JP4517444B2

JP4517444B2 - スクロール圧縮機

Info

Publication number: JP4517444B2
Application number: JP2000101192A
Authority: JP
Inventors: 勇坪野; 昌喜小山; 昌寛竹林; 功中村; 有吾向井
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2000-03-31
Filing date: 2000-03-31
Publication date: 2010-08-04
Anticipated expiration: 2020-03-31
Also published as: JP2001289181A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非旋回スクロール部材が軸方向に可動なスクロール圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
軸方向に可動な非旋回スクロール部材を有する従来のスクロール圧縮機は、特開平８−２３２８５８号公報に示されるように、非旋回スクロール部材の背面に非旋回引付圧領域を設け、その内部を吐出圧と吸込圧の中間的な圧力に設定していた。そしてその領域の内周側は吐出圧、外周側は吸込圧となっており、それらの境界毎にシールを設けていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記従来技術では、非旋回引付圧領域の圧力が中間圧であるため、その内周側でシールにより隔てられる空間の圧力（吐出圧）よりも低い圧力となっていた。このため、そのシールが何らかの原因で破れた場合、非旋回引付圧領域に吐出圧の流体が流入し、圧力が正規のレベルよりも高くなる危険性があった。この時、非旋回スクロール部材はそのスクロール支持部材である旋回スクロール部材に過大な力で付勢されるため、スクロールラップの破壊や、そこまでは至らないが、歯先歯底部の急激な摩耗による摩耗粉でスクロールラップ、軸受、オルダムリング等の摺動部損傷の可能性が生じるため、圧縮機の信頼性が低下するという問題があった。
【０００５】
また、リング状の非旋回引付圧領域の内周側と外周側の二個所で各々シールを設けたため、１本でも細心の注意を要求されるシールの組み込みを、非旋回引付圧領域の区画形成時にはほぼ同時に２個のシールを組み込まねばならず、組立て性が低いという問題があった。
【０００７】
本発明の目的は、非旋回スクロール部材の軸方向における運動が許容される、低圧チャンバ方式のスクロール圧縮機における前記問題点の信頼性と部品加工性を向上したスクロール圧縮機を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、前記引付力付加手段は、非旋回スクロール部材の鏡板背面側で吐出口を含まない非旋回鏡板背面の外周側に、吐出圧となる非旋回引付領域とを備え、
前記非旋回スクロール部材の鏡板である非旋回鏡板に吐出カバーを配設することで、吐出圧の鏡板内空間を設け、この鏡板内空間から吐出圧の作動流体を前記スクロール圧縮機から吐出する吐出パイプを設けることにより達成される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の第一の実施の形態を、図１乃至図１１に基づいて説明する。図１は圧縮機の縦断面図、図２は同じ縦断面図であるが図１とは異なる断面である。図２には、図１で現れなかった部分についてのみ記号を付けた。図３は圧縮室付近の断面拡大図、図４は非旋回引付圧領域を形成するリング溝付近の断面拡大図、図５は弾性体シールであるリングシールの断面図、図６は逆流抑制弁体の縦断面図、図７は逆流抑制弁体の平面図、図８はリテーナの平面図、図９は非旋回スクロール部材に逆流抑制弁及びリングシールを装着したサブアセンブリ時の上面図、図１０は吐出カバーの上面図、図１１は背圧弁の拡大断面図である。なお、この例は、圧縮機の直径が、マイクロマシンレベルの５ｍｍから１０００ｍｍ程度のものであり、圧縮機のケース内部が吸込圧となる、低圧チャンバ方式である。
【００１２】
まず、構造を説明する。
旋回スクロール部材３は、鏡板３ａ上面にスクロールラップ３ｂとオルダム溝３ｇ、３ｈ（図２参照）、その鏡板下面にスラスト面３ｄと旋回軸３ｅを設ける。そのスラスト面３ｄに旋回油溝３ｃを設ける。
【００１３】
非旋回スクロール部材２は、鏡板２ａ下面にスクロールラップ２ｂと回転止め２ｇ、２ｈ（２ｈは、スクロールラップ２ｂ最外周部の外線側でシール部とならない部分と一体化して配置）を立設し、そのスクロールラップ歯底面と同一面である非旋回基準面２ｕ（図2参照）を設ける。回転止め２ｇ、２ｈは、非旋回ホルダ６に設けられた溝に嵌め込まれ非旋回スクロール2の回転を防止するものである。なお、回転止め２ｇ、２ｈはこれらのうちどちらか１個であってもよい。
【００１４】
そして、バイパス穴２ｅと吐出穴２ｄを開口させる。また、前記鏡板２ａ上面の周囲に一本または複数の均圧流路２ｉで前記吐出穴２ｄが開口する鏡板内空間２ｆと通じるリング溝２ｊを設ける。この均圧流路２ｉのみにより前記非旋回引付圧領域２９に吐出圧を導入できるため、加工性が向上し高い量産性を実現できる効果がある。この実施の形態では斜めの一本穴であり、一層加工工程数が少なくなり一層高い量産性を実現できるという特有の効果がある。また、前記非旋回スクロール部材２の外周から水平の穴を開けて外周のつば貫通部を塞いでもよい。この場合には、穴加工が容易となる。この均圧流路２ｉが一本の場合は、加工工程数が少なく量産性を向上できるという効果とともに、前記非旋回引付圧領域２９を経由するガスの流れが生じないため、その部分の加熱が抑制され、性能が向上するという特有の効果がある。逆に、前記均圧流路２ｉが複数本の場合は、前記非旋回引付圧領域２９への圧力導入が瞬時に行われ、起動が容易となる効果がある。
【００１５】
このような前記非旋回スクロール部材２の前記バイパス穴２ｅと吐出穴２ｄの上部に、逆流抑制弁板２４ａとリテーナ２４ｂからなる逆流抑制弁２４（図６ないし図９参照）を設置する。これは、過圧縮抑制及び液圧縮回避のためのバイパス弁、圧縮機停止時に発生する旋回スクロール逆転防止のための逆止弁、及び不足圧縮抑制のための吐出弁、の役割を担う。リテーナ２４ｂは、これら弁が開動作する際の弁ストッパとして働き、弁のばたつきを抑制する作用がある。
【００１６】
また、前記非旋回スクロール部材２の前記リング溝２ｊに、プラスチックやばね材またはゴムのような弾性体から成る断面がコの字状をした弾性体シールであるリングシール２２を挿入する(図４、５参照)。ここで、このシールの高さは、前記リング溝２ｊの深さよりも小さくし、さらに内周壁を外周壁よりも短くする。これにより、前記リング溝２ｊの底まで前記リングシール２２が下がっても内周壁が前記均圧流路２ｉを塞がないようにできる。さらに、図５に示すように、リングシール２２内には、断面形状が半円形状のシールばね２２ａが挿入されている。このシールばね２２ａは、リングシール２２をリング溝２２ｊ内に挿入したとき、リングシール２２の内周壁及び外周壁をリング溝２ｊの内壁に押し付けるように働く。このシールばね２２ａの機能により、リングシール２２とリング溝２ｊとの密着性が良好になり、圧力漏れが低減されるという効果がある。
【００１７】
また、前記均圧流路２ｉを、前記非旋回鏡板２ａ内に水平な穴を加工し、その穴と通じるように前記リング溝２ｊの底面及び前記鏡坂内空間２ｆの底面からほぼ垂直な穴を開け、水平穴の外周部を塞いで形成すると、前記リングシールが下がっても均圧流路２ｉを塞ぐことはなくなり、信頼性が向上する。
【００１８】
このように、組立に細心の注意が要求される前記非旋回引付圧領域２９のシール部を、非旋回スクロール部材２のサブアセンブリ時に行うことができるため、組立後のシールチェックや不具合な場合の再組立も容易となり、組立性を大幅に向上できるという効果がある。
【００１９】
オルダムリング５は、一面に非旋回突起部５ａ、５ｂが設けられ、図２に示すように、もう一方の面には旋回突起部５ｃ、５ｄが設けられる。円筒形状の非旋回ホルダ６は、中央の穴に張り出して前記非旋回スクロール部材２を支持するテラス部６ａを有し、その上面は非旋回支持面６ｂとなる。その上部の内周面は前記非旋回スクロール部材２の上下移動時のガイドとなるガイド面６ｃとなる。さらに、前記テラス部６ａに前記ガイド面の中心軸を中心として１８０度対向で２個の放射溝６ｄ，６ｅが設けられる。これらの溝の上部は、前記非旋回スクロール部材２の前記回転止め２ｇ、２ｈを挿入し、下部は前記オルダムリング５の前記非旋回突起２ａ、２ｂがスライドするオルダム溝の役目を担う。
【００２０】
この放射溝６ｄ，６ｅは、オルダムリング５の非旋回突起部５ａ、５ｂが挿入されることによってオルダムリング５の回転防止の役割を有すると共に、非旋回スクロール部材２の前記回転止め２ｇ、２ｈが挿入されることによって非旋回スクロール部材２の回転防止の役割をも有している。非旋回スクロール部材２及びオルダムリング５は、旋回スクロール部材３の旋回運動によって同一方向に回転しようとする。これらの回転防止を異なる溝にて行おうとすると、夫々の溝を掘る位置を高精度に行わなければならない。しかし、本実施形態では、両者の回転止めのための溝を兼用しているので、溝の精度をあまり考える必要が無く位置決めをすることができる。すなわち、両者は、同一方向に回転させられる力を受けるため、溝側の受圧面は非旋回スクロール部材２及びオルダムリング５共に同一面である。従って、溝の受圧面とならない面は加工精度がそれほど要求されない。
【００２１】
フレーム４は、上面の外周部に前記非旋回ホルダ６を取り付けるホルダ取付け面４ｂ、その同一面の内側に前記旋回スクロール部材３の支持面となるスラスト軸受４ａが設けられる。そのスラスト軸受４ａにはスラスト軸受部の給油及び吸込み室への給油を目的とする複数のフレーム油溝４ｃが設けられる。また、このフレーム４を軸方向に貫通して吸込ガスを流す１個または複数の吸込口４ｅを設ける。これは、フレーム外周の切欠きでもよいし、前記非旋回ホルダ６に設けてもよい。中央部にはシャフトを回転支持する主軸受４ｄを設ける。この主軸受４ｄと前記スラスト軸受４ａの間からフレーム４の外周面に通じる油排出路を設け、その途中に背圧弁１０(図１１)を形成する。この背圧弁１０は、以下のように形成する。まず、前記フレーム４の側面から内径が研磨された背圧弁シリンダ４ｇ中に外周が研磨された背圧弁体１０ａを挿入する。そして弁ばね１０ｃを挿入し、それが圧縮ばねとなるように、弁キャップ１０ｆを背圧弁シリンダ４ｇの入り口に固定する。
【００２２】
図１に戻り、シャフト８には内部にシャフト給油孔８ａと主軸受給油孔８ｂと副軸受給油孔８ｃが設けられる。また、その上部には径の拡大した主軸部８ｈがあり、そこに旋回軸受８ｆが設けられる。主軸部の外周面には前記主軸受給油孔８ｂの出口から給油螺旋溝８ｉ、旋回軸受８ｆには給油溝８ｊが設けられる。
【００２３】
ロータ１５は未着磁の永久磁石（図示せず）を内蔵し、両端にロータバランス１５ａ、１５ｂを設ける。
【００２４】
ステータ１６は外周部に油をケースの底に流し落とすためのステータ溝１６ａ（図２）を設け、内部にコイルが通り、その上下にコイルエンド部１６ｂがある。ところで、このコイルが通る穴よりも外周側にコイル貫通穴を開け、ガス流や油を通し、前記ステータ１６の冷却を行ってもよい。
【００２５】
副軸受給油部９は、内周が円筒状で外周が球状のフローティング軸受ブッシュ９ａと副軸受給油シリンダ９ｂと給油パイプ９ｄの付いたポンプカバー９ｃから成る。この副軸給油シリンダ９ｂは上部内周に球面軸受部９ｇを有し、そこに前記フローティング軸受ブッシュ９ａを組み込む。さらに、その上部中央に前記シャフト８の軸方向支持部であるシャフトスラスト面９ｅを配している。また、その下部には、トロコイド給油ポンプ２６のインナロータ２６ａ及びアウタロータ２６ｂが入る偏心した円形掘込み９ｆを設けている。これは、トロコイド給油ポンプに限ったものではなく、他形式給油ポンプでもよい。
【００２６】
ケースは、ハーメチック端子１３及び吐出パイプ取出し口１９ａが溶接またはロウ付けされた上ケース１９、下ケース２０、円筒ケース２１の３個からなり、円筒ケース２１の下部には、前記副軸受給油部９を支持し周辺部に油が通る穴を有する副軸受給油支持板１８が固定されている。
【００２７】
その他の主な構成要素として、前記リングシール２２を押さえるための非旋回押え７、前記フレーム４を円筒ケース２１に固定するマウンティング部材１１、油中の鉄粉を取除くマグネット１２、電力をモータ１７に供給するハーメチック端子１３、そして、吸込パイプ１４がある。
【００２８】
これらの構成要素を以下のように組み立てる。
まず、前記フレーム４の主軸受４ｄに、前記ロータ１５を圧入した前記シャフト８を挿入し、前記旋回スクロール部材３をその上に載せる。さらに、その上に前記オルダムリング５を旋回突起部５ｃ、５ｄを前記オルダム溝３ｇ、３ｈに挿入して載せ、前記非旋回ホルダ６に前記非旋回スクロール部材２を前記放射溝６ｄ，６ｅの上部に回転止め２ｇ、２ｈが挿入されるように装着したものを、上から覆い被せる。この時、前記放射溝６ｄ、６ｅの下部に前記非旋回突起５ａ、５ｂを挿入し、前記非旋回基準面２ｕを前記非旋回支持面６ｂと接触させる。そして、前記シャフト８を廻しながら回転トルクの最小となる位置でねじにより前記フレーム４に前記非旋回ホルダ６を固定する。そして、前記非旋回押え７の非旋回押え面７ａを前記非旋回スクロール部材２の外周及び前記リングシール２２を覆うようにして、前記非旋回ホルダ６の上面にねじで固定する。これにより、前記非旋回押え７と前記リング溝２ｊによりリング状の非旋回引付圧領域２９が区画形成される。同時に、前記非旋回スクロール部材２のサブアセンブリ時に前記リング溝に挿入した前記リングシール２２は、前記非旋回引付圧領域２９内から見て、前記リング溝２ｊの上縁と前記非旋回押さえ面７ａとの境界部である非旋回引付圧領域境界を覆うように配置される。この時、前記非旋回スクロール部材２の上面と前記非旋回押え面７ａの間隔が２０〜１００μｍ程度になるようにし、前記旋回スクロール部材３と前記非旋回スクロール部材２の軸線方向における最大離間距離を規定する。そして、図１及び図１０に示すように、前記吐出口２ｄ及び前記バイパス穴２ｅを臨む前記非旋回鏡板２ａの中央寄りに吐出パイプ２５の付いた吐出カバー２ｃを密着固定し、鏡板内空間２ｆを設ける。この時、両密着面を研磨するか、Ｏリングやパッキン材を挟んでシールする。また、前記吐出パイプ２５を焼きなまし処理しておく。これは、前記吐出パイプ２５を前記上ケース１９に固定したとき、上ケース１９の装着位置のずれを吐出パイプ２５で吸収し前記非旋回スクロール部材２の姿勢がずれるのを防ぐためである。以上のようにして、両スクロール部材間に圧縮室３３、前記旋回スクロール部材３の背面でスラスト面３ｄと前記旋回軸３ｅの間に旋回背面空間３４を形成する。さらに、前記フレーム４の背面外周部に前記マウンティング部材１１をねじまたはかしめ固定する。
【００２９】
次に、あらかじめ前記ステータ１６を焼きばめまたは圧入するとともに前記副軸受給油支持板１８を溶接または圧入した円筒ケース２１に、上記の組立部を挿入する。この時、前記ステータ１６のモータ線１６ｃをその組立部の側面の溝を通して上部に出す。そして、前記マウンティング部材１１の側面でタック溶接を行なう。フレーム４や非旋回ホルダ６でタック溶接を行う場合と比較して、それらの変形が回避できる。また、前記ロータ１５と前記ステータ１６によってモータ１７を形成し、前記副軸受給油支持板１８と前記フレーム４の間にモータ室３０を形成する。
【００３０】
次に、前記副軸受給油支持板１８の中央部の穴から出た前記シャフト８に、前記非旋回給油部材９の前記フローティング軸受部材９ａの内周を挿入して装着する。そして前記副軸受給油シリンダ９ｂに前記アウタロータ２６ｂを挿入し、前記シャフト８の端部に前記インナロータ２６ａを圧入する。この状態で、前記シャフト８を回し、回転トルクを検出しながら、前記副軸受給油シリンダ９ｂの位置を調整し、その回転トルクが最小になる位置で前記副軸受給油シリンダ９ｂの外周を前記副軸受給油支持板１８にスポット溶接する。そして、前記給油パイプ９ｄを付けた前記給油カバー９ｃを固定する。
【００３１】
最後に、前記マグネット１２を固定した前記下ケース２０を前記円筒ケース２１に溶接し、貯油室３１を形成する。また、上ケース１９を、前記吐出前記ハーメチック端子１３の内部側端子に前記モータ線１６ｃを装着し、前記吐出パイプ取出し口１９ａに前記吐出パイプ２５の垂直部２５ａを通したうえで、前記円筒ケース２１上部に装着溶接し、非旋回背面室３２を形成する。この状態で、前記ステータ１６に電流を流し、前記ロータ１５内部の永久磁石を着磁し、モータ１７を形成する。その後、油を入れる。
【００３２】
次に動作を説明する。
まず、圧縮ガスの流れに関して説明する。前記モータ１７を回転させて前記シャフト８を回転させ、前記オルダムリング５で自転を防止しながら前記旋回スクロール部材３を旋回運動させる。前記吸込パイプ１４を通してケース内部に満たされるガスが、前記吸込口４ｅを通って前記吸込室３５に流入し、圧縮室３３に閉じ込み圧縮されて、前記吐出穴２ｄから前記鏡板内空間２ｆに吐出され、最終的に、前記吐出パイプ２５を通って圧縮機外部に出る。過圧縮条件では、これと並行して、前記バイパス穴２ｅと前記逆流防止弁２４のバイパス弁部を通って前記鏡板内空間２ｆに吐出される。これにより、鏡板内空間２ｆは吐出圧となる。
さらにその上部は、吸込圧の前記非旋回背面室３２であり、吸込圧のかかる非旋回背面中央領域を形成する。非旋回背面中央領域に吸込圧をかけたため、非旋回鏡板２ａのたわみが小さくなり、歯先歯底隙間を小さくできるため、エネルギー効率が向上するという効果がある。前記均圧流路２ｉによって、前記リング溝２ｊと前記リングシール２２で区画形成された前記非旋回引付圧領域２９内を容易に吐出圧とすることができる。そして、前記非旋回引付圧領域２９の周囲は全て吸込圧の空間となる。つまり、前記リングシール２２の内周側は前記非旋回背面室３２と通じ、外周は前記吸込室３５または前記非旋回背面室３２と通じて
いるために、吸込圧となる。このため、前記非旋回引付圧領域２９は圧縮機の内部で一番高い圧力であるため、シールが破れても前記非旋回引付圧領域２９内部の圧力が増大することはなく、非旋回スクロール部材２及び旋回スクロール部材３同士を接触させる（くっつける）方向に作用させる力である引付力は過大にならない。
【００３３】
すなわち、非旋回スクロール部材の鏡板背面側で吐出口を含まない非旋回鏡板背面外周側にそれを取り囲む周辺領域である非旋回引付周辺領域の圧力以上となる非旋回引付領域を設けたので、少なくとも一つの非旋回引付領域の圧力は、それを取り囲む全ての非旋回引付周辺領域の圧力以上となるため、そこのシールが破れても、周囲圧力が引付力を発生する空間の圧力よりも高い従来技術では、シールが破れてしまうと引付力が増大してしまうのに対して、その非旋回引付領域の圧力は上昇することはない。この結果、従来技術の問題点であった、非旋回スクロールの引付力の増大による圧縮機の信頼性低下が抑制されるという効果がある。
【００３４】
また、吐出圧は圧縮機内における最高の圧力であるため、全ての非旋回引付領域における圧力は各々の非旋回周辺領域の圧力以上となる。よって、定常運転に至るまでの過渡的運転時でも、全ての非旋回引付領域における圧力をその非旋回周辺領域の圧力以上に保つことができるため、非旋回引付領域の異常な圧力上昇を一層確実に回避できる。この結果、圧縮機の信頼性が一層向上するという効果がある。また、圧縮機内で最高の圧力である吐出圧により非旋回引付力を発生させることから、非旋回引付領域の容積はほぼ最小となる。これより、非旋回引付圧領域境界の長さは概して縮小するため、非旋回引付領域からの漏れの危険性を低減できる。この結果、引付力低下の危険性を低減できるため、確実に本来の性能を実現できるという効果がある。
【００３５】
この結果、付勢力の働く前記非旋回ホルダ６のテラス部６ａの破損を回避できる。破損に至らなくても、そのたわみによるスクロールラップの歯先歯底接触摩耗及び破損の危険性を抑制できる。また、圧力差から前記リングシール２２は左右に開こうとするため、側面が前記リング溝の内周面と外周面に押し付けられる。この結果、前記非旋回引付圧領域２９内から見て、前記リングシールは、前記リング溝２ｊの上縁と前記非旋回押さえ面７ａとの境界部である非旋回引付圧領域境界を覆うため、前記非旋回引付圧領域２９の内周側と外周側における前記非旋回引付圧周辺領域との２個所のシールを行うことができる。従来は、その２個所に各々シールを設けたため、１本でも細心の注意を要求されるシールの組み込みを、非旋回引付圧領域の区画形成時にほぼ同時に２個のシールを組み込んでいた場合と比較し、大幅に組立て性を改善できるという効果がある。
【００３６】
すなわち、非旋回引付圧領域内の圧力が非旋回引付圧周辺領域の圧力よりも高いために、弾性体シールは、非旋回引付圧領域境界側に押し付けられ、その弾性により非旋回引付圧領域境界全域を塞ぐように変形する。この結果、非旋回引付圧領域と非旋回引付圧周辺領域のシールがさらに一層確実になり、圧縮機の信頼性向上及び性能向上という効果がある。さらに、一個のシールで非旋回引付圧領域を形成できるため、組立性を向上できるという効果がある。
【００３７】
また、あらかじめ弾性体シールをリング溝に挿入した非旋回スクロール部材を準備できるため、圧縮機組立時に弾性体シールによるシール部の形成が不要となる。よって、慎重な組立を要する弾性体シールによるシール部の形成を、非旋回スクロール部材のサブアセンブリ段階で行うことが可能となる。この結果、組立て性が一層向上するという効果がある。
【００３８】
この下方には前記非旋回ホルダ６の前記非旋回支持面６ｂが配置されているため、非旋回鏡板２ａの変形が抑制されてエネルギー効率が非常に高くなるという効果がある。前記リングシール２２は、引付力と同一の力で上方に持ち上げられるが、前記非旋回押え７で止められる。また、前記非旋回背面室３２が吸込圧となるため、圧縮機のケース内部の圧力は全域で吸込圧となる。この結果、前記ハーメティック端子１３はケースのいずれの箇所に設けてもよく、製作性が向上するという特有の効果がある。
【００３９】
前記吐出穴２ｄの出口には、前記逆流抑制弁２４のうちで、逆止弁及び吐出弁の役割をもつ中央部の中央弁体２４ｃが設けられている(図６乃至図９参照)。これは、３本の弁脚部２４ｄで支持され、中立の位置は、吐出穴２ｄ上部の円錐面から離れ、前記リテーナ２４ｂに概略接触する位置とする。この結果、過圧縮運転や適正圧力比運転時、ガスは中央弁体２４ｃを押し上げずに吐出できるため、吐出流路抵抗が非常に小さく、性能が向上するという特有の効果がある。また、不足圧縮による前記鏡坂内空間２ｆから前記吐出穴２ｄへの逆流時には、流体力により前記中央弁体２４ｃが前記吐出穴２ｄを塞ぐので、逆流による指圧線図の膨らみが無くなり性能が向上するという特有の効果がある。また、円錐状の吐出穴２ｄに近い中央弁体２４ｃを用いたために再膨張損失を抑制でき性能が向上するという効果もある。このように、吐出弁の必要な場合のみ、吐出弁が現れる構造であり、運転の全圧力比で非常な高効率を実現できるという特有の効果がある。また、圧縮機停止における前記鏡坂内空間２ｆから前記吐出穴２ｄへの逆流時には、流体力により前記中央弁体２４ｃが前記吐出穴２ｄを塞ぐため、前記旋回スクロール部材３の逆転を抑制できる効果がある。
【００４０】
以上のように、前記逆流抑制弁２４は、一個で、バイパス弁、吐出弁、逆止弁の役割を担うため、部品点数を抑制でき量産性が向上するという特有の効果がある。また、この弁部の構造は、一枚の板を折り曲げ、プラスチック製の前記中央弁体２４ｃをアウトサート成形して作成することも可能であるため、量産性が向上するという特有の効果がある。
【００４１】
また、前記旋回スクロール部材３の前記スクロールラップ３ｂ及び前記旋回鏡板３ａのおもて面側になじみ性の皮膜（図示せず）を設ける。これにより、前記した作用の通り、歯先歯底隙間を決定する部品寸法の誤差による隙間の増大をなじみにより回避することが可能となるため、エネルギー効率を一層向上できるという効果がある。
【００４２】
次に、油の流れについて説明する。前記貯油室３１の油は、前記シャフト８の下端に設けられたトロコイド式の前記給油ポンプ２６により前記給油パイプ９ｄから吸い上げられ、前記シャフト給油孔８ａに入る。ここで、わずかな油が、前記インナロータ２６ａの上面と前記円形掘り込み９ｆの隙間を通って、前記シャフトスラスト面９ｅを給油する。その油は、前記フローティング軸受ブッシュ９ａの外周にある前記球面軸受部９ｇを給油して前記モータ室３０下部に出る。その後、前記副軸受給油支持板１８の外周部にある油穴１８ａから前記貯油室３１に戻る。前記シャフト給油孔８ａに入った油はまずその一部が前記副軸受給油孔８ｃに入り、前記フローティング軸受ブッシュ９ａの円筒状軸受を給油する。その油はその後、前記球面軸受部９ｇを経由するか直接に前記モータ室３０に入り、前記油穴１８ａを通って前記貯油室３１に戻る。前記副軸受給油孔８ｃに入らなかった油は、前記シャフト給油孔８ａをさらに上昇し、前記主軸受給油孔８ｂに入って前記主軸受４ｄと前記旋回軸受８ｆを給油する。前記主軸部８ｈには前記給油螺旋溝８ｉが設けられ、このねじポンプ作用により主軸受への給油量が決まる。それ以外の量が前記旋回軸受８ｆに流れる。そこには、給油溝８ｊが設けられ、それは、旋回軸受全域へ油を供給する油溜めの役割を担う。これら給油を行った油は、前記旋回背面空間３４へ流入する。ここで、前記背圧弁１０があるため、前記旋回背面空間３４の圧力は、前記弁ばね１０ｃの押縮め量に対応する値だけ吸込圧より高くなる。その動作を以下に説明する。
【００４３】
図１１において、背圧が低い場合、前記背圧弁体１０ａは前記背圧弁シリンダ４ｇの底面に押し付けられ、油流入路４ｈは前記背圧弁体の側面で塞がれる。この結果、前記旋回背面空間３４から油は排出されず、そこの圧力は上昇していく。この圧力(以後、背圧と称する)は、油検出路４ｉにより背圧検出空間１０ｄに導かれるため、前記背圧弁体１０ａを前記弁キャップ１０ｆ側に押す力が増加し、背圧弁体１０ａを前記キャップ１０ｆ側に移動させる。そして、その移動が、油流路溝１０ｅが前記油流入路４ｈにかかるところへくるまで背圧が高くなると、前記油流路溝１０ｅの底にある油通路１０ｇと前記弁キャップ１０ｆにある油排出路１０ｉにより前記旋回背面空間３４から前記フレーム４の側面への油の通路が形成され、油が前記旋回背面空間３４から流出するため、背圧の上昇は止まる。このように、背圧は前記フレーム４の側面の圧力である吸込み圧よりも一定値高い圧力に制御される。背圧検出空間１０ｄに圧力が導かれると、背圧弁体１０ａはばね力に抗して図面右側に移動する。この時、何らかの関係で旋回背面空間に導かれる潤滑油の圧力が急上昇すると油流路溝１０ｅが油流入路４ｈを通り越して右側へ行ってしまい、自然に旋回背圧空間３４の圧力が低下しない限り、この旋回背圧空間３４の圧力は高圧力になったままとなってしまう。そこで、本実施の形態では、弁キャップ１０ｆの頂部に背圧弁体１０ａの反背圧検出空間１０ｄ側が当接することで、旋回背圧空間３４の圧力が急上昇しても油流路溝１０ｅと油流入路４ｈとが対向する位置で停止するようにした。これにより、背圧は前記フレーム４の側面の圧力である吸込み圧よりも一定値高い圧力に確実に制御される。
【００４４】
この結果、前記旋回背面空間３４の圧力は吸込み圧よりも高くなるため、これにより前記旋回スクロール部材３の引付け力が発生する。しかし、この力は、旋回引離し力よりも小さくなるように設定する。この結果、前記旋回スクロール部材３は、その鏡板３ａの背面がスラスト面となり、そこにかかる付勢力すなわちスラスト軸受荷重を低減できる。このため、その箇所における摺動損失を低減でき、エネルギー効率が向上するという特有の効果がある。
【００４５】
また、図３において、前記スラスト軸受４ａのフレーム油溝４ｃ、及び、前記スラスト面３ｄの旋回油溝３ｃにより、前記旋回背面空間３４と前記吸込み室３５を繋ぐ油絞り流路を設けているため、前記背圧弁による圧力差で、スラスト面の給油を行ないながら、前記吸込室３５へ流れ込む油経路も形成している。これにより、スラスト軸受の信頼性向上と摩擦係数の低下による性能向上という効果とともに、圧縮室３３内のシール性向上による性能向上という効果もある。
【００４６】
前記フレーム側面に排出した油は、その後、前記円筒ケース２１の内壁を伝って下方に流れ、前記マウンティング部材１１のマウンティング外周溝１１ａ、前記ステータ外周溝１６ａを通って、最終的に前記貯油室３１に流れ込む。また、この前記旋回背面空間３４の中間圧は外部から供給する必要がないため、使い勝手が向上するという特有の効果もある。
【００４７】
ここでは、ケース内を吸込み圧とし非旋回引付圧領域の圧力を吐出圧とした実施例を示したが、これに限らず、非旋回引付圧領域の圧力がケース内圧力よりも高い場合であればよい。例えば、ケース内が吸込み圧、非旋回引付圧領域の圧力が中間圧でもよい。また、ケース内が中間圧、非旋回引付圧領域の圧力が吐出圧でもよい。また、非旋回引付圧領域を複数設けてももちろんよい。また、非旋回スクロール部材を旋回スクロール部材に押し付ける構造のスクロール圧縮機にももちろん採用できる。
【００４８】
さて、以上説明したスクロール圧縮機についてその動作を説明する。従来のスクロール圧縮機は、旋回スクロールの半ラップ側に背圧を掛けるもので、旋回スクロールの軸方向移動可能距離は５０μｍ以上もあり、実際に旋回スクロールが動作しているときの挙動を調べると、左右の作動室の圧力バランスやその他製造誤差などで軸方向に揺動運動する場合がある。このような運動は、固定スクロール（非旋回スクロール）から旋回スクロールが引き離される方向に運動した場合、高圧作動室から低圧作動室側に圧縮流体が漏れて損失が発生し、反対に旋回スクロールが固定スクロールに押付けられる方向に運動した場合、スクロールラップの歯先と鏡板とが接触し摺動抵抗が増加するといった問題がある。
【００４９】
本実施の形態においては、旋回スクロール部材３の背面に吸込圧力よりも大きく吐出圧力よりも小さい中間圧力を付与し、固定スクロール部材３の背面にこの中間圧力よりも大きい吐出圧力を付与し、非旋回スクロール３の軸方向の移動が非旋回ホルダ６によって規制され、その移動可能距離が５０μｍの範囲に押さえられているので、旋回スクロール部材３が軸方向に揺動しても、すなわち、両スクロール部材が離される方向に旋回スクロールが運動した場合、非旋回スクロール部材２の背面には中間圧力よりも高い吐出圧がかかっているので、その移動に追従されて漏れ損失を少なくすることができ、また、旋回スクロール部材３が非旋回スクロール部材２に接触する方向に移動した場合、非旋回スクロール部材２を軸方向半非旋回スクロール部材側に移動するのでかじりによる損失を低減することができる。ここで、過圧縮時、旋回スクロール部材３が非旋回スクロール部材２から離反する挙動を示すが、非旋回スクロール部材２がこれに追従するように動く。この時わずかにスクロールラップと鏡板との間に間隙が生じ過圧縮となっている圧縮室から圧力が低い圧縮室へ作動流体（冷媒）が移動する。しかし、次の瞬間その圧縮室も過圧縮となりいつまでも過圧縮状態が改善されない。そこで、本実施の形態では、逆流抑制弁板２４ａを設け、密閉空間となっている作動室から作動流体を逃がすことで、圧力を逃がしている。
【００５０】
すなわち、非旋回スクロール部材２は、非旋回押え７から浮いた状態で運転され、また旋回スクロール部材３は、スラスト軸受４ａから浮いた状態で運転される。このため、非旋回スクロール部材２の軸方向の揺動運動に対して、非旋回スクロール部材２が追従するように動作するので、前述したように損失の低減が期待できる。
【００５１】
現実には、非旋回スクロール部材２の背面（非旋回引付圧領域２９）に印加する圧力は吐出圧であり、旋回スクロール部材３の背面（旋回背面空間３４）に加える圧力は所謂中間圧であるため、旋回スクロール部材３半ラップ側面とスラスト面３dとの間には数μｍオーダーしか浮かない。この浮いた空間には潤滑油が入り込んでいる。このため、旋回スクロール部材３の軸方向の揺動運動のうち圧縮室内の圧力増大（過圧縮）に起因した非旋回スクロール２から離反する方向の運動はスラスト軸受であるスラスト面３dにより押え込まれる。この時は、逆流抑制弁板２４ａが開いて過圧縮状態を脱する。
【００５２】
一方、何らかの原因で旋回スクロール部材３が非旋回スクロール部材２に近づく方向に運動した場合、非旋回スクロール部材２は反旋回スクロール部材３方向に移動し、かじりが緩和される。
【００５３】
なお、液冷媒を吸い込む所謂液圧縮の場合は、相当な力が両スクロール部材に加わるため、両スクロール部材は互いに離反する方向に移動するため、液圧縮によるスクロールラップの破損を効果的に抑制することができる。
【００５５】
次に、リングシール２２の第二実施の形態を、図１２のリングシール２２の拡大断面図を用いて説明する。プラスチック製のコの字状リングシール２２の内面にシールばね２２ａを装着した以外は第一の実施例と同様なので、その箇所以外の説明は省略する。これにより、起動時リングシール内外の圧力差が無い時でもばね力によりシール性を確保できるため、吐出ガスが旋回背面空間３４や吸込み室３５に流入せず、起動が常にスムーズに行うことができるという効果がある。
【００５６】
次に、リングシール２２の第三の実施の形態を、図１３のリングシール２２の拡大断面図を用いて説明する。プラスチック製のコの字状リングシール２２の内面にリング溝２ｊの底に圧着する圧着シールばね２２ｂを装着した以外は第二の実施例と同様なので、その箇所以外の説明は省略する。これにより、起動直後のリングシール内外の圧力差が小さい時でもばね力により非旋回引付力を付与できるので、起動を一層スムーズに行うことができるという効果がある。
【００５７】
【発明の効果】
【００５８】
本発明によれば、非旋回スクロール部材の軸方向における運動が許容される、低圧チャンバ方式のスクロール圧縮機において、信頼性と部品加工性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一実施例の縦断面図。
【図２】第一実施例の他の縦断面図。
【図３】第一実施例の圧縮室付近の断面拡大図。
【図４】第一実施例のリング溝付近の断面拡大図。
【図５】第一実施例のリングシールの断面図。
【図６】第一実施例の逆流抑制弁体の縦断面図。
【図７】第一実施例の逆流抑制弁体の平面図。
【図８】第一実施例のリテーナの平面図。
【図９】第一実施例の非旋回スクロール部材に逆流抑制弁及びリングシールを装着したサブアセンブリ時の上面図。
【図１０】第一実施例の吐出カバーの上面図。
【図１１】第一実施例の背圧弁の拡大断面図。
【図１２】第二実施例のリングシールの拡大断面図。
【図１３】第三実施例のリングシールの拡大断面図。
【符号の説明】
２…非旋回スクロール部材、２ｊ…リング溝、３…旋回スクロ−ル部材、４…フレーム、５…オルダムリング、６…非旋回ホルダ、８…シャフト、１０…背圧弁、２２…リングシール、２４…逆流抑制弁、２６…給油ポンプ、２９…非旋回引付圧領域、３３…圧縮室、３４…旋回背面空間。

Claims

鏡板とスクロールラップを備え軸方向に垂直な面内を自転せずに旋回運動する旋回スクロール部材と、鏡板とスクロールラップを有し、この旋回スクロール部材と噛み合わされることで作動流体を圧縮する圧縮室が形成され、軸方向における運動が許容される非旋回スクロール部材と、前記両スクロール部材を軸方向に引離す向きの引離し力に対抗して前記両スクロール部材を軸方向に引付ける向きの引付力を各々の前記スクロール部材にかける引付力付加手段と、前記引付力と前記引離し力の合力である付勢力の反力を各々の前記スクロール部材に発生させるスクロール支持部材と、これらを内蔵するケースと、このケース外へ圧縮した前記作動流体を吐出する吐出パイプと、を有する低圧チャンバ方式のスクロール圧縮機において、
前記引付力付加手段は、前記非旋回スクロール部材の鏡板背面側で吐出口を含まない非旋回鏡板背面の外周側に、吐出圧となる非旋回引付領域とを備え、
前記非旋回スクロール部材の鏡板である非旋回鏡板に吐出カバーを配設することで、吐出圧の鏡板内空間を設け、この鏡板内空間から吐出圧の作動流体を前記スクロール圧縮機から吐出する吐出パイプを設けたスクロール圧縮機。
請求項１において、
前記吐出パイプを焼きなまし処理したことを特徴とするスクロール圧縮機。
請求項２において、
前記吐出パイプは、垂直部を有することを特徴とするスクロール圧縮機。
請求項１において、
前記非旋回引付圧領域と前記鏡板内空間とを連通する均圧流路を備えたスクロール圧縮機。
請求項４項において、
前記非旋回引付領域内に、前記非旋回引付領域の圧力と前記チャンバ内の圧力とを隔し、かつ、前記均圧流路は覆わない弾性体シールを配置したスクロール圧縮機。
請求項５において、
前記非旋回鏡板背面側で前記吐出口の周囲の前記非旋回スクロール部材に形成したリング溝と、
そのリング溝を覆うように配置し、前記弾性体シールを支持するシール支持体とを備え、
前記弾性体シールを前記リング溝の内周面と外周面及び前記シール支持体の面の３面と少なくとも接するような形状及び配置としたスクロール圧縮機。
鏡板とスクロールラップを備え軸方向に垂直な面内を自転せずに旋回運動する旋回スクロール部材と、鏡板とスクロールラップを有し、この旋回スクロール部材と噛み合わされることで作動流体を圧縮する圧縮室が形成され、軸方向における運動が許容される非旋回スクロール部材と、前記両スクロール部材を軸方向に引離す向きの引離し力に対抗して前記両スクロール部材を軸方向に引付ける向きの引付力を各々の前記スクロール部材にかける引付力付加手段と、前記引付力と前記引離し力の合力である付勢力の反力を各々の前記スクロール部材に発生させるスクロール支持部材と、これらを内蔵するケースと、このケース外へ圧縮した前記作動流体を吐出する吐出パイプと、を有する低圧チャンバ方式のスクロール圧縮機において、
前記引付力付加手段は、
前記非旋回スクロール部材の鏡板である非旋回鏡板に吐出口と連通する鏡板内空間を設けるために配設された吐出カバーと、
前記非旋回スクロール部材の鏡板背面側で吐出口を含まない非旋回鏡板背面の外周側に非旋回引付領域を形成するために配設されたリング溝、を覆うように前記非旋回スクロール部材の外周を覆う非旋回押えと、
前記リング溝に配設され、前記非旋回引付領域と前記低圧チャンバとを区画する弾性体シールと、
前記鏡板内空間の吐出圧を前記非旋回引付圧領域に導入するための均圧流路とを備えたスクロール圧縮機。