WO2021049267A1 - スクロール圧縮機 - Google Patents

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WO2021049267A1
WO2021049267A1 PCT/JP2020/031324 JP2020031324W WO2021049267A1 WO 2021049267 A1 WO2021049267 A1 WO 2021049267A1 JP 2020031324 W JP2020031324 W JP 2020031324W WO 2021049267 A1 WO2021049267 A1 WO 2021049267A1
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scroll
chamber
refueling
movable
oil
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PCT/JP2020/031324
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English (en)
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義友 塚
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ダイキン工業株式会社
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04C18/00Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/02Rotary-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
    • F04C18/0207Rotary-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 both members having co-operating elements in spiral form
    • F04C18/0215Rotary-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 both members having co-operating elements in spiral form where only one member is moving
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    • F04C18/0207Rotary-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 both members having co-operating elements in spiral form
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    • F04C29/02Lubrication; Lubricant separation
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    • F04C29/02Lubrication; Lubricant separation
    • F04C29/028Means for improving or restricting lubricant flow
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • 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

  • This disclosure relates to a scroll compressor.
  • Patent Document 1 describes a state in which only the fixed-side oil groove and the movable-side oil groove communicate with each other during the rotational drive of the movable scroll, and a state in which the movable-side oil groove communicates with both the fixed-side oil groove and the compression chamber at the same time.
  • a scroll type compressor configured to switch to and is disclosed.
  • An object of the present disclosure is to enable oil to be supplied to the inner and outer spaces in the radial direction of the movable scroll in the compression chamber.
  • a first aspect of the present disclosure is directed to a scroll compressor comprising a fixed scroll (60) and a movable scroll (70) that forms a compression chamber (S) between the fixed scroll (60). .. Then, the back pressure chamber (54), which causes an intermediate pressure between the suction pressure and the discharge pressure of the compression chamber (S) to act on the surface of the movable scroll (70) opposite to the sliding surface, and the above.
  • An outer refueling mechanism (80) that refuels the outer chamber (S1) radially outside the lap (72) of the movable scroll (70) in the compression chamber (S), and the movable scroll (S) in the compression chamber (S).
  • the inner refueling mechanism (85) for refueling the inner chamber (S2) radially inside the lap (72) of 70) is provided, and the inner refueling mechanism (85) is a sliding surface of the fixed scroll (60).
  • the communication port (87) has a central position (C2) in the thickness direction at the lap end on the suction side of the movable scroll (70) during one rotation operation of the movable scroll (70). Communicates with the refueling unit (86) within a predetermined period of time while the fixed scroll (60) is located radially outside the center position (C1) of the lap interval.
  • an outer refueling mechanism (80) for refueling the outer chamber (S1) of the compression chamber (S) and an inner refueling mechanism (85) for refueling the inner chamber (S2) are provided.
  • the inner refueling mechanism (85) has a refueling unit (86) and a communication port (87). Predetermined while the center position (C2) in the thickness direction at the lap end on the suction side of the movable scroll (70) is located radially outside the center position (C1) of the lap interval of the fixed scroll (60). Within the period of, the communication port (87) and the refueling groove (86) are connected.
  • a second aspect of the present disclosure comprises, in the first aspect, an intermediate pressure portion (83) provided on the sliding surface of the fixed scroll (60) and communicating with the compression chamber (S) during compression.
  • the communication port (87) alternately communicates with the refueling unit (86) and the intermediate pressure unit (83) during one rotation operation of the movable scroll (70).
  • the communication port (87) is alternately communicated with the refueling unit (86) and the intermediate pressure unit (83) during one rotation operation of the movable scroll (70).
  • the intermediate pressure refrigerant is intermittently supplied from the compression chamber (S) in the intermediate pressure state to the back pressure chamber (54), and the back pressure chamber (54) can have a predetermined intermediate pressure atmosphere.
  • a third aspect of the present disclosure is the movable scroll (70) in the first or second aspect, when the communication port (87) has a suction closing angle of the outer chamber (S1) of 0 °. ) Communicates with the refueling unit (86) within a predetermined period while rotating in the range of 0 ° or more and 100 ° or less.
  • the period during which the communication port (87) and the refueling unit (86) communicate with each other is set based on the suction closing angle of the outer chamber (S1).
  • oil can be supplied to the inner chamber (S2) of the compression chamber (S) at a predetermined timing.
  • FIG. 1 is a vertical cross-sectional view showing the configuration of the scroll compressor according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a bottom view showing the configuration of a fixed scroll.
  • FIG. 3 is a plan view showing the configuration of the movable scroll.
  • FIG. 4 is an enlarged vertical sectional view showing a main part of the scroll compressor.
  • FIG. 5 is a diagram showing an oil flow when the communication port and the fixed side oil groove start to communicate with each other.
  • FIG. 6 is a diagram showing an oil flow in the middle of communication between the communication port and the fixed side oil groove.
  • FIG. 7 is a diagram showing the flow of oil immediately before the end of communication between the communication port and the fixed side oil groove.
  • FIG. 8 is a diagram showing a state in which the outer refueling operation and the back pressure adjusting operation are performed.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining a period in which the communication port and the refueling groove are in communication with each other.
  • the scroll compressor (10) is provided in the refrigerant circuit of the vapor compression refrigeration cycle.
  • the refrigerant compressed by the scroll compressor (10) is condensed by the condenser, depressurized by the depressurizing mechanism, evaporated by the evaporator, and sucked into the scroll compressor (10).
  • the scroll compressor (10) is provided with a casing (20), an electric motor (30) housed in the casing (20), and a compression mechanism (40).
  • the casing (20) is formed in a vertically long cylindrical shape and is configured in a closed dome type.
  • the electric motor (30) includes a stator (31) fixed to the casing (20) and a rotor (32) arranged inside the stator (31).
  • the rotor (32) is fixed to the drive shaft (11).
  • An oil reservoir (21) for storing oil is formed at the bottom of the casing (20).
  • a suction pipe (12) is connected to the upper part of the casing (20).
  • a discharge pipe (13) is connected to the body of the casing (20).
  • the housing (50) is fixed to the casing (20).
  • the housing (50) is located above the electric motor (30).
  • a compression mechanism (40) is arranged above the housing (50).
  • the inflow end of the discharge pipe (13) is located between the electric motor (30) and the housing (50).
  • the drive shaft (11) extends in the vertical direction along the central axis of the casing (20).
  • the drive shaft (11) has a spindle portion (14) and an eccentric portion (15) provided at the upper end of the spindle portion (14).
  • the lower part of the spindle part (14) is rotatably supported by the lower bearing (22).
  • the lower bearing (22) is fixed to the inner peripheral surface of the casing (20).
  • the upper portion of the spindle portion (14) extends through the housing (50) and is rotatably supported by the upper bearing (51) of the housing (50).
  • the compression mechanism (40) is equipped with a fixed scroll (60) and a movable scroll (70).
  • the fixed scroll (60) is fixed to the top surface of the housing (50).
  • the movable scroll (70) is located between the fixed scroll (60) and the housing (50).
  • the housing (50) is provided with an annular portion (52) and a recess (53).
  • the annular portion (52) is provided on the outer peripheral portion of the housing (50).
  • the recess (53) is provided in the upper center of the housing (50).
  • An upper bearing (51) is provided below the recess (53).
  • the housing (50) is fixed inside the casing (20).
  • the inner peripheral surface of the casing (20) and the outer peripheral surface of the annular portion (52) of the housing (50) are in close contact with each other in an airtight manner over the entire circumference.
  • the housing (50) divides the inside of the casing (20) into an upper space (23) in which the compression mechanism (40) is housed and a lower space (24) in which the electric motor (30) is housed.
  • the fixed scroll (60) has a fixed side end plate (61), a substantially tubular outer wall (63) standing on the outer edge of the lower surface of the fixed side end plate (61), and an outer wall (61) on the fixed side end plate (61). It is equipped with a spiral fixed-side wrap (62) that stands inside 63) (see FIG. 2).
  • the fixed side end plate (61) is located on the outer peripheral side and is continuously formed with the fixed side wrap (62).
  • the tip surface of the fixed side wrap (62) and the tip surface of the outer peripheral wall (63) are formed substantially flush with each other. Further, the fixed scroll (60) is fixed to the housing (50).
  • the movable scroll (70) is formed on the movable side end plate (71), the spiral movable side wrap (72) formed on the upper surface of the movable side end plate (71), and the central portion of the lower surface of the movable side end plate (71). It is provided with a boss portion (73) that has been formed (see FIG. 3).
  • the boss portion (73) is connected to the drive shaft (11) by inserting the eccentric portion (15) of the drive shaft (11).
  • An annular recess is provided radially outward of the recess (53) at the top of the housing (50).
  • the back pressure chamber (54) is partitioned by an annular recess at the top of the housing (50) and a fixed scroll (60) and a movable scroll (70).
  • the back pressure chamber (54) has an atmosphere of intermediate pressure between the suction pressure and the discharge pressure of the compression chamber (S).
  • the intermediate pressure of the back pressure chamber (54) acts on the back surface of the movable scroll (70).
  • the back pressure chamber (54) is provided with an Oldham joint (46). The Oldham fitting (46) prevents the movable scroll (70) from rotating.
  • a compression chamber (S) into which the refrigerant flows is formed between the fixed scroll (60) and the movable scroll (70).
  • the movable scroll (70) is arranged so that the movable side lap (72) meshes with the fixed side lap (62) of the fixed scroll (60).
  • the lower surface of the outer peripheral wall (63) of the fixed scroll (60) serves as a sliding surface with respect to the movable scroll (70).
  • the upper surface of the movable end plate (71) of the movable scroll (70) serves as a sliding surface with respect to the fixed scroll (60).
  • a suction port (64) communicating with the compression chamber (S) is formed on the outer peripheral wall (63) of the fixed scroll (60).
  • a suction pipe (12) is connected to the upstream side of the suction port (64).
  • the compression chamber (S) is divided into an outer chamber (S1) radially outside the movable scroll (70) and an inner chamber (S2) radially inside the movable scroll (70). Specifically, when the inner peripheral surface of the outer peripheral wall (63) of the fixed scroll (60) and the outer peripheral surface of the movable side wrap (72) of the movable scroll (70) are substantially in contact with each other, the outer peripheral surface is sandwiched between the contact portions.
  • the chamber (S1) and the inner chamber (S2) are partitioned (see, eg, FIG. 5).
  • a discharge port (65) is formed in the center of the fixed side end plate (61) of the fixed scroll (60).
  • the high-pressure refrigerant compressed by the compression mechanism (40) flows out to the lower space (24) through a passage (not shown) formed in the fixed side end plate (61) and the housing (50) of the fixed scroll (60). ..
  • a refueling hole (16) extending in the vertical direction from the lower end to the upper end of the drive shaft (11) is formed inside the drive shaft (11).
  • the lower end of the drive shaft (11) is immersed in the oil reservoir (21).
  • the oil supply hole (16) supplies the oil from the oil reservoir (21) to the lower bearing (22) and the upper bearing (51), and also supplies the oil to the gap between the boss portion (73) and the drive shaft (11).
  • the oil filler hole (16) opens on the upper end surface of the drive shaft (11) to supply oil above the drive shaft (11).
  • the recess (53) of the housing (50) communicates with the fuel filler hole (16) of the drive shaft (11) via the inside of the boss portion (73) of the movable scroll (70).
  • a high-pressure pressure corresponding to the discharge pressure of the compression mechanism (40) acts.
  • the movable scroll (70) is pressed against the fixed scroll (60) by the high pressure of the recess (53).
  • An oil passage (55) is formed inside the housing (50) and the fixed scroll (60).
  • the inflow end of the oil passage (55) communicates with the recess (53) of the housing (50) (not shown).
  • the outflow end of the oil passage (55) is open to the sliding surface of the fixed scroll (60).
  • the oil passage (55) supplies the high-pressure oil in the recess (53) to the sliding surface between the movable end plate (71) of the movable scroll (70) and the outer peripheral wall (63) of the fixed scroll (60). ..
  • the sliding surface of the outer peripheral wall (63) of the fixed scroll (60) has a fixed side oil groove (81) as an outer oil supply mechanism (80) and an inner oil supply mechanism (85).
  • a refueling groove (86) (refueling section) and an intermediate pressure groove (83) (intermediate pressure section) are formed.
  • the fixed side oil groove (81) is formed on the sliding surface of the movable scroll (70) with respect to the movable side end plate (71) of the outer peripheral wall (63) of the fixed scroll (60).
  • the fixed side oil groove (81) extends in a substantially arc shape along the inner peripheral surface of the outer peripheral wall (63) of the fixed scroll (60).
  • An oil passage (55) communicates with the fixed side oil groove (81), and oil is supplied from the oil passage (55) to the fixed side oil groove (81).
  • the refueling groove (86) extends along the circumferential direction of the fixed scroll (60). One end of the refueling groove (86) communicates with the suction port (64). The refueling groove (86) may be communicated with the suction region on the upstream side of the suction side end of the movable side wrap (72) in the compression chamber (S).
  • the intermediate pressure groove (83) is formed between the fixed side oil groove (81) and the oil supply groove (86). One end of the intermediate pressure groove (83) communicates with the compression chamber (S) during compression (intermediate pressure state).
  • the sliding surface of the movable side end plate (71) of the movable scroll (70) has a movable side oil groove (82) as an outer oil supply mechanism (80) and an inner oil supply mechanism (85). Communication port (87) is formed.
  • the movable side oil groove (82) is formed near the end of the fixed side oil groove (81) of the fixed scroll (60).
  • the movable side oil groove (82) is formed in a substantially arc shape.
  • the end of the movable side oil groove (82) near the fixed side oil groove (81) is bent and extended so as to face the center side of the movable scroll (70).
  • the movable side oil groove (82) communicates with the fixed side oil groove (81) and the outer chamber (S1) of the compression chamber (S) during one rotation operation of the movable scroll (70).
  • the communication port (87) penetrates the outer peripheral portion of the movable end plate (71) in the thickness direction.
  • the communication port (87) communicates the sliding surface of the movable scroll (70) with the back pressure chamber (54).
  • the communication port (87) of the movable scroll (70) communicates with the refueling groove (86) of the fixed scroll (60), so that the oil in the back pressure chamber (54) is sucked into the suction port. It is supplied to (64).
  • the back pressure adjustment operation is performed. That is, in the compression mechanism (40), the inner refueling operation, the outer refueling operation, and the back pressure adjusting operation are repeatedly performed in this order during one rotation operation of the movable scroll (70).
  • the compression chamber (S) is divided into an outer chamber (S1) and an inner chamber (S2).
  • a plurality of inner chambers (S2) are formed between the fixed side lap (62) of the fixed scroll (60) and the movable side lap (72) of the movable scroll (70).
  • these inner chambers (S2) gradually approach the center (discharge port (65)), and the volume of these inner chambers (S2) becomes smaller. As a result, the refrigerant is compressed in the inner chamber (S2).
  • the high-pressure gas refrigerant in the inner chamber (S2) is discharged from the discharge port (65).
  • the high-pressure refrigerant gas flows out to the lower space (24) via the passages formed in the fixed scroll (60) and the housing (50).
  • the high-pressure gas refrigerant in the lower space (24) is discharged to the outside of the casing (20) via the discharge pipe (13).
  • the oil supplied to the boss portion (73) is supplied to the gap between the eccentric portion (15) and the boss portion (73) of the drive shaft (11).
  • the recess (53) of the housing (50) becomes a high-pressure atmosphere corresponding to the discharge pressure of the compression mechanism (40).
  • the high pressure of the recess (53) presses the movable scroll (70) against the fixed scroll (60).
  • the high-pressure oil accumulated in the recess (53) flows through the oil passage (55) and flows out to the fixed side oil groove (81) (not shown). As a result, high-pressure oil corresponding to the discharge pressure of the compression mechanism (40) is supplied to the fixed-side oil groove (81).
  • the intermediate pressure refrigerant is intermittently supplied to the back pressure chamber (54) from the compression chamber (S) in the intermediate pressure state.
  • the back pressure chamber (54) becomes an atmosphere of a predetermined intermediate pressure.
  • the period of communication between the communication port (87) and the refueling groove (86) is appropriately set.
  • the center position (C2) in the thickness direction at the suction side end of the movable side wrap (72) is located radially outside the center position (C1) of the lap interval of the fixed side wrap (62).
  • the communication port (87) and the refueling groove (86) are connected to each other within a predetermined period of time.
  • the communication port (87) and the refueling groove (86) start to communicate with each other at the timing when the suction closing of the movable scroll (70) is performed.
  • the period of communication between the communication port (87) and the refueling groove (86) is determined by appropriately setting the position of the communication port (87) and the groove width of the refueling groove (86).
  • the oil in the back pressure chamber (54) passes through the communication port (87), the oil supply groove (86), and the suction port (64) to the inner chamber (S1). It will flow toward, and the oil sealability of the inner chamber (S2) can be improved.
  • the movable scroll (70) at the eccentric angle position in FIG. 6 further rotates eccentrically, for example, when the eccentric angle position in FIG. 7 is reached, immediately before the communication between the communication port (87) and the refueling groove (86) is completed.
  • the center position (C2) of the movable side lap (72) and the center position (C1) of the lap interval of the fixed side lap (62) are substantially the same, so that the inner chamber (S2) and the outer chamber are substantially the same. Oil is distributed to (S1) (see the arrow line in FIG. 7).
  • the inner refueling operation is performed again, and then the outer refueling operation and the back pressure adjusting operation are repeatedly performed in order.
  • the period during which the communication port (87) and the refueling unit (86) communicate with each other is set based on the suction closing angle of the outer chamber (S1).
  • the refueling groove is within a predetermined period while the movable scroll (70) rotates in the range of 0 ° or more and 100 ° or less.
  • the predetermined period is represented by the rotation angle ⁇ of the movable scroll (70), and is determined by the position of the communication port (87) and the groove width of the refueling groove (86).
  • oil can be supplied to the inner chamber (S2) of the compression chamber (S) at a predetermined timing.
  • the scroll compressor (10) of the present embodiment includes a fixed scroll (60) and a movable scroll (70) that forms a compression chamber (S) between the fixed scroll (60). Then, the back pressure chamber (54) and the compression chamber (54) in which the intermediate pressure between the suction pressure and the discharge pressure of the compression chamber (S) is applied to the surface opposite to the sliding surface of the movable scroll (70).
  • the outer refueling mechanism (80) that refuels the outer chamber (S1) radially outside the movable side lap (72) of the movable scroll (70) in S) and the movable scroll (70) in the compression chamber (S) are movable.
  • a refueling groove (86) (refueling section) that communicates with the suction region of the compression chamber (S) and a communication port (87) that penetrates the sliding surface of the movable scroll (70) and communicates with the back pressure chamber (54).
  • the communication port (87) has a fixed scroll (60) at the center position (C2) in the thickness direction at the lap end on the suction side of the movable scroll (70) during one rotation operation of the movable scroll (70). It communicates with the refueling groove (86) within a predetermined period while it is located radially outside the center position (C1) of the lap interval.
  • an outer refueling mechanism (80) for refueling the outer chamber (S1) of the compression chamber (S) and an inner refueling mechanism (85) for refueling the inner chamber (S2) are provided.
  • the inner refueling mechanism (85) has a refueling groove (86) and a communication port (87). Predetermined while the center position (C2) in the thickness direction at the lap end on the suction side of the movable scroll (70) is located radially outside the center position (C1) of the lap interval of the fixed scroll (60). Within the period of, the communication port (87) and the refueling groove (86) are connected.
  • the scroll compressor (10) of the present embodiment is provided on the sliding surface of the movable scroll (70) and has an intermediate pressure groove (83) (intermediate pressure portion) communicating with the compression chamber (S) during compression.
  • the communication port (87) alternately communicates with the refueling groove (86) and the intermediate pressure groove (83) during one rotation of the movable scroll (70).
  • the communication port (87) is alternately communicated with the refueling groove (86) and the intermediate pressure groove (83) during one rotation operation of the movable scroll (70).
  • the intermediate pressure refrigerant is intermittently supplied from the compression chamber (S) in the intermediate pressure state to the back pressure chamber (54), and the back pressure chamber (54) can have a predetermined intermediate pressure atmosphere.
  • the communication port (87) has a movable scroll (70) of 0 ° or more and 100 when the suction closing angle of the outer chamber (S1) is set to 0 °. It communicates with the refueling groove (86) within a predetermined period while rotating in the range of ° or less.
  • the period during which the communication port (87) and the refueling groove (86) communicate with each other is set based on the suction closing angle of the outer chamber (S1).
  • oil can be supplied to the inner chamber (S2) of the compression chamber (S) at a predetermined timing.
  • this disclosure is useful for scroll compressors.

Abstract

圧縮室(S)の外側室(S1)に給油する外側給油機構(80)と、内側室(S2)に給油する内側給油機構(85)とを備える。内側給油機構(85)は、給油溝(86)と連通ポート(87)とを有する。可動側ラップ(72)の吸入側の端部における厚み方向の中央位置(C2)が、固定スクロール(60)のラップ間隔の中央位置(C1)よりも径方向外側に位置している間の所定の期間内に、連通ポート(87)と給油溝(86)とが連通する。

Description

スクロール圧縮機
 本開示は、スクロール圧縮機に関するものである。
 特許文献1には、可動スクロールの回転駆動中に、固定側油溝と可動側油溝だけが連通する状態と、可動側油溝が固定側油溝と圧縮室との双方と同時に連通する状態とに切り替わるように構成されたスクロール型圧縮機が開示されている。
特開2012-77616号公報
 特許文献1の発明では、圧縮室における可動スクロールよりも径方向外側の空間に可動側油溝を連通させているため、圧縮室における可動スクロールよりも径方向内側の空間には油が供給され難くなっている。
 本開示の目的は、圧縮室における可動スクロールよりも径方向の内側及び外側の空間に油を供給できるようにすることにある。
 本開示の第1の態様は、固定スクロール(60)と、該固定スクロール(60)との間で圧縮室(S)を形成する可動スクロール(70)とを備えたスクロール圧縮機を対象としている。そして、前記圧縮室(S)の吸入圧力と吐出圧力との間の中間圧力を、前記可動スクロール(70)の摺動面とは反対側の面に作用させる背圧室(54)と、前記圧縮室(S)における前記可動スクロール(70)のラップ(72)よりも径方向外側の外側室(S1)に給油する外側給油機構(80)と、前記圧縮室(S)における前記可動スクロール(70)のラップ(72)よりも径方向内側の内側室(S2)に給油する内側給油機構(85)とを備え、前記内側給油機構(85)は、前記固定スクロール(60)の摺動面に設けられて前記圧縮室(S)の吸入領域に連通する給油部(86)と、前記可動スクロール(70)の摺動面を貫通して前記背圧室(54)に連通する連通ポート(87)とを有し、前記連通ポート(87)は、前記可動スクロール(70)の1回転動作中で、該可動スクロール(70)の吸入側のラップ端部における厚み方向の中央位置(C2)が前記固定スクロール(60)のラップ間隔の中央位置(C1)よりも径方向外側に位置している間の所定の期間内に、前記給油部(86)に連通する。
 第1の態様では、圧縮室(S)の外側室(S1)に給油する外側給油機構(80)と、内側室(S2)に給油する内側給油機構(85)とを備える。内側給油機構(85)は、給油部(86)と連通ポート(87)とを有する。可動スクロール(70)の吸入側のラップ端部における厚み方向の中央位置(C2)が、固定スクロール(60)のラップ間隔の中央位置(C1)よりも径方向外側に位置している間の所定の期間内に、連通ポート(87)と給油溝(86)とが連通する。
 これにより、圧縮室(S)における可動スクロール(70)よりも径方向の内側及び外側の空間に油を供給することができる。
 本開示の第2の態様は、第1の態様において、前記固定スクロール(60)の摺動面に設けられ、圧縮途中の前記圧縮室(S)に連通する中間圧部(83)を備え、前記連通ポート(87)は、前記可動スクロール(70)の1回転動作中に、前記給油部(86)と前記中間圧部(83)とに交互に連通する。
 第2の態様では、可動スクロール(70)の1回転動作中に、連通ポート(87)を給油部(86)と中間圧部(83)とに交互に連通させる。
 これにより、中間圧状態の圧縮室(S)から中間圧の冷媒が背圧室(54)に間欠的に供給され、背圧室(54)を所定の中間圧力の雰囲気とすることができる。
 本開示の第3の態様は、第1又は第2の態様において、前記連通ポート(87)は、前記外側室(S1)の吸入閉じ切り角度を0°としたときに、前記可動スクロール(70)が0°以上且つ100°以下の範囲で回転する間の所定の期間内に、前記給油部(86)に連通する。
 第3の態様では、外側室(S1)の吸入閉じ切り角度を基準として、連通ポート(87)と給油部(86)とが連通する期間を設定している。これにより、所定のタイミングで、圧縮室(S)の内側室(S2)に油を供給することができる。
図1は、本実施形態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、固定スクロールの構成を示す底面図である。 図3は、可動スクロールの構成を示す平面図である。 図4は、スクロール圧縮機の要部を拡大して示す縦断面図である。 図5は、連通ポートと固定側油溝とが連通し始めたときの油の流れを示す図である。 図6は、連通ポートと固定側油溝とが連通している途中の油の流れを示す図である。 図7は、連通ポートと固定側油溝との連通が終了する直前の油の流れを示す図である。 図8は、外側給油動作と背圧調整動作とが行われている状態を示す図である。 図9は、連通ポートと給油溝とが連通している期間を説明するための図である。
 《実施形態》
 実施形態について説明する。
 図1に示すように、スクロール圧縮機(10)は、蒸気圧縮式の冷凍サイクルの冷媒回路に設けられている。冷媒回路では、スクロール圧縮機(10)で圧縮した冷媒が、凝縮器で凝縮し、減圧機構で減圧され、蒸発器で蒸発し、スクロール圧縮機(10)に吸入される。
 スクロール圧縮機(10)は、ケーシング(20)と、ケーシング(20)に収納された電動機(30)及び圧縮機構(40)とを備えている。ケーシング(20)は、縦長の円筒状に形成され、密閉ドーム式に構成されている。
 電動機(30)は、ケーシング(20)に固定された固定子(31)と、固定子(31)の内側に配置された回転子(32)とを備えている。回転子(32)は、駆動軸(11)に固定されている。
 ケーシング(20)の底部には、油が貯留される油溜部(21)が形成されている。ケーシング(20)の上部には、吸入管(12)が接続されている。ケーシング(20)の胴部には、吐出管(13)が接続されている。
 ケーシング(20)には、ハウジング(50)が固定されている。ハウジング(50)は、電動機(30)の上方に配置されている。ハウジング(50)の上方には、圧縮機構(40)が配置されている。吐出管(13)の流入端は、電動機(30)とハウジング(50)との間に位置している。
 駆動軸(11)は、ケーシング(20)の中心軸に沿って上下方向に延びている。駆動軸(11)は、主軸部(14)と、主軸部(14)の上端に設けられた偏心部(15)とを有している。
 主軸部(14)の下部は、下部軸受(22)に回転可能に支持されている。下部軸受(22)は、ケーシング(20)の内周面に固定されている。主軸部(14)の上部は、ハウジング(50)を貫通して延び、ハウジング(50)の上部軸受(51)に回転可能に支持されている。
 圧縮機構(40)は、固定スクロール(60)と、可動スクロール(70)とを備えている。固定スクロール(60)は、ハウジング(50)の上面に固定されている。可動スクロール(70)は、固定スクロール(60)とハウジング(50)との間に配置されている。
 ハウジング(50)には、環状部(52)と、凹部(53)とが設けられている。環状部(52)は、ハウジング(50)の外周部に設けられている。凹部(53)は、ハウジング(50)の中央上部に設けられている。凹部(53)の下側には、上部軸受(51)が設けられている。
 ハウジング(50)は、ケーシング(20)の内部に固定されている。ケーシング(20)の内周面とハウジング(50)の環状部(52)の外周面とは、全周に亘って気密状に密着されている。ハウジング(50)は、ケーシング(20)の内部を、圧縮機構(40)が収納される上部空間(23)と、電動機(30)が収納される下部空間(24)とに仕切っている。
 固定スクロール(60)は、固定側鏡板(61)と、固定側鏡板(61)の下面の外縁に立設する略筒状の外周壁(63)と、固定側鏡板(61)における外周壁(63)の内部に立設する渦巻き状の固定側ラップ(62)とを備えている(図2参照)。
 固定側鏡板(61)は、外周側に位置して固定側ラップ(62)と連続的に形成されている。固定側ラップ(62)の先端面と外周壁(63)の先端面とは、略面一に形成されている。また、固定スクロール(60)は、ハウジング(50)に固定されている。
 可動スクロール(70)は、可動側鏡板(71)と、可動側鏡板(71)の上面に形成された渦巻き状の可動側ラップ(72)と、可動側鏡板(71)の下面中心部に形成されたボス部(73)とを備えている(図3参照)。
 ボス部(73)は、駆動軸(11)の偏心部(15)が挿入されることで、駆動軸(11)と連結されている。ハウジング(50)の上部における凹部(53)よりも径方向外側には、環状の窪みが設けられている。ハウジング(50)上部の環状の窪みと、固定スクロール(60)及び可動スクロール(70)とによって、背圧室(54)が区画されている。
 背圧室(54)には、圧縮途中の圧縮室(S)から中間圧の冷媒が供給される。背圧室(54)は、圧縮室(S)の吸入圧力と吐出圧力との間の中間圧力の雰囲気となっている。可動スクロール(70)の背面には、背圧室(54)の中間圧が作用している。背圧室(54)には、オルダム継手(46)が設けられている。オルダム継手(46)は、可動スクロール(70)が自転するのを阻止している。
 圧縮機構(40)では、固定スクロール(60)と可動スクロール(70)との間に冷媒が流入する圧縮室(S)が形成される。可動スクロール(70)は、可動側ラップ(72)が固定スクロール(60)の固定側ラップ(62)に噛合するように配設されている。ここで、固定スクロール(60)の外周壁(63)の下面が、可動スクロール(70)に対する摺動面となる。また、可動スクロール(70)の可動側鏡板(71)の上面が、固定スクロール(60)に対する摺動面となる。
 固定スクロール(60)の外周壁(63)には、圧縮室(S)に連通する吸入ポート(64)が形成されている。吸入ポート(64)の上流側には、吸入管(12)が接続されている。
 圧縮室(S)は、可動スクロール(70)よりも径方向外側の外側室(S1)と、可動スクロール(70)よりも径方向内側の内側室(S2)とに区画される。具体的に、固定スクロール(60)の外周壁(63)の内周面と、可動スクロール(70)の可動側ラップ(72)の外周面とが実質的に接触すると、接触部分を挟んで外側室(S1)と内側室(S2)とが区画される(例えば図5を参照)。
 固定スクロール(60)の固定側鏡板(61)の中央には、吐出口(65)が形成されている。圧縮機構(40)で圧縮された高圧冷媒は、固定スクロール(60)の固定側鏡板(61)及びハウジング(50)に形成された通路(図示省略)を介して下部空間(24)に流出する。
 駆動軸(11)の内部には、駆動軸(11)の下端から上端に亘って上下方向に延びる給油孔(16)が形成されている。駆動軸(11)の下端部は、油溜部(21)に浸漬されている。給油孔(16)は、油溜部(21)の油を下部軸受(22)及び上部軸受(51)に供給するとともに、ボス部(73)と駆動軸(11)との隙間に供給する。給油孔(16)は、駆動軸(11)の上端面に開口し、油を駆動軸(11)の上方に供給する。
 ハウジング(50)の凹部(53)は、可動スクロール(70)のボス部(73)の内部を介して駆動軸(11)の給油孔(16)に連通している。凹部(53)には、高圧の油が供給されることで、圧縮機構(40)の吐出圧力に相当する高圧圧力が作用する。可動スクロール(70)は、凹部(53)の高圧圧力により、固定スクロール(60)に押し付けられる。
 ハウジング(50)及び固定スクロール(60)の内部には、油通路(55)が形成されている。油通路(55)の流入端は、ハウジング(50)の凹部(53)に連通している(図示省略)。油通路(55)の流出端は、固定スクロール(60)の摺動面に開口している。油通路(55)は、凹部(53)内の高圧の油を、可動スクロール(70)の可動側鏡板(71)と固定スクロール(60)の外周壁(63)との摺動面に供給する。
 〈外側給油機構、内側給油機構、及び中間圧溝の構成〉
 図2に示すように、固定スクロール(60)の外周壁(63)の摺動面には、外側給油機構(80)としての固定側油溝(81)と、内側給油機構(85)としての給油溝(86)(給油部)と、中間圧溝(83)(中間圧部)とが形成されている。
 固定側油溝(81)は、固定スクロール(60)の外周壁(63)のうち可動スクロール(70)の可動側鏡板(71)に対する摺動面に形成されている。固定側油溝(81)は、固定スクロール(60)の外周壁(63)の内周面に沿うように略円弧状に延びている。固定側油溝(81)には、油通路(55)が連通しており、油通路(55)から固定側油溝(81)に油が供給されるようになっている。
 給油溝(86)は、固定スクロール(60)の周方向に沿って延びている。給油溝(86)の一端部は、吸入ポート(64)に連通している。なお、給油溝(86)は、圧縮室(S)における可動側ラップ(72)の吸入側の端部よりも上流側の吸入領域に連通していればよい。
 中間圧溝(83)は、固定側油溝(81)と給油溝(86)との間に形成されている。中間圧溝(83)の一端部は、圧縮途中(中間圧状態)の圧縮室(S)に連通している。
 図3に示すように、可動スクロール(70)の可動側鏡板(71)の摺動面には、外側給油機構(80)としての可動側油溝(82)と、内側給油機構(85)としての連通ポート(87)とが形成されている。
 可動側油溝(82)は、固定スクロール(60)の固定側油溝(81)の端部近傍に形成されている。可動側油溝(82)は、略円弧状に形成されている。可動側油溝(82)における固定側油溝(81)寄りの端部は、可動スクロール(70)の中心側を向くように屈曲して延びている。可動側油溝(82)は、可動スクロール(70)の1回転動作中に、固定側油溝(81)及び圧縮室(S)の外側室(S1)に連通する。
 連通ポート(87)は、可動側鏡板(71)の外周部を厚み方向に貫通している。連通ポート(87)は、可動スクロール(70)の摺動面と背圧室(54)とを連通している。
 図4に矢印線で示すように、可動スクロール(70)の連通ポート(87)が固定スクロール(60)の給油溝(86)に連通することで、背圧室(54)の油が吸入ポート(64)に供給される。
 圧縮機構(40)では、内側室(S2)に油を供給する内側給油動作と、外側室(S1)に油を供給する外側給油動作と、背圧室(54)に中間圧の冷媒を供給する背圧調整動作とが行われる。すなわち、圧縮機構(40)では、可動スクロール(70)の1回転動作中に、内側給油動作、外側給油動作、及び背圧調整動作が順に繰り返し行われる。
 -運転動作-
 スクロール圧縮機(10)の基本的な動作について説明する。電動機(30)を作動させると、圧縮機構(40)の可動スクロール(70)が回転駆動する。可動スクロール(70)は、オルダム継手(46)によって自転が阻止されているので、駆動軸(11)の軸心を中心に偏心回転のみを行う。
 図5~図8に示すように、可動スクロール(70)が偏心回転すると、圧縮室(S)が外側室(S1)と内側室(S2)とに区画される。固定スクロール(60)の固定側ラップ(62)と可動スクロール(70)の可動側ラップ(72)との間には、複数の内側室(S2)が形成される。可動スクロール(70)が偏心回転すると、これらの内側室(S2)が中心(吐出口(65))に徐々に近づいていくとともに、これらの内側室(S2)の容積が小さくなっていく。これにより、内側室(S2)では、冷媒が圧縮されていく。
 最小の容積となった内側室(S2)が吐出口(65)に連通すると、内側室(S2)の高圧のガス冷媒が吐出口(65)から吐出される。高圧の冷媒ガスは、固定スクロール(60)及びハウジング(50)に形成された各通路を経由して下部空間(24)に流出する。下部空間(24)の高圧のガス冷媒は、吐出管(13)を介して、ケーシング(20)の外部へ吐出される。
 -給油動作-
 次に、スクロール圧縮機(10)における油の給油動作について図4~図8を参照しながら詳細に説明する。
 スクロール圧縮機(10)の下部空間(24)に高圧のガス冷媒が流出すると、下部空間(24)は高圧雰囲気となり、油溜部(21)の油も高圧状態となる。油溜部(21)の高圧の油は、駆動軸(11)の給油孔(16)を上方へ流れ、駆動軸(11)の偏心部(15)の上端の開口から可動スクロール(70)のボス部(73)の内部へ流出する。
 ボス部(73)に供給された油は、駆動軸(11)の偏心部(15)とボス部(73)との隙間に供給される。これにより、ハウジング(50)の凹部(53)は、圧縮機構(40)の吐出圧力に相当する高圧雰囲気となる。凹部(53)の高圧圧力によって可動スクロール(70)が固定スクロール(60)に押し付けられる。
 凹部(53)に溜まった高圧の油は、油通路(55)を流れて固定側油溝(81)へ流出する(図示省略)。これにより、固定側油溝(81)には、圧縮機構(40)の吐出圧力に相当する高圧の油が供給される。
 また、背圧室(54)には、中間圧状態の圧縮室(S)から中間圧の冷媒が間欠的に供給される。これにより、背圧室(54)は、所定の中間圧力の雰囲気となる。
 このような状態において、可動スクロール(70)が偏心回転すると、内側給油動作、外側給油動作、及び背圧調整動作が順に行われる。これらの全ての動作では、固定側油溝(81)の油が、その周囲の摺動面の潤滑に利用される。
 〈内側給油動作〉
 可動スクロール(70)が、例えば図5の偏心角度位置になると、内側給油動作が行われる。内側給油動作では、連通ポート(87)と給油溝(86)とが連通して、背圧室(54)の油が給油溝(86)に供給される。給油溝(86)に供給された油は、圧縮室(S)の吸入ポート(64)に供給される。
 ここで、本実施形態では、内側室(S2)に向かって油が供給され易くするために、連通ポート(87)と給油溝(86)とが連通する期間を適宜設定するようにしている。
 具体的に、可動側ラップ(72)の吸入側の端部における厚み方向の中央位置(C2)が、固定側ラップ(62)のラップ間隔の中央位置(C1)よりも径方向外側に位置している間の所定の期間内に、連通ポート(87)と給油溝(86)とが連通するようにしている。
 図5に示す例では、可動スクロール(70)の吸入閉じ切りが行われたタイミングで、連通ポート(87)と給油溝(86)とが連通し始めている。連通ポート(87)と給油溝(86)とが連通する期間は、連通ポート(87)の位置及び給油溝(86)の溝幅を適宜設定することで決定される。
 これにより、図5に矢印線で示すように、背圧室(54)の油は、連通ポート(87)、給油溝(86)、及び吸入ポート(64)を通って内側室(S1)に向かって流れることとなり、内側室(S2)の油シール性を高めることができる。
 そして、図5の偏心角度位置にある可動スクロール(70)がさらに偏心回転し、例えば図6の偏心角度位置になると、連通ポート(87)全体が給油溝(86)内に位置している。このタイミングにおいても、可動側ラップ(72)の中央位置(C2)が固定側ラップ(62)のラップ間隔の中央位置(C1)よりも径方向外側に位置しているので、内側室(S2)に油が供給され易くなっている(図6の矢印線参照)。
 そして、図6の偏心角度位置にある可動スクロール(70)がさらに偏心回転し、例えば図7の偏心角度位置になると、連通ポート(87)と給油溝(86)との連通が終了する直前となる。このタイミングにおいては、可動側ラップ(72)の中央位置(C2)と固定側ラップ(62)のラップ間隔の中央位置(C1)とが略一致しているので、内側室(S2)と外側室(S1)とに油が分配される(図7の矢印線参照)。
 〈外側給油動作〉
 図7の偏心角度位置にある可動スクロール(70)がさらに偏心回転し、例えば図8の偏心角度位置になると、外側給油動作が行われる。外側給油動作では、固定側油溝(81)と可動側油溝(82)とが連通して、固定側油溝(81)の油が可動側油溝(82)に受け渡される。このとき、可動側油溝(82)における径方向内側に屈曲した部分が、外側室(S1)に連通しているので、可動側油溝(82)の油が外側室(S1)に供給される。これにより、外側室(S1)の油シール性を高めることができる。
 〈背圧調整動作〉
 また、図8の偏心角度位置では、背圧調整動作も行われる。背圧調整動作では、連通ポート(87)と中間圧溝(83)とが連通する。これにより、中間圧状態の外側室(S1)の冷媒が、中間圧溝(83)及び連通ポート(87)を通って背圧室(54)に供給される。これにより、背圧室(54)が所定の中間圧力の雰囲気となる。
 図9にも示すように、背圧調整動作の後には、再び内側給油動作が行われ、その後、外側給油動作及び背圧調整動作が順に繰り返し行われる。
 ここで、本実施形態では、外側室(S1)の吸入閉じ切り角度を基準として、連通ポート(87)と給油部(86)とが連通する期間を設定している。
 具体的に、外側室(S1)の吸入閉じ切り角度を0°としたときに、可動スクロール(70)が0°以上且つ100°以下の範囲で回転する間の所定の期間内に、給油溝(86)に連通するようにしている。ここで、所定の期間は、可動スクロール(70)の回転角度θで表されるものであり、連通ポート(87)の位置及び給油溝(86)の溝幅によって決定される。
 これにより、所定のタイミングで、圧縮室(S)の内側室(S2)に油を供給することができる。
  -実施形態の効果-
 本実施形態のスクロール圧縮機(10)は、固定スクロール(60)と、固定スクロール(60)との間で圧縮室(S)を形成する可動スクロール(70)とを備えたものである。そして、圧縮室(S)の吸入圧力と吐出圧力との間の中間圧力を、可動スクロール(70)の摺動面とは反対側の面に作用させる背圧室(54)と、圧縮室(S)における可動スクロール(70)の可動側ラップ(72)よりも径方向外側の外側室(S1)に給油する外側給油機構(80)と、圧縮室(S)における可動スクロール(70)の可動側ラップ(72)よりも径方向内側の内側室(S2)に給油する内側給油機構(85)とを備え、内側給油機構(85)は、固定スクロール(60)の摺動面に設けられて圧縮室(S)の吸入領域に連通する給油溝(86)(給油部)と、可動スクロール(70)の摺動面を貫通して背圧室(54)に連通する連通ポート(87)とを有し、連通ポート(87)は、可動スクロール(70)の1回転動作中で、可動スクロール(70)の吸入側のラップ端部における厚み方向の中央位置(C2)が固定スクロール(60)のラップ間隔の中央位置(C1)よりも径方向外側に位置している間の所定の期間内に、給油溝(86)に連通する。
 本実施形態では、圧縮室(S)の外側室(S1)に給油する外側給油機構(80)と、内側室(S2)に給油する内側給油機構(85)とを備える。内側給油機構(85)は、給油溝(86)と連通ポート(87)とを有する。可動スクロール(70)の吸入側のラップ端部における厚み方向の中央位置(C2)が、固定スクロール(60)のラップ間隔の中央位置(C1)よりも径方向外側に位置している間の所定の期間内に、連通ポート(87)と給油溝(86)とが連通する。
 これにより、圧縮室(S)における可動スクロール(70)よりも径方向の内側及び外側の空間に油を供給することができる。
 また、本実施形態のスクロール圧縮機(10)は、可動スクロール(70)の摺動面に設けられ、圧縮途中の圧縮室(S)に連通する中間圧溝(83)(中間圧部)を備え、連通ポート(87)は、可動スクロール(70)の1回転動作中に、給油溝(86)と中間圧溝(83)とに交互に連通する。
 本実施形態では、可動スクロール(70)の1回転動作中に、連通ポート(87)を給油溝(86)と中間圧溝(83)とに交互に連通させる。
 これにより、中間圧状態の圧縮室(S)から中間圧の冷媒が背圧室(54)に間欠的に供給され、背圧室(54)を所定の中間圧力の雰囲気とすることができる。
 また、本実施形態のスクロール圧縮機(10)は、連通ポート(87)は、外側室(S1)の吸入閉じ切り角度を0°としたときに、可動スクロール(70)が0°以上且つ100°以下の範囲で回転する間の所定の期間内に、給油溝(86)に連通する。
 本実施形態では、外側室(S1)の吸入閉じ切り角度を基準として、連通ポート(87)と給油溝(86)とが連通する期間を設定している。これにより、所定のタイミングで、圧縮室(S)の内側室(S2)に油を供給することができる。
 以上、実施形態及び変形例を説明したが、特許請求の範囲の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。また、以上の実施形態及び変形例は、本開示の対象の機能を損なわない限り、適宜組み合わせたり、置換したりしてもよい。
 以上説明したように、本開示は、スクロール圧縮機について有用である。
 10  スクロール圧縮機
 54  背圧室
 60  固定スクロール
 62  固定側ラップ
 70  可動スクロール
 72  可動側ラップ
 80  外側給油機構
 83  中間圧溝(中間圧部)
 85  内側給油機構
 86  給油溝(給油部)
 87  連通ポート
 C1  中央位置
 C2  中央位置
  S  圧縮室
 S1  外側室
 S2  内側室

Claims (3)

  1.  固定スクロール(60)と、該固定スクロール(60)との間で圧縮室(S)を形成する可動スクロール(70)とを備えたスクロール圧縮機であって、
     前記圧縮室(S)の吸入圧力と吐出圧力との間の中間圧力を、前記可動スクロール(70)の摺動面とは反対側の面に作用させる背圧室(54)と、
     前記圧縮室(S)における前記可動スクロール(70)のラップ(72)よりも径方向外側の外側室(S1)に給油する外側給油機構(80)と、
     前記圧縮室(S)における前記可動スクロール(70)のラップ(72)よりも径方向内側の内側室(S2)に給油する内側給油機構(85)とを備え、
     前記内側給油機構(85)は、前記固定スクロール(60)の摺動面に設けられて前記圧縮室(S)の吸入領域に連通する給油部(86)と、前記可動スクロール(70)の摺動面を貫通して前記背圧室(54)に連通する連通ポート(87)とを有し、
     前記連通ポート(87)は、前記可動スクロール(70)の1回転動作中で、該可動スクロール(70)の吸入側のラップ端部における厚み方向の中央位置(C2)が前記固定スクロール(60)のラップ間隔の中央位置(C1)よりも径方向外側に位置している間の所定の期間内に、前記給油部(86)に連通するスクロール圧縮機。
  2.  請求項1において、
     前記固定スクロール(60)の摺動面に設けられ、圧縮途中の前記圧縮室(S)に連通する中間圧部(83)を備え、
     前記連通ポート(87)は、前記可動スクロール(70)の1回転動作中に、前記給油部(86)と前記中間圧部(83)とに交互に連通するスクロール圧縮機。
  3.  請求項1又は2において、
     前記連通ポート(87)は、前記外側室(S1)の吸入閉じ切り角度を0°としたときに、前記可動スクロール(70)が0°以上且つ100°以下の範囲で回転する間の所定の期間内に、前記給油部(86)に連通するスクロール圧縮機。
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