(57)【要約】【課題】    背圧を適正に保ち高効率かつ高信頼性のスクロール圧縮機を提供する。【解決手段】  固定側板状部材に固定側ラップが形成される固定スクロールと、旋回側板状部材に旋回側ラップが形成される旋回側スクロールと、を備え、固定側ラップと旋回側ラップとが噛み合うことで圧縮室を形成する圧縮機構部と、クランク軸を介して圧縮機構部を駆動する電動機と、旋回スクロール部材の背面側に設けられ、圧縮機構部から冷媒が吐出される吐出空間の圧力と、圧縮機構部の吸込室の圧力との間の圧力に保たれる背圧室と、固定スクロールに設けられ、圧縮室又は吸込室と背圧室とを連通する背圧室流体流出路と、該背圧室流体流出路と連通する背圧制御空間と、該背圧制御空間と背圧室とを連通する背圧室連絡通路と、背圧制御空間に設けられ、差圧により弁体を開閉する背圧制御手段と、を備え、背圧室流体流出路を背圧制御空間の底面側に配置する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定側板状部材に固定側ラップが形成される固定スクロールと、
旋回側板状部材に旋回側ラップが形成される旋回側スクロールと、を備え、前記固定側ラップと前記旋回側ラップとが噛み合うことで圧縮室を形成する圧縮機構部と、
クランク軸を介して前記圧縮機構部を駆動する電動機と、
前記旋回スクロール部材の背面側に設けられ、前記圧縮機構部から冷媒が吐出される吐出空間の圧力と、前記圧縮機構部の吸込室の圧力との間の圧力に保たれる背圧室と、
前記固定スクロールに設けられ、前記圧縮室又は前記吸込室と前記背圧室とを連通する背圧室流体流出路と、
該背圧室流体流出路と連通する背圧制御空間と、
該背圧制御空間と前記背圧室とを連通する背圧室連絡通路と、
前記背圧制御空間に設けられ、差圧により弁体を開閉する背圧制御手段と、を備え、
前記背圧室流体流出路を前記背圧制御空間の底面側に配置す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のスクロール圧縮機において、
前記背圧室流体流出路は、前記弁体が最も開弁した状態よりも下側に開口され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３】
請求項１のスクロール圧縮機において、
前記背圧室流体流出路を前記背圧制御空間の側面側に配置したことを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項４】
請求項１のスクロール圧縮機において、
前記背圧室流体流出路を前記背圧制御空間の側面と底面に渡って前記弁座の外周部に配置したことを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項５】
請求項１のスクロール圧縮機において、
前記背圧室流体流出路を前記背圧制御空間の側面に配置し、前記背圧室流体流出路は、前記弁体が最も開弁した状態で前記弁体の下側に前記背圧室流体流出路の通路断面積の略１／２の面積を開口し、前記弁体の上側に残りの略１／２の面積を開口した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】
本発明は冷凍、空調用の冷媒圧縮機、空気やその他の電動スクロール圧縮機の効率向上および信頼性向上に関する。
【背景技術】
【０００２】
スクロール圧縮機では、固定スクロールと旋回スクロールとの圧縮作用により、両スクロールを互いに引き離そうとする力が作用する、そこで、旋回スクロールが固定スクロールから引き離されないように、旋回スクロールの反ラップ側に吐出圧力と吸込圧力の中間の圧力となる背圧室を設け、この背圧室の圧力である背圧によって旋回スクロールを固定スクロールに押付けるようにしている。これによって、旋回スクロールおよび固定スクロールのラップ部の漏れを低減して性能向上が図れる。そして、この背圧は、背圧室と吸込室とをつなぐ連通路に設けられた圧力差制御弁である背圧制御により調整される。
【０００３】
このような背圧制御弁を用いたスクロール圧縮機として、特開平１１−２４７７８６号公報（特許文献１）に示されたものがある。この特許文献１のスクロール圧縮機は、背圧室と吸込室をつなぐ連通路に、弁体とこの弁体を押す差圧弁ばねから構成される背圧制御弁を設け、背圧を吸込室圧力よりも一定値だけ高くなるように調整している。そして、背圧制御弁の弁体に起動直後から背圧が常に加わっており、この背圧は圧縮機起動開始から吐出圧力とともに上昇し、背圧と吸込圧力との差がある値以上になると背圧制御弁が開くことになる。なお、特許文献１のスクロールでは、背圧制御弁を複数個設け、起動時や運転状態の急激な変化時などの背圧制御弁を流れる油やガスの量が多い場合に、背圧が異常上昇することを防止するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２４７７８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
差圧で弁体が開閉する背圧制御空間を備えた特許文献１に記載されたスクロール圧縮機において、背圧制御空間から、吸込室および圧縮室をつなぐ背圧流体流出路へ流入するガスおよび油は、差圧で開閉する弁体と背圧制御空間の壁面との隙間を通過することから通路縮小により、通路抵抗が発生し、背圧室流体流出路への流入が困難になる。よって、背圧が所望の圧力よりも変動し、適正な旋回スクロール押上げ力が確保できなくなり効率低下等の不具合が発生する。
【０００６】
そこで本発明は背圧を適正安定に保ち、高効率で信頼性の高い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】
上記課題を解決するために本発明は、「固定側板状部材に固定側ラップが形成される固定スクロールと、旋回側板状部材に旋回側ラップが形成される旋回側スクロールと、を備え、前記固定側ラップと前記旋回側ラップとが噛み合うことで圧縮室を形成する圧縮機構部と、クランク軸を介して前記圧縮機構部を駆動する電動機と、前記旋回スクロール部材の背面側に設けられ、前記圧縮機構部から冷媒が吐出される吐出空間の圧力と、前記圧縮機構部の吸込室の圧力との間の圧力に保たれる背圧室と、前記固定スクロールに設けられ、前記圧縮室又は前記吸込室と前記背圧室とを連通する背圧室流体流出路と、該背圧室流体流出路と連通する背圧制御空間と、該背圧制御空間と前記背圧室とを連通する背圧室連絡通路と、前記背圧制御空間に設けられ、差圧により弁体を開閉する背圧制御手段と、を備え、前記背圧室流体流出路を前記背圧制御空間の底面側に配置すること」を特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、背圧を適正安定に保ち、高効率で信頼性の高い圧縮機を提供することが可能となる。本発明のその他の構成、作用、効果については以下の実施例において詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】は、第１の実施形態のスクロール圧縮機における全体構造
【図２】は、第１の実施形態のスクロール圧縮機における背圧制御手段の詳細構造        であり、弁体が最も開弁した状態である。
【図３】は、第１の実施形態の固定スクロール詳細構造
【図４】は、第１の実施形態のスクロール圧縮機における背圧制御手段の詳細構造        であり、弁体が最も開弁した状態である。
【図５】は、第２の実施形態のスクロール圧縮機における背圧制御手段の詳細構造        であり、弁体が最も開弁した状態である。
【図６】は、第３の実施形態のスクロール圧縮機における背圧制御手段の詳細構造        であり、弁体が最も開弁した状態である。
【図７】は、第４の実施形態のスクロール圧縮機における背圧制御手段の詳細構造        であり、弁体が最も開弁した状態である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を用いて本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１に本発明を実施するための第１の形態のスクロール圧縮機を示す。まずスクロール圧縮機の全体構造に関して説明する。スクロール圧縮機１は密閉容器２１に固定スクロール２０及び旋回スクロール１９とで形成される圧縮機構部と駆動部３とが収められている。固定スクロール２０は固定側板状部材に固定側ラップが形成されて形成され、旋回スクロール１９は旋回側板状部材に旋回側ラップが形成されて形成され、これらのラップが噛み合わされることにより圧縮室２が形成される。
【００１２】
駆動部３は、密閉容器２１に固定される固定子８と固定子８の内周側を回転する回転子９とからなる電動機１０と、回転子９を回転駆動するクランク軸１１とを基本要素として構成される。また、密閉容器２１に固定されるとともに固定スクロール１９を固定するフレーム１２と、密閉容器２１の下部において固定される副フレーム１３と、副フレーム１３に固定される副軸受ハウジング１６を備える。
【００１３】
圧縮機構部を駆動する電動機１０は、電気端子１７を経由したインバータ（図示せず）からの電気入力により駆動され、回転作用をクランク軸１１へ付与する。クランク軸１１は、中央側の主軸部１１ａと下側の副軸部１１ｂと上側の偏心ピン部１１ｃとを備えて構成される。フレーム１２に配設された軸支持部１４、副軸受ハウジング１６に配設された軸支持部１５は、クランク軸１１の主軸部１１ａと副軸部１１ｂを回転自在に係合する軸支持部を構成する。
【００１４】
また、軸支持部１４、１５の潤滑のための潤滑油を密閉容器２１の底部の油溜り１８に蓄え、フレーム１２と副軸受ハウジング１６と係合される副フレーム１３は密閉容器２１に固定される。クランク軸１１の回転に伴って旋回スクロール１９が旋回運動することにより旋回スクロール１９と固定スクロール２０との間に吸込室及び圧縮室２が形成され、圧縮室２の容積を減少させることで圧縮動作が行われる。作動流体（冷媒）は吸込管６から圧縮室２へ吸込まれ、圧縮行程を経て吐出ポート４から密閉容器２１内の吐出空間５に吐出され、さらに吐出管７から密閉容器２１外へ吐出される。
【００１５】
本実施例では吐出空間５の圧力と吸込室の圧力との間の中間的な圧力（以下、背圧と呼ぶ）を旋回スクロール１９の背面側の空間（以下、背圧室１００と呼ぶ）に作用させている。この背圧室１００により旋回スクロール１９を固定スクロール２０へ押し付けることで圧縮室２の密閉性を保つ機能を果たす。また背圧室１００の圧力を適正に保つために、背圧制御手段１０６を固定スクロール２０に設けている。これにより、圧縮動作時における冷媒漏れによるエネルギー損失を低減し、かつ、旋回スクロール１９の押付け摺動に関して良好な信頼性を確保することができる。
【００１６】
続いて、図２を用いて背圧制御手段１０１の構成に関して説明する。図２は、図１に示した背圧制御手段１０１を詳細に示したものである。背圧制御手段１０１は、背圧制御空間１０２にシール部材１０３と、このシール部材１０３に取り付けられるバネ１０４と、流路を塞ぐための弁体１０５と、弁体１０５の受け部となる弁座部１０６とで構成される。
【００１７】
また背圧制御手段１０１は、背圧室流体流出路１０７と背圧室連絡通路１１３との間に設けられている。背圧室流体流出路１０７は、固定スクロール２０の吸入溝１０８に開口し、背圧制御空間１０２と吸入溝１０８を連通する役目をする。
【００１８】
図３に固定スクロール２０を示す。図３の如く吸入溝１０８は固定スクロール２０の旋回スクロール１９の接する面側に形成され、吸込室１０９および圧縮室２を連通している。  また背圧制御空間１０２は背圧室流体流出路１０７と連通するとともに、背圧室連絡通路１１３により背圧室１００と連通される。
【００１９】
背圧制御空間１０２に設けられ、差圧により弁体１０５を開閉する背圧制御手段１０２について、弁体１０５が開口する構成を説明する。圧縮機停止状態においては、弁体１０５はバネ１０４のバネ荷重により弁座部１０６に押し付けられている。圧縮機運転状態においては、吸入室１０９に連通する吸入溝１０８の圧力が下がり、背圧室流体流出路１０７を介して弁体１０５の上部圧力Ｐ１が弁体１０５の下部である背圧室１００の圧力Ｐｂより低くなる。圧力Ｐ２と圧力Ｐ１の圧力差で弁体１０５に作用する荷重がバネ１０４のバネ荷重より大きくなると弁体１０５が開弁する。背圧室１００から背圧制御空間１０２に流出したガスおよび油は弁体１０５と背圧制御空間の側面１１０との隙間１１１を通過することで、背圧室１００からガスおよび油が吸入溝１０８に流入し、背圧室１００の圧力Ｐｂを所定の圧力に保つ背圧制御を行う。
【００２０】
図４に第１の形態における背圧室流体流出路１０７と背圧制御空間１０２に存在する弁体１０５との位置関係を示す。弁体１０５は差圧で最も開弁した状態のときに、背圧室流体流出路１０７を背圧制御空間１０２の底面１１２に配置する。また、弁体１０５が閉弁した状態においても、弁体１０５よりも下側に背圧室流体流出路１０７の背圧制御空間１０２への連通部が位置する。すなわち、背圧室流体流出路１０７を背圧制御空間１０２における底面側に配置することにより、背圧制御空間１０２から背圧室流体流出路１０７へ流入するまでの通路縮小により発生する通路抵抗が抑えられるため、ガスおよび油は背圧室流体流出路１０７への流入が容易となり、ガスおよび油の流入がスムーズに行われる。
【００２１】
背圧室流体流出路１０７は、背圧室流体流出路１０７の背圧制御空間１０２への開口部が通路断面積Ｓ０と同等の面積となるように弁体１０５が最も開弁した状態よりも下側に開口するように構成することで、背圧室１００から背圧制御空間１０２に流出したガスおよび油は弁体１０５と背圧制御空間の側面１１０との隙間１１１の通過を回避できる。
【００２２】
より具体的には、背圧室流体流出路１０７は背圧室流体流出路１０７の通路断面積Ｓ０と同等の面積を弁体１０５が最も開弁した状態よりも下側に開口するように構成する。したがって、旋回スクロール押上げ力である背圧Ｐｂ上昇の不具合を防止できる、これにより旋回スクロール１９の固定スクロール２０への押付け力を適正に保つことができ、旋回スクロール押付け力過多による摺動損失を抑制し、旋回スクロール１９の摺動に関する信頼性を確保することができる。よって、高い信頼性と高いエネルギー効率を実現するに好適なスクロール圧縮機を実現できる。
【実施例２】
【００２３】
図５に第２の形態における背圧室流体流出路１０７と背圧制御空間１０２に存在する弁体１０５との位置関係を示す。背圧制御空間の側面１１０に背圧室流体流出路１０７を配置し、実施例１と同様に弁体１０５が最も開弁した状態のときに、弁体１０５の下側に背圧室流体流出路１０７の通路断面積Ｓ０と同等の面積を開口するように構成することで適正な背圧Ｐｂを確保する効果が得られる。
【００２４】
本実施例によれば背圧室流体流出路１０７の角度を調節することで容易に構成できる。
【実施例３】
【００２５】
図６に第３の形態における背圧室流体流出路１０７と背圧制御空間１０２に存在する弁体１０５との位置関係を示す。背圧制御空間の側面１１０と背圧制御空間の底面１１２に渡って背圧室流体流出路１０７を配置し、実施例１と同様に弁体１０５が最も開弁した状態のときに、弁体１０５の下側に背圧室流体流出路１０７の通路断面積Ｓ０と同等の面積を開口するように構成することで適正な背圧Ｐｂを確保する効果が得られる。
【００２６】
本実施例によれば背圧室流体流出路１０７の角度を調節することで容易に構成できる。
【実施例４】
【００２７】
図７第４の形態における背圧室流体流出路１０７と背圧制御空間１０２に存在する弁体１０５との位置関係を示す。背圧制御空間の側面１１０に背圧室流体流出路１０７を配置し、弁体１０５が最も開弁した状態のときに、弁体１０５の下側に背圧室流体流出路１０７の通路断面積Ｓ０の略１／２を開口し、弁体１０５の上側に背圧室流体流出路１０７の通路断面積Ｓ０の略１／２を開口し構成することにより、弁体１０５の下側および上側から背圧室流体流出路１０７へガスおよび油を流入することが容易となるため、適正な背圧Ｐｂを確保する効果が得られる。
【００２８】
本実施例によれば背圧室流体流出路１０７の角度を調節することで容易に構成できる。
【００２９】
以上の実施例において、背圧室流体流出路１０７における圧縮室２への出口位置は背圧制御空間１０２からの入口位置よりも、固定スクロール２０と旋回スクロール１９とのそれぞれの平板部が対向する位置側に配置される。すると、背圧室流体流出路１０７は背圧制御空間の底面１１２の側に配置されているため、背圧室流体流出路１０７の長さを短くでき、その分、圧力損失の低減を図ることが可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１…スクロール圧縮機、２…圧縮室、３…駆動部、４…吐出ポート、５…吐出空間、６…吸込管、７…吐出管、８…固定子、９…回転子、１０…電動機、１１…クランク軸、１２…フレーム、１３…副フレーム、１４，１５…軸支持部、１６…副軸受ハウジング、１７…電気端子、１８…油溜り、１９…旋回スクロール、２０…固定スクロール、２１…密閉容器、１０１…背圧室、１０１…背圧制御手段、１０２…背圧制御空間、１０３…シール部材、１０４…バネ、１０５…弁体、１０６…弁座部、１０７…背圧室流体流出路、１０８…固定吸入溝、１０９…吸入室、１１０…背圧制御空間の側面、１１１…隙間、１１２…背圧制御空間の底面、１１３…背圧室連絡通路、Ｐ１…弁体の上部圧力、Ｐｂ…背圧室圧力。
【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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