JP2019138210A - スクロール圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】スクロール圧縮機の消費電力が増加する事態を抑制する。【解決手段】スクロール圧縮機１０１は、ケーシング１０と、モータ１６と、クランクシャフト１７と、圧縮機構１５と、ハウジング２３とを備える。ケーシング１０は、油溜まり部１０ａを有する。ハウジング２３は、モータ１６の上方においてクランクシャフト１７を回転可能に支持する。ケーシング１０の内部において、ハウジング２３より下方の高圧空間７１にある油溜まり部１０ａの油は、第１油流路９１又は第２油流路を経由して、ハウジング２３より上方の圧縮室４０に供給される。第１油流路９１は、クランクシャフト１７の内部に形成される通路を含む。第２油流路は、クランクシャフト１７の外部に形成される通路を含む。油溜まり部１０ａの油面が所定の高さ位置よりも高くなっている間に、油溜まり部１０ａの油は、第２油流路を経由して圧縮室４０に供給される。【選択図】図９

Description

スクロール圧縮機

従来、固定スクロール及び可動スクロールを有し、両スクロールの間で冷媒等の流体を圧縮するスクロール圧縮機が、空気調和装置及び冷凍装置等に用いられている。特許文献１（特開２００１−２１４８７２号公報）には、可動スクロールを駆動するためのモータがケーシング内に収容され、ケーシング下部に潤滑油が貯留される油溜まり部が形成されているスクロール圧縮機が開示されている。

しかし、スクロール圧縮機において、モータの低速回転時には油溜まり部の油の量が多く、モータのロータが油溜まり部の油に浸かることがある。その場合、ロータの回転が油の攪拌抵抗によって妨げられ、スクロール圧縮機の消費電力が増加する事態が生じ得る。

第１観点のスクロール圧縮機は、ケーシングと、モータと、クランクシャフトと、圧縮機構と、ハウジングとを備える。ケーシングは、油溜まり部を有する。モータは、ケーシングに収容される。クランクシャフトは、モータによって駆動される。圧縮機構は、クランクシャフトに対して偏心回転する可動スクロール、及び、固定スクロールを有する。ハウジングは、モータの上方においてクランクシャフトを回転可能に支持する。ケーシングの内部において、ハウジングより下方の第１空間にある油溜まり部の油は、第１油流路又は第２油流路を経由して、ハウジングより上方の第２空間に供給される。第１油流路は、クランクシャフトの内部に形成される通路を含む。第２油流路は、クランクシャフトの外部に形成される通路を含む。油溜まり部の油面が所定の高さ位置よりも高くなっている間に、油溜まり部の油は、第２油流路を経由して第２空間に供給される。

第１観点のスクロール圧縮機は、消費電力が増加する事態を抑制する。

第２観点のスクロール圧縮機は、第１観点の圧縮機であって、第２空間は、可動スクロール及び固定スクロールによって形成される。油溜まり部の油は、第１空間と第２空間との間の圧力差によって、第２油流路を経由して第２空間に供給される。

第３観点のスクロール圧縮機は、第１観点又は第２観点の圧縮機であって、油溜まり部の油は、可動スクロールと固定スクロールとが互いに摺動する摺動部を介して、第２空間に供給される。

第４観点のスクロール圧縮機は、第１観点から第３観点のいずれかの圧縮機であって、第２油流路は、第１空間に設けられる給油管の内部の通路を含む。給油管は、油溜まり部から第２空間に向かって延びている。

第５観点のスクロール圧縮機は、第４観点の圧縮機であって、給油管は、油溜まり部の油が流入する開口を有する。開口の高さ位置は、モータのロータの下端の高さ位置よりも低い。

第５観点のスクロール圧縮機は、消費電力が増加する事態を抑制する。

第６観点のスクロール圧縮機は、第４観点又は第５観点の圧縮機であって、給油管は、開閉機構を有する。開閉機構は、油溜まり部の油面が所定の高さ位置よりも高くなっている場合に給油管の内部の通路を開き、高くなっていない場合に給油管の内部の通路を閉じる。

第７観点のスクロール圧縮機は、第１観点から第６観点のいずれかの圧縮機であって、第２油流路は、ハウジング及び固定スクロールの内部に形成される通路をさらに含む。

第８観点のスクロール圧縮機は、第７観点の圧縮機であって、第１油流路は、ハウジング及び固定スクロールの内部に形成される通路をさらに含む。第２油流路は、ハウジング又は固定スクロールの内部において第１油流路と合流する。

第１実施形態に係るスクロール圧縮機１０１の縦断面図である。 固定スクロール２４の下面図である。 可動スクロール２６の上面図である。 可動スクロール２６の第２ラップ２６ｂ、及び、圧縮室４０が示された固定スクロール２４の下面図である。 ハウジング給油路２３ｃの近傍における図１の拡大図である。 給油管８１の下端部の近傍における図１の拡大図である。 開閉機構８２によって給油管８１の内部の通路が閉じている状態を示す図である。 開閉機構８２によって給油管８１の内部の通路が開いている状態を示す図である。 第１油流路９１が示されたスクロール圧縮機１０１の縦断面図である。 第２油流路９２が示されたスクロール圧縮機１０１の縦断面図である。 変形例Ａにおける第１油流路９１が示されたスクロール圧縮機１０１の縦断面図である。

（１）スクロール圧縮機の全体構成
スクロール圧縮機１０１は、空気調和装置及び冷凍装置等に用いられる。スクロール圧縮機１０１は、冷媒回路を循環する冷媒を圧縮する。図１は、スクロール圧縮機１０１の縦断面図である。スクロール圧縮機１０１は、主として、ケーシング１０と、圧縮機構１５と、ハウジング２３と、オルダム継手３９と、モータ１６と、下部軸受６０と、クランクシャフト１７と、吸入管１９と、吐出管２０と、給油管８１とから構成される。次に、スクロール圧縮機１０１の各構成要素について説明する。

（１−１）ケーシング
ケーシング１０は、円筒形状の胴部ケーシング部１１と、椀形状の上壁部１２と、椀形状の底壁部１３とから構成される。上壁部１２は、胴部ケーシング部１１の上端部に気密状に溶接されている。底壁部１３は、胴部ケーシング部１１の下端部に気密状に溶接されている。

ケーシング１０は、ケーシング１０の内部及び外部において圧力及び温度が変化した場合に、変形及び破損が起こりにくい剛性部材で成形されている。ケーシング１０は、胴部ケーシング部１１の円筒形状の軸方向が鉛直方向に沿うように設置されている。

ケーシング１０の内部には、主として、圧縮機構１５と、ハウジング２３と、オルダム継手３９と、モータ１６と、下部軸受６０と、クランクシャフト１７と、給油管８１とが収容されている。ケーシング１０には、吸入管１９及び吐出管２０が気密状に溶接されている。

ケーシング１０の内部空間の底部には、潤滑油が貯留される空間である油溜まり部１０ａが形成されている。潤滑油は、スクロール圧縮機１０１の運転中において、圧縮機構１５及びクランクシャフト１７等の潤滑性を良好に保つために使用される冷凍機油である。

（１−２）圧縮機構
圧縮機構１５は、低温低圧の冷媒ガスを吸引して圧縮し、高温高圧の冷媒ガス（以下、「圧縮冷媒」という。）を吐出する。圧縮機構１５は、主として、固定スクロール２４と、可動スクロール２６とから構成される。固定スクロール２４は、ケーシング１０に対して固定されている。可動スクロール２６は、固定スクロール２４に対して公転運動を行う。図２は、鉛直方向に沿って視た固定スクロール２４の下面図である。図３は、鉛直方向に沿って視た可動スクロール２６の上面図である。

（１−２−１）固定スクロール
固定スクロール２４は、第１鏡板２４ａと、第１ラップ２４ｂとを有する。第１ラップ２４ｂは、第１鏡板２４ａの下面から直立している。第１ラップ２４ｂは、鉛直方向に沿って見た場合に、渦巻き形状を有している。第１鏡板２４ａの下面には、図２に示されるように、Ｃ字形状の油溝２４ｅが形成されている。第１ラップ２４ｂの外側において、第１鏡板２４ａの内部には、油連絡通路２４ｆが形成されている。油連絡通路２４ｆの一端は、固定スクロール２４の下面に開口し、他端は、油溝２４ｅと連通している。

第１鏡板２４ａには、主吸入孔２４ｃが形成されている。主吸入孔２４ｃは、吸入管１９と、後述する圧縮室４０とを接続する空間である。主吸入孔２４ｃは、低温低圧の冷媒ガスを吸入管１９から圧縮室４０に導入するための空間である。

図１に示されるように、第１鏡板２４ａの上面には、円柱形状の窪みである拡大凹部４２が形成されている。拡大凹部４２の底面には、吐出孔４１が形成されている。吐出孔４１は、圧縮室４０と連通する。

固定スクロール２４には、カバー部材４４が、ボルト４９によって締結されている。ボルト４９は、カバー部材４４を貫通して、第１鏡板２４ａに固定されている。カバー部材４４は、固定スクロール２４の拡大凹部４２を塞いでいる。固定スクロール２４及びカバー部材４４は、ガスケット（図示せず）を介してシールされている。拡大凹部４２にカバー部材４４が覆い被せられることにより、圧縮機構１５の運転音を消音させるマフラー空間４５が形成される。

第１鏡板２４ａには、第１圧縮冷媒流路（図示せず）が形成されている。第１圧縮冷媒流路は、マフラー空間４５と連通し、かつ、固定スクロール２４の下面に開口している。第１圧縮冷媒流路は、この開口を介して、後述する第２圧縮冷媒流路と連通している。

（１−２−２）可動スクロール
可動スクロール２６は、第２鏡板２６ａと、第２ラップ２６ｂと、上端軸受２６ｃとを有する。第２ラップ２６ｂは、第２鏡板２６ａの上面から直立している。第２ラップ２６ｂは、鉛直方向に沿って見た場合に、渦巻き形状を有している。上端軸受２６ｃは、第２鏡板２６ａの下面の中央部から直立している。上端軸受２６ｃは、円筒形状を有している。

固定スクロール２４及び可動スクロール２６は、第１ラップ２４ｂと第２ラップ２６ｂとが噛み合うことにより、第１鏡板２４ａと、第１ラップ２４ｂと、第２鏡板２６ａと、第２ラップ２６ｂとによって囲まれる空間である圧縮室４０を形成する。圧縮室４０の容積は、可動スクロール２６の公転運動によって周期的に変化する。可動スクロール２６の公転中に、固定スクロール２４の第１鏡板２４ａ及び第１ラップ２４ｂの下面は、可動スクロール２６の第２鏡板２６ａ及び第２ラップ２６ｂの上面と摺動する。以下、可動スクロール２６と摺動する第１鏡板２４ａの表面を、スラスト摺動面２４ｄと呼ぶ。

図４は、可動スクロール２６の第２ラップ２６ｂ、及び、圧縮室４０が示された固定スクロール２４の下面図である。図４において、ハッチングされた領域は、スラスト摺動面２４ｄを表す。図４に示されるように、固定スクロール２４の油溝２４ｅは、スラスト摺動面２４ｄに納まるように第１鏡板２４ａの下面に形成されている。

（１−３）ハウジング
ハウジング２３は、圧縮機構１５の下方、かつ、モータ１６の上方に配置されている。ハウジング２３の外周面は、胴部ケーシング部１１の内周面に気密状に接合されている。これにより、ケーシング１０の内部空間は、ハウジング２３の下方の高圧空間７１と、ハウジング２３の上方の背圧空間７２とに区画されている。図１に示されるように、背圧空間７２は、ハウジング２３と固定スクロール２４との間に挟まれている空間である。油溜まり部１０ａは、高圧空間７１の底部に位置している。ハウジング２３は、固定スクロール２４を載置し、固定スクロール２４と共に可動スクロール２６を挟み込んでいる。ハウジング２３の外周部には、第２圧縮冷媒流路（図示せず）が形成されている。第２圧縮冷媒流路は、ハウジング２３の外周部を鉛直方向に貫通する孔である。第２圧縮冷媒流路は、ハウジング２３の上面において第１圧縮冷媒流路と連通し、ハウジング２３の下面において高圧空間７１と連通する。すなわち、圧縮機構１５の吐出孔４１は、マフラー空間４５、第１圧縮冷媒流路及び第２圧縮冷媒流路を介して、高圧空間７１と連通する。

ハウジング２３の上面には、クランク室２３ａと呼ばれる窪みが形成されている。ハウジング２３には、ハウジング貫通孔３１が形成されている。ハウジング貫通孔３１は、クランク室２３ａの底面の中央部から、ハウジング２３の下面の中央部まで、ハウジング２３を鉛直方向に貫通する孔である。以下、ハウジング２３の一部であり、かつ、ハウジング貫通孔３１の周囲の部分を、上部軸受３２と呼ぶ。

ハウジング２３には、クランク室２３ａと高圧空間７１とを連通する油排出通路２３ｂが形成されている。クランク室２３ａにおいて、油排出通路２３ｂの開口は、クランク室２３ａの底面付近に形成されている。

また、ハウジング２３の内部には、圧縮機構１５に潤滑油を供給するためのハウジング給油路２３ｃが形成されている。ハウジング給油路２３ｃは、第１給油孔２３ｄと、第２給油孔２３ｅと、第３給油孔２３ｆとから構成される。図５は、ハウジング給油路２３ｃの近傍における図１の拡大図である。

第１給油孔２３ｄは、クランク室２３ａの底面の外周部に形成された環状溝２３ｇから、ケーシング１０に向かって斜め上方に延びている。第１給油孔２３ｄの一端は、環状溝２３ｇの内部に開口しており、他端は、第２給油孔２３ｅに開口している。

第２給油孔２３ｅは、ハウジング２３を鉛直方向に貫通している。第２給油孔２３ｅには、スクリュー部材２３ｈが挿入されている。スクリュー部材２３ｈの頭部２３ｉは、第２給油孔２３ｅの下端を閉塞している。第２給油孔２３ｅは、スクリュー部材２３ｈによって流路が絞られている。すなわち、スクリュー部材２３ｈは、第２給油孔２３ｅを流れる潤滑油を減圧する絞り機構を構成している。また、第２給油孔２３ｅの上端は、ハウジング２３の上面の外周部に開口し、固定スクロール２４の油連絡通路２４ｆと連通している。クランク室２３ａの潤滑油は、環状溝２３ｇ、第１給油孔２３ｄ、第２給油孔２３ｅ及び油連絡通路２４ｆを経由して油溝２４ｅに流入し、スラスト摺動面２４ｄを介して圧縮室４０に供給される。

第３給油孔２３ｆは、第２給油孔２３ｅよりも外側に形成されている。第３給油孔２３ｆの一端は、ハウジング２３の下面の外周部に開口し、他端は、第２給油孔２３ｅに開口している。第３給油孔２３ｆは、後述する給油管８１の内部の通路と連通している。第１給油孔２３ｄ及び第３給油孔２３ｆは、スクリュー部材２３ｈの下方において、ほぼ同じ高さ位置で第２給油孔２３ｅに開口している。

（１−４）オルダム継手
オルダム継手３９は、公転している可動スクロール２６の自転を防止するための部材である。オルダム継手３９は、背圧空間７２において、可動スクロール２６とハウジング２３との間に配置されている。

（１−５）モータ
モータ１６は、ハウジング２３の下方に配置されるブラシレスＤＣモータである。モータ１６は、主として、ステータ５１と、ロータ５２とを有する。

ステータ５１は、主として、ステータコア５１ａと、複数のコイル５１ｂとから構成される。ステータコア５１ａは、ケーシング１０の内周面に固定される円筒形状の部材である。ステータコア５１ａは、複数のティース（図示せず）を有する。ティースに巻線が巻かれることで、コイル５１ｂが形成される。

ステータコア５１ａの外周面には、複数のコアカットが形成されている。コアカットは、ステータコア５１ａの上端面から下端面に亘って鉛直方向に形成される溝である。コアカットは、ステータコア５１ａの周方向に沿って所定の間隔で形成されている。コアカットは、胴部ケーシング部１１とステータコア５１ａとの間を鉛直方向に延びるコアカット通路５５を形成する。

ロータ５２は、ステータコア５１ａの内側に配置される円柱形状の部材である。ステータコア５１ａの内周面と、ロータ５２の外周面との間には、エアギャップが形成されている。ロータ５２は、クランクシャフト１７に連結されている。ロータ５２は、クランクシャフト１７を介して、圧縮機構１５に接続されている。ロータ５２は、回転軸１６ａの周りにクランクシャフト１７を回転させる。回転軸１６ａは、ロータ５２の中心軸を通る。

（１−６）下部軸受
下部軸受６０は、モータ１６の下方に配置される。下部軸受６０の外周面は、ケーシング１０の内周面に接合されている。下部軸受６０は、クランクシャフト１７を回転可能に支持する。下部軸受６０には、油分離板６２が取り付けられている。油分離板６２は、ケーシング１０の内部に収容される板状部材である。油分離板６２は、下部軸受６０の上端面に固定されている。

（１−７）クランクシャフト
クランクシャフト１７は、その軸方向が鉛直方向に沿うように配置されている。クランクシャフト１７の上端部の軸心は、上端部を除く部分の軸心に対して偏心している。クランクシャフト１７は、バランスウェイト１８を有する。バランスウェイト１８は、ハウジング２３の下方かつモータ１６の上方の高さ位置において、クランクシャフト１７に密着して固定されている。

クランクシャフト１７は、ロータ５２の回転中心部を鉛直方向に貫通して、ロータ５２に連結されている。クランクシャフト１７の上端部は、可動スクロール２６の上端軸受２６ｃに嵌め込まれている。これにより、クランクシャフト１７は、可動スクロール２６に接続されている。クランクシャフト１７は、上部軸受３２及び下部軸受６０によって回転可能に支持されている。

クランクシャフト１７の内部には、主給油路６１が形成されている。主給油路６１は、クランクシャフト１７の軸方向（鉛直方向）に沿って延びている。主給油路６１の上端は、クランクシャフト１７の上端面と第２鏡板２６ａの下面との間の空間である油室８３と連通している。主給油路６１の下端は、油溜まり部１０ａに連通している。

クランクシャフト１７は、主給油路６１から分岐する第１副給油路６１ａ、第２副給油路６１ｂ及び第３副給油路６１ｃを有している。第１副給油路６１ａ、第２副給油路６１ｂ及び第３副給油路６１ｃは、水平方向に延びている。第１副給油路６１ａは、クランクシャフト１７と、可動スクロール２６の上端軸受２６ｃとの摺動部に開口している。第２副給油路６１ｂは、クランクシャフト１７と、ハウジング２３の上部軸受３２との摺動部に開口している。第３副給油路６１ｃは、クランクシャフト１７と下部軸受６０との摺動部に開口している。

（１−８）吸入管
吸入管１９は、ケーシング１０の外部から圧縮機構１５へ、冷媒回路の冷媒を導入するための管である。吸入管１９は、ケーシング１０の上壁部１２を貫通する。ケーシング１０の内部において、吸入管１９の端部は、固定スクロール２４の主吸入孔２４ｃに嵌め込まれている。

（１−９）吐出管
吐出管２０は、高圧空間７１からケーシング１０の外部へ、圧縮冷媒を吐出するための管である。吐出管２０は、ケーシング１０の胴部ケーシング部１１を貫通する。吐出管２０は、高圧空間７１を水平方向に貫通する。ケーシング１０の内部において、吐出管２０の端部は、ハウジング２３とモータ１６との間の高さ位置にある。

（１−１０）給油管
給油管８１は、高圧空間７１に設置され、かつ、油溜まり部１０ａから圧縮室４０に向かって延びている管状部材である。給油管８１は、油溜まり部１０ａに貯留されている潤滑油を、ハウジング２３の第３給油孔２３ｆまで導くための部材である。給油管８１は、クランクシャフト１７の外部に形成される油流路を形成する。給油管８１は、主として、垂直管部８１ａと、水平管部８１ｂと、開閉機構８２とから構成される。図６は、給油管８１の下端部の近傍における図１の拡大図である。図６では、ステータ５１が省略されている。

垂直管部８１ａは、給油管８１の大部分を構成し、かつ、鉛直方向に沿って延びている部分である。垂直管部８１ａの上端部は、ハウジング２３の下面に形成される第３給油孔２３ｆの開口に挿入されて、ハウジング２３に固定されている。垂直管部８１ａは、コアカット通路５５を通っている。水平管部８１ｂは、ケーシング１０からクランクシャフト１７に向かって水平方向に延びている部分である。水平管部８１ｂのケーシング１０側の端部は、垂直管部８１ａの下端部と連結されている。水平管部８１ｂの内部の通路は、垂直管部８１ａの内部の通路と連通している。そのため、給油管８１の内部の通路は、全体としてＬ字形状を有している。水平管部８１ｂのクランクシャフト１７側の端部は、ステータ５１の下方において、高圧空間７１に開口している給油管開口８１ｃである。給油管開口８１ｃの高さ位置は、モータ１６のロータ５２の下端面の高さ位置の近傍である。以下、ロータ５２の下端面の高さ位置を、ロータ下端位置Ｈ１と呼ぶ。垂直管部８１ａ及び水平管部８１ｂは、例えば、金属製である。

開閉機構８２は、水平管部８１ｂに取り付けられ、給油管８１の内部の通路を開閉する。開閉機構８２は、給油管開口８１ｃの近傍に設けられている。開閉機構８２は、油溜まり部１０ａに貯留されている潤滑油の油面の高さ位置に応じて、給油管８１の内部の通路を開閉する。具体的には、開閉機構８２は、油溜まり部１０ａの油面が所定の高さ位置よりも高くなっている場合に給油管８１の内部の通路を開き、高くなっていない場合に給油管８１の内部の通路を閉じる。所定の高さ位置とは、図６に示されるロータ下端位置Ｈ１である。図１に示されるように、ロータ５２の下面にバランスウェイト５２ａが取り付けられている場合、ロータ下端位置Ｈ１は、バランスウェイト５２ａの下面の高さ位置である。

図６には、開閉機構８２の一例が示されている。開閉機構８２は、主として、栓部材８２ａと蓋部材８２ｂとから構成されている。栓部材８２ａは、水平管部８１ｂを鉛直方向に貫通する貫通孔を通るように設置されている。栓部材８２ａは、鉛直方向に移動可能に設置されている。栓部材８２ａは、潤滑油より比重が小さく、かつ、潤滑油と反応して劣化しにくい素材によって形成されている。栓部材８２ａは、例えば、樹脂製である。蓋部材８２ｂは、水平管部８１ｂの上側において、栓部材８２ａを覆うように設置されている。蓋部材８２ｂは、水平管部８１ｂに固定されている。蓋部材８２ｂは、例えば、水平管部８１ｂと同じ金属製である。

図７及び図８は、図６の開閉機構８２の動作を説明するための図である。図７は、開閉機構８２によって給油管８１の内部の通路が閉じている状態を示す図である。図８は、開閉機構８２によって給油管８１の内部の通路が開いている状態を示す図である。油溜まり部１０ａの油面の高さ位置である油面位置Ｈ２がロータ下端位置Ｈ１よりも高くなっていない場合、図７に示されるように開閉機構８２は閉状態にある。一方、油面位置Ｈ２がロータ下端位置Ｈ１よりも高くなっている場合、図８に示されるように開閉機構８２は開状態にある。

図７に示されるように、開閉機構８２が閉状態である間、水平管部８１ｂの内部の通路は栓部材８２ａによって塞がれているので、高圧空間７１の潤滑油及び圧縮冷媒は、給油管８１の内部の通路を流れることができない。一方、図８に示されるように、開閉機構８２が開状態である間、水平管部８１ｂの内部の通路は栓部材８２ａによって塞がれていないので、高圧空間７１の潤滑油は、給油管８１の内部の通路を流れることができる。しかし、栓部材８２ａの下端の高さ位置は油面位置Ｈ２よりも低いため、高圧空間７１の圧縮冷媒は、栓部材８２ａに阻害されて給油管８１の内部の通路を流れることができない。

油面位置Ｈ２が所定の高さ位置よりも高くなると、栓部材８２ａの下端部は、油溜まり部１０ａに貯留されている潤滑油と接触する。油溜まり部１０ａの潤滑油と接触している栓部材８２ａには、潤滑油の浮力が作用しているので、栓部材８２ａは潤滑油に浮いている状態になる。この状態では、油面位置Ｈ２が上昇すると栓部材８２ａも上昇し、反対に、油面位置Ｈ２が下降すると栓部材８２ａも下降する。開閉機構８２が閉状態の場合、油面位置Ｈ２の上昇によって栓部材８２ａが所定の位置まで上昇すると、開閉機構８２は開状態となる。反対に、開閉機構８２が開状態の場合、油面位置Ｈ２の下降によって栓部材８２ａが所定の位置まで下降すると、開閉機構８２は閉状態となる。このように、開閉機構８２は、油面位置Ｈ２の変化に応じて、開状態と閉状態との間を移行する。

栓部材８２ａは、油面位置Ｈ２が低い状態でも水平管部８１ｂから抜け落ちないように、水平管部８１ｂの貫通孔を通過できない形状の頭部８２ｃを有している。また、栓部材８２ａは、油面位置Ｈ２の上昇により鉛直方向上方にどんなに浮き上がっても水平管部８１ｂから外れないように、その上部が蓋部材８２ｂによって覆われている。すなわち、蓋部材８２ｂは、油面位置Ｈ２の上昇に起因して栓部材８２ａが上昇する範囲を制限する。

（２）スクロール圧縮機の動作
最初に、スクロール圧縮機１０１内部における冷媒の流れについて説明する。次に、スクロール圧縮機１０１内部における潤滑油の流れについて説明する。

（２−１）冷媒の流れ
モータ１６が駆動してロータ５２が回転し始めると、ロータ５２に連結されているクランクシャフト１７が軸回転を始める。クランクシャフト１７の軸回転運動は、上端軸受２６ｃを介して可動スクロール２６に伝達される。クランクシャフト１７の上端部の軸心は、クランクシャフト１７の回転軸に対して偏心している。そのため、クランクシャフト１７の軸回転運動によって、可動スクロール２６は、クランクシャフト１７に対して偏心回転し、固定スクロール２４に対して公転運動を行う。また、可動スクロール２６は、オルダム継手３９を介してハウジング２３と係合している。そのため、可動スクロール２６が公転運動している間、可動スクロール２６の自転が防止される。

圧縮される前の低温低圧の冷媒は、吸入管１９から主吸入孔２４ｃを経由して、圧縮機構１５の圧縮室４０に供給される。可動スクロール２６の公転運動により、圧縮室４０は容積を徐々に減少させながら固定スクロール２４の外周部から中心部に向かって移動する。その結果、圧縮室４０の冷媒は圧縮されて圧縮冷媒となる。圧縮冷媒は、吐出孔４１からマフラー空間４５に吐出された後、第１圧縮冷媒流路及び第２圧縮冷媒流路を経由して、モータ１６の上方の高圧空間７１へ吐出される。その後、圧縮冷媒は、一部のコアカット通路５５を下方に向かって流れて、モータ１６の下方の高圧空間７１に到達する。その後、圧縮冷媒は、流れの向きを反転させて、他のコアカット通路５５、及び、モータ１６のエアギャップを上方に向かって流れて、モータ１６の上方の高圧空間７１に到達する。その後、圧縮冷媒は、吐出管２０からスクロール圧縮機１０１の外部に吐出される。

（２−２）潤滑油の流れ
スクロール圧縮機１０１では、油溜まり部１０ａに貯留されている潤滑油は、第１油流路９１又は第２油流路９２を経由して、圧縮機構１５の圧縮室４０に供給される。第１油流路９１は、少なくとも、クランクシャフト１７の内部に形成される主給油路６１を含む。第２油流路９２は、少なくとも、クランクシャフト１７の外部に設置される給油管８１の内部の通路を含む。第１油流路９１及び第２油流路９２は、途中で合流している。

最初に、ハウジング１５の下方に位置する油溜まり部１０ａに貯留されている潤滑油が、ハウジング１５の上方に位置する圧縮室４０に供給される機構について説明する。モータ１６が駆動してロータ５２が回転し始めると、ロータ５２に連結されているクランクシャフト１７が軸回転を始める。クランクシャフト１７の軸回転運動によって圧縮機構１５が冷媒を圧縮し、高圧空間７１に圧縮冷媒が供給されると、高圧空間７１の圧力が上昇する。高圧空間７１は、第１油流路９１又は第２油流路９２を介して油溝２４ｅと連通し、かつ、油溝２４ｅはスラスト摺動面２４ｄを介して背圧空間７２又は圧縮室４０に連通している。背圧空間７２は、高圧空間７１よりも低圧となっている。そのため、高圧空間７１と背圧空間７２との間には、圧力差が発生している。その結果、油溜まり部１０ａに貯留されている潤滑油は、この圧力差によって吸引されて、第１油流路９１又は第２油流路９２を流れて上昇し、圧縮室４０に供給される。次に、第１油流路９１を通過する潤滑油の流れ、及び、第２油流路９２を通過する潤滑油の流れについて、それぞれ説明する。

図９は、第１油流路９１が示されたスクロール圧縮機１０１の縦断面図である。第１油流路９１は、油溜まり部１０ａから、主給油路６１、クランク室２３ａ、第１給油孔２３ｄ、第２給油孔２３ｅ、油連絡通路２４ｆ及び油溝２４ｅを経由して、圧縮室４０に至る流路である。油溜まり部１０ａに貯留されている潤滑油は、高圧空間７１と背圧空間７２との圧力差によって主給油路６１を上昇する。主給油路６１を上昇する潤滑油のほとんどは、順に、第３副給油路６１ｃ、第２副給油路６１ｂ及び第１副給油路６１ａに分流する。第３副給油路６１ｃを流れる潤滑油は、クランクシャフト１７と下部軸受６０との間の摺動部を潤滑した後、高圧空間７１に流入して油溜まり部１０ａに戻る。第２副給油路６１ｂを流れる潤滑油は、クランクシャフト１７と、ハウジング２３の上部軸受３２との間の摺動部を潤滑した後、高圧空間７１及びクランク室２３ａに流入する。高圧空間７１に流入した潤滑油は、油溜まり部１０ａに戻る。第１副給油路６１ａを流れる潤滑油は、クランクシャフト１７と、可動スクロール２６の上端軸受２６ｃとの間の摺動部を潤滑した後、クランク室２３ａに流入する。主給油路６１を通過して油室８３に流入した潤滑油は、クランクシャフト１７と、可動スクロール２６の上端軸受２６ｃとの間の摺動部を潤滑した後、クランク室２３ａに流入する。油室８３、第１副給油路６１ａ及び第２副給油路６１ｂからクランク室２３ａに流入した潤滑油の一部は、油排出通路２３ｂを経由して高圧空間７１に流入し、油溜まり部１０ａに戻る。油室８３、第１副給油路６１ａ及び第２副給油路６１ｂからクランク室２３ａに流入した潤滑油の大部分は、環状溝２３ｇからハウジング給油路２３ｃに流入する。ハウジング給油路２３ｃに流入した潤滑油は、さらに、第１給油孔２３ｄ、第２給油孔２３ｅ及び油連絡通路２４ｆを順に通過して、油溝２４ｅに供給される。油溝２４ｅに供給された潤滑油の一部は、スラスト摺動面２４ｄをシールしながら、背圧空間７２及び圧縮室４０に漏れ出す。このとき、漏れ出した高温の潤滑油は、背圧空間７２及び圧縮室４０に存在する低温の冷媒ガスを加熱する。また、背圧空間７２の潤滑油は、冷媒と共に、圧縮室４０に流入する。圧縮室４０に流入した潤滑油は、微小な油滴の状態で圧縮冷媒に混入される。圧縮冷媒に混入された潤滑油は、圧縮冷媒と同じ経路を通って、圧縮室４０から高圧空間７１に流入する。その後、潤滑油は、圧縮冷媒と共にコアカット通路５５を下降した後に、油分離板６２に衝突する。油分離板６２に付着した潤滑油は、高圧空間７１を落下して油溜まり部１０ａに戻る。

図１０は、第２油流路９２が示されたスクロール圧縮機１０１の縦断面図である。第２油流路９２は、油溜まり部１０ａから、給油管８１の内部の通路、第３給油孔２３ｆ、第２給油孔２３ｅ、油連絡通路２４ｆ及び油溝２４ｅを経由して、圧縮室４０に至る流路である。すなわち、第１油流路９１及び第２油流路９２は、第２給油孔２３ｅにおいて合流する。図８に示されるように開閉機構８２が開状態である場合、油溜まり部１０ａに貯留されている潤滑油は、高圧空間７１と背圧空間７２との圧力差によって、給油管開口８１ｃから給油管８１内に流入して、給油管８１の内部の通路を上昇する。給油管８１を通過した潤滑油は、ハウジング給油路２３ｃに流入する。ハウジング給油路２３ｃに流入した潤滑油は、さらに、第３給油孔２３ｆ、第２給油孔２３ｅ及び油連絡通路２４ｆを順に通過して、油溝２４ｅに供給される。油溝２４ｅに供給された潤滑油は、上述したように、圧縮室４０に流入し、最終的に油溜まり部１０ａに戻る。

また、開閉機構８２が開状態である間、油溜まり部１０ａに貯留されている潤滑油は、第１油流路９１又は第２油流路９２を経由して圧縮室４０に供給されるので、油溜まり部１０ａに貯留されている潤滑油の量が減少して油面は徐々に低下する。そして、油面が所定の位置まで低下すると、開閉機構８２は、図８に示される開状態から、図７に示される閉状態に移行する。これにより、油溜まり部１０ａに貯留される潤滑油の量（油面の高さ位置）が制限される。

（３）スクロール圧縮機の特徴
（３−１）
スクロール圧縮機１０１では、モータ１６の回転速度が高いほど、油溜まり部１０ａから吸引されて吐出管２０から吐出される潤滑油の量が増加する傾向がある。そのため、スクロール圧縮機１０１の内部に予め封入される潤滑油の量は、モータ１６の高速回転時においても、油溜まり部１０ａに十分な量の潤滑油が確保される程度に設定されている。

しかし、スクロール圧縮機１０１の起動直後等、モータ１６の低速回転時には、油溜まり部１０ａから吸引される潤滑油の量が少ないため、油溜まり部１０ａには多量の潤滑油が貯留されている。この場合、モータ１６のロータ５２は、油溜まり部１０ａに貯留されている潤滑油に浸っていないことが好ましい。なぜなら、ロータ５２が潤滑油に浸かっている状態でモータ１６が駆動すると、ロータ５２の回転が潤滑油の攪拌抵抗によって妨げられ、スクロール圧縮機１０１の消費電力が増加するおそれがあるからである。

スクロール圧縮機１０１は、モータ１６の低速回転時にロータ５２が潤滑油に浸らないようにするために、給油管８１を備えている。給油管８１は、油溜まり部１０ａに潤滑油が多量に貯留されている場合、具体的には、油溜まり部１０ａの油面の高さ位置がロータ５２（バランスウェイト５２ａ）の下端の高さ位置よりも高い場合に、油溜まり部１０ａに貯留されている潤滑油を吸引して圧縮室４０に供給する。そのため、モータ１６の低速回転時には、クランクシャフト１７の内部の主給油路６１を含む第１油流路９１、及び、給油管８１の内部の通路を含む第２油流路９２の両方を経由して、潤滑油が油溜まり部１０ａから圧縮室４０に供給される。これにより、モータ１６の低速回転時においても、油溜まり部１０ａから潤滑油が効率的に吸引されて圧縮室４０に供給されるので、油溜まり部１０ａに貯留されている潤滑油にロータ５２が浸ってしまう事態の発生が抑制される。すなわち、高圧空間７１に給油管８１を設けることで、モータ１６の低速回転時においてもロータ５２（バランスウェイト５２ａ）が潤滑油に浸らないようにして、ロータ５２の回転が潤滑油の攪拌抵抗によって妨げられないようにすることができる。従って、スクロール圧縮機１０１は、ロータ５２の回転が妨げられることによって消費電力が増加する事態の発生を抑制することができる。

（３−２）
スクロール圧縮機１０１では、モータ１６の回転速度が低いほど、固定スクロール２４の第１ラップ２４ｂと、可動スクロール２６の第２ラップ２６ｂとの間の隙間が大きくなる傾向がある。これは、モータ１６の回転速度が低いほど、可動スクロール２６の第２ラップ２６ｂに作用する遠心力が小さいことに起因する。そして、第１ラップ２４ｂと第２ラップ２６ｂとの間の隙間であるラップ間隙間が大きいほど、圧縮室４０の冷媒がラップ間隙間から漏れやすくなり、圧縮機効率が低下する。

しかし、スクロール圧縮機１０１では、クランクシャフト１７の内部の主給油路６１を含む第１油流路９１に加えて、給油管８１の内部の通路を含む第２油流路９２が設けられているので、モータ１６の低速回転時においても圧縮室４０に十分な量の潤滑油が供給される。そのため、モータ１６の低速回転時においても、圧縮室４０に供給された潤滑油によってラップ間隙間がシールされるので、圧縮室４０の冷媒がラップ間隙間から漏れにくい。従って、スクロール圧縮機１０１は、起動直後等の低速運転時における圧縮機効率の低下を抑制することができる。

（３−３）
スクロール圧縮機１０１では、給油管８１は、開閉機構８２を有する。油溜まり部１０ａの油面の高さ位置がロータ５２の下端の高さ位置よりも高い間、開閉機構８２は開状態となっており、油溜まり部１０の潤滑油は給油管８１の内部の通路を流れることができる。しかし、開閉機構８２が開状態となっている間でも、高圧空間７１の圧縮冷媒は、栓部材８２ａに阻害されて給油管８１の内部の通路を流れることができない。また、開閉機構８２が閉状態となっている間も、高圧空間７１の圧縮冷媒は、給油管８１の内部の通路を流れることができない。そのため、開閉機構８２によって、高圧空間７１の圧縮冷媒が給油管８１の内部の通路を流れて圧縮室４０に流入することが抑制される。冷媒が圧縮されている圧縮室４０に高温高圧の圧縮冷媒が流入すると、圧縮機効率が低下するおそれがある。従って、スクロール圧縮機１０１は、起動直後等の低速運転時における圧縮機効率の低下を抑制することができる。

（４）変形例
（４−１）変形例Ａ
スクロール圧縮機１０１では、第１油流路９１は、ハウジング２３の内部に形成されるハウジング給油路２３ｃ、及び、固定スクロール２４の内部に形成される油連絡通路２４ｆを含む。しかし、第１油流路９１は、少なくともクランクシャフト１７内部の主給油路６１を含んでいれば、ハウジング給油路２３ｃ及び油連絡通路２４ｆを含んでいなくてもよい。

図１１は、本変形例における第１油流路９１が示されたスクロール圧縮機１０１の縦断面図である。図１１では、可動スクロール２６の第２鏡板２６ａに、給油細孔６３が形成されている。給油細孔６３は、第２鏡板２６ａの外周部の上方の空間と、上端軸受２６ｃの内側の空間とを連通している。油室８３は、第２鏡板２６ａの給油細孔６３を介して、油溝２４ｅに連通している。この場合、第１油流路９１は、油溜まり部１０ａから、主給油路６１、給油細孔６３及び油溝２４ｅを経由して、圧縮室４０に至る流路である。油溜まり部１０ａに貯留されている潤滑油は、高圧空間７１と背圧空間７２との圧力差によって主給油路６１を上昇し、給油細孔６３及び油溝２４ｅを経由して、圧縮室４０に供給される。なお、本変形例では、ハウジング給油路２３ｃは、第１給油孔２３ｄを有さない。すなわち、第１油流路９１及び第２油流路９２は、第２給油孔２３ｅで合流せず、油溝２４ｅで合流する。

（４−２）変形例Ｂ
スクロール圧縮機１０１では、図８に示されるように、油面位置Ｈ２がロータ下端位置Ｈ１よりも高くなっている場合に開閉機構８２が開状態となり、高くなっていない場合に閉状態となるように、給油管８１が適切に位置に取り付けられている。具体的には、給油管８１の給油管開口８１ｃの高さ位置が、モータ１６のロータ５２の下端面の高さ位置の近傍になるように、給油管８１が設置されている。この場合、少なくとも、給油管開口８１ｃの下端の高さ位置が、ロータ５２の下端面の高さ位置よりも低くなるように、給油管８１が設置されることが好ましい。また、給油管開口８１ｃの上端の高さ位置が、ロータ５２の下端面の高さ位置よりも低くなるように、給油管８１が設置されることがより好ましい。これにより、油溜まり部１０ａに貯留されている潤滑油がロータ５２の下端面に接触することなく、給油管開口８１ｃから給油管８１の内部に潤滑油が流入することができるので、ロータ５２の回転が潤滑油の攪拌抵抗によって妨げられることが抑制される。

（４−３）変形例Ｃ
スクロール圧縮機１０１では、第１油流路９１及び第２油流路９２は、ハウジング２３の内部に形成されているハウジング給油路２３ｃで合流する。具体的には、第１油流路９１及び第２油流路９２は、第２給油孔２３ｅにおいて、スクリュー部材２３ｈの下方で合流する。

しかし、第１油流路９１及び第２油流路９２は、他の位置で合流してもよい。例えば、第１油流路９１及び第２油流路９２は、第２給油孔２３ｅにおいて、スクリュー部材２３ｈの上方で合流してもよい。この場合、第１給油孔２３ｄは、スクリュー部材２３ｈの下方において、第２給油孔２３ｅに開口し、かつ、第３給油孔２３ｆは、スクリュー部材２３ｈの上方において、第２給油孔２３ｅに開口してもよい。

また、第１油流路９１及び第２油流路９２は、固定スクロール２４の油連絡通路２４ｆで合流してもよい。この場合、第３給油孔２３ｆは、ハウジング２３の内部で第２給油孔２３ｅに開口せず、ハウジング２３を鉛直方向に貫通する。固定スクロール２４は、第３給油孔２３ｆと連通し、かつ、油連絡通路２４ｆに開口する通路をさらに備える。これにより、給油管８１及び第３給油孔２３ｆを通過した潤滑油は、主給油路６１及び第２給油孔２３ｅを通過した潤滑油と、油連絡通路２４ｆで合流する。

（４−４）変形例Ｄ
スクロール圧縮機１０１では、開閉機構８２は、主として、栓部材８２ａと蓋部材８２ｂとから構成されている。しかし、開閉機構８２は、油面位置Ｈ２に応じて開状態と閉状態との間を移行できる構成を有していれば、栓部材８２ａ及び蓋部材８２ｂ以外の部材から構成されてもよい。

以上、本開示の実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載された本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。

スクロール圧縮機は、空気調和装置及び冷凍装置等に利用可能である。

１０ ケーシング
１０ａ 油溜まり部
１５ 圧縮機構
１６ モータ
１７ クランクシャフト
２３ ハウジング
２４ 固定スクロール
２４ｄ スラスト摺動面（摺動部）
２６ 可動スクロール
４０ 圧縮室（第２空間）
５２ ロータ
７１ 高圧空間（第１空間）
８１ 給油管
８１ｃ 給油管開口（開口）
８２ 開閉機構
９１ 第１油流路
９２ 第２油流路
１０１ スクロール圧縮機

特開２００１−２１４８７２号公報

Claims (8)

1. 油溜まり部（１０ａ）を有するケーシング（１０）と、
   前記ケーシングに収容されるモータ（１６）と、
   前記モータによって駆動されるクランクシャフト（１７）と、
   前記クランクシャフトに対して偏心回転する可動スクロール（２６）、及び、固定スクロール（２４）を有する圧縮機構（１５）と、
   前記モータの上方において前記クランクシャフトを回転可能に支持するハウジング（２３）と、
   を備え、
   前記ケーシングの内部において、前記ハウジングより下方の第１空間（７１）にある前記油溜まり部の油は、第１油流路（９１）又は第２油流路（９２）を経由して、前記ハウジングより上方の第２空間（４０）に供給され、
   前記第１油流路は、前記クランクシャフトの内部に形成される通路を含み、
   前記第２油流路は、前記クランクシャフトの外部に形成される通路を含み、
   前記油溜まり部の油面が所定の高さ位置よりも高くなっている間に、前記油溜まり部の油は、前記第２油流路を経由して前記第２空間に供給される、
   スクロール圧縮機（１０１）。
2. 前記第２空間は、前記可動スクロール及び前記固定スクロールによって形成され、
   前記油溜まり部の油は、前記第１空間と前記第２空間との間の圧力差によって、前記第２油流路を経由して前記第２空間に供給される、
   請求項１に記載のスクロール圧縮機。
3. 前記油溜まり部の油は、前記可動スクロールと前記固定スクロールとが互いに摺動する摺動部（２４ｄ）を介して、前記第２空間に供給される、
   請求項１又は２に記載のスクロール圧縮機。
4. 前記第２油流路は、前記第１空間に設けられる給油管（８１）の内部の通路を含み、
   前記給油管は、前記油溜まり部から前記第２空間に向かって延びている、
   請求項１から３のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機。
5. 前記給油管は、前記油溜まり部の油が流入する開口（８１ｃ）を有し、
   前記開口の高さ位置は、前記モータのロータ（５２）の下端の高さ位置よりも低い、
   請求項４に記載のスクロール圧縮機。
6. 前記給油管は、前記油溜まり部の油面が所定の高さ位置よりも高くなっている場合に前記給油管の内部の通路を開き、高くなっていない場合に前記給油管の内部の通路を閉じる開閉機構（８２）を有する、
   請求項４又は５に記載のスクロール圧縮機。
7. 前記第２油流路は、前記ハウジング及び前記固定スクロールの内部に形成される通路をさらに含む、
   請求項１から６のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機。
8. 前記第１油流路は、前記ハウジング及び前記固定スクロールの内部に形成される通路をさらに含み、
   前記第２油流路は、前記ハウジング又は前記固定スクロールの内部において前記第１油流路と合流する、
   請求項７に記載のスクロール圧縮機。

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