スクロール圧縮機
【課題】間欠連通路による起動不良改善を図りつつ、確実に背圧異常上昇回避を図ることができるスクロール圧縮機を提供すること。
【解決手段】スクロール圧縮機は、背圧室１１０と圧縮室１００とを間欠的に連通し、この連通する圧縮室１００の圧力が起動時では背圧室１１０の圧力である背圧より高くなり且つ定常運転時では背圧よりも低くなる当該圧縮室１００につながれる間欠連通路４０と、背圧室１１０から混合流体を背圧弁２６を介して圧縮室１００へ流出する背圧弁流路６０と、背圧弁流路６０の途中に設けられて背圧を中間圧力に制御する背圧弁２６とを備える。下流側背圧弁流路６０ｂ１の下流口は、定常運転時の旋回スクロール３の旋回に伴って、圧力が不連続に急変する領域を含む領域に臨むと共に、間欠連通路４０が圧縮室１００に連通するよりも前か、または、連通すると同時に圧力が不連続に急変する部分の領域に臨む。
【解決手段】スクロール圧縮機は、背圧室１１０と圧縮室１００とを間欠的に連通し、この連通する圧縮室１００の圧力が起動時では背圧室１１０の圧力である背圧より高くなり且つ定常運転時では背圧よりも低くなる当該圧縮室１００につながれる間欠連通路４０と、背圧室１１０から混合流体を背圧弁２６を介して圧縮室１００へ流出する背圧弁流路６０と、背圧弁流路６０の途中に設けられて背圧を中間圧力に制御する背圧弁２６とを備える。下流側背圧弁流路６０ｂ１の下流口は、定常運転時の旋回スクロール３の旋回に伴って、圧力が不連続に急変する領域を含む領域に臨むと共に、間欠連通路４０が圧縮室１００に連通するよりも前か、または、連通すると同時に圧力が不連続に急変する部分の領域に臨む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクロール圧縮機に係り、特に、ヒートポンプ式給湯機の超臨界冷凍サイクルなどに用いられ、背圧室と圧縮室とを間欠的につなぐ間欠連通路と背圧室の混合流体を背圧弁を介して圧縮室に流す背圧弁流路とを有するスクロール圧縮機に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ヒートポンプ式給湯機の超臨界冷凍サイクルに用いられるスクロール圧縮機は、背圧の異常上昇を回避すること、二酸化炭素に代表される作動流体の高圧化による起動不良（背圧の昇圧不足で固定スクロール及び旋回スクロールの離脱状態（旋回スクロールが付勢しない状態）を脱却するために長時間を有すること）を回避することが重要になってきている。
【０００３】
従来のスクロール圧縮機としては、特許文献１（特開２０１１−５２５９０号公報）に示されたものがある。
【０００４】
この特許文献１のスクロール圧縮機では、背圧室と吸込室とを繋ぐ背圧弁流路のうちで、背圧弁より上流側区間である上流側背圧弁流路と背圧室とを間欠的に連通する、という背圧異常上昇回避手段を備えている。この背圧異常上昇回避手段は、旋回スクロールが旋回することによって上流側背圧弁流路と背圧室とを一時的に塞ぎ、この塞いでいる間に、部材の面粗さなどによる背圧弁の弁体と弁座との微小な隙間を通して上流側背圧弁流路内のガス冷媒を下流側背圧弁流路側に漏らして上流側背圧弁流路内の圧力を低下させ、さらに旋回スクロールが旋回することによって上流側背圧弁流路と背圧室とを連通して、この連通した瞬間に背圧室のガス冷媒と油からなる混合流体を上流側背圧弁流路に流入させてその慣性力を弁体に作用させ、これにより背圧弁を開き易くするものである。
【０００５】
また、特許文献１のスクロール圧縮機では、背圧室と閉込み開始直後の圧縮室とを間欠的に連通する間欠連通路を設けている。この間欠連通路は、旋回スクロールのラップ歯先と旋回鏡板の背面を繋ぐ旋回歯先孔と固定スクロールの歯底に設ける固定歯底掘込みからなり、旋回運動による旋回歯先孔の固定歯底での軌跡上に固定歯底掘込みが配置されるものである。係る間欠連通路は、閉込み開始直後の圧縮室と背圧室とを起動時に連通するので、起動時の背圧を上昇させる手段として機能する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−５２５９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の背圧異常上昇回避手段では、上流側背圧弁流路と背圧室とが塞がれている間に、背圧弁の弁体と弁座との微小な隙間を通して上流側背圧弁流路内のガス冷媒が下流側背圧弁流路側に漏れて上流側背圧弁流路内の圧力が低下することが前提になっている。しかし、この特許文献１では、背圧弁の弁体と弁座との間に油膜シール部が生じた場合に、上流側背圧弁流路内のガス冷媒が下流側背圧弁流路側に漏れなくなることについては開示されていない。
【０００８】
背圧弁の弁体と弁座との間に油膜シール部が生じた場合の背圧異常上昇のメカニズムを、図１４及び図１６を参照しながら以下に説明する。
【０００９】
まず、背圧弁の弁体にかかる力を示す図１６を参照しながら説明する。図１６は特許文献１及び本発明の第１実施形態における背圧弁の弁体にかかる力を示す説明図である。なお、図１４及び図１６において、理解を容易にするために、本発明の第１実施形態の符号と同じ符号を括弧内に表示してある。
【００１０】
図１６から明らかな通り、弁体を弁座へ押圧する弁体押圧力は、弁ばねによる復元力と、弁座外径内面積にかかる弁体の反弁座側の領域の圧力による流体押圧力と、の合力である。弁体の反弁座側の領域の圧力は、背圧弁流路下流口が臨む領域の圧力であるため、特許文献１の場合は吸込圧である（図１４参照）。一方、弁体を弁座から離間させる弁体離間力は、弁座内径内面積にかかる弁体の弁座側の領域の圧力による流体離間力と、弁座と弁体との間にある油による油膜力と、の合力である。弁体の弁座側の領域の圧力は、油膜シール部がある場合には、背圧弁流路上流口が臨む領域の圧力であるため、背圧と同じ圧力である。
【００１１】
背圧が上昇して弁体離間力が弁体押圧力よりも大きくなった時に、背圧弁が開口して背圧室内の油及び作動流体からなる混合流体が流出し、背圧が下がる。背圧が下がって弁体離間力が上記弁体押圧力よりも小さくなった時に、背圧弁が閉じて背圧室内に混合流体が溜まり、背圧が上がる。このように、背圧弁の自律的な開度調整で背圧が制御される。
【００１２】
弁座が線状であれば、理論的には油膜力が無くなるけれども、実際には油のシール領域があるため、油膜力が存在する。背圧弁が閉じている場合、弁座と弁体との間にある油膜は、背圧弁流路を仕切る油膜シール部となっていることから、油膜は分子的な力で弁座と弁体間に留まっていると考えられる。このような油膜の構造は、周囲の流体領域に接する油膜部分がシール部となり、その内部が圧力不確定部になっている、と模式的にとらえることができる。よって、油膜力の大きさは、油膜内の圧力不確定部があるために、不確定になる。この結果、弁体押圧力に対抗する弁体離間力が不確定になってしまい、油膜圧力不確定部の圧力が低圧になった時に背圧異常上昇が発生するおそれがある。
【００１３】
係る背圧異常上昇の発生に対する特許文献１の背圧異常上昇回避手段について、その背圧異常上昇回避作用メカニズムを図１４を参照しながら説明する。図１４は特許文献１のスクロール圧縮機の背圧弁周囲の模式図である。
【００１４】
この背圧異常上昇回避手段は、上流側背圧弁流路と背圧室とを間欠的に連通すると共に、背圧弁の弁体と弁座との隙間を通して上流側背圧弁流路内のガス冷媒を下流側背圧弁流路側に漏らして上流側背圧弁流路内の圧力を低下させるものである。その上流側背圧弁流路の間欠化は、背圧室油導入路から背圧室へ定常的に流入する油の流出路を定期的にせき止め、せき止めて居る間に背圧が一時的に昇圧すると共に上流側背圧弁流路内の圧力が低下し、その背圧の昇圧分及び上流側背圧弁流路内の圧力低下分で起こる流体の流れを背圧弁の弁体に衝突させ、その衝突に伴う衝撃的な弁体離間力によって背圧弁を開放しようとするものである。
【００１５】
ここで、弁体へ衝突する流れが生じるためには、上流側背圧弁流路内の圧力低下及び弁体に衝突した後にその流れが抜ける流路が必要であるが、弁体と弁座の隙間は油膜で満たされている場合には、上流側背圧弁流路内の圧力低下がなく、さらに、弁体に衝突した後にその流れが抜ける流路もないことなる。つまり、油膜シール部が破断されていなければ、弁体に衝突する流れが発生できない。このため、上流側背圧弁流路の間欠化による弁体に衝突する流れで油膜シール部が破断する、という背圧異常上昇回避作用メカニズムは生じない。
【００１６】
上流側背圧弁流路の間欠化によって背圧の異常上昇を回避できる事実があることから、検討した結果、上流側背圧弁流路の間欠化による背圧異常上昇回避作用メカニズムは次のように考えられることが分かった。
【００１７】
上流側背圧弁流路の間欠化によって、背圧室油導入路から背圧室へ定常的に流入する油の流出路を定期的にせき止めて背圧を一時的に昇圧させ、それから背圧室と上流側背圧弁流路とを連通すると、上流側背圧弁流路内に圧力変動が生じ、その圧力変動が油膜シール部を破壊する力の源になると考えられる。弁体は、図１４に示す通り、軸方向の力が釣り合って油膜に浮いた状態となっているから、変化速度の大きい力が作用して大きな加速度がかかると、弁体は軸方向に移動され、油膜が破断されると考えられる。
【００１８】
しかし、図１４で示すように、上流側背圧弁流路の間欠化を備えたスクロール圧縮機の旋回鏡板に背圧室と圧縮室とを間欠的に連通する間欠連通路を設けると、旋回スクロールが固定スクロールに付勢される定常運転時には、太い二点鎖線で示すように、背圧室油導入路から入ってきた油及びその油から発泡した作動流体からなる混合流体の何割かが、間欠連通路を通って背圧室から流出する。なぜならば、間欠連通路は、離脱状態である起動時には、内部漏れによって圧縮室側の圧力が高くなるために、圧縮室の作動流体を背圧室へ流し込んで背圧昇圧を速やかに行う背圧導入路となるが、定常運転時では、連通する圧縮室が閉込み開始後の低圧の圧縮室であるため、背圧室から混合流体を流出させる流出路に役割を変えるためである。この割合をＸ割合とすると、背圧室油導入路から背圧室へ定常的に流入する油の弁流出路を定期的にせき止めて起こす背圧の昇圧幅は（１０−Ｘ）／１０に低下する。このため、背圧の変動速度も（１０−Ｘ）／１０の割合で減少するので、背圧の変動速度が大きく低下した場合に、弁体と弁座間の油膜シール部が破断されず、背圧異常上昇が生ずるおそれがある。
【００１９】
本発明は、係る点に鑑みてなされたものであり、間欠連通路による起動不良改善を図りつつ、確実に背圧異常上昇回避を図ることができるスクロール圧縮機を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
前述の目的を達成するために、本発明では、旋回鏡板とこれに立設する渦巻き状の旋回ラップとを有して旋回運動する旋回スクロールと、固定鏡板とこれに立設する渦巻き状の固定ラップとを有する固定スクロールと、前記旋回ラップと前記固定ラップとを噛合わせて前記旋回スクロールと前記固定スクロールとの間に形成される圧縮室と、前記圧縮室の作動流体の圧力による前記旋回鏡板を前記固定鏡板から引離す向きの引離力に対抗して、前記旋回鏡板を前記固定鏡板側へ付勢する付勢力を前記旋回鏡板の背面側に発生させる背圧室と、圧縮前の作動流体を導く吸込領域と、圧縮後の作動流体を導く吐出領域と、前記吐出領域と前記背圧室とを絞りを伴って連通して、前記吐出領域に保持されている油を前記背圧室へ導入する背圧室油導入路と、前記背圧室と前記圧縮室とを間欠的に連通し、この連通する圧縮室の圧力が起動時では前記背圧室の圧力である背圧より高くなり且つ定常運転時では前記背圧よりも低くなる当該圧縮室につながれる間欠連通路と、前記背圧室から当該背圧室内の油及び作動流体からなる混合流体を背圧弁を介して前記圧縮室へ流出する背圧弁流路と、前記背圧弁流路の途中に設けられ、前記背圧弁流路内の下流側に臨む弁座とこの弁座に当接される弁体とこの弁体を前記弁座側に押圧する弁ばねとを有して前記背圧を前記吸込領域の圧力と前記吐出領域の圧力との中間の圧力に制御する前記背圧弁と、を備えるスクロール圧縮機であって、前記背圧弁流路の前記背圧弁の弁体よりも下流側の流路である下流側背圧弁流路の下流口は、定常運転時の前記旋回スクロールの旋回に伴って、圧力が不連続に急変する領域を含む領域に臨むと共に、前記間欠連通路が前記圧縮室に連通するよりも前か、または、連通すると同時に前記圧力が不連続に急変する部分の領域に臨むものである。
【００２１】
係る本発明のより好ましい具体的な構成例は次の通りである。
（１）前記下流側背圧弁流路の下流口が臨む領域は、異なる圧力領域を仕切る仕切り部が前記下流側背圧弁流路の下流口を横切ることで、前記異なる圧力領域が切り替わる際に前記圧力が不連続に急変する領域を含むこと。
（２）前記背圧弁流路は前記固定スクロールに形成され、前記仕切り部は前記旋回ラップで構成され、前記異なる圧力領域は前記旋回ラップによって仕切られた隣接する旋回外線側圧縮室と旋回内線側圧縮室とで構成されていること。
（３）前記下流側背圧弁流路の下流口が臨む領域は、前記旋回スクロールの旋回に伴って、前記旋回外線側圧縮室の閉込み終了直後から臨む当旋回外線側圧縮室と、前記旋回ラップにより塞がれる領域と、前記旋回内線側圧縮室の閉じ込み終了直後から臨む当該旋回内線側圧縮室とからなる領域とに変遷するものであること。
（４）前記下流側背圧弁流路の下流口は前記固定スクロールの歯底に設けられ、前記仕切り部は前記下流側背圧弁流路の下流口を横切る前記旋回ラップの歯先面で構成されていること。
（５）前記下流側背圧弁流路の下流口の少なくとも一部は、前記固定ラップの外線から前記旋回ラップの厚さをオフセットした線と、前記固定ラップの内線から前記旋回ラップの厚さをオフセットした線との間に設けられていること。
（６）前記下流側背圧弁流路の下流口の全部が、前記固定ラップの外線から前記旋回ラップの厚さをオフセットした線と、前記固定ラップの内線から前記旋回ラップの厚さをオフセットした線との間の中に設けられていること。
（７）前記背圧弁流路の前記背圧弁の弁体よりも上流側の流路である上流側背圧弁流路の上流口は、前記固定鏡板の前記旋回鏡板との摺動面に形成され且つ前記背圧室に常に連通する周囲溝と、前記固定鏡板の前記旋回鏡板との摺動面に形成され且つ前記周囲溝と前記当該上流口とを連通する凹み部とにより、前記背圧室に常に連通されていること。
（８）前記間欠連通路は、前記旋回鏡板から前記旋回ラップの歯先まで貫く旋回歯先孔と、前記固定スクロールの歯底で前記旋回歯先孔の旋回歯先側開口部である歯先口の前記旋回運動による軌跡上に配されて、閉込み開始後の前記圧縮室と前記歯先口をつなぐ掘込みである固定歯底掘込みとから構成されていること。
（９）前記下流側背圧弁流路の下流口が臨む領域は、吸込圧となる吸込空間も含むこと。
（１０）前記下流側背圧弁流路の下流口と前記間欠連通路とがともに閉じる期間を設け、この閉じられた期間後に前記下流側背圧弁流路の下流口が最初に開口すること。
（１１）前記背圧弁流路は前記固定スクロールに形成され、前記下流背圧弁流路の下流口は前記固定ラップの側面に設けられ、前記仕切り部は前記旋回ラップの側面で構成され、前記異なる圧力領域は前記旋回ラップによって仕切られた隣接する旋回外線側圧縮室と旋回内線側圧縮室とで構成されていること。
【発明の効果】
【００２２】
係る本発明のスクロール圧縮機によれば、間欠連通路による起動不良改善を図りつつ、確実に背圧異常上昇回避を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態のスクロール圧縮機の縦断面図。
【図２】図１のスクロール圧縮機の固定スクロールの下面図。
【図３】図１のスクロール圧縮機の旋回スクロールの上面図。
【図４】図２のＷ部の拡大図。
【図５】旋回外線側圧縮室の閉込み開始から旋回スクロールが３０度旋回した時の旋回ラップも含む図２の固定スクロールの下面図。
【図６】図１のスクロール圧縮機の圧縮機構部を図５のＧ−Ｏ１−Ｏ２−Ｇを結ぶ線で断面した図。
【図７Ａ】旋回外線側圧縮室が閉込みを開始した時の図５のＱ部の拡大図。
【図７Ｂ】背圧弁流路が旋回外線側圧縮室と連通を開始した時の図５のＱ部の拡大図。
【図７Ｃ】間欠連通路が旋回外線側圧縮室と連通を開始した時の図５のＱ部の拡大図。
【図７Ｄ】間欠連通路が旋回外線側圧縮室と連通を終了した時の図５のＱ部の拡大図。
【図７Ｅ】背圧弁流路が旋回外線側圧縮室と連通を終了した時の図５のＱ部の拡大図。
【図７Ｆ】旋回内線側圧縮室が閉込みを開始した時の図５のＱ部の拡大図。
【図８】図１のスクロール圧縮機の背圧弁流路の下流口が臨む領域の変遷と当該領域の圧力変化を説明する図。
【図９】図８の要部を拡大すると共に説明文を加えた図。
【図１０】比較例のスクロール圧縮機の背圧弁流路の下流口が臨む領域の変遷と当該領域の圧力変化を説明する図。
【図１１】本発明の第２実施形態のスクロール圧縮機の図４に相当する図。
【図１２】本発明の第３実施形態のスクロール圧縮機の図４に相当する図。
【図１３】本発明の第４実施形態のスクロール圧縮機の図４に相当する図。
【図１４】特許文献１のスクロール圧縮機の背圧弁周囲の模式図。
【図１５】図１のスクロール圧縮機の背圧弁周囲の概略拡大模式図。
【図１６】特許文献１及び図１のスクロール圧縮機における背圧弁の弁体にかかる力を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の複数の実施形態のスクロール圧縮機について図を参照しながら説明する。各実施形態の図における同一符号は同一物または相当物を示す。
【００２５】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態のスクロール圧縮機を、図１から図１０、図１５及び図１６を参照しながら説明する。本実施形態のスクロール圧縮機は、ヒートポンプ式給湯機の超臨界冷凍サイクルなどに用いられるものである。本実施形態のスクロール圧縮機は、背圧室１１０へ導入した吐出圧の油や作動流体からなる混合流体を、背圧弁２６を介して背圧より低い圧力領域と繋いだ背圧弁流路６０により背圧弁２６を開度調整しつつ流すことで背圧制御を行い、その背圧で旋回スクロール３を固定スクロール２へ付勢する背圧弁付勢式スクロール圧縮機に関し、特に背圧弁２６の開口動作不良で生じる背圧異常上昇を確実に回避する手段を備えたものである。
【００２６】
まず、スクロール圧縮機１の全体構成を、主に図１を参照しながら説明する。図１は本発明の第１実施形態のスクロール圧縮機１の縦断面図である。
【００２７】
スクロール圧縮機１は固定スクロール２と旋回スクロール３とを上下に配置して備えている。固定スクロール２は固定鏡板２ａとこれに立設する渦巻状の固定ラップ２ｂとを有する。旋回スクロール３は旋回鏡板３ａとこれに立設する渦巻き状の旋回ラップ３ｂとを有する。これらの固定ラップ２ｂと旋回ラップ３ｂとを噛合わせることで、固定スクロール２と旋回スクロール３との間に圧縮室１００を形成する。
【００２８】
このスクロール圧縮機１は、旋回ラップ３ｂの巻終り側の両側面を固定スクロール２の固定ラップ２ｂとの噛合いに用いる非対称歯形のスクロール圧縮機である。この非対称歯形のスクロール圧縮機１では、固定スクロール２の内線の巻終りである内線側固定巻終りはβ（図２参照）の位置となり、他方、固定スクロール２の外線の巻終りである外線側固定巻終りはγ（図２参照）の位置となる。これらの内線側固定巻終りβと外線側固定巻終りγとは、固定ラップ歯溝をはさんで径方向に対向する位置にある。
【００２９】
固定スクロール２の鏡板外辺部２ｄの下面である固定鏡板面２ｕがフレーム４の上面に載置され、鏡板外辺部２ｄからフレーム４に至るボルトにより固定スクロール２がフレーム４に固定されている。一方、旋回スクロール３の鏡板背面に設けられた旋回軸受２３にクランク軸６の偏心ピン部６ａが挿入されている。主軸受２４で回転支持されたクランク軸６の回転により旋回スクロール３が旋回運動する。
【００３０】
この旋回スクロール３の背面には、フレーム４によって背圧室１１０が形成されている。背圧室１１０内には、旋回スクロール３とフレーム４との間にオルダムリング５が設けられ、このオルダムリング５により旋回スクロール３の自転が阻止される。また、背圧室１１０内の圧力である背圧は、後述する作用によって、吐出圧と吸込圧との間の圧力である中間圧に保持される。また、偏心ピン部６ａの上端面と旋回スクロール３の下面との間に形成される旋回軸受室１１５は、吐出圧力であるケーシング８下部の貯油部１２５から油が供給されるため、吐出圧となっている。従って、旋回スクロール３は、背圧室１１０の中間圧と旋回軸受室１１５の吐出圧とを引付力付加手段として、固定スクロール２へ付勢される。換言すれば、圧縮室１００の作動流体の圧力による旋回鏡板３ａを固定鏡板２ａから引離す向きの引離力に対抗して、旋回鏡板３ａを固定鏡板２ａ側へ付勢する付勢力付与手段として、旋回鏡板の背面側に発生させる旋回軸受室１１５及び背圧室１００が設けられている。
【００３１】
作動流体を圧縮室１００へ導くため、固定スクロール２に設けられた吸込穴２ｙ（図２参照）に吸込パイプ５０が圧入されている。この吸込穴２ｙには、圧縮機の停止直後に作動流体が逆流することを防止するため、逆止弁７０が吸込パイプ５０の下端部近傍に設けられている。固定スクロール２の中央部付近には、圧縮室１００で圧縮された作動流体を吐出させるための吐出穴２ｆが形成されている。固定鏡板２ａには、複数のバイパス穴２ｅ（図１、図２参照）を設け、各々のバイパス穴２ｅにはバイパス弁（過圧縮防止弁またはリリース弁ともいう）２２が設けられている。バイパス穴２ｅが連通している圧縮室１００の圧力が吐出圧である固定背圧室１２０の圧力より上昇すると、バイパス弁２２が開いて作動流体が過圧縮されるのを抑制するようになっている。なお、本実施形態では、作動流体として二酸化炭素のような超高圧の作動流体を用いている。
【００３２】
クランク軸６の中央には、縦（軸方向）に貫通する給油穴６ｂが設けられている。貯油部１２５内の吐出圧となっている油は、クランク軸６の下端に圧入された給油パイプ６ｘ及び給油穴６ｂなどの給油路を介して、旋回軸受室１１５及び主軸受２４などに供給される。クランク軸６には、回転バランスを取るために、フレーム４よりも下方にシャフトバランス８０とカウンターバランス８２とが設けられている。カウンターバランス８２はモータ７のロータ７ａの下方に固定されている。
【００３３】
モータ７はロータ７ａとステータ７ｂとから構成されている。ロータ７ａはクランク軸６に焼き嵌めまたは圧入により取り付けられている。ステータ７ｂは、円筒ケーシング８ａに焼き嵌めまたは圧入して固定されている。このステータ７ｂとロータ７ａとが径方向に均一なギャップを保つように、フレーム４が円筒ケーシング８ａにタック溶接されている。
【００３４】
円筒ケーシング８ａの側面には、ケーシング８内のモータ室上部に連通するように、吐出パイプ５５が設けられている。吐出穴２ｆから固定背面室１２０に吐出された作動流体は、フレーム４の下方のモータ室に流入され、作動流体中に含む油を分離して吐出パイプ５５から冷凍サイクルに吐き出される。
【００３５】
円筒ケーシング８ａ内の下部には、クランク軸６の下部を支持する副軸受２５を取り付けるための下フレーム３５が円筒ケーシング８ａに固定して配置されている。副軸受２５は、ボール２５ａとボールホルダ２５ｂで構成され、クランク軸６が撓んでも片当りが生じない構成となっている。ボールホルダ２５ｂは下フレーム３５にねじ止めまたは溶接により固定配置されている。
【００３６】
円筒ケーシング８ａの上部には上ケーシング８ｂが溶接され、下部には底ケーシング８ｃが溶接されており、これらにより密閉型のケーシング８が構成されている。なお、上ケーシング８ｂには、モータ７に電力を供給するためのモータ線をつなぐハーメチック端子２２０が溶接で取り付けられている。固定スクロール２に圧入された吸込パイプ５０もこの上ケーシング８ｂに溶接されている。ケーシング８内には、組立ての適当な段階で油が封入される。この油は、ケーシング８の底ケーシング８ｃと下フレーム３５との間に形成される貯油部１２５に溜められる。なお、固定背面室１２０は、上ケーシング８ｂと固定スクロール２との間に形成されている。
【００３７】
次に、スクロール圧縮機１の定常運転時における基本的動作を説明する。
【００３８】
モータ７によりクランク軸６を回転させると、旋回スクロール３が旋回運動する。これにより、吸込パイプ５０から吸入された吸込圧の作動流体は、吸込領域１０５（図２参照）を通って、固定スクロール２と旋回スクロール３との噛合いにより形成される圧縮室１００に取り込まれる。圧縮室１００に取り込まれた作動流体は、圧縮室１００が中央へ移動しつつ縮小することによって圧縮され、中央寄りの吐出穴２ｆからケーシング８内の上部空間である固定背面室１２０へ吐出される。つまり、固定背面室１２０は吐出領域の一部である。固定背面室１２０とモータ７が設置された空間（モータ室）は、固定スクロール２及びフレーム４の外周面に設けられた外周溝７１により連通されている。このため、ケーシング８内部は全域が吐出領域となっており、本実施形態のスクロール圧縮機１はいわゆる高圧チャンバ方式のスクロール圧縮機である。
【００３９】
圧縮室１００内の圧力が吐出圧よりも高くなる過圧縮条件では、バイパス弁２２の弁体が開き、圧縮室１００内の作動流体を固定背面室１２０へバイパス穴２ｅを介してバイパスさせる。即ち、バイパス弁２２は圧縮室圧力抑制手段となっている。これにより、不要な仕事である過圧縮を抑制できるため、性能を向上させることができる。
【００４０】
吐出穴２ｆから固定背面室１２０へ流出した作動流体は、固定スクロール２とフレーム４の外周溝７１とを通過してモータ７の上部空間に流入し、吐出パイプ５５から外部へ吐出される。この作動流体中に含まれている油の多くは、固定背面室１２０へ吐出されたとき、ケーシング８の内壁に衝突して分離される。その分離された油は、ケーシング８の内壁や固定スクロール２の外壁及びフレーム４の外壁を伝って、最終的に圧縮機底部の貯油部１２５へ戻る。
【００４１】
モータ７の上部空間に流入した作動流体の一部は、モータ７の外周溝や巻線７ｂ１の隙間を通ってモータ７の下部空間との間を往復した後に、吐出パイプ５５から吐出される。これにより、ステータ７ｂの巻線７ｂ１やモータの積層鋼板に油が付着し易くなり、作動流体中の油の分離が促進される。
【００４２】
貯油部１２５は吐出領域内にあるため、そこに溜まっている油は吐出圧となっている。この貯油部１２５内の油は、吐出圧と背圧の圧力差により、給油パイプ６ｘ及びクランク軸６内の給油穴６ｂなどの給油路を通り、絞り部とみなすことができる旋回軸受２３と主軸受２４とを通った後、背圧室１１０内へ流入する。背圧室１１０へ流入する油は、吐出圧に近い高圧であるため、背圧室１１０の圧力を昇圧させる作用がある。また、その背圧室１１０へ流入した油に溶け込んでいた作動流体は、背圧室１１０へ流入する際、減圧によりガス化するため、これに伴う背圧室１１０の圧力上昇作用もある。これより、給油パイプ６ｘと給油穴６ｂと旋回軸受２３及び主軸受２４からなる貯油部１２５と背圧室１１０を繋ぐ給油路は、両軸受２３，２４を絞りとする背圧室油導入路の役目を担う。
【００４３】
背圧室１１０へ流入した油はオルダムリング５の潤滑も行なう。その後、油は、後述する圧力制御をともなう背圧弁流路６０（図４、図６参照）と間欠連通路４０（図５、図６参照）を通って圧縮室１００に流入し、作動流体と混ざる。つまり、これらの２流路６０，４０は、定常運転時に、作動流体と油との混合流体を背圧室１１０から流出させる働きを有するため、背圧室１１０の圧力を低下させる役割を担う。背圧室１１０の圧力を上げる背圧室油導入路と、背圧室１１０の圧力を下げる間欠連通路４０と、背圧室１１０の圧力を背圧弁２６で制御しながら下げる背圧弁流路６０によって、背圧室１１０の圧力は吸込圧と吐出圧との中間となる背圧に保たれる。このようにして背圧が保たれる背圧室１１０は、吐出圧となる旋回軸受室１１５とともに、旋回スクロール３を固定スクロール２側へ引付ける引付力付加手段となる。換言すれば、圧縮室１００の作動流体の圧力による旋回鏡板３ａを固定鏡板２ａから引離す向きの引離力に対抗して、旋回鏡板３ａを固定鏡板２ａ側へ付勢する付勢力付与手段となる。
【００４４】
次に、間欠連通路４０、背圧弁流路６０及び背圧弁２６に関して、図１〜図１０、図１５〜図１６を参照しながら詳細に説明する。
【００４５】
まず、間欠連通路４０の構成及び動作を、主に図５、図６、図１５及び図１６を参照しながら説明する。図５は旋回外線側圧縮室の閉込み開始から旋回スクロールが３０度旋回した時の旋回ラップも含む図２の固定スクロールの下面図、図６は図１のスクロール圧縮機の圧縮機構部を図５のＧ−Ｏ１−Ｏ２−Ｇを結ぶ線で断面した図、図１５は図１のスクロール圧縮機の背圧弁周囲の概略拡大模式図、図１６は特許文献１及び図１のスクロール圧縮機における背圧弁の弁体にかかる力を示す説明図である。
【００４６】
間欠連通路４０は、背圧室１１０と圧縮室１００とを間欠的に連通し、この連通する圧縮室１００の圧力が起動時では背圧室１１０の圧力である背圧より高くなり且つ定常運転時では背圧よりも低くなる当該圧縮室１００につながれるものである。この間欠連通路４０は、旋回スクロール３の背面から旋回ラップ３ｂの歯先まで貫く旋回歯先孔４０ａと、固定歯底２ｑに設けた固定歯底掘込み４０ｂからなる。固定歯底掘込み４０ｂは、図５に示すように旋回歯先孔４０ａの歯先口４０ａ１の軌跡上に配置され、図６で示すように閉込み開始直後の旋回外線側圧縮室１００ａと短時間だけ間欠的に連通する（図７Ｃ、図７Ｄ及び図８参照）。
【００４７】
スクロール圧縮機１は、圧縮部の漏れが多い状態では、高圧側の圧縮室１００の作動流体が低圧側の圧縮室１００へ漏れ込むため、低圧側の圧縮室１００の圧力が上がるという特徴がある。起動時に発生する離脱状態では、圧縮部の漏れが極端に多いため、前記の特徴により低圧側の圧縮室１００の圧力が吐出圧に近いレベルまで上昇する。この結果、背圧よりも間欠連通路４０が臨む圧縮室１００の圧力の方が高くなり、間欠連通路４０は、背圧室１１０へ圧力を導入する背圧導入路となる。これにより、二酸化炭素のような超高圧の作動流体を用いた場合でも起動時の背圧上昇を速やかに行うことができ、起動不良の時間を短縮できるため、離脱状態で発生する旋回スクロール３の固定スクロール２への不完全な接近と離間の繰返しによる衝突音や摩耗が低減できるという効果がある。一方、旋回スクロール３が固定スクロール２へ付勢される定常運転時では、圧縮部の漏れが少なく、背圧は間欠連通路４０が連通する圧縮室１００の圧力よりも高くなる。このため、間欠連通路４０は、背圧室１１０の作動流体及び油の混合流体を圧縮室１００（本実施形態では、旋回外線側圧縮室１００ａ）へ流出させる、混合流体流出路となる。
【００４８】
なお、この間欠連通路４０は、本実施形態では旋回外線側圧縮室１００ａだけに連通する例としたが、これに限らず、旋回内線側圧縮室１００ｂに連通させるように設定位置を変えた第二固定歯底掘込み４０ｂ’（図２参照）としてもよい。また、両者４０ｂ、４０ｂ’をともに設け、間欠連通路４０が旋回外線側圧縮室１００ａと旋回内線側圧縮室１００ｂの両者へ連通させても良い。この場合、旋回スクロール３が１旋回する間に、背圧室と圧縮室が２回連通するため、起動不良時に、背圧室へ導入する油及び作動流体を倍増でき、起動不良の改善に要する時間を短くできるという効果がある。
【００４９】
次いで、背圧弁流路６０及び背圧弁２６の構成及び動作を、主に図２〜図６を参照しながら説明する。図２は図１のスクロール圧縮機の固定スクロールの下面図、図３は図１のスクロール圧縮機の旋回スクロールの上面図、図４は図２のＷ部の拡大図である。
【００５０】
背圧弁流路６０は、背圧室１１０から当該背圧室１１０内の油及び作動流体からなる混合流体を背圧弁２６を介して圧縮室１００へ流出させるものである。この背圧弁流路６０は固定スクロール２に設けられている。背圧弁流路６０の両端は、固定鏡板面２ｕの凹み部２ｐ１と、固定スクロール２の歯底である固定歯底２ｑとに開口されている。即ち、背圧弁流路６０の上流口は凹み部２ｐ１に開口され、背圧弁流路６０の下流口は固定歯底２ｑに開口されている。凹み部２ｐ１は、固定鏡板面２ｕを一段掘り込んだ周囲溝２ｐと、背圧弁流路６０の上流口とを連通するように、固定鏡板面２ｕを一段掘り込んで形成されている。周囲溝２ｐは、固定鏡板面２ｕの外周部分に全周にわたって形成され、背圧室１１０に常に連通されている。
【００５１】
背圧弁流路６０の途中に、背圧弁２６が設けられている。この背圧弁２６は、背圧を吸込領域の圧力と吐出領域の圧力との中間の圧力に制御するためのものである。背圧弁２６は、背圧弁流路６０内の下流側に臨む弁座２６ｄと、この弁座２６ｄに当接される弁体２６ａと、この弁体２６ａを弁座２６ｄ側に押圧する弁ばね２６ｂと、弁キャップ２６ｃとを有する。
【００５２】
ここで、背圧弁２６の弁体２６ａにかかる力について図１６を参照しながら説明する。弁体２６ａを弁座２６ｄへ押圧する弁体押圧力は、弁ばね２６ｂによる復元力と、弁座外径内面積にかかる弁体２６ａの反弁座側の領域の圧力による流体押圧力と、の合力である。弁体２６ａの反弁座側の領域の圧力は、背圧弁流路下流口６０ｂ１が臨む領域の圧力であるため、本実施形態の場合は圧縮室１００などの圧力である。一方、弁体２６ａを弁座２６ｄから離間させる弁体離間力は、弁座内径内面積にかかる弁体２６ａの弁座側の領域の圧力による流体離間力と、弁座２６ｄと弁体２６ａとの間にある油による油膜力と、の合力である。弁体２６ａの弁座側の領域の圧力は、油膜シール部がある場合には、背圧弁流路上流口６０ａ１が臨む領域の圧力であるため、背圧と同じ圧力である。背圧が上昇して弁体離間力が弁体押圧力よりも大きくなった時に、背圧弁２６ａが開口して背圧室１１０内の油及び作動流体からなる混合流体が流出し、背圧が下がる。背圧が下がって弁体離間力が弁体押圧力よりも小さくなった時に、背圧弁２６ａが閉じて背圧室１１０内に混合流体が溜まり、背圧が上がる。このように、背圧弁２６ａの自律的な開度調整で背圧が制御される。
【００５３】
ここで、背圧弁２６の製作方法について説明する。まず、背圧弁流路６０を構成する縦の長穴の途中に固定鏡板２ａの上面から弁穴２ｋを開ける。弁穴２ｋの下方に開けた穴に、背圧弁流路６０の穴及び弁座２６ｄを有する別ピース２６ｅを圧入する。弁穴２ｋの底部に弁座２６ｄが設けられることとなる。これにより、弁座２６ｄの表面を精度良く仕上げることができるため、弁体２６ａと弁座２６ｄのシール性を高めて、背圧弁２６の閉動作を確実にできるという効果がある。弁座２６ｄは、図６で示すように、背圧弁流路２６の下流側を臨む向きに配置されている。そして、この弁座２６ｄに弁体２６ａを載せ、弁体２６ａを弁座２６ｄへ押圧するように弁ばね２６ｂを設置する。この弁ばね２６ｂは、弁体２６ａが弁座２６ｄから離れるにつれて弁座２６ｄ側へ押し戻す力が単調に増大する復元力を発生させるものである。これより、この背圧弁２６を流れる流体が極端に増加して、弁体２６ａが弁座２６ｄから離れてしまっても、流量が元に戻れば、弁体２６ａを弁座２６ｄへ押圧する初期状態へ復帰させることができる。最後に、弁穴２ｋと吐出領域である固定背面室１２０を仕切る弁シール２６ｃを弁穴２ｋの上部に圧入する。ここで、弁シール２６ｃは、弁ばね２６ｂの固定としても用い、さらに、弁ばね２６ｂの中心軸が圧縮によって曲がることを抑制するために、弁ばね２６ｂの中心を通る突起部２６ｃ１を設けている。
【００５４】
背圧弁流路６０は、弁座２６ｄと弁体２６ａと間のシール部を境に、上流側背圧弁流路６０ａと下流側背圧弁流路６０ｂとに二分される。上流側背圧弁流路６０ａは別ピース２６ｅによって構成されている。上流側背圧弁流路６０ａの凹み部２ｐ１に設けた開口部を背圧弁流路上流口６０ａ１と呼称し、下流側背圧弁流路６０ｂの固定歯底２ｑに設けた開口部を背圧弁流路下流口６０ｂ１と呼称する。背圧弁流路上流口６０ａ１は、凹み部２ｐ１及び周囲溝２ｐを介して、常に背圧室１１０と連通されている。
【００５５】
背圧弁流路下流口６０ｂ１は、図４及び図５に示すように、固定歯底２ｑのうちで旋回ラップ３ｂの歯先が掃引し、少なくともある時間に圧縮室１００へ臨む箇所に設けられている。具体的には、背圧弁流路下流口６０ｂ１は、定常運転時の旋回スクロール３の旋回に伴って、圧力が不連続に急変する領域を含む領域に臨むと共に、間欠連通路４０が圧縮室１００に連通するよりも前に圧力が不連続に急変する部分の領域に臨むものである。このため、弁体押圧力は、後述するように、旋回スクロールが１旋回する毎に周期的変化を起こすと共に、圧力が不連続に急変することによって弁体２６ａにかかる力の変化速度が非常に大きくなるため、弁体２６ａと弁座２６ｄとの間の油膜シール部を破断することができ、背圧弁２６の開口動作不良を防止でき、背圧の異常上昇を回避することができる。この背圧異常上昇回避手段は、背圧弁流路６０の下流側背圧弁流路６ｂの圧力変動を利用しており、背圧を利用していないため、間欠連通路４０の動作によって背圧が低下しても、下流側背圧弁流路６ｂの圧力変動に影響がない。これにより、間欠連通路による起動不良改善を維持しながら、背圧異常上昇回避を両立できるスクロール圧縮機を提供できるという効果がある。かかる背圧異常上昇回避手段による効果は、実際の圧縮機で確認済みである。
【００５６】
なお、弁体２６ａがゆっくり軸方向に移動して弁体２６ａと弁座２６ｄの隙間がゆっくり拡大しても、その間の油膜は周囲に浮遊する油ミストや弁座２６ｄ及び弁体２６ａのシール部周囲に付着している油を主として表面張力に起因する力により吸収することで維持され、油膜シール部は破壊されない。弁体２６ａが急激に移動すると、弁体２６ａと弁座２６ｄ間の拡大速度が大きく、油膜周囲からの油の補給が追いつかないため、油膜が破断してしまうと考えられる。
【００５７】
そして、背圧弁流路下流口６０ｂ１が臨む領域は、異なる圧力領域を仕切る仕切り部が背圧弁流路下流口６０ｂ１を横切ることで、異なる圧力領域が切り替わる際に圧力が不連続に急変する領域を含むものである。ここで、仕切り部は旋回ラップ３ｂで構成され、異なる圧力領域は旋回ラップ３ｂによって仕切られた隣接する旋回外線側圧縮室１００ａと旋回内線側圧縮室１００ｂとで構成される。また、背圧弁流路下流口６０ｂ１が臨む領域は、旋回スクロール３の旋回に伴って、旋回外線側圧縮室１００ａの閉込み終了直後から臨む当旋回外線側圧縮室１００ａと、旋回ラップにより塞がれる領域と、前記旋回内線側圧縮室の閉じ込み終了直後から臨む当該旋回内線側圧縮室とからなる領域とに変遷するものである。
【００５８】
背圧弁流路下流口６０ｂ１は、図４に示すように、旋回ラップ３ｂの厚さよりも小さな直径としつつ、固定歯底２ｑのうちで、旋回外線側圧縮室１００ａが閉込みを開始した時の旋回外線が接近してくる固定歯底の内側にあり、且つ、旋回内線側圧縮室１００ｂが閉込みを開始した時の旋回内線よりも旋回内線が接近してくる外側の領域（図４中の右下がりのハッチング領域）に設けている。これより、背圧弁流路下流口６０ｂ１が臨む領域は、常に圧縮途中の圧縮室１００ａまたは１００ｂへ臨むことになり、吸込領域１０５へ臨むことは無い。この結果、背圧弁流路下流口６０ｂ１が臨む領域の圧力変化速度は大きくなり、弁体にかかる力の変化速度が大きくなる。さらに、背圧弁流路下流口６０ｂ１がこのような箇所に設定された場合、旋回ラップ３ｂの歯先が背圧弁流路下流口６０ｂ１を横切る時、旋回ラップ３ｂの歯先は異なる圧力となっている圧縮室１００ａ、１００ｂを仕切る仕切り部となっているため、背圧弁流路下流口６０ｂ１が臨む領域は、異なる圧力の圧縮室１００ａまたは１００ｂに切り替わり、圧力が不連続的に急変する領域となる。即ち、背圧弁流路下流口６０ｂ１が臨む領域の圧力変化速度は極めて大きなものとなるため、弁体２６ａにかかる力の変化速度は同様に極めて大きくなる。その結果、弁体２６ａにかかる力の変化速度が極めて大きくなるため、弁体２６ａと弁座２６ｄ間の油膜シール部が破断するべき時に容易に破断できる。これによって、背圧弁２６の開口動作を極めて良好に保つことができるため、背圧の異常上昇をより確実に回避することができる。
【００５９】
さらに、背圧弁流路下流口６０ｂ１は、図４に示すように、固定歯底２ｑのうちで、両側に立設する固定ラップ２ｂから旋回ラップ３ｂの厚さだけオフセットした二本の線よりもラップ溝中央寄りの領域（図４中の左下がりのハッチング領域）に少なくとも一部を設けている。これより、背圧弁流路下流口６０ｂ１が臨む領域は、旋回外線側圧縮室１００ａと旋回内線側圧縮室１００ｂとが交互に切り替わることになる。これより、旋回スクロール２が１回旋回する間に、背圧弁流路下流口６０ｂ１が臨む領域は、２回の圧縮室切り替えが発生することになる。よって、背圧弁流路下流口６０ｂ１が臨む領域の圧力が不連続的に急変する回数が多くなる。即ち、下流口領域の極めて大きい圧力変化速度となる回数が増加する。つまり、弁体２６ａにかかる力の変化速度が非常に大きくなる回数が増加する。以上より、弁体２６ａと弁座２６ｄとの間の油膜シール部を確実に破断させる時間間隔が短くなるため、この短い時間間隔内に油膜シール部が復帰できる確率は大幅に下がる。
【００６０】
本実施形態では、背圧弁流路下流口６０ｂ１の全部が図４中の左下がりのハッチング領域内に設けられている。換言すれば、背圧弁流路下流口６０ｂ１は、その直径を、旋回ラップ３ｂの歯幅よりも小さい寸法としたため、旋回ラップ３ｂの歯先で背圧弁流路下流口６０ｂ１全体を塞ぐことができる。このため、背圧弁流路６０には閉じられている時間が発生し、背圧室１１０は各圧縮室１００ａ，１００ｂと別々のタイミングで連通する。これより、背圧弁流路６０を介した、圧力の異なる旋回内線側圧縮室１００ａと旋回外線側圧縮室１００ｂの連通による、高圧側圧縮室から低圧側圧縮室への圧縮室間内部漏れは起こらない。よって、漏れ損失が抑制され、エネルギー効率を向上できる。また、背圧弁流路下流口６０ｂ１から流出する混合流体は、全て圧縮室１００に流入することとなり、吸込領域１０５と通じている吸込空間には部分的にも流入しないので、吸込加熱性能の低下を抑制でき、エネルギー効率が向上するという効果がある。
【００６１】
また、背圧弁流路下流口６０ｂ１は、固定歯底２ｑのほぼ中央に設けたため、両圧縮室１００ａ、１００ｂと通じる時間はほぼ同一となる。さらに、非対称歯形であることから、背圧弁流路下流口６０ｂ１が連通しているときの両圧縮室１００ａ、１００ｂの圧力は概略同一となる。このため、背圧弁流路６０を通って各圧縮室１００ａまたは１００ｂへ流入する油量はほぼ同等となる。この油は、圧縮室１００ａ、１００ｂのシール性を向上する役割を担うため、両圧縮室１００ａ、１００ｂのシール性がともに向上し、これにより、圧縮室１００ａ、１００ｂ間の漏れが抑制されて性能が向上するという効果がある。
【００６２】
ここで、間欠連通路４０が旋回外線側圧縮室１００ａだけに連通していることを考慮し、背圧弁流路下流口６０ｂ１を固定歯底２ｑの中央よりも固定外線側寄りに設けて、各圧縮室１００ａ、１００ｂへの給油量を高精度で同等にすればなお良い。これにより、さらに圧縮室間の漏れが抑制されて性能が向上するという効果がある。反対に、第二固定歯底掘込み４０ｂ’だけを設けた場合には、背圧弁流路下流口６０ｂ１を固定内線側寄りに設けることで、前記と同様の効果をえることができる。また、固定歯底掘込み４０ｂと第二固定歯底掘込み４０ｂ’の両方を設けた場合には、背圧弁流路下流口６０ｂ１を固定歯底２ｑのほぼ中央に設けたままとすることで、両圧縮室への給油量を同等とすることができ、圧縮室間の漏れを抑制して圧縮機の高効率化を実現出来るという効果がある。
【００６３】
次に、背圧弁流路６０の圧縮室１００への開口タイミングと、間欠連通路４０の圧縮室１００への開口タイミングの関係を、図７〜図１０を参照しながら説明する。図７の各図は旋回スクロールの旋回に伴って変化する図５のＱ部の拡大図、図８は図１のスクロール圧縮機の背圧弁流路の下流口が臨む領域の変遷と当該領域の圧力変化を説明する図、図９は図８の要部を拡大すると共に説明文を加えた図、図１０は比較例のスクロール圧縮機の背圧弁流路の下流口が臨む領域の変遷と当該領域の圧力変化を説明する図である。
【００６４】
図７Ａは旋回外線側圧縮室が閉込みを開始した時の状態を示す。これが図８におけるクランク角Ａの時点である。旋回外線側圧縮室１００ａが閉込みを開始した状態では、下流側背圧弁通路６０ｂと圧縮室１００（旋回外線側圧縮室１００ａ及び旋回内線側圧縮室１００ｂ）とは連通しておらず、旋回歯先孔４０ａと固定歯底掘込み４０ｂとは連通していない。即ち、間欠連通路４０及び背圧弁流路６０は、何れも圧縮室１００に開いておらず、閉じている。
【００６５】
間欠連通路４０及び背圧弁流路６０が何れも閉じた期間では、背圧室１１０の圧力は背圧室油導入路から流入する油とそこから発泡する作動流体との混合流体によってゆっくりと昇圧する。この期間の背圧弁流路下流口６０ｂ１は旋回ラップ３ｂの歯先面で塞がれており、この場合の背圧弁流路下流口６０ｂ１の圧力は塞がれる直前に臨んでいた旋回内線側圧縮室１００ｂの圧力となる（図８のクランク角Ａの圧力を参照）。
【００６６】
図７Ｂは図７Ａからわずかに旋回スクロール３が旋回した状態を示す。旋回ラップ３ｂは図７Ａから概略右方向へ動く。この移動で、背圧弁流路下流口６０ｂ１が旋回ラップ３ｂの歯先から外れて、図７Ｂに示すように旋回外線側圧縮室１００ａへ臨み始める。これが図８におけるクランク角Ｂの時点である。図８から明らかな通り、この時の旋回ラップ３ｂの歯先は、圧縮途中のかなり高圧となっている旋回内線側圧縮室１００ｂと閉込み開始直後の吸込圧に近い旋回外線側圧縮室１００ａとの仕切り部となっていることから、背圧弁流路下流口６０ｂ１が臨む領域は、図８に圧力急変と表示すように、異なる圧力領域１００ａに切り替わる圧力不連続領域となっている。これより、このタイミングにおける圧力変動速度は極めて高くなる。このため、弁体２６ａにかかる力の変化速度は甚だしく大きくなる。よって、このタイミングで、背圧弁２６の油膜は確実に破断するため、背圧弁２６は確実に背圧弁制御を行うことができるようになる。
【００６７】
本実施形態では、背圧弁流路６０と間欠連通路４０がともに閉じた閉口期間から最初に開口する流路を背圧弁流路６０としている。換言すれば、間欠連通路４０が圧縮室１００ａに連通するよりも前に圧力が不連続に急変する部分の領域に臨むようにしている。即ち、間欠連通路４０が圧縮室１００ａに連通する図８のクランク角Ｃよりも前のクランク角Ｂの時点で背圧弁流路下流口６０ｂ１が圧縮室１００ａに臨むようにしている。これによって、背圧弁流路下流口６０ｂ１が臨む圧縮室１００ａの圧力急変幅を著しく大きくできるので、背圧弁２６の油膜は確実に破断することができる。なお、間欠連通路４０が圧縮室１００ａに連通した後に背圧弁流路下流口６０ｂ１が圧縮室１００ａに臨むようにした場合を比較例として図１０に示すが、この比較例では、圧力急変幅が減少してしまうので、背圧弁２６の油膜の破断が難しくなってしまうという問題が生ずる。
【００６８】
また、間欠連通路４０が圧縮室１００ａに連通することによる背圧の低下が起こる前、即ち、流体離間力（図１６参照）が低下する前に、弁体２６ａと弁座２６ｄ間の油膜シール部を破断する動作を起こしている。流体離間力は、図１６から明らかな通り、油膜を切断する向きの力であるから、両閉口期間から最初に開口する流路を背圧弁流路６０とすることで、背圧弁２６の油膜を一層確実に破断できる。このため、背圧弁２６は一層確実に背圧制御動作を行うことができるようになり、背圧異常上昇を一層確実に回避できる。
【００６９】
図７Ｃは図７Ｂからわずかに旋回スクロール３が旋回した状態を示す。旋回ラップ３ｂは図７Ｂから概略右方向へ動く。この移動で、歯先口４０ａ１が固定歯底掘込み４０ｂに臨み始め、さらに、固定歯底掘込み４０ｂが旋回外線側圧縮室１００ａに臨んでいるため、間欠連通路４０が開く。これが図８におけるクランク角Ｃの時点である。図８及び図９から明らかなように、旋回外線側圧縮室１００ａの圧力は吸込圧からあまり昇圧していないために背圧よりも低い。この間欠連通路４０は背圧室１１０の混合流体が圧縮室１００ａへ流れる混合流体流出路を構成する。
【００７０】
図７Ｄは旋回スクロール３が図７Ｃから３０度程旋回した状態を示す。旋回ラップ３ｂは図７Ｃから概略右上方向へ動く。この移動で、歯先口４０ａ１は、固定歯底掘込み４０ｂから外れ、間欠連通路４０が閉じる。これが図８におけるクランク角Ｄの時点である。図８から明らかなように、旋回外線側圧縮室１００ａの吸込圧からの昇圧量は依然として小さいため、間欠連通路４０は、間欠連通路４０が開いている間、常に混合流体流出路となっている。
【００７１】
図７Ｅは旋回スクロール３が図７Ｄから１２０度程旋回した状態を示す。この図７Ｅにおける旋回ラップ３ｂは概略左方向へ動く。図７Ｂから開いていた背圧弁流路６０がこのタイミングで閉じ、再び、両閉口期間に入る。これが図８におけるクランク角Ｅの時点である。
【００７２】
図７Ｆは旋回内線側圧縮室１００ｂが閉込みを開始した状態を示す。これが図８におけるクランク角Ｆの時点である。このタイミングでは依然として、背圧弁流路６０と間欠連通路４０がともに閉じる閉口期間が継続している。
【００７３】
その後の変化は、図８から明らかな通り、まず、背圧弁流路６０がもう一方の旋回内線側圧縮室１００ｂと開口し、その状態が１５０度程継続した後、図７Ａの状態に戻る。そして、以上の変化を繰り返す。
【００７４】
背圧弁流路６０が旋回内線側圧縮室１００ｂと開口した時は、図７Ｂの場合と同様に、下流口領域の圧力が急変するため、背圧弁の油膜が確実に破断し、背圧開口動作を起こすため、背圧異常上昇を確実に回避する。このように、旋回スクロール３が１旋回する間に、下流口領域の圧力急変が２回起こるのは、前記したとおり、背圧弁流路下流口６０ｂ１を、固定歯底２ｑのうちで、両側に立設する固定ラップ２ｂから旋回ラップ３ｂの厚さだけオフセットした二本の線よりもラップ溝中央寄りの領域（図４中の左下がりのハッチング領域）に設けているためである。
【００７５】
本実施形態の背圧弁流路６０は、背圧弁流路下流口６０ｂ１を、固定歯底２ｕの溝幅中央線に沿って、固定巻終りβ、γから概略２７０度中央へ入った位置に設けている。これにより、背圧弁流路６０を、旋回ラップ３ｂの巻終りが固定ラップ２ｂと接した後の閉込み開始後の空間である圧縮室１００ａ、１００ｂにのみ開口させることができ、吸込領域１０５と通じている吸込空間（ラップ間に形成されている吸込領域）には決して連通しない。これにより、背圧室１１０からの高温の油（作動流体も含む）が吸込領域１０５に流入するのを防止できるから、吸込加熱性能低下を抑制でき、エネルギー効率が向上するという効果がある。
【００７６】
本実施形態によれば、背圧が異常上昇しなくなるため、両スクロールの鏡板部で発生する摺動損失の増大や摩耗が回避でき、性能及び信頼性を向上できる。さらに、二酸化炭素のような超高圧の作動流体の場合に課題となる起動時の背圧昇圧を速やかに行うことができるため、起動から両スクロールが付勢し合う通常状態への過渡的状態である離脱状態を短時間で乗り切ることができ、離脱状態で発生する旋回スクロールの固定スクロールへの不完全な接近と離間の繰返しによる衝突音や摩耗が低減できる。
ところで、本実施形態は、背圧弁流路下流口６０ｂ１が、圧力が不連続に急変する領域を含む領域へ臨んだ後に、間欠連通路４０が圧縮室１００へ連通するものであったが、これに限らず、背圧弁流路下流口６０ｂ１が、圧力が不連続に急変する領域を含む領域へ臨むと同時に、間欠連通路４０が圧縮室１００へ連通するものであっても、良い。これを実現するには、図７（Ｂ）時に、旋回歯先孔４０ａが固定歯底掘込み４０ｂと連通を開始するような配置とすればよい。この場合にも、前記した効果と全く同様の効果を奏する。
【００７７】
（第２実施形態）
次に、本発明のスクロール圧縮機の第２実施形態を、図１１を参照しながら説明する。
【００７８】
この第２実施形態では、背圧弁流路６０の下流口のごく一部を固定歯底２ｑのうちで旋回外線側圧縮室１００ａが閉込みを開始した時の旋回外線が接近してくる固定歯底の外側に設け、かつ、旋回内線側圧縮室１００ｂが閉込みを開始した時の旋回内線よりも旋回内線が接近してくる内側の領域（図９中の右下がりのハッチング領域）に設けた吸込連通背圧弁流路下流口６０ｂ１αとする以外の構成については、上述した第１実施形態と基本的には同一であるので、重複する説明は省略する。
【００７９】
この第２実施形態の構成により、吸込連通背圧弁流路下流口６０ｂ１αは、吸込領域１０５と連通する吸込空間（ラップ間に形成されている吸込領域）にもわずかに臨むため、わずかな油が吸込空間に流入する。高温の油でも、吸込空間に全く油を供給しない場合に比べると、圧縮室のシール性が向上し、それによるエネルギー効率の向上効果が、吸込加熱によるエネルギー効率の低下を上回るため、背圧弁流路の下流口をわずかにずらすだけで、小さいけれども、エネルギー効率の向上を実現できるという効果がある。
【００８０】
（第３実施形態）
次に、本発明のスクロール圧縮機の第３実施形態を、図１２を参照しながら説明する。
【００８１】
この第３実施形態は、背圧弁流路６０の下流口の全域を、固定歯底２ｑのうちで、固定ラップ２ｂの外線から旋回ラップ３ｂの厚さだけオフセットした線よりも固定ラップ外線寄りに設けた、旋回外線側非連通背圧弁流路下流口６０ｂ１βとした場合、若しくは、背圧弁流路６０の下流口の全域を、固定歯底２ｑのうちで、固定ラップ２ｂの内線から旋回ラップ３ｂの厚さだけオフセットした線よりも固定ラップ内線寄りに設けた、旋回内線側非連通背圧弁流路下流口６０ｂ１γとした場合であり、それ以外の構成については、上述した第１実施形態と基本的には同一であるので、重複する説明は省略する。
【００８２】
この第３実施形態の構成により、下流口領域は、旋回スクロール２の１旋回あたり、旋回内線側圧縮室か旋回外線側圧縮室の高圧となっている内側の圧縮室から低圧の外側の圧縮室へ、一回だけ切り替わることになる。このため、確実な油膜シール部破断の回数は減少するが、シール破断時の圧力急変幅が非常に大きくなるため、油膜シール部破断の確実さが増大する。よって、油膜シール破断のインターバルが長くならない高回転域を主たる運転条件とするスクロール圧縮機の場合に適するものである。また、圧力レベルが比較的低く、圧力の変化速度が小さめとなる運転域のスクロール圧縮機にも適する。
【００８３】
（第４実施形態）
次に、本発明のスクロール圧縮機の第４実施形態を、図６及び図１３を参照しながら説明する。
【００８４】
この第４実施形態は、背圧弁流路６０の下流口を、固定歯底２ｑのうちで、固定ラップ２ｂの内線から旋回ラップ３ｂの厚さだけオフセットした線よりも固定ラップ内線寄りに設けるとともに、固定ラップ２ｂの内線側面に設けた、旋回内線側非連通側面設定背圧弁流路下流口６０ｂ１δの場合であり、上述した第３実施形態の旋回内線側非連通背圧弁流路下流口６０ｂ１γと基本的には同一であるので、重複する説明は省略する。
【００８５】
図６の二点鎖線で示すような、固定スクロール２の歯溝角から加工する斜め穴で斜め背圧弁流路６０’を構成できることから、水平の穴と垂直の穴とからなる背圧弁流路を形成する必要がなくなり、固定スクロール外周面からの封止ピン６０ｘも不要となる。さらに、背圧弁流路が閉じる時間が０となる特徴を有するため、軸受の信頼性を向上させる必要から背圧室油導入路による背圧室１１０への流入油量を多く設定するスクロール圧縮機に適する。これにより、背圧弁流路から排出できる油量が増大するため、背圧弁２６の本来の制御値よりも背圧が過大となるのを回避できる。よって、両鏡板２ａ，３ａ間の摺動損失を低減しエネルギー効率を向上できるという効果がある、また、両鏡板２ａ，３ａの摩耗を抑制し、圧縮機の信頼性を向上するという効果もある。この第４実施形態では、固定歯底２ｑにもかかる開口部を設けたが、ラップ側面だけの開口部としてもよい。
【符号の説明】
【００８６】
１…スクロール圧縮機、２…固定スクロール、２ａ…固定鏡板、２ｂ…固定ラップ、２ｄ…鏡板外辺部、２ｅ…バイパス穴、２ｆ…吐出穴、２ｋ…弁穴、２ｐ…周囲溝、２ｐ１…凹み部、２ｕ…固定鏡板面、３…旋回スクロール、３ａ…旋回鏡板、３ｂ…旋回ラップ、４…フレーム、５…オルダムリング、６…クランク軸、６ａ…偏心ピン部、６ｂ…給油穴、６ｘ…給油パイプ、７…モータ、８…ケーシング、２２…バイパス弁、２３…旋回軸受、２４…主軸受、２５…副軸受、２６…背圧弁、２６ａ…弁体、２６ｂ…弁ばね、２６ｃ…弁キャップ、２６ｄ…弁座、３５…下フレーム、４０…間欠連通路、４０ａ…旋回歯先孔、４０ｂ…固定歯底掘込み、５０…吸込パイプ、５５…吐出パイプ、６０…背圧弁流路、６０’…斜め背圧弁流路、６０ａ…上流側背圧弁流路、６０ｂ…下流側背圧弁流路、６０ａ１…背圧弁流路上流口、６０ｂ１…背圧弁流路下流口、６０ｂ１α…吸込連通背圧弁流路下流口、６０ｂ１β…旋回外線側非連通背圧弁流路下流口、６０ｂ１γ…旋回内線側非連通背圧弁流路下流口、６０ｂ１δ…旋回内線側非連通側面設定背圧弁流路下流口、７１…外周溝、１００…圧縮室、１００ａ…旋回外線側圧縮室、１００ｂ…旋回内線側圧縮室、１０５…吸込領域、１１０…背圧室、１１５…旋回軸受室、１２０…固定背面室、１２５…貯油部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクロール圧縮機に係り、特に、ヒートポンプ式給湯機の超臨界冷凍サイクルなどに用いられ、背圧室と圧縮室とを間欠的につなぐ間欠連通路と背圧室の混合流体を背圧弁を介して圧縮室に流す背圧弁流路とを有するスクロール圧縮機に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ヒートポンプ式給湯機の超臨界冷凍サイクルに用いられるスクロール圧縮機は、背圧の異常上昇を回避すること、二酸化炭素に代表される作動流体の高圧化による起動不良（背圧の昇圧不足で固定スクロール及び旋回スクロールの離脱状態（旋回スクロールが付勢しない状態）を脱却するために長時間を有すること）を回避することが重要になってきている。
【０００３】
従来のスクロール圧縮機としては、特許文献１（特開２０１１−５２５９０号公報）に示されたものがある。
【０００４】
この特許文献１のスクロール圧縮機では、背圧室と吸込室とを繋ぐ背圧弁流路のうちで、背圧弁より上流側区間である上流側背圧弁流路と背圧室とを間欠的に連通する、という背圧異常上昇回避手段を備えている。この背圧異常上昇回避手段は、旋回スクロールが旋回することによって上流側背圧弁流路と背圧室とを一時的に塞ぎ、この塞いでいる間に、部材の面粗さなどによる背圧弁の弁体と弁座との微小な隙間を通して上流側背圧弁流路内のガス冷媒を下流側背圧弁流路側に漏らして上流側背圧弁流路内の圧力を低下させ、さらに旋回スクロールが旋回することによって上流側背圧弁流路と背圧室とを連通して、この連通した瞬間に背圧室のガス冷媒と油からなる混合流体を上流側背圧弁流路に流入させてその慣性力を弁体に作用させ、これにより背圧弁を開き易くするものである。
【０００５】
また、特許文献１のスクロール圧縮機では、背圧室と閉込み開始直後の圧縮室とを間欠的に連通する間欠連通路を設けている。この間欠連通路は、旋回スクロールのラップ歯先と旋回鏡板の背面を繋ぐ旋回歯先孔と固定スクロールの歯底に設ける固定歯底掘込みからなり、旋回運動による旋回歯先孔の固定歯底での軌跡上に固定歯底掘込みが配置されるものである。係る間欠連通路は、閉込み開始直後の圧縮室と背圧室とを起動時に連通するので、起動時の背圧を上昇させる手段として機能する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−５２５９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の背圧異常上昇回避手段では、上流側背圧弁流路と背圧室とが塞がれている間に、背圧弁の弁体と弁座との微小な隙間を通して上流側背圧弁流路内のガス冷媒が下流側背圧弁流路側に漏れて上流側背圧弁流路内の圧力が低下することが前提になっている。しかし、この特許文献１では、背圧弁の弁体と弁座との間に油膜シール部が生じた場合に、上流側背圧弁流路内のガス冷媒が下流側背圧弁流路側に漏れなくなることについては開示されていない。
【０００８】
背圧弁の弁体と弁座との間に油膜シール部が生じた場合の背圧異常上昇のメカニズムを、図１４及び図１６を参照しながら以下に説明する。
【０００９】
まず、背圧弁の弁体にかかる力を示す図１６を参照しながら説明する。図１６は特許文献１及び本発明の第１実施形態における背圧弁の弁体にかかる力を示す説明図である。なお、図１４及び図１６において、理解を容易にするために、本発明の第１実施形態の符号と同じ符号を括弧内に表示してある。
【００１０】
図１６から明らかな通り、弁体を弁座へ押圧する弁体押圧力は、弁ばねによる復元力と、弁座外径内面積にかかる弁体の反弁座側の領域の圧力による流体押圧力と、の合力である。弁体の反弁座側の領域の圧力は、背圧弁流路下流口が臨む領域の圧力であるため、特許文献１の場合は吸込圧である（図１４参照）。一方、弁体を弁座から離間させる弁体離間力は、弁座内径内面積にかかる弁体の弁座側の領域の圧力による流体離間力と、弁座と弁体との間にある油による油膜力と、の合力である。弁体の弁座側の領域の圧力は、油膜シール部がある場合には、背圧弁流路上流口が臨む領域の圧力であるため、背圧と同じ圧力である。
【００１１】
背圧が上昇して弁体離間力が弁体押圧力よりも大きくなった時に、背圧弁が開口して背圧室内の油及び作動流体からなる混合流体が流出し、背圧が下がる。背圧が下がって弁体離間力が上記弁体押圧力よりも小さくなった時に、背圧弁が閉じて背圧室内に混合流体が溜まり、背圧が上がる。このように、背圧弁の自律的な開度調整で背圧が制御される。
【００１２】
弁座が線状であれば、理論的には油膜力が無くなるけれども、実際には油のシール領域があるため、油膜力が存在する。背圧弁が閉じている場合、弁座と弁体との間にある油膜は、背圧弁流路を仕切る油膜シール部となっていることから、油膜は分子的な力で弁座と弁体間に留まっていると考えられる。このような油膜の構造は、周囲の流体領域に接する油膜部分がシール部となり、その内部が圧力不確定部になっている、と模式的にとらえることができる。よって、油膜力の大きさは、油膜内の圧力不確定部があるために、不確定になる。この結果、弁体押圧力に対抗する弁体離間力が不確定になってしまい、油膜圧力不確定部の圧力が低圧になった時に背圧異常上昇が発生するおそれがある。
【００１３】
係る背圧異常上昇の発生に対する特許文献１の背圧異常上昇回避手段について、その背圧異常上昇回避作用メカニズムを図１４を参照しながら説明する。図１４は特許文献１のスクロール圧縮機の背圧弁周囲の模式図である。
【００１４】
この背圧異常上昇回避手段は、上流側背圧弁流路と背圧室とを間欠的に連通すると共に、背圧弁の弁体と弁座との隙間を通して上流側背圧弁流路内のガス冷媒を下流側背圧弁流路側に漏らして上流側背圧弁流路内の圧力を低下させるものである。その上流側背圧弁流路の間欠化は、背圧室油導入路から背圧室へ定常的に流入する油の流出路を定期的にせき止め、せき止めて居る間に背圧が一時的に昇圧すると共に上流側背圧弁流路内の圧力が低下し、その背圧の昇圧分及び上流側背圧弁流路内の圧力低下分で起こる流体の流れを背圧弁の弁体に衝突させ、その衝突に伴う衝撃的な弁体離間力によって背圧弁を開放しようとするものである。
【００１５】
ここで、弁体へ衝突する流れが生じるためには、上流側背圧弁流路内の圧力低下及び弁体に衝突した後にその流れが抜ける流路が必要であるが、弁体と弁座の隙間は油膜で満たされている場合には、上流側背圧弁流路内の圧力低下がなく、さらに、弁体に衝突した後にその流れが抜ける流路もないことなる。つまり、油膜シール部が破断されていなければ、弁体に衝突する流れが発生できない。このため、上流側背圧弁流路の間欠化による弁体に衝突する流れで油膜シール部が破断する、という背圧異常上昇回避作用メカニズムは生じない。
【００１６】
上流側背圧弁流路の間欠化によって背圧の異常上昇を回避できる事実があることから、検討した結果、上流側背圧弁流路の間欠化による背圧異常上昇回避作用メカニズムは次のように考えられることが分かった。
【００１７】
上流側背圧弁流路の間欠化によって、背圧室油導入路から背圧室へ定常的に流入する油の流出路を定期的にせき止めて背圧を一時的に昇圧させ、それから背圧室と上流側背圧弁流路とを連通すると、上流側背圧弁流路内に圧力変動が生じ、その圧力変動が油膜シール部を破壊する力の源になると考えられる。弁体は、図１４に示す通り、軸方向の力が釣り合って油膜に浮いた状態となっているから、変化速度の大きい力が作用して大きな加速度がかかると、弁体は軸方向に移動され、油膜が破断されると考えられる。
【００１８】
しかし、図１４で示すように、上流側背圧弁流路の間欠化を備えたスクロール圧縮機の旋回鏡板に背圧室と圧縮室とを間欠的に連通する間欠連通路を設けると、旋回スクロールが固定スクロールに付勢される定常運転時には、太い二点鎖線で示すように、背圧室油導入路から入ってきた油及びその油から発泡した作動流体からなる混合流体の何割かが、間欠連通路を通って背圧室から流出する。なぜならば、間欠連通路は、離脱状態である起動時には、内部漏れによって圧縮室側の圧力が高くなるために、圧縮室の作動流体を背圧室へ流し込んで背圧昇圧を速やかに行う背圧導入路となるが、定常運転時では、連通する圧縮室が閉込み開始後の低圧の圧縮室であるため、背圧室から混合流体を流出させる流出路に役割を変えるためである。この割合をＸ割合とすると、背圧室油導入路から背圧室へ定常的に流入する油の弁流出路を定期的にせき止めて起こす背圧の昇圧幅は（１０−Ｘ）／１０に低下する。このため、背圧の変動速度も（１０−Ｘ）／１０の割合で減少するので、背圧の変動速度が大きく低下した場合に、弁体と弁座間の油膜シール部が破断されず、背圧異常上昇が生ずるおそれがある。
【００１９】
本発明は、係る点に鑑みてなされたものであり、間欠連通路による起動不良改善を図りつつ、確実に背圧異常上昇回避を図ることができるスクロール圧縮機を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
前述の目的を達成するために、本発明では、旋回鏡板とこれに立設する渦巻き状の旋回ラップとを有して旋回運動する旋回スクロールと、固定鏡板とこれに立設する渦巻き状の固定ラップとを有する固定スクロールと、前記旋回ラップと前記固定ラップとを噛合わせて前記旋回スクロールと前記固定スクロールとの間に形成される圧縮室と、前記圧縮室の作動流体の圧力による前記旋回鏡板を前記固定鏡板から引離す向きの引離力に対抗して、前記旋回鏡板を前記固定鏡板側へ付勢する付勢力を前記旋回鏡板の背面側に発生させる背圧室と、圧縮前の作動流体を導く吸込領域と、圧縮後の作動流体を導く吐出領域と、前記吐出領域と前記背圧室とを絞りを伴って連通して、前記吐出領域に保持されている油を前記背圧室へ導入する背圧室油導入路と、前記背圧室と前記圧縮室とを間欠的に連通し、この連通する圧縮室の圧力が起動時では前記背圧室の圧力である背圧より高くなり且つ定常運転時では前記背圧よりも低くなる当該圧縮室につながれる間欠連通路と、前記背圧室から当該背圧室内の油及び作動流体からなる混合流体を背圧弁を介して前記圧縮室へ流出する背圧弁流路と、前記背圧弁流路の途中に設けられ、前記背圧弁流路内の下流側に臨む弁座とこの弁座に当接される弁体とこの弁体を前記弁座側に押圧する弁ばねとを有して前記背圧を前記吸込領域の圧力と前記吐出領域の圧力との中間の圧力に制御する前記背圧弁と、を備えるスクロール圧縮機であって、前記背圧弁流路の前記背圧弁の弁体よりも下流側の流路である下流側背圧弁流路の下流口は、定常運転時の前記旋回スクロールの旋回に伴って、圧力が不連続に急変する領域を含む領域に臨むと共に、前記間欠連通路が前記圧縮室に連通するよりも前か、または、連通すると同時に前記圧力が不連続に急変する部分の領域に臨むものである。
【００２１】
係る本発明のより好ましい具体的な構成例は次の通りである。
（１）前記下流側背圧弁流路の下流口が臨む領域は、異なる圧力領域を仕切る仕切り部が前記下流側背圧弁流路の下流口を横切ることで、前記異なる圧力領域が切り替わる際に前記圧力が不連続に急変する領域を含むこと。
（２）前記背圧弁流路は前記固定スクロールに形成され、前記仕切り部は前記旋回ラップで構成され、前記異なる圧力領域は前記旋回ラップによって仕切られた隣接する旋回外線側圧縮室と旋回内線側圧縮室とで構成されていること。
（３）前記下流側背圧弁流路の下流口が臨む領域は、前記旋回スクロールの旋回に伴って、前記旋回外線側圧縮室の閉込み終了直後から臨む当旋回外線側圧縮室と、前記旋回ラップにより塞がれる領域と、前記旋回内線側圧縮室の閉じ込み終了直後から臨む当該旋回内線側圧縮室とからなる領域とに変遷するものであること。
（４）前記下流側背圧弁流路の下流口は前記固定スクロールの歯底に設けられ、前記仕切り部は前記下流側背圧弁流路の下流口を横切る前記旋回ラップの歯先面で構成されていること。
（５）前記下流側背圧弁流路の下流口の少なくとも一部は、前記固定ラップの外線から前記旋回ラップの厚さをオフセットした線と、前記固定ラップの内線から前記旋回ラップの厚さをオフセットした線との間に設けられていること。
（６）前記下流側背圧弁流路の下流口の全部が、前記固定ラップの外線から前記旋回ラップの厚さをオフセットした線と、前記固定ラップの内線から前記旋回ラップの厚さをオフセットした線との間の中に設けられていること。
（７）前記背圧弁流路の前記背圧弁の弁体よりも上流側の流路である上流側背圧弁流路の上流口は、前記固定鏡板の前記旋回鏡板との摺動面に形成され且つ前記背圧室に常に連通する周囲溝と、前記固定鏡板の前記旋回鏡板との摺動面に形成され且つ前記周囲溝と前記当該上流口とを連通する凹み部とにより、前記背圧室に常に連通されていること。
（８）前記間欠連通路は、前記旋回鏡板から前記旋回ラップの歯先まで貫く旋回歯先孔と、前記固定スクロールの歯底で前記旋回歯先孔の旋回歯先側開口部である歯先口の前記旋回運動による軌跡上に配されて、閉込み開始後の前記圧縮室と前記歯先口をつなぐ掘込みである固定歯底掘込みとから構成されていること。
（９）前記下流側背圧弁流路の下流口が臨む領域は、吸込圧となる吸込空間も含むこと。
（１０）前記下流側背圧弁流路の下流口と前記間欠連通路とがともに閉じる期間を設け、この閉じられた期間後に前記下流側背圧弁流路の下流口が最初に開口すること。
（１１）前記背圧弁流路は前記固定スクロールに形成され、前記下流背圧弁流路の下流口は前記固定ラップの側面に設けられ、前記仕切り部は前記旋回ラップの側面で構成され、前記異なる圧力領域は前記旋回ラップによって仕切られた隣接する旋回外線側圧縮室と旋回内線側圧縮室とで構成されていること。
【発明の効果】
【００２２】
係る本発明のスクロール圧縮機によれば、間欠連通路による起動不良改善を図りつつ、確実に背圧異常上昇回避を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態のスクロール圧縮機の縦断面図。
【図２】図１のスクロール圧縮機の固定スクロールの下面図。
【図３】図１のスクロール圧縮機の旋回スクロールの上面図。
【図４】図２のＷ部の拡大図。
【図５】旋回外線側圧縮室の閉込み開始から旋回スクロールが３０度旋回した時の旋回ラップも含む図２の固定スクロールの下面図。
【図６】図１のスクロール圧縮機の圧縮機構部を図５のＧ−Ｏ１−Ｏ２−Ｇを結ぶ線で断面した図。
【図７Ａ】旋回外線側圧縮室が閉込みを開始した時の図５のＱ部の拡大図。
【図７Ｂ】背圧弁流路が旋回外線側圧縮室と連通を開始した時の図５のＱ部の拡大図。
【図７Ｃ】間欠連通路が旋回外線側圧縮室と連通を開始した時の図５のＱ部の拡大図。
【図７Ｄ】間欠連通路が旋回外線側圧縮室と連通を終了した時の図５のＱ部の拡大図。
【図７Ｅ】背圧弁流路が旋回外線側圧縮室と連通を終了した時の図５のＱ部の拡大図。
【図７Ｆ】旋回内線側圧縮室が閉込みを開始した時の図５のＱ部の拡大図。
【図８】図１のスクロール圧縮機の背圧弁流路の下流口が臨む領域の変遷と当該領域の圧力変化を説明する図。
【図９】図８の要部を拡大すると共に説明文を加えた図。
【図１０】比較例のスクロール圧縮機の背圧弁流路の下流口が臨む領域の変遷と当該領域の圧力変化を説明する図。
【図１１】本発明の第２実施形態のスクロール圧縮機の図４に相当する図。
【図１２】本発明の第３実施形態のスクロール圧縮機の図４に相当する図。
【図１３】本発明の第４実施形態のスクロール圧縮機の図４に相当する図。
【図１４】特許文献１のスクロール圧縮機の背圧弁周囲の模式図。
【図１５】図１のスクロール圧縮機の背圧弁周囲の概略拡大模式図。
【図１６】特許文献１及び図１のスクロール圧縮機における背圧弁の弁体にかかる力を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の複数の実施形態のスクロール圧縮機について図を参照しながら説明する。各実施形態の図における同一符号は同一物または相当物を示す。
【００２５】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態のスクロール圧縮機を、図１から図１０、図１５及び図１６を参照しながら説明する。本実施形態のスクロール圧縮機は、ヒートポンプ式給湯機の超臨界冷凍サイクルなどに用いられるものである。本実施形態のスクロール圧縮機は、背圧室１１０へ導入した吐出圧の油や作動流体からなる混合流体を、背圧弁２６を介して背圧より低い圧力領域と繋いだ背圧弁流路６０により背圧弁２６を開度調整しつつ流すことで背圧制御を行い、その背圧で旋回スクロール３を固定スクロール２へ付勢する背圧弁付勢式スクロール圧縮機に関し、特に背圧弁２６の開口動作不良で生じる背圧異常上昇を確実に回避する手段を備えたものである。
【００２６】
まず、スクロール圧縮機１の全体構成を、主に図１を参照しながら説明する。図１は本発明の第１実施形態のスクロール圧縮機１の縦断面図である。
【００２７】
スクロール圧縮機１は固定スクロール２と旋回スクロール３とを上下に配置して備えている。固定スクロール２は固定鏡板２ａとこれに立設する渦巻状の固定ラップ２ｂとを有する。旋回スクロール３は旋回鏡板３ａとこれに立設する渦巻き状の旋回ラップ３ｂとを有する。これらの固定ラップ２ｂと旋回ラップ３ｂとを噛合わせることで、固定スクロール２と旋回スクロール３との間に圧縮室１００を形成する。
【００２８】
このスクロール圧縮機１は、旋回ラップ３ｂの巻終り側の両側面を固定スクロール２の固定ラップ２ｂとの噛合いに用いる非対称歯形のスクロール圧縮機である。この非対称歯形のスクロール圧縮機１では、固定スクロール２の内線の巻終りである内線側固定巻終りはβ（図２参照）の位置となり、他方、固定スクロール２の外線の巻終りである外線側固定巻終りはγ（図２参照）の位置となる。これらの内線側固定巻終りβと外線側固定巻終りγとは、固定ラップ歯溝をはさんで径方向に対向する位置にある。
【００２９】
固定スクロール２の鏡板外辺部２ｄの下面である固定鏡板面２ｕがフレーム４の上面に載置され、鏡板外辺部２ｄからフレーム４に至るボルトにより固定スクロール２がフレーム４に固定されている。一方、旋回スクロール３の鏡板背面に設けられた旋回軸受２３にクランク軸６の偏心ピン部６ａが挿入されている。主軸受２４で回転支持されたクランク軸６の回転により旋回スクロール３が旋回運動する。
【００３０】
この旋回スクロール３の背面には、フレーム４によって背圧室１１０が形成されている。背圧室１１０内には、旋回スクロール３とフレーム４との間にオルダムリング５が設けられ、このオルダムリング５により旋回スクロール３の自転が阻止される。また、背圧室１１０内の圧力である背圧は、後述する作用によって、吐出圧と吸込圧との間の圧力である中間圧に保持される。また、偏心ピン部６ａの上端面と旋回スクロール３の下面との間に形成される旋回軸受室１１５は、吐出圧力であるケーシング８下部の貯油部１２５から油が供給されるため、吐出圧となっている。従って、旋回スクロール３は、背圧室１１０の中間圧と旋回軸受室１１５の吐出圧とを引付力付加手段として、固定スクロール２へ付勢される。換言すれば、圧縮室１００の作動流体の圧力による旋回鏡板３ａを固定鏡板２ａから引離す向きの引離力に対抗して、旋回鏡板３ａを固定鏡板２ａ側へ付勢する付勢力付与手段として、旋回鏡板の背面側に発生させる旋回軸受室１１５及び背圧室１００が設けられている。
【００３１】
作動流体を圧縮室１００へ導くため、固定スクロール２に設けられた吸込穴２ｙ（図２参照）に吸込パイプ５０が圧入されている。この吸込穴２ｙには、圧縮機の停止直後に作動流体が逆流することを防止するため、逆止弁７０が吸込パイプ５０の下端部近傍に設けられている。固定スクロール２の中央部付近には、圧縮室１００で圧縮された作動流体を吐出させるための吐出穴２ｆが形成されている。固定鏡板２ａには、複数のバイパス穴２ｅ（図１、図２参照）を設け、各々のバイパス穴２ｅにはバイパス弁（過圧縮防止弁またはリリース弁ともいう）２２が設けられている。バイパス穴２ｅが連通している圧縮室１００の圧力が吐出圧である固定背圧室１２０の圧力より上昇すると、バイパス弁２２が開いて作動流体が過圧縮されるのを抑制するようになっている。なお、本実施形態では、作動流体として二酸化炭素のような超高圧の作動流体を用いている。
【００３２】
クランク軸６の中央には、縦（軸方向）に貫通する給油穴６ｂが設けられている。貯油部１２５内の吐出圧となっている油は、クランク軸６の下端に圧入された給油パイプ６ｘ及び給油穴６ｂなどの給油路を介して、旋回軸受室１１５及び主軸受２４などに供給される。クランク軸６には、回転バランスを取るために、フレーム４よりも下方にシャフトバランス８０とカウンターバランス８２とが設けられている。カウンターバランス８２はモータ７のロータ７ａの下方に固定されている。
【００３３】
モータ７はロータ７ａとステータ７ｂとから構成されている。ロータ７ａはクランク軸６に焼き嵌めまたは圧入により取り付けられている。ステータ７ｂは、円筒ケーシング８ａに焼き嵌めまたは圧入して固定されている。このステータ７ｂとロータ７ａとが径方向に均一なギャップを保つように、フレーム４が円筒ケーシング８ａにタック溶接されている。
【００３４】
円筒ケーシング８ａの側面には、ケーシング８内のモータ室上部に連通するように、吐出パイプ５５が設けられている。吐出穴２ｆから固定背面室１２０に吐出された作動流体は、フレーム４の下方のモータ室に流入され、作動流体中に含む油を分離して吐出パイプ５５から冷凍サイクルに吐き出される。
【００３５】
円筒ケーシング８ａ内の下部には、クランク軸６の下部を支持する副軸受２５を取り付けるための下フレーム３５が円筒ケーシング８ａに固定して配置されている。副軸受２５は、ボール２５ａとボールホルダ２５ｂで構成され、クランク軸６が撓んでも片当りが生じない構成となっている。ボールホルダ２５ｂは下フレーム３５にねじ止めまたは溶接により固定配置されている。
【００３６】
円筒ケーシング８ａの上部には上ケーシング８ｂが溶接され、下部には底ケーシング８ｃが溶接されており、これらにより密閉型のケーシング８が構成されている。なお、上ケーシング８ｂには、モータ７に電力を供給するためのモータ線をつなぐハーメチック端子２２０が溶接で取り付けられている。固定スクロール２に圧入された吸込パイプ５０もこの上ケーシング８ｂに溶接されている。ケーシング８内には、組立ての適当な段階で油が封入される。この油は、ケーシング８の底ケーシング８ｃと下フレーム３５との間に形成される貯油部１２５に溜められる。なお、固定背面室１２０は、上ケーシング８ｂと固定スクロール２との間に形成されている。
【００３７】
次に、スクロール圧縮機１の定常運転時における基本的動作を説明する。
【００３８】
モータ７によりクランク軸６を回転させると、旋回スクロール３が旋回運動する。これにより、吸込パイプ５０から吸入された吸込圧の作動流体は、吸込領域１０５（図２参照）を通って、固定スクロール２と旋回スクロール３との噛合いにより形成される圧縮室１００に取り込まれる。圧縮室１００に取り込まれた作動流体は、圧縮室１００が中央へ移動しつつ縮小することによって圧縮され、中央寄りの吐出穴２ｆからケーシング８内の上部空間である固定背面室１２０へ吐出される。つまり、固定背面室１２０は吐出領域の一部である。固定背面室１２０とモータ７が設置された空間（モータ室）は、固定スクロール２及びフレーム４の外周面に設けられた外周溝７１により連通されている。このため、ケーシング８内部は全域が吐出領域となっており、本実施形態のスクロール圧縮機１はいわゆる高圧チャンバ方式のスクロール圧縮機である。
【００３９】
圧縮室１００内の圧力が吐出圧よりも高くなる過圧縮条件では、バイパス弁２２の弁体が開き、圧縮室１００内の作動流体を固定背面室１２０へバイパス穴２ｅを介してバイパスさせる。即ち、バイパス弁２２は圧縮室圧力抑制手段となっている。これにより、不要な仕事である過圧縮を抑制できるため、性能を向上させることができる。
【００４０】
吐出穴２ｆから固定背面室１２０へ流出した作動流体は、固定スクロール２とフレーム４の外周溝７１とを通過してモータ７の上部空間に流入し、吐出パイプ５５から外部へ吐出される。この作動流体中に含まれている油の多くは、固定背面室１２０へ吐出されたとき、ケーシング８の内壁に衝突して分離される。その分離された油は、ケーシング８の内壁や固定スクロール２の外壁及びフレーム４の外壁を伝って、最終的に圧縮機底部の貯油部１２５へ戻る。
【００４１】
モータ７の上部空間に流入した作動流体の一部は、モータ７の外周溝や巻線７ｂ１の隙間を通ってモータ７の下部空間との間を往復した後に、吐出パイプ５５から吐出される。これにより、ステータ７ｂの巻線７ｂ１やモータの積層鋼板に油が付着し易くなり、作動流体中の油の分離が促進される。
【００４２】
貯油部１２５は吐出領域内にあるため、そこに溜まっている油は吐出圧となっている。この貯油部１２５内の油は、吐出圧と背圧の圧力差により、給油パイプ６ｘ及びクランク軸６内の給油穴６ｂなどの給油路を通り、絞り部とみなすことができる旋回軸受２３と主軸受２４とを通った後、背圧室１１０内へ流入する。背圧室１１０へ流入する油は、吐出圧に近い高圧であるため、背圧室１１０の圧力を昇圧させる作用がある。また、その背圧室１１０へ流入した油に溶け込んでいた作動流体は、背圧室１１０へ流入する際、減圧によりガス化するため、これに伴う背圧室１１０の圧力上昇作用もある。これより、給油パイプ６ｘと給油穴６ｂと旋回軸受２３及び主軸受２４からなる貯油部１２５と背圧室１１０を繋ぐ給油路は、両軸受２３，２４を絞りとする背圧室油導入路の役目を担う。
【００４３】
背圧室１１０へ流入した油はオルダムリング５の潤滑も行なう。その後、油は、後述する圧力制御をともなう背圧弁流路６０（図４、図６参照）と間欠連通路４０（図５、図６参照）を通って圧縮室１００に流入し、作動流体と混ざる。つまり、これらの２流路６０，４０は、定常運転時に、作動流体と油との混合流体を背圧室１１０から流出させる働きを有するため、背圧室１１０の圧力を低下させる役割を担う。背圧室１１０の圧力を上げる背圧室油導入路と、背圧室１１０の圧力を下げる間欠連通路４０と、背圧室１１０の圧力を背圧弁２６で制御しながら下げる背圧弁流路６０によって、背圧室１１０の圧力は吸込圧と吐出圧との中間となる背圧に保たれる。このようにして背圧が保たれる背圧室１１０は、吐出圧となる旋回軸受室１１５とともに、旋回スクロール３を固定スクロール２側へ引付ける引付力付加手段となる。換言すれば、圧縮室１００の作動流体の圧力による旋回鏡板３ａを固定鏡板２ａから引離す向きの引離力に対抗して、旋回鏡板３ａを固定鏡板２ａ側へ付勢する付勢力付与手段となる。
【００４４】
次に、間欠連通路４０、背圧弁流路６０及び背圧弁２６に関して、図１〜図１０、図１５〜図１６を参照しながら詳細に説明する。
【００４５】
まず、間欠連通路４０の構成及び動作を、主に図５、図６、図１５及び図１６を参照しながら説明する。図５は旋回外線側圧縮室の閉込み開始から旋回スクロールが３０度旋回した時の旋回ラップも含む図２の固定スクロールの下面図、図６は図１のスクロール圧縮機の圧縮機構部を図５のＧ−Ｏ１−Ｏ２−Ｇを結ぶ線で断面した図、図１５は図１のスクロール圧縮機の背圧弁周囲の概略拡大模式図、図１６は特許文献１及び図１のスクロール圧縮機における背圧弁の弁体にかかる力を示す説明図である。
【００４６】
間欠連通路４０は、背圧室１１０と圧縮室１００とを間欠的に連通し、この連通する圧縮室１００の圧力が起動時では背圧室１１０の圧力である背圧より高くなり且つ定常運転時では背圧よりも低くなる当該圧縮室１００につながれるものである。この間欠連通路４０は、旋回スクロール３の背面から旋回ラップ３ｂの歯先まで貫く旋回歯先孔４０ａと、固定歯底２ｑに設けた固定歯底掘込み４０ｂからなる。固定歯底掘込み４０ｂは、図５に示すように旋回歯先孔４０ａの歯先口４０ａ１の軌跡上に配置され、図６で示すように閉込み開始直後の旋回外線側圧縮室１００ａと短時間だけ間欠的に連通する（図７Ｃ、図７Ｄ及び図８参照）。
【００４７】
スクロール圧縮機１は、圧縮部の漏れが多い状態では、高圧側の圧縮室１００の作動流体が低圧側の圧縮室１００へ漏れ込むため、低圧側の圧縮室１００の圧力が上がるという特徴がある。起動時に発生する離脱状態では、圧縮部の漏れが極端に多いため、前記の特徴により低圧側の圧縮室１００の圧力が吐出圧に近いレベルまで上昇する。この結果、背圧よりも間欠連通路４０が臨む圧縮室１００の圧力の方が高くなり、間欠連通路４０は、背圧室１１０へ圧力を導入する背圧導入路となる。これにより、二酸化炭素のような超高圧の作動流体を用いた場合でも起動時の背圧上昇を速やかに行うことができ、起動不良の時間を短縮できるため、離脱状態で発生する旋回スクロール３の固定スクロール２への不完全な接近と離間の繰返しによる衝突音や摩耗が低減できるという効果がある。一方、旋回スクロール３が固定スクロール２へ付勢される定常運転時では、圧縮部の漏れが少なく、背圧は間欠連通路４０が連通する圧縮室１００の圧力よりも高くなる。このため、間欠連通路４０は、背圧室１１０の作動流体及び油の混合流体を圧縮室１００（本実施形態では、旋回外線側圧縮室１００ａ）へ流出させる、混合流体流出路となる。
【００４８】
なお、この間欠連通路４０は、本実施形態では旋回外線側圧縮室１００ａだけに連通する例としたが、これに限らず、旋回内線側圧縮室１００ｂに連通させるように設定位置を変えた第二固定歯底掘込み４０ｂ’（図２参照）としてもよい。また、両者４０ｂ、４０ｂ’をともに設け、間欠連通路４０が旋回外線側圧縮室１００ａと旋回内線側圧縮室１００ｂの両者へ連通させても良い。この場合、旋回スクロール３が１旋回する間に、背圧室と圧縮室が２回連通するため、起動不良時に、背圧室へ導入する油及び作動流体を倍増でき、起動不良の改善に要する時間を短くできるという効果がある。
【００４９】
次いで、背圧弁流路６０及び背圧弁２６の構成及び動作を、主に図２〜図６を参照しながら説明する。図２は図１のスクロール圧縮機の固定スクロールの下面図、図３は図１のスクロール圧縮機の旋回スクロールの上面図、図４は図２のＷ部の拡大図である。
【００５０】
背圧弁流路６０は、背圧室１１０から当該背圧室１１０内の油及び作動流体からなる混合流体を背圧弁２６を介して圧縮室１００へ流出させるものである。この背圧弁流路６０は固定スクロール２に設けられている。背圧弁流路６０の両端は、固定鏡板面２ｕの凹み部２ｐ１と、固定スクロール２の歯底である固定歯底２ｑとに開口されている。即ち、背圧弁流路６０の上流口は凹み部２ｐ１に開口され、背圧弁流路６０の下流口は固定歯底２ｑに開口されている。凹み部２ｐ１は、固定鏡板面２ｕを一段掘り込んだ周囲溝２ｐと、背圧弁流路６０の上流口とを連通するように、固定鏡板面２ｕを一段掘り込んで形成されている。周囲溝２ｐは、固定鏡板面２ｕの外周部分に全周にわたって形成され、背圧室１１０に常に連通されている。
【００５１】
背圧弁流路６０の途中に、背圧弁２６が設けられている。この背圧弁２６は、背圧を吸込領域の圧力と吐出領域の圧力との中間の圧力に制御するためのものである。背圧弁２６は、背圧弁流路６０内の下流側に臨む弁座２６ｄと、この弁座２６ｄに当接される弁体２６ａと、この弁体２６ａを弁座２６ｄ側に押圧する弁ばね２６ｂと、弁キャップ２６ｃとを有する。
【００５２】
ここで、背圧弁２６の弁体２６ａにかかる力について図１６を参照しながら説明する。弁体２６ａを弁座２６ｄへ押圧する弁体押圧力は、弁ばね２６ｂによる復元力と、弁座外径内面積にかかる弁体２６ａの反弁座側の領域の圧力による流体押圧力と、の合力である。弁体２６ａの反弁座側の領域の圧力は、背圧弁流路下流口６０ｂ１が臨む領域の圧力であるため、本実施形態の場合は圧縮室１００などの圧力である。一方、弁体２６ａを弁座２６ｄから離間させる弁体離間力は、弁座内径内面積にかかる弁体２６ａの弁座側の領域の圧力による流体離間力と、弁座２６ｄと弁体２６ａとの間にある油による油膜力と、の合力である。弁体２６ａの弁座側の領域の圧力は、油膜シール部がある場合には、背圧弁流路上流口６０ａ１が臨む領域の圧力であるため、背圧と同じ圧力である。背圧が上昇して弁体離間力が弁体押圧力よりも大きくなった時に、背圧弁２６ａが開口して背圧室１１０内の油及び作動流体からなる混合流体が流出し、背圧が下がる。背圧が下がって弁体離間力が弁体押圧力よりも小さくなった時に、背圧弁２６ａが閉じて背圧室１１０内に混合流体が溜まり、背圧が上がる。このように、背圧弁２６ａの自律的な開度調整で背圧が制御される。
【００５３】
ここで、背圧弁２６の製作方法について説明する。まず、背圧弁流路６０を構成する縦の長穴の途中に固定鏡板２ａの上面から弁穴２ｋを開ける。弁穴２ｋの下方に開けた穴に、背圧弁流路６０の穴及び弁座２６ｄを有する別ピース２６ｅを圧入する。弁穴２ｋの底部に弁座２６ｄが設けられることとなる。これにより、弁座２６ｄの表面を精度良く仕上げることができるため、弁体２６ａと弁座２６ｄのシール性を高めて、背圧弁２６の閉動作を確実にできるという効果がある。弁座２６ｄは、図６で示すように、背圧弁流路２６の下流側を臨む向きに配置されている。そして、この弁座２６ｄに弁体２６ａを載せ、弁体２６ａを弁座２６ｄへ押圧するように弁ばね２６ｂを設置する。この弁ばね２６ｂは、弁体２６ａが弁座２６ｄから離れるにつれて弁座２６ｄ側へ押し戻す力が単調に増大する復元力を発生させるものである。これより、この背圧弁２６を流れる流体が極端に増加して、弁体２６ａが弁座２６ｄから離れてしまっても、流量が元に戻れば、弁体２６ａを弁座２６ｄへ押圧する初期状態へ復帰させることができる。最後に、弁穴２ｋと吐出領域である固定背面室１２０を仕切る弁シール２６ｃを弁穴２ｋの上部に圧入する。ここで、弁シール２６ｃは、弁ばね２６ｂの固定としても用い、さらに、弁ばね２６ｂの中心軸が圧縮によって曲がることを抑制するために、弁ばね２６ｂの中心を通る突起部２６ｃ１を設けている。
【００５４】
背圧弁流路６０は、弁座２６ｄと弁体２６ａと間のシール部を境に、上流側背圧弁流路６０ａと下流側背圧弁流路６０ｂとに二分される。上流側背圧弁流路６０ａは別ピース２６ｅによって構成されている。上流側背圧弁流路６０ａの凹み部２ｐ１に設けた開口部を背圧弁流路上流口６０ａ１と呼称し、下流側背圧弁流路６０ｂの固定歯底２ｑに設けた開口部を背圧弁流路下流口６０ｂ１と呼称する。背圧弁流路上流口６０ａ１は、凹み部２ｐ１及び周囲溝２ｐを介して、常に背圧室１１０と連通されている。
【００５５】
背圧弁流路下流口６０ｂ１は、図４及び図５に示すように、固定歯底２ｑのうちで旋回ラップ３ｂの歯先が掃引し、少なくともある時間に圧縮室１００へ臨む箇所に設けられている。具体的には、背圧弁流路下流口６０ｂ１は、定常運転時の旋回スクロール３の旋回に伴って、圧力が不連続に急変する領域を含む領域に臨むと共に、間欠連通路４０が圧縮室１００に連通するよりも前に圧力が不連続に急変する部分の領域に臨むものである。このため、弁体押圧力は、後述するように、旋回スクロールが１旋回する毎に周期的変化を起こすと共に、圧力が不連続に急変することによって弁体２６ａにかかる力の変化速度が非常に大きくなるため、弁体２６ａと弁座２６ｄとの間の油膜シール部を破断することができ、背圧弁２６の開口動作不良を防止でき、背圧の異常上昇を回避することができる。この背圧異常上昇回避手段は、背圧弁流路６０の下流側背圧弁流路６ｂの圧力変動を利用しており、背圧を利用していないため、間欠連通路４０の動作によって背圧が低下しても、下流側背圧弁流路６ｂの圧力変動に影響がない。これにより、間欠連通路による起動不良改善を維持しながら、背圧異常上昇回避を両立できるスクロール圧縮機を提供できるという効果がある。かかる背圧異常上昇回避手段による効果は、実際の圧縮機で確認済みである。
【００５６】
なお、弁体２６ａがゆっくり軸方向に移動して弁体２６ａと弁座２６ｄの隙間がゆっくり拡大しても、その間の油膜は周囲に浮遊する油ミストや弁座２６ｄ及び弁体２６ａのシール部周囲に付着している油を主として表面張力に起因する力により吸収することで維持され、油膜シール部は破壊されない。弁体２６ａが急激に移動すると、弁体２６ａと弁座２６ｄ間の拡大速度が大きく、油膜周囲からの油の補給が追いつかないため、油膜が破断してしまうと考えられる。
【００５７】
そして、背圧弁流路下流口６０ｂ１が臨む領域は、異なる圧力領域を仕切る仕切り部が背圧弁流路下流口６０ｂ１を横切ることで、異なる圧力領域が切り替わる際に圧力が不連続に急変する領域を含むものである。ここで、仕切り部は旋回ラップ３ｂで構成され、異なる圧力領域は旋回ラップ３ｂによって仕切られた隣接する旋回外線側圧縮室１００ａと旋回内線側圧縮室１００ｂとで構成される。また、背圧弁流路下流口６０ｂ１が臨む領域は、旋回スクロール３の旋回に伴って、旋回外線側圧縮室１００ａの閉込み終了直後から臨む当旋回外線側圧縮室１００ａと、旋回ラップにより塞がれる領域と、前記旋回内線側圧縮室の閉じ込み終了直後から臨む当該旋回内線側圧縮室とからなる領域とに変遷するものである。
【００５８】
背圧弁流路下流口６０ｂ１は、図４に示すように、旋回ラップ３ｂの厚さよりも小さな直径としつつ、固定歯底２ｑのうちで、旋回外線側圧縮室１００ａが閉込みを開始した時の旋回外線が接近してくる固定歯底の内側にあり、且つ、旋回内線側圧縮室１００ｂが閉込みを開始した時の旋回内線よりも旋回内線が接近してくる外側の領域（図４中の右下がりのハッチング領域）に設けている。これより、背圧弁流路下流口６０ｂ１が臨む領域は、常に圧縮途中の圧縮室１００ａまたは１００ｂへ臨むことになり、吸込領域１０５へ臨むことは無い。この結果、背圧弁流路下流口６０ｂ１が臨む領域の圧力変化速度は大きくなり、弁体にかかる力の変化速度が大きくなる。さらに、背圧弁流路下流口６０ｂ１がこのような箇所に設定された場合、旋回ラップ３ｂの歯先が背圧弁流路下流口６０ｂ１を横切る時、旋回ラップ３ｂの歯先は異なる圧力となっている圧縮室１００ａ、１００ｂを仕切る仕切り部となっているため、背圧弁流路下流口６０ｂ１が臨む領域は、異なる圧力の圧縮室１００ａまたは１００ｂに切り替わり、圧力が不連続的に急変する領域となる。即ち、背圧弁流路下流口６０ｂ１が臨む領域の圧力変化速度は極めて大きなものとなるため、弁体２６ａにかかる力の変化速度は同様に極めて大きくなる。その結果、弁体２６ａにかかる力の変化速度が極めて大きくなるため、弁体２６ａと弁座２６ｄ間の油膜シール部が破断するべき時に容易に破断できる。これによって、背圧弁２６の開口動作を極めて良好に保つことができるため、背圧の異常上昇をより確実に回避することができる。
【００５９】
さらに、背圧弁流路下流口６０ｂ１は、図４に示すように、固定歯底２ｑのうちで、両側に立設する固定ラップ２ｂから旋回ラップ３ｂの厚さだけオフセットした二本の線よりもラップ溝中央寄りの領域（図４中の左下がりのハッチング領域）に少なくとも一部を設けている。これより、背圧弁流路下流口６０ｂ１が臨む領域は、旋回外線側圧縮室１００ａと旋回内線側圧縮室１００ｂとが交互に切り替わることになる。これより、旋回スクロール２が１回旋回する間に、背圧弁流路下流口６０ｂ１が臨む領域は、２回の圧縮室切り替えが発生することになる。よって、背圧弁流路下流口６０ｂ１が臨む領域の圧力が不連続的に急変する回数が多くなる。即ち、下流口領域の極めて大きい圧力変化速度となる回数が増加する。つまり、弁体２６ａにかかる力の変化速度が非常に大きくなる回数が増加する。以上より、弁体２６ａと弁座２６ｄとの間の油膜シール部を確実に破断させる時間間隔が短くなるため、この短い時間間隔内に油膜シール部が復帰できる確率は大幅に下がる。
【００６０】
本実施形態では、背圧弁流路下流口６０ｂ１の全部が図４中の左下がりのハッチング領域内に設けられている。換言すれば、背圧弁流路下流口６０ｂ１は、その直径を、旋回ラップ３ｂの歯幅よりも小さい寸法としたため、旋回ラップ３ｂの歯先で背圧弁流路下流口６０ｂ１全体を塞ぐことができる。このため、背圧弁流路６０には閉じられている時間が発生し、背圧室１１０は各圧縮室１００ａ，１００ｂと別々のタイミングで連通する。これより、背圧弁流路６０を介した、圧力の異なる旋回内線側圧縮室１００ａと旋回外線側圧縮室１００ｂの連通による、高圧側圧縮室から低圧側圧縮室への圧縮室間内部漏れは起こらない。よって、漏れ損失が抑制され、エネルギー効率を向上できる。また、背圧弁流路下流口６０ｂ１から流出する混合流体は、全て圧縮室１００に流入することとなり、吸込領域１０５と通じている吸込空間には部分的にも流入しないので、吸込加熱性能の低下を抑制でき、エネルギー効率が向上するという効果がある。
【００６１】
また、背圧弁流路下流口６０ｂ１は、固定歯底２ｑのほぼ中央に設けたため、両圧縮室１００ａ、１００ｂと通じる時間はほぼ同一となる。さらに、非対称歯形であることから、背圧弁流路下流口６０ｂ１が連通しているときの両圧縮室１００ａ、１００ｂの圧力は概略同一となる。このため、背圧弁流路６０を通って各圧縮室１００ａまたは１００ｂへ流入する油量はほぼ同等となる。この油は、圧縮室１００ａ、１００ｂのシール性を向上する役割を担うため、両圧縮室１００ａ、１００ｂのシール性がともに向上し、これにより、圧縮室１００ａ、１００ｂ間の漏れが抑制されて性能が向上するという効果がある。
【００６２】
ここで、間欠連通路４０が旋回外線側圧縮室１００ａだけに連通していることを考慮し、背圧弁流路下流口６０ｂ１を固定歯底２ｑの中央よりも固定外線側寄りに設けて、各圧縮室１００ａ、１００ｂへの給油量を高精度で同等にすればなお良い。これにより、さらに圧縮室間の漏れが抑制されて性能が向上するという効果がある。反対に、第二固定歯底掘込み４０ｂ’だけを設けた場合には、背圧弁流路下流口６０ｂ１を固定内線側寄りに設けることで、前記と同様の効果をえることができる。また、固定歯底掘込み４０ｂと第二固定歯底掘込み４０ｂ’の両方を設けた場合には、背圧弁流路下流口６０ｂ１を固定歯底２ｑのほぼ中央に設けたままとすることで、両圧縮室への給油量を同等とすることができ、圧縮室間の漏れを抑制して圧縮機の高効率化を実現出来るという効果がある。
【００６３】
次に、背圧弁流路６０の圧縮室１００への開口タイミングと、間欠連通路４０の圧縮室１００への開口タイミングの関係を、図７〜図１０を参照しながら説明する。図７の各図は旋回スクロールの旋回に伴って変化する図５のＱ部の拡大図、図８は図１のスクロール圧縮機の背圧弁流路の下流口が臨む領域の変遷と当該領域の圧力変化を説明する図、図９は図８の要部を拡大すると共に説明文を加えた図、図１０は比較例のスクロール圧縮機の背圧弁流路の下流口が臨む領域の変遷と当該領域の圧力変化を説明する図である。
【００６４】
図７Ａは旋回外線側圧縮室が閉込みを開始した時の状態を示す。これが図８におけるクランク角Ａの時点である。旋回外線側圧縮室１００ａが閉込みを開始した状態では、下流側背圧弁通路６０ｂと圧縮室１００（旋回外線側圧縮室１００ａ及び旋回内線側圧縮室１００ｂ）とは連通しておらず、旋回歯先孔４０ａと固定歯底掘込み４０ｂとは連通していない。即ち、間欠連通路４０及び背圧弁流路６０は、何れも圧縮室１００に開いておらず、閉じている。
【００６５】
間欠連通路４０及び背圧弁流路６０が何れも閉じた期間では、背圧室１１０の圧力は背圧室油導入路から流入する油とそこから発泡する作動流体との混合流体によってゆっくりと昇圧する。この期間の背圧弁流路下流口６０ｂ１は旋回ラップ３ｂの歯先面で塞がれており、この場合の背圧弁流路下流口６０ｂ１の圧力は塞がれる直前に臨んでいた旋回内線側圧縮室１００ｂの圧力となる（図８のクランク角Ａの圧力を参照）。
【００６６】
図７Ｂは図７Ａからわずかに旋回スクロール３が旋回した状態を示す。旋回ラップ３ｂは図７Ａから概略右方向へ動く。この移動で、背圧弁流路下流口６０ｂ１が旋回ラップ３ｂの歯先から外れて、図７Ｂに示すように旋回外線側圧縮室１００ａへ臨み始める。これが図８におけるクランク角Ｂの時点である。図８から明らかな通り、この時の旋回ラップ３ｂの歯先は、圧縮途中のかなり高圧となっている旋回内線側圧縮室１００ｂと閉込み開始直後の吸込圧に近い旋回外線側圧縮室１００ａとの仕切り部となっていることから、背圧弁流路下流口６０ｂ１が臨む領域は、図８に圧力急変と表示すように、異なる圧力領域１００ａに切り替わる圧力不連続領域となっている。これより、このタイミングにおける圧力変動速度は極めて高くなる。このため、弁体２６ａにかかる力の変化速度は甚だしく大きくなる。よって、このタイミングで、背圧弁２６の油膜は確実に破断するため、背圧弁２６は確実に背圧弁制御を行うことができるようになる。
【００６７】
本実施形態では、背圧弁流路６０と間欠連通路４０がともに閉じた閉口期間から最初に開口する流路を背圧弁流路６０としている。換言すれば、間欠連通路４０が圧縮室１００ａに連通するよりも前に圧力が不連続に急変する部分の領域に臨むようにしている。即ち、間欠連通路４０が圧縮室１００ａに連通する図８のクランク角Ｃよりも前のクランク角Ｂの時点で背圧弁流路下流口６０ｂ１が圧縮室１００ａに臨むようにしている。これによって、背圧弁流路下流口６０ｂ１が臨む圧縮室１００ａの圧力急変幅を著しく大きくできるので、背圧弁２６の油膜は確実に破断することができる。なお、間欠連通路４０が圧縮室１００ａに連通した後に背圧弁流路下流口６０ｂ１が圧縮室１００ａに臨むようにした場合を比較例として図１０に示すが、この比較例では、圧力急変幅が減少してしまうので、背圧弁２６の油膜の破断が難しくなってしまうという問題が生ずる。
【００６８】
また、間欠連通路４０が圧縮室１００ａに連通することによる背圧の低下が起こる前、即ち、流体離間力（図１６参照）が低下する前に、弁体２６ａと弁座２６ｄ間の油膜シール部を破断する動作を起こしている。流体離間力は、図１６から明らかな通り、油膜を切断する向きの力であるから、両閉口期間から最初に開口する流路を背圧弁流路６０とすることで、背圧弁２６の油膜を一層確実に破断できる。このため、背圧弁２６は一層確実に背圧制御動作を行うことができるようになり、背圧異常上昇を一層確実に回避できる。
【００６９】
図７Ｃは図７Ｂからわずかに旋回スクロール３が旋回した状態を示す。旋回ラップ３ｂは図７Ｂから概略右方向へ動く。この移動で、歯先口４０ａ１が固定歯底掘込み４０ｂに臨み始め、さらに、固定歯底掘込み４０ｂが旋回外線側圧縮室１００ａに臨んでいるため、間欠連通路４０が開く。これが図８におけるクランク角Ｃの時点である。図８及び図９から明らかなように、旋回外線側圧縮室１００ａの圧力は吸込圧からあまり昇圧していないために背圧よりも低い。この間欠連通路４０は背圧室１１０の混合流体が圧縮室１００ａへ流れる混合流体流出路を構成する。
【００７０】
図７Ｄは旋回スクロール３が図７Ｃから３０度程旋回した状態を示す。旋回ラップ３ｂは図７Ｃから概略右上方向へ動く。この移動で、歯先口４０ａ１は、固定歯底掘込み４０ｂから外れ、間欠連通路４０が閉じる。これが図８におけるクランク角Ｄの時点である。図８から明らかなように、旋回外線側圧縮室１００ａの吸込圧からの昇圧量は依然として小さいため、間欠連通路４０は、間欠連通路４０が開いている間、常に混合流体流出路となっている。
【００７１】
図７Ｅは旋回スクロール３が図７Ｄから１２０度程旋回した状態を示す。この図７Ｅにおける旋回ラップ３ｂは概略左方向へ動く。図７Ｂから開いていた背圧弁流路６０がこのタイミングで閉じ、再び、両閉口期間に入る。これが図８におけるクランク角Ｅの時点である。
【００７２】
図７Ｆは旋回内線側圧縮室１００ｂが閉込みを開始した状態を示す。これが図８におけるクランク角Ｆの時点である。このタイミングでは依然として、背圧弁流路６０と間欠連通路４０がともに閉じる閉口期間が継続している。
【００７３】
その後の変化は、図８から明らかな通り、まず、背圧弁流路６０がもう一方の旋回内線側圧縮室１００ｂと開口し、その状態が１５０度程継続した後、図７Ａの状態に戻る。そして、以上の変化を繰り返す。
【００７４】
背圧弁流路６０が旋回内線側圧縮室１００ｂと開口した時は、図７Ｂの場合と同様に、下流口領域の圧力が急変するため、背圧弁の油膜が確実に破断し、背圧開口動作を起こすため、背圧異常上昇を確実に回避する。このように、旋回スクロール３が１旋回する間に、下流口領域の圧力急変が２回起こるのは、前記したとおり、背圧弁流路下流口６０ｂ１を、固定歯底２ｑのうちで、両側に立設する固定ラップ２ｂから旋回ラップ３ｂの厚さだけオフセットした二本の線よりもラップ溝中央寄りの領域（図４中の左下がりのハッチング領域）に設けているためである。
【００７５】
本実施形態の背圧弁流路６０は、背圧弁流路下流口６０ｂ１を、固定歯底２ｕの溝幅中央線に沿って、固定巻終りβ、γから概略２７０度中央へ入った位置に設けている。これにより、背圧弁流路６０を、旋回ラップ３ｂの巻終りが固定ラップ２ｂと接した後の閉込み開始後の空間である圧縮室１００ａ、１００ｂにのみ開口させることができ、吸込領域１０５と通じている吸込空間（ラップ間に形成されている吸込領域）には決して連通しない。これにより、背圧室１１０からの高温の油（作動流体も含む）が吸込領域１０５に流入するのを防止できるから、吸込加熱性能低下を抑制でき、エネルギー効率が向上するという効果がある。
【００７６】
本実施形態によれば、背圧が異常上昇しなくなるため、両スクロールの鏡板部で発生する摺動損失の増大や摩耗が回避でき、性能及び信頼性を向上できる。さらに、二酸化炭素のような超高圧の作動流体の場合に課題となる起動時の背圧昇圧を速やかに行うことができるため、起動から両スクロールが付勢し合う通常状態への過渡的状態である離脱状態を短時間で乗り切ることができ、離脱状態で発生する旋回スクロールの固定スクロールへの不完全な接近と離間の繰返しによる衝突音や摩耗が低減できる。
ところで、本実施形態は、背圧弁流路下流口６０ｂ１が、圧力が不連続に急変する領域を含む領域へ臨んだ後に、間欠連通路４０が圧縮室１００へ連通するものであったが、これに限らず、背圧弁流路下流口６０ｂ１が、圧力が不連続に急変する領域を含む領域へ臨むと同時に、間欠連通路４０が圧縮室１００へ連通するものであっても、良い。これを実現するには、図７（Ｂ）時に、旋回歯先孔４０ａが固定歯底掘込み４０ｂと連通を開始するような配置とすればよい。この場合にも、前記した効果と全く同様の効果を奏する。
【００７７】
（第２実施形態）
次に、本発明のスクロール圧縮機の第２実施形態を、図１１を参照しながら説明する。
【００７８】
この第２実施形態では、背圧弁流路６０の下流口のごく一部を固定歯底２ｑのうちで旋回外線側圧縮室１００ａが閉込みを開始した時の旋回外線が接近してくる固定歯底の外側に設け、かつ、旋回内線側圧縮室１００ｂが閉込みを開始した時の旋回内線よりも旋回内線が接近してくる内側の領域（図９中の右下がりのハッチング領域）に設けた吸込連通背圧弁流路下流口６０ｂ１αとする以外の構成については、上述した第１実施形態と基本的には同一であるので、重複する説明は省略する。
【００７９】
この第２実施形態の構成により、吸込連通背圧弁流路下流口６０ｂ１αは、吸込領域１０５と連通する吸込空間（ラップ間に形成されている吸込領域）にもわずかに臨むため、わずかな油が吸込空間に流入する。高温の油でも、吸込空間に全く油を供給しない場合に比べると、圧縮室のシール性が向上し、それによるエネルギー効率の向上効果が、吸込加熱によるエネルギー効率の低下を上回るため、背圧弁流路の下流口をわずかにずらすだけで、小さいけれども、エネルギー効率の向上を実現できるという効果がある。
【００８０】
（第３実施形態）
次に、本発明のスクロール圧縮機の第３実施形態を、図１２を参照しながら説明する。
【００８１】
この第３実施形態は、背圧弁流路６０の下流口の全域を、固定歯底２ｑのうちで、固定ラップ２ｂの外線から旋回ラップ３ｂの厚さだけオフセットした線よりも固定ラップ外線寄りに設けた、旋回外線側非連通背圧弁流路下流口６０ｂ１βとした場合、若しくは、背圧弁流路６０の下流口の全域を、固定歯底２ｑのうちで、固定ラップ２ｂの内線から旋回ラップ３ｂの厚さだけオフセットした線よりも固定ラップ内線寄りに設けた、旋回内線側非連通背圧弁流路下流口６０ｂ１γとした場合であり、それ以外の構成については、上述した第１実施形態と基本的には同一であるので、重複する説明は省略する。
【００８２】
この第３実施形態の構成により、下流口領域は、旋回スクロール２の１旋回あたり、旋回内線側圧縮室か旋回外線側圧縮室の高圧となっている内側の圧縮室から低圧の外側の圧縮室へ、一回だけ切り替わることになる。このため、確実な油膜シール部破断の回数は減少するが、シール破断時の圧力急変幅が非常に大きくなるため、油膜シール部破断の確実さが増大する。よって、油膜シール破断のインターバルが長くならない高回転域を主たる運転条件とするスクロール圧縮機の場合に適するものである。また、圧力レベルが比較的低く、圧力の変化速度が小さめとなる運転域のスクロール圧縮機にも適する。
【００８３】
（第４実施形態）
次に、本発明のスクロール圧縮機の第４実施形態を、図６及び図１３を参照しながら説明する。
【００８４】
この第４実施形態は、背圧弁流路６０の下流口を、固定歯底２ｑのうちで、固定ラップ２ｂの内線から旋回ラップ３ｂの厚さだけオフセットした線よりも固定ラップ内線寄りに設けるとともに、固定ラップ２ｂの内線側面に設けた、旋回内線側非連通側面設定背圧弁流路下流口６０ｂ１δの場合であり、上述した第３実施形態の旋回内線側非連通背圧弁流路下流口６０ｂ１γと基本的には同一であるので、重複する説明は省略する。
【００８５】
図６の二点鎖線で示すような、固定スクロール２の歯溝角から加工する斜め穴で斜め背圧弁流路６０’を構成できることから、水平の穴と垂直の穴とからなる背圧弁流路を形成する必要がなくなり、固定スクロール外周面からの封止ピン６０ｘも不要となる。さらに、背圧弁流路が閉じる時間が０となる特徴を有するため、軸受の信頼性を向上させる必要から背圧室油導入路による背圧室１１０への流入油量を多く設定するスクロール圧縮機に適する。これにより、背圧弁流路から排出できる油量が増大するため、背圧弁２６の本来の制御値よりも背圧が過大となるのを回避できる。よって、両鏡板２ａ，３ａ間の摺動損失を低減しエネルギー効率を向上できるという効果がある、また、両鏡板２ａ，３ａの摩耗を抑制し、圧縮機の信頼性を向上するという効果もある。この第４実施形態では、固定歯底２ｑにもかかる開口部を設けたが、ラップ側面だけの開口部としてもよい。
【符号の説明】
【００８６】
１…スクロール圧縮機、２…固定スクロール、２ａ…固定鏡板、２ｂ…固定ラップ、２ｄ…鏡板外辺部、２ｅ…バイパス穴、２ｆ…吐出穴、２ｋ…弁穴、２ｐ…周囲溝、２ｐ１…凹み部、２ｕ…固定鏡板面、３…旋回スクロール、３ａ…旋回鏡板、３ｂ…旋回ラップ、４…フレーム、５…オルダムリング、６…クランク軸、６ａ…偏心ピン部、６ｂ…給油穴、６ｘ…給油パイプ、７…モータ、８…ケーシング、２２…バイパス弁、２３…旋回軸受、２４…主軸受、２５…副軸受、２６…背圧弁、２６ａ…弁体、２６ｂ…弁ばね、２６ｃ…弁キャップ、２６ｄ…弁座、３５…下フレーム、４０…間欠連通路、４０ａ…旋回歯先孔、４０ｂ…固定歯底掘込み、５０…吸込パイプ、５５…吐出パイプ、６０…背圧弁流路、６０’…斜め背圧弁流路、６０ａ…上流側背圧弁流路、６０ｂ…下流側背圧弁流路、６０ａ１…背圧弁流路上流口、６０ｂ１…背圧弁流路下流口、６０ｂ１α…吸込連通背圧弁流路下流口、６０ｂ１β…旋回外線側非連通背圧弁流路下流口、６０ｂ１γ…旋回内線側非連通背圧弁流路下流口、６０ｂ１δ…旋回内線側非連通側面設定背圧弁流路下流口、７１…外周溝、１００…圧縮室、１００ａ…旋回外線側圧縮室、１００ｂ…旋回内線側圧縮室、１０５…吸込領域、１１０…背圧室、１１５…旋回軸受室、１２０…固定背面室、１２５…貯油部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
旋回鏡板とこれに立設する渦巻き状の旋回ラップとを有して旋回運動する旋回スクロールと、
固定鏡板とこれに立設する渦巻き状の固定ラップとを有する固定スクロールと、
前記旋回ラップと前記固定ラップとを噛合わせて前記旋回スクロールと前記固定スクロールとの間に形成される圧縮室と、
前記圧縮室の作動流体の圧力による前記旋回鏡板を前記固定鏡板から引離す向きの引離力に対抗して、前記旋回鏡板を前記固定鏡板側へ付勢する付勢力を前記旋回鏡板の背面側に発生させる背圧室と、
圧縮前の作動流体を導く吸込領域と、
圧縮後の作動流体を導く吐出領域と、
前記吐出領域と前記背圧室とを絞りを伴って連通して、前記吐出領域に保持されている油を前記背圧室へ導入する背圧室油導入路と、
前記背圧室と前記圧縮室とを間欠的に連通し、この連通する圧縮室の圧力が起動時では前記背圧室の圧力である背圧より高くなり且つ定常運転時では前記背圧よりも低くなる当該圧縮室につながれる間欠連通路と、
前記背圧室から当該背圧室内の油及び作動流体からなる混合流体を背圧弁を介して前記圧縮室へ流出する背圧弁流路と、
前記背圧弁流路の途中に設けられ、前記背圧弁流路内の下流側に臨む弁座とこの弁座に当接される弁体とこの弁体を前記弁座側に押圧する弁ばねとを有して前記背圧を前記吸込領域の圧力と前記吐出領域の圧力との中間の圧力に制御する前記背圧弁と、を備えるスクロール圧縮機であって、
前記背圧弁流路の前記背圧弁の弁体よりも下流側の流路である下流側背圧弁流路の下流口は、定常運転時の前記旋回スクロールの旋回に伴って、圧力が不連続に急変する領域を含む領域に臨むと共に、前記間欠連通路が前記圧縮室に連通するよりも前か、または、連通すると同時に前記圧力が不連続に急変する部分の領域に臨むものである
ことを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項２】
請求項１において、前記下流側背圧弁流路の下流口が臨む領域は、異なる圧力領域を仕切る仕切り部が前記下流側背圧弁流路の下流口を横切ることで、前記異なる圧力領域が切り替わる際に前記圧力が不連続に急変する領域を含むことを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項３】
請求項２において、前記背圧弁流路は前記固定スクロールに形成され、前記仕切り部は前記旋回ラップで構成され、前記異なる圧力領域は前記旋回ラップによって仕切られた隣接する旋回外線側圧縮室と旋回内線側圧縮室とで構成されていることを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項４】
請求項３において、前記下流側背圧弁流路の下流口が臨む領域は、前記旋回スクロールの旋回に伴って、前記旋回外線側圧縮室の閉込み終了直後から臨む当旋回外線側圧縮室と、前記旋回ラップにより塞がれる領域と、前記旋回内線側圧縮室の閉じ込み終了直後から臨む当該旋回内線側圧縮室とからなる領域とに変遷するものであることを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項５】
請求項３または４において、前記下流側背圧弁流路の下流口は前記固定スクロールの歯底に設けられ、前記仕切り部は前記下流側背圧弁流路の下流口を横切る前記旋回ラップの歯先面で構成されていることを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項６】
請求項５において、前記下流側背圧弁流路の下流口の少なくとも一部は、前記固定ラップの外線から前記旋回ラップの厚さをオフセットした線と、前記固定ラップの内線から前記旋回ラップの厚さをオフセットした線との間に設けられていることを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項７】
請求項６において、前記下流側背圧弁流路の下流口の全部が、前記固定ラップの外線から前記旋回ラップの厚さをオフセットした線と、前記固定ラップの内線から前記旋回ラップの厚さをオフセットした線との間の中に設けられていることを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項８】
請求項３から７の何れかにおいて、前記背圧弁流路の前記背圧弁の弁体よりも上流側の流路である上流側背圧弁流路の上流口は、前記固定鏡板の前記旋回鏡板との摺動面に形成され且つ前記背圧室に常に連通する周囲溝と、前記固定鏡板の前記旋回鏡板との摺動面に形成され且つ前記周囲溝と前記当該上流口とを連通する凹み部とにより、前記背圧室に常に連通されていることを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項９】
請求項１から８の何れかにおいて、前記間欠連通路は、前記旋回鏡板から前記旋回ラップの歯先まで貫く旋回歯先孔と、前記固定スクロールの歯底で前記旋回歯先孔の旋回歯先側開口部である歯先口の前記旋回運動による軌跡上に配されて、閉込み開始後の前記圧縮室と前記歯先口をつなぐ掘込みである固定歯底掘込みとから構成されていることを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項１０】
請求項１から９の何れかにおいて、前記下流側背圧弁流路の下流口が臨む領域は、吸込圧となる吸込空間も含むことを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項１１】
請求項１から１０の何れかにおいて、前記下流側背圧弁流路の下流口と前記間欠連通路とがともに閉じる期間を設け、この閉じられた期間後に前記下流側背圧弁流路の下流口が最初に開口することを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項１２】
請求項２において、前記背圧弁流路は前記固定スクロールに形成され、前記下流背圧弁流路の下流口は前記固定ラップの側面に設けられ、前記仕切り部は前記旋回ラップの側面で構成され、前記異なる圧力領域は前記旋回ラップによって仕切られた隣接する旋回外線側圧縮室と旋回内線側圧縮室とで構成されていることを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項１】
旋回鏡板とこれに立設する渦巻き状の旋回ラップとを有して旋回運動する旋回スクロールと、
固定鏡板とこれに立設する渦巻き状の固定ラップとを有する固定スクロールと、
前記旋回ラップと前記固定ラップとを噛合わせて前記旋回スクロールと前記固定スクロールとの間に形成される圧縮室と、
前記圧縮室の作動流体の圧力による前記旋回鏡板を前記固定鏡板から引離す向きの引離力に対抗して、前記旋回鏡板を前記固定鏡板側へ付勢する付勢力を前記旋回鏡板の背面側に発生させる背圧室と、
圧縮前の作動流体を導く吸込領域と、
圧縮後の作動流体を導く吐出領域と、
前記吐出領域と前記背圧室とを絞りを伴って連通して、前記吐出領域に保持されている油を前記背圧室へ導入する背圧室油導入路と、
前記背圧室と前記圧縮室とを間欠的に連通し、この連通する圧縮室の圧力が起動時では前記背圧室の圧力である背圧より高くなり且つ定常運転時では前記背圧よりも低くなる当該圧縮室につながれる間欠連通路と、
前記背圧室から当該背圧室内の油及び作動流体からなる混合流体を背圧弁を介して前記圧縮室へ流出する背圧弁流路と、
前記背圧弁流路の途中に設けられ、前記背圧弁流路内の下流側に臨む弁座とこの弁座に当接される弁体とこの弁体を前記弁座側に押圧する弁ばねとを有して前記背圧を前記吸込領域の圧力と前記吐出領域の圧力との中間の圧力に制御する前記背圧弁と、を備えるスクロール圧縮機であって、
前記背圧弁流路の前記背圧弁の弁体よりも下流側の流路である下流側背圧弁流路の下流口は、定常運転時の前記旋回スクロールの旋回に伴って、圧力が不連続に急変する領域を含む領域に臨むと共に、前記間欠連通路が前記圧縮室に連通するよりも前か、または、連通すると同時に前記圧力が不連続に急変する部分の領域に臨むものである
ことを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項２】
請求項１において、前記下流側背圧弁流路の下流口が臨む領域は、異なる圧力領域を仕切る仕切り部が前記下流側背圧弁流路の下流口を横切ることで、前記異なる圧力領域が切り替わる際に前記圧力が不連続に急変する領域を含むことを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項３】
請求項２において、前記背圧弁流路は前記固定スクロールに形成され、前記仕切り部は前記旋回ラップで構成され、前記異なる圧力領域は前記旋回ラップによって仕切られた隣接する旋回外線側圧縮室と旋回内線側圧縮室とで構成されていることを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項４】
請求項３において、前記下流側背圧弁流路の下流口が臨む領域は、前記旋回スクロールの旋回に伴って、前記旋回外線側圧縮室の閉込み終了直後から臨む当旋回外線側圧縮室と、前記旋回ラップにより塞がれる領域と、前記旋回内線側圧縮室の閉じ込み終了直後から臨む当該旋回内線側圧縮室とからなる領域とに変遷するものであることを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項５】
請求項３または４において、前記下流側背圧弁流路の下流口は前記固定スクロールの歯底に設けられ、前記仕切り部は前記下流側背圧弁流路の下流口を横切る前記旋回ラップの歯先面で構成されていることを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項６】
請求項５において、前記下流側背圧弁流路の下流口の少なくとも一部は、前記固定ラップの外線から前記旋回ラップの厚さをオフセットした線と、前記固定ラップの内線から前記旋回ラップの厚さをオフセットした線との間に設けられていることを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項７】
請求項６において、前記下流側背圧弁流路の下流口の全部が、前記固定ラップの外線から前記旋回ラップの厚さをオフセットした線と、前記固定ラップの内線から前記旋回ラップの厚さをオフセットした線との間の中に設けられていることを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項８】
請求項３から７の何れかにおいて、前記背圧弁流路の前記背圧弁の弁体よりも上流側の流路である上流側背圧弁流路の上流口は、前記固定鏡板の前記旋回鏡板との摺動面に形成され且つ前記背圧室に常に連通する周囲溝と、前記固定鏡板の前記旋回鏡板との摺動面に形成され且つ前記周囲溝と前記当該上流口とを連通する凹み部とにより、前記背圧室に常に連通されていることを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項９】
請求項１から８の何れかにおいて、前記間欠連通路は、前記旋回鏡板から前記旋回ラップの歯先まで貫く旋回歯先孔と、前記固定スクロールの歯底で前記旋回歯先孔の旋回歯先側開口部である歯先口の前記旋回運動による軌跡上に配されて、閉込み開始後の前記圧縮室と前記歯先口をつなぐ掘込みである固定歯底掘込みとから構成されていることを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項１０】
請求項１から９の何れかにおいて、前記下流側背圧弁流路の下流口が臨む領域は、吸込圧となる吸込空間も含むことを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項１１】
請求項１から１０の何れかにおいて、前記下流側背圧弁流路の下流口と前記間欠連通路とがともに閉じる期間を設け、この閉じられた期間後に前記下流側背圧弁流路の下流口が最初に開口することを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項１２】
請求項２において、前記背圧弁流路は前記固定スクロールに形成され、前記下流背圧弁流路の下流口は前記固定ラップの側面に設けられ、前記仕切り部は前記旋回ラップの側面で構成され、前記異なる圧力領域は前記旋回ラップによって仕切られた隣接する旋回外線側圧縮室と旋回内線側圧縮室とで構成されていることを特徴とするスクロール圧縮機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図７Ｄ】
【図７Ｅ】
【図７Ｆ】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図７Ｄ】
【図７Ｅ】
【図７Ｆ】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１３−１１３１２３（Ｐ２０１３−１１３１２３Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５７３１３（Ｐ２０１１−２５７３１３）
【出願日】平成２３年１１月２５日（２０１１．１１．２５）
【出願人】（３９９０４８９１７）日立アプライアンス株式会社 (3,043)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２５日（２０１１．１１．２５）
【出願人】（３９９０４８９１７）日立アプライアンス株式会社 (3,043)
【Ｆターム（参考）】
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