JP2014163230A - スクロール圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】ラップの強度を損なうことなく、旋回スクロールラップの外線側圧縮室及び内線側圧縮室への給油量の適正化を図る。
【解決手段】スクロール圧縮機は、固定及び旋回スクロール間に吸入室及び圧縮室を形成し、旋回スクロール台板背面には背圧室を有し、非対称歯型に構成されている。また、旋回スクロールラップ外線側圧縮室用の流体流出路と、内線側圧縮室用の流体流出路が旋回スクロール台板に形成され、各流体流出路の出口側開口は、旋回ラップ歯底に開口している。各流体流出路の入口側開口は、固定スクロールと摺動する旋回スクロール台板面に開口し、固定スクロール台板面には、各流体流出路の入口側開口と背圧室とを、旋回運動に伴い間歇的に連通させる連通区間制御溝が形成されている。この連通区間制御溝は、前記外線側及び内線側の両圧縮室が背圧室と連通開始及び連通終了する時の各圧縮室内圧力が同じになるように形成されている。
【選択図】図５

Description

本発明は、冷凍、空調用の冷媒圧縮機、或いは空気などのガス圧縮機として使用されるスクロール圧縮機に関し、詳しくは、旋回スクロールラップの外線側に形成される圧縮室とその内線側に形成される圧縮室の吸入完了時の旋回角が異なる非対称歯型をもつスクロール圧縮機に関する。

この種スクロール圧縮機としては、例えば特開２０１０−２０３３２７号公報（特許文献１）に記載のものがある。この特許文献１のものには、旋回スクロールラップ及び固定スクロールラップの少なくとも一方のラップ上面に給油孔が形成され、この給油孔の開口部と第１圧縮室とを結ぶ第１給油通路、及び給油孔の開口部と第２圧縮室とを結ぶ第２給油通路が、給油孔が形成されたラップ上面に形成され、第１給油通路及び前記第２給油通路の出口が、給油孔が形成されたラップ上において互いに異なる伸開角の位置に設けられているものが開示されている。

そして、この特許文献１に記載のスクロール圧縮機によれば、旋回スクロールラップの外壁側に形成される第１圧縮室、及び内壁側に形成される第２圧縮室の双方に必要十分な量のオイルを均等に供給できると記載されている。

特開２０１０−２０３３２７号公報

しかし、上記特許文献１のものでは、スクロールラップの上面（歯先側）に背圧室の流体を流出させるための給油孔を設けているため、ラップ歯先における漏れ損失が増加する。また、スクロールラップの内部に背圧室の流体を流出させるための給油路を設ける必要があるため、ラップの強度も損なわれるという課題がある。

なお、非対称歯型をもつスクロール圧縮機において、旋回スクロールのスクロールラップ間の歯底に開口するように前記給油孔を設け、背圧室の流体を圧縮室に流出させるようにすることで、スクロールラップに給油路や給油孔を形成しないで済むようにし、それによって強度低下を回避するようにすることも可能である。しかし、このようにした場合、背圧室の背圧が狙いの圧力となる圧縮室に連通させるためには、旋回スクロールラップの外線側圧縮室と内線側圧縮室とでは旋回角が異なってしまうため、前記外線側圧縮室若しくは前記内線側圧縮室のうちの１つの圧縮室としか連通させることはできず、前記給油孔と連通しない圧縮室は給油不足になってしまうという課題がある。

また、圧縮室への給油量は、背圧室の圧力変動や圧縮室内のシール性に影響するため、圧縮室への給油量を適正化することで、背圧室内圧力を安定化させ、また圧縮室内のシール性を十分に確保することも可能となり、これにより圧縮機効率の向上を図ることができる。

本発明の目的は、ラップの強度を損なうことなく、旋回スクロールラップの外線側圧縮室及び内線側圧縮室への給油量の適正化を図ることができるスクロール圧縮機を得ることにある。

上記目的を達成するため、本発明は、台板に渦巻き状のラップを直立して形成した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前記両スクロール間に吸入室及び圧縮室を形成し、前記旋回スクロールを旋回運動させることにより前記圧縮室の容積を減少させて圧縮すると共に、前記旋回スクロールの台板背面には前記吸入室の圧力よりも高い圧力となる背圧室を有するスクロール圧縮機であって、前記固定スクロール及び旋回スクロールのラップ形状は、旋回スクロールラップの外線側に形成される外線側圧縮室とその内線側に形成される内線側圧縮室の吸入完了時の旋回角が異なる非対称歯型に構成され、
前記旋回スクロールラップの前記外線側圧縮室に連通する外線側圧縮室用の流体流出路と、前記旋回スクロールラップの前記内線側圧縮室に連通する内線側圧縮室用の流体流出路とが前記旋回スクロールの台板に形成され、前記各流体流出路の出口側開口は、前記圧縮室を形成する前記旋回スクロールのラップ歯底に開口するように形成され、前記各流体流出路の入口側開口は、前記固定スクロールの台板摺動面と接して摺動する前記旋回スクロールの台板面に開口するように形成され、前記旋回スクロールの台板と接触する前記固定スクロールの台板面には、前記外線側圧縮室用の流体流出路及び前記内線側圧縮室用の流体流出路のそれぞれの前記入口側開口と前記背圧室とを、前記旋回スクロールの旋回運動に伴って間歇的に連通させる連通区間制御溝が形成され、
この連通区間制御溝は、前記外線側圧縮室と前記背圧室との連通開始時及び連通終了時の外線側圧縮室内圧力と、前記内線側圧縮室と前記背圧室との連通開始時及び連通終了時の内線側圧縮室内圧力とが同一または予め定めた許容値内となるように、前記各流体流出路のそれぞれの前記入口側開口と前記背圧室との連通区間を設定するように形成されていることを特徴とする。

或いは、前記連通区間制御溝は、前記外線側圧縮室が前記背圧室と連通する時間と、前記内線側圧縮室が前記背圧室と連通する時間との比が、前記各圧縮室を形成する前記旋回スクロールのラップの外線長さと内線長さのとの比と同じか予め定めた許容値内となるように、前記各流体流出路のそれぞれの前記入口側開口と前記背圧室との連通区間を設定するように形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、ラップの強度を損なうことなく、旋回スクロールラップの外線側圧縮室及び内線側圧縮室への給油量の適正化を図ることができるスクロール圧縮機が得られる効果がある。

本発明のスクロール圧縮機の実施例１を示す縦断面図。 図１に示す背圧室流体流出機構部付近を拡大して示す要部断面図。 図１に示すスクロール圧縮機の固定スクロールと旋回スクロールとが噛み合った状態を示す断面図で、背圧室と外線側圧縮室が連通している状態を示す図。 図１に示すスクロール圧縮機の固定スクロールと旋回スクロールとが噛み合った状態を示す断面図で、背圧室と内線側圧縮室が連通している状態を示す図。 本発明のスクロール圧縮機における旋回角と圧縮室内圧力との関係を説明する線図で、背圧室流体流出路の連通区間について説明する図。 本発明のスクロール圧縮機における旋回角と背圧室内圧力との関係を説明する線図。 当初検討されたスクロール圧縮機における旋回角と圧縮室内圧力との関係を説明する線図で、背圧室流体流出路の連通区間について説明する図。 当初検討されたスクロール圧縮機における旋回角と背圧室内圧力との関係を説明する線図。 本発明のスクロール圧縮機の実施例２を説明する図で、旋回スクロールをラップ側から見た平面図。 本発明の実施例２における旋回角と圧縮室内圧力との関係を説明する線図で、背圧室流体流出路の連通区間について説明する図。

以下、本発明の具体的実施例を図面に基づいて説明する。

本発明のスクロール圧縮機の実施例１を図１〜図６を用いて説明する。
図１は本発明のスクロール圧縮機の実施例１を示す縦断面図で、スクロール圧縮機の全体構造を示している。本実施例のスクロール圧縮機１は、上部に配置された圧縮部２と下部に配置され前記圧縮部を駆動する駆動部３とが密閉容器４内に収納して構成されている。

前記圧縮部２は、台板５ａに渦巻き状のラップ５ｂを直立して形成した固定スクロール５と、台板６ａに渦巻き状のラップ６ｂを直立して形成した旋回スクロール６とを互いに噛み合わせて構成されている。これにより、前記両スクロール５，６間には旋回スクロールラップ６ｂの外線側圧縮室２ａと内線側圧縮室２ｂが形成され、前記旋回スクロール６を前記駆動部３により旋回運動させることにより、作動流体（例えばガス冷媒）は吸入管７ａから吸入空間８を経由して前記圧縮室２ａ，２ｂに吸込まれ、前記圧縮室２ａ，２ｂの容積が減少されていくことにより前記作動ガスは圧縮されて、中央の吐出ポート９から吐出空間１０に吐出される。この吐出空間１０に吐出された作動ガスは、前記圧縮部２の固定スクロール５を取り付けているフレーム１１と、このフレーム１１を固設している前記密閉容器４との間に形成された通路（図示せず）を介して、前記駆動部３が配置されている空間に流入し、密閉容器４に設けられた吐出管７ｂを経由して密閉容器４外に吐出される。

前記旋回スクロール６の台板６ａと前記フレーム１１との間、即ち前記旋回スクロール６の台板背面には、前記吸入空間８の圧力よりも高く、前記吐出空間１０の圧力よりは低い圧力となる背圧室１２が形成されている。

前記駆動部３は、固定子１３ａと回転子１３ｂで構成された電動機１３、前記回転子１３ｂの中心に一体に結合されたクランク軸１４、前記フレーム１１に設けられると共に前記クランク軸１４の上部側の主軸部１４ａを回転支持する主軸受１５、前記クランク軸１４の下部側の副軸部１４ｂを支持する副軸受１６、この副軸受１６を設けている副軸受ハウジング１７、この副軸受ハウジング１７を取り付けると共に前記密閉容器４に固設された副フレーム１８などを基本要素として構成されている。

前記電動機１３は、電気端子１９を経由して供給されるインバータ（図示せず）などからの電気入力により駆動され、前記クランク軸１４を回転させる。このクランク軸１４の上端側には偏心軸部１４ｃが設けられており、この偏心軸部１４ｃは前記旋回スクロール６の背面中央に設けられている旋回ボス部６ｃに挿入され、前記旋回スクロール６を旋回運動させる。また、本実施例では、前記電動機の回転子にフェライト磁石を使用している。

前記密閉容器４内の下部には、潤滑油（単に油ともいう）を溜める油溜り２０が形成されており、この油溜り２０の油には吐出圧力が作用しており、圧縮機吸入側との圧力差を利用して、前記クランク軸１４内に形成されている給油路（図示せず）を介して、前記油溜り２０内の油は、前記旋回スクロール６の旋回ボス部６ｃと前記偏心軸部１４ｃとの間の旋回ボス部６ｃ内の空間（旋回ボス部空間）に供給される。この旋回ボス部空間に供給された油は、前記旋回ボス部６ｃに設けられている旋回軸受２１を潤滑後、前記主軸受１５に流れ、主軸受１５を潤滑後の油は排油パイプ２２を通って、再び前記油溜り２０に戻される。

前記旋回ボス部空間の油の一部は、前記旋回ボス部６ｃの下端面と前記フレーム１１との間に設けられたシールと圧力差を利用した差圧給油などの油運搬機構２３を介して前記背圧室１２に供給される。この背圧室１２に供給された油は、前記固定スクロール５の台板５ａと前記旋回スクロール６の台板６ａに形成された背圧室流体流出機構部３０を介して、前記圧縮室２ａ，２ｂに供給されるように構成されている。

スクロール圧縮機１の圧縮動作では、旋回スクロール６を固定スクロール５へ押付けて前記圧縮室２ａ，２ｂの密閉性を保つ必要があり、このため前記背圧室１２の圧力（背圧）は吐出圧力と吸込圧力との間の圧力（即ち、吐出圧力よりも低く吸込圧力よりも高い中間圧力）となるようにする。これにより、前記旋回スクロール６の台板６ａ背面に前記中間圧力を作用させることができ、適切な圧力で旋回スクロール６を固定スクロール５に押し付けることが可能となる。

本実施例では、前記背圧室１２の圧力が適切になるように、前記背圧室流体流出機構部３０を介して、前記圧縮室２ａ，２ｂ内の圧力状態が狙いの圧力範囲となる際に、その狙いの圧力範囲にある圧縮室２ａ，２ｂと前記背圧室１２とを連通させようにしている。これによって、前記背圧室１２を狙いの適切な圧力に保つことができ、旋回スクロール６の固定スクロール５への押付力不足による作動ガスの逆流（高圧側から低圧側への逆流）を防止してエネルギー損失を低減することができる。また、前記押付力が過剰になることによる摺動損失（エネルギー損失）の増大も回避することが可能になる。更に、前記外線側圧縮室２ａと前記内線側圧縮室２ｂの双方に確実に油を供給できるから、固定スクロール５と旋回スクロール６との摺動部の潤滑も確実に行うことができ、給油不足となることを防止できる。従って、スクロール圧縮機の信頼性を確保することができる。

上記のように、前記油溜り２０内の油は、各軸受部１５，１６，２１へ供給されてそれらの潤滑をするだけでなく、前記圧縮室２ａ，２ｂへも供給されることにより、固定スクロール５と旋回スクロール６との摺動部等の潤滑も行い、更に固定スクロール５と旋回スクロール６の摺動部のシール作用も行う。このシール作用により、前記各圧縮室２ａ，２ｂ内の作動流体が低圧側の圧縮室へ漏れて、低圧側の圧縮室内の作動ガスを加熱したり、作動ガスが再圧縮されるのを抑制でき、これらによるエネルギー損失の発生を低減できる。
なお、２４は容積形の給油ポンプで、油溜り２０内の油を前記旋回ボス部空間に供給するために不足分を加圧したり、前記副軸受１６に供給するために設けられている。

また、本実施例のスクロール圧縮機１においては、前記固定スクロール５及び旋回スクロール６のラップ形状が、旋回スクロールラップ６ｂの外線側に形成される外線側圧縮室２ａとその内線側に形成される内線側圧縮室２ｂの吸入完了時の旋回角の異なる非対称歯型に構成されているものである。この非対称歯型をもつスクロール圧縮機においては、旋回スクロールラップ６ｂの外線側圧縮室２ａの閉じ込み容積がその内線側圧縮室２ｂの閉じ込み容積より大きくなる。このため、背圧室１２の圧力を狙いの圧力とするために連通させる圧縮室（狙いの圧力状態にある圧縮室）２ａ，２ｂは、旋回スクロールラップ６ｂの外線側圧縮室２ａと内線側圧縮室２ｂとでは旋回角が異なるものである。

図２〜図４により前記背圧室流体流出機構部３０の構成を詳細に説明する。図２は図１に示す背圧室流体流出機構部付近を拡大して示す要部断面図、図３及び図４は図１に示すスクロール圧縮機の固定スクロールと旋回スクロールとが噛み合った状態を示す断面図で、図３は背圧室と外線側圧縮室が連通している状態を示す図、図４は背圧室と内線側圧縮室が連通している状態を示す図である。

図２〜図４に示すように、前記旋回スクロール６の台板６ａには、前記旋回スクロールラップ６ｂの前記外線側圧縮室２ａに連通する外線側圧縮室用の流体流出路４１ａと、前記旋回スクロールラップ６ｂの前記内線側圧縮室２ｂに連通する内線側圧縮室用の流体流出路４１ｂ（図３、図４参照）とが形成されている。前記各流体流出路４１ａ，４１ｂにはそれぞれ入口側開口４１ａａ，４１ｂａと出口側開口４１ａｂ，４１ｂｂが形成されている。なお、図２に示す４４は閉止部材で、前記流体流出路４１ａ（４１ｂも同様）を形成した時に生じる外径側の開口端を塞ぎ、前記流体流出路４１ａが常時背圧室１２と連通するのを阻止するものである。

前記外線側圧縮室用の流体流出路４１ａの前記出口側開口４１ａｂは前記外線側圧縮室２ａを形成する前記旋回スクロール６のラップ歯底に形成され、また前記内線側圧縮室用の流体流出路４１ｂの前記出口側開口４１ｂｂは前記内線側圧縮室２ｂを形成する前記旋回スクロール６のラップ歯底に形成されている。
前記各流体流出路４１ａ，４１ｂの入口側開口４１ａａ，４１ｂａは、前記固定スクロール５の台板５ａの摺動面と接して摺動する前記旋回スクロール６の台板６ａ面に開口するように形成されている。

一方、前記固定スクロール５の台板５ａには、前記旋回スクロール６の台板６ａと接触する面（台板面）に、連通区間制御溝５１が形成されている。この連通区間制御溝５１は、前記外線側圧縮室２ａ用の流体流出路４１ａ及び前記内線側圧縮室２ｂ用の流体流出路４１ｂのそれぞれの前記入口側開口４１ａａ，４１ｂａと前記背圧室１２とを、前記旋回スクロール６の旋回運動に伴って間歇的に連通させるものである。

即ち、前記連通区間制御溝５１は、前記外線側圧縮室用の流体流出路４１ａの入口側開口４１ａａと前記背圧室１２とを、前記旋回スクロールの旋回運動に伴って間歇的に連通させる位置に形成され（図３参照）、また、前記連通区間制御溝５１は、前記内線側圧縮室用の流体流出路４１ｂの入口側開口４１ｂａと前記背圧室１２とを、前記旋回スクロールの旋回運動に伴って間歇的に連通させる位置にも形成されている（図４参照）。これによって、前記背圧室１２と、前記外線側圧縮室２ａ及び前記外線側圧縮室２ｂとを、それぞれ間歇的に連通させることができる。

なお、本実施例では、共通の一つの連通区間制御溝５１により、前記背圧室１２と前記外線側圧縮室２ａとを間歇的に連通させる連通区間制御溝と、前記背圧室１２と前記内線側圧縮室２ｂとを間歇的に連通させる連通区間制御溝を形成するようにしている例について説明したが、前記背圧室１２と前記外線側圧縮室２ａとを間歇的に連通させる連通区間制御溝と、前記背圧室１２と前記内線側圧縮室２ｂとを間歇的に連通させる連通区間制御溝とは互いに連通しない別個の二つの溝で形成するようにしても良い。

上記のように構成することにより、前記流体流出路４１ａ，４１ｂの前記入口側開口４１ａａ，４１ｂａは、旋回スクロール６の旋回運動に伴い、ある区間では、固定スクロール５の台板５ａにより前記入口側開口４１ａａまたは４１ｂａが塞がれて、背圧室１２と圧縮室２ａまたは２ｂとの連通は阻止される。また、他のある区間では、前記入口側開口４１ａａまたは４１ｂａが、固定スクロール５の台板５ａに形成されている前記連通区間制御溝５１の位置に存在することで、背圧室１２と圧縮室２ａまたは２ｂとを連通させることができる。

また、前記連通区間制御溝５１は、前記背圧室１２と、前記外線側圧縮室２ａ及び前記内線側圧縮室２ｂとが、前記各圧縮室２ａ，２ｂの圧力が狙いの圧力状態となる旋回角の範囲で間歇的に連通するように形成されている。

即ち、前記連通区間制御溝５１は、前記外線側圧縮室２ａまたは前記内線側圧縮室２ｂの圧力状態がそれぞれ狙いの圧力と同等となる区間でのみ、当該狙いの圧力と同等の圧力状態になっている前記圧縮室２ａまたは２ｂと、前記背圧室１２とが、前記流体流出路４１ａまたは４１ｂを介して連通するように、その形成位置及び形状が決められている（図３、図４参照）。

前記背圧室１２へは、旋回スクロール６に設けた差圧給油等の油運搬機構２３により、吐出圧力と同等の圧力の油溜り２０の油が流入する（図１参照）ため、背圧室１２は吐出圧力と同等の圧力になろうとする。しかし、前記流体流出路４１ａ，４１ｂ及び前記連通区間制御溝５１を介して、前記背圧室１２と前記圧縮室２ａ，２ｂとが間歇的に連通することにより、前記背圧室１２内の油や作動ガス等の作動流体が、背圧室１２内の圧力と、前記連通状態にある圧縮室２ａ，２ｂ内圧力との圧力差により、前記圧縮室２ａ，２ｂ内に給油される。これにより、前記背圧室１２の圧力は前記圧縮室２ａ，２ｂ内の圧力とほぼ同等の圧力に保たれる。

また、前述した非対称歯型のスクロール圧縮機においては、前記外線側圧縮室２ａと前記内線側圧縮室２ｂの吸込み完了時の旋回角が異なるので、ある旋回角における前記外線側圧縮室２ａと内線側圧縮室内２ｂの圧力が異なる。このため、背圧室１２とそれぞれの前記圧縮室２ａ，２ｂを同時に連通させた場合、低圧側の圧縮室２ａまたは２ｂの何れかにしか給油できず、高圧側の圧縮室２ａまたは２ｂでは、圧縮室内の作動流体が前記背圧室２１側に逆流し、給油不足や圧縮不足となってしまう。

そこで、本実施例では、前記外線側圧縮室２ａと前記内線側圧縮室２ｂを異なるタイミングで独立して前記背圧室１２に連通させることができるように、前記連通区間制御溝５１を形成している。

また、それぞれの圧縮室２ａ，２ｂがそれぞれ狙いの圧力になる際にのみ、前記流体流出路４１ａ，４１ｂと前記連通区間制御溝５１が連通して、前記旋回外線側圧縮室２ａと前記旋回内線側圧縮室２ｂのそれぞれに給油することができるように、前記旋回外線側圧縮室２ａと前記旋回内線側圧縮室２ｂのそれぞれの連通区間を適正に設定する必要がある。更に、前記それぞれの連通区間は、安定した背圧室圧力を確保でき、しかも前記各圧縮室２ａ，２ｂに適正な給油量で給油できるようにしなければならない。

これを実現するため、本実施例では、前記連通区間を図５に示すように構成している。即ち、外線側圧縮室２ａの背圧室１２への連通区間と、内線側圧縮室２ｂの背圧室１２への連通区間が図５に示す連通区間となるように、前記連通区間制御溝５１が形成されている。

以下、この構成を図５及び図６を用いて詳しく説明する。図５は本実施例のスクロール圧縮機における旋回角と圧縮室内圧力との関係を説明する線図で、背圧室流体流出路の連通区間について説明する図、図６は本発明のスクロール圧縮機における旋回角と背圧室内圧力との関係を説明する線図である。

図５において、実線は旋回スクロール６の旋回角に対する外線側圧縮室２ａ内の圧力変化を、破線は同じく内線側圧縮室２ｂ内の圧力変化を示し、また太い一点鎖線は背圧室１２の設計圧力（設計背圧）を示し、一点鎖線は外線側圧縮室２ａが背圧室１２と連通開始する時の圧縮室内圧力を、二点鎖線は前記外線側圧縮室２ａが背圧室１２と連通完了する時の圧縮室内圧力を示している。更に、Ｐｓは吸込圧力、Ｐｄは吐出圧力（図中の点線参照）を示している。

本実施例では、前記外線側圧縮室２ａは狙いの圧力範囲（前記設計背圧と同等の圧力となる範囲）となるＡの区間（本実施例では連通区間が略１５０°）で背圧室１２と連通するように構成されている。一方、前記内線側圧縮室２ｂもその狙いの圧力範囲は前記外線側圧縮室２ａ側と同じになるように、Ｂの区間（本実施例では連通区間が略９０°）で背圧室１２と連通するように、前記連通区間制御溝５１の形成位置や形状が決められている。

即ち、本実施例においては、前記外線側圧縮室２ａと前記背圧室１２との連通開始時及び連通完了時の外線側圧縮室内圧力と、前記内線側圧縮室２ｂと前記背圧室１２との連通開始時及び連通完了時の内線側圧縮室内圧力とがほぼ同じ圧力になるように、前記各流体流出路４１ａ，４１ｂのそれぞれの前記入口側開口４１ａａ，４１ｂａと前記背圧室１２との連通区間（前述した連通区間Ａ，Ｂ）が、前記連通区間制御溝５１により制御されるように構成されている。

なお、前記両圧縮室２ａ，２ｂにおける連通開始時及び連通完了時の各圧縮室２ａ，２ｂ内圧力は同じにすることが好ましいが、同じにする場合の他に、予め定めた許容値内となるように構成しても良い。

上述したように、前記背圧室１２は、前記外線側圧縮室２ａに連通区間Ａで、前記内線側圧縮室２ｂには連通区間Ｂで連通する。このように、前記連通区間Ａ，Ｂを制御することにより、図６に示すように、それぞれの圧縮室２ａ，２ｂの連通時の圧力変動を同一にすることができ、背圧室１２内の圧力変動を小さくして安定した背圧に保つことができる。

この図６において、実線が背圧室１２の実際の圧力（実背圧）を示し、旋回スクロール６の旋回角に対して前記背圧室１２内の圧力は実線のように変化する。なお、この図６において、太い一点鎖線は背圧室１２の設計圧力（設計背圧）、一点鎖線は外線側圧縮室２ａ及び内線側圧縮室２ｂが背圧室１２と連通開始する時の圧縮室内圧力を、二点鎖線は外線側圧縮室２ａ及び内線側圧縮室２ｂが背圧室１２と連通完了する時の圧縮室内圧力を示している。

この図６に示すように、本実施例によれば、設計背圧に近い圧力に維持することができ、また背圧が安定することにより、旋回スクロール６の押上げ力が安定し、旋回スクロール６と固定スクロール５の摺動面の面圧を均一化できるから、適正な大きさの面圧とすることができ、摺動損失低減及び摺動面の信頼性向上を図ることが可能となる。

なお、固定スクロール５の台板５ａ面に設けた前記連通区間制御溝５１の形状を変更することにより、前記連通区間Ａ，Ｂを制御することができ、前記連通区間制御溝５１と、前記外線室用流体流出路４１ａとの連通区間Ａ、及び前記内線室用流体流出路４１ｂとの連通区間Ｂを調整することができる。

特に、スクロール圧縮機の低速運転時においては、１回の圧縮工程にかかる時間が長くかかることから、前記連通区間における連通時間が長くなり、背圧室１２の圧力が変動し易い。しかし、本実施例を用いることにより、背圧室１２の圧力変動を小さくできるから、旋回スクロール６と固定スクロール５の摺動面の面圧を均一化して適正な面圧にでき、摺動損失を低減した高いエネルギー効率を実現できる。このため、低速運転時のモータ効率の低いフェライト磁石仕様のモータ（回転子にフェライト磁石を使用したモータ）を搭載したスクロール圧縮機とすることができる。このフェライト磁石仕様モータを搭載したスクロール圧縮機とすることにより、次の効果も得られる。

最近、冷凍、空調用の冷媒として地球温暖化係数（ＧＷＰ）の低いＲ３２冷媒（単一冷媒）の採用が検討されている。圧縮機の冷媒としてＲ３２冷媒を使用した場合、Ｒ２２やＲ４１０Ａなどの冷媒と比較して、圧縮機吐出ガス温度が２０℃〜３０℃程度高くなる。吐出温度が高くなると、密閉容器内のモータの周囲温度が上昇し、モータの回転子にネオジ磁石を用いた場合、モータの周囲温度がネオジ磁石の減磁耐熱温度を超えるため、不可逆減磁が生じ易い。不可逆減磁が起きると、電動機巻線の電流増加による効率低下や、更なる温度上昇を引き起こす課題が生じる。

しかし、モータの回転子にフェライト磁石を用いた場合、高温になっても不可逆減磁し難い性質を持っているため、Ｒ３２冷媒を使用することで高温になったとしても、減磁の心配が無い。従って、冷媒としてＲ３２を使用するスクロール圧縮機でも、圧縮機の性能を維持することが可能となる。

なお、前記流体流出路４１ａ，４１ｂの連通区間は、これら２つの流体流出路４１ａ及び４１ｂの同時連通を防止する必要があり、また圧縮室内圧力が背圧室内圧力よりも高くなると圧縮室から背圧室への油の逆流が生じるので、この逆流を低減させる必要がある。このため、本実施例では、前記２つの流体流出路４１ａ，４１ｂの連通区間は、それぞれ４５°以上１８０°未満とすることが好ましく、より好ましくは９０°以上１８０°未満にすると良い。また、上記図５、図６で説明した外線側圧縮室の連通区間Ａは１５０°、内線側圧縮室の連通区間Ｂは９０°とした例を説明したが、これらの連通区間の長さに限られるものではない。

ここで、図７及び図８により、当初検討されたスクロール圧縮機での背圧室流体流出路の連通区間について説明する。図７は当初検討されたスクロール圧縮機における旋回角と圧縮室内圧力との関係を説明する線図で、背圧室流体流出路の連通区間について説明する図、図８は当初検討されたスクロール圧縮機における旋回角と背圧室内圧力との関係を説明する線図である。図７、図８において、各線や符号などは図５、図６と同様である。

図７に示すように、当初検討された案は、外線側圧縮室の連通区間Ａと、内線側圧縮室の連通区間Ｂを共に１５０°としたものである。しかし、前記連通区間Ｂを前記連通区間Ａと同じにした場合、図８に示すように、内線側圧縮室の連通区間Ｂにおける背圧室内の圧力変動が大きくなってしまう。即ち、内線側圧縮室での圧力変化は外線側圧縮室での圧力変化よりも急であるため、前記連通区間Ａ，Ｂの長さが同じだと、内線側圧縮室の方が圧力変化が大きい分、背圧室の圧力変動も大きくなってしまうものである。

そこで、本実施例では、上記図５、図６で説明したように、外線側圧縮室２ａの連通区間Ａよりも、内線側圧縮室２ｂの連通区間Ｂを短くすることで、前記何れの連通区間Ａ，Ｂにおいても背圧室１２の圧力変動を小さく抑えることができるようにしているものである。

以上説明したように、本実施例によれば、連通区間制御溝５１が、外線側圧縮室２ａと背圧室１２との連通開始時及び連通終了時の外線側圧縮室内圧力と、内線側圧縮室２ｂと背圧室１２との連通開始時及び連通終了時の内線側圧縮室内圧力とが同一または予め定めた許容値内となるように、各流体流出路４１ａ，４１ｂのそれぞれの前記入口側開口４１ａａ，４１ｂａと前記背圧室１２との連通区間Ａ，Ｂを設定するように形成されているので、旋回スクロールラップ６ｂの外線側圧縮室２ａ及び内線側圧縮室２ｂへの給油量の適正化を図ることができる。

また、旋回スクロール６の外線側圧縮室２ａと内線側圧縮室２ｂの両圧縮室への給油を確実且つ適正に行うことが可能となるから、給油不足となるのを回避でき、両スクロール間のシール性も向上して、圧縮動作時における作動流体の漏れ損失を抑制できる。更に、背圧室１２の圧力変動を小さく抑えて安定した適正な背圧にできるから、旋回スクロール６を固定スクロール５に適切な押付け力で押圧でき、摺動性を向上できる。従って、本実施例によれば、高いエネルギー効率を実現できる。

また、本実施例では、上記特許文献１に記載のように、スクロールラップの内部に背圧室の流体を流出させるための給油路を設けたり、該ラップの上面に給油孔を設ける必要がないため、ラップの強度が損なわれず、ラップ歯先における漏れ損失も低減できる。
従って、本実施例によれば、高い信頼性を確保できると共に、高いエネルギー効率も実現できるスクロール圧縮機を得ることができる。

本発明のスクロール圧縮機の実施例２を図９及び図１０により説明する。図９は本発明のスクロール圧縮機の実施例２を説明する図で、旋回スクロールをラップ側から見た平面図、図１０は本発明の実施例２における旋回角と圧縮室内圧力との関係を説明する線図で、背圧室流体流出路の連通区間について説明する図である。

なお、本実施例２の説明においては、上述した実施例１と異なる点を中心に説明し、他の部分は上記実施例１と同様であるので、説明を省略する。また、実施例２の説明にあたっては、上記実施例１で使用した符号なども引用して説明し、実施例１と同一符号を使用した部分は実施例１と同一部分或いは相当する部分である。

上述した実施例１では、旋回スクロール６の外線側圧縮室２ａと背圧室１２の連通開始時及び連通完了時の圧力が、内線側圧縮室２ｂと背圧室１２の連通開始時及び連通完了時の圧力と同じか予め定めた許容値内となるように前記連通区間Ａ，Ｂを制御することで、背圧室１２の圧力の安定化を図るようにした。

これに対し、本実施例２では、実施例１における前記連通区間制御溝５１は、外線側圧縮室２ａが背圧室１２と連通する時間（連通区間の長さ）と、内線側圧縮室２ｂが背圧室１２と連通する時間（連通区間の長さ）との比が、前記各圧縮室２ａ，２ｂを形成する旋回スクロール６のラップ６ｂの外線長さと内線長さのとの比と同じか予め定めた許容値内となるように、各流体流出路４１ａ，４１ｂのそれぞれの入口側開口４１ａａ，４１ｂａと前記背圧室１２との連通区間Ａ，Ｂを制御するように形成されているものである。

以下、図面を用いて具体的に説明する。
本実施例２においては、図１０に示すように、旋回スクロール６の外線側圧縮室２ａと背圧室１２の連通区間Ａの平均圧力と、内線側圧縮室２ｂと背圧室１２の連通区間Ｂの平均圧力が狙いの圧力になるように設定している。

また、図１０に示す前記外線側圧縮室２ａと背圧室１２の連通区間Ａと、内線側圧縮室２ｂと背圧室１２の連通区間Ｂとの比が、図９に示す旋回スクロール６のラップ６ｂ外線の長さＬ１（破線矢印の範囲）と、前記旋回スクロールラップ６ｂ内線の長さＬ２（実線矢印の範囲）との比と同じか予め定めた許容値内となるように設定している。

例えば、図９に示す旋回スクロールラップ６ｂ外線の長さ（外線側圧縮室２ａを形成する部分のラップ長さ）Ｌ１と、旋回スクロールラップ６ｂ内線の長さ（内線側圧縮室２ｂを形成する部分のラップ長さ）Ｌ２との比「Ｌ１／Ｌ２」が１．０８の場合、前記外線側圧縮室２ａと前記背圧室１２の連通区間Ａが１５０°であれば、前記内線側圧縮室２ｂと前記背圧室１２の連通区間Ｂは
１５０°／１．０８＝１３９°
になるように構成しているものである。

各圧縮室２ａ，２ｂへの給油は、圧縮室間の作動流体漏れ防止のためのシールとして行うものであるため、適正な給油量は圧縮工程の長さで決まる。また過剰な給油は、油圧縮によるスクロール圧縮機への負荷増加や、高温の油を圧縮室内へ給油することによる過熱損失につながるため、適正な給油量とする必要がある。

圧縮工程の長さは、それぞれの圧縮室を形成する旋回スクロール６のラップ（渦部）６ｂの長さによって決まる。そこで、本実施例２では、それぞれの圧縮室を形成する旋回スクロールのラップ長さに合わせて給油量を調整、即ち前記連通区間Ａ，Ｂを調整するように構成しているものである。

なお、上記実施例１と同様に、固定スクロール５の台板５ａ面に設けた前記連通区間制御溝５１の形状を変更することにより、前記連通区間Ａ，Ｂを制御することができ、前記連通区間制御溝５１と、前記外線室用流体流出路４１ａとの連通区間Ａ、及び前記内線室用流体流出路４１ｂとの連通区間Ｂを調整することができる。

また、各圧縮室２ａ，２ｂへの給油量を調整する方法としては、前記外線室用流体流出路４１ａ及び前記内線室用流体流出路４１ｂの通路直径を調整する手段もあるが、それぞれの圧力損失が異なってしまうことから、背圧が不安定になり易く、好ましくない。

本実施例２によれば、前記外線側圧縮室２ａへの給油量と、前記内線側圧縮室２ｂへの給油量を、圧縮室を形成する旋回スクロールラップ６ｂの外線長さＬ１と内線長さＬ２の比によって配分しているので、各圧縮室２ａ，２ｂを形成するラップの長さに応じた適正な給油量にすることが可能となる。これにより、両スクロール間のシール性が向上し、作動流体の漏れ損失を抑制して加熱損失を低減することができる。また、背圧室１２の圧力変動を小さく抑えて安定した適正な背圧にでき、旋回スクロール６を固定スクロール５に適切な押付け力で押圧でき、摺動性も向上できる。

特に、本実施例２は、Ｒ３２などの低密度の冷媒を使用する冷凍、空調用のスクロール圧縮機に有効である。即ち、低密度の冷媒は漏れ易いが、本実施例の採用により、シール性を上記実施例１の場合よりも更に向上できるからＲ３２冷媒使用時の効率を更に向上できる。

また、上記実施例１と同様の効果も得られる。
従って、本実施例２においても、ラップの強度を損なうことなく、旋回スクロールラップの外線側圧縮室及び内線側圧縮室への給油量の適正化を図ることができ、高い信頼性を確保できると共に、高いエネルギー効率も実現できるスクロール圧縮機を得ることができる。

以上説明したように、本発明の各実施例によれば、安定した背圧を確保でき、適正な旋回スクロール押上げ力と、各圧縮室への給油量の適正化を図ることができる。従って、特に低速運転での性能向上が必要となるスクロール圧縮機や、Ｒ３２などの低密度冷媒を用いたスクロール圧縮機に本発明の上記本実施例を採用することで、高いエネルギー効率、高い信頼性のスクロール圧縮機を実現できる。
このように、本発明の各実施例によれば、ラップの強度を損なうことなく、旋回スクロールラップの外線側圧縮室及び内線側圧縮室への給油量の適正化を図れるスクロール圧縮機を得ることができる。

１：スクロール圧縮機、
２：圧縮部、２ａ：外線側圧縮室、２ｂ：内線側圧縮室、
３：駆動部、
４：密閉容器、
５：固定スクロール、５a：台板、５ｂ：ラップ、
６：旋回スクロール、６a：台板、６ｂ：ラップ、６ｃ：旋回ボス部、
７a：吸入管、７ｂ：吐出管、
８：吸入空間、９：吐出ポート、１０：吐出空間、
１１：フレーム、１２：背圧室、
１３：電動機、１３ａ：固定子、１３ｂ：回転子、
１４：クランク軸、１４ａ：主軸部、１４ｂ：副軸部、１４ｃ：偏心軸部、
１５：主軸受、１６：副軸受、
１７：副軸受ハウジング、１８：副フレーム、
１９：電気端子、２０：油溜り、
２１：旋回軸受、２２：排油パイプ、２３：油運搬機構、２４：給油ポンプ、
３０：背圧室流体流出機構部、
４１：流体流出路、４１ａ：外線室用流体流出路、４１ｂ：内線室用流体流出路、
４１ａａ，４１ｂａ：入口側開口、４１ａｂ，４１ｂｂ：出口側開口、
４４：閉止部材、
５１：連通区間制御溝。

Claims (6)

1. 台板に渦巻き状のラップを直立して形成した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前記両スクロール間に吸入室及び圧縮室を形成し、前記旋回スクロールを旋回運動させることにより前記圧縮室の容積を減少させて圧縮すると共に、前記旋回スクロールの台板背面には前記吸入室の圧力よりも高い圧力となる背圧室を有するスクロール圧縮機であって、
   前記固定スクロール及び旋回スクロールのラップ形状は、旋回スクロールラップの外線側に形成される外線側圧縮室とその内線側に形成される内線側圧縮室の吸入完了時の旋回角が異なる非対称歯型に構成され、
   前記旋回スクロールラップの前記外線側圧縮室に連通する外線側圧縮室用の流体流出路と、前記旋回スクロールラップの前記内線側圧縮室に連通する内線側圧縮室用の流体流出路とが前記旋回スクロールの台板に形成され、
   前記各流体流出路の出口側開口は、前記圧縮室を形成する前記旋回スクロールのラップ歯底に開口するように形成され、
   前記各流体流出路の入口側開口は、前記固定スクロールの台板摺動面と接して摺動する前記旋回スクロールの台板面に開口するように形成され、
   前記旋回スクロールの台板と接触する前記固定スクロールの台板面には、前記外線側圧縮室用の流体流出路及び前記内線側圧縮室用の流体流出路のそれぞれの前記入口側開口と前記背圧室とを、前記旋回スクロールの旋回運動に伴って間歇的に連通させる連通区間制御溝が形成され、
   この連通区間制御溝は、前記外線側圧縮室と前記背圧室との連通開始時及び連通終了時の外線側圧縮室内圧力と、前記内線側圧縮室と前記背圧室との連通開始時及び連通終了時の内線側圧縮室内圧力とが同一または予め定めた許容値内となるように、前記各流体流出路のそれぞれの前記入口側開口と前記背圧室との連通区間を設定するように形成されている
   ことを特徴とするスクロール圧縮機。
2. 台板に渦巻き状のラップを直立して形成した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前記両スクロール間に吸入室及び圧縮室を形成し、前記旋回スクロールを旋回運動させることにより前記圧縮室の容積を減少させて圧縮すると共に、前記旋回スクロールの台板背面には前記吸入室の圧力よりも高い圧力となる背圧室を有するスクロール圧縮機であって、
   前記固定スクロール及び旋回スクロールのラップ形状は、旋回スクロールラップの外線側に形成される外線側圧縮室とその内線側に形成される内線側圧縮室の吸入完了時の旋回角が異なる非対称歯型に構成され、
   前記旋回スクロールラップの前記外線側圧縮室に連通する外線側圧縮室用の流体流出路と、前記旋回スクロールラップの前記内線側圧縮室に連通する内線側圧縮室用の流体流出路とが前記旋回スクロールの台板に形成され、
   前記各流体流出路の出口側開口は、前記圧縮室を形成する前記旋回スクロールのラップ歯底に開口するように形成され、
   前記各流体流出路の入口側開口は、前記固定スクロールの台板摺動面と接して摺動する前記旋回スクロールの台板面に開口するように形成され、
   前記旋回スクロールの台板と接触する前記固定スクロールの台板面には、前記外線側圧縮室用の流体流出路及び前記内線側圧縮室用の流体流出路のそれぞれの前記入口側開口と前記背圧室とを、前記旋回スクロールの旋回運動に伴って間歇的に連通させる連通区間制御溝が形成され、
   この連通区間制御溝は、前記外線側圧縮室が前記背圧室と連通する時間と、前記内線側圧縮室が前記背圧室と連通する時間との比が、前記各圧縮室を形成する前記旋回スクロールのラップの外線長さと内線長さのとの比と同じか予め定めた許容値内となるように、前記各流体流出路のそれぞれの前記入口側開口と前記背圧室との連通区間を制御するように形成されている
   ことを特徴とするスクロール圧縮機。
3. 請求項１または２に記載のスクロール圧縮機において、前記背圧室と、前記外線側圧縮室及び前記内線側圧縮室とは、前記各圧縮室の圧力が狙いの圧力状態となる旋回角の範囲で間歇的に連通するように前記連通区間制御溝が形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に記載のスクロール圧縮機であって、前記背圧室と前記外線側圧縮室とを間歇的に連通させる連通区間制御溝と、前記背圧室と前記内線側圧縮室とを間歇的に連通させる連通区間制御溝とは共通の一つの溝で形成されていることを特徴とするスクロール圧縮機。
5. 請求項４に記載のスクロール圧縮機であって、前記旋回スクロールを旋回運動させるための電動機を備え、該電動機はその回転子にフェライト磁石を使用していることを特徴とするスクロール圧縮機。
6. 請求項５に記載のスクロール圧縮機であって、このスクロール圧縮機は冷凍、空調用の冷媒を圧縮する圧縮機として使用され、前記冷媒としてＲ３２冷媒が用いられていることを特徴とするスクロール圧縮機。

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