WO2020152767A1 - スクロール圧縮機 - Google Patents

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WO2020152767A1
WO2020152767A1 PCT/JP2019/001790 JP2019001790W WO2020152767A1 WO 2020152767 A1 WO2020152767 A1 WO 2020152767A1 JP 2019001790 W JP2019001790 W JP 2019001790W WO 2020152767 A1 WO2020152767 A1 WO 2020152767A1
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WO
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scroll
pressure
communication hole
compression chamber
scroll compressor
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/001790
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
広康 高橋
Original Assignee
三菱電機株式会社
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Publication date
Application filed by 三菱電機株式会社 filed Critical 三菱電機株式会社
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/02—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents

Definitions

  • the present invention relates to a scroll compressor.
  • the scroll compressor revolves an orbiting scroll with respect to a fixed scroll provided in a hermetic container, so that a plurality of compression chambers composed of the fixed scroll and the orbiting scroll are moved from the outer side to the inner side.
  • the compression is performed by gradually shrinking toward.
  • Such a scroll compressor includes a compliant frame and a guide frame in addition to the fixed scroll and the orbiting scroll described above as a compression mechanism section.
  • the compliant frame axially supports the orbiting scroll and also axially supports a main shaft that drives the orbiting scroll.
  • the guide frame is fixed to the closed container and radially supports the compliant frame. The guide frame enables the orbiting scroll to move in the axial direction by moving the compliant frame in the axial direction with respect to the guide frame.
  • the refrigerator oil is provided at the bottom part in the closed container,
  • the discharge pressure Pd of the stored oil sump is high.
  • a pressure lower than the discharge pressure Pd for example, an intermediate pressure P ⁇
  • This lubrication system is called a differential pressure lubrication system.
  • the rocking base plate which is the base plate of the rocking scroll, is provided with communication holes for intermittently communicating the boss space and the compression chamber.
  • the compression chamber and the boss space between the compression process and the boss space are compressed between the suction pressure Ps and the intermediate pressure P ⁇ (Ps ⁇ Pm ⁇ P ⁇ ) at the timing when the intermediate pressure Pm is equal to or lower than the intermediate pressure P ⁇ .
  • a mechanism is adopted in which the provided communication holes are opened for communication.
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a scroll compressor capable of preventing deterioration of refrigerating capacity and improving performance.
  • a scroll compressor includes a fixed scroll having spiral spiral teeth formed to project on a fixed base plate, and a swing having spiral spiral teeth formed to project on a swing base plate.
  • a guide frame that is supported in a fixed direction and is fastened and coupled to the fixed scroll, and a compliant frame that floats by using an intermediate pressure inside the compression chamber as a back pressure and presses the orbiting scroll to the fixed scroll.
  • the rocking table has a communication hole through which the compression chamber and the boss space formed by the compliant frame and the orbiting scroll communicate with each other at a timing when the intermediate pressure is higher than the suction pressure and lower than the intermediate pressure.
  • a flow rate suppressing portion that is formed on a plate and that suppresses the flow rate of the refrigerating machine oil that flows between the boss portion space and the compression chamber is formed in the communication hole.
  • the communication hole provided in the rocking base plate for intermittently communicating the boss portion space and the compression chamber with each other is a freezing passage that is circulated between the boss portion space and the compression chamber. It has a flow rate control part which controls the flow rate of machine oil. For this reason, it is possible to reduce the inflow amount of the refrigerating machine oil flowing into the compression chamber and suppress the decrease in the amount of refrigerant that can be sucked in, thus preventing the deterioration of the refrigerating capacity and improving the performance.
  • FIG. 2 is a diagram showing a correlation between a relative position of an orbiting scroll with respect to a fixed scroll and a communication hole with a rotation angle of 0° when the suction completion state in the scroll compressor of FIG. 1 is set to 0°.
  • FIG. 2 is a diagram showing a correlation between a relative position of an orbiting scroll with respect to a fixed scroll and a communication hole with a rotation angle of 90° when the suction completion state in the scroll compressor of FIG. 1 is 0°.
  • FIG. 2 is a diagram showing a correlation between a relative position of an orbiting scroll with respect to a fixed scroll and a communication hole when a suction completion state in the scroll compressor of FIG. 1 is 0°, and a rotation angle of a main shaft is 180°.
  • FIG. 2 is a diagram showing a correlation between a relative position of an orbiting scroll with respect to a fixed scroll and a communication hole with respect to a rotation angle of 270° of a main shaft, with a rotation angle of 0° in a suction completion state in the scroll compressor of FIG. 1.
  • FIG. 2 is a diagram showing a correlation between a relative position of an orbiting scroll with respect to a fixed scroll and a communication hole with respect to a rotation angle of 360° of a main shaft, with a rotation angle of 0° in a suction completion state in the scroll compressor of FIG. 1.
  • FIG. 2 is a diagram showing a correlation between a relative position of an orbiting scroll with respect to a fixed scroll and a communication hole when a suction completion state in the scroll compressor of FIG. 1 is 0°, and a rotation angle of a main shaft is 450°.
  • FIG. 2 is a diagram showing a correlation between a relative position of an orbiting scroll with respect to a fixed scroll and a communication hole with respect to a rotation angle of 540° of a main shaft, with a rotation completion angle of 0° in the scroll compressor of FIG. 1.
  • FIG. 2 is a diagram showing a correlation between a relative position of an orbiting scroll with respect to a fixed scroll and a communication hole with respect to a rotation angle of 630° of a main shaft with a rotation angle of 0° in a suction completion state in the scroll compressor of FIG. 1. It is a figure where it uses for description of the relationship of the pressure of the 1st chamber and the rotation angle of a main shaft in the scroll compressor of FIG.
  • FIG. 1 is a vertical cross-sectional view showing a scroll compressor 1 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the scroll compressor 1 includes a compression mechanism section 10 and an electric motor 20 for driving the compression mechanism section 10 inside a closed container 2.
  • the compression mechanism unit 10 includes a fixed scroll 11, an orbiting scroll 12, an Oldham ring 13, a compliant frame 14, and a guide frame 15.
  • the electric motor 20 is configured to include a rotor 21 and a stator 22, and drives the compression mechanism unit 10 via the main shaft 30.
  • the electric motor 20 is a brushless DC motor, but the present invention is not limited to this, and other single-phase or three-phase induction motors may be used.
  • the fixed scroll 11 includes spiral teeth 11b provided in a spiral shape on the fixed base plate 11a. Further, the fixed scroll 11 is provided with a discharge port 11c which discharges a compressed gas as a heating medium in the central portion. Further, a suction pipe 16 is press-fitted into the fixed scroll 11 through the hermetically sealed container 2 so as to communicate with the suction pressure space 11e from a direction perpendicular to the spiral teeth 11b. Further, the outer peripheral portion of the fixed scroll 11 is fastened to the guide frame 15 with a bolt (not shown).
  • the orbiting scroll 12 is provided with spiral teeth 12b provided on the orbiting base plate 12a in a spiral shape.
  • the fixed scroll 11 and the orbiting scroll 12 are installed such that the spiral teeth 11b and the spiral teeth 12b mesh with each other, thereby forming the compression chamber 3.
  • the orbiting scroll 12 includes an orbiting bearing 12c, and is rotatably supported by an orbiting shaft portion 32 at an upper end of a main shaft 30 which will be described later. Further, in the orbiting scroll 12, an Oldham ring 13 is reciprocally slidably engaged.
  • the orbiting scroll 12 is capable of eccentric orbiting motion without rotating with respect to the fixed scroll 11.
  • a space 17 is formed below the guide frame 15, and a discharge pipe 18 communicating with the outside of the scroll compressor 1 is connected to the space 17. Further, a discharge gas space 4 is provided in the upper part of the closed container 2 as a space in which the compressed gas sucked into the compression chamber 3 from the outside is compressed and discharged as a heating medium of high temperature and high pressure.
  • the Oldham ring 13 prevents rotation of the orbiting scroll 12 with respect to the fixed scroll 11, and includes a pair of fixed scroll side pawls 13a provided on the fixed scroll 11 side and a pair of orbiting scrolls provided on the orbiting scroll 12 side. It has a side claw 13b.
  • the fixed scroll side claw 13a is reciprocally slidably engaged with an Oldham guide groove 11d formed in the outer peripheral portion of the fixed scroll 11.
  • the orbiting scroll side claw 13b is engaged with an Oldham guide groove 12d (see FIG. 3 described later) formed on the outer peripheral portion of the orbiting scroll 12.
  • the main shaft 30 is formed at its upper end with a rocking shaft portion 32 that is rotatably engaged with the rocking bearing 12c of the rocking scroll 12 and is eccentric from the main shaft portion 31 with a certain size.
  • a main shaft balancer 33 is shrink-fitted to the lower side of the swing shaft portion 32 of the main shaft 30.
  • a main bearing 14a of the compliant frame 14 is rotatably engaged with a main shaft portion 31 located below a portion where the main shaft balancer 33 is fitted.
  • a sub shaft portion 34 is formed below the main shaft portion 31, and is rotatably engaged with a sub bearing 5a of the sub frame 5 supporting the sub shaft portion 34.
  • the stator 22 of the electric motor 20 is fixed between the auxiliary shaft portion 34 and the main shaft portion 31 by a method such as shrink fitting.
  • the stator 22 rotates as the rotor 21 rotates, thereby rotating the compression mechanism unit 10.
  • An upper balancer 6a is fixed to the upper end of the stator 22.
  • the lower balancer 6b is fixed to the lower end of the stator 22 with the upper balancer 6a at a phase of 180°.
  • an oil pipe 35 as an oil supply mechanism is press-fitted into the lower end of the main shaft 30.
  • An oil sump 7 for storing refrigerating machine oil 7a is provided at the bottom of the closed container 2 where the oil pipe 35 is located. Then, the oil pipe 35 sucks up the refrigerating machine oil 7a stored in the oil sump 7, and supplies the refrigerating machine oil 7a to each sliding portion through the hollow hole 36 of the main shaft 30.
  • FIG. 2 is a vertical cross-sectional view showing the orbiting scroll 12 in the scroll compressor 1 of FIG.
  • FIG. 3 is a plan view showing a surface of the orbiting scroll 12 of the scroll compressor 1 of FIG. 1 opposite to the spiral teeth 12b.
  • FIG. 4 is a plan view showing the surface of the orbiting scroll 12 of the scroll compressor 1 of FIG. 1 on the side of the spiral teeth 12b.
  • a hollow cylindrical boss portion 12f is formed substantially in the center of the surface of the swing base plate 12a opposite to the spiral teeth 12b, and the swing shaft portion at the upper end of the main shaft 30 is formed. 32 is rotatably engaged.
  • a thrust surface 12e capable of press-contact sliding with the thrust bearing 14b (see FIG. 1) of the compliant frame 14 is formed on the surface of the swing base plate 12a opposite to the spiral teeth 12b.
  • a pair of rocking scrolls 12 having a 90-degree phase difference with the Oldham guide groove 11d (see FIG. 1) of the fixed scroll 11 (see FIG. 1) is provided on the outer peripheral portion of the rocking base plate 12a.
  • the Oldham guide groove 12d is formed in a pair on a substantially straight line.
  • the Oldham guide groove 12d of the orbiting scroll 12 is engaged with the orbiting scroll side pawl 13b of the Oldham ring 13 so as to be reciprocally slidable.
  • the rocking base plate 12a is provided with an extraction hole 12g for communicating the compression chamber 3 with the thrust surface 12e, and has a structure in which a refrigerant gas in the middle of compression is extracted and guided to the thrust surface 12e.
  • the rocking base plate 12a of the rocking scroll 12 has a communication hole 12i for intermittently communicating the compression chamber 3 and the boss portion space 12h. Is provided.
  • the differential pressure ⁇ P between the oil sump 7 of the high discharge pressure Pd in the scroll compressor 1 and the boss space 12h of the intermediate pressure P ⁇ becomes lower than the pressure adjusting spring pressure ⁇ , and differential pressure oil supply is not possible. In order to enable differential pressure refueling as well.
  • the communication hole 12i is formed with a flow rate suppressing portion 12ia for suppressing the flow rate of the refrigerating machine oil 7a flowing between the boss space 12h and the compression chamber 3.
  • the flow rate suppressing portion 12ia has an uneven shape in a direction intersecting with the circulation direction of the refrigerating machine oil 7a.
  • various shapes such as a so-called screw hole shape in which a screw thread is formed can be widely applied as long as it is the uneven shape.
  • a rocking bearing space 12j is formed between the rocking bearing 12c of the rocking scroll 12 and the main bearing 14a of the compliant frame 14.
  • FIG. 5 is a vertical cross-sectional view showing the compliant frame 14 in the scroll compressor 1 of FIG.
  • upper and lower two upper and lower cylindrical surfaces provided on the outer peripheral portion of the compliant frame 14 are formed by an upper cylindrical surface and a lower cylindrical surface provided on the inner peripheral portion of the guide frame 15 (see FIG. 1). It is supported in the radial direction.
  • a main bearing 14a which is a separate component from the compliant frame 14, that fits the main shaft 30 that is rotationally driven by the electric motor 20 (see FIG. 1) in the radial direction is fitted to the approximately central portion of the compliant frame 14. ..
  • the compliant frame 14 is formed with a communication passage 14c that axially penetrates from the surface of the thrust bearing 14b, and the opening 14d on the thrust bearing 14b side faces the extraction hole 12g of the orbiting scroll 12. Are arranged.
  • FIG. 6 is a vertical cross-sectional view showing the guide frame 15 in the scroll compressor 1 of FIG. Note that, in FIG. 6, a part of the compliant frame 14 and the closed container 2 is shown by a one-dot chain line.
  • the outer peripheral surface of the guide frame 15 is fixed to the closed container 2 by shrink fitting, welding, or the like. Further, a flow path 2a for circulating a refrigerant gas is formed between the closed container 2 and the guide frame 15.
  • the flow passage 2a is provided with a cutout portion formed by cutting out the outer peripheral portion of the guide frame 15 so that the high-pressure refrigerant gas discharged from the discharge port 11c (see FIG. 1) of the fixed scroll 11 is separated between the compression mechanism portion 10 and the electric motor 20. It is led to the discharge pipe 18 (see FIG. 1) provided therebetween.
  • an upper cylindrical surface formed on the outer peripheral surface of the compliant frame 14 an upper cylindrical surface that engages with the lower cylindrical surface, a lower cylindrical surface, and seal grooves 15b and 15c.
  • the seal grooves 15b and 15c are formed at two locations, one at the top and one at the bottom in the axial direction of the main shaft 30.
  • the seal material 19a is installed in the seal groove 15b, and the seal material 19b is installed in the seal groove 15c.
  • the frame space 15a which is formed by the inner peripheral surface of the guide frame 15 and the outer peripheral surface of the compliant frame 14 that are sealed by using these two sealing materials 19a and 19b, communicates only with the communication passage 14c of the compliant frame 14. There is.
  • the frame space 15a has a structure for enclosing the refrigerant gas in the middle of compression supplied from the extraction hole 12g.
  • the compression mechanism unit 10 takes in the suction refrigerant (low-pressure refrigerant gas) from the suction side of the refrigeration cycle via the suction pipe 16.
  • the suctioned refrigerant is filled in the compression chamber 3 formed by the spiral teeth 11b and 12b of the fixed scroll 11 and the orbiting scroll 12.
  • the orbiting scroll 12 is driven by the electric motor 20 via the main shaft 30, and as the main shaft 30 rotates, it makes an eccentric orbiting motion with respect to the fixed scroll 11 to sequentially reduce the volume of the compression chamber 3 and to compress the gas to be compressed. Compress. Then, the compression mechanism section 10 discharges the compressed gas, which has been compressed to a high pressure, from the discharge port 11c at the center of the fixed scroll 11 into the discharge gas space 4 inside the closed container 2 as a high temperature and high pressure heating medium. As described above, the discharge gas discharged as the heating medium fills the discharge gas space 4 in the closed container 2, passes through the space 17 under the guide frame 15, and is discharged from the discharge pipe 18 to the outside of the scroll compressor 1. Is exhaled.
  • the refrigerant gas having an intermediate pressure Pm during the compression is guided from the extraction hole 12g (see FIG. 2) of the orbiting scroll 12 to the frame space 15a through the communication passage 14c of the compliant frame 14, and this frame The medium pressure atmosphere in the space 15a is maintained.
  • the high-pressure discharge gas fills the closed container 2 with a high-pressure atmosphere and is discharged from the discharge pipe 18 to the outside of the scroll compressor 1.
  • the refrigerating machine oil 7a having an intermediate pressure Pm due to the throttling action of the rocking bearing space 12j fills the boss portion space 12h which is a space surrounded by the rocking scroll 12 and the compliant frame 14.
  • the refrigerant is guided to the suction pressure space 11e, which is a low pressure space, via the pressure adjusting valve 8 (see FIG. 1) that connects the boss space 12h and the low pressure atmosphere space, and is sucked into the compression chamber 3 together with the low pressure refrigerant gas. It By the compression process, the refrigerating machine oil 7a is discharged into the closed container 2 through the discharge port 11c together with the high pressure refrigerant gas.
  • the boss space 12h is formed at the outermost periphery of the plurality of compression chambers 3 within a predetermined range of the rotation angle of the main shaft 30. And the outermost peripheral chamber 3a.
  • the outermost peripheral chamber 3a of the plurality of compression chambers 3 formed by the spiral teeth 11b of the fixed scroll 11 and the spiral teeth 12b of the orbiting scroll 12 meshing with each other is gradually compressed by the rotation of the main shaft 30, While increasing the pressure, it moves to the central portion of the compression mechanism portion 10.
  • FIG. 7 is a diagram showing a trajectory of the communication hole 12i accompanying the swing of the swing scroll 12 in the scroll compressor 1 of FIG.
  • FIG. 8 shows the correlation between the relative position of the orbiting scroll 12 with respect to the fixed scroll 11 and the communication hole 12i when the suction completion state in the scroll compressor 1 of FIG. 1 is 0°, and the rotation angle of the main shaft 30 is 0°. It is the figure shown.
  • FIG. 9 shows the correlation between the relative position of the orbiting scroll 12 with respect to the fixed scroll 11 and the communication hole 12i when the suction completion state in the scroll compressor 1 of FIG.
  • FIG. 10 shows a correlation between the relative position of the orbiting scroll 12 with respect to the fixed scroll 11 and the communication hole 12i when the suction completion state in the scroll compressor 1 of FIG. It is the figure shown.
  • FIG. 11 shows the correlation between the relative position of the orbiting scroll 12 with respect to the fixed scroll 11 and the communication hole 12i when the suction completion state in the scroll compressor 1 of FIG. 1 is 0°, and the rotation angle of the main shaft 30 is 270°.
  • FIG. 12 shows a correlation between the relative position of the orbiting scroll 12 with respect to the fixed scroll 11 and the communication hole 12i when the suction completion state in the scroll compressor 1 of FIG. It is the figure shown.
  • FIG. 13 shows a correlation between the relative position of the orbiting scroll 12 with respect to the fixed scroll 11 and the communication hole 12i when the suction completion state in the scroll compressor 1 of FIG. 1 is 0°, and the rotation angle of the main shaft 30 is 450°. It is the figure shown.
  • FIG. 12 shows a correlation between the relative position of the orbiting scroll 12 with respect to the fixed scroll 11 and the communication hole 12i when the suction completion state in the scroll compressor 1 of FIG. 1 is 0°, and the rotation angle of the main shaft 30 is 450°. It
  • FIG. 14 shows the correlation between the relative position of the orbiting scroll 12 with respect to the fixed scroll 11 and the communication hole 12i when the suction completion state in the scroll compressor 1 of FIG. 1 is 0°, and the rotation angle of the main shaft 30 is 540°. It is the figure shown.
  • FIG. 15 shows the correlation between the relative position of the orbiting scroll 12 with respect to the fixed scroll 11 and the communication hole 12i when the suction completion state in the scroll compressor 1 of FIG. 1 is 0°, and the rotation angle of the main shaft 30 is 630°. It is the figure shown.
  • FIG. 7 shows the locus of rotation of the communication hole 12i formed in the rocking base plate 12a of the rocking scroll 12 as the rocking scroll 12 rocks.
  • the communication hole 12i not communicating with the boss space 12h is shown by a thin solid circle
  • the communication hole 12i communicating with the boss space 12h is shown by a thick solid circle.
  • the chamber 3a is newly formed at every rotation angle of the main shaft 30 of 360°. That is, in the compression chamber 3, the outermost peripheral chamber 3a is formed at the outermost periphery of the meshing between the spiral tooth 11b of the fixed scroll 11 and the spiral tooth 12b of the orbiting scroll 12 which are newly formed at every rotation angle 360° of the main shaft 30. Is formed.
  • the communication hole 12i has a pressure condition (Ps ⁇ Pm ⁇ P ⁇ ) in which the intermediate pressure Pm of the sealed outermost peripheral chamber 3a is higher than the suction pressure Ps and lower than the intermediate pressure P ⁇ .
  • the space communicates with the boss space 12h. That is, outside the range of this pressure condition, the communication hole 12i is closed by the surface of the thrust bearing 14b of the compliant frame 14.
  • the opening 14d of the communication hole 12i on the compliant frame 14 side must satisfy the following conditions.
  • the opening 14d is in a range of pressure conditions (Ps ⁇ Pm ⁇ P ⁇ ) in which the intermediate pressure Pm of the sealed outermost peripheral chamber 3a is an intermediate pressure Pm higher than the suction pressure Ps and lower than the intermediate pressure P ⁇ .
  • the opening 14d does not communicate with the boss space 12h except when the intermediate pressure Pm of the closed outermost chamber 3a is outside the above-mentioned pressure condition (Ps ⁇ Pm ⁇ P ⁇ ). That is, the communication hole 12i is closed by the surface of the thrust bearing 14b of the compliant frame 14.
  • Communication with the outermost peripheral chamber 3a of the compression chamber 3 at the opening on the side of the spiral tooth 12b opposite to the opening 14d of the communication hole 12i is at least when the opening 14d is in communication with the boss space 12h. It is essential that they are in communication. When the opening on the side of the spiral tooth 12b opposite to the opening 14d of the communication hole 12i does not communicate with the boss space 12h, the opening on the side of the spiral tooth 12b opposite to the opening 14d of the communication hole 12i is formed.
  • the outermost chamber 3a of the compression chamber 3 may or may not be in communication.
  • FIG. 16 is a diagram for explaining the relationship between the pressure of the outermost peripheral chamber 3a and the rotation angle of the main shaft 30 in the scroll compressor 1 of FIG.
  • FIG. 16 shows changes in the pressure in the outermost peripheral chamber 3a from the rotation angle 0° of the main shaft 30 where the suction refrigerant is completely sucked to form the outermost peripheral chamber 3a to the rotation angle 630° of the main shaft 30. ..
  • the vertical axis represents the pressure in the outermost peripheral chamber 3a
  • the horizontal axis represents the rotation angle of the main shaft 30.
  • the suction of the suctioned refrigerant is completed and the outermost peripheral chamber 3a is formed, so the pressure of the outermost peripheral chamber 3a is equal to the suction pressure Ps. Then, as the main shaft 30 rotates, the outermost peripheral chamber 3a moves inward while reducing its volume, and the pressure in the outermost peripheral chamber 3a gradually rises.
  • the boss space 12h and the outermost peripheral chamber 3a communicate with each other in a section t1 in which the intermediate pressure Pm of the closed outermost peripheral chamber 3a is in the range of the pressure condition where Ps ⁇ Pm ⁇ P ⁇ described above.
  • the intermediate pressure Pm in the outermost peripheral chamber 3a is lower than the intermediate pressure P ⁇ in the boss space 12h. Therefore, the refrigerant in the boss space 12h and the refrigerating machine oil 7a are drawn into the outermost peripheral chamber 3a. Accordingly, even if the boss portion space 12h and the outermost peripheral chamber 3a communicate with each other, the pressure of the outermost peripheral chamber 3a does not escape to the boss portion space 12h.
  • the boss space 12h and the outermost peripheral chamber 3a are separated from each other after the intermediate pressure Pm in the outermost peripheral chamber 3a has increased from the suction pressure Ps, that is, after the rotation angle of 0° of the main shaft 30 in which the refrigerant is sucked. Communicate. Therefore, it is possible to prevent a reduction in the amount of refrigerant that can be sucked by the refrigerating machine oil 7a flowing into the outermost peripheral chamber 3a through the communication hole 12i, and to prevent a reduction in refrigeration capacity.
  • the section t1 is a range of pressure conditions such that Ps ⁇ Pm ⁇ P ⁇ .
  • the outermost chamber 3a communicates with the discharge port 11c, and the pressure of the outermost peripheral chamber 3a becomes the discharge pressure Pd.
  • the rotation angle of the main shaft 30 when the sealed outermost chamber 3a is formed is 0°, the rotation angle of the main shaft 30 is approximately 10° to 60° in the communication hole 12i.
  • the communication hole 12i communicates the outermost peripheral chamber 3a with the boss portion space 12h.
  • the intermediate pressure P ⁇ which is the pressure in the boss portion space 12h, is higher than the pressure in the outermost peripheral chamber 3a, so the refrigerant in the outermost peripheral chamber 3a does not escape to the boss portion space 12h, and the scroll compressor 1 Does not affect performance.
  • the scroll compressor 1 has the following effects.
  • the scroll compressor 1 is provided with a communication hole 12i for intermittently communicating the boss space 12h with the compression chamber 3 in the swing base plate 12a.
  • the communication hole 12i communicates an intermediate pressure Pm (Ps ⁇ Pm ⁇ P ⁇ ) higher than the suction pressure Ps and lower than the intermediate pressure P ⁇ from the compression chamber 3 in the compression process to the boss portion space 12h so that differential pressure oil supply is possible.
  • the communication holes 12i form the compression chamber 3 and the boss space. It communicates with 12h. As a result, it is possible to prevent the amount of the sucked refrigerant from decreasing and prevent the performance of the scroll compressor 1 from deteriorating.
  • the communication hole 12i has the flow rate suppressing portion 12ia for suppressing the flow rate of the refrigerating machine oil 7a that flows between the boss space 12h and the compression chamber 3.
  • the flow rate suppressing portion 12ia in the first embodiment has an uneven shape that is oriented in a direction intersecting the circulation direction of the refrigerating machine oil 7a.
  • the circulation resistance of the refrigerator oil 7a in the communication hole 12i can be increased, and the circulation amount of the refrigerator oil 7a can be suppressed. Therefore, it is possible to prevent the suction overheated state due to the high temperature refrigerating machine oil 7a, reduce the compression work due to the compression of the refrigerating machine oil 7a which is an incompressible fluid, and improve the performance during normal operation.
  • FIG. 17 is a vertical cross-sectional view showing the orbiting scroll 12 in the scroll compressor 1 according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the description of the same components as those in the first embodiment will be omitted.
  • the communication hole 12k that allows the boss portion space 12h and the compression chamber 3 to communicate with each other intermittently is provided between the boss portion space 12h and the compression chamber 3. It has a flow rate suppressing portion 12ka for suppressing the flow rate of the circulating refrigerating machine oil 7a.
  • the flow rate suppressing portion 12ka has a tapered shape in which the flow passage cross-sectional area is reduced from the boss portion space 12h toward the compression chamber 3. Thereby, the inflow amount of the refrigerating machine oil 7a that flows into the compression chamber 3 through the communication hole 12k can be reduced.
  • the communication hole 12k for intermittently communicating the boss space 12h and the compression chamber 3 with each other is provided between the boss space 12h and the compression chamber 3.
  • a flow rate suppressing unit 12ka for suppressing the flow rate of the refrigerating machine oil 7a circulated in is provided.
  • the flow rate suppressing portion 12ka has a tapered shape in which the flow passage cross-sectional area is reduced from the boss portion space 12h toward the compression chamber 3. This can increase the flow resistance of the refrigerating machine oil 7a in the communication hole 12k and reduce the inflow amount of the refrigerating machine oil 7a flowing into the compression chamber 3 through the communication hole 12k.
  • the suction overheated state due to the high-temperature refrigerating machine oil 7a is prevented, and the compression work due to the compression of the refrigerating machine oil 7a that is an incompressible fluid is reduced, and the performance during normal operation Can be improved.
  • FIG. 18 is a vertical cross-sectional view showing the orbiting scroll 12 in the scroll compressor 1 according to Embodiment 3 of the present invention. The description of the same components as those in the first embodiment will be omitted.
  • the communication hole 12m for intermittently communicating the boss portion space 12h and the compression chamber 3 is provided between the boss portion space 12h and the compression chamber 3. It has a flow rate suppressing unit 12ma for suppressing the flow rate of the circulating refrigerating machine oil 7a.
  • the flow rate suppressing portion 12ma has a stepped shape protruding in a direction intersecting with the circulation direction of the refrigerating machine oil 7a. Thereby, the inflow amount of the refrigerating machine oil 7a flowing into the compression chamber 3 through the communication hole 12m can be reduced.
  • the shape of the flow rate suppressing portion 12ma may be a single step or a plurality of steps as long as it has a stepped shape protruding in a direction intersecting with the circulation direction of the refrigerating machine oil 7a. Good.
  • the communication hole 12m for intermittently communicating the boss space 12h and the compression chamber 3 with each other is provided between the boss space 12h and the compression chamber 3.
  • a flow rate suppressing unit 12ma for suppressing the flow rate of the refrigerating machine oil 7a circulated in is provided.
  • the flow rate suppressing portion 12ma has a stepped shape projecting in a direction intersecting with the circulation direction of the refrigerating machine oil 7a. This can increase the flow resistance of the refrigerating machine oil 7a in the communication hole 12m and reduce the inflow amount of the refrigerating machine oil 7a flowing into the compression chamber 3 through the communication hole 12m.
  • the suction overheated state due to the high temperature refrigerating machine oil 7a is prevented, and the compression work due to the compression of the refrigerating machine oil 7a which is an incompressible fluid is reduced, and the performance during normal operation Can be improved.
  • 1 scroll compressor 2 sealed container, 2a flow path, 3 compression chamber, 3a first chamber (outermost chamber), 4 discharge gas space, 5 subframe, 5a auxiliary bearing, 6a upper balancer, 6b lower balancer, 7 Oil sump, 7a refrigerator oil, 8 pressure adjusting valve, 10 compression mechanism part, 11 fixed scroll, 11a fixed base plate, 11b spiral tooth, 11c discharge port, 11d Oldham guide groove, 11e suction pressure space, 12 orbiting scroll, 12a Swing base plate, 12b spiral teeth, 12c swing bearing, 12d Oldham guide groove, 12e thrust surface, 12f boss portion, 12g extraction hole, 12h boss portion space, 12i communication hole, 12ia flow suppression portion, 12j swing bearing space.

Abstract

固定スクロールと揺動スクロールとを互いの渦巻歯が噛み合うように設け、固定スクロールと揺動スクロールとの間に圧縮室が形成されたスクロール圧縮機であって、圧縮室の内部の中間圧を背圧として浮上し、揺動スクロールを固定スクロールへ押し付けるコンプライアントフレームを備え、圧縮室と、コンプライアントフレームおよび揺動スクロールによって形成されるボス部空間とが、中間圧力が吸入圧力より高く、中間圧よりも低くなるタイミングで連通する連通穴を揺動台板に形成し、連通穴には、ボス部空間と圧縮室との間で流通される冷凍機油の流量を抑制する流量抑制部が形成されている。これにより、圧縮室内に流入する冷凍機油の流入量を低減して吸い込み可能な冷媒量の減少を抑制でき、かくして冷凍能力の低下を防止して性能改善を図ることができる。

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。
　スクロール圧縮機は、密閉容器内に設けられる固定スクロールに対して揺動スクロールを公転運動させることで、固定スクロールと揺動スクロールとで構成される複数の圧縮室を、外方側から内方側に向かって徐々に縮小させることにより圧縮を行うものである。
　このようなスクロール圧縮機は、圧縮機構部として、前述した固定スクロールおよび揺動スクロールの他に、コンプライアントフレームと、ガイドフレームとを備える。コンプライアントフレームは、揺動スクロールを軸方向に支持すると共に、当該揺動スクロールを駆動する主軸を軸方向に支持する。ガイドフレームは、密閉容器に固定され、コンプライアントフレームを半径方向に支持する。そして、ガイドフレームは、コンプライアントフレームのガイドフレームに対する軸方向の移動により、揺動スクロールを軸方向に移動可能とする。
　このように、コンプライアントフレームを用いているスクロール圧縮機では、揺動スクロールとコンプライアントフレームとの間に形成されるボス部空間の圧力が密閉容器内の圧力よりも低くなる。そのため、これらの差圧によって冷凍機油が圧縮機構部に給油されるように、揺動スクロールの台板部にボス部空間と圧縮室とを連通させる連通穴が設けられた圧縮機が知られている（例えば、特許文献１参照）。
　ところで、密閉容器内部の吐出圧が高圧で、圧縮機構部を駆動する電動機の上に当該圧縮機構部が配置される縦型のスクロール圧縮機では、密閉容器内の底部に設けられ、冷凍機油が貯留される油溜めの吐出圧力Ｐｄが高圧になっている。この場合、密閉容器内の上部に位置する圧縮機構部に高圧の吐出圧力Ｐｄの冷凍機油が供給されるため、主軸の圧縮機構部側付近に吐出圧力Ｐｄより低い圧力、例えば、中間圧Ｐαのボス部空間が形成される。このとき、中間圧Ｐαは、コンプライアントフレームの有する圧力調整弁およびばねで調整されるため、吸入圧力Ｐｓと圧力調整ばね圧αとの和（Ｐα＝Ｐｓ＋α）で設計される。
　そして、吐出圧力Ｐｄの油溜めと中間圧Ｐαのボス部空間との差圧ΔＰ（ΔＰ＝Ｐｄ－Ｐα）により、油溜めの冷凍機油は主軸の内部を上昇して中間圧Ｐαのボス部空間に供給される。この給油方式は差圧給油方式と呼称される。
　しかしながら、差圧給油方式において、例えば、吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとの差圧が圧力調整ばね圧αより低くなる条件下（Ｐｄ－Ｐｓ＜α）では、圧力調整ばね圧αに抗してコンプライアントフレームを固定スクロール側に持ち上げる力が不足する。このため、差圧給油が行えないという問題があった。
　差圧給油方式において、前述した条件下（Ｐｄ－Ｐｓ＜α）での差圧給油を可能とするためには、中間圧Ｐαのボス部空間が差圧給油可能な圧力条件（Ｐｄ－Ｐｓ≧α）に設定されなければならない。
　そのため、特許文献１のスクロール圧縮機には、揺動スクロールの台板である揺動台板に、ボス部空間と圧縮室とを間欠的に連通させるための連通穴が設けられている。かかるスクロール圧縮機では、圧力条件が吸入圧力Ｐｓ以上で中間圧Ｐα以下の中間圧力Ｐｍ（Ｐｓ≦Ｐｍ≦Ｐα）となるタイミングで、圧縮過程の圧縮室とボス部空間とを、これらの間に設けられた連通穴を開通させることで連通させる機構が採用されている。
特開２０１１－１１１９６９号公報
　しかしながら、このスクロール圧縮機では、連通穴が開通するタイミングにおいて、ボス部空間内部に油溜めから吸い上げられた高温の冷凍機油が、当該連通穴を通り圧縮室に流入する虞があった。このとき、流入した高温の冷凍機油が、圧縮室に吸い込まれる冷媒もしくは圧縮室内の冷媒の温度より高温であるため、当該冷凍機油の熱が冷媒に伝わり、冷媒温度が上昇して吸入過熱状態となり冷凍能力が低下する。その結果、スクロール圧縮機は、非圧縮性流体である冷凍機油を多量に圧縮することとなり、圧縮仕事が増加するため、スクロール圧縮機の性能が低下する虞があった。
　本発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、冷凍能力の低下を防止して性能改善を図ることができる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、固定台板上に突出して形成された螺旋形状の渦巻歯を有する固定スクロールと、揺動台板上に突出して形成された螺旋形状の渦巻歯を有する揺動スクロールとを、互いの前記渦巻歯が噛み合うように設け、前記固定スクロールと前記揺動スクロールとの間に圧縮室が形成されたスクロール圧縮機であって、前記揺動スクロールを駆動する主軸を半径方向に支えるとともに前記固定スクロールと締結されて結合されるガイドフレームと、前記圧縮室の内部の中間圧を背圧として浮上し、前記揺動スクロールを前記固定スクロールへ押し付けるコンプライアントフレームと、を備え、前記圧縮室と、前記コンプライアントフレームおよび前記揺動スクロールによって形成されるボス部空間とが、中間圧力が吸入圧力より高く、中間圧よりも低くなるタイミングで連通する連通穴を前記揺動台板に形成し、前記連通穴には、前記ボス部空間と前記圧縮室との間で流通される冷凍機油の流量を抑制する流量抑制部が形成されているものである。
　本発明に係るスクロール圧縮機によれば、揺動台板に設けられ、ボス部空間と圧縮室とを間欠的に連通させる連通穴が、ボス部空間と圧縮室との間で流通される冷凍機油の流量を抑制する流量抑制部を有する。このため、圧縮室内に流入する冷凍機油の流入量を低減して吸い込み可能な冷媒量の減少を抑制でき、かくして冷凍能力の低下を防止して性能改善を図ることができる。
本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機を示す縦断面図である。 図１のスクロール圧縮機における揺動スクロールを示す縦断面図である。 図１のスクロール圧縮機における揺動スクロールの渦巻歯とは反対側の面を示す平面図である。 図１のスクロール圧縮機における揺動スクロールの渦巻歯側の面を示す平面図である。 図１のスクロール圧縮機におけるコンプライアントフレームを示す縦断面図である。 図１のスクロール圧縮機におけるガイドフレームを示す縦断面図である。 図１のスクロール圧縮機における揺動スクロールの揺動に伴う連通穴の軌跡を示す図である。 図１のスクロール圧縮機における吸入完了状態を回転角度０°として、固定スクロールに対する揺動スクロールの相対位置および連通穴との相関を、主軸の回転角度０°について示した図である。 図１のスクロール圧縮機における吸入完了状態を回転角度０°として、固定スクロールに対する揺動スクロールの相対位置および連通穴との相関を、主軸の回転角度９０°について示した図である。 図１のスクロール圧縮機における吸入完了状態を回転角度０°として、固定スクロールに対する揺動スクロールの相対位置および連通穴との相関を、主軸の回転角度１８０°について示した図である。 図１のスクロール圧縮機における吸入完了状態を回転角度０°として、固定スクロールに対する揺動スクロールの相対位置および連通穴との相関を、主軸の回転角度２７０°について示した図である。 図１のスクロール圧縮機における吸入完了状態を回転角度０°として、固定スクロールに対する揺動スクロールの相対位置および連通穴との相関を、主軸の回転角度３６０°について示した図である。 図１のスクロール圧縮機における吸入完了状態を回転角度０°として、固定スクロールに対する揺動スクロールの相対位置および連通穴との相関を、主軸の回転角度４５０°について示した図である。 図１のスクロール圧縮機における吸入完了状態を回転角度０°として、固定スクロールに対する揺動スクロールの相対位置および連通穴との相関を、主軸の回転角度５４０°について示した図である。 図１のスクロール圧縮機における吸入完了状態を回転角度０°として、固定スクロールに対する揺動スクロールの相対位置および連通穴との相関を、主軸の回転角度６３０°について示した図である。 図１のスクロール圧縮機における第一の室の圧力と主軸の回転角度との関係の説明に供する図である。 本発明の実施の形態２に係るスクロール圧縮機における揺動スクロールを示す縦断面図である。 本発明の実施の形態３に係るスクロール圧縮機における揺動スクロールを示す縦断面図である。
　以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。なお、明細書全文に示す構成要素の形態は、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。すなわち、本発明は、請求の範囲および明細書全体から読み取ることのできる発明の要旨又は思想に反しない範囲で適宜変更可能である。また、そのような変更を伴うスクロール圧縮機も本発明の技術思想に含まれる。さらに、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。
実施の形態１．
＜スクロール圧縮機１の構成＞
　図１を参照しながら、本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機１について説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機１を示す縦断面図である。
　図１に示すように、スクロール圧縮機１は、密閉容器２の内部に、圧縮機構部１０と、当該圧縮機構部１０を駆動する電動機２０とを備えている。圧縮機構部１０は、固定スクロール１１、揺動スクロール１２、オルダムリング１３、コンプライアントフレーム１４およびガイドフレーム１５を有して構成されている。電動機２０は、回転子２１と固定子２２とを有して構成されており、主軸３０を介して圧縮機構部１０を駆動する。なお、本実施の形態１の場合、電動機２０はブラシレスＤＣモータとするが、本発明はこれに限らず、その他の単相または三相等の誘導電動機であってもよい。
　具体的に、固定スクロール１１は、固定台板１１ａ上に螺旋形状に設けられた渦巻歯１１ｂを備えている。また、固定スクロール１１には、中央部に圧縮された加熱媒体としてのガスを吐出する吐出口１１ｃが設けられている。さらに、固定スクロール１１には、渦巻歯１１ｂに対して直角方向から吸入圧力空間１１ｅに連通するように、吸入管１６が密閉容器２を貫通して圧入されている。また、固定スクロール１１の外周部は、不図示のボルトにてガイドフレーム１５に締結されている。
　揺動スクロール１２は、固定スクロール１１と同様に揺動台板１２ａ上に螺旋形状に設けられた渦巻歯１２ｂを備えている。そして、固定スクロール１１と揺動スクロール１２とが、それぞれの渦巻歯１１ｂと渦巻歯１２ｂとが互いに噛み合うように設置されることで、圧縮室３を構成している。
　また、揺動スクロール１２は揺動軸受１２ｃを備えており、後述する主軸３０の上端の揺動軸部３２に対して回転自在に支持されている。さらに、揺動スクロール１２は、オルダムリング１３が往復摺動自在に係合されている。揺動スクロール１２は、固定スクロール１１に対して自転することなく、偏心旋回運動が可能となっている。
　ガイドフレーム１５の下部には空間１７が形成されており、当該空間１７にはスクロール圧縮機１の外部へと連通する吐出管１８が接続されている。さらに、密閉容器２内の上部には、圧縮室３に外部から吸入された被圧縮ガスが圧縮され、高温高圧の加熱媒体として吐出される空間としての吐出ガス空間４が設けられている。
　オルダムリング１３は、揺動スクロール１２の固定スクロール１１に対する自転を防止するもので、固定スクロール１１側に設けられる一対の固定スクロール側爪１３ａと、揺動スクロール１２側に設けられる一対の揺動スクロール側爪１３ｂとを有している。固定スクロール側爪１３ａは、固定スクロール１１の外周部に形成されたオルダム案内溝１１ｄに往復摺動自在に係合されている。揺動スクロール側爪１３ｂは、揺動スクロール１２の外周部に形成されたオルダム案内溝１２ｄ（後述の図３参照）に係合されている。
　主軸３０は、上端部に、揺動スクロール１２の揺動軸受１２ｃと回転自在に係合し、主軸部３１から一定の寸法で偏芯した揺動軸部３２が形成されている。また、主軸３０は、揺動軸部３２の下側に主軸バランサ３３が焼き嵌められている。さらに、主軸バランサ３３が嵌められた部位の下側に位置する主軸部３１には、コンプライアントフレーム１４の主軸受１４ａが回転自在に係合されている。
　また、主軸部３１の下部には副軸部３４が形成されており、当該副軸部３４を支持するサブフレーム５の副軸受５ａと回転自在に係合されている。この副軸部３４と主軸部３１との間には、電動機２０の固定子２２が焼き嵌め等の手法によって固定されている。固定子２２は、回転子２１の回転に伴って回転することで、圧縮機構部１０を回転駆動させる。なお、固定子２２の上端には上バランサ６ａが固定されている。また、固定子２２の下端には下バランサ６ｂが上バランサ６ａと１８０°の位相で固定されている。
　さらに、主軸３０の下端には給油機構としてのオイルパイプ３５が圧入されている。このオイルパイプ３５が位置する密閉容器２内の底部には、冷凍機油７ａを貯留する油溜め７が設けられている。そして、オイルパイプ３５は、油溜め７に貯留された冷凍機油７ａを吸い上げ、当該冷凍機油７ａを主軸３０の中空穴３６を介して各摺動部に供給する。
　ここで、図２～図４を参照しながら、揺動スクロール１２について説明する。図２は、図１のスクロール圧縮機１における揺動スクロール１２を示す縦断面図である。図３は、図１のスクロール圧縮機１における揺動スクロール１２の渦巻歯１２ｂとは反対側の面を示す平面図である。図４は、図１のスクロール圧縮機１における揺動スクロール１２の渦巻歯１２ｂ側の面を示す平面図である。
　図２に示すように、揺動台板１２ａの渦巻歯１２ｂと反対側の面の略中心部には、中空円筒状のボス部１２ｆが形成されており、主軸３０における上端の揺動軸部３２と回転自在に係合している。
　また、揺動台板１２ａの渦巻歯１２ｂと反対側の面に、コンプライアントフレーム１４のスラスト軸受１４ｂ（図１参照）と圧接摺動可能なスラスト面１２ｅが形成されている。
　図３に示すように、揺動台板１２ａの外周部には、固定スクロール１１（図１参照）のオルダム案内溝１１ｄ（図１参照）と９０度の位相差を持つ一対の揺動スクロール１２のオルダム案内溝１２ｄが、ほぼ一直線上に一対で形成されている。この揺動スクロール１２のオルダム案内溝１２ｄには、オルダムリング１３の揺動スクロール側爪１３ｂが往復摺動自在に係合している。また、揺動台板１２ａには、圧縮室３とスラスト面１２ｅとを連通させる抽出孔１２ｇが設けられ、圧縮途中の冷媒ガスを抽出してスラスト面１２ｅに導く構造となっている。
　さらに、本実施の形態１の場合、揺動スクロール１２の揺動台板１２ａには、図２に示すように、圧縮室３とボス部空間１２ｈとを間欠的に連通させるための連通穴１２ｉが設けられている。連通穴１２ｉは、スクロール圧縮機１における高圧の吐出圧力Ｐｄの油溜め７と、中間圧Ｐαのボス部空間１２ｈとの差圧ΔＰが圧力調整ばね圧αより低くなり、差圧給油ができない条件においても差圧給油可能とするために設けられている。
　具体的に、連通穴１２ｉには、ボス部空間１２ｈと圧縮室３との間で流通される冷凍機油７ａの流量を抑制するための流量抑制部１２ｉａが形成されている。本実施の形態１の場合、流量抑制部１２ｉａは、冷凍機油７ａの流通方向に対して交差する方向に向けた凹凸形状からなる。なお、流量抑制部１２ｉａの形状としては、当該凹凸形状であれば、所謂ねじ山が形成されたねじ穴形状をはじめ、種々の形状を広く適用することができる。また、揺動スクロール１２の揺動軸受１２ｃとコンプライアントフレーム１４の主軸受１４ａとの間には、揺動軸受空間１２ｊが形成されている。
　次に、図５を参照しながら、コンプライアントフレーム１４について説明する。図５は、図１のスクロール圧縮機１におけるコンプライアントフレーム１４を示す縦断面図である。コンプライアントフレーム１４は、その外周部に設けられた上下二つの上側円筒面、下側円筒面が、ガイドフレーム１５（図１参照）の内周部に設けた上側円筒面、下側円筒面により半径方向に支持されている。
　コンプライアントフレーム１４の略中心部には、電動機２０（図１参照）により回転駆動される主軸３０を半径方向に支持する、コンプライアントフレーム１４とは別部品の主軸受１４ａが嵌合されている。
　また、コンプライアントフレーム１４には、スラスト軸受１４ｂ面内から軸方向に貫通する連絡通路１４ｃが形成されており、そのスラスト軸受１４ｂ側の開口部１４ｄは揺動スクロール１２の抽出孔１２ｇに対面して配置されている。
　次に、図６を参照しながら、ガイドフレーム１５について説明する。図６は、図１のスクロール圧縮機１におけるガイドフレーム１５を示す縦断面図である。なお、図６には、一点鎖線でコンプライアントフレーム１４、密閉容器２の一部を示している。
　ガイドフレーム１５の外周面は、焼き嵌め、もしくは溶接などによって密閉容器２に固定されている。そして、密閉容器２とガイドフレーム１５との間には、冷媒ガスを流通するための流路２ａが形成されている。流路２ａは、ガイドフレーム１５の外周部を切り欠いた切り欠き部により、固定スクロール１１の吐出口１１ｃ（図１参照）から吐出される高圧の冷媒ガスを圧縮機構部１０と電動機２０との間に設けられた吐出管１８（図１参照）に導く。
　また、ガイドフレーム１５の内周面には、コンプライアントフレーム１４の外周面に形成された上側円筒面、下側円筒面と係合する上側円筒面、下側円筒面、およびシール溝１５ｂ、１５ｃが設けられている。このシール溝１５ｂ、１５ｃは、主軸３０の軸方向における上下にそれぞれ一箇所ずつ二箇所に形成されている。
　シール溝１５ｂにシール材１９ａが設置され、シール溝１５ｃにシール材１９ｂが設置されている。これら二つのシール材１９ａ、１９ｂを用いて密封されたガイドフレーム１５の内周面とコンプライアントフレーム１４の外周面とからなるフレーム空間１５ａは、コンプライアントフレーム１４の連絡通路１４ｃとのみ連通している。このフレーム空間１５ａは、抽出孔１２ｇより供給される圧縮途中の冷媒ガスを封入する構造となっている。
＜スクロール圧縮機１の動作＞
　次に、スクロール圧縮機１の動作について説明する。なお、ここでは、密閉容器２内部が、冷凍サイクルの高圧側となる高圧シェルタイプのコンプライアントフレーム１４を用いるスクロール圧縮機１の動作について説明する。
　スクロール圧縮機１の運転により、圧縮機構部１０は、冷凍サイクルの吸入側から吸入冷媒（低圧の冷媒ガス）を、吸入管１６を介して取り込む。吸入冷媒は、固定スクロール１１と揺動スクロール１２の渦巻歯１１ｂ、１２ｂで形成された圧縮室３に満たされる。
　揺動スクロール１２は、電動機２０により主軸３０を介して駆動され、当該主軸３０の回転に伴い、固定スクロール１１に対して偏心旋回運動し、圧縮室３の容積を順次縮小して被圧縮ガスを圧縮する。そして、圧縮機構部１０は、圧縮されて高圧となった被圧縮ガスを、固定スクロール１１の中央にある吐出口１１ｃから高温高圧の加熱媒体として密閉容器２内部の吐出ガス空間４に吐出する。このように、加熱媒体として吐出された吐出ガスは密閉容器２内の吐出ガス空間４に満たされ、ガイドフレーム１５の下部にある空間１７を通過して吐出管１８から、スクロール圧縮機１の外部へと吐き出される。
　なお、圧縮工程において、圧縮途中の中間圧力Ｐｍの冷媒ガスは揺動スクロール１２の抽出孔１２ｇ（図２参照）よりコンプライアントフレーム１４の連絡通路１４ｃを経て、フレーム空間１５ａに導かれ、このフレーム空間１５ａの中間圧力雰囲気を維持する。高圧となった吐出ガスは、密閉容器２内を高圧雰囲気で満たし、吐出管１８からスクロール圧縮機１の外に放出される。
　油溜め７に溜められた冷凍機油７ａは、高圧である吐出圧力Ｐｄの油溜め７と、中間圧Ｐαのボス部空間１２ｈとの差圧ΔＰ（ΔＰ＝Ｐｄ－Ｐα）により、主軸３０を軸方向に貫通する中空穴３６を通り揺動軸受空間１２ｊ（図２参照）に導かれる。この揺動軸受空間１２ｊの絞り作用によって中間圧力Ｐｍとなった冷凍機油７ａは、揺動スクロール１２とコンプライアントフレーム１４によって囲まれた空間であるボス部空間１２ｈを満たす。
　冷媒は、ボス部空間１２ｈと低圧雰囲気空間を連絡する圧力調整弁８（図１参照）を経由して低圧空間である吸入圧力空間１１ｅに導かれ、低圧の冷媒ガスとともに圧縮室３に吸入される。圧縮工程により冷凍機油７ａは高圧の冷媒ガスとともに吐出口１１ｃから密閉容器２内に吐出される。
　詳細は後述するが、本実施の形態１に係るスクロール圧縮機１の場合、ボス部空間１２ｈが、主軸３０の回転角度の所定の範囲において、複数の圧縮室３のうちの最外周に形成される最外周室３ａと、連通穴１２ｉを介して連通する。
　固定スクロール１１の渦巻歯１１ｂと、揺動スクロール１２の渦巻歯１２ｂとが噛み合うことにより形成される複数の圧縮室３のうちの最外周室３ａは、主軸３０の回転により徐々に圧縮されて、圧力を高めながら圧縮機構部１０の中央部へ移動していく。
　ここで、図７～図１５を参照しながら、スクロール圧縮機１における揺動スクロール１２の揺動に伴う連通穴１２ｉの軌跡について説明する。図７は、図１のスクロール圧縮機１における揺動スクロール１２の揺動に伴う連通穴１２ｉの軌跡を示す図である。図８は、図１のスクロール圧縮機１における吸入完了状態を回転角度０°として、固定スクロール１１に対する揺動スクロール１２の相対位置および連通穴１２ｉとの相関を、主軸３０の回転角度０°について示した図である。図９は、図１のスクロール圧縮機１における吸入完了状態を回転角度０°として、固定スクロール１１に対する揺動スクロール１２の相対位置および連通穴１２ｉとの相関を、主軸３０の回転角度９０°について示した図である。図１０は、図１のスクロール圧縮機１における吸入完了状態を回転角度０°として、固定スクロール１１に対する揺動スクロール１２の相対位置および連通穴１２ｉとの相関を、主軸３０の回転角度１８０°について示した図である。
　図１１は、図１のスクロール圧縮機１における吸入完了状態を回転角度０°として、固定スクロール１１に対する揺動スクロール１２の相対位置および連通穴１２ｉとの相関を、主軸３０の回転角度２７０°について示した図である。図１２は、図１のスクロール圧縮機１における吸入完了状態を回転角度０°として、固定スクロール１１に対する揺動スクロール１２の相対位置および連通穴１２ｉとの相関を、主軸３０の回転角度３６０°について示した図である。図１３は、図１のスクロール圧縮機１における吸入完了状態を回転角度０°として、固定スクロール１１に対する揺動スクロール１２の相対位置および連通穴１２ｉとの相関を、主軸３０の回転角度４５０°について示した図である。図１４は、図１のスクロール圧縮機１における吸入完了状態を回転角度０°として、固定スクロール１１に対する揺動スクロール１２の相対位置および連通穴１２ｉとの相関を、主軸３０の回転角度５４０°について示した図である。図１５は、図１のスクロール圧縮機１における吸入完了状態を回転角度０°として、固定スクロール１１に対する揺動スクロール１２の相対位置および連通穴１２ｉとの相関を、主軸３０の回転角度６３０°について示した図である。
　図７では、揺動スクロール１２の揺動台板１２ａに形成されている連通穴１２ｉの、揺動スクロール１２の揺動に伴う回転の軌跡を示している。なお、図中、ボス部空間１２ｈに連通していない連通穴１２ｉを細い実線の円で示し、ボス部空間１２ｈに連通している連通穴１２ｉを太い実線の円で示している。
　主軸３０の回転角度が０°のときに、冷媒の吸入を完了した状態となり、密閉された第一の室としての最外周室３ａができるとする（図８参照）。この密閉された最外周室３ａは、主軸３０の回転が進むにつれ、容積を小さくしながら圧力を高めつつ、中央部の吐出口１１ｃ付近へと移動していく。
　図９～図１５に示すように、固定スクロール１１の渦巻歯１１ｂと揺動スクロール１２の渦巻歯１２ｂとの噛み合わせで形成される複数の圧縮室３のうちの最外周に形成される最外周室３ａは、主軸３０の回転角度３６０°毎に新たに形成される。すなわち、圧縮室３には、主軸３０の回転角度３６０°毎に新たに形成される固定スクロール１１の渦巻歯１１ｂと揺動スクロール１２の渦巻歯１２ｂとの噛み合わせの最外周に最外周室３ａが形成される。
　ここでは、次々と形成される固定スクロール１１の渦巻歯１１ｂと揺動スクロール１２の渦巻歯１２ｂとの噛み合わせで形成される複数の圧縮室３のうち、最外周に形成される圧縮室３の中の一つを最外周室３ａとする。
　図７に戻って、連通穴１２ｉは、密閉された最外周室３ａの中間圧力Ｐｍが、吸入圧力Ｐｓより高く、中間圧Ｐαより低い中間圧力Ｐｍとなる圧力条件（Ｐｓ＜Ｐｍ＜Ｐα）の範囲でボス部空間１２ｈに連通する。つまり、この圧力条件の範囲外では、連通穴１２ｉは、コンプライアントフレーム１４のスラスト軸受１４ｂの面で閉塞される。
　連通穴１２ｉのコンプライアントフレーム１４側の開口部１４ｄは、以下の条件を満たすことが必須となる。
　第一に、開口部１４ｄは、密閉された最外周室３ａの中間圧力Ｐｍが、吸入圧力Ｐｓより高く、中間圧Ｐαより低い中間圧力Ｐｍとなる圧力条件（Ｐｓ＜Ｐｍ＜Ｐα）の範囲で、ボス部空間１２ｈに連通する。
　第二に、開口部１４ｄは、密閉された最外周室３ａの中間圧力Ｐｍが、前述の圧力条件（Ｐｓ＜Ｐｍ＜Ｐα）の範囲以外では、ボス部空間１２ｈに連通しない。すなわち連通穴１２ｉは、コンプライアントフレーム１４のスラスト軸受１４ｂの面で閉塞される。
　連通穴１２ｉの開口部１４ｄとは反対の渦巻歯１２ｂ側の開口部における圧縮室３のうちの最外周室３ａとの連通は、少なくとも開口部１４ｄがボス部空間１２ｈと連通しているときは、連通状態にあることが必須である。
　連通穴１２ｉの開口部１４ｄとは反対の渦巻歯１２ｂ側の開口部がボス部空間１２ｈに連通していないときは、連通穴１２ｉの開口部１４ｄとは反対の渦巻歯１２ｂ側の開口部の圧縮室３のうちの最外周室３ａとは、連通していても、していなくてもよい。
　ここで、図１６を参照しながら、スクロール圧縮機１における最外周室３ａの圧力と主軸３０の回転角度との関係について説明する。図１６は、図１のスクロール圧縮機１における最外周室３ａの圧力と主軸３０の回転角度との関係の説明に供する図である。図１６は、吸入冷媒の吸入を完了して最外周室３ａが形成される主軸３０の回転角度０°から主軸３０の回転角度６３０°までの、最外周室３ａの圧力の変化を示している。なお、図１６では、縦軸が最外周室３ａの圧力を示し、横軸が主軸３０の回転角度を示している。
　主軸３０の回転角度０°では、吸入冷媒の吸入を完了して最外周室３ａが形成されるので、最外周室３ａの圧力は吸入圧力Ｐｓに等しい。その後、主軸３０の回転とともに、最外周室３ａは、その容積を小さくしながら内側に移動し、最外周室３ａ内の圧力は徐々に上昇する。密閉された最外周室３ａの中間圧力Ｐｍが前述のＰｓ＜Ｐｍ＜Ｐαとなる圧力条件の範囲となる区間ｔ１で、ボス部空間１２ｈと最外周室３ａとが連通している。
　この区間ｔ１は、ボス部空間１２ｈの中間圧Ｐαよりも最外周室３ａの中間圧力Ｐｍが低い。従って、ボス部空間１２ｈの冷媒および冷凍機油７ａは最外周室３ａに引き込まれる。これにより、ボス部空間１２ｈと最外周室３ａとが連通していても、ボス部空間１２ｈへ最外周室３ａの圧力が逃げることはない。
　また、この場合、最外周室３ａの中間圧力Ｐｍが吸入圧力Ｐｓより増加した後、すなわち冷媒を吸入した状態である主軸３０の回転角０°以降にボス部空間１２ｈと最外周室３ａとが連通する。このため、連通穴１２ｉを通じて最外周室３ａに流入する冷凍機油７ａによる吸入可能な冷媒量の低減を防ぐことができ、冷凍能力の低下を防止できる。
　さらに、同時に高温の冷凍機油７ａによる吸入冷媒の温度上昇、すなわち吸入過熱を防ぐことができるため、冷凍能力の低下を防ぐことができる。中間圧力Ｐｍが吸入圧力Ｐｓより高いときにボス部空間１２ｈと最外周室３ａとが連通するため、最外周室３ａに流入する冷凍機油７ａを低減でき、冷凍機油７ａの圧縮による圧縮仕事の低減を図ることができる。
　密閉された最外周室３ａの中間圧力Ｐｍが区間ｔ１以降では、ボス部空間１２ｈと最外周室３ａとが非連通状態となり、最外周室３ａの圧力は上昇を続ける。ここで、区間ｔ１とは、Ｐｓ＜Ｐｍ＜Ｐαとなる圧力条件の範囲である。図８～図１５に示すように、固定スクロール１１の渦巻歯１１ｂと揺動スクロール１２の渦巻歯１２ｂとの仕様では、主軸３０の回転角度が４５０°～５４０°のどこかで、最外周室３ａが吐出口１１ｃに連通して、最外周室３ａの圧力は吐出圧力Ｐｄになる。
　連通穴１２ｉは、冷媒の吸入を完了した状態となり、密閉された最外周室３ａが形成されるときの主軸３０の回転角度を０°とすると、主軸３０の回転角度が略１０°～６０°の区間ｔ１で、連通穴１２ｉは最外周室３ａとボス部空間１２ｈとを連通させる。この区間ｔ１では、最外周室３ａの圧力よりもボス部空間１２ｈの圧力である中間圧Ｐαが高いので、最外周室３ａの冷媒がボス部空間１２ｈに逃げることはなく、スクロール圧縮機１の性能に影響しない。
＜実施の形態１における効果＞
　以上、説明したように、本実施の形態１のスクロール圧縮機１では、以下に示す効果を奏する。
　スクロール圧縮機１は、通常差圧給油できない条件下(Ｐｄ－Ｐｓ＝ΔＰ＜α)において、中間圧Ｐαを差圧給油可能な吸入圧力Ｐｓと、圧力調整ばね圧αとの和よりも低い圧力にする。このため、スクロール圧縮機１には、揺動台板１２ａにボス部空間１２ｈと圧縮室３とを間欠的に連通させるための連通穴１２ｉが設けられる。この連通穴１２ｉは、吸入圧力Ｐｓより高く中間圧Ｐαより低い中間圧力Ｐｍ(Ｐｓ＜Ｐｍ＜Ｐα)を圧縮過程の圧縮室３からボス部空間１２ｈに連通させ、差圧給油可能としている。
　このように、連通穴１２ｉを連通させるタイミングをＰｓ＜Ｐｍ＜Ｐαとなる圧力条件の範囲とすることで、スクロール圧縮機１が冷媒を吸い込んだ後に、連通穴１２ｉが圧縮室３とボス部空間１２ｈとを連通する。これにより、吸い込む冷媒量が低減するのを防止でき、スクロール圧縮機１の性能低下を防止できる。
　しかも、本実施の形態１のスクロール圧縮機１の場合、連通穴１２ｉは、ボス部空間１２ｈと圧縮室３との間で流通される冷凍機油７ａの流量を抑制するための流量抑制部１２ｉａを有している。より具体的に、本実施の形態１における流量抑制部１２ｉａは、冷凍機油７ａの流通方向に対して交差する方向に向けた凹凸形状からなる。これにより、連通穴１２ｉにおける冷凍機油７ａの流通抵抗を上げ、当該冷凍機油７ａの流通量を抑制することができる。よって、高温の冷凍機油７ａによる吸入過熱状態を防ぎ、そして非圧縮性流体である冷凍機油７ａの圧縮による圧縮仕事を低減し、通常運転時の性能改善を図ることができる。
実施の形態２．
　次に、図１７を参照しながら、本発明の実施の形態２に係るスクロール圧縮機１について説明する。図１７は、本発明の実施の形態２に係るスクロール圧縮機１における揺動スクロール１２を示す縦断面図である。なお、前述した実施の形態１と同様の構成部分に関しては説明を割愛する。
　図１７に示すとおり、本実施の形態２のスクロール圧縮機１において、ボス部空間１２ｈと圧縮室３とを間欠的に連通させる連通穴１２ｋは、ボス部空間１２ｈと圧縮室３との間で流通される冷凍機油７ａの流量を抑制するための流量抑制部１２ｋａを有している。本実施の形態２の場合、流量抑制部１２ｋａは、ボス部空間１２ｈから圧縮室３に向かうにつれ流路断面積が縮小されたテーパ形状からなる。これにより、連通穴１２ｋを通り圧縮室３内に流入する冷凍機油７ａの流入量を低減させることができる。
＜実施の形態２における効果＞
　以上、説明したように、本実施の形態２のスクロール圧縮機１は、ボス部空間１２ｈと圧縮室３とを間欠的に連通させる連通穴１２ｋに、ボス部空間１２ｈと圧縮室３との間で流通される冷凍機油７ａの流量を抑制するための流量抑制部１２ｋａが設けられている。かかる流量抑制部１２ｋａは、ボス部空間１２ｈから圧縮室３に向かうにつれ流路断面積が縮小されたテーパ形状をなしている。これにより、連通穴１２ｋにおける冷凍機油７ａの流通抵抗を上げ、連通穴１２ｋを通り圧縮室３内に流入する冷凍機油７ａの流入量を低減させることができる。すなわち、本実施の形態２のスクロール圧縮機１では、高温の冷凍機油７ａによる吸入過熱状態を防ぎ、そして非圧縮性流体である冷凍機油７ａの圧縮による圧縮仕事を低減し、通常運転時の性能改善を図ることができる。
実施の形態３．
　次に、図１８を参照しながら、本発明の実施の形態３に係るスクロール圧縮機１について説明する。図１８は、本発明の実施の形態３に係るスクロール圧縮機１における揺動スクロール１２を示す縦断面図である。なお、前述した実施の形態１と同様の構成部分に関しては説明を割愛する。
　図１８に示すとおり、本実施の形態３のスクロール圧縮機１において、ボス部空間１２ｈと圧縮室３とを間欠的に連通させる連通穴１２ｍは、ボス部空間１２ｈと圧縮室３との間で流通される冷凍機油７ａの流量を抑制するための流量抑制部１２ｍａを有している。本実施の形態３の場合、流量抑制部１２ｍａは、冷凍機油７ａの流通方向に対して交差する方向に向けて突出した段付形状からなる。これにより、連通穴１２ｍを通り圧縮室３内に流入する冷凍機油７ａの流入量を低減させることができる。なお、流量抑制部１２ｍａの形状としては、冷凍機油７ａの流通方向に対して交差する方向に向けて突出した段付形状であれば、単段であってもよいし、複数段であってもよい。
＜実施の形態３における効果＞
　以上、説明したように、本実施の形態３のスクロール圧縮機１は、ボス部空間１２ｈと圧縮室３とを間欠的に連通させる連通穴１２ｍに、ボス部空間１２ｈと圧縮室３との間で流通される冷凍機油７ａの流量を抑制するための流量抑制部１２ｍａが設けられている。かかる流量抑制部１２ｍａは、冷凍機油７ａの流通方向に対して交差する方向に向けて突出した段付形状をなしている。これにより、連通穴１２ｍにおける冷凍機油７ａの流通抵抗を上げ、連通穴１２ｍを通り圧縮室３内に流入する冷凍機油７ａの流入量を低減させることができる。すなわち、本実施の形態３のスクロール圧縮機１では、高温の冷凍機油７ａによる吸入過熱状態を防ぎ、そして非圧縮性流体である冷凍機油７ａの圧縮による圧縮仕事を低減し、通常運転時の性能改善を図ることができる。
　１　スクロール圧縮機、２　密閉容器、２ａ　流路、３　圧縮室、３ａ　第一の室（最外周室）、４　吐出ガス空間、５　サブフレーム、５ａ　副軸受、６ａ　上バランサ、６ｂ　下バランサ、７　油溜め、７ａ　冷凍機油、８　圧力調整弁、１０　圧縮機構部、１１　固定スクロール、１１ａ　固定台板、１１ｂ　渦巻歯、１１ｃ　吐出口、１１ｄ　オルダム案内溝、１１ｅ　吸入圧力空間、１２　揺動スクロール、１２ａ　揺動台板、１２ｂ　渦巻歯、１２ｃ　揺動軸受、１２ｄ　オルダム案内溝、１２ｅ　スラスト面、１２ｆ　ボス部、１２ｇ　抽出孔、１２ｈ　ボス部空間、１２ｉ　連通穴、１２ｉａ　流量抑制部、１２ｊ　揺動軸受空間、１２ｋ　連通穴、１２ｋａ　流量抑制部、１２ｍ　連通穴、１２ｍａ　流量抑制部、１３　オルダムリング、１３ａ　固定スクロール側爪、１３ｂ　揺動スクロール側爪、１４　コンプライアントフレーム、１４ａ　主軸受、１４ｂ　スラスト軸受、１４ｃ　連絡通路、１４ｄ　開口部、１５　ガイドフレーム、１５ａ　フレーム空間、１５ｂ　シール溝、１５ｃ　シール溝、１６　吸入管、１７　空間、１８　吐出管、１９ａ　シール材、１９ｂ　シール材、２０　電動機、２１　回転子、２２　固定子、３０　主軸、３１　主軸部、３２　揺動軸部、３３　主軸バランサ、３４　副軸部、３５　オイルパイプ、３６　中空穴、ｔ１　区間、Ｐｄ　吐出圧力、Ｐｍ　中間圧力、Ｐｓ　吸入圧力、Ｐα　中間圧、ΔＰ　差圧、α　圧力調整ばね圧。

Claims (4)

  1. 　固定台板上に突出して形成された螺旋形状の渦巻歯を有する固定スクロールと、揺動台板上に突出して形成された螺旋形状の渦巻歯を有する揺動スクロールとを、互いの前記渦巻歯が噛み合うように設け、前記固定スクロールと前記揺動スクロールとの間に圧縮室が形成されたスクロール圧縮機であって、
    　前記揺動スクロールを駆動する主軸を半径方向に支えるとともに前記固定スクロールと締結されて結合されるガイドフレームと、
    　前記圧縮室の内部の中間圧を背圧として浮上し、前記揺動スクロールを前記固定スクロールへ押し付けるコンプライアントフレームと、を備え、
    　前記圧縮室と、前記コンプライアントフレームおよび前記揺動スクロールによって形成されるボス部空間とが、中間圧力が吸入圧力より高く、中間圧よりも低くなるタイミングで連通する連通穴を前記揺動台板に形成し、
    　前記連通穴には、
    　前記ボス部空間と前記圧縮室との間で流通される冷凍機油の流量を抑制する流量抑制部が形成されているスクロール圧縮機。
  2. 　前記連通穴の前記流量抑制部は、前記冷凍機油の流通方向に対して交差する方向に向けた凹凸形状からなる請求項１に記載のスクロール圧縮機。
  3. 　前記連通穴の前記流量抑制部は、前記ボス部空間から前記圧縮室に向かうにつれ流路断面積が縮小されたテーパ形状からなる請求項１に記載のスクロール圧縮機。
  4. 　前記連通穴の前記流量抑制部は、前記冷凍機油の流通方向に対して交差する方向に向けて突出した段付形状からなる請求項１に記載のスクロール圧縮機。
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