JP6143862B2 - スクロール圧縮機及びこれを用いた空気調和機 - Google Patents

Description

本発明は、スクロール圧縮機及びこれを用いた空気調和機に関し、特に低速、低負荷運転を重視した空気調和機に用いられるスクロール圧縮機として好適なものである。

冷凍用や空調用などの冷凍サイクル装置に使用されるスクロール圧縮機としては、特開２００５−１６３６５５号公報（特許文献１）に記載されたものなどがある。この特許文献１のものには、台板（端板）とそれに立設するラップ（渦巻体）とを有する固定スクロール（非旋回スクロール）、鏡板（端板）とそれに立設するラップ（渦巻体）とを有すると共に、前記固定スクロールと噛み合って旋回運動をすることにより前記固定スクロールとの間に吸込室または圧縮室を形成する旋回スクロール、前記旋回スクロールに前記固定スクロールへの押付力を付与するための背圧室、該背圧室の圧力（背圧）を維持するために該背圧室に流体を流入させるための背圧室流体流入手段、前記背圧室に流入した流体の少なくとも一部を前記吸込室または圧縮室に流出させるための背圧室流体流出手段などを備えたスクロール圧縮機が記載されている。

また、この特許文献１には、前記背圧室流体流出手段が、前記背圧室と、前記吸込室または圧縮室とを繋ぐ背圧室流体流出路に、前後の差圧を制御する背圧弁（背圧制御弁）と、絞り流路部と、前記旋回スクロール部材の旋回運動により間欠的に連通する間欠流路部とを直列に配した構造が記載されている。

特開２００５−１６３６５５号公報

上記特許文献１のものには、前記絞り流路部が、前記固定スクロールの端板面に形成されているため、この絞り流路部を介して、前記背圧室から前記吸込室または圧縮室に流入する油（潤滑油、冷凍機油）は、固定スクロールのラップ歯先と旋回スクロール歯底とのすき間など、固定スクロールのラップ歯先側にしか供給されない。このため、背圧室内の冷凍機油を、前記背圧室流体流出手段を介して、固定スクロールの歯底と旋回スクロールのラップ歯先とのすき間には十分に供給できないという課題があった。

本発明の目的は、背圧室から背圧弁を介して吸込室または圧縮室に流入する油を、固定スクロールのラップ歯先側だけでなく、固定スクロール歯底と旋回スクロールのラップ歯先とのすき間へも十分に供給することができるスクロール圧縮機及びこれを用いた空気調和機を得ることにある。

上記課題を解決するために、本発明は、台板に渦巻状のラップを立設した固定スクロールと、鏡板に渦巻状のラップを立設し前記固定スクロールと噛み合わされて旋回運動をすることにより吸込室または圧縮室を形成する旋回スクロールと、前記旋回スクロールに前記固定スクロール側への押付力を付与する背圧室と、この背圧室の背圧を調整するための背圧弁と、この背圧弁の入口側と前記背圧室を連通する背圧弁流入路と、前記背圧弁の出口側と前記吸込室または圧縮室を連通する背圧弁流出路を備えたスクロール圧縮機であって、前記背圧弁流出路の前記吸込室または圧縮室への流路出口部の少なくとも一部は、前記固定スクロールのラップ歯先の位置よりも歯底側に形成されていることを特徴とする。

本発明の他の特徴は、圧縮機、四方弁、室外熱交換器、膨張弁、室内熱交換器を順次冷媒配管で接続して構成された空気調和機であって、前記圧縮機は上記スクロール圧縮機を用い、このスクロール圧縮機は少なくとも１０〜３０Ｈｚでの低速運転が為されることにある。

本発明によれば、背圧室から背圧弁を介して吸込室または圧縮室に流入する油を、固定スクロールのラップ歯先側だけでなく、固定スクロール歯底と旋回スクロールのラップ歯先とのすき間へも十分に供給することができるスクロール圧縮機及びこれを用いた空気調和機を得ることができる効果がある。

スクロール圧縮機の基本的な構造を説明する縦断面図。 図１における固定スクロールと旋回スクロールとの噛み合い状態を説明する平面図。 図１に示す背圧弁周辺の拡大断面図。 本発明のスクロール圧縮機の実施例１を示す図で、図３に相当する図。 図４に示す固定スクロールを下方から見た斜視図。 本発明のスクロール圧縮機の実施例２を示す図で、図３に相当する図。 本発明のスクロール圧縮機の実施例３を示す図で、図３に相当する図。 本発明のスクロール圧縮機を用いた空気調和機の一例を説明する冷凍サイクル構成図。

以下、本発明の具体的実施例を、図面を用いて説明する。なお、各図において、同一符号を付した部分は同一或いは相当する部分を示している。

本実施例が適用されるスクロール圧縮機の基本的な構造を図１〜図３を用いて説明する。図１はスクロール圧縮機の基本的な構造を説明する縦断面図、図２は図１における固定スクロールと旋回スクロールとの噛み合い状態を説明する平面図、図３は図１に示す背圧弁周辺の拡大断面図である。

まず、図１により、スクロール圧縮機の全体構成を説明する。スクロール圧縮機１はケース（密閉容器）９内に、圧縮機構部２及びモータ部１６などを収容して構成されている。

圧縮機構部２では、フレーム１７に固定された固定スクロール７に旋回スクロール８が噛み合わされて圧縮室１３が形成され、前記モータ部１６の回転により、クランクシャフト（回転軸）１０を介して、前記旋回スクロール８を旋回運動させることにより、前記圧縮室１３の容積を減少させて圧縮動作を行う。この圧縮動作に伴って、作動流体が吸込ポート１４から吸込室２０（図２参照）へ吸込まれ、吸込まれた作動流体は圧縮室１３での圧縮行程を経て吐出ポート１５からケース９内の吐出空間５４に吐出される。この吐出空間５４に吐出された作動流体は、前記固定スクロールの外周と前記フレーム１７の外周に形成された通路（図示せず）を通って、モータ室５２に流れ、その後吐出パイプ６からケース９外に吐出されるように構成されている。

前記固定スクロール７は、円板状の台板７ａと、この台板７ａに渦巻状に立設されたラップ７ｂと、前記台板７ａの外周側に位置し、前記ラップ７ｂの先端面と連続する鏡板面７ｅを有してラップ７ｂを囲む筒状の支持部７ｄとを有する。前記ラップ７ｂが立設された台板７ａの表面は、ラップ７ｂの間にあるため歯底７ｃと呼ばれる。

前記固定スクロール７の支持部７ｄが、旋回スクロール８の鏡板８ａと接する面は、固定スクロール７の鏡板面７ｅとなっている。固定スクロール７は、前記支持部７ｄをボルト等により前記フレーム１７に固定しており、固定スクロール７と一体に結合された前記フレーム１７は溶接等の固定手段により前記ケース（密閉容器）９に固定されている。

前記旋回スクロール８は、固定スクロール７に対向して配置され、固定スクロールのラップ７ｂと旋回スクロールのラップ８ｂとが噛み合わされて、フレーム１７内に旋回可能に設けられている。旋回スクロール８は、円板状の鏡板８ａ、この鏡板８ａの表面である歯底８ｃから立設された渦巻状のラップ８ｂ、及び前記鏡板８ａの背面中央に設けられたボス部（旋回ボス部）８ｄを有する。また、鏡板８ａの外周部の、固定スクロール７と接する表面が、旋回スクロール８の鏡板面８ｅとなっている。

前記旋回スクロール８のラップ８ｂの先端部（ラップ歯先）は前記固定スクロール７の歯底７ｃと微小すき間をもって相対する状態となっている。同様に、固定スクロール７のラップ７ｂの先端部（ラップ歯先）も前記旋回スクロール８の歯底８ｃと微小すき間をもって相対する状態となっている。

前記圧縮機構部２及びモータ部１６等を収容している密閉容器構造の前記ケース９の底部には、潤滑油（冷凍機油）を溜める油溜り５３が設けられている。前記モータ部１６は回転子１６ａと固定子１６ｂにより構成され、前記回転子１６ａにはクランクシャフト（回転軸）１０が一体に固定されている。このクランクシャフト１０は前記フレーム１７に主軸受５を介して回転自在に支持され、固定スクロール７の中心軸線と同軸となっている。

前記クランクシャフト１０の先端には偏心したクランク部１０ａが設けられており、このクランク部１０ａは、前記旋回スクロール８のボス部８ｄに設けられた旋回軸受１１に挿入され、前記旋回スクロール８はクランクシャフト１０の回転に伴い旋回可能に構成されている。前記旋回スクロール８の中心軸線は、前記固定スクロール７の中心軸線に対して所定距離だけ偏心した状態となる。また、旋回スクロール８のラップ８ｂは、固定スクロール７のラップ７ｂに対し、周方向に所定角度（一般には１８０度）だけずらして重ね合わせられている。１２は、前記旋回スクロール８を前記固定スクロール７に対して、自転しないように拘束しながら相対的に旋回運動させるためのオルダムリングである。

図２は前記固定スクロール７と旋回スクロール８との噛み合い状態を説明する平面図であり、旋回スクロール８のラップ８ｂを断面図で示し、旋回スクロールの鏡板８ａの外周を二点鎖線の想像線で示している。この図２に示すように、固定スクロールラップ７ｂと旋回スクロールラップ８ｂ間には三日月状の複数の圧縮室１３（旋回内線側圧縮室１３ａ、旋回外線側圧縮室１３ｂ）が形成され、旋回スクロール８を旋回運動させると、各圧縮室１３は中央部に移動するに従い連続的に容積が縮小されていく。２０は吸込室で、流体を吸入している途中の空間である。この吸込室２０は、旋回スクロール８の旋回運動の位相が進んで、流体の閉じ込みを完了した時点から圧縮室１３となる。

前記吸込ポート１４は、図１及び図２に示すように、固定スクロール７に設けられている。この吸込ポート１４は、前記吸込室２０と連通するように、固定スクロール７の台板７ａの外周側に穿設されている。
前記吐出ポート１５は、最内周側の圧縮室１３と連通するように、前記固定スクロール７の台板７ａの渦巻中心付近に穿設されている。

前記モータ部１６により前記クランクシャフト１０を回転させると、前記旋回スクロール８は前記固定スクロール７の中心軸線を中心に、所定距離の旋回半径をもって旋回運動する。この旋回運動時に旋回スクロール８が自転しないように、オルダムリング１２によって拘束される。

旋回スクロール８の旋回運動によって、前記各ラップ７ｂ，８ｂの間に形成される圧縮室１３は中央に連続的に移動し、それに従い容積は連続的に縮小する。これにより、前記吸込ポート１４から吸込まれた作動流体（例えば、冷凍サイクルを循環する冷媒ガスで、以下、単に流体ともいう）を前記各圧縮室１３内で順次圧縮し、圧縮された作動流体は前記吐出ポート１５から前記吐出空間５４に吐出され、上述したように、前記吐出パイプ６から圧縮機外の、例えば冷凍サイクルに供給される。

前記クランクシャフト１０の下端には容積型または遠心式の給油ポンプ２１が設けられており、前記クランクシャフト１０の回転と共に給油ポンプ２１も回転させて、前記ケース９底部の油溜り５３に溜められた潤滑油を、給油ポンプケース２２に設けた潤滑油吸込口２５から吸入して、給油ポンプ２１の吐出口２８から吐出する。吐出された潤滑油は前記クランクシャフト１０内に軸方向に形成されている貫通穴（給油穴）３を通って前記クランク部１０ａの上端へ送られる。

この時、前記貫通穴３を流れる潤滑油の一部は、前記クランクシャフト１０に設けた横穴２４を介して副軸受２３に送られ、該副軸受２３を潤滑後、ケース９底部の前記油溜り５３に戻る。前記クランクシャフト１０の前記貫通穴３を流れるその他の大部分の潤滑油は、前記クランク部１０ａの上端に達し、このクランク部１０ａに設けた油溝５７を通って前記旋回軸受１１を潤滑する。この潤滑油は、その後、更に旋回軸受１１の下部に設けた前記主軸受５を潤滑した後、排油穴２６ａ及び排油パイプ２６ｂを通ってケース９底部へ戻される。

ここで、油溝５７と旋回軸受１１で形成される空間、及び前記主軸受５を収める空間（フレーム１７、クランクシャフト１０、フレームシール５６、旋回ボス部８ｄに設けられたつば部３４、シール部材３２で形成された空間）をあわせて第１の空間３３と呼ぶことにする。この第１の空間３３は吐出圧力に近い圧力を有する空間である。

前記主軸受５及び前記旋回軸受１１の潤滑のために前記第１の空間３３に流入した潤滑油の大部分は、前記排油穴２６ａ及び前記排油パイプ２６ｂを通ってケース９底部の油溜り５３に戻るが、一部の潤滑油は、前記オルダムリング１２の潤滑、前記固定スクロール７と旋回スクロール８との摺動部の潤滑、及び各ラップの先端すき間などのシール（密閉）に必要な最低限の量が、前記シール部材３２の上端面と旋回ボス部の前記つば部３４の端面との間に設けられた油漏出手段を介して第２の空間である背圧室１８に入る。

前記シール部材３２は、前記フレーム１７の前記つば部３４と対向する面に設けられた円環溝３１に波状バネ（図示せず）と共に挿入されており、吐出圧力となっている前記第１の空間３３と、吸込圧力と吐出圧力の中間の圧力となっている前記背圧室（第２の空間）１８とを仕切っている。前記油漏出手段は、例えば、旋回ボス部の前記つば部３４に設けられた一つまたは複数のスリット６０と前記シール部材３２とで構成され、前記スリット６０がシール部材３２を跨ぐように配置する。これにより、第１の空間３３と背圧室１８の圧力差により、第１の空間３３から背圧室１８へ、微小すき間であるスリット６０を通って油が流入する。

前記背圧室１８と前記吸込室２０（または圧縮室１３）とは、前記固定スクロール７の支持部７ｄに設けられた背圧室流体流出路で接続（連通）されており、この背圧室流体流出路の途中には前後の差圧を制御する背圧弁（背圧制御弁）６１が設けられている。これにより、前記背圧室１８に入った潤滑油は、背圧が高くなると、前記背圧弁６１を通って、吸込室２０（または圧縮室１３）へ流入し、ラップ摺動面やラップ先端すき間などを潤滑すると共に、圧縮室間などのシールに利用された後、前記吐出ポート１５から吐出空間５４に吐出される。この吐出された油の一部は、例えば冷媒ガスと共に前記吐出パイプ６から冷凍サイクルへ吐出され、残りはケース９内で冷媒ガスと分離されてケース底の前記油溜り５３に貯留される。

上述したように、前記第１の空間３３、前記背圧室１８及び前記油漏出手段を設けることにより、各軸受部に必要な給油量と、圧縮室１３に必要な給油量を独立に制御することができるので、圧縮室１３への給油量の適正化が可能となり高効率なスクロール圧縮機を得ることができる。

なお、別の構成として、前記給油ポンプ２１、前記第１の空間３３及び前記油漏出手段を設けず、吐出圧力である油溜り５３の油を、軸受部の微小すき間での絞りを利用して減圧し、前記背圧室１８へ導入する構造としても良い。この場合、軸受部を通過した油は全て前記背圧室１８に流入するため、軸受部と圧縮室への給油量を独立に制御することはできない。しかし、前記給油ポンプ２１や前記シール部材３２などの部品が不要となるので、構造が単純で低コストのスクロール圧縮機とすることができる。

次に、前記背圧室１８の機能について説明する。スクロール圧縮機１では、その圧縮作用により、固定スクロール７と旋回スクロール８を互いに引離そうとする軸方向の力（引き離し力）が発生する。この軸方向の力により、前記両スクロールが引き離される、いわゆる旋回スクロール８の離脱現象が発生すると、圧縮室１３の密閉性が悪化して圧縮機効率を低下させる。そこで、旋回スクロール８の鏡板８ａの背面側に、吐出圧力と吸込圧力の間の圧力となる背圧室１８を設け、この背圧室１８の圧力（背圧）により、前記引き離し力を打ち消すと共に、旋回スクロール８を固定スクロール７に押付けるようにしている。

このときの押付力が大きすぎると、旋回スクロール８の鏡板面８ｅと固定スクロール７の鏡板面７ｅとの摺動損失が増大し、圧縮機効率が低下する。つまり、前記背圧には最適な値が存在し、小さすぎると圧縮室の密閉性が悪化して熱流体損失が増大し、大きすぎると摺動損失が増大する。従って、背圧を最適な値に維持することが、圧縮機の高性能化、高信頼性化において重要である。

この最適な背圧値を得るため、図１に示したスクロール圧縮機では、前記背圧室１８の背圧を調整するための前記背圧弁６１を有する前記背圧室流体流出路を備えている。図１に示す背圧弁６１周辺の構成を図３に示す拡大図で説明する。
前記背圧室流体流出路は、前記背圧室１８と前記背圧弁６１を連通する背圧弁流入路（背圧室１８と通じている空間）６１ａ、前記背圧弁６１と前記吸込室２０（または圧縮室１３）を連通する背圧弁流出路（吸込室２０（または圧縮室１３）に通じている空間）６１ｂ、及び前記背圧弁６１を収容する空間６１ｃにより構成されている。また、前記背圧弁流出路６１ｂは、前記背圧弁６１側で穴形状の上流側流出路６１ｂａと、前記吸込室２０（または圧縮室１３）に開口し、固定スクロール７の鏡板面７ｅに形成された溝形状の下流側流出路６１ｂｂにより構成されている。

前記背圧弁６１は、前記空間６１ｃに収容され、前記背圧弁流入路（背圧室１８と通じている空間）６１ａと前記背圧弁流出路（吸込室２０（または圧縮室１３）に通じている空間）６１ｂとを仕切るようにバルブ６１ｄが配置されている。このバルブ６１ｄは、ストッパ６１ｅに固定されたばね６１ｆにより、背圧弁流入路６１ａに連通する開口部に押付けられている。

前記バルブ６１ｄは、前記背圧弁流入路６１ａ内の圧力、即ち背圧が、前記背圧弁流出路６１ｂを介して導入される前記空間６１ｃ内の圧力（吸込室２０（または圧縮室１３）の圧力）と、ばね６１ｆの押付力に対応する圧力の合計よりも高くなった場合に、上方へ移動して、前記背圧弁流入路６１ａと前記背圧弁流出路６１ｂとを連通させる。つまり、前記背圧弁６１は、背圧室１８内の圧力がある値よりも高くなった場合に、該背圧室１８内の流体を前記吸込室２０または圧縮室１３に逃がすことで、前記背圧室１８の背圧を適正値に調整するものである。

前記背圧弁流出路６１ｂを介して、前記吸込室２０または圧縮室１３に逃がされた油は、圧縮室１３をシール及び潤滑する働きをもつため、この油の量を適正な値に設定することで、圧縮機の高性能化、高信頼性化を図ることができる。

以上がスクロール圧縮機の基本的な構造であり、このような構造のスクロール圧縮機とすることで、前記背圧弁６１により前記背圧室１８の背圧値を適正に維持することができ、また前記油漏出手段の調整により、前記第１の空間３３から前記背圧室１８に流入し、更に前記背圧弁６１を経由して吸込室２０または圧縮室１３に至る油の量を、適正に設定することも可能となる。

しかし、上述した構造のスクロール圧縮機では、前記背圧弁６１を経由して前記背圧弁流出路６１ｂに流出した油は、固定スクロール７の鏡板面７ｅに形成された下流側流出路６１ｂｂから、前記吸込室２０（または圧縮室１３）に流入する構成となっているため、前記下流側流出路６１ｂｂの出口部６１ｇは、旋回スクロール８の歯底８ｃまたはその鏡板面８ｅに近接する位置となる。このため、前記油は、固定スクロール７のラップ歯先と旋回スクロール８の歯底８ｃとのすき間には供給されるものの、固定スクロール７の歯底７ｃと旋回スクロール８のラップ歯先とのすき間には油が供給され難い構造となっていた。従って、上述したスクロール圧縮機では、油が供給され易い固定スクロール７のラップ歯先側のみを主にシールすることになり、固定スクロール７の歯底７ｃと旋回スクロール８のラップ歯先とのすき間には十分な油を供給することができず、圧縮室１３の密閉性が高いとは言えなかった。

そこで、本実施例では、背圧室１８から背圧弁６１を介して吸込室２０または圧縮室１３に流入する油、即ち、前記背圧弁流出路６１ｂから前記吸込室２０或いは圧縮室１３に流入する油を、固定スクロール７のラップ歯先側だけでなく、固定スクロール７の歯底７ｃと旋回スクロール８のラップ歯先とのすき間へも十分に供給することができるようにしたものである。

以下、本実施例１のスクロール圧縮機の具体的構成を、図４及び図５により説明する。図４は図３に相当する図、図５は図４に示す固定スクロールを下方から見た斜視図である。また、これら図４及び図５において、上記図１〜図３と同一符号を付した部分は同一或いは相当する部分であり、同一部分については説明を省略する。また、図１及び図３に示す背圧弁流出路６１ｂの部分を除き、スクロール圧縮機としての基本構造は上述した図１〜図３と同一である。

図４に示す通り、本実施例においても、図１〜図３に示すスクロール圧縮機と同様に、旋回スクロール８に固定スクロール７側への押付力を与える背圧室１８と、この背圧室１８の背圧を調整するための前記背圧弁６１を有する前記背圧室流体流出路を備えている。また、前記背圧室流体流出路は、前記背圧室１８と前記背圧弁６１の入口側を連通する前記背圧弁流入路６１ａ、前記背圧弁６１の出口側と前記吸込室２０（または圧縮室１３）を連通する前記背圧弁流出路６１ｂ、及び前記背圧弁６１を収容する前記空間６１ｃにより構成されている。更に、前記背圧弁流出路６１ｂは、前記背圧弁６１側で穴形状の上流側流出路６１ｂａと、前記吸込室２０（または圧縮室１３）に開口し、固定スクロール７の鏡板面７ｅに形成された溝形状の下流側流出路６１ｂｂにより構成されている。

本実施例においては、前記背圧弁流入路６１ａ、前記背圧弁６１及びこの背圧弁６１を収容する前記空間６１ｃの構成については図３と同様である。また、前記背圧弁流出路６１ｂを構成する前記上流側流出路６１ｂａの形状についても図３に示すものと同様に、穴形状（断面が円や楕円、或いは矩形などの穴形状）となっている。

しかし、本実施例では、前記背圧弁流出路６１ｂにおける前記下流側流出路６１ｂｂの構成が図３に示した構成とは大きく異なっている。即ち、図４に示すように、前記下流側流出路６１ｂｂの流路入口部６１ｈ側は、図３に示す下流側流出路６１ｂｂと同様の流路断面積となっているが、吸込室２０（または圧縮室１３）に開口する前記下流側流出路６１ｂｂの流路出口部６１ｇ側の流路断面積を、前記流路入口部６１ｈ側よりも大きく拡大した構成としている。このような構成は、図４及び図５に示すように、前記下流側流出路６１ｂｂの出口側の底部６１ｉをテーパ形状とすることにより実現できる。

上記構成とすることにより、前記背圧弁流出路６１ｂの前記吸込室２０（または圧縮室１３）への前記流路出口部６１ｇの少なくとも一部を、前記固定スクロール７のラップ歯先の位置よりも歯底７ｃ側に形成することができる。図４に示した本実施例では、前記流路出口部６１ｇの固定スクロール７の歯底７ｃ側の位置は、固定スクロールラップ７ｂ（または旋回スクロールラップ８ｂ）の高さ方向中間位置付近となるように構成している。

なお、前記流路出口部６１ｇの歯底７ｃ側位置は図４に示した例に限られるものではなく、ラップ７ｂ（８ｂ）の高さ方向中間位置よりも更に前記歯底７ｃ側に近づくようにすれば、前記歯底側により多くの油を供給できる。また、前記流路出口部６１ｇの歯底７ｃ側位置を、ラップ７ｂ（８ｂ）の高さ方向中間位置よりも旋回スクロール８の歯底８ｃ側となるようにすれば、前記下流側流出路６１ｂｂの溝加工が容易になる。

本実施例１は上記構成としているので、前記背圧弁６１から前記背圧弁流出路６１ｂに流入した油は、前記下流側流出路６１ｂｂの流路出口部６１ｇから吸込室２０（または圧縮室１３）に流出する際に、旋回スクロール歯底８ｃの方向のみでなく、固定スクロール歯底７ｃの方向にも拡散して流出するので、両スクロール７，８のラップ歯先と歯底のすき間に油を供給できる。

このように、本実施例によれば、背圧室から背圧弁を介して吸込室または圧縮室に流入する油を、固定スクロールラップ歯先と旋回スクロール歯底８ｃとのすき間のみでなく、固定スクロール歯底７ｃと旋回スクロールラップ歯先とのすき間へも十分に供給でき、吸込室２０（または圧縮室１３）に油をほぼ均一に行き渡らせることができるので、油による吸込室２０及び圧縮室１３の密閉性を高め、漏れ損失の小さい高効率なスクロール圧縮機を得ることができる。

本発明のスクロール圧縮機の実施例２を図６により説明する。この図６は、図３に相当する図であり、図３及び図４と同一符号を付した部分は同一或いは相当する部分を示している。また、図１及び図３に示す背圧弁流出路６１ｂの部分を除き、スクロール圧縮機としての基本構造は上述した図１〜図３と同一である。

本実施例２において、背圧弁流出路６１ｂを構成する上流側流出路６１ｂａは上記実施例１と同様である。本実施例２では、前記背圧弁流出路６１ｂを構成する下流側流出路６１ｂｂの構成が上記実施例１とは異なっている。即ち、図６に示すように、前記下流側流出路６１ｂｂの流路入口部６１ｈ側は、図４に示す下流側流出路６１ｂｂと同様の流路断面積とし、吸込室２０（または圧縮室１３）に開口する前記下流側流出路６１ｂｂの流路出口部６１ｇ側の流路断面積を、前記流路入口部６１ｈ側よりも大きく拡大した構成としている点でも同じである。

しかし、本実施例２では、前記下流側流出路６１ｂｂの出口側の底部６１ｉを図４のような直線的なテーパ形状としているのではなく、前記底部６１ｉを円弧形状に構成したものである。なお、前記底部６１ｉの形状は円弧に限られず、放物線など円弧以外の曲線でも或いは曲線と直線を組み合わせた形状としても良い。或いは、図４に示したテーパ形状の底部６１ｉの流路入口部６１ｈ側と流路出口部６１ｇ側のエッジ部を丸めるか円弧で形成するようにしても良い。

即ち、前記背圧弁流出路６１ｂにおける流路出口部６１ｇ側を、流路出口に向かって流路面積が拡大するように曲線或いは曲線と直線を組み合わせた形状として、前記連通路における流路入口の断面積よりも流路出口の断面積が大きくなるように形成すれば良い。

このように前記背圧弁流出路６１ｂを構成すれば、上述した実施例１と同様の効果が得られと共に、下流側流出路６１ｂｂの底部６１ｉの壁面に沿う油の流れの剥離を抑制でき、前記吸込室２０或いは圧縮室１３に流入する油をよりスムーズに効率良く拡散できるから、油による吸込室２０及び圧縮室１３の密閉性をより高め、漏れ損失のより小さい高効率なスクロール圧縮機を得ることができる。

本発明のスクロール圧縮機の実施例３を図７により説明する。この図７も図３に相当する図であり、図３、図４、図６と同一符号を付した部分は同一或いは相当する部分を示している。また、図１及び図３に示す背圧弁流出路６１ｂの部分を除き、スクロール圧縮機としての基本構造は上述した図１〜図３と同一である。

本実施例３において、背圧弁流出路６１ｂを構成する上流側流出路６１ｂａは上記実施例１や２と同様である。本実施例３では、前記背圧弁流出路６１ｂを構成する下流側流出路６１ｂｂの部分が上記実施例１や２とは異なっている。即ち、上記実施例１や２に示した前記下流側流出路６１ｂｂの部分を、本実施例３では流路入口部６１ｈ側の溝部６１ｋと流路出口部６１ｇ側の斜めに穿った穴部６１ｊとで構成している点に特徴がある。また、図７に示した例では、前記穴部６１ｊの出口側（出口部６１ｇ側）の位置が、その入口側（溝部６１ｋ側）の位置よりも、固定スクロール歯底７ｃに近くなるように構成している。

このように構成することにより、上記実施例１で説明した前記下流側流出路６１ｂｂ、即ち底部６１ｉをテーパ形状の溝形状としたものと同様に、油が吸込室２０（または圧縮室１３）に流入する際に、旋回スクロール歯底８ｃ側だけでなく、固定スクロール歯底７ｃ側にも拡散させることができ、両スクロールのラップ歯先と歯底のすき間を良好にシールすることが可能になる。また、本実施例では、前記下流側流出路６１ｂｂの穴部６１ｊを簡単な穴加工で製作することができるので、加工が容易となり加工に要する時間も短縮することができる。

なお、前記穴部６１ｊは上向き（固定スクロール歯底７ｃ側に向いた形状）となっており、固定スクロール歯底７ｃ側に油が供給され易い形状となっているので、前記穴部６１ｊの出口側開口位置は、ラップ７ｂ，８ｂの高さ方向中央位置よりも若干旋回スクロール歯底８ｃ側の位置となるようにすると良い。また、スクロール圧縮機１が縦型（クランクシャフトが鉛直方向のもの）である場合、油に作用する重力により旋回スクロール歯底８ｃ側に流れ易くなることを考慮して、前記穴部６１ｊの出口側開口位置を、ラップ７ｂ，８ｂの高さ方向中央位置付近になるように構成しても良い。

更に、前記穴部６１ｊの形状は円形穴に限られず、楕円形状など他の形状の穴としても良く、また前記穴部６１ｊはその出口側の断面積が入口側の断面積より大きくなるようなテーパ穴形状にすれば、油をより拡散し易い形状とすることができる。
また、図７に示した実施例では、前記穴部６１ｊを上向きに形成した例を示したが、固定スクロール７の鏡板面から吸込室２０などへ斜め上向きに前記穴部６１ｊを形成する構成は、前記穴部６１ｊを前記鏡板面側から容易に加工できる利点がある。しかし、前記穴部６１ｊは必ずしも上向きでなくとも良く、例えば水平方向の穴形状としても良い。この場合には前記穴部６１ｊの出口側開口位置を、ラップ７ｂ，８ｂの高さ方向中央位置付近にすると良い。

本発明のスクロール圧縮機を用いた空気調和機の実施例を図８により説明する。図８は、本実施例４の一例を説明する冷凍サイクル構成図である。
図８において、１はスクロール圧縮機、４３は四方弁、４０は室外側熱交換器（冷房運転時は凝縮器、暖房運転時は蒸発器となる）、４１は電子膨張弁などで構成された膨張弁、４２は室内側熱交換器（冷房運転時は蒸発器、暖房運転時は凝縮器となる）であり、これらの機器は冷媒配管により順次接続されて、空気調和機の冷凍サイクルが構成されている。前記スクロール圧縮機１は、上記実施例１〜３に記載された何れかのスクロール圧縮機が使用されており、またこのスクロール圧縮機１はインバータを使用して、例えば１０〜１１０Ｈｚの広い運転領域で運転される構成となっている。特に、空気調和機の通年エネルギー消費効率（ＡＰＦ）向上のため、１０〜３０Ｈｚでの低速、低負荷運転領域での運転を重視した空気調和機となっている。

このようにスクロール圧縮機１が１０〜３０Ｈｚのような低速で運転される場合、図１〜図３に示すように、背圧室１８から背圧弁６１を介して吸込室２０または圧縮室１３に流入した油は、前記吸込室２０または圧縮室１３における作動流体の流れは比較的穏やかであるため、下流側流出路６１ｂｂ出口に近い部分（図３では旋回スクロール歯底８ｃ側の部分）への供給量は特に多くなり、下流側流出路６１ｂｂ出口に遠い部分（図３では固定スクロール歯底７ｃ側の部分）への供給量は特に少なくなってしまう。このため、スクロール圧縮機１が１０〜３０Ｈｚのような低速で運転される場合には、特に圧縮室１３の密閉性が低下して、スクロール圧縮機の効率を特に低下させていた。

しかし、図８に示すような空気調和機に図４〜図７で説明したような本発明の実施例１〜３のスクロール圧縮機を組み合わせることにより、１０〜３０Ｈｚでの低速、低負荷運転領域での運転を重視した空気調和機の運転効率を大幅に向上できるので、空気調和機の通年エネルギー消費効率を大幅に向上でき、年間を通じた消費電力量が小さく且つ運転範囲の広い使い勝手のよい空気調和機を得ることができる。

以上説明したように、本発明のスクロール圧縮機の各実施例によれば、背圧弁流出路６１ｂの吸込室２０または圧縮室１３への流路出口部６１ｇの少なくとも一部を、固定スクロール７のラップ歯先の位置よりも歯底７ｃ側に形成しているので、固定スクロールラップ歯先と旋回スクロール歯底８ｃとのすき間のみでなく、固定スクロール歯底７ｃと旋回スクロールラップ歯先とのすき間へも十分に油を供給することができる。これにより、油による吸込室２０及び圧縮室１３の密閉性を高めることができ、漏れ損失の小さい高効率なスクロール圧縮機を得ることが可能となる。
また、本発明のスクロール圧縮機を空気調和機に採用することにより、空気調和機の通年エネルギー消費効率を大幅に向上できる効果が得られる。

なお、上述した実施例では、冷凍用や空調用などの冷凍サイクル装置に使用される冷媒用のスクロール圧縮機について説明したが、作動流体として空気やその他のガスを圧縮するスクロール圧縮機にも同様に適用できるものである。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。また、上記した実施例は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。更に、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１：スクロール圧縮機、２：圧縮機構部、３：貫通穴（給油穴）、５：主軸受、６：吐出パイプ、７：固定スクロール、７ａ：台板、７ｂ：ラップ、７ｃ：歯底、７ｄ：支持部、７ｅ：鏡板面、８：旋回スクロール、８ａ：鏡板、８ｂ：ラップ、８ｃ：歯底、８ｄ：ボス部（旋回ボス部）、８ｅ：鏡板面、９：ケース（密閉容器）、１０：クランクシャフト（回転軸）、１０ａ：クランク部、１１：旋回軸受、１２：オルダムリング、１３：圧縮室、１３ａ：旋回内線側圧縮室、１３ｂ：旋回外線側圧縮室、１４：吸込ポート、１５：吐出ポート、１６：モータ部、１６ａ：回転子、１６ｂ：固定子、１７：フレーム、１８：背圧室、２０：吸込室、２１：給油ポンプ、２２：給油ポンプケース、２３：副軸受、２４：横穴、２５：潤滑油吸込口、２６ａ：排油穴、２６ｂ：排油パイプ、２８：給油ポンプ吐出口、３１：円環溝、３２：シール部材、３３：第１の空間、３４：旋回ボス部材、４０：室外側熱交換器、４１：膨張弁、４２：室内側熱交換器、４３：四方弁、５２：モータ室、５３：油溜り、５４：吐出空間、５６：フレームシール、５７：油溝、６０：スリット、６１：背圧弁、６１ａ：背圧弁流入路（背圧室と通じている空間）、６１ｂ：背圧弁流出路（吸込室または圧縮室と通じている空間）、６１ｂａ：上流側流出路、６１ｂｂ：下流側流出路、６１ｃ：空間、６１ｄ：バルブ、６１ｅ：ストッパ、６１ｆ：ばね、６１ｇ：流路出口部、６１ｈ：流路入口部、６１ｉ：底部、６１ｊ：穴部、６１ｋ：溝部。

Claims (4)

1. 台板に渦巻状のラップを立設した固定スクロールと、鏡板に渦巻状のラップを立設し前記固定スクロールと噛み合わされて旋回運動をすることにより吸込室または圧縮室を形成する旋回スクロールと、前記旋回スクロールに前記固定スクロール側への押付力を付与する背圧室と、この背圧室の背圧を調整するための背圧弁と、この背圧弁の入口側と前記背圧室を連通する背圧弁流入路と、前記背圧弁の出口側と前記吸込室または圧縮室を連通する背圧弁流出路を備えたスクロール圧縮機であって、
   前記背圧弁流出路の前記吸込室または圧縮室への流路出口部の少なくとも一部は、前記固定スクロールのラップ歯先の位置よりも歯底側に形成されると共に、
   前記背圧弁流出路における流路入口側の断面積よりも流路出口側の断面積を大きく形成することにより、前記背圧弁流出路の流路出口部の一部が、固定スクロールのラップ歯先の位置よりも歯底側となるように構成されている
   ことを特徴とするスクロール圧縮機。
2. 台板に渦巻状のラップを立設した固定スクロールと、鏡板に渦巻状のラップを立設し前記固定スクロールと噛み合わされて旋回運動をすることにより吸込室または圧縮室を形成する旋回スクロールと、前記旋回スクロールに前記固定スクロール側への押付力を付与する背圧室と、この背圧室の背圧を調整するための背圧弁と、この背圧弁の入口側と前記背圧室を連通する背圧弁流入路と、前記背圧弁の出口側と前記吸込室または圧縮室を連通する背圧弁流出路を備えたスクロール圧縮機であって、
   前記背圧弁流出路の前記吸込室または圧縮室への流路出口部の少なくとも一部は、前記固定スクロールのラップ歯先の位置よりも歯底側に形成されると共に、
   前記背圧弁流出路は、穴形状の上流側流路と、溝形状の下流側流路で構成され、前記下流側流路における流路出口部側をテーパ形状に形成することにより、前記下流側流路における流路入口部側の断面積よりも流路出口部側の断面積を大きく形成し、それによって前記背圧弁流出路の流路出口部の一部が、固定スクロールのラップ歯先の位置よりも歯底側となるように構成されていることを特徴とするスクロール圧縮機。
3. 台板に渦巻状のラップを立設した固定スクロールと、鏡板に渦巻状のラップを立設し前記固定スクロールと噛み合わされて旋回運動をすることにより吸込室または圧縮室を形成する旋回スクロールと、前記旋回スクロールに前記固定スクロール側への押付力を付与する背圧室と、この背圧室の背圧を調整するための背圧弁と、この背圧弁の入口側と前記背圧室を連通する背圧弁流入路と、前記背圧弁の出口側と前記吸込室または圧縮室を連通する背圧弁流出路を備えたスクロール圧縮機であって、
   前記背圧弁流出路の前記吸込室または圧縮室への流路出口部の少なくとも一部は、前記固定スクロールのラップ歯先の位置よりも歯底側に形成されると共に、
   前記背圧弁流出路は、穴形状の上流側流路と、溝形状の下流側流路で構成され、前記下流側流路における流路出口部側を、流路出口部に向かって流路面積が拡大するように曲線或いは曲線と直線を組み合わせた形状とすることにより、前記下流側流路における流路入口部側の断面積よりも流路出口部側の断面積を大きく形成し、それによって前記背圧弁流出路の流路出口部の一部が、固定スクロールのラップ歯先の位置よりも歯底側となるように構成されていることを特徴とするスクロール圧縮機。
4. 圧縮機、四方弁、室外熱交換器、膨張弁、室内熱交換器を順次冷媒配管で接続して構成された空気調和機であって、前記圧縮機は請求項１〜３の何れか一項に記載のスクロール圧縮機を用い、このスクロール圧縮機は少なくとも１０〜３０Ｈｚでの低速運転が為されるものであることを特徴とする空気調和機。

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