JP2011058439A - スクロール圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】低速条件から高速条件まで給油量を適正化することで、圧縮機の効率を向上すると共に信頼性も向上できるスクロール圧縮機を得る。
【解決手段】スクロール圧縮機は、旋回スクロールをクランク軸に連設する偏心ピン部１０１ａに係合し、旋回スクロールを自転することなく固定スクロールに対し旋回運動させる。旋回スクロールの端板背面部には高圧油圧室１８２と背圧室１８０とをシール手段１７２を介して備えられている。旋回スクロールの背面であるボス部１２０ｅの端面には、シール手段のシールリング幅と同等以下の孔径を有する小孔１７０と凹溝部１８８が形成されており、旋回運動に伴い、高圧油圧室の油が前記小孔に溜まって、シールリングを跨いで低圧室側にて排出される給油手段と、前記高圧油圧室と背圧室を連通し差圧で高圧油圧室の油を背圧室側に供給する給油路とが構成されている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ＨＦＣ系冷媒，空気や二酸化炭素などの自然系冷媒、及びその他の圧縮性ガスを取扱う冷凍サイクルに使用されるスクロール圧縮機に係り、特に旋回スクロールの背面側に高圧（吐出圧力とほぼ等しい圧力）の背圧室（高圧油圧室）と、吐出圧力より低い中間圧又は吸入圧の背圧室とを備え、これらの圧力の異なる背圧室をシール手段により圧力的に分離して構成されたスクロール圧縮機に好適なものである。

スクロール圧縮機は、冷凍空調機器用の圧縮機として様々な分野で広く活用されている。スクロール圧縮機は往復動形やロータリー形など他の形式の圧縮機に比べて、高効率で高信頼性，低静音など、種々の優位性を備えた圧縮機と言われている。

この種圧縮機としては特許文献１や２に記載のものなどがある。
特許文献１のものでは、旋回スクロールの背面中央部周辺の高圧の背圧室（高圧油圧室）と、外周部側の低圧（吸入圧又は中間圧）の背圧室とを、旋回スクロール背面のボス部端面に対向するフレーム端面に備えたシール手段によりシールしている。また、前記ボス部の先端の端面には前記高圧油圧室の潤滑油を保持する小孔を設けて、この油を保持した小孔が、旋回スクロールの旋回運動により前記シール手段を跨いで往復することで、高圧油圧室の潤滑油を、間歇的に外周側の低圧の背圧室に供給するように構成している。低圧の背圧室に供給された油はオルダムリングなどを潤滑した後、吸入側から圧縮室に流れてスクロールラップ間を潤滑し、その後圧縮された冷媒と共に吐出口から吐出される。

特許文献１のものによれば、高圧油圧室から背圧室（低圧室）へ供給する潤滑油量は小孔の大きさなどで調整することができるので、低圧室側に漏れる潤滑油の量を容易に適正化でき、圧縮機の効率向上を図れると共に、圧縮機の信頼性も改善できるものである。

特許文献２のものは、旋回スクロールの背面中央に設けた潤滑油溜り（高圧油圧室）とその外周側に設けた低圧の背圧室とを細孔（直径０.２〜０.５mm）と長孔で形成した給油通路で連通し、前記細孔の潤滑油入口部を、旋回スクロールの旋回運動により環状シール部材を跨いで往復させ、これによって前記高圧油圧室と低圧の背圧室とを間歇的に連通させて、潤滑油溜りの油を背圧室側に供給するようにしたものである。これによれば、差圧が大きく給油過多になり勝ちの潤滑油量を適正に制御できるとしている。

特開２００３−１７６７９４号公報 特開２００４−１９４９９号公報

近年、特に省エネルギー化が望まれており、その指標として通年エネルギー消費効率ＡＰＦ（Annual Performance Factor）を表示するようになってきた。ＡＰＦでは、特に中間条件と言われる低速条件での効率の重みが大きい。低速条件での圧縮機効率を向上させるには、圧縮室への給油量を増してシール性を向上させることが有効である。

特許文献１のものは、低速条件での運転時に、旋回スクロール背面ボス部先端面に設けた小孔によって潤滑油を間歇的に供給する方式（ポケット給油方式）のため、回転速度に依存して低圧の背圧室側への給油量が増加する。このため、低速条件でも必要量を確保するため、小孔の数を増加するなどの対応が必要である。

しかし、小孔の数を増加させると、高速条件での運転時には、低圧の背圧室側への油の供給量が過多となり、旋回スクロールによる背圧室での油の攪拌ロスが増え、圧縮機効率を低下させてしまう。また、圧縮室から吐出される圧縮ガスに多量の油が混入されて、吐出パイプからサイクルへ導出される油量（油上り）が増加してしまい、圧縮機内に保持すべき油量も低下するという課題があった。

また、特許文献２のものでは、圧力差圧を利用した間歇給油であるため、高速条件での運転状態となっても給油量は増えず、高速運転条件時に必要な給油量が不足して、オルダムリングやスクロールラップなどの摺動部が焼き付くという課題があった。高速条件で十分な給油量を得るように細孔の孔径を大きくすると、低速条件では給油過多となってしまう。

本発明の目的は、高圧油圧室から低圧の背圧室側への潤滑油の供給量（給油量）が、低速条件での運転時でも十分に確保でき、しかも高速条件での運転時においても前記給油量が過多とならないようにして、高効率で信頼性の高いスクロール圧縮機を得ることにある。

本発明の他の目的は、高圧油圧室から背圧室側への給油量を、低速条件及び高速条件の何れの運転条件でも適正に確保できると共に、高圧油圧室と背圧室とをシールするシール部材の潤滑性も向上して、シール部材からの漏れ量低減と摺動特性の向上を図ることにある。

上記目的を達成するため、本発明の特徴は、端板と該端板に立設された渦巻状のラップを有する固定スクロール及び旋回スクロールと、前記固定スクロール及び旋回スクロールを互いに噛み合わせて形成される圧縮室と、前記旋回スクロールを旋回運動させるためのクランク軸と、前記旋回スクロールの背面ボス部に設けられ前記クランク軸の偏心ピン部に対し前記旋回スクロールを軸方向に移動可能でかつ回転自在に支持するための旋回軸受と、前記旋回スクロールの背面側に対向するように設けられた静止側のフレームと、このフレームに設けられ前記クランク軸を回転自在に支持する主軸受と、前記旋回スクロール背面側と前記フレームとの間をシールするシール手段と、このシール部材により区画された内周側の高圧油圧室と外周側の背圧室とを備え、前記高圧油圧室には吐出圧力にほぼ等しい圧力の潤滑油が供給されてほぼ吐出圧力に維持され、前記背圧室は吐出圧力より低い圧力に維持されるように構成したスクロール圧縮機において、前記シール手段に対向する部分の旋回スクロール背面部或いは前記フレームに小孔を設け、この小孔は前記旋回スクロールの旋回運動に伴い前記シール手段を跨いで前記高圧油圧室側と背圧室側の両方に交互に開口するようにして、高圧油圧室の油を背圧室側に供給する給油手段と、前記旋回スクロール或いは前記フレームに設けられ、前記高圧油圧室と背圧室を連通し差圧で高圧油圧室の油を背圧室側に供給する給油路とを備えることにある。

本発明の他の特徴は、円板状端板に渦巻状のラップを直立する固定スクロール及び旋回スクロールを、ラップを内側にして噛み合わせ、旋回スクロールをクランク軸に連設する偏心ピン部に係合し、旋回スクロールを自転することなく固定スクロールに対し旋回運動させ、固定スクロールには中心部に開口する吐出口と外周部に開口する吸入口を設け、吸入口よりガスを吸入し、両スクロールにて形成される圧縮空間を中心に移動させ容積を減少してガスを圧縮し、吐出口より圧縮ガスを吐出するスクロール圧縮機において、旋回スクロールの端板背面部に高圧の油圧室と低圧室とをシール手段を介して備え、旋回スクロールの端板背面部に前記シール手段のシールリング幅と同等以下の孔径を有する小孔を備え、該小孔を有する旋回スクロールが旋回運動をするに伴い、旋回スクロールの旋回ボス部内の高圧油圧室の油が前記小孔に溜まって、前記シールリングを跨いで低圧室側に排出される給油手段と、前記旋回スクロール或いは前記フレームに設けられ、前記高圧油圧室と背圧室を連通し差圧で高圧油圧室の油を背圧室側に供給する給油路とを備えていることにある。

ここで、高圧油圧室の油を背圧室側に差圧で供給する前記給油路は、前記旋回スクロールの前記シール手段に対向する部分に設けられ、旋回スクロールの旋回運動を利用して前記シール手段のシールリングを介して前記旋回ボス部内の高圧油圧室と前記背圧室とを間歇的に連通させるようにして、前記旋回ボス部内の高圧油圧室の油を前記背圧室に間歇的に排出されるように構成するのが良い。また、高圧油圧室の油を背圧室側に差圧で供給する前記給油路は、前記旋回スクロールの前記シール手段に対向する背面部分に設けられた凹溝部で構成することができる。更に、前記凹溝部は、前記旋回スクロールのボス部端面に、周方向に位相をずらして複数個設けられ、これら複数個の凹溝部により、前記高圧油圧室と背圧室とが旋回スクロールの旋回運動に伴い断続的に連通されるようにすることで間歇的に差圧給油することができ、油量の制御をより容易に行うことができる。ここで、前記複数個の凹溝部は、周方向に約９０度位相をずらして配設することが好ましい。

また、前記凹溝部は、前記旋回スクロールのボス部端面に、周方向に位相をずらして複数個設けられ、これら複数個の凹溝部は周方向の略対称位置に少なくとも配設され、これら複数個の凹溝部の少なくとも何れかにより、前記高圧油圧室と背圧室とが旋回スクロールが旋回運動しても常時連通される構成としても良い。

前記凹溝部の一端側を、前記小孔に連通させ、前記凹溝部の他端側は前記高圧油圧室か前記背圧室の何れかに常時開口される構成とすることが好ましい。また、前記凹溝部の幅は前記小孔の径よりも小さく構成することが好ましい。

更に、高圧油圧室の油を背圧室側に差圧で供給する前記給油路は、前記高圧油圧室と前記背圧室とを常時連通するように前記旋回スクロールのボス部に設けられた長孔により構成することもできる。

本発明によれば、シール手段に対向する部分の旋回スクロール背面部或いはフレームに小孔を設け、この小孔は前記旋回スクロールの旋回運動に伴い前記シール手段を跨いで高圧油圧室側と背圧室側の両方に交互に開口するようにして、高圧油圧室の油を背圧室側に供給する給油手段と、前記旋回スクロール或いは前記フレームに設けられ、前記高圧油圧室と背圧室を連通し差圧で高圧油圧室の油を背圧室側に供給する給油路とを備えているので、高圧油圧室から低圧の背圧室側への潤滑油の供給量（給油量）が、低速条件での運転時でも十分に確保でき、しかも高速条件での運転時においても前記給油量が過多とならないようにすることができ、高効率で信頼性の高いスクロール圧縮機を得ることができる。

高圧の背圧室から低圧の背圧室側への給油量を、低速条件及び高速条件の何れの運転条件でも適正に確保できると共に、高圧の背圧室と低圧の背圧室とをシールするシール部材の潤滑性も向上できるから、シール部材からの漏れ量低減と摺動特性の向上を図ることもできる。

本発明の実施例１を示すスクロール圧縮機の縦断面図。 図１のＡ部拡大図。 図２のＢ−Ｂ線矢視図。 本発明の実施例１における動作原理を説明する図。 本発明の実施例１における効果を説明する図で、回転周波数に対する給油量比を示す線図。 本発明の実施例２を示す図で、図３に相当する図。 本発明の実施例３を示す図で、図３に相当する図。 本発明の実施例４を示す図で、図３に相当する図。 本発明の実施例５を示す図で、図３に相当する図。 本発明の実施例６を示す図で、図３に相当する図。 本発明の実施例７を示す図で、図３に相当する図。 本発明の実施例８を示す図で、図３に相当する図。 本発明の実施例９を示す図で、図２に相当する図。

本発明のスクロール圧縮機の実施形態についての基本構成について説明する。
旋回スクロールの背面中央部の高圧油圧室とその外側に形成される低圧の背圧室とを区画（シール）するシール手段が、旋回スクロール背面のボス部先端面に対向するフレームの端面に設ける。また、ボス部先端面の幅方向の中央部付近には小孔を配設している。また、この小孔と、前記高圧油圧室或いは前記ボス部の外周部（背圧室）とを連通する凹溝部が、旋回スクロールボス部端面に形成されている。これら小孔及び凹溝部により、給油経路が形成されている。前記小孔及び凹溝部は、前記高圧油圧室側と背圧室側とに前記シール手段を跨いで往復するように構成され、高圧油圧室の潤滑油を低圧室側に間歇的に供給できるようにしている。

上記構成とすることにより、低速運転条件では、小孔による給油量は少ないが、凹溝部による効果で十分な給油量を確保でき、高速運転条件では、小孔による給油量が増大して高速運転に適した給油量にできる。このように凹溝部と小孔を併用することで、高圧油圧室から低圧の背圧室側へ給油量を、低速条件でも高速条件でも適正に制御することが可能になる。

なお、前記凹溝部は小孔に連通させる実施形態に限らず、前記凹溝部を小孔には連通させずに、ボス部端面の小孔を設置した半径位置から、ボス部端面の内周部又は外周部まで設けても良い。この形態でも前記小孔と凹溝部はそれぞれ前記シール手段を跨いで往復する構成とすることで、高圧油圧室の潤滑油を、小孔と凹溝部を介してそれぞれ断続的に低圧室に供給できる。

また、前記凹溝部を、ボス部端面の小孔を設置した半径位置から、ボス部端面の内周部までと、外周部までの２通り設けるようにすれば、高圧油圧室の潤滑油を連続的に低圧側の背圧室に供給できる。このように構成しても上記と同様の作用，効果が得られると共に、シール部材の潤滑性を高めることもでき、シール部材の摺動特性を向上すると共にシール部材からの漏れ量も低減できる。

更に、上記凹溝部を設ける代わりに、旋回スクロールのボス部内の高圧油圧室とボス部外の低圧の背圧室とを常時連通する長孔を前記ボス部に形成して、この長孔と前記小孔との併用により給油を行わせるようにすることもできる。
以下、図面に基づき本発明の具体的実施例を説明する。

本発明の実施例１を、図１〜図５を用いて説明する。
図１は本実施例のスクロール圧縮機の全体構造を説明する。スクロール圧縮機１は、圧縮機構部２と駆動部３とが密閉容器１００内に収納して構成されている。

前記圧縮機構部２は、固定スクロール１１０，旋回スクロール１２０及びフレーム１６０などにより構成されている。固定スクロール１１０は、端板１１０ｂと、該端板１１０ｂに垂直に立設する渦巻状ラップ（スクロールラップ）１１０ａを有し、かつラップ中央部に吐出口１１０ｅを有しており、フレーム１６０に複数のボルトによって固定されている。旋回スクロール１２０は、端板１２０ｂ及び該端板１２０ｂに垂直に立設する渦巻状ラップ（スクロールラップ）１２０ａを有し、端板１２０ｂの背面側にはボス部１２０ｅが設けられている。１２０ｆはボス部端面（ボス部先端面）である。

固定スクロール１１０と旋回スクロール１２０を噛合わされることにより形成される圧縮室１３０は、旋回スクロール１２０が旋回運動することにより、その容積が減少して圧縮動作を行う。この圧縮動作では、旋回スクロール１２０の旋回運動に伴って、冷媒ガスなどの作動流体が吸込口１４０から圧縮室１３０へ吸込まれ、圧縮行程を経て固定スクロール１１０の吐出口１１０ｅから密閉容器１００内の吐出空間１３６に吐出され、更に吐出口１５０を経由して密閉容器１００外に吐出される。これによって、密閉容器１００内の空間は吐出圧力に保たれる。

旋回スクロール１２０を旋回運動させる駆動部３は、ステータ１０８，ロータ１０７，クランク軸１０１，旋回スクロール１２０の自転防止機構の主要部品であるオルダム継手１３４，フレーム１６０，主軸受１０４，副軸受１０５及び旋回軸受１０３などにより構成されている。クランク軸１０１は、主軸部１０１ｂとこれに一体に形成された偏心ピン部１０１ａとで構成されている。主軸受１０４及び副軸受１０５はクランク軸１０１の主軸部１０１ｂを回転自在に支持する。旋回軸受１０３は、クランク軸１０１の偏心ピン部１０１ａを回転軸方向に移動可能にかつ回転自在に係合するように、旋回スクロール１２０に備えられている。

クランク軸１０１の主軸部１０１ｂを支持する主軸受１０４及び副軸受１０５は、ステータ１０８及びロータ１０７から構成される電動機の圧縮機構部２側又は油溜り部１３１側にそれぞれ配置されている。前記主軸受１０４にはすべり軸受を用いることが望ましいが、転がり軸受でも良い。副軸受１０５には図示のようなすべり軸受の他、使用条件に適応できる転がり軸受や球面軸受部材を使用するようにしても良い。

オルダム継手１３４は固定スクロール１１０に対する旋回スクロール１２０の自転防止部材で、旋回スクロール１２０とフレーム１６０で形成された背圧室１８０に配設されている。オルダム継手１３４に形成した直交する２組のキー部分の１組がフレーム１６０に構成したキー溝１４１を滑動し、残りの１組が旋回スクロール１２０の背面側に構成したキー溝を滑動する。

図１，図２を用いて、旋回スクロール１２０の背面側に形成される高圧油圧室（吐出圧力にほぼ等しい圧力）と背圧室（吐出圧力よりも低い圧力）とを分離するシール手段と、高圧油圧室から背圧室へ給油する経路について説明する。図２は、図１の高圧油圧室と背圧室近傍の拡大図（図１のＡ部拡大図）である。

旋回スクロール１２０の背面側に形成される空間は、旋回スクロール１２０とフレーム１６０と固定スクロール１１０とで囲まれた空間となっている。高圧油圧室と背圧室とを分離するシール手段は、旋回スクロール背面のボス部端面１２０ｆと、これに対向するフレームの端面部１６４と、該端面部１６４に構成されたリング状溝１６１と、該リング状溝１６１に配設されたシール部材１７２などにより構成されている。ここで、該ボス部端面１２０ｆは、該シール部材１７２と接するシール面であり滑らかに加工する必要がある。シール部材１７２は、背圧室１８０と高圧油圧室１８２を圧力的に分離している。高圧油圧室１８２は、旋回軸受１０３と偏心ピン部１０１ａとで形成された中央部空間１８１と、ボス部端面１２０ｆ及びクランク軸の鍔部１０１ｄの外周部分などで形成された空間とで構成されている。この高圧油圧室１８２には、旋回軸受１０３，主軸受１０４，スラスト軸受２０４から排出された潤滑油がシール部材１７２により溜められており、クランク軸１０１の下端に設けられた給油ポンプ１０６のポンプ作用による昇圧作用と、軸受部や隙間部を通過する際に減圧作用を受けるが、ほぼ吐出圧力の圧力空間となっている。

クランク軸１０１の偏心ピン部１０１ａが上方に移動した時のスラスト荷重は、旋回スクロール１２０の背面に設けた突起部によるスラスト面１９０で受けられる。クランク軸１０１の偏心ピン部１０１ａの端面が前記スラスト面１９０に接触した時、クランク軸に形成した給油通路１０２を閉塞させないように前記スラスト面１９０には凹部が形成されている。なお、１０２ａは油溜り部１３１と旋回スクロールボス部内の中央部空間１８１とを連通している前記給油通路１０２から主軸受１０４に連通された給油通路、１０２ｂは同じく副軸受１０５に連通された給油通路である。前記主軸受１０４や旋回軸受１０３に供給された潤滑油の多くは排油路１８４及び排油パイプ１８５を介して密閉容器１００下部の油溜り部１３１に還油される。また、クランク軸１０１の偏心ピン部１０１ａが最も上方に移動した時に、旋回スクロール背面のボス部端面１２０ｆがクランク軸の鍔部上面１０１ｃと接触しないように、スラスト面１９０と偏心ピン部１０１ａの上端面とが構成されている。背圧室１８０内に配設されているオルダム継手１３４等の摺動部には、高圧油圧室１８２に供給された潤滑油の一部を供給するため、高圧油圧室１８２と背圧室１８０を断続的（間歇的）に連通させる小孔１７０がボス部端面１２０ｆに設けられている。また、この該小孔１７０とボス部内の高圧油圧室１８２とを連通するように凹溝部１８８が形成されている。この凹溝部１８８はボス部端面１２０ｆに位相を周方向に９０゜ずらして２個設けられている。

図３は図２のＢ−Ｂ線矢視図で、旋回スクロールのボス部端面１２０ｆ付近の図である。この図に示すように、前記小孔１７０はボス部端面１２０ｆの幅方向中央部付近の周方向に、９０°間隔で４個配設され、その内の９０°位相がずれた位置に配設された２つの小孔１７０には、ボス部内の高圧油圧室１８２と連通するように凹溝部１８８が設けられている。前記２個の凹溝部１８８は対称位置（１８０°位相がずれた位置）ではなく、位相が９０゜ずれた位置にすることで、旋回スクロールが旋回運動をした際に、断続的（間歇的）に高圧油圧室１８２と背圧室１８０とが連通するようにしている。

本実施例によれば、高圧油圧室１８２の潤滑油の一部を、ボス部端面１２０ｆに配設した小孔１７０と、小孔１７０に連通させた凹溝部１８８とにより、背圧室１８０へ供給することができるので、スクロール圧縮機の低速から高速運転まで適切な給油量で運転できる。

即ち、スクロール圧縮機が低速で回転している状態では、凹溝部１８８による差圧給油が支配的となり、凹溝部１８８により高圧油圧室と背圧室とが連通されている間は差圧給油で必要な給油量を確保できる。従来の小孔１７０だけによるポケット給油方式だけのものでは給油量が回転数に比例するため、低速回転時には十分な給油量を得ることができなかったが、本実施例では、凹溝部１８８による差圧給油量が相対的に多くなるため、給油量が従来よりも増加でき、摺動部の潤滑性，圧縮室２内のシール性を向上できるから圧縮機効率を高めることができる。

また、スクロール圧縮機が高速で回転している状態では、回転速度に依存して給油量が増加する小孔１７０によるポケット給油方式が支配的になり、高速回転時には低速回転時より多くの給油量が必要となるので、高速回転時にも十分な給油量を得ることができ、信頼性の高い圧縮機を実現できる。従来の差圧給油方式では回転数に関係なく常にほぼ一定の給油量となるため、低速時に給油量が過大にならないようにすると高速時には十分な給油量が得られず、給油不足になってしまう。

本実施例の動作原理を図４を用いて説明する。旋回スクロール背面のボス部端面１２０ｆの中心をＯｓ、フレーム１６０に配設したシール部材１７２の中心をＯｆとすると、そのずれ量が偏心半径εである。位相角０゜〜９０゜（図４の（ａ），（ｂ）図）においては、シール部材１７２の内側の高圧油圧室（高圧側）と該シール部材１７２の外側の背圧室（低圧側）とが、２つの凹溝部１８８の少なくとも何れかで連通されている。更に回転が進み、位相角１８０゜〜２７０゜（図４の（ｃ），（ｄ）図）になると、凹溝部１８８は２つ共、シール部材１７２の内側の高圧油圧室と該シール部材１７２の外側の背圧室とを連通しない状態となる。即ち、凹溝部１８８を、図のように位相を９０°ずらして２箇所に配設した場合、１回転（３６０°）中の１／４回転（０゜〜９０゜の範囲）程度の範囲で高圧油圧室と背圧室とを図のように連通させることができ、凹溝部による断続的（間歇的）な連通給油が可能となる。（実際には（ｄ）図〜（ａ）図の間では凹溝部１８８ｂが連通を開始し、（ｂ）図〜（ｃ）図の間では凹溝部１８８ａの連通が開始されているので、実際の連通区間は３１５°〜０°〜１３５°程度の区間となり、１回転の約半分の区間で差圧給油していることになる。）また、凹溝部１８８と連通されていない小孔１７０によるポケット給油方式によって、高圧油圧室から背圧室への間歇的な給油も加えられる。従って、低速条件では回転数が小さいため、ポケット給油方式による給油量は少なくなるが、凹溝部による断続的な差圧給油により低速回転時に必要な給油量を適正に確保できる。なお、本実施例では凹溝部１８８を２箇所、位相を９０°ずらして設ける例を示したが、１箇所或いは３箇所以上設けても良く、また配置する位相も９０°には限らず、断続的に連通させる区間に応じて位相を設定する。

図５は本実施例の効果を説明する図で、横軸は回転数、縦軸は本実施例と従来例（小孔によるポケット給油方式で小孔の個数を８個とした例）との回転数に対応した給油量比を示した図である。この図は、本実施例も従来例も高速条件（回転数：１００Ｈｚ）で必要な給油量が得られる条件とし、これを基準として回転数に応じた給油量比を示したものである。従来例のポケット給油方式では、回転速度に依存して給油量が増加するため、低速条件の例えば回転数が２０Ｈｚの場合、給油量が回転数に比例して低下するため、給油量不足となってしまう。低速時でも必要な給油量を得られるように設計すると、高速時には給油過多となってしまい、旋回スクロールによる攪拌ロスの増加や吐出パイプからサイクルへ多量の油が導出されてしまい、圧縮機効率を低下させてしまう。

これに対し、本実施例のものでは、回転数に依存せずに給油量を確保できる凹溝部による差圧給油方式と小孔によるポケット給油方式の両方の作用が得られるので、低速時でも凹溝部による差圧給油作用により必要な給油量を十分に確保することができる。また、高速条件では回転数に応じて給油量が増加する小孔によるポケット給油方式の作用により高速運転時に必要される給油量も確保できる。従って、本実施例によれば給油不足や給油過多を起こすことなく、低速条件から高速条件まで高効率で信頼性の高い運転ができるスクロール圧縮機を得ることができる。

本発明の実施例２を図６を用いて説明する。図６は旋回スクロール背面ボス部端面を示す図で、図３に相当する図である。なお、凹溝部を配設した位置以外は実施例１と同じである。

ボス部端面１２０ｆには実施例１と同様、周方向に等間隔に４箇所、小孔１７０（１７０ａ，１７０ｂ，１７０ｃ，１７０ｄ）が形成されている。４箇所設けられた小孔のうち、位相が１８０°ずれた位置に配設された小孔１７０ｂと１７０ｄには、これらの小孔１７０ｂまたは１７０ｄとボス部内の高圧油圧室１８２とを連通するように凹溝部１８８がそれぞれ形成されている。旋回ボス部端面に凹溝部１８８を対称位置に少なくとも２本以上配設することにより、高圧油圧室１８２と背圧室１８０を少なくとも何れかの凹溝部で常時連通させることができる。本実施例によれば、高圧油圧室１８２の潤滑油の一部を常時連続的に差圧給油することができる。本実施例２においても、実施例１と同様な効果が得られる。即ち、低速条件では、凹溝部１８８による差圧給油が支配的となり、低速運転時に必要十分な給油量を確保でき、摺動部の潤滑及び圧縮機構部２内のシール性も確保できるので、圧縮機効率を高めることが可能となる。また、高速条件においては、凹溝部による差圧給油と、回転速度に依存して給油量が増加する小孔１７０によるポケット給油の併用により、高速運転時に必要十分な給油量を確保でき、信頼性の高い圧縮機を実現できる。なお、給油量は、小孔及び凹溝部の数や大きさで適切に調整できる。

本発明の実施例３を図７を用いて説明する。図７は旋回スクロール背面ボス部端面を示す図で、図３に相当する図である。なお、凹溝部を配設した位置以外は実施例１と同じである。

ボス部端面１２０ｆには実施例１と同様、周方向に等間隔に４箇所、小孔１７０（１７０ａ，１７０ｂ，１７０ｃ，１７０ｄ）が形成されている。前記小孔１７０はボス部端面１２０ｆの幅方向中央部付近の周方向に、９０°間隔で４個配設され、その内の９０°位相がずれた位置に配設された２つの小孔１７０ａと１７０ｂには、ボス部外周部の背圧室１８０と連通するように凹溝部１８８が設けられている。前記２個の凹溝部１８８は位相が１８０°ずれた対称位置ではなく、位相が９０゜ずれた位置とすることで、旋回スクロールが旋回運動をした際に、断続的（間歇的）に高圧油圧室１８２と背圧室１８０とが、小孔１７０ａ，１７０ｂと凹溝部１８８とで連通するように構成されている。

即ち、前記小孔１７０ａ，１７０ｂが、高圧油圧室１８２と背圧室１８０とを区画するシール部材１７２を跨いで往復すると、該小孔が高圧油圧室側に開口したとき、前記凹溝部１８８を介して、高圧油圧室に供給された潤滑油が差圧により高圧油圧室から背圧室へ供給される。前記小孔が背圧室側に開口しているときには、高圧油圧室と背圧室は連通されない。２つの凹溝部１８８は対称位置ではなく位相が９０゜ずれた位置に配置されているので、旋回スクロールの旋回運動に伴い、前記小孔と凹溝部により、高圧油圧室と背圧室とを断続的に連通させることができる。この実施例では、図４の（ｃ）図と（ｄ）図が連通状態となっており、約１３５°〜３１５°の区間で凹溝部による差圧給油が為される。

本実施例においても前記実施例１と同様の作用，効果が得られる。即ち、低速条件では、凹溝部１８８による差圧給油が支配的となり、低速運転時に必要十分な給油量を確保でき、摺動部の潤滑及び圧縮機構部２内のシール性も確保でき、圧縮機効率を高めることができる。また、高速条件においては、凹溝部による差圧給油と、回転速度に依存して給油量が増加する小孔１７０によるポケット給油の併用により、高速運転時に必要十分な給油量を確保でき、信頼性の高い圧縮機を実現できる。

本発明の実施例４を図８を用いて説明する。図８は旋回スクロール背面ボス部端面を示す図で、図３に相当する図である。なお、凹溝部を配設した位置以外は実施例１と同じである。

ボス部端面１２０ｆには実施例１と同様、周方向に等間隔に４箇所、小孔１７０（１７０ａ，１７０ｂ，１７０ｃ，１７０ｄ）が形成されている。４箇所設けられた小孔のうち、位相が１８０°ずれた位置に配設された小孔１７０ｂと１７０ｄには、これらの小孔１７０ｂまたは１７０ｄとボス部外周側の背圧室１８０とを連通するように凹溝部１８８がそれぞれ形成されている。旋回スクロールのボス部端面に、凹溝部１８８を対称位置に少なくとも２本以上配設することにより、高圧油圧室１８２と背圧室１８０とを少なくとも何れかの凹溝部で常時連通させることができる。

本実施例によれば、高圧油圧室１８２の潤滑油の一部を常時連続的に差圧給油することができる。本実施例４においても、実施例１と同様な効果が得られる。即ち、低速条件では、凹溝部１８８による差圧給油が支配的となり、低速運転時に必要十分な給油量を確保でき、摺動部の潤滑及び圧縮機構部２内のシール性も確保でき、圧縮機効率を高めることができる。また、高速条件においては、凹溝部による差圧給油と、回転速度に依存して給油量が増加する小孔１７０によるポケット給油の併用により、高速運転時に必要十分な給油量を確保でき、信頼性の高い圧縮機を実現できる。

本発明の実施例５を図９を用いて説明する。図９は旋回スクロール背面ボス部端面を示す図で、図３に相当する図である。なお、凹溝部を配設した位置以外は実施例１と同じである。

ボス部端面１２０ｆには実施例１と同様、周方向に等間隔に４箇所、小孔１７０（１７０ａ，１７０ｂ，１７０ｃ，１７０ｄ）が形成されている。前記小孔１７０はボス部端面１２０ｆの幅方向中央部付近の周方向に、９０°間隔で４個配設されている。また、本実施例では、凹溝部１８８が小孔１７０ａと小孔１７０ｄとの間、及び小孔１７０ａと小孔１７０ｃとの間に設けられ、これら２つの凹溝部は位相が周方向に９０°ずれた位置に配置されている。また、各凹溝部は、旋回スクロールボス部端面の小孔１７０が形成されている中心半径の位置からボス部内周面までの長さに形成され、凹溝部は常時高圧油圧室１８２に連通されている。本実施例では小孔１７０と凹溝部とは接続されていない。前記凹溝部１８８がシール部材１７２を跨いで往復すると、該凹溝部１８８の一部がシール部材よりも外側の背圧室に開口したとき、高圧油圧室１８２と背圧室１８０とが前記凹溝部を介して連通され、高圧油圧室の潤滑油が差圧により背圧室側へ供給される。

本実施例のように、小孔１７０と凹溝部１８８とは連通されない構成としても実施例１とほぼ同様の効果が得られる。即ち、低速条件では、凹溝部１８８による差圧給油方式が支配的となり、低速運転時に必要十分な給油量を確保でき、また高速条件においては、凹溝部による差圧給油と、回転速度に依存して給油量が増加する４つの小孔１７０によるポケット給油の併用により、高速運転時に必要十分な給油量を確保できる。

本発明の実施例６を図１０を用いて説明する。図１０は旋回スクロール背面ボス部端面を示す図で、図３に相当する図である。なお、凹溝部を配設した位置以外は実施例１と同じである。

ボス部端面１２０ｆには実施例１と同様、周方向に等間隔に４箇所、小孔１７０（１７０ａ，１７０ｂ，１７０ｃ，１７０ｄ）が形成されている。前記小孔１７０はボス部端面１２０ｆの幅方向中央部付近の周方向に、９０°間隔で４個配設されている。また、本実施例では、凹溝部１８８が小孔１７０ａと小孔１７０ｂとの間、及び小孔１７０ｃと小孔１７０ｄとの間に設けられ、これら２つの凹溝部は位相が周方向に１８０°ずれた位置に配置されている。また、各凹溝部は、旋回スクロールボス部端面の小孔１７０が形成されている中心半径の位置からボス部内周面までの長さに形成され、凹溝部は常時高圧油圧室１８２に連通されている。本実施例も実施例５と同様、小孔１７０と凹溝部とは接続されていない。前記凹溝部１８８がシール部材１７２を跨いで往復すると、実施例５と同様、該凹溝部１８８の一部がシール部材よりも外側の背圧室に開口したとき、高圧油圧室１８２と背圧室１８０とが前記凹溝部を介して連通され、高圧油圧室の潤滑油が差圧により背圧室側へ供給される。また、本実施例では、２つの凹溝部１８８を対称位置に配設しているので、上記実施例２と同様に、高圧油圧室１８２と背圧室１８０とを少なくとも何れかの凹溝部で常時連通させることができる。

本実施例においても上記実施例２や実施例４とほぼ同様の効果を得ることができる。

本発明の実施例７を図１１を用いて説明する。図１１は旋回スクロール背面ボス部端面を示す図で、図３に相当する図である。なお、凹溝部を配設した位置以外は実施例１と同じである。

本実施例は、図９に示す実施例と同様に、ボス部端面１２０ｆには、周方向に等間隔に４箇所、小孔１７０（１７０ａ，１７０ｂ，１７０ｃ，１７０ｄ）が形成されている。前記小孔１７０はボス部端面１２０ｆの幅方向中央部付近の周方向に、９０°間隔で４個配設されている。また、本実施例では、凹溝部１８８が小孔１７０ａと小孔１７０ｄとの間、及び小孔１７０ａと小孔１７０ｃとの間に設けられ、これら２つの凹溝部は位相が周方向に９０°ずれた位置に配置されている。また、各凹溝部は、旋回スクロールボス部端面の小孔１７０が形成されている中心半径の位置からボス部外周面までの長さに形成され、凹溝部は常時背圧室１８０に連通されている。小孔１７０と凹溝部は接続されていない。前記凹溝部１８８がシール部材１７２を跨いで往復すると、該凹溝部１８８の一部がシール部材よりも内側の高圧油圧室１８２に開口したとき、高圧油圧室と背圧室とが前記凹溝部を介して連通され、高圧油圧室の潤滑油が差圧により背圧室側へ供給される。

本実施例のものでも前記図３や図９に実施例とほぼ同様の効果が得られる。

本発明の実施例８を図１２を用いて説明する。図１２は旋回スクロール背面ボス部端面を示す図で、図３に相当する図である。なお、凹溝部を配設した位置以外は実施例１と同じである。

本実施例は、図１０に示す実施例と同様に、ボス部端面１２０ｆには実施例１と同様、周方向に等間隔に４箇所、小孔１７０（１７０ａ，１７０ｂ，１７０ｃ，１７０ｄ）が形成されている。前記小孔１７０はボス部端面１２０ｆの幅方向中央部付近の周方向に、９０°間隔で４個配設されている。また、本実施例では、凹溝部１８８が小孔１７０ａと小孔１７０ｂとの間、及び小孔１７０ｃと小孔１７０ｄとの間に設けられ、これら２つの凹溝部は位相が周方向に１８０°ずれた位置に配置されている。また、各凹溝部は、旋回スクロールボス部端面の小孔１７０が形成されている中心半径の位置からボス部外周面までの長さに形成され、凹溝部は常時背圧室１８０に連通されている。本実施例も小孔１７０と凹溝部とは接続されていない。前記凹溝部１８８がシール部材１７２を跨いで往復すると、図１０に示す実施例６と同様、該凹溝部１８８の一部がシール部材よりも内側の高圧油圧室に開口したとき、高圧油圧室１８２と背圧室１８０とが前記凹溝部を介して連通され、高圧油圧室の潤滑油が差圧により背圧室側へ供給される。また、２つの凹溝部１８８を対称位置に配設しているので、上記実施例６と同様に、高圧油圧室１８２と背圧室１８０とを少なくとも何れかの凹溝部で常時連通させることができる。

本実施例においても上記実施例２，４，６のものとほぼ同様の効果を得ることができる。

本発明の実施例９を図１３を用いて説明する。図１３は、図１の高圧油圧室と背圧室近傍の拡大図（図１のＡ部拡大図）である図２に相当する図であり、凹溝部以外の構成は図２と同様である。

旋回スクロールの背面は、フレーム１６０のリング状溝１６１に備えられたシール手段１７２により、中央部側の高圧油圧室１８２と外周側の背圧室１８０に区画されている。旋回スクロール背面のボス部端面に設けられた複数の小孔１７０が、前記高圧油圧室１８２と背圧室１８０とを区画するシール手段（シールリング）１７２を跨いで往復することで、高圧油圧室の潤滑油を背圧室にポケット給油方式で断続的に供給できるように構成している。本実施例では、図２に示す凹溝部１８８の代わりに、前記高圧油圧室１８２と背圧室１８０とを連通する長孔１８９を旋回スクロールのボス部に少なくとも１個設けることで、高圧油圧室と背圧室とを常時連通し、圧力差で給油する給油路が形成されている。

本実施例においても、上記実施例２，４，６，８のものとほぼ同様の効果を得ることができる。即ち、低速条件では、長孔１８９による差圧給油が支配的となり、低速運転時に必要十分な給油量を確保でき、摺動部の潤滑及び圧縮機構部２内のシール性も確保でき、圧縮機効率を高めることができる。また、高速条件においては、長孔１８９による差圧給油と、回転速度に依存して給油量が増加する小孔１７０によるポケット給油の併用により、高速運転時に必要十分な給油量を確保でき、信頼性の高い圧縮機を実現できる。本実施例でも、給油量は、小孔及び長孔の数や大きさで適切に調整できる。

なお、この実施例では長孔１８９を、高圧油圧室と背圧室を常時連通する位置に１つだけ設けた例を示しているが、長孔１８９の数は２個以上でも良い。また、長孔１８９のボス部端面側の開口がシール手段により開閉される構成としたり、或いは前記何れかの小孔１７０と連通させることで長孔１８９による給油路が断続的に開閉されるようにして間歇的に高圧油圧室の油を背圧室に差圧で流すようにすることもできる。

更に、上記実施例では小孔や凹溝部、或いは長孔を旋回ボス部に設けた例を示したが、シール手段を旋回スクロールのボス部端面ではなく、ボス部以外の旋回スクロール端板背面部やその端板背面に対向するフレームに設けるようにしたものでは、前記小孔，凹溝部、或いは長孔をフレームの前記シール手段が摺動する部分に設けたり、旋回スクロール端板に設けることでも、上記実施例とほぼ同様の作用，効果を得ることができる。

以上説明したような実施例の構成とすることにより、回転数に依存せずに給油量を確保できる凹溝部による差圧給油方式と、小孔によるポケット給油方式の両方の作用が得られるので、低速時でも凹溝部による差圧給油作用により必要な給油量を十分に確保することができる。また、高速条件では回転数に応じて給油量が増加する小孔によるポケット給油方式の作用により高速運転時に必要される給油量も確保できる。よって、これらの実施例によれば給油不足や給油過多を起こすことなく、低速条件から高速条件まで高効率で信頼性の高い運転ができるスクロール圧縮機を得ることができる。

従って、従来よりも低速条件での圧縮機効率を向上させることができ、かつ、高速条件でも給油量が過多とならないようにすることができる。

また、小孔を設けていない部分に前記凹溝部を設けるようにすれば、小孔を設けていない部分でも前記凹溝部によりシール部材に潤滑油を間歇的もしくは連続的に供給することができるから、上記効果の他に、シール部材からの漏れ量の低減とシール部材の信頼性も向上させることができる。

本実施例は、旋回スクロールの中央部の高圧油圧室から旋回スクロール外周部空間で形成される背圧室へ潤滑油を断続的もしくは連続的に供給する小孔と凹溝部を設ける構成としたことにより、小孔は回転周波数に依存した給油を行い、凹溝部は圧力差圧に依存する給油を行うことができる。従って、本実施例によれば、小孔と凹溝部とを併用することで、低速運転においても十分な供給量を得ることができ、更に高速条件においは高速条件で必要とする給油量に増大できるから、低速から高速まで給油量を適正に制御できる。また、小孔や凹溝部がシール部材を跨いで往復するので、シール部材の潤滑も良好となり、シール部材の更なる信頼性向上も図れる。

更に、前記小孔と、前記高圧油圧室と前記背圧室とを常時連通するように旋回スクロールのボス部に設けられた長孔とを備える構成とすれば、旋回スクロール背面のボス部端面に配設した小孔により、高圧油圧室から背圧室に潤滑油を断続的に供給することで小孔は回転周波数に依存した給油を行い、また前記長孔は圧力差圧に依存する給油を行う。即ち、前記小孔と長孔との併用で、低速運転においては従来の小孔だけのものより供給量を増やすことができ、高速条件においは供給量を適正に制御することが可能になる。従って、低速条件では給油量を増加することで、圧縮室のシール性向上と効率向上を図れる。高速条件では給油量を適正化することで、圧縮室へ流入する油量を低減して圧縮室から吐出されるガスに油が混在する割合を大幅に低減でき、吐出パイプからサイクルへ導出される油量（油上り量）を低下させることが可能となる。従って、冷凍サイクルの効率向上を図れるだけでなく、圧縮機内に常に十分な油を保有できるから、高効率で信頼性の高いスクロール圧縮機を実現できる。

１ スクロール圧縮機
２ 圧縮機構部
３ 駆動部
１００ 密閉容器
１０１ クランク軸（１０１ａ：偏心ピン部，１０１ｂ：主軸部，１０１ｃ：鍔部上面，１０１ｄ：鍔部）
１０２，１０２ａ，１０２ｂ 給油通路
１０３ 旋回軸受
１０４ 主軸受
１０５ 副軸受
１０６ 給油ポンプ
１０７ ロータ
１０８ ステータ
１１０ 固定スクロール（１１０ａ：渦巻状ラップ，１１０ｂ：端板，１１０ｅ：吐出口）
１２０ 旋回スクロール（１２０ａ：渦巻状ラップ，１２０ｂ：端板，１２０ｅ：ボス部，１２０ｆ ボス部端面）
１３０ 圧縮室
１３１ 油溜り部
１３４ オルダム継手
１３６ 吐出空間
１４０ 吸込口
１４１ キー溝
１５０ 吐出口
１６０ フレーム
１６１ リング状溝
１６４ フレーム端面部
１６６ 対向面
１７０ 小孔
１７２ シール部材（シールリング，シール手段）
１８０ 背圧室
１８１ 中央部空間
１８２ 高圧油圧室
１８４ 排油路
１８５ 排油パイプ
１８８ 凹溝部（給油路）
１８９ 長孔（給油路）
１９０ スラスト面
２０４ スラスト軸受

Claims (10)

1. 端板と該端板に立設された渦巻状のラップを有する固定スクロール及び旋回スクロールと、前記固定スクロール及び旋回スクロールを互いに噛み合わせて形成される圧縮室と、前記旋回スクロールを旋回運動させるためのクランク軸と、前記旋回スクロールの背面ボス部に設けられ前記クランク軸の偏心ピン部に対し前記旋回スクロールを軸方向に移動可能でかつ回転自在に支持するための旋回軸受と、前記旋回スクロールの背面側に対向するように設けられた静止側のフレームと、このフレームに設けられ前記クランク軸を回転自在に支持する主軸受と、前記旋回スクロール背面側と前記フレームとの間をシールするシール手段と、このシール部材により区画された内周側の高圧油圧室と外周側の背圧室とを備え、前記高圧油圧室には吐出圧力にほぼ等しい圧力の潤滑油が供給されてほぼ吐出圧力に維持され、前記背圧室は吐出圧力より低い圧力に維持されるように構成したスクロール圧縮機において、
   前記シール手段に対向する部分の旋回スクロール背面部或いは前記フレームに小孔を設け、この小孔は前記旋回スクロールの旋回運動に伴い前記シール手段を跨いで前記高圧油圧室側と背圧室側の両方に交互に開口するようにして、高圧油圧室の油を背圧室側に供給する給油手段と、
   前記旋回スクロール或いは前記フレームに設けられ、前記高圧油圧室と背圧室を連通し差圧で高圧油圧室の油を背圧室側に供給する給油路とを
   備えることを特徴とするスクロール圧縮機。
2. 円板状端板に渦巻状のラップを直立する固定スクロール及び旋回スクロールを、ラップを内側にして噛み合わせ、旋回スクロールをクランク軸に連設する偏心ピン部に係合し、旋回スクロールを自転することなく固定スクロールに対し旋回運動させ、固定スクロールには中心部に開口する吐出口と外周部に開口する吸入口を設け、吸入口よりガスを吸入し、両スクロールにて形成される圧縮空間を中心に移動させ容積を減少してガスを圧縮し、吐出口より圧縮ガスを吐出するスクロール圧縮機において、
   旋回スクロールの端板背面部に高圧の油圧室と低圧室とをシール手段を介して備え、旋回スクロールの端板背面部に前記シール手段のシールリング幅と同等以下の孔径を有する小孔を備え、該小孔を有する旋回スクロールが旋回運動をするに伴い、旋回スクロールの旋回ボス部内の高圧油圧室の油が前記小孔に溜まって、前記シールリングを跨いで低圧室側に排出される給油手段と、
   前記旋回スクロール或いは前記フレームに設けられ、前記高圧油圧室と背圧室を連通し差圧で高圧油圧室の油を背圧室側に供給する給油路とを
   備えていることを特徴とするスクロール圧縮機。
3. 請求項２において、高圧油圧室の油を背圧室側に差圧で供給する前記給油路は、
   前記旋回スクロールの前記シール手段に対向する部分に設けられ、
   旋回スクロールの旋回運動を利用して前記シール手段のシールリングを介して前記旋回ボス部内の高圧油圧室と前記背圧室とを間歇的に連通させるようにして、前記旋回ボス部内の高圧油圧室の油を前記背圧室に間歇的に排出されるように構成されていることを特徴とするスクロール圧縮機。
4. 請求項３において、高圧油圧室の油を背圧室側に差圧で供給する前記給油路は、前記旋回スクロールの前記シール手段に対向する背面部分に設けられた凹溝部であることを特徴とするスクロール圧縮機。
5. 請求項４において、前記凹溝部は、前記旋回スクロールのボス部端面に、周方向に位相をずらして複数個設けられ、これら複数個の凹溝部により、前記高圧油圧室と背圧室とが旋回スクロールの旋回運動に伴い断続的に連通されることを特徴とするスクロール圧縮機。
6. 請求項５において、前記複数個の凹溝部は、周方向に約９０度位相をずらして配設されていることを特徴とするスクロール圧縮機。
7. 請求項４において、前記凹溝部は、前記旋回スクロールのボス部端面に、周方向に位相をずらして複数個設けられ、これら複数個の凹溝部は周方向の略対称位置に少なくとも配設され、これら複数個の凹溝部の少なくとも何れかにより、前記高圧油圧室と背圧室とが旋回スクロールが旋回運動しても常時連通されていることを特徴とするスクロール圧縮機。
8. 請求項３において、前記凹溝部の一端側を、前記小孔に連通させ、前記凹溝部の他端側は前記高圧油圧室か前記背圧室の何れかに常時開口される構成としたことを特徴とするスクロール圧縮機。
9. 請求項４において、前記凹溝部の幅は前記小孔の径よりも小さく構成したことを特徴とするスクロール圧縮機。
10. 請求項２において、高圧油圧室の油を背圧室側に差圧で供給する前記給油路は、前記高圧油圧室と前記背圧室とを常時連通するように前記旋回スクロールのボス部に設けられた長孔であることを特徴とするスクロール圧縮機。

Images