JP5209279B2 - 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、特にヒートポンプ給湯装置及び冷凍空調装置などに用いられる低圧チャンバ方式のスクロール圧縮機に好適なものである。

従来のスクロール圧縮機としては、密閉容器内を吐出圧力とする高圧チャンバ方式のスクロール圧縮機と、密閉容器内を吸込圧力の低圧室とする低圧チャンバ方式のスクロール圧縮機とがある。

高圧チャンバ方式のスクロール圧縮機では、旋回スクロールの背面に背圧室を形成し、冷媒が溶け込んだ密閉容器内に貯留された潤滑油を差圧を利用して背圧室に供給し、この背圧室を吸込圧力と吐出圧力との間の圧力である中間圧力にして旋回スクロールを固定スクロールに押付けるようにすることにより、容易にラップ歯先の漏れ損失を低減することができる、という利点を有する。

一方、低圧チャンバ方式のスクロール圧縮機では、密閉容器の薄肉化が図れ、圧縮機を軽量化できる、という利点を有する。

従来の低圧チャンバ方式のスクロール圧縮機としては、特開平６−１７７７３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、ケーシングの一側に第１スクロール及び第２スクロールから成る圧縮要素を内装し、他側に第２スクロールを駆動する駆動軸をもったモータを内装すると共に、モータ側室に吸入管を開口する一方、駆動軸のモータに対する圧縮要素側を支持する軸受ハウジングを設けると共に、駆動軸に設けた給油通路を介して軸受ハウジングの軸受部を含む摺動部分に潤滑油を給油する潤滑ポンプを駆動軸の端部に設けて成っている。

そして、特許文献１では、一端が駆動軸の摺動部に連通し且つ他端がケーシングの底部に向かって開口するハウジング貫通孔を軸受ハウジングに形成すると共に、一端がハウジング貫通孔の他端に連通する集合体連通孔を備えた集合体を軸受ハウジングに取付け、一端が集合体連通孔の他端に連通し且つ他端がモータ側室の反圧縮要素側に連通するパイプを集合体に取り付けることにより、ハウジング貫通孔、集合体連通孔及びパイプにより油回収通路を構成するようにしている。また、特許文献１では、圧縮要素の反モータ側に、吐出管が開口する吐出チャンバを設け、一端がこの吐出チャンバに開口し且つ他端が集合室連通孔に開口する油戻し管を設けることにより、吐出チャンバの潤滑油を油回収路に導くようにしている。

別の従来の低圧チャンバ方式のスクロール圧縮機としては、特開２００５−１８０３２０号公報（特許文献２）に示されたものがある。

この特許文献２のスクロール圧縮機では、吐出室内に貯留された潤滑油を、固定スクロールに形成された給油通路から、旋回スクロールに形成されたくぼみを介して、クランク軸一回転中の一回づつ固定スクロールに形成されたくぼみに流入させる。この固定スクロールのくぼみに流入された潤滑油を、このくぼみから背圧室に供給し、この背圧室から中間孔を通して圧縮室の途中に供給する。これにより、オルダムリングを潤滑するとともに、潤滑油に溶け込んだ冷媒によって背圧室を吐出圧力と吸込圧力との中間の圧力に昇圧する。この特許文献２のスクロール圧縮機は、低圧チャンバ方式でも、旋回スクロールを固定スクロールに押付け、スクロールラップ先端の漏れを低減できる。また、特許文献２では、吐出室の潤滑油を、固定スクロールに形成された別の給油通路からクランク軸一回転中に一回づつ旋回スクロールの別のくぼみに流入させ、旋回スクロールの旋回運動に応じて、固定スクロールに形成された更に別の給油通路を通して密閉容器内に潤滑油を排出するようにしている。

特開平６−１７７７３号公報 特開２００５−１８０３２０号公報

上述した特許文献１のスクロール圧縮機では、吐出圧力となる吐出チャンバから吸込圧力となる集合体連通孔へ油戻し管を通して潤滑油を戻しているので、圧力条件が変動する冷凍サイクル装置に使用した場合、油戻し管の通路抵抗の設定が困難であり、条件によっては、潤滑油が戻りすぎて冷媒が吹き抜けることとなり、体積効率の大幅な低下を招くといった可能性がある。特に、吐出圧力と吸込圧力の圧力差が大きくなる二酸化炭素を冷媒とした場合は、上記問題が顕著にあらわれる。また、第２スクロールを第１スクロールに押付ける構成を備えていないので、スクロールラップ歯先の漏れを低減するために、ラップ歯先の隙間を数μｍオーダーの高精度で管理しなければならないことや、ラップ歯先の隙間を大きくした場合にはチップシールを利用すること、が必要となるなどのコストアップを招く可能性がある。

また、上述した特許文献２のスクロール圧縮機では、圧縮室と背圧室とを連通する中間孔により背圧室の圧力を制御しているので、運転条件によって背圧室の中間圧力が変わり、機械損失が増大する可能性がある。

本発明の目的は、高効率で高信頼性の低圧チャンバ方式のスクロール圧縮機を提供することにある。なお、本発明のその他の目的と有利点は以下の記述から明らかにされる。

前述の目的を達成するために、本発明は、固定スクロールラップを設けた固定スクロールと、前記固定スクロールラップと噛み合う旋回スクロールラップを設け、前記固定スクロールと共に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の背面に背圧室を形成するフレームと、前記固定スクロール、前記旋回スクロール及び前記フレームからなる圧縮要素を収納し、サイクルから冷媒が流入する低圧室を形成した密閉容器と、前記圧縮室から圧縮されて吐出される作動流体の潤滑油を分離する油分離部と、前記油分離部の潤滑油を前記背圧室に供給する背圧室給油経路とを備えたスクロール圧縮機において、前記密閉容器に固定して設けられた固定子及びこの固定子内に回転可能に設けられた回転子からなり、前記圧縮要素に対向して前記密閉容器内に配置された電動要素と、前記フレーム及び前記回転子を貫通して設けられ、前記フレームに主軸受を介して支持され、前記旋回スクロールを旋回軸受を介して駆動するクランク軸と、前記クランク軸の反圧縮要素側端部に設けられ、前記電動要素より反圧縮要素側に位置する低圧室内の潤滑油を前記クランク軸に設けられた給油穴を通して当該クランク軸の摺動部に供給する給油ポンプと、前記背圧室の潤滑油を前記低圧室へ排出して前記背圧室の圧力を所定中間圧力に制御する背圧制御弁とを備え、前記背圧制御弁を前記フレームに設け、前記クランク軸の摺動部から流出される潤滑油と前記背圧制御弁から流出される潤滑油とを合流して共通に排出する共用排出路を設けたことにある。

また、本発明は次の構成を備えたものである。
（１）前記フレームから前記電動要素を貫通して前記電動要素より反圧縮要素側の低圧室に潤滑油を導く排出パイプで前記共用排出路を形成したこと。
（２）前記背圧制御弁から流出される潤滑油を前記電動要素を貫通して前記電動要素より反圧縮要素側の低圧室に導く排出パイプを設けたこと。
（３）前記クランク軸の摺動部を潤滑した潤滑油を排出する排出空間を前記フレームに形成し、前記背圧制御弁を前記フレームに設け、前記排出空間に排出される潤滑油と前記背圧制御弁から排出される潤滑油とを合流して共通に排出する共用排出路を設けたこと。
（４）前記背圧室から冷媒を含む潤滑油を排出する背圧ポートとこの背圧ポートを塞ぐ弁板とこの弁板を押圧するバネとを備えて前記背圧制御弁を構成し、前記背圧制御弁のバネを収納するバネ収納部を前記排出空間の一部を共用して設けたこと。
（５）前記フレームとフレームカバーとにより前記背圧制御弁を通して潤滑油を排出する背圧排出空間を形成し、前記背圧排出空間内の潤滑油から発泡される冷媒を排出するガス抜き穴を前記フレームカバーに設けたこと。
（６）前記背圧制御弁から潤滑油を排出する背圧排出通路を前記フレームの外周に形成された外周溝と連通するように形成したこと。
（７）前記作動流体として二酸化炭素を用いること。

本発明によれば、高効率で高信頼性の低圧チャンバ方式のスクロール圧縮機を得ることができる。

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６を用いて説明する。

まず、本実施形態のスクロール圧縮機１の全体の構成、動作、機能について図１を参照しながら説明する。図１は本発明の第１実施形態に係るスクロール圧縮機の縦断面図である。

スクロール圧縮機１は、圧縮要素３と、回転子４ａ及び固定子４ｂからなる電動要素４とを密閉容器２内に収納して構成されている。密閉容器２は横長の円筒状であり、圧縮要素３と電動要素４とはスクロール圧縮機１内に左右に並置されている。

圧縮要素３は固定スクロール５、旋回スクロール６及び旋回スクロール６の自転を阻止するオルダムリング７からなる。固定スクロール５は、螺線形状の固定スクロールラップ５ａと、該ラップ５ａが直立する固定スクロール端板５ｂとを有している。旋回スクロール６は、螺線形状の旋回スクロールラップ６ａと、該ラップ６ａが直立する旋回スクロール端板６ｂとを有している。固定スクロール５と旋回スクロール６は、両ラップ５ａ、６ａを噛み合わせて圧縮室を形成する。旋回スクロール６の背面部に突出するボス部６ｆ内には旋回軸受６ｃが設けられている。

固定スクロール５の略中心部には、圧縮室で圧縮された冷媒ガスを吐出するための吐出ポート５ｃが形成されている。この吐出ポート５ｃは反電動要素側に開口されている。固定スクロール５の外周部には圧縮室に冷媒を流入するため吸込ポート５ｄが形成されている。この吸込ポート５ｄは密閉容器２内の低圧室と圧縮要素４の吸込室５ｆとを連通するように構成されている。

密閉容器２を貫通して低圧室に連通される吸込パイプ１６が設けられ、サイクル側から冷媒ガスがこの吸込パイプ１６を通して低圧室に流入される。吸込パイプ１６から密閉容器２内に流入された冷媒ガスは、圧縮要素３に吸込まれて圧縮され、吐出ポート５ｃから吐出室１３ａに吐出される。

係る構成のスクロール圧縮機１は、吸い込んだ冷媒を密閉容器２内に流入させる低圧チャンバ方式であり、密閉容器２の薄肉化が図れ圧縮機を軽量化できる利点がある。特に、動作圧力が１０ＭＰａ以上と高い二酸化炭素を冷媒として用いた場合に有効である。

クランク軸８は、圧縮要素３と電動要素４とを連携するものであり、電動要素４の回転子４ａが圧入されている。クランク軸８は、回転子４ａの両側に配置された２つの軸受、主軸受９ａと副軸受２２により、回転自在に軸支されている。クランク軸８の一側端部は、旋回軸受６ｃ内に嵌合され、電動要素４の回転に伴って回転されて旋回スクロール６を駆動する。主軸受９ａはフレーム９の中央穴に装着されている。

このフレーム９は旋回スクロール６の端板６ｂの背面側に背圧室９ｂを形成している。また、フレーム９にはシールリング１０が取り付けられており、このシールリング１０によって旋回軸受６ｃや主軸受９ａに背圧室９ｂ内の冷媒ガスが漏れこまないように密封している。背圧室９ｂの圧力（背圧）は背圧制御弁１１により吐出圧力と吸込圧力との中間の圧力に制御される。背圧制御弁１１はフレーム９に内蔵して設けられている。

密閉容器２の底面部には潤滑油１２が貯留される。換言すれば、潤滑油１２は冷凍サイクルから冷媒ガスが流入する密閉容器２の低圧室の底部に貯留される。

油分離ケース１３は、油分離部を構成するための部材であり、複数（図示例では２つ）のケースで構成されている。この油分離ケース１３は、固定スクロール５の反電動要素側に、吐出ポート５ｃを開閉する吐出弁１４が収納される吐出室１３ａと、冷媒と潤滑油とを分離する油分離室１３ｂと形成している。吐出室１３ａと油分離室１３ｂとは、油分離ケース１３に設けられた吐出通路１３ｃにより連通されている。

圧縮室で圧縮された冷媒ガスは、吐出ポート５ｃを通して吐出室１３ａに吐出され、さらに吐出通路１３ｃを通して油分離室１３ｂに流出される。この油分離室１３ｂで、冷媒ガスに含まれる潤滑油１２が分離されて油分離ケース１３の底部に貯留される。密閉容器２を貫通して油分離室１３ｂ内に開口される吐出パイプ１５が設けられている。潤滑油が分離された冷媒ガスは、油分離室１３ｂから吐出パイプ１５を通して、冷凍サイクルに流出される。

クランク軸８の内部には潤滑油通路８ａが形成され、クランク軸８の表面にはスパイラル溝８ｂが形成されている。潤滑油通路８ａは、クランク軸８の中心部を左右に貫通して形成されており、その圧縮要素側の端部がボス部６ｆの底部に対向して開口され、その反圧縮要素側の端部が先端面に開口されている。スパイラル溝８ｂはクランク軸８に形成された横孔８ｃを介して潤滑油通路８ａに連通されている。

次に、潤滑油１２の供給及び回収に関して、図１から図５を参照しながら説明する。図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は圧縮室への給油を説明するための図２のＢ−Ｂ断面図、図４は図１の油分離室内の油分離機能の説明図、図５は図１の吐出室から背圧室への給油機構拡大図である。

クランク軸８の反圧縮要素側の端部にはトロコイドポンプ等の給油ポンプ１７が設置されている。給油ポンプ１７の吸込み側は低圧室に貯留された潤滑油２に連通され、給油ポンプ１７の吐出側は潤滑油通路８ａに連通されている。

密閉容器２の下部に貯留された潤滑油１２は給油ポンプ１７により潤滑油通路８ａに供給される。潤滑油通路８ａに供給された潤滑油１２の一部は横孔８ｃを通してスパイラル溝８ｂに供給され主軸受部９ａの潤滑を行う。横孔８ｃから排出されなかった潤滑油１２は、潤滑油通路８ａを通って旋回スクロール６の反ラップ面に供給され、そこからスパイラル溝８ｄに供給され、旋回軸受６ｃの潤滑を行う。旋回軸受６ｃと主軸受９ａを潤滑する潤滑油１２は、クランク軸８のスラスト受８ｄに向かって流れ、潤滑油排出空間９ｃで合流される。潤滑油排出空間９ｃはボス部６ｆ、クランク軸８及びフレーム９で囲まれた空間である。

潤滑油排出空間９ｃに合流された潤滑油１２は、排出パイプ１８を通って給油ポンプ側の低圧室（電動要素４より反圧縮要素側の低圧室）の潤滑油１２へ戻される。一側上端部が潤滑油排出空間９ｃに開口し且つ他側下端部が低圧室に開口する潤滑油排出孔９ｇがフレーム９に形成されている。排出パイプ１８は、この潤滑油排出孔９ｇの下端開口部に接続され、潤滑油排出孔９ｇを介して潤滑油排出空間９ｃに連通されている。

このような構成により、クランク軸８の摺動部である軸受６ｃ、９ａを潤滑した潤滑油は、電動要素４の圧縮要素側の空間に晒すことがなく、給油ポンプ側の低圧室に戻されるので、電動要素４などで攪拌されることがない。

旋回軸受６ｃ、主軸受９ａの潤滑に用いられないその他の潤滑油１２は、図２及び図３に示すように、ボス部６ｆの底部から旋回スクロール６内に形成された第１の給油通路６ｄに流入され、固定スクロール５の外周溝５ｅに導かれ、吸込室５ｆに供給され、圧縮室の内部シールに用いられる。ここで、第１の給油通路６ｄと外周溝５ｅとは旋回スクロール６の旋回運動により間欠的に連通される。この連通区間は第１の給油通路６ｄの位置により変えることができ、この連通区間の設定により圧縮室の内部シールに必要な量の潤滑油を供給することが可能となる。

圧縮室に供給された潤滑油１２は、上述したように、冷媒ガスとともに吐出ポート５ｃから吐出されて吐出室１３ａに入り、そこから吐出通路１３ｃを通って油分離室１３ｂに流出される。油分離室１３ｃに流入された冷媒ガスと潤滑油１２は、図４に示すように、油分離室１３ｂ内で旋回流となり、遠心力で密度の高い潤滑油１２と密度の低い冷媒が分離され、潤滑油１２は油分離室１３ｂの下部に貯留される。

この吐出室１３ａ内で分離された潤滑油１２は、図５に示すように、油分離ケース１３及び固定スクロール５に形成された第２の給油通路（背圧室給油経路）５ｇを通って旋回スクロール６に形成された第１のくぼみ６ｅに入る。クランク軸８の一回転中に一回、旋回スクロール５の旋回運動により第１のくぼみ６ｅが固定スクロール５に形成された第２のくぼみ５ｈと連通する。この連通する際に、第１のくぼみ６ｅから第２のくぼみ５ｈに潤滑油１２入る。第１のくぼみ６ｅに入った潤滑油１２は、第１のくぼみ６ｅが背圧室９ｂに連通した際に、背圧室９ｂに供給される。この背圧室９ｂに供給された潤滑油１２は、オルダムリング７の潤滑に使用されるとともに、潤滑油１２に溶け込んだ冷媒が発泡することにより背圧室９ｂ内の圧力を上昇させる。従って、簡単な構成で、オルダムリング７の潤滑及び背圧室９ｂの圧力上昇を行うことができる。

ここで、第２のくぼみ５ｈの容積は、オルダムリング７の潤滑に必要な給油量と背圧室９ｂの圧力上昇に必要な給油量との何れか多い給油量の方に設定することにより、オルダムリング７の潤滑と背圧室９ｂの圧力上昇の両者を両立できる。

次に、背圧室９ｂの背圧制御について図１及び図６を参照しながら説明する。図６は図１の背圧制御弁部の拡大図である。

背圧室９ｂの背圧は、背圧制御弁１１により、吐出圧力と吸込圧力との中間圧力に制御される。背圧制御弁１１は、背圧室９ｂから冷媒及び潤滑油１２を排出する背圧ポート１１ａと、この背圧ポート１１ａを塞ぐ弁板１１ｂと、この弁板１１ｂを押圧するバネ１１ｃと、このバネ１１ｃが取り付けられフレーム９に圧入されている圧入ピース１１ｄとからなる。

背圧ポート１１ａと同じ中心軸を有し且つ背圧ポート１１ａと連通する背圧制御弁室１１ｅがフレーム９に形成されている。この背圧制御弁室１１ｅは、フレーム９の電動要素側の面から潤滑油排出孔９ｇに交差するように穿設されている。背圧制御弁室１１ｅ内には、弁板１１ｂ、バネ１１ｃ、圧入ピース１１ｄが背圧ポート１１ａ側から順に設置されている。

バネ１１ｃの背圧制御弁室１１ｅ側の雰囲気は吸込圧力であるので、油分離室１３ｂから背圧室９ｂに供給された潤滑油１２に溶け込んだ冷媒が発泡し背圧が上昇すると、背圧と吸込圧力の圧力差が背圧ポート１１ａを塞いでいる弁板１１ｂに作用力として働く。この作用力がバネ１１ｃの押付け力より大きくなると、バネ１１ｃが縮み、排出ポート１１ａが開口し背圧室９ｂの潤滑油１２と冷媒が背圧制御弁室１１ｅに排出される。これによって、背圧は吸込圧力＋バネ力／排出ポート断面積に制御される。

しかし、背圧を高く設定しすぎると、旋回スクロール６と固定スクロール５との間の摺動ロスが増加し効率が低下するので、背圧を効率上の最適値にあわせる必要があるが、この点については、バネ１１ｃのバネ力や排出ポート１１ａの断面積を調整することにより、背圧を効率上の最適値に合わせることができる。この背圧制御弁１１による背圧の制御は、運転条件が変化しても背圧を所定圧力に維持することが可能である。

また、排出ポート１１ａから排出された潤滑油１２は、軸受を潤滑して潤滑油排出空間９ｃに入ってきた潤滑油１２と合流し排出パイプ１８を通って給油ポンプ１７側へ戻るので、電動要素４などによって攪拌されることがない。

以上のように、本実施形態では、密閉容器２を吸込圧力とした低圧チャンバ方式において、背圧室９ｂの圧力を効率上の最適値に制御するとともにオルダムリング７の潤滑に必要な油量を背圧室９ｂに供給することができるので、高性能で高信頼性のスクロール圧縮機を提供することができる。また、軸受を潤滑した潤滑油１２や背圧室９ｂから排出した潤滑油１２を電動要素４に攪拌されずに確実に給油ポンプ側に戻せるので、密閉容器２内の油面高さ低下を抑制することができる。さらに、ミスト状の潤滑油１２が吸込まれなくなるので、その結果として油吐出量も低減できる。

なお、本実施形態では、横置スクロール圧縮機で詳細に説明したが、縦置スクロール圧縮機にも容易に適用できる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態のスクロール圧縮機１について図７から図９を用いて説明する。図７は本発明の第２実施形態に係るスクロール圧縮機の主要部を示す断面図、図８は図７のＣ−Ｃ断面図、図９は図８のＤ−Ｄ断面図である。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。

第２実施形態では、図８に示すように、背圧制御弁１１は排出パイプ１８と離れた位置に設けられている。即ち、背圧制御弁１１は、クランク軸８の中心軸に対して周方向にずれた位置に設けられている。

そして、背圧が吸込圧力＋バネ力／排出ポート断面積以上になると、バネ１１ｃが縮み排出ポート１１ａが開口し、背圧室９ｂの潤滑油１２と冷媒が背圧制御弁室１１ｅに排出される。この潤滑油１２と冷媒は、背圧制御弁室１１ｅから背圧排出通路９ｄを通って背圧排出空間１９ａに排出される。背圧排出空間１９ａは、フレーム９とフレームカバー１９とで形成される空間である。この背圧排出空間１９ａで、密度の小さい冷媒は図７に示すフレームカバー１９の上部のガス抜き穴１９ｂを通して密閉容器２に排出され、密度の大きい潤滑油１２は、潤滑油排出穴９ｅを通り、軸受を潤滑した潤滑油１２と合流して排出パイプ１８を通って給油ポンプ１７側へ戻る。

以上のように、第２実施形態によれば、背圧ポート１１ａから排出した冷媒を背圧排出空間１９ａに導き、ガス抜き穴１９ｂから密閉容器２内へ排出するので、冷媒が軸受部に混入することなく、より信頼性の高いスクロール圧縮機が提供することができる。この第２実施形態は横置スクロール圧縮機に適した発明である。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態のスクロール圧縮機１について図１０から図１２を用いて説明する。図１０は本発明の第３実施形態に係るスクロール圧縮機の主要部を示す断面図、図１１は図１０のＥ−Ｅ断面図、図１２は図１１のＦ−Ｆ断面図である。この第３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３実施形態では、スパイラル溝８ｂに供給され主軸受部９ａの潤滑を行った潤滑油１２と、スパイラル溝８ｄに供給され旋回軸受６ｃの潤滑を行った潤滑油１２とは、潤滑油排出空間９ｃで合流し、フレーム９とフレームカバー２０で形成される背圧排出空間２０ａに流入する。背圧排出空間２０ａに流入した潤滑油１２は排出パイプ１８を通って給油ポンプ１７側へ戻る。

一方、背圧室９ｂの潤滑油１２と冷媒は、背圧が吸込圧力＋バネ力／排出ポート断面積以上になると、バネ１１ｃが縮み排出ポート１１ａが開口して背圧制御弁室１１ｅに排出され、背圧排出通路９ｄを通してフレーム９の外周溝９ｆに流出される。ここで、密度の小さい冷媒は、フレーム９の外周溝９ｆと固定スクロール５の外周溝５ｉと通って密閉容器２に排出され、密度の大きい潤滑油１２はフレーム９とフレームカバー２０で形成される背圧排出空間２０ａに流入する。背圧排出空間２０ａに流入した潤滑油１２は、軸受を潤滑した潤滑油１２と合流し排出パイプ１８を通って給油ポンプ１７側へ戻る。

以上のように、第３実施形態によれば、背圧ポート１１ａから排出した冷媒をフレーム９と固定スクロール５の外周溝５ｉ、９ｆから密閉容器２へ排出するので、冷媒が軸受部に混入することなく、より信頼性の高いスクロール圧縮機が提供することができる。なお、本実施形態は縦置スクロール圧縮機に適した発明である。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態のスクロール圧縮機１について図１３から図１５を用いて説明する。図１３は本発明の第４実施形態に係るスクロール圧縮機の主要部を示す断面図、図１４は図１３のＧ−Ｇ断面図、図１５は図１４のＨ−Ｈ断面図である。この第４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４実施形態では、スパイラル溝８ｂに供給され主軸受部９ａの潤滑を行った潤滑油と、スパイラル溝８ｄに供給され旋回軸受６ｃの潤滑を行った潤滑油とは、潤滑油排出空間９ｃで合流し、排出パイプ１８を通って給油ポンプ１７側へ戻る。

一方、背圧室９ｂの潤滑油１２と冷媒は、背圧が吸込圧力＋バネ力／排出ポート断面積以上になると、バネ１１ｃが縮み排出ポート１１ａが開口して背圧制御弁室１１ｅに排出され、背圧排出通路９ｄから背圧用排出パイプ２１を通って給油ポンプ１７側へ戻る。

以上のように、この第４実施形態によれば、背圧ポート１１ａから排出した冷媒の通路と軸受を潤滑した潤滑油１２の通路が完全に区画しているので、冷媒が軸受部に混入することなく、より信頼性の高いスクロール圧縮機が提供することができる。なお、この第４実施形態では、横置スクロール圧縮機で説明したが、縦置スクロール圧縮機にも容易に適用できる。

本発明の第１実施形態に係るスクロール圧縮機の縦断面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 図２のＢ−Ｂ断面図である。 図１の油分離室内の油分離機能の説明図である。 図１の吐出室から背圧室への給油機構拡大図である。 図１の背圧制御弁拡大図である。 本発明の第２実施形態に係るスクロール圧縮機の主要部を示す断面図である。 図７のＣ−Ｃ断面図である。 図８のＤ−Ｄ断面図である。 本発明の第３実施形態に係るスクロール圧縮機の主要部を示す断面図である。 図１０のＥ−Ｅ断面図である。 図１１のＦ−Ｆ断面図である。 本発明の第４実施形態に係るスクロール圧縮機の主要部を示す断面図である。 図１３のＧ−Ｇ断面図である。 図１４のＨ−Ｈ断面図である。

符号の説明

１…スクロール圧縮機、２…密閉容器、３…圧縮要素、４…電動要素、４ａ…回転子、４ｂ…固定子、５…固定スクロール、５ａ…ラップ、５ｂ…端板、５ｃ…吐出ポート、５ｄ…吸込ポート、５ｅ…外周溝、５ｆ…吸込室、５ｇ…第２の給油通路（背圧室給油経路）、５ｈ…第２のくぼみ、５ｉ…外周溝、６…旋回スクロール、６ａ…ラップ、６ｂ…端板、６ｃ…旋回軸受、６ｄ…第１の給油通路、６ｅ…第１のくぼみ、６ｆ…ボス部、７…オルダムリング、８…クランク軸、８ａ…潤滑油通路、８ｂ…スパイラル溝、８ｃ…横孔、８ｄ…スラスト受、９…フレーム、９ａ…主軸受、９ｂ…背圧室、９ｃ…潤滑油排出空間、９ｄ…背圧排出通路、９ｅ…潤滑油排出穴、９ｆ…外周溝、９ｇ…潤滑油排出孔、１０…シールリング、１１…背圧制御弁、１１ａ…背圧ポート、１１ｂ…弁板、１１ｃ…バネ、１１ｄ…圧入ピース、１１ｅ…背圧制御弁室、１２…潤滑油、１３…油分離ケース（油分離部）、１３ａ…吐出室、１３ｂ…油分離室、１３ｃ…吐出通路、１４…吐出弁、１５…吐出パイプ、１６…吸込パイプ、１７…給油ポンプ、１８…排出パイプ、１９…フレームカバー、１９ａ…背圧排出空間、１９ｂ…ガス抜き穴、２０…フレームカバー、２０ａ…背圧排出空間、２１…背圧用排出パイプ、２２…副軸受。

Claims (9)

1. 固定スクロールラップを設けた固定スクロールと、
   前記固定スクロールラップと噛み合う旋回スクロールラップを設け、前記固定スクロールと共に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の背面に背圧室を形成するフレームと、
   前記固定スクロール、前記旋回スクロール及び前記フレームからなる圧縮要素を収納し、サイクルから冷媒が流入する低圧室を形成した密閉容器と、
   前記圧縮室から圧縮されて吐出される作動流体の潤滑油を分離する油分離部と、
   前記油分離部の潤滑油を前記背圧室に供給する背圧室給油経路とを備えたスクロール圧縮機において、
   前記密閉容器に固定して設けられた固定子及びこの固定子内に回転可能に設けられた回転子からなり、前記圧縮要素に対向して前記密閉容器内に配置された電動要素と、
   前記フレーム及び前記回転子を貫通して設けられ、前記フレームに主軸受を介して支持され、前記旋回スクロールを旋回軸受を介して駆動するクランク軸と、
   前記クランク軸の反圧縮要素側端部に設けられ、前記電動要素より反圧縮要素側に位置する低圧室内の潤滑油を前記クランク軸に設けられた給油穴を通して当該クランク軸の摺動部に供給する給油ポンプと、
   前記背圧室の潤滑油を前記低圧室へ排出して前記背圧室の圧力を所定中間圧力に制御する背圧制御弁とを備え、
   前記背圧制御弁を前記フレームに設け、
   前記クランク軸の摺動部から流出される潤滑油と前記背圧制御弁から流出される潤滑油とを合流して共通に排出する共用排出路を設けた
   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、
   前記フレームから前記電動要素を貫通して前記電動要素より反圧縮要素側の低圧室に潤滑油を導く排出パイプで前記共用排出路を形成した
   ことを特徴とするスクロール圧縮機。
3. 固定スクロールラップを設けた固定スクロールと、
   前記固定スクロールラップと噛み合う旋回スクロールラップを設け、前記固定スクロールと共に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の背面に背圧室を形成するフレームと、
   前記固定スクロール、前記旋回スクロール及び前記フレームからなる圧縮要素を収納し、サイクルから冷媒が流入する低圧室を形成した密閉容器と、
   前記圧縮室から圧縮されて吐出される作動流体の潤滑油を分離する油分離部と、
   前記油分離部の潤滑油を前記背圧室に供給する背圧室給油経路とを備えたスクロール圧縮機において、
   前記密閉容器に固定して設けられた固定子及びこの固定子内に回転可能に設けられた回転子からなり、前記圧縮要素に対向して前記密閉容器内に配置された電動要素と、
   前記フレーム及び前記回転子を貫通して設けられ、前記フレームに主軸受を介して支持され、前記旋回スクロールを旋回軸受を介して駆動するクランク軸と、
   前記クランク軸の反圧縮要素側端部に設けられ、前記電動要素より反圧縮要素側に位置する低圧室内の潤滑油を前記クランク軸に設けられた給油穴を通して当該クランク軸の摺動部に供給する給油ポンプと、
   前記背圧室の潤滑油を前記低圧室へ排出して前記背圧室の圧力を所定中間圧力に制御する背圧制御弁とを備え、
   前記背圧制御弁から流出される潤滑油を前記電動要素を貫通して前記電動要素より反圧縮要素側の低圧室に導く排出パイプを設けた
   ことを特徴とするスクロール圧縮機。
4. 固定スクロールラップを設けた固定スクロールと、
   前記固定スクロールラップと噛み合う旋回スクロールラップを設け、前記固定スクロールと共に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の背面に背圧室を形成するフレームと、
   前記固定スクロール、前記旋回スクロール及び前記フレームからなる圧縮要素を収納し、サイクルから冷媒が流入する低圧室を形成した密閉容器と、
   前記圧縮室から圧縮されて吐出される作動流体の潤滑油を分離する油分離部と、
   前記油分離部の潤滑油を前記背圧室に供給する背圧室給油経路とを備えたスクロール圧縮機において、
   前記密閉容器に固定して設けられた固定子及びこの固定子内に回転可能に設けられた回転子からなり、前記圧縮要素に対向して前記密閉容器内に配置された電動要素と、
   前記フレーム及び前記回転子を貫通して設けられ、前記フレームに主軸受を介して支持され、前記旋回スクロールを旋回軸受を介して駆動するクランク軸と、
   前記クランク軸の反圧縮要素側端部に設けられ、前記電動要素より反圧縮要素側に位置する低圧室内の潤滑油を前記クランク軸に設けられた給油穴を通して当該クランク軸の摺動部に供給する給油ポンプと、
   前記背圧室の潤滑油を前記低圧室へ排出して前記背圧室の圧力を所定中間圧力に制御する背圧制御弁とを備え、
   前記クランク軸の摺動部を潤滑した潤滑油を排出する排出空間を前記フレームに形成し、
   前記背圧制御弁を前記フレームに設け、
   前記排出空間に排出される潤滑油と前記背圧制御弁から排出される潤滑油とを合流して共通に排出する共用排出路を設けた
   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、
   前記フレームから前記電動要素を貫通して前記電動要素より反圧縮要素側の低圧室に潤滑油を導く排出パイプで前記共用排出路を形成した
   ことを特徴とするスクロール圧縮機。
6. 請求項５において、
   前記背圧室から冷媒を含む潤滑油を排出する背圧ポートとこの背圧ポートを塞ぐ弁板とこの弁板を押圧するバネとを備えて前記背圧制御弁を構成し、
   前記背圧制御弁のバネを収納するバネ収納部を前記排出空間の一部を共用して設けた
   ことを特徴とするスクロール圧縮機。
7. 固定スクロールラップを設けた固定スクロールと、
   前記固定スクロールラップと噛み合う旋回スクロールラップを設け、前記固定スクロールと共に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の背面に背圧室を形成するフレームと、
   前記固定スクロール、前記旋回スクロール及び前記フレームからなる圧縮要素を収納し、サイクルから冷媒が流入する低圧室を形成した密閉容器と、
   前記圧縮室から圧縮されて吐出される作動流体の潤滑油を分離する油分離部と、
   前記油分離部の潤滑油を前記背圧室に供給する背圧室給油経路とを備えたスクロール圧縮機において、
   前記密閉容器に固定して設けられた固定子及びこの固定子内に回転可能に設けられた回転子からなり、前記圧縮要素に対向して前記密閉容器内に配置された電動要素と、
   前記フレーム及び前記回転子を貫通して設けられ、前記フレームに主軸受を介して支持され、前記旋回スクロールを旋回軸受を介して駆動するクランク軸と、
   前記クランク軸の反圧縮要素側端部に設けられ、前記電動要素より反圧縮要素側に位置する低圧室内の潤滑油を前記クランク軸に設けられた給油穴を通して当該クランク軸の摺動部に供給する給油ポンプと、
   前記背圧室の潤滑油を前記低圧室へ排出して前記背圧室の圧力を所定中間圧力に制御する背圧制御弁とを備え、
   前記フレームとフレームカバーとにより前記背圧制御弁を通して潤滑油を排出する背圧排出空間を形成し、
   前記背圧排出空間内の潤滑油から発泡される冷媒を排出するガス抜き穴を前記フレームカバーに設けた
   ことを特徴とするスクロール圧縮機。
8. 固定スクロールラップを設けた固定スクロールと、
   前記固定スクロールラップと噛み合う旋回スクロールラップを設け、前記固定スクロールと共に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の背面に背圧室を形成するフレームと、
   前記固定スクロール、前記旋回スクロール及び前記フレームからなる圧縮要素を収納し、サイクルから冷媒が流入する低圧室を形成した密閉容器と、
   前記圧縮室から圧縮されて吐出される作動流体の潤滑油を分離する油分離部と、
   前記油分離部の潤滑油を前記背圧室に供給する背圧室給油経路とを備えたスクロール圧縮機において、
   前記密閉容器に固定して設けられた固定子及びこの固定子内に回転可能に設けられた回転子からなり、前記圧縮要素に対向して前記密閉容器内に配置された電動要素と、
   前記フレーム及び前記回転子を貫通して設けられ、前記フレームに主軸受を介して支持され、前記旋回スクロールを旋回軸受を介して駆動するクランク軸と、
   前記クランク軸の反圧縮要素側端部に設けられ、前記電動要素より反圧縮要素側に位置する低圧室内の潤滑油を前記クランク軸に設けられた給油穴を通して当該クランク軸の摺動部に供給する給油ポンプと、
   前記背圧室の潤滑油を前記低圧室へ排出して前記背圧室の圧力を所定中間圧力に制御する背圧制御弁とを備え、
   前記背圧制御弁から潤滑油を排出する背圧排出通路を前記フレームの外周に形成された外周溝と連通するように形成した
   ことを特徴とするスクロール圧縮機。
9. 請求項１から８の何れかにおいて、
   前記作動流体として二酸化炭素を用いる
   ことを特徴とするスクロール圧縮機。

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