(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動スクロールが固定スクロールに対し公転旋回運動することにより、作動流体の吸入、圧縮、吐出の一連のプロセスを実施するスクロール圧縮機であって、
前記可動スクロールの背面側に形成され、前記可動スクロールを前記固定スクロール側へ押圧付勢する背圧を生じる背圧室と、
前記固定スクロール及び前記可動スクロールを収容すると共に、前記背圧室を包囲する中間ケーシングと、
前記固定スクロールの背面側に設けられ、前記固定スクロールとの間に吐出室を形成する吐出ケーシングと、
前記中間ケーシング及び前記吐出ケーシングに穿設され、前記吐出室から前記背圧室へ前記作動流体の吐出圧が作用する高圧流体を供給する高圧流体供給流路と、
前記固定スクロールが前記可動スクロールから受けるスラスト荷重を検出する荷重検出手段と、
前記吐出ケーシングに設けられ、前記荷重検出手段の検出結果に基づいて前記高圧流体供給流路の流路面積を調整する制御弁と、を備え、
前記荷重検出手段は、前記吐出ケーシングの前記固定スクロールと軸方向に当接する部位、または、前記固定スクロール若しくは前記可動スクロールの渦巻きラップの外周面に配置されたことを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項２】
前記吐出ケーシングの前記固定スクロールと軸方向に当接する部位に配置される前記荷重検出手段は、前記固定スクロールが前記可動スクロールから受けるスラスト荷重を直接的に検出する荷重センサであることを特徴とする、請求項１に記載のスクロール圧縮機。
【請求項３】
前記固定スクロールの渦巻きラップの外周面に配置される前記荷重検出手段は、前記固定スクロールが前記可動スクロールから受けるスラスト荷重に起因する前記渦巻きラップの歪を検出する歪センサであることを特徴とする、請求項１に記載のスクロール圧縮機。
【請求項４】
前記制御弁に制御指令を与える制御器を有し、
前記荷重検出手段の検出結果は、前記制御器に対して出力されることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機。
【請求項５】
前記制御器は、前記制御弁に内蔵されていることを特徴とする、請求項４に記載のスクロール圧縮機。
【請求項６】
前記荷重検出手段の検出結果は、リード線を通じて電気信号として前記制御器に伝達されることを特徴とする、請求項４または５に記載のスクロール圧縮機。
【請求項７】
前記荷重検出手段の検出結果は、前記荷重検出手段に内蔵された変換素子により生成された電波信号として前記制御器に伝達されることを特徴とする、請求項４または５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、固定スクロール及び可動スクロールを備え、両スクロールの間に形成される圧縮室の容積を変化させることにより作動流体を圧縮するスクロール圧縮機に関するものであり、特に、可動スクロールの背圧制御構造を備えたスクロール圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、空調装置において冷媒を圧縮するために用いるのに好適な圧縮機として、スクロール圧縮機が知られている。
【０００３】
スクロール圧縮機は、圧縮機構として、固定スクロール及び可動スクロールを備えている。固定スクロール及び可動スクロールは、それぞれ、円板状の端板と、端板に一体形成された渦巻きラップとから構成されており、両渦巻きラップを噛み合わせた状態で、軸方向に対向して配置されている。両渦巻きラップは、位相が互いに１８０度ずれた状態で、その側面が部分的に接触しており、これにより、両渦巻きラップ間に、密閉空間である圧縮室が形成されている。
【０００４】
可動スクロールは、駆動軸の回転に伴い、固定スクロールの中心軸の回りを、自転を阻止された状態で公転旋回運動するように構成されている。これにより、両渦巻きラップ間に形成された圧縮室は、渦巻きラップの外端部から中心部へ向かって移動し、その容積が次第に減少する。こうして、渦巻きラップの外端部から圧縮室内に取り込まれた作動流体（例えば冷媒ガス）が圧縮される。
【０００５】
以上のように構成されたスクロール圧縮機においては、圧縮室内の圧力と、可動スクロールの端板の背面側の圧力（背圧）との差に起因して、可動スクロールを固定スクロールから引き離す方向の荷重が作用する。そのため、スクロール圧縮機は、可動スクロールの端板の背面側に背圧室を形成し、そこに圧力流体を導入することにより、可動スクロールを固定スクロールに向けて押し付けるように構成されている。これにより、両渦巻きラップが対応するスクロールの端板に接触した状態を維持することができ、スクロール圧縮機の高効率作動が保証される。
【０００６】
ところで、固定スクロールと可動スクロールの間に形成される圧縮室内の圧力は、スクロール圧縮機の運転条件によって変動する。そのため、端板の背面側に形成された背圧室に常に一定の圧力の圧力流体を供給する構成では、例えば、圧縮室内の圧力が低い場合、可動スクロールの背圧が相対的に過剰な状態となり、可動スクロールが固定スクロールに強く押し付けられる。このような状況は、スクロール圧縮機の機械効率の低下を招き、好ましいことではない。逆に、圧縮室内の圧力が高い場合、可動スクロールの背圧が相対的に不足した状態となり、可動スクロールが固定スクロールから引き離される。このような状況は、両渦巻きラップと対応するスクロールの端板との間に間隙を生じさせ、圧縮過程にある作動流体の漏洩、ひいてはスクロール圧縮機の圧縮効率の低下を招き、好ましいことではない。
【０００７】
このような問題点を解消すべく、可動スクロールの背圧を、スクロール圧縮機の運転条件によらず常に最適に維持するための技術として、特許文献１のものが開示されている。
【０００８】
これは、固定スクロールまたは可動スクロールを、その何れかの背面側に形成された背圧室内に導入された流体の圧力により、他方のスクロールに向かって押し付けるように構成したスクロール圧縮機において、固定スクロールと可動スクロールとの接触面に荷重センサを設け、さらに同センサにより検出された接触面の荷重が効率最適ゾーンに入るように背圧室圧力を制御する制御弁を設けたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】実開平５−１４５７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１の技術においては、荷重センサが固定スクロールと可動スクロールとの接触面に設けられているため、制御弁をスクロール圧縮機の吐出側に配置した場合においては、荷重センサと制御弁とが離れた位置に配置されることとなり、両者の間の配線経路が長くなるという問題点があった。
【００１１】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、荷重検出手段と、荷重検出手段により検出された荷重に応じて動作し可動スクロールの背圧を制御する制御弁とを近接配置し得る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】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明のスクロール圧縮機は、可動スクロールの背面側に形成され、前記可動スクロールを固定スクロール側へ押圧付勢する背圧を生じる背圧室と、前記固定スクロール及び前記可動スクロールを収容すると共に、前記背圧室を包囲する中間ケーシングと、前記固定スクロールの背面側に設けられ、前記固定スクロールとの間に吐出室を形成する吐出ケーシングと、前記中間ケーシング及び前記吐出ケーシングに穿設され、前記吐出室から前記背圧室へ前記作動流体の吐出圧が作用する高圧流体を供給する高圧流体供給流路と、前記固定スクロールが前記可動スクロールから受けるスラスト荷重を検出する荷重検出手段と、前記吐出ケーシングに設けられ、前記荷重検出手段の検出結果に基づいて前記高圧流体供給流路の流路面積を調整する制御弁と、を備え、前記荷重検出手段は、前記吐出ケーシングの前記固定スクロールと軸方向に当接する部位、または、前記固定スクロールの渦巻きラップの外周面に配置されたことを特徴とする。
【００１３】
好ましくは、前記吐出ケーシングの前記固定スクロールと軸方向に当接する部位に配置される前記荷重検出手段は、前記固定スクロールが前記可動スクロールから受けるスラスト荷重を直接的に検出する荷重センサである。
【００１４】
好ましくは、前記固定スクロールの渦巻きラップの外周面に配置される前記荷重検出手段は、前記固定スクロールが前記可動スクロールから受けるスラスト荷重に起因する前記渦巻きラップの歪を検出する歪センサである。
【００１５】
好ましくは、スクロール圧縮機は、前記制御弁に制御指令を与える制御器を有し、前記荷重検出手段の検出結果は、前記制御器に対して出力される。
【００１６】
好ましくは、前記制御器は、前記制御弁に内蔵されている。
【００１７】
好ましくは、前記荷重検出手段の検出結果は、リード線を通じて電気信号として前記制御器に伝達される。
【００１８】
好ましくは、前記荷重検出手段の検出結果は、前記荷重検出手段に内蔵された変換素子により生成された電波信号として前記制御器に伝達される。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、スクロール圧縮機の運転条件の変動に伴って圧縮室内の圧力が変動し、可動スクロールの背圧が相対的に過剰または不足になった場合であっても、これに起因して固定スクロールに作用するスラスト荷重を荷重検出手段により検出し、当該検出結果に基づいて、可動スクロールの背面側に形成された背圧室への油供給流路に設けられた制御弁が開閉制御されるので、スクロール圧縮機の運転条件によらず、可動スクロールの背圧を常に最適に保つことができる。
【００２０】
また、本発明によれば、荷重検出手段と制御弁とを近接配置することができるため、両者の間の配線経路を短くすることができる。さらに、荷重検出手段の配置部位は、設置面積を確保しやすい部位であるため、荷重検出手段の設置位置の自由度が高いという点でも有利である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明のスクロール圧縮機の全体構造を示す断面図である。
【図２】本発明のスクロール圧縮機における、可動スクロール背圧制御構造の第１態様を示す断面図である。
【図３】本発明のスクロール圧縮機における、可動スクロール背圧制御構造の第２態様を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２３】
本発明のスクロール圧縮機の全体構造を、図１を参照して説明する。なお、以下の説明では、スクロール圧縮機の吸入側、吐出側（それぞれ、図１において左側、右側）を、それぞれスクロール圧縮機の前側、後側としている。
【００２４】
スクロール圧縮機１は、円筒状のケーシングの内部に、主要構成要素である固定スクロール２、可動スクロール３、シャフト４及び電動機５を収容した構造を有している。
【００２５】
スクロール圧縮機１の圧縮機構を構成する固定スクロール２と可動スクロール３とは、スクロール圧縮機１の軸方向（中心軸ＣＬの方向）で対向して配置されている。
【００２６】
固定スクロール２は、円板状の端板２ａと、端板２ａに一体形成された渦巻きラップ２ｂとから構成されており、同様に、可動スクロール３も、円板状の端板３ａと、端板３ａに一体形成された渦巻きラップ３ｂとから構成されている。
【００２７】
両スクロール２、３は、両渦巻きラップ２ｂ、３ｂを噛み合わせた状態で、固定スクロール２の渦巻きラップ２ｂの軸方向先端部が可動スクロール３の端板３ａに接触し、可動スクロール３の渦巻きラップ３ｂの軸方向先端部が固定スクロール２の端板２ａに接触するように、それぞれ配設されている。なお、両渦巻きラップ２ｂ、３ｂの軸方向先端部には、チップシールが埋設されている（図１においては、渦巻きラップ２ｂの軸方向先端部に埋設されたチップシール２ｃのみ図示している）。
【００２８】
また、両スクロール２、３は、両渦巻きラップ２ｂ、３ｂの位相が互いに１８０度ずれた状態で、両渦巻きラップ２ｂ、３ｂの側面が部分的に接触するように配設されている。これにより、両渦巻きラップ２ｂ、３ｂ間に、密閉空間である圧縮室Ｃが形成される。
【００２９】
可動スクロール３は、後述するように、端板３ａの背面（渦巻きラップ３ｂが形成された面とは反対側の面）に設けられた円筒状のボス部３ｃにおいてシャフト４と連結されており、シャフト４と図示を省略した自転阻止機構の作用により、中心軸ＣＬの回りを、自転を阻止された状態で公転旋回運動する。これにより、両渦巻きラップ２ｂ、３ｂ間に形成される圧縮室Ｃが、渦巻きラップ２ｂ、３ｂの外端部から中心部へ向かって移動し、その容積が次第に減少する。これにより、渦巻きラップ２ｂ、３ｂの外端部から圧縮室Ｃ内に取り込まれた作動流体（例えば冷媒ガス）が圧縮される。
【００３０】
固定スクロール２の端板２ａの径方向中心部には、端板２ａを貫通する吐出孔２ｄが設けられている。圧縮室Ｃ内で圧縮された作動流体は、吐出孔２ｄを経て、固定スクロール２の端板２ａの背面（渦巻きラップ２ｂが形成された面とは反対側の面）側へ吐出される。吐出孔２ｄの出口には、リード弁などの一方向弁２ｅが設けられており、作動流体が圧縮室Ｃへと逆流することを防止している。
【００３１】
スクロール圧縮機１のケーシングは、フロントケーシング６と、センターケーシング７（中間ケーシング）と、リアケーシング８（吐出ケーシング）とから構成されている。
【００３２】
フロントケーシング６とセンターケーシング７、センターケーシング７とリアケーシング８は、それぞれ、各ケーシングの軸方向端面において、図示しない締結具（ボルト・ナット等）により締結されている。
【００３３】
フロントケーシング６は、略円板状に形成された端壁部６ａと、端壁部６ａの外周縁部から軸方向後方へ延びる略円筒状の外殻部６ｂと、端壁部６ａの径方向中心部近傍に設けられた円筒状の軸受支持部６ｃとから構成されている。これにより、フロントケーシング６の内部には、前端が端壁部６ａにより閉鎖され後端が開放された吸入室Ｓが形成されている。
【００３４】
センターケーシング７は、略円筒状に形成された外殻部７ａと、外殻部７ａの軸方向略中央部から径方向内方かつ軸方向前方へ延出する、略円錐台状の軸受支持部７ｂとから構成されている。これにより、センターケーシング７は、軸受支持部７ｂの後方において、外殻部７ａの内側に、固定スクロール２及び可動スクロール３を収容している。また、軸受支持部７ｂの前端部近傍には、シャフト４を回転可能に支持する転がり軸受７ｃが嵌合されている。
【００３５】
リアケーシング８は、センターケーシング７との間に固定スクロール２の端板２ａの外周縁部を挟んだ状態で、センターケーシング７に締結されている。リアケーシング８の径方向中央部には凹部が形成されており、これにより、固定スクロール２の端板２ａとの間に吐出室８ａを形成している。
【００３６】
シャフト４は、電動機５により回転駆動され、これにより、中心軸ＣＬの周りに可動スクロール３を公転旋回運動させる機能を有している。
【００３７】
シャフト４は、シャフト本体４ａと、シャフト本体４ａの後端面４ｂから可動スクロール３側へ突出する偏心ピン部４ｃとから構成されている。
【００３８】
シャフト本体４ａは、その前端部が、フロントケーシング６の軸受支持部６ｃの内周に嵌合されたすべり軸受６ｄにより回転可能に支持されると共に、後端面４ｂの近傍において、センターケーシング７の軸受支持部７ｂの内周に嵌合された転がり軸受７ｃによって回転可能に支持されている。
【００３９】
偏心ピン部４ｃの外周には偏心ブッシュ４ｄが嵌合固定されている。一方、可動スクロール３の背面に設けられた円筒状のボス部３ｃの内周には、すべり軸受３ｅが嵌合固定されている。そして、偏心ブッシュ４ｄがすべり軸受３ｅの内周に嵌合されることにより、シャフト４と可動スクロール３とが、互いに摺動可能に連結されている。
【００４０】
シャフト本体４ａの後端面４ｂと転がり軸受７ｃとの間の部位には、カウンタウェイト４ｅが嵌合固定されている。カウンタウェイト４ｅの重心は、偏心ピン部４ｃに対して位相が１８０度ずれた位置にある。これにより、シャフト４の回転に伴って可動スクロール３が公転旋回運動をすることにより、すなわち中心軸ＣＬの周りに振れ回ることにより発生するアンバランス荷重を相殺し、シャフト４に過大な振動が発生することを防止している。
【００４１】
フロントケーシング６の内部に形成された上記吸入室Ｓには、シャフト４を回転駆動するための電動機５が収容されている。
【００４２】
電動機５は、ステータ５ａとロータ５ｂとから構成されている。ステータ５ａは円筒状に形成されており、フロントケーシング６の外殻部６ｂの内周にしまり嵌めされている。ロータ５ｂも円筒状に形成されており、シャフト４の外周にしまり嵌めされている。ステータ５ａとロータ５ｂとは、その間に微小な径方向間隙を保った状態で同軸に配置されており、ステータ５ａ内に設けられた図示しないコイルに外部から電流を供給することにより、ロータ５ｂが回転する。
【００４３】
フロントケーシング６の外殻部６ｂの開放された後端部の近傍には、図示しない吸入孔が設けられており、吸入ポート６ｓを経て供給された作動流体は、吸入孔を経てフロントケーシング６内部の吸入室Ｓに吸入される。吸入された作動流体は、外殻部６ｂの開放された後端部を経てセンターケーシング７の内部へ流入し、軸受支持部７ｂに設けられた図示しない流体流通孔を経て、両渦巻きラップ２ｂ、３ｂの外端部の吸入室７ｓへ導入され、渦巻きラップ２ｂ、３ｂの外端部側から圧縮室Ｃ内に取り込まれ、圧縮される。圧縮された作動流体は、固定スクロール２の端板２ａの径方向中心部に設けられた吐出孔２ｄを経て、吐出室８ａへ吐出され、そこから図示しない吐出ポートを介して外部に導出される。
【００４４】
以上のように構成されたスクロール圧縮機１においては、圧縮室Ｃ内の圧力と、可動スクロール３の端板３ａの背面側の圧力（背圧）との差に起因して、可動スクロール３を固定スクロール２から引き離す方向（図１において左向き）の荷重が作用する。そのため、スクロール圧縮機１は、高効率作動を保証すべく、両渦巻きラップ２ｂ、３ｂが対応するスクロールの端板３ａ、２ｂに接触した状態を維持させるために、可動スクロール３の端板３ａの背面側に背圧室を形成し、そこに圧力流体を導入することにより、可動スクロール３を固定スクロール２に向けて押し付けるように構成されている。この構成について、以下で詳しく説明する。
【００４５】
センターケーシング７の軸受支持部７ｂの可動スクロール３側には、径方向に延在する平面状のスラスト受け面７ｅが形成されており、スラスト受け面７ｅと可動スクロール３の端板３ａとの間には、円環状のスラストプレート９が配設されている。スラストプレート９の外周部と、軸受支持部７ｂの外周部及び可動スクロール３の端板３ａの外周部との間には、それぞれ、円環状のシール部材７ｆ、３ｄが介装されている。
【００４６】
センターケーシング７の軸受支持部７ｂ、シャフト４、可動スクロール３の端板３ａ及びスラストプレート９によって囲まれた空間は、後述するように、中圧の潤滑油が供給されるように構成されており、この空間を、本明細書では中圧室Ｐｍと称する。
【００４７】
スラストプレート９は、中圧室Ｐｍに供給される潤滑油の圧力の作用により、可動スクロール３を後方へ、すなわち固定スクロール２に向けて押し付ける機能を有している。したがって、スラストプレート９は、図１ではスラスト受け面７ｅと接触しているように描かれているが、潤滑油の圧力により後向きのスラスト荷重を受ける状態においては、スラスト受け面７ｅから僅かに浮上し、そこにも空間が形成されている。この空間も中圧室Ｐｍの一部であり、その外周縁は、シール部材７ｆの位置である。
【００４８】
中圧室Ｐｍには、図１に示すように、鉛直方向下部の１箇所において、中圧油供給流路７ｍが開口している。中圧油供給流路７ｍを経て中圧室Ｐｍに導入された潤滑油は、スラストプレート９及び可動スクロール３の端板３ａにスラスト荷重を負荷する。
【００４９】
中圧油供給流路７ｍは、鉛直方向下部において、センターケーシング７の内部に穿設されており、センターケーシング７のリアケーシング８との接合端面に入口開口を有し、ここから、外殻部７ａの内部を軸方向前方へ延在する軸方向流路部分と、軸方向流路部分の前方端から軸受支持部７ｂの内部を径方向内方へ延在する径方向流路部分とを有している。
【００５０】
リアケーシング８の鉛直方向下部には、油分離壁８ｂが設けられている。一方、固定スクロール２の端板２ａの背面側にも、この油分離壁８ｂと軸方向に略対向する部位に油分離壁２ｆが設けられている。両油分離壁８ｂ、２ｆは、協働して、貯油室８ｃを形成している。
【００５１】
固定スクロール２の端板２ａに設けられた吐出孔２ｄから吐出室８ａへ吐出された作動流体は、スクロール圧縮機１の軸受を潤滑するための潤滑油を含有している。この潤滑油は、吐出室８ａの内壁及び油分離壁８ｂ、２ｆに衝突し、これらの壁に付着することにより、作動流体から分離される。分離された潤滑油は、重力の作用により、貯油室８ｃへと流下し、ここに貯留される。
【００５２】
貯油室８ｃの、鉛直方向最下部には、高圧油供給流路８ｄが開口している。高圧油供給流路８ｄは、リアケーシング８のセンターケーシング７との接合端面まで延在している。
【００５３】
シャフト本体４ａには、その後端面４ｂから軸方向前方へ向かって穿設された第１油流路４ｈと、その前端面から軸方向後方へ向かって穿設された第２油流路４ｊとが設けられている。第１油流路４ｈは、シャフト本体４ａの後端面４ｂから偏心ピン部４ｃが突出しているため、中心軸ＣＬ上ではなく、中心軸ＣＬから偏心した位置を延在している。一方、第２油流路４ｊは、中心軸ＣＬ上を延在している。両流路は、その先端部において互いに連通し、全体として、シャフト本体４ａの後端面４ｂから前端面へ至る油流路を形成している。なお、第２油流路４ｊの前方端にはオリフィス４ｋが埋設されており、その上流側の圧力が中圧室Ｐｍと同等の圧力に維持されるようになっている。
【００５４】
また、シャフト本体４ａにおける転がり軸受７ｃの前方の位置にはシールリング４ｆが嵌合されており、その外周面に設けられた溝には、円環状のシール部材４ｇが嵌合されている。シール部材４ｇは、センターケーシング７の軸受支持部７ｂの内周面に摺動接触しており、これにより、中圧室Ｐｍと吸入室Ｓとの間をシールしている。
【００５５】
リアケーシング８内の吐出室８ａにおいて作動流体と分離され、貯油室８ｃに貯留された潤滑油は、スクロール圧縮機１の吐出圧に相当する高い圧力を有する高圧油である。この高圧油は、後述する制御弁２０においてその圧力が中圧にまで低下し、リアケーシング８に穿設された高圧油供給流路８ｄを経て、リアケーシング８とセンターケーシング７との接合端面に至る。中圧油は、そこから中圧油供給流路７ｍを経て、中圧室Ｐｍに流入する。
【００５６】
中圧室Ｐｍに流入した潤滑油は、転がり軸受７ｃやすべり軸受３ｅの潤滑に供される。中圧室Ｐｍ内の潤滑油は、次いで、シャフト４のシャフト本体４ａに設けられた第１油流路４ｈに流入し、さらに第２油流路４ｊ及びその下流端に埋設されたオリフィス４ｋを経て、吐油室６ｅに流入する。潤滑油は、ここから、すべり軸受６ｄを潤滑しながら吸入室Ｓ内に流入し、電動機５のステータ５ａ及びロータ５ｂの周囲の空間を通って、吸入室Ｓの後方に至る。そこで、吸入ポート６ｓを経て吸入室Ｓ内に供給された作動流体と合流し、再び両渦巻きラップ２ｂ、３ｂの外端部の吸入室７ｓへ導入される。なお、中圧室Ｐｍから吸入室Ｓへ至る潤滑油の経路は、例えばセンターケーシング７の軸受支持部７ｂに設けた貫通孔を利用するなどして、シャフト４の内部を経由しないようなものとして構成してもよい。
【００５７】
このようにして、潤滑油は、スクロール圧縮機１の内部を循環する。
【００５８】
なお、以上においては、リアケーシング８内の吐出室８ａにおいて作動流体と分離された潤滑油が、中圧室Ｐｍに供給されるものとして説明をしてきたが、リアケーシング８内の吐出室８ａから中圧室Ｐｍに作動流体が供給される場合であっても、同様に背圧制御を行うことができる。
【００５９】
そして、本発明のスクロール圧縮機は、可動スクロールが固定スクロールに及ぼすスラスト荷重を検出するための荷重検出手段と、荷重検出手段により検出された荷重に応じて動作し可動スクロールの背圧を制御する制御弁とを備える可動スクロール背圧制御構造を設けたことを特徴とする。この可動スクロール背圧制御構造について、以下で詳しく説明する。
【００６０】
＜第１態様＞
本発明のスクロール圧縮機における可動スクロール背圧制御構造の第１態様を、図２に示す。
【００６１】
リアケーシング８には、その開度を調整することにより、高圧油供給流路８ｄの流路面積を調整し得るように構成された制御弁２０が取り付けられている。この制御弁２０は、後述する荷重検出手段の出力に応じてその開度が調整されるように構成されている。
【００６２】
背圧に応じて可動スクロール３に作用するスラスト荷重が変化することにより、これと対向して配置された固定スクロール２に作用するスラスト荷重も変化する。そこで、制御弁２０の近傍であって、固定スクロール２に作用するスラスト荷重の変化を検出し得る部位に、荷重検出手段が配置される。
【００６３】
第１態様では、図２に示すように、固定スクロール２に作用するスラスト荷重の変化を直接的に検出し得るような部位に、センサ３０（荷重検出手段）が配置される。具体的には、センサ３０は、リアケーシング８の前端面の、固定スクロール２の端板２ａと軸方向に当接する部位に設けられた凹部に嵌め込まれる。
【００６４】
センサ３０は、固定スクロール２に作用するスラスト荷重の変化に応じて、固定スクロール２が軸方向に僅かに変位した場合に、当該変位によって受ける荷重が変化するような態様で配置されている。
【００６５】
例えば、可動スクロール３の背圧が過剰となった場合、固定スクロール２は、可動スクロール３によって後向きに強く押され、僅かに後方へ変位する。センサ３０が受ける後向きの荷重は、この固定スクロール２の後方への変位によって増大する。
【００６６】
センサ３０は、このような荷重の変化に対応する信号を出力するように構成されている。
【００６７】
センサ３０としては、例えばロードセルを用いることができる。
【００６８】
センサ３０により検出された情報は、図示しないが、リード線を通じて電気信号として、または、センサ３０に内蔵された変換素子により生成された電波信号として、出力され、制御弁２０に供給される。信号は、制御弁２０に内蔵された制御器２１により受信され、当該制御器２１が制御弁２０に対して、開度指令信号を供給する。なお、制御器２１を、制御弁２０とは別体に構成して、その近傍に配置してもよい。
【００６９】
このような構成により、センサ３０が、固定スクロール２に作用するスラスト荷重の増大を検出した場合には、制御弁２０の開度は閉じ側に調整される。これにより、制御弁２０における圧力降下が増大し、高圧油供給流路８ｄ及び中圧油供給流路７ｍを経て中圧室Ｐｍに供給される潤滑油の圧力は低下し、背圧過剰の状態が解消する。
【００７０】
また、逆にセンサ３０が、固定スクロール２に作用するスラスト荷重の減少を検出した場合には、制御弁２０の開度は開き側に調整される。これにより、制御弁２０における圧力降下が減少し、高圧油供給流路８ｄ及び中圧油供給流路７ｍを経て中圧室Ｐｍに供給される潤滑油の圧力は上昇し、背圧不足の状態が解消する。
【００７１】
なお、図２には示していないが、制御弁２０での圧力降下量によっては、中圧油供給流路７ｍの、例えば軸方向流路部分にオリフィスを配置してもよい。
【００７２】
以上のように構成された第１態様の可動スクロール背圧制御構造によれば、センサ３０がリアケーシング８の前端面（固定スクロール２の端板２ａと軸方向に当接する部位）に配置され、制御弁２０もリアケーシング８に取り付けられるので、センサ３０と制御弁２０とを近接配置することができる。したがって、両者の間の配線経路を短くすることができるという点で有利である。また、センサ３０として、検出した荷重を内蔵された変換素子により生成された電波信号として出力するものを用いた場合には、配線自体を撤廃することができるうえに、電波信号の伝播経路を短くすることができるため、制御の信頼性を向上させることができるという点でも有利である。
【００７３】
＜第２態様＞
本発明のスクロール圧縮機における可動スクロール背圧制御構造の第２態様を、図３に示す。
【００７４】
第２態様においても、第１態様と同様に、リアケーシング８に制御弁２０が取り付けられている。
【００７５】
一方、第２態様では、図３に示すように、固定スクロール２に作用するスラスト荷重の変化を間接的に検出し得るような部位に、センサ１３０（荷重検出手段）が配置される。具体的には、固定スクロール２の渦巻きラップ２ｂの外周面（スクロール圧縮機１の運転中において、可動スクロール３の渦巻きラップ３ｂと噛み合わない部位）に、センサ１３０が取り付けられる。
【００７６】
可動スクロール３の背圧が過剰となった場合、固定スクロール２の渦巻きラップ２ｂは、可動スクロール３の端板３ａによって後向きに強く押されることになり、軸方向に圧縮変形する。センサ１３０は、この圧縮変形により生じる歪を検出し得るように構成されている。
【００７７】
センサ１３０としては、例えば歪ゲージ等の歪センサを用いることができる。
【００７８】
これにより、第２態様においても、固定スクロール２に作用するスラスト荷重がセンサ１３０により良好に検出され、上記第１態様の場合と同様、制御弁２０の開度が好適に調整される。
【００７９】
なお、センサ１３０は、可動スクロール３の渦巻きラップ３ｂの外周面（スクロール圧縮機１の運転中において、固定スクロール２の渦巻きラップ２ｂと噛み合わない部位）に取り付けてもよい。この場合、可動スクロール３は公転旋回運動をすることから、センサ１３０としては、検出した歪を内蔵された変換素子により電波信号として生成して制御弁２０に供給するものであるのがよい。
【００８０】
以上のように構成された第２態様の可動スクロール背圧制御構造によれば、センサ１３０が固定スクロール２の渦巻きラップ２ｂの外周面に配置され、制御弁２０がリアケーシング８に取り付けられるので、荷重センサを固定スクロールの渦巻きラップの先端部に配置する場合と比較して、センサ１３０と制御弁２０とを近接配置することができる。したがって、両者の間の配線経路を短くすることができるという点で有利である。また、センサ１３０として、検出した歪を内蔵された変換素子により生成された電波信号として出力するものを用いた場合には、配線自体を撤廃することができるうえに、電波信号の伝播経路を短くすることができるため、制御の信頼性を向上させることができるという点でも有利である。
【００８１】
なお、特許文献１では、荷重センサを、固定スクロールの渦巻きラップの軸方向先端部に埋設しているため、荷重センサの設置位置の自由度は低かったが、本発明では、第１及び第２のいずれの態様においても、荷重検出手段としてのセンサを、設置面積を確保しやすい部位に配置するので、センサの設置位置の自由度が高いという点でも有利である。
【００８２】
また、本発明では、特許文献１のように荷重センサを固定スクロールの渦巻きラップの軸方向先端部に配置する場合と比較して、荷重センサに摺動摩擦が作用しないため、制御の信頼性が向上するという点でも有利である。
【００８３】
さらに、特許文献１の技術は、荷重センサを固定スクロールの渦巻きラップの軸方向先端部に配置する都合上、固定スクロールの渦巻きラップの高さ（軸方向寸法）が可動スクロールの渦巻きラップの高さ（軸方向寸法）以上である場合に限り適用可能であるが、本発明は、その適用にあたって上記のような制限はなく、固定スクロールの渦巻きラップの高さ（軸方向寸法）が可動スクロールの渦巻きラップの高さ（軸方向寸法）未満である場合にも適用可能である。すなわち、本発明は、固定スクロールと可動スクロールの渦巻きラップの高さの大小関係にか関わらず適用可能であるという点でも有利である。
【符号の説明】
【００８４】
１      スクロール圧縮機
２      固定スクロール
２ａ    端板
２ｂ    渦巻きラップ
２ｄ    吐出孔
２ｆ    油分離壁
３      可動スクロール
３ａ    端板
３ｂ    渦巻きラップ
４      シャフト
５      電動機
６      フロントケーシング
７      センターケーシング（中間ケーシング）
７ａ    外殻部
７ｂ    軸受支持部
７ｅ    スラスト受け面
７ｆ    シール部材
７ｍ    中圧油供給流路
８      リアケーシング（吐出ケーシング）
８ａ    吐出室
８ｂ    油分離壁
８ｃ    貯油室
８ｄ    高圧油供給流路
９      スラストプレート
２０    制御弁
２１    制御器
３０    センサ（荷重検出手段）
１３０  センサ（荷重検出手段）
Ｃ      圧縮室
Ｐｍ    中圧室
【図１】
0006678053.tif 000002
【図２】
0006678053.tif 000003
【図３】
0006678053.tif 000004