(57)【要約】【課題】高圧縮比での運転条件でも摺動部の摩耗や入力増加による効率低下が起こることなく、広範囲の運転条件において効率を良くし信頼性を高めること。【解決手段】背圧室２８と吸入室１９とを連通させる連通路３３と、この連通路３３内に絞り部３４を設けることにより、背圧室２８の圧力は吸入圧力に対して一定の圧力比に制御でき、転覆が起こりやすく吸入圧が高い低圧縮比での運転条件で、転覆が抑えられる背圧に設定しても、転覆が起こりにくい高圧縮比での運転条件では、吸入圧力が低いため背圧は低く抑えられ、旋回スクロールを固定スクロールに押しつける力を低減できる【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器内に、圧縮機構部と電動機とオイル溜まりを配し、前記圧縮機構部は、鏡板に渦巻状のラップを有する固定スクロールと、この固定スクロールのラップに対向して噛み合うラップを有する旋回スクロールと、この旋回スクロールを前記固定スクロールとにより挟む位置に設けられた主軸受部材と、前記旋回スクロールの鏡板に設けられた旋回軸受部に嵌合し旋回スクロールを旋回運動させる旋回軸を有するクランクシャフトと、前記主軸受部材に設けられ前記クランクシャフトを軸支する主軸受部と、同じく前記主軸受部材に前記旋回スクロールの背面空間を高圧部と低圧部に仕切る仕切り手段を有し、前記オイル溜まりのオイルを前記クランクシャフトに軸方向に貫通する給油通路を通じて前記旋回軸上端の旋回軸受部空間に供給する給油機構を有し、前記旋回軸受部空間より分岐する給油経路を前記旋回スクロール鏡板内に設け、分岐した給油経路の出口を、前記旋回スクロールの旋回運動により前記仕切り手段の高圧側と低圧側に交互に開口するように設けた密閉型スクロール圧縮機において、前記仕切り手段の低圧側と、前記固定スクロールのラップの外側に形成される吸入室とを連通させる連通路と、この連通路内に絞り部を設けたことを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項２】
給油経路と連通路が同時に仕切り手段の低圧側に開口しないことを特徴とする請求項１に記載のスクロール圧縮機。
【請求項３】
連通路を旋回スクロールの鏡板を貫通するように設けたことを特徴とする請求項１または２に記載のスクロール圧縮機。
【請求項４】
連通路内の絞り部を別体で構成したことを特徴とする請求項１〜３に記載のスクロール圧縮機。
【請求項５】
流体として２酸化炭素を用いたことを特徴とする請求項１〜４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】
本発明は固定スクロールと旋回スクロールとを噛み合わせて双方間に圧縮室を形成し、旋回スクロールの円軌道運動により圧縮室が外周部から中心部に容積を小さくしながら移動するのを利用して流体の吸入、圧縮、吐出を繰り返し行うスクロール圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のスクロール圧縮機は、旋回スクロールの背面空間を高圧部と低圧部（背圧室）に仕切る仕切り手段を有している（例えば、特許文献１参照）。また、旋回スクロールの背面空間と吸入室を連通させる連通路を有し、連通路内に弁装置を備えているものもある（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
図３は、特許文献１に記載された従来のスクロール圧縮機の縦断面図を示すものである。図に示すように、固定スクロール１と、旋回スクロール２と、主軸受部材３と、背圧室４から構成されている。
【特許文献１】特開２００３−２３９８８０号公報
【特許文献２】特開平１０−１１０６８９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、旋回スクロールの背面空間を仕切り手段で仕切り、その高圧部と低圧部（背圧室）の圧力で旋回スクロールを固定スクロールの側に押圧し、背圧室の圧力を吸入圧力に対し一定の圧力差になるように制御しているため、旋回スクロールが圧縮室の圧力により固定スクロールから押し離される転覆現象が起こりやすい低圧縮比での運転条件で、旋回スクロールが転覆しないように背圧を設定すると、高圧縮比での運転条件では、仕切り手段の高圧部の圧力が高くなるため背圧室の圧力が低くても旋回スクロールが転覆しないにもかかわらず、必要以上の背圧がかかり旋回スクロールが固定スクロールに必要以上の大きな力で押しつけられるため、摺動部の摩耗や入力増加による効率低下が起こる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、高圧縮比での運転条件でも摺動部の摩耗や入力増加による効率低下が起こることなく、広範囲の運転条件において高効率で信頼性の高い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、背圧室と吸入室とを連通させる連通路と、この連通路内に絞り部を設けたものである。
【０００７】
これによって、背圧室の圧力は吸入圧力に対して一定の圧力比に制御でき、転覆が起こりやすく吸入圧が高い低圧縮比での運転条件で、転覆が抑えられる背圧に設定しても、転覆が起こりにくい高圧縮比での運転条件では、吸入圧力が低いため背圧は低く抑えられ、旋回スクロールを固定スクロールに押しつける力を低減できる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のスクロール圧縮機は、背圧があまり必要でない高圧縮比での運転条件では、背圧が低く抑えられるため、旋回スクロールが固定スクロールに必要以上の力で押しつけられることが無く、摺動部の摩耗や摺動損失による入力増加を抑えられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
第１の発明は、密閉容器内に、圧縮機構部と電動機とオイル溜まりを配し、前記圧縮機構部は、鏡板に渦巻状のラップを有する固定スクロールと、この固定スクロールのラップに対向して噛み合うラップを有する旋回スクロールと、この旋回スクロールを前記固定スクロールとにより挟む位置に設けられた主軸受部材と、前記旋回スクロールの鏡板に設けられた旋回軸受部に嵌合し旋回スクロールを旋回運動させる旋回軸を有するクランクシャフトと、前記主軸受部材に設けられ前記クランクシャフトを軸支する主軸受部と、同じく前記主軸受部材に前記旋回スクロールの背面空間を高圧部と低圧部（背圧室）に仕切る仕切り手段を有し、前記オイル溜まりのオイルを前記クランクシャフトに軸方向に貫通する給油通路を通じて前記旋回軸上端の旋回軸受部空間に供給する給油機構を有し、前記旋回軸受部空間より分岐する給油経路を前記旋回スクロール鏡板内に設け、分岐した給油経路の出口を、前記旋回スクロールの旋回運動により前記仕切り手段の高圧側と低圧側（背圧室）に交互に開口するように設けた密閉型スクロール圧縮機において、前記背圧室と、前記固定スクロールのラップの外側に形成される吸入室とを連通させる連通路と、この連通路内に絞り部を設けたことにより、背圧室の圧力は吸入圧力に対して一定の圧力比に制御でき、転覆が起こりやすく吸入圧が高い低圧縮比での運転条件で、転覆が抑えられる背圧に設定しても、転覆が起こりにくい高圧縮比での運転条件では、吸入圧力が低いため背圧は低く抑えられ、旋回スクロールを固定スクロールに押しつける力を低減することができ、摺動部の摩耗や入力増加による効率低下が抑えられる。
【００１０】
第２の発明は、特に、第１の発明の連通路を給油経路と同時に背圧室に開口しないように設けたことにより、旋回軸受部空間から吸入室までが同時に連通することがないため、背圧の制御がより容易にできる。
【００１１】
第３の発明は、特に、第１または２の発明の連通路を旋回スクロールの鏡板を貫通するように設けたことにより、加工が容易になり、生産性を向上することができる。
【００１２】
第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか１つの発明の連通路内の絞り部を別体で構成することにより、機種により使用範囲が違い、絞りの設定が異なる場合でも、加工工具の変更すること無く、絞り部のみの切り換えで対応が可能となり、効率良く生産することができる。
【００１３】
第５の発明は、特に、第１〜４のいずれか１つの発明の流体として二酸化炭素を用いた場合、圧力上昇が急で旋回スクロールを固定スクロールから押し離そうとする力がより大きく働き、より転覆現象が発生しやすいため、低圧縮比での運転条件では背圧をより高く設定する必要がある。それによって、高圧縮比での運転条件での背圧は必要以上に大きくなるため、高圧縮比での運転条件で背圧を低く抑え、旋回スクロールを固定スクロールに押しつける力を低減することがより有効である。
【００１４】
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。
【００１５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態におけるスクロール圧縮機の縦断面図を示すものである。
【００１６】
図１において、密閉容器１１内に溶接や焼き嵌めなどで固定した、クランクシャフト１２の主軸受部材１３と、この主軸受部材１３上にボルト止めした固定スクロール１４との間に、固定スクロール１４と噛み合う旋回スクロール１５を挟み込んでスクロール式の圧
縮機構１６を構成し、旋回スクロール１５と主軸受部材１３との間に旋回スクロール１５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防止機構１７を設け、クランクシャフト１２の上端にある旋回軸部１２ａを旋回スクロール１５に設けた旋回軸受１８に嵌合させている。固定スクロール１４の外周部には冷媒ガスを吸入するための吸入室１９が設けられ、密閉容器１１外に通じた吸入パイプ２０が嵌合されている。
【００１７】
クランクシャフト１２の下端は密閉容器１１の下部のオイル溜まり２１に達して、密閉容器１１内に溶接や焼き嵌めして固定された副軸受部材２２により安定に回転できるように軸支されている。
【００１８】
電動機２３は主軸受部材１３と副軸受部材２２との間に位置して、密閉容器１１に溶接や焼き嵌めなどして固定された固定子２３ａと、クランクシャフト１２の途中の外まわりに一体に結合された回転子２３ｂとで構成され、回転子２３ｂの上下端面の外周部分には、回転子２３ｂおよびクランクシャフト１２が安定して回転し、旋回スクロール１５を安定して円軌道運動させるため、ピン２４により止め付けられたバランスウェイト２５ａ、２５ｂが設けられている。
【００１９】
給油機構はクランクシャフト１２の下端で駆動されるポンプ２６によって構成され、オイル溜まり２１内のオイルを供給するため、クランクシャフト１２には軸方向に貫通している給油通路２７を形成している。
【００２０】
旋回スクロール１５外周部には背圧室２８が固定スクロール１４と主軸受部材１３により形成され、旋回軸部１２ａと旋回スクロール１５の間に形成される旋回軸受部空間２９から半径方向に背圧室２８まで貫通した給油経路３０を旋回スクロール１５の鏡板１５ａ内に設け、栓にて背圧室２８への連通を閉塞させている。給油経路３０は旋回軸受部空間２９内周に旋回軸部１２ａ端部近傍に対向させるように開口しており、連通孔３１が旋回スクロール１５の鏡板１５ａの背圧室２８側から、給油経路３０に直交するよう設けられている。
【００２１】
旋回スクロール１５の鏡板１５ａの主軸受部材１３側は主軸受部材１３に配設した断面が矩形のシール材３２により仕切られており、内側は高圧、外側は背圧室２８となり低圧となっている。連通孔３１は、旋回スクロール１５の旋回運動により、シール材３２の内外周に交互に臨む位置に設けられている。
【００２２】
背圧室２８は連通路３３によって吸入室１９と連通し、連通路３３内には絞り部３４が設けられている。
【００２３】
以上のように構成されたスクロール圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。
【００２４】
まず、電動機２３によりクランクシャフト１２が回転駆動されるに伴い、クランクシャフト１２の上端にある旋回軸部１２ａが偏心駆動することにより旋回スクロール１５を円軌道運動させ、これにより固定スクロール１４と旋回スクロール１５との間に形成している圧縮室３５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１１外に通じた吸入パイプ２０および固定スクロール１４の外周部の吸入室１９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１４の中央部の吐出口３６からリード弁３７を押し開いて容器内吐出室３８に吐出させることを繰り返す。
【００２５】
また、オイル溜まり２１内のオイルはポンプ２６によりクランクシャフト１２を軸方向
に貫通している給油通路２７を通じて旋回軸受部空間２９に供給される。供給されたオイルは２系統に分岐され、１系統は旋回軸受１８と旋回軸部１２ａを潤滑し、主軸部１２ｂと主軸受３９を潤滑した後、主軸受部材１３の下に滴下し、最終的にオイル溜まり２１に回収される。
【００２６】
もう１系統は、連通孔３１がシール材３２の外周部（背圧室２８）に臨んでいる状態のとき差圧により給油経路３０、連通孔３１を通って背圧室２８に導かれる。逆に、連通孔３１がシール材３２の内周部に臨んでいる状態のときは、差圧が発生せず、給油経路３０、連通孔３１には流れない。背圧室２８に導かれたオイルは連通路３３内の絞り部３４を通って吸入室１９を経由して圧縮機構１６に供給される。
【００２７】
以上のように本実施の形態においては、背圧室２８と吸入室１９とを連通させる連通路３３内に絞り部３４を設けることにより、背圧室２８の圧力は吸入圧に対して一定の圧力比に設定され、転覆が起こりやすく吸入圧が高い低圧縮比での運転条件で、転覆が抑えられる背圧に設定しても、転覆が起こりにくい高圧縮比での運転条件では、吸入圧力が低いため背圧は低く抑えられ、旋回スクロール１５を固定スクロール１４に押しつける力を低減することができ、摺動部の摩耗や入力増加による効率低下が抑えられる。
【００２８】
また、本実施の形態では連通路３３を給油経路３０と同時に背圧室２８に開口しないように設けたことにより、旋回軸受部空間２９から吸入室１９までが同時に連通することがないため、背圧の制御がより容易にできる。
【００２９】
（実施の形態２）
図２は、本発明の第２の実施の形態におけるスクロール圧縮機の縦断面図を示すものである。
【００３０】
図２において、密閉容器１１内に溶接や焼き嵌めなどで固定した、クランクシャフト１２の主軸受部材１３と、この主軸受部材１３上にボルト止めした固定スクロール１４との間に、固定スクロール１４と噛み合う旋回スクロール１５を挟み込んでスクロール式の圧縮機構１６を構成し、旋回スクロール１５と主軸受部材１３との間に旋回スクロール１５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防止機構１７を設け、クランクシャフト１２の上端にある旋回軸部１２ａを旋回スクロール１５に設けた旋回軸受１８に嵌合させている。固定スクロール１４の外周部には冷媒ガスを吸入するための吸入室１９が設けられ、密閉容器１１外に通じた吸入パイプ２０が嵌合されている。
【００３１】
クランクシャフト１２の下端は密閉容器１１の下部のオイル溜まり２１に達して、密閉容器１１内に溶接や焼き嵌めして固定された副軸受部材２２により安定に回転できるように軸支されている。
【００３２】
電動機２３は主軸受部材１３と副軸受部材２２との間に位置して、密閉容器１１に溶接や焼き嵌めなどして固定された固定子２３ａと、クランクシャフト１２の途中の外まわりに一体に結合された回転子２３ｂとで構成され、回転子２３ｂの上下端面の外周部分には、回転子２３ｂおよびクランクシャフト１２が安定して回転し、旋回スクロール１５を安定して円軌道運動させるため、ピン２４により止め付けられたバランスウェイト２５ａ、２５ｂが設けられている。
【００３３】
給油機構はクランクシャフト１２の下端で駆動されるポンプ２６によって構成され、オイル溜まり２１内のオイルを供給するため、クランクシャフト１２には軸方向に貫通している給油通路２７を形成している。
【００３４】
旋回スクロール１５外周部には背圧室２８が固定スクロール１４と主軸受部材１３により形成され、旋回軸部１２ａと旋回スクロール１５の間に形成される旋回軸受部空間２９から半径方向に背圧室２８まで貫通した給油経路３０を旋回スクロール１５の鏡板１５ａ内に設け、栓にて背圧室２８への連通を閉塞させている。給油経路３０は旋回軸受部空間２９内周に旋回軸部１２ａ端部近傍に対向させるように開口しており、連通孔３１が旋回スクロール１５の鏡板１５ａの背圧室２８側から、給油経路３０に直交するよう設けられている。
【００３５】
旋回スクロール１５の鏡板１５ａの主軸受部材１３側は主軸受部材１３に配設した断面が矩形のシール材３２により仕切られており、内側は高圧、外側は背圧室２８となり低圧となっている。連通孔３１は、旋回スクロール１５の旋回運動により、シール材３２の内外周に交互に臨む位置に設けられている。
【００３６】
旋回スクロール１５の鏡板１５ａを貫通するように設けた連通路３３によって、背圧室２８と吸入室１９とを連通し、連通路３３内には絞り部３４が設けられている。
【００３７】
以上のように構成されたスクロール圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。
【００３８】
まず、電動機２３によりクランクシャフト１２が回転駆動されるに伴い、クランクシャフト１２の上端にある旋回軸部１２ａが偏心駆動することにより旋回スクロール１５を円軌道運動させ、これにより固定スクロール１４と旋回スクロール１５との間に形成している圧縮室３５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１１外に通じた吸入パイプ２０および固定スクロール１４の外周部の吸入室１９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１４の中央部の吐出口３６からリード弁３７を押し開いて容器内吐出室３８に吐出させることを繰り返す。
【００３９】
また、オイル溜まり２１内のオイルはポンプ２６によりクランクシャフト１２を軸方向に貫通している給油通路２７を通じて旋回軸受部空間２９に供給される。供給されたオイルは２系統に分岐され、１系統は旋回軸受１８と旋回軸部１２ａを潤滑し、主軸部１２ｂと主軸受３９を潤滑した後、主軸受部材１３の下に滴下し、最終的にオイル溜まり２１に回収される。
【００４０】
もう１系統は、連通孔３１がシール材３２の外周部（背圧室２８）に臨んでいる状態のとき差圧により給油経路３０、連通孔３１を通って背圧室２８に導かれる。逆に、連通孔３１がシール材３２の内周部に臨んでいる状態のときは、差圧が発生せず、給油経路３０、連通孔３１には流れない。背圧室２８に導かれたオイルは、旋回スクロール１５の鏡板１５ａを貫通するように設けた連通路３３内の絞り部３４を通って吸入室１９を経由して圧縮機構１６に供給される。
【００４１】
以上のように本実施の形態においては、背圧室２８と吸入室１９とを連通させる連通路３３内に絞り部３４を設けることにより、背圧室２８の圧力は吸入圧に対して一定の圧力比に設定され、転覆が起こりやすく吸入圧が高い低圧縮比での運転条件で、転覆が抑えられる背圧に設定しても、転覆が起こりにくい高圧縮比での運転条件では、吸入圧力が低いため背圧は低く抑えられ、旋回スクロール１５を固定スクロール１４に押しつける力を低減することができ、摺動部の摩耗や入力増加による効率低下が抑えられ、また、旋回スクロール１５の鏡板１５ａを貫通するように連通路３３を設けるので、加工が容易で、生産性を向上することができる。
【００４２】
また、本実施の形態の絞り部３４を別体で構成することにより、機種により使用範囲が違い、絞りの設定が異なる場合でも、加工工具の変更すること無く、絞り部３４のみの切り換えで対応が可能となり、効率良く生産することができる。
【００４３】
また、流体として二酸化炭素を用いた場合、圧力上昇が急で旋回スクロール１５を固定スクロール１４から押し離そうとする力がより大きく働き、より転覆現象が発生しやすいため、低圧縮比での運転条件では背圧をより高く設定する必要がある。それによって、高圧縮比での運転条件での背圧は必要以上に大きくなるため、実施の形態１または２を施すことによって、高圧縮比での運転条件で背圧を低く抑え、旋回スクロール１５を固定スクロール１４に押しつける力を低減し、摺動部の摩耗や入力増加による効率低下を抑えることがより有効である。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
以上のように、本発明にかかるスクロール圧縮機は、背圧があまり必要でない高圧縮比での運転条件では、背圧が低く抑えられるため、旋回スクロールが固定スクロールに必要以上の力で押しつけられることが無く、摺動部の摩耗や摺動損失による入力増加を抑えられるので、信頼性の高いスクロール圧縮機を提供することができる。さらに、製品であるルームエアコン等の空調機やヒートポンプ式給湯機として、厳しい運転状況でも信頼性が高く快適な製品とすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【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２におけるスクロール圧縮機の縦断面図
【図３】従来のスクロール圧縮機の縦断面図
【符号の説明】
【００４６】
１１  密閉容器
１２  クランクシャフト
１２ａ  旋回軸部
１２ｂ  主軸部
１３  主軸受部材
１４  固定スクロール
１５  旋回スクロール
１５ａ  鏡板
１６  圧縮機構
１７  自転防止機構
１８  旋回軸受
１９  吸入室
２０  吸入パイプ
２１  オイル溜まり
２２  副軸受部材
２３  電動機
２３ａ  固定子
２３ｂ  回転子
２４  ピン
２５ａ、２５ｂ  バランスウェイト
２６  ポンプ
２７  給油通路
２８  背圧室
２９  旋回軸受部空間
３０  給油経路
３１  連通孔
３２  シール材
３３  連通路
３４  絞り部
３５  圧縮室
３６  吐出口
３７  リード弁
３８  容器内吐出室
３９  主軸受
【図１】
2006009639.tif 000003
【図２】
2006009639.tif 000004
【図３】
2006009639.tif 000005