WO2015079711A1 - スクロール圧縮機 - Google Patents

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WO2015079711A1
WO2015079711A1 PCT/JP2014/005993 JP2014005993W WO2015079711A1 WO 2015079711 A1 WO2015079711 A1 WO 2015079711A1 JP 2014005993 W JP2014005993 W JP 2014005993W WO 2015079711 A1 WO2015079711 A1 WO 2015079711A1
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crank chamber
crankshaft
bearing
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PCT/JP2014/005993
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上川 隆司
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ダイキン工業株式会社
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    • F04C23/00Combinations of two or more pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type, specially adapted for elastic fluids; Pumping installations specially adapted for elastic fluids; Multi-stage pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C23/008Hermetic pumps

Definitions

  • the present invention relates to a scroll compressor.
  • a rotary compressor that can smoothly rotate a crankshaft relative to a bearing by continuously supplying lubricating oil to a gap between the crankshaft and the bearing (for example, Patent Document 1).
  • the crankshaft is formed with an oil supply passage for pumping up the lubricating oil accumulated at the bottom of the casing, and the lubricating oil passing through the oil supply passage is supplied to the bearing gap.
  • the lubricating oil may be discharged outside the casing together with the refrigerant gas compressed by the compression mechanism.
  • the amount of lubricating oil discharged to the outside of the casing increases and the oil rises, the lubricating oil at the bottom of the casing is depleted and the oil runs out, and the lubricating oil is not supplied to the bearing gap.
  • the lubricating oil that flows downward through the bearing gap is collected by the ring groove formed in the crankshaft, while the oil collected by the ring groove is collected by the bearing in the housing.
  • Lubricating oil is stored in the crank chamber by being transferred to the crank chamber through a bearing back passage formed on the back side.
  • the gap between the crankshaft and the bearing is set very narrow, so that there is a problem that the amount of oil flowing into the bearing gap from the crank chamber due to its own weight is small. Therefore, even when oil is exhausted, the lubricating oil stored in the crank chamber is not effectively used for lubrication of the sliding portion between the crankshaft and the bearing, and there is a risk of poor lubrication.
  • the present invention has been made in view of such a point, and an object thereof is to provide a crankshaft, a bearing, and a bearing even when oil is not supplied from the oil supply path to the sliding surface of the crankshaft during the rotation of the crankshaft. It is to be able to continue lubrication of the sliding portion.
  • the aspect of the present disclosure includes a casing (11) having an oil reservoir (17) at the bottom, a fixed scroll (40) and a movable scroll (35) housed in the casing (11), and an upper end portion.
  • a crankshaft (23) slidably connected to a boss (38) on the back side of the movable scroll (35), and a crankshaft (23) disposed below the movable scroll (35)
  • a scroll compressor including a housing (50) having an upper bearing (62) rotatably supported.
  • the oil in the oil reservoir (17) is supplied to the crankshaft (23) to the sliding surface between the boss portion (38) and the upper bearing (62).
  • a refueling passage (27) is formed, In the housing (50), the boss portion (38) of the movable scroll (35) is accommodated by recessing the upper surface side, and supplied from the oil supply passage (27) to the sliding surface of the crankshaft (23).
  • a crank chamber (54) in which the oil after being stored is stored, On the outer peripheral surface of the crankshaft (23), the oil after extending along the circumferential direction at a position near the lower portion of the sliding surface with the upper bearing (62) and supplied to the upper bearing (62).
  • a bearing rear passage (53a) that connects the crank chamber (54) and the ring groove (24a) is formed on the rear side of the upper bearing (62) in the housing (50), If the oil in the oil reservoir (17) is no longer supplied from the oil supply passage (27) to the sliding surface of the crankshaft (23) during the rotation of the crankshaft (23), the crank chamber The oil stored in (54) is pumped by the spiral groove (24b) from the crank chamber (54) through the bearing back passage (53a) and the ring groove (24a) to the upper bearing (62). It is characterized by being refueled.
  • the ring groove (24a) and the spiral groove (24b) are formed on the outer peripheral surface of the crankshaft (23).
  • the oil that has been supplied to the upper bearing (62) is recovered in the ring groove (24a).
  • the oil recovered in the ring groove (24a) is conveyed to the crank chamber (54) through the spiral groove (24b).
  • a bearing rear passage (53a) is formed on the rear side of the upper bearing (62) in the housing (50), and communicates the crank chamber (54) and the ring groove (24a).
  • the oil in the oil reservoir (17) is supplied from the oil supply passage (27) to the sliding surface of the crankshaft (23)
  • the oil recovered in the ring groove (24a) is It is conveyed to the crank chamber (54) through the groove (24b) and the bearing back surface passage (53a).
  • oil recovered in the ring groove (24a) is conveyed not only to the spiral groove (24b) but also to the crank chamber (54) through the bearing back passage (53a). Accordingly, much oil can be conveyed from the ring groove (24a) to the crank chamber (54).
  • the inner wall surface of the crank chamber (54) is formed with a reserve oil reservoir (57) capable of storing oil together with the crank chamber (54) by being recessed in the radial direction. is there.
  • the oil after being supplied to the sliding surface of the crankshaft (23) can be stored in the reserve oil reservoir (57) in addition to the crank chamber (54). .
  • lubrication of the sliding part between the crankshaft (23) and the upper bearing (62) is longer than that when oil is stored only in the crank chamber (54) even after the oil runs out. Can be done continuously.
  • the housing (50) has an upstream end opened to the inner wall surface of the crank chamber (54) at a position separated from the bottom surface of the crank chamber (54) by a predetermined height, while a downstream end is open to the housing (50).
  • An oil drainage passage (56) that opens to the outside is formed,
  • the preliminary oil reservoir (57) is open to the inner wall surface of the crank chamber (54) at a position lower than the oil discharge passage (56).
  • the reserve oil reservoir (57) opens at a position lower than the oil discharge passage (56).
  • the crank chamber (54) and the reserve oil reservoir (57) reaches the opening position at the upstream end of the drain oil passage (56). Since no oil is discharged from the reservoir (57) toward the oil discharge passage (56), a predetermined amount of oil can be stored in the crank chamber (54) and the reserve oil reservoir (57).
  • the oil stored in the crank chamber (54) is changed to the spiral groove (24b
  • the oil is supplied from the crank chamber (54) to the upper bearing (62) through the bearing back passage (53a) and the ring groove (24a) by the pumping action of
  • lubrication of the sliding portion between the crankshaft (23) and the upper bearing (62) is continued while the oil is stored in the crank chamber (54) even after the oil runs out.
  • the seizure between the crankshaft (23) and the upper bearing (62) can be suppressed.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing the configuration of the scroll compressor according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing the flow of oil during normal operation.
  • FIG. 3 is a front view showing the shape of the conveyance groove formed in the crankshaft.
  • FIG. 4 is a view corresponding to FIG. 2 showing the flow of oil when the oil in the oil reservoir is depleted.
  • FIG. 5 is a perspective view showing a configuration of a housing of the scroll compressor according to the second embodiment in a partial cross section.
  • FIG. 6 is a perspective view showing the configuration of the housing.
  • FIG. 7 is a plan cross-sectional view showing the configuration of the housing.
  • FIG. 8 is a perspective cross-sectional view showing the flow of oil during normal operation.
  • FIG. 9 is a view corresponding to FIG. 8 showing the flow of oil when the oil in the oil reservoir is depleted.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a scroll compressor according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the scroll compressor (10) is connected to a refrigerant circuit that performs a vapor compression refrigeration cycle in an air conditioner, for example.
  • the scroll compressor (10) includes a casing (11), a rotary compression mechanism (30), and a drive mechanism (20) that rotationally drives the compression mechanism (30).
  • the casing (11) is composed of a vertically long cylindrical sealed container with both ends closed.
  • the inside of the casing (11) is partitioned vertically by a housing (50) joined to the inner peripheral surface of the casing (11).
  • the space above the housing (50) constitutes the upper space portion (15), and the space below the housing (50) constitutes the lower space portion (16).
  • the configuration of the housing (50) will be described later in detail.
  • An oil reservoir (17) for storing oil for lubricating the sliding portion of the scroll compressor (10) is provided at the bottom of the lower space (16) in the casing (11).
  • the suction pipe (18) and the discharge pipe (19) are attached to the casing (11).
  • One end of the suction pipe (18) is connected to the suction pipe joint (47).
  • the discharge pipe (19) penetrates the trunk part (12).
  • the end of the discharge pipe (19) opens into the lower space (16) of the casing (11).
  • the drive mechanism (20) includes a motor (21) and a crankshaft (23).
  • the motor (21) is accommodated in the lower space (16) of the casing (11).
  • the motor (21) includes a stator (21a) and a rotor (21b) formed in a cylindrical shape.
  • the stator (21a) is fixed to the inner peripheral surface of the casing (11).
  • the rotor (21b) is disposed in the hollow portion of the stator (21a).
  • a crankshaft (23) is fixed in the hollow portion of the rotor (21b) so as to penetrate the rotor (21b), and the rotor (21b) and the crankshaft (23) rotate integrally. .
  • the detailed configuration of the crankshaft (23) will be described later.
  • the compression mechanism (30) is a so-called scroll type compression mechanism including a movable scroll (35), a fixed scroll (40), and a housing (50).
  • the housing (50) and the fixed scroll (40) are fastened to each other with bolts, and the movable scroll (35) is accommodated therebetween.
  • the movable scroll (35) has a substantially disc-shaped movable side end plate portion (36).
  • a movable side wrap (37) is erected on the upper surface of the movable side end plate portion (36).
  • the movable side wrap (37) is a wall that spirally extends from the vicinity of the center of the movable side end plate portion (36) outward in the radial direction. Further, a boss portion (38) projects from the lower surface of the movable side end plate portion (36).
  • the fixed scroll (40) has a substantially disc-shaped fixed side end plate portion (41).
  • a fixed side wrap (42) is erected on the lower surface of the fixed side end plate portion (41).
  • the fixed-side wrap (42) is formed so as to spiral from the vicinity of the center of the fixed-side end plate portion (41) outward in the radial direction and engage with the movable-side wrap (37) of the movable scroll (35). It is a wall.
  • a compression chamber (31) is formed between the fixed side wrap (42) and the movable side wrap (37).
  • the fixed scroll (40) has an outer edge portion (43) continuous radially outward from the outermost peripheral wall of the fixed side wrap (42).
  • the lower end surface of the outer edge portion (43) is fixed to the upper end surface of the housing (50).
  • the outer edge portion (43) is formed with an opening portion (44) that opens upward.
  • the suction port (34) which connects the inside of this opening part (44) and the outermost periphery end of a compression chamber (31) is formed in the outer edge part (43).
  • the suction port (34) opens to the suction position of the compression chamber (31).
  • the suction pipe joint (47) described above is connected to the opening (44) of the outer edge (43).
  • a discharge port (32) penetrating in the vertical direction is formed in the fixed side end plate portion (41) of the fixed scroll (40) and is positioned near the center of the fixed side wrap (42).
  • the lower end of the discharge port (32) opens to the discharge position of the compression chamber (31).
  • the upper end of the discharge port (32) opens into a discharge chamber (46) defined in the upper part of the fixed scroll (40).
  • the discharge chamber (46) communicates with the lower space (16) of the casing (11).
  • the housing (50) is formed in a substantially cylindrical shape.
  • the outer peripheral surface of the housing (50) is formed so that the upper part has a larger diameter than the lower part. And the upper part of this outer peripheral surface is being fixed to the inner peripheral surface of a casing (11).
  • the crankshaft (23) is inserted into the hollow part of the housing (50).
  • the hollow portion is formed such that the upper portion has a larger diameter than the lower portion of the hollow portion when the upper surface side of the housing (50) is depressed.
  • the upper bearing part (53) is provided in the lower part of the hollow part.
  • An upper bearing (62) is attached to the upper bearing portion (53).
  • a bearing back passage (53a), which will be described later, is formed on the back side of the upper bearing (62) in the housing (50).
  • a seal member (55) is fitted between the upper surface of the housing (50) and the rear surface of the movable scroll (35).
  • the upper part of the hollow part of the housing (50) is partitioned by the seal member (55) to constitute the crank chamber (54).
  • crank chamber (54) faces the back of the movable scroll (35).
  • the boss part (38) of the movable scroll (35) is located in the crank chamber (54).
  • a pin bearing (61) is attached to the boss portion (38).
  • the lower bearing portion (28) is fixed near the lower end of the body portion (12) in the casing (11).
  • a lower bearing (63) is attached to the lower bearing portion (28).
  • the crankshaft (23) has a main shaft portion (24) extending in the vertical direction and an eccentric portion (25) provided on the upper end side of the main shaft portion (24), which are integrally formed.
  • the eccentric portion (25) is formed with a diameter smaller than the maximum diameter of the main shaft portion (24), and the shaft center of the eccentric portion (25) is eccentric by a predetermined distance with respect to the shaft center of the main shaft portion (24). Yes.
  • the eccentric part (25) is engaged with the pin bearing (61) of the boss part (38). Thereby, the movable scroll (35) revolves with the rotational drive of the crankshaft (23).
  • the upper end portion of the main shaft portion (24) of the crankshaft (23) is rotatably supported by the upper bearing (62) of the upper bearing portion (53) of the housing (50).
  • the lower end portion of the main shaft portion (24) is rotatably supported by the lower bearing (63) of the lower bearing portion (28).
  • An oil supply passage (27) extending along the axial direction is formed inside the crankshaft (23).
  • the oil supply passage (27) is branched toward the pin bearing (61), the upper bearing (62), and the lower bearing (63) while extending along the axial direction.
  • the oil supply nozzle (26) is provided at the lower end of the crankshaft (23).
  • the suction port of the oil supply nozzle (26) opens to the oil reservoir (17) of the casing (11).
  • the discharge port of the oil supply nozzle (26) is connected to an oil supply path (27) provided inside the crankshaft (23).
  • the oil sucked up from the oil reservoir (17) of the casing (11) by the oil supply nozzle (26) is supplied to the scroll compressor (10) such as the pin bearing (61), the upper bearing (62), and the lower bearing (63). Is supplied to the sliding portion.
  • crank chamber (54) Oil supplied from the oil supply passage (27) to the sliding surfaces of the pin bearing (61) and the eccentric part (25) flows down by its own weight and flows into the crank chamber (54). Therefore, the crank chamber (54) has the same pressure as the lower space (16) of the casing (11). Then, the pressure in the crank chamber (54) acts on the back surface of the movable scroll (35) to press the movable scroll (35) against the fixed scroll (40).
  • a ring groove (24a) extending along the circumferential direction at a position near the lower portion of the sliding surface with the upper bearing (62), and a crank chamber (54 ) And the ring groove (24a) and a spiral groove (24b) are formed.
  • the spiral groove (24b) is formed to convey the oil collected in the ring groove (24a) to the crank chamber (54). Specifically, as shown in FIG. 3, the spiral groove (24b) is inclined with respect to the axial direction of the crankshaft (23), and the upper end of the spiral groove (24b) is the spiral groove (24b).
  • the crankshaft (23) is located behind the lower end in the rotational direction (shown by an arrow in FIG. 3). In this way, when the spiral groove (24b) is inclined in the direction opposite to the rotation direction, the oil in the ring groove (24a) rises along the spiral groove (24b) by the viscous pump action. ).
  • a bearing rear passage (53a) that connects the crank chamber (54) and the ring groove (24a) is formed on the rear side of the upper bearing (62) in the housing (50).
  • the upper bearing (62) has a through hole (62a) that communicates the lower end of the bearing back passage (53a) and the ring groove (24a), and the bearing back passage (53a) It communicates with the ring groove (24a) through the through hole (62a).
  • the housing (50) is formed with an oil discharge passage (56) for discharging the oil flowing into the crank chamber (54) to the outside of the housing (50).
  • the upstream end of the oil discharge passage (56) opens to the inner wall surface of the crank chamber (54) at a position away from the bottom surface of the crank chamber (54) by a predetermined height.
  • the downstream end of the oil drain passage (56) is opened downward so as to communicate with the lower space (16) at a position near the outer peripheral portion of the housing (50).
  • the volume of the compression chamber (31) is further reduced, and when the volume of the compression chamber (31) is reduced to a predetermined volume, the discharge port (32) is opened.
  • the discharge port (32) Through the discharge port (32), the refrigerant compressed in the compression chamber (31) is discharged into the discharge chamber (46) of the fixed scroll (40).
  • the refrigerant in the discharge chamber (46) is discharged from the discharge pipe (19) through the lower space (16) of the casing (11).
  • the lower space (16) communicates with the crank chamber (54), and the movable scroll (35) is pressed against the fixed scroll (40) by the refrigerant pressure in the crank chamber (54). .
  • the oil supplied to the sliding surfaces of the pin bearing (61) and the eccentric part (25) of the boss part (38) flows into the crank chamber (54).
  • a part of the oil supplied to the sliding surfaces of the upper bearing (62) and the main shaft portion (24) flows upward and flows into the crank chamber (54).
  • the oil in the crank chamber (54) passes through the oil discharge passage (56). It is discharged outside the housing (50) and collected in the oil sump (17).
  • Embodiment 2 >> Hereinafter, the same portions as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and only differences will be described.
  • the housing (50) has a crank chamber (54) formed by recessing the upper surface side.
  • An annular elastic groove (29) is formed on the bottom surface of the crank chamber (54). Oil supplied to the sliding surface of the eccentric portion (25) from the oil supply passage (27) of the crankshaft (23) flows down into the crank chamber (54) by its own weight.
  • the housing (50) is formed with an oil discharge passage (56) for discharging the oil flowing into the crank chamber (54) to the outside of the housing (50).
  • the upstream end of the oil discharge passage (56) opens to the inner wall surface of the crank chamber (54) at a position away from the bottom surface of the crank chamber (54) by a predetermined height.
  • the downstream end of the oil drain passage (56) is opened downward so as to communicate with the lower space (16) at a position near the outer peripheral portion of the housing (50).
  • a spare oil reservoir (57) that is recessed in the radial direction is formed on the inner wall surface of the crank chamber (54).
  • the reserve oil reservoir (57) is formed with a hole that penetrates the housing (50) in the radial direction from the inner wall surface of the crank chamber (54), and the housing (50) is connected to the body of the casing (11).
  • the oil can be stored by being fitted and fixed to the portion (12).
  • the reserve oil reservoir (57) is for storing part of the oil that has flowed into the crank chamber (54), and is formed at six locations in the circumferential direction of the housing (50) (see FIG. 7).
  • the reserve oil reservoir (57) is open to the inner wall surface of the crank chamber (54) at a position lower than the oil discharge passage (56).
  • the crank chamber (54) and the reserve oil are stored. Since no oil is discharged from the reservoir (57) toward the oil discharge passage (56), a predetermined amount of oil can be stored in the crank chamber (54) and the reserve oil reservoir (57).
  • the oil in (57) is discharged out of the housing (50) through the oil discharge passage (56) (see FIG. 5).
  • crank shaft (23) and the upper bearing (62) can slide. Since oil is circulated in the moving portion, the sliding portion can be continuously lubricated, and seizure between the crankshaft (23) and the upper bearing (62) can be suppressed.
  • the present invention can continue lubrication of the sliding portion between the crankshaft and the bearing even when oil is not supplied from the oil supply passage to the sliding surface of the crankshaft during the rotation operation of the crankshaft. Therefore, it is extremely useful and has high industrial applicability.

Abstract

 油切れ状態となって給油路(27)から上部軸受(62)に対する油の供給が停止すると、クランク室(54)に貯留されている油が、螺旋溝(24b)によるポンプ作用でクランク室(54)から軸受背面通路(53a)及びリング溝(24a)を介して上部軸受(62)に給油される。

Description

スクロール圧縮機
 本発明は、スクロール圧縮機に関するものである。
 従来より、クランク軸と軸受との隙間に対して潤滑油を連続的に供給することで、クランク軸を軸受に対してスムーズに回転できるようにした回転式圧縮機が知られている(例えば、特許文献1参照)。具体的に、クランク軸には、ケーシング底部に溜まった潤滑油を汲み上げる給油路が形成されており、給油路を通った潤滑油が軸受隙間に供給される。
 ところで、潤滑油は、圧縮機構によって圧縮された冷媒ガスととともにケーシング外部へ吐出されてしまうことがある。ここで、ケーシング外部へ吐出される潤滑油が多くなって油上がりが生じると、ケーシング底部の潤滑油が枯渇して油切れ状態となり、軸受隙間に潤滑油が供給されなくなってしまう。
 そこで、特許文献1の回転式圧縮機では、軸受隙間を通って下方に流れる潤滑油を、クランク軸に形成されたリング溝で回収する一方、リング溝で回収された油を、ハウジングにおける軸受の背面側に形成された軸受背面通路を通じてクランク室に搬送することで、クランク室内に潤滑油を貯留するようにしている。
 そして、ケーシング底部の潤滑油が枯渇してしまい、給油路から軸受隙間への潤滑油の供給が停止した場合には、クランク室内に貯留されている潤滑油が自重によって軸受隙間に流れ込むことで、クランク軸と軸受との摺動部分の潤滑を継続できるようにしている。
特開2012-097576号公報
 しかしながら、従来の回転式圧縮機では、クランク軸と軸受との隙間が非常に狭く設定されているので、自重によってクランク室から軸受隙間に流れ込む油量が少ないという問題がある。そのため、油枯渇時であっても、クランク室内に貯留されている潤滑油がクランク軸と軸受との摺動部分の潤滑に有効に利用されず、潤滑不良が生じるおそれがある。
 本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、クランク軸の回転動作中に給油路からクランク軸の摺動面に油が供給されなくなった場合でも、クランク軸と軸受との摺動部分の潤滑を継続できるようにすることにある。
 本開示の態様は、底部に油溜まり部(17)が設けられたケーシング(11)と、該ケーシング(11)内に収容された固定スクロール(40)及び可動スクロール(35)と、上端部が該可動スクロール(35)の背面側のボス部(38)に摺動自在に連結されたクランク軸(23)と、該可動スクロール(35)の下方に配設され且つ該クランク軸(23)を回転自在に支持する上部軸受(62)を有するハウジング(50)とを備えたスクロール圧縮機を対象とし、次のような解決手段を講じた。
 すなわち、本開示の第1の態様は、前記クランク軸(23)には、前記油溜まり部(17)の油を前記ボス部(38)及び前記上部軸受(62)との摺動面に供給する給油路(27)が形成され、
 前記ハウジング(50)には、上面側が窪むことで前記可動スクロール(35)の前記ボス部(38)を収容し且つ前記給油路(27)から前記クランク軸(23)の摺動面に供給された後の油が貯留されるクランク室(54)が形成され、
 前記クランク軸(23)の外周面には、前記上部軸受(62)との摺動面における下部寄りの位置で周方向に沿って延びて該上部軸受(62)に供給された後の油を回収するリング溝(24a)と、前記クランク室(54)と該リング溝(24a)とを連通して該リング溝(24a)に回収された油を該クランク室(54)に搬送する螺旋溝(24b)とが形成され、
 前記ハウジング(50)における前記上部軸受(62)の背面側には、前記クランク室(54)と前記リング溝(24a)とを連通する軸受背面通路(53a)が形成されており、
 前記クランク軸(23)の回転動作中に前記油溜まり部(17)の油が前記給油路(27)から前記クランク軸(23)の摺動面に供給されなくなった場合には、前記クランク室(54)に貯留された油が、前記螺旋溝(24b)によるポンプ作用で該クランク室(54)から前記軸受背面通路(53a)及び前記リング溝(24a)を介して前記上部軸受(62)に給油されることを特徴とするものである。
 本開示の第1の態様では、クランク軸(23)の外周面にリング溝(24a)と螺旋溝(24b)とが形成される。リング溝(24a)には、上部軸受(62)に供給された後の油が回収される。リング溝(24a)に回収された油は、螺旋溝(24b)を通ってクランク室(54)に搬送される。ハウジング(50)における上部軸受(62)の背面側には軸受背面通路(53a)が形成され、クランク室(54)とリング溝(24a)とを連通している。
 このような構成とすれば、クランク軸(23)の回転動作中に油溜まり部(17)の油が給油路(27)からクランク軸(23)の摺動面に供給されなくなる油切れ状態となった場合でも、クランク軸(23)と上部軸受(62)との摺動部分の潤滑を継続することができる。
 具体的に、油溜まり部(17)に貯留されている油の残量が少なくなると、給油路(27)から上部軸受(62)に油が供給されなくなるが、この油切れの状態のままでクランク軸(23)の回転動作を継続すると、クランク軸(23)と上部軸受(62)とが焼き付いてしまうおそれがある。
 これに対し、本開示の態様では、油切れ状態となって給油路(27)から上部軸受(62)に対する油の供給が停止すると、クランク室(54)に貯留されている油が、螺旋溝(24b)によるポンプ作用でクランク室(54)から軸受背面通路(53a)及びリング溝(24a)を介して上部軸受(62)に給油される。これにより、油切れ状態となった後でも、クランク室(54)内に油が貯留されている間は、クランク軸(23)と上部軸受(62)との摺動部分の潤滑を継続して行うことができ、クランク軸(23)と上部軸受(62)との焼き付きを抑えることができる。
 本開示の第2の態様は、第1の態様において、
 前記油溜まり部(17)の油が前記給油路(27)から前記クランク軸(23)の摺動面に供給されている通常運転時には、前記リング溝(24a)に回収された油が前記螺旋溝(24b)及び前記軸受背面通路(53a)を通って前記クランク室(54)に搬送されることを特徴とするものである。
 本開示の第2の態様では、通常運転時には、リング溝(24a)に回収された油が、螺旋溝(24b)だけではなく軸受背面通路(53a)を通してクランク室(54)に搬送されるので、その分だけ、リング溝(24a)からクランク室(54)に多くの油を搬送することができる。
 本開示の第3の態様は、第1又は第2の態様において、
 前記クランク室(54)の内壁面には、径方向に窪むことで該クランク室(54)とともに油を貯留可能な予備油溜部(57)が形成されていることを特徴とするものである。
 本開示の第3の態様では、クランク軸(23)の摺動面に供給された後の油を、クランク室(54)に加えて予備油溜部(57)でも貯留することが可能となる。これにより、油切れ状態となった後でも、クランク軸(23)と上部軸受(62)との摺動部分の潤滑を、クランク室(54)のみに油を貯留していた場合に比べて長時間継続して行うことができる。
 本開示の第4の態様は、第3の態様において、
 前記ハウジング(50)には、上流端が前記クランク室(54)の底面から所定高さだけ離れた位置で該クランク室(54)の内壁面に開口する一方、下流端が該ハウジング(50)外部に開口する排油通路(56)が形成され、
 前記予備油溜部(57)は、前記排油通路(56)よりも低い位置で前記クランク室(54)の内壁面に開口していることを特徴とするものである。
 本開示の第4の態様では、排油通路(56)よりも低い位置で予備油溜部(57)が開口している。これにより、クランク室(54)及び予備油溜部(57)に貯留された油の油面が排油通路(56)の上流端の開口位置に達するまでは、クランク室(54)及び予備油溜部(57)から排油通路(56)に向かって油が排出されないため、クランク室(54)及び予備油溜部(57)内に所定量の油を貯留することができる。
 本開示の態様によれば、油切れ状態となって給油路(27)から上部軸受(62)に対する油の供給が停止すると、クランク室(54)に貯留されている油が、螺旋溝(24b)によるポンプ作用でクランク室(54)から軸受背面通路(53a)及びリング溝(24a)を介して上部軸受(62)に給油される。これにより、油切れ状態となった後でも、クランク室(54)内に油が貯留されている間は、クランク軸(23)と上部軸受(62)との摺動部分の潤滑を継続して行うことができ、クランク軸(23)と上部軸受(62)との焼き付きを抑えることができる。
図1は、本実施形態1に係るスクロール圧縮機の構成を示す縦断面図である。 図2は、通常運転時における油の流れを示す縦断面図である。 図3は、クランク軸に形成された搬送溝の形状を示す正面図である。 図4は、油溜まり部の油が枯渇したときの油の流れを示す図2相当図である。 図5は、本実施形態2に係るスクロール圧縮機のハウジングの構成を一部断面にして示す斜視図である。 図6は、ハウジングの構成を示す斜視図である。 図7は、ハウジングの構成を示す平面断面図である。 図8は、通常運転時における油の流れを示す斜視断面図である。 図9は、油溜まり部の油が枯渇したときの油の流れを示す図8相当図である。
 以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
 《実施形態1》
 図1は、本発明の実施形態1に係るスクロール圧縮機の構成を示す縦断面図である。スクロール圧縮機(10)は、例えば、空気調和装置で蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路に接続されるものである。スクロール圧縮機(10)は、ケーシング(11)と、回転式の圧縮機構(30)と、圧縮機構(30)を回転駆動する駆動機構(20)とを備えている。
 ケーシング(11)は、両端が閉塞された縦長円筒状の密閉容器で構成されている。ケーシング(11)の内部は、ケーシング(11)の内周面に接合されたハウジング(50)によって上下に区画されている。ハウジング(50)よりも上側の空間が上部空間部(15)を構成し、ハウジング(50)よりも下側の空間が下部空間部(16)を構成する。このハウジング(50)の構成について、詳しくは後述する。
 ケーシング(11)における下部空間部(16)の底部には、スクロール圧縮機(10)の摺動部分を潤滑する油が貯留される油溜まり部(17)が設けられている。
 ケーシング(11)には、吸入管(18)及び吐出管(19)が取り付けられている。吸入管(18)の一端部は、吸入管継手(47)に接続されている。吐出管(19)は、胴部(12)を貫通している。吐出管(19)の端部は、ケーシング(11)の下部空間部(16)に開口している。
 駆動機構(20)は、モータ(21)と、クランク軸(23)とを備えている。モータ(21)は、ケーシング(11)の下部空間部(16)に収容されている。モータ(21)は、円筒状に形成されたステータ(21a)及びロータ(21b)を備えている。ステータ(21a)は、ケーシング(11)の内周面に固定されている。
 ステータ(21a)の中空部には、ロータ(21b)が配置されている。ロータ(21b)の中空部には、ロータ(21b)を貫通するようにクランク軸(23)が固定されており、ロータ(21b)とクランク軸(23)が一体で回転するようになっている。なお、クランク軸(23)の詳細な構成については後述する。
 圧縮機構(30)は、可動スクロール(35)と、固定スクロール(40)と、ハウジング(50)とを備えた、いわゆるスクロール型の圧縮機構である。ハウジング(50)及び固定スクロール(40)は、互いにボルトで締結されており、その間に可動スクロール(35)が収容されている。
 可動スクロール(35)は、略円板状の可動側鏡板部(36)を有している。この可動側鏡板部(36)の上面に可動側ラップ(37)が立設している。この可動側ラップ(37)は、可動側鏡板部(36)の中心付近から径方向外方へ渦巻き状に延びる壁体である。また、可動側鏡板部(36)の下面にボス部(38)が突設されている。
 固定スクロール(40)は、略円板状の固定側鏡板部(41)を有している。この固定側鏡板部(41)の下面に固定側ラップ(42)が立設している。この固定側ラップ(42)は、固定側鏡板部(41)の中心付近から径方向外方へ渦巻き状に延び、且つ可動スクロール(35)の可動側ラップ(37)と噛み合うように形成された壁体である。この固定側ラップ(42)と可動側ラップ(37)との間に圧縮室(31)が形成されている。
 固定スクロール(40)は、固定側ラップ(42)の最外周壁から径方向外方へ連続する外縁部(43)を有している。この外縁部(43)の下端面がハウジング(50)の上端面に固定される。また、この外縁部(43)には、上方へ開口する開口部(44)が形成されている。そして、この開口部(44)の内部と圧縮室(31)の最外周端とを連通する吸入ポート(34)が外縁部(43)に形成されている。この吸入ポート(34)は、圧縮室(31)の吸入位置に開口している。なお、この外縁部(43)の開口部(44)には、上述した吸入管継手(47)が接続されている。
 また、固定スクロール(40)の固定側鏡板部(41)には、固定側ラップ(42)の中心付近に位置して上下方向へ貫通する吐出ポート(32)が形成されている。この吐出ポート(32)の下端は、圧縮室(31)の吐出位置に開口している。吐出ポート(32)の上端は、固定スクロール(40)の上部に区画された吐出室(46)に開口している。また、図示しないが、この吐出室(46)は、ケーシング(11)の下部空間部(16)に連通している。
 ハウジング(50)は、略円筒状に形成されている。ハウジング(50)の外周面は、その下側部分に対して上側部分が大径になるように形成されている。そして、この外周面の上側部分がケーシング(11)の内周面に固定されている。
 ハウジング(50)の中空部には、クランク軸(23)が挿入されている。また、この中空部は、ハウジング(50)の上面側が窪むことで中空部の下側部分に対して上側部分が大径になるように形成されている。中空部の下側部分に上部軸受部(53)が設けられている。上部軸受部(53)には、上部軸受(62)が装着されている。ハウジング(50)における上部軸受(62)の背面側には、後述する軸受背面通路(53a)が形成されている。
 ハウジング(50)の上面と可動スクロール(35)の背面との間には、シール部材(55)が嵌合されている。ハウジング(50)の中空部の上側部分は、シール部材(55)に仕切られてクランク室(54)を構成する。
 クランク室(54)は、可動スクロール(35)の背面に面している。クランク室(54)には、可動スクロール(35)のボス部(38)が位置している。ボス部(38)には、ピン軸受(61)が装着されている。
 ケーシング(11)における胴部(12)の下端付近には、下部軸受部(28)が固定されている。下部軸受部(28)には、下部軸受(63)が装着されている。
 クランク軸(23)は、上下方向に延びる主軸部(24)と、主軸部(24)の上端側に設けられた偏心部(25)とを有し、それらが一体的に形成されている。偏心部(25)は、主軸部(24)の最大径よりも小径に形成されており、偏心部(25)の軸心は、主軸部(24)の軸心に対して所定距離だけ偏心している。偏心部(25)は、ボス部(38)のピン軸受(61)に係合している。これにより、クランク軸(23)の回転駆動に伴って可動スクロール(35)が公転運動する。
 クランク軸(23)の主軸部(24)の上端部分は、ハウジング(50)の上部軸受部(53)の上部軸受(62)に回転自在に支持されている。主軸部(24)の下端部分は、下部軸受部(28)の下部軸受(63)に回転自在に支持されている。
 クランク軸(23)の内部には、軸心方向に沿って延びる給油路(27)が形成されている。給油路(27)は、軸心方向に沿って延びる途中で、ピン軸受(61)、上部軸受(62)、及び下部軸受(63)に向かって分岐している。
 クランク軸(23)の下端部には、給油ノズル(26)が設けられている。給油ノズル(26)の吸込口は、ケーシング(11)の油溜まり部(17)に開口している。給油ノズル(26)の吐出口は、クランク軸(23)の内部に設けられた給油路(27)に接続されている。給油ノズル(26)によってケーシング(11)の油溜まり部(17)から吸い上げられた油は、ピン軸受(61)、上部軸受(62)、及び下部軸受(63)等のスクロール圧縮機(10)の摺動部分へ供給される。
 給油路(27)からピン軸受(61)と偏心部(25)との摺動面に供給された油は、自重によって流下してクランク室(54)に流れ込む。したがって、このクランク室(54)は、ケーシング(11)の下部空間部(16)と同じ圧力となる。そして、このクランク室(54)の圧力が可動スクロール(35)の背面に作用して、可動スクロール(35)を固定スクロール(40)へ押し付ける。
 クランク軸(23)の主軸部(24)の外周面には、上部軸受(62)との摺動面における下部寄りの位置で周方向に沿って延びるリング溝(24a)と、クランク室(54)とリング溝(24a)とを連通する螺旋溝(24b)とが形成されている。
 給油路(27)から上部軸受(62)と主軸部(24)との摺動面に供給された油の一部は、上方に向かって流れてクランク室(54)に流入する。残りの油は、下方に向かって流れてリング溝(24a)で回収される。
 螺旋溝(24b)は、リング溝(24a)に回収された油をクランク室(54)に搬送するように形成されている。具体的に、図3に示すように、螺旋溝(24b)は、クランク軸(23)の軸心方向に対して傾斜しており、螺旋溝(24b)の上端部が螺旋溝(24b)の下端部に対してクランク軸(23)の回転方向(図3に矢印で図示)の後方に位置している。このように、螺旋溝(24b)を回転方向と逆向きに傾斜させると、粘性ポンプ作用によって、リング溝(24a)内の油が螺旋溝(24b)に沿って上昇するので、クランク室(54)に搬送することができる。
 ハウジング(50)における上部軸受(62)の背面側には、クランク室(54)とリング溝(24a)とを連通する軸受背面通路(53a)が形成されている。具体的に、上部軸受(62)には、軸受背面通路(53a)の下端部とリング溝(24a)とを連通する貫通孔(62a)が形成されており、軸受背面通路(53a)は、貫通孔(62a)を介してリング溝(24a)に連通している。これにより、リング溝(24a)に回収された油は、螺旋溝(24b)だけではなく軸受背面通路(53a)を通ってクランク室(54)に搬送される。
 ハウジング(50)には、クランク室(54)内に流れ込んだ油をハウジング(50)外部に排出するための排油通路(56)が形成されている。具体的に、排油通路(56)の上流端は、クランク室(54)の底面から所定高さだけ離れた位置でクランク室(54)の内壁面に開口している。排油通路(56)の下流端は、ハウジング(50)の外周部寄りの位置で下部空間部(16)に連通するように下向きに開口している。
 これにより、クランク室(54)に貯留された油の油面が排油通路(56)の上流端の開口位置に達するまでは、クランク室(54)から排油通路(56)に向かって油が排出されないため、クランク室(54)内に所定量の油を貯留できるようになっている。
 -運転動作-
 次に、上述したスクロール圧縮機(10)の運転動作について説明する。図1に示すように、スクロール圧縮機(10)のモータ(21)へ通電されると、ロータ(21b)とともにクランク軸(23)が回転し、可動スクロール(35)が公転運動する。この可動スクロール(35)の公転運動に伴って、圧縮室(31)の容積が周期的に増減を繰り返す。
 具体的に、クランク軸(23)が回転すると、吸入ポート(34)から圧縮室(31)へ冷媒が吸入される。そして、クランク軸(23)の回転に伴い、圧縮室(31)が閉じ切られる。さらに、クランク軸(23)の回転が進むことで、圧縮室(31)の容積が縮小し始め、圧縮室(31)における冷媒の圧縮が開始される。
 その後、圧縮室(31)の容積がさらに縮小し、この圧縮室(31)の容積が所定容積まで縮小したときに、吐出ポート(32)が開く。この吐出ポート(32)を通じて、圧縮室(31)で圧縮された冷媒が固定スクロール(40)の吐出室(46)へ吐出される。この吐出室(46)の冷媒は、ケーシング(11)の下部空間部(16)を介して吐出管(19)から吐出される。なお、上述したように、下部空間部(16)はクランク室(54)と連通しており、このクランク室(54)の冷媒圧力で、可動スクロール(35)が固定スクロール(40)へ押し付けられる。
 -通常運転時の給油動作-
 次に、スクロール圧縮機(10)の給油動作について説明する。図2に示すように、圧縮機構(30)が起動すると、油溜まり部(17)の油は、遠心ポンプ作用によって給油ノズル(26)から吸い上げられる。そして、給油ノズル(26)から吸い上げられた油は、クランク軸(23)の給油路(27)を流通して、可動スクロール(35)及び固定スクロール(40)のスラスト摺動面、ボス部(38)のピン軸受(61)と偏心部(25)の摺動面、ハウジング(50)の上部軸受(62)と主軸部(24)の摺動面、及び下部軸受部(28)の下部軸受(63)と主軸部(24)の摺動面等の摺動部分に供給される。各摺動部分に供給された後の油は、油溜まり部(17)に回収される。
 ここで、ボス部(38)のピン軸受(61)と偏心部(25)の摺動面に供給された油は、クランク室(54)に流入する。また、上部軸受(62)と主軸部(24)の摺動面に供給された油の一部は、上方に向かって流れてクランク室(54)に流入する。
 上部軸受(62)と主軸部(24)の摺動面に供給された残りの油は、下方に向かって流れてリング溝(24a)に回収される。リング溝(24a)に回収された油は、螺旋溝(24b)及び軸受背面通路(53a)を通ってクランク室(54)に流入する。そして、クランク室(54)内に油が貯留されていき、油面が排油通路(56)の開口位置に達すると、クランク室(54)内の油が排油通路(56)を通ってハウジング(50)外部に排出され、油溜まり部(17)に回収される。
 -油切れ状態となった場合の給油動作-
 次に、ケーシング(11)外部へ吐出される油が多くなって油上がりが生じてしまい、油溜まり部(17)に貯留される油が枯渇して油切れ状態となった場合のスクロール圧縮機(10)の給油動作について説明する。
 図4に示すように、油切れ状態となって給油路(27)から上部軸受(62)に対する油の供給が停止すると、クランク室(54)に貯留されている油が、螺旋溝(24b)によるポンプ作用でクランク室(54)から軸受背面通路(53a)及びリング溝(24a)を介して上部軸受(62)に給油される。
 これにより、油切れ状態となった後でも、クランク室(54)内に油が貯留されている間は、クランク軸(23)と上部軸受(62)との摺動部分において油の循環が行われるため、摺動部分の潤滑を継続して行うことができ、クランク軸(23)と上部軸受(62)との焼き付きを抑えることができる。
 《実施形態2》
 以下、前記実施形態1と同じ部分については同じ符号を付し、相違点についてのみ説明する。
 図5~図7に示すように、ハウジング(50)には、上面側が窪むことでクランク室(54)が形成されている。クランク室(54)の底面には、円環状の弾性溝(29)が形成されている。クランク室(54)には、クランク軸(23)の給油路(27)から偏心部(25)の摺動面に供給された油が、自重によって流下して流れ込む。
 ハウジング(50)には、クランク室(54)内に流れ込んだ油をハウジング(50)外部に排出するための排油通路(56)が形成されている。具体的に、排油通路(56)の上流端は、クランク室(54)の底面から所定高さだけ離れた位置でクランク室(54)の内壁面に開口している。排油通路(56)の下流端は、ハウジング(50)の外周部寄りの位置で下部空間部(16)に連通するように下向きに開口している。
 クランク室(54)の内壁面には、径方向に窪む予備油溜部(57)が形成されている。具体的に、予備油溜部(57)は、クランク室(54)の内壁面から径方向にハウジング(50)を貫通する孔を形成しておき、ハウジング(50)をケーシング(11)の胴部(12)に嵌合固定することにより、油を貯留可能に構成されている。
 予備油溜部(57)は、クランク室(54)に流れ込んだ油の一部を貯留するためのものであり、ハウジング(50)の周方向に間隔をあけて6箇所形成されている(図7参照)。
 このようにすれば、クランク室(54)に加えて予備油溜部(57)でも油を貯留することが可能となる。これにより、油切れ状態となった後でも、クランク軸(23)と上部軸受(62)との摺動部分の潤滑を、クランク室(54)のみに油を貯留していた場合に比べて長時間継続して行うことができる。
 また、予備油溜部(57)は、排油通路(56)よりも低い位置でクランク室(54)の内壁面に開口している。これにより、クランク室(54)及び予備油溜部(57)に貯留された油の油面が排油通路(56)の上流端の開口位置に達するまでは、クランク室(54)及び予備油溜部(57)から排油通路(56)に向かって油が排出されないため、クランク室(54)及び予備油溜部(57)内に所定量の油を貯留することができる。
 なお、予備油溜部(57)の数や配置はあくまでも一例であり、この形態に限定するものではない。
 -通常運転時の給油動作-
 次に、通常運転時の給油動作について説明する。図8に示すように、クランク軸(23)の給油路(27)を流通して偏心部(25)の摺動面に供給された油は、クランク室(54)及び予備油溜部(57)に流入する。また、上部軸受(62)と主軸部(24)の摺動面に供給された油の一部は、上方に向かって流れてクランク室(54)及び予備油溜部(57)に流入する。
 上部軸受(62)と主軸部(24)の摺動面に供給された残りの油は、下方に向かって流れてリング溝(24a)に回収される。リング溝(24a)に回収された油は、螺旋溝(24b)及び軸受背面通路(53a)を通ってクランク室(54)及び予備油溜部(57)に流入する。そして、クランク室(54)及び予備油溜部(57)内に油が貯留されていき、油面が排油通路(56)の開口位置に達すると、クランク室(54)及び予備油溜部(57)内の油が排油通路(56)を通ってハウジング(50)外部に排出される(図5参照)。
 -油切れ状態となった場合の給油動作-
 次に、油切れ状態となった場合の給油動作について説明する。図9に示すように、油切れ状態となって給油路(27)から上部軸受(62)に対する油の供給が停止すると、クランク室(54)及び予備油溜部(57)に貯留されている油が、螺旋溝(24b)によるポンプ作用でクランク室(54)及び予備油溜部(57)から軸受背面通路(53a)及びリング溝(24a)を介して上部軸受(62)に給油される。
 これにより、油切れ状態となった後でも、クランク室(54)及び予備油溜部(57)内に油が貯留されている間は、クランク軸(23)と上部軸受(62)との摺動部分において油の循環が行われるため、摺動部分の潤滑を継続して行うことができ、クランク軸(23)と上部軸受(62)との焼き付きを抑えることができる。
 以上説明したように、本発明は、クランク軸の回転動作中に給油路からクランク軸の摺動面に油が供給されなくなった場合でも、クランク軸と軸受との摺動部分の潤滑を継続できるという実用性の高い効果が得られることから、きわめて有用で産業上の利用可能性は高い。
 10  スクロール圧縮機
 11  ケーシング
 17  油溜まり部
 23  クランク軸
 24a  リング溝
 24b  搬送溝
 27  給油路
 35  可動スクロール
 38  ボス部
 40  固定スクロール
 50  ハウジング
 53a  軸受背面通路
 54  クランク室
 57  予備油溜部
 62  上部軸受

Claims (4)

  1.  底部に油溜まり部(17)が設けられたケーシング(11)と、該ケーシング(11)内に収容された固定スクロール(40)及び可動スクロール(35)と、上端部が該可動スクロール(35)の背面側のボス部(38)に摺動自在に連結されたクランク軸(23)と、該可動スクロール(35)の下方に配設され且つ該クランク軸(23)を回転自在に支持する上部軸受(62)を有するハウジング(50)とを備えたスクロール圧縮機であって、
     前記クランク軸(23)には、前記油溜まり部(17)の油を前記ボス部(38)及び前記上部軸受(62)との摺動面に供給する給油路(27)が形成され、
     前記ハウジング(50)には、上面側が窪むことで前記可動スクロール(35)の前記ボス部(38)を収容し且つ前記給油路(27)から前記クランク軸(23)の摺動面に供給された後の油が貯留されるクランク室(54)が形成され、
     前記クランク軸(23)の外周面には、前記上部軸受(62)との摺動面における下部寄りの位置で周方向に沿って延びて該上部軸受(62)に供給された後の油を回収するリング溝(24a)と、前記クランク室(54)と該リング溝(24a)とを連通して該リング溝(24a)に回収された油を該クランク室(54)に搬送する螺旋溝(24b)とが形成され、
     前記ハウジング(50)における前記上部軸受(62)の背面側には、前記クランク室(54)と前記リング溝(24a)とを連通する軸受背面通路(53a)が形成されており、
     前記クランク軸(23)の回転動作中に前記油溜まり部(17)の油が前記給油路(27)から前記クランク軸(23)の摺動面に供給されなくなった場合には、前記クランク室(54)に貯留された油が、前記螺旋溝(24b)によるポンプ作用で該クランク室(54)から前記軸受背面通路(53a)及び前記リング溝(24a)を介して前記上部軸受(62)に給油され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、
     前記油溜まり部(17)の油が前記給油路(27)から前記クランク軸(23)の摺動面に供給されている通常運転時には、前記リング溝(24a)に回収された油が前記螺旋溝(24b)及び前記軸受背面通路(53a)を通って前記クランク室(54)に搬送されることを特徴とするスクロール圧縮機。
  3.  請求項1又は2において、
     前記クランク室(54)の内壁面には、径方向に窪むことで該クランク室(54)とともに油を貯留可能な予備油溜部(57)が形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3において、
     前記ハウジング(50)には、上流端が前記クランク室(54)の底面から所定高さだけ離れた位置で該クランク室(54)の内壁面に開口する一方、下流端が該ハウジング(50)外部に開口する排油通路(56)が形成され、
     前記予備油溜部(57)は、前記排油通路(56)よりも低い位置で前記クランク室(54)の内壁面に開口していることを特徴とするスクロール圧縮機。
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