JP2022160173A - スクロール圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】固定スクロールに挿入される吸入管を備えたスクロール圧縮機であって、冷凍サイクル装置の効率低下を抑制可能なスクロール圧縮機を提供する。【解決手段】スクロール圧縮機は、圧縮室Ｓｃを形成する固定スクロール３０及び可動スクロール４０を有する圧縮機構２０、圧縮機構を駆動するモータ、圧縮機構及びモータを収容するケーシング１０、吸入管１８ａ、及びシール部材２００を備える。固定スクロールには、吸入孔３６ａが形成されている。ケーシングの内部空間は、圧縮機構を挟んで、モータが配置される高圧空間と、低圧空間Ｓ２と、に区画される。吸入管は、ケーシングを貫通して延び、一部が低圧空間Ｓ２に配置され、固定スクロールの吸入孔に挿入される。シール部材は、吸入管の出口開口１８ａａの近傍の第３空間Ｓ３と低圧空間Ｓ２とを連通する、吸入孔の内周面３７と吸入管の外周面１９との間の隙間に配置され、隙間をシールする。【選択図】図２

Description

スクロール圧縮機に関する。

従来、特許文献１（特開２００３－２８６９４９号公報）のように、ケーシングの内部空間が、圧縮機構を挟んで、吸入管の少なくとも一部が配置される低圧空間と、モータの配置される高圧空間と、に区画されるスクロール圧縮機が知られている。このような構造のスクロール圧縮機では、吸入管が、高圧空間ではなく、高圧空間に比べ比較的低温の冷媒が存在する低圧空間に配置されるため、吸入管を流れて圧縮室へと流入する冷媒の温度上昇を抑制できる。

しかし、スクロール圧縮機の低圧空間に存在する冷媒は、圧縮機構が発生する熱等が原因で、冷媒回路から吸入管に流入する冷媒より高温になる場合がある。この場合に、低圧空間の冷媒が圧縮機構に吸入されると、圧縮機構には、冷媒回路から吸入管に流入する冷媒に比べ、密度の低い冷媒が流入することとなる。密度の低い冷媒が圧縮機構に流入すると、スクロール圧縮機を使用する冷凍サイクル装置の冷媒循環量が減少し、冷凍サイクル装置の効率が低下するという課題がある。

第１観点のスクロール圧縮機は、圧縮機構と、モータと、ケーシングと、吸入管と、シール部材と、を備える。圧縮機構は、固定スクロールと、可動スクロールと、を有する。固定スクロールには、吸入孔が形成されている。可動スクロールは、固定スクロールと組み合わされて圧縮室を形成する。モータは、圧縮機構を駆動する。ケーシングは、圧縮機構及びモータを収容する。ケーシングの内部空間は、圧縮機構を挟んで、モータが配置される高圧空間と、低圧空間と、に区画される。吸入管は、ケーシングを貫通して延びる。吸入管は、少なくとも一部が低圧空間に配置される。吸入管は、固定スクロールの吸入孔に挿入される。シール部材は、吸入管の出口開口近傍の空間と低圧空間とを連通する、吸入孔の内周面と吸入孔に挿入される吸入管の外周面との間の隙間、に配置され、隙間をシールする。

第１観点のスクロール圧縮機では、吸入孔の内周面と吸入管の外周面との間の隙間をシール部材でシールしているため、冷媒回路から吸入管に流入する冷媒に比べて密度の低い低圧空間の冷媒が、圧縮機構に流入する事態の発生を抑制できる。その結果、スクロール圧縮機を使用する冷凍サイクル装置の冷媒循環量が減少し、冷凍サイクル装置の効率が低下するという問題の発生を抑制できる。

第２観点のスクロール圧縮機は、第１観点のスクロール圧縮機であって、スクロール圧縮機の停止時には、低圧空間と、圧縮機構の最外周の圧縮室とは、固定スクロールと可動スクロールの鏡板との間の微小隙間を介して連通する。

第２観点のスクロール圧縮機では、スクロール圧縮機の停止時には、低圧空間と圧縮機構の最外周の圧縮室とを連通させて、圧縮機構の最外周の圧縮室から低圧空間に、比較的低温低圧の冷媒を導くことができる。その結果、吸入管を流れて圧縮室へと流入する冷媒の温度上昇を抑制できるよう、低圧空間を、比較的低温の冷媒が存在する空間とすることができる。

第３観点のスクロール圧縮機は、第２観点のスクロール圧縮機であって、スクロール圧縮機の運転中には、低圧空間と、圧縮機構の最外周の圧縮室とは、固定スクロールと可動スクロールの鏡板との間に一時的に生じる微小隙間を介して連通する。

吸入孔の内周面と吸入管の外周面との隙間をシールしない従来のスクロール圧縮機では、吸入孔の内周面と吸入管の外周面との隙間を介して吸入管と低圧空間とを連通させることで、低圧空間を比較的温度の低い冷媒が存在する空間としている。

一方、本開示のスクロール圧縮機では、シール部材により低圧空間から圧縮室への冷媒の吸込みを抑制することで、吸入孔の内周面と吸入管の外周面との隙間を介して、吸入管と低圧空間とを連通させることができなくなる。

仮に、吸入孔の内周面と吸入管の外周面との隙間をシールすることで、スクロール圧縮機の運転中に低圧空間が密閉空間になるとする。この場合には、圧縮機構が発生する熱等が原因で、低圧空間の冷媒の温度が次第に上昇し、吸入管を流れて圧縮室へと流入する冷媒の温度上昇を抑制するという効果が次第に得られにくくなるおそれがある。

しかし、本願開示者は、シール部材で吸入孔の内周面と吸入管の外周面との隙間をシールすることで、これまでの構造では特に有用ではなかった、固定スクロールと可動スクロールの鏡板との間に一時的に生じる微小隙間を、比較的低温の冷媒が存在する圧縮機構の最外周の圧縮室と、低圧空間とを連通させるために利用可能であることを見出した。よって、圧縮機構に低圧空間の冷媒が流入しないように吸入孔の内周面と吸入管の外周面との隙間をシールしても、吸入管を流れて圧縮室へと流入する冷媒の温度上昇を低圧空間により抑制できる。

第４観点のスクロール圧縮機は、第１観点から第３観点のいずれかスクロール圧縮機であって、スクロール圧縮機の定常運転時において、吸入管を介してスクロール圧縮機に供給される冷媒の温度は－１０℃以下である。

スクロール圧縮機が－１０℃以下という非常に低い吸入温度条件で運転される場合、圧縮機構からの熱伝導等により加熱された低圧空間の冷媒ガスが圧縮機構に供給されると、冷凍サイクル装置の効率に比較的大きな悪影響を与える可能性がある。

これに対し、本開示のスクロール圧縮機では、吸入孔の内周面と吸入管の外周面との隙間をシール部材でシールして圧縮機構に低圧空間の冷媒が圧縮機構に流入することを抑制しているので、冷凍サイクル装置の効率低下を抑制できる。

本開示の圧縮機の一実施形態に係るスクロール圧縮機の概略縦断面図である。 図１のスクロール圧縮機の吸入管と固定スクロールとの接続箇所周辺の拡大概略縦断面図である。 吸入孔の内周面と吸入孔に挿入される吸入管の外周面との間の隙間にシール部材を設けない、従来のスクロール圧縮機における冷媒の流れを説明する図である。

本開示の圧縮機の実施形態を、図面を参照しながら説明する。

以下では、説明の便宜上、位置や向きを説明するために、「上」、「下」等の表現を用いる場合がある。断りの無い場合、「上」、「下」等の表現の表す位置や向きは、図中の矢印に従う。

また、以下では、「平行」、「直交」、「水平」、「垂直」、「同一」等の表現を用いる場合があるが、これらの表現は、厳密な意味で「平行」、「直交」、「水平」、「垂直」、「同一」である場合に限定されない。「平行」、「直交」、「水平」、「垂直」、「同一」等の表現は、実質的に「平行」、「直交」、「水平」、「垂直」、「同一」である場合を含む意味で用いられる。

（１）全体構成
本開示の圧縮機の一実施形態に係るスクロール圧縮機１００の概要を、図１を参照しながら説明する。図１は、スクロール圧縮機１００の概略縦断面図である。

スクロール圧縮機１００は、低温用の冷凍機、空気調和装置、給湯装置、床暖房装置等の蒸気圧縮式冷凍サイクルを利用する冷凍サイクル装置に用いられる。スクロール圧縮機１００は、例えば、冷凍サイクル装置の熱源ユニットに搭載され、冷凍サイクル装置の冷媒回路の一部を構成する。

本実施形態では、スクロール圧縮機１００は、低温用の冷凍機で使用される。用途上、スクロール圧縮機１００に吸入される冷媒の温度（吸入温度）は、－１０℃以下であり、例えば－３０℃である。

本開示のスクロール圧縮機１００は、全密閉型圧縮機である。スクロール圧縮機１００は、冷凍サイクルにおける低圧の冷媒を吸入し、吸入した冷媒を圧縮して冷凍サイクルにおける高圧（以後、単に高圧と呼ぶ場合がある）にして吐出する。スクロール圧縮機１００が圧縮する冷媒は、例えばＨＦＣ冷媒のＲ１３４ａである。ただし、Ｒ１３４ａは例示に過ぎず、スクロール圧縮機１００が圧縮する冷媒は、Ｒ１３４ａ以外のＨＦＣ冷媒であってもよい。また、スクロール圧縮機１００が圧縮する冷媒は、例えば、Ｒ１２３４ｙｆ等のＨＦＯ冷媒であってもよい。

スクロール圧縮機１００は、図１に示すように、ケーシング１０、圧縮機構２０、モータ７０、駆動軸８０、及び下部軸受ハウジング９０を主に有する。圧縮機構２０は、固定スクロール３０、可動スクロール４０、及びハウジング５０を主に含む。

（２）詳細構成
ケーシング１０、圧縮機構２０、モータ７０、駆動軸８０、及び下部軸受ハウジング９０の詳細について、図１に加え、図２を更に参照しながら説明する。図２は、スクロール圧縮機１００の吸入管１８ａと圧縮機構２０の固定スクロール３０との接続箇所周辺の、拡大概略縦断面図である。

（２－１）ケーシング
スクロール圧縮機１００は、縦長円筒状のケーシング１０を有する（図１参照）。

ケーシング１０は、円筒部１２と、上蓋１４ａと、下蓋１４ｂと、を主に有する。

円筒部１２は、中心軸Ｏに沿って延びる、両端が開口した円筒状の部材である。本実施形態では、中心軸Ｏは、上下方向に延びる。

上蓋１４ａは、円筒部１２の上方に設けられ、円筒部１２の上方の開口を塞ぐ。下蓋１４ｂは、円筒部１２の下方に設けられ、円筒部１２の下方の開口を塞ぐ。円筒部１２と、上蓋１４ａ及び下蓋１４ｂとは、気密を保つように、例えば溶接により固定されている。

ケーシング１０は、スクロール圧縮機１００を構成する各種の部品や部材を内部に収容する。ケーシング１０に収容される部品や部材には、圧縮機構２０、モータ７０、駆動軸８０、及び下部軸受ハウジング９０を含む（図１参照）。

ケーシング１０内の上部には、圧縮機構２０が配置されている。圧縮機構２０の下方には、モータ７０が配置されている。モータ７０の下方には、下部軸受ハウジング９０が配置されている。ケーシング１０の底部には、油溜空間１６が形成されている。油溜空間１６には、スクロール圧縮機１００の各種摺動部を潤滑するための冷凍機油が溜められている。

ケーシング１０の内部空間Ｓは、圧縮機構２０を挟んで、第１空間Ｓ１と、第２空間Ｓ２と、に区画される。第１空間Ｓ１は、圧縮機構２０より下方（圧縮機構２０のハウジング５０の下方）の空間である。第２空間Ｓ２は、圧縮機構２０より上方（圧縮機構２０のハウジング５０の上方）の空間である。

第１空間Ｓ１は、高圧空間の一例である。第１空間Ｓ１には、圧縮機構２０による圧縮後の冷媒が流入する。スクロール圧縮機１００が定常運転状態になると、第１空間Ｓ１の圧力は、スクロール圧縮機１００がその一部を構成する冷凍サイクルにおける高圧の空間となる。なお、ここで、スクロール圧縮機１００の定常運転状態とは、スクロール圧縮機１００の運転開始後に、ある程度時間が経過し、スクロール圧縮機１００の運転が安定した状態を意味する。

第２空間Ｓ２は、低圧空間の一例である。ここでの低圧空間は、スクロール圧縮機１００が定常運転状態になった際に、その圧力が高圧空間の圧力より低い空間を意味する。要するに、第２空間Ｓ２は、スクロール圧縮機１００が定常運転状態になった際に、第１空間Ｓ１より圧力の低い空間である。

また、スクロール圧縮機１００が定常運転状態となった際に、第２空間Ｓ２内の冷媒の温度は、スクロール圧縮機１００が冷媒回路から吸入する冷媒の温度より高く、第１空間Ｓ１内の冷媒の温度より低い。冷媒の種類や運転条件によっても異なるが、例えば、スクロール圧縮機１００が冷媒回路から吸入する冷媒の温度は－３０℃であり、第２空間Ｓ２の温度は数十度（例えば５０～６０℃）であり、第１空間Ｓ１の温度は１００℃以上である。

本実施形態のスクロール圧縮機１００では、モータ７０は、高圧空間の一例である第１空間Ｓ１に配置される。言い換えれば、本実施形態のスクロール圧縮機１００は、いわゆる高圧ドーム型のスクロール圧縮機である。第１空間Ｓ１の下部は、油溜空間１６として機能する。油溜空間１６は、圧縮機構２０のハウジング５０とモータ７０との間の空間と、円筒部１２と後述するモータ７０のステータ７２との間に形成されている隙間や、後述するモータ７０のステータ７２とロータ７４との間に形成されている隙間等を介して連通している（図１参照）。

ケーシング１０には、吸入管１８ａ、吐出管１８ｂ及びインジェクション管１８ｃが、ケーシング１０の内部と外部とを連通するように取り付けられている（図１参照）。

吸入管１８ａは、図２のように、ケーシング１０の上蓋１４ａを貫通して設けられる。吸入管１８ａは、少なくとも一部が、第２空間Ｓ２に配置されている。言い換えれば、吸入管１８ａは、少なくとも一部が、第２空間Ｓ２により周囲を囲まれている。吸入管１８ａの形状を限定するものではないが、本実施形態の吸入管１８ａは、Ｌ字形状である。吸入管１８ａは、上蓋１４ａの側壁を貫通して水平方向に延びた後、９０度向きを変えて、後述する圧縮機構２０の固定スクロール３０に向かって下方に延びる。吸入管１８ａの一端（ケーシング１０の外部の端部）は、冷凍サイクル装置の図示しない配管に接続される。吸入管１８ａの他端（ケーシング１０の内部の端部）は、圧縮機構２０の固定スクロール３０の吸入孔３６ａに挿入される。

吸入孔３６ａの内周面３７と、吸入孔３６ａに挿入される吸入管１８ａの外周面１９との間には、隙間が存在する。そのため、従来のスクロール圧縮機１００のように後述するシール部材２００が存在しない場合には、図３に矢印で示したように、この隙間を介して、第２空間Ｓ２の冷媒が、吸入管１８ａの出口開口１８ａａ近傍の第３空間Ｓ３（図３参照）に吸入される。隙間が比較的小さい場合でも、流体の流れを抑制するシール部材２００が存在しない場合には、吸入孔３６ａの内周面３７と、吸入孔３６ａに挿入される吸入管１８ａの外周面１９との間を冷媒が流れて、第２空間Ｓ２の冷媒が、第３空間Ｓ３に吸入される。第３空間Ｓ３は、後述する固定スクロール３０の周縁部３６の内部に形成され、吸入管１８ａの出口開口１８ａａの下方に配置される空間である。上述のように、第２空間Ｓ２の冷媒の温度は、冷媒回路から吸入管１８ａに流入する冷媒に比べて高く成り得るので、第２空間Ｓ２の冷媒が圧縮機構２０に吸入されると冷凍サイクル装置の効率が低下するおそれがある。

これに対し、本開示のスクロール圧縮機１００では、吸入孔３６ａの内周面３７と、吸入孔３６ａに挿入される吸入管１８ａの外周面１９との間の隙間に、吸入孔３６ａの内周面３７と吸入管１８ａの外周面１９との間の隙間をシールするシール部材２００が配置されている。より具体的には、吸入管１８ａの外周面１９の、吸入孔３６ａの内周面３７と対向する部分には、径方向内側に凹む環状の溝１９ａが形成されており、溝１９ａにはシール部材２００が配置されている。なお、シール部材２００を配置するための溝は、吸入管１８ａの外周面１９ではなく、吸入孔３６ａの内周面３７に、吸入管１８ａの外周面１９に対向する位置において、径方向外側に凹むように設けられてもよい。シール部材２００が配置されることで、吸入管１８ａの出口開口１８ａａ近傍の第３空間Ｓ３と、第２空間Ｓ２とは、連通しなくなる（非連通となる）。シール部材２００を用いることで、吸入管１８ａに流入する冷媒は、第２空間Ｓ２の冷媒と混じり合うことなく、第３空間Ｓ３を通過して、後述する圧縮機構２０の圧縮室Ｓｃに吸入される。

シール部材２００は、例えば、ゴム製や樹脂製のＯリング等のガスケットである。ただし、第３空間Ｓ３と第２空間Ｓ２との連通を抑制するものであれば、シール部材２００の材質や構造は限定されない。

吐出管１８ｂは、図１のように、円筒部１２の上下方向における中央部に、円筒部１２を貫通して設けられる。吐出管１８ｂの一端（ケーシング１０の外部の端部）は、冷凍サイクル装置の図示しない配管に接続され、吐出管１８ｂの他端（ケーシング１０の内部の端部）は、ハウジング５０とモータ７０との間の空間（第１空間Ｓ１）に配置される。スクロール圧縮機１００は、圧縮機構２０による圧縮後の高圧の冷媒を、吐出管１８ｂを介してスクロール圧縮機１００外に吐出する。

インジェクション管１８ｃは、図１のように、ケーシング１０の上蓋１４ａを貫通して設けられる。インジェクション管１８ｃの一端（ケーシング１０の外部の端部）は、冷凍サイクル装置の図示しない配管に接続され、インジェクション管１８ｃの他端（ケーシング１０の内部の端部）は、圧縮機構２０の固定スクロール３０に接続される。インジェクション管１８ｃは、固定スクロール３０に形成された通路３５を介して、圧縮機構２０の圧縮途中の圧縮室Ｓｃと連通している。インジェクション管１８ｃが連通する圧縮途中の圧縮室Ｓｃには、冷凍サイクル装置の冷媒回路から、冷凍サイクルにおける中間圧の冷媒が、インジェクション管１８ｃを介して供給される。なお、冷凍サイクルにおける中間圧とは、冷凍サイクルにおける低圧と高圧との中間の圧力を意味する。以後、冷凍サイクルにおける中間圧と記載する代わりに、単に中間圧と呼ぶ場合がある。なお、インジェクション管１８ｃは、省略されてもよい。

（２－２）圧縮機構
圧縮機構２０は、固定スクロール３０と、可動スクロール４０と、ハウジング５０と、を主に有する。固定スクロール３０と可動スクロール４０とは、組み合わされて圧縮室Ｓｃを形成する。圧縮機構２０は、圧縮室Ｓｃで冷媒を圧縮し、圧縮後の冷媒を吐出する。

（２－２－１）固定スクロール
固定スクロール３０は、ハウジング５０上に載置され、図示しない固定手段（例えばボルト）により固定されている。

固定スクロール３０は、図１に示すように、第１鏡板３２と、第１ラップ３４と、周縁部３６と、を主に有する。

第１鏡板３２は、円板状の部分である。第１ラップ３４は、第１鏡板３２の前面３２ａ（ここでは下面）から可動スクロール４０側に突出する壁状の部分である。固定スクロール３０を下方から見ると、第１ラップ３４は、第１鏡板３２の中心付近から外周側に向かって渦巻状（インボリュート形状）に形成されている。周縁部３６は、第１鏡板３２の前面３２ａから可動スクロール４０側に突出する厚肉円筒状の部分である。周縁部３６は、第１ラップ３４の周囲を取り囲むように配置される。周縁部３６には、吸入孔３６ａが形成される。吸入孔３６ａには、吸入管１８ａが接続される。

固定スクロール３０の第１ラップ３４と、後述する可動スクロール４０の第２ラップ４４とは、組み合わされて圧縮室Ｓｃを形成する。具体的には、固定スクロール３０と可動スクロール４０とは、第１鏡板３２の前面３２ａと後述する第２鏡板４２の前面４２ａ（ここでは上面）とが対向する状態で組み合わされる。その結果、第１鏡板３２と、第１ラップ３４と、第２ラップ４４と、後述する可動スクロール４０の第２鏡板４２と、に囲まれた圧縮室Ｓｃが形成される（図１参照）。可動スクロール４０が固定スクロール３０に対して旋回すると、吸入管１８ａから吸入孔３６ａを介して周縁側の圧縮室Ｓｃに流入した低圧の冷媒は、中央側の圧縮室Ｓｃへと移動するにつれ圧縮されて圧力が上昇する。

第１鏡板３２の略中心には、圧縮機構２０により圧縮された冷媒を吐出する吐出ポート３３が、第１鏡板３２を厚さ方向（上下方向）に貫通して形成されている（図１参照）。吐出ポート３３は、圧縮機構２０の中心側（最内側）の圧縮室Ｓｃと連通している。第１鏡板３２の上方には、吐出ポート３３を開閉する吐出弁２２が取り付けられている。吐出ポート３３が連通する最内側の圧縮室Ｓｃの圧力が、吐出弁２２の上方の吐出空間Ｓａの圧力に比べて所定値以上大きくなった場合、吐出弁２２が開き、最内側の圧縮室Ｓｃの冷媒が吐出ポート３３を通過して第１鏡板３２の上方の吐出空間Ｓａに流入する。吐出空間Ｓａは、固定スクロール３０と、固定スクロール３０の上部に固定されるカバー部材３８と、により囲まれた空間である。吐出空間Ｓａは、固定スクロール３０及びハウジング５０にわたって形成されている図示しない冷媒通路と連通している。冷媒通路は、吐出空間Ｓａとハウジング５０の下方の第１空間Ｓ１とを連通する通路である。吐出空間Ｓａに流入する圧縮機構２０による圧縮後の冷媒は、冷媒通路を通過して第１空間Ｓ１へ流入する。また、圧縮機構２０による圧縮後の冷媒の一部は、モータ７０のステータ７２と円筒部１２との隙間や、モータ７０のロータ７４とステータ７２との間の隙間（エアギャップ）を通って、モータ７０の下方の油溜空間１６にも流入する。

（２－２－２）可動スクロール
可動スクロール４０は、図１に示すように、第２鏡板４２と、第２ラップ４４と、ボス部４６と、を主に有する。

第２鏡板４２は、円板状の部分である。第２ラップ４４は、第２鏡板４２の前面４２ａ（ここでは上面）から固定スクロール３０側に突出する壁状の部分である。可動スクロール４０を上方から見ると、第２ラップ４４は、第２鏡板４２の中心付近から外周側に向かって渦巻状（インボリュート形状）に形成されている。ボス部４６は、第２鏡板４２の背面４２ｂ（ここでは下面）からモータ７０側に突出する円筒状の部分である。

スクロール圧縮機１００の運転中には、可動スクロール４０は、第２鏡板４２の背面４２ｂ側の、後述するクランク室５２の圧力により固定スクロール３０に押し付けられる。可動スクロール４０が固定スクロール３０に押し付けられることで、第１ラップ３４の歯先と第２鏡板４２の前面４２ａとの間の隙間や、第２ラップ４４の歯先と第１鏡板３２の前面３２ａとの間の隙間からの冷媒の漏れが抑制される。

また、可動スクロール４０が固定スクロール３０に押し付けられることで、第２鏡板４２の前面４２ａ（上面）が、固定スクロール３０の周縁部３６の前面３６ｂ（下面）に押し付けられ、第２鏡板４２の前面４２ａと、固定スクロール３０の周縁部３６の前面３６ｂとの隙間を通過する冷媒の漏れが抑制される。言い換えれば、可動スクロール４０が固定スクロール３０に押し付けられることで、第２鏡板４２の前面４２ａが、固定スクロール３０の周縁部３６の前面３６ｂに押し付けられ、第２空間Ｓ２と圧縮機構２０の最外周の圧縮室Ｓｃとの連通が抑制される。ただし、スクロール圧縮機１００の運転中、第２鏡板４２の前面４２ａと固定スクロール３０の周縁部３６の前面３６ｂとは常に密着しているわけではなく、固定スクロール３０の周縁部３６の前面３６ｂと可動スクロール４０の第２鏡板４２との間に一時的に微小隙間が生じる。そのため、第２空間Ｓ２と圧縮機構２０の最外周の圧縮室Ｓｃとは、スクロール圧縮機１００の運転中、固定スクロール３０の周縁部３６の前面３６ｂと可動スクロール４０の第２鏡板４２との間に一時的に生じる微小隙間を介して連通する。

ボス部４６は、ハウジング５０により形成される後述するクランク室５２内に配置される。ボス部４６は、円筒状に形成されている。ボス部４６は、第２鏡板４２の背面４２ｂから下方に突出するように延びる。円筒状のボス部４６の上部は、第２鏡板４２により閉じられている。ボス部４６の中空部には、軸受メタル４７が配置される。ボス部４６の中空部には、後述する駆動軸８０の偏心部８４が挿入される（図１参照）。駆動軸８０は、後述するようにモータ７０のロータ７４と連結されているため、モータ７０が運転されてロータ７４が回転すると、可動スクロール４０が旋回する。モータ７０により旋回させられる可動スクロール４０は、可動スクロール４０の背面４２ｂ側に配置されているオルダム継手２４（図１参照）の働きで、自転することなく、固定スクロール３０に対して公転する。

可動スクロール４０が固定スクロール３０に対して公転させられると、圧縮機構２０の圧縮室Ｓｃ内のガス冷媒が圧縮される。具体的には、可動スクロール４０が公転させられると、吸入管１８ａから吸入孔３６ａを介して周縁側の圧縮室Ｓｃにガス冷媒が吸引され、その後、圧縮室Ｓｃは圧縮機構２０の中心側（第１鏡板３２の中心側）に移動していく。圧縮室Ｓｃが圧縮機構２０の中心側に移動するにつれ、圧縮室Ｓｃの容積は減少し、圧縮室Ｓｃ内の圧力が上昇する。その結果、中央側の圧縮室Ｓｃは、周縁側の圧縮室Ｓｃに比べ高い圧力になる。圧縮機構２０により圧縮されて高圧となったガス冷媒は、中央側の圧縮室Ｓｃから第１鏡板３２に形成された吐出ポート３３を通って吐出空間Ｓａに吐出される。吐出空間Ｓａに吐出された冷媒は、固定スクロール３０及びハウジング５０に形成された図示しない冷媒通路を通過して、ハウジング５０の下方の第１空間Ｓ１へ流入する。

（２－２－３）ハウジング
ハウジング５０は、図１のように、本体部１２０と、上部軸受ハウジング１１０と、を主に含む。本体部１２０は、円筒状の部分である。上部軸受ハウジング１１０も円筒状に形成される。上部軸受ハウジング１１０は、駆動軸８０の軸方向において、本体部１２０よりモータ７０の近傍に配置される。

ハウジング５０の本体部１２０は、ケーシング１０の円筒部１２の内周面１２ａにしまりばめにより固定されている。例えば、ハウジング５０の本体部１２０は、ケーシング１０の円筒部１２の内周面１２ａに焼きばめされている。本体部１２０の外周面１２２は、駆動軸８０の軸方向において少なくとも部分的に、全周にわたって円筒部１２の内周面１２ａと密接している。ハウジング５０により、ケーシング１０の内部空間Ｓは、ハウジング５０の上方の第２空間Ｓ２と、ハウジング５０の下方の第１空間Ｓ１とに区画される。

ハウジング５０の本体部１２０には、固定スクロール３０が固定されており、ハウジング５０は、本体部１２０に固定されている固定スクロール３０を支持する。具体的には、固定スクロール３０は、固定スクロール３０の周縁部３６の前面３６ｂがハウジング５０の上面５０ａと対向する状態でハウジング５０に載置され、図示しない固定部材（例えばボルト）によりハウジング５０に固定されている。なお、固定スクロール３０の周縁部３６の前面３６ｂは、全周にわたってハウジング５０の上面５０ａと密着しているわけではない。周方向において、固定スクロール３０の周縁部３６の前面３６ｂは、ハウジング５０の上面５０ａと密着していない部分を含む。言い換えれば、周方向において少なくとも部分的に、ハウジング５０と固定スクロール３０との間には、冷媒が通過可能な隙間が形成される。したがって、ハウジング５０と固定スクロール３０との間の空間は、固定スクロール３０の上方の空間と連通しており、第２空間Ｓ２の一部を構成する。

また、ハウジング５０は、固定スクロール３０とハウジング５０の本体部１２０との間に配置される可動スクロール４０を支持する。具体的には、ハウジング５０は、可動スクロール４０を、ハウジング５０の上方に配置されているオルダム継手２４を介して下方から支持する。

ハウジング５０の本体部１２０は、図１に示すように、中央に凹むように配置される第１凹部５６を有する。第１凹部５６は、可動スクロール４０のボス部４６が配置されるクランク室５２の側面を囲む。

スクロール圧縮機１００の運転時には、クランク室５２に油溜空間１６から油が流入する。そのため、スクロール圧縮機１００の定常運転時には（スクロール圧縮機１００の運転が安定した状態では）、クランク室５２の圧力は、冷凍装置の冷凍サイクルにおける高圧になる。その結果、スクロール圧縮機１００の定常運転時には、クランク室５２に面する第２鏡板４２の背面４２ｂの中央部は、高圧で固定スクロール３０に向かって押される。

その結果、スクロール圧縮機１００の定常運転時には、可動スクロール４０は、クランク室５２の高圧により固定スクロール３０に押し付けられる。

なお、クランク室５２と、第２空間Ｓ２とは、クランク室５２を囲む環状の壁部５７により隔てられている（図２参照）。第２鏡板４２の背面４２ｂと対向する壁部５７の上端には、クランク室５２と第２空間Ｓ２との間をシールするように、図示しないシールリングが配置されている。

上部軸受ハウジング１１０は、円筒状に形成されている。円筒状の上部軸受ハウジング１１０の内部には、駆動軸８０を回転可能に支持する転がり軸受１１２が設けられる。なお、上部軸受ハウジング１１０は、転がり軸受１１２に代えて、駆動軸８０を回転可能に支持する軸受メタルを支持するものであってもよい。

（２－３）モータ
モータ７０は、圧縮機構２０を駆動する機構である。

モータ７０は、主として、ステータ７２と、ロータ７４とを有する。ステータ７２は、ケーシング１０の円筒部１２の内周面１２ａに固定されている環状の部材である。ロータ７４は、環状のステータ７２の内側に配置される円柱形状の部材である。ロータ７４は、ステータ７２の内側に、描画を省略する僅かな隙間（エアギャップ）を空けて配置されている。

ステータ７２は、駆動軸８０の軸方向に沿って積層されている複数の電磁鋼板を含むステータコア７２ａを有し、ステータコア７２ａは、例えば、円筒部１２の内周面１２ａに焼きばめされている。なお、ステータコア７２ａの外周面には、複数のコアカットと呼ばれる切り欠き部が形成されており、切り欠き部と円筒部１２の内周面１２ａとの間には隙間が形成されている。ステータコア７２ａのティース（図示省略）には、駆動軸８０の軸方向においてステータコア７２ａの両端に配置されているインシュレータ７３を介して巻線（図示省略）が巻き回され、コイルが形成されている。モータ７０の上方の空間と、モータ７０の下方の油溜空間１６とは、ステータコア７２ａの外周面の切り欠き部や、ロータ７４とステータ７２との間の隙間（エアギャップ）を介して連通している。

ロータ７４は、円筒状のロータコア７４ａと、ロータコア７４ａに取り付けられた描画を省略する永久磁石と、を有する。ロータコア７４ａは、駆動軸８０の軸方向に沿って積層された複数の電磁鋼板を含む。永久磁石は、ロータコア７４ａに埋め込まれている。

ロータ７４は、駆動軸８０を介して、圧縮機構２０の可動スクロール４０と連結されている。具体的には、ロータ７４は、駆動軸８０を介して、可動スクロール４０のボス部４６と連結されている（図１参照）。モータ７０は、ステータ７２が発生させる回転磁界によりロータ７４を回転させることで、可動スクロール４０を旋回させる。

（２－４）駆動軸
駆動軸８０は、モータ７０の駆動力を、圧縮機構２０に伝達する。具体的には、駆動軸８０は、モータ７０のロータ７４と圧縮機構２０の可動スクロール４０とを連結し、モータ７０の駆動力を圧縮機構２０の可動スクロール４０に伝達する。

駆動軸８０は、上下方向に延びる。駆動軸８０は、ケーシング１０の内部空間Ｓの下部からクランク室５２まで鉛直方向に延びる。

駆動軸８０は、図１のように、主軸８２と、偏心部８４と、を主に有する。

主軸８２は、上部軸受ハウジング１１０に配置された転がり軸受１１２、及び、後述する下部軸受ハウジング９０に配置された軸受メタル９１により、回転自在に支持される。また、主軸８２は、ハウジング５０の上部軸受ハウジング１１０と下部軸受ハウジング９０との間で、モータ７０のロータ７４に挿通され、ロータ７４に連結される。主軸８２の中心軸は、ケーシング１０の円筒部１２の中心軸Ｏと一致する。

偏心部８４は、主軸８２の上端に配置されている。偏心部８４の中心軸は、主軸８２の中心軸に対して偏心している。偏心部８４は、可動スクロール４０のボス部４６の内部に挿入され、ボス部４６の内部に配置されている軸受メタル４７により回転可能に支持されている。

駆動軸８０の主軸８２の下端には、汲み上げ機構８７が設けられている。汲み上げ機構８７は、ケーシング１０の第１空間Ｓ１の下部の油溜空間１６から、容積ポンプ作用によって油を汲み上げる。駆動軸８０の内部には、油通路８６が形成されている。油通路８６は、主経路８６ａと、分岐経路（図示せず）と、を有する。主経路８６ａは、駆動軸８０を軸方向に、駆動軸８０の下端から上端まで延びる。分岐経路は、主経路８６ａから、駆動軸８０の軸方向と交差する方向に延びる。汲み上げ機構８７が汲み上げ、主経路８６ａを流れて駆動軸８０の上端から流出する油や、主経路８６ａから分岐経路に流入し、分岐経路から流出する油は、例えば、軸受メタル４７と偏心部８４との摺動部、転がり軸受１１２及び軸受メタル９１と主軸８２との摺動部、及び圧縮機構２０の摺動部等に供給される。摺動部に供給された油は、図示しない経路を通って油溜空間１６に回収される。

（２－５）下部軸受ハウジング
下部軸受ハウジング９０（図１参照）は、モータ７０の下方に配置されている。

下部軸受ハウジング９０は、本体部９２と、本体部９２からケーシング１０の円筒部１２の径方向に延びる複数のアーム９４と、を主に有する。数を限定するものではないが、下部軸受ハウジング９０は、３本のアーム９４を有する。

本体部９２は、円筒状に形成されている。円筒状の本体部９２の内部には、駆動軸８０を回転可能に支持する軸受メタル９１が設けられる。

構造を限定するのではないが、本体部９２には、３本のアーム９４が、ケーシング１０の円筒部１２の周方向に概ね等間隔だけ離して（約１２０度離して）設けられている。各アーム９４の端部は、ケーシング１０の円筒部１２の内周面１２ａに取り付けられている。

（３）スクロール圧縮機の動作
スクロール圧縮機１００の動作について説明する。なお、ここでは、定常状態（運転を開始して、運転が安定した状態）のスクロール圧縮機１００の動作について説明する。

モータ７０が駆動されると、ステータ７２の発生させる回転磁界によりロータ７４が回転し、ロータ７４と連結された駆動軸８０も回転する。駆動軸８０が回転すると、オルダム継手２４の働きにより、可動スクロール４０は、自転せずに固定スクロール３０に対して公転する。そして、吸入管１８ａから流入した冷凍サイクル装置の冷凍サイクルにおける低圧の冷媒は、吸入孔３６ａを介して圧縮機構２０の周縁側の圧縮室Ｓｃに吸入される。そして、可動スクロール４０が公転し、圧縮室Ｓｃの容積が減少するのに伴って、圧縮室Ｓｃの圧力が上昇する。また、圧縮途中の圧縮室Ｓｃには、インジェクション管１８ｃから、適宜、冷凍サイクル装置の冷凍サイクルにおける中間圧（低圧と高圧との間の圧力）の冷媒がインジェクションされる。冷媒が、周縁側（外側）の圧縮室Ｓｃから、中央側（内側）の圧縮室Ｓｃへ移動するに連れて冷媒の圧力は上昇し、最終的に冷凍サイクル装置の冷凍サイクルにおける高圧となる。圧縮機構２０によって圧縮された冷媒は、第１鏡板３２の中央付近に位置する吐出ポート３３から吐出され、固定スクロール３０及びハウジング５０に形成されている図示しない冷媒経路を通過して第１空間Ｓ１に流入する。圧縮機構２０によって圧縮され、固定スクロール３０及びハウジング５０に形成されている図示しない冷媒経路を通過した冷媒は、ステータ７２と円筒部１２との隙間等を通過して油溜空間１６にも流入する。油溜空間１６に吐出された冷媒ガスは、ステータ７２とロータ７４との間のエアギャップや、ステータ７２と円筒部１２との隙間を通過してハウジング５０とモータ７０との間の空間に流入する。ハウジング５０とモータ７０との間の空間に流入した冷凍サイクルにおける高圧の冷媒は、最終的に吐出管１８ｂから吐出される。

（４）第２空間に対する冷媒の流れ
上述のように、吸入管１８ａの出口開口１８ａａ近傍の第３空間Ｓ３と第２空間Ｓ２とは、シール部材２００により非連通とされ、第２空間Ｓ２の冷媒は、第３空間Ｓ３には流入しない。その結果、冷媒回路から吸入管１８ａに流入する冷媒に比べて密度の低い、第２空間Ｓ２の冷媒が、圧縮機構２０に流入し、冷凍サイクル装置の効率が低下するという問題の発生を抑制できる。

しかし、シール部材２００により第２空間Ｓ２から圧縮室Ｓｃへの冷媒の吸込みを抑制することで、吸入孔３６ａの内周面３７と吸入管１８ａの外周面１９との隙間を介して、吸入管１８ａと第２空間Ｓ２とを連通させることができなくなる。これにより、仮に、第２空間Ｓ２が密閉空間になったとすると、圧縮機構２０が発生する熱が、固定スクロール３０の第１鏡板３２やカバー部材３８を介して第２空間Ｓ２の冷媒に伝わり、第２空間Ｓ２の温度が次第に上昇し、吸入管１８ａを流れて圧縮室Ｓｃへと流入する冷媒の温度上昇を抑制するという効果が得られにくくなる。

しかし、スクロール圧縮機１００の運転中には、圧縮機構２０の圧縮室Ｓｃの圧力や、可動スクロール４０を固定スクロール３０に押し付ける背圧が変動する。そのため、スクロール圧縮機１００の運転中、固定スクロール３０の周縁部３６の前面３６ｂと可動スクロール４０の第２鏡板４２の前面４２ａとの間には、少なくとも局所的に、一時的な微小隙間が生成される。そして、スクロール圧縮機１００の運転中、第２空間Ｓ２と、圧縮前の又は圧縮があまり進んでいない、比較的低温かつ低圧の冷媒が存在する圧縮機構２０の最外周の圧縮室Ｓｃとが、固定スクロール３０の周縁部３６の前面３６ｂと可動スクロール４０の第２鏡板４２の前面４２ａとの間の微小隙間を介して連通する。その結果、スクロール圧縮機１００の運転中も、第２空間Ｓ２を比較的温度の低い冷媒の存在する空間とすることができる。

また、スクロール圧縮機１００の停止中には、ケーシング１０の内部の圧力は均圧され、固定スクロール３０の周縁部３６の前面３６ｂと可動スクロール４０の第２鏡板４２の前面４２ａとの間には微小隙間が生成される。その結果、スクロール圧縮機１００の停止中には、第２空間Ｓ２と、圧縮前の又は圧縮があまり進んでいない、比較的低温かつ低圧の冷媒が存在する圧縮機構２０の最外周の圧縮室Ｓｃとが、固定スクロール３０の周縁部３６の前面３６ｂと可動スクロール４０の第２鏡板４２の前面４２ａとの間の微小隙間を介して連通する。その結果、第２空間Ｓ２を比較的温度の低い冷媒の存在する空間とすることができる。

（５）特徴
（５－１）
本実施形態のスクロール圧縮機１００は、圧縮機構２０と、モータ７０と、ケーシング１０と、吸入管１８ａと、シール部材２００と、を備える。圧縮機構２０は、固定スクロール３０と、可動スクロール４０と、を有する。固定スクロール３０には、吸入孔３６ａが形成されている。可動スクロール４０は、固定スクロール３０と組み合わされて圧縮室Ｓｃを形成する。モータ７０は、圧縮機構２０を駆動する。ケーシング１０は、圧縮機構２０及びモータ７０を収容する。ケーシング１０の内部空間Ｓは、圧縮機構２０を挟んで、モータ７０が配置される第１空間Ｓ１と、第２空間Ｓ２と、に区画される。第１空間Ｓ１は、高圧空間の一例である。第２空間Ｓ２は、低圧空間の一例である。吸入管１８ａは、ケーシング１０を貫通して延びる。吸入管１８ａは、少なくとも一部が第２空間Ｓ２に配置される。吸入管１８ａは、固定スクロール３０の吸入孔３６ａに挿入される。シール部材２００は、吸入管１８ａの出口開口１８ａａの近傍の第３空間Ｓ３と第２空間Ｓ２とを連通する、吸入孔３６ａの内周面３７と、吸入孔３６ａに挿入される吸入管１８ａの外周面１９との間の隙間、に配置され、隙間をシールする。

なお、ここでは、低圧空間は、スクロール圧縮機１００が定常運転状態になった際に、その圧力が高圧空間の圧力より低い空間を意味する。要するに、低圧空間の一例としての第２空間Ｓ２は、スクロール圧縮機１００が定常運転状態になった際に、その圧力が、高圧空間の一例としての第１空間Ｓ１の圧力より低い空間である。

本実施形態のスクロール圧縮機１００では、吸入孔３６ａの内周面３７と吸入管１８ａの外周面１９との隙間をシール部材２００でシールしているため、冷媒回路から吸入管１８ａに流入する冷媒に比べ密度の低い第２空間Ｓ２の冷媒が、圧縮機構２０に流入する事態の発生を抑制できる。その結果、スクロール圧縮機１００を使用する冷凍サイクル装置の冷媒循環量が減少し、冷凍サイクル装置の効率が低下するという問題の発生を抑制できる。

（５－２）
本実施形態のスクロール圧縮機１００では、スクロール圧縮機１００の停止時には、第２空間Ｓ２と、圧縮機構２０の最外周の圧縮室Ｓｃとは、固定スクロール３０と可動スクロール４０の鏡板との間の微小隙間を介して連通する。

本実施形態のスクロール圧縮機１００では、スクロール圧縮機１００の停止時には、第２空間Ｓ２と、圧縮前の又は圧縮があまり進んでいない、比較的低温低圧の冷媒が存在する圧縮機構２０の最外周の圧縮室Ｓｃと、を連通させて、圧縮機構２０の最外周の圧縮室Ｓｃから第２空間Ｓ２に、比較的低温低圧の冷媒を導くことができる。その結果、吸入管１８ａを流れて圧縮室Ｓｃへと流入する冷媒の温度上昇を抑制できるよう、第２空間Ｓ２を、比較的低温の冷媒が存在する空間とすることができる。

（５－３）
本実施形態のスクロール圧縮機１００では、スクロール圧縮機１００の運転中には、第２空間Ｓ２と、圧縮機構２０の最外周の圧縮室Ｓｃとは、固定スクロール３０と可動スクロール４０の鏡板との間に一時的に生じる微小隙間を介して連通する。

本実施形態のスクロール圧縮機１００では、スクロール圧縮機１００の運転中、第２空間Ｓ２と、圧縮前の又は圧縮があまり進んでいない、比較的低温低圧の冷媒が存在する圧縮機構２０の最外周の圧縮室Ｓｃとが、固定スクロール３０の周縁部３６の前面３６ｂと可動スクロール４０の第２鏡板４２の前面４２ａとの間の微小隙間を介して連通する。その結果、スクロール圧縮機１００の運転中も、第２空間Ｓ２を比較的低温の冷媒の存在する空間として、吸入管１８ａを流れて圧縮室Ｓｃへと流入する冷媒の温度上昇を第２空間Ｓ２により抑制できる。

（５－４）
本実施形態のスクロール圧縮機１００では、スクロール圧縮機１００の定常運転時において、吸入管１８ａを介してスクロール圧縮機１００に供給される冷媒の温度は－１０℃以下である。

スクロール圧縮機１００が－１０℃以下という非常に低い吸入温度条件で運転される場合、圧縮機構２０からの熱伝導等により加熱された第２空間Ｓ２の冷媒ガスが圧縮機構２０に供給されると、冷凍サイクル装置の効率に比較的大きな悪影響を与える可能性がある。

これに対し、本開示のスクロール圧縮機１００では、吸入孔３６ａの内周面３７と吸入管１８ａの外周面１９との隙間をシール部材２００でシールして圧縮機構２０に第２空間Ｓ２の冷媒が圧縮機構２０に流入することを抑制しているので、冷凍サイクル装置の効率低下を抑制できる。

（６）変形例
以下に上記実施形態の変形例を示す。

（６－１）変形例Ａ
上記実施形態では、駆動軸８０の軸方向が鉛直方向である縦型のスクロール圧縮機を例に説明しているが、スクロール圧縮機は、駆動軸８０の軸方向が水平方向である横型のスクロール圧縮機であってもよい。

＜付記＞
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。

本開示は、少なくとも一部が低圧空間に配置され、固定スクロールの吸入孔に挿入される吸入管、を備えたスクロール圧縮機に広く適用でき有用である。

１０ ケーシング
１８ａ 吸入管
１８ａａ 出口開口
２０ 圧縮機構
３０ 固定スクロール
３６ａ 吸入孔
４０ 可動スクロール
４２ 第２鏡板（鏡板）
７０ モータ
１００ スクロール圧縮機（圧縮機）
２００ シール部材
Ｓ１ 第１空間（高圧空間）
Ｓ２ 第２空間（低圧空間）
Ｓ３ 第３空間（吸入管の出口開口近傍の空間）
Ｓｃ 圧縮室

特開２００３－２８６９４９号公報

Claims (4)

1. 吸入孔（３６ａ）が形成されている固定スクロール（３０）と、前記固定スクロールと組み合わされて圧縮室（Ｓｃ）を形成する可動スクロール（４０）と、を有する圧縮機構（２０）と、
   前記圧縮機構を駆動するモータ（７０）と、
   前記圧縮機構及び前記モータを収容し、内部空間（Ｓ）が、前記圧縮機構を挟んで、前記モータが配置される高圧空間（Ｓ１）と、低圧空間（Ｓ２）と、に区画される、ケーシング（１０）と、
   前記ケーシングを貫通して延び、少なくとも一部が前記低圧空間に配置され、前記固定スクロールの前記吸入孔に挿入される吸入管（１８ａ）と、
   前記吸入管の出口開口（１８ａａ）近傍の空間（Ｓ３）と前記低圧空間とを連通する、前記吸入孔の内周面と前記吸入孔に挿入される前記吸入管の外周面との間の隙間、に配置され、前記隙間をシールする、シール部材（２００）と、
   を備えた、スクロール圧縮機（１００）。
2. 前記スクロール圧縮機の停止時には、前記低圧空間と、前記圧縮機構の最外周の前記圧縮室とは、前記固定スクロールと前記可動スクロールの鏡板（４２）との間の微小隙間を介して連通する、
   請求項１に記載のスクロール圧縮機。
3. 前記スクロール圧縮機の運転中には、前記低圧空間と、前記圧縮機構の最外周の前記圧縮室とは、前記固定スクロールと前記可動スクロールの前記鏡板との間に一時的に生じる微小隙間を介して連通する、
   請求項２に記載のスクロール圧縮機。
4. 前記スクロール圧縮機の定常運転時において、前記吸入管を介して前記スクロール圧縮機に供給される冷媒の温度は－１０℃以下である、
   請求項１から３のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機。

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