JP2014185589A - スクロール圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】コンプライアントフレームが不安定な状態となるのを抑制し、第１中間圧室への抽気を確実なものとし、圧縮機構部からの漏れ損失と呼吸損失をなくすことができるようにする。
【解決手段】ボス部２ｄの内部空間２ｇと第１中間圧室５ｅとを連通させる第１減圧機構３ｒによって、第１中間圧室内の圧力がボス部２ｄの内部空間２ｇの圧力よりも低く、吸入圧よりも高い第１中間圧となるよう減圧し、第１中間圧室５ｅと第２中間圧室２ｉとを連通させる第２減圧機構３ｎによって、第２中間圧室内の圧力が第１中間圧室内の第１中間圧よりも低く、吸入圧よりも高い第２中間圧となるよう減圧し、コンプライアントフレーム３が、第１中間圧室内の第１中間圧を受けて揺動スクロール２を固定スクロール１に押し付けるとともに、第２中間圧室内の第２中間圧を受けて当該コンプライアントフレーム３のスラスト受け面３ａにおける押付け力が軽減されるようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、スクロール圧縮機に関するものである。

密閉容器内に、冷媒を圧縮する圧縮機構部と、その下方に配置されて圧縮機構部を駆動する駆動部と、圧縮機構部を潤滑する冷凍機油とを収納した高圧シェルタイプの縦型スクロール圧縮機は、一般的に知られている。このようなものにおいて、圧縮機構部は、固定板状渦巻歯を有する固定スクロールと、固定板状渦巻歯に対向して圧縮室を形成する揺動板状渦巻歯を有する揺動スクロールとを備えている。揺動スクロールは、軸方向に移動でき、その背面側の空間に導入された中間圧の冷媒の圧力を受けて固定スクロールに押し当てられ、圧縮動作中の歯先からの冷媒の漏れ損失を少なくしている。すなわち、揺動スクロールの背面側には、スラスト面が接触するようにコンプライアントフレームを配置するとともに、さらにコンプライアントフレームの背面にガイドフレームを配置し、コンプライアントフレームの背面とガイドフレームとの間に第１中間圧室を形成している。そして、第１中間圧室には、中間圧の冷媒を導入し、冷媒の圧力によってコンプライアントフレームを押し上げ、そのスラスト面を介し揺動スクロールを押し上げている。第１中間圧室への抽気方法は、圧縮機構部にて圧縮途中にある冷媒の一部をコンプライアントフレームに設けた連通穴を介して抽気することで行っており、連通穴を形成する位置、抽気範囲によって第１中間圧室の圧力は変化させることができ、第１中間圧室の圧力をＰｍ１、吸入圧をＰｓ、連通穴の位置や抽気範囲に応じた係数をβとすると、
Ｐｍ１＝Ｐｓ×β・・・・・（式１）
という関係になっている。

さらに、揺動スクロール背面とコンプライアントフレームとの間に第２中間圧室を形成し、内部を吸入圧力よりも高い中間圧とし、反力を得て、揺動スクロールとコンプライアントフレームのスラスト面における摺動損失を低減している。すなわち、第２中間圧室内の吸入圧力よりも高い中間圧によって、揺動スクロールのスラスト面とコンプライアントフレームのスラスト軸受との圧接力を一部キャンセルさせ、揺動スクロ−ルの摺動損失が低減されるようにしている。第２中間圧室と吸入空間とは、ばねを有する減圧機構を介して連通させており、
Ｐｍ２＝Ｐｓ＋α・・・・・（式２）
という関係になっている（Ｐｍ２：第２中間圧室の圧力、Ｐｓ：吸入圧、α：ばね力によって決まる係数）。このように、従来のスクロール圧縮機は圧縮機構部の漏れ損失を低減しつつ、摺動損失を軽減できる高効率の圧縮機を実現している（例えば、特許文献１，２参照）。

特開２０００−１６１２５４号公報（図２） 特開２０００−３２９０７５号公報（図１〜図３）

しかしながら、特許文献１，２に記載されているスクロール圧縮機は、いずれも第１中間圧室への抽気方法として、圧縮機構部にて圧縮途中にある中間圧の冷媒の一部をコンプライアントフレームを介して抽気しているため、以下のような問題があった。
（ａ）運転時、圧縮室内の圧力変動に伴い、コンプライアントフレームが不安定な状態となった場合は、このコンプライアントフレームが揺動スクロールから離れてしまい、第１中間圧室への抽気が不安定になり、圧力が上昇せず、コンプライアントフレームの浮上安定性を得ることができない。
（ｂ）コンプライアントフレームが不安定な状態では、圧縮室にて圧縮した冷媒が吸入空間へ抜けてしまい漏れ損失を生じる。
（ｃ）定常運転時には、圧縮室内の圧力変動に伴い、第１中間圧室との差圧が生じ、冷媒が圧縮室と第１中間圧室とを行き来する、いわゆる呼吸損失が生じる。
（ｄ）定常運転時、吐出圧が低く吸入圧が高い低圧縮比条件においては、第１中間圧は必要以上に大きな中間圧となりコンプライアントフレームを押し上げる力が大きくなり摺動損失が増加する。

前記（ａ）〜（ｄ）のような問題は、揺動スクロール背面とコンプライアントフレームとで第２中間圧室を形成し、第２中間圧室に第１中間圧室とは別ルートで中間圧の冷媒を導入しているものにあっても、依然として存在していた。特に、前記（ａ）（ｂ）のようにコンプライアントフレームが不安定な状態となり、このコンプライアントフレームが揺動スクロールから離れてしまった場合には、第１中間圧室だけでなく第２中間圧室が吸入圧空間に開放され、第１中間圧室への抽気が不安定になり、圧力が上昇せず、揺動スクロールの浮上安定性を得ることができなかった。

本発明は、前記のような問題を解決するためになされたもので、コンプライアントフレームが不安定な状態となるのを抑制し、第１中間圧室への抽気を確実なものとし、圧縮機構部からの漏れ損失と呼吸損失をなくすことができるスクロール圧縮機を得ることを目的とする。

本発明に係るスクロール圧縮機は、密閉容器内に、冷媒を圧縮する圧縮機構部と、圧縮機構部を駆動する駆動部と、圧縮機構部を潤滑する冷凍機油とを収納し、圧縮機構部で圧縮された冷媒が、密閉容器内に吐出されてから外部に排出されるスクロール圧縮機において、圧縮機構部は、固定台板、および固定台板の一方の面に形成された固定渦巻歯を具備する固定スクロールと、固定スクロールの固定渦巻歯に対向して圧縮室を形成する揺動渦巻歯、揺動渦巻歯が設置された揺動台板、揺動台板の揺動渦巻歯が設置されない面である背面に形成されたボス部、およびボス部の内側面に揺動軸受を具備する揺動スクロールと、揺動スクロールの自転を防止するオルダム機構と、軸方向に移動でき、揺動スクロールを支持し、揺動スクロールの背面側に第２中間圧室を形成するコンプライアントフレームと、コンプライアントフレームを支持し、かつコンプライアントフレームの背面側に第１中間圧室を形成するガイドフレームと、密閉容器内に吐出された冷媒と共に冷凍機油が通過する給油穴が軸心部に形成されるとともに、主軸部の一端部に揺動スクロールのボス部の揺動軸受に摺動自在に嵌合するクランク部が設けられ、かつ駆動部を構成する電動機回転子に固定された軸と、ボス部の内部空間と第１中間圧室とを連通させ、かつ第１中間圧室内の圧力がボス部の内部空間の圧力よりも低く、吸入圧よりも高い第１中間圧となるよう減圧する第１減圧機構と、第１中間圧室と第２中間圧室とを連通させ、かつ第２中間圧室内の圧力が第１中間圧室内の第１中間圧よりも低く、吸入圧よりも高い第２中間圧となるよう減圧する第２減圧機構とを備え、コンプライアントフレームが、第１中間圧室内の第１中間圧を受けて揺動スクロールを固定スクロールに押し付けるとともに、第２中間圧室内の第２中間圧を受けて当該コンプライアントフレームのスラスト受け面における押付け力が軽減されるものである。

本発明のスクロール圧縮機によれば、ボス部の内部空間と第１中間圧室とを連通させ、かつ第１中間圧室内の圧力がボス部の内部空間の圧力よりも低く、吸入圧よりも高い第１中間圧となるよう減圧する第１減圧機構と、第１中間圧室と第２中間圧室とを連通させ、かつ第２中間圧室内の圧力が第１中間圧室内の第１中間圧よりも低く、吸入圧よりも高い第２中間圧となるよう減圧する第２減圧機構とを備え、コンプライアントフレームが、第１中間圧室内の第１中間圧を受けて揺動スクロールを固定スクロールに押し付けるとともに、第２中間圧室内の第２中間圧を受けて当該コンプライアントフレームのスラスト受け面における押付け力が軽減されるようにしているので、コンプライアントフレームが圧縮機構部の圧力変動に伴い不安定な状態となるのを抑制でき、安定した浮上性が得られる。このため、渦巻歯の歯先隙間からの漏れ損失を低減しつつ、摺動損失を軽減することができる。また、圧縮機構部からの抽気ではないため、圧縮機構部の圧力変動に伴う呼吸損失を低減することができ、圧縮効率を向上させることができる。

本発明の実施形態に係るスクロール圧縮機の全体構成を示す縦断面図である。 本発明の実施形態に係るスクロール圧縮機の固定スクロール側のオルダムキーとオルダムキー溝を示す要部断面図である。 本発明の実施形態に係るスクロール圧縮機の揺動スクロール側のオルダムキーとオルダムキー溝を示す要部断面図である。 本発明の実施形態に係るスクロール圧縮機の圧縮機構部へ給油される冷凍機油の流れを示す要部断面図である。 本発明の実施形態に係るスクロール圧縮機の第１中間圧室およびボス部の外部空間（第２中間圧室）を示す要部断面図である。 本発明の実施形態に係るスクロール圧縮機の軸のクランク部に設けられたスライダーと揺動スクロールの軸受を示す要部断面図である。 本発明の実施形態に係るスクロール圧縮機の軸のクランク部に設けられたスライダーと揺動スクロールの軸受部の動作を示す模式図である。 本発明の実施形態に係るスクロール圧縮機の軸のクランク部に設けられたスライダーと揺動スクロールの軸受部の動作を示す模式図である。

図１は本発明の実施形態に係るスクロール圧縮機の全体構成を示す縦断面図である。なお、図（他の図も含む）は模式的に描かれたものであって、本発明は図示された形態に限定されるものではない。

図１において、スクロール圧縮機１００は、密閉容器１０と、密閉容器１０の上部に配置された圧縮機構部と、密閉容器１０の中央部に配置された駆動部と、密閉容器１０の底部に形成された油溜まり部と、を有している。
圧縮機構部は、密閉容器１０に固定された固定スクロール１と揺動スクロール２とから形成されている。駆動部は、密閉容器１０に固定された電動機固定子７と電動機固定子７の内部に回転自在に配置された電動機回転子８とを有する。

［固定スクロールの構成］
図２は本発明の実施形態に係るスクロール圧縮機の固定スクロール側のオルダムキーとオルダムキー溝を示す要部断面図である。
図１および図２において、固定スクロール１は、円盤状の固定台板１ａの外周部がガイドフレーム５にボルト（図示せず）によって締結されている。そして、固定台板１ａの一方の面（図１において下側）には、板状渦巻歯（以下「固定渦巻歯」と称す）１ｂが形成されている。固定渦巻歯１ｂの側面へは、冷媒ガスの吸入管１０ａが密閉容器１０を貫通して圧入されている。固定台板１ａの中央部には、圧縮されたガスを吐出する吐出ポート１ｅが設けられている。吐出ガスは、吐出ポート１ｅから密閉容器１０内に吐出され、吐出管１０ｂを経由して外部の冷凍サイクルに供給される。固定渦巻歯１ｂの外周部には、２個一対のオルダムキー溝１ｃがほぼ一直線上に形成されている。オルダムキー溝１ｃには、後述するオルダム機構９の一対の固定側オルダムキー９ｃが往復摺動自在に嵌入されている。

［揺動スクロールの構成］
揺動スクロール２は、円盤状の揺動台板２ａの一方の面（図１において上側）に、固定渦巻歯１ｂと実質的に同一形状の板状渦巻歯（以下「揺動渦巻歯」と称す）２ｂが形成されている。固定渦巻歯１ｂと揺動渦巻歯２ｂとの間には、相対的に容積が変化する圧縮室が形成されている。また、揺動台板２ａの揺動渦巻歯２ｂと反対側の面（図１において下側）の中心部には、中空円筒状のボス部２ｄが形成され、ボス部２ｄの内側面に、揺動軸受２ｈが形成されている。

また、揺動台板２ａのボス部２ｄと同じ側の面（図１において下側）の外周部には、スラスト面２ｆが形成されている。スラスト面２ｆは、コンプライアントフレーム３のスラスト受け面３ａと圧接摺動できるようになっている。

図３は本発明の実施形態に係るスクロール圧縮機の揺動スクロール側のオルダムキーとオルダムキー溝を示す要部断面図である。
図１および図３において、揺動スクロール２の揺動台板２ａの外周部には、固定スクロール１のオルダムキー溝１ｃとほぼ９０度の位相差を持つ一対のオルダムキー溝２ｃがほぼ一直線上に形成されている。オルダムキー溝２ｃには、後述するオルダム機構９の一対の揺動側オルダムキー９ｂが往復摺動自在に係合されている。

［ガイドフレームとコンプライアントフレームの構成］
図４は本発明の実施形態に係るスクロール圧縮機の圧縮機構部へ給油される冷凍機油の流れを示す要部断面図である。図５は本発明の実施形態に係るスクロール圧縮機の第１中間圧室およびボス部の外部空間（第２中間圧室）を示す要部断面図である。
ガイドフレーム５は、揺動スクロール２の背面側に中間圧室を形成する。この中間圧室は、コンプライアントフレーム３によって上下２つの中間圧室、すなわち第２中間圧室（ボス部の外部空間２ｉ）と第１中間圧室５ｅとに分割される。軸方向移動フレームであるコンプライアントフレーム３は、図１のように大径の筒状部と小径の筒状部とが組み合わさったものであって、大径の筒状部の上面にスラスト受け面３ａが形成されている。また、スラスト受け面３ａの外側、つまり大径の筒状部の外周には、フランジ状に突出した面（以下「突出面」と称す）３ｈが形成され、突出面３ｈにオルダム機構９のオルダム機構環状部９ａが載置され、往復摺動運動する。

また、突出面３ｈには、図４のように台板外周部空間２ｋとコンプライアントフレーム外部空間５ｆとを連通する連通穴（調整弁後流路として機能する）３ｉが、オルダム機構環状部９ａの内側とコンプライアントフレーム外部空間５ｆとを連通するように形成されている。

また、コンプライアントフレーム３には、図４のようにボス部２ｄの内部空間２ｇと第１中間圧室５ｅとの間に設けられた冷媒流路に第１減圧機構３ｒが納められている。この第１減圧機構３ｒは、図５に示す螺旋構造のように、キャピラリー効果で減圧させてもよいし、多段オリフィスによって減圧させてもよい。螺旋構造を設ける場合は、螺旋溝をコンプライアントフレーム３側に形成しても構わない。

さらに、コンプライアントフレーム３には、図４および図５のように第１中間圧室５ｅの開閉弁である第２中間圧調整弁３ｏ、弁押え３ｑ、第２中間圧調整ばね３ｐを収納する第２減圧機構３ｎが設けられている。第２中間圧調整ばね３ｐは、圧縮された状態で収納されている。

また、コンプライアントフレーム３には、図４および図５のように第２中間圧室となるボス部２ｄの外部空間２ｉの開閉弁である第３中間圧調整弁３ｋ、弁押え３ｍ、第３中間圧調整ばね３ｌを収納する第３減圧機構３ｊが設けられている。第３中間圧調整ばね３ｌは、第２中間圧調整ばね３ｐと同様に圧縮された状態で収納されている。

ガイドフレーム５の内側面の固定スクロール１側（図１において上側）には、上嵌合円筒面５ａが形成され、コンプライアントフレーム３の外周面に形成された上嵌合円筒面３ｂが嵌合している。

また、ガイドフレーム５の内側面の電動機側（図１において下側）には、下嵌合円筒面５ｂが形成され、コンプライアントフレーム３の外周面に形成された下嵌合円筒面３ｃが嵌合している。

ガイドフレーム５の内側面とコンプライアントフレーム３の外側面とによって形成される第１中間圧室５ｅは、その上下をリング状の上シール材１１ａおよび下シール材１１ｂで仕切られている。ここでは、コンプライアントフレーム３の外周面に上シール材１１ａ、および下シール材１１ｂを収納するリング状のシール溝が２ヶ所に形成されているが、このシール溝はガイドフレーム５の内周面に形成されていてもよい。

また、上下を揺動スクロール２の揺動台板２ａとコンプライアントフレーム３で囲われたスラスト受け面３ａの外周側の空間、すなわち図４に示す台板外周部空間２ｋは、吸入ガス雰囲気の吸入圧空間となっている。

一方、図４および図５に示す揺動スクロール２のボス部２ｄの内部空間２ｇは、軸４の軸心部に形成した貫通穴である給油穴４ｇと繋がっており、吐出圧となる。コンプライアントフレーム３には、吐出圧下にあるボス部２ｄの内部空間２ｇと後述のように第２中間圧に減圧されるボス部２ｄの外部空間２ｉとの仕切りである端面シール材１３を収納する端面シール溝３ｓが設けられており、端面シール溝３ｓに端面シール材１３が収納されている。端面シール材１３は、定常運転時において、ボス部２ｄの下端面と圧接摺動できるようになっている。なお、端面シール材１３を収納する溝は、ボス部２ｄの下端面側に設けられてもよい。

［軸の構成］
軸４の揺動スクロール２側（図１において下側）の端部には、クランク部４ａが形成され、揺動スクロール２の揺動軸受２ｈの内周面と摺動自在に嵌合している。

クランク部４ａの下側にはコンプライアントフレーム３の主軸受３ｄおよび補助主軸受３ｅと回転自在に嵌合する主軸部４ｃが形成されている。主軸部４ｃには、軸心部の給油穴４ｇから主軸受３ｄの下端面側に連通する横穴４ｈが形成され、横穴４ｈを通して、潤滑油である冷凍機油１０ｄを主軸受３ｄに供給できるようになっている。

また、軸４の他端部には、サブフレーム６の副軸受６ａと回転自在に嵌合する副軸部４ｄが形成され、副軸部４ｄと主軸部４ｃとの間に電動機回転子８が焼嵌められている。

さらに、軸４の下端面には、オイルパイプ４ｉが圧入され、その周りを円筒状のうず波及防止壁１４に囲まれている。オイルパイプ４ｉは、密閉容器１０底部に溜まった冷凍機油１０ｄを、密閉容器１０内に吐出される冷媒の圧力で生じる差圧を利用して吸上げる。うず波及防止壁１４は、オイルパイプ４ｉの回転に伴い発生するうずが周辺に波及して冷凍機油１０ｄの吸上げに影響を与えるのを防止する。

クランク部４ａは、電動機回転子８と共に、軸４が回転運動をする際、軸４と一体的に回転運動することによって、揺動スクロール２に公転運動を与える。

［スライダーの構成］
図６は本発明の実施形態に係るスクロール圧縮機の軸のクランク部に設けられたスライダーと揺動スクロールの軸受を示す要部断面図である。図７及び図８はいずれも本発明の実施形態に係るスクロール圧縮機の軸のクランク部に設けられたスライダーと揺動スクロールの軸受部の動作を示す模式図である。既述したように電動機回転子８と共に、軸４が回転する際、クランク部４ａが軸４と一体的に回転運動することによって、揺動スクロールに公転運動を与える。このとき、図６に示すように軸４のクランク部４ａと揺動スクロール２の揺動軸受２ｈとの間に、摺動自在に嵌合するようにスライダー１２を配置し、図７に示すようにクランク部４ａとスライダー１２との間に隙間ｇを設けてもよい。クランク部４ａの回転運動は、スライダー１２の内周部１２ｂを介してスライダー１２に伝達されるようにし、その回転運動によって、揺動スクロール２に公転運動を与える。

図７では、スライダー１２におけるクランク部４ａの偏心方向にある端部とクランク部４ａとの間に隙間ｇを形成したものを示している。このように隙間ｇを配置することで、スライダー１２は、クランク部４ａに対して、主軸部４ｃの軸線に直交する面内において、揺動スクロール２の偏心方向に隙間ｇの分、スライドすることができる。揺動スクロール２は、揺動軸受２ｈがスライダー１２の外周部１２ａと嵌合しているため、スライダー１２がスライドすると共に、揺動スクロール２そのものの遠心力により偏心方向へスライドする。そして、揺動スクロール２の揺動渦巻歯２ｂ側面を、固定スクロール１の固定渦巻歯１ｂ側面に接触させ、圧縮室の半径方向隙間をシールさせ、漏れ損失を低減させることができる。

また、図８に示すように揺動スクロール２の偏心方向（＝クランク部４ａの偏心方向）とスライダー１２がスライドする方向とが異なるようにしてもよい。つまり、スライダー１２におけるクランク部４ａの偏心方向（＝揺動スクロール２の偏心方向）からその反回転方向に一定角度傾斜した方向にある端部とクランク部４ａとの間に隙間ｇを形成してもよい。このように隙間ｇを配置することで、スライダー１２は、クランク部４ａの偏心方向に一定角度傾斜した方向、つまり揺動スクロール２の反公転方向に一定角度傾斜した方向にスライドすることができる。そして、冷媒ガスを圧縮しようとする力の反力の一部（分力）を、スライダー１２を遠心方向に前進させようとする力として作用させることができる。このため、低速運転時で揺動スクロール２そのものの遠心力が小さく、固定スクロール１と揺動スクロール２の渦巻歯側面に隙間が生じてしまう運転条件の場合においても、安定して揺動渦巻歯２ｂ側面を固定渦巻歯１ｂ側面に押し付けることができ、圧縮室の半径方向隙間をシールし、漏れ損失を低減させることができる。

［スクロール圧縮機の動作］
次に、本実施形態に係るスクロール圧縮機１００の動作について説明する。
圧縮機構部は、既述したように固定スクロール１と揺動スクロール２とを有し、固定渦巻歯１ｂと揺動渦巻歯２ｂとによって圧縮室が形成されている。かかる圧縮室は、揺動スクロール２の揺動によって、外周側から内周側にその体積を減少させながら移動する。

したがって、定常運転時には、吸入管１０ａから吸入された冷媒は、圧縮室で圧縮され、冷媒ガスとなり、吐出ポート１ｅから密閉容器１０内に吐出され、吐出管１０ｂを経由して外部の冷凍サイクルに供給される。その際、密閉容器空間１０ｃは、吐出ガス雰囲気の吐出圧空間となるので、この吐出圧空間と軸４の給油穴４ｇとの間で差圧が発生し、この差圧によって密閉容器１０底部の冷凍機油１０ｄは、オイルパイプ４ｉに吸上げられ、軸４の給油穴４ｇを、図１において上方向に向かって流れる。

そして、図４において矢印で示すように、ボス部２ｄの内部空間２ｇに導かれた潤滑油である冷凍機油１０ｄは、揺動軸受２ｈとクランク部４ａとの隙間に供給された後、第１減圧機構３ｒによって減圧され、密閉容器１０内の吐出圧よりも低く、かつ吸入圧よりも高い「第１中間圧」となり、第１中間圧室５ｅに流れる。

また、もう一つの経路として、給油穴４ｇ内の冷凍機油１０ｄは、図４のように軸４の横穴４ｈから主軸受３ｄの下端面に導かれ、揺動軸受２ｈの経路と合流し、同じく第１減圧機構３ｒを通って減圧されて第１中間圧室５ｅに流れる。

第１中間圧室５ｅの第１中間圧となった冷凍機油（冷凍機油に溶解していた冷媒の発泡で、一般にはガス冷媒と冷凍機油の２相流になっている）１０ｄは、さらに第２減圧機構３ｎで減圧され、第２中間圧室であるボス部２ｄの外部空間２ｉに流れる。すなわち、第１中間圧となった冷凍機油１０ｄは、第２減圧機構３ｎを通る際に、第２中間圧調整ばね３ｐによって負荷される力に打ち勝って、開閉弁である第２中間圧調整弁３ｏを押し上げて、第１中間圧よりも低く、かつ吸入圧よりも高い「第２中間圧」となり、ボス部２ｄの外部空間２ｉに流れる。

ボス部２ｄの外部空間２ｉの第２中間圧となった冷凍機油１０ｄは、さらに第３減圧機構３ｊで減圧され、吸入圧となり、コンプライアントフレーム外部空間５ｆに流れ、その後、連通穴３ｉを通ってオルダム機構環状部９ａの内側に排出される。すなわち、第２中間圧となった冷凍機油１０ｄは、第３減圧機構３ｊを通る際に、第３中間圧調整ばね３ｌによって負荷される力に打ち勝って、開閉弁である第３中間圧調整弁３ｋを押し上げて、コンプライアントフレーム外部空間５ｆから連通穴３ｉを通ってオルダム機構環状部９ａの内側に排出される。

また、ボス部２ｄの外部空間２ｉの第２中間圧となった冷凍機油１０ｄは、もう１つの径路として、揺動スクロール２のスラスト面２ｆとコンプライアントフレーム３のスラスト受け面３ａとの摺動部に給油した後、即ち、揺動スクロール２のスラスト面２ｆとコンプライアントフレーム３のスラスト受け面３ａの面とによって形成される給油路に給油した後、オルダム機構環状部９ａの内側に排出される。

そして、これらから排出された冷凍機油１０ｄはオルダム機構９のオルダム機構環状部９ａの摺動面と、揺動側オルダムキー９ｂおよび固定側オルダムキー９ｃの摺動面とにそれぞれに給油した後、台板外周部空間２ｋに開放される。

ボス部２ｄの外部空間２ｉの第２中間圧（Ｐｍ２）は、コンプライアントフレーム外部空間５ｆの圧力（Ｐｓ）と、第３減圧機構３ｊの第３中間圧調整ばね３ｌのばね力および第３中間圧調整弁３ｋの中間圧露出面積とによって決定される圧力（α２）との和として、下記（式３）によって制御される。
Ｐｍ２＝Ｐｓ＋α２・・・・・（式３）
なお、コンプライアントフレーム外部空間の圧力（Ｐｓ）は吸入雰囲気圧力である。

同様に、第１中間圧室５ｅの第１中間圧（Ｐｍ１）は、ボス部２ｄの外部空間２ｉの第２中間圧（Ｐｍ２）と、第２減圧機構３ｎのばね力および第２中間圧調整弁３ｏの中間圧露出面積とによって決定される圧力（α１）との和として、下記（式４）によって制御される。
Ｐｍ１＝Ｐｍ２＋α１・・・・・（式４）

さて、コンプライアントフレーム３には、ボス部２ｄの外部空間２ｉの第２中間圧Ｐｍ２に起因する力（Ｆ１）と、スラスト受け面３ａを介して揺動スクロール２から受ける押し付け力（Ｆ２）とを合計した力（Ｆ１＋Ｆ２）が、下向きの力として作用する。
一方、コンプライアントフレーム３には、第１中間圧室５ｅの第１中間圧（Ｐｍ１）に起因する力（Ｆ３）と、下嵌合円筒面３ｃにおける密閉容器空間１０ｃの吐出圧雰囲気に露出している下端面部分に作用する吐出圧に起因する力（Ｆ４）とを合計した力（Ｆ３＋Ｆ４）が、上向きの力として作用している。
そして、定常運転時には、前記下向きの力よりも前記上向きの力が大きくなる（（Ｆ１＋Ｆ２）＜（Ｆ３＋Ｆ４））ように設定されている。

既述したように、コンプライアントフレーム３は、上嵌合円筒面３ｂをガイドフレーム５の上嵌合円筒面５ａに、下嵌合円筒面３ｃをガイドフレーム５の下嵌合円筒面５ｂに案内され、軸方向に摺動できるようになっている。したがって、前記下向きの力よりも前記上向きの力が大きくなる定常運転時に、コンプライアントフレーム３は、ガイドフレーム５から固定スクロール１側（図１において上方）に浮き上がっている。

そして、スラスト受け面３ａを介してコンプライアントフレーム３からの押付け力を受ける揺動スクロール２も、同じく上方に浮き上がる。その結果、揺動スクロール２の歯先および歯底は、それぞれ固定スクロール１の歯底および歯先に接触し摺動する。図４および図５は、この定常運転時の揺動スクロール２およびコンプライアントフレーム３の状態を示している。

また、スクロール圧縮機１００の起動時等の過度期や、圧縮室の内圧が異常に上昇したときには、圧縮室の内圧が固定渦巻歯１ｂと揺動渦巻歯２ｂとを、互いに軸方向で引き離すように作用し、互いに接触する歯先と歯底との間に隙間が生じ、リリーフ状態となる。

［端面シール材の機能］
端面シール材１３は、既述したようにコンプライアントフレーム３の端面シール溝３ｓに収められており、定常運転時において、ボス部２ｄの内部空間２ｇの吐出圧が第２中間圧であるボス部２ｄの外部空間２ｉへ流入することを防止している。

起動時においては、図５のように端面シール材１３と揺動スクロール２のボス部２ｄの下端面との間に隙間１３ｂが生じていることがある。しかし、この隙間１３ｂを流れる冷媒速度に対し、端面シール材１３の下部空間１３ａを流れる冷媒速度が遅いため、端面シール材１３は、上方が負圧となって浮力を得る。そのため、端面シール材１３はボス部２ｄの下端面に押付けられ、本来のシール材としての機能を果たす。

なお、起動時におけるシール性を向上させるため、端面シール材１３の下部空間１３ａにバックアップリング等を配置してもよい。

このように、コンプライアントフレーム３は、軸方向に移動でき、定常運転時においては軸方向に加わる合力が上向きに作用し、上方に浮き上がる。さらに、スラスト受け面３ａを介して揺動スクロール２も上方に浮き上がるため、揺動渦巻歯２ｂの歯先および歯底は、それぞれ固定スクロール１の固定渦巻歯１ｂの歯底および歯先に接触した状態で圧縮運動を行う。このため、圧縮室内の圧縮途中の冷媒、又は圧縮室中心部の吐出圧冷媒の、固定スクロール１の固定渦巻歯１ｂおよび揺動スクロール２の揺動渦巻歯２ｂの軸方向隙間からの漏れを防止することができ、圧縮効率が向上する。

コンプライアントフレーム３を軸方向へ浮上させるために、第１中間圧室５ｅに第１中間圧（Ｐｍ１）を導入するが、第１中間圧を導入するための冷媒ガス流路が吐出ガス雰囲気の空間から、第１減圧機構３ｒを通して直列的に接続されているため、冷媒ガスの経路において漏れが生じる箇所がなく、圧縮機効率が向上する。

また、第１中間圧室５ｅに第１中間圧を導入する方法として吐出圧を用いているため、従来のように圧縮機構部の圧縮途中の冷媒ガスを抽気する必要がなく、圧縮室内の冷媒ガスの漏れ損失が低減する。また、従来のように圧縮機構部の圧縮室から第１中間圧室５ｅに第１中間圧を導入するための抽気穴を、揺動スクロール２およびコンプライアントフレーム３に形成する必要がなく、揺動スクロール２のスラスト面２ｆとコンプライアントフレーム３のスラスト受け面３ａとの隙間への、冷媒ガスの漏れを無くすことができる。このため、圧縮室内の圧力変動に起因する、第１中間圧室５ｅにおける呼吸損失も無くなり、圧縮機効率が向上する。

また、従来においては、既述したように第１中間圧室５ｅへの中間圧の導入を、揺動スクロール２およびコンプライアントフレーム３に形成した連通穴を介して圧縮機構部の圧縮室から直接抽気することによって行なっていたため、起動時等におけるコンプライアントフレーム３の不安定挙動に伴い、そのスラスト受け面３ａから揺動スクロール２のスラスト面２ｆが離間し、抽気そのものができず、コンプライアントフレーム３の安定的な浮上を得ることができない場合があった。

しかし、本実施形態のスクロール圧縮機１００においては、第１中間圧室５ｅへの第１中間圧の導入をボス部２ｄの内部空間２ｇを介して行なっているので、安定的な抽気ができ、コンプライアントフレーム３の浮上安定性を得ることができる。

また、従来においては、第１中間圧室５ｅの圧力（第１中間圧）であるＰｍ１の制御を、前述の式１で説明したように、連通する圧縮室の位置でほぼ決定される所定の倍率βに依存している。このような制御の場合、吐出圧が低く吸入圧が高い条件（ＡＰＦ（通年エネルギー消費効率）性能に大きく影響する条件）においては、第１中間圧Ｐｍ１が必要以上に上昇してしまい、渦巻歯先の押付け力が高くなり、摺動損失が増加する。

しかし、本実施形態のスクロール圧縮機１００においては、第１中間圧Ｐｍ１の制御は前述の式４で説明したように、第２減圧機構３ｎのばね力（Ｐｍ２）と、第２中間圧調整弁３ｏの中間圧露出面積とによって決定される所定の圧力（α１）との和に基づいて制御されるため、吸入圧が上昇しても第１中間圧が必要以上に上昇することがなく、渦巻歯先の押付け力を適切な状態に保つことができ、摺動損失の低減に伴い圧縮機効率が向上する。すなわち、コンプライアントフレーム３が圧縮機構部の圧力変動に伴い不安定な状態となるのを抑制でき、安定した浮上性が得られ、渦巻歯の歯先隙間からの漏れ損失を低減しつつ、摺動損失を軽減することができる。

１ 固定スクロール、１ａ 固定台板、１ｂ 固定渦巻歯、１ｃ オルダムキー溝、１ｅ 吐出ポート、２ 揺動スクロール、２ａ 揺動台板、２ｂ 揺動渦巻歯、２ｃ オルダムキー溝、２ｄ ボス部、２ｆ スラスト面、２ｇ 内部空間、２ｈ 揺動軸受、２ｉ 外部空間（第２中間圧室）、２ｋ 台板外周部空間、３ コンプライアントフレーム、３ａ スラスト受け面、３ｂ 上嵌合円筒面、３ｃ 下嵌合円筒面、３ｄ 主軸受、３ｅ 補助主軸受、３ｈ 突出面、３ｉ 連通穴、３ｊ 第３減圧機構、３ｋ 第３中間圧調整弁、３ｌ 第３中間圧調整ばね、３ｍ 弁押え、３ｎ 第２減圧機構、３ｏ 第２中間圧調整弁、３ｐ 第２中間圧調整ばね、３ｑ 弁押え、３ｒ 第１減圧機構、３ｓ 端面シール溝、４ 軸、４ａ クランク部、４ｃ 主軸部、４ｄ 副軸部、４ｇ 給油穴、４ｈ 横穴、４ｉ オイルパイプ、５ ガイドフレーム、５ａ 上嵌合円筒面、５ｂ 下嵌合円筒面、５ｅ 第１中間圧室、５ｆ コンプライアントフレーム外部空間、６ サブフレーム、６ａ 副軸受、７ 電動機固定子、８ 電動機回転子、９ オルダム機構、９ａ オルダム機構環状部、９ｂ 揺動側オルダムキー、９ｃ 固定側オルダムキー、１０ 密閉容器、１０ａ 吸入管、１０ｂ 吐出管、１０ｃ 密閉容器空間、１０ｄ 冷凍機油、１１ａ 上シール材、１１ｂ 下シール材、１２ スライダー、１２ａ 外周部、１２ｂ 内周部、１３ 端面シール材（シール材）、１３ａ、端面シール材の下部空間、１３ｂ 隙間、１４ うず波及防止壁、１００ スクロール圧縮機、Ｐｍ１ 第１中間圧、Ｐｍ２ 第２中間圧、ｇ 隙間。

Claims (6)

1. 密閉容器内に、冷媒を圧縮する圧縮機構部と、該圧縮機構部を駆動する駆動部と、前記圧縮機構部を潤滑する冷凍機油とを収納し、前記圧縮機構部で圧縮された冷媒が、前記密閉容器内に吐出されてから外部に排出されるスクロール圧縮機において、
   前記圧縮機構部は、
   固定台板、および該固定台板の一方の面に形成された固定渦巻歯を具備する固定スクロールと、
   前記固定スクロールの前記固定渦巻歯に対向して圧縮室を形成する揺動渦巻歯、該揺動渦巻歯が設置された揺動台板、該揺動台板の前記揺動渦巻歯が設置されない面である背面に形成されたボス部、および該ボス部の内側面に揺動軸受を具備する揺動スクロールと、
   前記揺動スクロールの自転を防止するオルダム機構と、
   軸方向に移動でき、前記揺動スクロールを支持し、該揺動スクロールの背面側に第２中間圧室を形成するコンプライアントフレームと、
   前記コンプライアントフレームを支持し、かつ該コンプライアントフレームの背面側に第１中間圧室を形成するガイドフレームと、
   前記密閉容器内に吐出された冷媒と共に前記冷凍機油が通過する給油穴が軸心部に形成されるとともに、主軸部の一端部に前記揺動スクロールの前記ボス部の前記揺動軸受に摺動自在に嵌合するクランク部が設けられ、かつ前記駆動部を構成する電動機回転子に固定された軸と、
   前記ボス部の内部空間と前記第１中間圧室とを連通させ、かつ前記第１中間圧室内の圧力が前記ボス部の内部空間の圧力よりも低く、吸入圧よりも高い第１中間圧となるよう減圧する第１減圧機構と、
   前記第１中間圧室と前記第２中間圧室とを連通させ、かつ前記第２中間圧室内の圧力が前記第１中間圧室内の前記第１中間圧よりも低く、前記吸入圧よりも高い第２中間圧となるよう減圧する第２減圧機構とを備え、
   前記コンプライアントフレームが、前記第１中間圧室内の前記第１中間圧を受けて前記揺動スクロールを前記固定スクロールに押し付けるとともに、前記第２中間圧室内の前記第２中間圧を受けて当該コンプライアントフレームのスラスト受け面における押付け力が軽減されることを特徴とするスクロール圧縮機。
2. 前記揺動スクロールの前記ボス部の内部空間と前記第２中間圧室との間をシールするシール材を設けたことを特徴とする請求項１記載のスクロール圧縮機。
3. 前記第２中間圧室内の圧力が前記第２中間圧となったら吸入圧空間側に連通させる第３減圧機構をさらに備えたことを特徴とする請求項１又は２記載のスクロール圧縮機。
4. 前記軸の前記クランク部と前記揺動スクロールの前記揺動軸受との間にスライダーが配置され、該スライダーと前記クランク部との間に隙間が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のスクロール圧縮機。
5. 前記スライダーにおける前記クランク部の偏心方向にある端部と該クランク部との間に前記隙間があり、
   前記スライダーは、前記隙間の分、前記クランク部の偏心方向にスライドできることを特徴とする請求項４記載のスクロール圧縮機。
6. 前記スライダーにおける前記クランク部の偏心方向からその反回転方向に一定角度傾斜した方向にある端部と該クランク部との間に前記隙間があり、
   前記スライダーは、前記隙間の分、前記クランク部の偏心方向からその反回転方向に一定角度傾斜した方向にスライドできることを特徴とする請求項４記載のスクロール圧縮機。

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