(57)【要約】【課題】  密閉形スクロール圧縮機において、コスト低減を図りつつ、圧縮機の性能向上および信頼性向上を図ること。【解決手段】  密閉形スクロール圧縮機３１は、旋回スクロール３及び固定スクロール２の各端板３ｂ、２ｂを互いに摺動するよう組み合わせて構成したスクロール圧縮要素４０と、これを駆動する電動要素７と、スクロール圧縮要素４０及び電動要素７を収納すると共に底部に潤滑油１７を貯留した密閉容器１と、スクロール圧縮要素４０の吐出側に設置された油分離器１０とを備える。密閉容器１内の圧力は吸込み圧力と吐出し圧力の中間圧力に保たれる。油分離器１０より旋回スクロール端板３ｂと固定スクロール端板２ｂとの摺動部に潤滑油を間欠的に戻す油戻し機構を備える。【選択図】  図１
2006266170.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
旋回スクロール及び固定スクロールの各端板を互いに摺動するよう組み合わせて構成したスクロール圧縮要素と、
このスクロール圧縮要素を駆動する電動要素と、
前記スクロール圧縮要素及び前記電動要素を収納すると共に底部に潤滑油を貯留した密閉容器と、
前記スクロール圧縮要素の吐出側に設置された油分離器とを備え、
前記密閉容器内の圧力を吸込み圧力と吐出し圧力の中間圧力に保つようにした密閉形スクロール圧縮機において、
前記油分離器より前記密閉容器内に潤滑油を間欠的に戻す油戻し機構を備えた
ことを特徴とする密閉形スクロール圧縮機。
【請求項２】
請求項１に記載された密閉形スクロール圧縮機において、前記油戻し機構は、前記油分離器に連通され且つ前記固定スクロール端板の摺動面に開口する油戻し通路と、前記旋回スクロール端板の摺動面に形成され且つ前記旋回スクロールの旋回運動に伴って前記油戻し通路と前記密閉容器内空間とに交互に連通される油ポケットとを備えたことを特徴とする密閉形スクロール圧縮機。
【請求項３】
請求項２に記載された密閉形スクロール圧縮機において、固定スクロール端板の摺動面に密閉容器内空間と常時連通する環状溝を形成し、前記油ポケットを前記油戻し通路と前記環状溝とに交互に連通するように形成したことを特徴とする密閉形スクロール圧縮機。
【請求項４】
請求項２に記載された密閉形スクロール圧縮機において、前記油戻し機構は、前記固定スクロール端板の摺動面に開口する縦孔と前記固定スクロール端板の側面に開口する横孔と有する前記油戻し通路と、前記密閉容器の外部に配置した前記油分離器から前記密閉容器を貫通して前記油戻し通路の横孔に連通する油戻し管とを備えたことを特徴とする密閉形スクロール圧縮機。
【請求項５】
旋回スクロール及び固定スクロールの各端板を互いに摺動するよう組み合わせて構成したスクロール圧縮要素と、
このスクロール圧縮要素を駆動する電動要素と、
前記スクロール圧縮要素及び前記電動要素を収納すると共に底部に潤滑油を貯留した密閉容器と、
前記スクロール圧縮要素の吐出側に設置された油分離器とを備え、
前記密閉容器内の圧力を吸込み圧力と吐出し圧力の中間圧力に保つようにした密閉形スクロール圧縮機において、
前記油分離器より前記密閉容器内に潤滑油を間欠的に戻す油戻し機構を備えると共に、
前記旋回スクロール端板の外周部の潤滑油を前記旋回スクロール端板と前記固定スクロール端板との摺動部に間欠的に導く油供給機構を備えた
ことを特徴とする密閉形スクロール圧縮機。
【請求項６】
請求項５に記載された密閉形スクロール圧縮機において、前記油供給機構は、前記旋回スクロール端板と前記固定スクロール端板の摺動部に複数形成され且つ前記旋回スクロール端板の外周空間と間欠的に連通するように配設された給油溝を備えたことを特徴とする密閉形スクロール圧縮機。
【請求項７】
請求項６に記載された密閉形スクロール圧縮機において、前記油供給機構は、前記旋回スクロール端板の摺動部に全周にわたって形成され給油溝と、前記旋回スクロールの旋回運動に伴って前記給油溝と間欠的に連通するように前記固定スクロール端板の摺動部に形成された環状溝とを備えたことを特徴とする密閉形スクロール圧縮機。
【請求項８】
請求項１から７何れかに記載された密閉形スクロール圧縮機において、作動流体として二酸化炭素を用いたことを特徴とする密閉形スクロール圧縮機。
【請求項９】
密閉形スクロール圧縮機、ガスクーラ、膨張弁、及び蒸発器を冷媒配管で接続した冷凍サイクルを備え、
前記冷凍サイクルの冷媒として二酸化炭素を用いると共に、密閉容器内の圧力を吸込み圧力と吐出し圧力の中間圧力に保つようにした冷凍空調装置において、
前記密閉形スクロール圧縮機は、旋回スクロール及び固定スクロールの各端板を互いに摺動するよう組み合わせて構成したスクロール圧縮要素と、このスクロール圧縮要素を駆動する電動要素と、前記スクロール圧縮要素及び前記電動要素を収納すると共に底部に潤滑油を貯留した密閉容器と、前記スクロール圧縮要素の吐出側に設置された油分離器と、前記油分離器より前記密閉容器内に潤滑油を間欠的に戻す油戻し機構とを備えた
ことを特徴とする冷凍空調装置。
【請求項１０】
請求項９に記載された冷凍空調装置において、前記油戻し機構は、前記油分離器に連通され且つ前記固定スクロール端板の摺動面に開口する油戻し通路と、前記旋回スクロール端板の摺動面に形成され且つ前記旋回スクロールの旋回運動に伴って前記油戻し通路と前記密閉容器内空間とに交互に連通される油ポケットとを備えたことを特徴とする冷凍空調装置。
【請求項１１】
請求項９に記載された冷凍空調装置において、前記旋回スクロール端板の外周部の潤滑油を前記旋回スクロール端板と前記固定スクロール端板との摺動部に間欠的に導く油供給機構を備えたことを特徴とする冷凍空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、密閉形スクロール圧縮機及び冷凍空調装置に係わり、特に、二酸化炭素（ＣＯ2）を冷媒とする密閉形スクロール圧縮機及び冷凍空調装置に好適なものである。冷凍空調装置としては、空気調和装置、冷蔵庫、冷凍庫などの冷凍サイクルを備えたものが含まれる。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、密閉形スクロール圧縮機におけるスクロール圧縮要素は、端板面に直立する渦巻き状のスクロールラップを有する固定スクロール及び旋回スクロールをその主要構成部品として構成されている。そして、このスクロール圧縮要素は、旋回スクロールが固定スクロールに対して相対的に自転せずに略一定半径の公転運動をすることにより、両者のスクロールラップ間に形成された作動室の容積を縮小し、作動流体の圧縮作用を成すものである。密閉形スクロール圧縮機は、密閉容器内にこのスクロール圧縮要素とこれを駆動する電動要素とを備えており、通常、密閉容器内の圧力は圧縮機の吸込み圧力（低圧）あるいは吐出し圧力（高圧）になっている。
【０００３】
密閉容器内の圧力が吸込み圧力になる所謂低圧ケース方式のスクロール圧縮機では、吸込ガス中に含まれる潤滑油がこの密閉容器内で速度と大きさを変えることにより油適が分離されてスクロール圧縮要素の作動室に流入し、作動室で圧縮されたガスは直接外部の冷凍サイクルに流出するため、少ない潤滑油で作動室のシール機能を賄わなければならない。このため、スクロールラップ間の各部隙間（スクロールラップ先端部の軸方向隙間とスクロールラップ側面シール部の径方向隙間）を小さく保つ必要があり、生産コストが上昇するという問題があった。
【０００４】
一方、密閉容器内の圧力が吐出し圧力となる所謂高圧ケース方式のスクロール圧縮機では、吐出しガスに含まれる潤滑油は密閉容器内に吐出されここで分離されるため、作動室内には比較的多くの潤滑油を供給することが可能となり、油膜シールによりスクロールラップ間の隙間管理も容易になることから、低圧ケース方式の問題は解消され低コスト化が図れる。高圧ケース方式の密閉形スクロール圧縮機では、密閉容器の耐圧強度を確保するために、ケースの肉厚を厚くする必要があり、圧縮機の重量が増大してコストが上昇するという問題があった。
【０００５】
特に、地球温暖化防止の観点から、冷凍システムの冷媒として従来のフロン系冷媒に代わって温暖化係数の小さい自然系冷媒が近年注目されてきており、冷凍空調装置用の自然冷媒としては、ＣＯ2冷媒が有望視されている。ＣＯ２冷媒は、フロン系冷媒に比べて臨界温度が約３１℃と低いため、冷凍システムの動作圧力が高くなり、高圧側の圧力で約１０ＭＰａ程度になる。従って、高圧ケース方式のＣＯ２用スクロール圧縮機では、密閉容器の耐圧強度を確保するために、ケースの肉厚を特に厚くする必要があり、圧縮機の重量が増大してコストが上昇するという問題があった。
【０００６】
密閉容器内の圧力を吸込み圧力と吐出し圧力の中間の圧力に保つスクロール圧縮機の例として、米国特許第４，３４３，５９９号明細書（特許文献１）に示されるものがある。この特許文献１には、密閉容器内の圧力を吸込み圧力と吐出し圧力の中間の圧力に保ち、一端を密閉容器内の潤滑油中に開口し他端を圧縮機の吸込側に開口したキャピラリチューブからなる給油経路、ならびに一端を圧縮機の吐出側の油分離器に開口し他端を密閉容器内に開口したキャピラリチューブからなる油戻し経路を設けた密閉形スクロール圧縮機が開示されている。この特許文献１では、密閉容器内の圧力を吸込み圧力と吐出し圧力の中間の圧力に保つことにより、高圧ケース方式に比較して、容器の耐圧強度を低く抑えることができ、圧縮機の重量増加やコスト上昇を抑えることができる。
【０００７】
【特許文献１】米国特許第４，３４３，５９９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１の密閉形スクロール圧縮機にＣＯ２冷媒を適用する場合には以下の課題がある。
【０００９】
ＣＯ２冷媒を密閉形スクロール圧縮機に適用した場合には、圧力が通常のフロン系冷媒に比べて３〜４倍程度高くなるとともに、高圧と低圧の圧力差も増加する。このため、油戻し経路および給油経路の流量をキャピラリチューブの絞りで制御する特許文献１では、内径を小さくしてその絞りの抵抗を大きくしなければならず、磨耗粉等の異物の混入により流れが阻害され易く、流量制御機能が損なわれて圧縮機が潤滑不良となり、信頼性が低下するという問題がある。
【００１０】
さらに、特許文献１の油供給経路では、密閉容器内の潤滑油を給油経路を通して圧縮機の吸込側に注入しており、これにより作動室内部は良好に潤滑が行われるが、スラスト荷重を受ける旋回スクロール端板と固定スクロール端板との摺動部の潤滑については特に配慮されていなかった。ＣＯ２冷媒を用いた密閉形スクロール圧縮機では、圧力差の増大によりこのスラスト荷重も増加し、圧縮機の性能向上および信頼性向上を図る上でスラスト摺動部の潤滑が特に重要である。
【００１１】
本発明の目的は、コスト低減を図りつつ、圧縮機の性能向上および信頼性向上を図ることができる密閉形スクロール圧縮機及び冷凍空調装置を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明は、旋回スクロール及び固定スクロールの各端板を互いに摺動するよう組み合わせて構成したスクロール圧縮要素と、このスクロール圧縮要素を駆動する電動要素と、前記スクロール圧縮要素及び前記電動要素を収納すると共に底部に潤滑油を貯留した密閉容器と、前記スクロール圧縮要素の吐出側に設置された油分離器とを備え、前記密閉容器内の圧力を吸込み圧力と吐出し圧力の中間圧力に保つようにした密閉形スクロール圧縮機において、前記油分離器より前記密閉容器内に潤滑油を間欠的に戻す油戻し機構を備えたものである。
【００１３】
係る本発明におけるより好ましい具体的構成は次の通りである。
（１）前記油戻し機構は、前記油分離器に連通され且つ前記固定スクロール端板の摺動面に開口する油戻し通路と、前記旋回スクロール端板の摺動面に形成され且つ前記旋回スクロールの旋回運動に伴って前記油戻し通路と前記密閉容器内空間とに交互に連通される油ポケットとを備えたこと。
（２）上記（１）に加えて、前記油戻し機構は、前記固定スクロール端板の摺動面に開口する縦孔と前記固定スクロール端板の側面に開口する横孔と有する前記油戻し通路と、前記密閉容器の外部に配置した前記油分離器から前記密閉容器を貫通して前記油戻し通路の横孔に連通する油戻し管とを備えたこと。
（３）固定スクロール端板の摺動面に密閉容器内空間と常時連通する環状溝を形成し、前記油ポケットを前記油戻し通路と前記環状溝とに交互に連通するように形成したこと。
（４）作動流体として二酸化炭素を用いたこと。
【００１４】
また、本発明は、旋回スクロール及び固定スクロールの各端板を互いに摺動するよう組み合わせて構成したスクロール圧縮要素と、このスクロール圧縮要素を駆動する電動要素と、前記スクロール圧縮要素及び前記電動要素を収納すると共に底部に潤滑油を貯留した密閉容器と、前記スクロール圧縮要素の吐出側に設置された油分離器とを備え、前記密閉容器内の圧力を吸込み圧力と吐出し圧力の中間圧力に保つようにした密閉形スクロール圧縮機において、前記油分離器より前記密閉容器内に潤滑油を間欠的に戻す油戻し機構を備えると共に、前記旋回スクロール端板の外周部の潤滑油を前記旋回スクロール端板と前記固定スクロール端板との摺動部に間欠的に導く油供給機構を備えたものである。
【００１５】
係る本発明におけるより好ましい具体的構成は次の通りである。
（１）前記油供給機構は、前記旋回スクロール端板と前記固定スクロール端板の摺動部に複数形成され且つ前記旋回スクロール端板の外周空間と間欠的に連通するように配設された給油溝を備えたこと。
（２）上記（１）に加えて、前記油供給機構は、前記旋回スクロール端板の摺動部に全周にわたって形成され給油溝と、前記旋回スクロールの旋回運動に伴って前記給油溝と間欠的に連通するように前記固定スクロール端板の摺動部に形成された環状溝とを備えたこと。
（３）作動流体として二酸化炭素を用いたこと。
【００１６】
また、本発明は、密閉形スクロール圧縮機、ガスクーラ、膨張弁、及び蒸発器を冷媒配管で接続した冷凍サイクルを備え、前記冷凍サイクルの冷媒として二酸化炭素を用いると共に、密閉容器内の圧力を吸込み圧力と吐出し圧力の中間圧力に保つようにした冷凍空調装置において、前記密閉形スクロール圧縮機は、旋回スクロール及び固定スクロールの各端板を互いに摺動するよう組み合わせて構成したスクロール圧縮要素と、このスクロール圧縮要素を駆動する電動要素と、前記スクロール圧縮要素及び前記電動要素を収納すると共に底部に潤滑油を貯留した密閉容器と、前記スクロール圧縮要素の吐出側に設置された油分離器と、前記油分離器より前記密閉容器内に潤滑油を間欠的に戻す油戻し機構とを備えたものである。
【００１７】
係る本発明におけるより好ましい具体的構成は次の通りである。
（１）前記油戻し機構は、前記油分離器に連通され且つ前記固定スクロール端板の摺動面に開口する油戻し通路と、前記旋回スクロール端板の摺動面に形成され且つ前記旋回スクロールの旋回運動に伴って前記油戻し通路と前記密閉容器内空間とに交互に連通される油ポケットとを備えたこと。
（２）前記旋回スクロール端板の外周部の潤滑油を前記旋回スクロール端板と前記固定スクロール端板との摺動部に間欠的に導く油供給機構を備えたこと。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、コスト低減を図りつつ、圧縮機の性能向上および信頼性向上を図ることができる密閉形スクロール圧縮機及び冷凍空調装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の複数の実施例について図を用いて説明する。各実施例の図における同一符号は同一物または相当物を示す。
【００２０】
まず、本発明の第１実施例の密閉形スクロール圧縮機を図１から図５を用いて説明する。
【００２１】
本実施例の密閉形スクロール圧縮機３１の全体構成に関連して図１から図３を参照しながら説明する。図１は本実施例の密閉形スクロール圧縮機３１の縦断面図、図２は図１のＡ−Ａ横断面図、図３は同密閉形スクロール圧縮機３１の中間圧力調整機構を説明する要部拡大図である。
【００２２】
１は密閉容器で、その内部にスクロール圧縮要素４０を構成する主要部品である固定スクロール２と旋回スクロール３を収納している。密閉容器１の基本形状は縦型円筒状である。固定スクロール２は、渦巻き形状の固定スクロールラップ２ａとこのラップ２ａが直立する固定スクロール端板２ｂとからなっている。固定スクロール２はフレーム５に載置され、ボルトにより固定されている。固定スクロール端板２ｂの外周部に吸入ポート２ｃが側面から形成され、固定スクロール端板２ｂの中心部には吐出ポート２ｄが下面から形成されている。吐出通路２ｅは吐出ポート２ｄに連通され、吐出ポート２ｄは端板側面に開口されている。旋回スクロール３は、旋回スクロールラップ３ａとこのラップ３ａが直立する旋回スクロール端板３ｂからなっている。この旋回スクロール端板３ｂのラップ３ａと反対側の面の中心部には旋回軸受３ｃが設けられている。旋回スクロール３は、固定スクロール２とフレーム５とで囲まれた空間内に配置されている。
【００２３】
４は旋回スクロール２をその偏心部４ａにより駆動するクランクシャフト、４ｂはクランクシャフト４内部に形成された給油穴、４ｃはクランクシャフト４の下端部に装着された給油ピース、４ｄはクランクシャフト４に装着されたバランスウエイトである。５はクランクシャフト４を軸支するフレーム、５ａはフレーム５の中心に取り付けられた主軸受、５ｂはフレーム４内部に溜まった潤滑油を密閉容器１の底部に戻す油回収通路である。６は旋回スクロール３の自転運動を防止するオルダムリングである。７は密閉容器１の下部に収納された電動要素で、クランクシャフト４を回転駆動する。電動要素７はステータ７ａとロータ７ｂとからなっている。
【００２４】
８は外部の冷凍回路からＣＯ２冷媒である作動流体が流入する吸入パイプ、９はスクロール圧縮要素４０で圧縮された作動流体が流出する吐出パイプである。１０は吐出された作動流体中に混入している潤滑油を分離する油分離器で、潤滑油を分離した作動流体が外部の冷凍サイクルに流出する吐出管１１が上部に接続され、分離された潤滑油を密閉容器に戻す油戻り管１２が下部に接続されている。
【００２５】
１３は固定スクロール２に形成された油戻り通路、１４は旋回スクロール３の端板摺動面に形成された凹部からなる油ポケットである。油戻し通路１３は、油分離器１０に油戻り管１２を介して連通され、固定スクロール端板３ｂの摺動面に開口するように形成されている。また、油戻し通路１３は、固定スクロール端板３ｂの摺動面に開口する縦孔と、固定スクロール端板３ｂの側面に開口する横孔と有している。油ポケット１４は、油戻し通路１３より大径の円形に形成され、旋回スクロール３の旋回運動に伴って油戻し通路１３と密閉容器１内空間（具体的には、環状溝１５内空間）とに交互に連通される。
【００２６】
１５は固定スクロール２の端板面に形成された環状溝、１６は旋回スクロール３の端板摺動面に形成された給油溝である。１７は密閉容器１の下部に貯留された潤滑油である。環状溝１５は、密閉容器１内空間と常時連通されると共に、旋回スクロール３の旋回運動に伴って給油溝１６と間欠的に連通するように、固定スクロール端板３ｂの摺動部に形成されている。給油溝１６は、旋回スクロール端板３ｂと固定スクロール端板２ｂの摺動部に複数形成され、旋回スクロール端板３ｂの外周空間と間欠的に連通するように配設されている。
【００２７】
本実施例の密閉形スクロール圧縮機３１のガス圧縮作用は、電動要素７に通電することによりクランクシャフト４が回転し、旋回スクロール３を駆動する。旋回スクロール３はオルダムリング６により自転運動を阻止されているため、クランクシャフト４の偏心部４ａによりその中心は一定半径の公転運動をすることにより、固定スクロールラップ２ａと旋回スクロールラップ３ａ間に形成された作動室がその容積を縮小し、吸入パイプ８から吸入ポートを通って流入してきた作動流体は圧縮され、固定スクロール２の中心部の吐出ポート２ｄから吐出通路２ｅを通って密閉容器１の外に吐出される。
【００２８】
ここで、密閉容器１内の圧力は吸入圧力と吐出圧力との中間の圧力になっている。密閉容器１内を中間圧力に保つための中間圧力調整機構は、図３に示す通り、密閉容器１内（環状溝１５内）と作動室内とを連通する連通穴３８と、この連通穴３８を所定の中間圧力で開閉するフラッパ弁３９とを備えて構成されている。フラッパ弁３９は、圧力逃し孔３５ａを有するフラッパ弁座３５と、圧力逃し孔３５ａを開閉するフラッパ弁板３６と、フラッパ弁板３６をフラッパ弁座３５側に押し付けるコイルばね３７とを備え構成されている。中間圧力の設定は、密閉容器１内と作動室内とを結ぶ連通穴３８の位置や密閉容器１内と作動室を結ぶ連通路の途中に配設するフラッパ弁３９のコイルばね３７のばね力を変えることにより変えられ、任意の圧力レベルに設定することができる。
【００２９】
このように密閉容器１内を中間圧力にすることによって、旋回スクロール３の端板３ｂに中間圧力の背圧を付与して旋回スクロール３を固定スクロール２に押し付け、この押付け力によって圧縮反力による軸方向のスラスト荷重を相殺し、機械摩擦損失を軽減するとともに、スクロールラップ先端部の隙間を縮小してシール性が確保される。また、密閉容器１内を中間圧力にすることによって、高圧ケース方式のものと比較して、密閉容器１の肉厚を薄くすることができ、コスト低減を図ることができる。
【００３０】
次に、軸受摺動部の潤滑作用について図１を参照しながら説明する。電動要素７に通電してクランクシャフト４が回転することにより、軸の遠心ポンプ作用によって密閉容器１の底部に貯留された潤滑油１７は給油ピース４ｃから給油穴４ｂを通って引き上げられ、フレーム５の軸支部である主軸受５ａ及び旋回スクロール３の旋回軸受３ｃに供給される。各軸受の潤滑を終えた潤滑油は、フレーム５の内部に流出してオルダムリング６の摺動部や旋回スクロール３の端板摺動部に供給され、最後に油回収通路５ｂを通って密閉容器１の底部の油たまりに回収される。
【００３１】
次に、本実施例の密閉形スクロール圧縮機３１の油戻し機構を、図１、図２、及び図４を参照しながら説明する。図４は同密閉形スクロール圧縮機３１の油戻し機構を説明する要部拡大図である。なお、図４（ａ）は油分離器１０で分離された潤滑油を油戻し管１２から固定スクロール２に形成された油戻し通路１３を通して旋回スクロール３の端板３ｂの摺動面に形成された油ポケット１４内に取り込んだ状態を示し、図４（ｂ）は図４（ａ）の状態からクランクシャフト４が約１８０度回転した状態を示す。
【００３２】
油分離器１０はスクロール圧縮要素４０の吐出側に設置されているため、その内部は吐出圧力になっている。油分離器１０内で分離された潤滑油は、図４（ａ）の点線矢印に示すように、中間圧力である油ポケット１４内に圧力差により戻される。この状態で、油ポケット１４内は吐出圧力の潤滑油で満たされることとなる。
【００３３】
この状態から、クランクシャフト４が回転して旋回スクロール３が旋回運動すると、油戻し通路１３は旋回スクロール端板３ｂに開口部が遮断された後、油ポケット１４は環状溝１５と連通されるようになる。クランクシャフト４が１８０度回転した図４（ｂ）に示す状態では、油ポケット１４の全体が環状溝１５と連通される。油ポケット１４内の潤滑油は、吐出圧力で満たされているため、圧力差によって点線矢印に示すように中間圧力である環状溝１５内に流出される。このように、油戻し通路１３と密閉容器１内の空間とが直接連通することはなく、油ポケット１４は油戻し通路１３と環状溝１５とに交互に連通される。なお、環状溝１５内に流出された潤滑油は、さらに油回収通路５ｂを通って密閉容器１内に回収される。
【００３４】
この状態から、旋回スクロール３がさらに旋回運動すると、油ポケット１４は、固定スクロール端板２ｂで上面が遮断された後、図４（ａ）に示すように、油戻し通路１３と連通されるようになる。以下、これらの動作を繰り返すこととなる。
【００３５】
本実施例では、旋回スクロール３の旋回運動により間欠的に密閉容器内に潤滑油を戻す油戻し機構を備えることにより、油戻り管１２及び油戻し経路１３の通路断面積を縮小することなく油戻り量を確実に制御することが可能となり、信頼性に優れた密閉形スクロール圧縮機３１を提供することができる。また、作動流体としてＣＯ２冷媒を用いても油戻り量を確実に制御することが可能であり、ＣＯ２冷媒を用いたことにより地球温暖化防止を図ることができる。なお、油戻し量は油ポケット１４の内容積を変化させることにより任意に変えることができる。
【００３６】
次に、本実施例の密閉形スクロール圧縮機３１の端板摺動部への給油機構を、図１、図２、及び図５を参照しながら説明する。図５は同密閉形スクロール圧縮機３１の端板摺動部への給油機構を説明する要部拡大図である。図５（ａ）は旋回スクロール端板３ｂの外周部に溜まった潤滑油を固定スクロール端板２ｂの環状溝１５を通して旋回スクロール端板３ｂの給油溝１６内に取り込んだ状態を示し、図５（ｂ）は図５（ａ）の状態からクランクシャフト４が約１８０度回転した状態で端板摺動面に潤滑油が導入された状態を示している。
【００３７】
固定スクロール端板２ｂの環状溝１５には、上述したように、軸受を潤滑して旋回スクロール端板３ｂの外周部に溜まった潤滑油や油ポケット１４を通して戻された潤滑油が供給される。そして、図５（ａ）に示すように、環状溝１５と給油溝１６とが連通されると、環状溝１５内の潤滑油が環状溝１５内に満たされる。
【００３８】
この状態から、クランクシャフト４が回転して旋回スクロール３が旋回運動すると、給油溝１６は固定スクロール端板２ｂで上面が遮断され、図５（ｂ）に示すように固定スクロール端板２ｂの中央側に移動される。この給油溝１６の潤滑油により、固定スクロール端板２ｂと旋回スクロール端板３ｂとの摺動部が潤滑される。
【００３９】
この状態から、旋回スクロール３がさらに旋回運動すると、給油溝１６は、固定スクロール端板２ｂの外周側に移動し、図５（ａ）に示すように、環状溝１５と連通されるようになる。以下、これらの動作を繰り返すこととなる。
【００４０】
本実施例では、このように旋回スクロール端板３ｂの外周部の潤滑油を間欠的に旋回スクロール端板３ｂと固定スクロール端板２ｂとの摺動部に導く油供給機構を備えることにより、スラスト摺動部の潤滑を良好に保つことができ、性能・信頼性の高い密閉形スクロール圧縮機３１を提供することができる。
【００４１】
また、給油溝１６は、図２に示すように、旋回スクロール端板３ｂの外周部に沿って全周にわたって複数設けられている。これによって、より一層、スラスト摺動部の潤滑を良好に保つことができる。
【００４２】
次に、本発明の第２実施例の密閉形スクロール圧縮機について図６を用いて説明する。図６は本発明の第２実施例の密閉形スクロール圧縮機３１の縦断面図である。この第２実施例は、次に述べる点で第１実施例と相違するものであり、その他の点については第１実施例と基本的には同一である。
【００４３】
図６において、２ｆは油分離空間、１９は流出パイプである。油分離空間２ｆは、固定スクロール２の上面周縁に全周にわたって形成した立ち上げ部２ｇと、立ち上げ部２ｇの上部開口を閉塞する吐出カバー１８とにより形成されている。流出パイプ１９は、その一側端部が吐出ポート２ｄに嵌合され、その他側端部が吐出パイプ９の開口端と反対方向に延びて立ち上げ部２ｇの側面に対向している。
【００４４】
吐出ポート２ｄを通って吐出された作動流体は、流出パイプ１９により流れの方向を変えられて油分離空間２ｆの側壁に衝突し作動流体中に混入している潤滑油を分離する。分離された潤滑油は油分離空間２ｆの底部に溜まり油戻し通路１３を通して旋回スクロール３と固定スクロール２の端板摺動部に接続開口し、旋回スクロール３の運動により油ポケット１４内に取り込んだ潤滑油を間欠的に密閉容器１内に戻す油戻し機構を備えている。
【００４５】
このように第２実施例は油分離作用を密閉容器１内部で行うため、外部に油分離器を設ける必要がなく、圧縮機の部品数を削減して低コスト・コンパクト化を図ることができる。
【００４６】
次に、本発明の第３実施例の冷凍空調装置について図７を用いて説明する。図７は本発明の第３実施例の冷凍空調装置の冷凍サイクルの模式図である。
【００４７】
この第３実施例の冷凍空調装置は、図１に示す密閉形スクロール圧縮機３１を冷凍サイクル３０の圧縮機として組込んだものである。この冷凍サイクル３０は、冷媒としてのＣＯ２（二酸化炭素）冷媒を用いている。ＣＯ２冷媒は、無毒で不燃性の自然冷媒であり地球温暖化係数（ＧＷＰ）もフロン系冷媒の数千分の一と小さく地球環境保全の点で優れている。反面、臨界温度が約３１℃と低いことから、冷凍空調装置の通常の運転条件で、高圧側の動作圧力が臨界圧力（約７ＭＰａ）を超える超臨界サイクルとなり、高圧冷媒でモリエル線図上の理論ＣＯＰ（成績係数）が低いという欠点がある。そのため、各機器及び冷凍サイクルの効率向上が強く求められている。
【００４８】
図６において、３２はガスクーラ（放熱器）、３３は膨張弁、３４は蒸発器である。密閉形スクロール圧縮機３１、ガスクーラ（放熱器）３２、膨張弁３３、及び蒸発器３４は、冷媒配管３５で接続され、冷凍サイクルを構成する。冷凍サイクル３０における冷媒の流れは、スクロール圧縮機３１から吐出された高温・高圧の超臨界状態の冷媒は、油分離器１０により潤滑油を分離除去され、吐出管１１からガスクーラ３２に入って放熱し温度低下する。このガスクーラ３２から出た冷媒は膨張弁３３に入り低温・低圧の気液二相冷媒となって吐出される。膨張弁３３を出た気液二相冷媒は蒸発器３４に入って吸熱・ガス化し吸入パイプ８を通って密閉形スクロール圧縮機３１に戻り、再び圧縮されて高温・高圧の超臨界状態の冷媒となる。以上のサイクルが繰り返され冷凍（冷蔵）作用をなす。
【００４９】
かかる冷凍サイクル３０では、図１のスクロール圧縮機３１を備えることにより、油分離器１０で分離した潤滑油を確実に密閉容器１内に戻すことができるため、密閉容器１内には常に安定して潤滑油が貯留され、信頼性に優れた密閉形スクロール圧縮機３１を提供することができると共に、冷凍サイクル３０の効率を向上することができる。また、旋回スクロール３と固定スクロール２の端板摺動部に潤滑油を導く油供給機構により、スラスト摺動部の潤滑を良好に保ち、性能・信頼性の高い密閉形スクロール圧縮機３１を提供することが可能となり、特に、高圧冷媒で高圧と低圧の圧力差も大きくなることから負荷荷重が増大し摺動部の摩擦損失低減が課題となるＣＯ２冷媒を用いた冷凍サイクルの性能・信頼性の向上を図ることができる。さらに、密閉容器１内の圧力は吸込み圧力と吐出し圧力の中間の圧力に保たれており、この中間圧は冷凍サイクル停止時のサイクルバランス圧力に近い値になるため、密閉容器１に加わる圧力変化も小さく、密閉容器１の耐圧強度を低く抑えることができ、圧縮機の軽量化・低コスト化が図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の第１実施例の密閉形スクロール圧縮機の縦断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ横断面図である。
【図３】第１実施例の密閉形スクロール圧縮機の中間圧力調整機構を説明する要部拡大図である。
【図４】第１実施例の密閉形スクロール圧縮機の油戻し機構を説明する要部拡大図である。
【図５】第１実施例の密閉形スクロール圧縮機の端板摺動部への給油機構を説明する要部拡大図である。
【図６】本発明の第２実施例の密閉形スクロール圧縮機の縦断面図である。
【図７】本発明の第３実施例の冷凍空調装置の冷凍サイクルの模式図である。
【符号の説明】
【００５１】
１…密閉容器、２…固定スクロール、２ａ…固定スクロールラップ、２ｂ…固定スクロール端板、２ｃ…吸入ポート、２ｄ…吐出ポート、２ｅ…吐出通路、２ｆ…油分離空間、３…旋回スクロール、３ａ…旋回スクロールラップ、３ｂ…旋回スクロール端板、３ｃ…旋回軸受、４…クランクシャフト、４ａ…偏心部、４ｂ…給油穴、４ｃ…給油ピース、４ｄ…バランスウエイト、５…フレーム、５ａ…主軸受、５ｂ…油回収通路、６…オルダムリング電動要素、７…電動要素、８…吸入パイプ、９…吐出パイプ、１０…油分離器、１１…吐出管、１２…油戻り管、１３…油戻り通路、１４…油ポケット、１５…環状溝、１６…給油溝、１７…潤滑油、１８…流出パイプ、３０…冷凍サイクル、３１…密閉形スクロール圧縮機、３２…ガスクーラ、３３…膨張弁、３４…蒸発器、４０…スクロール圧縮要素。
【図１】
2006266170.tif 000003
【図２】
2006266170.tif 000004
【図３】
2006266170.tif 000005
【図４】
2006266170.tif 000006
【図５】
2006266170.tif 000007
【図６】
2006266170.tif 000008
【図７】
2006266170.tif 000009