スクロール型圧縮機
【課題】軽量化するのに好適なスクロール型圧縮機を提供する。
【解決手段】ケーシング３内部に固定された固定スクロール２３と、固定スクロール２３に噛合する可動スクロール２５と、可動スクロール２５を支承する支持固定部材２１と、駆動軸１５とを備え、ケーシング３内部の高圧部１５Ｇからの油を固定スクロール２３及び可動スクロール２５の間に吐出させる連通路５２を、可動スクロール２５に有し、駆動軸１５の外周面の、支持固定部材２１の下方に取付けた上部バランサ１６と、駆動軸１５の外周面の、モータ１３の下方に取付けた下部バランサ１８とを有し、可動スクロール２５と固定スクロール２３との間に形成された空間を圧縮させるスクロール型圧縮機において、可動スクロール２５にスクロール軸２５Ｃを偏心状態に設け、駆動軸１５にスクロール軸２５Ｃを回転自在に支持する偏心軸受部１５Ａを設け、この偏心軸受部１５Ａを支持固定部材２１で保持する。
【解決手段】ケーシング３内部に固定された固定スクロール２３と、固定スクロール２３に噛合する可動スクロール２５と、可動スクロール２５を支承する支持固定部材２１と、駆動軸１５とを備え、ケーシング３内部の高圧部１５Ｇからの油を固定スクロール２３及び可動スクロール２５の間に吐出させる連通路５２を、可動スクロール２５に有し、駆動軸１５の外周面の、支持固定部材２１の下方に取付けた上部バランサ１６と、駆動軸１５の外周面の、モータ１３の下方に取付けた下部バランサ１８とを有し、可動スクロール２５と固定スクロール２３との間に形成された空間を圧縮させるスクロール型圧縮機において、可動スクロール２５にスクロール軸２５Ｃを偏心状態に設け、駆動軸１５にスクロール軸２５Ｃを回転自在に支持する偏心軸受部１５Ａを設け、この偏心軸受部１５Ａを支持固定部材２１で保持する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクロール型圧縮機に係り、特に軽量化を図るのに好適なスクロール型圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、冷凍サイクルで冷媒を圧縮する圧縮機の一例として、例えばスクロール型圧縮機が知られている（例えば、特許文献１参照）。
図８に示すように、このスクロール型圧縮機１００は、上下方向に沿って延びる円筒状に形成された圧縮容器１１０を備え、この圧縮容器１１０内の上側には冷媒を圧縮する圧縮要素１１４が配置され、下側にはこの圧縮要素１１４を駆動する電動要素１１５が配置されている。
【０００３】
圧縮機構１１４には、固定スクロール１１９と揺動スクロール１２０とを備え、これら固定スクロール１１９および揺動スクロール１２０の各ラップ１３２，１３９を相互に噛み合わせて内部に複数の圧縮空間１２１を形成している。
【０００４】
固定スクロール１１９は、ケーシングに固定された支持固定部材に取付けられる。一方、固定スクロール１１９に下側から噛合する可動スクロール１２０は、下面に設けた軸受部１２２に駆動軸１２３の偏心軸部１２３Ａが嵌入されることで、駆動軸１２３と一体に連結されている。そして、モータ１２７の駆動力で回転駆動される可動スクロール１２０が、固定スクロール１１９に対して自転することなく公転のみを行うことで、両ラップ１３２，１３９間に形成される圧縮空間１２１の容積を減少させてその内部で冷媒を圧縮する。
【０００５】
本構成のスクロール型圧縮機１００では、冷媒吸込管１１７は圧縮要素１１４の吸込ポート１１１に直接接続されており、圧縮容器１１０内は、この圧縮要素１１４で圧縮された高圧冷媒が充填される高圧側空間１１３となっている。また、圧縮容器１１０の底部は、圧縮要素１１４等を潤滑する潤滑油が貯留される油溜まり１１６となり、この圧縮容器１１０の側面には、上記圧縮要素１１４に冷媒を導入する冷媒吸込管１１７と、圧縮要素１１４にて圧縮された冷媒を機外に吐出する冷媒吐出管１１８と、が設けられている。
【０００６】
さらに、このスクロール型圧縮機には、圧縮要素１１４および回転軸１２３の軸受１２８，１４１，１４９等に潤滑油を供給するため、回転軸１２３の内部には潤滑油が通過する油路１４４が形成されている。この油路１４４は、回転軸１２３の下端に形成された潤滑油の吸込口１４５と、この吸込口１４５の上部に形成されたパドル１４６とを備え、回転軸１２３の軸方向に沿って形成されている。また、この油路１４４は各軸受に相当する位置に潤滑油を給油する給油口１４７を備える。
【０００７】
回転軸１２３が回転すると、油溜まり１１６に溜まった潤滑油は、回転軸１２３の吸込口１４５から油路１４４に入り、この油路１４４のパドル１４６に沿って上方に汲み上げられる。そして、この汲み上げられた潤滑油は、各給油口１４７を通じて各軸受１２８、１４１、１４９を潤滑する。また、ボス収容部１４２まで汲み上げられた潤滑油は、メインフレームに形成された返送管（不図示）を通じて当該メインフレームの外周部に導かれ、この外周部に形成された排出口（不図示）から排出されることにより、再び油溜まり１１６に戻される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−５０９８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、このような構成のスクロール型圧縮機にあっては、各種用途への適用に対応させるべく、所定の機能は確保したまま小型・軽量化を図りたいといった要求が強い。
【００１０】
そこで、本発明は、上記した事情に鑑み、軽量化を図ることが可能なスクロール型圧縮機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、
（１）本発明のスクロール型圧縮機は、
ケーシング内部に固定された固定スクロールと、この固定スクロールに噛合する可動スクロールと、前記ケーシング内部に固定され前記可動スクロールを公転自在に支承する支持固定部材と、モータの駆動力で回転することによって前記可動スクロールを公転動作させる駆動軸とを備え、
前記ケーシング内部の高圧部からの油を固定スクロール及び可動スクロールの各鏡板の表面である鏡面間に吐出させる連通路を、前記可動スクロールに有し、
前記駆動軸の外周面の、前記モータの下方に取付けた下部バランサを有する
スクロール型圧縮機において、
前記可動スクロールにスクロール軸を設け、
前記駆動軸に前記スクロール軸を公転自在に支持する偏心軸受けを設け、
前記偏心軸受けを、支持固定部材で回転自在に保持する、ことを特徴とする。
（２）上記（１）のスクロール型圧縮機において、
前記駆動軸は、前記上部バランサの補助を行うサブバランサを構成し、
前記上部バランサは、前記サブバランサのバランスウエイトに相当する分だけ、駆動軸の重心から前記下部バランサまでの長さを、前記サブバランサを設けていない構成のものに比べて短尺化させた形状を有する、ことを特徴とする。
（３）また、本発明のスクロール型圧縮機は、
前記軸受けは頂部に凹部を有する形状の油室を有し、
前記ケーシング内部の底部の油を、前記駆動軸内部に設けた給油路を介して前記凹部に設けた油室へ一時的に貯油させるように構成した、ことを特徴とする。
（４）上記（３）のスクロール型圧縮機において、
前記駆動軸には、この駆動軸の頂部に凹状に設けた前記油室の底面から駆動軸内部の軸方向に沿って下方中間部まで還流孔を設けるとともに、
前記駆動軸に取付けたモータの回転動作に伴い、前記ケーシング内部の底部へ還流させるための螺旋状の還流溝を、前記還流孔と連通させるようにして、前記モータのロータを設置する領域内に周設させた、ことを特徴とする。
（５）上記（１）〜（４）のスクロール型圧縮機のいずれかにおいて、
前記可動スクロール内部に設けた前記連通路の一端部と連通するように、スクロール軸の内部に縦設した下部連通孔を、前記駆動軸内部に設けた前記給油路の直上に、スクロール軸の中心に位置するように貫通して設けた、ことを特徴とする。
（６）上記（１）〜（５）のスクロール型圧縮機のいずれかにおいて、
インバータでの運転制御を行う、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
上記（１）のスクロール型圧縮機によれば、駆動軸は、支持固定部材に公転自在に支持する偏心軸受けが上部バランサを補助するサブバランサを構成しているので、従来の専用の大きな上部バランサを使用する場合に比べて、サブバランサの質量分だけ、上部バランサの軽量化を図ることができる、という利点がある。
【００１３】
上記（２）のスクロール型圧縮機によれば、サブバランサが形成するモーメントの分だけ下部バランサ側のモーメントを削減可能となるので、例えば下部バランサの質量を同一のもので構成してあれば、駆動軸の重心から下部バランサまでの長さを短尺化できる、といった効果も得られる。
【００１４】
上記（３）のスクロール型圧縮機によれば、凹部の空間部分を利用して油室が形成されてあるので、従来に比べて形状的に漏れる虞がなく、信頼度の向上を図ることができる、という利点がある。
【００１５】
上記（４）のスクロール型圧縮機によれば、螺旋状の還流溝を流れる油に作用する遠心力を利用することにより、油室の油を効果的に吸引・吸収させることができ、高速回転での運転などの際に過剰な油が供給されるのを回避できるようになる、といった効果も得られる。
【００１６】
上記（５）のスクロール型圧縮機によれば、連通路側の油室に臨む開口位置が公転する可動スクロール軸の中心に位置するので、自転する駆動軸の回転角によらず安定して圧縮室に給油できるようになる。またケーシングの内底部に貯留されている油を、差圧で連通路へ効率的に汲み上げることができるようになる。
【００１７】
上記（６）のスクロール型圧縮機によれば、冷媒回路での負荷の変動に対して、円滑な対応動作が行えるので、エネルギーの無駄な消費等も抑えることが可能となり、節電効果なども得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係るスクロール型圧縮機を示す縦断面図である。
【図２】図１のスクロール型圧縮機におけるII-II線矢視断面図である。
【図３】図１のIII−III線矢視断面図である。
【図４】図１のIV-IV線矢視断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るスクロール型圧縮機の固定スクロールのオイル溝と可動スクロールの連通路との連通状態を示す説明図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るスクロール型圧縮機の駆動軸での過剰な潤滑油の回収経路を示す説明図である。
【図７】（Ａ）は図１に示すスクロール型圧縮機での公転動作を行う際のバランス状態を示す説明図、（Ｂ）はサブバランサを設けていない従来のコンプレッサでのバランス状態を示す説明図である。
【図８】従来のスクロール型圧縮機を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る内部高圧となるスクロール型圧縮機１を示すものであり、この圧縮機１は、冷媒が循環して冷凍サイクル運転動作を行う図示外の冷媒回路に接続されており、インバータ制御によって冷媒を圧縮するようになっている。
【００２０】
この圧縮機１は、縦長円筒状の密閉ドーム型のケーシング３を有する。このケーシング３は、上下方向に延びる軸線を有する円筒状の胴部であるケーシング本体５と、その上端部に気密状に溶接されて一体接合され、上方に突出した凸面を有する椀状の上キャップ７と、ケーシング本体５の下端部に気密状に溶接されて一体接合され、下方に突出した凸面を有する椀状の下キャップ９と、で圧力容器が構成されており、その内部は空洞とされている。
【００２１】
ケーシング３の内部には、冷媒を圧縮するスクロール圧縮機構１１と、このスクロール圧縮機構１１の下方に配置される駆動モータ１３と、が収容されている。スクロール圧縮機構１１と駆動モータ１３とは、ケーシング３内を上下方向に延びるように配置される駆動軸１５によって連結されている。また、スクロール圧縮機構１１と駆動モータ１３との間には間隙空間である高圧空間１７が形成されている。
【００２２】
スクロール圧縮機構１１は、上側に開放された略有底円筒状の収納部材である支持固定部材２１と、該支持固定部材２１の上面に密着して配置される固定スクロール２３と、これら固定スクロール２３及び支持固定部材２１間に配置され、固定スクロール２３に噛合する可動スクロール２５と、を備えている。
【００２３】
支持固定部材２１は、その外周面においてケーシング本体５に固定される。また、ケーシング３内が支持固定部材２１の下方の高圧空間１７と、支持固定部材２１の上方の吐出空間２９と、に区画されており、各空間１７，２９は、支持固定部材２１及び固定スクロール２３の外周に縦に延びて形成された縦溝７１を介して連通されている。
【００２４】
駆動モータ１３は、ケーシング３の内壁面に固定された環状のステータ１３Ａと、このステータ１３Ａの内側に回転自在に構成されたロータ１３Ｂとを備えている。該モータ１３はインバータ制御方式の直流モータで構成されており、ロータ１３Ｂには、駆動軸１５を介してスクロール圧縮機構１１の可動スクロール２５が駆動連結されている。
【００２５】
駆動モータ１３の下方の下部空間９１は高圧に保たれており、その下端部に相当する下キャップ９の内底部には潤滑油が貯留されている。
【００２６】
駆動軸１５の内部中心部には、図６に示すように、高圧油供給手段の一部としての第１給油路１５Ｂが軸芯方向に沿って形成されているとともに、この上部には、第１給油路１５Ｂに連通する状態で、駆動軸１５の内部の中心部から若干外周方向にシフトした部位に第２給油路１５Ｃが軸芯方向に沿って直上に向けて真直ぐな形状で形成されている。
【００２７】
この駆動軸１５内部の第２給油路１５Ｃは、可動スクロール２５の背面の油室１５Ｇに連通している。特に、この第２給油路１５Ｃは、油室１５Ｇの底面において、スクロール軸２５Ｃの内部に縦設した下部連通孔５１の直下に開口位置どうしが位置的に重複するように、開口位置を調整して貫通して設けられている。また、可動スクロールの下部連通孔５１はスクロール軸の中心に設けられている。これは駆動軸の自転により、偏心した油室１５内部の油が遠心力の影響で偏心側に押付けられている状態でも、偏心軸中心に連通孔５１を設けることで安定して圧縮室に給油できるようにするためである。
【００２８】
駆動軸１５の下端にはピックアップ１５Ｈが連結され、このピックアップ１５Ｈが、下キャップ９の内底部である下部空間９１に貯留した油を掻き上げる。この掻き上げた油は、駆動軸１５の第２給油路１５Ｃを通り、可動スクロール２５側の背面に位置する、偏心軸受部１５Ａの頂部に形成した油室１５Ｇに供給される。そして、この油室１５Ｇから可動スクロール２５に設けられた、後述する下部連通孔５１及び連通路５２を通り（図５参照）、固定スクロール２３側のオイル溝２３Ｄへ送り込まれ、このオイル溝２３Ｄからスクロール圧縮機構１１の各摺動部分及び圧縮室２７へ供給される（図３参照）。
【００２９】
また、この駆動軸１５には、特に駆動軸１５の高速回転時のような差圧が大きくなることによって油室１５Ｇに供給されてきた油量が過剰となったときに、強制的に下キャップ９の内底部である下部空間９１まで回収させるために、図６に示す還流孔１５Ｄ及び還流溝１５Ｅが形成されている。
【００３０】
還流孔１５Ｄは、駆動軸１５の頂部に凹状に設けた油室１５Ｇの底面から駆動軸１５内部の軸線方向に沿って下方中間部まで真直ぐストレートな状態で設けられている。特に、この還流孔１５Ｄは、図４に示すように、油室１５Ｇの底面の第２給油路１５Ｃの開口部位から離れた部位に開口されている。例えば本実施形態では、駆動軸１５の中心線より還流孔１５Ｄの中心が反偏心側に位置するように開口されている。これは油室１５Ｇ内部が油で満たされたとき、可動スクロールの下部連通孔５１にも吸入されなかった過剰な油を効率よく還流させるためである。
【００３１】
また、この駆動軸１５には、これにロータ１３Ｂ（図１参照）が取付けられたモータ１３の回転動作に伴い、ケーシング３内部の底部である下キャップ９へ還流させるためのらせん状の還流溝１５Ｅを、水平連通孔１５Ｆを介して還流孔１５Ｄと連通させるようにして、モータ１３のロータ１３Ｂを設置する領域内に周設させてある。この還流溝１５Ｅは、ロータ１３Ｂを設置する領域内に合わせて駆動軸１５に周設させることで、ロータ１３Ｂの巻き線に発生するジュール熱の冷却作用を促す効果も付与している。
【００３２】
なお、本発明の駆動軸１５は、支持固定部材２１のラジアル軸受部２１Ｂに嵌入する偏心軸受部１５ＡがサブバランサＷ１（図７（Ａ）参照）を構成しているとともに、偏心軸受部１５Ａより下側の駆動軸１５に上部バランサＷ２を構成する上部カウンタウェイト部１６が設けられている。また、駆動軸１５には、駆動モータ１３の直ぐ下側に下部バランサＷ３が設けられている。このように、偏心軸受部１５Ａで、上部バランサの一部となるサブバランサＷ１を兼用させることにより、従来の専用の大きな上部バランサ (Ｗ２´；図７（Ｂ）参照)を使用する場合に比べてサブバランサＷ１の質量分だけ、上部カウンタウェイト部１６の軽量化が図られている。
【００３３】
なお、これらのサブバランサＷ１、上部バランサＷ２、及び下部バランサＷ３は、ウェイトＷ０を構成する可動スクロール２５と動的バランスを取るためのものである。
【００３４】
サブバランサＷ１及び上部バランサＷ２により重さのバランスを取りながら駆動軸１５が回転することで、ウェイトＷ０である可動スクロール２５を自転することなく公転させるようになっている。そして、この可動スクロール２５の公転に伴い、圧縮室２７である両ラップ２３Ｂ，２５Ｂ間の容積が、中心に向かって収縮することで、吸入管３１より吸入された冷媒を圧縮する。
【００３５】
支持固定部材２１には、可動スクロール２５を回動可能に支承する支持体部２１Ａと、この支持体部２１Ａの下面中央から下方に延び、駆動軸１５の偏心軸受部１５Ａを回動可能に支持するラジアル軸受部２１Ｂと、が形成されている。支持固定部材２１のラジアル軸受部２１Ｂには、支持体部２１Ａを貫通する、後述のラジアル軸受孔２１Ｃが設けられており、このラジアル軸受孔２１Ｃに、駆動軸１５の上端部である偏心軸受部１５Ａが回転可能に嵌入支持される。
【００３６】
ケーシング３の上キャップ７には冷媒回路の冷媒をスクロール圧縮機構１１に導く吸入管３１が、またケーシング本体５にはケーシング３内の冷媒をケーシング３外に吐出させる吐出管３３が、それぞれ気密状に貫通固定されている。吸入管３１は、吐出空間２９を上下方向に延び、その内端部はスクロール圧縮機構１１の固定スクロール２３を貫通して圧縮室２７に連通し、この吸入管３１により圧縮室２７内に冷媒が吸入される。
【００３７】
固定スクロール２３は、図２に示すように、鏡板２３Ａと、この鏡板２３Ａの下面に形成された渦巻き状（インボリュート状）のラップ２３Ｂと、で構成されている。また、可動スクロール２５の上面である鏡面２５０に対面する、固定スクロール２３の鏡面２３０でもある、特に冷媒入口側のラップ２３Ｂの下面には、この下面に沿って刻設した細幅形状のオイル溝２３Ｄ（図２参照）と、を有している。
【００３８】
一方、可動スクロール２５は、図３に示すように、鏡板２５Ａと、この鏡板２５Ａの上面に形成された渦巻き状（インボリュート状）のラップ２５Ｂとで構成されている。そして、固定スクロール２３のラップ２３Ｂと、可動スクロール２５のラップ２５Ｂとは互いに噛合しており、これにより固定スクロール２３と可動スクロール２５との間において、両ラップ２３Ｂ，２５Ｂで複数の圧縮室２７が形成される（図１参照）。
【００３９】
可動スクロール２５には、図５に示すように、後述する連通路５２に流量制限部材（ピン部材）５５を挿入している。このピン部材５５は、連通路５２の奥側の下孔５２Ａ内に嵌る第１ピン５５Ａと、この第１ピン５５Ａに当接して、連通路５１の手前側の挿入孔５２Ｂ内に嵌る第２ピン５５Ｂとにより構成される。第２ピン５５Ｂ及び第１ピン５５Ａを奥端側に一体に押し付けるように、めねじ孔５２Ｃに図示外の六角穴付きのねじ部材が螺合され、ねじ部材が挿入孔５２Ｂの一端（図５では左端）を閉塞している。
【００４０】
可動スクロール２５は、オルダムリング６１（図１参照）を介して固定スクロール２３に支持され、鏡板２５Ａの下面の中心部には有底円筒状のスクロール軸２５Ｃが突設されている。
【００４１】
また、可動スクロール２５には、図５に示すように、鏡板２５Ａに、一端が外部に開口し、内部に直線状に延びた連通路５２が形成されている。連通路５２は、一端が外部に開口する連通路の下孔５２Ａを形成している。下孔５２Ａには、所定深さ位置まで、一端からリーマ加工を施して、所定深さの挿入孔５２Ｂを形成している。また、挿入孔５２Ｂの入り口には、めねじ孔５２Ｃが螺設されている。連通路５２の他端（高圧開口）に連通する、スクロール軸２５Ｃに貫通して設けた下部連通孔５１は、上述した可動スクロール２５の背面の油室（密閉容器内の高圧部）１５Ｇ（図１参照）に連通している。また、連通路５２の入り口側の内周面には、真円形状を呈する連通孔５３が連設されている。
【００４２】
この連通孔５３は、圧縮室の低圧部２７Ａに臨む入口近傍の可動スクロール２５の鏡板２５Ａ部分に、固定スクロール２３の厚さ方向に貫通して鏡面に達するように開口されている。また、この連通孔５３は、図５に示すように、固定スクロール２３のオイル溝２３Ｄを介して、両スクロール２３，２５の両ラップ２３Ｂ，２５Ｂ間に形成された外側の圧縮室２７（低圧部２７Ａ）に連通している。
【００４３】
固定スクロール２３の中央部には吐出孔２３Ｃ（図２参照）が設けられており、この吐出孔２３Ｃから吐出されたガス冷媒は、図１に示すように、吐出弁２２を通って吐出空間２９に吐出されるようになっている。そして、この吐出するガス冷媒は、支持固定部材２１及び固定スクロール２３の各外周に設けた縦溝７１を介し、支持固定部材２１下方の高圧空間１７内の、オイルコレクタ２４の外側の空間へ流出するようになっている。この高圧冷媒は、最終的には、ケーシング本体５に設けた吐出管３３を介してケーシング３外に吐出されるわけである。
【００４４】
このスクロール型圧縮機１の運転動作について説明する。
駆動モータ１３を駆動すると、ステータ１３Ａに対してロータ１３Ｂが回転し、それによって駆動軸１５が回転する。駆動軸１５が回転すると、スクロール圧縮機構１１の可動スクロール２５が固定スクロール２３に対して姿勢を一定に保持したまま、自転せずに公転のみ行う。これにより、低圧の冷媒が、吸入管３１を通して圧縮室２７の周縁側から高圧な中心側の圧縮室２７に吸引されてゆき、圧縮室２７の容積変化に伴って圧縮される。
【００４５】
圧縮された冷媒は、高圧となって圧縮室２７から吐出弁２２を通って吐出空間２９に吐出され、支持固定部材２１及び固定スクロール２３の各外周に設けた縦溝７１を介して、ケーシング本体５に設けた吐出管３３からケーシング３外部の冷媒回路に吐出される。ケーシング３外部の冷媒回路に吐出された冷媒は、図示を省略した冷媒回路を循環した後、再度吸入管３１を通して圧縮機１に吸入されて圧縮され、冷媒の循環が繰り返される。
【００４６】
次に、潤滑油の流れを説明する。
ケーシング３における下キャップ９の内底部に貯留された潤滑油は、図１に示す駆動軸１５の下端に設けたピックアップ１５Ｈにより掻き上げられ、駆動軸１５の第１給油路１５Ｂ及び第２給油路１５Ｃを通じ、可動スクロール２５背面の高圧状態の油室１５Ｇに供給される。また、この潤滑油は、図６に示す油室１５Ｇから、可動スクロール２５に設けられた下部連通孔５１、連通路５２、連通孔５３を介して、これと常時連通する固定スクロール２３側の低圧状態の圧縮室２７を構成する両スクロールの間の鏡面２３０に開口されたオイル溝２３Ｄ（図２参照）へと、差圧を利用して送り出され、スクロール圧縮機構１１の各摺動部分及び圧縮室２７へ供給される。
【００４７】
また、圧縮室２７へ供給された油は、高圧の圧縮室である両スクロール中央部へ移動すると、ここで圧縮された高圧状態の冷媒の流れに伴って、吐出弁２２を通って吐出空間２９に吐出される。このようにして、高圧状態の冷媒とともに吐出弁２２を通って吐出空間２９に吐出された潤滑油は、支持固定部材２１及び固定スクロール２３の各外周に設けた縦溝７１を介して、支持固定部材２１の下方の高圧空間１７に送出される。そして、この油がステータ１３外周に複数設けられた切欠きとステータ１３外周に取付けられた円筒状のリング（不指示）の間にできた空間、あるいはリング外周に設けられた切欠きとケーシング３の間にできた空間を通って、下部空間９１の下端部に相当する下キャップ９の内底部に貯留される。
【００４８】
ところで、本実施形態では、このような潤滑油の主要な流れの他に、バイパス的な回収路も形成されている。即ち、インバータ制御で駆動するモータ１３の回転動作に伴い、例えば冷媒回路が高負荷の状態になると、駆動軸１５が高速回転する。その結果、下部空間９１の下端部に相当する下キャップ９の内底部の圧力に対して、支持固定部材２１の下方の、ケーシング３内部の高圧空間１７が昇圧されてより高圧状態となる。
【００４９】
従って、これにより発生する大きな差圧のため、下キャップ９の内底部の貯留された油は、大きな差圧で油室１５Ｇへ吸引されるので、油室１５Ｇには低回転状態の場合に比べて多量な油の汲み取りが起こる。その結果、油室１５Ｇからは圧縮室２７のある両スクロールヘ向けて多量の油が送り込まれるおそれがある。ところが、本発明では、前述のように、駆動軸１５にはバイパス的な回収路として、油室１５Ｇと連通する還流孔１５Ｄ及び還流溝１５Ｅが形成されており、過剰な潤滑油の回収路を構成している。
【００５０】
従って、例えば駆動軸１５が所定方向に回転すると、油自身に作用する重力とともに、還流孔１５Ｄ中の油の遠心力によって潤滑油を下方の下キャップ９の内底部へ向けて降下させることで、油の回収を行うことができる。また、この油の降下する時の作用を利用してその上部側の油も下方へ誘導させて吸引させることができるので、さらに効果的な油回収作用が発生する。
【００５１】
特に、この油回収作用については、下キャップ９の内底部に貯留する油の上方への吸引効果の増大に伴い、油室１５Ｇへ過剰な油が吸い上げられる場合に、上述のように、駆動軸１５が回転することによって、同時に油が下方へ吸引される力（油の吸引作用）も発生する。即ち、これは、駆動軸１５の外周面の螺旋状の還流溝１５Ｅでの遠心力Ｆなどによるもので、この場合の遠心力Ｆについては、一般に、次式
Ｆ＝ｍｒω２
但し、ｍ；油の質量
ｒ；半径（駆動軸中心から還流溝までの距離）
ω；油の移動時の角速度(rad)
で示すことができるものであるが、この遠心力Ｆは、駆動軸１５の公転に伴い発生する角速度ωの２乗に比例するので、高速回転時にはその大きさが大幅に増大するため、一層効果的な油回収作用が発生する。これにより、高速回転時に潤滑油が両スクロール間へ過剰に供給される現象を回避できる。
【００５２】
従って、本実施形態によれば、図６に示す駆動軸１５の第１、第２給油路１５Ｂ、１５Ｃを通じ、可動スクロール２５背面の高圧状態の油室１５Ｇに供給される潤滑油は、油室１５Ｇから可動スクロール２５に設けられた連通路５２、連通孔５３を介して、可動スクロール２５の連通孔５３と連通する固定スクロール２３側の図２に示すオイル溝２３Ｄへ、差圧を利用して送り出される。
【００５３】
ここで、例えば冷媒回路が高負荷となり、駆動モータ１３が高回転で運転されて、油室１５Ｇへの潤滑油の汲み上げが過剰に生じる場合には、上述したように、駆動軸１５の外周面のらせん状の還流溝１５Ｅでの遠心力による油の吸引作用も大幅に増大するので、潤滑油が過剰に両スクロール間へ供給される現象を回避できる。その結果、過剰な潤滑油が冷媒に混在して冷媒回路内へ同時に送り込まれ、各種の不都合をもたらす不都合も回避される。これにより、モータ１３が高速回転運転を行う場合であっても、潤滑油の過剰供給が起こらず、安定した良好な圧縮作用を発揮することができるようになるわけである。
【００５４】
また、本発明では、前述したように、特に、駆動軸１５は、支持固定部材２１のラジアル軸受部２１Ｂに嵌入する偏心軸受部１５ＡがサブバランサＷ１を構成している。このように、偏心軸受部１５ＡでサブバランサＷ１を兼用させているので、上部バランサを構成する、従来の専用の大きな上部カウンタウェイト部(Ｗ２´；図７（Ｂ）参照)を使用する場合に比べて、サブバランサＷ１の質量分だけ、上部カウンタウェイト部１６の軽量化を図ることができる。
【００５５】
しかも、図７（Ａ）において、サブバランサＷ１が形成するモーメントの分、つまりＷ１×Ｌ１の分だけ下部バランサ（Ｗ３）を構成する下部カウンタウェイト部１８のモーメントを削減可能となる。従って、下部バランサの質量を同一のもので構成してあれば、駆動軸１５の重心Ｇから下部カウンタウェイト部１８までの長さＬ３を短尺化させることができる。
【００５６】
さらに、本実施形態によれば、駆動軸１５の外周面にモータ１３のロータ１３Ｂの取付部位に合わせて還流溝１５Ｅを設けており、ロータ１３Ｂに設けた巻線からのジュール熱を、この巻線に接触状態で流す潤滑油を利用して効果的な冷却することも可能となる。
【００５７】
しかも、本実施形態によれば、駆動軸１５は、支持固定部材２１に公転自在に支持する偏心軸受部１５Ａが上部バランサＷ２を補助するサブバランサＷ１を構成しているので、従来の専用の大きな上部バランサＷ３´を使用する場合に比べて、サブバランサＷ１の質量分だけ、上部バランサＷ２の軽量化を図ることができる、という利点がある。
【００５８】
また、本実施形態によれば、サブバランサＷ１が形成するモーメントの分、つまりＷ１×Ｌ１の分だけ下部バランサ（Ｗ３）を構成する下部カウンタウェイト部１８のモーメントを削減可能となる。従って、下部バランサの質量を同一のもので構成してあれば、駆動軸１５の重心Ｇから下部カウンタウェイト部１８までの長さを短尺化させることができる、といった効果も得られる。
【００５９】
さらに、本実施形態によれば、スクロール型圧縮機の駆動動作をインバータ制御によって行う構成であるので、冷媒回路での負荷の変動に対して、円滑な対応動作が行えるので、エネルギーの無駄な消費等も抑えることが可能となり、節電効果なども得られる。
【００６０】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の要旨を逸脱しない範囲で各種の変形実施が可能である。
【００６１】
また、本実施形態のスクロール型圧縮機は、インバータ制御で動作するように構成されているが、サーモスタット式等での運転制御などであっても構わない。
【符号の説明】
【００６２】
１ スクロール型圧縮機
１１ スクロール圧縮機構
１３ 駆動モータ
１３Ａ ステータ
１３Ｂ ロータ
１５ 駆動軸
１５Ａ 偏心軸受部 (偏心軸受け；サブバランサ)
１５Ｂ 第１給油路
１５Ｃ 第２給油路（給油路）
１５Ｄ 還流孔
１５Ｅ 還流溝
１５Ｇ 油室（密閉容器内の高圧部）
１６ 上部カウンタウェイト部（上部バランサ）
１７ 高圧空間
１８ 下部カウンタウェイト部（下部バランサ）
２１ 支持固定部材
２１Ａ 支持体部
２１Ｂ ラジアル軸受部
２１Ｃ ラジアル軸受孔
２２ 吐出弁
２３ 固定スクロール
２３Ａ 鏡板
２３Ｂ ラップ
２３Ｃ 吐出孔
２３Ｄ オイル溝
２３０、２５０ 鏡面
２３１ 受油穴
２４ オイルコレクタ
２５ 可動スクロール
２５Ａ 鏡板
２５Ｃ スクロール軸
２７ 圧縮室
２７Ａ 低圧部
２９ 吐出空間
３ ケーシング
３１ 吸入管
３３ 吐出管
５ ケーシング本体
５１ 下部連通孔
５２ 連通路
５３ 連通孔
６１ オルダムリング
７ 上キャップ
７１ 縦溝
９ 下キャップ
９１ 下部空間
Ｗ０ ウェイト
Ｗ１ サブバランサ
Ｗ２ 上部バランサ
Ｗ３ 下部バランサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクロール型圧縮機に係り、特に軽量化を図るのに好適なスクロール型圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、冷凍サイクルで冷媒を圧縮する圧縮機の一例として、例えばスクロール型圧縮機が知られている（例えば、特許文献１参照）。
図８に示すように、このスクロール型圧縮機１００は、上下方向に沿って延びる円筒状に形成された圧縮容器１１０を備え、この圧縮容器１１０内の上側には冷媒を圧縮する圧縮要素１１４が配置され、下側にはこの圧縮要素１１４を駆動する電動要素１１５が配置されている。
【０００３】
圧縮機構１１４には、固定スクロール１１９と揺動スクロール１２０とを備え、これら固定スクロール１１９および揺動スクロール１２０の各ラップ１３２，１３９を相互に噛み合わせて内部に複数の圧縮空間１２１を形成している。
【０００４】
固定スクロール１１９は、ケーシングに固定された支持固定部材に取付けられる。一方、固定スクロール１１９に下側から噛合する可動スクロール１２０は、下面に設けた軸受部１２２に駆動軸１２３の偏心軸部１２３Ａが嵌入されることで、駆動軸１２３と一体に連結されている。そして、モータ１２７の駆動力で回転駆動される可動スクロール１２０が、固定スクロール１１９に対して自転することなく公転のみを行うことで、両ラップ１３２，１３９間に形成される圧縮空間１２１の容積を減少させてその内部で冷媒を圧縮する。
【０００５】
本構成のスクロール型圧縮機１００では、冷媒吸込管１１７は圧縮要素１１４の吸込ポート１１１に直接接続されており、圧縮容器１１０内は、この圧縮要素１１４で圧縮された高圧冷媒が充填される高圧側空間１１３となっている。また、圧縮容器１１０の底部は、圧縮要素１１４等を潤滑する潤滑油が貯留される油溜まり１１６となり、この圧縮容器１１０の側面には、上記圧縮要素１１４に冷媒を導入する冷媒吸込管１１７と、圧縮要素１１４にて圧縮された冷媒を機外に吐出する冷媒吐出管１１８と、が設けられている。
【０００６】
さらに、このスクロール型圧縮機には、圧縮要素１１４および回転軸１２３の軸受１２８，１４１，１４９等に潤滑油を供給するため、回転軸１２３の内部には潤滑油が通過する油路１４４が形成されている。この油路１４４は、回転軸１２３の下端に形成された潤滑油の吸込口１４５と、この吸込口１４５の上部に形成されたパドル１４６とを備え、回転軸１２３の軸方向に沿って形成されている。また、この油路１４４は各軸受に相当する位置に潤滑油を給油する給油口１４７を備える。
【０００７】
回転軸１２３が回転すると、油溜まり１１６に溜まった潤滑油は、回転軸１２３の吸込口１４５から油路１４４に入り、この油路１４４のパドル１４６に沿って上方に汲み上げられる。そして、この汲み上げられた潤滑油は、各給油口１４７を通じて各軸受１２８、１４１、１４９を潤滑する。また、ボス収容部１４２まで汲み上げられた潤滑油は、メインフレームに形成された返送管（不図示）を通じて当該メインフレームの外周部に導かれ、この外周部に形成された排出口（不図示）から排出されることにより、再び油溜まり１１６に戻される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−５０９８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、このような構成のスクロール型圧縮機にあっては、各種用途への適用に対応させるべく、所定の機能は確保したまま小型・軽量化を図りたいといった要求が強い。
【００１０】
そこで、本発明は、上記した事情に鑑み、軽量化を図ることが可能なスクロール型圧縮機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、
（１）本発明のスクロール型圧縮機は、
ケーシング内部に固定された固定スクロールと、この固定スクロールに噛合する可動スクロールと、前記ケーシング内部に固定され前記可動スクロールを公転自在に支承する支持固定部材と、モータの駆動力で回転することによって前記可動スクロールを公転動作させる駆動軸とを備え、
前記ケーシング内部の高圧部からの油を固定スクロール及び可動スクロールの各鏡板の表面である鏡面間に吐出させる連通路を、前記可動スクロールに有し、
前記駆動軸の外周面の、前記モータの下方に取付けた下部バランサを有する
スクロール型圧縮機において、
前記可動スクロールにスクロール軸を設け、
前記駆動軸に前記スクロール軸を公転自在に支持する偏心軸受けを設け、
前記偏心軸受けを、支持固定部材で回転自在に保持する、ことを特徴とする。
（２）上記（１）のスクロール型圧縮機において、
前記駆動軸は、前記上部バランサの補助を行うサブバランサを構成し、
前記上部バランサは、前記サブバランサのバランスウエイトに相当する分だけ、駆動軸の重心から前記下部バランサまでの長さを、前記サブバランサを設けていない構成のものに比べて短尺化させた形状を有する、ことを特徴とする。
（３）また、本発明のスクロール型圧縮機は、
前記軸受けは頂部に凹部を有する形状の油室を有し、
前記ケーシング内部の底部の油を、前記駆動軸内部に設けた給油路を介して前記凹部に設けた油室へ一時的に貯油させるように構成した、ことを特徴とする。
（４）上記（３）のスクロール型圧縮機において、
前記駆動軸には、この駆動軸の頂部に凹状に設けた前記油室の底面から駆動軸内部の軸方向に沿って下方中間部まで還流孔を設けるとともに、
前記駆動軸に取付けたモータの回転動作に伴い、前記ケーシング内部の底部へ還流させるための螺旋状の還流溝を、前記還流孔と連通させるようにして、前記モータのロータを設置する領域内に周設させた、ことを特徴とする。
（５）上記（１）〜（４）のスクロール型圧縮機のいずれかにおいて、
前記可動スクロール内部に設けた前記連通路の一端部と連通するように、スクロール軸の内部に縦設した下部連通孔を、前記駆動軸内部に設けた前記給油路の直上に、スクロール軸の中心に位置するように貫通して設けた、ことを特徴とする。
（６）上記（１）〜（５）のスクロール型圧縮機のいずれかにおいて、
インバータでの運転制御を行う、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
上記（１）のスクロール型圧縮機によれば、駆動軸は、支持固定部材に公転自在に支持する偏心軸受けが上部バランサを補助するサブバランサを構成しているので、従来の専用の大きな上部バランサを使用する場合に比べて、サブバランサの質量分だけ、上部バランサの軽量化を図ることができる、という利点がある。
【００１３】
上記（２）のスクロール型圧縮機によれば、サブバランサが形成するモーメントの分だけ下部バランサ側のモーメントを削減可能となるので、例えば下部バランサの質量を同一のもので構成してあれば、駆動軸の重心から下部バランサまでの長さを短尺化できる、といった効果も得られる。
【００１４】
上記（３）のスクロール型圧縮機によれば、凹部の空間部分を利用して油室が形成されてあるので、従来に比べて形状的に漏れる虞がなく、信頼度の向上を図ることができる、という利点がある。
【００１５】
上記（４）のスクロール型圧縮機によれば、螺旋状の還流溝を流れる油に作用する遠心力を利用することにより、油室の油を効果的に吸引・吸収させることができ、高速回転での運転などの際に過剰な油が供給されるのを回避できるようになる、といった効果も得られる。
【００１６】
上記（５）のスクロール型圧縮機によれば、連通路側の油室に臨む開口位置が公転する可動スクロール軸の中心に位置するので、自転する駆動軸の回転角によらず安定して圧縮室に給油できるようになる。またケーシングの内底部に貯留されている油を、差圧で連通路へ効率的に汲み上げることができるようになる。
【００１７】
上記（６）のスクロール型圧縮機によれば、冷媒回路での負荷の変動に対して、円滑な対応動作が行えるので、エネルギーの無駄な消費等も抑えることが可能となり、節電効果なども得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係るスクロール型圧縮機を示す縦断面図である。
【図２】図１のスクロール型圧縮機におけるII-II線矢視断面図である。
【図３】図１のIII−III線矢視断面図である。
【図４】図１のIV-IV線矢視断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るスクロール型圧縮機の固定スクロールのオイル溝と可動スクロールの連通路との連通状態を示す説明図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るスクロール型圧縮機の駆動軸での過剰な潤滑油の回収経路を示す説明図である。
【図７】（Ａ）は図１に示すスクロール型圧縮機での公転動作を行う際のバランス状態を示す説明図、（Ｂ）はサブバランサを設けていない従来のコンプレッサでのバランス状態を示す説明図である。
【図８】従来のスクロール型圧縮機を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る内部高圧となるスクロール型圧縮機１を示すものであり、この圧縮機１は、冷媒が循環して冷凍サイクル運転動作を行う図示外の冷媒回路に接続されており、インバータ制御によって冷媒を圧縮するようになっている。
【００２０】
この圧縮機１は、縦長円筒状の密閉ドーム型のケーシング３を有する。このケーシング３は、上下方向に延びる軸線を有する円筒状の胴部であるケーシング本体５と、その上端部に気密状に溶接されて一体接合され、上方に突出した凸面を有する椀状の上キャップ７と、ケーシング本体５の下端部に気密状に溶接されて一体接合され、下方に突出した凸面を有する椀状の下キャップ９と、で圧力容器が構成されており、その内部は空洞とされている。
【００２１】
ケーシング３の内部には、冷媒を圧縮するスクロール圧縮機構１１と、このスクロール圧縮機構１１の下方に配置される駆動モータ１３と、が収容されている。スクロール圧縮機構１１と駆動モータ１３とは、ケーシング３内を上下方向に延びるように配置される駆動軸１５によって連結されている。また、スクロール圧縮機構１１と駆動モータ１３との間には間隙空間である高圧空間１７が形成されている。
【００２２】
スクロール圧縮機構１１は、上側に開放された略有底円筒状の収納部材である支持固定部材２１と、該支持固定部材２１の上面に密着して配置される固定スクロール２３と、これら固定スクロール２３及び支持固定部材２１間に配置され、固定スクロール２３に噛合する可動スクロール２５と、を備えている。
【００２３】
支持固定部材２１は、その外周面においてケーシング本体５に固定される。また、ケーシング３内が支持固定部材２１の下方の高圧空間１７と、支持固定部材２１の上方の吐出空間２９と、に区画されており、各空間１７，２９は、支持固定部材２１及び固定スクロール２３の外周に縦に延びて形成された縦溝７１を介して連通されている。
【００２４】
駆動モータ１３は、ケーシング３の内壁面に固定された環状のステータ１３Ａと、このステータ１３Ａの内側に回転自在に構成されたロータ１３Ｂとを備えている。該モータ１３はインバータ制御方式の直流モータで構成されており、ロータ１３Ｂには、駆動軸１５を介してスクロール圧縮機構１１の可動スクロール２５が駆動連結されている。
【００２５】
駆動モータ１３の下方の下部空間９１は高圧に保たれており、その下端部に相当する下キャップ９の内底部には潤滑油が貯留されている。
【００２６】
駆動軸１５の内部中心部には、図６に示すように、高圧油供給手段の一部としての第１給油路１５Ｂが軸芯方向に沿って形成されているとともに、この上部には、第１給油路１５Ｂに連通する状態で、駆動軸１５の内部の中心部から若干外周方向にシフトした部位に第２給油路１５Ｃが軸芯方向に沿って直上に向けて真直ぐな形状で形成されている。
【００２７】
この駆動軸１５内部の第２給油路１５Ｃは、可動スクロール２５の背面の油室１５Ｇに連通している。特に、この第２給油路１５Ｃは、油室１５Ｇの底面において、スクロール軸２５Ｃの内部に縦設した下部連通孔５１の直下に開口位置どうしが位置的に重複するように、開口位置を調整して貫通して設けられている。また、可動スクロールの下部連通孔５１はスクロール軸の中心に設けられている。これは駆動軸の自転により、偏心した油室１５内部の油が遠心力の影響で偏心側に押付けられている状態でも、偏心軸中心に連通孔５１を設けることで安定して圧縮室に給油できるようにするためである。
【００２８】
駆動軸１５の下端にはピックアップ１５Ｈが連結され、このピックアップ１５Ｈが、下キャップ９の内底部である下部空間９１に貯留した油を掻き上げる。この掻き上げた油は、駆動軸１５の第２給油路１５Ｃを通り、可動スクロール２５側の背面に位置する、偏心軸受部１５Ａの頂部に形成した油室１５Ｇに供給される。そして、この油室１５Ｇから可動スクロール２５に設けられた、後述する下部連通孔５１及び連通路５２を通り（図５参照）、固定スクロール２３側のオイル溝２３Ｄへ送り込まれ、このオイル溝２３Ｄからスクロール圧縮機構１１の各摺動部分及び圧縮室２７へ供給される（図３参照）。
【００２９】
また、この駆動軸１５には、特に駆動軸１５の高速回転時のような差圧が大きくなることによって油室１５Ｇに供給されてきた油量が過剰となったときに、強制的に下キャップ９の内底部である下部空間９１まで回収させるために、図６に示す還流孔１５Ｄ及び還流溝１５Ｅが形成されている。
【００３０】
還流孔１５Ｄは、駆動軸１５の頂部に凹状に設けた油室１５Ｇの底面から駆動軸１５内部の軸線方向に沿って下方中間部まで真直ぐストレートな状態で設けられている。特に、この還流孔１５Ｄは、図４に示すように、油室１５Ｇの底面の第２給油路１５Ｃの開口部位から離れた部位に開口されている。例えば本実施形態では、駆動軸１５の中心線より還流孔１５Ｄの中心が反偏心側に位置するように開口されている。これは油室１５Ｇ内部が油で満たされたとき、可動スクロールの下部連通孔５１にも吸入されなかった過剰な油を効率よく還流させるためである。
【００３１】
また、この駆動軸１５には、これにロータ１３Ｂ（図１参照）が取付けられたモータ１３の回転動作に伴い、ケーシング３内部の底部である下キャップ９へ還流させるためのらせん状の還流溝１５Ｅを、水平連通孔１５Ｆを介して還流孔１５Ｄと連通させるようにして、モータ１３のロータ１３Ｂを設置する領域内に周設させてある。この還流溝１５Ｅは、ロータ１３Ｂを設置する領域内に合わせて駆動軸１５に周設させることで、ロータ１３Ｂの巻き線に発生するジュール熱の冷却作用を促す効果も付与している。
【００３２】
なお、本発明の駆動軸１５は、支持固定部材２１のラジアル軸受部２１Ｂに嵌入する偏心軸受部１５ＡがサブバランサＷ１（図７（Ａ）参照）を構成しているとともに、偏心軸受部１５Ａより下側の駆動軸１５に上部バランサＷ２を構成する上部カウンタウェイト部１６が設けられている。また、駆動軸１５には、駆動モータ１３の直ぐ下側に下部バランサＷ３が設けられている。このように、偏心軸受部１５Ａで、上部バランサの一部となるサブバランサＷ１を兼用させることにより、従来の専用の大きな上部バランサ (Ｗ２´；図７（Ｂ）参照)を使用する場合に比べてサブバランサＷ１の質量分だけ、上部カウンタウェイト部１６の軽量化が図られている。
【００３３】
なお、これらのサブバランサＷ１、上部バランサＷ２、及び下部バランサＷ３は、ウェイトＷ０を構成する可動スクロール２５と動的バランスを取るためのものである。
【００３４】
サブバランサＷ１及び上部バランサＷ２により重さのバランスを取りながら駆動軸１５が回転することで、ウェイトＷ０である可動スクロール２５を自転することなく公転させるようになっている。そして、この可動スクロール２５の公転に伴い、圧縮室２７である両ラップ２３Ｂ，２５Ｂ間の容積が、中心に向かって収縮することで、吸入管３１より吸入された冷媒を圧縮する。
【００３５】
支持固定部材２１には、可動スクロール２５を回動可能に支承する支持体部２１Ａと、この支持体部２１Ａの下面中央から下方に延び、駆動軸１５の偏心軸受部１５Ａを回動可能に支持するラジアル軸受部２１Ｂと、が形成されている。支持固定部材２１のラジアル軸受部２１Ｂには、支持体部２１Ａを貫通する、後述のラジアル軸受孔２１Ｃが設けられており、このラジアル軸受孔２１Ｃに、駆動軸１５の上端部である偏心軸受部１５Ａが回転可能に嵌入支持される。
【００３６】
ケーシング３の上キャップ７には冷媒回路の冷媒をスクロール圧縮機構１１に導く吸入管３１が、またケーシング本体５にはケーシング３内の冷媒をケーシング３外に吐出させる吐出管３３が、それぞれ気密状に貫通固定されている。吸入管３１は、吐出空間２９を上下方向に延び、その内端部はスクロール圧縮機構１１の固定スクロール２３を貫通して圧縮室２７に連通し、この吸入管３１により圧縮室２７内に冷媒が吸入される。
【００３７】
固定スクロール２３は、図２に示すように、鏡板２３Ａと、この鏡板２３Ａの下面に形成された渦巻き状（インボリュート状）のラップ２３Ｂと、で構成されている。また、可動スクロール２５の上面である鏡面２５０に対面する、固定スクロール２３の鏡面２３０でもある、特に冷媒入口側のラップ２３Ｂの下面には、この下面に沿って刻設した細幅形状のオイル溝２３Ｄ（図２参照）と、を有している。
【００３８】
一方、可動スクロール２５は、図３に示すように、鏡板２５Ａと、この鏡板２５Ａの上面に形成された渦巻き状（インボリュート状）のラップ２５Ｂとで構成されている。そして、固定スクロール２３のラップ２３Ｂと、可動スクロール２５のラップ２５Ｂとは互いに噛合しており、これにより固定スクロール２３と可動スクロール２５との間において、両ラップ２３Ｂ，２５Ｂで複数の圧縮室２７が形成される（図１参照）。
【００３９】
可動スクロール２５には、図５に示すように、後述する連通路５２に流量制限部材（ピン部材）５５を挿入している。このピン部材５５は、連通路５２の奥側の下孔５２Ａ内に嵌る第１ピン５５Ａと、この第１ピン５５Ａに当接して、連通路５１の手前側の挿入孔５２Ｂ内に嵌る第２ピン５５Ｂとにより構成される。第２ピン５５Ｂ及び第１ピン５５Ａを奥端側に一体に押し付けるように、めねじ孔５２Ｃに図示外の六角穴付きのねじ部材が螺合され、ねじ部材が挿入孔５２Ｂの一端（図５では左端）を閉塞している。
【００４０】
可動スクロール２５は、オルダムリング６１（図１参照）を介して固定スクロール２３に支持され、鏡板２５Ａの下面の中心部には有底円筒状のスクロール軸２５Ｃが突設されている。
【００４１】
また、可動スクロール２５には、図５に示すように、鏡板２５Ａに、一端が外部に開口し、内部に直線状に延びた連通路５２が形成されている。連通路５２は、一端が外部に開口する連通路の下孔５２Ａを形成している。下孔５２Ａには、所定深さ位置まで、一端からリーマ加工を施して、所定深さの挿入孔５２Ｂを形成している。また、挿入孔５２Ｂの入り口には、めねじ孔５２Ｃが螺設されている。連通路５２の他端（高圧開口）に連通する、スクロール軸２５Ｃに貫通して設けた下部連通孔５１は、上述した可動スクロール２５の背面の油室（密閉容器内の高圧部）１５Ｇ（図１参照）に連通している。また、連通路５２の入り口側の内周面には、真円形状を呈する連通孔５３が連設されている。
【００４２】
この連通孔５３は、圧縮室の低圧部２７Ａに臨む入口近傍の可動スクロール２５の鏡板２５Ａ部分に、固定スクロール２３の厚さ方向に貫通して鏡面に達するように開口されている。また、この連通孔５３は、図５に示すように、固定スクロール２３のオイル溝２３Ｄを介して、両スクロール２３，２５の両ラップ２３Ｂ，２５Ｂ間に形成された外側の圧縮室２７（低圧部２７Ａ）に連通している。
【００４３】
固定スクロール２３の中央部には吐出孔２３Ｃ（図２参照）が設けられており、この吐出孔２３Ｃから吐出されたガス冷媒は、図１に示すように、吐出弁２２を通って吐出空間２９に吐出されるようになっている。そして、この吐出するガス冷媒は、支持固定部材２１及び固定スクロール２３の各外周に設けた縦溝７１を介し、支持固定部材２１下方の高圧空間１７内の、オイルコレクタ２４の外側の空間へ流出するようになっている。この高圧冷媒は、最終的には、ケーシング本体５に設けた吐出管３３を介してケーシング３外に吐出されるわけである。
【００４４】
このスクロール型圧縮機１の運転動作について説明する。
駆動モータ１３を駆動すると、ステータ１３Ａに対してロータ１３Ｂが回転し、それによって駆動軸１５が回転する。駆動軸１５が回転すると、スクロール圧縮機構１１の可動スクロール２５が固定スクロール２３に対して姿勢を一定に保持したまま、自転せずに公転のみ行う。これにより、低圧の冷媒が、吸入管３１を通して圧縮室２７の周縁側から高圧な中心側の圧縮室２７に吸引されてゆき、圧縮室２７の容積変化に伴って圧縮される。
【００４５】
圧縮された冷媒は、高圧となって圧縮室２７から吐出弁２２を通って吐出空間２９に吐出され、支持固定部材２１及び固定スクロール２３の各外周に設けた縦溝７１を介して、ケーシング本体５に設けた吐出管３３からケーシング３外部の冷媒回路に吐出される。ケーシング３外部の冷媒回路に吐出された冷媒は、図示を省略した冷媒回路を循環した後、再度吸入管３１を通して圧縮機１に吸入されて圧縮され、冷媒の循環が繰り返される。
【００４６】
次に、潤滑油の流れを説明する。
ケーシング３における下キャップ９の内底部に貯留された潤滑油は、図１に示す駆動軸１５の下端に設けたピックアップ１５Ｈにより掻き上げられ、駆動軸１５の第１給油路１５Ｂ及び第２給油路１５Ｃを通じ、可動スクロール２５背面の高圧状態の油室１５Ｇに供給される。また、この潤滑油は、図６に示す油室１５Ｇから、可動スクロール２５に設けられた下部連通孔５１、連通路５２、連通孔５３を介して、これと常時連通する固定スクロール２３側の低圧状態の圧縮室２７を構成する両スクロールの間の鏡面２３０に開口されたオイル溝２３Ｄ（図２参照）へと、差圧を利用して送り出され、スクロール圧縮機構１１の各摺動部分及び圧縮室２７へ供給される。
【００４７】
また、圧縮室２７へ供給された油は、高圧の圧縮室である両スクロール中央部へ移動すると、ここで圧縮された高圧状態の冷媒の流れに伴って、吐出弁２２を通って吐出空間２９に吐出される。このようにして、高圧状態の冷媒とともに吐出弁２２を通って吐出空間２９に吐出された潤滑油は、支持固定部材２１及び固定スクロール２３の各外周に設けた縦溝７１を介して、支持固定部材２１の下方の高圧空間１７に送出される。そして、この油がステータ１３外周に複数設けられた切欠きとステータ１３外周に取付けられた円筒状のリング（不指示）の間にできた空間、あるいはリング外周に設けられた切欠きとケーシング３の間にできた空間を通って、下部空間９１の下端部に相当する下キャップ９の内底部に貯留される。
【００４８】
ところで、本実施形態では、このような潤滑油の主要な流れの他に、バイパス的な回収路も形成されている。即ち、インバータ制御で駆動するモータ１３の回転動作に伴い、例えば冷媒回路が高負荷の状態になると、駆動軸１５が高速回転する。その結果、下部空間９１の下端部に相当する下キャップ９の内底部の圧力に対して、支持固定部材２１の下方の、ケーシング３内部の高圧空間１７が昇圧されてより高圧状態となる。
【００４９】
従って、これにより発生する大きな差圧のため、下キャップ９の内底部の貯留された油は、大きな差圧で油室１５Ｇへ吸引されるので、油室１５Ｇには低回転状態の場合に比べて多量な油の汲み取りが起こる。その結果、油室１５Ｇからは圧縮室２７のある両スクロールヘ向けて多量の油が送り込まれるおそれがある。ところが、本発明では、前述のように、駆動軸１５にはバイパス的な回収路として、油室１５Ｇと連通する還流孔１５Ｄ及び還流溝１５Ｅが形成されており、過剰な潤滑油の回収路を構成している。
【００５０】
従って、例えば駆動軸１５が所定方向に回転すると、油自身に作用する重力とともに、還流孔１５Ｄ中の油の遠心力によって潤滑油を下方の下キャップ９の内底部へ向けて降下させることで、油の回収を行うことができる。また、この油の降下する時の作用を利用してその上部側の油も下方へ誘導させて吸引させることができるので、さらに効果的な油回収作用が発生する。
【００５１】
特に、この油回収作用については、下キャップ９の内底部に貯留する油の上方への吸引効果の増大に伴い、油室１５Ｇへ過剰な油が吸い上げられる場合に、上述のように、駆動軸１５が回転することによって、同時に油が下方へ吸引される力（油の吸引作用）も発生する。即ち、これは、駆動軸１５の外周面の螺旋状の還流溝１５Ｅでの遠心力Ｆなどによるもので、この場合の遠心力Ｆについては、一般に、次式
Ｆ＝ｍｒω２
但し、ｍ；油の質量
ｒ；半径（駆動軸中心から還流溝までの距離）
ω；油の移動時の角速度(rad)
で示すことができるものであるが、この遠心力Ｆは、駆動軸１５の公転に伴い発生する角速度ωの２乗に比例するので、高速回転時にはその大きさが大幅に増大するため、一層効果的な油回収作用が発生する。これにより、高速回転時に潤滑油が両スクロール間へ過剰に供給される現象を回避できる。
【００５２】
従って、本実施形態によれば、図６に示す駆動軸１５の第１、第２給油路１５Ｂ、１５Ｃを通じ、可動スクロール２５背面の高圧状態の油室１５Ｇに供給される潤滑油は、油室１５Ｇから可動スクロール２５に設けられた連通路５２、連通孔５３を介して、可動スクロール２５の連通孔５３と連通する固定スクロール２３側の図２に示すオイル溝２３Ｄへ、差圧を利用して送り出される。
【００５３】
ここで、例えば冷媒回路が高負荷となり、駆動モータ１３が高回転で運転されて、油室１５Ｇへの潤滑油の汲み上げが過剰に生じる場合には、上述したように、駆動軸１５の外周面のらせん状の還流溝１５Ｅでの遠心力による油の吸引作用も大幅に増大するので、潤滑油が過剰に両スクロール間へ供給される現象を回避できる。その結果、過剰な潤滑油が冷媒に混在して冷媒回路内へ同時に送り込まれ、各種の不都合をもたらす不都合も回避される。これにより、モータ１３が高速回転運転を行う場合であっても、潤滑油の過剰供給が起こらず、安定した良好な圧縮作用を発揮することができるようになるわけである。
【００５４】
また、本発明では、前述したように、特に、駆動軸１５は、支持固定部材２１のラジアル軸受部２１Ｂに嵌入する偏心軸受部１５ＡがサブバランサＷ１を構成している。このように、偏心軸受部１５ＡでサブバランサＷ１を兼用させているので、上部バランサを構成する、従来の専用の大きな上部カウンタウェイト部(Ｗ２´；図７（Ｂ）参照)を使用する場合に比べて、サブバランサＷ１の質量分だけ、上部カウンタウェイト部１６の軽量化を図ることができる。
【００５５】
しかも、図７（Ａ）において、サブバランサＷ１が形成するモーメントの分、つまりＷ１×Ｌ１の分だけ下部バランサ（Ｗ３）を構成する下部カウンタウェイト部１８のモーメントを削減可能となる。従って、下部バランサの質量を同一のもので構成してあれば、駆動軸１５の重心Ｇから下部カウンタウェイト部１８までの長さＬ３を短尺化させることができる。
【００５６】
さらに、本実施形態によれば、駆動軸１５の外周面にモータ１３のロータ１３Ｂの取付部位に合わせて還流溝１５Ｅを設けており、ロータ１３Ｂに設けた巻線からのジュール熱を、この巻線に接触状態で流す潤滑油を利用して効果的な冷却することも可能となる。
【００５７】
しかも、本実施形態によれば、駆動軸１５は、支持固定部材２１に公転自在に支持する偏心軸受部１５Ａが上部バランサＷ２を補助するサブバランサＷ１を構成しているので、従来の専用の大きな上部バランサＷ３´を使用する場合に比べて、サブバランサＷ１の質量分だけ、上部バランサＷ２の軽量化を図ることができる、という利点がある。
【００５８】
また、本実施形態によれば、サブバランサＷ１が形成するモーメントの分、つまりＷ１×Ｌ１の分だけ下部バランサ（Ｗ３）を構成する下部カウンタウェイト部１８のモーメントを削減可能となる。従って、下部バランサの質量を同一のもので構成してあれば、駆動軸１５の重心Ｇから下部カウンタウェイト部１８までの長さを短尺化させることができる、といった効果も得られる。
【００５９】
さらに、本実施形態によれば、スクロール型圧縮機の駆動動作をインバータ制御によって行う構成であるので、冷媒回路での負荷の変動に対して、円滑な対応動作が行えるので、エネルギーの無駄な消費等も抑えることが可能となり、節電効果なども得られる。
【００６０】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の要旨を逸脱しない範囲で各種の変形実施が可能である。
【００６１】
また、本実施形態のスクロール型圧縮機は、インバータ制御で動作するように構成されているが、サーモスタット式等での運転制御などであっても構わない。
【符号の説明】
【００６２】
１ スクロール型圧縮機
１１ スクロール圧縮機構
１３ 駆動モータ
１３Ａ ステータ
１３Ｂ ロータ
１５ 駆動軸
１５Ａ 偏心軸受部 (偏心軸受け；サブバランサ)
１５Ｂ 第１給油路
１５Ｃ 第２給油路（給油路）
１５Ｄ 還流孔
１５Ｅ 還流溝
１５Ｇ 油室（密閉容器内の高圧部）
１６ 上部カウンタウェイト部（上部バランサ）
１７ 高圧空間
１８ 下部カウンタウェイト部（下部バランサ）
２１ 支持固定部材
２１Ａ 支持体部
２１Ｂ ラジアル軸受部
２１Ｃ ラジアル軸受孔
２２ 吐出弁
２３ 固定スクロール
２３Ａ 鏡板
２３Ｂ ラップ
２３Ｃ 吐出孔
２３Ｄ オイル溝
２３０、２５０ 鏡面
２３１ 受油穴
２４ オイルコレクタ
２５ 可動スクロール
２５Ａ 鏡板
２５Ｃ スクロール軸
２７ 圧縮室
２７Ａ 低圧部
２９ 吐出空間
３ ケーシング
３１ 吸入管
３３ 吐出管
５ ケーシング本体
５１ 下部連通孔
５２ 連通路
５３ 連通孔
６１ オルダムリング
７ 上キャップ
７１ 縦溝
９ 下キャップ
９１ 下部空間
Ｗ０ ウェイト
Ｗ１ サブバランサ
Ｗ２ 上部バランサ
Ｗ３ 下部バランサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシング内部に固定された固定スクロールと、この固定スクロールに噛合する可動スクロールと、前記ケーシング内部に固定され前記可動スクロールを公転自在に支承する支持固定部材と、モータの駆動力で回転することによって前記可動スクロールを公転動作させる駆動軸とを備え、
前記ケーシング内部の高圧部からの油を固定スクロール及び可動スクロールの各鏡板の表面である鏡面間に吐出させる連通路を、前記可動スクロールに有し、
前記駆動軸の外周面の、前記モータの下方に取付けた下部バランサを有する
スクロール型圧縮機において、
前記可動スクロールにスクロール軸を設け、
前記駆動軸に前記スクロール軸を公転自在に支持する偏心軸受けを設け、
前記偏心軸受けを、支持固定部材で回転自在に保持する、
ことを特徴とするスクロール型圧縮機。
【請求項２】
前記駆動軸は、前記上部バランサの補助を行うサブバランサを構成し、
前記上部バランサは、前記サブバランサのバランスウエイトに相当する分だけ、駆動軸の重心から前記下部バランサまでの長さを、前記サブバランサを設けていない構成のものに比べて短尺化させた形状を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載のスクロール型圧縮機。
【請求項３】
前記軸受けは頂部に凹部を有する形状の油室を有し、
前記ケーシング内部の底部の油を、前記駆動軸内部に設けた給油路を介して前記凹部に設けた油室へ一時的に貯油させるように構成した、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のスクロール型圧縮機。
【請求項４】
前記駆動軸には、この駆動軸の頂部に凹状に設けた前記油室の底面から駆動軸内部の軸方向に沿って下方中間部まで還流孔を設けるとともに、
前記駆動軸に取付けたモータの回転動作に伴い、前記ケーシング内部の底部へ還流させるための螺旋状の還流溝を、前記還流孔と連通させるようにして、前記モータのロータを設置する領域内に周設させた、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のスクロール型圧縮機。
【請求項５】
前記可動スクロール内部に設けた前記連通路の一端部と連通するように、スクロール軸の内部に縦設した下部連通孔を、前記駆動軸内部に設けた前記給油路の直上に、スクロール軸の中心に位置するように貫通して設けた、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のスクロール型圧縮機。
【請求項６】
インバータでの運転制御を行う、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のスクロール型圧縮機。
【請求項１】
ケーシング内部に固定された固定スクロールと、この固定スクロールに噛合する可動スクロールと、前記ケーシング内部に固定され前記可動スクロールを公転自在に支承する支持固定部材と、モータの駆動力で回転することによって前記可動スクロールを公転動作させる駆動軸とを備え、
前記ケーシング内部の高圧部からの油を固定スクロール及び可動スクロールの各鏡板の表面である鏡面間に吐出させる連通路を、前記可動スクロールに有し、
前記駆動軸の外周面の、前記モータの下方に取付けた下部バランサを有する
スクロール型圧縮機において、
前記可動スクロールにスクロール軸を設け、
前記駆動軸に前記スクロール軸を公転自在に支持する偏心軸受けを設け、
前記偏心軸受けを、支持固定部材で回転自在に保持する、
ことを特徴とするスクロール型圧縮機。
【請求項２】
前記駆動軸は、前記上部バランサの補助を行うサブバランサを構成し、
前記上部バランサは、前記サブバランサのバランスウエイトに相当する分だけ、駆動軸の重心から前記下部バランサまでの長さを、前記サブバランサを設けていない構成のものに比べて短尺化させた形状を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載のスクロール型圧縮機。
【請求項３】
前記軸受けは頂部に凹部を有する形状の油室を有し、
前記ケーシング内部の底部の油を、前記駆動軸内部に設けた給油路を介して前記凹部に設けた油室へ一時的に貯油させるように構成した、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のスクロール型圧縮機。
【請求項４】
前記駆動軸には、この駆動軸の頂部に凹状に設けた前記油室の底面から駆動軸内部の軸方向に沿って下方中間部まで還流孔を設けるとともに、
前記駆動軸に取付けたモータの回転動作に伴い、前記ケーシング内部の底部へ還流させるための螺旋状の還流溝を、前記還流孔と連通させるようにして、前記モータのロータを設置する領域内に周設させた、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のスクロール型圧縮機。
【請求項５】
前記可動スクロール内部に設けた前記連通路の一端部と連通するように、スクロール軸の内部に縦設した下部連通孔を、前記駆動軸内部に設けた前記給油路の直上に、スクロール軸の中心に位置するように貫通して設けた、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のスクロール型圧縮機。
【請求項６】
インバータでの運転制御を行う、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のスクロール型圧縮機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−２０７６２５（Ｐ２０１２−２０７６２５Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７５１４２（Ｐ２０１１−７５１４２）
【出願日】平成２３年３月３０日（２０１１．３．３０）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３０日（２０１１．３．３０）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
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