JP5701230B2

JP5701230B2 - スクロール圧縮機

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Publication number: JP5701230B2
Application number: JP2012029524A
Authority: JP
Inventors: 啓武田; 三宅　成志; 成志三宅; 近野　雅嗣; 雅嗣近野; 太田原　優; 優太田原; 彰士松村
Original assignee: Hitachi Appliances Inc
Current assignee: Hitachi Appliances Inc
Priority date: 2012-02-14
Filing date: 2012-02-14
Publication date: 2015-04-15
Anticipated expiration: 2032-02-14
Also published as: US20130216416A1; CN103244411B; US9181945B2; CN103244411A; JP2013167168A

Description

本発明は、冷凍、空調用の冷媒圧縮機、或いは空気などのガス圧縮機として使用されるスクロール圧縮機に関し、詳しくは、旋回スクロールラップの外線側に形成される圧縮室とその内線側に形成される圧縮室の吸入完了時の旋回角が異なる非対称歯型をもつスクロール圧縮機に関する。

この種スクロール圧縮機としては、例えば特開２０１０−２０３３２７号公報（特許文献１）に記載のものがある。この特許文献１のものには、旋回スクロールラップ及び固定スクロールラップの少なくとも一方のラップ上面に給油孔が形成され、この給油孔の開口部と第１圧縮室とを結ぶ第１給油通路、及び給油孔の開口部と第２圧縮室とを結ぶ第２給油通路が、給油孔が形成されたラップ上面に形成され、第１給油通路及び前記第２給油通路の出口が、給油孔が形成されたラップ上において互いに異なる伸開角の位置に設けられているものが開示されている。

そして、この特許文献１に記載のスクロール圧縮機によれば、旋回スクロールラップの外壁側に形成される第１圧縮室、及び内壁側に形成される第２圧縮室の双方に必要十分な量のオイルを均等に供給できると記載されている。

特開２０１０−２０３３２７号公報

しかし、上記特許文献１のものでは、スクロールラップの上面（歯先側）に背圧室の流体を流出させるための給油孔を設けているため、ラップ歯先における漏れ損失が増加する。また、スクロールラップの内部に背圧室の流体を流出させるための給油路を設ける必要があるため、ラップの強度も損なわれるという課題がある。

なお、非対称歯型をもつスクロール圧縮機において、旋回スクロールのスクロールラップ間の歯底に開口するように前記給油孔を設け、背圧室の流体を圧縮室に流出させるようにすることで、スクロールラップに給油路や給油孔を形成しないで済むようにし、それによって強度低下を回避するようにすることも可能である。しかし、このようにした場合、背圧室の背圧が狙いの圧力となる圧縮室に連通させるためには、旋回スクロールラップの外線側圧縮室と内線側圧縮室とでは旋回角が異なってしまうため、前記外線側圧縮室若しくは前記内線側圧縮室のうちの１つの圧縮室としか連通させることはできず、前記給油孔と連通しない圧縮室は給油不足になってしまうという課題がある。

本発明の目的は、ラップの強度を損なうことなく、旋回スクロールラップの外線側圧縮室及び内線側圧縮室の双方に背圧室の油を供給して給油不足となるのを回避することができるスクロール圧縮機を得ることにある。

上記目的を達成するため本発明は、台板に渦巻き状のラップを直立して形成した固定スクロール及び旋回スクロールを互いに噛み合わせて前記両スクロール間に吸入室及び圧縮室を形成し、前記旋回スクロールを旋回運動させることにより前記圧縮室の容積を減少させて圧縮すると共に、前記旋回スクロールの台板背面には前記吸入室の圧力よりも高い圧力となる背圧室を有するスクロール圧縮機において、前記固定スクロール及び旋回スクロールのラップ形状は、旋回スクロールラップの外線側に形成される外線側圧縮室とその内線側に形成される内線側圧縮室の吸入完了時の旋回角が異なる非対称歯型に構成され、前記旋回スクロールラップの前記外線側圧縮室に連通する外線側圧縮室用の流体流出路と、前記旋回スクロールラップの前記内線側圧縮室に連通する内線側圧縮室用の流体流出路とが前記旋回スクロールの台板に形成され、前記各流体流出路の出口側開口は、前記圧縮室を形成する前記旋回スクロールのラップ歯底に開口するように形成され、前記各流体流出路の入口側開口は、前記固定スクロールの台板摺動面と接して摺動する前記旋回スクロールの台板面に開口するように形成され、前記固定スクロールの台板には、前記旋回スクロールの台板と接触する面に、前記外線側圧縮室用の流体流出路の入口側開口と前記背圧室とを、前記旋回スクロールの旋回運動に伴って間歇的に連通させることにより前記背圧室と前記外線側圧縮室とを間歇的に連通させる連通区間制御溝と、前記内線側圧縮室用の流体流出路の入口側開口と前記背圧室とを、前記旋回スクロールの旋回運動に伴って間歇的に連通させることにより前記背圧室と前記内線側圧縮室とを間歇的に連通させる連通区間制御溝とを備え、前記背圧室と前記外線側圧縮室とを間歇的に連通させる連通区間制御溝と、前記背圧室と前記内線側圧縮室とを間歇的に連通させる連通区間制御溝とは共通の一つの溝で形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、ラップの強度を損なうことなく、旋回スクロールラップの外線側圧縮室及び内線側圧縮室の双方に背圧室の油を供給して給油不足となるのを回避可能なスクロール圧縮機を得ることができる。

本発明のスクロール圧縮機の実施例１を示す縦断面図。図１に示す背圧室流体流出機構部付近を拡大して示す要部断面図。図１に示すスクロール圧縮機の固定スクロールと旋回スクロールとが噛み合った状態を示す断面図で、背圧室と外線側圧縮室が連通している状態を示す図。図１に示すスクロール圧縮機の固定スクロールと旋回スクロールとが噛み合った状態を示す断面図で、背圧室と内線側圧縮室が連通している状態を示す図。当初検討されたスクロール圧縮機の固定スクロールと旋回スクロールとが噛み合った状態を示す断面図で、背圧室と外線側圧縮室が連通している状態を示す図。当初検討されたスクロール圧縮機の固定スクロールと旋回スクロールとが噛み合った状態を示す断面図で、背圧室と外線側圧縮室が非連通の状態を示す図。本発明のスクロール圧縮機における旋回角と圧縮室内圧力との関係の一例を説明する線図。本発明のスクロール圧縮機における旋回角と背圧室内圧力との関係の一例を説明する線図。当初検討されたスクロール圧縮機における旋回角と圧縮室内圧力との関係を説明する線図。当初検討されたスクロール圧縮機における旋回角と背圧室内圧力との関係を説明する線図。本発明のスクロール圧縮機の実施例２を示す図で、図３に相当する図。本発明のスクロール圧縮機の実施例２を示す図で、図４に相当する図。

以下、本発明の具体的実施例を図面に基づいて説明する。

本発明のスクロール圧縮機の実施例１を図１〜図４を用いて説明する。
図１は本発明のスクロール圧縮機の実施例１を示す縦断面図で、スクロール圧縮機の全体構造を示している。本実施例のスクロール圧縮機１は、上部に配置された圧縮部２と下部に配置され前記圧縮部を駆動する駆動部３とが密閉容器４内に収納して構成されている。

前記圧縮部２は、台板５ａに渦巻き状のラップ５ｂを直立して形成した固定スクロール５と、台板６ａに渦巻き状のラップ６ｂを直立して形成した旋回スクロール６とを互いに噛み合わせて構成されている。これにより、前記両スクロール５，６間には旋回スクロールラップ６ｂの外線側圧縮室２ａと内線側圧縮室２ｂが形成され、前記旋回スクロール６を前記駆動部３により旋回運動させることにより、作動流体（例えばガス冷媒）は吸入管７ａから吸入空間８を経由して前記圧縮室２ａ，２ｂに吸込まれ、前記圧縮室２ａ，２ｂの容積が減少されていくことにより前記作動ガスは圧縮されて、中央の吐出ポート９から吐出空間１０に吐出される。この吐出空間１０に吐出された作動ガスは、前記圧縮部２の固定スクロール５を取り付けているフレーム１１と、このフレーム１１を固設している前記密閉容器４との間に形成された通路（図示せず）を介して、前記駆動部３が配置されている空間に流入し、密閉容器４に設けられた吐出管７ｂを経由して密閉容器４外に吐出される。

前記旋回スクロール６の台板６ａと前記フレーム１１との間、即ち前記旋回スクロール６の台板背面には、前記吸入空間８の圧力よりも高く、前記吐出空間１０の圧力よりは低い圧力となる背圧室１２が形成されている。

前記駆動部３は、固定子１３ａと回転子１３ｂで構成された電動機１３、前記回転子１３ｂの中心に一体に結合されたクランク軸１４、前記フレーム１１に設けられると共に前記クランク軸１４の上部側の主軸部１４ａを回転支持する主軸受１５、前記クランク軸１４の下部側の副軸部１４ｂを支持する副軸受１６、この副軸受１６を設けている副軸受ハウジング１７、この副軸受ハウジング１７を取り付けると共に前記密閉容器４に固設された副フレーム１８などを基本要素として構成されている。

前記電動機１３は、電気端子１９を経由して供給されるインバータ（図示せず）などからの電気入力により駆動され、前記クランク軸１４を回転させる。このクランク軸１４の上端側には偏心軸部１４ｃが設けられており、この偏心軸部１４ｃは前記旋回スクロール６の背面中央に設けられている旋回ボス部６ｃに挿入され、前記旋回スクロール６を旋回運動させる。

前記密閉容器４内の下部には、潤滑油（単に油ともいう）を溜める油溜り２０が形成されており、この油溜り２０の油には吐出圧力が作用しており、圧縮機吸入側との圧力差を利用して、前記クランク軸１４内に形成されている給油路（図示せず）を介して、前記油溜り２０内の油は、前記旋回スクロール６の旋回ボス部６ｃと前記偏心軸部１４ｃとの間の旋回ボス部６ｃ内の空間（旋回ボス部空間）に供給される。この旋回ボス部空間に供給された油は、前記旋回ボス部６ｃに設けられている旋回軸受２１を潤滑後、前記主軸受１５に流れ、主軸受１５を潤滑後の油は排油パイプ２２を通って、再び前記油溜り２０に戻される。

前記旋回ボス部空間の油の一部は、前記旋回ボス部６ｃの下端面と前記フレーム１１との間に設けられたシールと圧力差を利用した差圧給油などの油運搬機構２３を介して前記背圧室１２に供給される。この背圧室１２に供給された油は、前記固定スクロール５の台板５ａと前記旋回スクロール６の台板６ａに形成された背圧室流体流出機構部３０を介して、前記圧縮室２ａ，２ｂに供給されるように構成されている。

スクロール圧縮機１の圧縮動作では、旋回スクロール６を固定スクロール５へ押付けて前記圧縮室２ａ，２ｂの密閉性を保つ必要があり、このため前記背圧室１２の圧力（背圧）は吐出圧力と吸込圧力との間の圧力（即ち、吐出圧力よりも低く吸込圧力よりも高い中間圧力）となるようにする。これにより、前記旋回スクロール６の台板６ａ背面に前記中間圧力を作用させることができ、適切な圧力で旋回スクロール６を固定スクロール５に押し付けることが可能となる。

本実施例では、前記背圧室１２の圧力が適切になるように、前記背圧室流体流出機構部３０を介して、前記圧縮室２ａ，２ｂ内の圧力状態が狙いの圧力範囲となる際に、その狙いの圧力範囲にある圧縮室２ａ，２ｂと前記背圧室１２とを連通させようにしている。これによって、前記背圧室１２を狙いの適切な圧力に保つことができ、旋回スクロール６の固定スクロール５への押付力不足による作動ガスの逆流（高圧側から低圧側への逆流）を防止してエネルギー損失を低減することができる。また、前記押付力が過剰になることによる摺動損失（エネルギー損失）の増大も回避することが可能になる。更に、前記外線側圧縮室２ａと前記内線側圧縮室２ｂの双方に確実に油を供給できるから、固定スクロール５と旋回スクロール６との摺動部の潤滑も確実に行うことができ、給油不足となることを防止できる。従って、スクロール圧縮機の信頼性を確保することができる。

上記のように、前記油溜り２０内の油は、各軸受部１５，１６，２１へ供給されてそれらの潤滑をするだけでなく、前記圧縮室２ａ，２ｂへも供給されることにより、固定スクロール５と旋回スクロール６との摺動部等の潤滑も行い、更に固定スクロール５と旋回スクロール６の摺動部のシール作用も行う。このシール作用により、前記各圧縮室２ａ，２ｂ内の作動流体が低圧側の圧縮室へ漏れて、低圧側の圧縮室内の作動ガスを加熱したり、作動ガスが再圧縮されるのを抑制でき、これらによるエネルギー損失の発生を低減できる。
なお、２４は容積形の給油ポンプで、油溜り２０内の油を前記旋回ボス部空間に供給するために不足分を加圧したり、前記副軸受１６に供給するために設けられている。

また、本実施例におけるスクロール圧縮機１は、前記固定スクロール５及び旋回スクロール６のラップ形状は、旋回スクロールラップ６ｂの外線側に形成される外線側圧縮室２ａとその内線側に形成される内線側圧縮室２ｂの吸入完了時の旋回角が異なる非対称歯型に構成されているものである。この非対称歯型をもつスクロール圧縮機においては、旋回スクロールラップ６ｂの外線側圧縮室２ａの閉じ込み容積がその内線側圧縮室２ｂの閉じ込み容積より大きくなる。このため、背圧室１２の圧力を狙いの圧力とするために連通させる圧縮室（狙いの圧力状態にある圧縮室）２ａ，２ｂは、旋回スクロールラップ６ｂの外線側圧縮室２ａと内線側圧縮室２ｂとでは旋回角が異なるものである。

図２〜図４により前記背圧室流体流出機構部３０の構成を詳細に説明する。図２は図１に示す背圧室流体流出機構部付近を拡大して示す要部断面図、図３及び図４は図１に示すスクロール圧縮機の固定スクロールと旋回スクロールとが噛み合った状態を示す断面図で、図３は背圧室と外線側圧縮室が連通している状態を示す図、図４は背圧室と内線側圧縮室が連通している状態を示す図である。

図２〜図４に示すように、前記旋回スクロール６の台板６ａには、前記旋回スクロールラップ６ｂの前記外線側圧縮室２ａに連通する外線側圧縮室用の流体流出路４１ａと、前記旋回スクロールラップ６ｂの前記内線側圧縮室２ｂに連通する内線側圧縮室用の流体流出路４１ｂ（図３、図４参照）とが形成されている。前記各流体流出路４１ａ，４１ｂにはそれぞれ入口側開口４１ａａ，４１ｂａと出口側開口４１ａｂ，４１ｂｂが形成されている。なお、図２に示す４４は閉止部材で、前記流体流出路４１ａ（４１ｂも同様）を形成した時に生じる外径側の開口端を塞ぎ、前記流体流出路４１ａが常時背圧室１２と連通するのを阻止するものである。

前記外線側圧縮室用の流体流出路４１ａの前記出口側開口４１ａｂは前記外線側圧縮室２ａを形成する前記旋回スクロール６のラップ歯底に形成され、また前記内線側圧縮室用の流体流出路４１ｂの前記出口側開口４１ｂｂは前記内線側圧縮室２ｂを形成する前記旋回スクロール６のラップ歯底に形成されている。
前記各流体流出路４１ａ，４１ｂの入口側開口４１ａａ，４１ｂａは、前記固定スクロール５の台板５ａの摺動面と接して摺動する前記旋回スクロール６の台板６ａ面に開口するように形成されている。

一方、前記固定スクロール５の台板５ａには、前記旋回スクロール６の台板６ａと接触する面に、連通区間制御溝５１（５１ａ，５１ｂ（５１ｂについては図３、図４参照））が形成されている。前記連通区間制御溝５１ａは、前記外線側圧縮室用の流体流出路４１ａの入口側開口４１ａａと前記背圧室１２とを、前記旋回スクロールの旋回運動に伴って間歇的に連通させる位置に形成され、また、前記連通区間制御溝５１ｂは、前記内線側圧縮室用の流体流出路４１ｂの入口側開口４１ｂａと前記背圧室１２とを、前記旋回スクロールの旋回運動に伴って間歇的に連通させる位置に形成されている。これによって、前記背圧室１２と、前記外線側圧縮室２ａ及び前記外線側圧縮室２ｂとを、それぞれ間歇的に連通させることができる。なお、本実施例においては、前記連通区間制御溝５１ａと５１ｂとは互いに連通しない別個の二つの溝で形成されている。

即ち、前記流体流出路４１ａ，４１ｂの前記入口側開口４１ａａ，４１ｂａは、旋回スクロール６の旋回運動に伴い、ある区間では、固定スクロール５の台板５ａにより前記入口側開口４１ａａまたは４１ｂａが塞がれて、背圧室１２と圧縮室２ａまたは２ｂとの連通は阻止される。また、他のある区間では、前記入口側開口４１ａａまたは４１ｂａが、固定スクロール５の台板５ａに形成されている前記連通区間制御溝５１（５１ａまたは５１ｂ）の位置に存在することで、背圧室１２と圧縮室２ａまたは２ｂとを連通させることができる。

前記連通区間制御溝５１（５１ａまたは５１ｂ）は、前記外線側圧縮室２ａまたは前記内線側圧縮室２ｂの圧力状態がそれぞれ狙いの圧力と同等となる区間のみ、当該狙いの圧力と同等の圧力状態になっている前記圧縮室２ａまたは２ｂと、前記背圧室１２とが、前記流体流出路４１ａまたは４１ｂを介して連通するように、その形成位置及び形状が決められている（図３、図４参照）。

前記背圧室１２へは、旋回スクロール６に設けた差圧給油等の油運搬機構２３により、吐出圧力と同等の圧力の油溜り２０の油が流入するため、背圧室１２は吐出圧力と同等の圧力になろうとする。しかし、前記流体流出路４１ａ，４１ｂ及び前記連通区間制御溝５１（５１ａ，５１ｂ）を介して、前記背圧室１２と前記圧縮室２ａ，２ｂとが間歇的に連通することにより、前記背圧室１２内の油や作動ガス等の作動流体が、背圧室１２内の圧力と、前記連通状態にある圧縮室２ａ，２ｂ内圧力との圧力差により、前記圧縮室２ａ，２ｂ内に給油される。これにより、前記背圧室１２の圧力は前記圧縮室２ａ，２ｂ内圧力とほぼ同等の圧力に保たれる。

ここで、図５及び図６により、当初検討されたスクロール圧縮機における背圧室流出機構部の構成例について説明する。図５及び図６はこのスクロール圧縮機における固定スクロールと旋回スクロールとが噛み合った状態を示す断面図で、図５は背圧室と外線側圧縮室が連通している状態を示す図、図６は背圧室と外線側圧縮室が非連通の状態を示す図である。これらの図において、前記図３，図４と同一符号を付している部分は同一或いは相当する部分を示している。

図５及び図６に示すスクロール圧縮機も、旋回スクロール６の外線側圧縮室２ａと内線側圧縮室２ｂの吸込み完了時の旋回角が異なる非対称歯型をもつスクロール圧縮機である。このような非対称歯型のスクロール圧縮機においては、前述したように、ある旋回角における外線側圧縮室２ａと内線側圧縮室内２ｂの圧力が異なる。このため、背圧室１２と前記圧縮室２ａ，２ｂを１本の流体流出路４２により連通させる構成とした場合、前記背圧室２１とそれぞれの圧縮室２ａ，２ｂとは同時に連通する区間が生じる。圧縮室２ａと２ｂが同時に背圧室１２に連通すると、前記圧縮室２ａ，２ｂのうち、低圧側となる圧縮室のみにしか背圧室１２の油を供給できない。即ち、高圧側の圧縮室も低圧側の圧縮室に連通するため、高圧側となる圧縮室内の作動ガスや油（作動流体）は前記低圧側となる圧縮室側或いは背圧室１２側に流出してしまう。このため、高圧側となる圧縮室には油が供給されず、また作動流体が低圧側に流出するため圧縮不足になったり、低圧側の圧縮室に流出した作動流体が再圧縮されてしまうため、圧縮効率も低下するという問題がある。

これを防止するため、当初考えられた例では、図５及び図６に示すように、流体流出路４２の入口側開口４２ａは連通区間制御溝５１に間歇的に連通し、その出口側開口４２ｂは外線側圧縮室２ａにのみ連通するように１個だけとしている。しかし、この図５及び図６に示した例では、流体流出路４２の出口側開口４２ｂが設けられていない内線側圧縮室２ｂには背圧室１２から油を供給することができず、給油不足になってしまう。また、背圧室１２は圧縮室２ａにしか連通されず、圧縮室２ｂには連通されないから、背圧室１２と圧縮室とが連通する連通区間も短くなる。このため、背圧室１２の圧力変動も大きくなるという課題が生じる。

これに対し、本実施例では、上述したように、前記外線側圧縮室２ａに連通する外線側圧縮室用の流体流出路４１ａと、前記内線側圧縮室２ｂに連通する内線側圧縮室用の流体流出路４１ｂを前記旋回スクロール６の台板６ａに形成すると共に、前記固定スクロール５の台板５ａには、前記流体流出路４１ａ，４１ｂのそれぞれの入口側開口４１ａａ，４１ｂａと、旋回スクロールの旋回運動に伴って間歇的に連通する連通区間制御溝５１ａ，５１ｂを設けるように構成している。そして、それぞれの圧縮室２ａ，２ｂが狙いの圧力状態となる範囲でのみ、前記流体流出路４１ａ，４１ｂと前記連通区間制御溝５１ａ，５１ｂが連通するように、前記連通区間制御溝５１ａ，５１ｂを構成している。

このように、本実施例では、前記背圧室１２と、前記外線側圧縮室２ａ及び前記内線側圧縮室２ｂとは、前記各圧縮室の圧力が狙いの圧力状態となる旋回角の範囲でのみ間歇的に連通するように前記連通区間制御溝５１ａ，５１ｂを形成している。また、本実施例では、前記背圧室１２と前記外線側圧縮室２ａとを間歇的に連通させる前記連通区間制御溝５１ａは、前記背圧室１２と前記内線側圧縮室２ｂとを間歇的に連通させる前記連通区間制御溝５１ｂとは互いに連通しない別個の二つの溝で形成されている。

更に、本実施例では、前記外線側圧縮室２ａ及び前記内線側圧縮室２ｂとは同時に前記背圧室１２に連通しないように前記二つの連通区間制御溝５１ａ，５１ｂを形成しているので、前記外線側圧縮室２ａと前記内線側圧縮室２ｂの双方に確実に背圧室１２の油を供給することが可能となり、給油不足となるのを防止できる。また、背圧室１２は双方の圧縮室２ａ，２ｂに連通されるので、背圧室１２と圧縮室とが連通される連通区間も長くすることができ、背圧室１２の圧力変動を小さくすることも可能になる。

図７は本発明のスクロール圧縮機における旋回角と圧縮室内圧力との関係の一例を説明する線図、図８は旋回角と背圧室内圧力との関係の一例を説明する線図である。
図７において、実線は旋回スクロール６の旋回角に対する外線側圧縮室２ａ内の圧力変化を、破線は同じく内線側圧縮室２ｂ内の圧力変化を示し、また一点鎖線は背圧室１２の設計圧力（設計背圧）を示している。また、Ｐｓは吸込圧力を、Ｐｄは吐出圧力を示している。この例では、前記外線側圧縮室２ａは狙いの圧力範囲（前記設計背圧と同等の圧力となる範囲）となるＡの区間（本実施例では連通区間が略１８０°）で背圧室１２と連通し、前記内線側圧縮室２ｂはその狙いの圧力範囲となるＢの区間（本実施例では連通区間が略１８０°）で背圧室１２と連通するように、前記連通区間制御溝５１ａ，５１ｂの形成位置や形状が決められている。

この図７に示すように構成することにより、図８に示すように、旋回スクロール６の旋回角に対する前記背圧室１２内の圧力は変化する。図８において、実線は背圧室１２の実際の圧力（実背圧）、一点鎖線は背圧室１２の設計圧力（設計背圧）を示している。本実施例では、図７に示すように、背圧室１２は圧縮室２ａに連通区間Ａで、圧縮室２ｂには連通区間Ｂで連通するので、背圧室１２と圧縮室とは広い区間で連通させることができる。このため、図８に示すように、背圧室１２内の圧力変動を小さくすることができ、ほぼ設計背圧に近い圧力に維持することができる。

図９は図５及び図６で説明したスクロール圧縮機における旋回角と圧縮室内圧力との関係を説明する線図、図１０は旋回角と背圧室内圧力との関係を説明する線図である。図９及び図１０において、各実線、破線、一点鎖線、及びＰｓ、Ｐｄは図７及び図８の場合と同じである。

図９に示すように、図５及び図６に示したスクロール圧縮機では、背圧室１２は圧縮室２ａにのみ連通区間Ａで連通し、圧縮室２ｂには連通しないため、背圧室１２と圧縮室とは、本実施例に対して約半分の狭い区間でしか連通させることができない。このため、図１０に示すように、背圧室１２内の圧力変動は大きくなり、また設計背圧よりもかなり大きい圧力となってしまう。従って、旋回スクロール６を固定スクロール５に押し付ける押付力が大きくなり、摺動損失が大きくなってしまう。

以上述べたように、本実施例によれば、図５及び図６に示したものに比べ、背圧室１２と圧縮室との連通区間を長くできるので、背圧室の圧力変動を抑え、安定した背圧を保つことができる。背圧が安定することにより、旋回スクロール１９の押付力が安定し、固定スクロール５と旋回スクロール６との摺動面の面圧が均一化して、摺動損失が低減し、摺動面の信頼性も向上させることができる。

また、前記二つの流体流出路４１ａと４１ｂの連通区間ＡとＢは、これら二つの流体流出路４１ａと４１ｂが同時に連通しないように、それらの連通区間ＡとＢとは、図７に示したように設定されている。従って、圧縮室２ａと２ｂが同時に背圧室１２に連通することはないから、高圧側となる圧縮室内の圧縮ガスや油等の作動流体が、低圧側となる圧縮室や背圧室１２に流出するのを防止できる。従って、高圧側となる圧縮室が給油不足になったり、低圧側の圧縮室に流出した作動流体が再圧縮されて圧縮効率を低下させることを防止することができる。

更に、前記各連通区間Ａ，Ｂは各圧縮室２ａ，２ｂの圧力が背圧室１２の圧力よりもできるだけ高くならないように決めることが好ましい。即ち、圧縮室２ａ，２ｂの圧力が背圧室１２の圧力よりも高い圧力状態では、圧縮室２ａ，２ｂから背圧室１２への油などの作動流体の逆流が発生するため、この逆流の発生をできるだけ抑制できるようにするためである。

本実施例では、前記二つの圧縮室２ａ，２ｂの前記背圧室１２への連通区間Ａ，Ｂの合計が９０°以上（即ち、各圧縮室の連通区間は４５°以上）になるように構成して、十分な連通区間を確保できるようにし、また前記各圧縮室の連通区間は１８０°未満として二つの圧縮室が同時には背圧室１２に連通しないように構成している。好ましくは、各圧縮室２ａ，２ｂのそれぞれ連通区間Ａ，Ｂは９０°よりも長く且つ１８０°未満とすることが好ましい。

このように本実施例によれば、スクロールラップの内部に給油路を設けたり、該ラップの上面に給油孔を設ける必要がないので、ラップの強度が損なわれず、ラップ歯先における漏れ損失も低減できる。また、旋回スクロール６の外線側圧縮室２ａと内線側圧縮室２ｂの両圧縮室への給油を確実に行うことが可能となるから給油不足となるのを回避でき、両スクロール間のシール性も向上して、圧縮動作時における作動流体の漏れ損失を抑制できる。更に、背圧室１２の圧力安定化も可能となり、旋回スクロール６を固定スクロール５に適切な押付力で押圧できるので、摺動性を向上できる。従って、本実施例によれば、高い信頼性を確保できると共に、高いエネルギー効率も実現できるスクロール圧縮機を得ることができる。

本発明のスクロール圧縮機の実施例２を図１１及び図１２を用いて説明する。これらの図において、図１〜図４と同一符号を付した部分は同一或いは相当する部分を示しており、この実施例２においては実施例１と異なる部分を重点的に説明する。

上記実施例１においては、外線室用流体流出路４１ａと内線室用流体流出路４１ｂの特に入口側開口４１ａｂ，４１ｂｂ側を十分に離して形成している例を示しており、このため、前記連通区間制御溝５１は、外線室用の連通区間制御溝５１ａと内線室用の連通区間制御溝５１ｂの互いに連通しない別個の二つの溝で形成されているものである。

これに対し、本実施例２では、前記二つの流体流出路４１ａ及び４１ｂを、互いにほぼ同方向に配置するように構成し、これによって、前記二つの流体流出路４１ａ，４１ｂのそれぞれの入口側開口４１ａｂ，４１ｂｂ側を十分に近接させて形成することが可能となる。このように構成することにより、図３，図４に示した外線室用連通区間制御溝５１ａと内線室用連通区間制御溝５１ｂとを近接させて形成することが可能となる。そこで、本実施例では、図１１，図１２に示すように、前記外線室用流体流出路４１ａと内線室用流体流出路４１ｂに共通の一つの連通区間制御溝５１を固定スクロール５の台板５ａに形成するようにしたものである。

本実施例２においても前述した実施例１と同様の効果を得ることができ、更に本実施例２によれば、前記背圧室１２と前記外線側圧縮室２ａとを間歇的に連通させる連通区間制御溝と、前記背圧室１２と前記内線側圧縮室２ｂとを間歇的に連通させる連通区間制御溝とを互いに共通する一つの連通区間制御溝５１で形成するように構成しているので、連通区間制御溝５１を一つの加工行程で形成することができ、加工時間及び加工コストの低減を図ることもできる効果が得られる。

なお、本実施例２において、前記一つの連通区間制御溝５１は、前記二つの流体流出路４１ａ，４１ｂの入口側開口４１ａｂ，４１ｂｂが、旋回スクロール６の旋回運動に伴って前記背圧室１２に間歇的に連通するように形成されている。また、実施例１と同様に、前記二つの圧縮室２ａ，２ｂは、前記背圧室１２に、図７に示したものと同様のタイミングで、それぞれ間歇的に連通され、同時には連通されないように、前記連通区間制御溝５１の形状が構成されている。

以上説明したように、本発明の各実施例によれば、前記外線側圧縮室に連通する外線側圧縮室用の流体流出路と、前記内線側圧縮室に連通する内線側圧縮室用の流体流出路とが前記旋回スクロールの台板に形成され、前記各流体流出路の出口側開口は、前記圧縮室を形成する前記旋回スクロールのラップ歯底に開口するように形成され、前記各流体流出路の入口側開口は、前記固定スクロールの台板摺動面と接して摺動する前記旋回スクロールの台板面に開口するように形成され、前記固定スクロールの台板には、前記旋回スクロールの台板と接触する面に、前記外線側圧縮室用流体流出路の入口側開口と前記背圧室とを、前記旋回スクロールの旋回運動に伴って間歇的に連通させることにより前記背圧室と前記外線側圧縮室とを間歇的に連通させる連通区間制御溝と、前記内線側圧縮室用流体流出路の入口側開口と前記背圧室とを、前記旋回スクロールの旋回運動に伴って間歇的に連通させることにより前記背圧室と前記内線側圧縮室とを間歇的に連通させる連通区間制御溝とを備える構成としているので、以下の効果が得られる。
（１）前記流体流出路の出口側開口を歯底（台板面）に設けるようにしているから、旋回スクロールのラップに給油路を形成する必要がなくなり、前記ラップの強度が損なわれず、スクロール圧縮機の信頼性を向上できる。
（２）前記外線側圧縮室と前記内線側圧縮室の両圧縮室に、背圧室の油を均等に給油することが可能となるから、給油不足となるのを回避することができ、前記背圧室を安定した圧力に保持することもできるから、旋回スクロールの固定スクロールへの押付力も適切な大きさにでき、摺動性も向上できる。従って、高いエネルギー効率が得られると共に、信頼性を更に向上できるスクロール圧縮機を得ることができる。

１：スクロール圧縮機、
２：圧縮部、２ａ：外線側圧縮室、２ｂ：内線側圧縮室、
３：駆動部、
４：密閉容器、
５：固定スクロール、５a：台板、５ｂ：ラップ、
６：旋回スクロール、６a：台板、６ｂ：ラップ、６ｃ：旋回ボス部、
７a：吸入管、７ｂ：吐出管、
８：吸入空間、９：吐出ポート、１０：吐出空間、
１１：フレーム、１２：背圧室、
１３：電動機、１３ａ：固定子、１３ｂ：回転子、
１４：クランク軸、１４ａ：主軸部、１４ｂ：副軸部、１４ｃ：偏心軸部、
１５：主軸受、１６：副軸受、
１７：副軸受ハウジング、１８：副フレーム、
１９：電気端子、
２０：油溜り、
２１：旋回軸受、
２２：排油パイプ、
２３：油運搬機構、
２４：給油ポンプ、
３０：背圧室流体流出機構部、
４１：流体流入路、４１ａ：外線室用流体流入路、４１ｂ：内線室用流体流入路、
４１ａａ，４１ｂａ：入口側開口、４１ａｂ，４１ｂｂ：出口側開口、
４２：流体流出路、４２ａ：入口側開口、４２ｂ：出口側開口、
４４：閉止部材、
５１，５１ａ，５１ｂ：連通区間制御溝。

Claims

台板に渦巻き状のラップを直立して形成した固定スクロール及び旋回スクロールを互いに噛み合わせて前記両スクロール間に吸入室及び圧縮室を形成し、前記旋回スクロールを旋回運動させることにより前記圧縮室の容積を減少させて圧縮すると共に、前記旋回スクロールの台板背面には前記吸入室の圧力よりも高い圧力となる背圧室を有するスクロール圧縮機において、
前記固定スクロール及び旋回スクロールのラップ形状は、旋回スクロールラップの外線側に形成される外線側圧縮室とその内線側に形成される内線側圧縮室の吸入完了時の旋回角が異なる非対称歯型に構成され、
前記旋回スクロールラップの前記外線側圧縮室に連通する外線側圧縮室用の流体流出路と、前記旋回スクロールラップの前記内線側圧縮室に連通する内線側圧縮室用の流体流出路とが前記旋回スクロールの台板に形成され、
前記各流体流出路の出口側開口は、前記圧縮室を形成する前記旋回スクロールのラップ歯底に開口するように形成され、
前記各流体流出路の入口側開口は、前記固定スクロールの台板摺動面と接して摺動する前記旋回スクロールの台板面に開口するように形成され、
前記固定スクロールの台板には、前記旋回スクロールの台板と接触する面に、
前記外線側圧縮室用の流体流出路の入口側開口と前記背圧室とを、前記旋回スクロールの旋回運動に伴って間歇的に連通させることにより前記背圧室と前記外線側圧縮室とを間歇的に連通させる連通区間制御溝と、
前記内線側圧縮室用の流体流出路の入口側開口と前記背圧室とを、前記旋回スクロールの旋回運動に伴って間歇的に連通させることにより前記背圧室と前記内線側圧縮室とを間歇的に連通させる連通区間制御溝とを備え、
前記背圧室と前記外線側圧縮室とを間歇的に連通させる連通区間制御溝と、前記背圧室と前記内線側圧縮室とを間歇的に連通させる連通区間制御溝とは共通の一つの溝で形成されている
ことを特徴とするスクロール圧縮機。
請求項１に記載のスクロール圧縮機において、前記背圧室と、前記外線側圧縮室及び前記内線側圧縮室とは、前記各圧縮室の圧力が狙いの圧力状態となる旋回角の範囲で間歇的に連通するように前記連通区間制御溝が形成されていることを特徴とするスクロール圧縮機。
請求項１に記載のスクロール圧縮機において、前記外線側圧縮室及び前記内線側圧縮室とは同時に背圧室に連通しないように前記連通区間制御溝が形成されていることを特徴とするスクロール圧縮機。
請求項１に記載のスクロール圧縮機において、前記外線側圧縮室または前記内線側圧縮室と前記背圧室とが、前記流体流出路を介して間歇的に連通する連通区間は、旋回角で４５°以上１８０°未満であることを特徴とするスクロール圧縮機。
請求項４に記載のスクロール圧縮機において、前記外線側圧縮室または前記内線側圧縮室と前記背圧室とが、前記流体流出路を介して間歇的に連通する連通区間は、旋回角で９０°より長く且つ１８０°未満であることを特徴とするスクロール圧縮機。
請求項１に記載のスクロール圧縮機において、密閉容器内に、前記固定スクロールと旋回スクロールを備える圧縮部と、この圧縮部を駆動するクランク軸と電動機を備える駆動部と、前記圧縮部の固定スクロールを取り付けると共に前記旋回スクロールの台板背面との間に前記背圧室を形成するフレームとが収納され、前記密閉容器内の下部には潤滑油を溜める油溜りが形成され、この油溜りの油を前記クランク軸内に形成されている給油路を介して前記旋回スクロールに設けられた旋回ボス部内の空間に供給し、この旋回ボス部空間の潤滑油を、前記旋回ボス部と前記フレームとの間に設けられたシールと圧力差を利用した油運搬機構を介して前記背圧室に供給するように構成されていることを特徴とするスクロール圧縮機。
請求項１に記載のスクロール圧縮機において、前記背圧室の圧力は、吐出圧力よりも低く吸込圧力よりも高い中間圧力となるように構成されていることを特徴とするスクロール圧縮機。