(57)【要約】【課題】背圧室と圧縮室との間を流出入する流体の流動抵抗をより小さくして圧縮効率及び信頼性を向上する。【解決手段】旋回スクロール３が固定スクロール２に対して旋回運動して形成される圧縮室１４と、旋回スクロールのラップ３ａと反対側の面に設けられた背圧室１２と、を備えたスクロール流体機械において、旋回スクロール３の端板に設けられ、圧縮室１４側に開口する圧縮室側開口部２２ｃから背圧室１２に開口する背圧室側開口部２２ｂへ連通する連絡通路２２を備え、旋回スクロール３の旋回運動に伴い、圧縮室側開口部２２ｃが固定スクロール２の端板で開閉されることで連絡通路２２の連通及び閉塞が行われる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
端板に立設するラップを設けた旋回スクロール及び固定スクロールと、前記旋回スクロールが前記固定スクロールに対して自転を阻止された状態で旋回運動して形成される圧縮室と、前記旋回スクロールのラップと反対側の面に設けられた背圧室と、を備えたスクロール流体機械において、
前記旋回スクロールの端板に設けられ、前記圧縮室側に開口する圧縮室側開口部から前記背圧室側に開口する背圧室側開口部へ連通する連絡通路を備え、
前記旋回スクロールの旋回運動に伴い、前記圧縮室側開口部が前記固定スクロールの端板で開閉されることで前記連絡通路の連通及び閉塞が行われることを特徴とするスクロール流体機械。
【請求項２】
請求項１に記載のものにおいて、前記背圧室側開口部は前記旋回スクロールのラップと反対側の面に設けられていることを特徴とするスクロール流体機械。
【請求項３】
請求項１に記載のものにおいて、前記連絡通路は、旋回スクロールのラップが立設された面から反対側の面へ連通されていることを特徴とするスクロール流体機械。
【請求項４】
請求項１に記載のものにおいて、前記連絡通路は、旋回スクロールのラップが立設された面から反対側の面へ貫通した直孔とされたことを特徴とするスクロール流体機械。
【請求項５】
請求項１に記載のものにおいて、前記圧縮室側開口部は、前記旋回スクロールのラップの最外周部から外周側へ旋回移動距離を加えた範囲に設置されたことを特徴とするスクロール流体機械。
【請求項６】
請求項１に記載のものにおいて、前記圧縮室側開口部は、前記旋回スクロールのラップの最外周部から外周側へ設置され、作動流体の吸込み完了後に開口することを特徴とするスクロール流体機械。
【請求項７】
請求項１に記載のものにおいて、前記旋回スクロールのラップの外線側に形成される外線側圧縮室と前記ラップ内線側に形成される内線側圧縮室との吸込み容積が異なることを特徴とするスクロール流体機械。
【請求項８】
請求項１に記載のものにおいて、前記背圧室側開口部は、前記旋回スクロールの端板の外周側面に設けられたことを特徴とするスクロール流体機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒などの圧縮性気体または液体を取扱うスクロール圧縮機，スクロール膨張機，スクロール真空ポンプ，スクロール送風機などのスクロール流体機械に関し、特に、旋回スクロールの背面に流体圧力を作用させて軸方向密封を維持するものに好適である。
【背景技術】
【０００２】
従来、旋回スクロールを固定スクロールに押し付けて軸方向の密封を保つために、圧縮室から旋回スクロールの背圧室へ連絡穴（連絡通路）を設けるスクロール流体機械において、広範囲な回転数範囲において、連絡穴を介しての流体出入りに伴う動力損失の発生を少なくするため、圧縮室の圧力が背圧室の圧力とほぼ近い値となったときにのみ背圧室側開口部を開くことが知られ、例えば、特許文献１に記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平２−１３０２８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来技術においては、単に、旋回スクロールの端板に設けられた連絡穴の背圧室側開口部を開くために、固定スクロールの摺動面で背圧室側開口部を開閉しているので、連絡通路は、途中で曲がり部を複数必要とするなど、複雑な形状で、かつ、通路長さが長くなり、連絡通路の流動抵抗が大きくなる恐れがある。  
また、連絡通路の一部に連通路を加工する際に生じる開口端を封止する封止部材を必要とするため、部品点数が多くなる。さらに、固定スクロール端板に窪み部を形成したとしても、加工が複雑になるとともに、両スクロール端板同士の摺動面面積が減少し、背圧室と圧縮室とのシール性が損なわれる恐れがあった。
【０００５】
本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、背圧室と圧縮室との間を流出入する流体の流動抵抗をより小さくして圧縮効率を向上すると共に、旋回スクロールの加工を単純化、部品点数を減少し信頼性を向上することにある。また、他の目的は、両スクロール端板同士の摺動面面積を充分確保し、背圧室と圧縮室とのシール性を向上することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は、端板に立設するラップを設けた旋回スクロール及び固定スクロールと、前記旋回スクロールが前記固定スクロールに対して自転を阻止された状態で旋回運動して形成される圧縮室と、前記旋回スクロールのラップと反対側の面に設けられた背圧室と、を備えたスクロール流体機械において、前記旋回スクロールの端板に設けられ、前記圧縮室側に開口する圧縮室側開口部から前記背圧室側に開口する背圧室側開口部へ連通する連絡通路を備え、前記旋回スクロールの旋回運動に伴い、前記圧縮室側開口部が前記固定スクロールの端板で開閉されることで前記連絡通路の連通及び閉塞が行われるものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、圧縮室から背圧室へ連通する連絡通路は旋回スクロールの旋回運動に伴い、固定スクロールの端板により圧縮室側開口部で開閉されるので、流動抵抗が小さく、圧縮効率が向上すると共に、スクロール流体機械の信頼性を向上することができる。また、両スクロール端板同士の摺動面面積を確保して背圧室と圧縮室とのシール性を向上させ、高出力化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図５を参照して、スクロール流体機械として用いられるスクロール圧縮機を説明する。スクロール圧縮機は、圧縮部と駆動部と給油経路を密閉容器１内に収納配設した構造となっている。  
圧縮部の基本要素は、固定スクロール２と旋回スクロール３とフレーム４である。固定スクロール２の基本構成部分は、ラップ２ａと端板２ｂと吸込口２ｃと吐出口２ｄであり、旋回スクロール３の基本構成部分は、ラップ３ａと端板３ｂと軸支持部３ｃと軸支持部端面３ｄである。フレーム４は密閉容器１に溶接等で固定し、固定スクロール２はフレーム４にボルト等で固定する。
【０００９】
旋回スクロール３を旋回駆動させる駆動部の基本要素は、回転駆動手段の一例として誘導電動機を用いた場合のステータ５およびロータ６と、回転軸７と旋回スクロール３の自転防止機構の主要部品であるオルダムリング８と、フレーム４と回転軸７を回転自在に係合する回転軸の主軸支持部９と、旋回スクロール３と回転軸７の偏芯部とを回転軸方向に移動可能に、かつ、回転自在に係合する旋回スクロールの軸支持部３ｃである。  
フレーム４には、主軸支持部９が内蔵される。ステータ５は、密閉容器１に焼ばめ等により固定する。ロータ６は、環状のステータ５内で回転可能に配置する。回転軸７は、主軸支持部９により回転自在に支持され、回転軸７の中間部がロータ６の中心部を貫通する。回転軸７には、軸心部に両端面に貫通する給油孔１０を設け、旋回スクロール３の運動に伴って生じる不釣り合い力を相殺し、圧縮機の振動を低く保つための平衡部品であるバランスウェイト１１を係合している。
【００１０】
オルダムリング８は、旋回スクロール３とともに、フレーム４と固定スクロール２により形成した背圧室１２内に配設され、オルダムリング８に形成した直交する２組のキー部分の１組が、フレーム４に構成したキー溝を、残りの１組が旋回スクロール端板３ｂの背面側に構成したキー溝を滑動する。  
密閉容器１の下部空間に溜めた潤滑油１３は、回転軸７の軸心部に設けた給油孔１０を経由して、給油孔１０の偏芯回転動作による遠心ポンプ作用などを用いて圧縮部や各支持部３ｃ，９へと給油される。
【００１１】
回転駆動手段が誘導電動機である場合、ロータ６はステータ５が発生する回転磁界により回転力を与えられ、ロータ６に固定された回転軸７は、ロータ６の回転に伴い回転動作を行う。旋回スクロール３は回転軸方向で移動可能に、かつ、回転自在に回転軸７の偏芯部と係合しており、回転軸７の回転運動はオルダムリング８などの自転防止機構により旋回スクロール３の旋回運動へと変換される。固定スクロール２と旋回スクロール３を噛み合せて形成する密閉空間である圧縮室１４の容積は、旋回スクロール３が旋回運動することにより減少する。圧縮動作では旋回スクロール３の旋回運動に伴い、作動流体が吸込パイプ１５，吸込口２ｃを経由して圧縮室１４へと吸込まれる。吸込まれた作動流体は、圧縮室１４での圧縮行程を経て、吐出口２ｄと導通し、吐出空間１６，吐出パイプ１７を経由し吐出される。なお、固定スクロール２と旋回スクロール３を噛み合せて圧縮動作をする際は、圧縮室１４からの作動流体の漏れが極力生じないように、十分な気密性を確保することが重要である。
【００１２】
一実施の形態について、図１〜図３を参照して詳細に説明する。  
図１は、スクロール圧縮機を示し、特に圧縮室から背圧室へ連通する連絡通路部の側面図である。オルダムリング８が滑動する旋回スクロール端板３ｂの背面側に形成される空間が背圧室１２であり、固定スクロール２と旋回スクロール３を噛み合せて形成した密閉空間が圧縮室１４となる。連絡通路２２は、旋回スクロール端板３ｂに設置され、連絡通路２２の背圧室１２に開口する背圧室側開口部２２ｂと連通路２２ａを背圧室１２に常時連通させている。
【００１３】
図２は、図１におけるＢ−Ｂ断面であり、圧縮動作中の連絡通路２２の作用と効果を説明する。  
連絡通路２２は、圧縮室１４に開口する連絡通路の圧縮室側開口部２２ｃとして図示され、図２は、旋回スクロール３のラップ内線側に形成する圧縮室１４が吸込み完了時である（ａ）を起点に、９０°毎の旋回スクロール３の旋回位置における各噛み合い状態を
（ｂ）〜（ｄ）に示したものである。  
旋回スクロール３の旋回運動に伴い、作動流体が固定スクロール吸込口２ｃを経由して圧縮室１４へ吸込まれる。吸込まれた作動流体は、旋回スクロール３の旋回運動に伴い、圧縮室１４内で順次容積を減少させられて、つまり、圧縮され、固定スクロール吐出口
２ｄとの導通位置に圧縮室１４が達した時点で吐出される。
【００１４】
連絡通路の圧縮室側開口部２２ｃは、旋回スクロール３のラップ内線側に形成する圧縮室１４が吸込み完了時である図２（ａ）の噛み合い状態で、固定スクロールの端板２ｂで塞がれずに、圧縮室１４に開口している。つまり、連絡通路２２を介して、背圧室１２と圧縮室１４とが連通している。  
圧縮動作が進行し、図２（ｂ）へ至る過程において、連絡通路の圧縮室側開口部２２ｃは、固定スクロールの端板２ｂに塞がれ始め、背圧室１２と圧縮室１４とを完全に連通させなくなり次第に閉塞される。
【００１５】
図２（ｂ）から（ｃ）に至る過程においては、連絡通路の圧縮室側開口部２２ｃは、固定スクロールの端板２ｂに塞がれて、背圧室１２と圧縮室１４とが閉塞される。  
図２（ｄ）に至ると、連絡通路の圧縮室側開口部２２ｃは、固定スクロールの端板２ｂから離れていき、圧縮室１４に開口し始めるため、背圧室１２と圧縮室１４とを連通させるようになる。
【００１６】
以上のように、連絡通路２２の圧縮室１４に開口する圧縮室側開口部２２ｃは、旋回スクロール３の旋回運動に伴い、固定スクロールの端板２ｂで間欠的に開閉される。  
したがって、背圧室１２と圧縮室１４をほぼ常時連通させる連絡通路に比べて、連通時間を短くすることができ、連絡通路２２を出入りする流体によるエネルギー（動力）損失を低減することができる。
【００１７】
連絡通路２２の背圧室側開口部２２ｂと連通路２２ａを背圧室１２に常時連通させているため、圧縮室側開口部２２ｃの間欠的な開閉で、背圧室１２と圧縮室１４を流出入する流体の必要十分な流量を、流動抵抗が小さく、かつ、圧縮動作を妨げずに、断続的に短い時間内で連通させることができる。  
また、連絡通路の圧縮室側開口部２２ｃの設置位置や開口部形状、あるいは旋回運動の旋回移動距離を調整することで、背圧室１２の圧力を制御し、圧縮室１４における作動流体の漏れを防ぎ、広い回転数範囲で十分な気密性を確保する押し付け力を生成することができる。
【００１８】
さらに、固定スクロールの端板で間欠的に開閉させる連絡通路２２が背圧室１２に開口する開口部２２ｂでなく、圧縮室１４に開口する開口部２２ｃであるため、連絡通路２２をより単純な形状、例えば曲がり部が少ないようにできる。そして、固定スクロール端板２ｂに窪み部２３を形成することが不要となり、両スクロール端板同士の摺動面面積を充分確保し、背圧室と圧縮室とのシール性を向上することができる。  
さらに、連絡通路２２と固定スクロール端板２ｂの加工が単純化できるとともに、連絡通路２２に必要な部品点数を減少させることができる。
【００１９】
さらに、背圧室１２と圧縮室１４とを最短距離で連通させるように、連絡通路２２を旋回スクロール端板３ｂに直孔で貫通させれば、連絡通路２２の流動抵抗をより小さく、加工をより単純化できる。
【００２０】
図２に示すような連絡通路の圧縮室側開口部２２ｃは、作動流体の吸込み完了後で圧縮行程中の圧縮室１４へ開口させることが望ましい。つまり、連絡通路の圧縮室側開口部
２２ｃを固定スクロール吸込口２ｃに導通する位置で開口させた場合、吸込む作動流体に比べて密度が大きく高温な潤滑油１３が、連絡通路２２を介して吸込口２ｃに送られ、作動流体を加熱膨張させ、吸込容積を減少させる。したがって、連絡通路の圧縮室側開口部２２ｃは、作動流体の吸込み完了後で圧縮行程中の圧縮室１４へ開口する方が効果をより大きくすることができる。  
図２では、旋回スクロール３のラップ外線側に形成される外線側圧縮室とラップ内線側に形成される内線側圧縮室との吸込み容積が異なるスクロールラップ(以下非対称ラップ)を用いて説明したが、外線側圧縮室と内線側圧縮室との吸込み容積が等しいスクロールラップ（以下対称ラップ）を用いても同様な作用と効果が得られる。
【００２１】
連絡通路の圧縮室側開口部の好適な設置位置について、図３を用いて詳細に説明する。図３で旋回スクロール端板３ｂ上の斜線部２４ａと二重斜線部２４ｂを合わせた範囲２４は、固定スクロール２と旋回スクロール３に非対称ラップを用いた場合における旋回スクロールラップ３ａの最外周部で、かつ、旋回スクロールラップ３ａの外線から外周側へ旋回移動距離を加えた範囲である。この範囲２４は、旋回スクロール３の旋回運動に伴う固定スクロール端板２ｂとの摺動面であり、旋回スクロール３の旋回位置によって圧縮室
１４を形成する面でもある。  
したがって、範囲２４に、連絡通路２２の圧縮室１４に開口する圧縮室側開口部２２ｃを設置することで、圧縮室側開口部２２ｃは旋回スクロール３の旋回運動に伴い、固定スクロール端板２ｂで間欠的に開閉することになる。よって、範囲２４に連絡通路２２の圧縮室側開口部２２ｃを配置することが望ましい。
【００２２】
固定スクロール２と旋回スクロール３に対称ラップを用いた場合には、二重斜線部24ｂのみが連絡通路の圧縮室側開口部２２ｃを配置する好適な範囲になる。  
非対称ラップは、作動流体の吸込みを完了させ、圧縮行程を開始する固定スクロールラップ２ａの内線が、対称ラップに比べて吸込口２ｃ側へ延長される。そのため、非対称ラップを用いる場合、斜線部２４ａは、旋回スクロール３の旋回運動に伴う固定スクロール端板２ｂとの摺動面であり、旋回スクロール３の旋回位置によって圧縮室１４を形成する面ともなり、連絡通路の圧縮室側開口部２２ｃの好適な配置範囲となる。そして、非対称ラップを用いた方が、対称ラップに比べて、連絡通路の圧縮室側開口部２２ｃを設置する範囲を拡大することができる。
【００２３】
また、各軸受を潤滑した潤滑油の大部分が圧縮室１４へ混入する構造のスクロール流体機械に適用することも可能であるが、旋回スクロール３の下端面とその下端面に対面するフレーム４内にシール部材を設け、潤滑油の大部分を圧縮室１４へ混入させることなく、各軸受を潤滑させる油戻し手段を設けた構造のスクロール流体機械に適用する方が、連絡通路２２を連通して圧縮室１４へ流出入する潤滑油の流量を抑えることができる。
【００２４】
他の実施の形態について、図４を用いて詳細に説明する。図４は、スクロール圧縮機の連絡通路周辺における側面図である。  
連絡通路２２の背圧室１２に開口する開口部２２ｂは、旋回スクロール端板３ｂの外周側端面となっている。旋回スクロール端板３ｂの外周側端面とフレーム４に囲まれた空間には、圧縮室１４や両スクロール端板の摺動面をシールする潤滑油１３が溜まりやすく、冷媒などの作動流体よりも密度が大きい潤滑油１３が溜まると、旋回スクロール３が旋回運動をする際に、旋回スクロール端板３ｂの外周側端面で潤滑油１３を噛み込んだり、または撹拌されたりするため、損失が増大する。  
しかし、開口部２２ｂが旋回スクロール端板３ｂの外周側面に設けてあるので、旋回スクロール端板３ｂの外周側面とフレーム４に囲まれた空間の潤滑油１３を旋回スクロール３の旋回運動に伴い、連絡通路２２の背圧室側開口部２２ｂから連通路２２ａを通し、圧縮室側開口部２２ｃ，圧縮室１４へと強制的に送ることができ、潤滑油１３の噛み込みや撹拌によって生じる損失を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明による一実施の形態の部分側断面図。
【図２】一実施の形態における動作を説明する平面図。
【図３】一実施の形態における連絡通路の設置範囲を示す平面図。
【図４】他の実施の形態における部分側断面図。
【図５】一実施の形態の側断面図。
【符号の説明】
【００２６】
２…固定スクロール、２ａ…固定スクロールラップ、２ｂ…固定スクロール端板、２ｃ…固定スクロール吸込口、２ｄ…固定スクロール吐出口、３…旋回スクロール、３ａ…旋回スクロールラップ、３ｂ…旋回スクロール端板、３ｃ…旋回スクロール軸支持部、３ｄ…軸支持部端面、４…フレーム、５…ステータ、６…ロータ、７…回転軸、８…オルダムリング、９…主軸支持部、１２…背圧室、１４…圧縮室、１５…吸込パイプ、１６…吐出空間、１７…吐出パイプ、１８…シール部材、２２…連絡通路、２２ａ…連通路、２２ｂ…背圧室側開口部、２２ｃ…圧縮室側開口部。
【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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