JP2002106482A - スクロール型圧縮機およびガス圧縮方法 - Google Patents

スクロール型圧縮機およびガス圧縮方法

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JP2002106482A JP2000300368A JP2000300368A JP2002106482A JP 2002106482 A JP2002106482 A JP 2002106482A JP 2000300368 A JP2000300368 A JP 2000300368A JP 2000300368 A JP2000300368 A JP 2000300368A JP 2002106482 A JP2002106482 A JP 2002106482A
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scroll
pressure
compression
compression chamber
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Kazuhiro Kuroki
和博 黒木
Hiroyuki Motonami
博之 元浪
Naohiro Nakajima
尚宏 中島
Shinji Tsubakii
慎治 椿井
Yasushi Watanabe
靖 渡辺
Masahiro Kawaguchi
真広 川口
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Toyota Industries Corp
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    • F04C2240/60—Shafts
    • F04C2240/603—Shafts with internal channels for fluid distribution, e.g. hollow shaft

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スクロール型圧縮機において、ガスの圧力変
動に伴って可動スクロールに付与されるスラスト力の変
動を極力抑えることができる合理的なガス圧縮技術を提
供する。 【解決手段】 スクロール型圧縮機１の可動スクロール
基板２４には、圧縮室３２の圧縮過程のうちの所定期間
内において、この圧縮室３２と中間圧室７７とを連通さ
せる連通孔６０が設けられている。例えば、圧縮室３２
と中間圧室７７との差圧が最も増大するタイミングで、
その差圧にしたがって中間圧室７７の冷媒ガスを圧縮室
３２へ移動させることで、可動スクロール基板２４の背
面に作用するスラスト力を低下させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、回転圧縮機等とし
て用いられるスクロール型圧縮機において、ガスを圧縮
して高圧化するガス圧縮技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】特開平６−２８０７５７号公報には、一
般的なスクロール型圧縮機が開示されている。このスク
ロール型圧縮機は、可動スクロールを固定スクロールに
対して旋回させながら圧縮室の体積を縮小させて冷媒ガ
スを圧縮するものである。固定スクロール基板には、冷
媒ガスを圧縮室へ吸入する吸入口（吸入ポート）が設け
られている。可動スクロール基板において、圧縮室の体
積が最も小さくなる位置には、圧縮され高圧化された冷
媒ガスを吐出する吐出口（吐出ポート）およびリード弁
式の吐出弁が設けられている。また、可動スクロールの
駆動軸には偏心軸が連結され、この偏心軸に設けられた
ブッシュ（回転軸側部材）と可動スクロールのボス部と
の摺動面には、ベアリング部材が設置されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な構成のスクロール型圧縮機において、吐出弁から吐出
された高圧冷媒ガスの一部は、ブッシュと可動スクロー
ルのボス部との摺動面、および可動スクロールとハウジ
ングとのクリアランスを介して、圧縮室の吸入口側（低
圧側）へ漏れ込む。この冷媒ガスの漏れ込みを防止する
ために、高圧側と低圧側とのクリアランスに種々のシー
ル部材を配しても、高圧側から低圧側への冷媒ガスの漏
れ込みを完全に抑えるのには限界があった。そして、こ
のような冷媒ガスの漏れ込みが起こると、可動スクロー
ルの背面に作用するスラスト力が変動し種々の問題が発
生する。例えば、このスラスト力が大きくなると、固定
スクロールに対する可動スクロールの押付け力が大きく
なり、可動スクロールの耐久性の低下や、動力損失の増
加を招く。また、このスラスト力が小さくなると、固定
スクロールに対する可動スクロールの押付け力が小さく
なり、圧縮室内での冷媒ガスの漏れ量が増大するといっ
た問題が発生する。
【０００４】そこで本発明は、以上のような点に鑑みて
なされたものであり、その目的とするところは、スクロ
ール型圧縮機において、ガスの圧力変動に伴って可動ス
クロールに付与されるスラスト力の変動を極力抑えるこ
とができる合理的なガス圧縮技術を提供することであ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明のスクロール型圧縮機は、請求項１〜５に記
載の通りに構成されている。また、本発明のガス圧縮方
法は、請求項６〜１０に記載の通りである。
【０００６】請求項１に記載したスクロール型圧縮機で
は、前記可動スクロールに圧力を付与するガス高圧領域
およびガス低圧領域が形成されている。そして、ガスの
圧縮過程のうちの所定期間内において、ガス高圧領域と
ガス低圧領域とが連通経路を介して連通されることとな
る。これにより、所定のタイミングで、ガス高圧領域か
らガス低圧領域へガスを移動させ、可動スクロールに作
用するスラスト力を調節することができる。なお、ここ
でいう「ガス高圧領域」および「ガス低圧領域」とは、
ガスの圧力が高低の関係にあればよく、運転条件等によ
って高低の関係が逆転し、ガスの流れ方向が変わる場合
であってもよい。また、例えば、固定スクロールと可動
スクロールとの間の圧縮室がガス低圧領域となり、可動
スクロールの背面側の背面部にガス高圧領域が形成され
る場合であってもよい。また、ガス高圧領域からガス低
圧領域へのガスの移動によって可動スクロールに作用す
るスラスト力を変更することができれば、ガス高圧領域
およびガス低圧領域の配置については種々の構成が選択
可能である。例えば、可動スクロールを挟んでその両側
にガス高圧領域とガス低圧領域とが配置される場合であ
ってもよいし、両領域が例えば可動スクロールの背面側
の背面部に配置される場合であってもよい。また、ここ
でいう「ガス」とは、冷凍機や空調機において用いられ
る冷媒ガスのみならず、各種のガスがこれに含まれるも
のとする。以上のように、請求項１に記載のスクロール
型圧縮機によれば、連通経路を介してガス高圧領域とガ
ス低圧領域とを連通させる期間を設けることで、可動ス
クロールに作用するスラスト力の変動を極力抑えること
ができる。
【０００７】また、請求項２に記載したスクロール型圧
縮機では、ガス高圧領域が各スクロールの対向位置に形
成される圧縮室であり、ガス低圧領域が可動スクロール
の背面に形成される背面部である。また、背面部におい
て、高圧部と低圧部との間に中間圧部が形成される。す
なわち、圧縮室で圧縮され高圧化されたガスは、吐出ポ
ートおよび吐出弁を介して吐出され、その吐出ガスは高
圧室から中間圧部へ移動し、中間圧部から低圧部へ移動
することとなる。また、可動スクロールに設けられた連
通経路を介して圧縮室と中間圧部とが所定期間内におい
て連通されることとなる。これにより、圧縮室と中間圧
部との間でのガスの移動が可能となり、このガスの移動
によって可動スクロールの背面側に作用するスラスト力
が調節されることとなる。例えば、スラスト力が大きい
場合には、中間圧部のガスを連通経路を介して圧縮室へ
移動させ、またスラスト力が小さい場合には、圧縮室の
ガスを中間圧部へ移動させることで、スラスト力の変動
を極力抑えることができる。以上のように、請求項２に
記載のスクロール型圧縮機によれば、圧縮室と中間圧部
とを連通させる期間を設けることで、可動スクロールの
背面に作用するスラスト力の変動を極力抑えることがで
きる。また、上記連通経路は、可動スクロールに設けら
れるのが好ましい。このようにすれば、簡単な構成でガ
スの移動が可能となる。
【０００８】また、請求項３に記載したスクロール型圧
縮機では、連通経路は、所定期間内において圧縮室と中
間圧部とを常時連通させるように構成されている。これ
により、連通経路を介して圧縮室と中間圧部とは所定期
間連通され、圧縮室と中間圧部との間でガスが効果的に
移動することとなる。例えば、圧縮室と中間圧部との差
圧が最も増大するタイミングで、その差圧によって中間
圧部の冷媒ガスを圧縮室へ移動させることで、可動スク
ロールの背面に作用するスラスト力を低下させることが
できる。従って、請求項３に記載のスクロール型圧縮機
によれば、連通経路を介して圧縮室と中間圧部とを所定
期間連通させることで、可動スクロールの背面に作用す
るスラスト力の変動を極力抑えることができる。
【０００９】また、請求項４に記載したスクロール型圧
縮機では、連通経路は、所定期間内において、圧縮室と
中間圧部とを連通させる位置と、シール部材によって遮
へいされる位置との間で移動する。これにより、連通経
路によって圧縮室と中間圧部とを連通させた場合は、圧
縮室と中間圧部との間でガスが移動し、シール部材によ
って連通経路が遮へいされた場合は、圧縮室と中間圧部
との間のガスの移動は阻止されることとなる。例えば、
連通経路を介して圧縮室と中間圧部との間を差圧にした
がってガスが移動する途中で、連通経路をシール部材に
よって遮へいすることによって、可動スクロールの背面
に作用するスラスト力の低下を阻止することができる。
また、例えば、圧縮室のガスの圧力が増大していく途中
で、連通経路をシール部材によって遮へし圧縮室と中間
圧部との連通を阻止することによって、可動スクロール
の背面に作用するスラスト力のピークを抑えることがで
きる。従って、請求項４に記載のスクロール型圧縮機に
よれば、可動スクロールの背面に作用するスラスト力の
振幅を小さくすることができる。
【００１０】また、請求項５に記載したスクロール型圧
縮機では、連通経路は、所定期間内において、圧縮室と
中間圧部とを連通させる位置と、シール部材によって遮
へいされる位置と、圧縮室と低圧部とを連通させる位置
との間で移動する。これにより、連通経路によって圧縮
室と中間圧部とを連通させた場合は、圧縮室と中間圧部
との間でガスが移動し、シール部材によって連通経路が
遮へいされた場合は、圧縮室と中間圧部との間のガスの
移動は阻止されることとなる。また、連通経路によって
圧縮室と低圧部とを連通させた場合は、圧縮室と低圧部
との間でガスが移動することとなる。例えば、圧縮室の
冷媒ガスの圧力が増大していく途中で、連通経路をシー
ル部材によって遮へし圧縮室と中間圧部との連通を阻止
することによって、可動スクロールの背面に作用するス
ラスト力のピークを抑えることができる。さらに、それ
以外のタイミングで圧縮室を連通経路を介して低圧部と
連通させることで、可動スクロールの背面に作用するス
ラスト力のスラスト力の上昇を抑えることができる。従
って、請求項５に記載のスクロール型圧縮機によれば、
可動スクロールの背面に作用するスラスト力をほぼ一定
に保つことができる。
【００１１】請求項６に記載したガス圧縮方法によれ
ば、ガスの圧縮過程のうちの所定期間内において、ガス
高圧領域とガス低圧領域とを連通させるステップを行う
ことで、可動スクロールに作用するスラスト力の変動を
極力抑えることができる。
【００１２】また、請求項７に記載したガス圧縮方法に
よれば、ガスの圧縮過程のうちの所定期間内において、
圧縮室と中間圧部とを連通させるステップを行うこと
で、可動スクロールの背面に作用するスラスト力の変動
を極力抑えることができる。
【００１３】また、請求項８に記載したガス圧縮方法に
よれば、所定期間内において、圧縮室と中間圧部とを常
時連通させるステップを行うことで、可動スクロールの
背面に作用するスラスト力の変動を極力抑えることがで
きる。
【００１４】また、請求項９に記載したガス圧縮方法に
よれば、所定期間内において、圧縮室と中間圧部とを連
通させるステップと、シール部材によって圧縮室と中間
圧部との連通を遮へいするステップとを所定のタイミン
グで行うことで、可動スクロールの背面に作用するスラ
スト力の振幅を小さくすることができる。
【００１５】また、請求項１０に記載したガス圧縮方法
によれば、所定期間内において、圧縮室と中間圧部とを
連通させるステップと、シール部材によって圧縮室と中
間圧部との連通を遮へいするステップと、圧縮室と低圧
部とを連通させるステップとを所定のタイミングで行う
ことで、可動スクロールの背面に作用するスラスト力を
ほぼ一定に保つことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の第１〜第４実施
の形態を図面に基づいて説明する。本実施の形態は、本
発明を、吸入したガスを固定スクロールと可動スクロー
ルとの間の圧縮室において圧縮し、高圧化して吐出する
スクロール型圧縮機に適用したものである。
【００１７】〔第１実施の形態〕まず、第１実施の形態
のスクロール型圧縮機の構成等について図１〜図５を参
照しながら説明する。ここで、図１は第１実施の形態の
スクロール型圧縮機の全体を示す縦断面図である。図２
は図１の横断面図であって、圧縮室と中間圧室との連通
開始の状態を示す図である。また、図３は図１の横断面
図であって、圧縮室と中間圧室との連通終了の状態を示
す図である。図４は第１実施の形態における可動スクロ
ールの旋回角度とスラスト力との相関を示す図である。
図５は第１実施の形態における圧縮室と中間圧室との連
通のタイミングを示す図である。
【００１８】なお、第１実施の形態のスクロール型圧縮
機は、冷媒ガスを圧縮室３２で圧縮する過程において、
この圧縮室３２と中間圧室７７（本発明における中間圧
部に対応している）とを可動スクロール基板２４に形成
された連通孔６０を介して所定期間連通させることで、
可動スクロール基板２４の背面に作用する冷媒ガスから
のスラスト力の変動を極力抑えるものである。
【００１９】図１に示すように、スクロール型圧縮機１
は、固定スクロール２、センターハウジング４、モータ
ハウジング６等によって密閉されたケーシング内に、可
動スクロール２０と、その可動スクロール２０を駆動す
るための駆動機構部が収容されている。固定スクロール
２にはセンターハウジング４の一端面が接合されてお
り、そのセンターハウジング４の他端面にはモータハウ
ジング６が接合されている。センターハウジング４とモ
ータハウジング６とには、駆動軸８がラジアルベアリン
グ１０，１２を介して回転可能に支持されており、その
駆動軸８のセンターハウジング４側には、駆動軸８に対
して偏心した偏心軸１４が一体に形成されている。
【００２０】固定スクロール２は、円板状の固定スクロ
ール基板２６の片面に立設した渦巻状（インボリュート
状）の固定渦巻壁（ラップ）２８を有している。同様に
可動スクロール２０は、円板状の可動スクロール基板２
４の片面に立設した渦巻状（インボリュート状）の可動
渦巻壁（ラップ）３０を有している。そして、各スクロ
ールは、渦巻壁２８，３０が互いに噛合すように配置さ
れている。なお、固定渦巻壁２８の先端にチップシール
２８ａが設けられ、可動渦巻壁３０の先端にチップシー
ル３０ａが設けられている。固定スクロール２の固定ス
クロール基板２６及び固定渦巻壁２８、可動スクロール
２０の可動スクロール基板２４及び可動渦巻壁３０は、
固定渦巻壁２８と可動渦巻壁３０が複数の点で接触する
ことで、三日月状の圧縮室（密閉空間）３２を形成す
る。可動スクロール２０は偏心軸１４の回転（旋回運
動）に伴って公転（旋回運動）し、そのとき、バランス
ウエイト１８は可動スクロール２０の公転に伴う遠心力
を相殺する。駆動軸８と一体に回転する偏心軸１４、ブ
ッシュ１６、及び偏心軸１４と可動スクロール２０のボ
ス部２４ａとの間に介在されたプレーンベアリング２２
は公転機構を構成する。
【００２１】偏心軸１４には相互に平行な２つの平面部
（２面幅）１４ａが形成され、その平面を介してブッシ
ュ１６が一体回転するように嵌合されている。ブッシュ
１６の一端部にはバランスウエイト１８が一体回転する
ように取り付けられ、また、ブッシュ１６の他端部側に
は、可動スクロール２０が固定スクロール２と対向する
ようにプレーンベアリング２２を介して相対回転可能に
取り付けられている。なお、プレーンベアリング２２
は、可動スクロール２０における可動スクロール基板２
４の背面（図１中の右側）に突設された筒状のボス部２
４ａ内に収容されている。
【００２２】このプレーンベアリング２２は、ベアリン
グ機能に加えてシール機能をも有している。すなわち、
プレーンベアリング２２は、可動スクロール側とセンタ
ーハウジング側との間の経路を通じて高圧室７０（本発
明における高圧部に対応している）から可動スクロール
基板２４の背面側へ冷媒ガスが洩れるのを極力阻止する
ように作用する。また、センターハウジング４の可動ス
クロール基板２４と対向する位置（凹部）に、リング状
のシール部材８０が設けられている。そして、このシー
ル部材８０によって、高圧室７０から可動スクロール基
板２４の背面側へ洩れ込んだ冷媒ガスが移動する径路
は、中間圧室７７と低圧室７８（本発明における低圧部
に対応している）とに区画される。また、低圧室７８
は、圧縮室３２の吸入ポート側と連通している。従っ
て、高圧室７０の冷媒ガスは、その圧力バランスにした
がって、中間圧室７７、低圧室７８の順に可動スクロー
ル基板２４の背面側へ洩れ込むこととなる。なお、高圧
室７０と低圧室７８との間の経路に、シール機能を有す
るプレーンベアリング２２とシール部材８０を直列的に
設けることで、冷媒ガスのシール機能が強化され、可動
スクロール基板２４の背面側へ洩れ込む冷媒ガスの量が
低減される。なお、高圧室７０、中間圧室７７、低圧室
７８等によって本発明における背面部が形成されてい
る。
【００２３】可動スクロール基板２４の背面（偏心軸１
４との対向面）側には、吐出ポート５０を開閉するリー
ド弁式の吐出弁５２が設けられている。この吐出弁５２
は、吐出ポート５０に対応した形状のリード弁５４、こ
のリード弁５４を保持する弁押え５６、リード弁５４お
よび弁押え５６を可動スクロール基板２４に固定する固
定ボルト５８を有し、可動スクロール基板２４の背面側
に形成された吐出弁収納部２５に収納されている。な
お、リード弁５４の開閉動作は、吐出ポート５０に連通
する圧縮室３２と高圧室７０との圧力差で行われる。す
なわち、圧縮室３２側の圧力が高圧室７０側の圧力より
も高い場合は、リード弁５４は開放され、圧縮室３２側
の圧力が高圧室７０側の圧力よりも低い場合は、リード
弁５４は閉止される。また、弁押え５６は、リード弁５
４を保持するとともに、リード弁５４の最大開度を規制
するように構成されている。
【００２４】また、図１および図２に示すように、固定
スクロール２（中心２ａ）に対して旋回する可動スクロ
ール２０の可動スクロール基板２４には、圧縮室３２と
中間圧室７７とを連通させる連通孔６０（本発明におけ
る連通経路に対応している）が形成されている。この連
通孔６０は、圧縮室３２に形成される所定の圧縮部（以
下、「密閉圧縮部」という）に閉じ込まれた冷媒ガス
（図２中の斜線で示す）を図２に示す状態（連通孔６０
による連通開始）から図３に示す状態（連通孔６０によ
る連通終了）に圧縮するまで、密閉圧縮部と中間圧室７
７とを連通させるものである。すなわち、図５に示すよ
うに、所定の密閉圧縮部において冷媒ガスが圧縮される
過程のうち、可動スクロール２０が１回転（３６０°）
旋回する間（本発明における所定期間に対応してい
る）、密閉圧縮部と中間圧室７７とが常時連通されるよ
うに構成されている。そして、可動スクロール２０が１
回転（３６０°）旋回する際、連通孔６０は図４に示す
ような回転軌跡Ｐ１（点Ａ１→点Ｂ１→点Ｃ１→点Ｄ
１）を描くこととなる。
【００２５】なお、図２および図３では、連通孔６０に
よる連通開始から連通終了までの可動スクロール２０の
旋回角度が、固定渦巻壁２８と可動渦巻壁３０との当接
状態等の要因から厳密には３６０°よりも小さくなる場
合について示しているが、本実施の形態（図４、図５
等）では、便宜上、所定の密閉圧縮部と中間圧室７７と
が連通孔６０によって連通される期間を、可動スクロー
ル２０および連通孔６０が３６０°旋回する間として説
明するものとする。
【００２６】センターハウジング４の端面には、同一円
周線上に複数（例えば４個）の自転阻止用の凹部４１が
等間隔角度位置に形成されている。センターハウジング
４に固定された固定ピン４２と、可動スクロール基板２
４に固定された可動ピン４０とは、凹部４１に挿入され
た状態で止着されている。可動スクロール２０は偏心軸
１４の回転に伴って凹部４１及び固定ピン４２、可動ピ
ン４０によって自転が阻止される。すなわち、凹部４１
及び固定ピン４２、可動ピン４０によって可動スクロー
ル２０の自転防止機構が形成されている。
【００２７】モータハウジング６の内周面にはステータ
４６が固着されており、駆動軸８にはロータ４８が固着
されている。ステータ４６及びロータ４８はモータを構
成し、ステータ４６への通電によりロータ４８及び駆動
軸８が一体となって回転する。
【００２８】駆動軸８の偏心軸１４が回転することに伴
い、可動スクロール２０が公転（旋回）し、固定スクロ
ール２に形成された吸入ポート４４から導入された冷媒
ガス（本発明におけるガスに対応している）は、両スク
ロール２，２０の周縁側から固定スクロール基板２６と
可動スクロール基板２４との間へ流入する。また、可動
スクロール２０の公転に伴い、可動ピン４０が固定ピン
４２の周面に沿って摺動する。そして、偏心軸１４が回
転するとき、該偏心軸１４にプレーンベアリング２２を
介して相対回転可能に取り付けられた可動スクロール２
０は、自転することなく駆動軸８の中心軸線回りに公転
する。可動スクロール２０が公転することに伴い、吸入
ポート４４から導入された冷媒ガスは圧縮室３２へ流入
され、圧縮度を強めながら可動スクロール２０の中心方
向へ導かれ、高圧化される。そして、高圧化された冷媒
ガスは、可動スクロール基板２４の中心位置に形成さ
れ、最も高圧となる圧縮室３２と連通される吐出ポート
５０へ流入していく。
【００２９】そして、吐出ポート５０および吐出弁５２
を通過した圧縮冷媒ガスは、ボス部２４ａ内の高圧室７
０に吐出される。この高圧室７０は、駆動軸８（偏心軸
１４を含む）の軸線に沿って形成された通路７２を介し
てモータハウジング６内に連通しており、モータハウジ
ング６内へ流入した冷媒ガスは、駆動軸８の別の通路７
４からモータハウジング６の壁に設けられた出口７６を
経て外部冷媒回路へと吐出される。なお、通路７２から
通路７４へと移動する冷媒ガスによって、モータが冷却
されることとなる。
【００３０】一方、プレーンベアリング２２を介して高
圧室７０から中間圧室７７へ洩れ込んだ冷媒ガス、およ
び所定の密閉圧縮部において圧縮過程の冷媒ガスは、連
通孔６０が回転軌跡Ｐ１（点Ａ１→点Ｂ１→点Ｃ１→点
Ｄ１）にしたがって１回転（３６０°）旋回する間、連
通孔６０を介して密閉圧縮部と中間圧室７７との間で移
動する。この際、可動スクロール基板２４の背面に作用
するスラスト力は、例えば、図４に示すように変化す
る。図４に示すように、点Ａ１の直前において、密閉圧
縮部への冷媒ガスの吸入が完了しており、密閉圧縮部と
中間圧室７７との差圧が最も増大する（密閉圧縮部の圧
力＜中間圧室７７の圧力）。これにより、冷媒ガスの差
圧にしたがって中間圧室７７の冷媒ガスは一気に密閉圧
縮部へ流入し、従って可動スクロール基板２４の背面に
作用するスラスト力が低下する。
【００３１】以上のように、第１実施の形態のスクロー
ル型圧縮機および該スクロール型圧縮機を用いたガス圧
縮方法によれば、可動スクロール基板２４に連通孔６０
を形成し、しかもこの連通孔６０は密閉圧縮部において
冷媒ガスが圧縮される過程のうち、可動スクロール２０
が１回転（３６０°）旋回する間、密閉圧縮部と中間圧
室７７とを常時連通させるため、密閉圧縮部と中間圧室
７７との間で冷媒ガスを効果的に移動させ、可動スクロ
ール基板２４の背面に作用するスラスト力の変動を極力
抑えることができる。
【００３２】〔第２および第３実施の形態〕次に、第２
および第３実施の形態のスクロール型圧縮機の構成等を
図６〜図１０を参照しながら説明する。ここで、図６は
第２および第３実施の形態のスクロール型圧縮機の部分
断面図である。図７は第２実施の形態における可動スク
ロールの旋回角度とスラスト力との相関を示す図であ
り、図８は第３実施の形態における可動スクロールの旋
回角度とスラスト力との相関を示す図である。図９は第
２実施の形態における圧縮室と中間圧室との連通のタイ
ミングを示す図であり、図１０は第３実施の形態におけ
る圧縮室と中間圧室との連通のタイミングを示す図であ
る。なお、第２および第３実施の形態のスクロール型圧
縮機の主な構成は、第１実施の形態と同様であるので、
ここでは第１実施の形態と異なる部分の構成についての
み説明する。また、図６〜図１０において、図１〜図５
に示す要素と同一の要素には同一の符号を付している。
【００３３】なお、第２および第３実施の形態は、冷媒
ガスを圧縮室３２で圧縮する過程において、この圧縮室
３２と中間圧室７７とを可動スクロール基板２４に形成
された連通孔６２を介して連通させ、あるいはこの連通
孔６２をシール部材８０で遮へいし圧縮室３２と中間圧
室７７とを非連通状態に設定することで、可動スクロー
ル２４の背面に作用する冷媒ガスからのスラスト力の変
動を、第１実施の形態よりも更に抑えるものある。
【００３４】図６に示すように、第２および第３実施の
形態の連通孔６２（本発明における連通経路に対応して
いる）は、第１実施の形態の連通孔６０と同様に圧縮室
３２と中間圧室７７とを連通させるものである。
【００３５】第２実施の形態における連通孔６２は、図
９に示すように、所定の密閉圧縮部において冷媒ガスが
圧縮される過程のうち、可動スクロール２０が１回転
（３６０°）旋回する間（本発明における所定期間に対
応している）に、密閉圧縮部と中間圧室７７とを連通さ
せる位置と、シール部材８０によって遮へいされ密閉圧
縮部と中間圧室７７とが非連通になる位置との間で移動
するように構成されている。すなわち、可動スクロール
２０が１回転（３６０°）旋回する際、連通孔６２は図
７に示すような回転軌跡Ｐ２（点Ａ２→点Ｂ２→点Ｃ２
→点Ｄ２）を描くこととなる。
【００３６】そして、プレーンベアリング２２を介して
高圧室７０から中間圧室７７へ洩れ込んだ冷媒ガスおよ
び所定の密閉圧縮部において圧縮過程の冷媒ガスは、連
通孔６２が回転軌跡Ｐ２（点Ａ２→点Ｂ２→点Ｃ２→点
Ｄ２）にしたがって１回転（３６０°）旋回するうち、
連通孔６２がシール部材８０によって遮へいされない期
間、連通孔６２を介して密閉圧縮部と中間圧室７７との
間で移動する。この際、可動スクロール基板２４の背面
に作用するスラスト力は、例えば、図７に示すように変
化する。図７に示すように、点Ａ２の直前において、密
閉圧縮部への冷媒ガスの吸入が完了しており、密閉圧縮
部と中間圧室７７との差圧が最も増大する（密閉圧縮部
の圧力＜中間圧室７７の圧力）。これにより、冷媒ガス
の差圧にしたがって中間圧室７７の冷媒ガスは一気に密
閉圧縮部へ流入するが、その途中で連通孔６２をシール
部材８０によって遮へいするため、可動スクロール基板
２４の背面に作用するスラスト力が下げ止まる。従っ
て、第１実施の形態に比してスラスト力の振幅を小さく
することができる。
【００３７】また、第３実施の形態における連通孔６２
は、図１０に示すように、密閉圧縮部において冷媒ガス
が圧縮される過程のうち、可動スクロール２０が１回転
（３６０°）旋回する間（本発明における所定期間に対
応している）に、密閉圧縮部と中間圧室７７とを連通さ
せる位置と、シール部材８０によって遮へいされ密閉圧
縮部と中間圧室７７とが非連通になる位置との間で移動
するように構成されている。すなわち、可動スクロール
２０が１回転（３６０°）旋回する際、連通孔６２は図
８に示すような回転軌跡Ｐ３（点Ａ３→点Ｂ３→点Ｃ
３）を描くこととなる。
【００３８】そして、プレーンベアリング２２を介して
高圧室７０から中間圧室７７へ洩れ込んだ冷媒ガス、お
よび所定の密閉圧縮部において圧縮過程の冷媒ガスは、
連通孔６２が回転軌跡Ｐ３（点Ａ３→点Ｂ３→点Ｃ３）
にしたがって１回転（３６０°）旋回するうち、連通孔
６２がシール部材８０によって遮へいされない期間、連
通孔６２を介して密閉圧縮部と中間圧室７７との間で移
動する。この際、可動スクロール基板２４の背面に作用
するスラスト力は、例えば、図８に示すように変化す
る。図８に示すように、密閉圧縮部の冷媒ガスの圧力が
増大していく途中で、連通孔６２をシール部材８０によ
って遮へいし密閉圧縮部と中間圧室７７との連通を阻止
するため、点Ａ３において可動スクロール基板２４の背
面に作用するスラスト力のピークは第１実施の形態より
も低くなり、その後スラスト力はフラットになる。そし
て、点Ｂ３において、密閉圧縮部と中間圧室７７との差
圧にしたがって中間圧室７７の冷媒ガスは密閉圧縮部へ
流入し、従って可動スクロール基板２４の背面に作用す
るスラスト力が低下する。従って、第１実施の形態に比
してスラスト力のピークを低く抑えることができる。
【００３９】以上のように、第２および第３実施の形態
のスクロール型圧縮機および該スクロール型圧縮機を用
いたガス圧縮方法によれば、可動スクロール基板２４に
連通孔６２を形成し、しかもこの連通孔６２は密閉圧縮
部において冷媒ガスが圧縮される過程のうち、可動スク
ロール２０が１回転（３６０°）旋回する間に、密閉圧
縮部と中間圧室７７とを連通させ、あるいは密閉圧縮部
と中間圧室７７とを非連通状態にすることで、密閉圧縮
部と中間圧室７７との間で冷媒ガスを効果的に移動さ
せ、可動スクロール基板２４の背面に作用するスラスト
力の変動を極力抑えることができる。
【００４０】〔第４実施の形態〕次に、第４実施の形態
のスクロール型圧縮機の構成等を図１１〜図１５を参照
しながら説明する。ここで、図１１は第４実施の形態の
スクロール型圧縮機の部分断面図である。図１２は、図
１１の横断面図であって、圧縮室と中間圧室との連通状
態を示す図である。図１３は、図１２の部分拡大図であ
る。図１４は第４実施の形態における可動スクロールの
旋回角度とスラスト力との相関を示す図である。図１５
は第４実施の形態における圧縮室と中間圧室との連通の
タイミングを示す図である。なお、第４実施の形態のス
クロール型圧縮機の主な構成は、第１実施の形態と同様
であるので、ここでは第１実施の形態と異なる部分の構
成についてのみ説明する。また、図１１〜図１５におい
て、図１〜図５に示す要素と同一の要素には同一の符号
を付している。
【００４１】第４実施の形態は、冷媒ガスを圧縮室３２
で圧縮する過程において、この圧縮室３２と中間圧室７
７とを可動スクロール基板２４に形成された連通孔６４
を介して連通させ、あるいはこの連通孔６４（本発明に
おける連通経路に対応している）をシール部材８０で遮
へいし圧縮室３２と中間圧室７７とを非連通状態に設定
し、あるいは圧縮室３２と低圧室７８とを連通孔６４を
介して連通させることで、可動スクロール２４の背面に
作用する冷媒ガスからのスラスト力の変動を極力抑える
ものある。
【００４２】図１１〜図１４に示す第４実施の形態にお
ける連通孔６４は、図１５に示すように、密閉圧縮部に
おいて冷媒ガスが圧縮される過程のうち、可動スクロー
ル２０が１回転（３６０°）旋回する間（本発明におけ
る所定期間に対応している）に、密閉圧縮部と中間圧室
７７とを連通させる位置と、シール部材８０によって遮
へいされ密閉圧縮部と中間圧室７７とが非連通になる位
置と、密閉圧縮部と低圧室７８とを連通させる位置との
間で移動するように構成されている。すなわち、可動ス
クロール２０が１回転（３６０°）旋回する際、連通孔
６４は図１３および図１４に示すような回転軌跡Ｐ４
（点Ａ４→点Ｂ４）を描くこととなる。
【００４３】そして、プレーンベアリング２２を介して
高圧室７０から中間圧室７７へ洩れ込んだ冷媒ガス、お
よび所定の密閉圧縮部において圧縮過程の冷媒ガスは、
連通孔６４が回転軌跡Ｐ４（点Ａ４→点Ｂ４）にしたが
って１回転（３６０°）旋回するうち、連通孔６４がシ
ール部材８０によって遮へいされている期間と密閉圧縮
部が連通孔６４を介して低圧室７８と連通されている期
間とを除いて、連通孔６４を介して密閉圧縮部と中間圧
室７７との間で移動する。この際、可動スクロール基板
２４の背面に作用するスラスト力は、例えば、図１４に
示すように変化する。図１４に示すように、密閉圧縮部
の冷媒ガスの圧力が増大していく途中で、連通孔６４を
シール部材８０によって遮へいするため、点Ａ４におい
て可動スクロール基板２４の背面に作用するスラスト力
のピークが抑えられ、その後スラスト力はフラットにな
る。そして、その後、密閉圧縮部と中間圧室７７との差
圧によって中間圧室７７の冷媒ガスは密閉圧縮部へ流入
し、従って可動スクロール基板２４の背面に作用するス
ラスト力が低下する。また、点Ａ４〜点Ｂ４において、
密閉圧縮部は連通孔６４を介して低圧室７８と連通され
るため、スラスト力の上昇を抑えることができる。従っ
て、スラスト力をほぼ一定に保つことができる。
【００４４】以上のように、第４実施の形態のスクロー
ル型圧縮機および該スクロール型圧縮機を用いたガス圧
縮方法によれば、可動スクロール基板２４に連通孔６４
を形成し、しかもこの連通孔６４は密閉圧縮部において
冷媒ガスが圧縮される過程のうち、可動スクロール２０
が１回転（３６０°）旋回する間に、密閉圧縮部と中間
圧室７７とを連通させ、あるいは密閉圧縮部と中間圧室
７７とを非連通状態に設定し、あるいは密閉圧縮部と低
圧室７８とを連通させることで、密閉圧縮部の冷媒ガス
を中間圧室７７および低圧室７８との間で効果的に移動
させ、可動スクロール基板２４の背面に作用するスラス
ト力がほぼ一定にすることができる。
【００４５】なお、本発明は上記実施の形態のみに限定
されるものではなく、種々の応用や変形が考えられる。
例えば、上記実施の形態を応用した次の各形態を実施す
ることもできる。
【００４６】（Ａ）上記実施の形態では、密閉圧縮部の
冷媒ガスが圧縮される圧縮過程のうち、可動スクロール
２０が１回転する間に、密閉圧縮部と中間圧室７７とを
連通孔を介して連通させる場合について記載したが、密
閉圧縮部と中間圧室７７とを連通孔を介して連通させる
タイミング、連通時間等はこれに限定されず、必要に応
じて種々変更可能である。
【００４７】（Ｂ）上記実施の形態では、圧縮室３２と
中間圧室７７とを連通させる連通孔を、可動スクロール
基板２４に設ける場合について記載したが、例えば、圧
縮室３２と中間圧室７７とを連通させる連通経路を可動
スクロール基板２４の外部に設けることもできる。
【００４８】（Ｃ）また、上記実施の形態では、シール
部材８０によって高圧室７０と低圧室７８との間に中間
圧室７７が形成される場合について記載したが、例えば
可動スクロール基板２４の背面とセンターハウジング４
との摺動面がシール作用を有し、このシール作用によっ
て結果的に高圧室７０と低圧室７８との間に中間圧室が
形成されるような場合であってもよい。
【００４９】（Ｄ）また、上記実施の形態では、ベアリ
ング機能とシール機能の両機能を備えたプレーンベアリ
ング２２を有するスクロール型圧縮機について記載した
が、ベアリング部材の種類はこれに限定されず、必要に
応じて種々変更可能である。例えば、ベアリング部材と
して機能は有するがシール機能の乏しいニードルベアリ
ングを用い、その下流に別のシール部材を設けることも
できる。これにより、本実施の形態と同様に高圧室７０
の下流に中間圧室７７を形成させることができる。
【００５０】（Ｅ）上記第２〜第４実施の形態では、シ
ール部材８０によって連通孔が遮へいされることで、圧
縮室３２と中間圧室７７とが非連通状態に設定される場
合について記載したが、圧縮室３２と中間圧室７７とを
非連通状態に設定する手段はシール部材８０に限定され
ない。例えば、圧縮室３２と中間圧室７７とを連通する
経路に開閉バルブを設け、この開閉バルブによって連通
と非連通を切替えるように構成することもできる。
【００５１】（Ｆ）また、上記実施の形態では、冷媒ガ
スを圧縮し高圧化する場合について記載したが、本発明
を冷媒ガス以外のガスを圧縮する技術に適用することも
できる。
【００５２】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
スクロール型圧縮機において、ガスの圧力変動に伴って
可動スクロールに付与されるスラスト力の変動を極力抑
えることができる合理的なガス圧縮技術を実現すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施の形態のスクロール型圧縮機の全体を
示す縦断面図である。
【図２】図１の横断面図であって、圧縮室と中間圧室と
の連通開始の状態を示す図である。
【図３】図１の横断面図であって、圧縮室と中間圧室と
の連通終了の状態を示す図である。
【図４】第１実施の形態における可動スクロールの旋回
角度とスラスト力との相関を示す図である。
【図５】第１実施の形態における圧縮室と中間圧室との
連通のタイミングを示す図である。
【図６】第２および第３実施の形態のスクロール型圧縮
機の部分断面図である。
【図７】第２実施の形態における可動スクロールの旋回
角度とスラスト力との相関を示す図である。
【図８】第３実施の形態における可動スクロールの旋回
角度とスラスト力との相関を示す図である。
【図９】第２実施の形態における圧縮室と中間圧室との
連通のタイミングを示す図である。
【図１０】第３実施の形態における圧縮室と中間圧室と
の連通のタイミングを示す図である。
【図１１】第４実施の形態のスクロール型圧縮機の部分
断面図である。
【図１２】図１１の横断面図であって、圧縮室と中間圧
室との連通状態を示す図である。
【図１３】図１２の部分拡大図である。
【図１４】第４実施の形態における可動スクロールの旋
回角度とスラスト力との相関を示す図である。
【図１５】第４実施の形態における圧縮室と中間圧室と
の連通のタイミングを示す図である。
【符号の説明】
１…スクロール型圧縮機 ２…固定スクロール １４…偏心軸 １６…ブッシュ ２０…可動スクロール ２２…プレーンベアリング ２４…可動スクロール基板 ３２…圧縮室 ４４…吸入ポート ５０…吐出ポート ５２…吐出弁 ６０，６２，６４…連通孔（連通経路） ７０…高圧室（高圧部） ７７…中間圧室（中間圧部） ７８…低圧室（低圧部） ８０…シール部材 Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４…回転軌跡
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中島 尚宏 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 (72)発明者 椿井 慎治 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 (72)発明者 渡辺 靖 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 (72)発明者 川口 真広 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 Ｆターム(参考） 3H029 AA02 AA17 AB03 BB24 CC05 CC17 CC19 CC23 3H039 AA02 AA12 BB01 CC02 CC22 CC26 CC31

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 固定スクロールと、可動スクロールと、
    前記固定スクロールに形成される吸入ポートと、前記可
    動スクロールに形成される吐出ポートと、該吐出ポート
    を開閉する吐出弁と、前記可動スクロールに圧力を付与
    するガス高圧領域およびガス低圧領域を有し、 前記可動スクロールを前記固定スクロールに対して旋回
    させることで、前記吸入ポートから吸入したガスを圧縮
    して高圧化し、高圧化したガスを前記吐出ポートおよび
    前記吐出弁を介して吐出するスクロール型圧縮機であっ
    て、 ガスの圧縮過程のうちの所定期間内において、前記ガス
    高圧領域と前記ガス低圧領域とを連通させる連通経路が
    設けられていることを特徴とするスクロール型圧縮機。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載したスクロール型圧縮機
    であって、 前記ガス高圧領域は、各スクロールの対向位置に形成さ
    れる圧縮室であり、前記ガス低圧領域は前記可動スクロ
    ールの背面に形成される背面部であり、前記背面部は、
    前記吐出弁の下流側に形成される高圧部と、前記圧縮室
    の吸入ポート側と連通する低圧部と、前記高圧部と前記
    低圧部との間に形成される中間圧部とを有し、 前記連通経路は、ガスの圧縮過程のうちの所定期間内に
    おいて、前記圧縮室と前記中間圧部とを連通させるよう
    に構成されていることを特徴とするスクロール型圧縮
    機。
  3. 【請求項３】 請求項２に記載したスクロール型圧縮機
    であって、 前記連通経路は、前記所定期間内において、前記圧縮室
    と前記中間圧部とを常時連通させるように構成されてい
    ることを特徴とするスクロール型圧縮機。
  4. 【請求項４】 請求項２に記載したスクロール型圧縮機
    であって、 前記高圧部と前記中間圧部との間にシール部材を有し、
    前記連通経路は、前記所定期間内において、前記圧縮室
    と前記中間圧部とを連通させる位置と、前記シール部材
    によって遮へいされる位置との間で移動するように構成
    されていることを特徴とするスクロール型圧縮機。
  5. 【請求項５】 請求項２に記載したスクロール型圧縮機
    であって、 前記高圧部と前記中間圧部との間にシール部材を有し、
    前記連通経路は、前記所定期間内において、前記圧縮室
    と前記中間圧部とを連通させる位置と、前記シール部材
    によって遮へいされる位置と、前記圧縮室と前記低圧部
    とを連通させる位置との間で移動するように構成されて
    いることを特徴とするスクロール型圧縮機。
  6. 【請求項６】 固定スクロールと、可動スクロールと、
    前記固定スクロールに形成される吸入ポートと、前記可
    動スクロールに形成される吐出ポートと、該吐出ポート
    を開閉する吐出弁と、前記可動スクロールに圧力を付与
    するガス高圧領域およびガス低圧領域を設け、 前記可動スクロールを前記固定スクロールに対して旋回
    させることで、前記吸入ポートから吸入したガスを圧縮
    して高圧化し、高圧化したガスを前記吐出ポートおよび
    前記吐出弁を介して吐出するガス圧縮方法であって、 ガスの圧縮過程のうちの所定期間内において、前記ガス
    高圧領域と前記ガス低圧領域とを連通させるステップを
    有していることを特徴とするガス圧縮方法。
  7. 【請求項７】 請求項６に記載したガス圧縮方法であっ
    て、 前記ガス高圧領域を各スクロールの対向位置に形成され
    る圧縮室とし、前記ガス低圧領域を前記可動スクロール
    の背面に形成される背面部とし、前記背面部に、前記吐
    出弁の下流側に形成される高圧部と、前記圧縮室の吸入
    ポート側と連通する低圧部と、前記高圧部と前記低圧部
    との間に形成される中間圧部とを設け、ガスの圧縮過程
    のうちの所定期間内において、前記圧縮室と前記中間圧
    部とを連通させるステップを有していることを特徴とす
    るガス圧縮方法。
  8. 【請求項８】 請求項７に記載したガス圧縮方法であっ
    て、 前記所定期間内において、前記圧縮室と前記中間圧部と
    を常時連通させるステップを有していることを特徴とす
    るガス圧縮方法。
  9. 【請求項９】 請求項７に記載したガス圧縮方法であっ
    て、 前記高圧部と前記中間圧部との間にシール部材を設け、
    前記所定期間内において、前記圧縮室と前記中間圧部と
    を連通させるステップと、前記シール部材によって前記
    圧縮室と前記中間圧部との連通を遮へいするステップと
    を有していることを特徴とするガス圧縮方法。
  10. 【請求項１０】 請求項７に記載したガス圧縮方法であ
    って、 前記高圧部と前記中間圧部との間にシール部材を設け、
    前記所定期間内において、前記圧縮室と前記中間圧部と
    を連通させるステップと、前記シール部材によって前記
    圧縮室と前記中間圧部との連通を遮へいするステップ
    と、前記圧縮室と前記低圧部とを連通させるステップと
    を有していることを特徴とするガス圧縮方法。
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