JP2001349291A - スクロール圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】スクロール圧縮機において、シャフトの回転数
の増加に対して、圧縮部の損失の増大を抑制し、旋回ス
クロール支持面へのシール流体の供給量を増大し、これ
によりエネルギー効率の向上と共に信頼性の向上を図る
こと。 【解決手段】非旋回スクロール部材２と旋回スクロール
部材３を噛み合わせて圧縮部を形成し、フレーム４の旋
回スクロール部材支持面を介してシール流体を圧縮部吸
込室３５に供給するシール流体供給手段を設け、フレー
ム４の旋回スクロール部材支持面の途中からシール流体
の一部を排出して吸込室３５へのシール流体供給量を調
節する圧力制御連通路を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スクロール圧縮機
に係わり、特に圧縮部の吸込室へのシール流体の供給量
を調節する装置を有するスクロール圧縮機に好適なもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来のスクロール圧縮機としては、特開
２０００−２７７７６号公報に示されているように、固
定スクロールと互に噛み合わせられる旋回スクロール
を、フレームに形成されたスラスト部に摺動可能に支持
し、同旋回スクロールを駆動する回転シャフトにその回
転によって油溜り部から潤滑油を吸い上げ吐出する油ポ
ンプを備え、その吐出された潤滑油をスラスト部に穿設
された給油溝に供給し、余剰の潤滑油をフレームに穿設
された排油通路から排出して油溜り部へ戻すようにする
と共に、排油通路に、弁体の上流側と下流側の圧力差が
所定値を上回った時開放される開閉弁装置を設けること
により、回転シャフトの回転数に関係なく、スラスト部
に所定の潤滑油が供給されるようにし、回転シャフトの
高速回転時にスラスト部から圧縮機構を経て圧縮機外部
に潤滑油が多量に排出されて油上がり量が増大するのを
防止するものがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、係る従来技術
では、回転シャフトの回転数が増加しても、スラスト部
に供給される潤滑油が増加しないように構成されている
ため、回転シャフトの回転数が増加して高速回転になっ
た場合に、圧縮機外部に潤滑油が多量に排出されるのを
防止できるが、高速回転時にスラスト部の潤滑量不足を
招くおそれがある。

【０００４】また、係る従来技術では、スラスト部から
圧縮機構に供給される潤滑油が回転シャフトの回転数に
関係なく所定量に設定されているものであり、供給され
る潤滑油に起因する圧縮機構の損失を低減させるため
に、回転シャフトの回転数が増加すると圧縮機構への潤
滑油の供給量を低減させることについては開示されてい
ない。

【０００５】本発明の目的は、シャフトの回転数が増加
しても圧縮部へのシール流体の供給量の増加を抑制して
シール流体に起因する圧縮部の損失の増大を抑制すると
共に、シャフトの回転数の増加に伴って旋回スクロール
支持面へのシール流体の供給量を増大し、これによりエ
ネルギー効率の向上を図りつつ信頼性の向上を図ること
のできるスクロール圧縮機を得ることにある。

【０００６】本発明の別の目的は、シャフトの回転数の
増加に伴って圧縮部へのシール流体の供給量を減少させ
てシール流体に起因する圧縮部の損失の低減し、これに
よりエネルギー効率の向上を図ることのできるスクロー
ル圧縮機を得ることにある。

【０００７】本発明の別の目的は、安価で、エネルギー
効率の向上を図りつつ信頼性の向上を図ることのできる
スクロール圧縮機を得ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の代表的な発明の１つであるスクロール圧縮
機では、渦巻状のスクロールラップを有する非旋回スク
ロール部材及び旋回スクロール部材を噛み合わせて成る
圧縮部と、旋回スクロール部材を支持するフレームと、
圧縮動作のための駆動力を圧縮部に伝達するシャフト
と、流体を蓄える流体貯溜部と、フレームの旋回スクロ
ール部材支持面を介して流体を圧縮部の吸込室にシール
流体として供給するシール流体供給手段とを備え、シー
ル流体供給手段はフレームの旋回スクロール部材支持面
の途中からシール流体の一部を排出して吸込室へのシー
ル流体供給量を調節する圧力制御連通路を有する。

【０００９】上記目的を達成するために、本発明の代表
的な発明の１つであるスクロール圧縮機では、渦巻状の
スクロールラップを有する非旋回スクロール部材及び旋
回スクロール部材を噛み合わせて成る圧縮部と、旋回ス
クロール部材を支持するフレームと、圧縮動作のための
駆動力を圧縮部に伝達するシャフトと、流体を蓄える流
体貯溜部と、フレームの旋回スクロール部材支持面を介
して流体を圧縮部の吸込室にシール流体として供給する
シール流体供給手段とを備え、シール流体供給手段は、
シール流体の一部を排出して吸込室へのシール流体供給
量を調節する圧力制御連通路を有すると共に、シャフト
の回転数の増加に対して吸込室へのシール流体供給量を
低減させるように形成したことにある。

【００１０】上記目的を達成するために、本発明の代表
的な発明の１つであるスクロール圧縮機では、渦巻状の
スクロールラップを有する非旋回スクロール部材及び旋
回スクロール部材を噛み合わせて成る圧縮部と、旋回ス
クロール部材を支持するフレームと、圧縮動作のための
駆動力を圧縮部に伝達するシャフトと、流体を蓄える流
体貯溜部と、フレームの旋回スクロール部材支持面を介
して流体を圧縮部の吸込室にシール流体として供給する
シール流体供給手段とを備え、シール流体供給手段はフ
レームの旋回スクロール部材支持面の途中からシール流
体の一部を排出して吸込室へのシール流体供給量を調節
する圧力制御連通路を有し、圧力制御連通路は、フレー
ムの旋回スクロール部材支持面に形成した油溝から軸方
向に延びる油排出路とこの油排出路からそれより大径で
同軸に軸方向に延びる弁挿入孔とこの弁挿入孔に反スク
ロール支持面側から挿入された油排出路を開閉する弁装
置とを有する。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施例を図を用
いて説明する。なお、第２実施例以降の実施例において
は第１実施例と共通する構成の一部を省略すると共に、
重複する説明を省略する。各実施例の図における同一符
号は同一物又は相当物を示す。

【００１２】まず、本発明の第１実施例を図１から図７
を用いて説明する。図１は本発明の第１実施例のスクロ
ール圧縮機の縦断面図、図２は図１のスクロール圧縮機
の異なる部分の縦断面図である。なお、図２には、図１
で現れなかった部分についてのみ符号を付けてある。図
３は図２に示すスクロール圧縮機の背圧弁部分の拡大断
面図、図４は図１のスクロール圧縮機のフレームの上面
図、図５は図１のスクロール圧縮機の旋回スクロール部
材の背面図である。なお、図４及び図５のハッチング部
は油溝部である。図６は図１のスクロール圧縮機のフレ
ーム上面側から旋回スクロール部材を透視して見た吸込
室流路の変遷を説明する図である。なお、図６で、実線
がフレーム、二点鎖線が旋回スクロール部材の油溝部で
ある。図７は図１のスクロール圧縮機の吸込室給油量に
対する損失の特性を説明する図である。なお、図７で、
実線がシャフト回転数小、点線がシャフト回転数大の特
性図である。

【００１３】本実施例の圧縮機は、その直径が５ｍｍか
ら１０００ｍｍ程度のものであり、圧縮機ケース内部が
吸込圧となる低圧チャンバ方式のものである。この低圧
チャンバ方式の圧縮機は、冷凍サイクルの全容積のうち
で大きな割合を占める圧縮機内容積が低圧であるため、
冷凍サイクルに封入する冷媒の総量が少ないという特徴
がある。これにより、可燃性の炭化水素系冷媒やＲ３２
等を含む冷媒を用いる圧縮機において、冷媒が漏洩した
際に漏洩量を少ないものとすることができる。また、Ｃ
Ｏ２等の非常に高圧の冷媒を用いる場合、圧縮機ケース
の耐圧設計が容易である。

【００１４】まず、この圧縮機の構造を図１から説明す
る。

【００１５】旋回スクロール部材３は、鏡板３ａ上面に
スクロールラップ３ｂとオルダム溝３ｇ、３ｈ（図２参
照）が設けられ、その鏡板３ａ下面にスラスト面３ｄと
旋回軸３ｅが設けられている。そのスラスト面３ｄには
そのスラスト面３ｄへの給油及び吸込室３５への給油を
目的とする複数の旋回油溝が設けられている。この旋回
油溝は、具体的には円環状の第１旋回油溝３ｃ（図５の
ハッチング部）及び第２旋回油溝３ｆ（図５のハッチン
グ部）が設けられている。３ｌは鏡板３ａの外周を示
す。

【００１６】非旋回スクロール部材２は、鏡板２ａ下面
にスクロールラップ２ｂと回転止め２ｇ、２ｈとが立設
され、そのスクロールラップ２ｂ歯底面と同一面である
非旋回基準面２ｕが設けられている。非旋回スクロール
部材２と旋回スクロール部材３は、スクロールラップ２
ａと３ｂが噛み合うように組み合わされ、旋回スクロー
ル部材３が旋回運動することにより圧縮室を形成して、
吸込んだガス冷媒を圧縮する。なお、回転止め２ｇ、２
ｈは、スクロールラップ２ｂ最外周部の外線側でシール
部とならない部分と一体化して立設されている。

【００１７】そして、非旋回スクロール部材２には鏡板
２ａを貫通して上面に開口したバイパス穴２ｅと吐出穴
２ｄが設けられている。この非旋回スクロール部材２の
バイパス穴２ｅと吐出穴２ｄの上方には、逆流抑制弁２
４が設置されている。この逆流抑制弁２４は、過圧縮抑
制及び液圧縮回避のためのバイパス弁として、圧縮機停
止時に発生する旋回スクロール逆転防止のための逆止弁
として、及び不足圧縮抑制のための吐出弁としての役割
を担う。

【００１８】また、非旋回スクロール部材２の鏡板２ａ
上面の周囲に一本または複数の均圧孔２ｉで鏡板内空間
２ｆと通じるリング溝２ｊが設けられている。均圧孔２
ｉは斜めの一本穴であるが、非旋回スクロール部材２の
外周から水平の穴を開けて外周のつば貫通部を塞いでも
よく、この場合には穴加工が容易となる。非旋回スクロ
ール部材２のリング溝２ｊには、プラスチックやばね材
またはゴムのような弾性体から成る断面がコの字状をし
た弾性体シールであるリングシール２２が挿入されてい
る。

【００１９】オルダムリング５は、一面に非旋回突起部
５ａ、５ｂが設けられ、もう一方の面には旋回突起部５
ｃ、５ｄが設けられている。

【００２０】円筒形状の非旋回ホルダ６は、中央の穴に
張り出して非旋回スクロール部材２を支持するテラス部
６ａを有し、その上面は非旋回支持面６ｂとなる。その
非旋回支持面６ｂから上方に延びる部分の内周面は非旋
回スクロール部材２の上下移動時のガイドとなるガイド
面６ｃとなる。さらに、テラス部６ａにガイド面６ｃの
中心軸を中心として１８０度対向で２個の放射溝６ｄ、
６ｅが設けられている。これらの放射溝６ｄ、６ｅの上
部には非旋回スクロール部材２の回転止め２ｇ、２ｈが
挿入され、下部にはオルダムリング５の非旋回突起２
ａ、２ｂがスライドされて下部がオルダム溝の役目を担
う。この非旋回ホルダ６は、一般的な構造材で作製する
が、このオルダム溝の役目を担う部分のみ摺動特性の良
好な材料、例えば鋳鉄を埋め込んでもよい。また、少な
くともこの部分に摺動性の良好な皮膜を設けてもよい。
また、全体を摺動特性の良好な材料で形成してももちろ
んよい。

【００２１】フレーム４は、上面の外周部に非旋回ホル
ダ６を取り付けるホルダ取付け面４ｂが設けられ、その
同一面の内側に旋回スクロール部材３の支持面となるス
ラスト軸受４ａが設けられている。そのスラスト軸受４
ａにはスラスト軸受部４ａへの給油及び吸込み室３５へ
の給油を目的とする複数のフレーム油溝４フレーム４ｌ
が設けられている。このフレーム油溝は、具体的には図
４のハッチング部で示すように、円環状の第１フレーム
油溝４ｋと第２フレーム油溝４ｌが設けられている。旋
回スクロール部材３及びフレーム４の油溝の径の関係
は、第１旋回油溝３ｃが最も小さく、第１フレーム油溝
４ｋが第１旋回油溝３ｃより若干大きく、第２旋回油溝
３ｆが第１フレーム油溝４ｋより若干大きく、第２フレ
ーム油溝４ｌが第２旋回油溝３ｆより若干大きく設定さ
れており、旋回スクロール部材３の旋回運動中に常にこ
れらの油溝が内側から順次連通するようになっており、
シール流体供給手段を構成している。この詳細は後述す
る。

【００２２】また、このフレーム４は、軸方向に貫通し
て吸込ガスを流す１個または複数の吸込口４ｅが設けら
れている。この吸込口４ｅは、フレーム４の外周を切欠
いて設けてもよいし、非旋回ホルダ６に設けてもよい。
更には、フレーム４の中央部にはシャフト８を回転支持
する主軸受４ｄが設けられている。そして、主軸受４ｄ
及び旋回軸受８ｆが連通する旋回背面空間３４が旋回ス
クロール部材３とフレーム４とシャフト８とで囲まれた
部分に形成されている。

【００２３】また、スラスト軸受４ａを途中からフレー
ム４の外周面に通じる圧力制御連通路が形成されてい
る。具体的には、第１フレーム油溝４ｋから圧力制御連
通路が形成されている。そして、この圧力制御連通路を
形成するフレーム４の内部に背圧弁１０（図３参照）が
設けられている。

【００２４】この背圧弁１０が設けられた圧力制御連通
路は、次のようにして具体的に形成されている。フレー
ム４の側面から中央部に延びる内径が研磨された背圧弁
シリンダ４ｇ及び弁キャップ挿入孔４ｊが形成されると
共に、この背圧弁シリンダ４ｇの底部と第１フレーム油
溝４ｋとを連通する油検出路４ｉが形成され、かつこの
油検出路４ｉより外周側で背圧弁シリンダ４ｇと第１フ
レーム油溝４ｋとに連通する油流入路４ｈが形成され
る。そして、この背圧弁シリンダ４ｇの中に外周が研磨
された背圧弁体１０ａが挿入される。背圧弁体１０ａは
半径方向に貫通する油流路溝１０ｅと、これに連通する
軸方向に２段の径で延びる油通路１０ｇとが形成されて
いる。この油通路１０ｇ内に弁ばね１０ｃが挿入され、
この弁ばね１０ｃの一端が油通路１０ｇの段部に当接さ
れる。この弁ばね１０ｃの他端に当接して弁ばね１０ｃ
を圧縮ばねとして機能するように弁キャップ１０ｆが弁
キャップ挿入孔４ｊ内に圧入されて所定位置で固定され
る。なお、弁キャップ１０ｆの先端部に弁ばね１０ｃを
係合した状態で弁キャップ１０ｆを圧入するようにして
もよい。この圧縮ばねとしての弁ばね１０ｃの押付力は
旋回背面空間３４の圧力を吸込圧力よりも概略一定値だ
け高くするため、これを決める背圧弁体１０ａの直径と
弁ばね１０ｃのばね定数及び自然長及びばね直径は精度
良く管理しなければならない。また、弁キャップ１０ｆ
外周及び中心部には油排出路１０ｉが形成されている。

【００２５】シャフト８は、上下に貫通するシャフト給
油孔８ａと、このシャフト給油孔８ａから主軸受４ｄに
開口する主軸受給油孔８ｂと、シャフト給油孔８ａから
副受軸給油部９に開口する副軸受給油孔８ｃとが設けら
れている。また、シャフト８の上部には径の拡大した主
軸部８ｈがあり、そこに旋回軸受８ｆが設けられてい
る。主軸部８の外周面には主軸受給油孔８ｂの出口から
給油螺旋溝８ｉが設けられ、旋回軸受８ｆには給油溝８
ｊが設けられている。

【００２６】ロータ１５は、未着磁の永久磁石（図示せ
ず）が内蔵され、両端にロータバランス１５ａ、１５ｂ
が設けられている。ステータ１６は、外周部に油をケー
スの底に流し落とすためのステータ溝１６ａが設けら
れ、内部にコイルが通り、その上下にコイルエンド部１
６ｂがある。なお、このコイルが通る穴よりも外周側に
コイル貫通穴を開け、ガス流や油を通し、ステータ１６
の冷却を行ってもよい。

【００２７】副軸受給油部９は、内周が円筒状で外周が
球状のフローティング軸受ブッシュ９ａと副軸受給油シ
リンダ９ｂと給油パイプ９ｄの付いたポンプカバー９ｃ
とから成っている。この副軸受給油シリンダ９ｂは、上
部内周に球面軸受部９ｇを有し、そこにフローティング
軸受ブッシュ９ａを組み込んでおり、また、その中央に
はシャフト８の軸方向支持部であるシャフトスラスト面
９ｅを配しており、さらには、その下部にはトロコイド
給油ポンプ２６のインナロータ２６ａ及びアウタロータ
２６ｂが入る偏心した円形掘込み９ｆを有している。な
お、トロコイド給油ポンプ２６に限ることなく、他の形
式の給油ポンプでもよい。

【００２８】ケースは、ハーメチック端子１３及び吐出
パイプ取出し口１９ａが溶接またはロウ付けされた上ケ
ース１９、下ケース２０、円筒ケース２１の３個からな
り、円筒ケース２１の下部には、副軸受給油部９を支持
し周辺部に油が通る穴を有する支持副軸受給油支持板１
８が固定されている。

【００２９】その他の主な構成要素として、リングシー
ル２２を押さえるための非旋回押え７、フレーム４を円
筒ケースに固定するマウンティング部材１１、油中の鉄
粉を取除くマグネット１２、電力をモータ１７に供給す
るハーメチック端子１３、そして、吸込パイプ１４があ
る。

【００３０】次に上述したスクロール圧縮機の動作を説
明する。

【００３１】まず、ガス冷媒の流れに関して説明する。

【００３２】スクロール圧縮機を運転するには、モータ
１７を回転させてシャフト８を回転させることにより、
オルダムリング５で自転を防止しながら旋回スクロール
部材３を旋回運動させる。これにより、吸込パイプ１４
を通してケース内部に吸込まれているガスは、フレーム
４の吸込口４ｅを通って吸込室３５に流入し、非旋回ス
クロール部材２のスクロールラップ２ｂと旋回スクロー
ル部材３のスクロールラップ３ｂとが噛み合わされて形
成される圧縮室３３に閉じ込まれて圧縮され、非旋回ス
クロール部材２の吐出穴２ｄから鏡板内空間２ｆに吐出
され、最終的に、吐出パイプ２５を通って圧縮機外部に
吐出される。ここで、過圧縮条件では、この吐出穴２ｄ
からの吐出に並行して、バイパス穴２ｅと逆流防止弁２
４のバイパス弁部とを通って鏡板内空間２ｆに吐出され
る。

【００３３】なお、旋回スクロール部材３のスクロール
ラップ３ｂ及び旋回鏡板３ａのおもて面側になじみ性の
皮膜３ｉを設けることにより、歯先歯底隙間を決定する
部品寸法の誤差による隙間の増大をなじみ性の被膜３ｉ
により回避することが可能となるため、エネルギー効率
を一層向上できるという効果がある。

【００３４】次いで、潤滑流体でありかつシール流体で
ある油の流れについて説明する。

【００３５】モータ１７を回転させてシャフト８を回転
させることにより、流体貯溜部を構成する貯油室３１の
油は、シャフト８の下端に設けられたトロコイド式の給
油ポンプ２６により給油パイプ９ｄから吸い上げられ、
主にシャフト給油孔８ａに入る。これにより、シャフト
１回転当たりの軸受潤滑流体量が、シャフト回転数に概
略比例して増大するために、軸受の信頼性を確保するこ
とができるという効果がある。

【００３６】ここで、トロコイド式の給油ポンプ２６に
より、わずかな油が、インナロータ２６ａの上面と円形
掘り込み９ｆの隙間を通って、シャフトスラスト面９ｅ
を給油する。その油は、フローティング軸受ブッシュ９
ａの外周にある球面軸受部９ｇを給油してモータ室３０
下部に出る。その後、副軸受給油支持板１８の外周部に
ある油穴１８ａを通って貯油室３１に戻る。

【００３７】上述したシャフト給油孔８ａに入った油
は、まずその一部が副軸受給油孔８ｃに入り、フローテ
ィング軸受ブッシュ９ａの円筒状軸受を給油する。その
油は、その後、球面軸受部９ｇを経由するか直接にモー
タ室３０に入り、油穴１８ａを通って貯油室３１に戻
る。

【００３８】副軸受給油孔８ｃに入らなかったシャフト
給油孔８ａ内の油は、シャフト給油孔８ａをさらに上昇
し、主軸受給油孔８ｂに入って主軸受４ｄを給油する。
主軸部８ｈの外周面には給油螺旋溝８ｉが設けられ、こ
のねじポンプ作用により主軸受４ｄへの給油量が決ま
る。

【００３９】主軸受給油孔８ｂに入らなかった残りの油
は、シャフト給油孔８ａをさらに上昇し、旋回軸受８ｆ
に流れる。この旋回軸受８ｆには、給油溝８ｊが設けら
れ、給油溝８ｊは、旋回軸受８ｆ全域へ油を供給する油
溜めの役割を担う。

【００４０】主軸受４ｄ及び旋回軸受８ｆの給油を行っ
た油は、旋回背面空間３４へ流入する。そして、この旋
回背面空間３４へ流入した油は、吸込室流路を構成する
スラスト軸受４ａに供給され、このスラスト軸受４ａの
途中から可変絞り部である背圧弁１０を介して設けた圧
力制御連通路により貯油室３１に戻るものと、吸込室３
５に流入するものとに分かれる。

【００４１】この圧力制御連通路について説明する。

【００４２】この圧力制御連通路は、スラスト軸受４ａ
の途中に形成されている第１フレーム油溝４ｋから背圧
弁１０を通ってフレーム４の外周側面に至り、円筒ケー
ス２１の内壁との間を通路とし、マウンティング部材１
１のマウンティング外周溝１１ａ、ステータ外周溝１６
ａを経由して最終的に貯油室３１につながるものであ
る。

【００４３】この背圧弁１０により、旋回背面空間３４
の圧力は、弁ばね１０ｃの押縮め量に対応する値だけ吸
込圧力（円筒ケース内圧力）より高くなる。すなわち、
旋回背面空間３４は過吸込圧部となる。そして、第１フ
レーム油溝４ｋの圧力は、旋回背面空間圧力より第１フ
レーム油溝４ｋに至る絞り抵抗分だけ低い過吸込圧部と
なる。また、本実施例では、主軸受４ｄ及び旋回軸受８
ｆを給油した油が直接過吸込圧部３４に出るように構成
されているため、過吸込圧部３４へ供給する流路を別途
設ける必要がなく、安価な構造となっている。

【００４４】旋回背面空間３４の圧力（以後、背圧と称
する）が低い状態では、背圧弁体１０ａは背圧弁シリン
ダ４ｇの底面に押し付けられ、油流入路４ｈは背圧弁体
１０ａの側面で塞がれている。この結果、第１フレーム
油溝４ｋから圧力制御連通路を通して油は排出されな
い。シャフト８の回転が高速になり、旋回背面空間３４
の圧力が上昇すると、第１フレーム油溝４ｋが油検出路
４ｉにより背圧検出空間１０ｄに連通されているため、
背圧検出空間１０ｄの圧力が上昇して背圧弁体１０ａを
弁キャップ１０ｆ側に押す力が増加し、背圧弁体１０ａ
を弁キャップ１０ｆ側に移動させる。そして、背圧弁体
１０ａが移動して油流路溝１０ｅと油流入路４ｈとが連
通するところへくるまで背圧が高くなると、油流路溝１
０ｅの底にある油通路１０ｇと弁キャップ１０ｆにある
油排出路１０ｉにより第１フレーム油溝４ｋからフレー
ム４の外周側面への油の通路が形成され、油が旋回背面
空間３４から第１フレーム油溝４ｋを介して流出するた
め、背圧の上昇は止まる。

【００４５】このように、背圧はシャフト８の回転数が
増大してもフレーム４の外周側面の圧力である吸込圧力
よりも一定値だけ高い圧力に高精度に制御される。この
結果、旋回背面空間３４と吸込室３５との圧力差は常に
一定となる。また、背圧検出空間１０ｄは油流路溝１０
ｅと別の場所に設けているため、油の流動状態に起因す
る背圧の細かな変動を検出せずその平均的な値を検出
し、常時安定した背圧制御を行うことができ、エネルギ
ー効率が一層向上するという特有の効果がある。

【００４６】上述した吸込室流路について具体的に説明
する。

【００４７】旋回背面空間３４から吸込室３５に至る絞
り流路である吸込室流路は、上述したように旋回スクロ
ール部材３に設けた第１旋回油溝３ｃ、第２旋回油溝３
ｆ、及び、フレーム４に設けた第１フレーム油溝４ｋ、
第２フレーム油溝４ｌが旋回スクロール部材３の旋回運
動中に常に連通することにより構成される。

【００４８】図６（ａ）〜（ｄ）は旋回スクロール部材
３が９０度毎の位置における油溝３ｃ、３ｆ、４ｋ、４
ｌの位置を示すものであり、そのハッチング部のクロス
した部分が各々の油溝が連通した箇所Ａ〜Ｅであるが、
図６（ａ）〜（ｄ）のように油溝の連通した個所Ａ〜Ｅ
が移動する。図６（ａ）において、過吸込圧部である旋
回背面空間３４の油はＡ部で第１旋回油溝３ｃに連通し
て第１旋回油溝３ｃを通り、Ｂ部で第１旋回油溝３ｃが
第１フレーム油溝４ｋに連通して第１フレーム油溝４ｋ
に供給される。そして、第１フレーム油溝４ｋ内の油
は、Ｃ部で第１フレーム油溝４ｋが第２旋回油溝３ｆに
連通して第２旋回油溝３ｆを通り、さらにＤ部で第２旋
回油溝３ｆが第２フレーム油溝４ｌに連通して第２フレ
ーム油溝４ｌに供給される。この油は最終的にＥ部で第
２フレーム油溝４ｌが吸込室３５に連通して吸込室３５
に供給される。この連通箇所Ａ〜Ｅは、旋回スクロール
部材３の旋回運動によって図６（ｂ）〜（ｃ）のように
回転移動するが、常時存在して吸込室流路が常に形成さ
れていることがわかる。このように、旋回スクロール部
材３とフレーム４のスラスト部に吸込室流路を設けたた
め、スラスト軸受の信頼性向上と摩擦係数の低下による
性能向上とを図ることができる。

【００４９】上述した構成によれば、シャフト回転数が
増大しても旋回背面空間３４と吸込室３５との圧力差が
増大することを抑制することができ、また吸込室流路の
流路抵抗がほぼ一定であることから、シャフト回転数が
増大しても、吸込室３５への単位時間当たりの油の供給
量を抑制することができる。このため、吸込室３５に流
入する吸込室給油量を適正に保つことが可能となり、シ
ャフト回転数が増大しても、旋回スクロール部材３と非
旋回スクロール部材２との間に存在している隙間のシー
ル効果を確保して各圧縮室間における漏れ損失を抑制し
つつ、油噛込みによる損失も抑制でき、エネルギー効率
が向上するという効果がある。この旋回スクロール部材
３と非旋回スクロール部材２との間に存在している隙間
のシール効果の詳細をさらに説明すれば、第１旋回油溝
３ｃ及び第１フレーム油溝４ｋに供給される油量を、シ
ャフト８の回転数にほぼ比例させることが可能となり、
常時運動する旋回スクロール部材３の軸方向支持面の潤
滑性をさらに向上させてその摺動損失を低減でき、信頼
性とエネルギー効率の向上を実現できるという効果があ
る。

【００５０】また、吸込室３５は主軸受４ｄや旋回軸受
８ｆの近くにあるため、主軸受４ｄ及び旋回軸受８ｆに
供給した油を次に吸込室３５に供給している。これよ
り、軸受潤滑流体供給路は全てシール流体供給路として
用いることになり、両供給路を並列に形成する必要がな
く、構造を単純にすることができるという効果もある。

【００５１】さらに、吸込室給油量をシャフト回転数が
増大してもほぼ一定にしながら、軸受給油量をシャフト
回転数にほぼ比例させることが可能となり、軸受の信頼
性を確保することが容易になるという特有の効果もあ
る。

【００５２】しかも、背圧を吸込圧力よりも概略一定値
だけ高くするため、常時運動するスクロール部材の軸方
向支持面にかかる荷重、すなわちスラスト軸受荷重を低
減でき、その箇所における摺動損失を低減でき、エネル
ギー効率が向上するという特有の効果もある。

【００５３】ここで、スクロール圧縮機における吸込室
給油量に対する損失について図７を用いて詳細を説明す
る。図７の横軸の吸込室給油量は、吸込室３５に流入す
る単位時間当たりの給油量を示すものである。

【００５４】スクロール圧縮機における吸込室給油量に
対する損失は、実験により図７に示すように変化するこ
とが判明した。すなわち、まず、シャフト回転数が小の
場合の実線に示す特性５１ａ、５２ａ、５３ａについて
説明すると、吸込室給油量が増大すれば、圧縮部に存在
する隙間のシール性が向上して漏れ損失５１ａが低減す
るが、圧縮部の油量が増大して油噛込み損失５２ａが増
大する。このために圧縮部合計損失５３ａが最小となる
適正給油量Ｑａ１が存在する。また、シャフト回転数を
これより大にした場合の破線に示す特性５１ｂ、５２
ｂ、５３ｂについて説明すると、傾向としては、シャフ
ト回転数小の実線に示す特性５１ａ、５２ａ、５３ａと
同様に、吸込室給油量が増大すれば、圧縮部に存在する
隙間のシール性が向上して漏れ損失５１ｂが低減する
が、圧縮部の油量が増大して油噛込み損失５２ｂが増大
し、圧縮部合計損失５３ｂが最小となる適正給油量Ｑｂ
１が存在するが、漏れ損失５１ｂは漏れ損失５１ａより
小さくなり、油噛み込み損失５２ｂは噛み込み損失５２
ａより大きくなり、圧縮部合計損失５３ｂは給油量の小
さいところで圧縮部合計損失５３ａより小さくなること
が判明した。

【００５５】この圧縮部合計損失５３ａ、５３ｂの特性
から明らかなように、吸込室給油量が適正給油量Ｑａ
１、Ｑｂ１より増大すれば、圧縮部合計損失５３ａ、５
３ｂが急激に増大するために、シャフト８の回転数に比
例して吸込室給油量が増大する従来のものでは、吸込室
給油量をシャフト８の低速側の回転数時に適正値となる
ように隙間の設定を行った場合、シャフト８の回転数の
増大に伴って圧縮部合計損失が大幅に増加してしまうも
のである。これに対し、本実施例のように、圧力制御連
通路を設けてシャフト８の回転数が増大しても吸込室給
油量の増加を抑制できることにより、圧縮部合計損失の
増大を抑えることができる。

【００５６】また、圧力制御連通路を設けてシャフト８
の回転数が増大しても吸込室給油量を抑制できると上述
したが、本実施例の構成によれば、シャフト回転数が増
大すると、吸込室流路の連通箇所（図６のＡ、Ｂ、Ｃ、
Ｄ、Ｅ）の移動速度が大きくなり、吸込室流路の断面積
が一定であっても油は流れにくくなるため、実質的に流
路抵抗が増大する傾向を有する。これにより、シャフト
８の回転数の増大に伴って、吸込室給油量は若干減少す
る傾向が生じるため、適正給油量Ｑａ１から適正給油量
Ｑｂ１移行し、シャフト回転数全域で一層吸込室給油量
を適正化でき、エネルギー効率がより一層向上するとい
う特有の効果がある。

【００５７】次に、本発明の第２実施例のスクロール圧
縮機を図８を用いて説明する。図８は本発明の第２実施
例のスクロール圧縮機のフレーム上面側から旋回スクロ
ール部材を透視して見た吸込室流路の変遷を説明する図
である。なお、図８で、実線がフレーム、二点鎖線が旋
回スクロール部材の油溝部である。

【００５８】本実施例では、第１旋回油溝３ｃの代わり
に旋回バランス油溝３ｋを設けた以外は第１実施例と同
様である。この旋回バランス油溝３ｋを設けたことによ
り、旋回背面空間３４から吸込室３５への吸込室流路
は、旋回スクロール部材３に設けた旋回バランス油溝３
ｋ及び旋回油溝３ｆと、フレーム４に設けた第１フレー
ム油溝４ｋ及び第２フレーム油溝４ｌが連通することに
より構成される。

【００５９】図８（ａ）〜（ｄ）は、旋回スクロール部
材３が９０度毎の位置における油溝３旋回スクロール部
材３ｆ、４ｋ、４ｌの位置を示すものであり、ハッチン
グ部のクロスした部分が各々の油溝の連通した箇所Ａ
Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅである。図７（ａ）において、過吸込圧
部である旋回背面空間３４の油は、ＡＢ部で旋回バラン
ス油溝３ｋを通して第１フレーム油溝４ｋに連通され、
第１フレーム油溝４ｋに供給される。この第１フレーム
油溝４ｋ内に供給された油は、Ｃ部で第１フレーム油溝
４ｋが第２旋回油溝３ｆに連通して第２旋回油溝３ｆを
通り、さらにＤ部で第２旋回油溝３ｆが第２フレーム油
溝４ｌに連通して第２フレーム油溝４ｌに供給される。
この油は最終的にＥ部で第２フレーム油溝４ｌが吸込室
３５に連通して吸込室３５に供給される。旋回スクロー
ル部材３の旋回運動によってこの連通箇所Ｃ〜Ｅは回転
移動するが、連通個所ＡＢ、Ｃ、Ｄ、Ｅは常時存在し吸
込室流路が常に形成されていることがわかる。これよ
り、第１実施例と同様の効果を奏すると共に、旋回バラ
ンス油溝３ｋにより旋回スクロール部材３の重心を旋回
軸３ｅの中心軸上に持ってくることができるため、常時
運転する旋回スクロール部材３６の動作を安定させるこ
とができ、エネルギー効率が向上するという特有の効果
を奏するものである。

【００６０】次に、本発明の第３実施例を図９及び図１
０を用いて説明する。図９は本発明の第３実施例のスク
ロール圧縮機の縦断面図、図１０は図９のスクロール圧
縮機の背圧弁部分の拡大断面図である。なお、図９は、
図２に相当する図あり、図１に現れなかった部分につい
てのみ符号を付けてある。

【００６１】図１０に詳細を示す本実施例の圧力制御連
通路は以下のようにして形成されている。フレーム４に
設けた第１フレーム油溝４ｋからフレーム４の外周面に
通じる油排出路が設けられ、その途中に弁装置を構成す
る背圧弁１０が設けられている。背圧弁１０は、弁板１
０ｊ、弁ばね１０ｋ及び弁キャップ１０ｆを備えてい
る。フレーム４の下面から第１フレーム油溝４ｋ方向
（軸方向）に延びる内径が研磨された弁挿入孔４ｐ及び
弁キャップ挿入孔４ｊが形成されると共に、この弁挿入
孔４ｐの上面部と第１フレーム油溝４ｌとを連通する油
流入路４ｈが形成される。油流入路４ｈを開閉する弁板
１０ｊが弁挿入孔４ｐ中に挿入される。そして、その弁
板１０ｊの下方から弁ばね１０ｋが弁挿入孔４ｐ中に挿
入され、それが圧縮ばねとなるように弁キャップ１０ｆ
がキャップ挿入孔４ｊに圧入される。この圧縮ばねの押
付力は背圧室の圧力を吸込圧力よりも概略一定値だけ高
くするため、これを決める弁板１０ｊの直径と弁ばね１
０ｋのばね定数及び自然長及びばね直径は精度良く管理
しなければならない。そして、弁挿入孔４ｐとフレーム
４の外周側面とを油排出路４ｎが形成される。このよう
に、圧力制御連通路は、フレーム４の旋回スクロール部
材支持面に形成した油溝４ｋから軸方向に延びる油流入
路４ｈとこの油排出路４ｎからそれより大径で同軸に軸
方向に延びる弁挿入孔４ｐとこの弁挿入孔４ｐに反スク
ロール支持面側から挿入された油流入路４ｈを開閉する
弁装置とを有する。かかる構成以外は、第１実施例と同
様なので説明は省略する。

【００６２】本実施例の圧力制御連通路は、旋回背面空
間３４から第１旋回油溝３ｃ及び第１フレーム油溝４ｋ
を経て、背圧弁１０を通ってフレーム４の外周側面に至
り、円筒ケース２１の内壁との間を通路とし、マウンテ
ィング部材１１のマウンティング外周溝１１ａ、ステー
タ外周溝１６ａを経由して最終的に貯油室３１につなが
るものである。

【００６３】この背圧弁１０により、旋回背面空間３
４、第１旋回油溝３ｃ及び第１フレーム油溝４ｋの圧力
は、弁ばね１０ｋの押縮め量に対応する値だけ吸込圧力
（円筒ケース内圧力）より高くなる。すなわち、旋回背
面空間３４、第１旋回油溝３ｃ及び第１フレーム油溝４
ｋは過吸込圧部となる。

【００６４】背圧が低い場合、弁板１０ｊは、弁ばね１
０ｋにより弁挿入孔４ｐに押し付けられ、油流入路４ｈ
は弁板１０ｊで塞がれる。この結果、旋回背面空間３４
から圧力制御連通路を通して油は排出されない。シャフ
ト８の回転が高速になり、旋回背面空間３４の圧力が上
昇すると、油流入路１０ｈ側から弁板１０ｊを弁キャッ
プ１０ｆ側に押す力が増加し、弁板１０ｊを弁キャップ
１０ｆ側に移動させる。これにより、油流入路４ｈと油
排出路４ｎが連通し、旋回背面空間３４からフレーム４
の側面への油の通路が形成され、油が旋回背面空間３４
から流出するため、背圧の上昇は止まる。このように、
背圧はシャフト８の回転数が増大してもフレーム４の外
周側面の圧力である吸込圧力よりも一定値だけ高い圧力
に高精度に制御される。

【００６５】この結果、第１実施例と同様の効果を奏す
ると共に、圧力制御連通路の製作が容易で安価なものと
することができるという効果がある。

【００６６】以上説明した各実施例では、圧縮機のケー
ス内部が吸込圧力となる低圧チャンバ方式についての実
施例を示したが、これに限らず、高圧チャンバ方式や中
間圧チャンバ方式でもよい。また、圧力制御連通路から
油を圧縮機ケース内側面に排出しているが、一旦、ケー
ス外に出して油を冷却しつつ貯油室に戻す排出路として
もよい。この場合は、油冷却により軸受部の信頼性が向
上したり、モータ温度低下によるモータ効率向上でエネ
ルギー効率が向上するという特有の効果がある。

【００６７】

【発明の効果】本発明によれば、シャフトの回転数が増
加しても圧縮部へのシール流体の供給量を抑制してシー
ル流体に起因する圧縮部の損失の増大を抑制し、シャフ
トの回転数の増加に伴って旋回スクロール支持面へのシ
ール流体の供給量を増大し、これによりエネルギー効率
の向上と共に信頼性の向上を図ることのできるスクロー
ル圧縮機を得ることができる。

【００６８】また、本発明によれば、シャフトの回転数
の増加に伴って圧縮部へのシール流体の供給量を減少さ
せてシール流体に起因する圧縮部の損失の低減し、これ
によりエネルギー効率の向上を図ることのできるスクロ
ール圧縮機を得ることができる。

【００６９】また、本発明によれば、安価で、エネルギ
ー効率の向上と共に信頼性の向上を図ることのできるス
クロール圧縮機を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例のスクロール圧縮機の縦断
面図である。

【図２】図１のスクロール圧縮機の異なる部分の縦断面
図である。

【図３】図２に示すスクロール圧縮機の背圧弁部分の拡
大断面図である。

【図４】図１のスクロール圧縮機のフレームの上面図で
ある。

【図５】図１のスクロール圧縮機の旋回スクロール部材
の背面図である。

【図６】図１のスクロール圧縮機のフレーム上面側から
旋回スクロール部材を透視して見た吸込室流路の変遷を
説明する図である。

【図７】図１のスクロール圧縮機の吸込室給油量に対す
る損失の特性を説明する図である。

【図８】図８は本発明の第２実施例のスクロール圧縮機
のフレーム上面側から旋回スクロール部材を透視して見
た吸込室流路の変遷を説明する図である。

【図９】本発明の第３実施例のスクロール圧縮機の縦断
面図である。

【図１０】図９のスクロール圧縮機の背圧弁部分の拡大
断面図である。

【符号の説明】

２…非旋回スクロ−ル部材、３…旋回スクロ−ル部材、
３ａ…鏡板、３ｃ…第１旋回油溝、３ｆ…第２旋回油
溝、３ｋ…旋回バランス油溝、４…フレーム、４ｄ…主
軸受、４ｇ…背圧弁シリンダ、４ｋ…第１フレーム油
溝、４ｌ…第２フレーム油溝、４ｎ…油排出路、４ｐ…
弁挿入孔、８…シャフト、８ｆ…旋回軸受、１０…背圧
弁、１０ａ…背圧弁体、１０ｃ…弁ばね、１０ｄ…背圧
検出空間、１０ｅ…油流路溝、１０ｆ…弁キャップ、１
０ｇ…油通路、１０ｉ…油排出路、１０ｊ…弁板、１０
ｋ…弁ばね、２６…給油ポンプ、３３…圧縮室、３４…
旋回背面空間、３５…吸込室、５１ａ、５１ｂ…漏れ損
失、５２ａ、５２ｂ…油噛み込み損失、５３ａ、５３ｂ
…圧縮部合計損失。

フロントページの続き (72)発明者 小山 昌喜 茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立 製作所機械研究所内 (72)発明者 竹林 昌寛 栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地 株式会社日立製作所冷熱事業部内 (72)発明者 中村 功 栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地 株式会社日立製作所冷熱事業部内 Ｆターム(参考） 3H029 AA02 AA14 AB03 BB43 CC06 CC09 CC13 CC23 CC58 CC83 3H039 AA03 AA04 AA12 BB28 CC01 CC27 CC30 CC33 CC40

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】渦巻状のスクロールラップを有する非旋回
   スクロール部材及び旋回スクロール部材を噛み合わせて
   成る圧縮部と、前記旋回スクロール部材を支持するフレ
   ームと、圧縮動作のための駆動力を前記圧縮部に伝達す
   るシャフトと、流体を蓄える流体貯溜部と、前記フレー
   ムの旋回スクロール部材支持面を介して前記流体を前記
   圧縮部の吸込室にシール流体として供給するシール流体
   供給手段とを備え、前記シール流体供給手段は前記フレ
   ームの旋回スクロール部材支持面の途中から前記シール
   流体の一部を排出して前記吸込室へのシール流体供給量
   を調節する圧力制御連通路を有することを特徴とするス
   クロール圧縮機。
2. 【請求項２】渦巻状のスクロールラップを有する非旋回
   スクロール部材及び旋回スクロール部材を噛み合わせて
   成る圧縮部と、前記旋回スクロール部材を支持するフレ
   ームと、圧縮動作のための駆動力を前記圧縮部に伝達す
   るシャフトと、前記シャフトを支持する軸受と、流体を
   蓄える流体貯溜部と、前記流体を前記軸受に潤滑流体と
   して供給する潤滑流体供給手段と、前記フレームの旋回
   スクロール部材支持面を介して前記流体を前記圧縮部の
   吸込室にシール流体として供給するシール流体供給手段
   とを備え、前記シール流体供給手段は、前記潤滑流体供
   給手段に供給された潤滑流体をシール流体として用いる
   と共に、前記フレームの旋回スクロール部材支持面の途
   中から前記シール流体の一部を排出して前記吸込室への
   シール流体供給量を調節する圧力制御連通路を有するこ
   とを特徴とするスクロール圧縮機。
3. 【請求項３】渦巻状のスクロールラップを有する非旋回
   スクロール部材及び旋回スクロール部材を噛み合わせて
   成る圧縮部と、前記旋回スクロール部材を支持するフレ
   ームと、圧縮動作のための駆動力を前記圧縮部に伝達す
   るシャフトと、流体を蓄える流体貯溜部と、前記フレー
   ムの旋回スクロール部材支持面を介して前記流体を前記
   圧縮部の吸込室にシール流体として供給するシール流体
   供給手段とを備え、前記シール流体供給手段は、前記シ
   ール流体の一部を排出して前記吸込室へのシール流体供
   給量を調節する圧力制御連通路を有すると共に、前記シ
   ャフトの回転数の増加に対して前記吸込室へのシール流
   体供給量を低減させるように形成したことを特徴とする
   スクロール圧縮機。
4. 【請求項４】渦巻状のスクロールラップを有する非旋回
   スクロール部材及び旋回スクロール部材を噛み合わせて
   成る圧縮部と、前記旋回スクロール部材を支持するフレ
   ームと、圧縮動作のための駆動力を前記圧縮部に伝達す
   るシャフトと、流体を蓄える流体貯溜部と、前記フレー
   ムの旋回スクロール部材支持面を介して前記流体を前記
   圧縮部の吸込室にシール流体として供給するシール流体
   供給手段とを備え、前記シール流体供給手段は、前記旋
   回スクロール部材に形成した油溝と前記フレームに形成
   した油溝との連通を介して構成し、前記シール流体の一
   部を排出して前記吸込室へのシール流体供給量を調節す
   る圧力制御連通路を有し、前記シャフトの回転数の増加
   に対して前記吸込室へのシール流体供給量を低減させる
   ように形成したことを特徴とするスクロール圧縮機。
5. 【請求項５】渦巻状のスクロールラップを有する非旋回
   スクロール部材及び旋回スクロール部材を噛み合わせて
   成る圧縮部と、前記旋回スクロール部材を支持するフレ
   ームと、圧縮動作のための駆動力を前記圧縮部に伝達す
   るシャフトと、流体を蓄える流体貯溜部と、前記フレー
   ムの旋回スクロール部材支持面を介して前記流体を前記
   圧縮部の吸込室にシール流体として供給するシール流体
   供給手段とを備え、前記シール流体供給手段は前記フレ
   ームの旋回スクロール部材支持面の途中から前記シール
   流体の一部を排出して前記吸込室へのシール流体供給量
   を調節する圧力制御連通路を有し、前記圧力制御連通路
   は、前記フレームの前記旋回スクロール部材支持面に形
   成した油溝から軸方向に延びる油排出路とこの油排出路
   からそれより大径で同軸に軸方向に延びる弁挿入孔とこ
   の弁挿入孔に反スクロール支持面側から挿入された前記
   油排出路を開閉する弁装置とを有することを特徴とする
   スクロール圧縮機。