(57)【要約】【課題】従来の構成では、背圧室から吸入室連絡路を通って吸入室に供給される高温の潤滑油は、吸入室連絡路が非常に短いために冷却されることなく吸入室へ供給されており圧縮機の体積効率低下を招いていた。【解決手段】本発明のスクロール圧縮機は背圧調整機構２２以降の吸入室連絡路１８を旋回スクロール１３が旋回摺動する固定スクロール１２上面に設けており、これによって、背圧調整機構２２以降の吸入室連絡路１８の経路を長くとることが可能となり、比較的温度の低い固定スクロール上面を経由することから吸入室へ流入するオイルの温度を従来より低下させることが可能となり、さらに、経路が長い分流路抵抗が増加し、背圧機構以降でのオイル流量の絞り効果も現れる。【選択図】図１
2006046204.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定スクロールと旋回スクロールを噛み合わせて固定スクロールの内壁と旋回スクロールの外壁の間に形成される圧縮室Ａと固定スクロールの外壁と旋回スクロールの内壁の間に形成される圧縮室Ｂを形成し、旋回スクロールの背部に位置して旋回スクロールを固定スクロール側に押圧する背圧を働かせる背圧室と、前記圧縮室Ａ、Ｂに流体の吸入を図る吸入室と前記背圧室とを連絡する吸入室連絡路と、この前記吸入室連絡路内に連絡路弁室と、前記連絡路弁室の弁座に背圧が一定値以上になるまで連絡路背圧弁を押し付けて常閉にするばねとを備えた背圧調整機構を有し、旋回スクロールの固定スクロールに対する円軌道運動により圧縮室Ａ、圧縮室Ｂが外周部から中心部に移動しながら容積を小さくすることで、流体の吸入、圧縮、吐出を行う圧縮機構を持ったスクロール圧縮機において、前記背圧機構以降の前記吸入室連絡路が前記旋回スクロールが旋回摺動する前記固定スクロール上面に設けられたことを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項２】
おおよそ１８０°以上の範囲で、固定スクロールのラップ内壁に沿って吸入室連絡路が延長され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】
吸入室連絡路が旋回スクロールの旋回方向とは逆方向に延長されたことを特徴とする請求項２記載のスクロール圧縮機。
【請求項４】
背圧調整機構以降の吸入室連絡路内で、前記吸入室連絡路の断面積が最小値をとることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機。
【請求項５】
作動流体として高圧ガス、例えばＣＯ２を用いたことを特徴とする請求項１〜４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、業務用または家庭用、あるいは乗り物用の冷凍空調、あるいはヒートポンプ式の給湯システムなど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は、旋回スクロールの背部に背圧室を設け、ここに導いた高温高圧の潤滑油等の背圧によって旋回スクロールを固定スクロールの側に押圧し、圧縮室での流体圧により旋回スクロールが固定スクロールから押し離されないようしている（例えば、特許文献１参照）。また、このようなスクロール圧縮機で圧縮機構部が電動機の上部に位置していて、縦型のスクロール圧縮機の例もある（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
図３、４は、特許文献２に記載された従来のスクロール圧縮機と同様の圧縮機を示すものである。図に示すように、固定スクロール１２と、旋回スクロール１３と、吸入口１６と、背圧室２９と、吸入室１５と、吸入室連絡路１０１と、連絡路弁室１０２、圧縮室Ａ、圧縮室Ｂから構成されている。
【０００４】
従来の構成では、吸入室１５と連絡路弁室１０２は近接して設置されており、吸入室連絡路１０１は最短距離で連通するように配置されている。
【特許文献１】特開２０００−２９１５７１号公報
【特許文献２】特開２００３−０４２０８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来の構成では、背圧室から吸入室連絡路の連絡路弁室を通って吸入室に供給される高温のオイルは、吸入室連絡路が非常に短いために冷却されることなく吸入室へ供給されており、吸入ガスの過熱が要因で圧縮機の体積効率低下を招くという課題を有していた。また、圧縮機の性能向上を図る目的で、吸入室へのオイルの流入量を制限しようとしても、吸入室連絡路の長さが短いために構成上制約される部分が多かった。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、吸入室へ供給するオイルの温度を適度に低下させることができ吸入ガスの過熱を抑制できるとともに、オイルの供給油量を適度に制限することができ、圧縮機の体積効率を向上させた効率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】
【０００７】
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、背圧機構以降の吸入室連絡路を旋回スクロールが旋回摺動する固定スクロール上面に設けている。
【０００８】
これによって、背圧機構以降の吸入室連絡路の経路を長くとることが可能となり、比較的温度の低い固定スクロール上面を経由することから吸入室へ流入するオイルの温度を従来より低下させることが可能となる。経路が長い分流路抵抗が増加し、背圧機構以降でのオイル流量の絞り効果も現れる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のスクロール圧縮機は、高温オイルによる吸入ガスの密度低下を抑制し、体積効率低下による圧縮機の性能低下を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
第１の発明は、固定スクロールと旋回スクロールを噛み合わせて固定スクロールの内壁と旋回スクロールの外壁の間に形成される圧縮室Ａと固定スクロールの外壁と旋回スクロールの内壁の間に形成される圧縮室Ｂを形成し、旋回スクロールの背部に位置して旋回スクロールを固定スクロール側に押圧する背圧を働かせる背圧室と、前記圧縮室Ａ、Ｂに流体の吸入を図る吸入室と前記背圧室とを連絡する吸入室連絡路と、この前記吸入室連絡路内に連絡路弁室と、前記連絡路弁室の弁座に背圧が一定値以上になるまで連絡路背圧弁を押し付けて常閉にするばねとを備えた背圧調整機構を有し、旋回スクロールの固定スクロールに対する円軌道運動により圧縮室Ａ、圧縮室Ｂが外周部から中心部に移動しながら容積を小さくすることで、流体の吸入、圧縮、吐出を行う圧縮機構を持ったスクロール圧縮機において、前記背圧機構以降の前記吸入室連絡路が前記旋回スクロールが旋回摺動する前記固定スクロール上面に設けることにより、背圧機構以降の吸入室連絡路の経路を長くとることが可能となり、比較的温度の低い固定スクロール上面を経由することから吸入室へ流入するオイルの温度を従来より低下させることできる。
【００１１】
第２の発明は、特に、第１の発明で、おおよそ１８０°以上の範囲で、固定スクロールのラップ内壁に沿って吸入室連絡路が延長されたものであり、固定スクロール上面で最大限吸入室連絡路を長く構成することができ、第１の発明の効果をさらに高めることができる。
【００１２】
第３の発明は、特に、第２の発明で、吸入室連絡路が旋回スクロールの旋回方向とは逆方向に延長されたものであり、吸入室連絡路に摺接して旋回する旋回スクロールの旋回方向が、オイルの流れ方向に対向しているためオイルの粘性による流動抵抗が増加する方向に働き、オイルの温度低下を促進するだけでなく粘性による流動抵抗増加の効果でオイルの給油量を低減させることが可能となる。
【００１３】
第４の発明は、特に、第１から３いずれか１つの発明で、背圧調整機構以降の吸入室連絡路内で、前記吸入室連絡路の断面積が最小値をとる構成としたものであり、第１から３の発明の効果に加えて、構成的な通路抵抗増加によりオイルを絞る効果を発揮することができる。
【００１４】
第５の発明は、特に、第１〜４のいずれか１つの発明で、作動流体として高圧ガス、例えばＣＯ２を用いたものであり、従来ガスに対して高差圧によりオイルの供給量が増加する傾向に加えて高温度で作動するためオイルの温度上昇もさらに大きいことから、本発明の効果がより効果的に現れる。
【００１５】
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。
【００１６】
（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圧縮機構部平面図、図２は背圧調整機構を含む圧縮機構部の縦断面図、図４は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１，２，４を用いて本発明のスクロール圧縮機の実施の形態について詳細に説明する。
【００１７】
図４に示すように、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Ａ，Ｂ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１７および固定スクロール１２の外周部の吸入口１６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。
【００１８】
クランク軸４の下端は密閉容器１の下端部のオイル溜め２０に達して、密閉容器１内に溶接や焼き嵌めして固定された副軸受部材２１により軸受され、安定に回転することができる。電動機３は主軸受部材１１と副軸受部材２１との間に位置して、密閉容器１に溶接や焼き嵌めなどして固定された固定子３ａと、クランク軸４の途中の外まわりに一体に結合された回転子３ｂとで構成され、回転子３ｂの上下端面の外周部分にはピン２２により止め付けられたバランスウエイト２３、２４が設けられ、これにより回転子３ｂおよびクランク軸４が安定して回転し、旋回スクロール１３を安定して円軌道運動させることができる。
【００１９】
旋回スクロール１３の背面部分には、主軸受部材１１に配置されている環状摺動仕切帯７８があり、旋回運動を行いながら環状摺動仕切帯７８により高圧部分と低圧部分に仕切られている。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。
【００２０】
給油機構７はクランク軸４の下端で駆動されるポンプ２５によってオイル溜め２０内のオイル６をクランク軸４を通縦しているオイル供給穴２６を通じて圧縮機構２の各部の軸受部６６や圧縮機構２の各摺動部に供給する。オイル供給穴２６を通じて供給されたオイル６は、主軸受部材１１に配置されている環状摺動仕切帯７８内側に供給されることとなりに、旋回スクロール１３の背面部には吐出圧力が作用しているオイル６が安定的に作用する。供給後のオイル６は供給圧や重力によって逃げ場を求めるようにして軸受部６６を通じ主軸受部材１１の下に流出して滴下し、最終的にオイル溜め２０に回収される。
【００２１】
図１、図２において、固定スクロール１２と旋回スクロール１３とを噛み合わせて固定スクロール１２の内壁と旋回スクロール１３の外壁の間に形成される圧縮室Ａと、固定スクロール１２の外壁と旋回スクロール１３の内壁の間に形成される圧縮室Ｂを形成し、旋回スクロール１３の固定スクロール１２に対する円軌道運動により圧縮室Ａ、Ｂが外周側から中心部に移動しながら容積を小さくすることで、吸入口１６、吸入室１５を通じた冷媒の吸入、圧縮、吐出口１８を通じた冷媒の吐出を行っている。
【００２２】
また、旋回スクロール１３の背部に位置して旋回スクロール１３を固定スクロール１２側に押圧する背圧を働かせる背圧室２９と、圧縮室に冷媒の吸入を図る吸入室１５と背圧室２９とを連絡する吸入室連絡路１０１と、この連絡路１０１の上流側に連絡路弁室１０２と、この弁室１０２の弁座に背圧が一定値以上になるまで連絡路背圧弁１０３を押し付けて常閉にするばね１０４とを備えた背圧調整機構９を有する。
【００２３】
背圧調整機構９以降の流れの下流側の吸入室連絡路１０１は、図１に示すように旋回スクロール１３が旋回摺動する固定スクロール１２の摺動面状に形成されている。図１においてはおおよそ１８０°以上の範囲で、固定スクロール１２のラップ内壁に沿って吸入室連絡路１０１が延長された形状になっている。吸入室連絡路１０１は、旋回スクロール１３が旋回運動を行った場合においても旋回スクロール１３のラップが形成される鏡板で常に覆われる位置に構成されており、吸入室連絡路１０１と背圧室２９が直接連通することない。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】
背圧室２９から背圧調整機構２９を経て吸入室連絡路１０１、吸入室１５へ至るオイル６は概ね以下の様になっている。背圧室２９の圧力が吸入圧とばね１０４の弾性力の和より大きくなると連絡路背圧弁１０３が押し上げられ背圧室２９と吸入室１５が連通し、背圧室２９のオイル６が背圧調整機構９を通過する。さらにオイル６は吸入室連絡路１０１を通り、固定スクロール１２上面に流れ込み吸入室１５へ排出される。従来例では背圧調整機構９以降の吸入室連絡路１０１が距離的に非常に短いためにオイル６の冷却がほとんど行われない状態で吸入室１５へ排出されていたが、本発明の構成をとった場合には距離的に長い経路をとることが可能であり、オイル６の冷却効果を高めることができる。また、旋回スクロール１３が旋回摺動する固定スクロール１２の摺動面状に吸入室連絡路１０１が設けられていることから、スラスト摺動面のオイル給油を効果的に行うことができ、結果としてスラスト摺動損失の低減を図ることもできる。
【００２５】
図１に示すように、おおよそ１８０°以上の範囲で固定スクロール１２のラップ内壁に沿って吸入室連絡路１０１が延長された形状をとった場合には、吸入室連絡路１０１の経路長さを最大限とることが可能となり、上述の効果をさらに高めることができる。また、圧縮室Ａ側の該当範囲は、吸入された冷媒ガスの圧縮があまり進んでおらず冷媒ガスの温度としてさほど上昇していないため圧縮機構２の中でも比較的温度が低い状態である。従って、吸入室連絡路１０１を通過するオイル６の冷却は非常に高いものが得られる。
【００２６】
以上のように、本実施の形態においては、背圧調整機構９以降の吸入室連絡路１０１において吸入室１５へ供給されるオイル６の温度を効果的に低下させることができ、高温のオイル６による吸入ガスの密度低下を抑制し、体積効率低下による圧縮機の性能低下を抑制することができる。
【００２７】
さらに、図１に示すように、旋回スクロール１３の旋回方向（図では時計回り）と逆方向に吸入室連絡路１０１が延長されている場合においては、吸入室連絡路１０１に摺接して旋回する旋回スクロール１３の旋回方向が、オイル６の流れ方向に対向しているためオイル６の粘性による流動抵抗が増加する方向に働き、粘性による流動抵抗増加の効果でオイル６の給油量が低下する方向に作用する。従って、オイル６の温度を低下させて圧縮機の効率向上を図るだけでなく、構成上の問題で背圧室２９へ流入するオイル６の総量を絞りきれない場合においても、吸入室連絡路１０１でオイル６の油量コントロールが可能となり、トータルの過熱による損失を低減させることができる。
【００２８】
また、背圧調整機構９以降の吸入室連絡路内１０１で、吸入室連絡路１０１の断面積が最小値をとる構成とした場合には、冷却効果によるオイル温度の低下および粘性に起因する流動抵抗増加によるオイル量低減に加えて、構成的な通路抵抗増加によりオイル６の流量を絞る効果を発揮することができ、さらに圧縮機の効率向上を達成できる。
【００２９】
作動流体として高圧ガス（例えばＣＯ２）を用いた場合には、高吐出温度で作動するためにオイル６の温度上昇も大きく、高温のオイル６が吸入室１５へ流入した場合の性能低下の度合いも大きくなる。このような場合、本実施の形態を用いることにより、オイル６の温度低下を容易に実現することができ、従来例で達し得なかった高効率化を実現することができる。また、ＣＯ２等の高差圧ガスを用いた場合、吐出圧力と吸入圧力との差圧が非常に大きなものとなり、高差圧に起因する潤滑油の供給油量増加に対しても効果的に抑制することができ、ＣＯ２用の高効率スクロール圧縮機を提供することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
以上のように、本発明に係るスクロール圧縮機は、圧縮室へ流入するオイルの温度を効果的に低減することができ、吸入ガスの密度低下に起因する体積効率低下を抑制し高い効率を得ることが可能である。このような高効率のスクロール圧縮機を提供できることから、最終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、快適で且つ消費電力の少ない製品とすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の形態におけるスクロール圧縮機の圧縮機構部要部平面図
【図２】本発明の実施の形態におけるスクロール圧縮機の圧縮機構部要部拡大縦断面図
【図３】従来のスクロール圧縮機の圧縮機構部要部平面図
【図４】従来のスクロール圧縮機の縦断面図
【符号の説明】
【００３２】
２    圧縮機構
９    背圧調整機構
１２  固定スクロール
１３  旋回スクロール
１５  吸入室
１６  吸入口
１８  吐出口
２９  背圧室
１０１  吸入室連絡路
１０２  連絡路弁室
１０３  連絡路背圧弁
１０４  ばね
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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