JP2018031281A - スクロール型圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】背圧室内圧力が比較的高くなる圧縮運転状態でも、背圧室内圧力を、可動スクロールと固定スクロールとの間に生じる摩擦力が過大とならない圧力レベルに抑制する。
【解決手段】流体の吸入室Ｈ１及び吐出室Ｈ２を有するハウジング１０と、固定スクロール２と噛み合わされる可動スクロール３が公転旋回運動を行うことで、吸入室Ｈ１を介して両スクロール２，３間の密閉空間に流入した流体を圧縮して吐出室Ｈ２を介して吐出するスクロールユニット１と、可動スクロール３の固定スクロール２とは反対側の端面とハウジング１０との間に形成される背圧室Ｈ３と、吐出室Ｈ２及び背圧室Ｈ３を連通する圧力供給通路Ｌ３と、背圧室Ｈ３及び吸入室Ｈ１を連通する放圧通路Ｌ４と、を備えたスクロール型圧縮機１００において、放圧通路Ｌ４の途上に設けられて放圧通路Ｌ４の流路面積を絞るオリフィス５０の絞り面積が、背圧室Ｈ３の圧力に応じて自律的に変化する。
【選択図】図１

Description

本発明は、固定スクロールと可動スクロールとを有するスクロール型圧縮機に関する。

スクロール型圧縮機として、例えば、特許文献１に記載されるように、固定スクロール及び可動スクロールを互いに噛み合わせて、可動スクロールを固定スクロールの軸心周りに公転旋回運動させることにより、両スクロール間の密閉空間の容積を徐々に減少させ、吸入室を介して流入される冷媒を密閉空間内で圧縮し、圧縮冷媒を、吐出室を介して吐出するように構成されたものが知られている。

このようなスクロール型圧縮機では、圧縮運転中において可動スクロールが固定スクロールから軸方向に離れて圧縮不良が発生することを防止すべく、可動スクロールの背面側端面と可動スクロールを回転可能に支持するハウジングとの間に形成される背圧室に対して圧力を供給する圧力供給通路が吐出室と背圧室とを連通して形成され、吐出室の圧縮冷媒から分離された潤滑油を、圧力供給通路を介して背圧室へ導入して、可動スクロールを固定スクロールへ軸方向に押し付けるようにしている。一方、圧縮運転中において可動スクロールと固定スクロールとの間に生じる摩擦力が過大となることを防止すべく、背圧室の内圧（背圧室内圧力）を逃がすための放圧通路が背圧室と吸入室とを連通して形成され、放圧通路を介した潤滑油の流出によって背圧室内圧力が過度に低下することを抑制するために、放圧通路の途上に、潤滑油の流出流量を制限するオリフィス（絞り）が備えられている。

特開２０１０−１４１０８号公報

しかしながら、本発明の発明者は、潤滑油の流出流量を制限するオリフィスの絞り面積が固定の場合、例えば過負荷状態の冷房時等、背圧室内圧力が比較的高くなる圧縮運転状態では、背圧室内圧力を上記摩擦力が過大とならない圧力レベルに抑制することが困難であるという問題を発見した。

そこで、本発明は以上のような問題点に鑑み、背圧室内圧力が比較的高くなる圧縮運転状態でも、背圧室内圧力を、可動スクロールと固定スクロールとの間に生じる摩擦力が過大とならない圧力レベルに抑制可能なスクロール型圧縮機を提供することを目的とする。

このため、本発明に係るスクロール型圧縮機は、流体の吸入室及び吐出室を有するハウジングと、互いに噛み合わされる固定スクロール及び可動スクロールを有し、可動スクロールが固定スクロールの軸心周りに公転旋回運動されることにより、両スクロール間の密閉空間の容積を徐々に減少させ、吸入室を介して流入される流体を密閉空間内で圧縮し、この圧縮流体を、吐出室を介して吐出するスクロールユニットと、可動スクロールの固定スクロールとは反対側の端面とハウジングとの間に形成される背圧室と、吐出室と背圧室との間を連通する圧力供給通路と、背圧室と吸入室との間を連通する放圧通路と、放圧通路の途上に設けられて放圧通路の流路面積を絞るオリフィスと、を備え、オリフィスは、背圧室の内圧に応じて絞り面積が自律的に変化するように構成される。

本発明に係るスクロール型圧縮機によれば、背圧室と吸入室とを連通する放圧通路の途上に設けられたオリフィスは、背圧室内圧力に応じて絞り面積が自律的に変化するように構成されているので、背圧室内圧力が比較的高くなる圧縮運転状態でも、背圧室内圧力を、可動スクロールと固定スクロールとの間に生じる摩擦力が過大とならない圧力レベルに抑制することができる。

本発明の実施形態に係るスクロール型圧縮機の一例を示す断面図である。 同スクロール型圧縮機の部分拡大断面図である。 同スクロール型圧縮機における冷媒流れを示すブロック図である。 同スクロール型圧縮機における背圧室の設定圧力を示す線図である。 同スクロール型圧縮機で用いる背圧調整弁の概略断面図である。 同スクロール型圧縮機における実際の背圧室内圧力を示す線図である。 同スクロール型圧縮機を示す図１のＡ部拡大断面図である。 同スクロール型圧縮機のオリフィスの変形を示す説明図であり、（ａ）開口が傾斜面を有していない場合と（ｂ）開口が傾斜面を有する場合とで比較したものである。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るスクロール型圧縮機の一例を示す概略断面図である。
本実施形態によるスクロール型圧縮機１００は、例えば車両用空調装置の冷媒回路に組み込まれ、冷媒回路の低圧側から吸入した冷媒（流体）を圧縮して吐出するものであり、スクロールユニット１と、冷媒の吸入室Ｈ１及び吐出室Ｈ２を有するハウジング１０と、スクロールユニット１を駆動させる駆動部としての電動モータ２０と、電動モータ２０の駆動制御用のインバータ３０と、を備えている。尚、本実施形態においては、上記車両用空調装置の冷媒回路は、車室内の冷房だけでなく暖房についても冷媒との熱交換により実行可能に構成されたヒートポンプ式冷媒回路である。また、スクロール型圧縮機１００は、いわゆるインバータ一体型の場合を一例に挙げて説明する。

スクロールユニット１は、互いに噛み合わされる固定スクロール２及び可動スクロール３を有する。固定スクロール２は、底板２ａ上に渦巻きラップ２ｂが一体形成されてなる。可動スクロール３は、同様に、底板３ａ上に渦巻きラップ３ｂが一体形成されてなる。

両スクロール２，３は、その両渦巻きラップ２ｂ，３ｂを噛み合わせるように配置される。詳しくは、両スクロール２，３は、固定スクロール２の渦巻きラップ２ｂの突出側の端縁が可動スクロール３の底板３ａに接触し、可動スクロール３の渦巻きラップ３ｂの突出側の端縁が固定スクロール２の底板２ａに接触するように配設される。尚、両渦巻きラップ２ｂ，３ｂの突出側の端縁にはチップシールが設けられている。

また、両スクロール２，３は、両渦巻きラップ２ｂ，３ｂの周方向の角度が互いにずれた状態で、両渦巻きラップ２ｂ，３ｂの側壁が互いに部分的に接触するように配設される。これにより、両渦巻きラップ２ｂ，３ｂ間に三日月状の密閉空間が形成される。

可動スクロール３は、その自転が阻止された状態で、後述するクランク機構を介して、固定スクロール２の軸心周りに公転旋回運動可能に構成されている。これにより、スクロールユニット１は、両渦巻きラップ２ｂ，３ｂ間に形成される上記密閉空間を中央部に移動させ、その容積を徐々に減少させる。その結果、スクロールユニット１は、渦巻きラップ２ｂ，３ｂの外端部側から密閉空間内に流入される冷媒を密閉空間内で圧縮する。

ハウジング１０は、図１に示すように、電動モータ２０及びインバータ３０をその内側に収容するフロントハウジング１１と、スクロールユニット１をその内側に収容するセンターハウジング１２と、リアハウジング１３と、インバータカバー１４と、を有する。そして、これら（１１，１２，１３，１４）がボルトなどの締結手段（図示省略）によって一体的に締結されてスクロール型圧縮機１００のハウジング１０が構成される。

フロントハウジング１１は、概略環状の周壁部１１ａと仕切壁部１１ｂとを有する。フロントハウジング１１は、その内部空間が、仕切壁部１１ｂにより電動モータ２０を収容するための空間とインバータ３０を収容するための空間とに仕切られる。周壁部１１ａの一端側（図１では、左側）の開口はインバータカバー１４によって閉止される。また、周壁部１１ａの他端側（図１では、右側）の開口はセンターハウジング１２によって閉止される。仕切壁部１１ｂには、その径方向中央部に後述する駆動軸２３の一端部を支持するための筒状の支持部１１ｂ１が、周壁部１１ａの他端側に向って突設されている。

また、フロントハウジング１１の周壁部１１ａ及び仕切壁部１１ｂと、センターハウジング１２とにより、冷媒の吸入室Ｈ１が区画される。吸入室Ｈ１内には、周壁部１１ａに形成される冷媒の吸入ポートＰinを介して冷媒回路の低圧側からの冷媒が吸入される。尚、吸入室Ｈ１内で、冷媒が電動モータ２０の周囲等を流通して電動モータ２０を冷却可能に構成されており、電動モータ２０の上側の空間と電動モータ２０の下側の空間は連通して、一つの吸入室Ｈ１が構成されている。また、吸入室Ｈ１内には、回転駆動される駆動軸２３等の摺動部位の潤滑のため、適量の潤滑油が貯留されている。そのため、吸入室Ｈ１において、冷媒は潤滑油との混合流体として流れている。

センターハウジング１２は、フロントハウジング１１との締結側とは反対側が開口された一端開口の筒状に形成されており、その内部にスクロールユニット１を収容可能に形成されている。センターハウジング１２は、円筒部１２ａとその一端側の底壁部１２ｂとを有する。この円筒部１２ａと底壁部１２ｂとによって区画される空間内にスクロールユニット１が収容される。円筒部１２ａの他端側には、固定スクロール２が嵌合される嵌合部１２ａ１が形成される。したがって、センターハウジング１２の開口は、固定スクロール２によって閉止される。また、底壁部１２ｂは、その径方向中央部が電動モータ２０側に向って膨出するように形成される。底壁部１２ｂのこの膨出部１２ｂ１の径方向中央部には、駆動軸２３の他端部を挿通させるための貫通孔が開口されている。そして、膨出部１２ｂ１のスクロールユニット１側には、この駆動軸２３の他端側を支持するベアリング１５を嵌合させる嵌合部が形成される。

センターハウジング１２の底壁部１２ｂと可動スクロール３の底板３ａとの間には、環状のスラストプレート１６が配置される。底壁部１２ｂは、その外周部に、スラストプレート１６を介して可動スクロール３からのスラスト力を受ける。底壁部１２ｂ及び底板３ａのスラストプレート１６と当接する部位には、それぞれ図示省略のシール部材が埋設される。

また、底板３ａの電動モータ２０側端面と底壁部１２ｂとの間（つまり、可動スクロール３の固定スクロール２とは反対側の端面とセンターハウジング１２との間）には背圧室Ｈ３が形成されている。センターハウジング１２には、吸入室Ｈ１からスクロールユニット１の両渦巻きラップ２ｂ，３ｂの外端部付近の連通空間Ｈ４へ冷媒（詳しくは冷媒と潤滑油との混合流体）を導入するための冷媒導入通路Ｌ１が形成される。冷媒導入通路Ｌ１は、連通空間Ｈ４と吸入室Ｈ１との間を連通するため、連通空間Ｈ４の内圧は吸入室Ｈ１の内圧（吸入室内圧力Ｐｓ）と等しい。

リアハウジング１３は、円筒部１２ａの嵌合部１２ａ１側端部にボルト等により締結される。これにより、固定スクロール２は、その底板２ａが嵌合部１２ａ１とリアハウジング１３との間に挟持されて固定されている。また、リアハウジング１３は、センターハウジング１２との締結側が開口した一端開口の筒状に形成されており、円筒部１３ａとその一端側の底壁部１３ｂとを有する。

リアハウジング１３の円筒部１３ａ及び底壁部１３ｂと、固定スクロール２の底板２ａとにより、冷媒の吐出室Ｈ２が区画される。底板２ａの中心部には、圧縮冷媒の吐出通路（吐出孔）Ｌ２が形成され、吐出通路Ｌ２には一方向弁（吐出室Ｈ２からスクロールユニット１側への流れを規制する逆止弁）１７が付設される。吐出室Ｈ２内には、両渦巻きラップ２ｂ，３ｂ間に形成される密閉空間で圧縮された冷媒が吐出通路Ｌ２及び一方向弁１７を介して吐出される。吐出室Ｈ２内の圧縮冷媒は、底壁部１３ｂに形成される吐出ポートＰoutを介して冷媒回路の高圧側に吐出される。
尚、図示を省略するが、リアハウジング１３には、吐出室Ｈ２内の圧縮冷媒から潤滑油を分離するための適宜の分離手段が設けられる。この分離手段により潤滑油が分離された冷媒（微量の潤滑油が残存する冷媒を含む）が吐出ポートＰoutを介して冷媒回路の高圧側に吐出される。一方、分離手段により分離された潤滑油は、後述する圧力供給通路Ｌ３へ導かれる。図１では、潤滑油混合前又は潤滑油分離後の冷媒の流れは斜線付き矢印で示され、潤滑油と混合された冷媒（混合流体）の流れは太線矢印で示され、冷媒から分離された潤滑油の流れは白抜き矢印で示されている。

電動モータ２０は、ロータ２１と、ロータ２１の径方向外側に配置されるステータコアユニット２２とを含んで構成され、例えば、三相交流モータが適用される。例えば車両のバッテリー（図示省略）からの直流電流が、インバータ３０により交流電流に変換され、電動モータ２０へ給電される。

ロータ２１は、その径方向中心に形成された軸孔に嵌合（焼嵌め）される駆動軸２３を介して、ステータコアユニット２２の径方向内側で回転可能に支持される。駆動軸２３の一端部は、支持部１１ｂ１に回転可能に支持される。駆動軸２３の他端部は、センターハウジング１２に形成された貫通孔を挿通して、ベアリング１５によって回転可能に支持される。インバータ３０からの給電によりステータコアユニット２２に磁界が発生すると、ロータ２１に回転力が作用して駆動軸２３が回転駆動される。駆動軸２３の他端部は、クランク機構を介して可動スクロール３に連結されている。

本実施形態では、上記クランク機構は、このクランク機構を含む要部拡大図である図２に示すように、底板３ａの背圧室Ｈ３側端面に突出形成された円筒状のボス部２４と、駆動軸２３の他端部に設けたクランク２５に偏心状態で取付けられた偏心ブッシュ２６と、を含んで構成される。偏心ブッシュ２６はボス部２４内に回転可能に支持される。尚、駆動軸２３の他端部（クランク２５側端部）には、可動スクロール３の動作時の遠心力に対向するバランサウエイト２７が取付けられる。また、図示を省略したが、可動スクロール３の自転を阻止する自転阻止機構が適宜に備えられる。これにより、可動スクロール３は、その自転が阻止された状態で、上記クランク機構を介して固定スクロール２の軸心周りに公転旋回運動可能に構成される。

図３は、スクロール型圧縮機１００における冷媒流れを説明するためのブロック図である。
図１及び図３に示すように、冷媒回路の低圧側からの冷媒は、吸入ポートＰinを介して吸入室Ｈ１に導入され、その後、冷媒導入通路Ｌ１を介してスクロールユニット１の外端部付近の連通空間Ｈ４に導かれる。そして、連通空間Ｈ４内の冷媒は、両渦巻きラップ２ｂ，３ｂ間の密閉空間内に取り込まれ、この密閉空間内で圧縮される。圧縮された冷媒は、吐出通路Ｌ２及び一方向弁１７を経由して吐出室Ｈ２に吐出され、その後、吐出室Ｈ２から吐出ポートＰoutを介して冷媒回路の高圧側に吐出される。このようにして、吸入室Ｈ１を介して流入される冷媒を密閉空間内で圧縮し、この圧縮冷媒を、吐出室Ｈ２を介して吐出するスクロールユニット１が構成される。

さらに、スクロール型圧縮機１００は、図１及び図３に示すように、冷媒導入通路Ｌ１及び吐出通路Ｌ２に加えて、背圧室Ｈ３へ圧力を供給するための圧力供給通路Ｌ３、背圧室Ｈ３から圧力を逃がすための放圧通路Ｌ４、及び背圧調整弁４０による圧力調整に用いるＰｓ感知用通路Ｌ５を備える。

圧力供給通路Ｌ３は、吐出室Ｈ２と背圧室Ｈ３との間を連通する、背圧室Ｈ３の入口側（上流側）の通路である。上記分離手段（図示省略）により吐出室Ｈ２内の圧縮冷媒から分離された潤滑油は、圧力供給通路Ｌ３を介して背圧室Ｈ３内へ導かれて、各摺動部位の潤滑に供される。潤滑油が圧力供給通路Ｌ３を介して背圧室Ｈ３内に導入されることにより、背圧室内圧力Ｐｍが上昇する。

本実施形態では、圧力供給通路Ｌ３は、図１に具体的に示すように、吐出室Ｈ２と収容室１３ｃとを連通する通路と、一端が収容室１３ｃに開口すると共に他端が円筒部１３ａのセンターハウジング１２と当接する端面部分に開口する通路と、この通路に接続されると共に円筒部１２ａ及び底壁部１２ｂとを貫通して背圧室Ｈ３に開口する通路と、を含んで構成される。

図３に加えて図１を参照すると、本実施形態のスクロール型圧縮機では、圧力供給通路Ｌ３の途上において、背圧室Ｈ３の内圧（背圧室内圧力）Ｐｍを調整するための背圧調整弁４０が、圧力供給通路Ｌ３の一部を構成するように設けられ、具体的には、リアハウジング１３の底壁部１３ｂに形成される収容室１３ｃ内に収容される。この背圧調整弁４０は、吸入室内圧力Ｐｓ及び吐出室内圧力Ｐｄをそれぞれ感知すると共に各感知圧力の変動に連動して作動し、背圧室内圧力Ｐｍが各感知圧力に基づいて定まる所定圧力（以下において、「設定圧力」という）Ｐｃとなるように、弁開度を自律的に調整するものである。弁開度の調整によって、背圧室Ｈ３の入口側（上流側）に接続される圧力供給通路Ｌ３の開度が調整されて、吐出室Ｈ２内の圧縮冷媒から分離された潤滑油が背圧室Ｈ３へ流入する潤滑油流入量が調整され、その結果、背圧室内圧力Ｐｍが調整される。

放圧通路Ｌ４は、背圧室Ｈ３と吸入室Ｈ１との間を連通する、背圧室Ｈ３の出口側（下流側）の通路であり、背圧室Ｈ３内の潤滑油を吸入室Ｈ１へ流出させて背圧室内圧力Ｐｍを逃がすためのものである。放圧通路Ｌ４は、図１に具体的に示すように、駆動軸２３を貫通して形成され、駆動軸２３の中心軸に沿うように延びている。放圧通路Ｌ４の途上には、放圧通路Ｌ４を介した潤滑油の流出によって背圧室内圧力Ｐｍが過度に低下することを抑制するために、放圧通路Ｌ４の流路面積を絞って、背圧室Ｈ３からの潤滑油の流出量を制限するオリフィス５０が設けられる。オリフィス５０は、例えば、駆動軸２３の吸入室Ｈ１側（図１では、支持部１１ｂ１側）端部に設けられる。背圧室Ｈ３内の潤滑油は、放圧通路Ｌ４を通って、オリフィス５０により適宜に減圧されて吸入室Ｈ１に戻される。オリフィス５０の詳細については後述する。

Ｐｓ感知用通路Ｌ５は、背圧調整弁４０にて吸入室内圧力Ｐｓを感知するための通路である。本実施形態では、Ｐｓ感知用通路Ｌ５は、図１に示すように、一端が収容室１３ｃに開口し他端が円筒部１３ａの固定スクロール２と当接する端面部分に開口する通路と、この通路と接続されると共に底板２ａの外周部を貫通して連通空間Ｈ４に開口する通路とからなる。また、本実施形態では、図３に示すように、Ｐｓ感知用通路Ｌ５の所定部位から分岐して収容室１３ｃの底側に開口するＰｓ感知用分岐通路Ｌ５ａが設けられる。尚、図１では図の簡略化のためＰｓ感知用分岐通路Ｌ５ａは図示を省略されている。また、Ｐｓ感知用通路Ｌ５は連通空間Ｈ４に開口する場合を一例に挙げて説明するが、吸入室Ｈ１に直接的に開口させてもよい。

次に、背圧調整弁４０で背圧室内圧力Ｐｍを調整する必要性について説明する。
背圧室内圧力Ｐｍは、可動スクロール３を固定スクロール２側に向けて押圧する押圧力として作用する。スクロールユニット１による圧縮動作中において、底板３ａの背圧室Ｈ３側端面に作用する背圧室内圧力Ｐｍによる押圧力が、吸入室内圧力Ｐｓ及び吐出室内圧力Ｐｄの大きさに応じて底板３ａの密閉空間側端面に作用する圧縮反力より小さくなる（つまり、背圧不足状態になる）と、渦巻きラップ３ｂの突出側の端縁と底板２ａとの間に隙間が生じると共に、底板３ａと渦巻きラップ２ｂの突出側の端縁との間に隙間が生じて、圧縮機の体積効率が低下するおそれがある。一方、背圧室内圧力Ｐｍによる上記押圧力が上記圧縮反力よりも大きくなる（つまり、背圧過剰状態になる）と、両スクロール２，３間の摩擦力が大きくなるため圧縮機の機械効率が低下する。

このため、図４に示すように、吸入室内圧力Ｐｓ及び吐出室内圧力Ｐｄの各値において、背圧室内圧力Ｐｍによる押圧力が底板３ａの密閉空間側端面に作用する圧縮反力と一致するときの背圧室内圧力Ｐｍを設定圧力Ｐｃとし、背圧不足状態を回避すべく、背圧調整弁４０によって、背圧室内圧力Ｐｍが設定圧力Ｐｃまで上昇するように調整される。一方、背圧室内圧力Ｐｍが設定圧力Ｐｃを超えた場合には、背圧過剰状態を回避すべく、背圧調整弁４０によって、背圧室内圧力Ｐｍが設定圧力Ｐｃまで低下するように調整される。

図４において、吸入室内圧力ＰｓがＰｓ１、Ｐｓ２及びＰｓ３（Ｐｓ１＞Ｐｓ２＞Ｐｓ３）のときにおける設定圧力ＰｃをそれぞれＰｃ１、Ｐｃ２及びＰｃ３で示すと、設定圧力Ｐｃは、吐出室内圧力Ｐｄ及び吸入室内圧力Ｐｓとともに上昇するが、その上昇には、吐出室内圧力Ｐｄ及び吸入室内圧力Ｐｓのうち特に吸入室内圧力Ｐｓの上昇が支配的な影響を及ぼすことがわかる。

車両用空調装置において、一般的に、冷房運転の際の吐出室内圧力Ｐｄ（例えばＰｄ２）は暖房運転の際の吐出室内圧力Ｐｄ（例えばＰｄ３）よりも若干低く、冷房運転の際の吸入室内圧力Ｐｓ（例えばＰｓ２）は暖房運転の際の吸入室内圧力Ｐｓ（例えばＰｓ３）より高くなる。したがって、上記のように、設定圧力Ｐｃの上昇には特に吸入室内圧力Ｐｓの上昇が支配的な影響を及ぼすことから、冷房運転の際に背圧不足状態を回避するのに必要な背圧室内圧力Ｐｍ（例えばＰｍ２）は、暖房運転の際に背圧不足状態を回避するのに必要な背圧室内圧力Ｐｍ（例えばＰｍ３）よりも高くなるため、冷房運転の際の設定圧力Ｐｃ（例えばＰｃ２）は暖房運転の際の設定圧力Ｐｃ（例えばＰｃ３）よりも高くなる傾向にある。特に、過負荷状態の冷房運転の際には、より高い設定圧力Ｐｃ（例えばＰｃ１）が求められる。

次に、本実施形態における背圧調整弁４０の構造の一例を図１及び図５を参照して詳述する。図５は、背圧調整弁４０の概念図（概略断面図）である。

背圧調整弁４０は、そのハウジング４１の外周に配置されたＯリング４２と収容室１３ｃの内面との当接によって、収容室１３ｃを、吸入室内圧力Ｐｓが作用する第１領域、吐出室内圧力Ｐｄが作用する第２領域、背圧室内圧力Ｐｍが作用する第３領域、及び吸入室内圧力Ｐｓが作用する第４領域に区画する。背圧調整弁４０のハウジング４１内には、第２領域として、吐出室Ｈ２側の圧力供給通路Ｌ３により吐出室Ｈ２と連通するＰｄ導入室Ｈ５が形成され、第３領域として、Ｐｄ導入室Ｈ５と連通すると共に背圧室Ｈ３側の圧力供給通路Ｌ３により背圧室Ｈ３と連通する第１感圧室（弁室）Ｈ６が形成され、第４領域として、Ｐｓ感知用通路Ｌ５により吸入室Ｈ１（詳しくは空間Ｈ４）と連通する第２感圧室Ｈ７が形成される。

背圧調整弁４０は、第１ロッド４３ａと、第２ロッド４３ｂと、圧力供給通路Ｌ３を開閉するための弁体４３ｃと、を有して構成される弁ユニット４３を備えている。第１ロッド４３ａ及び第２ロッド４３ｂは、円柱状に形成されるとともに、一端どうしが弁体４３ｃを挟んで連結されて、Ｐｄ導入室Ｈ５から第１感圧室Ｈ６を通って第２感圧室Ｈ７まで延びる。第１ロッド４３ａの先端部がＰｄ導入室Ｈ５内に位置する共に第２ロッド４３ｂの先端部が第２感圧室Ｈ７へ位置し、第１ロッド４３ａがＰｄ導入室Ｈ５と第１感圧室Ｈ６とを連通する連通孔４１ａに挿通され、第２ロッド４３ｂが第１感圧室Ｈ６と第２感圧室Ｈ７とを連通する連通孔４１ｂに挿通される。弁体４３ｃは第１感圧室Ｈ６に配設される。この弁体４３ｃの一端面が連通孔４１ａの周縁を弁座４１ｃとして接離することにより、連通孔（弁孔）４１ａが開閉され、Ｐｄ導入室Ｈ５、連通孔４１ａ及び第１感圧室Ｈ６を経由してなる通路で一部が構成される圧力供給通路Ｌ３を開閉する。なお、第１感圧室Ｈ６から第２感圧室Ｈ７へ第２ロッド４３ｂの外周面に沿って潤滑油が漏出しないように、連通孔４１ｂと第２ロッド４３ｂとの間には図示省略のシール部材が介在している。

第２感圧室Ｈ７には、真空にされた内部に第１バネ４４が配設されると共に吸入室Ｈ１（＝Ｈ４）の内圧（吸入室内圧力Ｐｓ）を受圧するベローズ組立体４５が備えられる。ベローズ組立体４５は、受圧する力が第１バネ４４による弾性力より小さくなる場合は伸びる方向に変形し、その逆の場合は縮まる方向に変形する。ベローズ組立体４５の一端部を構成する支持部４５ａはハウジング４１に固定される。また、ベローズ組立体４５は、その他端部に第２ロッド４３ｂの先端部を受容可能に形成された凹部を有し、ベローズ組立体４５の他端部が第２ロッド４３ｂの先端部に対して接離可能に構成される。

背圧調整弁４０のハウジング４１内では、上記の第１領域として、第１ロッド４３ａの先端部に対して、Ｐｓ感知用分岐通路Ｌ５ａ及び貫通孔４１ｄを介して、吸入室内圧力Ｐｓが弁背圧として作用するように構成されている。また、ハウジング４１内において、ハウジング４１と第１ロッド４３ａの先端部との間には、第１ロッド４３ａを介して弁体４３ｃを開弁方向（図４参照）に弾性付勢する第２バネ４６が配置される。一方、第１バネ４４を含むベローズ組立体４５は、その他端部を第２ロッド４３ｂの先端部に当接した状態で伸びると、第２ロッド４３ｂを介して弁体４３ｃを閉弁方向に付勢する。

次に、スクロール型圧縮機１００における上記構成の背圧調整弁４０による背圧室内圧力Ｐｍの調整動作について概略説明する。

まず、背圧調整弁４０において、スクロールユニット１の圧縮動作中に弁体４３ｃに作用する力の釣り合いから、下記の式（１）が成立する。
Ｐｍ−Ｐｓ＝（Ｓｖ−Ｓａ１）／（Ｓｖ−Ｓａ２）×Ｐｄ
＋（Ｓｂ＋Ｓａ１−Ｓｖ）／（Ｓｖ−Ｓａ２）×Ｐｓ
＋（Ｆｃ−Ｆａ±ｆ）／（Ｓｖ−Ｓａ２） ・・・（１）
但し、Ｓａ１は第１ロッド４３ａの断面積、Ｓｂはベローズ組立体４５のベローズ有効面積、Ｓａ２は第２ロッド４３ｂの断面積、Ｓｖは弁体４３ｃの圧力受圧方向の断面積である。また、Ｆａは第１バネ４４の付勢力、Ｆｃは第２バネ４６の付勢力、ｆは第２ロッド４３ｂの摺動部位等の摩擦力である。また、上記各パラメータは、Ｓｖ＞Ｓａ２、Ｓｖ＞Ｓａ１、Ｓｂ＋Ｓａ１＞Ｓｖ、Ｆｃ＞Ｆａ±ｆの関係を満足している。

弁ユニット４３とベローズ組立体４５とで構成される感圧ユニット６０は、吐出室内圧力Ｐｄを、弁体４３ｃの面積（Ｓｖ−Ｓａ）を有する有効受圧部分により感圧し、背圧室内圧力Ｐｍを、弁体４３ｃの面積（Ｓｖ−Ｓｒ）を有する有効受圧部分により感圧し、吸入室内圧力Ｐｓを、ベローズ組立体４５の面積（Ｓｂ−Ｓｒ）を有する有効受圧部分（他端部）と面積Ｓａを有するロッド５２ａの一端部により感圧する。図４において説明したように、背圧調整弁４０の設定圧力Ｐｃは、一定の値に固定されるものではなく、暖房や冷房の運転中における吸入室内圧力Ｐｓ及び吐出室内圧力Ｐｄに応じて変動するものである。上記の式（１）において、Ｐｍ以外の変数は、ＰｄとＰｓだけであるため、Ｐｍを制御対象圧力とした場合、その設定圧力Ｐｃは、ＰｄとＰｓの各感知圧力に基づいて定まる。

感圧ユニット６０は、背圧室内圧力ＰｍがＰｄとＰｓの各感知圧力に基づいて定まる設定圧力Ｐｃより大きくなると、ベローズ組立体４５を伸長させることにより弁体４３ｃを閉弁方向に移動させて圧力供給通路Ｌ３の弁体４３ｃによる開度（弁開度）を小さくし、その結果、背圧室内圧力Ｐｍが設定圧力Ｐｃに向けて低下するように、前記弁開度を自律的に調整（制御）する。また、感圧ユニット６０は、背圧室内圧力Ｐｍが設定圧力Ｐｃより小さくなると、ベローズ組立体４５を収縮させることにより弁体４３ｃを開弁方向に移動させて弁開度を大きくし、その結果、背圧室内圧力Ｐｍが設定圧力Ｐｃに向けて上昇するように、弁開度を自律的に調整する。

このように背圧調整弁４０は、弁開度調整機構としての感圧ユニット６０により、吸入室内圧力Ｐｓ及び吐出室内圧力Ｐｄをそれぞれ感知すると共に各感知圧力に連動して作動し、背圧室内圧力Ｐｍが各感知圧力Ｐｄ，Ｐｓに基づいて定まる設定圧力Ｐｃとなるように、弁開度を自律的に調整する構成を備えている。したがって、背圧調整弁４０による弁開度の調整で得られる実際の背圧室内圧力Ｐｍａが、例えば図６において、吸入室内圧力ＰｓがＰｓ１のときにＰｍａ１で示され、Ｐｓ２のときにＰａ２で示され、Ｐｓ３のときにＰａ３で示されるとすると、実際の背圧室内圧力Ｐｍａ１〜Ｐｍａ３は、それぞれ、可動スクロール３と固定スクロール２との間に生じる摩擦力が過大とならない圧力レベルに調整されるはずである。すなわち、設定圧力Ｐｃ１、Ｐｃ２及びＰｃ３について、上記摩擦力が過大となるときの背圧室内圧力Ｐｍを、それぞれ、Ｐlim１、Ｐlim２及びＰlim３とすると、Ｐｍａ１はＰlim１以下となり、Ｐｍａ２はＰlim２以下となり、Ｐｍａ３はＰlim３以下となるはずである。

しかしながら、本発明の発明者は、例えば過負荷状態の冷房時等、背圧室内圧力Ｐｍが比較的高くなる圧縮運転状態（例えば設定圧力Ｐｃ１のとき）において、放圧通路Ｌ４の途上に設けられたオリフィス５０の絞り面積が固定されている場合には、図６の破線で示すように、実際の背圧室内圧力Ｐｍａ１´を、可動スクロール３と固定スクロール２との間に生じる摩擦力が過大とならない圧力レベルに抑制することが困難である、すなわち、実際の背圧室内圧力Ｐｍａ１´がＰlim１を超えてしまうという問題を発見した。これは、放圧通路Ｌ４を介して背圧室Ｈ３から吸入室Ｈ１へ流出する潤滑油の流出流量が、オリフィス５０による流量制限のために、背圧室内圧力Ｐｍを上記摩擦力が過大とならない圧力レベルに抑制できる程度に達していないことを意味する。このため、本発明の発明者は、以下で具体的に説明するように、オリフィス５０の構成として、絞り面積が背圧室内圧力Ｐｍに応じて自律的に変化する構成を採用した。

図７は、図１のＡ部を拡大してオリフィス５０の詳細を示す断面拡大図である。
オリフィス５０は、一端側の開口部５１ａが背圧室Ｈ３に向けて開口すると共に他端側の開口部５１ｂが吸入室Ｈ１に向けて開口する筒状の弾性体（樹脂等）であり、背圧室Ｈ３から放圧通路Ｌ４を介して吸入室Ｈ１へ流出する潤滑油がオリフィス５０を通過するとき、背圧室内圧力Ｐｍに応じて開口部５１ａ，５１ｂを含む開口全体が弾性的に変形して開口面積（絞り面積）が自律的に変化するように構成される。これにより、背圧室内応力Ｐｍが上昇するに従ってオリフィス５０の開口部５１ａ，５１ｂが弾性的に拡大変形するので、背圧室Ｈ３から放圧通路Ｌ４を介して吸入室Ｈ１へ流出する潤滑油の流出流量を増大させることができる。

ここで、オリフィス５０は、一端側の開口部５１ａが吸入室Ｈ１から背圧室Ｈ３に向かう方向で徐々に拡開して形成される傾斜面を有していることが好ましい。その理由を、オリフィス５０の変形に関するシミュレーション解析の結果を示した図８を参照して説明する。すなわち、図８（ａ）に示すように、一端側の開口部５１ａが傾斜面を有していない場合、変形前における一端側の開口部５１ａ（破線参照）は、背圧室Ｈ３から流出した潤滑油が一端側の端面５１ｃに作用する（白抜き矢印参照）ことで縮小変形して、変形後の開口部５１ａ’のように開口面積が小さくなる傾向にある。しかし、図８（ｂ）に示すように、一端側の開口部５１ａが傾斜面を有している場合には、変形前における一端側の開口部５１ａ（破線参照）は、背圧室Ｈ３から流出した潤滑油が傾斜面に作用する（白抜き矢印参照）ことで拡大変形して、変形後の開口部５１ａ’’のように開口面積が大きくなる傾向にある。このため、オリフィス５０が上記の傾斜面を有していると、背圧室内応力Ｐｍが上昇するに従って放圧通路Ｌ４を介した潤滑油の流出流量を増大させやすくなるからである。したがって、一端側の端面５１ｃを最小限にすべく、一端側の開口部５１ａにおいて、傾斜面が一端側の外縁５２まで延びるようにしてもよい。

より具体的には、オリフィス５０は円筒状に形成されて、一端側の開口部５１ａにおける傾斜面が一端側における外縁５２まで延びた構成とし、この傾斜面が、軸線ＡＸとのなす角度θを４５°以下とする円錐面を形成することが好ましい。これにより、潤滑油によってオリフィス５０に加わる力が、一端側の開口部５１ａの開口面積を小さくする方向に働くことを抑制できる。

このようなスクロール型圧縮機１００によれば、背圧室Ｈ３と吸入室Ｈ１とを連通する放圧通路Ｌ４の途上に設けられたオリフィス５０が、背圧室内圧力Ｐｍに応じて絞り面積が自律的に変化するように構成されているので、背圧室内圧力Ｐｍが比較的高くなる圧縮運転状態でも、背圧室内圧力Ｐｍを、可動スクロール３と固定スクロール２との間に生じる摩擦力が過大とならない圧力レベルに抑制することが可能となる。

なお、上記の実施形態において、背圧室Ｈ３の入口側に背圧調整弁４０を設けるとともに背圧室Ｈ３の出口側にオリフィス５０を設ける構成としたが、他の実施形態では背圧調整弁４０を省略した構成としてもよい。すなわち、背圧室Ｈ３の出口側に設けられたオリフィス５０によって、背圧室内圧力Ｐｍを、スクロール型圧縮機１００の圧縮運転状態に応じた圧力に調整するようにしてもよい。このように構成した場合においても、オリフィス５０は、背圧室内圧力Ｐｍに応じて絞り面積が自律的に変化するので、背圧室内圧力Ｐｍが比較的高くなる圧縮運転状態でも、背圧室内圧力Ｐｍを、可動スクロール３と固定スクロール２との間に生じる摩擦力が過大とならない圧力レベルに抑制することができる。

また、他の実施形態では、背圧室Ｈ３の出口側に、背圧調整弁４０に代えて、圧力供給通路Ｌ３の流路面積を絞る別のオリフィスを設けた構成として、オリフィス５０と別のオリフィスとで協働して背圧室内圧力Ｐｍの調整を行ってもよい。別のオリフィスはオリフィス５０と同様に絞り面積が可変となるように構成してもよい。このように構成したスクロール型圧縮機１００においても、上記の実施形態と同様に、背圧室内圧力Ｐｍを、可動スクロール３と固定スクロール２との間に生じる摩擦力が過大とならない圧力レベルに抑制することができる。

上記の実施形態において、オリフィス５０を弾性体としたが、これに代えて、オリフィス５０を弾性部材と剛性部材との組み合せによって構成することもできる。すなわち、オリフィス５０は、開口部５１ａ，５１ｂ等、放圧通路Ｌ４を流れる潤滑油と接触する部分に剛性部材を配置し、剛性部材の外側にスプリング等の弾性部材を配置して、剛性部材が背圧室内圧力Ｐｍに応じて駆動軸２３（放圧通路Ｌ４）の径方向に移動できるように構成されてもよい。このように構成されたオリフィス５０によっても、背圧室内圧力Ｐｍに応じて絞り面積を自律的に変化させることができる。

以上、本発明者にとってなされた発明を上記の実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能であることはいうまでもない。例えば、スクロール型圧縮機１００は車両用空調装置に限らず定置式の空調装置等にも適用され得るが、スクロール型圧縮機１００が車両用空調装置に適用される場合には、駆動源を電動モータ２０からエンジンに代えた構成として、エンジンの回転力を、プーリを介して駆動軸２３に伝達するようにしてもよい。また、背圧調整弁４０は、吸入室内圧力Ｐｓ及び吐出室内圧力Ｐｄをそれぞれ感知すると共に各感知圧力の変動に連動して作動し、背圧室内圧力Ｐｍが各感知圧力に基づいて定まる設定圧力Ｐｃとなるように、弁開度を自律的に調整するものであれば、いかなる構成であってもよく、また、その収容場所をリアハウジング１３に限るものではない。さらに、放圧通路Ｌ４は、駆動軸２３を貫通して形成された構成に限らず、これに代えて、底壁部１２ｂ、円筒部１２ａ、周壁部１１ａの内部を通って、背圧室Ｈ３と吸入室Ｈ１との間を連通する連通孔として構成されてもよい。

１ スクロールユニット
２ 固定スクロール
３ 可動スクロール
１０ ハウジング
４０ 背圧調整弁
５０ オリフィス
５１ａ 一端側の開口部
５１ｂ 他端側の開口部
５２ 一端側の外縁
１００ スクロール型圧縮機
Ｐｓ 吸入室内圧力
Ｐｄ 吐出室内圧力
Ｐｍ 背圧室内圧力
Ｌ３ 圧力供給通路
Ｌ４ 放圧通路
Ｈ１ 吸入室
Ｈ２ 吐出室
Ｈ３ 背圧室

Claims (7)

1. 流体の吸入室及び吐出室を有するハウジングと、
   互いに噛み合わされる固定スクロール及び可動スクロールを有し、前記可動スクロールが前記固定スクロールの軸心周りに公転旋回運動されることにより、両スクロール間の密閉空間の容積を徐々に減少させ、前記吸入室を介して流入される流体を前記密閉空間内で圧縮し、この圧縮流体を、前記吐出室を介して吐出するスクロールユニットと、
   前記可動スクロールの前記固定スクロールとは反対側の端面と前記ハウジングとの間に形成される背圧室と、
   前記吐出室と前記背圧室との間を連通する圧力供給通路と
   前記背圧室と前記吸入室との間を連通する放圧通路と、
   前記放圧通路の途上に設けられて前記放圧通路の流路面積を絞るオリフィスと、
   を備え、
   前記オリフィスは、前記背圧室の内圧に応じて絞り面積が自律的に変化するように構成された、スクロール型圧縮機。
2. 前記オリフィスは弾性体である、請求項１に記載のスクロール型圧縮機。
3. 前記オリフィスは、一端側の開口部が前記背圧室に向けて開口し他端側の開口部が前記吸入室に向けて開口する筒状に形成され、前記一端側の開口部が前記背圧室に向けて徐々に拡開して形成される傾斜面を有している、請求項１又は請求項２に記載のスクロール型圧縮機。
4. 前記傾斜面は前記一端側の外縁まで延びている、請求項３に記載のスクロール型圧縮機。
5. 前記オリフィスは円筒状に形成され、前記傾斜面と軸線とのなす角度が４５°以下である円錐面を形成する、請求項４に記載のスクロール型圧縮機。
6. 前記圧力供給通路の途上には、前記吸入室の内圧及び前記吐出室の内圧を感知して、これらの感知圧力に応じて弁開度を自律的に調整する背圧調整弁が設けられた、請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載のスクロール型圧縮機。
7. 前記圧力供給通路の途上には、前記圧力供給通路の流路面積を絞る別のオリフィスが設けられた、請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載のスクロール型圧縮機。