JP7022902B2 - スクロール圧縮機 - Google Patents

Description

本開示は、スクロール圧縮機に関する。

近年、圧縮容器内に仕切板を設けるとともに、当該仕切板で仕切られた低圧側の室に、固定スクロール及び旋回スクロールを有する圧縮要素と、当該旋回スクロールを旋回駆動する電動要素と、が配置された密閉型スクロール圧縮機が知られている。そして、この種の密閉型スクロール圧縮機では、冷媒吸入管から吸入された冷媒が圧縮要素で圧縮され、当該圧縮要素で圧縮された冷媒が、固定スクロールの吐出ポートを介して、仕切板で仕切られた高圧側の室に吐出される（例えば、特許文献１参照）。

図１０は、特許文献１に記載されたスクロール圧縮機を示している。冷媒は、冷媒吸入管２００を介して密閉容器内の低圧空間２０１に導入される。その際、このスクロール圧縮機では、冷媒は、冷媒吸入管２００の開口と対向する部分に設けられた整流板２０２に衝突することで、分流される。そして、導入された冷媒のうちの一部の冷媒で電動要素が冷却されるとともに、残りの冷媒が圧縮要素に吸入されて、圧縮される。

しかしながら、上記従来の構成では、整流板２０２によって冷媒が分流される際、整流板２０２に衝突して分流された後の冷媒の流れの向きは、回転軸と平行（図１０では上下方向）になる。そのため、整流板２０２から電動要素側の反対側へ流出した冷媒は、仕切板２０３に衝突する。仕切板２０３は、高圧空間２０４と接しているため、高温である。従って、冷媒は、仕切板２０３に接触することで加熱されるため、圧縮機構部２０５に吸入される冷媒密度が低下して体積効率が低下するという課題がある。

特開平４－２５５５９５号公報

本開示は、上述のような問題を解決するもので、吸入された冷媒が加熱されることによる体積効率の低下を防止して、高効率なスクロール圧縮機を提供する。

具体的には、本開示に係るスクロール圧縮機は、吸入管から吸入された冷媒の一部が、当該整流板に衝突することなく圧縮機構部側に流れ、吸入管から吸入された冷媒の残りが、当該整流板に衝突して電動機側に分流されるように、整流板が構成されている。

これにより、整流板によって、電動機を冷却するのに必要な量の冷媒を電動機側に流出させつつ、残りの冷媒は、直接圧縮機構部側に流出させることができる。従って、吸入された冷媒が仕切板で加熱されることによる、圧縮機の効率の低下を防ぐことができる。

本開示の実施の形態１に係るスクロール圧縮機を縦方向に切断した断面図 同実施の形態１に係るスクロール圧縮を、吸入管の軸中心から見たときの、縦方向に切断した断面図 同実施の形態１に係るスクロール圧縮機の旋回スクロールの側面図 図２Ａにおける旋回スクロールを図２ＡのＸ－Ｘ線で切断した断面図 本開示の実施の形態１に係るスクロール圧縮機の固定スクロールの底面図 同実施の形態１に係る固定スクロールを斜め上から見た分解斜視図 同実施の形態１に係るスクロール圧縮機の主軸受を斜め上から見た斜視図 同実施の形態１に係るスクロール圧縮機の自転抑制部材の平面図 同実施の形態１に係るスクロール圧縮機の要部の断面図 同実施の形態１に係るスクロール圧縮機の要部の断面を示す斜視図 本開示の実施の形態２に係るスクロール圧縮機を縦方向に切断した断面図 同実施の形態２に係るスクロール圧縮機を、吸入管の軸中心から見たときの、縦方向に切断した断面図 従来のスクロール圧縮機を縦方向に切断した断面図

本開示の一態様に係るスクロール圧縮機は、密閉容器と、密閉容器内を高圧空間及び低圧空間に区画する仕切板と、仕切板に隣接する固定スクロールと、固定スクロールに噛み合わされて、固定スクロールとともに圧縮室を形成する旋回スクロールと、旋回スクロールを駆動する電動機と、旋回スクロールの自転を防止する自転抑制部材と、旋回スクロールを支持する主軸受と、低圧空間に向けて開口する開口部を有する吸入管と、吸入管から密閉容器内に吸入された冷媒を分流する整流板と、を有する。固定スクロール、旋回スクロール及び自転抑制部材を含む圧縮機構部、電動機、整流板並びに主軸受が、低圧空間に配置され、固定スクロール及び旋回スクロールが、仕切板と主軸受との間に配置される。整流板は、吸入管から吸入された冷媒の一部が、整流板に衝突することなく圧縮機構部側に流れ、吸入管から吸入された冷媒の残りが、整流板に衝突して電動機側に分流されるように構成されている。

これにより、整流板によって、電動機を冷却するのに必要な量の冷媒を電動機側に流出させつつ、残りの冷媒は、直接圧縮機構部側に流出させることができる。従って、吸入された冷媒が仕切板で加熱されることによる、圧縮機の効率の低下を防ぐことができる。

本開示の他の一態様に係るスクロール圧縮機は、圧縮機構部は、吸入管から吸入された冷媒の少なくとも一部が吸入される吸入部を有し、吸入管の開口部の開口面積をＡ、吸入管の軸中心方向から見たときの開口部の開口と整流板との重複部分の面積をＢとすると、Ａ＞Ｂであり、かつ、当該重複部分は、整流板における、圧縮機構部の吸入部側に位置する構成であってもよい。

この構成によれば、吸入管から導入された冷媒は、整流板によって分流される。この際、電動機側には、電動機の冷却に必要な量の冷媒が分流され、残りの冷媒は、直接圧縮機構部の吸入部側に流出されるため、比較的高温になった仕切板に冷媒が衝突することが回避される。このため、吸入された冷媒は、仕切板によって加熱されることなく直接、固定スクロールの吸入部から吸入され。これにより、冷媒が加熱されることによる冷媒密度の低下を抑制し、スクロール圧縮機の効率を向上させることができる。

本開示の他の一態様に係るスクロール圧縮機は、整流板における、開口部の開口との重複部分に、孔部が設けられた構成であってもよい。

この構成によれば、孔部を設けるという簡単な構成により、冷媒が加熱されることによる冷媒密度の低下を抑制して、スクロール圧縮機の効率を向上させることができる。従って、吸入管及び整流板の位置を、従来のスクロール圧縮機から変更する必要がない。

本開示の他の一態様に係るスクロール圧縮機は、整流板が、吸入管の軸中心方向から見たときの吸入管の開口部の左右部分を覆うように設けられていてもよい。

この構成によれば、吸入管から吸入された冷媒が、開口部の開口から開口の左右方向、すなわち密閉容器の周方向へ分流されるのを抑制して、圧縮機構部側及び電動機側へ冷媒を効率よく流出させることができ、さらに効率よく冷媒を圧縮機構部の吸入部へと導くことができる。よって、冷媒の仕切板への接触をより少なくして冷媒密度の低下を抑制し、スクロール圧縮機の効率を向上することができる。

本開示の他の一態様に係るスクロール圧縮機は、吸入管は、吸入管の軸中心方向から見たときに、開口部の開口の少なくとも一部が、圧縮機構部の吸入部と重複するように構成されていてもよい。

この構成によれば、吸入管から吸入された冷媒は、吸入管の開口部に対して直線的な位置に配置された、圧縮機構部の吸入部から吸入される。このため、冷媒の仕切板への接触をより少なくして冷媒密度の低下を抑制し、スクロール圧縮機の効率を向上することができる。

本開示の他の一態様に係るスクロール圧縮機は、吸入管の開口部の直径をｄとすると、吸入管と整流板との距離は、ｄ／２より大きくｄより小さく構成されていてもよい。

この構成によれば、整流板と密閉容器内壁面との間を流れる冷媒の圧力損失を低減することができるため、整流板による分流の効果を大きくすることができる。従って、スクロール圧縮機の効率を向上することができる。

本開示の他の一態様に係るスクロール圧縮機は、吸入管の軸中心方向から見たときの開口部の開口と整流板との重複部分の面積Ｂが、開口部の開口面積Ａの３０％より大きく７０％より小さくなるように構成されていてもよい。

この構成によれば、圧縮機側及び電動機側のそれぞれに対して冷媒を適量に分流することができ、効率よく電動機の冷却を行いつつ、圧縮機構部の効率を向上することができる。

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態によって本開示が限定されるものではない。

（実施の形態１）
［１．スクロール圧縮機の全体構成］
図１Ａは、本実施の形態１に係るスクロール圧縮機を縦方向に切断した断面図である。また、図１Ｂは、同実施の形態１に係るスクロール圧縮を、吸入管の軸中心から見たときの、縦方向に切断した断面図である。

圧縮機１は、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、上下方向に長い、円筒状の密閉容器１０を、外殻として備えている。なお、本明細書において、上下方向とは、各図におけるＺ軸方向（電動機の回転軸方向）である。

圧縮機１は、密閉容器１０の内部に、冷媒を圧縮するための圧縮機構部１７０と、圧縮機構部１７０を駆動するための電動機８０と、を備えた密閉型スクロール圧縮機である。圧縮機構部１７０は、少なくとも、固定スクロール３０、旋回スクロール４０、主軸受６０及び自転制御部材であるオルダムリング９０で構成される。

密閉容器１０内の上方には、密閉容器１０の内部を上下に仕切る仕切板２０が設けられている。仕切板２０は、密閉容器１０の内部の空間を、高圧空間１１と低圧空間１２とに区画している。高圧空間１１は、圧縮機構部１７０で圧縮された後の高圧の冷媒で満たされる空間であり、低圧空間１２は、圧縮機構部１７０で圧縮される前の低圧の冷媒で満たされる空間である。低圧空間１２の底部には、潤滑油が貯留される油溜まり１５が形成されている。

密閉容器１０には、密閉容器１０の外部と低圧空間１２とを連通させる冷媒吸入管（以下、吸入管）１３、及び、密閉容器１０の外部と高圧空間１１とを連通させる冷媒吐出管１４が接続されている。

圧縮機１には、吸入管１３を介して、密閉容器１０の外部に設けられた冷凍サイクル回路（図示せず）から、低圧空間１２に低圧の冷媒が導入される。また、圧縮機構部１７０で圧縮された高圧の冷媒は、高圧空間１１に導入され、その後、高圧空間１１から冷媒吐出管１４を介して、冷凍サイクル回路に吐出される。

また、密閉容器１０内には、次に説明するように、吸入管１３から吸入された冷媒を分流する整流板１６０が設けられている。

［２．整流板の構成］
密閉容器１０の内壁面には、吸入管１３の密閉容器内側開口部（以下、開口部）１３ａと対向するように整流板１６０が取り付けられている。整流板１６０は、上部の仕切板２０側が閉塞されている。すなわち、整流板１６０は、吸入管１３から吸入された冷媒が、鉛直方向の上側から流出しないように構成されている。整流板１６０及び吸入管１３は、吸入管１３から吸入された冷媒の一部が整流板１６０に衝突することなく圧縮機構部１７０側に流れ、吸入管１３から吸入された冷媒の残りが整流板１６０に衝突して電動機８０側に分流されるように構成されている。

具体的には、図１Ｂに示すように、吸入管１３の開口部１３ａの開口面積をＡ、吸入管１３の軸中心方向から見たときの吸入管１３の開口部１３ａの開口と整流板１６０との重複部分の面積をＢとすると、Ａ＞Ｂであり、かつ、当該重複部分は、整流板１６０における、圧縮機構部１７０の吸入部（本実施の形態では、固定スクロール３０の吸入部３８）側に設けられている。

なお、図１Ｂにおいて、開口部１３ａの開口は、縦線で示された、円形の領域である。また、重複部分は、縦線及び横線の両方の線で示された、上記円形のうちの一部の領域である。

そして、本実施の形態では、図１Ｂに示すように、整流板１６０は、吸入管１３の開口部１３ａの左右部分（密閉容器１０の周方向における端部）を覆うように構成されている。

さらに、整流板１６０は、吸入管１３の開口部１３ａの開口の少なくとも一部が、吸入管１３の軸中心方向から見たときに、固定スクロール３０の吸入部３８と重複するように構成されている。

また、吸入管１３の開口部１３ａの直径をｄとしたとき、吸入管１３と整流板１６０との距離は、ｄ／２より大きくｄより小さい。

さらに、吸入管１３の開口部１３ａの開口と整流板１６０とが重なる重複部分の面積Ｂは、吸入管１３の開口部１３ａの開口面積Ａの３０％より大きく７０％より小さい範囲となるように構成されている。

［３．圧縮機構部の構成］
図１Ａに示すように、圧縮機１は、密閉容器１０内の低圧空間１２に、圧縮機構部１７０を備えている。圧縮機構部１７０は、固定スクロール３０と、旋回スクロール４０と、有する。

固定スクロール３０は、非旋回スクロールである。固定スクロール３０は、仕切板２０の下方において、仕切板２０と隣接して配置されている。旋回スクロール４０は、固定スクロール３０の下方に、固定スクロール３０と噛み合わされて、配置されている。

固定スクロール３０は、円板状の固定スクロール端板３１と、固定スクロール端板３１の下面に立設された渦巻状の固定渦巻きラップ３２とを備えている。

旋回スクロール４０は、円板状の旋回スクロール端板４１と、旋回スクロール端板４１の上面に設けられた渦巻状の旋回渦巻きラップ４２と、下方ボス部４３と、を備えている。下方ボス部４３は、旋回スクロール端板４１の下面の略中央に形成された、円筒状の突起である。

旋回スクロール４０の旋回渦巻きラップ４２と固定スクロール３０の固定渦巻きラップ３２とが噛み合わさることで、旋回スクロール４０と固定スクロール３０との間に、圧縮室５０が形成される。圧縮室５０は、旋回渦巻きラップ４２の内壁（後述する）側と、外壁（後述する）側とに形成される。

固定スクロール３０及び旋回スクロール４０の下方には、旋回スクロール４０を支持する主軸受６０が設けられている。主軸受６０は、主軸受６０の上面の略中央に設けられたボス収容部６２と、ボス収容部６２の下方に設けられた軸受部６１と、を備えている。ボス収容部６２は、下方ボス部４３を収納するため凹部である。軸受部６１の上部はボス収容部６２として開口しており、軸受部６１の下部は貫通孔として低圧空間１２に開口している。

主軸受６０は、主軸受６０の上面で旋回スクロール４０を支持するとともに、軸受部６１で回転軸７０を軸支する。

回転軸７０は、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、上下方向を軸とする。回転軸７０の一端側は、軸受部６１により軸支され、他端側は、副軸受１６で軸支される。

副軸受１６は、低圧空間１２の下方、望ましくは、油溜まり１５内に設けられる。回転軸７０の上端には、回転軸７０の軸心に対して偏心した偏心軸７１が設けられている。

偏心軸７１は、スイングブッシュ７８及び旋回軸受７９を介して、下方ボス部４３に摺動自在に挿入されている。下方ボス部４３は、偏心軸７１によって、旋回駆動される。

回転軸７０の内部には、潤滑油が通過する油路７２が形成されている。油路７２は、回転軸７０の軸方向に形成された貫通孔である。油路７２の一端は、回転軸７０の下端に設けられた吸込口７３として、油溜まり１５内に開口している。吸込口７３の上部には、吸込口７３から油路７２に潤滑油を汲み上げるパドル７４が設けられている。

回転軸７０は、電動機８０に連結されている。電動機８０は、主軸受６０と副軸受１６との間に配置されている。電動機８０は、密閉容器１０に固定されたステータ８１と、ステータ８１の内側に配置されたロータ８２と、を備えている。

回転軸７０は、ロータ８２に固定されている。回転軸７０は、ロータ８２の上方に設けられたバランスウェイト１７ａと、下方に設けられたバランスウェイト１７ｂと、を備えている。バランスウェイト１７ａとバランスウェイト１７ｂとは、平面視において、回転軸７０の周方向に互いに１８０°ずれた位置に配置されている。

回転軸７０は、バランスウェイト１７ａ及びバランスウェイト１７ｂによる遠心力と、旋回スクロール４０の公転運動により発生する遠心力とで、バランスを取って回転する。なお、バランスウェイト１７ａ及びバランスウェイト１７ｂは、ロータ８２に設けられてもよい。

旋回スクロール４０と主軸受６０との間には、自転抑制部材であるオルダムリング９０が設けられている。オルダムリング９０は、旋回スクロール４０の自転を防止する。これにより、旋回スクロール４０は自転することなく、固定スクロール３０に対して旋回運動をする。

固定スクロール３０、旋回スクロール４０、電動機８０、オルダムリング９０及び主軸受６０は、低圧空間１２に配置されている。また、固定スクロール３０及び旋回スクロール４０は、仕切板２０と主軸受６０との間に配置されている。

仕切板２０及び主軸受６０は、密閉容器１０に固定されている。固定スクロール３０及び旋回スクロール４０のいずれか一方には、弾性体（図示せず）が設けられている。そして、固定スクロール３０及び旋回スクロール４０のうち、少なくとも弾性体が設けられた一方は、仕切板２０と主軸受６０との間の少なくとも一部の区間において、軸方向に移動可能に設けられている。上記少なくとも一部の区間とは、例えば、仕切板２０と旋回スクロール４０との間、又は、固定スクロール３０と主軸受６０との間である。

本実施の形態では、固定スクロール３０は、主軸受６０に設けられた柱状部材１００に対して、軸方向（図１における上下方向）に移動可能に設けられている。柱状部材１００は、下端部が軸受側孔部１０２に挿入されて固定される一方、上端部がスクロール側孔部１０１に摺動自在に挿入されている。

柱状部材１００は、固定スクロール３０の自転及び半径方向の動きを規制するとともに、固定スクロール３０の軸方向の動きを許容する。つまり、固定スクロール３０は、柱状部材１００によって主軸受６０で支持され、仕切板２０と主軸受６０との間の一部の区間、より詳細には、仕切板２０と旋回スクロール４０との間で軸方向に移動可能に設けられている。

柱状部材１００は、複数設けられており、周方向に所定の間隔をあけて配置されている。望ましくは、複数の柱状部材１００は、周方向に略均等に配置される。

なお、柱状部材１００は、固定スクロール３０に設けられてもよい。つまり、柱状部材１００は、下端部が軸受側孔部１０２に摺動自在に挿入される一方、上端部がスクロール側孔部１０１に挿入され固定されていてもよい。

［４．動作及び作用］
以上のように構成された圧縮機１について、次にその動作及び作用を説明する。

電動機８０が駆動されると、ロータ８２とともに回転軸７０が回転する。旋回スクロール４０は、偏心軸７１及びオルダムリング９０によって、自転することなく回転軸７０の中心軸を中心に旋回運動する。これによって、圧縮室５０の容積が縮小し、圧縮室５０の冷媒が圧縮される。

冷凍サイクル回路中の冷媒は、吸入管１３から低圧空間１２に導入される。そして、低圧空間１２に導入された冷媒は、整流板１６０に衝突し、分流される。

本実施の形態では、吸入管１３及び整流板１６０は、図１Ｂに示すように、吸入管１３の開口部１３ａの面積をＡ、吸入管１３の軸中心から見たときの開口部１３ａの開口と整流板１６０との重複部分の面積をＢとすると、Ａ＞Ｂであり、かつ、当該重複部分は、整流板１６０における、固定スクロール３０の吸入部３８側に設けられている。

従って、吸入管１３から導入された冷媒は、整流板１６０における当該重複部分に衝突してその一部が電動機８０側に分流されるとともに、残りは吸入管１３の開口部１３ａを通過して、直接、圧縮機構部１７０側に流れる。すなわち、電動機８０側には、電動機８０の冷却に必要な量の冷媒だけが分流され、当該残りの冷媒は、直接、圧縮機構部１７０における固定スクロール３０の吸入部３８側へ流出する。換言すると、当該残りの冷媒は、比較的高温になった仕切板２０への衝突が抑制されつつ、圧縮機構部１７０の吸入部３８側に流れ、吸入部３８から吸入される。そのため、吸入管１３から吸入された冷媒が、仕切板２０によって加熱されることを回避し、冷媒が加熱されることによる冷媒密度の低下を抑制することができる。これにより、スクロール圧縮機の効率を向上することができる。

また、本実施の形態では、整流板１６０は、吸入管１３の軸中心方向から見たときの、吸入管１３の開口部１３ａの左右部分（開口部１３ａにおける、密閉容器１０の周方向の部分）を覆うように設けられている。

これにより、吸入管１３から吸入された冷媒が、吸入管１３の開口部１３ａから左右方向、すなわち密閉容器１０の周方向に分流されるのを抑制して、圧縮機構部１７０側及び電動機８０側へ効率よく分流することができる。従って、冷媒は、さらに効率よく圧縮機構部１７０の吸入部３８へと導かれる。よって、冷媒の仕切板２０との接触をより少なくして、冷媒密度の低下を抑制し、スクロール圧縮機の効率を向上することができる。

また、本実施の形態では、吸入管の軸中心方向から見たときに、吸入管１３の開口部１３ａの開口の少なくとも一部が、固定スクロール３０の吸入部３８と重複するように構成されている。

これによって、吸入管１３の開口部１３ａの開口の当該一部を流れる吸入冷媒は、直線的に圧縮機構部１７０の吸入部３８に向かう。従って、冷媒を、圧縮機構部１７０の吸入部３８に、さらに効率よく、直接吸入させることができる。よって、冷媒が仕切板２０と接触することを回避して、冷媒密度の低下を抑制し、スクロール圧縮機の効率を向上することができる。

また、本実施の形態では、吸入管１３の開口部１３ａの直径をｄとすると、吸入管１３と整流板１６０との距離は、ｄ／２より大きくｄよち小さい範囲内である。

吸入管１３と整流板１６０との距離がｄ／２より大きく構成されることにより、整流板１６０内（整流板１６０と密閉容器１０の内壁面との間）での冷媒の圧力損失を低減できる。また、吸入管１３と整流板１６０との距離がｄより小さく構成されることにより、吸入された冷媒が、整流板１６０によって電動機８０側へ分流されやすくなる。つまり、整流板１６０と密閉容器１０の内壁面との間を流れる冷媒の圧力損失を低減することができるため、電動機８０側及び圧縮機構部１７０側への冷媒の分流が効率的に行われる。よって、スクロール圧縮機の効率を向上することができる。

また、本実施の形態では、吸入管１３の開口部１３ａと整流板１６０との重複部分の面積Ｂは、吸入管１３の開口部１３ａの開口面積Ａの３０％より大きく７０％より小さい範囲内である。

当該重複部分の面積Ｂが、冷媒吸入管１３の開口部１３ａの開口面積Ａの３０％より大きく構成されることにより、電動機８０側へ分流される冷媒の量を適切な量に確保することができ、電動機８０を良好に冷却することができる。

また、当該重複部分の面積Ｂが吸入管１３の開口部１３ａの開口面積Ａの７０％より小さく構成されることにより、圧縮機構部１７０側へ分流される冷媒の量も適切な量に確保でき、圧縮機構部１７０による圧縮を良好に行うことができる。

つまり、電動機８０の冷却を良好に行いつつ圧縮機構部１７０による冷媒の圧縮も良好に行うことができる。そして、吸入管１３から吸入された冷媒は、比較的高温になった仕切板２０に衝突して加熱されることなく、直接、圧縮機構部１７０の吸入部３８から吸入されるため、圧縮機構部１７０における冷媒の圧縮効率を向上することができる。

そして、圧縮室５０で圧縮された冷媒は、高圧空間１１を経由して、冷媒吐出管（吐出管）１４から吐出される。

また、油溜まり１５に貯留された潤滑油は、回転軸７０の回転によって、吸込口７３からパドル７４に沿って、油路７２の上方へと汲み上げられる。

汲み上げられた潤滑油は、第１給油口７５、第２給油口７６及び第３給油口７７から、軸受部６１、副軸受１６及びボス収容部６２にそれぞれ供給される。また、ボス収容部６２まで汲み上げられた潤滑油は、主軸受６０と旋回スクロール４０との摺動面に導かれるとともに、返送経路６３（図５参照）を通じて排出されて、再び油溜まり１５に戻る。

［５．圧縮機の詳細構成］
圧縮機１の詳細な構成について、さらに説明する。

図２Ａは、本実施の形態に係るスクロール圧縮機の旋回スクロールの側面図である。図２Ｂは、図２Ａにおける旋回スクロールを図２ＡのＸ－Ｘ線で切断した断面図である。

図２Ａに示す旋回渦巻きラップ４２は、旋回スクロール端板４１の中心側に位置する始端４２ａを巻き始めとし、外周側に位置する終端４２ｂに向けて徐々に半径を拡大する、インボリュート曲線状の断面を有する壁である（図２Ｂ参照）。旋回渦巻きラップ４２は、所定の高さ（上下方向の長さ）及び所定の壁厚（旋回渦巻きラップ４２の径方向の長さ）を有する。

旋回スクロール端板４１の下面の両端には、外周側から中心側へ向かう方向に長く構成された、一対の第１のキー溝９１が設けられている（図２Ｂ参照）。

図３は、本実施の形態に係るスクロール圧縮機の固定スクロールの底面図である。図４は、同固定スクロールを斜め上から見た分解斜視図である。

図３に示すように、固定渦巻きラップ３２は、固定スクロール端板３１の中心側に位置する始端３２ａを巻き始めとし、外周側に位置する終端３２ｃに向けて徐々に半径を拡大する、インボリュート曲線状の断面を有する壁である。固定渦巻きラップ３２は、旋回渦巻きラップ４２と等しい所定の高さ（上下方向の長さ）、及び所定の壁厚（固定渦巻きラップ３２の径方向の長さ）を有する。

固定渦巻きラップ３２は、始端３２ａから中間部３２ｂにかけては、内壁（中心側の壁面）及び外壁（外周側の壁面）を備え、中間部３２ｂから終端３２ｃにかけては、内壁のみを備えている。

図３及び図４に示すように、固定スクロール端板３１の略中心部には、第１吐出ポート３５が形成されている。また、固定スクロール端板３１には、バイパスポート３６及び中圧ポート３７が形成されている。バイパスポート３６は、第１吐出ポート３５の近傍で、圧縮完了直前の高圧圧力の冷媒が存在する領域に配置されている。

バイパスポート３６は、３つの小孔を１セットとして、旋回渦巻きラップ４２（図２Ｂ参照）の外壁側に形成される圧縮室５０と連通するバイパスポート３６、及び、旋回渦巻きラップ４２の内壁側に形成される圧縮室５０と連通するバイパスポート３６の２セットが設けられている。中圧ポート３７は、中間部３２ｂ近傍で、圧縮途中の中間圧力の冷媒が存在する領域に配置されている。

図４に示すように、固定スクロール３０の外周部には、周壁３３から外周側に突出する一対の第１フランジ３４ａ、及び、一対の第２フランジ３４ｂが設けられている。第１フランジ３４ａ及び第２フランジ３４ｂは、固定スクロール端板３１よりも下方（旋回スクロール４０側）に設けられている。第２フランジ３４ｂは、第１フランジ３４ａよりも下方に設けられ、第２フランジ３４ｂの下面（旋回スクロール４０側の面）は、固定渦巻きラップ３２の先端面と略同一平面上に位置している。

一対の第１フランジ３４ａのそれぞれは、回転軸７０における周方向に、所定の間隔をあけて、ほぼ均等に配置されている。また、一対の第２フランジ３４ｂのそれぞれは、回転軸７０における周方向に、所定の間隔をあけて、ほぼ均等に配置されている。

固定スクロール３０の周壁３３には、冷媒を圧縮室５０に取り込むための吸入部３８が形成されている。

また、第１フランジ３４ａには、柱状部材１００（図１参照）の上端部が挿入される、スクロール側孔部１０１が設けられている。スクロール側孔部１０１は、一対の第１フランジ３４ａに、それぞれ１つずつ設けられている。２つのスクロール側孔部１０１は、周方向に所定の間隔をあけて配置されている。望ましくは、２つのスクロール側孔部１０１は、周方向に均等に配置される。なお、スクロール側孔部１０１は、貫通孔でなくてもよく、下面側から窪む凹部であってもよい。

スクロール側孔部１０１は、連通孔（図示せず）によって、固定スクロール３０の外部、つまり、低圧空間１２と連通している。

第２フランジ３４ｂには、第２のキー溝９２が設けられている（図３参照）。第２のキー溝９２は、一対の第２フランジ３４ｂにそれぞれ１つずつ設けられた、外周側から中心側へ向かう方向に長く構成された、一対の溝である。

図４に示すように、固定スクロール３０の上面（仕切板２０側の面）には、中央に上方ボス部３９が設けられている。上方ボス部３９は、固定スクロール３０の上面から突出する円柱状の突起である。第１吐出ポート３５及びバイパスポート３６は、上方ボス部３９の上面に開口する。上方ボス部３９の上面側には、上方ボス部３９と仕切板２０との間に、吐出空間３０Ｈが形成されている（後述する図７参照）。第１吐出ポート３５及びバイパスポート３６は、吐出空間３０Ｈと連通する。

また、固定スクロール３０の上面には、上方ボス部３９の外周側に、リング状凸部３１０が設けられている。上方ボス部３９及びリング状凸部３１０によって、固定スクロール３０の上面には凹部が形成される。この凹部は、中圧空間３０Ｍを形成する（後述する図７参照）。中圧ポート３７は、固定スクロール３０の上面（凹部の底面）に開口し、中圧空間３０Ｍと連通する。

中圧ポート３７の孔径は、旋回渦巻きラップ４２の壁厚より小さい。これにより、旋回渦巻きラップ４２の内壁側に形成される圧縮室５０と、旋回渦巻きラップ４２の外壁側に形成される圧縮室５０との連通が防止される。

上方ボス部３９の上面には、バイパスポート３６を開閉可能とするバイパス逆止弁１２１と、バイパス逆止弁１２１の過度な変形を防止するバイパス逆止弁ストップ１２２と、が設けられている。バイパス逆止弁１２１としてリードバルブを用いられることで、高さを小さくできる。また、バイパス逆止弁１２１として、Ｖ字型のリードバルブを用いられることで、旋回渦巻きラップ４２の外壁側に形成される圧縮室５０と連通するバイパスポート３６と、旋回渦巻きラップ４２の内壁側に形成される圧縮室５０と連通するバイパスポート３６とを、１つのリードバルブで開閉することができる。

固定スクロール３０の上面（凹部の底面）には、中圧ポート３７を開閉可能とする中圧逆止弁（図示せず）と、中圧逆止弁の過度な変形を防止する中圧逆止弁ストップ（図示せず）とが設けられている。中圧逆止弁として、リードバルブを用いることで高さ方向の大きさをコンパクトにできる。また、中圧逆止弁は、ボールバルブ及びバネによって構成することもできる。

図５は、本実施の形態に係るスクロール圧縮機の主軸受を斜め上から見た斜視図である。

図５に示すように、主軸受６０の外周部には、柱状部材１００（図１参照）の下端部が挿入される軸受側孔部１０２が設けられている。軸受側孔部１０２は、周方向に所定の間隔をあけて、２つ設けられている。望ましくは、２つの軸受側孔部１０２は、周方向に均等に配置される。なお、軸受側孔部１０２は、貫通孔でなくてもよく、上面側から窪む凹部であってもよい。

主軸受６０には、返送経路６３が形成されている。返送経路６３は、一端がボス収容部６２に開口し、他端が主軸受６０の下面に開口する。なお、返送経路６３の一端は、主軸受６０の上面に開口してもよい。また、返送経路６３の他端は、主軸受６０の側面に開口してもよい。

返送経路６３は、軸受側孔部１０２とも連通している。従って、軸受側孔部１０２には、返送経路６３によって、潤滑油が供給される。

図６は、本実施の形態に係るスクロール圧縮機の自転抑制部材であるオルダムリングを示す平面図である。

図６に示すように、オルダムリング９０は、略円環状のリング部９５と、リング部９５の上面から突出する、一対の第１のキー９３及び一対の第２のキー９４を備えている。第１のキー９３及び第２のキー９４は、２つの第１のキー９３を結ぶ直線と、２つの第２のキー９４を結ぶ直線とが直交するように設けられている。

第１のキー９３は、旋回スクロール４０の第１のキー溝９１（図２Ｂ参照）と係合し、第２のキー９４は、固定スクロール３０の第２のキー溝９２（図３参照）と係合する。これによって、旋回スクロール４０は、自転することなく、固定スクロール３０に対して旋回運動をすることが可能となる。

本実施の形態では、回転軸７０の軸方向に、上方から、固定スクロール３０、旋回スクロール４０及びオルダムリング９０の順に配置されている（図１参照）。このため、第１のキー９３及び第２のキー９４は、リング部９５における同一平面に形成されている。これにより、オルダムリング９０の作成時に、第１のキー９３及び第２のキー９４を、同一方向から加工することが可能となり、加工装置からオルダムリング９０を脱着する回数を減らすことができる。このため、オルダムリング９０の加工精度の向上及び加工費の削減を図ることができる。

図７は、本実施の形態に係るスクロール圧縮機の要部の断面図である。図８は、本実施の形態に係るスクロール圧縮機の要部の断面を示す斜視図である。

図７に示すように、仕切板２０の中心部には、第２吐出ポート２１が設けられている。仕切板２０の上面には、第２吐出ポート２１を開閉可能とする吐出逆止弁１３１と、吐出逆止弁１３１の過度な変形を防止する吐出逆止弁ストップ１３２と、が設けられている。

仕切板２０と固定スクロール３０との間には、吐出空間３０Ｈが形成される。吐出空間３０Ｈは、第１吐出ポート３５及びバイパスポート３６によって圧縮室５０と連通し、第２吐出ポート２１によって高圧空間１１と連通する。

吐出空間３０Ｈは、第２吐出ポート２１を介して高圧空間１１と連通しているため、固定スクロール３０の上面側には背圧が加わる。つまり、吐出空間３０Ｈに高圧圧力が加わることで、固定スクロール３０は、旋回スクロール４０に押し付けられる。このため、固定スクロール３０と旋回スクロール４０との隙間を無くすことができ、圧縮機１によって高効率な運転が行われる。

吐出逆止弁１３１の板厚は、バイパス逆止弁１２１の板厚より大きい。これによって、吐出逆止弁１３１が、バイパス逆止弁１２１より先に開くことを防止できる。

第２吐出ポート２１の容積は、第１吐出ポート３５の容積より大きい。これによって、圧縮室５０から吐出される冷媒の圧力損失を低減することができる。

また、第２吐出ポート２１の流入側にテーパが形成されてもよい。これによって、より圧力損失を低減できる。

仕切板２０の下面には、第２吐出ポート２１の周りに、円環状に突出する突出部２２が設けられている。突出部２２には、後述の閉塞部材１５０の一部が挿入される、複数の孔部２２１が設けられている。

図７及び図８に示すように、突出部２２には、第１シール部材１４１と、第２シール部材１４２と、が設けられている。第１シール部材１４１は、突出部２２から仕切板２０の中心側に向けて突出する、リング状のシール部材である。第１シール部材１４１の先端は、上方ボス部３９の側面に接している。つまり、第１シール部材１４１は、仕切板２０と固定スクロール３０との間であって、吐出空間３０Ｈの外周に位置する隙間に配置されている。

第２シール部材１４２は、突出部２２から仕切板２０の外周側に向けて突出する、リング状のシール部材である。第２シール部材１４２は、第１シール部材１４１の外側に配置されている。第２シール部材１４２の先端は、リング状凸部３１０の内側面に接している。つまり、第２シール部材１４２は、仕切板２０と固定スクロール３０との間であって、中圧空間３０Ｍの外周に位置する隙間に配置されている。

換言すると、第１シール部材１４１及び第２シール部材１４２によって、仕切板２０と固定スクロール３０との間には、吐出空間３０Ｈ及び中圧空間３０Ｍが形成される。吐出空間３０Ｈは、上方ボス部３９の上面側に形成される空間であり、中圧空間３０Ｍは、上方ボス部３９の外周側に形成される空間である。

第１シール部材１４１は、吐出空間３０Ｈと中圧空間３０Ｍとを区画するシール部材であり、第２シール部材１４２は、中圧空間３０Ｍと低圧空間１２とを区画するシール部材である。

第１シール部材１４１及び第２シール部材１４２としては、例えばフッ素樹脂であるポリテトラフルオロエチレンが、シール性及び組み立て性の面において適している。さらに、第１シール部材１４１及び第２シール部材１４２として、フッ素樹脂に繊維材を混合させたものが用いられることで、シールの信頼性が向上する。

第１シール部材１４１及び第２シール部材１４２は、閉塞部材１５０と突出部２２との間に挟み込まれている。このため、仕切板２０に、第１シール部材１４１、第２シール部材１４２及び閉塞部材１５０が組み付けられた後に、これを密閉容器１０内に配置させることができる。これによって、圧縮機１の部品点数を少なくできるとともに、圧縮機１の組み立てが容易となる。

より詳細には、閉塞部材１５０は、仕切板２０の突出部２２に対向するように配置されるリング状部１５１と、リング状部１５１の一面から突出する複数の突出部１５２と、を有する。

第１シール部材１４１の外周側は、リング状部１５１の上面の内周側の部分と突出部２２の下面とで挟み込まれる。また、第２シール部材１４２の内周側は、リング状部１５１の上面の外周側の部分と突出部２２の下面とで挟み込まれる。

つまり、リング状部１５１は、第１シール部材１４１及び第２シール部材１４２を介して、仕切板２０の突出部２２の下面に対向している。

複数の突出部１５２は、突出部２２に形成された複数の孔部２２１に挿入されている。そして、突出部１５２の上端は、リング状部１５１が突出部２２の下面に押圧された状態となるように、かしめられている。つまり、突出部１５２の上端を平板状に変形させることで、リング状部１５１が突出部２２の下面に押圧された状態となるように、閉塞部材１５０が仕切板２０に固定されている。閉塞部材１５０は、アルミニウム材により形成されることで、容易にかしめられる。

仕切板２０に第１シール部材１４１及び第２シール部材１４２が取り付けられた状態において、第１シール部材１４１の内周部は、リング状部１５１から仕切板２０の中心側に向けて突出し、第２シール部材１４２の外周部は、リング状部１５１から仕切板２０の外周側に向けて突出する。

そして、第１シール部材１４１及び第２シール部材１４２が取り付けられた仕切板２０が、密閉容器１０内に装着されることで、第１シール部材１４１の内周側の部分は、固定スクロール３０の上方ボス部３９の外周面に押圧され、第２シール部材１４２の外周側の部分は、固定スクロール３０のリング状凸部３１０の内周面に押圧される。

中圧空間３０Ｍは、中圧ポート３７によって、圧縮室５０における、圧縮途中の中間圧力の冷媒が存在する領域と連通している。このため、中圧空間３０Ｍの圧力は、吐出空間３０Ｈの圧力より低く、低圧空間１２の圧力よりも高い。

このように、仕切板２０と固定スクロール３０との間に、吐出空間３０Ｈに加えて、中圧空間３０Ｍが形成されることで、固定スクロール３０の旋回スクロール４０への押し付け力の調整が容易となる。

また、中圧空間３０Ｍは、第１シール部材１４１及び第２シール部材１４２によって形成されるため、吐出空間３０Ｈから中圧空間３０Ｍへの冷媒の漏れ、及び、中圧空間３０Ｍから低圧空間１２への冷媒の漏れを低減することができる。

（実施の形態２）
図９Ａは、本実施の形態に係るスクロール圧縮機を縦方向に切断した断面図である。また、図９Ｂは、本実施の形態に係るスクロール圧縮機を、吸入管の軸中心から見たときの、縦方向に切断した断面図である。

本実施の形態では、図９Ｂに示すように、吸入管１３の軸中心方向から見たときの、整流板１６０における、吸入管１３の開口部１３ａと整流板１６０との重複部分に、孔部１６０ａが設けられている。

その他の構成は、図１で示した実施の形態１に係る圧縮機１と同じであるので、図１で説明した構成と同一構成には同一符号を付して説明を省略する。

上記構成によれば、吸入管１３から吸入された冷媒の一部は、整流板１６０の孔部１６０ａを通って、圧縮機構部１７０における固定スクロール３０の吸入部３８の方向へ分流される。また、残りの冷媒は、整流板１６０の孔部１６０ａ以外の部分に衝突して電動機８０側へと分流される。

従って、上記孔部１６０ａの大きさを、実施の形態１で説明した、開口面積Ａと重複部分の面積Ｂとの関係が満たされるようすれば、実施の形態１と同様の効果が得られる。これによって、吸入管１３と整流板１６０との位置関係について、例えば上下にずらす等の変更を加えることなく、既存の圧縮機の構成に対して孔を加えるという簡単な加工によって、実施の形態１と同様に、冷媒密度の低下を抑制し、圧縮機の効率を向上することができる。

以上述べたように、本開示は、電動機に対する冷却性能を確保しつつ、仕切板において吸入された冷媒が加熱されることによる、圧縮効率の低下を防ぐことができる。従って、効率の高いスクロール圧縮機を提供することができる。よって、給湯機、温水暖房装置、空気調和装置等の冷凍サイクル装置の圧縮機として幅広く適用することができる。

１ 圧縮機
１０ 密閉容器
１１ 高圧空間
１２ 低圧空間
１３ 冷媒吸入管（吸入管）
１３ａ 密閉容器内側開口部（開口部）
１４ 冷媒吐出管（吐出管）
１６ 副軸受
１７ａ バランスウェイト
１７ｂ バランスウェイト
２０ 仕切板
２１ 第２吐出ポート
２２ 突出部
３０ 固定スクロール
３０Ｈ 吐出空間
３０Ｍ 中圧空間
３１ 固定スクロール端板
３２ 固定渦巻きラップ
３２ａ 始端
３２ｂ 中間部
３２ｃ 終端
３３ 周壁
３４ａ フランジ
３４ｂ フランジ
３５ 第１吐出ポート
３６ バイパスポート
３７ 中圧ポート
３８ 吸入部
３９ 上方ボス部
４０ 旋回スクロール
４２ 旋回渦巻きラップ
４２ａ 始端
４２ｂ 終端
４３ 下方ボス部
５０ 圧縮室
６０ 主軸受
６１ 軸受部
６２ ボス収容部
６３ 返送経路
７０ 回転軸
７１ 偏心軸
７２ 油路
７３ 吸込口
７４ パドル
７５ 給油口
７６ 給油口
７７ 給油口
８０ 電動機
８１ ステータ
８２ ロータ
９０ 自転抑制部材（オルダムリング）
９１ キー溝
９２ キー溝
９３ 第１のキー
９４ キー
１００ 柱状部材
１０１ スクロール側孔部
１０２ 軸受側孔部
１２１ バイパス逆止弁
１２２ バイパス逆止弁ストップ
１３１ 吐出逆止弁
１３２ 吐出逆止弁ストップ
１４１ シール部材
１４２ シール部材
１５０ 閉塞部材
１５１ リング状部
１５２ 突出部
１６０ 整流板
１６０ａ 孔部
１７０ 圧縮機構部
２２１ 孔部

Claims (5)

1. 密閉容器と、
   前記密閉容器内を高圧空間及び低圧空間に区画する仕切板と、
   前記仕切板に隣接する固定スクロールと、
   前記固定スクロールに噛み合わされて、前記固定スクロールとともに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を駆動する電動機と、
   前記旋回スクロールの自転を防止する自転抑制部材と、
   前記旋回スクロールを支持する主軸受と、
   前記低圧空間に向けて開口する開口部を有する吸入管と、
   前記吸入管から前記密閉容器内に吸入された冷媒を分流する整流板と、を有し、
   前記固定スクロール、前記旋回スクロール及び前記自転抑制部材を含む圧縮機構部、前記電動機、前記整流板並びに前記主軸受が、前記低圧空間に配置され、
   前記固定スクロール及び前記旋回スクロールが、前記仕切板と前記主軸受との間に配置された、スクロール圧縮機であって、
   前記整流板は、前記吸入管から吸入された前記冷媒の一部が、前記整流板に衝突することなく前記圧縮機構部側に流れ、前記吸入管から吸入された前記冷媒の残りが、前記整流板に衝突して前記電動機側に分流されるように構成され、
   前記圧縮機構部は、前記吸入管から吸入された前記冷媒の少なくとも一部が吸入される吸入部を有し、
   前記開口部の開口面積をＡ、前記吸入管の軸中心方向から見たときの前記開口部の開口と前記整流板との重複部分の面積をＢとすると、Ａ＞Ｂであり、かつ、前記重複部分は、前記整流板における前記吸入部側に位置し、
   前記吸入管は、前記吸入管の軸中心方向から見たときに、前記開口部の開口の少なくとも一部が、前記吸入部と重複するように構成された、
   スクロール圧縮機。
   
2. 前記整流板における前記重複部分に孔部が設けられた、
   請求項１に記載のスクロール圧縮機。
   
3. 前記整流板は、前記吸入管の軸中心方向から見たときの前記開口部の左右部分を覆うように設けられた、
   請求項２に記載のスクロール圧縮機。
   
4. 前記開口部の直径をｄとすると、前記吸入管と前記整流板との距離は、ｄ／２より大きくｄより小さい、
   請求項２又は請求項３に記載のスクロール圧縮機。
   
5. 前記重複部分の面積Ｂは、前記開口部の開口面積Ａの３０％より大きく７０％より小さい、
   請求項２～４のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機。

Images