(57)【要約】【課題】圧縮効率の高いスクロール圧縮機を提供する。【解決手段】スクロール圧縮機１０は、固定スクロール３０と、可動スクロール４０と、ハウジング６１と、背圧調整機構１１０とを備える。可動スクロール４０は、旋回可能であり、固定スクロール３０と組み合わされて圧縮室Ｓｃを形成する。ハウジング６１は、可動スクロール４０の背面側の一部に背圧室Ｓｂを有し、可動スクロール４０を背面側から支持する。背圧調整機構１１０は、圧縮室Ｓｃで圧縮されている途中の中間圧冷媒を、可動スクロール４０が旋回する回転数に応じた導出量で背圧室Ｓｂに導出する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定スクロール（３０）と、
前記固定スクロールと組み合わされて圧縮室（Ｓｃ）を形成する、旋回可能な可動スクロール（４０）と、
前記可動スクロールの背面側の一部に背圧室（Ｓｂ）を有し、前記可動スクロールを背面側から支持するハウジング（６１）と、
前記圧縮室で圧縮されている途中の中間圧冷媒を、前記可動スクロールが旋回する回転数に応じた導出量で前記背圧室に導出する背圧調整機構（１１０，１１０Ａ）と、
を備えるスクロール圧縮機（１０，１０Ａ）。
【請求項２】
前記背圧調整機構は、
前記可動スクロールが旋回する回転数に応じて、前記圧縮室に連通する第１流路と前記背圧室に連通する第２流路との間に、流路面積が可変する第３流路を形成する、
請求項１に記載のスクロール圧縮機。
【請求項３】
前記可動スクロールは、円筒形状の座ぐり部（４５）を有し、
前記背圧調整機構は、前記座ぐり部の内部に配置され、
回転軸（１１１ａ）及びスライド溝（１１１ｂ）を含み、前記回転軸により前記ハウジングに軸支され、前記座ぐり部の内周面に外周面が接することにより自転する、円筒形状の回転部材（１１１）と、
前記スライド溝に移動可能に配置され、前記第３流路を形成する中空のスライド部材（１１２）と、
前記回転軸と前記スライド部材とに連結し、前記可動スクロールが旋回する回転数に応じて前記スライド部材を移動させる連結部材（１１３）と、
を有する請求項２に記載のスクロール圧縮機。
【請求項４】
前記座ぐり部の内周面と、前記回転部材の外周面とが互いに噛み合うギア構造である、
請求項３に記載のスクロール圧縮機。
【請求項５】
前記可動スクロールの旋回の回転数と、前記回転部材の自転の回転数との比が整数倍である、
請求項３または４に記載のスクロール圧縮機。
【請求項６】
前記可動スクロールの旋回の回転数と、前記回転部材の自転の回転数との比が、１：２である、
請求項３から５のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機。
【請求項７】
前記背圧調整機構（１１０Ａ）は、前記可動スクロールが旋回する回転数に応じて前記中間圧冷媒の導出量を変化させる可動制御弁（１１５）である、
請求項１に記載のスクロール圧縮機（１０Ａ）。
【請求項８】
前記中間圧冷媒は、Ｒ３２冷媒が５０％以上含まれたものである、
請求項１から７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、スクロール圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、冷媒ガス圧縮時に、可動スクロールに対して固定スクロール側への押付力を加えることで、可動スクロールが固定スクロールから離反することを防止するスクロール圧縮機が存在する。
【０００３】
この種のスクロール圧縮機において、可動スクロールの背面の一部に形成される背圧室に圧縮途中の中間圧冷媒を導出して、可動スクロールへの押付力を生じさせるものがある。具体的には、この種のスクロール圧縮機では、背圧室に中間圧冷媒を導出するために、固定スクロールと可動スクロールとのスラスト面に中間圧冷媒の導出経路が設けられる（例えば、特許文献１（特開２０１０−０４３６４１号公報））。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述したスクロール圧縮機では、可動スクロールが旋回する回転数が高くなると、導出経路の開口時間が短くなる。そのため、回転数が高くなる分だけ開口回数が増えるものの、背圧室への中間圧冷媒の導出量が減少することになる。結果として、可動スクロールに対する押付力が最適値から乖離することがあり、スクロール圧縮機の圧縮効率が上がらないことがある。
【０００５】
本発明の課題は、圧縮効率の高いスクロール圧縮機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１観点に係るスクロール圧縮機は、固定スクロールと、可動スクロールと、ハウジングと、背圧調整機構と、を備える。ここで、可動スクロールは、旋回可能なものである。また、可動スクロールは、固定スクロールと組み合わされて圧縮室を形成する。ハウジングは、可動スクロールの背面側の一部に背圧室を有し、可動スクロールを背面側から支持する。背圧調整機構は、可動スクロールが旋回する回転数に応じた導出量で、圧縮室で圧縮されている途中の中間圧冷媒を背圧室に導出する。
【０００７】
第１観点に係るスクロール圧縮機では、背圧調整機構が、可動スクロールが旋回する回転数に応じた導出量で、中間圧冷媒を背圧室に導出するので、圧縮室と背圧室との圧力のバランスを最適化できる。これにより、圧縮効率の高いスクロール圧縮機を提供できる。
【０００８】
本発明の第２観点に係るスクロール圧縮機は、第１観点に係るスクロール圧縮機において、背圧調整機構が、可動スクロールが旋回する回転数に応じて、圧縮室に連通する第１流路と背圧室に連通する第２流路との間に、流路面積が可変する第３流路を形成する。
【０００９】
第２観点に係るスクロール圧縮機では、可動スクロールが旋回する回転数に応じて、圧縮室と背圧室との間に流路面積が可変する流路を形成できる。これにより、可動スクロールが旋回する回転数に応じた導出量の中間圧冷媒を背圧室に導出できる。
【００１０】
本発明の第３観点に係るスクロール圧縮機は、第２観点に係るスクロール圧縮機において、可動スクロールが、円筒形状の座ぐり部を有し、背圧調整機構が、座ぐり部の内部に配置される。背圧調整機構は、回転部材と、スライド部材と、連結部材と、を有する。回転部材は、回転軸及びスライド溝を含む、円筒形状の部材である。この回転部材は、回転軸によりハウジングに軸支され、座ぐり部の内周面に外周面が接することにより自転する。スライド部材は、スライド溝に移動可能に配置される中空の部材である。連結部材は、回転軸とスライド部材とに連結し、可動スクロールが旋回する回転数に応じてスライド部材を移動させる部材である。
【００１１】
第３観点に係るスクロール圧縮機では、回転部材の回転により生じる遠心力を利用して、スライド部材を移動させて、中間圧冷媒の導出量を変化させることができる。
【００１２】
本発明の第４観点に係るスクロール圧縮機は、第３観点に係るスクロール圧縮機において、座ぐり部の内周面と、回転部材の外周面とが互いに噛み合うギア構造である。
【００１３】
第４観点に係るスクロール圧縮機では、可動スクロールの旋回に応じて、回転部材を自転させることができる。
【００１４】
本発明の第５観点に係るスクロール圧縮機は、第３観点または第４観点に係るスクロール圧縮機において、可動スクロールの旋回の回転数と、回転部材の回転数との比が整数倍である。
【００１５】
第５観点に係るスクロール圧縮機では、可動スクロールの旋回による回転位置と回転部材の自転による回転位置とを定常的に一致させることができる。
【００１６】
本発明の第６観点に係るスクロール圧縮機は、第２観点から第５観点のいずれかに係るスクロール圧縮機において、可動スクロールの旋回の回転数と、回転部材の回転数との比が、１：２である。
【００１７】
第６観点に係るスクロール圧縮機では、上記の関係を具備するので、可動スクロール及び回転部材を、容易に設計できる。
【００１８】
本発明の第７観点に係るスクロール圧縮機は、第１観点に係るスクロール圧縮機において、背圧調整機構が、可動スクロールが旋回する回転数に応じて中間圧冷媒の導出量を変化させる可動制御弁である。
【００１９】
第７観点に係るスクロール圧縮機では、可動制御弁を用いているので、電気的制御により、中間圧冷媒の導出量を高精度に制御できる。
【００２０】
本発明の第８観点に係るスクロール圧縮機は、第１観点から第７観点のいずれかに係るスクロール圧縮機において、Ｒ３２冷媒が５０％以上含まれた冷媒を用いている。
【００２１】
第８観点に係るスクロール圧縮機では、Ｒ３２冷媒等を用いても、圧縮効率の高いスクロール圧縮機を提供できる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係るスクロール圧縮機では、背圧調整機構が、可動スクロールが旋回する回転数に応じた導出量で、中間圧冷媒を背圧室に導出するので、圧縮室と背圧室との圧力のバランスを最適化できる。これにより、圧縮効率の高いスクロール圧縮機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態に係るスクロール圧縮機１０が使用される空気調和装置１の概要を示す模式図である。
【図２】同実施形態に係るスクロール圧縮機１０の縦断面の構成を示す模式図である。
【図３】同実施形態に係るスクロール圧縮機構６０の横断面の構成を示す模式図である。
【図４】同実施形態に係るスクロール圧縮機構６０縦断面の構成の一部を模式的に示す一部拡大図である。遠心力が働いていない状態を示している。
【図５】同実施形態に係る背圧調整機構１１０の構成を模式的に示す平面図である。
【図６】同実施形態に係る可動スクロール４０及び背圧調整機構１１０の相対的位置関係を示す概略平面図である（旋回角度０度）。遠心力が働いていない状態を示している。
【図７】同実施形態に係る可動スクロール４０及び背圧調整機構１１０の相対的位置関係を示す概略平面図である（旋回角度４５度）。
【図８】同実施形態に係る可動スクロール４０及び背圧調整機構１１０の相対的位置関係を示す概略平面図である（旋回角度９０度）。
【図９】同実施形態に係る可動スクロール４０及び背圧調整機構１１０の相対的位置関係を示す概略平面図である（旋回角度１３５度）。
【図１０】同実施形態に係る可動スクロール４０及び背圧調整機構１１０の相対的位置関係を示す概略平面図である（旋回角度１８０度）。
【図１１】同実施形態に係る可動スクロール４０及び背圧調整機構１１０の相対的位置関係を示す概略平面図である（旋回角度２２５度）。
【図１２】同実施形態に係る可動スクロール４０及び背圧調整機構１１０の相対的位置関係を示す概略平面図である（旋回角度２７０度）。
【図１３】同実施形態に係る可動スクロール４０及び背圧調整機構１１０の相対的位置関係を示す概略平面図である（旋回角度３１５度）。
【図１４】同実施形態に係る可動スクロール４０及び背圧調整機構１１０の相対的位置関係を示す概略平面図である（旋回角度３６０度）。
【図１５】同実施形態に係る可動スクロール４０及び背圧調整機構１１０の相対的位置関係を示す概略平面図である（旋回角度０度）。遠心力が働いている状態を示している。
【図１６】同実施形態に係るスクロール圧縮機構６０縦断面の構成の一部を模式的に示す一部拡大図である。遠心力が働いている状態を示している。
【図１７】変形例１Ｂに係るハウジング６１の断面構成を示す模式図である。
【図１８】変形例１Ｂに係るシールプレート６５の構成を示す模式図である。
【図１９】変形例１Ｃに係る可動側連通孔４８及び背圧調整機構１１０の位置関係を示す概略平面図である。
【図２０】本発明の第２実施形態に係るスクロール圧縮機１０Ａの縦断面の構成を示す模式図である。
【図２１】同実施形態に係るスクロール圧縮機構６０縦断面の構成の一部を模式的に示す一部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態に係るスクロール圧縮機１０を、図面を参照しながら説明する。なお、下記の実施形態に係るスクロール圧縮機１０は、本発明の圧縮機の一例にすぎず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００２５】
（１）スクロール圧縮機が使用される空気調和装置の概要
図１は本発明の第１実施形態に係るスクロール圧縮機１０が使用される空気調和装置１の概要を示す模式図である。ここでは、冷房運転専用の空気調和装置を示しているが、スクロール圧縮機１０が使用される空気調和装置は、暖房運転専用であってもよいし、冷房運転および暖房運転の両方が実施可能なものであってもよい。
【００２６】
空気調和装置１は、スクロール圧縮機１０を有する室外ユニット２と、室内ユニット３と、液冷媒連絡配管４と、ガス冷媒連絡配管５とを有する。室外ユニット２は、アキュムレータ６と、スクロール圧縮機１０と、室外熱交換器７と、膨張弁８とを有する。室内ユニット３は、室内熱交換器３ａを有する。液冷媒連絡配管４及びガス冷媒連絡配管５は、それぞれ室外ユニット２及び室内ユニット３を接続する。これらの機器が、冷媒配管により図１のように接続されて、冷媒回路が構成される。
【００２７】
スクロール圧縮機１０は、吸入管２３を介して吸入した冷媒を、後述する圧縮室Ｓｃで圧縮し、圧縮後の冷媒を吐出管２４から吐出する。吸入管２３は室内熱交換器３ａと接続し、吐出管２４は室外熱交換器７と接続する。
【００２８】
（２）スクロール圧縮機の構成
図２は本発明の第１実施形態に係るスクロール圧縮機１０の縦断面の構成を示す模式図である。スクロール圧縮機１０は、図２に示されるように、ケーシング２０と、固定スクロール３０及び可動スクロール４０を含むスクロール圧縮機構６０と、駆動モータ７０と、クランクシャフト８０と、下部ハウジング９０と、背圧調整機構１１０とを備える。
【００２９】
なお、図２では中心から右側と左側とで異なる方向の断面図を示している。すなわち、図２において、背圧調整機構１１０と吸入管２３とが対向する位置に示されているが、実際には、これらの部材は最適な位置に配置される。
【００３０】
以下の説明では、構成部材の位置関係等を説明するため、「上」、「下」等の表現を用いる場合がある。ここでは、図２の矢印Ｕの方向を上、矢印Ｕと逆方向を下と呼ぶ。また、以下の説明では、「垂直」、「水平」、「縦」、「横」等の表現を用いる場合があるが、上下方向を垂直方向かつ縦方向とする。
【００３１】
（２−１）ケーシング
スクロール圧縮機１０は、縦長円筒状のケーシング２０を有する。ケーシング２０は、上下が開口した略円筒状の円筒部材（胴体部）２１と、円筒部材２１の上端および下端にそれぞれ設けられた上蓋２２ａおよび下蓋２２ｂとを有する。円筒部材２１と、上蓋２２ａおよび下蓋２２ｂとは、気密を保つように溶接により固定される。
【００３２】
ケーシング２０には、スクロール圧縮機構６０、駆動モータ７０、クランクシャフト８０、および下部ハウジング９０を含むスクロール圧縮機１０の構成機器が収容される。スクロール圧縮機構６０は、円筒部材２１内の上部に配置される。また、ケーシング２０の下部には油溜まり空間Ｓｏが形成される。油溜まり空間Ｓｏには、スクロール圧縮機構６０等を潤滑するための冷凍機油Ｏが溜められる。
【００３３】
ケーシング２０の上部には、ガス冷媒を吸入し、スクロール圧縮機構６０にガス冷媒を供給する吸入管２３が、上蓋２２ａを貫通して設けられる。吸入管２３の下端は、固定スクロール３０の吸入接続口３４ｅに接続される。これにより、吸入管２３は、後述するスクロール圧縮機構６０の圧縮室Ｓｃと連通する。吸入管２３には、スクロール圧縮機１０による圧縮前の、冷凍サイクルにおける低圧の冷媒が流入する。
【００３４】
ケーシング２０の円筒部材２１の中間部には、吐出管２４が設けられる。ここでは、ケーシング２０の内部の吐出管２４の端部が、スクロール圧縮機構６０のハウジング６１の下方に形成された高圧空間Ｓ１に突き出るように配置される。吐出管２４からは、スクロール圧縮機構６０による圧縮後の、冷凍サイクルにおける高圧の冷媒ガスが吐出される。
【００３５】
（２−２）スクロール圧縮機構
図３はスクロール圧縮機構６０の横断面の構成を示す模式図である。図４はスクロール圧縮機構６０縦断面の構成の一部を模式的に示す一部拡大図である。スクロール圧縮機構６０は、ハウジング６１と、ハウジング６１の上方に配置される固定スクロール３０と、固定スクロール３０と組み合わされて圧縮室Ｓｃを形成する可動スクロール４０と、を有する。
【００３６】
（２−２−１）固定スクロール
固定スクロール３０は、図２に示されるように、平板状の固定側鏡板３２と、固定側鏡板３２の前面（図２における下面）から突出する渦巻状の固定側ラップ３３と、固定側ラップ３３を囲む外縁部３４とを有する。
【００３７】
固定側鏡板３２の中央部には、スクロール圧縮機構６０の圧縮室Ｓｃに連通する吐出口３２ａが、固定側鏡板３２を厚さ方向に貫通して形成される。吐出口３２ａの上側には、カバー部材３７により、吐出室３６が区画される。圧縮室Ｓｃで圧縮された冷媒は、吐出口３２ａから吐出室３６に吐出され、固定スクロール３０およびハウジング６１に形成された冷媒通路（図示せず）を通過して、下部の高圧空間Ｓ１に流入する。このような構成により、高圧空間Ｓ１は、スクロール圧縮機構６０の吐出冷媒の圧力と同等の圧力雰囲気になる。
【００３８】
固定側ラップ３３は、吐出口３２ａから外縁部３４に亘って渦巻き状に延びて形成される（図３を参照）。
【００３９】
固定スクロール３０の外縁部３４には吸入接続口３４ｅが設けられる。この吸入接続口３４ｅを介して、吸入管２３から流入する冷媒がスクロール圧縮機構６０の圧縮室Ｓｃに導入される。また、吸入接続口３４ｅには、冷媒の逆流を防ぐ逆止弁（図示せず）が設けられる。
【００４０】
また、固定スクロール３０の外縁部３４の下面（即ち、スラスト面）には、図３に示すように、固定側連通孔３８が形成される。固定側連通孔３８の流入端は、外縁部３４の内周面に開口し、固定側連通孔３８の流出端は、後述する可動側連通孔４８と断続する位置に形成される。具体的には、固定側連通孔３８は、流入溝部３８ａと中間溝部３８ｂと流出溝部３８ｃとが連続して一体に形成される。流入溝部３８ａは、外縁部３４の内周面から径方向外方に延びている。中間溝部３８ｂは、流入溝部３８ａの径方向外方の端部から屈曲して周方向に延びている。流出溝部３８ｃは、中間溝部３８ｂの流出側から径方向内方に屈曲しており、その流出端部が可動側連通孔４８の旋回軌跡に重複するように構成される。
【００４１】
（２−２−２）可動スクロール
可動スクロール４０は、図２，３に示されるように、平板状の可動側鏡板４１と、可動側鏡板４１の前面（図２における上面）から突出する渦巻状の可動側ラップ４２と、可動側鏡板４１の背面（図２における下面）から突出する円筒状のボス部４３とを有する。
【００４２】
ここで、固定スクロール３０の固定側ラップ３３と、可動スクロール４０の可動側ラップ４２とは、固定側鏡板３２の下面と可動側鏡板４１の上面とが対向する状態で組み合わされる。これにより、隣接する固定側ラップ３３と可動側ラップ４２との間に、圧縮室Ｓｃが形成される。そして、可動スクロール４０が固定スクロール３０に対して公転することにより、圧縮室Ｓｃの体積が周期的に変化する。これにより、スクロール圧縮機構６０において、冷媒の吸入・圧縮・吐出が行われる。
【００４３】
ボス部４３は、上端の塞がれた円筒状の形態を有する。ボス部４３の中空部には、後述するクランクシャフト８０の偏心部８１が挿入される。これにより、可動スクロール４０とクランクシャフト８０とが連結される。ボス部４３は、可動スクロール４０とハウジング６１との間に形成される偏心部空間６２に配置される。偏心部空間６２は、固定スクロール３０およびハウジング６１に形成された冷媒通路（図示せず）及びクランクシャフト８０の給油経路８３等を介して高圧空間Ｓ１と連通する。したがって、偏心部空間６２には高い圧力が作用する。この圧力により、偏心部空間６２内の可動側鏡板４１の下面が、固定スクロール３０に向かって上方に押し付けられ、可動スクロール４０が固定スクロール３０に密着する。
【００４４】
また、可動スクロール４０は、オルダムリング５８を介してハウジング６１に支持される。オルダムリング５８は、可動スクロール４０の自転を防止し、公転を可能にする部材である。
【００４５】
また、可動スクロール４０の可動側鏡板４１の一部には、後述する背圧調整機構１１０を配置するための座ぐり部４５が形成される。具体的には、座ぐり部４５は、可動側鏡板４１の背面（図２において、ハウジング６１側）から上方に向かって繰り抜かれた円筒形状の空間である。ただし、座ぐり部４５の内周面は真円ではなく、ギア構造を形成するために、歯形等の形状に形成される。
【００４６】
また、可動スクロール４０の可動側鏡板４１には、可動側連通孔４８が形成される。可動側連通孔４８は、可動スクロール４０の座ぐり部４５に連通するように、可動側鏡板４１を軸方向に貫通する。可動スクロール４０が旋回運動を行うと、これに伴い可動側連通孔４８も同様の旋回半径で変位する。そして、可動スクロール４０が所定の旋回角度の位置となったときに、可動側連通孔４８の流入端が、固定側連通孔３８に連通する。また、可動側連通孔４８の流出端は、座ぐり部４５に設けられた背圧調整機構１１０及び／又は背圧室Ｓｂに連通する。
【００４７】
（２−２−３）ハウジング
ハウジング６１は、円筒部材２１に圧入され、その外周面において周方向の全体に亘って円筒部材２１に固定される。また、ハウジング６１と固定スクロール３０とは、ハウジング６１の上端面が、固定スクロール３０の外縁部３４の下面と密着するように、図示しないボルト等により固定される。
【００４８】
ハウジング６１には、上面中央部に凹むように配置される凹部６１ａと、凹部６１ａの下方に配置される軸受部６１ｂとが形成される。凹部６１ａは、可動スクロール４０のボス部４３が配置される偏心部空間６２の側面を囲む。軸受部６１ｂには、クランクシャフト８０の主軸８２を軸支する軸受６３が配置される。軸受６３は、軸受６３に挿入された主軸８２を回転自在に支持する。
【００４９】
また、ハウジング６１の上面には略環状の溝部６４が形成される。溝部６４は、可動側鏡板４１の下面に密着することで背圧室Ｓｂを形成する。背圧室Ｓｂは、可動側連通孔４８および／又は背圧調整機構１１０と連通しており、可動スクロール４０が所定の旋回角度の位置となったときに、圧縮室Ｓｃと連通する。したがって、可動スクロール４０が所定の旋回角度の位置となったときには、圧縮室Ｓｃで圧縮されている途中の中間圧冷媒が背圧室Ｓｂに導出されることになる。
【００５０】
（２−３）駆動モータ
駆動モータ７０は、円筒部材２１の内壁面に固定された環状のステータ７１と、ステータ７１の内側に、僅かな隙間（エアギャップ通路）を空けて回転自在に収容されたロータ７２とを有する。
【００５１】
ロータ７２は、円筒部材２１の軸心に沿って上下方向に延びるように配置されたクランクシャフト８０を介して可動スクロール４０と連結する。ロータ７２が回転することで、可動スクロール４０は、固定スクロール３０に対して公転する。
【００５２】
（２−４）クランクシャフト
クランクシャフト８０（駆動軸）は、円筒部材２１内に配置され、スクロール圧縮機構６０を駆動するものである。具体的には、クランクシャフト８０は、駆動モータ７０の駆動力を可動スクロール４０に伝達する。クランクシャフト８０は、円筒部材２１の軸心に沿って上下方向に延びるように配置され、駆動モータ７０のロータ７２と、スクロール圧縮機構６０の可動スクロール４０とを連結する。
【００５３】
クランクシャフト８０は、円筒部材２１の軸心と中心軸が一致する主軸８２と、円筒部材２１の軸心に対して偏心した偏心部８１とを有する。偏心部８１は、前述したように可動スクロール４０のボス部４３に挿入される。主軸８２は、ハウジング６１の軸受６３、および、後述する下部軸受９１により、回転自在に支持される。主軸８２は、軸受部６１ｂと下部ハウジング９０との間で、駆動モータ７０のロータ７２に連結する。
【００５４】
クランクシャフト８０の内部には、スクロール圧縮機構６０等に冷凍機油Ｏを供給するための給油経路８３が形成される。主軸８２の下端は、ケーシング２０の下部に形成された油溜まり空間Ｓｏ内に位置し、油溜まり空間Ｓｏの冷凍機油Ｏは、給油経路８３を通じてスクロール圧縮機構６０等に供給される。
【００５５】
（２−５）下部ハウジング
下部ハウジング９０は、円筒部材２１内の下部に設けられ、クランクシャフト８０を軸支するものである。具体的には、下部ハウジング９０は、クランクシャフト８０の下端側に下部軸受９１を有する。これにより、クランクシャフト８０の主軸８２を回転自在に支持する。なお、下部ハウジング９０には、クランクシャフト８０の給油経路８３に連通するオイルピックアップが固定される。
【００５６】
（２−６）背圧調整機構
図５は背圧調整機構１１０の構成を模式的に示す平面図である。背圧調整機構１１０は、圧縮室Ｓｃで圧縮されている途中の中間圧冷媒を、可動スクロール４０が旋回する回転数に応じた導出量で背圧室Ｓｂに導出する。具体的には、図４，５に示すように、背圧調整機構１１０は、回転部材１１１、スライド部材１１２、及び連結部材１１３を有する。また、背圧調整機構１１０本体は、前述したように、可動スクロール４０の座ぐり部４５の内部に配置される。
【００５７】
回転部材１１１は、略円筒形状の部材であり、回転軸１１１ａ、スライド溝１１１ｂ及び底面部１１１ｃを含むものである。この回転部材１１１は、回転軸１１１ａによりハウジング６１に軸支され、座ぐり部４５の内周面に外周面が接することにより自転する。詳しくは、回転部材１１１の外周面が歯形等の形状に形成される。これにより、回転部材１１１の外周面と、座ぐり部４５の内周面とが互いに噛み合うギア構造を形成し、可動スクロールの旋回に応じて回転部材１１１が自転する。また、このギア構造は、可動スクロール４０の旋回の回転数と、回転部材１１１の自転の回転数との比が整数倍となるように形成される。好ましくは、ギア構造は、可動スクロール４０の旋回の回転数と、回転部材１１１の自転の回転数との比が、１：２となるように形成される。また、底面部１１１ｃの一部であってスライド溝１１１ｂの底面には、回転側連通孔１１８が形成される。
【００５８】
スライド部材１１２は、中空の直方体形状の部材である。このスライド部材１１２は、スライド溝１１１ｂに移動可能に配置される。スライド部材１１２の上方の開口部分は、可動スクロール４０の旋回速度及び旋回位置に応じて、可動側連通孔４８に連通する。また、スライド部材１１２の下方の開口部分は、常に回転側連通孔１１８に連通する。
【００５９】
連結部材１１３は、回転軸１１１ａとスライド部材１１２とに連結し、可動スクロール４０が旋回する回転数に応じてスライド部材１１２を移動させる。例えば、スライド部材１１２は、バネのような弾性体により構成される。弾性体を用いることにより、可動スクロール４０の旋回によって生じる遠心力に対して、スライド部材１１２に復元力が作用する。これにより、可動スクロール４０が旋回する回転数に応じた変位量でスライド部材１１２を移動させることが可能となる。
【００６０】
（３）スクロール圧縮機の動作
（３−１）冷媒の圧縮
上述したスクロール圧縮機１０の動作について説明する。
【００６１】
まず、駆動モータ７０が起動する。これにより、ロータ７２がステータ７１に対して回転し、ロータ７２が固定されたクランクシャフト８０が回転する。クランクシャフト８０が回転すると、クランクシャフト８０に連結された可動スクロール４０が固定スクロール３０に対して公転する。この際、冷凍サイクルにおける低圧のガス冷媒が、吸入管２３を通って、圧縮室Ｓｃに吸引される。続いて、可動スクロール４０が公転するのに従い、吸入管２３と圧縮室Ｓｃとが連通しなくなる。そして、圧縮室Ｓｃの容積が減少するのに伴って、圧縮室Ｓｃの内部の圧力が上昇する。
【００６２】
圧縮室Ｓｃ内のガス冷媒は、圧縮室Ｓｃの容積が減少するのに伴って圧縮され、最終的に高圧のガス冷媒となる。高圧のガス冷媒は、固定側鏡板３２の中心付近に位置する吐出口３２ａから吐出される。その後、高圧のガス冷媒は、固定スクロール３０およびハウジング６１に形成された冷媒通路を通過して、高圧空間Ｓ１に流入する。高圧空間Ｓ１に流入した高圧のガス冷媒は、吐出管２４から吐出される。
【００６３】
なお、高圧空間Ｓ１と偏心部空間６２とは連通しており、高圧冷媒が偏心部空間６２にも流入する。これにより、可動スクロール４０に対して上方に圧力が加えられ、可動スクロール４０が固定スクロール３０に押し付けられる。
【００６４】
（３−２）背圧調整機構の動作
上述したスクロール圧縮機１０においては、可動スクロール４０の旋回に応じて、圧縮室Ｓｃと背圧室Ｓｂとが断続的に連通する。そのため、圧縮室Ｓｃで圧縮途中の中間圧冷媒が背圧室Ｓｂに導出され、可動スクロール４０に対して上方に圧力が加えられる。
【００６５】
（３−２−１）起動から所定時間まで
図６〜１４は、可動スクロール４０及び背圧調整機構１１０の相対的位置関係を示す概略平面図である。ここでは、図６〜１４は、可動スクロールの旋回軌道に対する旋回角度が、それぞれ、０度，４５度，９０度，１３５度，１８０度，２２５度，２７０度，３１５度，３６０度のときの状態を示している。また、旋回角度０度の位置において、固定側連通孔３８と可動側連通孔４８とが連通するものとする。なお、旋回角度の数値は便宜上の定義したものであり、これに限るものではない。
【００６６】
スクロール圧縮機１０が起動した直後は、可動スクロール４０の旋回速度が遅いため、スライド部材１１２には弱い遠心力が働く。そのため、図６に示すように、スライド部材１１２が回転部材１１１の内側に位置することになる（図４も参照）。したがって、旋回角度０度の位置において、可動側連通孔４８の背圧調整機構１１０に接する部分Ｈａの一部が、スライド部材１１２の中空領域と連通しない。一方、旋回角度０度の位置において、可動側連通孔４８の背圧調整機構１１０に接していない部分Ｈｂは、座ぐり部４５の下方に設けられた背圧室Ｓｂ（図示せず）に連通する。
【００６７】
続いて、旋回角度が４５〜３１５度の位置になると、図７〜１３に示すように、固定側連通孔３８及び可動側連通孔４８が連通しなくなるので、圧縮室Ｓｃと背圧室Ｓｂとが連通しなくなる。そして、旋回角度が３６０度、すなわち０度の位置と同じ位置に戻ると、図１４に示すように、可動側連通孔４８の背圧調整機構１１０に接していない部分Ｈｂが、座ぐり部４５の下方に設けられた背圧室Ｓｂ（図示せず）に連通する。要するに、本実施形態に係るスクロール圧縮機１０は、旋回角度が０度の位置になったときに、圧縮室Ｓｃと背圧室Ｓｂとが連通するものである。
【００６８】
この後、所定時間に達するまで、可動スクロール４０の旋回速度は徐々に上昇していく。この間、可動スクロール４０の旋回速度の上昇につれて、スライド部材１１２に遠心力が徐々に強く働くようになる。そのため、スライド部材１１２は、可動スクロール４０の旋回速度に応じて、回転部材１１１の内側から外側に徐々に移動する。これに伴い、旋回角度０度の位置において、可動側連通孔４８の背圧調整機構１１０に接する部分Ｈａの一部とスライド部材の中空領域とが徐々に連通するようになる。
【００６９】
ここで、図１５，１６に示すように、可動側連通孔４８の背圧調整機構１１０に接する部分Ｈａの一部がスライド部材１１２の中空領域と連通すると、可動側連通孔４８は、スライド部材１１２の底面の回転側連通孔１１８にも連通することになる。この結果、可動側連通孔４８から背圧室Ｓｂへの中間圧冷媒の導出量が増大する。
【００７０】
換言すると、起動から所定時間までは、可動スクロール４０の旋回速度の上昇に応じて、可動側連通孔４８から背圧室Ｓｂへの流路面積が徐々に増大し、可動側連通孔４８から背圧室Ｓｂへの中間圧冷媒の導出量も徐々に増大する。
【００７１】
（３−２−２）所定時間経過後
所定時間経過後は、可動スクロール４０の旋回速度が一定となる。そのため、スライド部材１１２に働く遠心力も一定となり、スライド部材１１２が回転部材１１１の内部で一定の位置に留まる。これにより、可動側連通孔４８から背圧室Ｓｂへの流路面積が一定となり、可動側連通孔４８から背圧室Ｓｂへの中間圧冷媒の導出量も一定となる。
【００７２】
（４）特徴
（４−１）
以上説明したように、本実施形態に係るスクロール圧縮機１０は、固定スクロール３０と、可動スクロール４０と、ハウジング６１と、背圧調整機構１１０と、を備える。可動スクロール４０は、旋回可能であり、固定スクロール３０と組み合わされて圧縮室Ｓｃを形成する。ハウジング６１は、可動スクロール４０の背面側の一部に背圧室Ｓｂを有し、可動スクロール４０を背面側から支持する。背圧調整機構１１０は、圧縮室Ｓｃで圧縮されている途中の中間圧冷媒を、可動スクロール４０が旋回する回転数に応じた導出量で背圧室Ｓｂに導出する。
【００７３】
すなわち、本実施形態に係るスクロール圧縮機１０では、可動スクロール４０が旋回する回転数が高くなるのにあわせて、中間圧冷媒の導出量を増大させている。これにより、圧縮室Ｓｃと背圧室Ｓｂとの圧力のバランスが常に最適化されるので、可動スクロール４０に対する押付力を最適値に維持し続けることができる。結果として、圧縮効率の高いスクロール圧縮機１０を提供できる。
【００７４】
換言すると、可動スクロール４０が旋回する回転数によらずに、背圧室Ｓｂ内の冷媒ガスが狙いの中間圧となるような背圧調整機構１１０を設計することで、圧縮効率の高いスクロール圧縮機１０を提供できる。
【００７５】
なお、本実施形態に係るスクロール圧縮機１０において、Ｒ３２冷媒が５０％以上含まれた冷媒ガスを用いることができる。Ｒ３２冷媒を用いると、他の冷媒に比して、圧縮機内部が高温になり、各部材の熱膨張が生じやすくなる。結果として、圧縮効率が低下する虞が生じる。これに対し、本実施形態に係るスクロール圧縮機１０では、可動スクロール４０が旋回する回転数によらずに、背圧室Ｓｂ内の冷媒ガスが狙いの中間圧となるように、背圧調整機構１１０を設計することで、Ｒ３２冷媒等を用いた場合でも、圧縮効率を高く維持することができる。
【００７６】
（４−２）
また、本実施形態に係るスクロール圧縮機１０は、背圧調整機構１１０が、可動スクロール４０が旋回する回転数に応じて、圧縮室Ｓｃに連通する第１流路と背圧室Ｓｂに連通する第２流路との間に、流路面積が可変する第３流路を形成する。ここでは、「第１流路」は、固定側連通孔３８及び可動側連通孔４８により実現される。「第２流路」は、回転側連通孔１１８により実現される。「第３流路」は、スライド部材の中空領域により実現される。これにより、可動スクロール４０が旋回する回転数に応じた導出量の中間圧冷媒が背圧室Ｓｂに導出される。
【００７７】
具体的には、本実施形態に係るスクロール圧縮機１０として、可動スクロール４０が円筒形状の座ぐり部４５を有し、背圧調整機構１１０が座ぐり部４５の内部に配置される形態のものを採用できる。ここで、背圧調整機構１１０は、回転部材１１１と、スライド部材１１２と、連結部材１１３と、を有する。回転部材１１１は、回転軸１１１ａ及びスライド溝１１１ｂを含む、円筒形状の部材である。この回転部材１１１は、回転軸１１１ａによりハウジング６１に軸支され、座ぐり部４５の内周面に外周面が接することにより自転する。スライド１１２部材は、スライド溝１１１ｂに移動可能に配置される、中空の部材である。連結部材１１３は、回転軸１１１ａとスライド部材１１２とに連結し、可動スクロール４０が旋回する回転数に応じてスライド部材１１２を移動させる部材である。
【００７８】
このような構成により、本実施形態に係るスクロール圧縮機１０では、回転部材１１１の回転により生じる遠心力を利用して、スライド部材１１２を移動させることができる。これにより、本実施形態に係るスクロール圧縮機１０は、可動スクロール４０が旋回する回転数に応じた導出量の中間圧冷媒を背圧室Ｓｂに導出できる。結果として、本実施形態に係るスクロール圧縮機１０は、可動スクロール４０の旋回速度によらずに、可動スクロール４０に対する押付力を最適値に維持することができ、圧縮効率を高く維持することができる。
【００７９】
なお、座ぐり部４５の内周面と、回転部材１１１の外周面とは、互いに噛み合うギア構造である。これにより、可動スクロール４０の旋回に応じて、回転部材１１１を自転させることができる。
【００８０】
また、可動スクロール４０の旋回の回転数と、回転部材１１１の回転数との比は、整数倍となるように構成される。これにより、可動スクロール４０の旋回による回転位置と回転部材１１１の自転による回転位置とが定常的に一致することになる。特に、可動スクロール４０の旋回の回転数と、回転部材１１１の回転数との比は、１：２であるものが好ましい。本発明者らの知見によると、この数値関係であれば、可動スクロール４０及び回転部材１１１を、容易に設計できる。
【００８１】
（５）変形例
（５−１）変形例１Ａ
上記実施形態においては、高圧空間Ｓ１と偏心部空間６２とが連通する構成としていたが、本実施形態に係るスクロール圧縮機１０の構成は、これに限るものではない。例えば、高圧空間Ｓ１と偏心部空間６２は連通せず、背圧室Ｓｂと偏心部空間６２とが連通するものであってもよい。また、偏心部空間６２に、他の場所から中間圧又は高圧の冷媒ガスを導入するものでもよい。
【００８２】
（５−２）変形例１Ｂ
上記実施形態においては、背圧室Ｓｂが、可動スクロール４０とハウジング６１との間に形成されるものとしていたが、本実施形態に係るスクロール圧縮機１０の構成は、これに限るものではない。例えば、ハウジング６１と可動スクロール４０との間にシールプレート６５を挿入し、このシールプレート６５と可動スクロール４０との間で背圧室Ｓｂが形成されてもよい。具体的には、図１７に示すようなハウジング６１に、図１８に示すようなシールプレート６５を上方から挿入した形態を採用してもよい。なお、図１７はハウジング６１の縦断面図を示している。また、図１８において、（ａ）の部分がシールプレート６５の縦断面図を示しており、（ｂ）の部分がシールプレート６５の平面図を示している。
【００８３】
（５−３）変形例１Ｃ
上記実施形態においては、可動側連通孔４８の一部が背圧調整機構１１０と接する構成としていたが、本実施形態に係るスクロール圧縮機１０の構成は、これに限るものではない。例えば、図１９に示すように、可動側連通孔４８の全てが背圧調整機構１１０と接する構成であってもよい。ただし、この構成では、起動から所定時間が経過するまでは、可動側連通孔４８が背圧室Ｓｂに連通しないので、その間、中間圧冷媒が背圧室Ｓｂに導出されないものとなっている。
【００８４】
（５−４）変形例１Ｄ
なお、本実施形態及び各変形例において、背圧調整機構１１０は、任意のスクロール圧縮機に適用可能である。例えば、中間圧冷媒をインジェクションする形態のスクロール圧縮機にも適用可能である。
【００８５】
＜第２実施形態＞
以下、既に説明した部分と同一の部分には略同一の符号を付し、重複した説明を省略する。他の実施形態と区別するために、本実施形態では添え字Ａを付すことがある。
【００８６】
図２０は本発明の第２実施形態に係るスクロール圧縮機１０Ａの縦断面の構成を示す模式図である。本実施形態に係るスクロール圧縮機１０Ａでは、図２１に示すように、背圧調整機構８０Ａが、回転部材１１１に代えて、可動制御弁１１５を有する。可動制御弁１１５は、可動スクロール４０が旋回する回転数に応じて中間圧冷媒の導出量を変化させるものである。
【００８７】
このような可動制御弁１１５を用いることにより、中間圧冷媒の導出量を電気的に制御することができる。結果として、本実施形態によれば、圧縮効率の高いスクロール圧縮機１０Ａを提供することができる。
【００８８】
＜付記＞
なお、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではない。本発明は、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、本発明は、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できるものである。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素は削除してもよいものである。さらに、異なる実施形態に構成要素を適宜組み合わせてもよいものである。
【符号の説明】
【００８９】
１０      スクロール圧縮機
１０Ａ    スクロール圧縮機
３０      固定スクロール
４０      可動スクロール
４５      座ぐり部
６１      ハウジング
１１０    背圧調整機構
１１０Ａ  背圧調整機構
１１１    回転部材
１１１ａ  回転軸
１１１ｂ  スライド溝
１１２    スライド部材
１１３    連結部材
１１５    可動制御弁
Ｓｂ      背圧室
Ｓｃ      圧縮室
【先行技術文献】
【特許文献】
【００９０】
【特許文献１】特開２０１０−０４３６４１号公報
【図１】
2017218909.tif 000003
【図２】
2017218909.tif 000004
【図３】
2017218909.tif 000005
【図４】
2017218909.tif 000006
【図５】
2017218909.tif 000007
【図６】
2017218909.tif 000008
【図７】
2017218909.tif 000009
【図８】
2017218909.tif 000010
【図９】
2017218909.tif 000011
【図１０】
2017218909.tif 000012
【図１１】
2017218909.tif 000013
【図１２】
2017218909.tif 000014
【図１３】
2017218909.tif 000015
【図１４】
2017218909.tif 000016
【図１５】
2017218909.tif 000017
【図１６】
2017218909.tif 000018
【図１７】
2017218909.tif 000019
【図１８】
2017218909.tif 000020
【図１９】
2017218909.tif 000021
【図２０】
2017218909.tif 000022
【図２１】
2017218909.tif 000023