JP6779712B2 - 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する。

近年、ケーシング内部が主に低圧のガス冷媒で満たされる低圧ドーム型のスクロール圧縮機が利用されている。この種のスクロール圧縮機としては、例えば、圧縮室内の冷媒が吐出チャンバ内の圧力より高くなったときに、圧縮室内の冷媒を吐出チャンバに逃すためのリリーフ弁を有するものが知られている（例えば、特許文献１（特開２０１３−１６７２１５号公報））。

ところで、従来の低圧ドーム型のスクロール圧縮機では、ガス冷媒の圧縮に伴い、可動スクロールが固定スクロールから離反し、圧縮効率が上がらないことがある。

本発明の課題は、圧縮効率の高いスクロール圧縮機を提供することである。

本発明の第１観点に係るスクロール圧縮機は、ケーシングと、スクロール圧縮機構と、ハウジングと、押付構造と、逆流阻止機構と、導出通路と、を備える。ケーシングは、第１空間及び第２空間に内部が仕切られる。スクロール圧縮機構は、固定スクロール及び固定スクロールと組になって圧縮室を形成する可動スクロールを有する。またスクロール圧縮機構は、第１空間から吸入した冷媒を圧縮室で圧縮して第２空間に吐出する。ハウジングは、第１空間内部に取り付けられ、可動スクロールを支持するために用いられる。押付構造は、圧縮室で圧縮されている途中の中間冷媒及び圧縮室で圧縮された圧縮冷媒のいずれか一方又は両方を用いて、可動スクロールを固定スクロールに押し付ける。逆流阻止機構は、第２空間に設けられ、圧縮冷媒の逆流を阻止する。導出通路は、中間冷媒及び圧縮冷媒のいずれか一方又は両方を、逆流阻止機構よりも上流側から取り出して押付構造に導出する。

第１観点に係るスクロール圧縮機では、中間冷媒及び／又は圧縮冷媒を、逆流阻止機構よりも上流側から取り出して押付構造に導出し、押付構造が第１空間（低圧空間）側から可動スクロールを固定スクロールに押し付ける。この結果、可動スクロール及び固定スクロールの離反が防止され、高効率のスクロール圧縮機を提供できる。

本発明の第２観点に係るスクロール圧縮機は、第１観点のスクロール圧縮機であって、逆流阻止機構が、固定スクロールの吐出口に設けられる逆止弁である。また、導出通路の流入口が、固定スクロールに形成される。

第２観点に係るスクロール圧縮機では、中間冷媒及び／又は圧縮冷媒を、スクロール圧縮機構に設けられた逆止弁よりも上流側から取り出して、固定スクロールを経由して押付構造に導出する。したがって、本発明のスクロール圧縮機では、運転停止時に、圧縮室で圧縮された圧縮冷媒が、第２空間に吐出される前に第１空間に導出される。そのため、本発明は、第１空間及び第２空間の差圧を抑止し得る構造を有している。これにより、信頼性の高いスクロール圧縮機を提供できる。

本発明の第３観点に係るスクロール圧縮機は、第１観点又は第２観点のスクロール圧縮機であって、圧縮室から吐出される冷媒を吐出するための吐出管をさらに備える。また、逆流阻止機構が、吐出管に設けられる逆止弁である。また、導出通路は、固定スクロールに流入口が形成されるものである。

第３観点に係るスクロール圧縮機では、中間冷媒及び／又は圧縮冷媒を、吐出管に設けられた逆止弁よりも上流側から取り出して、固定スクロールを経由して押付構造に導出する。したがって、このスクロール圧縮機では、運転停止時に、圧縮室で圧縮された圧縮冷媒が、第２空間に滞留することなく第１空間に導出されるので、第１空間及び第２空間の差圧を抑止し得る構造を有している。これにより、信頼性の高いスクロール圧縮機を提供できる。

本発明の第４観点に係るスクロール圧縮機は、第１観点から第３観点のスクロール圧縮機であって、ハウジングと可動スクロールとの間に設けられ、可動スクロールに接触して支持するフローティング部材をさらに備える。また、押付構造は、中間冷媒及び圧縮冷媒のいずれか一方又は両方を用いてフローティング部材を可動スクロールに押し付けることで、可動スクロールを固定スクロールに押し付ける。

第４観点に係るスクロール圧縮機では、押付構造が、中間冷媒及び／又は圧縮冷媒を用いて、フローティング部材を可動スクロールに押し付ける。これにより、可動スクロールが固定スクロールに押し付けられる。この結果、可動スクロール及び固定スクロールの離反が防止され、高効率のスクロール圧縮機を提供できる。

本発明の第５観点に係るスクロール圧縮機は、第４観点のスクロール圧縮機であって、押付構造が、ハウジングとフローティング部材との間に形成される背圧室を有する。また、導出通路は、中間冷媒及び圧縮冷媒のいずれか一方又は両方を背圧室に導出する。

第５観点に係るスクロール圧縮機では、ハウジングとフローティング部材との間に形成される背圧室に、中間冷媒及び／又は圧縮冷媒が導出されるので、第１空間側からフローティング部材が可動スクロールに押し付けられる。そして、第１空間側から可動スクロールが固定スクロールに押し付けられる。

本発明の第６観点に係るスクロール圧縮機は、第１観点から第３観点のスクロール圧縮機であって、押付構造が、ハウジングと可動スクロールとの間に形成される背圧室を有する。また、導出通路が、中間冷媒及び圧縮冷媒のいずれか一方又は両方を背圧室に導出する。

第６観点に係るスクロール圧縮機では、ハウジングと可動スクロールとの間に形成される背圧室に、中間冷媒及び／又は圧縮冷媒が導出されるので、第１空間側から可動スクロールが固定スクロールに押し付けられる。

本発明の第７観点に係るスクロール圧縮機は、第１観点から第６観点のスクロール圧縮機であって、第１空間に、吸入圧力と吐出圧力との間の中間圧の冷媒を圧縮室に導入するためのインジェクション機構をさらに備える。

第７観点に係るスクロール圧縮機では、圧縮室に中間圧の冷媒を導入するためのインジェクション機構を備えるので、さらに高効率のスクロール圧縮機を提供できる。また、インジェクション機構が第１空間に設けられるので、インジェクション機構の過熱が抑制される。

本発明の第８観点に係るスクロール圧縮機は、第１観点から第７観点のスクロール圧縮機であって、ケーシング内部を、圧力の異なる第１空間及び第２空間に仕切ることが可能な仕切部材をさらに備える。

第８観点に係るスクロール圧縮機では、上記構成により、ケーシング内部を圧力の異なる第１空間及び第２空間に仕切ることができる。

本発明に係るスクロール圧縮機では、可動スクロール及び固定スクロールの離反が防止され、高効率のスクロール圧縮機を提供できる。

本発明の第１実施形態に係るスクロール圧縮機１０が使用される空気調和装置１の概要を示す模式図である。 同実施形態に係るスクロール圧縮機１０の縦断面の構成を示す模式図である。 同実施形態に係るスクロール圧縮機構６０の縦断面の構成の一部を模式的に示す一部拡大図である。 同実施形態に係るハウジング６１の構成の一部を模式的に示す一部拡大図である。 同実施形態に係るフローティング部材６５の縦断面の構成の一部を模式的に示す一部拡大図である。 同実施形態に係る第１ハウジング連通孔６２ａの他の形態の縦断面を模式的に示す一部拡大図である。 変形例Ｃに係るスクロール圧縮機構６０の縦断面の構成の一部を模式的に示す一部拡大図である。 変形例Ｃに係るスクロール圧縮機構６０の縦断面の構成の一部を模式的に示す一部拡大図である。

＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態に係るスクロール圧縮機１０を、図面を参照しながら説明する。なお、下記の実施形態に係るスクロール圧縮機１０は、本発明の圧縮機の一例にすぎず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

（１）スクロール圧縮機が使用される空気調和装置の概要
図１は本発明の第１実施形態に係るスクロール圧縮機１０が使用される空気調和装置１の概要を示す模式図である。ここでは、冷房運転専用の空気調和装置を示しているが、スクロール圧縮機１０が使用される空気調和装置は、暖房運転専用であってもよいし、冷房運転および暖房運転の両方が実施可能なものであってもよい。

空気調和装置１は、スクロール圧縮機１０を有する室外ユニット２と、室内ユニット３と、液冷媒連絡配管４と、ガス冷媒連絡配管５とを有する。室外ユニット２は、アキュムレータ６と、スクロール圧縮機１０と、室外熱交換器７と、膨張弁８と、エコノマイザ熱交換器９と、インジェクション弁２６とを主に有する。室内ユニット３は、室内熱交換器３ａを有する。液冷媒連絡配管４及びガス冷媒連絡配管５は、それぞれ室外ユニット２及び室内ユニット３を接続する。これらの機器が、冷媒配管により図１のように接続されて、冷媒回路が構成される。

スクロール圧縮機１０は、吸入管２３を介して吸入した冷媒を、後述する圧縮室Ｓｃで圧縮し、圧縮後の冷媒を吐出管２４から吐出する。吸入管２３は室内熱交換器３ａと接続し、吐出管２４は室外熱交換器７と接続する。

また、スクロール圧縮機１０では、室外熱交換器７から膨張弁８に向かって流れる冷媒の一部を圧縮途中の圧縮室Ｓｃに供給する、いわゆる中間インジェクションが行われる。具体的には、室外熱交換器７と膨張弁８とを接続する配管から分岐されたインジェクション冷媒供給管２７を介して、スクロール圧縮機１０のインジェクション配管２５に冷媒が供給される。この際、インジェクション冷媒供給管２７に設けられたインジェクション弁２６により、インジェクションされる冷媒の圧力及び流量が調節される。

（２）スクロール圧縮機の構成
図２は本発明の第１実施形態に係るスクロール圧縮機１０の縦断面の構成を示す模式図である。図３はスクロール圧縮機構６０の縦断面の構成の一部を模式的に示す一部拡大図である。図４，５は、それぞれ図３に示すハウジング６１及びフローティング部材６５を抜き出して示した図である。なお、各図面においては、特徴部分を明確にするために、ハッチング等を適宜省略している。

スクロール圧縮機１０は、図２，３に示されるように、ケーシング２０と、仕切部材２８と、固定スクロール３０及び可動スクロール４０を含むスクロール圧縮機構６０と、ハウジング６１と、フローティング部材６５と、駆動モータ７０と、クランクシャフト８０と、下部ハウジング９０とを備える。

なお、図２においては、中心から右側と左側とで異なる方向の断面図を示している。すなわち、図２において、インジェクション配管２５が左側に示されており、圧縮冷媒の導出通路である第１固定スクロール連通孔３７ａ及び第１ハウジング連通孔６２ａと、中間冷媒の導出通路である第２固定スクロール連通孔３７ｂ及び第２ハウジング連通孔６２ｂとが右側に示されているが、実際には、これらの部材等は最適な位置に設けられる。さらに、図２，３においては、圧縮冷媒の導出通路である第１固定スクロール連通孔３７ａ及び第１ハウジング連通孔６２ａと、中間冷媒の導出通路である第２固定スクロール連通孔３７ｂ及び第２ハウジング連通孔６２ｂとが断面方向に並列に示されているが、これらの導出通路は異なる位置に形成されていれば任意の配置を採り得るものである。

以下、構成部材の位置関係等を説明するため、「上」、「下」等の表現を用いる場合がある。ここでは、図２の矢印Ｕの方向を上、矢印Ｕと逆方向を下と呼ぶ。また、以下の説明では、「垂直」、「水平」、「縦」、「横」等の表現を用いる場合があるが、上下方向を垂直方向かつ縦方向とする。

（２−１）ケーシング
スクロール圧縮機１０は、縦長円筒状のケーシング２０を有する。ケーシング２０は、上下が開口した略円筒状の円筒部材（胴体部）２１と、円筒部材２１の上端および下端にそれぞれ設けられた上蓋２２ａおよび下蓋２２ｂとを有する。円筒部材２１と、上蓋２２ａ及び下蓋２２ｂとは、気密を保つように溶接により固定される。

ケーシング２０の内部には、スクロール圧縮機構６０、駆動モータ７０、クランクシャフト８０、および下部ハウジング９０を含むスクロール圧縮機１０の構成機器が収容される。スクロール圧縮機構６０は、円筒部材２１内の上部に配置される。また、ケーシング２０の下部には油溜まり空間Ｓｏが形成される。油溜まり空間Ｓｏには、スクロール圧縮機構６０等を潤滑するための冷凍機油Ｏが溜められる。また、ケーシング２０の内部は、仕切部材２８により第１空間Ｓ１及び第２空間Ｓ２に仕切られる。これにより、スクロール圧縮機１０の運転中は、第１空間Ｓ１と第２空間Ｓ２とで圧力が異なる状態となる。ここでは、固定スクロール３０の上部に仕切部材２８が取り付けられ、ケーシング２０の上部と、それ以外の中間部及び下部とが別空間に仕切られる。

ケーシング２０の中間部には、円筒部材２１ａを貫通して第１空間Ｓ１に連通するように吸入管２３が取り付けられる。吸入管２３を介して、スクロール圧縮機構６０による圧縮前の、冷凍サイクルにおける低圧の冷媒が第１空間Ｓ１に流入する。

ケーシング２０の上部の上蓋２２ａには、第２空間Ｓ２に連通するように吐出管２４が取り付けられる。吐出管２４を介して、スクロール圧縮機構６０による圧縮後の、冷凍サイクルにおける高圧のガス冷媒が第２空間Ｓ２から吐出される。

（２−２）スクロール圧縮機構
スクロール圧縮機構６０は、吐出口３２ａを有する固定スクロール３０と、固定スクロール３０と組になって圧縮室Ｓｃを形成する可動スクロール４０とを有する。そして、スクロール圧縮機構６０は、第１空間Ｓ１から吸入した冷媒を圧縮室Ｓｃで圧縮して第２空間Ｓ２に吐出する。

（２−２−１）固定スクロール
固定スクロール３０は、図２，３に示されるように、平板状の固定側鏡板３２と、固定側鏡板３２の前面（図２，３における下面）から突出する渦巻状の固定側ラップ３３と、固定側ラップ３３を囲む外縁部３４とを有する。固定側ラップ３３は、後述する吐出口３２ａから外縁部３４に亘って渦巻き状に延びて形成されるものである（図２，３を参照）。また、固定スクロール３０の外縁部３４には吸入口（図示せず）が設けられる。この吸入口を介して、吸入管２３から流入する冷媒がスクロール圧縮機構６０の圧縮室Ｓｃに導入される。

固定側鏡板３２の中央部には、スクロール圧縮機構６０の圧縮室Ｓｃに連通する吐出口３２ａが、固定側鏡板３２を厚さ方向に貫通して形成される。吐出口３２ａは、逆止弁として機能する吐出弁３５で閉塞される。吐出弁３５と圧縮室Ｓｃとの間には吐出室３６が区画される。吐出弁３５は、吐出室３６内の圧縮冷媒が所定以上の圧力を有する場合に開かれて、圧縮冷媒を第２空間Ｓ２に吐出する。これにより、第２空間Ｓ２は、スクロール圧縮機構６０から吐出される圧縮冷媒の圧力と同等の圧力雰囲気になる。また、吐出室３６には、後述する第１固定スクロール連通孔３７ａの流入口３６ａが形成される。

また、固定スクロール３０は、外縁部３４の下面（即ち、スラスト面）で、後述するハウジング６１の支持面６１ｓにより支持される。そして、この支持面６１ｓで連通するように、固定スクロール３０及びハウジング６１にそれぞれ連通孔が形成される。具体的には、固定スクロール３０には、図２，３に示すように、第１固定スクロール連通孔３７ａ及び第２固定スクロール連通孔３７ｂが形成される。第１固定スクロール連通孔３７ａの流入端は吐出室３６に開口している流入口３６ａであり、第１固定スクロール連通孔３７ａの流出端は、第１ハウジング連通孔６２ａに支持面６１ｓで連続する位置に形成される開口である。第２固定スクロール連通孔３７ｂの流入端は圧縮室Ｓｃの上部に形成される開口であり、可動スクロール４０の旋回角度が所定範囲になったときに圧縮室Ｓｃと連通する。また、第２固定スクロール連通孔３７ｂの流出端は、第２ハウジング連通孔６２ｂに支持面６１ｓで連続する位置に形成される開口である。

また、固定側鏡板３２には、固定側鏡板３２の側面において開口し、圧縮室Ｓｃと連通するインジェクション通路３１が形成される。インジェクション配管２５から供給される冷媒の圧力が圧縮室Ｓｃの圧力より高い場合、その冷媒が圧縮室Ｓｃに供給される。一方、インジェクション配管２５から供給される冷媒の圧力が圧縮室Ｓｃの圧力より低い場合、インジェクション通路３１に設けられた逆止弁（図示せず）により冷媒の逆流が抑止される（遮断される）。なお、インジェクション配管２５は、仕切部材２８より下方の第１空間Ｓ１で固定スクロール３０に取り付けられる。このように、インジェクション配管２５が第２空間Ｓ２ではなく第１空間Ｓ１に取り付けられることにより、インジェクション配管２５の過熱が防止される。

（２−２−２）可動スクロール
可動スクロール４０は、図２，３に示されるように、平板状の可動側鏡板４１と、可動側鏡板４１の前面（図２，３における上面）から突出する渦巻状の可動側ラップ４２と、可動側鏡板４１の背面（図２，３における下面）から突出する円筒状のボス部４３とを有する。

ここで、固定スクロール３０の固定側ラップ３３と、可動スクロール４０の可動側ラップ４２とは、固定側鏡板３２の下面と可動側鏡板４１の上面とが対向するように組み合わされる。これにより、隣接する固定側ラップ３３と可動側ラップ４２との間に、圧縮室Ｓｃが形成される。そして、可動スクロール４０が固定スクロール３０に対して公転することにより、圧縮室Ｓｃの体積が周期的に変化する。これにより、第１空間Ｓ１から吸入された冷媒が圧縮室Ｓｃで圧縮される。

ボス部４３は、上端の塞がれた円筒状の形態を有する。ボス部４３の中空部には、後述するクランクシャフト８０の偏心部８１が挿入される。これにより、可動スクロール４０とクランクシャフト８０とが連結される。ボス部４３は、可動スクロール４０とフローティング部材６５との間に形成される偏心部空間Ｓｈに配置される。偏心部空間Ｓｈは、第１空間Ｓ１と連通しており、吸入圧力と同一の圧力雰囲気である。

また、可動スクロール４０は、オルダム継手５８を介してフローティング部材６５に支持される。オルダム継手５８は、可動スクロール４０の自転を防止し、公転を可能にする部材である。

（２−３）ハウジング
ハウジング６１は、円筒部材２１に圧入され、仕切部材２８の下方に固定される部材である。具体的には、ハウジング６１は、図３，４に示すように、上方から、第１ハウジング部６１ａと、第２ハウジング部６１ｂとを有する。第１ハウジング部６１ａ及び第２ハウジング部６１ｂは、それぞれ略円又は略円弧の形状の断面を有する筒状部を有する部材であり、両者は連続して一体的に形成される。第１ハウジング部６１ａの内周は第２ハウジング部６１ｂの内周よりも大きい。したがって、ハウジング６１は、第１ハウジング部６１ａから第２ハウジング部６１ｂが延出した形状となる。そして、第２ハウジング部６１ｂの第１ハウジング部６１ａから延出した延出部分の上面が、後述するフローティング部材６５の下面に接することで、フローティング部材６５が支持される。なお、この際、第２ハウジング部６１ｂの延出部分の上面とフローティング部材６５の下面との間には第１背圧室１０１の第１径空間１０１ｂ及び第２背圧室１０２の第２径空間１０２ｂが形成される。詳細については後述する。

また、第１ハウジング部６１ａの上端面の一部は、固定スクロール３０の外縁部３４の下面と密着し、図示しないボルト等により固定される。すなわち、ハウジング６１の上端面の一部が、固定スクロール３０を支持する支持面６１ｓとして機能する。また、この支持面６１ｓにおいて、第１ハウジング連通孔６２ａ及び第２ハウジング連通孔６２ｂが、第１固定スクロール連通孔３７ａ及び第２固定スクロール連通孔３７ｂにそれぞれ連続するように形成される。そして、各ハウジング連通孔６２ａ，６２ｂは、後述する各背圧室１０１，１０２に連通する。

（２−４）フローティング部材
フローティング部材６５は、第１空間Ｓ１内でハウジング６１と可動スクロール４０との間に設けられ、可動スクロール４０に接触して支持する部材である。詳しくは、フローティング部材６５は、図３，５に示すように、上面中央部が凹むように形成される第１フローティング部６５ａと、第１フローティング部６５ａの下方に形成される第２フローティング部６５ｂと、第１フローティング部６５ａと第２フローティング部６５ｂとを連結する第３フローティング部６５ｃとを有する。第１フローティング部６５ａは、可動スクロール４０のボス部４３が配置される偏心部空間Ｓｈの側面を囲むように形成される。一方、第１フローティング部６５ａは、第１ハウジング部６１ａに側面が囲まれるように形成される。第２フローティング部６５ｂは、円筒状に形成され、クランクシャフト８０の主軸８２を軸支する軸受６６が設けられる。軸受６６に主軸８２が挿入されて、主軸８２が回転自在に支持される。第３フローティング部６５ｃは、筒状の部材であり、第１フローティング部６５ａの内側と第２フローティング部６５ｂの外側とを連結する。また、第３フローティング部６５ｃは、第２ハウジング部６１ｂに側面が囲まれるように形成される。

上述のフローティング部材６５は、ハウジング６１の内部に嵌め込まれるようにして配置される。これにより、フローティング部材６５とハウジング６１との間に、第１背圧室１０１及び第２背圧室１０２が形成される。第１背圧室１０１は、第１固定スクロール連通孔３７ａ及び第１ハウジング連通孔６２ａを介して吐出室３６に連通する。これにより、第１背圧室１０１には、圧縮室Ｓｃから吐出される「圧縮冷媒」が導入される。また、第２背圧室１０２は、第２固定スクロール連通孔３７ｂ及び第２ハウジング連通孔６２ｂを介して圧縮室Ｓｃに連通する。そして、第２背圧室１０２には、圧縮室Ｓｃで圧縮されている途中の「中間冷媒」が導入される。

詳しくは、第１背圧室１０１は、第２ハウジング部６１ｂの内周面及び第３フローティング部６５ｃの外周面との間で軸方向に延びる第１軸空間１０１ａと、第２ハウジング部６１ｂの上面及び第１フローティング部６５ａの下面との間で径方向に延びる第１径空間１０１ｂとにより形成される。ここでは、第１ハウジング連通孔６２ａが第１軸空間１０１ａに連通するように形成される。なお、第２ハウジング部６１ｂの内周面及び第３フローティング部６５ｃの外周面はＯリング６４ａによりシールされる。また、第２ハウジング部６１ｂの上面及び第１フローティング部６５ａの下面は、Ｃ字断面を有する環状のシール部材６４ｃによりシールされる。シール部材６４ｃは、内側に開口を有する。

また、第２背圧室１０２は、第１ハウジング部６１ａの内周面及び第１フローティング部６５ａの外周面との間で軸方向に伸びる第２軸空間１０２ａと、第２ハウジング部６１ｂの上面及び第１フローティング部６５ａの下面との間で径方向に延びる第２径空間１０２ｂとにより形成される。ここで、第１ハウジング部６１ａの内周面及び第１フローティング部６５ａの外周面はＯリング６４ｂによりシールされる。また、第２ハウジング部６１ｂの上面及び第１フローティング部６５ａの下面は、Ｃ字断面を有する環状のシール部材６４ｃによりシールされる。この際、第１径空間１０１ｂと第２径空間１０２ｂとはシール部材６４により仕切られ、Ｃ字状のシール部材６４ｃは第１径空間１０１ｂ側に開口を有するように配置される。

（２−５）駆動モータ
駆動モータ７０は、円筒部材２１の内壁面に固定された環状のステータ７１と、ステータ７１の内側に、僅かな隙間（エアギャップ通路）を空けて回転自在に収容されたロータ７２とを有する。

ロータ７２は、円筒部材２１の軸心に沿って上下方向に延びるように配置されたクランクシャフト８０を介して可動スクロール４０と連結する。ロータ７２が回転することで、可動スクロール４０が固定スクロール３０に対して公転する。

（２−６）クランクシャフト
クランクシャフト８０（駆動軸）は、円筒部材２１内に配置され、スクロール圧縮機構６０を駆動するものである。具体的には、クランクシャフト８０は、駆動モータ７０の駆動力を可動スクロール４０に伝達する。クランクシャフト８０は、円筒部材２１の軸心に沿って上下方向に延びるように配置され、駆動モータ７０のロータ７２と、スクロール圧縮機構６０の可動スクロール４０とを連結する。

クランクシャフト８０は、円筒部材２１の軸心と中心軸が一致する主軸８２と、円筒部材２１の軸心に対して偏心した偏心部８１とを有する。偏心部８１は、前述したように可動スクロール４０のボス部４３に挿入される。主軸８２は、フローティング部材６５の軸受６６、および、下部軸受９１により回転自在に支持される。主軸８２は、フローティング部材６５と下部ハウジング９０との間で、駆動モータ７０のロータ７２に連結する。

クランクシャフト８０の内部には、スクロール圧縮機構６０等に冷凍機油Ｏを供給するための給油経路８３が形成される。主軸８２の下端は、ケーシング２０の下部に形成された油溜まり空間Ｓｏ内に位置し、油溜まり空間Ｓｏの冷凍機油Ｏは、給油経路８３を通じてスクロール圧縮機構６０等に供給される。

（２−７）下部ハウジング
下部ハウジング９０は、円筒部材２１内の下部に設けられ、クランクシャフト８０を軸支するものである。具体的には、下部ハウジング９０は、クランクシャフト８０の下端側に下部軸受９１を有する。これにより、クランクシャフト８０の主軸８２が回転自在に支持される。なお、下部ハウジング９０には、クランクシャフト８０の給油経路８３に連通するオイルピックアップが固定される。

（３）スクロール圧縮機の動作
（３−１）冷媒の圧縮
上述したスクロール圧縮機１０の動作について説明する。

まず、駆動モータ７０が起動する。これにより、ロータ７２がステータ７１に対して回転し、ロータ７２が固定されたクランクシャフト８０が回転する。クランクシャフト８０が回転すると、クランクシャフト８０に連結された可動スクロール４０が固定スクロール３０に対して公転する。この際、冷凍サイクルにおける低圧のガス冷媒が、吸入管２３を通って、ケーシング２０内部の第１空間Ｓ１に導入される。第１空間Ｓ１に導入されたガス冷媒は、固定スクロール３０の吸入口から圧縮室Ｓｃに吸引される。それから、可動スクロール４０が公転するのに従い、第１空間Ｓ１と圧縮室Ｓｃとが連通しなくなる。そして、圧縮室Ｓｃの容積が減少するのに伴って、圧縮室Ｓｃ内部の圧力が上昇する。

圧縮室Ｓｃ内のガス冷媒は、圧縮室Ｓｃの容積が減少するのに伴って圧縮され、最終的に高圧のガス冷媒となる。高圧のガス冷媒は、圧縮室Ｓｃから吐出室３６に吐出され、吐出弁３５を押し上げて第２空間Ｓ２へ流れ込む。そして、高圧のガス冷媒が、吐出管２４を通ってケーシング２０の外部へ吐出される。なお、吐出弁３５に設けられた逆止弁により、第２空間Ｓ２は高圧状態で維持されることになる。

（３−２）背圧による押付
上述したスクロール圧縮機１０においては、高圧のガス冷媒が、圧縮室Ｓｃから吐出室３６に吐出される。この際、吐出室３６には第１固定スクロール連通孔３７ａの流入口３６ａが設けられているので、圧縮室Ｓｃで圧縮された圧縮冷媒の一部は、第１固定スクロール連通孔３７ａ及び第１ハウジング連通孔６２ａを介して第１背圧室１０１に導出される。これにより、フローティング部材６５に対して上方に圧力が加えられる。そして、このフローティング部材６５が可動スクロール４０に対して上方に圧力を加える。これにより、可動スクロール４０が固定スクロール３０に押し付けられることになる。

また、上述したスクロール圧縮機１０においては、可動スクロール４０の旋回に応じて、圧縮室Ｓｃと第２固定スクロール連通孔３７ｂとが断続的に連通する。そのため、圧縮室Ｓｃで圧縮途中の中間冷媒の一部が、第２固定スクロール連通孔３７ｂ及び第２ハウジング連通孔６２ｂを介して第２背圧室１０２に導出される。これにより、フローティング部材６５に対して上方に圧力が加えられる。そして、このフローティング部材６５が可動スクロール４０に対して上方に圧力を加える。これにより、可動スクロール４０が固定スクロール３０に押し付けられることになる。

（４）特徴
（４−１）
以上説明したように、本実施形態に係るスクロール圧縮機１０は、ケーシング２０と、スクロール圧縮機構６０と、ハウジング６１と、第１背圧室１０１及び第２背圧室１０２（押付構造）と、吐出弁３５（逆流阻止機構）と、第１固定スクロール連通孔３７ａ及び第２固定スクロール連通孔３７ｂ（導出通路）とを備える。ケーシング２０の内部は、第１空間Ｓ１及び第２空間Ｓ２に仕切られる。スクロール圧縮機構６０は、固定スクロール３０と、固定スクロール３０と組になって圧縮室Ｓｃを形成する可動スクロール４０とを有する。そして、スクロール圧縮機１０は、第１空間Ｓ１から吸入した冷媒を圧縮室Ｓｃで圧縮して第２空間Ｓ２に吐出する。ハウジング６１は、第１空間Ｓ１内部に取り付けられ、可動スクロール４０を支持するために用いられる。第１背圧室１０１及び第２背圧室１０２は、圧縮室Ｓｃで圧縮されている途中の中間冷媒及び圧縮室Ｓｃから吐出される圧縮冷媒のいずれか一方又は両方を用いて、可動スクロール４０を固定スクロール３０に押し付ける。吐出弁３５は、第２空間Ｓ２に設けられ、圧縮冷媒の逆流を阻止する。第１固定スクロール連通孔３７ａ及び第２固定スクロール連通孔３７ｂは、中間冷媒及び圧縮冷媒のいずれか一方又は両方を、吐出弁３５（逆流阻止機構）よりも上流側から取り出して、第１背圧室１０１及び第２背圧室１０２に導出する。

したがって、本実施形態に係るスクロール圧縮機１０では、中間冷媒（中間圧冷媒）及び／又は圧縮冷媒（高圧冷媒）を、吐出弁３５（逆流阻止機構）よりも上流側から取り出して第１背圧室１０１及び第２背圧室１０２（押付構造）に導出し、第１背圧室１０１及び第２背圧室１０２が、第１空間Ｓ１（低圧空間）側から可動スクロール４０を固定スクロール３０に押し付ける。この結果、可動スクロール４０及び固定スクロール３０の離反が防止され、高効率のスクロール圧縮機１０を提供できる。

また、本実施形態に係るスクロール圧縮機１０では、運転停止時に、圧縮室Ｓｃで圧縮された圧縮冷媒が、吐出弁３５（逆流阻止機構）よりも下流に流出する前に第１空間Ｓ１に導出される。ここで、吐出弁３５（逆流阻止機構）は第２空間Ｓ２に設けられるので、第１空間Ｓ１及び第２空間Ｓ２の差圧を抑止し得る構造を有することになる。これにより、信頼性の高いスクロール圧縮機を提供できる。

補足すると、吐出弁３５（逆流阻止機構）を吐出口３２ａに設けるスクロール圧縮機１０では、運転停止時に、スクロール圧縮機構６０内部の第１空間Ｓ１と第２空間Ｓ２とに差圧が生じることになる。そして、このような差圧が生じた状態が長引くと、各種部材間のシール部材の寿命が短くなったり、再起動時に液圧縮が発生したりするなどの問題が生じる。本実施形態に係るスクロール圧縮機１０の構造であれば、運転停止時に、圧縮室Ｓｃで圧縮された圧縮冷媒が、吐出弁３５（逆流阻止機構）よりも下流の第２空間Ｓ２に流出する前に第１空間Ｓ１に導出されるので、スクロール圧縮機構６０内部と第２空間Ｓ２とに差圧が生じるのを抑止できる。

（４−２）
また、本実施形態に係るスクロール圧縮機１０は、可動スクロール４０に接触して支持するフローティング部材６５を、ハウジング６１と可動スクロール４０との間に有する。そして、第１背圧室１０１及び第２背圧室１０２は、中間冷媒及び圧縮冷媒のいずれか一方又は両方を用いてフローティング部材６５を可動スクロール４０に押し付けることで、可動スクロール４０を固定スクロール３０に押し付ける。

ここでは、ハウジング６１とは別体のフローティング部材６５を用いることにより、簡易な構造で、可動スクロール４０に押付力を加えることができる。補足すると、ハウジング６１に背圧室を形成して可動スクロール４０を押し上げる構造等では、オルダム継手５８等の設置スペース上の制約から、最適な形態の背圧室を形成することが困難な場合がある。これに対し、本実施形態に係るスクロール圧縮機１０の構成では、フローティング部材６５を用いることにより、高い自由度で背圧室を形成できる。結果として、最適な押付力で可動スクロール４０を固定スクロール３０に押し付けることができる。

（４−３）
また、本実施形態に係るスクロール圧縮機１０は、吸入圧力と吐出圧力との間の中間圧力を有する冷媒を圧縮室Ｓｃに導入するためのインジェクション配管２５（インジェクション機構）を第１空間Ｓ１に備える。このような構成により、いわゆる中間インジェクションを実行することができ、さらに高効率のスクロール圧縮機１０を提供できる。また、インジェクション配管２５が第１空間Ｓ１に設けられるので、インジェクション配管２５の過熱が抑制される。

なお、従来の低圧ドーム型のスクロール圧縮機において、上方（第２空間Ｓ２）から固定スクロールを可動スクロールに押し付ける構造では、固定スクロールが軸方向に動いてしまい、インジェクション機構の設置が困難となる。これに対し、本実施形態に係るスクロール圧縮機１０の構成では、下方（第１空間Ｓ１）から可動スクロール４０を固定スクロール３０に押し付ける構造であるので、固定スクロール３０が軸方向に動かされることがない。結果として、インジェクション配管２５の設置が容易であり、圧縮効率をさらに高めることが可能なスクロール圧縮機１９を提供できる。

（４−４）
また、本実施形態に係るスクロール圧縮機１０は、仕切部材２８を備えているので、ケーシング２０内部を、圧力の異なる第１空間Ｓ１及び第２空間Ｓ２に容易に仕切ることができる。

（４−５）
また、本実施形態に係るスクロール圧縮機１０は、第１背圧室１０１が、軸方向に形成される第１軸空間１０１ａ及び、この第１軸空間１０１ａに連続し、径方向に形成される第１径空間１０１ｂを有している。上述した図２，３に示す形態では、第１ハウジング連通孔６２ａが、第１軸空間１０１ａに連通するように形成されるので、第１ハウジング連通孔６２ａを容易に加工できる。一方、第１ハウジング連通孔６２ａの形態はこれに限らず、図６に示すように途中で孔を曲げて、第１径空間１０１ｂに連通するようにしてもよい。第１径空間１０１ｂに連通する形態では、第２ハウジング部６１ｂと第３フローティング部６５ｃとの間に形成されるＯリング６４ａ等を設置するための空間に第１ハウジング連通孔６２ａが干渉しないので、第２ハウジング部６１ｂの厚さを薄くすることが可能となる。

（４−６）
また、本実施形態に係るスクロール圧縮機１０は、第１背圧室１０１に圧縮冷媒が導入され、第２背圧室１０２に中間冷媒が導出される。ここで、第１背圧室１０１は第２背圧室１０２より内側に形成されているので、スクロール圧縮機１０の運転中においては、背圧室全体の圧力分布は径方向の中心に向かって高くなるように構成される。一方、スクロール圧縮機１０の運転中は、圧縮室Ｓｃ内の圧力は、径方向の中心向かって高まっていく。したがって、本実施形態に係るスクロール圧縮機１０は、運転中の圧縮室Ｓｃの圧力分布に応じて、背圧室の圧力が高くなるように構成されている。このような構成により、最適な押付力で可動スクロール４０を固定スクロール３０に押し付けることが可能となる。

（５）変形例
（５−１）変形例Ａ
上記の説明では、第１空間Ｓ１と第２空間６２とは仕切部材２８により仕切られるとしたが、本実施形態に係るスクロール圧縮機１０の構成は、これに限るものではない。例えば、固定スクロール３０の構成部材の一部をケーシング２０の内壁に沿って気密に嵌め込むことにより、第１空間Ｓ１及び第２空間Ｓ２を形成してもよい。

（５−２）変形例Ｂ
上記の説明では、圧縮冷媒が導入される第１背圧室１０１と中間冷媒が導入される第２背圧室１０２とを有する構成としたが、本実施形態に係るスクロール圧縮機１０の構成は、これに限るものではない。例えば第１背圧室１０１には中間冷媒が導入され、第２背圧室１０２には圧縮冷媒が導入される構成であってもよい。また、背圧室の個数は２つでなくてもよい。例えば、単一の背圧室を有し、この背圧室に圧縮冷媒と中間冷媒が導入される構成を採用することも可能である。

（５−３）変形例Ｃ
上記の説明では、固定スクロール３０の吐出口３２ａに逆止弁として機能する吐出弁３５が設けられ、また固定スクロール３０に流入口３６ａが形成される構成としたが、本実施形態に係るスクロール圧縮機１０の構成は、これに限るものではない。

例えば、本実施形態に係るスクロール圧縮機１０は、図７に示すように、吐出管２４に逆止弁２４ａを設けるだけの構成でもよい。すなわち、固定スクロール３０の吐出口３２ａに吐出弁３５が設けられる否かにかかわらず、吐出管２４に逆止弁２４ａを設け、固定スクロール３０の所定の位置に第１固定スクロール連通孔３７ａが設けられていれば、運転停止時に、圧縮室Ｓｃで圧縮された圧縮冷媒が、吐出管２４の逆止弁２４ａ（逆流阻止機構）よりも下流に流出する前に第１空間Ｓ１に導出されるので、スクロール圧縮機構６０内部と第２空間Ｓ２とに差圧が生じるのを抑止できる。

なお、この場合、吐出室３６に第１固定スクロール連通孔３７ａの流入口３６ａが設けられていなくてもよい。例えば、図８に示すように、固定スクロールの上面に第１固定スクロール連通孔３７ａの流入口３４ａが設けられた構成でもよい。要するに、本実施形態に係る発明では、第１固定スクロール連通孔３７ａの形成箇所は、発明の要旨を変更しない範囲で任意の箇所に設けることができる。

（５−４）変形例Ｄ
上記の説明では、ハウジング６１と可動スクロール４０との間にフローティング部材６５を備え、第１背圧室１０１及び第２背圧室１０２が、ハウジング６１とフローティング部材６５との間に形成される構成としたが、本実施形態に係るスクロール圧縮機１０の構成は、これに限るものではない。すなわち、本実施形態に係るスクロール圧縮機１０は、固定スクロールに形成された連通孔が、中間冷媒及び圧縮冷媒のいずれか一方又は両方を、吐出弁３５（逆流阻止機構）よりも上流側から取り出して、背圧室に導出する構成であれば、任意の形態を採り得る。例えば、本実施形態に係るスクロール圧縮機１０は、ハウジング６１と可動スクロール４０との間に背圧室を有する構成でもよい。この場合、フローティング部材６５が不要となる。

１０ スクロール圧縮機
２０ ケーシング
２４ 吐出管
２４ａ 逆止弁（逆流阻止機構）
２５ インジェクション配管（インジェクション機構）
２８ 仕切部材
３０ 固定スクロール
３２ａ 吐出口
３４ａ 流入口
３５ 吐出弁（逆流阻止機構）
３６ａ 流入口
３７ａ 第１固定スクロール連通孔（導出通路）
３７ｂ 第２固定スクロール連通孔（導出通路）
４０ 可動スクロール
６０ スクロール圧縮機構
６１ ハウジング
６１ａ 第１ハウジング部
６１ｂ 第２ハウジング部
６２ａ 第１ハウジング連通孔
６２ｂ 第２ハウジング連通孔
６５ フローティング部材
６５ａ 第１フローティング部
６５ｂ 第２フローティング部
６５ｃ 第３フローティング部
１０１ 第１背圧室（押付構造）
１０１ａ 第１軸空間
１０１ｂ 第１径空間
１０２ 第２背圧室（押付構造）
１０２ａ 第２軸空間
１０２ｂ 第２径空間
Ｓ１ 第１空間
Ｓ２ 第２空間
Ｓｃ 圧縮室

特開２０１３−１６７２１５号公報

Claims (3)

1. 第１空間（Ｓ１）及び第２空間（Ｓ２）に内部が仕切られるケーシング（２０）と、
   吐出口（３２ａ）を有する固定スクロール（３０）及び前記固定スクロールと組になって圧縮室（Ｓｃ）を形成する可動スクロール（４０）を有し、前記第１空間から吸入した冷媒を前記圧縮室で圧縮して前記第２空間に吐出するスクロール圧縮機構（６０）と、
   前記ケーシング内の前記第１空間に上下方向に延びるように配置され、前記スクロール圧縮機構を駆動するためのクランクシャフト（８０）と、
   前記第１空間内部において前記ケーシングに取り付けられるハウジング（６１）と、
   前記第２空間に連通するように前記ケーシングに取り付けられる、吐出管（２４）と、
   前記圧縮室で圧縮されている途中の中間冷媒及び前記圧縮室で圧縮された圧縮冷媒のうち少なくとも前記圧縮冷媒を用いて、前記可動スクロールを前記固定スクロールに押し付ける押付構造と、
   前記吐出口（３２ａ）に設けられる逆止弁（３５）と、
   前記圧縮冷媒を、前記押付構造に導出する導出通路（３７ａ）と、
   前記ハウジングと前記可動スクロールとの間に設けられ、前記可動スクロールに接触して支持するフローティング部材（６５）
   を備え、
   前記押付構造は、前記ハウジングと前記フローティング部材との間に形成される背圧室（１０１）を有し、前記圧縮冷媒を用いて前記フローティング部材を前記可動スクロールに押し付けることで、前記可動スクロールを前記固定スクロールに押し付け、
   前記導出通路は、前記固定スクロールに流入口（３６ａ）が形成され、前記逆止弁（３５）よりも上流側から前記圧縮冷媒を取り出して前記背圧室に導出する、
   スクロール圧縮機（１０）。
2. 前記第１空間に、吸入圧力と吐出圧力との間の中間圧力を有する冷媒を前記圧縮室に導入するためのインジェクション機構（２５）をさらに備える、
   請求項１に記載のスクロール圧縮機。
3. 前記ケーシング内部を、圧力の異なる第１空間及び第２空間に仕切ることが可能な仕切部材（２８）をさらに備える、
   請求項１又は２に記載のスクロール圧縮機。

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