JP5304285B2 - スクロール圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、例えば冷暖房空調装置や冷蔵庫等の冷却装置、あるいはヒートポンプ式の給湯装置等において冷媒ガスを圧縮するためのスクロール圧縮機に関する。

従来、冷凍空調機や冷凍機に用いられるスクロール圧縮機は、一般に、鏡板から渦巻き状のラップが立ち上がる固定スクロール及び旋回スクロールを噛み合わせて双方間に圧縮室を形成し、旋回スクロールを自転拘束機構による自転の拘束のもとに円軌道に沿って旋回させたとき、圧縮室が容積を変えながら移動することで作動流体の吸入、圧縮、吐出を行うものである。

作動流体は旋回スクロールの旋回運動に伴い徐々に圧縮され、中心部に向かうに従い高圧状態となるため、旋回スクロールには固定スクロールから引き離される方向に離反力が働く。その結果、旋回スクロールと固定スクロールには隙間が生じるため、圧縮途中の漏れが発生し、性能悪化を引き起こしてしまう。この対策として、旋回スクロールの背面に設けた背圧室に中間圧力を印加させ、固定スクロールからの離反を防止している。

さらに、背圧室に開口する背圧室側開口端から圧縮室に開口する圧縮室側開口端へ連通する経路を備え、旋回スクロールの端板に設けられた圧縮室側開口端が旋回スクロールの旋回運動に伴い、固定スクロールのスラスト面と吸入口に連通する圧縮室を周期的に移動することで、吸入口に連通せず、かつ旋回スクロールの外側に形成される圧縮室に間欠的に給油可能であり、給油されたオイルがこの圧縮室のシールの役割を果たし、作動流体の漏れが抑えられ、圧縮効率の低下を抑制している（例えば、特許文献１参照）。
特開２００７−２７０６９７号公報

しかし、上記従来技術では、背圧室と圧縮室を連通させる経路の圧縮室側開口端を、旋回スクロールの内側に形成される圧縮室には開口させていなかったため、この圧縮室には十分なシールオイルが供給されにくく、作動流体の漏れによる圧縮効率の低下が発生する場合があった。

特に、上記従来技術に示すような、旋回スクロールの渦巻き状のラップの外壁側に形成される外側圧縮室と内壁側に形成される内側圧縮室の吸入容積が異なる渦巻き状のラップを有するスクロール圧縮機（以後、非対称スクロール圧縮機と称する）においては、渦巻きラップ側面を介した漏れに関して言えば、内側圧縮室から一つ低圧側の内側圧縮室への漏れは、外側圧縮室から一つ低圧側の外側圧縮室への漏れよりも多くなる。

外側圧縮室の吸入容積が内側圧縮室の吸入容積よりも大きい非対称スクロール圧縮機では、吸入容積の小さい内側圧縮室の方がその吸入容積差によってクランク回転角に対する圧力上昇速度が大きい特徴を有する。一方、外側および内側圧縮室のいずれにおいても各圧縮室閉じ込み完了時から旋回スクロールが一回転した時点において次の圧縮室を形成することは、対称スクロールと同様である。

以上の説明をさらに、図面を用いて説明する。図１８および図１９において、第２の圧縮室１５ｂ−１とその後に形成された第２の圧縮室１５ｂ−２を仕切る渦巻きラップ側面隙間Ｄ２、第１の圧縮室１５ａ−１とその後に形成される第１の圧縮室１５ａ−２を仕切
る渦巻きラップ側面隙間Ｄ１が存在する。図１９において、第１の圧縮室１５ａと第２の圧縮室１５ｂの圧力上昇速度を比較した場合、吸入容積の小さい第２圧縮室１５ｂの方が圧力変化が大きくなる。よって、第２の圧縮室１５ｂ間を仕切る渦巻きラップ側面隙間Ｄ２では、第１の圧縮室１５ｂ間を仕切る渦巻きラップ側面隙間Ｄ１よりも漏れが発生しやすくなる。渦巻きラップ側面を介した漏れは冷媒の再圧縮を引き起こすため、結果として無駄な仕事による圧縮性能低下を生じていた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、非対称スクロール圧縮機の圧縮室圧力分布と漏れ経路を考慮した給油経路と給油量制御により、圧縮機効率の向上を実現するスクロール圧縮機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のスクロール圧縮機は、鏡板から渦巻き状のラップが立ち上がる固定スクロール、及び旋回スクロールを噛み合わせて双方間に圧縮室を備え、圧縮室は旋回スクロールのラップ外側に形成される外側圧縮室と旋回スクロールの内側に形成される内側圧縮室を有し、外側圧縮室の吸入容積が内側圧縮室の吸入容積より大きく、旋回スクロールの背面には高圧領域と背圧室を形成し、旋回スクロールが円軌道に沿って所定の旋回半径で旋回することで、圧縮室が容積を変えながら中心に向かって移動し、固定スクロールに形成された吸入口から作動流体を吸入し、圧縮室に閉じ込めた後、圧縮、吐出の一連の動作を行うスクロール圧縮機であって、高圧領域と背圧室を結ぶ第１の経路と、背圧室と吸入口に連通しない圧縮室を結ぶ第２の経路を設け、第２の経路の圧縮室側開口端が、外側圧縮室と、内側圧縮室に間欠的に開口し、内側圧縮室への総給油量が外側圧縮室への総給油量より多くするものである。

本発明のスクロール圧縮機は、吸入口に連通しない内側圧縮室、および外側圧縮室へオイルを給油しつつ、外側圧縮室への総給油量より内側圧縮室への総給油量を多くすることにより、同じ圧縮室間における渦巻き状のラップ側面隙間からの作動流体の漏れを効果的に抑制でき、圧縮効率を向上できる。同時に、これらの圧縮室へ間欠的に給油を行うことで、給油量を絞る方向へ給油量制御の幅を広げることができ、給油量過多による粘性損失の増大を抑制できるため、高効率なスクロール圧縮機を提供できる。

第１の発明は、鏡板から渦巻き状のラップが立ち上がる固定スクロール、及び旋回スクロールを噛み合わせて双方間に圧縮室を備え、圧縮室は旋回スクロールのラップ外側に形成される外側圧縮室と旋回スクロールの内側に形成される内側圧縮室を有し、外側圧縮室の吸入容積が内側圧縮室の吸入容積より大きく、旋回スクロールの背面には高圧領域と背圧室を形成し、旋回スクロールが円軌道に沿って所定の旋回半径で旋回することで、圧縮室が容積を変えながら中心に向かって移動し、固定スクロールに形成された吸入口から作動流体を吸入し、圧縮室に閉じ込めた後、圧縮、吐出の一連の動作を行うスクロール圧縮機であって、高圧領域と背圧室を結ぶ第１の経路と、背圧室と吸入口に連通しない圧縮室を結ぶ第２の経路を設け、第２の経路の圧縮室側開口端が、外側圧縮室と、内側圧縮室に間欠的に開口し、内側圧縮室への総給油量が外側圧縮室への総給油量より多くするものである。この構成によれば、内側圧縮室においても、外側圧縮室においても、ひとつ前に作動流体を閉じ込んだ圧縮室と次に作動流体を閉じ込んだ圧縮室間の、渦巻き状のラップ側面隙間からの作動流体の漏れを効果的に抑制でき、かつ給油量過多による粘性損失の増大を抑制できる。

第２の発明は、特に第１の発明のスクロール圧縮機において、第２の経路の圧縮室側開口端を旋回スクロールのラップ上面に設け、開口端が、旋回スクロールの旋回運動に伴い
、固定スクロールのラップ鏡板面に設けた凹部に、間欠的に開口するものである。この構成によれば、第２の経路の径や長さや、凹部の形状によって、オイル供給量を連通時間で制御できるため、圧縮室内へのオイル供給量の調整範囲や、背圧室の圧力調整範囲が広がり、圧縮機の効率と背圧の安定性を更に向上できる。

第３の発明は、特に第１の発明のスクロール圧縮機において、第２の経路の圧縮室側開口端を旋回スクロールのラップ鏡板面に複数設け、旋回スクロールの旋回運動に伴い、開口端が、圧縮室と固定スクロールのラップ上面、及び圧縮室と固定スクロールのスラスト面を周期的に移動することで、前記圧縮室に間欠的に開口するものである。この構成によれば、発明２の効果に加えて、鏡板への孔加工のみで第２の経路が形成できるため、加工工数が低減できる。

第４の発明は、特に第１から第３のいずれか１つの発明のスクロール圧縮機において、第１の経路の背圧室側開口端が、旋回スクロールの背面に設けられた高圧領域と背圧室を仕切るシール部材を往来するものである。この構成によれば、圧縮室への給油量を更に絞ることが出来るため、圧縮室内へのオイル供給量の調整範囲や、背圧室の圧力調整範囲がより広がり、圧縮機の効率と背圧の安定性を更に向上できる。また、第２の経路が背圧室と圧縮室を連通しない場合がクランク軸１回転中に存在しても、第１の経路を間欠的に連通させることで、過剰な背圧上昇を抑制できる。さらに、高圧領域から背圧室へ流入するオイル量を連通時間で制御できるため、第１の経路に油量調節のための絞り部を設ける必要がなくなり、絞り部に異物が噛み込むトラブルを回避でき、信頼性も向上できる。

第５の発明は、特に第１から第４のいずれか１つに記載のスクロール圧縮機において、背圧室と吸入口に連通する圧縮室を結ぶ第３の経路を設けたものである。この構成によれば、背圧室から供給されるオイルが、吸入に連通する圧縮室のシールの役割を果たし、吸入行程における作動流体の漏れを抑制でき、体積効率を向上でき、圧縮機の効率をさらに向上できる。

第６の発明は、特に第１から第４のいずれか１つに記載のスクロール圧縮機において、高圧領域と吸入口に連通する圧縮室を結ぶ第４の経路を設けたものである。この構成によれば、高圧のオイルが吸入に連通する圧縮室に供給されるため、差圧の大きい高負荷運転時の潤滑性能が向上し、ラップの異常磨耗が抑制でき、信頼性を向上できる。

第７の発明は、特に第５から第６のいずれか１つに記載のスクロール圧縮機において、第３、及び第４の経路の圧縮室側開口端を、旋回スクロールのラップ上面に設けたものである。この構成によれば、給油経路の開閉によるウォーターハンマ現象が発生せず、作動流体に起因する騒音を低減できる。

第８の発明は、特に第５または第６に記載のスクロール圧縮機において、第３、及び第４の経路の圧縮室側開口端を前記旋回スクロールのラップ上面に設け、開口端が、旋回スクロールの旋回運動に伴い、固定スクロールのラップ鏡板面に設けた凹部に、間欠的に開口するものである。この構成によれば、第３、および第４の経路の径や長さや、凹部の形状によって、オイル供給量を連通時間で制御できるため、圧縮室内へのオイル供給量の調整範囲が広がり、吸入加熱による体積効率の悪化を抑制でき、圧縮機の効率を向上できる。

第９の発明は、特に第５または第６に記載のスクロール圧縮機において、第３、及び第４の経路の圧縮室側開口端を旋回スクロールのラップ鏡板面に複数設け、旋回スクロールの旋回運動に伴い、開口端が、圧縮室と固定スクロールのラップ上面、及び圧縮室と固定スクロールのスラスト面を周期的に移動することで、圧縮室に間欠的に開口するものであ
る。この構成によれば、発明８の効果に加えて、鏡板への孔加工のみで第３、および第４の経路が形成できるため、加工工数が低減できる。

第１０の発明は、特に第１から第９のいずれか１つに記載のスクロール圧縮機において、作動流体を高圧流体、例えば二酸化炭素とするものである。この構成によれば、作動流体の作動圧力が高い場合においても、圧縮室間の渦巻き状のラップ側面隙間からの作動流体の漏れの漏れを効果的に抑制しつつ、安定した背圧を印加することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るスクロール圧縮機の縦断面図である。図２と図３は、図１の圧縮機構部の要部拡大断面図であり、図２は内連通を示し、図３は外連通を示す。

以下、本実施の形態１のスクロール圧縮機について、その構成、動作、作用を説明する。

図１に示すように本発明のスクロール圧縮機は、密閉容器１と、その内部に圧縮機構２、モータ部３、貯油部２０を備えて構成されている。図２と図３を用いて圧縮機構部の詳細を説明すると、密閉容器１内に溶接や焼き嵌めなどして固定したシャフト４の主軸受部材１１と、この主軸受部材１１上にボルト止めした固定スクロール１２との間に、固定スクロール１２と噛み合う旋回スクロール１３を挟み込んでスクロール式の圧縮機構２を構成している。旋回スクロール１３と主軸受部材１１との間には、旋回スクロール１３の自転を防止して円軌道運動するように案内するオルダムリングなどによる自転拘束機構１４を設け、シャフト４の上端にある偏心軸部４ａにて旋回スクロール１３を偏心駆動することにより、旋回スクロール１３を円軌道運動させる。これにより固定スクロール１２と旋回スクロール１３との間に形成している圧縮室１５が、外周側から中央部に向かって容積を縮めながら移動することを利用して、密閉容器１外に通じた吸入パイプ１６及び固定スクロール１２の外周部の吸入口１７から作動流体を吸入して、圧縮室１５に閉じ込んだのち圧縮を行う。所定の圧力に到達した作動流体は、固定スクロール１２の中央部の吐出口１８からリード弁１９を押し開いて、密閉容器１内に吐出される。

またシャフト４の一端にはポンプ２５が設けられ、ポンプ２５の吸い込み口が貯油部２０内に存在するように配置する。ポンプ２５はスクロール圧縮機と同時に駆動されるため、ポンプ２５は密閉容器１の底部に設けられた貯油部２０にあるオイル６を、圧力条件や運転速度に関係なく、確実に吸い上げることができ、オイル切れの心配も解消される。ポンプ２５で吸い上げたオイル６は、シャフト４内を通縦しているオイル供給穴２６を通じて圧縮機構２に供給される。なお、オイル６をポンプ２５で吸い上げる前、もしくは吸い上げた後に、オイルフィルタ等でオイル６から異物を除去すると、圧縮機構２への異物混入が防止でき、更なる信頼性向上を図ることができる。

圧縮機構２に導かれたオイル６は、スクロール圧縮機の吐出圧力とほぼ同等であり、旋回スクロール１３に対する背圧源ともなる。これにより、旋回スクロール１３は固定スクロール１２から離れたり片当たりしたりするようなことはなく、所定の圧縮機能を安定して発揮する。さらにオイル６の一部は、供給圧や自重によって、逃げ場を求めるようにして偏心軸部４ａと旋回スクロール１３との嵌合部、シャフト４と主軸受部材１１との間の軸受部６６に進入してそれぞれの部分を潤滑した後落下し、貯油部２０へ戻る。

固定スクロール１２と旋回スクロール１３により形成される圧縮室１５には、旋回スクロール１３のラップ外壁側に形成される外側圧縮室１５ａと、ラップ内壁側に形成される内側圧縮室１５ｂがあり、外側圧縮室１５ａの吸入容積の方が、内側圧縮室１５ｂの吸入容積より大きい。このことにより、図１９に示したように、クランク回転角に対する内側圧縮室１５ｂの圧力上昇速度は外側圧縮室１５ａの圧力上昇速度よりも速くなり、結果として、図１８に示した渦巻きラップ側面Ｄ２で仕切られる内側圧縮室１５ｂ−１と低圧側に形成される内側圧縮室１５ｂ−２の圧力差が大きくなることから、外側圧縮室１５ａと比較し内側圧縮室１５ｂの渦巻きラップ側面Ｄ２を介して作動流体が漏れやすいことになる。

そこで、本実施の形態のスクロール圧縮機では、貯油部２０から内側圧縮室１５ｂに導く給油量制御経路５５を第１の経路５５−１と第２の経路５５−２で構成し、内側圧縮室連通凹部８４の断面積を外側圧縮室連通凹部８５の断面積より大きく設定することによって、圧力上昇速度の大きい外側圧縮室１５ｂへ積極的にオイル供給することで、１つ前に形成された内側圧縮室１５ｂ−１から、次に形成された内側圧縮室１５ｂ−２への作動流体の漏れを抑制することができる。

オイル供給穴２６から流出したオイル６は、第１の経路５５−１の高圧領域側開口端５５−１ａから第１の経路５５−１に流入し、第１の経路５５−１の背圧室側開口端５５−１ｂから流出する。また、高圧領域３０と背圧室２９は、シール部材７８によって密接に区画されているため、高圧領域３０と背圧室２９の間のオイル６の漏れ出しは無い。

図２に示すクランク角（図４（Ａ）のクランク角）においては、第１の経路５５−１の背圧室側開口端５５−１ｂが高圧領域３０に開口している。よって、第１の経路５５−１の高圧領域側開口端５５−１ａと背圧室側開口端５５−１ｂの圧力差がなくなるので、第１の経路５５−１内でのオイル６の移動はない。

対して、図３に示すクランク角（図４（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）のクランク角）においては、第１の経路５５−１の背圧室側開口端５５−１ｂがシール部材７８を跨いで背圧室２９に開口している。よって、高圧室３０より圧力の低い（＝背圧室２９は、高圧と吸入圧の中間の圧力に保たれている）背圧室２９に圧力差によってオイル６が流出される。

すなわち、クランク角によって、第１の経路５５−１の背圧室側開口端５５−１ｂが、シール部材７８を往来することにより、高圧領域３０と背圧室２９の非連通状態と連通状態を繰り返す。よって、背圧室２９、ひいては内側圧縮室１５ｂへのオイル６の給油量を絞ることが出来るため、内側圧縮室１５ｂ内へのオイル供給量の調整範囲を広げることが可能となるため、内側圧縮室１５ｂ内への過剰なオイル６の供給による粘性損失の増大を抑制でき、圧縮機の効率を向上できる。また、背圧室２９に流入するオイル６の調整範囲も広がり、背圧を下げることが出来るため、旋回スクロール１３の固定スクロール１２への押付力を緩和でき、旋回スクロール１３のスラスト面１３ｄや旋回スクロール１３のラップ先端１３ｃでの摺動損失を緩和でき、圧縮機の効率を向上できる。また、第２の経路５５−２が背圧室２９と内側圧縮室１５ｂを連通しない場合がクランク軸１回転中に存在しても、第１の経路５５−１を間欠的に連通させることで、過剰な背圧上昇を抑制でき、圧縮機構２の信頼性が向上できる。さらに、高圧領域３０から背圧室２９へ流入するオイル量を連通時間で制御できるため、第１の経路５５−１に油量調節のための絞り部を設ける必要がなくなり、絞り部に異物が噛み込むトラブルを回避でき、圧縮機構２の信頼性が向上できる。

次に、背圧室２９に流入したオイル６は、第２の経路５５−２の背圧室側開口端５５−２ａから第２の経路５５−２を経て第２の経路５５−２の圧縮室側開口端５５−２ｂに至
る。さらに、固定スクロール１２に設けられた内側圧縮室連通凹部８４と外側圧縮室連通凹部８５を経て、内側圧縮室１５ｂと外側圧縮室１５ａに振り分けられて流入する。

図２に示すクランク角（図５（Ｃ）のクランク角）においては、第２の経路５５−２の圧縮室側開口端５５−２ｂが内側圧縮室連通凹部８４と連通状態であり、内側圧縮室１５ｂにオイル６が供給されている。

対して、図３に示すクランク角（図５（Ａ）のクランク角）においては、第２の経路５５−２の圧縮室側開口端５５−２ｂが外側圧縮室連通凹部８５と連通状態にあり、外側圧縮室１５ａにオイル６が供給されている。

内側圧縮室連通凹部８４の断面積は、外側圧縮室連通凹部８５の断面積より大きいため、旋回スクロール１３の旋回に伴う、第２の経路５５−２の圧縮室側開口端５５−２ｂと内側圧縮室連通凹部８４の開口時間は、外側圧縮室連通凹部８５との開口時間より長くなる。よって、内側圧縮室１５ｂへの給油量が外側圧縮室１５ａへの給油量より多くなり、圧力上昇速度の大きい外側圧縮室１５ｂへ積極的にオイルが供給でき、１つ前に形成された内側圧縮室１５ｂ−１から、次に形成された内側圧縮室１５ｂ−２への作動流体の漏れを抑制することができる。

よって、内側圧縮室１５ｂにおいても、外側圧縮室１５ａにおいても、ひとつ前に作動流体を閉じ込んだ圧縮室１５と次に作動流体を閉じ込んだ圧縮室１５間の、渦巻き状のラップ側面隙間Ｄ２からの作動流体の漏れを効果的に抑制でき、再圧縮による圧縮効率の低下を抑制できる。

高圧領域３０から背圧室２９への給油量は、第１の経路５５−１の背圧室側開口端５５−１ｂの断面積や開口位置を変化させて制御可能であるし、背圧室２９から内側圧縮室１５ｂ、および外側圧縮室１５ａへの給油量は、第２の経路５５−２の断面積や、第２の経路５５−２の圧縮室側開口端５５−２ｂの断面積を変化させて制御可能である。

また、図５（Ｂ）、（Ｄ）に示すクランク角では、第２の経路５５−２の圧縮室側開口端５５−２ｂは内側圧縮室連通凹部８４とも外側圧縮室連通凹部８５とも連通していないため、内側圧縮室１５ｂへも外側圧縮室１５ａへも給油されない。よって、給油量過多による粘性損失の増大を抑制できるため、圧縮機の効率を向上できる。

なお、内側圧縮室１５ｂと外側圧縮室１５ａの給油量の大小を、内側圧縮室連通凹部８４と外側圧縮室連通凹部８５の断面積の大小により制御していたが、内側圧縮室連通凹部８４と外側圧縮室連通凹部８５の深さや、位置を変化させて給油量の大小を制御しても良い。

（実施の形態２）
図６と図７は、本発明の第２の実施の形態に係るスクロール圧縮機の圧縮機構部の拡大断面図である。なお、図６は内連通を示し、図７は外連通を示す。図６と図７において、圧縮室１５へのオイル供給について、第２の経路５５−２の圧縮室側開口端以外は前記実施の形態１と同様なので、図２と同じ構成要素については同じ符号を用い、第２の経路５５−２の圧縮室側開口端に関する説明のみを行い、他は省略する。

図６に示すように、本実施の形態では、第２の経路５５−２の圧縮室側開口端が、内側圧縮室側開口端５５−２ｃと外側圧縮室側開口端５５−２ｄから構成されている。背圧室２９に流入したオイル６は、第２の経路５５−２の背圧室側開口端５５−２ａから第２の経路５５−２を経て第２の経路５５−２の内側圧縮室側開口端５５−２ｃと外側圧縮室側
開口端５５−２ｄに振り分けられる。

図６に示すクランク角（図８（Ｃ）のクランク角）においては、第２の経路５５−２の内側圧縮室側開口端５５−２ｃが内側圧縮室１５ｂと連通状態であり、内側圧縮室１５ｂにオイル６が供給されている。

対して、図７示すクランク角（図８（Ａ）のクランク角）においては、第２の経路５５−２の外側圧縮室側開口端５５−２ｄが外側圧縮室１５ａと連通状態にあり、外側圧縮室１５ａにオイル６が供給されている。

内側圧縮室側開口端５５−２ｃの断面積は、外側圧縮室側開口端５５−２ｄの断面積より大きいため、内側圧縮室１５ｂへの給油量が外側圧縮室１５ａへの給油量より多くなり、圧力上昇速度の大きい外側圧縮室１５ｂへ積極的にオイルが供給でき、１つ前に形成された内側圧縮室１５ｂ−１から、次に形成された内側圧縮室１５ｂ−２への作動流体の漏れを抑制することができる。

よって、内側圧縮室１５ｂにおいても、外側圧縮室１５ａにおいても、ひとつ前に作動流体を閉じ込んだ圧縮室１５と次に作動流体を閉じ込んだ圧縮室１５間の、渦巻き状のラップ側面隙間Ｄ２からの作動流体の漏れを効果的に抑制でき、再圧縮による圧縮効率の低下を抑制できる。

背圧室２９から内側圧縮室１５ｂ、および外側圧縮室１５ａへの給油量は、第２の経路５５−２の断面積や、第２の経路５５−２の内側圧縮室側開口端５５−２ｃや外側圧縮室側開口端５５−２ｄの断面積を変化させて制御可能である。

また、図８（Ｂ）、（Ｄ）に示すクランク角では、第２の経路５５−２の内側圧縮室側開口端５５−２ｃや外側圧縮室側開口端５５−２ｄが固定スクロール１２のラップ先端によって閉塞されているため、内側圧縮室１５ｂへも外側圧縮室１５ａへも連通していないので、内側圧縮室１５ｂへも外側圧縮室１５ａへも給油されない。よって、給油量過多による粘性損失の増大を抑制できるため、圧縮機の効率を向上できる。

（実施の形態３）
図９と図１０は、本発明の第３の実施の形態に係るスクロール圧縮機の圧縮機構部の拡大断面図であり、図９は内連通を示し、図１０は外連通を示す。図９と図１０において、吸入室８６へのオイル供給について、第３の経路５５−３以外は前記実施の形態１と同様なので、図２と同じ構成要素については同じ符号を用い、第３の経路５５−３に関する説明のみを行い、他は省略する。

図９に示すように、本実施の形態では、第３の経路５５−３を設けている。第３の経路５５−３の一方の端は、背圧室側開口端５５−３ａであり、背圧室２９に常時臨んでいる。他方の端は吸入室側開口端５５−３ｂであり、旋回スクロール１３のラップ上面に設けられており、ザグリ８７を通じて常時吸入室８６に臨んでいる。

背圧室２９に流入したオイル６は、第３の経路５５−３の背圧室側開口端５５−３ａから第３の経路５５−３を経て、第３の経路５５−３の吸入室側開口端５５−３ｂから、ザグリ８７を経て吸入室８６に流入する。

図９と図１０においても、すなわち図１１（Ａ）から（Ｄ）に示す全てのクランク角において、第３の経路５５−３の吸入室側開口端５５−３ｂは吸入室８６と常時連通状態であり、常時吸入室８６にオイル６が供給されている。よって、吸入室８６に常時オイル６
が供給されることにより、オイル６がシールの役割を果たし、吸入に連通する圧縮室（＝吸入室８６）の吸入行程における作動流体の漏れが低減でき、体積効率を向上できるため、圧縮機の効率向上が可能である。

背圧室２９から吸入室８６への給油量は、第３の経路５５−３の断面積や、背圧室側開口端５５−３ａの断面積、吸入室側開口端５５−３ｂの断面積や開口位置、ザグリ８７の断面積や深さを変化させることで制御可能である。なお、ザグリ８７をなくしても良い。

さらに、図１２および図１３に示すように、第３の経路の吸入室側開口端５５−３ｂを外側吸入室連通凹部８８−２と内側吸入室連通凹部８８−１を経て、吸入室８６に開口させる構成としても良い。この場合、吸入室側開口端５５−３ｂが、外側吸入室連通凹部８８−２か内側吸入室連通凹部８８−１に臨んでいるクランク角においてのみ外側吸入室８６−２もしくは内側吸入室８６−１にオイル６が給油されるので、間欠的な給油が可能となる。

よって、第３の経路５５−３の径や長さや、吸入室側開口端５５−３ｂの断面積や開口位置、外側吸入室連通凹部８８−２や内側吸入室連通凹部８８−１凹部の形状によって、吸入室８６へのオイル供給量を連通時間で制御できるため、吸入室８６内へのオイル６の供給量の調整範囲が広がり、吸入加熱による体積効率の悪化を抑制でき、圧縮機の効率を向上できる。

なお、間欠的な給油経路は図６から図８を用いて説明した実施の形態２に示す方法で構成してもよい。

（実施の形態４）
図１４と図１５は、本発明の第４の実施の形態に係るスクロール圧縮機の圧縮機構部の拡大断面図であり、図１４は内連通を示し、図１５は外連通を示す。図１４と図１５において、吸入室８６へのオイル供給について、第４の経路５５−４以外は前記実施の形態１と同様なので、図２と同じ構成要素については同じ符号を用い、第４の経路５５−４に関する説明のみを行い、他は省略する。

図１４に示すように、本実施の形態では、第４の経路５５−４を設けている。第４の経路５５−４の一方の端は、高圧領域側開口端５５−４ａであり、高圧領域３０に常時臨んでいる。他方の端は吸入室側開口端５５−４ｂであり、旋回スクロール１３のラップ上面に設けられており、ザグリ８７を通じて常時吸入室８６に臨んでいる。

高圧領域３０に流入したオイル６は、第４の経路５５−４の高圧領域側開口端５５−４ａから第４の経路５５−４を経て、第４の経路５５−４の吸入室側開口端５５−４ｂから、ザグリ８７を経て吸入室８６に流入する。

図１４と図１５においても、すなわち図１１（Ａ）から（Ｄ）に示す全てのクランク角において、第４の経路５５−４の吸入室側開口端５５−４ｂは吸入室８６と常時連通状態であり、常時吸入室８６に高圧のオイル６が供給される。

よって、吸入室８６に常時高圧のオイル６が供給されることにより、差圧の大きい高負荷運転時の潤滑性能が向上し、旋回スクロール１３や固定スクロール１２のラップ上面や側面の異常磨耗が抑制でき、圧縮機の信頼性が向上できる。

高圧領域３０から吸入室８６への給油量は、第４の経路５５−４の断面積や、高圧領域側開口端５５−４ａの断面積、吸入室側開口端５５−４ｂの断面積や開口位置、ザグリ８
７の断面積や深さを変化させることで制御可能である。なお、ザグリ８７をなくしても良い。

さらに、図１６および図１７に示すように、第４の経路の吸入室側開口端５５−４ｂを外側吸入室連通凹部８８−２と内側吸入室連通凹部８８−１を経て、吸入室８６に開口させる構成としても良い。この場合、吸入室側開口端５５−４ｂが、外側吸入室連通凹部８８−２か内側吸入室連通凹部８８−１に臨んでいるクランク角においてのみ外側吸入室８６−２もしくは内側吸入室８６−１にオイル６が給油されるので、間欠的な給油が可能となる。

よって、第４の経路５５−４の径や長さや、吸入室側開口端５５−４ｂの断面積や開口位置、外側吸入室連通凹部８８−２や内側吸入室連通凹部８８−１凹部の形状によって、吸入室８６へのオイル供給量を連通時間で制御できるため、吸入室８６内へのオイル６の供給量の調整範囲が広がり、吸入加熱による体積効率の悪化を抑制でき、圧縮機の効率を向上できる。

なお、間欠的な給油経路は図６から図８を用いて説明した実施の形態２に示す方法で構成してもよい。

最後に作動流体を、高圧冷媒、例えば二酸化炭素とした場合、特に動作圧力が高いため、運転時の差圧も大きくなり、渦巻き状ラップの側面隙間から作動流体がより漏れやすくなる。すなわち本発明の効果が顕著に現れ、高効率かつ高信頼性を実現するスクロール圧縮機を提供することができる。

以上のように、本発明にかかるスクロール圧縮機は、圧縮室間の漏れ経路を考慮して、渦巻きラップ側面およびラップ先端それぞれの漏れ経路に対し、効果的かつ必要最低限のオイル供給を行うことで、シール性を確保しつつ、オイル噛み込みを抑制した高効率運転を可能とするもので、作動流体を冷媒と限ることなく、空気スクロール圧縮機、真空ポンプ、スクロール型膨張機等のスクロール流体機械の用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１におけるスクロール圧縮機の断面図 本発明の実施の形態１におけるスクロール圧縮機の圧縮機構部の断面図 本発明の実施の形態１におけるスクロール圧縮機の圧縮機構部の断面図 本発明の実施の形態１におけるスクロール圧縮機の固定スクロールと旋回スクロールを噛み合わせた状態での断面図 本発明の実施の形態１におけるスクロール圧縮機の固定スクロールと旋回スクロールを噛み合わせた状態での断面図 本発明の実施の形態２におけるスクロール圧縮機の圧縮機構部の断面図 本発明の実施の形態２におけるスクロール圧縮機の圧縮機構部の断面図 本発明の実施の形態２におけるスクロール圧縮機の固定スクロールと旋回スクロールを噛み合わせた状態での断面図 本発明の実施の形態３におけるスクロール圧縮機の圧縮機構部の断面図 本発明の実施の形態３におけるスクロール圧縮機の圧縮機構部の断面図 本発明の実施の形態３におけるスクロール圧縮機の固定スクロールと旋回スクロールを噛み合わせた状態での断面図 本発明の実施の形態３におけるスクロール圧縮機の圧縮機構部の断面図 本発明の実施の形態３におけるスクロール圧縮機の圧縮機構部の断面図 本発明の実施の形態４におけるスクロール圧縮機の圧縮機構部の断面図 本発明の実施の形態４におけるスクロール圧縮機の圧縮機構部の断面図 本発明の実施の形態４におけるスクロール圧縮機の圧縮機構部の断面図 本発明の実施の形態４におけるスクロール圧縮機の圧縮機構部の断面図 従来の非対称渦巻きラップで形成される圧縮室の断面図 従来の非対称渦巻きラップで形成される圧縮室の圧力上昇を示す特性図

１ 密閉容器
２ 圧縮機構
３ モータ部
４ シャフト
４ａ 偏心軸部
６ オイル
１１ 主軸受部材
１２ 固定スクロール
１３ 旋回スクロール
１３ｃ 旋回スクロールのラップ先端
１３ｄ 旋回スクロールのスラスト面
１３ｅ 旋回スクロール背面
１４ 自転拘束機構
１５ 圧縮室
１５ａ 外側圧縮室
１５ｂ 内側圧縮室
１６ 吸入パイプ
１７ 吸入口
１８ 吐出口
１９ リード弁
２０ 貯油部
２５ ポンプ
２６ オイル供給穴
２９ 背圧室
３０ 高圧領域
５５−１ 第１の経路
５５−１ａ 第１の経路の高圧領域側開口端
５５−１ｂ 第１の経路の背圧室側開口端
５５−２ 第２の経路
５５−２ａ 第２の経路の背圧室側開口端
５５−２ｂ 第２の経路の圧縮室側開口端
５５−２ｃ 内側圧縮室側開口端
５５−２ｄ 外側圧縮室側開口端
５５−３ 第３の経路
５５−３ａ 背圧室側開口端
５５−３ｂ 吸入室側開口端
５５−４ 第４の経路
５５−４ａ 高圧領域側開口端
５５−４ｂ 吸入室側開口端
６６ 軸受部
７８ シール部材
８４ 内側圧縮室連通凹部
８５ 外側圧縮室連通凹部
８６ 吸入室
８７ ザグリ
８８−１ 内側吸入室連通凹部
８８−２ 外側吸入室連通凹部

Claims (10)

1. 鏡板から渦巻き状のラップが立ち上がる固定スクロール、及び旋回スクロールを噛み合わせて双方間に圧縮室を備え、前記圧縮室は前記旋回スクロールのラップ外側に形成される外側圧縮室と前記旋回スクロールの内側に形成される内側圧縮室を有し、前記外側圧縮室の吸入容積が前記内側圧縮室の吸入容積より大きく、前記旋回スクロールの背面には高圧領域と背圧室を形成し、前記旋回スクロールが円軌道に沿って所定の旋回半径で旋回することで、前記圧縮室が容積を変えながら中心に向かって移動し、前記固定スクロールに形成された吸入口から作動流体を吸入し、前記圧縮室に閉じ込めた後、圧縮、吐出の一連の動作を行うスクロール圧縮機であって、前記高圧領域と前記背圧室を結ぶ第１の経路と、前記背圧室と前記吸入口に連通しない圧縮室を結ぶ第２の経路を設け、前記第２の経路の圧縮室側開口端が、前記外側圧縮室と、前記内側圧縮室に間欠的に開口し、前記内側圧縮室への総給油量が前記外側圧縮室への総給油量より多くしてなるスクロール圧縮機。
2. 第２の経路の圧縮室側開口端を旋回スクロールのラップ上面に設け、前記圧縮室側開口端が、前記旋回スクロールの旋回運動に伴い、固定スクロールのラップ鏡板面に設けた凹部に、間欠的に開口してなる請求項１に記載のスクロール圧縮機。
3. 第２の経路の圧縮室側開口端を旋回スクロールのラップ鏡板面に複数設け、前記旋回スクロールの旋回運動に伴い、前記圧縮室側開口端が、圧縮室と固定スクロールのラップ上面、及び前記圧縮室と前記固定スクロールのスラスト面を周期的に移動することで、前記圧縮室に間欠的に開口してなる請求項１に記載のスクロール圧縮機。
4. 第１の経路の背圧室側開口端が、旋回スクロールの背面に設けられた高圧領域と背圧室を仕切るシール部材を往来してなる請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機。
5. 背圧室と吸入口に連通する圧縮室を結ぶ第３の経路を設けてなる請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機。
6. 高圧領域と吸入口に連通する圧縮室を結ぶ第４の経路を設けてなる請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機。
7. 第３、及び第４の経路の圧縮室側開口端を、旋回スクロールのラップ上面に設けてなる請求項５または請求項６に記載のスクロール圧縮機。
8. 第３、及び第４の経路の圧縮室側開口端を旋回スクロールのラップ上面に設け、前記圧縮室側開口端が、前記旋回スクロールの旋回運動に伴い、固定スクロールのラップ鏡板面に設けた凹部に、間欠的に開口してなる請求項５または請求項６に記載のスクロール圧縮機。
9. 第３、及び第４の経路の圧縮室側開口端を旋回スクロールのラップ鏡板面に複数設け、前記旋回スクロールの旋回運動に伴い、前記圧縮室側開口端が、圧縮室と固定スクロールのラップ上面、及び前記圧縮室と前記固定スクロールのスラスト面を周期的に移動することで、前記圧縮室に間欠的に開口してなる請求項５または請求項６に記載のスクロール圧縮機。
10. 作動流体を高圧流体、例えば二酸化炭素としてなる請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機。