JP2016070178A - スクロール圧縮機及びこれを用いた冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】軸受部、吸込室及び圧縮室へのそれぞれの給油量を制御して、適正量の給油を実現する。【解決手段】スクロール圧縮機１は、固定スクロール７と旋回スクロール８を備え、旋回スクロールを旋回運動させて吸込室２０及び圧縮室１３を形成する。また、旋回スクロールの背面中心部に形成され密閉容器底部の潤滑油が導かれて吐出圧力に近い圧力となる第１の空間３３と、旋回スクロールの背面で第1の空間よりも外周側に設けられ吐出圧力と吸込圧力との間の圧力となる第２の空間１８と、第１の空間内の一部の油を第２の空間へ漏出させる第１の油漏出路と、第１の空間内の大部分の油を密閉容器内の底部へ戻す油戻し通路２６と、第２の空間内の油の一部を吸込室へ漏出させるための第２の油漏出路と、圧縮室内の圧力と第２の空間内の圧力との差に応じて、第２の空間内の油を圧縮室に逃がすようにして第２の空間内の圧力を調整する第３の油漏出路を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、冷凍サイクルに使用されるスクロール圧縮機及びこれを用いた冷凍サイクル装置に係り、特に、旋回スクロールの背面中心部に形成された吐出圧力に近い圧力となる第１の空間と、この第1の空間よりも外周側に設けられた吐出圧力と吸込圧力との間の圧力となる第２の空間を備えるスクロール圧縮機に関する。
する。

冷凍用や空調用などの冷凍サイクル装置に使用されるスクロール圧縮機としては、特開２０１１−５８４３９号公報（特許文献１）に記載されたものなどがある。この特許文献１のものには、端板（台板、鏡板）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、これら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部材と、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、前記シール部材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たスクロール圧縮機が記載されている。

また、特開２００５−１６３６５５号公報（特許文献２）には、端板（台板）とそれに立設する渦巻体（ラップ）とを有する非旋回スクロール（固定スクロール）、端板（鏡板）とそれに立設する渦巻体とを有すると共に、前記非旋回スクロールと噛み合って旋回運動をすることにより該非旋回スクロールとの間に吸込室または圧縮室を形成する旋回スクロール、該旋回スクロールに前記非旋回スクロールへの押付力を付与するための背圧室、該背圧室の圧力を維持するために該背圧室に流体を流入させるための背圧室流体流入手段、前記背圧室に流入した流体を前記吸込室または圧縮室に流出させるための背圧室流体流出手段などを備えたスクロール圧縮機が記載されている。

また、この特許文献２のものには、前記背圧室流体流出手段が、前記背圧室と前記吸込室または圧縮室とを繋ぐ背圧室流体流出路に、前後の差圧を制御する背圧制御弁と、絞り流路部と、前記旋回スクロール部材の旋回運動により間欠的に連通する間欠流路部とを直列に配したものが記載されている。

更に、特開２０１２−９２７７３号公報（特許文献３）には、鏡板（台板）とそれに立設されたスクロールラップを有する固定スクロールと、鏡板とそれに立設されたスクロールラップを有し、前記固定スクロールと噛み合わされて旋回運動を行うことによって前記固定スクロールとの間に圧縮室を形成する旋回スクロールと、前記旋回スクロールに前記固定スクロールへの引付力を与える背圧室と、前記背圧室に圧縮機吐出側の油を導入する給油路とを有するスクロール圧縮機において、前記背圧室と閉込み開始後の前記圧縮室に連通されると共に前後の差圧で開閉する背圧弁を備え、背圧室の油を圧縮室へ流出させて前記背圧室の圧力を制御する圧縮室連通路と、前記背圧室と前記圧縮室に至る吸込領域と連通し、閉込み開始後の前記圧縮室には連通しないように構成され、前記背圧室の油を前記吸込領域へ供給する吸込域連通路とを備えているものが記載されている。

特開２０１１−５８４３９号公報 特開２００５−１６３６５５号公報 特開２０１２−９２７７３号公報

上記特許文献１のものでは、高圧油圧室の油を背圧室側に供給する給油手段及び給油路を備え、高圧油圧室から背圧室へ流入する油量を調整できるようにしているが、背圧室に供給された油は、その後全て吸込室に流入し、この吸込室を経由して圧縮室に流れる構成となっている。このため、吸込室で必要な給油量に圧縮室で必要な給油量も加算されて多量の高温の油が吸込室に流入することになり、吸込ガスが加熱されて加熱損失（吸込加熱損失）が大きくなってしまうことに対する配慮が為されていない。

また、上記特許文献２のものは、軸受部に給油された油のほとんどが背圧室に流入する構成となっており、その後背圧室の油は全て吸込室に流れる構成のため、吸込室には軸受で必要な極めて多量の油が流入することになり、上記特許文献１のものより、はるかに多くの油が吸込室に流入するため、吸込ガスが加熱されて加熱損失が更に大きくなること、圧縮室にも大量の油が供給されるため、油圧縮を引き起こす可能性があることに対する配慮が為されていない。

更に、上記特許文献３のものも、上記特許文献２のものと同様に、軸受部に給油された油のほとんどが背圧室に流入する構成となっている。また、この特許文献３のものでは、吸込域連通路の他に圧縮室連通路も備えることで、背圧室の油の一部を、吸込室を経由しないで直接圧縮室に供給できるため、背圧室から吸込室への給油量は、上記特許文献２のものより少なくすることはできる。しかし、軸受部に給油された油のほとんどが背圧室に流入するため、特許文献２のものより、吸込室への給油量を減少させることはできるものの、吸込室に必要とされる給油量よりはるかに多くの油が吸込室に流入することは回避することは困難である。即ち、軸受部で必要とする給油量は、吸込室や圧縮室で必要とされる給油量の例えば１０倍程度と、はるかに多いが、軸受部に供給された油のほとんどが背圧室に流入するため、吸込室への給油量も必然的に多くなることは回避できない。このため、吸込ガスが加熱されて加熱損失が大きくなることは回避することができない。また、圧縮室には背圧室から大量の油が供給され、吸込室からの油と合流するので、圧縮室への給油量が多くなって油圧縮を引き起こす可能性があることは上記特許文献２と同様であり、これらの課題に対する配慮が為されていない。

本発明の目的は、軸受部への給油量、吸込室への給油量及び圧縮室への給油量のそれぞれを制御して、それぞれに適正な量の給油を実現することのできるスクロール圧縮機及びこれを用いた冷凍サイクル装置を得ることにある。

上記目的を達成するため、本発明は、台板に渦巻状のラップを立設した固定スクロールと、鏡板に立設した渦巻状のラップを有し前記固定スクロールと噛み合わされて旋回運動をする旋回スクロールとを備え、前記固定スクロールに対して前記旋回スクロールを旋回運動させることにより吸込室及び圧縮室を形成するように構成しているスクロール圧縮機において、前記旋回スクロールの背面中心部に形成され密閉容器底部に貯留された潤滑油が導かれて吐出圧力に近い圧力となる第１の空間と、前記旋回スクロールの背面で前記第1の空間よりも外周側に設けられ吐出圧力と吸込圧力との間の圧力となる第２の空間と、前記第１の空間内の一部の油を前記第２の空間へ漏出させる第１の油漏出路と、前記第１の空間内の大部分の油を密閉容器内の底部へ戻す油戻し通路と、前記第２の空間内の油の一部を前記吸込室へ漏出させるための第２の油漏出路と、圧縮室内の圧力と前記第２の空間内の圧力との差に応じて、前記第２の空間内の油を圧縮室に逃がすようにして前記第２の空間内の圧力を調整する第３の油漏出路とを備えることを特徴とする。

本発明の他の特徴は、上記のように構成されたスクロール圧縮機を用いて構成した冷凍空調用の冷凍サイクル装置にある。

本発明によれば、軸受部への給油量、吸込室への給油量及び圧縮室への給油量のそれぞれを制御して、それぞれに適正な量の給油を実現することのできるスクロール圧縮機及びこれを用いた冷凍サイクル装置を得ることができる効果がある。

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に示す固定スクロールと旋回スクロールとの噛み合っている状態を示す図で、図１のII−II方向から見た図。 図１に示す旋回スクロールを上方から見た斜視図。 図１に示すスクロール圧縮機における背圧弁周辺の拡大断面図。 旋回スクロールの他の例を説明する図で、図２に相当する斜視図。 本発明のスクロール圧縮機の実施例２を説明する図で、図４に相当する図。 本発明の実施例３を説明する図で、スクロール圧縮機を用いた冷凍サイクル装置の例を示す冷凍サイクル構成図。

以下、本発明の具体的実施例を、図面を用いて説明する。なお、各図において、同一符号を付した部分は同一或いは相当する部分を示している。

本発明のスクロール圧縮機の実施例１を図１〜図５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、図２は図１に示す固定スクロールと旋回スクロールとの噛み合っている状態を示す図で、図１のII−II方向から見た図、図３は図１に示す旋回スクロールを上方から見た斜視図、図４は図１に示すスクロール圧縮機における背圧弁周辺の拡大断面図、図５は旋回スクロールの他の例を説明する図で、図３に相当する斜視図である。

まず、図１により、本実施例のスクロール圧縮機の全体構成を説明する。
スクロール圧縮機１は、ケース（密閉容器）９内に、圧縮機構部２及びモータ部１６などを収容して構成されている。
前記圧縮機構部２では、フレーム１７に固定された固定スクロール７に、旋回スクロール８が噛み合わされて、圧縮室１３が形成され、前記モータ部１６の回転により、クランクシャフト（回転軸）１０を介して、前記旋回スクロール８を旋回運動させることにより、前記圧縮室１３の容積を減少させて圧縮動作を行う。

この圧縮動作に伴って、作動流体が吸込ポート１４から吸込室２０（図３参照）へ吸込まれ、吸込まれた作動流体は圧縮室１３での圧縮行程を経て、吐出ポート１５からケース９内の吐出空間５４に吐出される。この吐出空間５４に吐出された作動流体は、前記固定スクロール７の外周と前記フレーム１７の外周に形成された通路（図示せず）を通って、モータ室５２に流れ、その後吐出パイプ６からケース９外に吐出されるように構成されている。

前記固定スクロール７は、円板状の台板７ａ、この台板７ａに渦巻状に立設されたラップ７ｂ、前記台板７ａの外周側に位置し、前記ラップ７ｂの先端面とほぼ同じ高さの鏡板面７ｅを有してラップ７ｂを囲むように筒状に設けられた支持部７ｄを備えている。前記ラップ７ｂが立設された台板７ａの表面は、ラップ７ｂの間にあるため、歯底７ｃと呼ばれる。

前記鏡板面７ｅは、固定スクロール７の支持部７ｄが、旋回スクロール８の鏡板８ａと接する摺動面となっている。固定スクロール７は、前記支持部７ｄをボルト等により前記フレーム１７に固定しており、固定スクロール７と一体に結合された前記フレーム１７は溶接等の固定手段により前記ケース９に固定されている。

前記旋回スクロール８は、固定スクロール７に対向して配置され、固定スクロール７のラップ７ｂと旋回スクロール８のラップ８ｂとが噛み合わされて、フレーム１７内に旋回可能に設けられている。この旋回スクロール８は、円板状の鏡板８ａの表面である歯底８ｃから立設された渦巻状のラップ８ｂ、及び前記鏡板８ａの背面中央に設けられた旋回ボス部（ボス部）８ｄを有する。また、前記鏡板８ａの外周部の前記固定スクロール７と接する表面は、旋回スクロール８の鏡板面８ｅとなっている。

前記旋回スクロール８のラップ８ｂの先端部（ラップ歯先）は前記固定スクロール７の歯底７ｃと微小すき間をもって相対するように構成されている。同様に、固定スクロール７のラップ７ｂの先端部（ラップ歯先）も前記旋回スクロール８の歯底８ｃと微小すき間をもって相対するように構成されている。

前記圧縮機構部２及びモータ部１６等を収容している密閉容器構造の前記ケース９の底部には、潤滑油（冷凍機油）を溜める油溜り５３が設けられている。前記モータ部１６は回転子１６ａと固定子１６ｂにより構成され、前記回転子１６ａにはクランクシャフト１０が一体に固定されている。このクランクシャフト１０は前記フレーム１７に主軸受５を介して回転自在に支持され、固定スクロール７の中心軸線と同軸となっている。

前記クランクシャフト１０の先端には偏心したクランク部１０ａが設けられており、このクランク部１０ａは、前記旋回スクロール８の旋回ボス部８ｄに設けられた旋回軸受１１に挿入され、前記旋回スクロール８はクランクシャフト１０の回転に伴い旋回可能に構成されている。

前記旋回スクロール８の中心軸線は、前記固定スクロール７の中心軸線に対して所定距離だけ偏心した状態となる。また、旋回スクロール８のラップ８ｂは、固定スクロール７のラップ７ｂに対し、周方向に所定角度（一般には１８０度）だけずらして重ね合わせられている。
１２は、前記旋回スクロール８を前記固定スクロール７に対して、自転しないように拘束しながら相対的に旋回運動させるためのオルダムリングである。

図２は前記固定スクロール７と旋回スクロール８との噛み合い状態を説明する図で、図１のII−II方向から見た図であるため、旋回スクロール８については、旋回スクロールラップ８ｂが断面で示され、旋回スクロール８の鏡板８ａの外周に相当する部分は二点鎖線（想像線）で示している。

この図２に示すように、固定スクロールラップ７ｂと旋回スクロールラップ８ｂ間には三日月状の複数の圧縮室１３（旋回内線側圧縮室１３ａ、旋回外線側圧縮室１３ｂ）が形成され、旋回スクロール８を旋回運動させると、各圧縮室１３は中央部の方向に移動するに従い、連続的にその容積が縮小されていく。
２０は吸込室で、流体を吸入している途中の空間である。この吸込室２０は、旋回スクロール８の旋回運動の位相が進んで、流体の閉じ込みを完了した時点から圧縮室１３となる。

前記吸込ポート１４は、図１及び図２に示すように、固定スクロール７に設けられている。この吸込ポート１４は、前記吸込室２０と連通するように、固定スクロール７の台板７ａの外周側に穿設されている。
前記吐出ポート１５は、最内周側の圧縮室１３と連通するように、前記固定スクロール７の台板７ａの渦巻中心付近に穿設されている。

図１に示す前記モータ部１６により前記クランクシャフト１０を回転させると、前記旋回スクロール８は、前記固定スクロール７の中心軸線を中心に、所定の旋回半径をもって旋回運動する。これにより、前記吸込ポート１４から吸込まれた作動流体、例えば冷凍サイクルを循環する冷媒ガス（以下、単に流体ともいう）を前記各圧縮室１３内で順次圧縮し、圧縮された作動流体は前記吐出ポート１５から前記吐出空間５４に吐出され、上述したように、前記吐出パイプ６から、圧縮機外の例えば冷凍サイクルに供給される。

前記クランクシャフト１０の下端には、容積型または遠心式の給油ポンプ２１が設けられており、前記クランクシャフト１０の回転と共に、前記給油ポンプ２１も回転し、前記ケース９底部の油溜り５３に溜められた潤滑油を、給油ポンプケース２２の潤滑油吸込口２２ａから吸入して、前記給油ポンプ２１の吐出口２１ａから吐出する。吐出された潤滑油は、前記クランクシャフト１０内に軸方向に形成されている貫通穴（給油穴）３を通って、前記クランク部１０ａの上端の旋回ボス部８ｄ内空間へ送られる。

なお、前記貫通穴３を流れる潤滑油の一部は、前記クランクシャフト１０に設けられている横穴２４を介して副軸受２３に送られ、該副軸受２３を潤滑後、ケース９底部の前記油溜り５３に戻る。前記貫通穴３を流れるその他の大部分の潤滑油は、前記クランク部１０ａの上端の前記旋回ボス部空間に達し、前記クランク部１０ａの外周面に設けた油溝５７を通って前記旋回軸受１１を潤滑する。この潤滑油は、その後、前記旋回軸受１１の下部に設けた前記主軸受５を潤滑した後、排油穴２６ａ及び排油パイプ２６ｂで構成されている油戻し通路２６を通ってケース９底部の前記油溜り５３に戻される。

ここで、前記油溝５７と前記旋回軸受１１などで形成される前記旋回ボス部内空間と、前記主軸受５を収める空間（フレーム１７、クランクシャフト１０、フレームシール５６、旋回ボス部８ｄに設けられたつば部３４及びシール部材３２で形成された空間）を合わせて第１の空間３３と呼ぶことにする。この第１の空間３３は吐出圧力に近い圧力を有する空間である。

前記主軸受５及び前記旋回軸受１１の潤滑のために前記第１の空間３３に流入した潤滑油の大部分は、前記排油穴２６ａ及び前記排油パイプ２６ｂ（油戻し通路）を通って、ケース９底部の前記油溜り５３に戻る。また、前記潤滑油の一部は、前記オルダムリング１２の潤滑、前記固定スクロール７と旋回スクロール８との摺動部の潤滑、及び前記各ラップ７ｂ，８ｂの先端すき間などのシール（密閉）に必要な量が、前記シール部材３２の上端面と、前記旋回ボス部８ｄの前記つば部３４端面との間に設けられた第１の油漏出路を介して、前記第1の空間３３よりも外周側に設けられ吐出圧力と吸込圧力との間の圧力となる第２の空間である背圧室１８に流入する。

前記シール部材３２は、前記フレーム１７の前記つば部３４と対向する面に設けられた円環溝３１に、波状バネ（図示せず）と共に設けられており、吐出圧力となっている前記第１の空間３３と、吸込圧力と吐出圧力の中間の圧力となっている前記背圧室（第２の空間）１８とを仕切っている。

前記第１の油漏出路は、例えば、旋回ボス部８ｄの前記つば部３４に設けられた一つまたは複数の半径方向に長いスリット６０（溝）と、前記シール部材３２とにより構成され、前記スリット６０は、前記旋回スクロール８の旋回運動により間欠的に、前記シール部材３２を跨ぐように配置されることで、間欠的に前記第１の空間３３と前記背圧室１８を連通するように構成されている。

これにより、前記第１の空間３３と前記背圧室１８との圧力差により、前記第１の空間３３から前記背圧室１８へ、微小すき間である前記スリット６０を介して、油を流入させることができる。
なお、前記スリット６０の配置は、旋回スクロール８の旋回運動に伴い間欠的に前記シール部材３２を跨ぐ構成とするものには限られず、常にシール部材３２を跨ぐようにしてもよい。

また、前記スリット６０の代わりに、旋回ボス部の前記つば部３４に、１つまたは複数個、即ち１以上の油溜めとなる穴（例えば円形の溝）を設け、この穴が、旋回スクロール８の旋回運動に伴って前記シール部材３２を跨いだ円運動を行うように構成する。これにより、前記穴は、前記第１の空間３３と前記背圧室１８との間を移動し、前記第１の空間３３の潤滑油を該穴に溜め、前記背圧室１８に間欠的に移送して排出することができ、第１の空間３３内の油を背圧室１８に供給することができる。このように前記第１の油漏出路を構成しても良い。

本実施例では、前記背圧室１８に流入した潤滑油の一部は、後述する第２の油漏出路を介して前記吸込室２０に流入するように構成されており、ラップ摺動面やラップ先端すき間などを潤滑すると共に、圧縮室間などのシールにも利用される。

また、前記背圧室１８に流入した潤滑油の残りは、後述する第３の油漏出路を介して前記圧縮室１３に流入するように構成されており、圧縮室のラップ摺動面やラップ先端すき間などを潤滑すると共に、圧縮室間などのシールに利用される。

このように、本実施例では、前記第１の空間３３から前記第２の空間（背圧室）１８へ、前記第１の油漏出路を介して、ラップ摺動面やラップ先端すき間などの潤滑や、圧縮室間などのシールに必要な量だけ潤滑油を漏出させ、残りの潤滑油は、各軸受部を潤滑後、前記排油穴２６ａ及び排油パイプ２６ｂを介して油溜り５３に戻すことができる。従って、本実施例では、各軸受部の潤滑に必要な給油量と、背圧室１８への給油量を独立に制御することができる。従って、背圧室１８への給油量を必要最小限にすることができる。

また、前記背圧室１８へ流入した潤滑油は、前記第２の油漏出路を介して吸込室２０に必要な給油量だけ供給することができ、残りの潤滑油は前記第３の油漏出路を介して圧縮室１３に供給する。従って、吸込室２０及び圧縮室１３への給油量をそれぞれ必要最小限にすることができるから、前記吸込室２０での吸込加熱損失を最小限にすることができ、また前記圧縮室１３での油の過剰供給による油圧縮や加熱損失などを防止できるから、高効率で信頼性の高いスクロール圧縮機を実現することができる。

次に、前記第２の油漏出路の構成について、図２及び図３を用いて説明する。
６４は、図３に示すように、旋回スクロール８の鏡板面８ｅに設けられ油溜めとなる油穴（溝）で、この油穴６４は、図２に示すように、旋回スクロール８の旋回運動に伴い、図２に示す軌跡６５を描いて、背圧室（第２の空間）１８と、吸込室２０に連通した溝部６６とに間欠的に連通する。

前記油穴６４が背圧室１８に連通している状態では、背圧室１８内(圧力は吐出圧力と吸込圧力の中間の圧力)の油が前記油穴６４内に溜められる。また、前記油穴６４が、旋回スクロール８の旋回運動に伴い、前記溝部６６（圧力は吸込圧力）に連通すると、前記油穴６４内の油が、圧力差により前記溝部６６を経由して前記吸込室２０に導入される。この作用を繰り返すことにより、前記背圧室１８内の油は、順次吸込室２０に移送される。前記油穴６４の容積や個数を調整することにより、前記背圧室１８から前記吸込室２０への給油量を任意に調整することが可能となる。

次に、前記第３の油漏出路の構成について、図１、図２及び図４を用いて説明する。
まず、前記背圧室（第２の空間）１８の機能について説明する。スクロール圧縮機１では、その圧縮作用により、固定スクロール７と旋回スクロール８を互いに引離そうとする軸方向の力（引き離し力）が発生する。この軸方向の力により、前記両スクロールが引き離される、いわゆる旋回スクロール８の離脱現象が発生すると、圧縮室１３の密閉性が悪化し、圧縮機効率を低下させる。

そこで、旋回スクロール８の鏡板８ａ背面側に、吐出圧力と吸込圧力の間の圧力となる背圧室１８を設け、この背圧室１８の圧力（背圧）により、前記引き離し力を打ち消すと共に、旋回スクロール８を固定スクロール７に押付けるようにしている。このときの押付力が大きすぎると、旋回スクロール８の鏡板面８ｅと固定スクロール７の鏡板面７ｅとの摺動損失が増大し、圧縮機効率が低下する。

つまり、前記背圧には最適な値が存在し、小さすぎると圧縮室の密閉性が悪化して熱流体損失が増大し、大きすぎると摺動損失が増大する。従って、背圧を最適な値に維持することが、圧縮機の高性能化、高信頼性化において重要である。

この最適な背圧値を得るため、本実施例のスクロール圧縮機では、図１に示すように、前記背圧室１８の背圧を調整するための背圧弁６１を有する前記第３の油漏出路（圧縮室連通路）が前記固定スクロール７の支持部７ｄに備えられている。
図１における背圧弁６１周辺の構成を示す拡大図である図４を用いて、前記第３の油漏出路の構成を詳細に説明する。

前記第３の油漏出路（圧縮室連通路）は、前記背圧室１８と前記背圧弁６１を連通する背圧弁流入路（背圧室１８と通じている空間）６２ａ、前記背圧弁６１と前記圧縮室１３を連通する背圧弁流出路（圧縮室１３に通じている空間）６２ｃ、及び前記背圧弁６１を収容している空間６２ｂにより構成されている。前記背圧弁６１は、前記背圧弁流入路６２ａと前記背圧弁流出路６２ｃを仕切るようにバルブ６１ａが配置されている。このバルブ６１ａは、ストッパ６１ｃに固定されたばね６１ｂにより、前記背圧弁流入路６２ａの開口部に押付けられるように設けられている。

前記バルブ６１ａは、前記背圧弁流入路６２ａ内の圧力、即ち背圧が、前記背圧弁流出路６２ｃを介して導入される前記空間６２ｂ内の圧力、即ち圧縮室の圧力と、ばね６１ｂの押付力に対応する圧力の合計よりも高くなった場合に、上方へ移動して、前記背圧弁流入路６２ａと前記背圧弁流出路６２ｃとを連通させる。つまり、前記背圧弁６１は、背圧室１８内の圧力がある値よりも高くなった場合に、該背圧室１８内の流体を前記圧縮室１３に逃がし、前記背圧室１８の背圧を適正値に調整するものである。

前記圧縮室１３へ流入した油は、ラップ摺動面やラップ先端すき間などを潤滑すると共に、圧縮室間などのシールに利用され、その後、前記吐出ポート１５から吐出空間５４に吐出される。この吐出された油の一部は、例えば冷媒ガスと共に前記吐出パイプ６から冷凍サイクルへ吐出され、残りはケース９内で冷媒ガスと分離されてケース底の前記油溜り５３に貯留される。

上記特許文献２や特許文献３に記載の従来のスクロール圧縮機では、前記第１の空間、即ち軸受部へ給油された潤滑油のほぼ全てが背圧室１８に流入し、その後吸込室２０及び圧縮室１３へと流れる。このため、吸込室２０への給油量も圧縮室１３への給油量も過多になってしまい、高温の潤滑油により冷媒が加熱されて膨張し、吸込加熱損失が増大すると共に、吸込室２０に吸引できる冷媒量も減少するため体積効率が低下する。また、圧縮室１３へは軸受部へ給油された潤滑油のほぼ全てが流入するため、加熱損失の増大と油圧縮による圧縮動力の増大が生じる。

一方、上記特許文献１のものでは背圧室１８への給油量を独立に制御できるが、吸込室での吸込加熱損失を抑制するために、背圧室１８へ流入する潤滑油量を抑えると、圧縮室１３へ十分な給油ができず、圧縮室１３における油による密閉効果が低下するため、漏れ損失が増大する。

即ち、従来のものでは、吸込室２０及び圧縮機１３にそれぞれ適切な量の潤滑油を供給することはできなかった。
これに対し、本実施例は、前記第１の油漏出路により、各軸受部への給油量と背圧室への給油量を独立に制御できるようにし、また第２の油漏出路により背圧室１８から吸込室２０に給油する給油量を独立に制御し、更に背圧室１８から背圧弁６１を介して、吸込過程を完了した後の圧縮室１３に給油する第３の油漏出路を備えているので、各軸受部、吸込室２０及び圧縮室１３へのそれぞれの給油量を適切に調整できるようにしたものである。

なお、本実施例において、前記背圧弁流出路６２ｃは、吸込過程を完了して圧縮を開始した後の圧縮室１３に連通している。即ち、この圧縮室１３は、吸込過程を完了した後の圧縮途中の圧縮室であり、吸込室２０とは隔離された圧縮室である。また、前記背圧弁流出路６２ｃは、図２に示すように、旋回スクロールの旋回運動により旋回外線室１３ｂと旋回内線室１３ａの両方に交互に連通する位置としている。
なお、図４に示す６３は止め栓であり、背圧弁流出路６２ｃを設けるために形成された横穴の端部を密閉して塞ぐためのものである。

本実施例では、前記背圧弁６１を有する第３の油漏出路を設けているので、背圧室１８内の油を、吸込室２０を経由することなく、前記背圧弁６１を介して圧縮室１３に直接供給することができる。この圧縮室１３への給油量は、前記第１の油漏出路による前記第１の空間３３から前記背圧室１８への給油量と、前記第２の油漏出路による前記背圧室１８から吸込室２０への給油量との差分となる。即ち、前記背圧室１８へは前記第１の油漏出手段を介して第１の空間３３から油が供給されるが、その油のうち第２の油漏出路により決定される量だけが吸込室に導入され、残りの油は圧縮室１３に導入される。

従って、前記第１の油漏出路と第２の油漏出路のそれぞれの給油量を調整することにより、吸込室への給油量と圧縮室への給油量をそれぞれ適切な量に制御することが可能となる。

一般に、圧縮室１３のシールに必要な給油量は吸込室のシールに必要な給油量より多くなるので、例えば上記特許文献１のものでは、第１の油漏出路での給油量を、圧縮室のシールに必要な給油量に設定した場合、吸込室２０では給油過多となり吸込加熱損失が増大する。逆に、第１の油漏出路での給油量を、吸込室２０のシールに必要なだけの少ない給油量に設定した場合には、圧縮室では給油不足となり油による密閉効果が低下して漏れ損失が増大する。

これに対し、本実施例では、吸込室と圧縮室のそれぞれに適量の油を供給することが可能なため、上記特許文献１のものに比べ、吸込加熱損失や漏れ損失を低減することができる。
更に、背圧弁流出路６２ｃは、旋回スクロールの旋回運動により、前記旋回外線室１３ｂと前記旋回内線室１３ａの両方に交互に連通する位置に形成されているため、両方の圧縮室に油を供給することができ、何れかの圧縮室１３で給油が不足する不具合を回避することができる。

また、第１の油漏出路による給油量が、第２の油漏出路による給油量より多くなるように各給油量を設定することで、第１の油漏出路と第２の油漏出路の給油量の差分を圧縮室１３に供給できるから、圧縮室１３への給油量を確実に確保することができる。

更に、作動流体として、高温になりやすい、断熱指数が１．０９より大きい冷媒、例えばＲ３２などを用いるスクロール圧縮機に本実施例を適用すれば、吸込加熱損失をより低減でき、より効率の高いスクロール圧縮機を得ることができる。

なお、上述した実施例では、図３に示したように、前記第２の油漏出路を、旋回スクロール８の鏡板面８ｅに円形の油穴（溝）６４を設けて構成した例を説明したが、これに限るものではない。即ち、図５に示すように、前記油穴６４に代えて、深さの浅いスリット（溝）６７とし、このスリット６７が常時または間欠的に、背圧室１８と、吸込室２０に連通した溝部６６とに連通するようにして、圧力差により、背圧室１８の油を吸込室２０に導入するように構成しても良い。この場合でも、前記スリットの深さ、幅、長さ或いは個数などを調整することにより給油量を制御できる。

本発明のスクロール圧縮機の実施例２を、図６を用いて説明する。図６は、上述した図４に相当する図であり、この図６において、上述した図１〜図５と同一符号を付した部分は同一或いは相当する部分を示している。

本実施例２においても、上述した実施例１と同様に、前記第１の油漏出路により、各軸受部への給油量と背圧室への給油量を独立に制御できるようにし、また第２の油漏出路により背圧室１８から吸込室２０に給油する給油量を独立に制御できるようにしている。しかし、本実施例２では、図４に示したような、背圧室１８から背圧弁６１を介して圧縮室１３に給油するような第３の油漏出路は備えていない。本実施例２における前記第３の油漏出路は、固定スクロール７の支持部７ｄには備えられておらず、図６に示すように、旋回スクロール８の鏡板８ａに形成した背圧孔６８により構成されている。

前記背圧孔６８は、背圧室（第２の空間）１８と、吸込過程を完了して圧縮を開始した後の圧縮室１３とを連通するように前記旋回スクロール鏡板８ａに設けた構成にしている。即ち、前記背圧孔６８は、吸込室２０とは隔離された圧縮室１３にのみ連通する位置に設けられている。この背圧孔６８により、前記背圧室１８内の圧力を、圧縮室１３内の平均圧力に近い値に維持することができる。

上述したように、前記第１の油漏出路、前記第２の油漏出路、及び前記背圧孔６８（第３の油漏出路）を備えることにより、上記実施例１と同様に、各軸受部、吸込室２０及び圧縮室１３へのそれぞれの給油量を適切に調整することが可能となる。

以上述べた本発明の各実施例によれば、軸受部への給油量、吸込室への給油量及び圧縮室への給油量のそれぞれを制御して、それぞれに適正な量の給油を実現して、損失の小さい高効率なスクロール圧縮機を実現することができる。なお、前記第１〜第３の油漏出路から漏出する油（潤滑油）には、一般に冷媒も含まれているが、本発明では油に冷媒が含まれているものも油として説明している。

本発明の実施例３を図７により説明する。図７は、上述した本発明のスクロール圧縮機を用いた冷凍空調用の冷凍サイクル装置の一例を示す冷凍サイクル構成図である。

本実施例では、冷凍サイクル装置としての空気調和機に適用した場合の例を図７により説明する。図７において、１はスクロール圧縮機、４３は四方弁、４０は室外側熱交換器（冷房運転時は凝縮器、暖房運転時は蒸発器となる）、４１は電子膨張弁などで構成された膨張弁、４２は室内側熱交換器（冷房運転時は蒸発器、暖房運転時は凝縮器となる）であり、これらの機器は冷媒配管により順次接続されて、空気調和機の冷凍サイクルが構成されている。前記スクロール圧縮機１は、本実施例では、上記各実施例に記載されたスクロール圧縮機の何れかが使用されている。

この図７に示すような空気調和機に、上述した本発明の何れかの実施例に記載のスクロール圧縮機を組み合わせることにより、空気調和機の運転効率を大幅に向上することができ、空気調和機の通年エネルギー消費効率（ＡＰＦ）を大幅に向上でき、年間を通じて消費電力量が小さく且つ運転範囲の広く、使い勝手の良い空気調和機（冷凍サイクル装置）を得ることができる。

なお、本実施例３では、室外側熱交換器４０が１台、室内側熱交換器４２が１台の空気調和機に適用した場合について説明したが、前記室内側熱交換器４２が複数台のマルチ型の空気調和機などにも同様に適用でき、更に冷房専用の空気調和機や冷凍機などの冷凍サイクル装置にも同様に適用することができる。

以上説明したように、本発明の各実施例によれば、軸受部への給油量、背圧室への給油量、吸込室への給油量、圧縮室への給油量を、それぞれに必要な量だけの適正な給油量にすることできるので、効率の高いスクロール圧縮機及びこれを用いた冷凍空調用の冷凍サイクル装置を得ることができる。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。また、上記した実施例は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。更に、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１：スクロール圧縮機、２：圧縮機構部、
３：貫通穴（給油穴）、５：主軸受、６：吐出パイプ、
７：固定スクロール、７ａ：台板、７ｂ：ラップ、７ｃ：歯底、
７ｄ：支持部、７ｅ：鏡板面、
８：旋回スクロール、８ａ：鏡板、８ｂ：ラップ、８ｃ：歯底、
８ｄ：旋回ボス部（ボス部）、８ｅ：鏡板面、
９：ケース（密閉容器）、
１０：クランクシャフト（回転軸）、１０ａ：クランク部、
１１：旋回軸受、１２：オルダムリング、
１３：圧縮室、１３ａ：旋回内線側圧縮室、１３ｂ：旋回外線側圧縮室、
１４：吸込ポート、１５：吐出ポート、
１６：モータ部、１６ａ：回転子、１６ｂ：固定子、
１７：フレーム、
１８：背圧室、２０：吸込室、
２１：給油ポンプ、２１ａ：給油ポンプ吐出口、
２２：給油ポンプケース、２２ａ：潤滑油吸込口、
２３：副軸受、２４：横穴、
２６：油戻し通路（２６ａ：排油穴、２６ｂ：排油パイプ）、
３１：円環溝、３２：シール部材、３３：第１の空間、３４：つば部、
４０：室外側熱交換器、４１：膨張弁、４２：室内側熱交換器、４３：四方弁、
５２：モータ室、５３：油溜り、５４：吐出空間、
５６：フレームシール、５７：油溝、６０：スリット（溝）、
６１：背圧弁、６１ａ：バルブ、６１ｂ：ばね、６１ｃ：ストッパ、
６２ａ：背圧弁流入路、６２ｂ：空間、６２ｃ：背圧弁流出路、
６３：止め栓、６４：油穴（溝）、６５：油穴の軌跡、
６６：溝部、６７：スリット（溝）、６８：背圧孔。

Claims (12)

1. 台板に渦巻状のラップを立設した固定スクロールと、鏡板に立設した渦巻状のラップを有し前記固定スクロールと噛み合わされて旋回運動をする旋回スクロールとを備え、前記固定スクロールに対して前記旋回スクロールを旋回運動させることにより吸込室及び圧縮室を形成するように構成しているスクロール圧縮機において、
   前記旋回スクロールの背面中心部に形成され密閉容器底部に貯留された潤滑油が導かれて吐出圧力に近い圧力となる第１の空間と、
   前記旋回スクロールの背面で前記第1の空間よりも外周側に設けられ吐出圧力と吸込圧力との間の圧力となる第２の空間と、
   前記第１の空間内の一部の油を前記第２の空間へ漏出させる第１の油漏出路と、
   前記第１の空間内の大部分の油を密閉容器内の底部へ戻す油戻し通路と、
   前記第２の空間内の油の一部を前記吸込室へ漏出させるための第２の油漏出路と、
   圧縮室内の圧力と前記第２の空間内の圧力との差に応じて、前記第２の空間内の油を圧縮室に逃がすようにして前記第２の空間内の圧力を調整する第３の油漏出路と
   を備えることを特徴とするスクロール圧縮機。
2. 請求項１に記載のスクロール圧縮機において、前記第３の油漏出路は、前記固定スクロールに設けられ、圧縮室内の圧力と前記第２の空間内の圧力との差に応じて開閉する背圧弁を備え、前記第２の空間内の油を圧縮室に逃がすようにして前記第２の空間内の圧力を調整する構成としていることを特徴とするスクロール圧縮機。
3. 請求項２に記載のスクロール圧縮機において、前記第３の油漏出路は、前記第２の空間と前記背圧弁とを連通させる背圧弁流入路と、前記圧縮室と前記背圧弁とを連通させる背圧弁流出路とを備え、前記背圧弁流出路は吸込過程を完了して圧縮を開始した後の圧縮室へ連通させるように構成していることを特徴とするスクロール圧縮機。
4. 請求項１に記載のスクロール圧縮機において、前記第３の油漏出路は、前記旋回スクロールに設けられ、圧縮室内の圧力と前記第２の空間内の圧力との差に応じて、前記第２の空間内の流体を圧縮室に逃がす背圧孔で構成され、前記第２の空間内の流体を圧縮室に逃がすことで前記第２の空間内の圧力を調整するようにし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において、前記背圧孔は、吸込過程を完了して圧縮を開始した後の圧縮室と前記第２の空間とを連通させるように構成していることを特徴とするスクロール圧縮機。
6. 請求項１に記載のスクロール圧縮機において、前記第３の油漏出路は、旋回外線側圧縮室と旋回内線側圧縮室の両方に連通する位置に開口していることを特徴とするスクロール圧縮機。
7. 請求項１に記載のスクロール圧縮機において、前記旋回スクロールの背面側には回転軸と連結するための旋回ボス部が設けられ、この旋回ボス部には前記第１の空間の少なくとも一部が形成されると共に、この旋回ボス部端面側に、前記第１の空間から前記第２の空間へ必要最小限の油を漏出させるための前記第１の油漏出路が形成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７に記載のスクロール圧縮機において、前記第２の空間は、前記固定スクロールと、該固定スクロールを取り付けているフレームと、前記旋回スクロールとで形成され、
   前記旋回ボス部の前記第１の空間と前記第２の空間とは旋回ボス部端面側に設けたシール部材で区切られ、
   前記第１の油漏出路は、前記旋回ボス部端面側に設けられた前記シール部材と、前記旋回スクロールの旋回運動により前記第１空間内の油を、前記シール部材を介して前記第２空間に間欠的に供給するように形成された溝により構成されていることを特徴とするスクロール圧縮機。
9. 請求項８に記載のスクロール圧縮機において、前記第１の油漏出路を構成する前記溝は、前記旋回ボス部端面に形成されたスリット或いは１以上の穴で構成されていることを特徴とするスクロール圧縮機。
10. 請求項１に記載のスクロール圧縮機において、前記第２の油漏出路は、旋回スクロールの鏡板面に設けられ、前記第２の空間と前記吸込室とを前記旋回スクロールの旋回運動により間欠的に連通する溝であることを特徴とするスクロール圧縮機。
11. 請求項１に記載のスクロール圧縮機において、断熱指数が１．０９より大きい冷媒を作動流体としていることを特徴とするスクロール圧縮機。
12. 請求項１に記載のスクロール圧縮機を用いて構成した冷凍空調用の冷凍サイクル装置。

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