JP2023172721A - スクロール圧縮機及び冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】信頼性の高いスクロール圧縮機等を提供する。【解決手段】スクロール圧縮機の旋回スクロールには、給油貫通孔からの潤滑油を固定スクロール２１の鏡板面２１ｆ側に導く給油流路が設けられ、固定スクロール２１の鏡板面２１ｆには、円弧状の周方向溝Ｇ１ａと、周方向溝Ｇ１ａの一端に接続している排油溝Ｇ１ｂと、が設けられ、排油溝Ｇ１ｂは、背圧室に連通しており、排油溝Ｇ１ｂの流路面積は、周方向溝Ｇ１ａの流路面積よりも小さく、給油流路と周方向溝Ｇ１ａとが間欠的に連通する。【選択図】図４

Description

本発明は、スクロール圧縮機等に関する。

スクロール圧縮機に関して、固定スクロール及び旋回スクロールの一方から他方へのスラスト荷重（軸方向の力）を適正な範囲に保つ技術として、例えば、特許文献１に記載の技術が知られている。すなわち、特許文献１には、固定スクロールのスラスト摺動面で周方向に延びるように油溝を形成し、この油溝の端部を負圧領域と連通させることが記載されている。

特開２０１６－２０６６４号公報

特許文献１に記載の技術では、固定スクロールの油溝が負圧領域と常時連通しているため、油溝における潤滑油の圧力が低下しやすく、スラスト荷重を十分に低減できない可能性がある。したがって、特許文献１に記載の技術は、スクロール圧縮機の信頼性の点で改善の余地がある。

そこで、本発明は、信頼性の高いスクロール圧縮機等を提供することを課題とする。

前記した課題を解決するために、本発明に係るスクロール圧縮機は、密閉容器と、固定子及び回転子を有し、前記密閉容器に収容される電動機と、潤滑油が流れる給油貫通孔を有し、前記回転子と一体で回転するシャフトと、渦巻状の固定ラップを有する固定スクロールと、渦巻状の旋回ラップを有し、前記固定ラップと前記旋回ラップとの間に圧縮室が形成される旋回スクロールと、前記シャフトの挿通孔を有し、前記固定スクロールを支持するフレームと、を備え、前記旋回スクロールと前記フレームとの間には、背圧室が設けられ、前記旋回スクロールには、前記給油貫通孔からの潤滑油を前記固定スクロールの鏡板面側に導く給油流路が設けられ、前記固定スクロールの前記鏡板面には、円弧状の周方向溝と、前記周方向溝の一端に接続している排油溝と、が設けられ、前記排油溝は、前記背圧室に連通しており、前記排油溝の流路面積は、前記周方向溝の流路面積よりも小さく、前記給油流路と前記周方向溝とが間欠的に連通することとした。

本発明によれば、信頼性の高いスクロール圧縮機等を提供できる。

第１実施形態に係るスクロール圧縮機の縦断面図である。 第１実施形態に係るスクロール圧縮機が備える旋回スクロールの縦断面図である。 第１実施形態に係るスクロール圧縮機が備える旋回スクロールの斜視図である。 第１実施形態に係るスクロール圧縮機が備える固定スクロールの下面図である。 第１実施形態に係るスクロール圧縮機の固定スクロール及び旋回スクロールにおける排油溝の付近の断面図である。 第１実施形態に係るスクロール圧縮機において、図４の領域Ｋ１を部分的に拡大して、給油流路の開口の移動軌跡を示した説明図である。 第１実施形態に係るスクロール圧縮機において、旋回スクロールの給油流路の開口が固定スクロールの周方向溝に連通していない状態の説明図である。 第１実施形態に係るスクロール圧縮機において、旋回スクロールの給油流路の開口が固定スクロールの周方向溝に連通している状態の説明図である。 第１実施形態に係るスクロール圧縮機において、旋回スクロールの給油流路の開口が固定スクロールの周方向溝に連通していない状態の説明図である。 第１実施形態に係るスクロール圧縮機の油溝の連通状態を示すタイムチャートである。 第２実施形態に係る空気調和機の冷媒回路を含む構成図である。 第１の変形例に係るスクロール圧縮機における旋回スクロールの給油流路の開口の移動軌跡を示す説明図である。 第２の変形例に係るスクロール圧縮機における旋回スクロールの給油流路の開口の移動軌跡を示す説明図である。

≪第１実施形態≫
＜スクロール圧縮機の構成＞
図１は、第１実施形態に係るスクロール圧縮機１００の縦断面図である。
スクロール圧縮機１００は、ガス状の冷媒を圧縮する機器である。図１に示すように、スクロール圧縮機１００は、密閉容器１と、圧縮機構部２と、クランク軸３（シャフト）と、電動機４と、主軸受５と、旋回軸受６と、を備えている。また、スクロール圧縮機１００は、前記した構成の他に、オルダムリング７と、バランスウェイト８と、サブフレーム９と、電源端子１０と、脚１１と、を備えている。

密閉容器１は、圧縮機構部２、クランク軸３、電動機４等を収容する殻状の容器であり、略密閉されている。密閉容器１には、圧縮機構部２や各軸受を潤滑するための潤滑油が封入され、密閉容器１の底部に油溜りＥ１として貯留されている。密閉容器１は、円筒状の筒チャンバ１ａと、この筒チャンバ１ａの上側を塞ぐ蓋チャンバ１ｂと、筒チャンバ１ａの下側を塞ぐ底チャンバ１ｃと、を備えている。

密閉容器１の蓋チャンバ１ｂには、吸込パイプＰ１が差し込まれて固定されている。吸込パイプＰ１は、圧縮機構部２の吸込口Ｊ１に冷媒を導く管である。また、密閉容器１の筒チャンバ１ａには、吐出パイプＰ２が差し込まれて固定されている。吐出パイプＰ２は、圧縮機構部２で圧縮された冷媒をスクロール圧縮機１００の外部に導く管である。

圧縮機構部２は、クランク軸３の回転に伴って、ガス状の冷媒を圧縮する機構である。圧縮機構部２は、固定スクロール２１と、旋回スクロール２２と、フレーム２３と、を備え、密閉容器１内の上部空間に配置されている。

固定スクロール２１は、旋回スクロール２２とともに圧縮室Ｓ１を形成する部材である。固定スクロール２１は、フレーム２３の上側に設置され、このフレーム２３にボルトＢ１で固定されている。図１に示すように、固定スクロール２１は、台板２１ａと、固定ラップ２１ｂと、を備えている。

台板２１ａは、平面視で円形状を呈する肉厚の部材である。台板２１ａには、吸込パイプＰ１を介して冷媒が導かれる吸込口Ｊ１が設けられている。また、台板２１ａの中心付近の下部には、上側に所定に凹んだ領域Ｓ２が設けられている。固定ラップ２１ｂは、渦巻状を呈し（図４も参照）、前記した領域Ｓ２において台板２１ａから下側に延びている。また、台板２１ａの下面（領域Ｓ２の外側の部分の下面）と固定ラップ２１ｂの歯先とは、略面一になっている。

なお、台板２１ａの下面を、固定スクロール２１の鏡板面２１ｆ（図４も参照）という。この鏡板面２１ｆには、潤滑油が供給される油溝Ｇ１（図４も参照）が設けられているが、油溝Ｇ１の詳細については後記する。

旋回スクロール２２は、その移動（旋回）によって固定スクロール２１との間に圧縮室Ｓ１を形成する部材であり、固定スクロール２１とフレーム２３との間に設けられている。図１に示すように、旋回スクロール２２は、鏡板２２ａと、旋回ラップ２２ｂと、ボス部２２ｃと、を備えている。鏡板２２ａは、固定スクロール２１の鏡板面２１ｆとの間で摺動する部分であり、円板状を呈している。旋回ラップ２２ｂ（図３も参照）は、固定ラップ２１ｂとともに圧縮室Ｓ１を形成する部材であり、渦巻状を呈している。ボス部２２ｃは、クランク軸３の偏心部３ｂに嵌合する部分であり、筒状を呈している。図１に示すように、旋回ラップ２２ｂは、鏡板２２ａから上側に延びている。一方、ボス部２２ｃは、鏡板２２ａから下側に延びている。

そして、渦巻状の固定ラップ２１ｂと、渦巻状の旋回ラップ２２ｂと、が噛み合うことで、固定ラップ２１ｂと旋回ラップ２２ｂとの間に圧縮室Ｓ１が形成されるようになっている。なお、圧縮室Ｓ１は、ガス状の冷媒を圧縮する空間であり、旋回ラップ２２ｂの外線側・内線側にそれぞれ形成される。また、固定スクロール２１の台板２１ａの中心付近には、吐出口Ｊ２が設けられている。吐出口Ｊ２は、圧縮室Ｓ１で圧縮された冷媒を圧縮機構部２の上側の空間Ｓ３に導く開口である。

フレーム２３は、固定スクロール２１を支持する部材である。フレーム２３は、概ね回転対称な形状を呈し、筒チャンバ１ａの内周壁に固定されている。フレーム２３には、クランク軸３が挿通される挿通孔Ｈ１が設けられている。

旋回スクロール２２とフレーム２３との間には、背圧室Ｓ４が設けられている。例えば、圧縮室Ｓ１の容積の縮小に伴ってガス状の冷媒が圧縮されると、固定スクロール２１から旋回スクロール２２を引き離そうとする下向きの力が生ずる。そこで、背圧室Ｓ４の圧力によって、旋回スクロール２２を固定スクロール２１に向けて押し上げるようにしている。背圧室Ｓ４の圧力は、通常、スクロール圧縮機１００の吸込圧力と吐出圧力との間の所定の中間圧力になっている。
なお、背圧室Ｓ４に含まれる「背圧」という文言は、背圧室Ｓ４の圧力の高さを特に限定するものではない。背圧室Ｓ４の圧力は、吸込圧力と吐出圧力との間の値になることが多いが、場合によっては、一時的に吐出圧力に略等しくなることもある。

図１に示すように、フレーム２３の内側に設けられた環状の溝（符号は図示せず）にシールリングＲ１が設置されている。そして、シールリングＲ１がボス部２２ｃの下面で圧縮されることで、ボス部２２ｃの径方向の内側・外側の空間が仕切られている。なお、ボス部２２ｃの径方向内側は、吐出圧力に略等しい（又は吐出圧力よりも若干低い）高圧空間になっている。また、ボス部２２ｃの径方向外側は、通常、吐出圧力よりも低い中間圧力の背圧室Ｓ４になっている。

図１に示すクランク軸３（シャフト）は、電動機４の回転子４ｂと一体で回転する軸であり、上下方向に延びている。図１に示すように、クランク軸３は、主軸部３ａと、この主軸部３ａから上側に延びる偏心部３ｂと、主軸部３ａの下端に設置される給油ピース３ｃと、を備えている。主軸部３ａは、電動機４の回転子４ｂに同軸で固定され、この回転子４ｂと一体で回転する。偏心部３ｂは、主軸部３ａに対して偏心しながら回転する部分であり、前記したように、旋回スクロール２２のボス部２２ｃに嵌合している。そして、偏心部３ｂが偏心しながら回転することで、旋回スクロール２２が旋回するようになっている。

給油ピース３ｃは、密閉容器１の油溜りＥ１から潤滑油を吸い上げる遠心ポンプであり、主軸部３ａの下端に設置されている。給油ピース３ｃの下端には、内部に潤滑油を導くための開口３ｈが設けられている。そして、給油ピース３ｃの回転に伴う遠心力の他、給油貫通孔３ｄの上部・下部の間の差圧によって、潤滑油が給油ピース３ｃ及び給油貫通孔３ｄを順次に介して吸い上げられるようになっている。このように、クランク軸３（シャフト）の下端付近に給油ピース３ｃ（遠心ポンプ）が設けられることで、給油貫通孔３ｄを介した潤滑油の供給が促進される。なお、クランク軸３と共に回転する所定の金属片（図示せず）がクランク軸３の内部に設けられるようにしてもよい。

図１に示すように、クランク軸３は、潤滑油が流れる給油貫通孔３ｄを有している。給油貫通孔３ｄは、給油ピース３ｃの内部に連通し、また、クランク軸３の上部で開口している。給油貫通孔３ｄは、主軸受５や旋回軸受６等にも潤滑油が供給されるように所定に分岐している。

電動機４は、クランク軸３を回転させる駆動源であり、フレーム２３とサブフレーム９との間に設置されている。図１に示すように、電動機４は、固定子４ａと、回転子４ｂと、を備えている。固定子４ａは、筒チャンバ１ａの内周壁に固定されている。回転子４ｂは、固定子４ａの径方向内側で回転自在に配置されている。回転子４ｂには、その中心軸線（図示せず）と同軸になるようにクランク軸３が固定されている。

主軸受５は、フレーム２３に対して主軸部３ａの上部を回転自在に軸支するものであり、フレーム２３の挿通孔Ｈ１の周壁面に設置されている。旋回軸受６は、旋回スクロール２２のボス部２２ｃに対して偏心部３ｂを回転自在に軸支するものであり、ボス部２２ｃの内周面に設置されている。

オルダムリング７は、偏心部３ｂの偏心回転を受けて、旋回スクロール２２を自転させることなく旋回させる輪状部材である。オルダムリング７は、旋回スクロール２２の下面の溝（図示せず）に装着されるとともに、フレーム２３の溝（図示せず）に装着されている。バランスウェイト８は、スクロール圧縮機１００の振動を抑制するための部材である。図１の例では、クランク軸３の主軸部３ａにおいて、回転子４ｂの上側にバランスウェイト８が設置されている。なお、電動機４の回転子４ｂに別のバランスウェイト（図示せず）が設置されるようにしてもよい。

サブフレーム９は、主軸部３ａの下部を回転自在に軸支する部材である。図１に示すように、サブフレーム９は、電動機４の下側に配置された状態で密閉容器１に固定されている。サブフレーム９には、クランク軸３が挿通される孔（符号は図示せず）が設けられている。また、サブフレーム９の孔の周壁面には、副軸受９ａが設置されている。副軸受９ａは、サブフレーム９に対して主軸部３ａの下部を回転自在に軸支するものである。
電源端子１０は、電動機４に電力を供給するための端子であり、配線を介して電動機４に電気的に接続されている。複数の脚１１は、密閉容器１を支持するものであり、底チャンバ１ｃに設置されている。

電動機４の駆動でクランク軸３が回転すると、これに伴って、旋回スクロール２２が旋回する。そうすると、次々に形成される圧縮室Ｓ１が縮小し、ガス状の冷媒が圧縮される。圧縮された冷媒は、固定スクロール２１の吐出口Ｊ２を介して、圧縮機構部２の上側の空間Ｓ３に吐出される。このように空間Ｓ３に吐出された冷媒は、圧縮機構部２と密閉容器１との間の流路（図示せず）を介してモータ室Ｓ５に導かれ、さらに、吐出パイプＰ２を介して外部に吐出される。

また、密閉容器１の底に油溜りＥ１として貯留されている潤滑油は、クランク軸３の給油ピース３ｃから給油貫通孔３ｄを介して上昇し、副軸受９ａや主軸受５、旋回軸受６等を潤滑する。給油貫通孔３ｄの上端の開口（符号は図示せず）に達した潤滑油は、次に説明する旋回スクロール２２の給油流路１２（図２も参照）に導かれる。

図２は、スクロール圧縮機が備える旋回スクロール２２の縦断面図である。
図２に示すように、旋回スクロール２２には、給油流路１２が設けられている。給油流路１２は、クランク軸３（図１参照）の給油貫通孔３ｄからの潤滑油を固定スクロール２１（図１参照）の鏡板面２１ｆ側に導く流路である。給油流路１２は、流路Ｈ３と、連通孔Ｈ２と、給油孔Ｈ４と、を含んで構成されている。

図２に示すように、鏡板２２ａには、連通孔Ｈ２が横方向（鏡板２２ａの上面・下面に対して平行な方向）に設けられている。この連通孔Ｈ２は、例えば、鏡板２２ａの周壁面から径方向内側に所定の切削加工を行うことで形成される。連通孔Ｈ２の外周側の端部は、密栓Ｎ１で封止されている。図２に示すように、連通孔Ｈ２の上流側（径方向内側）は、上下方向の比較的短い流路Ｈ３を介して、ボス部２２ｃの径方向内側の空間に連通している。また、連通孔Ｈ２の下流側（径方向外側）は、上下方向の給油孔Ｈ４に連通している。そして、クランク軸３の給油貫通孔３ｄ（図１参照）を介して供給される高圧の潤滑油が、流路Ｈ３、連通孔Ｈ２、及び給油孔Ｈ４を順次に介して、固定スクロール２１の油溝Ｇ１（図４参照）に導かれるようになっている。

図３は、スクロール圧縮機が備える旋回スクロール２２の斜視図である。
前記したように、旋回スクロール２２は、円板状の鏡板２２ａと、渦巻状の旋回ラップ２２ｂと、筒状のボス部２２ｃ（図２参照）と、を備えている。旋回スクロール２２の鏡板２２ａの周壁には、連通孔Ｈ２の外周側の端部を塞ぐ密栓Ｎ１が嵌め込まれている。また、鏡板２２ａの上面には、給油孔Ｈ４（図２参照）の開口Ｊ４が設けられている。そして、旋回スクロール２２の旋回に伴って、給油孔Ｈ４（図２参照）の開口Ｊ４が所定に移動するようになっている。

前記したように、背圧室Ｓ４（図１参照）の圧力によって、旋回スクロール２２を固定スクロール２１に向けて押し上げる力が作用する。しかしながら、例えば、高圧縮比の運転条件において、固定スクロール２１と旋回スクロール２２との間のスラスト荷重が大きくなりすぎると、その摺動面で摩擦損失の増加や焼付きが生じる可能性がある。そこで、第１実施形態では、固定スクロール２１の鏡板面２１ｆ（図４参照）において、固定ラップ２１ｂ（図４参照）の外側に円弧状の油溝Ｇ１（図４参照）を設け、この油溝Ｇ１に高圧の潤滑油の導くようにしている。これによって、固定スクロール２１と旋回スクロール２２との間のスラスト荷重を適度に抑制できる。

図４は、スクロール圧縮機が備える固定スクロール２１の下面図である。
前記したように、固定スクロール２１は、渦巻状の固定ラップ２１ｂが台板２１ａに設けられた構成になっている。図４に示すように、固定スクロール２１の鏡板面２１ｆには、油溝Ｇ１が設けられている。油溝Ｇ１は、旋回スクロール２２（図２参照）の給油流路１２（図２参照）を介して、高圧の潤滑油が間欠的に供給される溝である。図４に示すように、油溝Ｇ１は、円弧状の周方向溝Ｇ１ａと、この周方向溝Ｇ１ａの一端に接続している排油溝Ｇ１ｂと、を備えている。
周方向溝Ｇ１ａは、高圧の潤滑油が間欠的に供給される溝であり、円弧部Ｇ１１ａと、連通部Ｇ１２ａと、を備えている。円弧部Ｇ１１ａは、固定スクロール２１の鏡板面２１ｆに設けられた円弧状の溝である。円弧部Ｇ１１ａは、例えば、固定スクロール２１を下面視した場合の中心付近を基準（円弧の中心）として、その中心角が３０°以上かつ３５０°以下の範囲内で形成されている。

また、円弧部Ｇ１１ａの少なくとも一部が所定の偏荷重領域に重なるようにしてもよい。ここで、偏荷重領域とは、固定スクロール２１の鏡板面２１ｆに対して旋回スクロール２２（図１参照）を傾けるような力（遠心力やガス荷重の合力）が作用した場合に、旋回スクロール２２の鏡板２２ａ（図１参照）が固定スクロール２１の鏡板面２１ｆに特に強く当たる領域である。本実施形態では、円弧部Ｇ１１ａを含む油溝Ｇ１に高圧の潤滑油が間欠的に供給されることで、旋回スクロール２２を固定スクロール２１から引き離すように力が作用する。これによって、旋回スクロール２２と固定スクロール２１との間のスラスト荷重が適度に低減されるため、その摺動面での摩擦損失や焼付きを抑制できる。

連通部Ｇ１２ａは、給油流路１２（図２参照）と間欠的に連通する部分であり、円弧部Ｇ１１ａにおいて排油溝Ｇ１ｂとは反対側に接続している。連通部Ｇ１２ａは、給油流路１２（図２参照）における鏡板面２１ｆ側の開口Ｊ４（図２、図６参照）の移動軌跡Ｍ４（図６参照）を部分的に含むように形成されている。そして、旋回スクロール２２（図１参照）の移動に伴って、周方向溝Ｇ１ａの連通部Ｇ１２ａが給油流路１２（図２参照）と間欠的に連通し、吐出圧力に略等しい高圧の潤滑油が周方向溝Ｇ１ａに導かれるようになっている。なお、給油流路１２（図２参照）の開口Ｊ４（図２参照）の径は、連通部Ｇ１２ａの溝幅に等しくてもよいし、また、連通部Ｇ１２ａの溝幅とは異なっていてもよい。

図４に示す排油溝Ｇ１ｂは、円弧部Ｇ１１ａの端部（連通部Ｇ１２ａとは反対側）から径方向外側に設けられる溝であり、背圧室Ｓ４（図１参照）に連通している。本実施形態では、旋回スクロール２２の位置に関わらず、排油溝Ｇ１ｂが背圧室Ｓ４（図１参照）に常時連通するようにしている。

図５は、固定スクロール２１及び旋回スクロール２２における排油溝Ｇ１ｂの付近の断面図である。
なお、図５は、排油溝Ｇ１ｂを含む平面で固定スクロール２１及び旋回スクロール２２を切断した場合の部分的な縦断面を示している。図５に示すように、排油溝Ｇ１ｂの深さＬ２は、周方向溝Ｇ１ａの深さＬ１よりも浅くなっている。そして、排油溝Ｇ１ｂの流路面積が、周方向溝Ｇ１ａの流路面積よりも小さくなっている。なお、排油溝Ｇ１ｂの「流路面積」とは、排油溝Ｇ１ｂの流路を、この排油溝Ｇ１ｂの延在方向に垂直な平面（図示せず）で切断した場合の断面の面積である（周方向溝Ｇ１ａの流路面積も同様）。また、排油溝Ｇ１ｂの溝幅と、周方向溝Ｇ１ａの溝幅と、は等しくてもよいが、これに限定されるものではない。図５に示すように、旋回スクロール２２において周方向溝Ｇ１ａや排油溝Ｇ１ｂに対応する箇所の鏡板面は、平面状になっている。

図５に示す周方向溝Ｇ１ａの深さＬ１は、例えば、１［ｍｍ］以上であって３［ｍｍ］以下の範囲内でもよい。また、排油溝Ｇ１ｂの深さは、例えば、０．１［ｍｍ］以上であって１［ｍｍ］未満の範囲内でもよい。周方向溝Ｇ１ａの深さと、排油溝Ｇ１ｂの深さと、の間の差は、例えば、０．５［ｍｍ］以上であってもよいが、これに限定されるものではない。

このように排油溝Ｇ１ｂを周方向溝Ｇ１ａよりも浅くすることで、排油溝Ｇ１ｂの流路抵抗が大きくなる。したがって、給油流路１２（図２参照）を介して周方向溝Ｇ１ａに供給された高圧の潤滑油が、相対的に低圧の背圧室Ｓ４（図１参照）に排油溝Ｇ１ｂを介して急激に流出することを抑制できる。その結果、周方向溝Ｇ１ａにおける潤滑油の圧力が吐出圧力に近い高さで維持されやすくなる。また、固定スクロール２１と旋回スクロール２２との摩擦に伴う摩耗粉等の異物が周方向溝Ｇ１ａに入り込んだ場合でも、排油溝Ｇ１ｂを介して異物を排出できる。

図６は、図４の領域Ｋ１を部分的に拡大して、給油流路の開口Ｊ４の移動軌跡Ｍ４を示した説明図である。
なお、図６では、旋回スクロール２２の上面に設けられた給油流路１２（図２参照）の開口Ｊ４の移動軌跡Ｍ４を一点鎖線で示している。前記したように、クランク軸３の給油貫通孔３ｄ（図１参照）から給油流路１２（図２参照）を介して、周方向溝Ｇ１ａに高圧の潤滑油が間欠的に供給される。図６の例では、旋回スクロール２２（図２参照）の旋回に伴い、給油流路１２（図２参照）の開口Ｊ４が円形状の移動軌跡Ｍ４を通って元の位置に戻ってくるまでに、給油流路１２と周方向溝Ｇ１ａとが２回連通している。また、周方向溝Ｇ１ａの連通部Ｇ１２ａは、給油流路１２（図２参照）の開口Ｊ４の移動軌跡Ｍ４を部分的に含むように形成されている。このような連通部Ｇ１２ａの長さが、設計段階で適宜に調整されることで、十分な量の高圧の潤滑油が周方向溝Ｇ１ａに間欠的に供給される。

図７Ａは、旋回スクロールの給油流路の開口Ｊ４が固定スクロール２１の周方向溝Ｇ１ａに連通していない状態の説明図である。
なお、図７Ａでは、固定スクロール２１と旋回スクロール２２（図３参照）との環状の摺動面Ｖ１をドットで示している。また、図７Ａでは、旋回スクロール２２の給油流路１２（図２参照）の開口Ｊ４を固定スクロール２１に投影することで、開口Ｊ４の位置を示すようにしている。図７Ａの状態では、旋回スクロール２２が移動する過程で開口Ｊ４が周方向溝Ｇ１ａにまだ連通していない。このような非連通の区間を設けることで、周方向溝Ｇ１ａに無駄に多くの潤滑油が供給されることを抑制できる。したがって、周方向溝Ｇ１ａから圧縮室Ｓ１（図１参照）に多量の潤滑油が流入することを抑制し、ひいては、冷媒の加熱損失を抑制できる。つまり、冷媒の温度上昇に伴う膨張で、圧縮室Ｓ１の冷媒量が少なくなる（冷凍能力が低下する）ことを抑制できる。図７Ａに示す状態の後、図７Ｂ、及び図７Ｃの順で開口Ｊ４の位置が変化する。

図７Ｂは、旋回スクロールの給油流路の開口Ｊ４が固定スクロール２１の周方向溝Ｇ１ａに連通している状態の説明図である。
図７Ｂに示すように、旋回スクロール２２の給油流路１２（図２参照）の開口Ｊ４が周方向溝Ｇ１ａに連通することで、吐出圧力に略等しい高圧の潤滑油が周方向溝Ｇ１ａに供給される。これによって、固定スクロール２１と旋回スクロール２２との間のスラスト荷重を低減できる。また、固定スクロール２１の鏡板面２１ｆ（図４参照）と旋回スクロール２２の鏡板２２ａ（図１参照）との間の微小な隙間を介して、周方向溝Ｇ１ａから圧縮室Ｓ１（図１参照）に潤滑油が適度に供給される。これによって、固定ラップ２１ｂ（図１参照）や旋回ラップ２２ｂ（図１参照）等が潤滑されるため、摩耗や焼付きを抑制できる。また、排油溝Ｇ１ｂを介して背圧室Ｓ４（図１参照）にも潤滑油が供給されることで、背圧室Ｓ４の各摺動部も十分に潤滑される。

また、周方向溝Ｇ１ａから比較的低圧の圧縮室Ｓ１（図１参照）に潤滑油が供給されることで、クランク軸３（図１参照）における給油貫通孔３ｄの上部の圧力が、この給油貫通孔３ｄの下部の圧力（吐出圧力）よりも低くなる。つまり、クランク軸３の上部と下部との間で差圧が生じる。このような差圧によって、スクロール圧縮機１００の低速運転時でも、油溜りＥ１（図１参照）から給油貫通孔３ｄを介して潤滑油が吸い上げられる。したがって、トロコイドポンプ等のギアポンプ（図示せず）を用いる必要は特になく、簡素な構成の給油ピース３ｃ（遠心ポンプ：図１参照）を設ければよいため、スクロール圧縮機１００の製造コストを削減できる。

図７Ｂに示すように、排油溝Ｇ１ｂの径方向外側の端部は、固定スクロール２１と旋回スクロール２２との摺動面Ｖ１（ドットで示す領域）よりも外側に出ている。つまり、排油溝Ｇ１ｂが背圧室Ｓ４（図１参照）に常時連通している（図７Ａ、図７Ｃも参照）。ここで、排油溝Ｇ１ｂが周方向溝Ｇ１ａよりも浅い（流路面積が小さい）ため、排油溝Ｇ１ｂで所定の圧力損失が生じる。その結果、排油溝Ｇ１ｂが背圧室Ｓ４（図１参照）に常時連通していても、周方向溝Ｇ１ａの圧力が背圧室Ｓ４よりも高い状態で維持されやすくなる。したがって、固定スクロール２１と旋回スクロール２２との間のスラスト荷重を適度に低減できる。

図７Ｃは、旋回スクロールの給油流路の開口Ｊ４が固定スクロール２１の周方向溝Ｇ１ａに連通していない状態の説明図である。
図７Ｃに示すように、給油流路１２（図２参照）の開口Ｊ４が周方向溝Ｇ１ａから外れた状態では、油溝Ｇ１には潤滑油が特に供給されない。この状態において周方向溝Ｇ１ａに存在する高圧の潤滑油は、排油溝Ｇ１ｂを介して、背圧室Ｓ４（図１参照）に徐々に流出する。前記したように、排油溝Ｇ１ｂは周方向溝Ｇ１ａよりも浅いため、周方向溝Ｇ１ａに存在する潤滑油が、排油溝Ｇ１ｂを介して急激に流出することを抑制できる。

図８は、油溝の連通状態を示すタイムチャートである。
なお、図８の横軸は時刻を示し、縦軸は油溝Ｇ１（図４参照）の連通状態を示している。図８の縦軸には、油溝Ｇ１の連通状態として、給油流路１２（図２参照）と周方向溝Ｇ１ａ（図４参照）との連通（図８の破線）や、背圧室Ｓ４（図１参照）と排油溝Ｇ１ｂ（図４参照）との連通（図８の一点鎖線）の他、給油流路１２及び背圧室Ｓ４のいずれにも連通しない「非連通」（図８のタイムチャートの下端）を示している。

図８に実線で示すように、周方向溝Ｇ１ａ（図４参照）と給油流路１２（図２参照）との連通・非連通が時間的に交互に繰り返される。図８の例では、時刻ｔ０～ｔ１では周方向溝Ｇ１ａと給油流路１２とが非連通であり（図７Ａの状態）、その後の時刻ｔ１～ｔ２では周方向溝Ｇ１ａと給油流路１２とが連通し（図７Ｂの状態）、さらに、時刻ｔ２～ｔ３では非連通に戻っている（図７Ｃの状態）。このように、周方向溝Ｇ１ａと給油流路１２とが間欠的に連通するようになっている。また、図８に一点鎖線で示すように、排油溝Ｇ１ｂ（図４参照）は背圧室Ｓ４（図１参照）に常時連通している。

なお、給油流路１２（図２参照）の開口Ｊ４は、円形状の移動軌跡Ｍ４（図６参照）を一周する間に周方向溝Ｇ１ａと２回連通するが、図８では、２回目の連通については図示を省略している。

＜効果＞
第１実施形態によれば、固定スクロール２１の鏡板面２１ｆに設けられた円弧状の周方向溝Ｇ１ａ（図４参照）に高圧の潤滑油が間欠的に供給される。また、排油溝Ｇ１ｂが周方向溝Ｇ１ａよりも浅く（流路面積が狭く）なっているため、周方向溝Ｇ１ａの潤滑油が高圧で維持されやすくなる。これによって、旋回スクロール２２の鏡板２２ａが周方向溝Ｇ１ａの付近で固定スクロール２１に強く当たることを抑制し、ひいては、摺動面での摩擦損失や焼付きを抑制できる。また、圧縮室Ｓ１や背圧室Ｓ４の各摺動部に潤滑油が適度に供給されるため、スクロール圧縮機１００の信頼性が高められる。

また、固定スクロール２１の周方向溝Ｇ１ａが、給油流路１２の開口Ｊ４に間欠的に連通することで、クランク軸３の給油貫通孔３ｄの上部・下部の間に差圧が生じる。これによって、スクロール圧縮機１００の低速運転時でも給油貫通孔３ｄ（図１参照）を介して潤滑油が吸い上げられるため、潤滑不足になることを抑制できる。また、給油ピース３ｃ（図１参照）として遠心ポンプを用いることができるため、スクロール圧縮機１００の製造コストを削減できる。

また、第１実施形態によれば、排油溝Ｇ１ｂ（図４参照）が背圧室Ｓ４（図１参照）に連通しているため、摩耗粉等の異物が周方向溝Ｇ１ａ（図４参照）に入り込んだ場合でも、排油溝Ｇ１ｂを介して異物が排出される。したがって、周方向溝Ｇ１ａが異物で詰まることを抑制し、ひいては、周方向溝Ｇ１ａを介した各摺動部への給油効果を長期間に亘って維持できる。

また、これまでのスクロール圧縮機では、固定スクロール２１の鏡板面２１ｆと旋回スクロール２２の鏡板２２ａとの間の微小な隙間を介して、背圧室Ｓ４や圧縮室Ｓ１に潤滑油が供給されていたため、給油量の微調整が困難であった。例えば、スクロール圧縮機の運転条件や部品の精度ばらつきの影響で、単位時間当たりの給油量にばらつきが生じやすかった。これに対して第１実施形態では、スクロール圧縮機１００の設計段階で排油溝Ｇ１ｂ（図４参照）の溝幅や深さを調整すれば、それに応じて給油量が増加又は減少するため、給油量の調整が容易になる。

また、背圧室Ｓ４は圧縮室Ｓ１よりも高圧であることが多いため、これまでのスクロール圧縮機では、背圧室Ｓ４への給油量が不足しやすかった。例えば、背圧室Ｓ４への給油量を増やそうとすると、それに伴って、圧縮室Ｓ１への給油量が過剰に増えるため、冷媒の加熱損失が生じて冷凍能力の低下を招いていた。これに対して、第１実施形態では、油溝Ｇ１が排圧室Ｓ４に常時連通しているため、圧縮室Ｓ１への給油量を特に増やすことなく、背圧室Ｓ４への給油量を増やすことができる。これによって、背圧室Ｓ４の各摺動部の潤滑が促進される。

≪第２実施形態≫
第２実施形態では、第１実施形態で説明したスクロール圧縮機１００（図１参照）を備える空気調和機Ｗ１（冷凍サイクル装置：図９参照）について説明する。

図９は、第２実施形態に係る空気調和機Ｗ１の冷媒回路Ｑ１を含む構成図である。
なお、図９の実線矢印は、暖房運転時における冷媒の流れを示している。
一方、図９の破線矢印は、冷房運転時における冷媒の流れを示している。
空気調和機Ｗ１は、冷房や暖房等の空調を行う機器である。図９に示すように、空気調和機Ｗ１は、スクロール圧縮機１００と、室外熱交換器７１と、室外ファン７２と、膨張弁７３と、四方弁７４と、室内熱交換器７５と、室内ファン７６と、を備えている。

図９の例では、スクロール圧縮機１００、室外熱交換器７１、室外ファン７２、膨張弁７３、及び四方弁７４が、室外機Ｕ１に設けられている。また、室内熱交換器７５及び室内ファン７６は、室内機Ｕ２に設けられている。

スクロール圧縮機１００は、ガス状の冷媒を圧縮する機器であり、第１実施形態（図１参照）と同様の構成を備えている。室外熱交換器７１は、その伝熱管（図示せず）を通流する冷媒と、室外ファン７２から送り込まれる外気と、の間で熱交換が行われる熱交換器である。室外ファン７２は、室外熱交換器７１に外気を送り込むファンである。室外ファン７２は、駆動源である室外ファンモータ７２ａを備え、室外熱交換器７１の付近に設置されている。

室内熱交換器７５は、その伝熱管（図示せず）を通流する冷媒と、室内ファン７６から送り込まれる室内空気（空調室の空気）と、の間で熱交換が行われる熱交換器である。室内ファン７６は、室内熱交換器７５に室内空気を送り込むファンである。室内ファン７６は、駆動源である室内ファンモータ７６ａを備え、室内熱交換器７５の付近に設置されている。

膨張弁７３は、「凝縮器」（室外熱交換器７１及び室内熱交換器７５の一方）で凝縮した冷媒を減圧する弁である。なお、膨張弁７３によって減圧された冷媒は、「蒸発器」（室外熱交換器７１及び室内熱交換器７５の他方）に導かれる。

四方弁７４は、空気調和機Ｗ１の運転モードに応じて、冷媒の流路を切り替える弁である。例えば、冷房運転時（図９の破線矢印を参照）には、冷媒回路Ｑ１において、スクロール圧縮機１００、室外熱交換器７１（凝縮器）、膨張弁７３、及び室内熱交換器７５（蒸発器）を順次に介して、冷媒が循環する。一方、暖房運転時（図９の実線矢印を参照）には、冷媒回路Ｑ１において、スクロール圧縮機１００、室内熱交換器７５（凝縮器）、膨張弁７３、及び室外熱交換器７１（蒸発器）を順次に介して、冷媒が循環する。

＜効果＞
第２実施形態によれば、製造コストが低く、性能や信頼性の高いスクロール圧縮機１００を空気調和機Ｗ１が備えている。これによって、空気調和機Ｗ１の全体としての製造コストを削減し、また、その性能や信頼性を高めることができる。

≪変形例≫
以上、本発明に係るスクロール圧縮機１００や空気調和機Ｗ１について各実施形態で説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。例えば、図１０（第１の変形例）や図１１（第２の変形例）のようにスクロール圧縮機が構成されるようにしてもよい。

図１０は、第１の変形例に係るスクロール圧縮機における旋回スクロールの給油流路の開口Ｊ４の移動軌跡Ｍ４を示す説明図である。
なお、図１０に示す領域Ｋ２は、図４（第１実施形態）に示す領域Ｋ１に対応している。図１０に示すように、周方向溝ＧＡ１ａは、円弧部Ｇ１１ａと、連通部Ｇ１３ａと、を備えている。連通部Ｇ１３ａは、給油流路１２（図２参照）の開口Ｊ４の移動軌跡Ｍ４の一部を含むように形成されている。図１０に示すように、開口Ｊ４が円形状の移動軌跡Ｍ４を一周する間に、開口Ｊ４と油溝Ｇ１とが１回連通するようにしてもよい。このような構成でも、設計段階で連通部Ｇ１３ａの長さを適宜に調整することで、高圧の潤滑油を周方向溝ＧＡ１ａに適切に供給できる。

図１１は、第２の変形例に係るスクロール圧縮機における旋回スクロールの給油流路の開口Ｊ４の移動軌跡Ｍ４を示す説明図である。
図１１に示すように、周方向溝ＧＢ１ａにおいて、排油溝Ｇ１ｂ（図４参照）とは反対側の端部がＴ字状に形成されていてもよい。このような構成でも、設計段階で連通部Ｇ１４ａの長さを適宜に調整することで、高圧の潤滑油を周方向溝ＧＢ１ａに適切に供給できる。また、図１１の例では、給油流路１２（図２参照）の開口Ｊ４が円形状の移動軌跡Ｍ４を一周して元の位置に戻ってくるまでに、開口Ｊ４と油溝Ｇ１とが１回連通する構成を示しているが、２回連通するようにしてもよい。このような構成でも、第１実施形態と同様の効果が奏される。

また、各実施形態では、周方向溝Ｇ１ａが円弧状である場合について説明したが、円弧状とは異なる所定の形状であってもよい。
また、各実施形態では、排油溝Ｇ１ｂ（図４参照）が周方向溝Ｇ１ａ（図４参照）の端部から径方向外側に設けられる例について説明したが、排油溝Ｇ１ｂが背圧室Ｓ４（図１参照）に連通している構成であれば、排油溝Ｇ１ｂが延在する方向は適宜に変更可能である。

また、各実施形態では、排油溝Ｇ１ｂ（図４参照）が周方向溝Ｇ１ａ（図４参照）よりも浅く形成されている場合について説明したが、これに限らない。例えば、排油溝Ｇ１ｂの流路面積が周方向溝Ｇ１ａの流路面積よりも小さくなるように、排油溝Ｇ１ｂの溝幅が周方向溝Ｇ１ａの溝幅よりも狭く形成されるようにしてもよい。この場合において、排油溝Ｇ１ｂの深さと周方向溝Ｇ１ａの深さとは等しくてもよいし、また、異なっていてもよい。

また、第２実施形態で説明した空気調和機Ｗ１（図９参照）は、ルームエアコンやパッケージエアコンの他、ビル用マルチエアコンといったさまざまな種類の空気調和機に適用できる。また、第２実施形態では、スクロール圧縮機１００を備える空気調和機Ｗ１（冷凍サイクル装置）について説明したが、これに限らない。例えば、冷凍機、給湯機、空調給湯装置、チラー、冷蔵庫といった他の「冷凍サイクル装置」にも第２実施形態を適用できる。

また、各実施形態では、スクロール圧縮機１００で冷媒を圧縮する場合について説明したが、これに限らない。すなわち、冷媒以外の所定のガスをスクロール圧縮機１００で圧縮する場合にも、各実施形態を適用できる。

また、各実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に記載したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換を適宜に行うことが可能である。
また、前記した機構や構成は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての機構や構成を示しているとは限らない。

１ 密閉容器
２ 圧縮機構部
１２ 給油流路
２１ 固定スクロール
２１ｂ 固定ラップ
２１ｆ 鏡板面
２２ 旋回スクロール
２２ｂ 旋回ラップ
２３ フレーム
３ クランク軸（シャフト）
３ｃ 給油ピース（遠心ポンプ）
３ｄ 給油貫通孔
４ 電動機
４ａ 固定子
４ｂ 回転子
７１ 室外熱交換器
７３ 膨張弁
７５ 室内熱交換器
１００ スクロール圧縮機
Ｇ１ 油溝
Ｇ１ａ，ＧＡ１ａ，ＧＢ１ａ 周方向溝
Ｇ１１ａ 円弧部
Ｇ１２ａ，Ｇ１３ａ，Ｇ１４ａ 連通部
Ｇ１ｂ 排油溝
Ｈ１ 挿通孔
Ｊ４ 開口
Ｌ１ 深さ（周方向溝の深さ）
Ｌ２ 深さ（排油溝の深さ）
Ｍ４ 移動軌跡
Ｓ１ 圧縮室
Ｓ４ 背圧室
Ｗ１ 空気調和機（冷凍サイクル装置）

前記した課題を解決するために、本発明に係るスクロール圧縮機は、密閉容器と、固定子及び回転子を有し、前記密閉容器に収容される電動機と、潤滑油が流れる給油貫通孔を有し、前記回転子と一体で回転するシャフトと、渦巻状の固定ラップを有する固定スクロールと、渦巻状の旋回ラップを有し、前記固定ラップと前記旋回ラップとの間に圧縮室が形成される旋回スクロールと、前記シャフトの挿通孔を有し、前記固定スクロールを支持するフレームと、を備え、前記旋回スクロールと前記フレームとの間には、背圧室が設けられ、前記旋回スクロールには、前記給油貫通孔からの潤滑油を前記固定スクロールの鏡板面側に導く給油流路が設けられ、前記固定スクロールの前記鏡板面には、円弧状の周方向溝と、前記周方向溝の一端に接続している排油溝と、が設けられ、前記排油溝は、前記背圧室に連通しており、前記排油溝の流路面積は、前記周方向溝の流路面積よりも小さく、前記給油流路と前記周方向溝とが間欠的に連通し、前記周方向溝は、円弧状を呈する円弧部と、前記給油流路と間欠的に連通する連通部と、を有し、前記連通部は、前記円弧部において前記排油溝とは反対側に接続しており、前記給油流路における前記鏡板面側の開口の移動軌跡を部分的に含むように形成され、前記給油流路が、１つの前記周方向溝に含まれる前記連通部と前記円弧部とに交互に連通することとした。

Claims (5)

1. 密閉容器と、
   固定子及び回転子を有し、前記密閉容器に収容される電動機と、
   潤滑油が流れる給油貫通孔を有し、前記回転子と一体で回転するシャフトと、
   渦巻状の固定ラップを有する固定スクロールと、
   渦巻状の旋回ラップを有し、前記固定ラップと前記旋回ラップとの間に圧縮室が形成される旋回スクロールと、
   前記シャフトの挿通孔を有し、前記固定スクロールを支持するフレームと、を備え、
   前記旋回スクロールと前記フレームとの間には、背圧室が設けられ、
   前記旋回スクロールには、前記給油貫通孔からの潤滑油を前記固定スクロールの鏡板面側に導く給油流路が設けられ、
   前記固定スクロールの前記鏡板面には、円弧状の周方向溝と、前記周方向溝の一端に接続している排油溝と、が設けられ、
   前記排油溝は、前記背圧室に連通しており、
   前記排油溝の流路面積は、前記周方向溝の流路面積よりも小さく、
   前記給油流路と前記周方向溝とが間欠的に連通するスクロール圧縮機。
2. 前記周方向溝は、円弧状を呈する円弧部と、前記給油流路と間欠的に連通する連通部と、を有し、
   前記連通部は、前記円弧部において前記排油溝とは反対側に接続しており、前記給油流路における前記鏡板面側の開口の移動軌跡を部分的に含むように形成されていること
   を特徴とする請求項１に記載のスクロール圧縮機。
3. 前記周方向溝の深さは、１ｍｍ以上であって３ｍｍ以下の範囲内であり、
   前記排油溝の深さは、０．１ｍｍ以上であって１ｍｍ未満の範囲内であること
   を特徴とする請求項１に記載のスクロール圧縮機。
4. 前記シャフトの下端付近に設けられる遠心ポンプを備え、
   前記給油貫通孔は、前記シャフトの上部で開口していること
   を特徴とする請求項１に記載のスクロール圧縮機。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機と、室外熱交換器と、膨張弁と、室内熱交換器と、を備える冷凍サイクル装置。