(57)【要約】【課題】近年の冷凍空調機器の高効率化に伴い、スクロール圧縮機が低圧縮比で運転されることが多くなってきており、このような運転条件下で旋回スクロールが固定スクロールから引き離され、転覆しながら運転される場合が多かった。【解決手段】旋回スクロール１３ａの鏡板内部に、一方の開口部が固定スクロール１２と旋回スクロール１３の鏡板１３ａが摺動する面に開口し、もう一方の開口部が背圧空間２９に開口する通路８０を設けている。これにより、旋回スクロール１３の鏡板１３ａと固定スクロール１２との摺動面における油膜圧力を低減することにより、旋回スクロール１３が引き離されようとする力を低減し、低圧縮比運転下でも旋回スクロール１３の転覆現象を抑制することができ、低圧縮比運転下では圧縮効率向上および高信頼性化を実現することができる。【選択図】図２
2006070807.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鏡板から渦巻きラップが立ち上がる固定スクロールと旋回スクロールを噛み合せて、双方向に圧縮室を形成し、前記旋回スクロールを自転の規制のもとに円軌道に沿って旋回させたときに圧縮室が容積を変えながら移動することで、吸入、圧縮、吐出を行い、前記旋回スクロールとこれの鏡板背面側をバックアップする軸受けにリング状の溝部を形成し、前記軸受けと前記鏡板背面側の中央部に潤滑用オイルにより高圧を与える高圧部と、この高圧部との間を旋回スクロールと軸受けの溝部に装着された合口部を有するリング状の摺動仕切り環によって仕切られ、前記旋回スクロール鏡板背面の外周部に前記高圧部より、低い所定の圧力を印加する背圧空間を設けたスクロール圧縮機において、前記旋回スクロールの鏡板内部に、一方の開口部が前記固定スクロールと前記旋回スクロールの鏡板が摺動する面に開口し、もう一方の開口部が前記背圧空間に開口する通路を設けたことを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項２】
通路の、固定スクロールと旋回スクロールの鏡板において摺動する面に開口する開口部が、前記旋回スクロールが旋回しても、圧縮室に開口しない位置に設けたことを特徴とする請求項１記載のスクロール圧縮機。
【請求項３】
冷媒を、高圧冷媒とすることを特徴とする請求項１〜２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、あるいは冷蔵庫等の冷却装置あるいは、あるいは乗り物用の冷凍空調、ヒートポンプ式の給湯装置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、この種のスクロール圧縮機として、旋回スクロール鏡板内部に、一方の開口部が旋回スクロール鏡板と固定スクロール鏡板の摺動部に開口し、もう一方の開口部が摺動仕切り環によって断続的に摺動仕切り環の内側の高圧部に開口する通路を設けた構成をとっていた（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断面図を示すものである。図４に示すように、旋回スクロール鏡板１３ａに油通路５０を設けて、摺動仕切り環７８によって仕切られた吐出圧力にある潤滑油を、旋回スクロール鏡板１３ａと固定スクロール１２との摺動面に導くことにより、良好な潤滑状況を達成し、摩擦損失を低減するものである。
【特許文献１】特開平６−３０７３５４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、上記従来の構成では、旋回スクロール鏡板と固定スクロールの摺動面に断続的に高圧がかかることにより、その圧力によって、ドウハネ鏡板を引き離そうとする力が発生する。近年の冷凍空調機器の高効率化に伴い、スクロール圧縮機が低圧縮比で運転されることが多くなってきており、このような運転条件下で旋回スクロールが固定スクロールから引き離され、転覆しながら運転され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、低圧縮比運転下で旋回スクロールの転覆現象を抑制し、高効率なスクロール圧縮機を提供するとともに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、旋回スクロールの鏡板内部に、一方の開口部が固定スクロールと旋回スクロールの鏡板において摺動する面に開口し、もう一方の開口部が背圧空間に開口する通路を設けたものである。
【０００７】
以上の構成により、上記従来の構成では、旋回スクロール鏡板と固定スクロールの摺動部では、背圧空間の圧力より大きな高圧が断続的に印加され、旋回スクロールが引き離されようとする力が働くが、背圧空間に連通する旋回スクロール鏡板内部に設けた通路により、旋回スクロール背面から負荷される圧力により、旋回スクロール鏡板と固定スクロール鏡板との摺動面において、比較的高い油膜圧力が発生するが、その圧力を背圧空間の圧力とすることにより、旋回スクロールが固定スクロールより引き離されようとする力が低減し、低圧縮比運転下でも旋回スクロールの転覆現象を抑制することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のスクロール圧縮機は、低圧縮比運転下で、圧縮効率を向上でき、冷凍空調機器の高効率化および高信頼性化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、旋回スクロールの鏡板内部に、一方の開口部が固定スクロールと旋回スクロールの鏡板が摺動する面に開口し、もう一方の開口部が背圧空間に開口する通路を設けたものである。これによって、従来、旋回スクロール鏡板と固定スクロールの摺動部では、背圧空間の圧力より大きな高圧が断続的に印加され、旋回スクロールが引き離されようとする力が働くが、背圧空間に連通する旋回スクロール鏡板内部に設けた通路により、旋回スクロール鏡板と固定スクロールとの摺動面において発生する油膜圧力を背圧空間の圧力とすることにより、旋回スクロールが固定スクロールより引き離されようとする力が低減し、低圧縮比運転下で旋回スクロールの転覆現象を抑制することができ、低圧縮比運転下では圧縮効率向上および高信頼性化を実現することができる。
【００１０】
第２の発明は、特に第１の発明の通路において、固定スクロールと旋回スクロールの鏡板において摺動する面に開口する開口部が、旋回スクロールが旋回しても、圧縮室に開口しない位置に設けたものである。これによって、通路から高圧と低圧の中間圧である背圧空間から圧縮室へガスおよび潤滑油が流入することによる吸入加熱がなく、高効率なスクロール圧縮機が実現できる。
【００１１】
第３の発明は、特に第１〜２のいずれか１つの発明で、冷媒を、高圧冷媒、例えば二酸化炭素とすることを特徴とするスクロール圧縮機である。冷媒に二酸化炭素を用いたヒートポンプ給湯システムなどでは、システムの特性上非常に低い圧縮比でスクロール圧縮機が運転される場合があり、そのような使用条件下においても、旋回スクロールの転覆現象を抑制でき、高効率なスクロール圧縮機を提供することができる。
【００１２】
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。
【００１３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係わるスクロール圧縮機の縦断面図の一例、図２は、圧縮機構部断面図である。
【００１４】
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。
【００１５】
図１に示すように、本発明の係わ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規制機構１４を設けて、クランク軸４の上端にある主軸部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。
【００１６】
旋回スクロール１３の背面部分には、主軸受部材１１に配置されている摺動仕切り環７８があり、旋回運動を行いながら摺動仕切り環７８により、摺動仕切り環７８の内側領域である高圧部と、外側領域である高圧と低圧の中間圧に設定された背圧空間２９に仕切られている。この背面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。
【００１７】
さらに、固定スクロール１２には、旋回スクロール１３の背面の背圧空間２９の圧力を制御する背圧調整弁９を備えている。
【００１８】
圧縮機運転中は、クランク軸４の下向きの他端にはポンプ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を通じて背圧空間２９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とほぼ同等であり、旋回スクロール１３の外周に対する背圧源ともする。これにより、旋回スクロール１３は前記圧縮によっても固定スクロール１２から離れたり転覆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。
【００１９】
背圧空間２９に供給されたオイル６の一部は、前記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。背圧空間２９に供給されたオイル６の別の一部は通路５４を通って固定スクロール１２と旋回スクロール１３との噛み合せによる摺動部と、旋回スクロール１３の外周部まわりにあって自転規制機構１４が位置している環状空間８とに分岐して進入し、前記噛み合せによる摺動部および自転規制機構１４の摺動部を潤滑するのに併せ、環状空間８にて旋回スクロール１３の背圧を印加する。
【００２０】
環状空間８に進入するオイル６は絞り５７での絞り作用によって前記背圧と圧縮室１５の低圧側との圧力の中間となる中圧に設定される。環状空間８は背圧空間２９の高圧側との間が環状仕切り環７８によってシールされていて、進入してくるオイルが充満するにつれて圧力を増し、所定の圧力を超えると、背圧調整弁９が作用して、圧縮室１５の吸入室に戻され進入する。
【００２１】
このオイル６の進入は所定の周期で繰り返され、この繰り返しのタイミングは前記吸入、圧縮、吐出の繰り返しサイクル、絞り５７による減圧設定と背圧調整機構９での圧力設定との関係の組み合わせによって決まり、固定スクロール１２と旋回スクロール１３との噛み合せによる摺動部への意図的な潤滑となる。この意図的な潤滑は前記したように連絡路１０の凹部１０５への開口によって常時保証される。吸入口１７へと供給されたオイル６は旋回スクロール１３の旋回運動とともに圧縮室１５へと移動し、圧縮室１５間の漏れ防止に役立っている。
【００２２】
図１、２に示すように、旋回スクロール１３ａの鏡板内部に、一方の開口部が固定スクロール１２と旋回スクロール１３の鏡板１３ａが摺動する面に開口し、もう一方の開口部が背圧空間２９に開口する通路８０を設けている。
【００２３】
通常、旋回スクロール１３の鏡板１３ａと固定スクロール１２の摺動面においては、油膜圧力により旋回スクロール１３が固定スクロール１２より引き離されようとする力が働く。その上昇した油膜圧力は、旋回スクロール１３の鏡板１３ａに設けられた通路８０により、低圧と高圧の中間圧である背圧空間２９に逃がし、中間圧としている。よって、油膜圧力を低減することにより、旋回スクロール１３が引き離されようとする力を低減し、低圧縮比運転下でも旋回スクロールの転覆現象を抑制することができ、低圧縮比運転下では圧縮効率向上および高信頼性化を実現することができる。
【００２４】
（実施の形態２）
図３を用いて、本発明の第２の実施の形態について説明する。図３は、固定スクロール１２における通路８０の開口図を示す。図に示すように、旋回スクロール１３の旋回運動に伴い、通路８０の開口部が、圧縮室に臨まないようにしている。また、圧縮機室１５へ臨まないようにある程度のシール長さを設けるように通路８０の開口部を設定している。これにより、通路８０を経由して高圧と低圧の中間圧である背圧空間２９から圧縮室へガスおよび潤滑油６が流入することによる吸入加熱がなく、高効率なスクロール圧縮機を実現できる。
【００２５】
（実施の形態３）
本発明の第３の実施の形態のスクロール圧縮機は、冷媒を、高圧冷媒、例えば二酸化炭素としたものである（図示せず）。冷媒に二酸化炭素を用いたヒートポンプ給湯システムなどでは、システムの特性上非常に低い圧縮比でスクロール圧縮機が運転される場合があり、そのような使用条件下においても第１〜２の実施の形態を用いれば、旋回スクロール１３の転覆が抑制され、高効率な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】
【００２６】
以上のように、本発明にかかるスクロール圧縮機は、低圧縮比運転下で、圧縮効率向上を実現することがき、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】
【００２７】
【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断面図
【図３】本発明の実施の形態２におけるスクロール圧縮機の固定スクロールにおける通路開口を示す図
【図４】従来のスクロール圧縮機の断面図
【符号の説明】
【００２８】
１    密閉容器
２    圧縮機構
３    電動機
３ａ    固定子
３ｂ    回転子
４    クランク軸
４ａ    偏心軸部
６    オイル
９    背圧調整弁
１０  通路
１１  主軸受部材
１２  固定スクロール
１２ａ  鏡板
１２ｂ  ラップ
１２ｃ  溝
１３  旋回スクロール
１３ａ  鏡板
１３ｂ    ラップ
１４  自転規制機構
１５  圧縮室
１６  吸入パイプ
１７    吸入口
１８    吐出口
１９  リード弁
２５  ポンプ
２９  背圧空間
５４  通路
５５  通路
５７  絞り
７８  摺動仕切り環
８０  通路
１０５  凹部
２０１  油通路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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