷媒が発泡し背圧室１４の圧力を上昇させる。
【００３５】
ここで、背圧室１４と弁収納穴５ｆとの圧力差がばね１６ｄの押付力より勝ると、弁体１６ｃが開き、背圧室１４内の潤滑油１３は吸込室側通路５ｉと円弧状溝５ｈを通って吸込室１０に供給される。すなわち、背圧室１４の圧力は、吸込圧力に一定値を加えた圧力（吸込圧力と吐出圧力との中間の圧力）となる。この一定値は、ばね１６ｄのばね力によって決まる。
【００３６】
次に、比較例及び本実施形態のスクロール圧縮機における背圧制御弁１６の動作について説明する。図４Ａは比較例のスクロール圧縮機１における起動時の圧力変化図、図４Ｂは本実施形態のスクロール圧縮機１における起動時の圧力変化図、図５Ａは本実施形態における背圧室側通路１６ｂを旋回スクロール６で塞いだ状態の背圧制御弁１６の断面図、図５Ｂは本実施形態における背圧室側通路１６ｂを旋回スクロール６で塞いでいない状態の背圧制御弁１６の断面図である。なお、比較例は、本実施形態の背圧制御弁１６及び連通路２０を備えているが、本実施形態の背圧制御弁１６Ａ及び連通路２０Ａを備えておらず、連通路２０が背圧室１４に常時連通されている構成のものであり、その他の点については本実施形態と同一のものである。
【００３７】
二酸化炭素を冷媒としたスクロール圧縮機１は、フロン系冷媒を用いたスクロール圧縮機に対して動作圧が３〜５倍となり、背圧制御弁１６、１６Ａで制御する差圧も３〜５倍となる。このような高圧力差の環境化で差圧式の背圧制御弁１６、１６Ａを使用した場合、弁体１６ｃを押付けるばね力によって決まる背圧（＝吸込圧力＋一定値）になると弁体１６ｃは開くが、弁体１６ｃが開くと差圧が大きいために背圧室１４から吸込室１０に流れる冷媒ガス及び潤滑油の量が多く、背圧が低下する。すなわち、起動時などに背圧制御弁１６、１６Ａが開いた際の背圧よりも、定常運転時に背圧制御弁１６、１６Ａが開いた際の背圧の方が低くなる。
【００３８】
ここで、二酸化炭素を冷媒とした比較例のスクロール圧縮機の起動開始から定常運転までの圧力変化は図４Ａに示すとおりである。背圧は圧縮機起動開始から吐出圧力とともに上昇する。背圧と吸込圧力との差がある値以上になると背圧制御弁が開き、背圧が急激に低下する。その後、背圧と吸込圧力の差は、弁体が開いた時の約半分の差圧を維持する。前述したように、主軸受などには、背圧室と吐出圧室との圧力差により潤滑油が供給されるので、起動時、背圧が吐出圧力とともに上昇し、背圧室と吐出圧室の圧力差がないと、この間は主軸受などに潤滑油が供給できず圧縮機の信頼性が低下する。また、吐出圧力と吸込圧力の差圧が小さい運転条件で、背圧制御弁を開くために必要な背圧と吸込圧力との差圧より吐出圧力と吸込圧力との差圧の方が小さい場合は、背圧制御弁が開かず主軸受などに給油できなくなる。
【００３９】
本実施形態では、旋回スクロール６によって背圧制御弁１６の背圧室側通路１６ｂを間欠的に塞ぐことにより、連通路２０を間欠連通させるようにしている。図５Ａ及び図５Ｂに示すように、旋回スクロール６が旋回運動することにより、旋回スクロール６の台板６ｂが背圧制御弁１６の背圧室側通路１６ｂを間欠的に塞ぐ。
【００４０】
弁体１６ｃとピース１６ａとは、ばね力によって金属接触しているだけで、両部材１６ｃ、１６ａの面粗さ等により微少な隙間が存在するので、弁体１６ｃとピース１６ａとの間は完全な漏れ零の状態になっていない。旋回スクロール６の台板６ｂが背圧室側通路１６ｂを塞いでいる間に、背圧室側通路１６ｂ内のガスは弁体１６ｃとピース１６ａとの微少な隙間から弁収納穴５ｆに漏れる。
【００４１】
背圧室側通路１６ｂの体積は小さく、例えば、背圧室側通路１６ｂの穴径を２ｍｍとすると、体積は０．０３ｃｍ３程度であり、少しでも漏れると、背圧室側通路１６ｂ内の圧力は低下する。背圧室側通路１６ｂ内の圧力が低下すると、旋回スクロール６の台板６ｂが背圧室側通路１６ｂを通過した瞬間、背圧室１４の冷媒ガスと潤滑油が背圧室側通路１６ｂに流入し、次の式（１）で表される慣性力Ｆが弁体１６ｃに作用する。
Ｆ＝Ａ＊ρ＊Ｖ２  …（１）
ここで、Ａは背圧室側通路１６ｂの断面積、ρは流体密度、Ｖは流速。
【００４２】
このように、間欠連通にすることにより弁体１６ｃには、背圧室１４と弁収納穴５ｆの圧力差に加えて流体の慣性力Ｆが作用するので、本実施形態のスクロール圧縮機の起動開始から定常運転までの圧力変化は図４Ｂに示すとおりとなる。図４Ｂから明らかなように、起動直後の背圧の上昇が抑えられる。これによって、起動時における潤滑油の供給量が増大でき、信頼性の向上を図ることができる。
【００４３】
次に、６５℃貯湯条件と９０℃貯湯条件とにおける弁差圧（＝背圧−吸込圧力）について図６を参照しながら説明する。図６は比較例及び本実施形態のスクロール圧縮機の６５℃貯湯条件及び９０℃貯湯条件における弁差圧（＝背圧−吸込圧力）の比較図である。図６の縦軸は６５℃で貯湯する運転条件の弁差圧（背圧−吸込圧力）を１００％とした場合の比率を示す。９０℃貯湯条件の吐出圧力は６５℃貯湯条件より１０％程度高くなる。
【００４４】
間欠連通では、旋回スクロール６によって背圧室側通路１６ｂを塞ぐ区間がある。吐出圧力が高い運転条件では、背圧制御弁１６を通る冷媒ガスや潤滑油が多くなる。比較例では、図６に示すとおり、９０℃貯湯条件の弁差圧（背圧−吸込圧力）は６５℃貯湯条件より約１．５倍になる。このように弁差圧（背圧−吸込圧力）が大きくなると、旋回スクロール６を固定スクロール５に押付ける力が大きくなり、機械損失が増え、圧縮機のエネルギ効率が低下する。
【００４５】
吐出圧力の高い運転条件で弁差圧（背圧−吸込圧力）を低くするには、背圧制御弁１６を通る冷媒ガス及び潤滑油の量を増やすことが有効であり、本実施形態では、図２に示すように、複数の背圧制御弁１６を複数個設けるようにしたものである。本実施形態では、固定スクロール５に、背圧制御弁１６の他にもう１個の背圧制御弁１６Ａが設けられている。背圧制御弁を２個設けることにより、吐出圧力の高い運転条件において背圧室１４から吸込室１０へ抜く冷媒ガスや潤滑油の量が増えて、弁差圧（背圧−吸込圧力）の上昇を防止できる。換言すれば、本実施形態の６５℃貯湯条件の弁差圧（背圧−吸込圧力）を比較例と同一とすれば、図６に示すように、９０℃貯湯条件の弁差圧（背圧−吸込圧力）を低減できる。これによって、９０℃貯湯条件における旋回スクロール６を固定スクロール５に押付ける力が小さくなり、機械損失を低減でき、圧縮機のエネルギ効率が向上する。
【００４６】
次に、本実施形態の固定スクロール５の背圧室側通路１６ｂの開口タイミングについて説明する。図７は図２の固定スクロール５の背圧室側通路１６ｂの開口タイミング説明図である。
【００４７】
図８に示す０゜では、背圧制御弁１６の背圧室側通路１６ｂが開口しており、背圧制御弁１８の背圧室側通路１８ｂが旋回スクロール６で塞がれている。１２０゜になると、逆に背圧制御弁１６の背圧室側通路１６ｂが旋回スクロール６で塞がれて、背圧制御弁１８の背圧室側通路１８ｂが開口する。その後、３００゜になると、再び背圧制御弁１６の背圧室側通路１６ｂが開口する。背圧制御弁１６と第２背圧制御弁を１８０゜ずれた位置に配置することにより、互いが交互に開閉を繰り返し背圧室の圧力が安定するといった利点もある。
【００４８】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図８を用いて説明する。この第２実施形態は、次に述べる点で第１実施形態と相違するものであり、その他の点については第１実施形態と基本的には同一であるので、重複する説明を省略する。
【００４９】
図８はスクロール圧縮機を二酸化炭素ヒートポンプ給湯機に適用した時の６５℃貯湯条件と９０℃貯湯条件の弁差圧（背圧−吸込圧力）と圧縮機効率の関係を示す。９０℃貯湯条件は６５℃貯湯条件より吐出圧力と吸込圧力の差が大きく漏れ損失が増大する。９０℃貯湯条件では、旋回スクロール６を固定スクロール５に強く押付けた方が漏れ損失を低減するので圧縮機効率のピークが高い弁差圧（背圧−吸込圧力）に存在する。
【００５０】
この時、６５℃貯湯条件の背圧−吸込圧力は背圧制御弁１６のばね力を調整し圧縮機効率が最大となるように設定し、９０℃貯湯条件の背圧−吸込圧力は、第２背圧制御弁１８のばね力を調整し圧縮機効率がピークとなるようにする。
【００５１】
以上の構成とする事により、さまざまな条件において効率上最適な背圧−吸込圧力に設定することができ、年間を通じて高いエネルギ効率のスクロール圧縮機が得られる。
【００５２】
なお、第１、第２実施形態では、背圧制御弁を２個設けた形態で説明したが、２個以上設けても同様の作用効果が得られる。
【００５３】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図９を用いて説明する。この第３実施形態は、次に述べる点で第１、第２実施形態と相違するものであり、その他の点については第１、第２実施形態と基本的には同一であるので、重複する説明を省略する。
【００５４】
図９は第３実施形態における背圧制御弁の拡大図である。固定スクロール５には、弁収納穴５ｆが形成されており背圧室１４側に形成された背圧室側通路１６ｂと弁収納穴５ｆはテーパ形状のシート面５ｊでつながれている。シート面５ｊには球弁体１６ｆがばね１６ｄにより押付けられている。
【００５５】
以上の構成とすることにより、弁が閉じた時のばね１６ｄと球弁体１６ｆとシート面５ｊの位置関係は常に変わらず、球弁体１６ｆを押し上げる力のばらつきが小さくなる。ばらつきが小さくなると、背圧も安定し高信頼性の圧縮機が得られる。
【符号の説明】
【００５６】
１…スクロール圧縮機、２…密閉容器、２ａ…ケース、２ｂ…蓋チャンバ、２ｃ…底チャンバ、２ｄ…吸込パイプ、２ｅ…吐出パイプ、２ｆ…吐出圧室、３…圧縮機構部、４…電動機、４ａ…固定子、４ｂ…回転子、５…固定スクロール、５ｃ…ラップ、５ｄ…台板、５ｅ…吐出口、５ｆ…弁収納穴、５ｇ…貫通穴、５ｈ…円弧状溝、５ｉ…吸込室側通路、５ｊ…シート面、６…旋回スクロール、６ａ…ラップ、６ｂ…台板、６ｃ…旋回軸受、７…クランク軸、７ａ…主軸、７ｂ…偏心部、７ｃ…給油通路、７ｄ…給油管、８…ボルト、９…フレーム、９ａ…主軸受、１０…吸込室、１１…圧縮室、１２…オルダムリング、１３…潤滑油、１４…背圧室、１５…リリース弁装置、１６、１６Ａ…背圧制御弁、１６ａ…ピース、１６ｂ…背圧室側通路、１６ｃ…弁体、１６ｄ…ばね、１６ｅ…シール部材（ばねが取り付けられる部材）、１６ｆ…球弁体、１７…下軸受、２０、２０Ａ…連通路。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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