JP6689640B2 - スクロール圧縮機 - Google Patents

Description

本発明はスクロール圧縮機に関し、例えば車両用空調装置に使用して好適なスクロール圧縮機に関する。

スクロール圧縮機は、ケーシング内に、回転駆動されるシャフト、潤滑油を含む作動流体の吸入室、及び吐出室備え、シャフトに連結された可動スクロールが固定スクロールに対し公転旋回運動することにより、作動流体の吸入、圧縮、吐出の一連のプロセスを実施する。また、スクロール圧縮機には、可動スクロールの端板の背面に摺動されるスラストプレートと、作動流体の圧縮反力により発生する可動スクロールのスラスト荷重を受けるスラスト受け部と、スラストプレートとスラスト受け部との間に形成された背圧室と有するものが知られている。

背圧室は、上記スラスト荷重に抗してスラストプレート、すなわち可動スクロールの背面を固定スクロールに対して押圧付勢する背圧を生じ、上記スラスト荷重に抗する上記背圧を含む背圧荷重を制御することが一般に行われている。
そして、特許文献１には、旋回スクロール（可動スクロール）の背圧室を第１及び第２スラストリングにより、駆動室（吸入室）に連通する第１背圧室と、第１背圧室とは独立した第２背圧室とに区画し、第２背圧室の圧力を運転モード（暖房運転、冷房運転）に応じて作動流体の吐出圧又は吸入圧に切り換えるスクロール圧縮機が開示されている。これにより、いずれの運転時においても可動スクロールに適正な背圧を付与することができるとされている。

特開２００２−２１７５３号公報

特許文献１では、運転モードに応じた第２背圧室の圧力の切り替えは、スクロール圧縮機が組み込まれる冷凍サイクル（冷媒回路）に設けた四方弁にて行われる。これでは、冷媒回路の回路構成が複雑になる。また、冷媒回路を構成する室外熱交換器、膨張弁、及び室内熱交換器などを流れた後の冷媒により、背圧室の圧力が切り換えられることとなり、スクロール圧縮機単独で背圧室の制御を完結することができない。従って、スクロール圧縮機の運転範囲が広範囲になると、背圧室の背圧制御の応答性が悪化し、可動スクロールのスラスト荷重に抗する適正な背圧荷重を維持できないおそれがある。

具体的には、背圧荷重が過大になると、スクロール圧縮機の機械的損失が増大し、ひいてはスクロール圧縮機の耐久性が悪化する。一方、背圧荷重が不足すると、スクロール圧縮機にて作動流体の圧縮室の形成が適正に行われず、スクロール圧縮機の圧縮効率低下による性能悪化を招きかねない。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、運転範囲に拘わらず、可動スクロールのスラスト荷重に抗する背圧荷重を適正に維持し、耐久性向上及び性能向上を実現することができるスクロール圧縮機を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明のスクロール圧縮機は、ケーシング内に、回転駆動されるシャフト、潤滑油を含む作動流体の吸入室、及び吐出室を備え、シャフトに連結された可動スクロールが固定スクロールに対し公転旋回運動することにより、作動流体の吸入、圧縮、吐出の一連のプロセスを実施するスクロール圧縮機であって、可動スクロールの端板の背面に摺動されるスラストプレートと、作動流体の圧縮反力により発生する可動スクロールのスラスト荷重を受けるスラスト受け部と、スラストプレートとスラスト受け部との間に形成され、スラスト荷重に抗してスラストプレートを固定スクロールに対して押圧付勢する背圧を生じる背圧室と、スラスト荷重に抗する背圧を含む背圧荷重を制御する背圧制御機構とを備え、背圧制御機構は、吐出室と背圧室とを連通し、作動流体の吐出圧が作用する高圧流体が流れる高圧流路と、吐出室と背圧室とを連通し、高圧流体から減圧された中圧流体を背圧室に供給する中圧流路と、背圧室に区画され、高圧流路が開口された高圧室と、背圧室の高圧室よりもシャフト側に区画され、中圧流路が開口された中圧室と、高圧流路と中圧流路とを連通し、高圧流路の高圧流体を中圧流路に供給する連通流路と、連通流路を開閉し、高圧流路の圧力を調整する調整弁とを有することを特徴とする。

好ましくは、調整弁は、高圧流路と中圧流路との差圧に応じて連通流路を開閉する。
好ましくは、調整弁は、差圧が所定の設定上限圧以下となるときに閉である一方、差圧が設定上限圧より大きくなるときに開となり、高圧流路が少なくとも中圧流路の圧力よりも大きく且つ設定上限圧以下の圧力となるまで開状態を維持する。

好ましくは、背圧制御機構は、スラスト受け部に形成され、高圧流路が開口されて高圧流体が供給される環状の高圧流体供給溝と、高圧流体供給溝に嵌入され、背圧室にて高圧流体が供給される高圧室を画定するとともに、高圧流体の圧力を受けてスラスト荷重に抗する方向の押圧力でスラストプレートを押圧する環状の押圧シール部材とをさらに備える。

本発明のスクロール圧縮機によれば、運転範囲に拘わらず、可動スクロールのスラスト荷重に抗する背圧荷重を適正に維持し、耐久性向上及び性能向上を実現することができるスクロール圧縮機を提供することができる。

本発明の一実施形態に係るスクロール圧縮機の全体構造を示す断面図である。 図１の背圧室の背圧が適正状態の背圧制御機構を模式的に示した図である。 図２の背圧室の背圧が過大状態の背圧制御機構を模式的に示した図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明のスクロール圧縮機１の全体構造の断面図を示す。なお、以下の説明では、スクロール圧縮機１の作動流体の吸入側、吐出側（それぞれ、図１において左側、右側）を、それぞれスクロール圧縮機１の前側、後側と規定している。
スクロール圧縮機１は、円筒状のケーシングの内部に、主要構成要素である固定スクロール２、可動スクロール３、シャフト４及び電動機５を収容した構造を有している。

スクロール圧縮機１の圧縮機構を構成する固定スクロール２と可動スクロール３とは、スクロール圧縮機１の軸方向（中心軸ＣＬの方向）で対向して配置されている。
固定スクロール２は、円板状の端板２ａと、端板２ａに一体形成された渦巻きラップ２ｂとから構成されており、同様に、可動スクロール３も、円板状の端板３ａと、端板３ａに一体形成された渦巻きラップ３ｂとから構成されている。

両スクロール２、３は、両渦巻きラップ２ｂ、３ｂを噛み合わせた状態で、固定スクロール２の渦巻きラップ２ｂの軸方向先端部が可動スクロール３の端板３ａに接触し、可動スクロール３の渦巻きラップ３ｂの軸方向先端部が固定スクロール２の端板２ａに接触するように、それぞれ配設されている。なお、両渦巻きラップ２ｂ、３ｂの軸方向先端部には、チップシールが埋設されている（図１においては、渦巻きラップ２ｂの軸方向先端部に埋設されたチップシール２ｃのみ図示している）。

また、両スクロール２、３は、両渦巻きラップ２ｂ、３ｂの位相が互いに１８０度ずれた状態で、両渦巻きラップ２ｂ、３ｂの側面が部分的に接触するように配設されている。これにより、両渦巻きラップ２ｂ、３ｂ間に、密閉空間である圧縮室Ｃが形成される。
可動スクロール３は、端板３ａの背面３ａ１（渦巻きラップ３ｂが形成された面とは反対側の面）に設けられた円筒状のボス部３ｃにおいてシャフト４と連結されている。

可動スクロール３は、シャフト４と図示を省略した自転阻止機構の作用により、中心軸ＣＬの回りを、自転阻止された状態で公転旋回運動する。これにより、両渦巻きラップ２ｂ、３ｂ間に形成される圧縮室Ｃは、渦巻きラップ２ｂ、３ｂの外端部から中心部へ向かって移動し、その容積が次第に減少する。これにより、渦巻きラップ２ｂ、３ｂの外端部から圧縮室Ｃ内に取り込まれた作動流体（例えば冷媒ガス）が圧縮される。

固定スクロール２の端板２ａの径方向中心部には、端板２ａを貫通する吐出孔２ｄが設けられている。圧縮室Ｃ内で圧縮された作動流体は、吐出孔２ｄを経て、固定スクロール２の端板２ａの背面２ａ１（渦巻きラップ２ｂが形成された面とは反対側の面）側へ吐出される。吐出孔２ｄの出口には、リード弁などの一方向弁２ｅが設けられており、作動流体が圧縮室Ｃへと逆流することを防止している。

スクロール圧縮機１のケーシングは、フロントケーシング６と、センターケーシング７と、リアケーシング８とから構成されている。フロントケーシング６とセンターケーシング７、センターケーシング７とリアケーシング８は、それぞれ、各ケーシングの軸方向端面において、図示しない締結具（ボルト・ナット等）により締結されている。

フロントケーシング６は、略円板状に形成された端壁部６ａと、端壁部６ａの外周縁部から軸方向後方へ延びる略円筒状の外殻部６ｂと、端壁部６ａの径方向中心部近傍に設けられた円筒状の軸受支持部６ｃとから構成されている。これにより、フロントケーシング６の内部には、前端が端壁部６ａにより閉鎖され後端が開放された吸入室Ｓが形成されている。

センターケーシング７は、略円筒状に形成された外殻部７ａと、外殻部７ａから径方向内方かつ軸方向前方へ延出した略円錐台状の軸受支持部７ｂとから構成されている。センターケーシング７の外殻部７ａの内側且つ軸受支持部７ｂの後方に、固定スクロール２及び可動スクロール３が収容されている。また、軸受支持部７ｂの前端部近傍には、シャフト４を回転可能に支持する転がり軸受７ｃが嵌合されている。

リアケーシング８は、センターケーシング７との間に固定スクロール２の端板２ａの外周縁部を挟んだ状態で、センターケーシング７に締結されている。リアケーシング８の径方向中央部には凹部が形成されており、この凹部に固定スクロール２の端板２ａで区画された吐出室８ａが形成される。

シャフト４は、電動機５により回転駆動され、これにより、中心軸ＣＬの周りに可動スクロール３を公転旋回運動させる機能を有している。シャフト４は、シャフト本体４ａと、シャフト本体４ａの後端面４ｂから可動スクロール３側へ突出する偏心ピン部４ｃとから構成されている。シャフト本体４ａは、その前端部が、フロントケーシング６の軸受支持部６ｃの内周に嵌合されたすべり軸受６ｄにより回転可能に支持されると共に、後端面４ｂの近傍において、センターケーシング７の軸受支持部７ｂの内周に嵌合された転がり軸受７ｃによって回転可能に支持されている。

偏心ピン部４ｃの外周には偏心ブッシュ４ｄが嵌合固定されている。一方、可動スクロール３の背面３ａ１に設けられた円筒状のボス部３ｃの内周には、すべり軸受３ｅが嵌合固定されている。そして、偏心ブッシュ４ｄがすべり軸受３ｅの内周に嵌合されることにより、シャフト４と可動スクロール３とが、互いに摺動可能に連結されている。

シャフト本体４ａの後端面４ｂと転がり軸受７ｃとの間の部位には、カウンタウェイト４ｅが嵌合固定されている。カウンタウェイト４ｅの重心は、偏心ピン部４ｃに対して位相が１８０度ずれた位置にある。このため、シャフト４の回転に伴って可動スクロール３が公転旋回運動したとき、カウンタウェイト４ｅは、中心軸ＣＬの周りに発生するアンバランス荷重を相殺し、シャフト４に過大な振動が発生することを防止している。

フロントケーシング６の内部に形成された吸入室Ｓには、シャフト４を回転駆動するための電動機５が収容されている。電動機５は、ステータ５ａとロータ５ｂとから構成されている。ステータ５ａは円筒状に形成されており、フロントケーシング６の外殻部６ｂの内周にしまり嵌めされている。ロータ５ｂも円筒状に形成されており、シャフト４の外周にしまり嵌めされている。ステータ５ａとロータ５ｂとは、その間に微小な径方向間隙を保った状態で同軸に配置されており、ステータ５ａ内に設けられた図示しないコイルに外部から電流を供給することにより、ロータ５ｂが回転する。

フロントケーシング６の外殻部６ｂの開放された後端部の近傍には、図示しない吸入孔が設けられており、吸入ポート６ｓを経て供給された作動流体は、吸入孔を経てフロントケーシング６内部の吸入室Ｓに吸入される。吸入された作動流体は、外殻部６ｂの開放された後端部を経てセンターケーシング７の内部へ流入し、軸受支持部７ｂに設けられた図示しない流体流通孔を経て、両渦巻きラップ２ｂ、３ｂの外端部の吸入室７ｓへ導入され、渦巻きラップ２ｂ、３ｂの外端部側から圧縮室Ｃ内に取り込まれ、圧縮される。圧縮された作動流体は、固定スクロール２の端板２ａの径方向中心部に設けられた吐出孔２ｄを経て、吐出室８ａへ吐出され、そこから図示しない吐出ポートを介して外部に導出される。

センターケーシング７の軸受支持部７ｂの可動スクロール３側には、径方向に延在する平面状のスラスト受け部７ｅが形成されている。スラスト受け部７ｅと可動スクロール３の端板３ａとの間には、円環状のスラストプレート９が配設されている。スラストプレート９は、可動スクロール３の端板３ａの背面３ａ１に摺動され、可動スクロール３の端板３ａの背面３ａ１との間に後述する背圧室１０を形成する。

スラストプレート９の外周部と、軸受支持部７ｂの外周部及び可動スクロール３の端板３ａの外周部との間には、それぞれ、円環状のシール部材７ｆ、３ｄが介装されている。
リアケーシング８の鉛直方向下部には、油分離壁８ｂが設けられている。一方、固定スクロール２の端板２ａの背面側にも、この油分離壁８ｂと軸方向に略対向する部位に油分離壁２ｆが設けられている。リアケーシング８の両油分離壁８ｂ、２ｆの鉛直方向下部には貯油室８ｃが形成されている。

固定スクロール２の端板２ａに設けられた吐出孔２ｄから吐出室８ａへ吐出された作動流体は、スクロール圧縮機１の各軸受や摺動面を潤滑するための潤滑油を含有している。この潤滑油は、吐出室８ａの内壁及び油分離壁８ｂ、２ｆに衝突し、これらの壁に付着することにより、作動流体から分離される。分離された潤滑油は、重力の作用により、貯油室８ｃへと流下して貯油室８ｃに貯留される。

リアケーシング８の内部の鉛直方向下部には高圧油供給流路８ｄが穿設されている。高圧油供給流路８ｄの一端は、貯油室８ｃの鉛直方向最下部に開口している。高圧油供給流路８ｄの他端は、リアケーシング８のセンターケーシング７との接合端面における鉛直方向下部に設けられた油マニホールド８ｅまで延在している。

リアケーシング８内の吐出室８ａにおいて作動流体と分離され、貯油室８ｃに貯留された潤滑油は、スクロール圧縮機１の吐出圧が作用した高い圧力を有する高圧油である。この高圧油は、リアケーシング８に穿設された高圧油供給流路８ｄに導入され、リアケーシング８とセンターケーシング７との接合端面に設けられた油マニホールド８ｅに至る。

センターケーシング７の外殻部７ａの鉛直方向下部から軸受支持部７ｂに向けて、油マニホールド８ｅと背圧室１０とを連通する高圧油供給流路（高圧流路）７ｄ及び中圧油供給流路（中圧流路）７ｍが穿設されている。なお、図１においては、高圧油供給流路７ｄ及び中圧油供給流路７ｍを、周方向の同一位置に穿設されているように図示しているが、これらは、周方向の異なる位置に穿設される場合もある。

高圧油供給流路７ｄ及び中圧油供給流路７ｍの各一端は、センターケーシング７のリアケーシング８との接合端面に開口し、外殻部７ａの内部を軸方向前方へ延在する軸方向流路部分と、軸方向流路部分の前方端から軸受支持部７ｂの内部を径方向内方へ延在する径方向流路部分とを有している。

高圧油供給流路７ｄの他端は、径方向流路部分の前方端から軸方向後方へ延在する別の軸方向流路部分を経て背圧室１０に開口している。一方、中圧油供給流路７ｍの他端は、径方向流路部分の末端において背圧室１０に開口している。また、中圧油供給流路７ｍの軸方向流路部分には、その入口開口に供給される高圧油の圧力を少なくとも吸入室Ｓが作用する低圧よりも大となる中圧油にまで減圧するオリフィス（中圧油減圧機構）７ｎが埋設されている。

油マニホールド８ｅに供給された高圧油は、高圧油供給流路７ｄ及び中圧油供給流路７ｍに流入する。なお、高圧油供給流路８ｄは、高圧油供給流路７ｄに連通するもの、中圧油供給流路７ｍに連通するものをそれぞれ１本ずつ、計２本設けてもよく、この場合、油マニホールド８ｅを設ける必要はない。
シャフト本体４ａには、その後端面４ｂから軸方向前方へ向かって穿設された第１油流路４ｈと、その前端面から軸方向後方へ向かって穿設された第２油流路４ｊとが設けられている。

シャフト本体４ａの後端面４ｂから偏心ピン部４ｃが突出しているため、第１油流路４ｈは、中心軸ＣＬ上ではなく、中心軸ＣＬから偏心した位置に延在している。一方、第２油流路４ｊは、中心軸ＣＬ上に延在している。第１及び第２油流路４ｈ、４ｊは互いに連通し、全体として、シャフト本体４ａの後端面４ｂにて背圧室１０に連通した油流路を形成している。また、第２油流路４ｊの前方端にはオリフィス４ｋが埋設されている。オリフィス４ｋは、上記油流路の圧力を背圧室１０と同様になるように維持している。

また、シャフト本体４ａにおける転がり軸受７ｃの前方の位置にはシールリング４ｆが嵌合されている。シールリング４ｆの外周面に設けられた溝には、円環状のシール部材４ｇが嵌合されている。シール部材４ｇは、センターケーシング７の軸受支持部７ｂの内周面に摺動し、これにより、背圧室１０と吸入室Ｓとの間がシールされる。

以上のように構成されたスクロール圧縮機１においては、圧縮室Ｃ内の圧力と、背圧室１０の背圧との差圧に起因して、可動スクロール３を固定スクロール２から引き離す方向（図１において左向き）のスラスト荷重が作用する。このスラスト荷重はスラストプレート９からスラスト受け部７ｅに向けて作用する。このため、本実施形態のスクロール圧縮機１では、その高効率作動を広い運転範囲で保証すべく、上記スラスト荷重に抗して可動スクロール３を固定スクロール２に対し押圧付勢する背圧荷重を発生させ、この背圧荷重を適正に維持する背圧制御機構１２を設けている。

以下、図２及び図３を参照して背圧制御機構１２について詳しく説明する。
図２は、背圧室１０の背圧が適正状態の背圧制御機構１２を模式的に示した図である。
スラスト受け部７ｅには、その径方向全周に亘って高圧油供給溝（高圧流体供給溝）７ｇが設けられている。前述したシール部材７ｆは、スラスト受け部７ｅに形成された外側環状溝７ｈに嵌入されている。高圧油供給溝７ｇは、スラスト受け部７ｅの外側環状溝７ｈよりも径方向内側に形成されている。

また、高圧油供給溝７ｇには、弾性材料からなる環状の押圧シール部材１４が嵌入されている。押圧シール部材１４は、平面状に形成された押圧部１４ａと、押圧部１４ａの内周縁及び外周縁のそれぞれから軸方向へテーパ状に延出する側壁部１４ｂとから構成されている。押圧シール部材１４は、両側壁部１４ｂが互いに接近する方向へ弾性変形させられた状態で、高圧油供給溝７ｇに嵌め込まれている。これにより、押圧シール部材１４は、両側壁部１４ｂが高圧油供給溝７ｇの内周側及び外周側の溝壁と液密に接触した状態を保ちながら、高圧油供給溝７ｇ内を軸方向に移動可能に構成されている。

高圧油供給溝７ｇには、その鉛直方向下部の１箇所に高圧油供給流路７ｄが開口している。高圧油供給流路７ｄに供給された高圧油は、高圧油供給溝７ｇに供給され、押圧シール部材１４の内部に形成された押圧部１４ａと両側壁部１４ｂとにより囲まれた空間に導入される。この空間は、背圧室１０にて高圧油が供給される高圧室Ｐｄとして画定されている。また、背圧室１０には、背圧室１０の高圧室Ｐｄよりもシャフト４側に中圧油供給流路７ｍが開口する中圧室Ｐｍが区画されている。

高圧室Ｐｄには、高圧油供給流路７ｄから実線で示す高圧油（高圧流体）が供給され、中圧室Ｐｍには、中圧油供給流路７ｍからオリフィス７ｎにて減圧された一点鎖線で示す中圧油（中圧流体）が供給される。
図１を用いて説明すると、中圧室Ｐｍに流入した潤滑油は、転がり軸受７ｃやすべり軸受３ｅの潤滑に供される。

中圧室Ｐｍ内の潤滑油は、次いで、シャフト４のシャフト本体４ａに設けられた第１油流路４ｈに流入し、さらに第２油流路４ｊ及びその下流端に埋設されたオリフィス４ｋを経て、吐油室６ｅに流入する。潤滑油は、吐油室６ｅから、すべり軸受６ｄを潤滑しながら吸入室Ｓ内に流入し、電動機５のステータ５ａ及びロータ５ｂの周囲の空間を通って、吸入室Ｓの後方に至る。

吸入室Ｓの後方に至った潤滑油は、吸入ポート６ｓを経て吸入室Ｓ内に供給された作動流体と合流し、再び両渦巻きラップ２ｂ、３ｂの外端部の吸入室７ｓへ導入される。なお、中圧室Ｐｍから吸入室Ｓへ至る潤滑油の経路は、例えばセンターケーシング７の軸受支持部７ｂに設けた貫通孔を利用するなどして、シャフト４の内部を経由しないようなものとして構成しても良い。

このようにして、潤滑油は、スクロール圧縮機１の内部を循環する。
ここで、圧縮室Ｃの形成に伴う作動流体の圧縮反力によって生じたスラスト荷重Ｆ１でシール部材７ｆが押圧されている。一方、中圧室Ｐｍは、その背圧に基づく押圧力Ｆ２ａで可動スクロール３を押圧し、高圧室Ｐｄは、その背圧に基づく押圧力Ｆ２ｂでスラストプレート９を押圧している。

すなわち、スラスト荷重Ｆ１に抗する背圧荷重は、押圧力Ｆ２ａ、Ｆ２ｂとの合力（以下、背圧荷重Ｆ２と総称する）により概略構成されている。なお、以上においては、リアケーシング８内の吐出室８ａにおいて作動流体と分離された潤滑油が、高圧室Ｐｄ及び中圧室Ｐｍに供給されるものとして説明をしたが、リアケーシング８内の吐出室８ａから高圧室Ｐｄ及び中圧室Ｐｍに作動流体が供給される場合であっても、同様に背圧制御を行うことができる。

そして、本実施形態では、センターケーシング７の外殻部７ａには、高圧油供給流路７ｄと中圧油供給流路７ｍとを連通し、高圧油供給流路７ｄの高圧油を中圧油供給流路７ｍに供給する連通流路１６が穿設されている。また、高圧油供給流路７ｄの連通流路１６よりも上流側にはオリフィス（高圧油減圧機構）７ｉが設けられている。また、連通流路１６には差圧弁（調整弁）１８が設けられている。差圧弁１８は、センターケーシング７の外殻部７ａに内蔵され、高圧油供給流路７ｄと中圧油供給流路７ｍとの差圧を検知する機構を有し、検知した差圧に応じて連通流路１６を自動で開閉する機械式自動弁である。

差圧弁１８は、作動を開始する所定の設定上限圧が予め規定され、検知した差圧が設定上限圧以下となるときには閉作動される。一方、差圧弁１８は、検知した差圧が上記設定上限圧より大きくなるときに開作動し、高圧油供給流路７ｄが少なくとも中圧油供給流路７ｍの中圧油の圧力Ｐｍ１よりも大きく且つ上記設定上限圧以下のＰｍ２（高圧油Ｐｄから減圧された圧力）の圧力となるまで開状態を維持する。なお、差圧の上記設定上限圧は、高圧室Ｐｄの適正な圧力を確保可能な範囲内に設定される。また、高圧油Ｐｄ、中圧油Ｐｍ１、高圧油Ｐｄから減圧されたＰｍ２、吸入圧Ｐｓには、少なくともＰｓ＜Ｐｍ１＜Ｐｍ２＜Ｐｄの関係式が成立している。

以下、背圧室１０の背圧適正時における差圧弁１８の作動について説明する。
図２に示すように、背圧室１０の背圧適正時においては、高圧油供給流路７ｄと中圧油供給流路７ｍとの差圧は上記設定上限圧以下となり、差圧弁１８は閉作動している。これにより、高圧油供給流路７ｄに流入した高圧油は、実線で示すように、実質的にオリフィス７ｉにおける圧力低下を伴うことなく圧力Ｐｄで高圧室Ｐｄに流入する。一方、中圧油供給流路７ｍに流入した高圧油は、一点鎖線で示すように、オリフィス７ｎで減圧されて圧力Ｐｍ１の中圧油となって中圧室Ｐｍに流入する。この状態においては、高圧室Ｐｄの圧力が適正に維持され、スラスト荷重Ｆ１に抗する背圧荷重Ｆ２が適正に発生している。

図３は、背圧室１０の背圧が過大状態の背圧制御機構１２を模式的に示した図である。
この場合には、図２の状態から、スクロール圧縮機１にて使用する運転範囲が変更され、高圧室Ｐｄの圧力、ひいては高圧室Ｐｄの押圧力Ｆ２ｂが背圧適正時に比して過大となっている。このため、高圧油供給流路７ｄと中圧油供給流路７ｍとの差圧は上記設定上限圧よりも大きくなり、差圧弁１８は高圧油供給流路７ｄが少なくとも中圧油の圧力Ｐｍ１よりも大きく且つ上記設定上限圧以下のＰｍ２の圧力となるまで開状態が維持される。

差圧弁１８が開状態となったことにより、高圧油供給流路７ｄに流入した高圧油は、実線で示すように、一部が連通流路１６を介して中圧油供給流路７ｍに流入し、これに伴い高圧油の圧力Ｐｄから減圧された圧力Ｐｍ２で高圧室Ｐｄに流入する。
一方、中圧油供給流路７ｍに流入した高圧油は、オリフィス７ｎで減圧されるもの、連通流路１６を介して中圧油供給流路７ｍに高圧油が流入したことに圧力上昇し、中圧室Ｐｍの圧力は一時的に上昇する。

しかし、シャフト４に内蔵された第２油流路４ｊのオリフィス４ｋが中圧室Ｐｍの圧力上昇を検知して開状態となることにより、中圧室Ｐｍが吸入室Ｓ側と連通されて中圧室Ｐｍの圧力が開放される。従って、中圧油供給流路７ｍに流入した高圧油は、最終的には背圧適正時の場合と同様に、図３に一点鎖線で示すように圧力Ｐｍ１の中圧油となって中圧室Ｐｍに流入する。この状態においては、高圧室Ｐｄの背圧過大が解消され、スラスト荷重Ｆ１に抗する背圧荷重Ｆ２が適正に発生している。

以上のように、本実施形態では、高圧油供給流路７ｄと中圧油供給流路７ｍとを連通する連通流路１６と、高圧油供給流路７ｄと中圧油供給流路７ｍとの差圧に応じて連通流路１６を開閉する差圧弁１８と備えている。これにより、高圧油供給流路７ｄの高圧油の圧力Ｐｄひいては、高圧室Ｐｄの背圧が過大になったとしても、高圧油供給流路７ｄと中圧油供給流路７ｍとの差圧を検知して差圧弁１８が開作動し、高圧油供給流路７ｄの高圧油の一部が中圧油供給流路７ｍに供給される。従って、高圧室Ｐｄひいては背圧室１０の背圧過大が迅速に解消され、高圧室Ｐｄの圧力Ｐｄひいては背圧荷重Ｆ２が迅速に適正化される。

ここで、スクロール圧縮機１を例えば車両用空調装置の冷凍サイクルに組み込む場合、車両用空調装置の冷房運転時は、スクロール圧縮機１における作動流体の吸入圧は大きく、吐出圧は小さくなる傾向がある。このため、作動流体の圧縮反力、ひいてはスラスト荷重Ｆ１は大きくなるため、スラスト荷重Ｆ１に抗する背圧荷重Ｆ２も大きくする必要がある。

一方、暖房運転時は、スクロール圧縮機１における作動流体の吸入圧は小さく、吐出圧は大きくなる傾向がある。この場合、作動流体の圧縮反力ひいてはスラスト荷重Ｆ１は小さくなるため、冷房運転時と同じ背圧荷重Ｆ２を発生させると、背圧荷重Ｆ２が過大となり、スクロール圧縮機１の機械的損失が増大し、その耐久性が悪化するという問題がある。

しかし、本発明の適用により、車両用空調装置における暖房運転時や、スクロール圧縮機１にて使用する運転範囲が拡大され、スクロール圧縮機１の運転範囲が広範囲になった場合であっても、スクロール圧縮機１のセンターケーシング７に連通流路１６及び差圧弁１８を内設する簡単な構成で、背圧室１０の背圧制御の応答性を大幅に向上し、機械的損失を低減しながら、圧縮効率を向上したスクロール圧縮機１を提供することができる。

以上で本発明の一実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。
例えば、上記実施形態では、連通流路１６に高圧油供給流路７ｄと中圧油供給流路７ｍとの差圧に応じて連通流路１６を開閉する差圧弁１８を設けている。しかし、連通流路１６に設ける弁は、高圧油供給流路７ｄの圧力を調整するべく開閉される調整弁であれば良く、差圧弁１８に限定されない。

また、上記実施形態では、高圧室Ｐｄは高圧油供給溝７ｇに嵌入される押圧シール部材１４の内部に形成され、押圧シール部材１４がスラストプレート９を押圧することにより背圧荷重Ｆ２を発生している。しかし、これに限らず、図示しないシール部材により、高圧油供給流路７ｄが開口された高圧室Ｐｄを背圧室１０に区画しても良い。この場合であっても、連通流路１６と差圧弁１８とを設けることにより、高圧室Ｐｄひいては背圧室１０の背圧過大を迅速に解消可能である。

１ スクロール圧縮機
２ 固定スクロール
３ 可動スクロール
３ａ 端板
３ａ１ 背面
４ シャフト
６、７、８ ケーシング
７ｄ 高圧油供給流路（高圧流路）
７ｅ スラスト受け部
７ｆ シール部材
７ｇ 高圧油供給溝（高圧流体供給溝）
７ｍ 中圧油供給流路（中圧流路）
７ｎ オリフィス（中圧油減圧機構）
７ｉ オリフィス（高圧油減圧機構）
８ａ 吐出室
９ スラストプレート
１０ 背圧室
１２ 背圧制御機構
１４ 押圧シール部材
１６ 連通流路
１８ 調整弁（差圧弁）
Ｆ１ スラスト荷重
Ｆ２ 背圧荷重
Ｐｄ 高圧室
Ｐｍ 中圧室
Ｓ 吸入室

Claims (4)

1. ケーシング内に、回転駆動されるシャフト、潤滑油を含む作動流体の吸入室、及び吐出室を備え、前記シャフトに連結された可動スクロールが固定スクロールに対し公転旋回運動することにより、作動流体の吸入、圧縮、吐出の一連のプロセスを実施するスクロール圧縮機であって、
   前記可動スクロールの端板の背面に摺動されるスラストプレートと、
   前記作動流体の圧縮反力により発生する前記可動スクロールのスラスト荷重を受けるスラスト受け部と、
   前記スラストプレートと前記スラスト受け部との間に形成され、前記スラスト荷重に抗して前記スラストプレートを前記固定スクロールに対して押圧付勢する背圧を生じる背圧室と、
   前記スラスト荷重に抗する前記背圧を含む背圧荷重を制御する背圧制御機構と
   を備え、
   前記背圧制御機構は、
   前記吐出室と前記背圧室とを連通し、作動流体の吐出圧が作用する高圧流体が流れる高圧流路と、
   前記吐出室と前記背圧室とを連通し、前記高圧流体から減圧された中圧流体を前記背圧室に供給する中圧流路と、
   前記背圧室に区画され、前記高圧流路が開口された高圧室と、
   前記背圧室の前記高圧室よりも前記シャフト側に区画され、前記中圧流路が開口された中圧室と、
   前記高圧流路と前記中圧流路とを連通し、前記高圧流路の前記高圧流体を前記中圧流路に供給する連通流路と、
   前記連通流路を開閉し、前記高圧流路の圧力を調整する調整弁と
   を有する、スクロール圧縮機。
2. 前記調整弁は、前記高圧流路と前記中圧流路との差圧に応じて前記連通流路を開閉する、請求項１に記載のスクロール圧縮機。
3. 前記調整弁は、前記差圧が所定の設定上限圧以下となるときに閉である一方、前記差圧が前記設定上限圧より大きくなるときに開となり、前記高圧流路が少なくとも前記中圧流路の圧力よりも大きく且つ前記設定上限圧以下の圧力となるまで開状態を維持する、請求項２に記載のスクロール圧縮機。
4. 前記背圧制御機構は、
   前記スラスト受け部に形成され、前記高圧流路が開口されて前記高圧流体が供給される環状の高圧流体供給溝と、
   前記高圧流体供給溝に嵌入され、前記背圧室にて前記高圧流体が供給される前記高圧室を画定するとともに、前記高圧流体の圧力を受けて前記スラスト荷重に抗する方向の押圧力で前記スラストプレートを押圧する環状の押圧シール部材と
   をさらに備える、請求項１から３の何れか一項に記載のスクロール圧縮機。

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