JP7130106B2 - スクロール圧縮機 - Google Patents

Description

この発明は、空気調和機や冷凍機等に搭載されるスクロール圧縮機に関する。

スクロール圧縮機は、シェルの内部に設けられた圧縮機構部で冷媒等の流体を圧縮するものである。圧縮機構部は、固定スクロールと揺動スクロールを備えており、揺動スクロールを駆動部でクランクシャフトを介して揺動運動させることによって、シェルに設けられた吸入管から内部に取り込まれた流体を圧縮する。

このようなスクロール圧縮機において、運転周波数の変化等によって、吸入管から流入する流体の流入量が変化する場合がある。吸入管から流入した流体は温度が低く、駆動部のモーターコイルを冷却する効果があるため、流体の流入量が変化すると、駆動部の冷却等に影響する。そこで、特許文献１では流体の衝突圧に応じて流体の流れ方向を変更する板ばねを設けている。この板ばねは、吸入管から流入する流体の衝突圧が大きくなると可動部を変形させ、下方へ分流させる流量を増加させることで、駆動部のモーターコイルの冷却効果を高めるとともに、流体によって巻き上げられる潤滑油の量を減少させている。

ＷＯ２０１７－２２１２号公報

しかしながら、特許文献１では、流体の衝突圧が小さい場合、板ばねによって下部へ分流する流量が少なくなるため、流体による駆動部のモーターコイルの冷却効果が低下する。その結果、駆動部の温度が過剰に上昇し、モータ焼損を引き起こす可能性がある。

一方、流体の衝突圧が大きくなり、板ばねによって下部へ分流する流量が多くなると、流体によって巻き上げられる潤滑油の量がむしろ増加することが判明した。すなわち、下部へ向かう流量が多くなると、油溜めの潤滑油の油面が波打って油が舞い上がるようになり、その舞い上がった油を流体が運ぶことによる潤滑油の巻き上げが発生し、圧縮機内の潤滑油を枯渇させる可能性がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、吸入管から流入する流体の衝突圧が小さいときの駆動部の温度上昇を抑制しつつ、衝突圧が大きいときの潤滑油の巻き上げを抑制することが可能なスクロール圧縮機を提供することを目的とするものである。

この発明に係るスクロール圧縮機は、内部に流体を流入させる吸入管が設けられたシェルと、固定スクロールとともに圧縮室を形成する揺動スクロールを有し、前記吸入管から流入した前記流体を前記圧縮室で圧縮する圧縮機構部と、前記揺動スクロールを駆動させるとともに、前記シェルの底部に形成される油溜めの潤滑油を前記圧縮機構部に導くクランクシャフトと、前記圧縮機構部と前記油溜めの間に設けられ、前記クランクシャフトを回転させる駆動部と、前記吸入管から流入した前記流体が衝突する位置に設けられ、前記流体の衝突圧に応じて開口部を開閉する可動部材を有しており、前記流体の衝突圧が第一の衝突圧のときは前記可動部材が前記開口部を閉状態にして前記流体を前記油溜めの方向に流し、前記流体の衝突圧が前記第一の衝突圧よりも大きい第二の衝突圧のときは前記可動部材が前記開口部を開状態にして前記流体を前記開口部から通過する方向と、前記油溜めの方向に流れる方向と、に分流する流路変更部材と、を備え、前記流路変更部材は、前記開口部が形成され、突起を有する支持部材を有し、前記吸入管の流体出口側の孔の一部と対向しないようにずらされて配置されており、前記可動部材は、前記開口部に設けられ、前記吸入管から流入した前記流体が衝突する板状部材を有し、前記流体の衝突圧が前記第一の衝突圧のときに、前記突起によって前記支持部材と前記板状部材との間に隙間が形成される。

この発明によれば、流体の衝突圧が第一の衝突圧のときは開口部を閉状態にして流体を前記油溜めの方向に流し、第二の衝突圧のときはが開口部を開状態にして流体を開口部から通過する方向と、油溜めの方向に流れる方向と、に分流する流路変更部材を備えることで、吸入管から流入する流体の衝突圧が小さいときの駆動部の温度上昇を抑制しつつ、衝突圧が大きいときの潤滑油の巻き上げを抑制することができる。

この発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機の正面図である。 図１のスクロール圧縮機を側面から見たときの図である。 図２のスクロール圧縮機のＸ－Ｘ’断面を矢印方向から見たときの断面図である。 図３の一点鎖線の領域Ｙの拡大図である。 流路変更部材について説明するための図である。 吸入ポート側から流路変更部材を見たときの図である。 流体の衝突圧に応じた流路変更部材の状態変化について説明するための図である。 流路変更部材を取り付けたメインフレームを油溜め側から見たときの図である。 この発明の実施の形態２に係るスクロール圧縮機の流路変更部材について説明するための図である。 この発明の実施の形態３に係るスクロール圧縮機の流路変更部材について説明するための図である。 この発明の実施の形態４に係るスクロール圧縮機の流路変更部材について説明するための図である。 この発明の実施の形態５に係るスクロール圧縮機の流路変更部材について説明するための図である。 実施の形態１のスクロール圧縮機の第１の変形例について説明するための図である。 実施の形態１のスクロール圧縮機の第２の変形例について説明するための図である。 実施の形態１のスクロール圧縮機の第３の変形例について説明するための図である。

以下、図面を参照して、この発明の一実施の形態について説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には、同一符号を付して、その説明を適宜省略又は簡略化する。また、各図に記載の構成について、その形状、大きさおよび配置等は、この発明の範囲内で適宜変更することができる。

実施の形態１．
以下、実施の形態１について説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機の外観図である。図２は、図１のスクロール圧縮機を側面から見たときの外観図である。図３は、図２のスクロール圧縮機のＸ－Ｘ’断面を矢印方向から見たときの断面図である。図４は、この発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機の一部構成の分解斜視図である。図５は、流路変更部材について説明するための図である。

スクロール圧縮機は、シェル１と、メインフレーム２と、スラストプレート３と、圧縮機構部４と、駆動部５と、サブフレーム６と、クランクシャフト７と、ブッシュ８と、流路変更部材９と、を備えている。この実施の形態１の圧縮機は、クランクシャフト７の中心軸が地面に対して略垂直の状態で使用される、いわゆる縦置型のスクロール圧縮機である。また、駆動部５が設けられているシェル１の内部の空間が圧縮される前の流体で満たされる低圧シェルの構造である。以下では、図中の上方向の矢印側を上側としての一端側Ｕ、下方向の矢印側を下側としての他端側Ｌと称して説明する。

シェル１は、金属などの導電性部材からなる両端が閉塞された筒状の筐体であり、メインシェル１１と、アッパーシェル１２と、ロアシェル１３と、吸入管１４と、吐出管１５と、給電部１６と、固定台１７と、を備えている。メインシェル１１は、円筒状の管である。アッパーシェル１２は、略半球状の蓋体であり、メインシェル１１の一端側Ｕにおいてろう付け等により接続され、メインシェル１１の一方の開口を閉じている。ロアシェル１３は、略半球状の底体であり、メインシェル１１の他端側Ｌにおいてろう付け等により接続され、メインシェル１１の他方の開口を閉じている。吸入管１４は、流体をシェル１の内部に導入するための管であり、メインフレーム２と駆動部５の間のメインシェル１１に設けられ、メインシェル１１の側壁に設けられた孔に、一部が挿入された状態でろう付け等により接続されている。吐出管１５は、流体をシェル１の外部に吐出するための管であり、シェル１の内部空間と連通するように、アッパーシェル１２の上部に設けられた孔に、一部が挿入された状態でろう付け等により接続されている。

給電部１６は、スクロール圧縮機に給電する部材であり、メインシェル１１の外側壁に設けられている。給電部１６は、給電端子と、給電端子を囲むカバーと、給電端子と駆動部５とを接続する配線と、を備えている。固定台１７は、シェル１を支える支持台である。固定台１７はそれぞれにネジ孔が形成された複数の脚部を有しており、ネジ固定することによってスクロール圧縮機を空調室外機の筐体等の他の部材に固定可能になっている。

メインフレーム２は、円筒状の金属フレームであり、シェル１の内部に設けられている。メインフレーム２は、本体部２１と、周壁部２２と、ボス部２３と、収容部２４と、吸入ポート２５と、返油管２６と、バランサカバー２７と、を備えている。

本体部２１は、メインフレーム２を構成する主要な部分である。周壁部２２は、本体部２１の外縁に、一端側Ｕに向かって環状に延びるように形成されている。ボス部２３は、本体部２１の中心付近に、他端側Ｌに向かって筒状に延びるように形成されている。収容部２４は、メインフレーム２の径方向の中央付近に、シェル１の長手方向、すなわちクランクシャフト７の軸方向に沿って貫通して形成されている。収容部２４は、一端側Ｕから順に、揺動スクロール４２を収容する収容空間と、オルダムリング４３を収容する収容空間と、クランクシャフト７の一部を収容する収容空間と、で構成されている。クランクシャフト７の一部を収容する収容空間は、ボス部２３に設けられ、クランクシャフト７を支持する主軸受部としても機能する。

吸入ポート２５は、圧縮機構部４に流体を供給するための孔であり、メインフレーム２の外縁付近に、メインフレーム２を貫通して形成されている。具体的には、本体部２１と周壁部２２とが接続された部分において、本体部２１と周壁部２２の一部を貫通するように形成されている。返油管２６は、収容部２４に溜まった潤滑油をロアシェル１３の下部に形成される油溜めに戻すための管であり、本体部２１から他端側Ｌに延びるように、収容部２４と連通してメインフレーム２に設けられている。バランサカバー２７は、メインフレーム２から他端側Ｌに延びるように、ボス部２３に設けられている。なお、吸入ポート２５および返油管２６は、複数設けられても良い。

スラストプレート３は、スラスト軸受として機能する鋼板系の薄い金属板であり、メインフレーム２の本体部２１の一端側Ｕの平坦面に配置され、圧縮機構部４のスラスト荷重を支持する。

圧縮機構部４は、流体を圧縮する圧縮機構である。圧縮機構部４は、固定スクロール４１と、揺動スクロール４２と、オルダムリング４３と、チャンバー４４と、吐出弁４５と、マフラ４６と、を備えており、固定スクロール４１と揺動スクロール４２とにより圧縮室４７が形成される。

固定スクロール４１は、鋳鉄等の金属からなり、ボルト等の固定部材によってメインフレーム２の周壁部２２の上端面に固定されている。固定スクロール４１は、台板４１１と、渦巻体４１２と、チップシール４１３と、吐出ポート４１４と、を備えている。台板４１１は、円盤状の基板である。渦巻体４１２は、台板４１１に突出形成された渦巻状の歯である。チップシール４１３は、例えば硬質プラスチックからなり、渦巻体４１２の先端に形成された溝に設けられている。吐出ポート４１４は、台板４１１の略中央に、その厚み方向である上下方向に貫通して形成された孔である。

揺動スクロール４２は、アルミニウム等の金属からなり、メインフレーム２に揺動自在に保持されている。揺動スクロール４２は、台板４２１と、渦巻体４２２と、チップシール４２３と、筒状部４２４と、を備えている。台板４２１は、円盤状の基板であり、その一部はメインフレーム２に配置されたスラストプレート３を介してスラスト支持されるため、スラスト軸受け面として作用する。渦巻体４２２は、台板４２１に突出形成された渦巻状の歯である。チップシール４２３は、例えば硬質プラスチックからなり、渦巻体４２２の先端に形成された溝に設けられている。筒状部４２４は、台板４２１の略中央から突出して形成されている。

オルダムリング４３は、揺動スクロール４２が自転運動することを防止するための部材であり、リング状の本体部の一端側Ｕと他端側Ｌのそれぞれに、一対のキーを備えている。オルダムリング４３の一端側Ｕに形成された一対のキーは、揺動スクロール４２の台板４２１の他端側Ｌに形成された一対のキー溝に収容され、他端側Ｌに形成された一対のキーは、メインフレーム２の本体部２１の一端側Ｕに形成された一対のキー溝に収容されている。

チャンバー４４は、固定スクロール４１の台板４１１の一端側Ｕの面に設けられ、吐出ポート４１４と空間的に連通する吐出孔４４１を備えている。吐出弁４５は、流体の圧力に応じて吐出孔４４１を開閉する弁であり、チャンバー４４にねじ止めにされている。吐出弁４５は、吐出ポート４１４と連通する圧縮室４７の流体が所定の圧力に達したときに、吐出孔４４１を開状態にする。マフラ４６は、チャンバー４４の一端側Ｕの面に設けられ、吐出ポート４１４から吐出された流体を吐出管１５に導くための吐出孔４６１を備えている。

圧縮室４７は、固定スクロール４１の渦巻体４１２と、揺動スクロール４２の渦巻体４２２と、を互いに噛み合わせるとともに、渦巻体４１２の先端、チップシール４１３および台板４２１と、渦巻体４２２の先端、チップシール４２３および台板４１１と、でシールすることによって形成される。圧縮室４７は、複数の圧縮室で構成され、それら複数の圧縮室はスクロールの半径方向において、外側から内側へ向かうに従って容積が小さくなる。

流体には、冷凍サイクルに適用する冷媒や、空気などを使用することができる。冷媒としては、例えば、組成中に、炭素の二重結合を有するハロゲン化炭化水素、炭素の二重結合を有しないハロゲン化炭化水素、自然冷媒、又は、それらを含む混合物である。炭素の二重結合を有するハロゲン化炭化水素は、Ｒ１２３４ｙｆ（ＣＦ３ＣＦ＝ＣＨ２）、Ｒ１２３４ｚｅ（ＣＦ３ＣＨ＝ＣＨＦ）、Ｒ１２３３ｚｄ（ＣＦ３ＣＨ＝ＣＨＣｌ）等のＨＦＯ冷媒が挙げられる。炭素の二重結合を有しないハロゲン化炭化水素は、Ｒ３２（ＣＨ２Ｆ２）、Ｒ４１（ＣＨ３Ｆ）、Ｒ１２５（Ｃ２ＨＦ３）、Ｒ１３４ａ（ＣＨ２ＦＣＦ２）、Ｒ１４３ａ（ＣＦ３ＣＨ３）、Ｒ４１０Ａ（Ｒ３２／Ｒ１２５）、Ｒ４０７Ｃ（Ｒ３２／Ｒ１２５／Ｒ１３４ａ）等のＨＦＣ冷媒が挙げられる。ＣＨ２Ｆ２で表されるＲ３２（ジフルオロメタン）、Ｒ４１等が混合された冷媒が例示される。自然冷媒は、アンモニア（ＮＨ３）、二酸化炭素（ＣＯ２）、プロパン（Ｃ３Ｈ８）、プロピレン（Ｃ３Ｈ６）、ブタン（Ｃ４Ｈ１０）、イソブタン（ＣＨ（ＣＨ３）３）等が挙げられる。冷媒は、オゾン層破壊係数がゼロで、ＧＷＰ（Ｇｌｏｂａｌ Ｗａｒｍｉｎｇ Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）が低い冷媒が望ましい。

駆動部５は、圧縮機構部４と油溜めの間に設けられている。駆動部５は、ステータ５１と、ロータ５２とを備えている。ステータ５１は、例えば電磁鋼板を複数積層してなる鉄心に、絶縁層を介して巻線を巻回してなる固定子で、リング状に形成されている。ステータ５１は、焼き嵌め等によりメインシェル１１の内壁に固定されている。ロータ５２は、電磁鋼板を複数積層してなる鉄心の内部に永久磁石を内蔵するとともに、中央に上下方向に貫通する貫通穴を有する円筒状の回転子であり、ステータ５１の内部空間に配置されている。

サブフレーム６は、駆動部５の他端側Ｌに設けられている。サブフレーム６は、フレーム部６１と、副軸受部６２と、オイルポンプ６３と、を備えている。フレーム部６１は、金属製のフレームであり、焼き嵌めや、溶接等によってメインシェル１１の内周面に固定されている。フレーム部６１は、サブフレーム６の中央上側に設けられたボールベアリングである。オイルポンプ６３は、シェル１の下部の主にロアシェル１３で構成される油溜めに貯留された潤滑油を吸い上げるためのポンプであり、フレーム部６１の中央下側に設けられている。

潤滑油は、圧縮機構部４等の機械的に接触するパーツ同士の摩耗低減、摺動部の温度調節、シール性の改善、駆動部５の冷却のための冷凍機油である。潤滑油は、潤滑特性、電気絶縁性、安定性、流体溶解性、低温流動性などに優れるとともに、適度な粘度の油であることが望ましい。例えば、ナフテン系、ポリオールエステル（ＰＯＥ）、ポリビニールエーテル（ＰＶＥ）、ポリアルキレングリコール（ＰＡＧ）の油を使用することができる。

クランクシャフト７は、金属製の棒状部材であり、一端側Ｕがボス部２３の主軸受部に挿入保持され、他端側Ｌがサブフレーム６のフレーム部６１に挿入保持されることによって、シェル１の内部に設けられている。クランクシャフト７は、主軸部７１と、偏心軸部７２と、通油路７３と、第一バランスウエイト部７４と、第二バランスウエイト部７５と、を備えている。主軸部７１は、クランクシャフト７の主要部を構成する軸であり、ロータ５２の中心の貫通孔に焼嵌め等により固定されている。偏心軸部７２は、その中心軸が主軸部７１の中心軸に対して偏心した状態で、主軸部７１の一端側Ｕに設けられている。通油路７３は、主軸部７１および偏心軸部７２の内部に、軸方向に沿って上下に貫通して設けられている。第一バランスウエイト部７４は、メインフレーム２と駆動部５との間の主軸部７１に設けられており、その大部分はバランサカバー２７によって覆われている。第二バランスウエイト部７５は、駆動部５とサブフレーム６との間の主軸部７１に設けられている。

ブッシュ８は、鉄等の金属からなり、揺動スクロール４２とクランクシャフト７を接続する接続部材である。ブッシュ８は、スライダ８１と、バランスウエイト８２と、を備える。スライダ８１は、鍔が形成された筒状の部材であり、偏心軸部７２に挿入された状態で、筒状部４２４に嵌入されている。バランスウエイト８２は、一端側Ｕから見た形状が略Ｃ状を呈するウエイト部８２１を備えた部材であり、スライダ８１の鍔に焼嵌め等の方法により、嵌合されている。

流路変更部材９は、吸入管１４から流入した流体が衝突する位置に設けられている。吸入管１４から流入した流体が衝突する位置とは、例えばシェル１の内部における吸入管１４の孔と、メインフレーム２のボス部２３の間である。流路変更部材９は、図５に示すように、支持部材９１と、可動部材９２と、を備えている。支持部材９１は、金属板を加工して形成したものであり、メインフレーム２の他端側Ｌに取り付けられている。支持部材９１は、基部９１１と、開口部９１２と、側部９１３と、固定部９１４と、を備えている。基部９１１は、吸入管１４の流体出口側の孔と対向するように配置された、流路変更部材９のベースとなる部分である。開口部９１２は、基部９１１に形成され、吸入管１４からの流体が通過可能な開口である。側部９１３は、基部９１１の一方の側端部と接続され、吸入管１４の方向に折り曲げられてなる部分である。固定部９１４は、側部９１３の上端部と接続され、基部９１１の上部に位置するように折り曲げられてなる部分である。固定部９１４は、固定孔９１５を有しており、この固定孔９１５にネジ等をねじ込むことで、支持部材９１をメインフレーム２に固定する。

可動部材９２は、流体の衝突圧に応じて開口部９１２を開閉する部材であり、板状部材９２１と、制御部材９２２と、を備えている。板状部材９２１は、吸入管１４から流入した流体が衝突する板であり、その寸法は支持部材９１の開口部９１２よりも大きく、開口部９１２を塞ぐように設けられている。本実施形態では板状部材９２１は、吸入管１４の流体出口側の孔と対向する支持部材９１の正面に対して、反対側の面である裏面に設けられている。制御部材９２２は、支持部材９１と板状部材９２１とを接続している。制御部材９２２は、例えばスプリング等の弾性部材であり、そのバネ弾性を利用して、圧縮機が稼動していないとき等の通常時には板状部材９２１を支持部材９１に押し付ける力を作用させた状態とし、圧縮機の稼動に伴い吸入管１４から流入した流体によって開口部９１２側から板状部材９２１に力が作用した場合には、その力の大きさに応じて制御部材９２２を支点として板状部材９２１を開口部９１２から離すように可動させる。すなわち、制御部材９２２は、吸入管１４から流入した流体の衝突圧に応じて、開口部９１２を開閉自在に板状部材９２１を制御する。

ここで、流路変更部材９と吸入管１４の関係について、図６を参照してさらに詳しく説明する。図６は、吸入ポート側から流路変更部材を見たときの図である。

図からわかるように、吸入ポート２５側から流路変更部材９を見たとき、シェル１の内部における吸入管１４の孔は、支持部材９１の開口部９１２と板状部材９２１とに投影される位置関係にある。また、支持部材９１の開口部９１２の中心Ｃ’は、吸入管１４の流体出口側の孔の中心Ｃと略一致している。つまり、吸入管１４からシェル１の内部に流入した流体は、ほとんどが板状部材９２１に衝突し、一部は基部９１１に衝突する。

スクロール圧縮機の動作について説明する。電源装置から給電部１６の給電端子を介して圧縮機に給電すると、ロータ５２にトルクが発生し、これに伴ってクランクシャフト７が回転する。クランクシャフト７の回転は、偏心軸部７２およびブッシュ８を介して揺動スクロール４２に伝わる。回転駆動力が伝達された揺動スクロール４２は、オルダムリング４３により自転を規制されるため、固定スクロール４１に対して揺動運動（偏心公転運動）する。なお、揺動スクロール４２の揺動運動により遠心力が発生するが、その遠心力はブッシュ８のウエイト部８２１、第一バランスウエイト部７４、および第二バランスウエイト部７５によって相殺される。

一方、圧縮機構部４において圧縮するための流体は、吸入管１４からシェル１の内部に吸入され、バランサカバー２７の周辺の空間を旋回し、メインフレーム２の吸入ポート２５を通って流体取込空間に到達する。そして、流体は、固定スクロール４１と揺動スクロール４２とで形成される圧縮室４７に取り込まれ、揺動スクロール４２の偏心公転運動に伴って、外周部から中心方向に移動しながら体積を減じられて圧縮される。圧縮された流体は、固定スクロール４１の吐出ポート４１４およびチャンバー４４の吐出孔４４１から吐出弁４５に逆らって吐出され、マフラ４６の吐出孔４６１および吐出管１５を介してシェル１の外部に排出される。

なお、クランクシャフト７の回転によって揺動スクロール４２が揺動する際、シェル１の底部の油溜めに貯留された潤滑油がオイルポンプ６３により吸い上げられる。潤滑油は、クランクシャフト７の通油路７３を通り、スラストプレート３と揺動スクロール４２の間や、メインフレーム２のボス部２３とクランクシャフト７の間などの機械的に摺動する部分に供給される。なお、潤滑油は、クランクシャフト７の回転等に伴ってシェル１の内部に霧状で存在するため、吸入管１４で吸入された流体が吸入ポート２５に向かう過程、特にバランサカバー２７の周辺の空間を旋回する過程で流体によって巻き上げられることによってもスラストプレート３と揺動スクロール４２の間等の摺動部に持ち込まれる。

ここで、本実施の形態では、給電部１６の給電端子を介して圧縮機に電力を供給する電源装置として、周波数可変電源装置を用いている。周波数可変電源装置は、外部からの制御指令により運転周波数を制御する電源装置であり、入力信号に応じてクランクシャフト７の回転数を変化させるものである。すなわち、運転周波数を変化させることで、ロータ５２およびクランクシャフト７の回転速度が変化することに伴い、揺動スクロール４２の揺動速度も変化するため、スクロール圧縮機としての圧縮能力を変化させることができる。

スクロール圧縮機の運転周波数を変化させると、吸入管１４からシェル１の内部に流入する流体の流量や流速が変化する。例えば、５０００ｒｐｍ程度の高運転周波数では、揺動スクロール４２の揺動速度の高速化に伴って、圧縮室４７での流体の圧縮量が多くなる。すると、圧縮室４７に流体を大量に供給すべく、吸入管１４から流入する流体の流速が早くなり、流量は多くなる。反対に、１７００ｒｐｍ程度の低運転周波数では、吸入管１４から流入する流体の流速は遅くなり、流量は少なくなる。

このように流体の流速や流量が変化すると、駆動部５のモーターコイルの冷却効果や、圧縮機内の潤滑油の量に影響が生じる。例えば、吸入管１４から流入する流体が少ないと、駆動部５のモーターコイルが冷却されにくくなる。反対に、吸入管１４から流入する流体が多いと、駆動部５のモーターコイルは冷却されるが、潤滑油が流体によって巻き上げられやすくなり、潤滑油が圧縮機の外部に運ばれて枯渇する可能性がある。

そこで、本実施の形態では流路変更部材９を設けている。流路変更部材９の動作について、図７を参照して詳しく説明する。図７は、流体の衝突圧に応じた流路変更部材の状態変化について説明するための図であり、（ａ）は低周波数運転時、（ｂ）は高周波数運転時、（ｃ）は（ｂ）よりも高周波数運転時、である。

吸入管１４から流入した流体は、流路変更部材９の基部９１１や板状部材９２１に衝突する。基部９１１および板状部材９２１は、シェル１の内部における吸入管１４の孔に対して略並行に配置されており、吸入管１４からの流入した流体は、その基部９１１および板状部材９２１に対して略垂直に衝突する。そのときの流体の衝突圧は、運転周波数、すなわち流体の流速や流量に比例する。低運転周波数である流体の衝突圧が第一の衝突圧では、可動部材９２が開口部９１２を塞ぐ力よりも小さいため、図７（ａ）に示すように、可動部材９２により開口部９１２は閉状態のままである。そのため、流路変更部材９は、流体を下方に導く下方通路を形成し、流体のほとんどを駆動部５および油溜めの方向に流す。

一方、周波数運転が高くなると、吸入管１４から流入する流体の流量は多く、流速は早いため、流体の衝突圧は大きくなる。そして、流体の衝突圧が第二の衝突圧では、可動部材９２が開口部９１２を塞ぐ力よりも大きいため、図７（ｂ）に示すように、可動部材９２により開口部９１２の一部が開状態になる。そのため、第二の衝突圧では、流路変更部材９は、流体を開口部９１２から通過する方向と、油溜めの方向に流れる方向と、に分けて流すことになる。一部の流体が開口部９１２を通過することになり、吸入管１４から流入した冷媒における油溜めの方向に向かう流体の割合が減少する。さらに運転周波数が高くなり、流体の衝突圧が大きくなると、図７（ｃ）に示すように、可動部材９２が流体で完全に押しのけられて開口部９１２を通過する際の抵抗が少なくなり、開口部９１２を通過する流体が増加し、油溜めの方向に向かう流体の割合がさらに減少する。

流路変更部材９の開口部９１２を通過する流体の流れを図８を用いて説明する。図８は、流路変更部材を取り付けたメインフレームを油溜め側から見たときの図である。まず、図８に示すように、流路変更部材９は、吸入管１４と吸入ポート２５の間に設けられている。また、流路変更部材９と吸入管１４の間には、メインフレーム２のボス部２３が介在している。そのため、開口部９１２を通過した流体は、ボス部２３の外周形状に沿うように流れたのち、吸入ポート２５に吸入される。また、吸入管１４から流入した流体の一部は、開口部９１２を通過せずに、支持部材９１の基部９１１等に衝突する。この衝突した流体は、流路変更部材９を迂回するように流れ、メインシェル１１の内壁面に沿って流れたのち、吸入ポート２５に吸入される。その際、支持部材９１のうち側部９１３がある側は、側部９１３に妨げられ流路変更部材９を迂回して流れる流体はほとんど発生しない。側部９１３の先、具体的には側部９１３からメインシェル１１の内周面周りに吸入ポート２５に向かう途中には流体を圧縮機構部４に送り込むためのサブ吸入ポート２８があり、側部９１３は、基部９１１等に衝突した流体が直接的にサブ吸入ポート２８に吸入されることを防止している。

以上のように、流路変更部材９により、流体の衝突圧が小さい第一の衝突圧のときには流体を油溜めの方向に流し、流体の衝突圧が第一の衝突圧よりも大きい第二の衝突圧のときは流体を開口部９１２から通過する方向と、油溜めの方向に流れる方向とに分流することで、流体の衝突圧が小さいときは駆動部５のモーターコイルの冷却効果を高めることができ、流体の衝突圧が大きいときは油溜めの方向に流れる流体の流量が少なくして潤滑油の巻き上げを抑制することができる。なお、第二の衝突圧のときに開口部９１２から通過する方向と、油溜めの方向に流れる方向とに分流する割合は、潤滑油の巻き上げを抑制することを重視して設定すればよい。例えば、吸入管１４から流入する流体のうちのほとんどが開口部９１２を通過し、油溜めの方向に向かう流体がごく一部となるような極端な場合であってもよい。開口部９１２を通過した冷媒の一部はメインフレーム２のボス部２３やバランサカバー２７がガイドとなって駆動部５の方向に向かい、モーターコイルを冷却するためである。

なお、本実施の形態では、板状部材９２１および制御部材９２３は、支持部材９１における吸入管１４の流体出口側の孔と対向する正面に対して、反対側の支持部材９１に位置する裏面に設けられている。そのため、制御部材９２２が板状部材９２１を支持部材９１の裏面側から閉塞する構成となり、流体の衝突圧が閉塞力よりも小さい第一の衝突圧では開口部９１２は閉状態、流体の衝突圧が閉塞力よりも大きい第二の衝突圧では開状態とすることができる。また、制御部材９２３は、弾性部材であり、板状部材９２１を支持部材９１に押し付ける力を作用させる構成としているため、流体の衝突圧と弾性力の大小関係により開状態・閉状態を制御することができる。すなわち、弾性部材の付勢力を変更することで、どの程度の運転周波数で開状態・閉状態とするかを調整することができる。

また、制御部材９２２は、支持部材９１における開口部９１２の油溜め側に設けられているため、板状部材９２１が制御部材９２２を支点として開閉したときに、図７（ｂ）、（ｃ）のように、開口部９１２を通過した流体は直進方向や上方向（メインフレーム２の方向）にガイドすることができる。高周波数運転時の潤滑油の巻き上げは、油溜めの潤滑油の油面が荒れて舞い上がった油を流体が圧縮機構部に運ぶことが主な原因であるが、クランクシャフト７とともに高速回転する第一バランスウエイト部７４によって霧状に撒き散らされるバランサカバー２７付近の潤滑油を流体が運ぶことによっても少なからず発生する。この構成によって、開口部９１２を通過した流体のうち油溜め方向に流れる流体量が減少し、潤滑油が巻き上げられる影響が低減するため、高周波数運転時の潤滑油の巻き上げ量を制御しやすくすることができる。

この実施の形態では、吸入管１４から流入した流体が衝突する位置に設けられ、流体の衝突圧に応じて開口部９１２を開閉する可動部材９２を有しており、流体の衝突圧が第一の衝突圧のときは可動部材９２が開口部９１２を閉状態にして流体を油溜めの方向に流し、流体の衝突圧が第一の衝突圧よりも大きい第二の衝突圧のときは可動部材９２が開口部９１２を開状態にして流体を開口部９１２から通過する方向と、油溜めの方向に流れる方向と、に分流する流路変更部材９を備える。したがって、吸入管から流入する流体の衝突圧が小さいときの駆動部の温度上昇を抑制しつつ、衝突圧が大きいときの潤滑油の巻き上げを抑制することができる。その流路変更部材９の可動部材９２は、開口部９１２に設けられ、吸入管１４から流入した流体が衝突する板状部材９２１と、吸入管１４から流入した流体の衝突圧に応じて、板状部材９２１を開口部９１２に対して開閉自在に制御する制御部材９２２と、を備えることで、上記効果を容易に得られる構成とすることができる。

流路変更部材９は、開口部９１２が形成された支持部材９１を有しており、板状部材９２１および制御部材９２２は、吸入管１４の流体出口側の孔と対向する支持部材９１の正面に対して、反対側に位置する支持部材９１の裏面に設けられているため、流体の衝突圧が大きくなるほど板状部材９２１を開くことになり、開口部９１２を通過する流体の流量、つまり油溜め方向に向かう流体の割合を調整することができる。

また、制御部材９２２は、弾性部材であり、板状部材９２１を支持部材９１に押し付ける力を作用させた状態で支持部材９１を支持しているため、弾性力により流体の衝突圧が一定以上になるまで開口部９１２を閉状態にすることができるとともに、弾性力を変更することで衝突圧に応じた開閉度合いの調整を行うことができる。また、制御部材９２２は、支持部材９１において開口部９１２の油溜め側に設けられているため、開口部９１２を通過した流体が油溜めの方向に流れないようにガイドすることができ、バランサカバー２７付近の霧状の潤滑油の巻上げを抑制することができる。

実施の形態２．
図９は、この発明の実施の形態２に係るスクロール圧縮機の流路変更部材について説明するための図である。以下の実施の形態等では、図１～図８のスクロール圧縮機と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。

実施の形態２では、吸入管１４の流体出口側の孔の中心Ｃに対して、開口部９１２Ａの中心Ｃ’の位置がずれるように流路変更部材９Ａを配置している。より具体的には開口部９１２の形成位置を実施の形態１よりも下方にずらした支持部材９１のメインフレーム２への取り付け位置を変えることで、吸入管１４の流体出口側の孔の中心Ｃを開口部９１２Ａの中心Ｃ’よりもメインフレーム２の方向（上方向）にずらしている。これにより、吸入管１４から流入した流体は、開口部９１２Ａの中心Ｃ’よりも高い位置、すなわち制御部材９２２からより離れた板状部材９２１Ａの面で衝突するため、可動部材９２を少ない力で可動させることができ、可動部材９２を開閉させる衝突圧の調整を行うことができる。また、基部９１１に衝突する流体の量が増えるため、図８のように流路変更部材９Ａを迂回して流れる流体の量を増やすことができる。

また、吸入管１４の流体出口側の孔の中心Ｃを開口部９１２Ａの中心Ｃ’よりも、側部９１３が形成されていない基部９１１の端部の方向（右方向）にずらすことで、吸入管１４の流体出口側の孔の一部が基部９１１と重ならないようにしている。これにより、吸入管１４から流入した流体の一部を基部９１１と衝突させずに通過させることができ、可動部材９２が閉状態においても流路変更部材９Ａを通過するような流体の流れを発生させることができ、吸入管１４から流入した流体の油溜め方向の流量を調整することができる。

実施の形態３．
図１０は、この発明の実施の形態３に係るスクロール圧縮機の流路変更部材について説明するための図である。

実施の形態３では、流路変更部材９Ｂにおいて、開口部９１２のメインフレーム２側の支持部材９１Ｂに突起９１６Ｂを形成している。この突起９１６Ｂによって、圧縮機が稼動していないとき等の通常時および流体の衝突圧が第一の衝突圧のときに、基部９１１と板状部材９２１の間に隙間が形成されるため、吸入管１４から流入した流体の一部をその隙間から通過させることができ、可動部材９２が閉状態における吸入管１４から流入した流体の油溜め方向の流量を調整することができる。また、突起９１６Ｂによって、板状部材９２１を少ない力で稼動させることができる。

実施の形態４．
図１１は、この発明の実施の形態４に係るスクロール圧縮機の流路変更部材について説明するための図である。

実施の形態４では、流路変更部材９Ｃの形状および配置を変更している。具体的には、板状部材９２１Ｃの流体が衝突する側の面の油溜め方向の端部に、吸入管１４の方向に突出する流体受け部９２３Ｃを形成した流路変更部材９Ｃを、支持部材９１の流体が衝突する側の面である正面に配置している。この板状部材９２１Ｃにおいては、制御部材９２２Ｃとして、例えば伸縮可能な部材を使用している。板状部材９２１Ｃは、一端を支持部材９１をメインフレーム２に固定するためのネジに共締めし、他端を可動部材９２Ｃの流体受け部９２３Ｃの油溜め側に引っ掛けるように固定することで、圧縮機が稼動していないとき等の通常時に可動部材９２Ｃをメインフレーム２の方向に引っ張る力を作用させた状態としている。

これにより、吸入管１４に流入した流体の衝突圧が小さい第一の衝突圧のときには、流体受け部９２３Ｃに作用する流体の力が小さいため、図１１（ａ）のように可動部材９２Ｃは可動せず、開口部９１２は閉状態のままであり、流体は油溜めの方向に流れる。流体の衝突圧が大きい第二の衝突圧のときには、流体受け部９２３Ｃに作用する流体の力が制御部材９２２Ｃの可動部材９２Ｃをメインフレーム２の方向に引っ張る力よりも大きくなるため、図１１（ｂ）のように可動部材９２Ｃが油溜めの方向に移動して開口部９１２が開状態となり、流体の少なくとも一部が開口部９１２を通過し、油溜めの方向に流れる流体の割合が減少する。したがって、実施の形態４の流路変更部材９Ｃでも、流体受け部９２３Ｃに吸入管１４に流入した流体による油溜め方向の力が作用した場合には、その力の大きさに応じて可動部材９２を油溜め方向に可動させることができるため、低周波数運転時の駆動部の温度上昇を抑制しつつ、高周波数運転時の潤滑油の巻き上げを抑制することができる。

実施の形態５．
図１２は、この発明の実施の形態５に係るスクロール圧縮機の流路変更部材について説明するための図である。

実施の形態５では、流路変更部材９Ｄの形状を変更している。具体的には、可動部材９２Ｄの板状部材９２１Ｄは、平板であり、開口部９１２を左右に横断するように設けられた支持棒９２４Ｄによって開口部９１２に配置され、上端部および下端部は自由端となっている。制御部材９２２Ｄは、例えば錘であり、板状部材９２１Ｄの油溜め方向の端部に設けられている。この構造により、可動部材９２Ｄは、圧縮機が稼動していないとき等の通常時、制御部材９２２Ｄの自重によって板状部材９２１Ｄを支持部材９１の基部９１１に対して略並行となるように状態が維持される。そして、吸入管１４に流入した流体によって板状部材９２１Ｄの自由端付近に衝突圧が作用した場合には、その力の大きさに応じて支持棒９２４Ｄを中心に板状部材９２１Ｄを回転させる。

すなわち、吸入管１４に流入した流体の衝突圧が小さい第一の衝突圧のときには、可動部材９２Ｄの自由端付近に作用する流体の力が小さいため、図１０（ａ）のように可動部材９２Ｄは稼動せず、開口部９１２は閉状態のままであり、流体は油溜めの方向に流れる。流体の衝突圧が大きい第二の衝突圧のときには、可動部材９２Ｄの自由端付近に作用する流体の力が制御部材９２２Ｄの自重により可動部材９２Ｄを支持部材９１の基部９１１に対して略並行となるように状態を維持する力よりも大きくなるため、図１０（ｂ）のように可動部材９２Ｄが支持棒９２４Ｄを中心にし、開口部９１２が開状態となり、流体の少なくとも一部が開口部９１２を通過し、油溜めの方向に流れる流体の割合が減少する。したがって、実施の形態５の流路変更部材９Ｄでも低周波数運転時の駆動部の温度上昇を抑制しつつ、高周波数運転時の潤滑油の巻き上げを抑制することができる。また、制御部材９２２Ｄは錘であるため、可動部材９２Ｄが繰り返し可動しても、流体の衝突により開状態となる衝突圧の大きさが経年変化することを抑制できる。

以上、実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態にかかる発明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。

例えば、流路変更部材９は、実施の形態１～５に限らず、吸入管１４から流入した流体の衝突圧が小さいときには流体を油溜め方向に流し、衝突圧が大きいときには流体を開口部９１２を通過して、油溜め方向に流れる流体の割合を減少させることが可能なものであれば形状や配置は変更可能である。

支持部材９１は、メインフレーム２に取り付ける場合に限らず、流路変更部材９に吸入管１４から流入した流体が衝突する位置にあれば、取り付け位置はどこでもよい。例えば、図１３のように、流路変更部材９Ｅの支持部材９１Ｅを、メインシェル１１に取り付けてもよい。固定部９１４Ｅの吸入管１４の側の端部に、メインフレーム２の方向に延びる取付部９１７Ｅを設けることで、支持部材９１Ｅをメインシェル１１に取り付けることができる。その他、支持部材９１は、吸入管１４に取り付けるようにしてもよい。また、支持部材９１は、流体が衝突する面が吸入管１４の流体出口側の孔に対して並行である必要はなく、吸入管１４からの流体の衝突圧を受けることが可能な傾斜、例えば吸入管１４の流体出口側の孔により形成される面に対して±１５°程度であれば傾斜していてもよい。

開口部９１２は、基部９１１の一辺から切り欠かれてなる切欠き状であってもよい。また、開口部９１２の大きさは、吸入管１４の流体出口側の孔の大きさに対して、同程度であることが望ましいが、例えば開口部９１２に吸入管１４の流体出口側の孔の全体が含まれる大きさであってもよい。また、開口部９１２は円形状や多角形状であってもよい。

板状部材９２１は、開口部９１２の形状と同様の形状でなくてもよい。また、板状部材９２１は、開口部９１２の全体を塞ぐものである必要はなく、閉状態において隙間が形成され、その隙間から吸入管１４からの流体の一部が通過するようにしてもよい。さらに、板状部材９２１は、吸入管１４からの流体が衝突した際に、その流体から潤滑油を分離できる機能を有するものであってもよい。例えば、図１４に示すように、流路変更部材９Ｆの板状部材９２１Ｆをメッシュ状の鋼材で形成することで、流体中の潤滑油をメッシュに付着させるようにしてもよい。また、図１５に示すように、流路変更部材９Ｇの板状部材９２１Ｇに細孔を形成することで、流体中の潤滑油を細孔に付着させるようにしてもよい。なお、細孔は、基部９１１Ｇに形成すると、流体から潤滑油を分離する効果をさらに高めることができる。

制御部材９２２は、弾性や伸縮性のある部材に限らず、開口部９１２を開閉自在に調整できるものであればよい。

１ シェル、１１ メインシェル、１２ アッパーシェル、１３ ロアシェル、１４ 吸入管、１５ 吐出管、１６ 給電部、１７ 固定台、２ メインフレーム、２１ 本体部、２２ 周壁部、２３ ボス部、２４ 収容部、２５ 吸入ポート、２６ 返油管、２７ バランサカバー、２８ サブ吸入ポート、３ スラストプレート、４ 圧縮機構部、４１ 固定スクロール、４１１ 台板、４１２ 渦巻体、４１３ チップシール、４１４ 吐出ポート、４２ 揺動スクロール、４２１ 台板、４２２ 渦巻体、４２３ チップシール、４２４ 筒状部、４３ オルダムリング、４４ チャンバー、４４１ 吐出孔、４５ 吐出弁、４６ マフラ、４６１ 吐出孔、４７ 圧縮室、５ 駆動部、５１ ステータ、５２ ロータ、６ サブフレーム、６１ フレーム部、６２ 副軸受部、６３ オイルポンプ、７ クランクシャフト、７１ 主軸部、７２ 偏心軸部、７３ 通油路、７４ 第一バランスウエイト部、７５ 第二バランスウエイト部、８ ブッシュ、８１ スライダ、８２ バランスウエイト、９、９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄ、９Ｅ、９Ｆ、９Ｇ 流路変更部材、９１、９１Ｂ、９１Ｅ 支持部材、９１１、９１１Ｇ 基部、９１２、９１２Ａ 開口部、９１３ 側部、９１４、９１４Ｅ 固定部、９１５ 固定孔、９１６Ｂ 突起、９１７Ｅ 取付部、９２、９２Ｃ、９２Ｄ 可動部材、９２１、９２１Ａ、９２１Ｃ、９２１Ｄ、９２１Ｆ、９２１Ｇ 板状部材、９２２、９２２Ｃ、９２２Ｄ 制御部材、９２３Ｃ 流体受け部、９２４Ｄ 支持棒、Ｃ、Ｃ’ 中心、Ｕ 一端側、Ｌ 他端側。

Claims (6)

1. 内部に流体を流入させる吸入管が設けられたシェルと、
   固定スクロールとともに圧縮室を形成する揺動スクロールを有し、
   前記吸入管から流入した前記流体を前記圧縮室で圧縮する圧縮機構部と、
   前記揺動スクロールを駆動させるとともに、前記シェルの底部に形成される油溜めの潤滑油を前記圧縮機構部に導くクランクシャフトと、
   前記圧縮機構部と前記油溜めの間に設けられ、前記クランクシャフトを回転させる駆動部と、
   前記吸入管から流入した前記流体が衝突する位置に設けられ、前記流体の衝突圧に応じて開口部を開閉する可動部材を有しており、前記流体の衝突圧が第一の衝突圧のときは前記可動部材が前記開口部を閉状態にして前記流体を前記油溜めの方向に流し、前記流体の衝突圧が前記第一の衝突圧よりも大きい第二の衝突圧のときは前記可動部材が前記開口部を開状態にして前記流体を前記開口部から通過する方向と、前記油溜めの方向に流れる方向と、に分流する流路変更部材と、
   を備え、
   前記流路変更部材は、
   前記開口部が形成され、突起を有する支持部材を有し、
   前記吸入管の流体出口側の孔の一部と対向しないようにずらされて配置されており、
   前記可動部材は、
   前記開口部に設けられ、前記吸入管から流入した前記流体が衝突する板状部材を有し、
   前記流体の衝突圧が前記第一の衝突圧のときに、前記突起によって前記支持部材と前記板状部材との間に隙間が形成されるスクロール圧縮機。
2. 前記可動部材は、前記吸入管から流入した前記流体の衝突圧に応じて、前記板状部材を前記開口部に対して開閉自在に制御する制御部材を有する請求項１に記載のスクロール圧縮機。
3. 前記板状部材および前記制御部材は、前記吸入管の流体出口側の孔と対向する前記支持部材の正面に対して、反対側に位置する前記支持部材の裏面に設けられている請求項２に記載のスクロール圧縮機。
4. 前記制御部材は、弾性部材であり、前記板状部材を前記支持部材に押し付ける力を作用させた状態で前記板状部材を支持している請求項３に記載のスクロール圧縮機。
5. 前記制御部材は、前記支持部材における前記開口部の前記油溜め側に設けられている請求項４に記載のスクロール圧縮機。
6. 前記可動部材は、
   前記開口部に、前記開口部を左右に横断するように設けられた支持棒を有し、
   前記板状部材は、前記支持棒によって支持されて、上端部および下端部が自由端となっており、
   前記制御部材は、前記板状部材の前記油溜め方向の端部に設けられた錘である請求項２に記載のスクロール圧縮機。

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