(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鏡板とそれに立設されたスクロールラップを有する固定スクロールと、
鏡板とそれに立設されたスクロールラップを有し、前記固定スクロールと噛み合わされて旋回運動を行うことによって前記固定スクロールとの間に圧縮室を形成する旋回スクロールと、
前記旋回スクロールに前記固定スクロールへの引付力を与える背圧室と、
前記背圧室に圧縮機吐出側の油を導入する給油路と
を有するスクロール圧縮機において、
前記背圧室と閉込み開始後の前記圧縮室とのみ連通されると共に前後の差圧で開閉する背圧弁を備え、背圧室の油を圧縮室へ流出させて前記背圧室の圧力を制御する圧縮室連通路と、
前記背圧室と、閉込み開始後の前記圧縮室へ至る吸込領域とのみ連通し、閉込み開始後の前記圧縮室には連通しないように構成され、前記背圧室の油を前記吸込領域へ供給する吸込域連通路と
を備えていることを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項２】
請求項１に記載のスクロール圧縮機において、前記吸込域連通路は背圧室の油を前記吸込領域に間欠的に供給する間欠給油手段で構成されていることを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項３】
請求項２に記載のスクロール圧縮機において、少なくとも定格運転条件下では、前記圧縮室連通路から圧縮室に供給される油量を、前記吸込域連通路から吸込領域に供給される油量よりも多くなるように構成されていることを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項４】
請求項３に記載のスクロール圧縮機において、前記固定スクロールと前記旋回スクロールとは、前記旋回スクロールのスクロールラップ（旋回ラップ）巻終り両側面を前記固定スクロールのスクロールラップ（固定ラップ）との噛合いに用いる非対称歯形に構成し、前記圧縮室連通路の圧縮室側開口は、前記固定ラップの溝底の幅方向の略中央で且つ固定ラップの巻終りから固定ラップの歯底に沿って中央側（巻始め側）に２７０度以上入った位置に設けられていることを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項５】
請求項４に記載のスクロール圧縮機において、前記圧縮室側開口の口径を前記旋回ラップの厚さより小さく形成していることを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項６】
請求項５に記載のスクロール圧縮機において、前記間欠給油手段で構成され前記吸込域連通路は、前記旋回スクロールの鏡板（旋回鏡板）を、前記背圧室側から前記固定スクロールの鏡板（固定鏡板）の鏡板面（固定鏡板面）側に貫通させる旋回鏡板給油孔と、前記固定鏡板面上に形成され、前記旋回鏡板給油孔に連通可能な位置と前記吸込領域とを接続する固定鏡板給油溝により構成されていることを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項７】
請求項６に記載のスクロール圧縮機において、前記旋回鏡板給油孔の固定鏡板面側開口部は、旋回スクロールの旋回運動に伴い前記固定鏡板給油溝と２箇所で重なるようにし、それによって前記吸込域連通路は、旋回スクロールが１旋回する間に２回、前記吸込領域側に連通する間欠連通路となるように構成されていることを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項８】
請求項１に記載のスクロール圧縮機において、前記吸込域連通路は、該吸込域連通路内に絞り弁を設け、この絞り弁により前記背圧室から前記吸込領域への給油量を調整するように構成したことを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項９】
請求項８に記載のスクロール圧縮機において、前記吸込域連通路は、前記絞り弁と前記背圧室とを連通する背圧側吸込域連通穴、及び前記絞り弁と前記吸込領域とを連通する吸込側吸込域連通穴で構成され、これら連通穴の間に前記絞り弁が配置されると共に、この絞り弁は前記圧縮機の吸込圧力Ｐｓと吐出圧力Ｐｄに関連する情報に基づいて制御されることを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項１０】
請求項９に記載のスクロール圧縮機において、前記吸込圧力Ｐｓと吐出圧力Ｐｄに関連する情報に基づいて圧力比を算出し、この圧力比が大きければ給油量を増加させるように前記絞り弁を制御し、前記圧力比が小さければ前記絞り弁の開度を小さくして給油量を減少させるように制御することを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項１１】
請求項６に記載のスクロール圧縮機において、前記旋回鏡板給油孔に代えて旋回鏡板給油窪み（凹部）を前記旋回スクロールにおける旋回鏡板の固定鏡板面に対向する位置に設け、前記固定スクロールの固定鏡板面上に設けられた前記固定鏡板給油溝は、前記旋回鏡板給油窪みに連通可能な位置と前記吸込領域とを接続するように形成し、更に、前記背圧室と連通するように前記固定鏡板面には固定鏡板掘込みが設けられ、前記旋回鏡板給油窪みは、旋回スクロールの旋回動作に伴って、前記固定鏡板掘込みと前記固定鏡板給油溝との間を往復するように構成したことを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項１２】
請求項１１に記載のスクロール圧縮機において、前記固定鏡板掘込みと旋回鏡板給油窪みとの連通が旋回スクロールの１旋回中に２回生じるように前記固定鏡板掘込みの形状或いは個数を設定し、その各連通との間に前記固定鏡板給油溝と前記旋回鏡板給油窪みとの連通が生じるように前記固定鏡板給油溝を構成し、圧縮室の閉込み開始に合わせて前記吸込領域に給油する構成にしたことを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項１３】
請求項１１に記載のスクロール圧縮機において、前記旋回鏡板給油窪みを前記固定鏡板給油溝を挟むように半径方向に２個配置し、それぞれの旋回鏡板給油窪みが旋回スクロールの旋回運動に伴ない、別々のタイミングで前記固定鏡板掘込みと前記固定鏡板給油溝に連通させるように構成し、圧縮室の閉込み開始に合わせて前記吸込領域に給油する構成にしたことを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項１４】
請求項３に記載のスクロール圧縮機において、前記固定スクロールと前記旋回スクロールとは、前記旋回スクロールのスクロールラップ（旋回ラップ）巻終り両側面を前記固定スクロールのスクロールラップ（固定ラップ）との噛合いに用いる非対称歯形に構成し、前記圧縮室連通路の圧縮室側開口は、前記固定ラップの歯底の幅方向中央よりも半径方向外側に設けられ、更にこの圧縮室側開口は、固定ラップの巻終りから固定ラップの歯底に沿って中央側（巻始め側）に２７０度より大きく入った位置で且つ閉込み開始後の圧縮室にのみ連通する位置に設置されている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、固定スクロールとこれに噛み合う旋回スクロールを備えるスクロール圧縮機に関し、特にＣＯ2やＨＦＣなどの冷媒を圧縮する冷凍サイクル用のスクロール圧縮機に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のスクロール圧縮機としては、特許文献１に記載されているもののように、旋回スクロールの背面に吐出空間内の油を導入して吐出圧力と吸込圧力の中間の圧力となる背圧室を形成し、この背圧室の圧力（以下、背圧という）を用いて旋回スクロールを固定スクロールへ付勢するようにしたものがある。
【０００３】
このようなスクロール圧縮機の場合、適切な背圧生成のため、吐出空間から背圧室へ導入した油を、背圧を制御する背圧弁を備えた連通路を介して圧縮室へ排出するようにしている。前記連通路の圧縮室側の開口部（圧縮室側開口）は、固定スクロール鏡板（固定鏡板）の圧縮室側に立設する固定スクロールラップ（固定ラップ）に挟まれた溝（固定スクロールラップ歯底；以下「固定歯底」ともいう）の幅方向中央に設けられていた。このように構成することにより、旋回スクロール鏡板（旋回鏡板）に立設するラップ（旋回ラップ）の内線側と外線側に形成される２系統の圧縮室に対し、背圧室の油を均等に供給するようにして、固定スクロールと旋回スクロールにより形成される圧縮室のシール性の向上を図るようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２５７２８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１記載のものにおいて、圧縮室への連通路の前記圧縮室側開口は、固定歯底のうち、旋回ラップの巻終り箇所（内線側と外線側の２箇所があり、各々を以下、内線側旋回巻終り、外線側旋回巻終りという）と噛合う固定ラップの箇所（内線側と外線側の２箇所があり、各々を以下、内線側固定巻終り、外線側固定巻終りという）から渦巻き状の固定歯底に沿ってラップ中央側（ラップ巻始め側）へ入った位置に設けられている。
【０００６】
この結果、外線側旋回巻終りと内線側固定巻終りの噛合いによる旋回外線側圧縮室の閉込み開始、または内線側旋回巻終りと外線側固定巻終りの噛合いによる旋回内線側圧縮室の閉込み開始のタイミング（各圧縮室の閉込み開始）から、所定の時間だけ、前記巻終り部分での噛合い箇所（最外噛合箇所）への油の供給が不足する。このため、前記最外噛合箇所でのシール性が低下して漏れが生じ、スクロール圧縮機のエネルギー効率が低下するという課題があった。
【０００７】
また、上記従来のものでは、背圧室の高温の油が、前記連通路を介して前記圧縮室側に流出するが、この油は吸込領域（吸込室）にも大量に流れてしまうことがわかった。このため、吸込パイプから圧縮機内に流入するガス（冷媒ガスなどの作動流体）を加熱し、加熱されたガスは比容積が増大するから、圧縮室に取込まれる作動流体の質量は低下する。このため、従来のスクロール圧縮機においては、圧縮に必要な動力に対して少ない仕事しかできず、全断熱効率の低下（以下、吸込加熱性能低下という）を引き起こし、この点からもエネルギー効率が低下するという課題もあった。
【０００８】
本発明の目的は、固定スクロールと旋回スクロールとの最外噛合箇所でのシール性の低下を防止すると共に、吸込領域での作動流体の加熱も抑制して、エネルギー効率を向上することができるスクロール圧縮機を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明は、鏡板とそれに立設されたスクロールラップを有する固定スクロールと、鏡板とそれに立設されたスクロールラップを有し、前記固定スクロールと噛み合わされて旋回運動を行うことによって前記固定スクロールとの間に圧縮室を形成する旋回スクロールと、前記旋回スクロールに前記固定スクロールへの引付力を与える背圧室と、前記背圧室に圧縮機吐出側の油を導入する給油路とを有するスクロール圧縮機において、前記背圧室と閉込み開始後の前記圧縮室とのみ連通されると共に前後の差圧で開閉する背圧弁を備え、背圧室の油を圧縮室へ流出させて前記背圧室の圧力を制御する圧縮室連通路と、前記背圧室と、閉込み開始後の前記圧縮室へ至る吸込領域とのみ連通し、閉込み開始後の前記圧縮室には連通しないように構成され、前記背圧室の油を前記吸込領域へ供給する吸込域連通路とを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、固定スクロールと旋回スクロールとの最外噛合箇所でのシール性の低下を防止することができると共に、吸込領域での作動流体の加熱も抑制できるから、エネルギー効率の高いスクロール圧縮機を得ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明のスクロール圧縮機の実施例１を示す縦断面図。
【図２】図１に示す固定スクロールを下方から見た下面図で、（Ａ）図は旋回外線側圧縮室の閉込み開始時の旋回スクロールラップも含む図、（Ｂ）図は旋回内線側圧縮室の閉込み開始時の旋回スクロールラップも含む図。
【図３】図２に示す固定スクロールのIII−III線断面図で、背圧弁付近の構造を説明する図。
【図４】図１に示す旋回スクロールを上方から見た上面図。
【図５】図４に示す旋回スクロールのＶ−Ｖ線断面図。
【図６】図２のＱ部を拡大して示す部分拡大図で、吸込パイプ近傍の固定鏡板面の拡大図。
【図７】本発明のスクロール圧縮機の実施例２を示す縦断面図。
【図８】本発明のスクロール圧縮機の実施例３を説明する旋回スクロールの上面図。
【図９】図８の旋回スクロールの縦断面図で、図８のIX−IX線断面図。
【図１０】本発明のスクロール圧縮機の実施例３を説明する固定スクロールの固定鏡板面における吸込パイプ近傍の拡大図で、図２のＱ部に相当する図。
【図１１】本発明のスクロール圧縮機の実施例４を説明する固定スクロールの下面図で、旋回外線側圧縮室の閉込み開始時における旋回スクロールラップも重ねて表示した図。
【図１２】図１１に示した固定スクロールの背圧弁を有する圧縮室連通路の構成を説明する縦断面図で、図１１のXII−XII断面図。
【図１３】従来のスクロール圧縮機で最外噛合箇所への給油可能性を説明する固定スクロールの下面図で、旋回スクロールが２３０度の旋回位相角時の旋回スクロールラップも含む図。
【図１４】図１３と同様の固定スクロールの下面図で、旋回スクロールが３３０度の旋回位相角時の旋回スクロールラップも含む図。
【図１５】図１３と同様の固定スクロールの下面図で、旋回内線側圧縮室の閉込み開始時も旋回外線側圧縮室の閉込み開始時も共に、極座標が２７０度の位置では、旋回ラップが固定歯底中央にくることを説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
まず、上述した特許文献１のものでは、圧縮室の閉込み開始からしばらくの間、最外噛合箇所への給油が止まってしまう理由を、以下説明する。
【００１３】
一般に、閉込み空間である圧縮室は、旋回スクロールの旋回運動に伴ないラップ中央側へ移動する。このため、その中にある作動流体は、静止系である固定スクロールからみると、ラップに沿って中央へ流れる。この結果、圧縮室側開口から圧縮室へ流入した油は、この作動流体の流れにのり、ラップ中央へ向かって流れる。一方、最外噛合箇所も、旋回スクロールの旋回運動につれてラップ中央へ移動する。このため、圧縮室側開口から流入する油を最外噛合箇所へ供給するためには、
『最外噛合箇所が、ラップに沿って圧縮室側開口よりもラップ中央寄りであること
…（１）』
が必要条件になる。前記最外噛合箇所は、旋回スクロールの旋回位相角で決まることから、最外噛合箇所が圧縮室側開口よりもラップ中央寄りとなる旋回位相角の時だけ、最外噛合箇所に油を供給できることになる。実際は更にその他の追加条件が必要となる。
【００１４】
次に、図１３に示す従来のスクロール圧縮機と同様な場合（圧縮室側開口の設置方向角が固定巻終りから２１０度程度ラップ中央側（ラップ巻始め側）へ入った場合）を対象として、前記追加条件と、噛合箇所に給油可能となる旋回位相角範囲を検討する。
【００１５】
ここで、前記最外噛合箇所が、外線側圧縮室の最外噛合箇所であるか、内線側圧縮室の最外噛合箇所であるかによって状況が異なるため、まず考察対象を、外線側旋回巻終りと内線側固定巻終りの噛合い（以下、旋回外線側最外噛合箇所という）で旋回外線側圧縮室が形成される場合に限定して考える。更に、単純化するため、圧縮室側開口の直径が旋回ラップの厚さと同一となる条件で考える。また、固定スクロール中心を原点とし、基準方向を固定巻終り方向とする極座標で考える。
【００１６】
ここでは、ラップ形状を円のインボリュート曲線で形成することを前提としているが、この場合、厳密には、固定スクロール中心を通って内線側固定巻終りと外線側固定巻終りの２点を通る直線を引くことはできない。即ち、前記２点の固定巻終り点を結ぶと、固定中心から基礎円の接線を通る直線となる。そこで、ここでは前記２点の固定巻終りの中心を通る方向角を基準方向とし、角度においては、多少のずれを許容することとする。
【００１７】
上記のようにすると、
『旋回外線側最外噛合箇所の方向角は旋回スクロールの旋回位相角と等しい  …（２）』
ことがわかる。（但し、旋回内線側最外噛合箇所の場合は、１８０度ずれる。）
よって、上記（１）、（２）から、
『旋回スクロールの旋回位相角が、ラップに沿って圧縮室側開口よりもラップ中央寄りであること                                                              …（３）』
が、前記圧縮室側開口から旋回外線側最外噛合箇所へ給油するための必要条件であることがわかる。
【００１８】
図１３、図１４には、上記の必要条件を満たす旋回位相角の旋回ラップを各々載せているが、このうち、図１３の旋回ラップは、圧縮室側開口が旋回内線側圧縮室に開口しているため、旋回外線側最外噛合箇所への給油は不可能であり、他方、図１４の旋回ラップは旋回外線側最外噛合箇所への給油が可能であることがわかる。
【００１９】
これより、以下のことが言える。  
『旋回位相角が圧縮室側開口の設置方向角を中心として前後９０度ずつ（合計１８０度）の間、圧縮室側開口は旋回内線側圧縮室に開口する。                      …（４）』
ここで、旋回位相角が３６０度以上になると、外側に別の噛合い箇所が形成され、これまで考察対象としてきた噛合い箇所は最外噛合箇所ではなくなるため、
『旋回位相角は、０度から３６０度以下の範囲である                      …（５）』
という前提条件もあり、上記（４）と（５）が、追加しなければならない条件である。これらを纏めると、以下のことがわかる。
『圧縮室側開口から旋回外線側最外噛合箇所へ給油可能な旋回位相角の範囲は、圧縮室側開口の設置方向角より９０度以上ラップ中央寄りの範囲であって、旋回位相角が３６０度以下である。                                                          …（６）』
以上を考慮すれば、図１３で示すような従来例の場合、圧縮室側開口の設置方向角が２１０度であるため、２１０度に９０度を加えた３００度から３６０度の旋回位相角の範囲（旋回位相角度間隔）で給油可能であることがわかる。
【００２０】
これまでの考察で求めた、旋回外線側最外噛合箇所へ給油可能な旋回位相角度間隔は、あくまでも、旋回外線側最外噛合箇所よりも上流側に前記圧縮室側開口が開口する旋回位相角度間隔を示したものであり、依然として、給油可能となる必要条件であって、十分条件とはなっていない。
【００２１】
つまり、（６）を満たしていても、以下のような例外が出てくる。  
『圧縮室側開口から噴き出す油の速度が小さいと、旋回スクロールが３６０度旋回する間に、噴出した油が最外噛合箇所へ到達できない。                          …（７）』
この油の噴出速度は、前記連通路の入口側の圧力（背圧）と出口側の圧力の差と共に、前記連通路の流路抵抗でも決まる。
【００２２】
上記従来技術では、前記連通路内に絞りを伴う背圧弁を設けているため、流路抵抗が大きく、油の噴出速度は小さくなる。よって、圧縮室側開口から噴出した油は最外噛合箇所へ到達するまでに時間がかかり、実際上、最外噛合箇所への給油はほとんど行われず、行われたとしてもわずかである。前述した説明において、従来例では圧縮室の閉込み開始からしばらくの間だけ最外噛合箇所への給油が止まると述べたが、実際上は、最外圧縮室への給油はほとんどないことがわかった。
【００２３】
圧縮室側開口の設定位置をラップに沿って外周側へ移動させると、前記最外噛合箇所と、それよりも上流側に開口する前記圧縮室側開口との旋回位相角の間隔を増大できるため、前記最外噛合箇所への給油量も増大できる可能性がある。しかし、圧縮室側開口から流入する油の速度は背圧弁の流路抵抗によって小さく抑えられてしまうため、実質的には給油量を増加できる可能性は低い。
【００２４】
以上の説明は、旋回外線側圧縮室の場合についてであるが、旋回内線側圧縮室の場合でも、上述した説明と同様なことがいえる。具体的に述べると、
『旋回内線側最外噛合箇所に給油可能な圧縮室側開口の旋回位相角は、旋回外線側最外噛合箇所に給油可能な旋回位相角間隔とは１８０度ずれた角度関係となる。    …（８）』
また、単純化のために「圧縮室側開口の直径が旋回ラップの厚さと同一」となる条件で説明したが、「圧縮室側開口の直径が旋回ラップの厚さよりも小さい」場合には、圧縮室側開口がいずれの圧縮室にも臨まない旋回位相角の範囲（旋回位相角度間隔）が生じる。このため、給油可能な旋回位相角度間隔は、上述した角度の範囲よりも一層狭まり、最外噛合箇所への給油は更に少なくなることがわかる。
【００２５】
以上、詳細に述べたように、大きな絞りを伴う背圧弁を備え、圧縮室側開口が、固定ラップの巻終りよりもラップ中央側（巻始め側）へ入った固定歯底に設けるようにした従来のものでは、最外噛合箇所への給油が実質的には行われず、圧縮室のシール性が低下して、性能が大幅に低下することがわかった。
【００２６】
また、図１５に示す通り、旋回内線側圧縮室閉込み開始時も旋回外線側圧縮室閉込み開始時も共に、極座標で２７０度の位置においては、旋回ラップの位置は、固定スクロールの歯底中央（ラップ間の中央）にくる。このことから、前記圧縮室側開口を、固定歯底中央で極座標が２７０度以上（但し３６０度未満が好ましい）の位置に設置すると、この圧縮室側開口は閉込み開始後の圧縮室にだけ開口することがわかる。なお、前記圧縮室側開口の開口位置が固定歯底の中央からずれた場合、寄った側の固定ラップの線で形成される圧縮室と前記圧縮室側開口との連通が早まる。このため、両圧縮室共、閉込み開始後の圧縮室にのみ開口させるためには、極座標で２７０度以上（但し３６０度未満が好ましい）で且つラップ中央寄りに前記圧縮室側開口を設置する必要がある。なお、前記圧縮室側開口の設置位置は、前述したように前記極座標で３６０度未満の位置が好ましいが、３６０度以上であっても、圧縮室にのみ開口する位置であれば良い。
【００２７】
これに対し、上記従来技術の背圧弁を有する前記連通路は、その圧縮室側開口が固定ラップ巻終りから固定ラップの歯底に沿って中央側（巻始め側）へ２１０度程度の位置（固定スクロールの中心を原点とし、基準方向を固定巻終り方向とする極座標で方向角が２１０度の位置）に設けられている。これは、上記した通り、常時閉込み開始後の圧縮室とのみ連通可能となる角度の最小値である２７０度よりも明らかに小さいことから、少なくともある時間において、前記圧縮室側開口は、吸込パイプと通じる吸込領域（吸込室）に臨んでいることがわかる。
【００２８】
ところで、背圧室は中間圧力である背圧に保持されているため、前記圧縮室側開口の圧力が低いときほどその圧縮室側開口を流れる油量は増大する。このため、前記圧縮室側開口を流れる油の大半は、前記圧縮室側開口の圧力が最も低くなる吸込領域への連通時に流れてしまう。即ち、上記従来技術において、前記背圧室から前記圧縮室側開口を介して排出される油の大半は吸込領域へ入るため、前記圧縮室側開口は、実質的には背圧室と吸込領域のみを連通させる流路となっていた。
【００２９】
前記背圧室に流入する前の油は、スクロール圧縮機の吐出空間に溜まっているため、高温となっている。このため、油が背圧室から吸込室へ流入する際の減圧で、油中の作動流体（冷媒）のガス化によって油温低下は生じるものの、吸込温度よりは高温となっている。
【００３０】
このため、上記従来のスクロール圧縮機においては、吸込領域の作動流体は、背圧室から流入する高温の油と、その油に溶解していた高温の作動流体によって加熱されて温度が高くなり、比容積が増大するため、圧縮室に取込まれる作動流体の質量は低下する。一方、圧縮に要する動力は、吸込温度の上昇により断熱指数が増大するため、増加する。即ち、圧縮に必要な動力が増大するのに少ない仕事しかできず、全断熱効率が低下する（即ち、吸込加熱性能低下を引起す）ことも明らかになった。
【００３１】
そこで、本実施例では、背圧弁を有する前記連通路の圧縮室側開口を、閉込み完了後の圧縮室にのみ連通させ、吸込領域（吸込室）には連通させない位置に開口する構成とした。また、前記吸込領域にのみ連通する別系統の給油路（吸込域連通路）を更に備え、この吸込域連通路は間欠的に給油が行われる間欠給油構造とすることで、吸込領域への給油を必要最小限にすることを可能にした。  
以下、本発明の具体的実施例を図１〜図１２に基づいて説明する。
【実施例１】
【００３２】
本発明の実施例１を図１〜図６に基づき説明する。図１は本実施例のスクロール圧縮機を示す縦断面図、図２は図１に示す固定スクロールを下方から見た下面図で、（Ａ）図は旋回外線側圧縮室の閉込み開始時の旋回スクロールラップも含む図、（Ｂ）図は旋回内線側圧縮室の閉込み開始時の旋回スクロールラップも含む図、図３は図２に示す固定スクロールのIII−III線断面図で、背圧弁付近の構造を説明する図、図４は図１に示す旋回スクロールを上方から見た上面図、図５は図４に示す旋回スクロールのＶ−Ｖ線断面図、図６は図２のＱ部を拡大して示す部分拡大図で、吸込パイプ近傍の固定鏡板面の拡大図である。なお、この実施例において、圧縮機の直径は１０ｍｍから１０００ｍｍ程度である。
【００３３】
まず、スクロール圧縮機の全体構成を、主に図１を用いて説明する。  
図１に示すスクロール圧縮機１は、固定スクロール２と旋回スクロール３を備えており、前記固定スクロール２は、円のインボリュートを断面線とする固定スクロールラップ（固定ラップ）２ｂを固定スクロール鏡板（固定鏡板）２ａに立設し、また前記旋回スクロール３も同様に、円のインボリュートを断面線とする旋回スクロールラップ（旋回ラップ）３ｂを旋回スクロール鏡板（旋回鏡板）３ａに立設して、これら固定スクロール２と旋回スクロール３を噛合わせることで、両者間に圧縮室１００を形成している。
【００３４】
これらのラップは一般に厚さは同一である。また、固定ラップと旋回ラップが同一形状の対称歯形をもつ対称形状のスクロール圧縮機では、前記旋回ラップ３ｂの外線側に形成される旋回外線側圧縮室と、前記旋回ラップ３ｂの内線側に形成される旋回内線側圧縮室とは同一形状となる。
【００３５】
一方、旋回スクロール３の旋回ラップ３ｂの巻終り側の両側面を固定スクロール２の固定ラップ２ｂとの噛合いに用いるいわゆる非対称歯形のスクロール圧縮機もある。この非対称歯形のスクロール圧縮機では、固定スクロール２の内線の巻終りである内線側固定巻終りは、前述した対称形状のスクロール圧縮機の対称歯形での内線側固定巻終りα（図２参照）の位置から、β（図２参照）の位置に移動する。これは、インボリュート巻角で更に１８０度回転させた位置であり、外線側固定巻終りγと固定ラップ歯溝をはさんで対向する位置となる。
【００３６】
前記固定スクロール２は、固定ラップ２ｂの鏡板外辺部２ｄの下面（固定鏡板面２ｕ）をフレーム４にねじ固定されている。一方、前記旋回スクロール３は、その鏡板背面に設けられた旋回軸受２３に、クランク軸６の偏心ピン部６ａが挿入され、主軸受２４で回転支持されたクランク軸６の回転により旋回運動されるように構成されている。この旋回スクロール３の背面には、前記フレーム４と共に背圧室１１０が形成されている。
【００３７】
前記旋回スクロール３が自転をすることなく旋回運動させるため、旋回スクロール３と前記フレーム４との間にはオルダムリング５が設けられている。前記背圧室１１０の圧力である背圧は、後述する作用により、吐出圧と吸込圧との間の中間圧に保持されている。また、前記旋回軸受２３が設けられている旋回軸受室１１５は吐出圧力の空間となっているケーシング８下部の貯油部１２５から吐出圧力の油が供給されるため、吐出圧となっている。従って、旋回スクロール３は、前記背圧室１１０の背圧と、前記旋回軸受室１１５の吐出圧により固定スクロール２側に付勢、即ち旋回鏡板３ａが固定鏡板面２ｕに付勢されている。
【００３８】
冷媒などの作動流体を前記圧縮室１００へ導くため、固定スクロール２に設けられた吸込穴２ｙには吸込パイプ５０が圧入して接続されている。また、この吸込穴２ｙには、圧縮機の停止直後に作動流体が逆流するのを防止するため、逆止弁７０が前記吸込パイプ５０の下方に設けられている。また、前記固定スクロール２の中央部付近には、前記圧縮室１００で圧縮された作動流体を吐出させるための吐出穴２ｆが形成されている。この吐出穴２ｆの外周側の固定鏡板２ａには、複数のバイパス穴２ｅ（図１、図２参照）を設け、各々のバイパス穴２ｅにはそれぞれバイパス弁（過圧縮防止弁またはリリース弁ともいう）２２が設けられており、前記バイパス穴が連通している圧縮室１００の圧力が固定背面室１２０の圧力より上昇すると前記バイパス弁２２が開いて、作動流体が過圧縮されるのを防止するようにしている。
【００３９】
前記クランク軸６の中央には、縦（軸方向）に貫通する給油穴６ｂが設けられており、前記貯油部１２５から吐出圧力の油は、クランク軸６の下端に設けられた給油パイプ６ｘ及び前記給油穴６ｂなどの給油路を介して、前記旋回軸受室１１５に供給される。前記クランク軸６には、回転バランスを取るために、フレーム４よりも下部にシャフトバランス８０とカウンターバランス８２が設けられている。前記カウンターバランス８２は、クランク軸６に焼き嵌めまたは圧入により取り付けたモータ７のロータ７ａ下部に固定されている。前記モータ７のステータ７ｂは、円筒ケーシング８ａに焼き嵌めまたは圧入して固定され、このステータ７ｂと前記ロータ７ａとが径方向に均一なギャップを保つように、前記フレーム４は円筒ケーシング８ａにタック溶接されている。
【００４０】
前記円筒ケーシング８ａの側面には、ケーシング８内のモータ室上部に連通するように、吐出パイプ５５が設けられており、前記吐出穴２ｆから固定背面室１２０に吐出された作動流体は前記フレーム４下部のモータ室に流入して油が分離されて、前記吐出パイプ５５から冷凍サイクルなどに吐き出される。前記円筒ケーシング８ａ内の下部には、前記クランク軸６の下部を支持する副軸受２５を取り付けるための下フレーム３５が固定配置されている。前記副軸受２５は、ボール２５ａとボールホルダ２５ｂで構成され、クランク軸６が撓んでも片当りが生じない構成となっている。前記ボールホルダ２５ｂは前記下フレーム３５にねじ止めまたは溶接により固定配置されている。なお、前記給油パイプ６ｘは、前記クランク軸６の下端に圧入して取り付けられている。
【００４１】
前記円筒ケーシング８ａの上部には上ケーシング８ｂが溶接され、下部には底ケーシング８ｃが溶接されて、密閉型のケーシング８が構成されている。なお、前記上ケーシング８ｂには、モータ７に電力を供給するためのモータ線をつなぐハーメチック端子２２０が溶接で取り付けられ、また固定スクロール２に圧入された前記吸込パイプ５０もこの上ケーシング８ｂに溶接されている。前記ケーシング８内には、組立ての適当な段階で油が封入され、この油は、ケーシング８の前記底ケーシング８ｃと前記下フレーム３５との間に形成されている前記は貯油部１２５に溜められている。なお、前記固定背面室１２０は、前記上ケーシング８ｂと前記固定スクロール２の間に形成されている。このようにして、スクロール圧縮機１は構成されている。
【００４２】
次に、上記スクロール圧縮機の動作を説明する。モータ７によりクランク軸６を回転させると旋回スクロール３が旋回運動する。これにより、吸込パイプ５０から吸入された作動流体は、吸込圧の吸込領域１０５（図２参照）を通って、固定スクロール２と旋回スクロール３との噛合いにより形成される圧縮室１００に取り込まれる。圧縮室１００に取り込まれた作動流体は、圧縮室が中央へ移動しつつ縮小することによって圧縮され、中央寄りの吐出穴２ｆからケーシング８内の上部空間である固定背面室１２０へ吐出される。固定背面室１２０とモータ７が設置された空間（モータ室）は、前記固定スクロール２及びフレーム４の外周面に設けられた外周溝７１により連通されており、これによりケーシング８内部は吐出圧に保たれた吐出領域となり、図１に示すスクロール圧縮機はいわゆる高圧チャンバ方式のスクロール圧縮機となる。
【００４３】
圧縮室１００内の圧力が固定背面室１２０の圧力よりも高くなる過圧縮条件では、前記バイパス弁２２の弁体が開き、圧縮室内の作動流体を固定背面室１２０へバイパス穴２ｅを介してバイパスさせる。即ち、前記バイパス弁２２は圧縮室圧力抑制手段となっている。これにより、不要な仕事である過圧縮を抑制できるため、性能をより向上させることができる。
【００４４】
固定背面室１２０へ流出した作動流体は、その後固定スクロール２とフレーム４の外周溝７１を通過してモータ７の上部空間へ流入し、吐出パイプ５５から外部へ吐出される。作動流体中に含まれている油は、前記固定背面室１２０へ吐出されたとき、ケーシング内壁に油が衝突して分離され、その分離された油は、ケーシング内壁を伝って、最終的に圧縮機底部の貯油部１２５へ戻る。
【００４５】
モータ７の上部空間に流入した前記作動流体の一部は、モータ７の外周溝や巻線隙間を通ってモータ７の下部空間との間を往復して吐出される。これにより、ステータ７ｂの巻線やモータの積層鋼板に油が付着し易くなり、作動流体中の油の分離が促進される。貯油部１２５に溜まっている油は、モータ室内の圧力（吐出圧）と背圧室１１０の圧力（背圧）との差圧により、給油パイプ６ｘ及びクランク軸６内の給油穴６ｂなどの給油路を通り、旋回軸受２３と主軸受２４に給油された後、背圧室１１０内へ流入する。ピン部６ａの上部は吐出圧のかかる旋回軸受室１１５となるため、旋回軸受室１１５は吐出圧で旋回スクロール３を固定スクロール２側に引き付ける作用をもつ。また、前記背圧室１１０も背圧で旋回スクロール３を固定スクロール２側に引き付ける作用をもつ。これら背圧室１１０と旋回軸受室１１５は固定スクロール２と旋回スクロール３とを引き付ける引付力付加手段となる。
【００４６】
なお、前記副軸受２５には給油穴６ｂから遠心力によって給油される。  
背圧室１１０へ流入する油は吐出圧に近い圧力があり、背圧室１１０の圧力を昇圧させる作用がある。また、油に溶け込んでいる作動流体は、中間圧の背圧室１１０へ流入する際、減圧によりガス化するため、これに伴う背圧室１１０の圧力上昇作用もある。背圧室１１０へ流入した油はオルダムリング５の潤滑も行なう。その後、油は、後述する圧縮室連通路６０（図３参照）と吸込域連通路６５（図６参照）を介して圧縮室１００に流入し、作動流体と混ざる。このようにして前記背圧は中間圧に保たれる。
【００４７】
次に、本実施例における主要部となる構成について、図２〜図６を用いて詳細に説明する。  
図２に示すように、固定スクロール２には、圧縮室１００と背圧室１１０を連通する圧縮室連通路６０が設けられている。この圧縮室連通路は図３に示すように、コの字形となっている。このコの字形の通路を形成するには、貫通穴をあけた後に通路として不要な部分を封止する（封止部６１を参照）ことで実現することができる。
【００４８】
前記圧縮室連通路６０は、図３中に二点鎖線で示すような傾斜穴形連通路として形成しても良く、この場合には、圧縮室連通路６０の圧縮室側開口６０ａが楕円になるが、圧縮室連通路６０をコの字形に形成する必要がなく、貫通穴をあけた後の封止処理（封止部６１）が不要となるから、加工をより容易にすることができる。
【００４９】
前記圧縮室連通路６０の圧縮室側開口６０ａは、図２に示すように、固定スクロールの歯底中央に開口するようにしているため、旋回スクロール３の旋回ラップ外線側圧縮室である旋回外線側圧縮室１００ａと、内線側圧縮室である旋回内線側圧縮室１００ｂの両圧縮室に連通可能に構成されている。
【００５０】
本実施例では、前記圧縮室側開口６０ａを設けた固定スクロール２の固定ラップ２ｂ内線側の巻終り（内線側固定巻終り）を、従来歯形（旋回内線側圧縮室と旋回外線側圧縮室が同時に閉込みを開始する対称歯形）の固定ラップ内線巻終り位置（内線側固定巻終り）α（図２の（Ａ）図参照）よりもインボリュート巻角で１８０度延伸させた位置β（図２の（Ａ）図参照）を内線側固定巻終りとした、いわゆる非対称歯形としている。このため、従来の対称歯形と異なって、圧縮室側開口６０ａと連通する旋回外線側圧縮室１００ａと旋回内線側圧縮室１００ｂの圧力レベルをほぼ同一にすることができる。従って、これらの圧縮室１００ａ，１００ｂと連通する前記背圧室１１０の圧力変動幅も小さくできる。
【００５１】
前記圧縮室側開口６０ａは、その直径を、旋回ラップ３ｂの歯幅よりもわずかに小さい寸法に設定し、旋回ラップ３ｂで圧縮室側開口６０ａ全体を塞ぐことができる大きさとしている。このため、圧縮室連通路６０には短時間ではあるが閉じられている時間が発生し、前記背圧室１１０は前記各圧縮室１００ａ，１００ｂと別々のタイミングで連通する。これにより、圧縮室連通路６０を介して、圧力レベルの異なる固定内線側圧縮室１００ａと固定外線側圧縮室１００ｂとが連通することがないため、高圧側圧縮室から低圧側圧縮室への漏れは起こり難く、漏れ損失が抑制されるから、エネルギー効率を向上できる効果がある。また、前記圧縮室側開口６０ａの口径をできるだけ大きくしたため、圧縮室連通路６０の流路抵抗は小さくなり、大流量が流れる場合でも背圧室の圧力を所望の値に迅速に設定できる効果がある。また、この圧縮室連通路６０は、１回の旋回中に２回も閉口を起こす間欠連通路となるため、後述するこの連通路に設ける背圧弁の開口のきっかけをつくり、背圧弁の動作を確実にして、背圧の異常上昇を回避する効果がある。
【００５２】
更に、本実施例では、前記圧縮室側開口６０ａの形成位置を、固定スクロール中心を原点とし、基準方向を固定巻終り方向とする前述した極座標において、固定ラップの巻終りから固定歯底に沿って中央側（巻始め側）へ２７０度以上入った所に設定している。このように構成することによる効果を以下述べる。  
図２の（Ａ）図に示す時点での旋回ラップの動きを考慮すると、閉込み開始前の旋回外線側圧縮室１００ａ（吸込領域）には開口しない前記圧縮室側開口６０ａの固定歯底上での設定位置は、少なくとも（Ａ）図のハッチングで示す領域となる。なお、極座標が３６０度以上では圧縮室側開口６０ａをどこに設置しても吸込領域には開口しないため、ハッチングを省略している。同様に、図２の（Ｂ）図に示す時点における、閉込み開始前の旋回内線側圧縮室１００ｂ（吸込領域）には開口しない前記圧縮室側開口６０ａの固定歯底上での設置位置も、少なくとも（Ｂ）図のハッチングで示す領域となる。（Ｂ）図にクロスハッチングで示される領域（（Ａ）図と（Ｂ）図のハッチングで示した共通部分）に前記圧縮室側開口６０ａを設けると、圧縮室連通路６０は常時閉込み終了後の圧縮室にのみ連通させることができる。ラップ厚さに近い口径を持つ圧縮室側開口６０ａを固定歯底中央部に設ける本実施例の場合、固定歯底中央部付近で圧縮室側開口６０ａが吸込領域に連通しない領域（クロスハッチングの部分）の幅がラップ厚さ以上でなければならない。この条件に合う箇所は、このクロスハッチング領域の分布から、前記極座標で２７０度以上の位置になることがわかる。
【００５３】
従って、前記圧縮機側開口６０ａを固定歯底中央部付近で前記極座標で２７０度以上の位置に設けることにより、圧縮室連通路６０を、常時、旋回ラップ３ｂの巻終りが固定ラップ２ｂと接した後の閉込み完了後の空間である圧縮室１００ａ，１００ｂにのみ開口させることができ、吸込領域１０５と通じている吸込空間（ラップ間で形成されている吸込室）には決して連通しないように構成できる。これにより、背圧室１１０からの高温の油（作動流体も含む）が前記吸込領域１０５に流入するのを防止できるから、吸込加熱性能低下を抑制でき、エネルギー効率の向上を図ることが可能となる。
【００５４】
前記圧縮室連通路６０の他方の開口部である背圧室側開口６０ｂは、固定スクロール２の固定鏡板面２ｕに形成されている周方向の周囲溝２ｐに連通する凹み部２ｐ１に開口されている。このため、背圧室側開口６０ｂは常時背圧室１１０に連通している。
【００５５】
また、前記圧縮室連通路６０の途中には、図３に示すように、絞りを伴う背圧弁２６が設置されている。この背圧弁２６の構成について以下説明する。  
前記圧縮室連通路６０の途中に連通する位置の固定スクロール２に、その上面側から弁穴２ｋを形成し、この弁穴２ｋの底面には弁シール面（弁座）２６ｄを設ける。この弁シール面２６ｄに弁体２６ａを弁ばね２６ｂで押付ける。前記弁ばね２６ｂは弁キャップ２５ｃで保持される。この弁キャップ２６ｃは、固定背面室１２０との間をシールする機能も担っている。このように構成された背圧弁２６の動作を説明する。背圧弁２６の弁体２６ａには、背圧（背圧室側の圧力）と圧縮室側開口６０ａが臨む圧縮室側の圧力との差圧が作用し、この差圧による力が弁ばね２６ｂの押付力を越えると、弁体２６ａは弁シール面２６ｄから離れ、圧縮室連通路６０を開く。背圧は、圧縮室側開口６０ａが臨む圧縮室の圧力よりも弁ばね２６ｂの押付力に対応する値だけ高く設定される。
【００５６】
本実施例のスクロール圧縮機は、非対称歯形を採用しているため、圧縮室側開口６０ａと連通する旋回外線側圧縮室１００ａと旋回内線側圧縮室１００ｂの圧力レベルはほとんど同一となる。更に、各々の圧縮室１００ａまたは１００ｂに連通する旋回位相角の範囲も小さくなるため、その圧力変動幅も小さくなる。この結果、背圧弁２６によって設定される背圧の変動が小さくなるため、旋回スクロールを固定スクロールへ付勢する力の変動が抑制される。従って、この付勢力の変動に伴って生じる各スクロールの変形の変動が抑制されるため、両スクロール間の隙間の変動が小さくなり、その隙間における油保持性が向上してシール性が向上し、漏れ損失低減を図ることができる。更に、ラップ同士の干渉の抑制による摩擦損失の低減も合わさって、エネルギー効率を向上できる効果が得られる。
【００５７】
また、前記バイパス弁２２を設けているため、これらの相乗効果によって、スクロール圧縮機に要求される全運転範囲で、旋回スクロールを固定スクロールに付勢できると共に、広い運転条件範囲で付勢力を小さくすることが可能となるから、摺動損失が小さく、エネルギー効率の高いスクロール圧縮機を実現できる効果がある。
【００５８】
以上のように、背圧室１１０から吸込領域１０５に高温の油を流入させないようにすることで、吸込加熱性能低下を回避できるが、吸込領域１０５に全く油を供給しないと、圧縮室のシール性が低下し、逆にエネルギー効率の低下を生じる。しかし、前記吸込領域１０５のうちで閉込み開始前の圧縮室の内部に入れた場合には、シール性を改善できる効果はほとんどない。前記吸込域連通路６５を、背圧室１１０と吸込領域１０５を接続し且つ給油箇所と給油量を適正化した構成によって、吸込領域１０５への給油を行うことにより、圧縮室１００のシール性を向上させつつ、吸込加熱性能低下もほとんど起こさないスクロール圧縮機を実現できる。
【００５９】
これを実現するため、本実施例では、前記吸込域連通路６５を図４〜図６に示す構成としている。即ち、前記吸込域連通路６５は、旋回鏡板３ａを背圧室１１０側から固定鏡板面２ｕ側に貫通させる小さな径の旋回鏡板給油孔６５ａ（図４，図５参照）と、固定鏡板面２ｕ上に形成され、前記旋回鏡板給油孔６５ａに連通可能な位置と前記吸込領域１０５とを接続する固定鏡板給油溝６５ｂ（図６）により構成されている。前記吸込域連通路６５の吸込領域１０５側の開口部（前記固定鏡板給油溝６５ｂの吸込領域１０５側の開口部）である吸込側開口６５ｘは、吸込パイプ５０から圧縮室１００へ至る作動流体の流動経路内（吸込領域１０５）に設けられている。
【００６０】
前記旋回鏡板給油孔６５ａの上面側開口部（固定鏡板面側開口部）６５ａ′（図５参照）は、旋回スクロール２の旋回運動に伴い、図６にその軌跡を示した通り、前記固定鏡板給油溝６５ｂと２箇所で重なる。従って、前記吸込域連通路６５は、旋回スクロール３が１旋回する間に２回、吸込領域１０５側に連通する間欠連通路となる。その開口時点は、旋回鏡板給油孔６５ａの前記軌跡と交差するように形成される前記固定鏡板給油溝６５ｂの形成方向で調整することが可能となる。
【００６１】
本実施例では、前記旋回鏡板給油孔６５ａの軌跡と交差する固定鏡板給油溝６５ｂ部分の形成方向を、前記２つの固定巻終りβ，γをつなぐ直線と略平行な向きに設定したため、２つの圧縮室がそれぞれ閉込みを開始する時点でそれぞれ一定の時間、吸込域連通路６５を吸込領域１０５に開口させることができる。よって、最外噛合箇所が生じてシールを必要とする時に油が供給されるため、より少ない油の供給量で最外噛合箇所のシールを行うことが可能となる。
【００６２】
また、前記吸込域連通路６５から前記吸込領域１０５に供給する適正油量は、実験から、作動流体流量の１〜５％程度とすることで、エネルギー効率を１％以上向上することが見出されている。背圧室１１０へ流入する油量は、圧縮機が外部へ送り出す作動流体量の２０％からほぼ同等レベルの範囲である。これより、背圧室へ流入する油量が作動流体の２０％と最も少なく、かつ、吸込領域連通路６５の油量が作動流体量の５％と最も多く必要とする場合でも、背圧室へ流入する油量のうち５／２０の割合である２５％を吸込域連通路へ流せばよいことになる。この２５％は、背圧室へ流入した油量のうちで吸込領域へ給油する油量の割合が考えられるうちで最も高い場合であることから、少なくとも吸込域連通路６５から吸込領域に流す油量を、前記圧縮室連通路６０から圧縮室側に流す油量よりも少なくすることにより、エネルギー効率をより一層向上できることがわかる。実際には多くの場合、背圧室へ流入する油のうち、１〜１０％程度の油を吸込域連通路６５へ流すことで最高のエネルギー効率を得ることができる。即ち、本実施例によれば、吸込領域１０５への流入油量を必要最小限の量まで極力低減することが可能となり、これによって吸込加熱性能低下を抑制しつつ、最外噛合箇所における圧縮室から吸込領域への漏れを抑制できるから、エネルギー効率の高いスクロール圧縮機を実現できる効果がある。
【００６３】
なお、旋回鏡板給油孔６５ａの軌跡と交差する固定鏡板給油溝６５ｂ部分の形成方向を、前記２つの固定巻終りβ，γをつなぐ直線と略平行な向きから、時計回り方向に少しずらすことにより、吸込領域１０５への給油開始時点を圧縮室の閉込み開始時点に対して相対的に早くすることができる。このようにすることにより、噴出する油の速度が小さく、固定鏡板給油溝６５ｂを通過するのに要する時間が長くかかる場合に有効である。また、固定鏡板給油溝６５ｂの深さを深くしたり、幅を大きくする、或いは旋回鏡板給油孔６５ａの径を大きくするなどの手段により、流量を増加させることもできる。
【００６４】
前記吐出穴２ｆからケーシング８内の吐出領域に吐出された作動流体中の油は、大部分がケーシング８内で分離されて貯油部１２５へ戻るが、一部は分離せずに、作動流体と共に吐出パイプ５５から外部（冷凍サイクル）へ排出される。この外部に排出された油は、冷凍サイクルを循環後、最終的には吸込パイプ５０から再びスクロール圧縮機１へ戻るため、吸込域連通路６５による給油を補う働きをする。しかし、スクロール圧縮機の外部に油が排出されると、該圧縮機を搭載する冷凍サイクル装置の性能を低下させるため、特に定格条件では圧縮機から外部に排出される油を極力少なくする対策がなされているのが通常である。従って、前記吸込領域１０５へ必要最小限の給油を可能にする本実施例は、高いエネルギー効率のスクロール圧縮機を得るために、極めて有効である。
【実施例２】
【００６５】
次に、本発明のスクロール圧縮機の実施例２を、図７を用いて説明する。この実施例は、前記吸込域連通路内に、外部駆動絞り弁を設け、この外部駆動絞り弁を制御することにより、前記背圧室から前記吸込領域への給油量を調整するように構成したものである。他の構成については上述した実施例１と基本的には同一であるので、重複する説明は省略する。
【００６６】
この実施例２を更に詳しく説明する。本実施例における吸込域連通路６５′は、スクロール圧縮機１の背圧室１１０と、吸込パイプ５０から圧縮室１００へ至る作動流体の流動経路内である吸込領域１０５の吸込穴２ｙとを連通するように設けられており、更にこの吸込域連通路６５′の途中には、スクロール圧縮機１の外部に設けた制御装置６５ｇにより開度を制御可能な外部駆動絞り弁（流量制御弁）６５ｃが配置されている。
【００６７】
前記吸込域連通路６５′は、前記絞り弁６５ｃと前記背圧室１１０とを連通する背圧側吸込域連通穴６５ｄ、及び前記絞り弁６５ｃと前記吸込領域１０５とを連通する吸込側吸込域連通穴６５ｅで構成され、これら連通穴６５ｄと６５ｅとの間に配置された前記絞り弁６５ｃに、本実施例においては、圧縮機１内の状態、例えば吸込圧力Ｐｓと吐出圧力Ｐｄをセンシングするセンサを内蔵している。即ち、前記絞り弁６５ｃの前記吸込側吸込域連通穴６５ｅ側には吸込圧力Ｐｓを検出するための吸込圧力検知センサ（図示せず）が設けられ、更に前記絞り弁６５ｃの固定背面室１２０に面する部分には吐出圧力Ｐｄを検出するための吐出圧力検知センサ（図示せず）が設けられている。
【００６８】
前記絞り弁６５ｃと前記制御装置６５ｇとは伝送路６５ｆにより接続されており、この伝送路６５ｆを介して前記制御装置６５ｇにより前記絞り弁６５ｃを制御したり、制御装置６５ｇから絞り弁６５ｃに駆動電力を供給する。また、絞り弁６５ｃに設けられた前記吸込圧力検知センサや吐出圧力検知センサからの信号も前記伝送路６５ｆを介して制御装置６５ｇに取り込む。
【００６９】
前記制御装置６５ｇ内には前記絞り弁６５ｃを制御するための制御プログラムが記憶されており、このプログラムにより、例えば圧縮機における圧力比（Ｐｄ／Ｐｓ）などの状況に応じて、圧力比が大きければ給油量を増加させるように前記絞り弁６５ｃを制御し、圧力比が小さければ前記絞り弁６５ｃの開度を小さくして給油量を減少させるように制御できるため、吸込領域１０５への細かな給油量調整が可能となり、最外噛合箇所へ必要最小限の給油量を、広い運転条件範囲で実現することが可能となる。このため、最外噛合箇所のシール性を損なわずに、広い運転範囲で、吸込加熱性能低下を極限まで抑制することが可能となるから、広い運転範囲でエネルギー効率の極めて高いスクロール圧縮機を得ることができる効果がある。
【００７０】
上述した圧力検知センサは、直接圧力を検出する圧力センサで説明したが、圧力センサは一般に高価であるため、圧力に関連する情報に基づいて、前記吸込圧力Ｐｓや吐出圧力Ｐｄを推定するようにしてもよい。例えば、前記吐出圧力検知センサの代わりに圧縮機の吸込温度と吐出温度を検知するセンサを組み込み、それらからのデータと吸込圧力データを組み合わせて、吐出圧力Ｐｄを推定するようにしても良い。また、図７に二点鎖線で示す外部信号線６５ｓによって、スクロール圧縮機１を搭載する冷凍サイクル装置等から、圧力や温度等の圧縮機運転状態を把握できるデータを取得し、これらのデータから圧縮機の吸込圧力Ｐｓと吐出圧力Ｐｄを推定しても良い。この場合には、圧縮機内に圧力センサや温度センサを組み込む必要が無くなり、製作コストを更に低減できる効果がある。
【実施例３】
【００７１】
本発明のスクロール圧縮機の実施例３を図８〜図１０を用いて説明する。図８は本実施例における旋回スクロールの上面図、図９は図８の旋回スクロールの縦断面図で、図８のIX−IX断面図、図１０は本実施例における固定スクロールの固定鏡板面における吸込パイプ近傍の拡大図で、図２のＱ部に相当する図である。この実施例３において上記実施例１と同一符号を付した部分は同一または相当する部分を示している。
【００７２】
この実施例３においては、上記実施例１における旋回鏡板給油孔６５ａに代えて旋回鏡板給油窪み（凹部）６５Ａを旋回スクロール３における旋回鏡板３ａの前記固定鏡板面２ｕに対向する位置に設けている。また、固定スクロール２の前記固定鏡板面２ｕ上には、前記旋回鏡板給油窪み６５Ａに連通可能な位置と前記吸込領域１０５とを接続する固定鏡板給油溝６５Ｂが円弧状に形成されている。更に、前記固定鏡板面２ｕには、固定スクロール２に形成されている前記周囲溝２ｐと連通するように固定鏡板掘込み６５Ｃが設けられている。その他の点については実施例１と同一であるので、重複する説明を省略する。
【００７３】
前記旋回鏡板給油窪み６５Ａは、図１０にその軌跡を示す通り、背圧室１１０に臨む固定スクロール２の周囲溝２ｐと繋がる固定鏡板掘込み６５Ｃと、固定鏡板給油溝６５Ｂとの間を往復する。このように吸込域連通路６５′′を構成することにより、該吸込域連通路６５は、旋回スクロール３が１旋回する毎に、旋回鏡板給油窪み６５Ａに溜まった油を吸込領域１０５に１回給油することができる間欠給油路とすることができる。
【００７４】
従って、本実施例においては、給油量は、前記給油窪み６５Ａの容積に応じて変わるから、給油量を多くしたい場合には前記給油窪み６５Ａの容積を大きくし、給油量を少なくしたい場合には、前記給油窪み６５Ａの容積を小さくすれば良い。前記給油窪み６５Ａの容積は、当該窪みの深さや径を変えることで所望の容積になるように容易に製作することができ、上記実施例１のように旋回鏡板給油孔６５ａの細径化や固定鏡板給油溝６５ｂの幅を狭めて絞り量を増大させるように製作することは必要がなくなり、しかも背圧室と吸込領域との差圧が変化しても給油量の変化はない。この結果、極微量の給油量を高精度に設定することが容易に可能となり、製作性が格段に向上する。更に、本実施例によれば、実施例１のように旋回鏡板給油孔６５ａを細径化したり固定鏡板給油溝６５ｂの幅を狭めるなどの必要がなくなるので、吸込域連通路６５′′が目詰まりを起すことも回避でき、信頼性も向上できる。
【００７５】
なお、本実施例では、旋回スクロール３が１旋回する間に１回の間欠給油を行うように構成しているので、実施例１のように、圧縮室の閉込みに合わせて給油することができない。このため、固定鏡板給油溝６５Ｂを伸ばして吸込域連通路６５′′の流路抵抗を増大させ、油の間欠流を緩和することで給油の平準化を図るようにすることができる。このようにすることにより、旋回ラップ３ｂの内内周側及び外周側に形成される２つの圧縮室の最外噛合い箇所でのシール性を少量の油で向上できる。
【００７６】
また、本実施例のように、旋回スクロールに設けた給油窪み６５Ａによる間欠的なバケツリレー方式による給油を用いた場合であっても、前記固定鏡板掘込み６５Ｃと旋回鏡板給油窪み６５Ａとの連通が１旋回中に２回生じるように前記固定鏡板掘込み６５Ｃの形状或いは個数を設定し、その各連通との間に前記固定鏡板給油溝６５Ｂと前記旋回鏡板給油窪み６５Ｂとの連通が生じるように前記固定鏡板給油溝６５Ｂを構成すれば、圧縮室の閉込みに合わせて給油する構成にすることも可能である。なお、旋回鏡板給油窪み６５Ａを前記固定鏡板給油溝６５Ｂを挟むように半径方向に２個配置し、それぞれの旋回鏡板給油窪み６５Ａが旋回スクロールの旋回運動に伴ない、別々のタイミングで前記固定鏡板掘込み６５Ｃと前記固定鏡板給油溝６５Ｂに連通させるように構成すれば最外噛合箇所でのシール性を確保しつつ一層給油量を低減することができる。
【００７７】
本実施例によれば、吸込領域１０５に流入させる油の量を、必要最小限に高精度に設定することができるので、吸込加熱性能低下を更に低減できる効果がある。
【実施例４】
【００７８】
本発明のスクロール圧縮機の実施例４を図１１及び図１２を用いて説明する。図１１は本実施例における固定スクロールの下面図で、旋回ラップの外線側圧縮室が閉込み開始時の旋回スクロールラップも重ねて表示した図、図１２は図１１に示した固定スクロールの背圧弁を有する圧縮室連通路の構成を説明する縦断面図で、図１１のXII−XII断面図である。この実施例４においても、上記実施例１と同一符号を付した部分は同一または相当する部分を示している。
【００７９】
この実施例４は、実施例１における圧縮室連通路６０の圧縮室側開口６０ａを、固定ラップ２ｂの歯底中央よりも半径方向外側とし、且つ前述した極座標で２９０度の位置に設置している点で実施例１とは相違するものであり、その他の点については実施例１と同様であるので、重複する説明を省略する。
【００８０】
前記圧縮室側開口６０ａを固定ラップ２ｂの歯底中央よりも半径方向外側とした場合、極座標で２７０度の位置では、図２の（Ｂ）図に示すクロスハッチングの部分から明らかなように、旋回外線側圧縮室１００ａが閉込み開始前の吸込領域と連通してしまう。これを回避するため、本実施例では前記圧縮室側開口６０ａを、極座標で２９０度の位置（図２の（Ｂ）図に示すクロスハッチングの部分）へ移動させたものである。このように構成することにより、実施例１と同様の効果が得られると共に、圧縮室連通路６０による圧縮室１００への給油において、旋回外線側圧縮室１００ａへの給油量を、旋回内線側圧縮室１００ｂへの給油量よりも多くすることができる。
【００８１】
なお、本実施例では前記圧縮室側開口６０ａの設置位置を極座標で２９０度の位置としたが、これは２９０度に限るものではなく、２７０度より大きい位置で閉込み開始後の圧縮室にのみ連通する位置であれば良い。
【００８２】
本実施例では非対称歯形のスクロール圧縮機で構成しているため、旋回外線側圧縮室１００ａは、その周囲に配置される旋回内線側圧縮室１００ｂよりも圧力が高い場合が多く、ラップの歯先と歯底の間の隙間における漏れ流れの上流側になることが多い。本実施例では、このようにラップの歯先と歯底の間の隙間における漏れ流れの上流側になることが多い旋回外線側圧縮室１００ａへの給油量を多くしているので、ラップの歯先と歯底の間の隙間における漏れ流れによって、ラップの歯先と歯底の隙間に油を多量に供給でき、その部分のシール性を向上できる。従って、漏れをより減少させることができ、エネルギー効率を更に向上できる効果がある。
【００８３】
なお、ラップ厚さが非常に大きい、或いはラップの歯先と歯底間の隙間が非常に小さく、ラップの歯先と歯底間の漏れが極端に少なくなるような場合には、前記圧縮室側開口６０ａを固定歯底中央よりもラップ内周側へ移動させるようにすると良い。このように構成することにより、旋回内線側圧縮室１００ｂへの給油量をより多くできるので、油に溶解する作動流体で旋回内線側圧縮室１００ｂの圧力をより高めることができる。このため、ラップ形状からくる旋回内線側圧縮室１００ｂの容積比の低下を補って、旋回内線側圧縮室１００ｂの圧力比を高めることが可能となる。この結果、旋回内線側圧縮室１００ｂの圧力比を旋回外線側圧縮室１００ａの圧力比に近づけることができ、作動流体を吐出口２ｆから吐出する際の両圧縮室の圧力差を小さくできるから、吐出する作動流体の圧力脈動を抑制できる効果がある。
【００８４】
以上述べたように、本発明の上記各実施例によれば、圧縮室連通路に加え、吸込域連通路を設けたため、吸込領域と圧縮室のシール部である最外噛合箇所に給油を行うことができ、圧縮室から吸込領域への漏れを抑制して、エネルギー効率の高いスクロール圧縮機を得ることができる。
【００８５】
また、前記圧縮室連通路は、閉込み開始後の圧縮室にだけ連通させ、領域吸込領域への給油については前記吸込域連通路だけで行う構成としているため、背圧室からの高温の油を吸込領域に必要最小限の量だけ流すことが可能となり、これにより吸込加熱性能低下を抑制できる。
【００８６】
このように、本実施例によれば、固定スクロールと旋回スクロールとの最外噛合箇所でのシール性の低下を防止することができると共に、吸込領域での作動流体の加熱も抑制できるから、エネルギー効率の高いスクロール圧縮機を得ることができる効果がある。
【符号の説明】
【００８７】
１：スクロール圧縮機、
２：固定スクロール、２ａ：固定鏡板、２ｂ：固定スクロールラップ（固定ラップ）、
２ｄ：鏡板外辺部、２ｅ：バイパス穴、２ｆ：吐出穴、２ｋ：弁穴、２ｐ：周囲溝、
２ｐ１：凹み部、２ｕ：固定鏡板面、２ｙ：吸込穴、
３：旋回スクロール、３ａ：旋回鏡板、３ｂ：旋回スクロールラップ（旋回ラップ）、
４：フレーム、５：オルダムリング、６：クランク軸、６ａ：偏心ピン部、
６ｂ：給油穴、６ｘ：給油パイプ
７：モータ（７ａ：ロータ、７ｂ：ステータ）、
８：ケーシング（８ａ：円筒ケーシング、８ｂ：上ケーシング、８ｃ：底ケーシング））、
２２：バイパス弁、２３：旋回軸受、２４：主軸受、２５：副軸受、
２６：背圧弁、２６ａ：弁体、２６ｂ：弁ばね、２６ｃ：弁キャップ、
２６ｄ：弁シール面（弁座）
３５：下フレーム、５０：吸込パイプ、５５：吐出パイプ、
６０：圧縮室連通路、６０ａ：圧縮室側開口、６０ｂ：背圧室側開口、６１：封止部、
６５，６５′，６５′′：吸込域連通路、６５ａ：旋回鏡板給油孔、
６５ａ′：上面側開口部（固定鏡板面側開口部）、６５ｂ：固定鏡板給油溝、
６５ｃ：外部駆動絞り弁（流量制御弁）、６５ｄ：背圧側吸込域連通穴、
６５ｅ：吸込側吸込域連通穴、６５ｆ：伝送路、６５ｇ：制御装置、
６５ｓ：外部信号線、６５ｘ：吸込側開口、
６５Ａ：旋回鏡板給油窪み、６５Ｂ：固定鏡板給油溝、６５Ｃ：固定鏡板掘込み、
７０：逆止弁、７１：外周溝、
１００：圧縮室、１００ａ：旋回外線側圧縮室、１００ｂ：旋回内線側圧縮室、
１０５：吸込領域（吸込室）、１１０：背圧室、１１５：旋回軸受室、
１２０：固定背面室、１２５：貯油部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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