JPWO2016189598A1 - スクロール圧縮機 - Google Patents

Abstract

密閉容器（１００ａ）と、密閉容器（１００ａ）内に設けられ、それぞれの台板部（１ａ、２ａ）上に設けられた板状渦巻歯（１ｂ、２ｂ）が互いに組み合わされて複数の圧縮室（１４）を形成する固定スクロール（１）及び揺動スクロール（２）を有する圧縮機構部（１０）と、揺動スクロール（２）の台板部（２ａ）において板状渦巻歯（２ｂ）の反対側の面に設けられたボス部（２ｄ）と、固定スクロール（１）の吐出口（１ｄ）を覆い、圧縮室（１４）から吐出口（１ｄ）を介して密閉容器（１００ａ）の内部空間に向かう冷媒ガスの流れを許容し、その逆方向の流れを阻止する吐出弁機構（９）とを備え、揺動スクロール（２）の台板部（２ａ）は、複数の圧縮室（１４）のうち半径方向最内側に位置する最内室（１４ｃ）と揺動スクロール（２）のボス部（２ｄ）の外部空間（２ｇ）とを連通する圧力経路（２ｈ）を有する。

Description

本発明は、空調用及び給湯用等の用途に使われるスクロール圧縮機に関するものである。

従来の一般的なスクロール圧縮機は、密閉容器内に圧縮機構部と、圧縮機構部を駆動する電動機と、電動機の回転力を圧縮機構部に伝達する主軸とを備えている。圧縮機構部は、台板部上に板状渦巻歯を有する固定スクロール及び揺動スクロールと、静止台座を設けた固定フレームと、揺動スクロールの自転を防止するオルダム機構とを備えている。そして、固定スクロール及び揺動スクロールが、お互いの板状渦巻歯を噛み合うように組み合わされ、冷媒ガスを圧縮する複数の圧縮室を形成している。揺動スクロールは、密閉容器に固定された固定スクロール及び固定フレームで保持されており、固定フレームは主軸の揺動軸部を揺動軸受を介して支持しており、主軸の回転により揺動スクロールが揺動運動するようになっている。

この種のスクロール圧縮機において、密閉容器内部が高圧（吐出圧）で、圧縮機構部が電動機の上部に配置される縦型のスクロール圧縮機では、冷凍機油が貯留される油溜めが密閉容器底部に設けられており、この油溜めは高圧（吐出圧）になっている。密閉容器内の上部に位置する圧縮機構部に高圧の冷凍機油を供給する給油方式として、差圧給油方式がある。この方式は、吐出圧に比べて圧力の低い空間（例えば、揺動スクロールボス部外部空間）を主軸の圧縮機構部近傍に形成し、高圧の油溜めとの差圧により給油する方式である。この差圧給油方式によれば、油溜め内の冷凍機油は、主に主軸の軸方向に貫通して形成された給油経路を差圧により上昇し、給油経路の上端開口から揺動スクロールボス部内部空間（以下、ボス部内部空間と称す。）に流出し、その後、揺動スクロールボス部外部空間（以下、ボス部外部空間と称す。）へ供給されることになる。

ところで、例えば、ユニット（例えば、空気調和機）据付工事時に配線ミス（ユニットの端子への配線ミス（三相電源の相の順序がずれてしまう所謂逆相））が生じることがある。このような配線ミスが生じても、通常は駆動時に逆相防止リレーが作動してスクロール圧縮機には電力が供給されないが、逆相防止リレーを短絡もしくは外して強引にスクロール圧縮機を始動させることがある。この場合、スクロール圧縮機としては正回転の反対の逆回転、つまり、逆転運転を行うことになる。

スクロール圧縮機の電動機が連続して逆転運転を行うと、圧縮機構部は冷媒を圧縮する圧縮機ではなく、冷媒を膨張させる膨張機として動作する。このような逆転運転に陥ると、圧縮機構部では圧縮動作が行われないため、圧縮動作が行われた場合に圧縮室から密閉容器内へ吐出されるはずの高圧ガスが密閉容器に吐出されず、密閉容器内の圧力が上昇しない。このため、ボス部外部空間と密閉容器内との差圧が発生しない。したがって、差圧給油方式のスクロール圧縮機では、圧縮機構部における摺動部分に給油が行われず、圧縮機構部の各軸受の潤滑不良により主軸や揺動軸が焼付く等の課題があった。

ところで、差圧給油方式を採用したスクロール圧縮機であって、固定スクロールの圧縮室に連通する冷媒吸入口と密閉容器内において吸入管に連通する吸入圧力空間との間に、冷媒吸入口から吸入圧力空間への冷媒の逆流を防ぐ吸入逆止弁機構を設けているスクロール圧縮機がある（例えば、特許文献１、２参照）。この種のスクロール圧縮機において、逆転運転時に膨張機となった場合、圧縮機構部において圧縮室の最内部（最内室）から最外部（最外室）に向かって圧力が低下する。そして、最外室に到達した冷媒は吸入逆止弁機構によって逃げ道が閉ざされていることから、最外室の圧力が上昇する一方、最外室直前までの圧縮室は最内室と比較して圧力が低下する。

特許文献１及び特許文献２では、このように最内室と比較して圧力が低下した中間圧室（圧縮室の最外部（最外室）と前記最内室の間に形成される室）とボス部外部空間とを連通させる経路を設けている。そして、この経路を介して、ボス部外部空間から中間圧室に圧力を導くことによりボス部外部空間を密閉容器内部の圧力よりも低い低圧空間とし、逆転運転時にも低圧空間と密閉容器内との差圧を発生させて給油を可能としている。

また、揺動スクロールの台板部の中心部に貫通穴を設け、この貫通穴に、揺動スクロールのボス部内部空間から圧縮室の最内室へ向かう冷媒ガスの流れを許容し、最内室からボス部内部空間への流れを阻止する逆止弁機構を設けた圧縮機が提案されている（例えば、特許文献３参照）。特許文献３では、電動機が逆転運転することによって最内室内が負圧になった場合に、ボス部内部空間から逆止弁機構を経由して最内室に冷媒を供給するようにしている。これにより、最内室の負圧を解除し、揺動スクロールが固定スクロールに押し付けられることによる異常摩耗及び損傷を防止するようにしている。

特開２０１１−１０６３２２号公報 特開２０１１−１１１９６９号公報 実開平４−９１２９１号公報

特許文献１及び特許文献２によれば、最内室と比較して圧力が低下した中間室とボス部外部空間とを連通させることにより、ボス部外部空間と密閉容器内との間に差圧を発生させ、逆転運転時において圧縮機構部への給油を可能としている。

しかしながら、特許文献１及び特許文献２の圧縮機の場合、固定スクロールの中央部に形成された吐出口に吐出弁機構が設けられ、最内室（圧縮室）から吐出口を介して密閉容器の内部空間への一方向のみの冷媒ガスの流れを許容する構成となっているため、以下の問題がある。すなわち、逆転運転時には密閉容器内から最内室への冷媒の流れが吐出弁機構によって阻止され、吐出口から最内室に冷媒が流入することができない。よって、最内室は真空に近い状態に陥り、固定スクロールと揺動スクロールとが圧接状態で運転することとなり、板状渦巻歯に異常摩耗等が発生し、信頼性を低下させる問題があった。

また、特許文献３に記載の圧縮機の場合、逆転運転時等、何らかの原因により最内室の圧力が低下した場合にも、ボス部内部空間から、揺動スクロールの台板部の中心部に設けた貫通穴を介して冷媒ガス及び冷凍機油が最内室へ流入することで、最内室の真空状態の回避を可能としている。

しかしながら、特許文献３の技術を、特許文献１及び特許文献２のように差圧給油方式を採用したスクロール圧縮機に適用した場合、主軸の給油経路の上端開口からボス部内部空間に向けて流出した冷凍機油が、ボス部内部空間内に設けられた揺動軸受を潤滑せずに直接、冷媒と共に最内室へと流入することになる。このため、ボス部内部空間に設けられた揺動軸受軸に給油できず、主軸の揺動軸部が焼付く等、信頼性を低下させる問題があった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、吐出弁機構を備えたスクロール圧縮機において、電動機の逆転運転時における最内室の真空状態を回避できると共に、電動機の逆転運転時における軸受への給油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。

本発明に係るスクロール圧縮機は、密閉容器と、密閉容器内に設けられ、それぞれの台板部上に設けられた板状渦巻歯が互いに組み合わされて複数の圧縮室を形成する固定スクロール及び揺動スクロールを有する圧縮機構部と、圧縮機構部を駆動する電動機と、揺動スクロールの台板部において板状渦巻歯の反対側の面に設けられたボス部に揺動軸受を介して回転自在に挿入され、電動機により回転されて揺動スクロールを揺動運動させる主軸と、固定スクロールに設けられた吐出口を覆い、圧縮室から吐出口を介して密閉容器の内部空間に向かう冷媒ガスの流れを許容し、その逆方向の流れを阻止する吐出弁機構とを備え、揺動スクロールの台板部は、複数の圧縮室のうち半径方向最内側に位置する最内室と揺動スクロールのボス部の外部空間とを連通する圧力経路を有するものである。

本発明によれば、揺動スクロールの台板部にボス部外部空間と最内室とを連通する経路を設けたので、電動機の逆転運転時に、ボス部外部空間の圧力を最内室に引き込むことで、最内室の真空状態を回避することができる。また、ボス部外部空間から最内室への冷媒の流れによりボス部外部空間の圧力を低下させ、ボス部外部空間の圧力を密閉容器内の圧力よりも下げることで給油に必要な差圧を確保できるため、逆転運転時の圧縮機各部への給油を可能とした信頼性の高いスクロール圧縮機を得ることができる。

本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機の構造を示す概略断面図である。 図１の圧縮機構部及びその周辺の概略断面図である。 本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機における差圧給油時の冷凍機油の流れと、差圧給油時のボス部外部空間の圧力の流れを示した概略図である。 本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機の逆転運転時における、圧力経路の径に応じたボス部外部空間の圧力調整能力の変化を示すグラフＡと、スクロール圧縮機の正転運転時における、圧力経路の径に応じた圧縮機効率の変化を示すグラフＢとを示した図である。 本発明の実施の形態２に係るスクロール圧縮機の要部を示す概略断面図である。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機の構造を示す概略断面図である。図１及び後述の各図において、同一の符号を付したものは、同一の又はこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。更に、明細書全文に表れている構成要素の形態は、あくまで例示であってこれらの記載に限定されるものではない。また、温度、圧力等の高低については、特に絶対的な値との関係で高低等が定まっているものではなく、システム、装置等における状態、動作等において相対的に定まるものとする。

スクロール圧縮機１００は、密閉容器１００ａ内に、少なくとも圧縮機構部１０と、電動機２０とを有している。この圧縮機構部１０と電動機２０とは、電動機２０の発生する回転力を圧縮機構部１０に伝達する主軸６によって連結されている。

また、密閉容器１００ａには、ガスを吸入するための吸入管１２と、圧縮したガスを吐出するための吐出管１３とが設けられている。また、密閉容器１００ａの下部は冷凍機油５を貯留する油溜めとなっており、油溜めに溜まった冷凍機油５は、後述の差圧により、主軸６の軸方向に貫通して形成された給油経路６ｄの下端開口から吸い上げられ、給油経路６ｄを通過し、揺動軸受２ｅ、主軸受３ｃ、補助主軸受３ｄ及び圧縮機構部１０の各摺動部に供給される。

圧縮機構部１０は、固定スクロール１と揺動スクロール２とを備えている。固定スクロール１は、台板部１ａと、台板部１ａの一方の面に立設された渦巻状突起である板状渦巻歯１ｂとを備えており、密閉容器１００ａにボルト（図示せず）等により固定されている。揺動スクロール２は、台板部２ａと、台板部２ａの一方の面に立設された渦巻状突起である板状渦巻歯２ｂとを備えており、主軸６の後述の揺動軸部６ａに揺動自在に支持されている。そして、固定スクロール１の板状渦巻歯１ｂと揺動スクロール２の板状渦巻歯２ｂとが互いに噛み合うように組み合わされ、組み合わされた板状渦巻歯１ｂと板状渦巻歯２ｂとによって互いに隔てられた複数の空間が、冷媒ガスを圧縮する複数の圧縮室１４となっている。

複数の圧縮室１４は、複数の圧縮室１４の外周に位置すると共に吸入管１２に連通する圧縮室吸入空間１４ａから、複数の圧縮室１４のうち最も外側に位置する最外室１４ｂへ冷媒ガスを吸入し、主軸６の回転に伴って中心部へ移行するにしたがって冷媒ガスの圧力を高める。

固定スクロール１の中央部には、圧縮されて高圧となった冷媒を吐出する吐出口１ｄが形成されている。吐出口１ｄには、この吐出口１ｄを覆い、複数の圧縮室１４のうち半径方向最内側に位置する最内室１４ｃから吐出口１ｄを介して密閉容器１００ａの内部空間に向かう冷媒ガスの流れを許容し、その逆方向の流れを阻止する吐出弁機構９が配置されている。吐出弁機構９は、板バネ製の吐出弁９ａを有しており、圧縮室１４内で冷媒が所定圧力まで圧縮されると、吐出弁９ａがその弾性力に逆らって押し開けられて吐出口１ｄが開放される。そして、圧縮された冷媒が、開放された吐出口１ｄから密閉容器内部空間１００ｂへ吐出され、吐出管１３を通ってスクロール圧縮機１００の外部に吐出される。よって、密閉容器内部空間１００ｂは高圧空間となっている。

また、揺動スクロール２の台板部２ａにおいて、板状渦巻歯２ｂが形成された面とは反対側の面（図１において下面）の中心部には中空円筒状のボス部２ｄが形成されており、そのボス部２ｄの内側面には揺動軸受２ｅが配置されている。また、台板部２ａにおいてボス部２ｄと同じ側の面（図１において下面）の外周部には、可動フレーム３のスラスト軸受３ａに対して圧接摺動可能なスラスト面２ｆが形成されている。

また、固定スクロール１と揺動スクロール２との間にはオルダム機構８が配置され、揺動スクロール２の自転を防止し、姿勢を規正している。具体的には、固定スクロール１の台板部１ａの一方の面（図１において下面）の外周部には、２個１対のオルダム案内溝１ｃがほぼ一直線上に形成されている。このオルダム案内溝１ｃにはオルダム機構８の２個１対の固定側キー８ａが主軸６の周方向に往復摺動自在に係合されている。

また、揺動スクロール２の台板部２ａの外周部には、固定スクロール１のオルダム案内溝１ｃとほぼ９０度の位相差を持つ２個１対のオルダム案内溝２ｃがほぼ一直線上に形成されている。このオルダム案内溝２ｃにはオルダム機構８の２個１対の揺動側キー８ｂが主軸６の周方向に往復摺動自在に係合されている。そして、可動フレーム３のスラスト軸受３ａの外側には、オルダム機構環状部８ｃが往復摺動運動する面３ｂが形成されている。このように、オルダム機構８の固定側キー８ａ及び揺動側キー８ｂが固定スクロール１のオルダム案内溝１ｃ及び揺動スクロール２のオルダム案内溝２ｃに往復摺動自在に係合することで、揺動スクロール２の自転が阻止されるようになっている。

電動機２０は、リング状に形成された電動機固定子２１と、この電動機固定子２１の内部で回転し得るように支持された電動機回転子２２とを備えている。電動機回転子２２は、主軸６の後述の副軸部６ｃと主軸部６ｂとの間に焼嵌られている。

密閉容器１００ａ内には、電動機２０を挟んで対向するように固定フレーム４及びサブフレーム７が密閉容器１００ａに固定して設けられている。また、固定フレーム４の内側には可動フレーム３が配置されており、可動フレーム３及びサブフレーム７の中央には主軸受３ｃ及び補助主軸受３ｄが配置されている。そして、可動フレーム３及びサブフレーム７の中央に設けた主軸受３ｃ、補助主軸受３ｄ及び副軸受７ａに主軸６が回転自在に支持されている。

主軸６は、主軸６の上部の揺動軸部６ａと、主軸部６ｂと、主軸６の下部の副軸部６ｃとで構成されている。揺動軸部６ａに揺動軸受２ｅを介して揺動スクロール２が嵌合され、主軸６の回転により揺動スクロール２が揺動運動するようになっている。主軸部６ｂは主軸受３ｃに嵌合され、冷凍機油５による油膜を介して主軸受３ｃと摺動する。

固定フレーム４は、径の異なる複数の円筒状部が軸方向に連なった形状を有し、電動機２０側（図１において下側）に向かって順に径が小さくなるように構成されている。そして、固定フレーム４において固定スクロール１側（図１において上側）の上嵌合円筒部４ａは、可動フレーム３の上嵌合円筒部３ｅと係合されている。一方、固定フレーム４の電動機２０側（図１において下側）の下嵌合円筒部４ｂは、可動フレーム３の下嵌合円筒部３ｆと係合されている。

図２は、図１の圧縮機構部及びその周辺の概略断面図である。
揺動スクロール２の台板部２ａと可動フレーム３とで上下が囲われた空間であって、スラスト軸受３ａよりも外周側の空間である揺動スクロール２の台板部外周部空間は、吸入ガス雰囲気（吸入圧）の圧縮機吸入空間１２ａとなっている。また、揺動スクロール２の台板部２ａと可動フレーム３とで上下が囲われた空間であって、スラスト軸受３ａよりも内周側の空間は、差圧給油を実現するための低圧空間２ｇになっている。低圧空間２ｇには揺動スクロール２のボス部２ｄが位置しており、低圧空間２ｇはボス部２ｄの外側に位置することから、以降、低圧空間２ｇをボス部外部空間２ｇと称する。

また、可動フレーム３には、軸方向に貫通する連絡通路３ｈが形成されている。連絡通路３ｈは上端が揺動スクロール２の台板部２ａの抽出孔２ｊに連通し、下端が可動フレーム３と固定フレーム４との間の空間に連通している。そして、可動フレーム３は、圧縮室１４内の中間圧が抽出孔２ｊ及び連絡通路３ｈを介して可動フレーム３の背圧として作用することで浮上し、揺動スクロール２を固定スクロール１へ押し付ける動作を行う。また、可動フレーム３には、ボス部外部空間２ｇから圧縮機吸入空間１２ａへの一方向の流れを許容する可動フレーム逆止弁機構３ｇが設けられている。

そして、揺動スクロール２の台板部２ａには最内室１４ｃとボス部外部空間２ｇとを連通する、本発明の特徴部分である圧力経路２ｈが設けられている。圧力経路２ｈの役割についての詳細は後述するが、圧力経路２ｈは、スクロール圧縮機１００の逆転運転時に圧縮室１４が真空状態となる際の圧縮室１４の圧力低下を防止するために設けられたものである。なお、圧力経路２ｈの加工穴は栓２ｉによって閉塞されている。

次に、スクロール圧縮機１００の動作について、正転運転時、逆転運転時のそれぞれについて説明する。

図３は、本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機における差圧給油時の冷凍機油の流れと、差圧給油時のボス部外部空間の圧力の流れを示した概略図である。図３において白抜き矢印１１ａは圧縮機各部への冷凍機油５の流れを示している。なお、冷凍機油５の流れはスクロール圧縮機１００の正転運転、逆転運転にかかわらず同じである。また、図３において点線矢印は正転運転時の冷媒の流れを示し、実線矢印は逆転運転時の冷媒の流れを示している。

（正転運転時）
電動機固定子２１に電力が供給されると、電動機回転子２２がトルクを発生し主軸６が回転する。主軸６の回転により、揺動スクロール２がオルダム機構８により自転を規制されて揺動運動する。ここでは正転運転であるため、吸入管１２から密閉容器１００ａ内にガス冷媒が吸入される。そして、密閉容器１００ａ内に吸入されたガス冷媒は、固定スクロール１の冷媒吸入口を介して固定スクロール１の板状渦巻歯１ｂと揺動スクロール２の板状渦巻歯２ｂとの間に形成された複数の圧縮室１４のうちの最外室１４ｂに取り込まれる。そして、最外室１４ｂは、揺動スクロール２の揺動運動に伴い、外周部から中心方向に移動しながら容積を減じる。このため、最外室１４ｂ内に取り込まれた冷媒ガスは、圧縮室１４の容積の減少に伴い、圧縮される。圧縮された冷媒ガスは、固定スクロール１に設けた吐出口１ｄから吐出弁機構９を経て密閉容器１００ａ内に吐出される。そして、密閉容器１００ａ内に吐出された冷媒ガスは、吐出管１３から密閉容器１００ａ外の冷媒回路へ排出される。

ここで、ボス部外部空間２ｇは、密閉容器１００ａ内の吐出圧力の影響を受けると共に、また、可動フレーム逆止弁機構３ｇによりボス部外部空間２ｇから圧縮機吸入空間１２ａへの冷媒の流れ（図３の点線矢印）が許容されている。このため、電動機２０の正転運転時には、ボス部外部空間２ｇは吸入圧と吐出圧の間の中間圧に制御されている。これにより、正転運転時には、高圧空間である密閉容器１００ａ内の下部に貯留されている冷凍機油５が差圧（密閉容器１００ａ内の高圧と、ボス部外部空間２ｇの中間圧）により給油経路６ｄを上昇する。主軸６には、給油経路６ｄに連通して径方向に複数の給油経路（図示せず）が貫通形成されており、給油経路６ｄを上昇する冷凍機油５は、これらの各給油経路（図示せず）を通過して副軸受７ａ、主軸受３ｃ及び補助主軸受３ｄのそれぞれに給油される。そして、給油経路６ｄの上端開口から流出した冷凍機油５は、揺動軸受２ｅに給油された後、ボス部外部空間２ｇへと流れる。

（逆転運転時）
スクロール圧縮機１００の逆転運転時には、主軸６が正転運転時とは逆方向に回転するため、揺動スクロール２の揺動運動に伴い、最内室１４ｃが中心側から外周側に移動しながら次第に容積が増大し、最内室１４ｃの冷媒ガスを膨張する。このように、逆転運転時には、圧縮機構部１０内の冷媒は正転運転時とは逆向きに運ばれて最外室１４ｂ及び圧縮室吸入空間１４ａ、更にはスクロール圧縮機１００に接続されているユニット低圧空間に対し、一方的に集められる。このため、最外室１４ｂ及び圧縮室吸入空間１４ａの圧力は正転運転時の最外室１４ｂ及び圧縮室吸入空間１４ａの圧力よりも高くなる。また、逆転運転時は最内室１４ｃの冷媒ガスは吐出圧とならないため、吐出口１ｄを介して冷媒ガスが密閉容器１００ａ内に吐出されることはない。よって、密閉容器１００ａ内の圧力は上昇しない。

このため、密閉容器１００ａ内の圧力の影響を受けるボス部外部空間２ｇの圧力は、最外室１４ｂ及び圧縮室吸入空間１４ａの圧力よりも低くなり、可動フレーム３に設けられている可動フレーム逆止弁機構３ｇは作動しない。つまり、ボス部外部空間２ｇから圧縮室吸入空間１４ａへの冷媒の流れはない。

また、逆転運転時は、正転運転時のように最内室１４ｃが高圧とならないため、吐出弁機構９は閉塞したままとなる。よって、電動機２０の逆転運転時、最内室１４ｃと最内室１４ｃに連通するボス部外部空間２ｇとは閉空間となる。そして、上述したように最内室１４ｃ内の冷媒が正転運転時とは逆向きに運ばれることで、最内室１４ｃは真空に近い状態、又は真空状態となる。

このように、最内室１４ｃが真空に近い状態、又は真空状態となることで、ボス部外部空間２ｇ内の冷媒ガス又は冷凍機油５、或いはその両方が、図３の実線矢印に示すように圧力経路２ｈを通ってボス部外部空間２ｇから最内室１４ｃへ流れ込む。これにより、最内室１４ｃの圧力低下を防止して真空状態を回避することができる。また同時に、ボス部外部空間２ｇから、最内室１４ｃへの上記の流れが生じた結果、ボス部外部空間２ｇの圧力が、密閉容器１００ａ内の圧力よりも低下する。このため、圧縮機正転運転時と同じ差圧給油が実行されることとなる。

ここで、特許文献３のように、ボス部“内部”空間と最内室とを連通した構成とした場合、上述したように給油経路の上端開口から流出した油が、そのまま直接、最内室に給油される。この場合、主軸と揺動軸受との潤滑が行われないため、主軸と揺動軸受とが焼け付く等の不具合が発生する可能性がある。これに対し、本実施の形態１では、ボス部“外部”空間と最内室１４ｃとを連通する構成としたため、給油経路６ｄの上端開口から流出した油は、正転運転時と同様に主軸６と揺動軸受２ｅとの間に供給されて、この摺動部分を潤滑した後、ボス部外部空間２ｇに流入する流れとなる。このため、主軸６と揺動軸受２ｅとが焼け付く等の不具合を抑制できる。

ところで、圧力経路２ｈは最内室１４ｃに常に連通しているため、圧力経路２ｈが所謂デッドボリュームとなり、圧縮機構部１０で実施した圧縮仕事の一部がボス部外部空間２ｇへ漏れ出てしまう。このことは、圧縮機効率悪化の要因となり得る。この対策として、圧力経路２ｈはφ２ｍｍ以下、０ｍｍ超が望ましい。

図４は、本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機の逆転運転時における、圧力経路の径に応じたボス部外部空間の圧力調整能力の変化を示すグラフＡと、スクロール圧縮機の正転運転時における、圧力経路の径に応じた圧縮機効率の変化を示すグラフＢとを示した図である。図４において横軸は圧力経路の径φ［ｍｍ］、右縦軸は逆転運転時の圧力調整能力［％］、左縦軸は圧縮機効率［％］を示している。

図４のグラフＢに示すように、スクロール圧縮機１００の正転運転時における圧縮機効率は圧力経路２ｈの径が大きくなるに連れて低下する。一方、スクロール圧縮機１００の逆転運転時におけるボス部外部空間２ｇの圧力調整能力は、圧力経路２ｈの径が大きくなるに連れて上昇する。なお、逆転運転時においても圧縮室１４内が真空とならないために必要な量の冷媒を最内室１４ｃに対し、供給可能である状態を「圧力調整能力１００％」としている。この圧縮機調整能力が９０％以上であれば、逆転運転時に陥った場合においても最内室１４ｃへ冷媒を供給可能であり、真空運転によってスクロール圧縮機１００が損傷を受ける事なく、圧縮機停止までの十分な時間を確保することができる。ここで、圧縮機効率の低下が１％未満であれば、実運転上において問題無いレベルである。これらを考慮した結果、圧力経路２ｈはφ２ｍｍ以下とすることが望ましい。

以上より、本実施の形態１によれば、ボス部外部空間２ｇと最内室１４ｃとを圧力経路２ｈで連通する構成としたので、逆転運転時においても、圧縮機各部への給油が実行され、軸、及び軸受けの異常摩耗を防止することができる。また、圧縮室１４の真空状態を回避し、固定スクロール１、及び揺動スクロール２の渦巻歯異常摩耗を防止することができる信頼性の高いスクロール圧縮機１００を得ることができる。

実施の形態２．
本実施の形態２は、実施の形態１における圧力経路２ｈにおいて、最内室１４ｃからボス部外部空間２ｇへの冷媒の流れを阻止する構成としたものである。

図５は、本発明の実施の形態２に係るスクロール圧縮機の要部を示す概略断面図である。以下、本実施の形態２が実施の形態１の構成と異なる構成を中心に説明する。
本実施の形態２のスクロール圧縮機１００は、実施の形態１のスクロール圧縮機１００に加えて更に、圧力経路２ｈに圧力経路逆止弁機構２ｋを備えている。圧力経路逆止弁機構２ｋは、ボス部外部空間２ｇから最内室１４ｃに向かう冷媒ガスの流れを許容し、その逆向きの冷媒ガスの流れを阻止するものである。そして、圧力経路逆止弁機構２ｋを配置するための加工穴は栓２ｌによって閉塞されている。

このように構成された本実施の形態２のスクロール圧縮機１００は、実施の形態１と同様の効果が得られると共に、圧力経路２ｈに圧力経路逆止弁機構２ｋを設けたことで、更に以下の効果が得られる。すなわち、正転運転時に最内室１４ｃからボス部外部空間２ｇに冷媒ガスが漏れることを防止することができ、圧縮機効率の低下を防ぐことができる。

また、圧力経路逆止弁機構２ｋを圧力経路２ｈにおいて最内室１４ｃに近い場所へ設置した場合には、圧縮室１４のデッドボリュームの低減を実現し、圧縮機効率の低下を更に防ぐことができる。よって、圧力経路逆止弁機構２ｋは構造的、及び材料強度が許す限り最内室１４ｃに近い場所へ設置することが望ましい。

以上より、本実施の形態２のスクロール圧縮機１００は、実施の形態１に示されるスクロール圧縮機１００と同等の信頼性を持ち、更に効率の良い圧縮機を得ることができる。

１ 固定スクロール、１ａ 台板部、１ｂ 板状渦巻歯、１ｃ オルダム案内溝、１ｄ 吐出口、２ 揺動スクロール、２ａ 台板部、２ｂ 板状渦巻歯、２ｃ オルダム案内溝、２ｄ ボス部、２ｅ 揺動軸受、２ｆ スラスト面、２ｇ ボス部外部空間（低圧空間）、２ｈ 圧力経路、２ｉ 栓、２ｊ 抽出孔、２ｋ 圧力経路逆止弁機構、２ｌ 栓、３ 可動フレーム、３ａ スラスト軸受、３ｂ 面、３ｃ 主軸受、３ｄ 補助主軸受、３ｅ 上嵌合円筒部、３ｆ 下嵌合円筒部、３ｇ 可動フレーム逆止弁機構、３ｈ 連絡通路、４ 固定フレーム、４ａ 上嵌合円筒部、４ｂ 下嵌合円筒部、５ 冷凍機油、６ 主軸、６ａ 揺動軸部、６ｂ 主軸部、６ｃ 副軸部、６ｄ 給油経路、７ サブフレーム、７ａ 副軸受、８ オルダム機構、８ａ 固定側キー、８ｂ 揺動側キー、８ｃ オルダム機構環状部、９ 吐出弁機構、９ａ 吐出弁、１０ 圧縮機構部、１１ａ 白抜き矢印、１２ 吸入管、１２ａ 圧縮機吸入空間、１３ 吐出管、１４ 圧縮室、１４ａ 圧縮室吸入空間、１４ｂ 最外室、１４ｃ 最内室、２０ 電動機、２１ 電動機固定子、２２ 電動機回転子、１００ スクロール圧縮機、１００ａ 密閉容器、１００ｂ 密閉容器内部空間。

本発明に係るスクロール圧縮機は、密閉容器と、密閉容器内に設けられ、それぞれの台板部上に設けられた板状渦巻歯が互いに組み合わされて複数の圧縮室を形成する固定スクロール及び揺動スクロールを有する圧縮機構部と、圧縮機構部を駆動する電動機と、揺動スクロールの台板部において板状渦巻歯の反対側の面に設けられたボス部に揺動軸受を介して回転自在に挿入され、電動機により回転されて揺動スクロールを揺動運動させる主軸と、固定スクロールに設けられた吐出口を覆い、圧縮室から吐出口を介して密閉容器の内部空間に向かう冷媒ガスの流れを許容し、その逆方向の流れを阻止する吐出弁機構とを備え、主軸は、密閉容器内の圧力とボス部の外部空間の圧力との差圧に基づいて、密閉容器内の冷凍機油を圧縮機構部を含む摺動部に供給する給油経路を有し、揺動スクロールの台板部は、ボス部の外部空間と複数の圧縮室のうち半径方向最内側に位置する最内室とを連通する圧力経路を有し、電動機の逆転運転時に、ボス部の外部空間から圧力経路を介して最内室へ冷媒ガスが流れ、ボス部の外部空間の圧力が低下することに基づいて、給油経路を介した給油を行うものである。

Claims (2)

1. 密閉容器と、
   前記密閉容器内に設けられ、それぞれの台板部上に設けられた板状渦巻歯が互いに組み合わされて複数の圧縮室を形成する固定スクロール及び揺動スクロールを有する圧縮機構部と、
   前記圧縮機構部を駆動する電動機と、
   前記揺動スクロールの前記台板部において前記板状渦巻歯の反対側の面に設けられたボス部に揺動軸受を介して回転自在に挿入され、前記電動機により回転されて前記揺動スクロールを揺動運動させる主軸と、
   前記固定スクロールに設けられた吐出口を覆い、前記圧縮室から前記吐出口を介して前記密閉容器の内部空間に向かう冷媒ガスの流れを許容し、その逆方向の流れを阻止する吐出弁機構とを備え、
   前記揺動スクロールの前記台板部は、前記複数の圧縮室のうち半径方向最内側に位置する最内室と前記揺動スクロールの前記ボス部の外部空間とを連通する圧力経路を有するスクロール圧縮機。
2. 前記圧力経路に設けられ、前記最内室から前記ボス部外部空間に向かう冷媒ガスの流れを許容し、その逆方向の流れを阻止する圧力経路逆止弁機構を更に備えた請求項１記載のスクロール圧縮機。

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