JP2006257882A - スクロール圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】 さまざまな圧力条件においても、旋回スクロールを固定スクロールに適正な力で押し付ける中間圧を設定できるようにする。
【解決手段】 旋回スクロール背面の吐出圧作用領域の旋回スクロール軸方向投影面積Ａｄと、旋回スクロールの軸方向投影面積Ａｓの比Ａｄ／Ａｓが、０．０６から０．１６の範囲になるような吐出圧作用領域を持つスクロール圧縮機。
【選択図】 図7

Description

本発明は、スクロール圧縮機に係り、特に、圧縮機効率の向上に配慮したスクロール圧縮機に関する。

スクロール圧縮機には、スクロールラップ先端の漏れ損失を低減するため、旋回スクロールの背面に中間圧室を形成し、旋回スクロールを固定スクロールに押し付ける構造のものがある。この中間圧室の圧力は高すぎるとスクロールラップ先端の摺動ロスが増え圧縮機効率が低下するので、適度の圧力に調整する必要がある。特許文献１は、旋回スクロールを固定スクロールに適度に押し付ける手段として、中間圧室と吸込室との間に差圧制御弁を設け、中間圧を吸込圧＋一定値に制御し、さらに圧縮室内の圧力が吐出圧より大きくなったとき、バイパス弁により圧縮室から作動流体、例えば冷媒ガスを排出する方法を開示している。

特開平１０−１１０６８８号公報

しかし、旋回スクロールの中央部には吐出圧が作用しており、この吐出圧の作用面積と中間圧の作用面積の割合が変わると、適正な中間圧も変わる。前記割合によっては、吸い込み圧力や吐出圧力などの圧力条件がかわると、旋回スクロールを固定スクロールに過剰に押し付けてしまう惧れがある。

本発明の課題は、さまざまな圧力条件においても、旋回スクロールを固定スクロールに適正な力で押し付ける中間圧を設定できるようにすることである。

上記課題を解決する本発明は、固定スクロールと、この固定スクロールに組み合わされて圧縮室を形成し、固定スクロールに対して偏心した旋回運動を行なう旋回スクロールと、前記固定スクロール及び旋回スクロールを収容する密閉容器と、この密閉容器壁面に固定されるとともに、旋回スクロールを間に旋回可能に挟んで前記固定スクロールを支持固定した固定スクロール固定手段と、を有してなり、前記圧縮室に吸い込まれた作動流体を圧縮して固定スクロールの吐出口から密閉容器内の吐出室に排出するスクロール圧縮機であって、前記旋回スクロールの背面側の中心部に形成され、旋回スクロールの背面側に吐出圧力を加える吐出圧作用領域と、前記旋回スクロールの背面側の前記吐出圧作用領域の周囲に形成され、旋回スクロールの背面側に吸込圧力よりも予め設定された一定圧力だけ高い圧力を加える中間圧作用領域と、を備え、前記吐出圧作用領域の旋回スクロール軸方向の投影面積Ａｄと旋回スクロール軸方向の投影面積Ａｓの比Ａｄ／Ａｓを、０．０６乃至０．１６の範囲内にあるようにしたものである。

Ａｄ／Ａｓが小さい場合、旋回スクロールを押し上げる力のうち吐出圧による押上げ力の割合が小さくなるので、中間圧による押上げ力の負担が大きくなり、その結果、吐出圧を上げると適正な中間圧は上がる傾向となる。Ａｄ／Ａｓが大きい場合、旋回スクロールを押し上げる力のうち吐出圧による押上げ力の割合が大きくなるので、中間圧による押上げ力の負担が小さくなり、その結果、吐出圧を上げると適正な中間圧は下がる傾向となる。
そして、発明者等が確認したところによれば、吐出圧が変化しても、適正な中間圧の変化が少なくなるＡｄ／Ａｓの領域が存在する。この傾向は、吸込圧が変わっても同じである。

発明者等は、前記適正な中間圧の変化が少なくなるＡｄ／Ａｓの領域は、比Ａｄ／Ａｓが、０．０６乃至０．１６の範囲内であること、すなわち、比Ａｄ／Ａｓが、０．０６乃至０．１６の範囲内にあれば、吐出圧が変化しても、適正な中間圧の変化が少なくなること、また、吸込圧が変化すると適正な中間圧は吸込圧の変化に伴って変化するが、前記適正な中間圧と吸込圧の差も、前記比Ａｄ／Ａｓが、０．０６乃至０．１６の範囲内にあれば、少なくなることを見出した。

したがって、前記比Ａｄ／Ａｓが、０．０６乃至０．１６の範囲内にある条件で、前記一定の圧力を設定すれば、圧力条件が変動しても、中間圧が適正な中間圧よりも過大になる恐れがなく、かつ、適正な中間圧よりも小さくなることのない、前記一定の圧力を設定することが可能になる。

本発明によると、さまざまな圧力条件においても、旋回スクロールを固定スクロールに適正な力で押し付ける中間圧を設定でき、圧縮機効率の向上が可能になる。

（第１の実施の形態）
以下、二酸化炭素対応ヒートポンプ式給湯機に使用した本発明の第１の実施の形態を、図面を参照して説明する。まず、構造を説明する。図１に示すスクロール圧縮機は、固定スクロール２と、この固定スクロール２に組み合わされて圧縮室３を形成し、固定スクロール２に対して偏心した旋回運動を行なう旋回スクロール１と、旋回スクロール１を駆動して偏心した旋回運動を行なわせるモータ１２と、前記固定スクロール２、旋回スクロール１及びモータ１２を収容する密閉容器２２と、この密閉容器２２の壁面に固定されるとともに、旋回スクロール１を間に旋回可能に挟んで前記固定スクロール２を支持固定した固定スクロール固定手段であるフレーム９と、を含んで構成され、前記圧縮室３に吸い込まれた作動流体を圧縮して固定スクロール２の吐出穴２ｄから密閉容器２２内の吐出室である固定背面室１７に排出する。

旋回スクロール１は、鏡板１ａと、その腹側に立設されたスクロールラップ１ｂと、その背面中央部に軸方向に筒状に突出して形成された軸受保持部１ｄと、軸受保持部１ｄ内周に挿入された旋回軸受１ｃと、同じく背面に半径方向に溝状に形成された旋回オルダム溝１ｅと、を含んで構成されている。旋回軸受１ｃには、シャフト１１の偏心部１１ｅが嵌めこまれている。

固定スクロール２は、図１、図２、図３に示されるように、鏡板の腹側に立設されたスクロールラップ２ｎと、スクロールラップ２ｎの外周側に環状に形成された、歯先面と同一面である非旋回基準面２ａと、非旋回基準面２ａに環状に形成された周囲溝２ｂと、鏡板中央付近に、鏡板を貫通して形成された吐出穴２ｄと、歯底に設けられた４個のバイパス穴２ｃと、歯底面の外縁側に設けられた吸込掘込２ｅと、吸込掘込２ｅの端部位置に鏡板を貫通して形成された吸込穴２ｆと、を含んで構成されている。吸込掘込２ｅと吸込穴２ｆで形成される空間を吸込室１６と呼ぶ。また、固定スクロール２の背面側と密閉容器２２の間に形成される空間を固定背面室１７と呼ぶ。

バイパス穴２ｃを設けた理由は、圧縮室３の圧力が吐出圧以上になった場合にこのバイパス穴２ｃから冷媒ガスを抜くためで、バイパス穴２ｃを覆うようにリード弁板であるバイパス弁板４およびバイパス弁板４の開口度を制限するリテーナ４ａがバイパスねじ５で固定されている。すなわち、バイパス穴２ｃ、バイパス弁板４、リテーナ４ａ及びバイパスねじ５でバイパス弁が構成されている。

前記吸込穴２ｆには、背面から逆止弁ばね７ｂと弁体７ａが挿入され、吸込側逆止弁７が形成されている。弁体７ａの外面側（逆止弁ばね７ｂと反対側の面）に先端を当接させて吸込パイプ６が挿入されている。さらに、固定スクロール２の外周には、吐出ガスおよび油を軸線方向に流す複数個の流通溝２ｇが設けられている。

固定スクロールにはまた、図１に示すように、外縁に近い位置に、差圧制御弁８が設けられている。差圧制御弁８は、図２、図３、図４に示すように、周囲溝２ｂにかかる位置に鏡板を貫通して形成された弁穴２ｈと、弁穴２ｈの背面側部分に内径を拡大して形成された弁キャップ挿入部２ｌと、弁穴２ｈの非旋回基準面２ａ側に圧入されて弁穴２ｈ内側に弁シール面２ｉを形成する部材と、弁穴２ｈ内にあって前記弁シール面２ｉに差圧弁ばね８ｂで押し付けられている弁体８ａと、前記弁キャップ挿入部２ｌに圧入され、ばね位置決具８ｃに前記差圧弁ばね８ｂの一端を挿入して支持した状態で固定された弁キャップ８ｄと、弁穴２ｈの側面とＲ溝２ｍを連通している吸込側導通路２ｋと、を含んで構成されている。Ｒ溝２ｍは、非旋回基準面２ａの前記周囲溝２ｂの内周側に、前記吸込掘込２ｅから周囲溝２ｂに沿って吸込側導通路２ｋの開口位置まで形成された弧状の溝である。

上記構成により、差圧制御弁は、周囲溝２ｂの流体（具体的には潤滑油）の圧力が、Ｒ溝２ｍの流体の圧力、言い換えると吸込室１６の圧力よりも差圧弁ばね８ｂの特性や弁シール面２ｉの流路断面積で決まる設定圧よりも高いとき、周囲溝２ｂの流体をＲ溝２ｍを経て吸込室１６に送り出すように作用する。すなわち、差圧制御弁は、周囲溝２ｂの流体の圧力を吸込室１６の圧力よりも前記設定圧だけ高い圧力に保持する。

フレーム９は、一方の面の中央部に軸方向筒状の突出部が、他方の面の外周部に沿って軸方向に環状に突出する囲壁が、それぞれ形成された円盤状をなしており、前記囲壁の軸方向端面が前記固定スクロール２を取り付ける固定取付面９ａとなっている。そして前記囲壁の内周側に旋回はさみこみ面９ｂが設けられている。そのさらに内側の軸方向面には、フレームオルダム溝が半径方向に形成され、オルダムリング１０がフレーム９と旋回スクロール１の間に配置されている。

また、前記軸方向筒状の突出部の内周面には軸シール９ｄと主軸受９ｅが圧入され、シャフト１１が嵌めこまれている。そして、フレーム９の主軸受９ｅのスクロール側でフレーム９の主軸受９ｅが圧入されている軸方向の穴の径が拡大されてスラスト収納室９ｉが形成され、シャフト１１のスラストを受けるシャフトスラスト面９ｆが設けられている。軸シール９ｄと主軸受９ｅの間の空間に向かってフレーム側面から図示されていない横穴が開口している。フレーム９外周面、つまり密閉容器２２の内周面に対向している面には、作動流体及び油の軸方向流路となる複数の流通溝９ｈが設けられている。

オルダムリング１０の一方の面にフレーム突起部（図示せず）が設けられ、他方の面には旋回突起部１０ｂが設けられていて、フレーム突起部がフレームオルダム溝に、旋回突起部が旋回オルダム溝１ｅに、それぞれ嵌め込まれている。

なお、固定スクロール２の非旋回基準面２ａとフレーム９と旋回スクロール１とで囲まれた領域を中間圧室２３と呼ぶ。

シャフト１１は、一方の端部に形成され旋回軸受１ｃに嵌め込まれた偏心部１１ｅと、偏心部１１ｅに隣接する位置に形成され主軸受９ｅに嵌め込まれた主軸受部と、他方の端部に形成され副軸受１３に嵌め込まれた副軸受部と、主軸受部と副軸受部の間に形成されロータ１２ａが圧入された電動機部と、を含んで構成されている。シャフト１１にはまた、内部に縦通するシャフト給油孔１１ａが形成され、シャフト給油孔１１ａから半径方向に、主軸受９ｅの位置に主軸受給油孔１１ｂが、軸シール９ｄの位置に軸シール給油孔１１ｃが、副軸受１３の位置に副軸受給油孔１１ｄが、それぞれ設けられている。シャフト１１の電動機部には、先に述べたようにロータ１２ａが圧入されており、ロータ１２ａと密閉容器２２に焼き嵌めされたステータ１２ｂとでモータ１２が形成されている。

副軸受１３は外周が球面形状で内周が円筒形状になっており、副軸受支持板１４に固定された副軸ハウジング１５に組み込まれている。

副軸受支持板１４は中央部がフレーム９側に向けて膨出した円盤状をなしており、周縁が密閉容器２２に固定されて、図上、フレーム９より右側の密閉容器２２を、モータ１２を収容するモータ室１８と貯油室２１に区画している。副軸受支持板１４の中央部にはシャフト１１が貫通する開口が設けられ、この開口のフレーム９側と反対の面に前記副軸ハウジング１５がシャフト１１の端部を覆う形状で固定されている。副軸ハウジング１５のシャフト１１の端部に対向する位置に、給油パイプ２４が接続されている。また、副軸受支持板１４の、据付状態で下端になる位置には、モータ室１８と貯油室２１を連通する導油孔１４ｂが開口し、据付状態で上端になる位置には、同様にモータ室１８と貯油室２１を連通する通気孔１４ａが開口している。

貯油室２１を形成する密閉容器２２の軸方向端面をなす壁面には、据付状態で油面よりも上になる位置に、吐出パイプ２０が取り付けられている。

なお、本実施の形態では、旋回スクロール１の最外径面積（旋回スクロール１の軸方向投影面積）Ａｓと旋回軸受１ｃの吐出圧が作用する面積（旋回軸受１ｃの外径で囲まれる領域の軸方向投影面積）Ａｄの比Ａｄ／Ａｓが０．１になるように、旋回軸受１ｃの径を設定している。

次に上記構成のスクロール圧縮機の動作を説明する。モータ１２に通電されるとロータ１２ａが回転する。ロータ１２ａの回転とともにシャフト１１が回転し、偏心部１１ｅに駆動されて旋回スクロール１が偏心旋回運動を行なう。ここで、前記オルダムリング１０により旋回スクロール１の自転が防止される。旋回スクロール１の旋回運動に伴い、吸込室１６内の冷媒ガスは両スクロールの間に形成される圧縮室３に入り、圧縮されて吐出穴２ｄから固定背面室１７に吐出される。吐出される冷媒ガスは、潤滑油を微小な粒子として同伴している。

固定背面室１７に吐出された冷媒ガスは、固定スクロール２およびフレーム９外周部にある流通溝２ｇ、９ｈを通ってモータ室１８に入る。モータ室１８に入った冷媒ガスはモータ１２、通気孔１４ａを経て貯油室２１に流入するが、その過程で、ロータ１２ａやステータ１２ｂに衝突し、その中に含まれる油粒子を分離する。分離された油はモータ室１８の下部に落ちて溜り、副軸支持板１４の導油孔１４ｂを経て貯油室２１に流入する。モータ１２を通過した冷媒ガスは副軸支持板１４に形成された通気孔１４ａを通って貯油室２１の上部の気相部に入り、次いで吐出パイプ２０より外部に送り出される。

冷媒ガスが通気孔１４ａを通るとき、流路抵抗により通気孔１４ａの入り側と出側で圧力差が生じ、貯油室２１の圧力は前記モータ室１８の圧力より低くなる。この結果、モータ室１８の底部に落下して溜まった潤滑油１９は、導油孔１４ｂから貯油室２１に押し出され、モータ室１８の油面より貯油室２１の油面が前記圧力差に相当する分だけ高くなる。

次に給油について説明する。固定スクロール２の非旋回基準面２ａと旋回スクロール１とフレーム９により形成される中間圧室２３の圧力は前記差圧制御弁８により吸込圧力と吐出圧力の間の圧力（以後、中間圧とする。）となる。吐出圧雰囲気にある貯油室２１内の潤滑油１９は、吐出圧と中間圧の差圧により、給油パイプ２４からシャフト給油孔１１ａを通り、シャフト１１の偏心部１１ｅの軸方向端面と旋回スクロール１の軸受保持部１ｄ底面の間を経て旋回軸受１ｃに給油される。このとき、旋回スクロール１の軸受保持部１ｄ底面、すなわち旋回軸受１ｃの外径と同じ径の円形の領域には、給油された潤滑油１９による吐出圧が、旋回スクロール１を固定スクロールに押し付ける方向に作用する。この領域を吐出圧作用領域と呼ぶ。

シャフト給油孔１１ａを通る潤滑油１９は、また、シャフト１１の回転による遠心力により、主軸受給油孔１１ｂ、軸シール給油孔１１ｃ、副軸受給油孔１１ｄから各摺動部へ給油される。旋回軸受１ｃに給油された潤滑油１９は、スラスト収納室９ｉを経て前記中間圧室２３に漏れこみ、旋回スクロール１背面と旋回挟み込み面９ｂの間を通って固定スクロール２の非旋回基準面２ａに形成された周囲溝２ｂに流入する。周囲溝２ｂに流入する潤滑油１９の圧力は、旋回軸受１ｃを通過する段階で減圧されているが、吸込圧よりは高い圧力（中間圧）を保っている。旋回軸受１ｃを通過した潤滑油１９が漏れ込む中間圧室２３の圧力は云うまでもなく中間圧であり、旋回スクロール１の背面の、前記吐出圧作用領域を除く領域には、旋回スクロール１を固定スクロール２に押し付ける方向に作用する前記中間圧が加わっている。旋回スクロール１の背面の、中間圧が加わっている領域を中間圧作用領域という。

周囲溝２ｂには先に述べたように差圧制御弁８が開口しており、周囲溝２ｂに流入した潤滑油１９の圧力と吸込室１６の圧力の差は、差圧制御弁８の設定圧以上に大きいので、周囲溝２ｂの潤滑油１９は、差圧制御弁８を経てＲ溝２ｍに流入する。つまり、周囲溝２ｂの流体の圧力、言い換えると中間圧室２３の圧力は、吸込室１６の圧力より差圧制御弁８の設定圧だけ高い圧力に保持される。Ｒ溝２ｍに流入した潤滑油１９は吸込室１６を経て圧縮室３に入り、冷媒ガスとともに圧縮されて吐出穴２ｄから前記固定背面室１７に吐き出される。

次に図５を参照してバイパス弁の作用効果について説明する。図５はバイパス弁なしで設計容積比に対応する設計圧力比が運転圧力比よりも高い条件の圧縮室内圧力分布を示す。スクロール圧縮機では、スクロールラップ１ｂの中央部に近づくにつれ圧力が高くなり、圧縮室３と吐出穴２ｄが連通するまえに圧縮室内圧が吐出圧に達するとハッチングで示した過圧縮が生じる。これに対してバイパス弁を設置すると、圧縮室３と吐出穴２ｄが連通するまえに圧縮室内圧が吐出圧に達してもバイパス弁から冷媒ガスが固定背面室１７に抜けるので、過圧縮がなくなり図示動力が低減し圧縮機効率が向上する。

以上、本実施の形態に係るスクロール圧縮機の構造と動作を説明したが、このように構成されたスクロール圧縮機の旋回スクロール１には図６に示す力が作用する。圧縮室３はスクロールラップ１ｂの中央部に近いほど圧力が高くなる。また、固定スクロール２の非旋回基準面２ａと接触する旋回スクロール１の鏡板１ａは最外径から吸込室にかけて中間圧から吸込圧になる圧力分布となる。これらの圧力分布により発生する力は旋回スクロール１を固定スクロール２から引き離す力となる。

これに対し、旋回スクロール１の背面側では、旋回軸受１ｃの領域（前記吐出圧作用領域）には吐出圧が作用し、この領域以外には中間圧が作用する。これらの圧力分布により発生する力は旋回スクロール１を固定スクロール２に押し付ける力となる。そして、この押付力は中間圧を変えることによって変更でき、この中間圧は前記差圧弁ばね８ｂのたわみ量を変えることにより任意の値に設定できる。すなわち、中間圧＝吸込圧＋一定値（差圧制御弁設定値）となる。

旋回スクロール１を固定スクロール２に押し付ける力が小さいと旋回スクロール１が固定スクロール２から離れてスクロールラップ１ｂ先端のすき間が大きくなり、漏れ損失が増え圧縮機効率が低下する。また、逆に旋回スクロール１を固定スクロール２に押し付ける力が大き過ぎると摺動ロスが増えて圧縮機効率が低下する。

つまり、旋回スクロール１を固定スクロール２に押し付ける力には最適値が存在する。この最適値を旋回スクロール１が固定スクロール２から離脱しない最低押付力とし、これに対応する中間圧を適正中間圧とよぶ。

図７〜図９は本発明の対象となるスクロール圧縮機を二酸化炭素対応ヒートポンプ式給湯機に使用した場合に、吸込圧Ｐｓ、吐出圧Ｐｄ及び旋回スクロール１の最外径面積（旋回スクロール１の軸方向投影面積）Ａｓと旋回軸受１ｃの吐出圧が作用する面積（前記吐出圧作用領域の軸方向投影面積）Ａｄの比Ａｄ／Ａｓを種々変化させて適正中間圧を計算した結果を示すグラフである。横軸は前記比Ａｄ／Ａｓを、縦軸は適正中間圧（ＭＰａ）−吸込圧Ｐｓを、それぞれ示す。計算条件は、異なる５つのＡｄ／Ａｓについて、吸込圧Ｐｓとして、夏期条件における５ＭＰａ、中間期条件における３．８ＭＰａ、冬期条件における３ＭＰａを用い、各吸込圧で吐出圧Ｐｄを６．６ＭＰａ、８．１ＭＰａ、１１ＭＰａ、１４ＭＰａに変え計算を行なった。

図示のように、いずれの吸込圧においても、Ａｄ／Ａｓが小さいときは吐出圧が高いほど適正中間圧が高く、Ａｄ／Ａｓが大きいときは吐出圧が高いほど適正中間圧は低くなり、その間で、適正中間圧の吐出圧による差が少なくなるＡｄ／Ａｓの値が存在する。

図７〜図９によれば、Ａｄ／Ａｓが０．０６であれば、吸入圧力が低い場合に吐出圧が変動しても適正背圧−吸込圧Ｐｓの変化が少なく、Ａｄ／Ａｓが０．１６であれば、吸入圧力が高い場合に吐出圧が変動しても適正背圧−吸込圧Ｐｓの変化が少ない。すなわち、Ａｄ／Ａｓが０．０６から０．１６の範囲にあれば、吸込圧が前記三つの値のいずれの場合であっても、吐出圧の変動に伴う適正中間圧−吸込圧Ｐｓの変動幅は、小さくなる。

本発明の対象となるスクロール圧縮機では中間圧＝吸込圧＋一定値となるので、吐出圧が変化すると適正中間圧が変わる場合、旋回スクロール１が固定スクロール２から離脱するのを防ぐには、その中でもっとも高い適正中間圧に設定する必要がある。そうすると適正中間圧が低い圧力条件では旋回スクロール１を固定スクロール２に過剰に押付け、機械損失が増えて圧縮機効率が低下する。したがって、吐出圧が変化しても、適正中間圧の変化の幅を少なくすることできれば、中間圧をその変化幅の最大値に設定することにより、さまざまな条件で高い圧縮機効率が得られることになる。具体的には、比Ａｄ／Ａｓを適正中間圧が最大値となる時の（適正中間圧−吸込圧）を差圧制御弁８に設定すればよい。

以上から本実施の形態のスクロール圧縮機は、Ａｄ／Ａｓを、吸込圧や吐出圧が変動しても適正中間圧があまり変わらない０．１とし、適正中間圧が最大値となる時の（適正中間圧−吸込圧）を差圧制御弁８に設定しているので、圧力条件によらず常に高い圧縮機効率が得られる。さらに、例えば一年間の中で冬期の消費電力量が多い場合は、冬期条件の適正中間圧が不変であるポイントにＡｄ／Ａｓを合わせるように設計し、差圧制御弁８の設定値を、その適正中間圧から冬期条件の吸込圧を差し引いた値に設定することにより、年間電気代をより安くすることができる。

また、ここでは適正中間圧を旋回スクロール１が固定スクロール２から離脱しない最低押付力とした。しかし、実際の圧縮機ではスクロールラップ１ｂの先端などから漏れが生じ、図６に示した上側の圧力分布が膨らみ、旋回スクロール１を固定スクロール２から引き離す力が大きくなるので、上記適正中間圧より高い中間圧が必要となるが、図７の適正中間圧のレベルを全体的に上にシフトさせて考えればよい。

（第２の実施の形態）
次に本発明の第２の実施の形態を図１０、図１１を参照して説明する。本実施の形態が前記第１の実施の形態と異なるのは、副軸ハウジング１５内部にシャフト１１に駆動される給油ポンプ２５が設けられている点と、軸受保持部１ｄの軸方向端面と対向するフレーム９の面にシールリング２６を装着するとともに、軸受保持部１ｄの軸方向端面に、旋回運動によってスラスト収納室９ｉと中間圧室２３を行き来する油ポケット１ｇを形成した点であり、他の構成は同一であるので、同一の符号を付して説明を省略する。第１の実施の形態と同じ符号のものは同一の部品であり同じ作用をなす。

本実施の形態では、図１０に示すように、シャフト１１の副軸受支持板１４に装着された副軸ハウジング１５内部にシャフト１１に駆動される給油ポンプ２５が設けられている。本実施の形態では給油ポンプ２５としてトロコイド式給油ポンプが用いられている。シャフト１１が回転すると、貯油室２１の潤滑油１９は前記給油ポンプ２５によりシャフト１１の中心まで汲み上げられ、シャフト給油孔１１ａを通って各摺動部に給油される。シャフト給油孔１１ａの先端から旋回軸受１ｃに供給された潤滑油１９は、旋回軸受１ｃを経てシャフトスラスト面９ｆが収納されるスラスト収納室９ｉに入る。このスラスト収納室９ｉと中間圧室２３の間は、図１１に示すように、旋回スクロール１の軸受保持部端面１ｆに対向するフレーム９の中央部平面部９ｊに形成された環状のシールリング溝に装着されたシールリング２６でシールされている。前記スラスト収納室９ｉに入った潤滑油１９は、軸受保持部端面１ｆに設けられ旋回運動によってスラスト収納室９ｉと中間圧室２３を行き来する溝状の油ポケット１ｇにより前記中間圧室２３に供給される。

中間圧室２３には油ポケット１ｇを介して供給される潤滑油１９により、スラスト収納室９ｉの圧力が加わり、中間圧室２３の圧力は、前記差圧制御弁８の作用により、吸込圧よりも前記差圧制御弁８の設定圧だけ高い圧力に保持される。

本実施の形態においても、吐出圧が作用するシールリング内周面積Ａｄと中間圧が作用する旋回スクロール１の最外径面積Ａｓとの比Ａｄ／Ａｓを０．１としているので、第１の実施の形態で説明した作用により圧力条件によらず常に高い圧縮機効率が得られる。

なお、上記各実施の形態では、Ａｄ／Ａｓを０．１としたが、先にも述べたように、Ａｄ／Ａｓの値が、０．０６から０．１６の範囲であれば、圧力条件が変化しても、適正中間圧の変動幅は小さく、常に高い圧縮機効率が得られる。

また、上記各実施の形態では、横置スクロール圧縮機を例にとって説明したが、縦置型のスクロール圧縮機にも同様に適用できることは言うまでもない。

本発明の第１の実施の形態に係る横置スクロール圧縮機を示す縦断面図である。 図１に示す実施の形態の固定スクロールをバイパイ弁側からみた平面図である。 図１に示す実施の形態の固定スクロールをスクロールラップ側からみた平面図である。 図１に示す実施の形態の差圧制御弁を拡大して示す断面図である。 スクロール圧縮機の過圧縮運転時の圧縮室圧力分布を示す概念図である。 旋回スクロールに作用する力を説明する概念図である。 本発明の対象となるスクロール圧縮機を二酸化炭素対応ヒートポンプ式給湯機に使用した場合の、吸込圧が３ＭＰａで吐出圧が変化するときの適正中間圧計算結果を示すグラフである。 本発明の対象となるスクロール圧縮機を二酸化炭素対応ヒートポンプ式給湯機に使用した場合の、吸込圧が３．７８ＭＰａで吐出圧が変化するときの適正中間圧計算結果を示すグラフである。 本発明の対象となるスクロール圧縮機を二酸化炭素対応ヒートポンプ式給湯機に使用した場合の、吸込圧が５ＭＰａで吐出圧が変化するときの適正中間圧計算結果を示すグラフである。 本発明の第２の実施の形態に係る横置スクロール圧縮機を示す縦断面図である。 図１０に示す実施の形態におけるシールリング部を拡大して示す断面図である。

符号の説明

１ 旋回スクロール
２ 固定スクロール
３ 圧縮室
８ 差圧制御弁
９ フレーム
１０ オルダムリング
１１ シャフト
１２ モータ
１４ 副軸受支持板
１５ 副軸ハウジング
１６ 吸込室
１７ 固定背面室
１８ モータ室
１９ 潤滑油
２２ 密閉容器
２３ 中間圧室
２４ 給油パイプ
２５ 給油ポンプ
２６ シールリング

Claims (2)

1. 固定スクロールと、この固定スクロールに組み合わされて圧縮室を形成し、固定スクロールに対して偏心した旋回運動を行なう旋回スクロールと、前記固定スクロール及び旋回スクロールを収容する密閉容器と、この密閉容器壁面に固定されるとともに、旋回スクロールを間に旋回可能に挟んで前記固定スクロールを支持固定した固定スクロール固定手段と、を有してなり、前記圧縮室に吸い込まれた作動流体を圧縮して固定スクロールの吐出口から密閉容器内の吐出室に排出するスクロール圧縮機であって、前記旋回スクロールの背面側の中心部に形成され、旋回スクロールの背面側に吐出圧力を加える吐出圧作用領域と、前記旋回スクロールの背面側の前記吐出圧作用領域の周囲に形成され、旋回スクロールの背面側に吸込圧力よりも予め設定された圧力だけ高い圧力を加える中間圧作用領域と、を備え、前記吐出圧作用領域の旋回スクロール軸方向の投影面積Ａｄと旋回スクロール軸方向の投影面積Ａｓの比Ａｄ／Ａｓが、０．０６乃至０．１６であるスクロール圧縮機。
2. 請求項１記載のスクロール圧縮機において、圧縮室内の圧力と前記吐出室内の吐出圧力の差圧が予め定められた値を超えたとき、圧縮室内の作動流体を前記吐出室にバイパスさせるバイパス手段と、前記中間圧作用領域の圧力と吸い込み圧力の差圧が予め定められた値よりも大きいとき、中間圧作用領域の作動流体を吸い込み側にバイパスさせる差圧制御手段と、を備えてなることを特徴とするスクロール圧縮機。
   

Images