JP4848432B2 - スクロール圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、スクロール圧縮機に係り、特に旋回スクロールに固定スクロールへの押付け力を与える中間圧室を有するスクロール圧縮機に好適なものである。

スクロール圧縮機は、スクロールラップ先端の漏れ損失を低減するために、旋回スクロールの背面に中間圧室を形成し、旋回スクロールを固定スクロールに押し付けるようにしたものがある。この中間圧室の圧力は高すぎると、スクロールラップ先端の摺動損失が増え、圧縮機効率が低下するので、適度の圧力に調整する必要がある。

旋回スクロールを固定スクロールに押し付ける力を調節する手段を備えたスクロール圧縮機として、特開平１０−１１０６８８号公報（特許文献１）に示されたものがある。この特許文献１のスクロール圧縮機は、旋回スクロールを固定スクロールに押し付ける力を調節するために、中間圧室と吸込室との間に差圧制御弁を設け、中間圧力を吸込圧力に一定値を加えた圧力に制御し、圧縮室内の圧力が吐出圧力より大きくなったときに、バイパス弁により圧縮室から冷媒ガスを排出するようにしている。

特開平１０−１１０６８８号公報

近年、ルームエアコンで性能表記されている通年エネルギー消費効率や、ヒートポンプ式給湯機で性能表記されている年間給湯効率では、年間を通しての効率表記となるため、スクロール圧縮機の運転される圧力条件が複数存在している。しかし、特許文献１の各実施の形態のスクロール圧縮機では、性能が要求される複数の圧力条件の中の何れかの圧力条件で中間圧力を設定することとなり、他の圧力条件で運転する際に性能が低下してしまう、という課題があった。即ち、低い圧力条件に適切な中間圧力を設定すると、高い圧力条件でスクロール圧縮機を運転する際に、スクロールラップ先端の摺動損失が増え、圧縮機効率が低下してしまう。逆に、高い圧力条件に適切な中間圧力を設定すると、低い圧力条件でスクロール圧縮機を運転する際に、スクロールラップ先端の漏れ損失が増え、圧縮機効率が低下してしまう。

本発明の目的は、簡単な構成により、年間を通して性能が要求される複数の圧力条件でスクロールラップ先端の漏れ損失及び摺動損失の増大を抑制でき、圧縮機効率を向上できるスクロール圧縮機を得ることにある。

前述の目的を達成するために、本発明では、台板とこの台板に立設したスクロールラップとを有する固定スクロールと、台板とこの台板に立設したスクロールラップとを有すると共に、前記固定スクロールと噛み合って旋回運動をすることにより前記固定スクロールとの間に吸込室または圧縮室を形成する旋回スクロールと、前記旋回スクロールに固定スクロール側への押付け力を与える中間圧室と、貯油室からシャフト給油孔及び軸受を通して前記中間圧室に流体である潤滑油を流入させる流体流入手段と、前記中間圧室の潤滑油を前記吸込室または圧縮室に流出させる流体流出手段と、を備え、前記流体流出手段は、前記中間圧室と前記吸込室または前記圧縮室とを繋ぐ流体流出路と、この流体流出路内に設けられ前記中間圧室の圧力を調整する中間圧制御弁と、を備えたスクロール圧縮機において、前記中間圧制御弁は、前記流体流出路内に可動可能に配置されると共に前記流体流出路に設けられた弁座面に当接される弁体と、前記弁体に前記弁座面側への押圧力を付与する弾性体とを備え、吐出圧力と吸込圧力との差圧である圧力状態の変化に応じて前記流体流出路を流れる流体に対する絞り量を変化させ、前記差圧が第１の差圧となる条件での前記弁体が前記弁座面に接触した状態では弁連通路を通して前記中間圧室の潤滑油を前記吸込室または圧縮室に流出させて前記中間圧室の圧力を当該弁連通路によって決定され且つ当該第１の差圧となる条件に適した第１の圧力に制御し、前記差圧が前記第１の差圧よりも大きい第２の差圧となる条件での前記弁体が前記弁座面から離れた状態では前記弁体と前記弁座面との隙間を通して前記中間圧室の潤滑油を前記吸込室または圧縮室に流出させて前記中間圧室の圧力を前記弾性体によって前記第１の圧力より高く決定され且つ当該第２の差圧となる条件に適した第２の圧力に制御する構成にしたことにある。

係る本発明のより好ましい具体的な構成例は次の通りである。
（１）前記弁体は前記弁座面に接触した状態で前記第１の圧力の絞り量を設定する弁連通路を形成していること。
（２）前記弁連通路は、前記弁体の弁座面側に設けられ、前記弁座面の内側と外側とを連通する溝で構成されていること。
（３）前記弁連通路を構成する溝は前記弁体の中心部から径方向に延びる直線状の溝であること。
（４）前記弁座面は前記第１の圧力の絞り量を設定する弁連通路を形成していること。
（５）ヒートポンプ式給湯機、ルームエアコンまたは冷蔵・冷凍装置用に使用されること。

係る本発明のスクロール圧縮機によれば、簡単な構成により、年間を通して性能が要求される複数の圧力条件でスクロールラップ先端の漏れ損失及び摺動損失の増大を抑制でき、圧縮機効率を向上できる。

以下、本発明の複数の実施形態について図を用いて説明する。各実施形態の図における同一符号は同一物または相当物を示す。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態のスクロール圧縮機を図１から図５を用いて説明する。

まず、本実施形態のスクロール圧縮機５０の全体に関して図１から図３を参照しながら説明する。図１は本実施形態のスクロール圧縮機５０の縦断面図、図２は図１の固定スクロール２の単体状態を反スクロールラップ側から見た図、図３は図２の固定スクロール２をスクロールラップ側から見た図である。本実施形態のスクロール圧縮機５０は、二酸化炭素対応ヒートポンプ式給湯機の冷凍サイクルの構成要素として使用される。

旋回スクロール１は、台板１ａと、この台板１ａの鏡面に立設されたスクロールラップ１ｂと、台板１ａの背面に突出して設けられた軸受保持部１ｄと、を備えて構成されている。台板１ａの背面には径方向に延びる旋回オルダム溝１ｅが形成されている。軸受保持部１ｄは円筒状に突出されている。軸受保持部１ｄの内部に円筒状の旋回軸受１ｃが挿入されている。

固定スクロール２は、概略円盤状の台板２ｎと、この台板２ｎの鏡面に立設されたスクロールラップ２ｏと、を備えて構成されている。旋回スクロール１と固定スクロール２とは噛み合って配置され、旋回スクロール１と固定スクロール２との間に吸込室１６及び圧縮室３が形成される。旋回スクロール１が旋回運動することにより、冷媒ガスが吸込室１６を通して吸込まれ、圧縮室３で圧縮され、固定スクロール２の吐出孔２ｄから密閉容器２２内に吐出される。旋回スクロール１と固定スクロール２は圧縮機構部を構成している。

固定スクロール２の台板２ｎの周縁部には、スクロールラップ２ｏの歯先面と同一面である非旋回基準面２ａが全周にわたって設けられている。この非旋回基準面２ａには、周囲溝２ｂが環状に形成されている。

また、固定スクロール２の台板２ｎの周縁部には、流体流出路２７及び背圧制御弁８を備える流体流出手段３０が設けられている。この流体流出手段３０の詳細は後述する。

固定スクロール２の中央近くには、歯底面に開口され、圧縮室３で圧縮された作動流体を吐出する吐出孔２ｄが設けられている。

固定スクロール２の歯底には、二対で計４個のバイパス孔２ｃが設けられている。このバイパス孔２ｃを設ける理由は、圧縮室３の圧力が所定の吐出圧力以上にならないように、このバイパス孔２ｃから冷媒ガスを抜くためである。このバイパス孔２ｃを覆って開閉するようにリード弁板であるバイパス弁板４が設けられ、このバイパス弁板４の開度を制限するようにリテーナ４ａが設けられている。バイパス弁板４及びリテーナ４ａは共通のバイパス螺子５で固定スクロール２に固定されている。

固定スクロール２の歯底面の外縁部には吸込用掘込み２ｅが設けられ、この吸込用掘込み２ｅの一側端部に連通して吸込孔２ｆが設けられている。この吸込孔２ｆは、固定スクロール２の背面から貫通して吸込用掘込み２ｅに連通するように延びている。この吸込孔２ｆには、弁体７ａ及び弁ばね７ｂが挿入され、さらには吸込パイプ６が挿入されている。弁体７ａ及び弁ばね７ｂは、吸込側の逆止弁７を構成している。

固定スクロール２の外周面には複数個の流通溝２ｇが設けられている。これらの複数の流通溝２ｇは、密閉容器２２との間に吐出ガスおよび潤滑油１９の流路となる流通路を構成するものであり、固定スクロール２の周方向に間隔をあけて設けられ、少なくとも外周面上端付近及び外周面下端付近に設けられている。

固定スクロール２のモータ側にフレーム９が設置されている。フレーム９は、密閉容器２２の内径と同じ外径を有し、密閉容器２２に溶接されて固定されている。

フレーム９の外周面には複数の流通溝９ｈが設けられている。これらの複数の流通溝９ｈは、密閉容器２２との間に吐出ガス及び潤滑油１９の流路となる流通路を構成するものであり、固定スクロール２の各流通溝２ｇとそれぞれ連通されるように、フレーム９の周方向に間隔をあけて設けられ、少なくとも外周面上端付近及び外周面下端付近に設けられている。

フレーム９の外縁部の固定スクロール側の面は、固定スクロール２を取り付ける取付面９ａとして構成されている。固定スクロール２の外縁部とフレーム９の取付面９ａとが密接され、固定螺子２６により両者２、９が固定されている。

フレーム９の取付面９ａの内側（中心部側）には、凹面である旋回挟持面９ｂが設けられている。固定スクロール２の非旋回基準面２ａとフレーム９の旋回挟持面９ｂとの間に旋回スクロール１が旋回可能に挟持されている。

フレーム９の旋回挟持面９ｂの内側（中心部側）には、凹面であるオルダムリング設置面９ｉが設けられている。このオルダムリング設置面９ｉには径方向に延びるフレーム側オルダム溝９ｃが設けられている。

フレーム９中央部（中心部）には軸方向に貫通する貫通孔が設けられている。この貫通孔の中には、軸シール９ｄ及び主軸受９ｅがモータ側から順に設置されている。その貫通孔を形成するスクロール側の縁部には、シャフト１１のスラスト力を受けるスラスト面９ｆが設けられている。このスラスト面９ｆはオルダムリング設置面９ｉの内側の凹面として形成されている。

オルダムリング１０は、その一面にフレーム側突起部１０ａが設けられ、もう一方の面に旋回側突起部１０ｂが設けられている。このオルダムリング１０は、フレーム９のオルダムリング設置面９ｉと旋回スクロール１の背面との間に配置され、フレーム側突起部１０ａがフレーム側オルダム溝９ｃに移動可能に嵌合され、旋回側突起部１０ｂが旋回オルダム溝１ｅに移動可能に嵌合されている。

旋回スクロール１の背面側には、旋回スクロール１、固定スクロール２及びフレーム９によって囲まれた空間である中間圧室２３が形成されている。この中間圧室２３は、吸込圧力と吐出圧力の間の中間圧力とされ、旋回スクロール１に固定スクロールへの押付け力を与える押付力付与手段を構成する。

シャフト１１には、中心部を貫通して軸受保持部１ｄ内の底部に至るシャフト給油孔１１ａと、このシャフト給油孔１１ａから径方向に延びて主軸受９ｅに至る主軸受給油孔１１ｂと、シャフト給油孔１１ａから径方向に延びて軸シール９ｄに至る軸シール給油孔１１ｃと、シャフト給油孔１１ａから径方向に延びて副軸受１３に至る副軸受給油孔１１ｄとが設けられている。

シャフト１１の一方の端部には偏心部１１ｅが設けられている。この偏心部１１ｅは旋回軸受１ｃ内に挿入されている。シャフト１１の他方の端部には細径部１１ｆが設けられている。この細径部１１ｆは、副軸受１３内に挿入されて軸支されている。副軸受１３は、外周が球面形状で、内周が円筒形状をしている。副軸受１３は副軸ハウジング１５に組み込まれ、副軸ハウジング１５は密閉容器２２に固定された副軸受支持板１４に固定されている。

シャフト１１の中央部にはロータ１２ａが圧入されて固定されている。密閉容器２２にはステータ１２ｂが焼き嵌めされ固定されている。モータ１２はロータ１２ａとステータ１２ｂとで構成されている。

次に、係る構成のスクロール圧縮機５０の基本的な動作について説明する。

ロータ１２ａが回転することによりシャフト１１が回転し、シャフト１１の偏心部１１ｅの偏心回転により旋回スクロール１が旋回運動する。ここで、オルダムリング１０があるので、旋回スクロール１の自転が防止される。

この旋回スクロール１の旋回運動により、冷凍サイクルの冷媒ガスは、吸込パイプ６を通して吸込室１６内に吸い込まれ、さらに両スクロール１、２の間に形成される圧縮室３に入り、圧縮されて吐出孔２ｄから固定スクロール背面室１７に吐出される。

固定スクロール背面室１７に吐出された冷媒ガスは、密閉容器２２及び固定スクロール２に衝突して潤滑油を分離し、固定スクロール２およびフレーム９の外周面に設けられた流通溝２ｇ、９ｈを通ってモータ室１８に入る。なお、固定スクロール背面室１７で分離された潤滑油は固定スクロール背面室１７の下部に貯留された潤滑油１９中に流下される。

モータ室１８に入った冷媒ガスは、ロータ１２ａ、ステータ１２ｂ及び副軸受支持板１４等に衝突してその冷媒ガス中に含まれる潤滑油を分離し、副軸受支持板１４に形成された通気孔１４ａを通って貯油室２１に入る。なお、モータ室１８で分離された潤滑油はモータ室１８の下部に貯留された潤滑油１９中に流下される。

貯油室２１に入った冷媒ガスは、油分離板２５に衝突してその冷媒ガス中に含まれる潤滑油を分離し、吐出パイプ２０を通って外部に流出される。なお、貯油室２１で分離された潤滑油は貯油室２１の下部に貯留された潤滑油２１中に流下される。

冷媒ガスが通気孔１４ａを通る流路抵抗により、貯油室２１の圧力はモータ室１８の圧力よりも若干低くなる。その結果、モータ室１８の底部の潤滑油１９は、モータ室１８の圧力により副軸受支持板１４の導油孔１４ｂを通して貯油室２１に押し出され、モータ室１８の油面より貯油室２１の油面が高くなる。

固定スクロール背面室１７、モータ室１８及び貯油室２１は、流路抵抗によりこの順に若干の圧力低下があるものの、基本的には吐出圧力の雰囲気となる。

次に、係る構成のスクロール圧縮機５０における給油について説明する。

貯油室２１内の潤滑油１９は、貯油室２１内の圧力（吐出圧力）と中間圧室２３の圧力（中間圧力）との差圧により、給油パイプ２４からシャフト給油孔１１ａを通って旋回軸受１ｃに給油される。この旋回軸受１ｃに給油された潤滑油１９は、旋回軸受１ｃの摺動部を潤滑し、減圧された後に中間圧室２３に流入される。このように、中間圧室２３に流体である潤滑油１９を中間圧室２３に流入させる流体流入手段は、差圧による給油手段で構成されている。

中間圧室２３に流入した潤滑油１９の一部は、流体流出手段３０を通して吸込室１６に流出され、冷媒ガスとともに圧縮室３を経て、固定スクロール２の吐出孔２ｄから固定スクロール背面室１７に吐出される。

従って、中間圧室２３の中間圧力は、吐出圧力と吸込圧力との差圧、旋回軸受１ｃにおける絞り量（流路抵抗）、流体流出手段３０における絞り量（流路抵抗）に基づいた圧力となる。

なお、シャフト給油孔１１ａ内を通る潤滑油は、シャフト１１の回転による遠心力により、主軸受給油孔１１ｂ、軸シール給油孔１１ｃ及び副軸受給油孔１１ｄを通して、主軸受９ｅ、軸シール９ｄ及び副軸受１３の各摺動部にも給油される。

次に、図４及び図５を参照しながら、流体流出手段３０について具体的に説明する。図４は図１の流体流出手段３０付近の断面図、図５は図１のスクロール圧縮機５０を二酸化炭素対応ヒートポンプ式給湯機に使用した場合の中間圧力と運転圧力条件のグラフである。

まず、図４を用いて説明する。流体流出手段３０は、中間圧室２３の潤滑油を吸込室１６に流出させることにより、中間圧室２３の圧力を調節するようにしたものである。この流体流出手段３０は、固定スクロール２に形成された流体流出路２７と、この流体流出路２７内に設置された中間圧制御弁８と、を備えて構成されている。なお、流体流出手段３０は、中間圧室２３の潤滑油を圧縮室３に流出させるようにしたものであってもよい。

流体流出路２７は、中間圧室２３に連通される中間圧室側導通孔２ｐと、圧縮機構部の低圧側である吸込室１６に連通される吸込室側導通孔２ｋと、中間圧室側導通孔２ｐと吸込室側導通孔２ｋとを連通する弁孔２ｈと、を備えて構成されている。

中間圧室側導通孔２ｐは固定スクロール２の孔に圧入された筒状の弁座部材２８により構成されている。この弁座部材２８の弁孔側の縁部には弁座面２８ａが形成されている。なお、固定スクロール２自身で弁座部材２８を構成するようにしてもよい。その場合には、中間圧室導入孔２ｐは固定スクロール２自身の孔で構成されることとなる。

吸込室側導通孔２ｋは弓状溝２ｍに連通され、弓状溝２ｍは吸込孔２ｆに連通されている。弓状溝２ｍは吸込孔２ｆから吸込用掘込み２ｅと反対側に弓状に延びている。

弁孔２ｈは、固定スクロール２の背面側から形成された大径の弁キャップ挿入部２ｌの底部から延びるように形成されている。なお、弁キャップ挿入部２１は弁キャップ８ｄで塞がれている。

中間圧制御弁８は、圧力状態の変化に応じて流体流出路２７を流れる流体に対する絞り量を変化させ、低い圧力状態では中間圧室２３の圧力を当該低い圧力状態に適した第１の圧力に制御し、高い圧力状態では中間圧室２３の圧力を当該高い圧力状態に適した第２の圧力に制御する。

この中間圧制御弁８は、円板で形成された弁体８ａと、圧縮コイルばねで形成された弁ばね８ｂと、弁ばね８ｂの内径より若干大きな外径を有する円柱で形成されたばね位置決め具８ｃと、弁キャップ挿入部２ｌの内径より若干大きな外径を有する円柱で形成された弁キャップ８ｄと、備えて構成されている。

弁体８ａは、流体流出路２７の弁孔２ｈ内に可動可能に配置されると共に、流体流出路２７の途中に設けられた弁座面２８ｉに当接可能に配置されている。弁体８ａには、弁体８ａが弁座面２８ａに接触した状態で、中間圧室２３の圧力が第１の圧力となるように、流体流出路２７を流れる流体に対する絞り量を設定する連通細孔８ｅが形成されている。連通細孔８ｅは弁連通路を構成するものである。
弁ばね８ｂは、弁体８ａを弁座面側に押すためのものであり、弁孔２ｈ内に配置され、弁体８ａと弁キャップ８ｄとの間に挟持されている。

ばね位置決め具８ｃは、弁体８ａの軸の位置を決めるためのものであり、弁キャップ８ｄに装着され、弁ばね８ｂ内に挿入されている。

弁キャップ８ｄは、弁キャップ挿入部２ｌを塞いで弁孔２ｈの流通路の壁面を構成すると共に、弁ばね８ｂの一方の端部を当接する。

中間圧制御弁８は、弁体８ａに設けた連通細孔８ｅの絞り量と弁ばね８ｂのバネ荷重とによって中間圧室２３の圧力である中間圧力を調整している。この調整された中間圧力よって旋回スクロール１が固定スクロール２に押し付けられて圧縮動作を行うので、スクロールラップ１ｃ、２ｏ先端の漏れ損失及び摺動損失を低減することができ、圧縮機効率を向上できる。

中間圧室２３の中間圧力が高すぎると、スクロールラップ１ｂ、２ｏ先端の摺動損失が増え、圧縮機効率が低下するので、適度の圧力に調整する必要がある。ヒートポンプ式給湯機においては、給湯機としての性能が要求されるポイントとして、中間期における６５℃貯湯条件（以下、中間期６５℃貯湯条件と称する。）と冬期における９０℃貯湯条件（以下、冬期９０℃貯湯条件と称する。）とがある。これらの貯湯条件では、吸込圧力と吐出圧力が異なるために、中間圧室２３の中間圧力の最適値が異なる。

図５を用いて中間圧室２３の中間圧力の動作ポイントについて説明する。

まず、弁体８ａに連通細孔８ｅを有しない従来の中間圧制御弁８について説明する。この従来の中間圧制御弁８は弁ばね８ｂのみの機能によって中間圧室２３の中間圧力が調整される。吐出圧力と吸込圧力との差圧がΔＰ１となる中間期６５℃貯湯条件で、圧縮機効率がピークとなる中間圧力をα１（ａ点）とした場合、吐出圧力と吸込圧力との差圧がΔＰ２に上昇する冬期９０℃貯湯条件での中間圧室２３の中間圧力は、α２（ｂ点）と極めて高い圧力となる。このため、スクロールラップ１ｂ、２ｏ先端の摺動損失が増え、圧縮機効率が低下することとなってしまい、給湯機全体としての性能が低いものとなってしまう。

一方、弁体８ａに連通細孔８ｅを設けた本実施形態の中間圧制御弁８は、連通細孔８ｅ及び弁ばね８ｂの機能によって中間圧室２３の中間圧力が調整される。即ち、吐出圧力と吸込圧力との差圧がΔＰ１となる中間期６５℃貯湯条件では、弁体８ａに設けた連通細孔８ｅの絞り量のみによって中間圧室２３の中間圧力をα１（ａ点）を維持させる。このとき、弁ばね８ｂは動作しない。吐出圧力と吸込圧力との差圧がΔＰ２に上昇する冬期９０℃貯湯条件では、弁体８ａに設けた連通細孔８ｅではなく、弁ばね８ｂが動作して中間圧室２３の中間圧力をα２より低いα３（ｃ点）を維持させることが可能となる。本実施形態では、このように連通細孔８ｅと弁ばね８ｂによって異なる中間圧力に制御でき、その切り替え点はｄ点となる。

また、吐出圧力の高い過負荷条件においては、従来の中間圧制御弁８ではｅ点となり、本実施形態の中間圧制御弁８ではｆ点となるので、両者の中間圧力の差は更に広がることとなる。従って、本実施形態の中間圧制御弁８により、吸込圧力と吐出圧力の差圧が大きくなる条件で中間圧力の過度の上昇を抑制でき、圧縮機の効率およびスクロールラップの歯先の信頼性を確保することができる。

本実施形態のスクロール圧縮機５０によれば、簡単な構成により、年間を通して性能が要求される複数の圧力条件でスクロールラップ１ｂ、２ｏ先端の漏れ損失及び摺動損失の増大を抑制できる。即ち、中間圧室２３の圧力を調整するために弁通路８ｅを有する中間圧制御弁８を設けることで、圧力条件が変わっても旋回スクロール１を固定スクロール２に過剰に押し付けることはなく、低圧力条件と高圧力条件においてそれぞれ適正な中間圧力となり、性能を大幅に向上することができる。特に、年間を通しての効率向上幅を大きくすることができる。次に性能向上代について説明する。中間期６５℃貯湯条件では中間圧力をα１（ａ点）と維持させているために従来構造と性能は同一であるが、冬期９０℃貯湯条件では従来構造の中間圧力α２での性能を１００％とした場合、本実施形態の中間圧力α３での性能は１０４％となり性能が大幅に向上する。また、吐出圧力の高い過負荷条件においては、従来構造に対して、圧縮機に搭載されているモータを駆動するために必要な電流および電力が少なくなる。これにより従来ヒートポンプ給湯機ユニットに搭載されているインバータの電流制限で高い負荷条件では圧縮機の回転数が制限されていたが、本実施形態では略１１０％の回転数増加が可能となり運転範囲の拡大も可能となる。更に、本実施形態では中間圧室２３と流体流出路２７は連通細孔８ｅを介して連通しているために、圧縮機内部に存在する溶接スパッタや鉄粉などの微細なゴミが連通細孔８ｅから抜け出る。これによって、従来構造では弁体８ａと弁座面２８ｉで微細なゴミが噛み込んでしまい設定した中間圧力よりも低い圧力となり、スクロールラップ先端の漏れ損失が増え、性能が低下してしまうといった課題も解決でき、信頼性の高いスクロール圧縮機となる。

なお、本実施形態では、横置のスクロール圧縮機５０で説明したが、縦置のスクロール圧縮機でも同様の効果が得られる。更に、本発明は、ヒートポンプ給湯機のみではなく、ルームエアコンや冷蔵・冷凍装置用のスクロール圧縮機にも適用でき、同様の効果が得られる。ルームエアコン用の圧縮機に本実施形態を採用した場合の性能向上代について説明する。圧縮機の運転条件としては、冷房中間条件、暖房中間条件の中間条件、冷房定格条件、暖房定格条件の定格条件がある。圧力差の小さい中間条件では連通細孔８ｅで中間圧室２３の中間圧力を決定し、圧力差の大きい定格条件では、弁ばね８ｂで中間圧力を決定する。これにより、中間条件では従来構造と同一の性能であるが、定格条件では１０１〜１０１．５％程度性能が向上し、ルームエアコンの通年エネルギー消費効率に大きく寄与することができる。なお、ルームエアコン用の圧縮機の中間圧力制御弁８の構造は上述したヒートポンプ給湯機用の圧縮機の構造部品を流用して説明したが、同一部品ではなく、ルームエアコン用に適した構造（弁ばね、連通細孔等）の部品となる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図６及び図７を用いて説明する。図６は本発明の第２実施形態のスクロール圧縮機５０の流体流出手段３０付近の断面図、図７は図６の弁体８ａの単体状態を連通溝側から見た図である。なお、図６の弁体８ａは図７のＡ−Ａ線に沿った断面としてある。この第２実施形態は、次に述べる点で第１実施形態と相違するものであり、その他の点については第１実施形態と基本的には同一であるので、重複する説明を省略する。

この第２実施形態では、弁体８ａには、連通細孔８ｅが設けられることなく、連通溝８ｆが設けられている。この連通溝８ｆは、細い溝で構成され、弁座面２８ａの内側と外側とを連通しており、連通細孔８ｅと同様の機能を有する。

この第２実施形態は、中間期６５℃貯湯条件においては、弁体８ａの連通溝８ｆの絞り量で圧縮機効率がピークとなる中間圧力に調節し、冬期９０℃貯湯条件においては、弁ばね８ｂにて圧縮機効率がピークとなる中間圧力に調整している。これによって、第２実施形態では、第１実施形態と同様の効果が得られる。即ち、吸込圧力と吐出圧力の差圧が大きくなる条件で中間圧力の過度の上昇を抑制でき、圧縮機の効率およびスクロールラップの歯先の信頼性を確保することができる。なお、この第２実施形態では、連通溝８ｆは弁体８ａの中心を通る直線上に設けているが、この連通溝８ｆの構成は絞り量が決定できる構造であればどのような溝でもかまわない。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図８及び図９を用いて説明する。図８は本発明の第３実施形態のスクロール圧縮機５０の流体流出手段３０付近の断面図、図９は図８の弁座部材２８の単体状態を連通溝側から見た図である。なお、図８の弁座部材２８は図９のＢ−Ｂ線に沿った断面としてある。この第３実施形態は、次に述べる点で第２実施形態と相違するものであり、その他の点については第２実施形態と基本的には同一であるので、重複する説明を省略する。

この第３実施形態では、弁体８ａには連通細孔８ｅ及び連通溝８ｆが設けられることなく、弁座部材２８の弁座面２８ａに連通溝２８ｂが設けられている。この連通溝２８ｂは、細い溝で構成され、弁座面２８ａの内側と外側とを連通しており、連通溝８ｆと同様の機能を有する。

この第３実施形態は、中間期６５℃貯湯条件においては、弁座面２８ａの連通溝２８ｂの絞り量で圧縮機効率がピークとなる中間圧力に調節し、冬期９０℃貯湯条件においては、弁ばね８ｂにて圧縮機効率がピークとなる中間圧力に調整している。これによって、第３実施形態では、第２実施形態と同様の効果が得られる。即ち、吸込圧力と吐出圧力の差圧が大きくなる条件で中間圧力の過度の上昇を抑制でき、圧縮機の効率およびスクロールラップの歯先の信頼性を確保することができる。なお、この第３実施形態では、連通溝２８ｂは弁座面２８ａの中心を通る直線上に設けているが、この連通溝２８ｂの構成は絞り量が決定できる構造であればどのような溝でもかまわない。

本発明の第１実施形態のスクロール圧縮機の縦断面図。 図１の固定スクロールの単体状態を反スクロールラップ側から見た図。 図２の固定スクロール２をスクロールラップ側から見た図。 図１の流体流出手段付近の断面図。 図１のスクロール圧縮機を二酸化炭素対応ヒートポンプ式給湯機に使用した場合の中間圧力と運転圧力条件のグラフ。 本発明の第２実施形態のスクロール圧縮機の流体流出手段付近の断面図。 図６の弁体の単体状態を連通溝側から見た図。 本発明の第３実施形態のスクロール圧縮機の流体流出手段付近の断面図。 図８の弁座部材の単体状態を連通溝側から見た図。

１…旋回スクロール、１ａ…台板、１ｂ…スクロールラップ、１ｃ…旋回軸受、１ｄ…軸受保持部、１ｅ…旋回オルダム溝、２…固定スクロール、２ａ…非旋回基準面、２ｂ…周囲溝、２ｃ…バイパイ弁、２ｄ…吐出孔、２ｅ…吸込用掘込み、２ｆ…吸込孔、２ｇ…流通溝、２ｈ…弁孔、２ｋ…吸込室側導通孔、２ｌ…弁キャップ挿入部、２ｍ…弓状溝、２ｎ…台板、２ｏ…スクロールラップ、２ｐ…中間圧室側導通孔、３…圧縮室、４…バイパス弁板、４ａ…リテーナ、５…バイパス螺子、６…吸込パイプ、７…吸込側逆止弁、７ａ…弁体、７ｂ…弁ばね、８…中間圧制御弁、８ａ…弁体、８ｂ…弁ばね、８ｃ…ばね位置決め具、８ｄ…弁キャップ、８ｅ…連通細孔（弁連通路）、８ｆ…連通溝（弁連通路）、９…フレーム、９ａ…取付面、９ｂ…旋回挟持面、９ｃ…フレーム側オルダム溝、９ｄ…軸シール、９ｅ…主軸受、９ｆ…スラスト面、９ｈ…流通溝、９ｉ…オルダムリング設置面、１０…オルダムリング、１０ａ…フレーム側突起部、１０ｂ…旋回側突起部、１１…シャフト、１１ａ…シャフト給油孔、１１ｂ…主軸受給油孔、１１ｃ…軸シール給油孔、１１ｄ…副軸受給油孔、１１ｅ…偏心部、１１ｆ…細径部、１２…モータ、１２ａ…ロータ、１２ｂ…ステータ、１３…副軸受、１４…副軸受支持板、１４ａ…通気孔、１４ｂ…導油孔、１５…副軸ハウジング、１６…吸込室、１７…固定スクロール背面室、１８…モータ室、１９…潤滑油、２０…吐出パイプ、２１…貯油室、２２…密閉容器、２３…中間圧室、２４…給油パイプ、２５…油分離板、２６…固定螺子、２７…流体流出路、２８…弁座部材、２８ａ…弁座面、２８ｂ…連通溝（弁連通路）、３０…流体流出手段、５０…スクロール圧縮機。

Claims (7)

1. 台板とこの台板に立設したスクロールラップとを有する固定スクロールと、
   台板とこの台板に立設したスクロールラップとを有すると共に、前記固定スクロールと噛み合って旋回運動をすることにより前記固定スクロールとの間に吸込室または圧縮室を形成する旋回スクロールと、
   前記旋回スクロールに固定スクロール側への押付け力を与える中間圧室と、
   貯油室からシャフト給油孔及び軸受を通して前記中間圧室に流体である潤滑油を流入させる流体流入手段と、
   前記中間圧室の潤滑油を前記吸込室または圧縮室に流出させる流体流出手段と、を備え、
   前記流体流出手段は、前記中間圧室と前記吸込室または前記圧縮室とを繋ぐ流体流出路と、この流体流出路内に設けられ前記中間圧室の圧力を調整する中間圧制御弁と、を備えたスクロール圧縮機において、
   前記中間圧制御弁は、
   前記流体流出路内に可動可能に配置されると共に前記流体流出路に設けられた弁座面に当接される弁体と、前記弁体に前記弁座面側への押圧力を付与する弾性体とを備え、
   吐出圧力と吸込圧力との差圧である圧力状態の変化に応じて前記流体流出路を流れる流体に対する絞り量を変化させ、前記差圧が第１の差圧となる条件での前記弁体が前記弁座面に接触した状態では弁連通路を通して前記中間圧室の潤滑油を前記吸込室または圧縮室に流出させて前記中間圧室の圧力を当該弁連通路によって決定され且つ当該第１の差圧となる条件に適した第１の圧力に制御し、前記差圧が前記第１の差圧よりも大きい第２の差圧となる条件での前記弁体が前記弁座面から離れた状態では前記弁体と前記弁座面との隙間を通して前記中間圧室の潤滑油を前記吸込室または圧縮室に流出させて前記中間圧室の圧力を前記弾性体によって前記第１の圧力より高く決定され且つ当該第２の差圧となる条件に適した第２の圧力に制御する
   ことを特徴とするスクロール圧縮機。
2. 請求項１において、前記弁体は前記弁座面に接触した状態で前記第１の圧力の絞り量を設定する弁連通路を形成していることを特徴とするスクロール圧縮機。
3. 請求項２において、前記弁連通路は、前記弁体の中心部に設けられ、弁座面側から反弁座面側に貫通する連通細孔で構成されていることを特徴とするスクロール圧縮機。
4. 請求項２において、前記弁連通路は、前記弁体の弁座面側に設けられ、前記弁座面の内側と外側とを連通する溝で構成されていることを特徴とするスクロール圧縮機。
5. 請求項４において、前記弁連通路を構成する溝は前記弁体の中心部から径方向に延びる直線状の溝であることを特徴とするスクロール圧縮機。
6. 請求項１において、前記弁座面は前記第１の圧力の絞り量を設定する弁連通路を形成していることを特徴とするスクロール圧縮機。
7. 請求項１から６の何れかにおいて、ヒートポンプ式給湯機、ルームエアコンまたは冷蔵・冷凍装置用に使用されることを特徴とするスクロール圧縮機。

Images