(57)【要約】【課題】旋回スクロールの背面雰囲気が作動流体の吸入温度よりも高温の流体であることに起因して発生する旋回スクロールラップの倒れ込みによるラップ同士の側面接触を抑制する。【解決手段】固定スクロール６のラップ外壁側圧縮室の圧縮開始点６ｂ−０からさらに中心側に至るまでの範囲に亘り、固定スクロールのラップ根元側の外壁曲線を内側にオフセットする。これにより、旋回スクロールの鏡板が背面の高温流体により加熱され、吸入した作動流体と直に接する旋回スクロールのラップ部が冷却されて鏡板との間に熱膨張差を生じ、冷却された部分の旋回スクロールのラップが中心側へと倒れ込んでも、ラップ間の接触を抑制しつつ、最小ラジアル隙間の均一化を図ることができる。【選択図】図２
2010248995.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鏡板から渦巻き状のラップが立ち上がる固定スクロール及び旋回スクロールを噛み合わせて双方間に形成される圧縮室を備え、前記旋回スクロールの背面雰囲気が作動流体の吸入温度よりも高温の流体であるスクロール圧縮機において、前記固定スクロールの前記ラップ外壁側圧縮室の圧縮開始点からさらに中心側に至るまでの範囲に亘り、前記固定スクロールの前記ラップ根元側の外壁曲線を内側にオフセットすることを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項２】
前記固定スクロールのラップ根元側の外壁曲線のオフセットを前記圧縮開始点から３６０度以内の範囲で行った請求項１に記載のスクロール圧縮機。
【請求項３】
前記固定スクロールのラップ根元側の外壁曲線のオフセット量δを、δ≦作動流体の吸入温度と旋回スクロールの背面温度との温度差×旋回スクロールの線膨張係数×旋回スクロールのラップ高さ
とした請求項１または２に記載のスクロール圧縮機。
【請求項４】
前記固定スクロールのラップ根元側の外壁曲線のオフセット量を圧縮開始点に向かうにつれて大きくした請求項１〜３のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機。
【請求項５】
前記固定スクロールのラップ根元側の外壁曲線のオフセットに合わせて、さらに３６０度外側の前記固定スクロールのラップ根元側の内壁曲線を内側にオフセットしたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機。
【請求項６】
前記固定スクロールのラップ根元側の外壁曲線のオフセットに合わせて、前記ラップの高さ方向に一様にオフセットすることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機。
【請求項７】
前記旋回スクロールの背面雰囲気が、吐出温度と略同温度のオイルあるいはオイルと作動流体である請求項１〜６のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機。
【請求項８】
作動流体を、二酸化炭素等の高圧冷媒としてなる請求項〜７のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機。
【請求項９】
作動流体を、ハイドロフルオロカーボンやハイドロフルオロオレフィン当の低密度冷媒としてなる請求項１〜７のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機。
【請求項１０】
前記旋回スクロールをアルミ合金当の線膨張係数の大きい素材で構成された請求項１〜９のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば冷暖房空調装置や冷蔵庫等の冷却装置、あるいはヒートポンプ式の給湯装置等において冷媒ガスを圧縮するためのスクロール圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
スクロール圧縮機の基本的な動作原理を説明すると、この圧縮機は鏡板にインボリュート曲線などの連続した曲線で渦巻き状に形成されたラップを直立して設けた旋回スクロールと固定スクロールを互いに噛み合わせて、一方を他方のスクロールに対して自転しないように拘束しながら相対的に旋回運動させ、スクロール部材の外周部から中心部に向かって作動流体を圧縮させるものである。この種のスクロール圧縮機における一般的なスクロールラップ形状は、旋回スクロール、固定スクロール共に中心部の巻き始め部分から外周部の巻き終わり部分までほぼ等しい厚さで渦巻き状に構成し、両スクロールを噛み合わせた際のラップ側面の最小ラジアル隙間もほぼ等しくなるように設計している。
【０００３】
また、運転中においては圧縮に伴う作動流体の温度上昇や可動部品の摩擦熱などにより、両スクロールは作動流体の吸入温度よりも高温となっており、温度差による熱膨張が発生している。
【０００４】
上記のような対応策として、特許文献１では旋回スクロールと固定スクロールの線膨張係数が異なる場合に、インボリュート曲線で形成されるラップの基礎円半径を変えることにより運転時に適切なラップ側面の最小ラジアル隙間を形成するようにしている。つまり、線膨張係数の大きい材料からなるスクロールの基礎円半径を他方の基礎円半径よりも小さく構成することにより、運転時の温度雰囲気で均一の最小ラジアル隙間を実現しようとしている。この他にも、特許文献２では両歯形のスクロール流体機械において、固定スクロールの吸入冷媒が直接接触する方向では他の部分と比べ熱膨張量が小さく、旋回スクロールとの間で熱膨張差が生じるとして、その箇所の固定スクロールのラップ内壁側もしくはそれに対応する旋回スクロールのラップ外壁側の最小ラジアル隙間を他の部分よりも大きく構成して最適な性能を発揮するスクロール流体機械を提供するものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３１０９３５９号公報
【特許文献２】特許第３５３９１８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来技術は、線膨張係数の異なるスクロール間の熱膨張差や両歯形のスクロール流体機械における部分的熱膨張差を解決するものであり、前者の場合はスクロール全体の温度差、後者の場合は両歯形であることもあって２次元平面における温度分布に起因するラジアル隙間の最適化を図っている。
【０００７】
ところで、旋回スクロールの背面雰囲気が作動流体の吸入温度よりも高温の流体であるスクロール圧縮機においては、旋回スクロールの鏡板が背面の高温流体により加熱されるのに対し、吸入した作動流体と直に接する旋回スクロールのラップ部は冷却されて鏡板との間に熱膨張差を生じる。その結果、ラップ側面の圧縮開始点からさらに中心側に至る範囲に亘って、冷却された部分の旋回スクロールのラップは中心側へと倒れ込み、旋回スクロールのラップ先端側の内壁と固定スクロールのラップ根元側の外壁が接触してしまうと
いう問題が生じる。
【０００８】
本発明は前記従来の課題を解決したもので、旋回スクロールのラップ倒れ込みによるラップ同士の側面接触を抑制しつつ、スクロール圧縮機としての性能を高い状態に維持できるスクロール圧縮機を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明では鏡板から渦巻き状のラップが立ち上がる固定スクロール及び旋回スクロールを噛み合わせて双方間に形成される圧縮室を備え、旋回スクロールの背面雰囲気が作動流体の吸入温度よりも高温の流体であるスクロール圧縮機において、旋回スクロールのラップ内壁側圧縮室の圧縮開始点からさらに中心側に至るまでの範囲に亘り、旋回スクロールのラップ先端側の内壁曲線と固定スクロールのラップ根元側の外壁曲線からなる最小ラジアル隙間を他の部分における最小ラジアル隙間よりも大きく形成する。
【００１０】
上記箇所の最小ラジアル隙間を大きく形成するための技術的方法としては、最小ラジアル隙間を大きく形成する箇所の固定スクロールのラップ根元側の外壁曲線を内側にオフセットすることである。
【発明の効果】
【００１１】
上述の本発明によれば、旋回スクロールのラップが中心側に倒れ込む範囲と量に応じて、最小ラジアル隙間を大きく形成することができ、ラップ全周に亘って同等のシール性を実現できる。さらに、オフセット箇所を固定スクロールのラップ根元側の外壁曲線として高さ方向に変化を設けることにより、旋回スクロールのラップが倒れ込んだ際に高さ方向に均一の最小ラジアル隙間、同等のシール性を実現したスクロール圧縮機を提供可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１におけるスクロール圧縮機の縦断面図
【図２】本発明の実施の形態１における圧縮機構部の平面図
【図３】本発明の実施の形態１におけるスクロールラップ間の拡大縦断面図
【図４】本発明の実施の形態２におけるスクロールラップ間の拡大縦断面図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
請求項１に記載の本発明では、鏡板から渦巻き状のラップが立ち上がる固定スクロール及び旋回スクロールを噛み合わせて双方間に形成される圧縮室を備え、前記旋回スクロールの背面雰囲気が作動流体の吸入温度よりも高温の流体であるスクロール圧縮機において、固定スクロールのラップ外壁側圧縮開始点からさらに中心側に至るまでの範囲に亘り、固定スクロールのラップ根元側の外壁曲線を内側にオフセットして構成されるものである。
【００１４】
この構成によれば、固定スクロールのラップ外壁の根元側に形成される最小ラジアル隙間を固定スクロールのラップ内壁の根元側に形成される最小ラジアル隙間よりも大きく構成することができ、運転時に旋回スクロールのラップが中心側に倒れ込んだ際にも、旋回スクロールのラップ内壁側の最小ラジアル隙間を大きく形成していることにより、固定スクロールのラップ根元側の外壁との接触を回避できる。さらに、大きく形成した固定スクロールのラップ外壁の根元側の最小ラジアル隙間はラップの倒れ込みにより縮小し、反対に狭く形成した固定スクロールのラップ内壁の根元側の最小ラジアル隙間は拡大することにより、運転時に内外壁で同等のシール性を実現できる。また、旋回スクロールのラップが中心側に倒れ込む範囲と量に応じて、最小ラジアル隙間を大きく形成することができ、
ラップ全周に亘って同等のシール性を実現できる。さらに、オフセット箇所を固定スクロールのラップ根元側の外壁曲線として高さ方向に変化を設けることにより、ラップが倒れ込んだ際に高さ方向にも均一の最小ラジアル隙間、同等のシール性を実現したスクロール圧縮機を提供可能となる。
【００１５】
請求項２に記載の本発明では、特に請求項１に記載の固定スクロールのラップ根元側の外壁曲線のオフセットの範囲を、圧縮開始点から３６０度以内の範囲として構成されるものである。この構成によれば、吸入した作動流体と旋回スクロールラップが直に接触し、鏡板との温度差が生じやすい範囲に限定することによって、旋回スクロールのラップが倒れ込み、特に最小ラジアル隙間の拡大が必要とされる範囲でオフセットすることから、無駄な隙間拡大によるシール性能の悪化を抑制した高効率なすクロール圧縮機を提供可能となる。
【００１６】
請求項３に記載の本発明では、特に請求項１から２に記載の固定スクロールのラップ根元側の外壁曲線のオフセット量δを、δ≦作動流体の吸入温度と旋回スクロールの背面温度との温度差×旋回スクロールの線膨張係数×旋回スクロールのラップ高さとして構成されるものである。運転中の旋回スクロールのラップ倒れ込み量に係わる因子としては、上式右辺の３項目が主として影響し、倒れ込み量は概ね３項目の積で与えられる。よって、この構成によれば、旋回スクロールのラップが倒れ込み、特に最小ラジアル隙間の拡大が必要とされる量だけオフセットすることから、無駄な隙間拡大によるシール性能の悪化を抑制した高効率なすクロール圧縮機を提供可能となる。
【００１７】
請求項４に記載の本発明では、特に請求項１から３に記載の固定スクロールのラップ根元側の外壁曲線のオフセット量を圧縮開始点に向かうにつれて大きくして構成されるものである。この構成によれば、作動流体の温度が低い圧縮開始点で最大のオフセット量を設け、中心側に向かうにつれてオフセット量を縮小することにより、旋回スクロールのラップ倒れ込み形状とオフセット形状が一致し、無駄な隙間拡大によるシール性能の悪化を抑制した高効率なすクロール圧縮機を提供可能となる。
【００１８】
請求項５に記載の本発明では、特に請求項１から４に記載の固定スクロールのラップ根元側の外壁曲線のオフセットに合わせて、さらに３６０度外側の固定スクロールのラップ根元側の内壁曲線を内側にオフセットするよう構成したものである。この構成によれば、固定スクロールのラップ先端側外壁曲線のオフセット量と同量のラップの倒れ込みが旋回スクロールラップに発生した場合に、旋回スクロールのラップ先端側の外壁と固定スクロールのラップ根元側の内壁の間にラップの倒れ込み量の隙間が生じるのを抑制し、無駄な隙間拡大によるシール性能の悪化を抑制した高効率なすクロール圧縮機を提供可能となる。
【００１９】
請求項６に記載の本発明では、特に請求項１から５に記載の固定スクロールのラップ根元側の外壁曲線のオフセットに合わせて、ラップ高さ方向に一様にオフセットするよう構成したものである。この構成によれば、固定スクロールのラップが鏡板に対し常に垂直に立ち上がっているため、製造時のラップ加工を容易かつ効率的に行うことが可能なスクロール圧縮機を提供可能となる。
【００２０】
請求項７に記載の本発明では、特に請求項１から６に記載のスクロール圧縮機において、旋回スクロールの背面雰囲気が、吐出温度と略同温度のオイルあるいはオイルと作動流体である構成としたものである。この場合、背面雰囲気の温度と作動流体の吸入温度との差が大きいため、鏡板とラップの熱膨張量の差も大きくなり、結果として、ラップの倒れ込みが大きく現れやすい。すなわち、本発明の効果が顕著に現れ、高効率かつ高信頼性を実現するスクロール圧縮機を提供することができる。
【００２１】
請求項８に記載の本発明では、特に請求項１から７に記載のスクロール圧縮機において、作動流体を、高圧冷媒、例えば二酸化炭素としたものである。この場合、特に動作圧力が高いため、作動流体の圧縮による温度変化が大きく、旋回スクロールの背面雰囲気と作動流体の吸入温度との温度差も大きくなって、ラップの倒れ込みも大きくなり易い。すなわち、本発明の効果が顕著に現れ、高効率かつ高信頼性を実現するスクロール圧縮機を提供することができる。
【００２２】
請求項９に記載の本発明では、特に請求項１から８に記載のスクロール圧縮機において、作動流体を、低密度冷媒、例えばハイドロフルオロカーボンやハイドロフルオロオレフィンとしたものである。この場合、必要とする冷凍能力を発揮するためには、圧縮機の容積を大きく設計しなければならず、スクロールのラップ高さが高くなる。つまり、旋回スクロールのラップ倒れ込み角度が同じあっても、先端での変位は大きくなるため、本発明の効果が顕著に現れ、高効率かつ高信頼性を実現するスクロール圧縮機を提供することができる。
【００２３】
請求項１０に記載の本発明では、特に請求項１から９に記載のスクロール圧縮機において、旋回スクロールが線膨張係数の大きい素材、例えばアルミ合金で構成されるとしたものである。この場合、旋回スクロールの背面雰囲気と作動流体の吸入温度との温度差に対し、より大きな熱膨張差を生じるため、先回スクロールのラップ倒れ込み量が大きく、本発明の効果が顕著に現れるので、高効率かつ高信頼性を実現するスクロール圧縮機を提供することができる。
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるスクロール圧縮機の縦断面図である。
【００２６】
図１において、鉄製の密閉容器１の内部全体は吐出管２に連通する高圧雰囲気となり、その中央部に電動機３、上部に圧縮機構が配置され、電動機３の回転子３ａに固定されたクランク軸４の一端を支承する圧縮機構の本体フレーム５が密閉容器１に固定されており、その本体フレーム５に固定スクロール６が取り付けられている。
【００２７】
クランク軸４に設けられた軸方向の油通路７は、その一端が給油ポンプ装置８に通じ、他端が最終的に旋回スクロール９の偏心軸受１０に通じている。固定スクロール６と噛み合って圧縮室１１を形成する旋回スクロール９は、渦巻き状の旋回スクロールラップ９ａと偏心軸受１０とこれらを直立させた旋回スクロール鏡板９ｂとからなり、固定スクロール６と本体フレーム５との間に配置されている。
【００２８】
固定スクロール６は、固定鏡板６ａと渦巻き状の固定スクロールラップ６ｂとからなり、固定スクロールラップ６ｂの中央部に吐出口１２と吐出口１２に通じる吐出室１３、外周部に吸入口１４および圧縮が開始されるまでの流体通路である吸入室１５が配置されている。
【００２９】
クランク軸４の主軸から偏心してクランク軸４の上端部に配置された偏心軸１６は、旋回スクロール９の偏心軸受１０と係合摺動すべく構成されている。旋回スクロール鏡板９ｂの背面９ｃと、旋回スクロール９の軸方向への移動を規制する本体フレーム５に設けられたスラスト拘束面５ａとの間は、微小な隙間が設けられている。本体フレーム５のスラスト拘束面５ａには環状シール部材１７が遊合状態で装着されており、その環状シール部
材１７はその内側の背面室１８と外側の背圧室１９とを仕切っている。
【００３０】
給油ポンプ装置８によって吸い上げられたオイルはクランク軸４の油通路７を通り旋回スクロール９の偏心軸受１０と偏心軸１６との間に形成された軸方向の内部空間２０へ導かれ、一方は旋回スクロール９の旋回スクロール鏡板背面９ｃに設けられた絞り部２１を経由して固定スクロール６と本体フレーム５とによって囲まれて形成される背圧室１９へと通じ、旋回スクロール９を固定スクロールラップ６ｂに押さえつける機能を持った背圧調整弁２２、オイル供給通路２２ａを通って吸入室１５へと導かれる。もう一方は偏心軸受１０、背面室１８、主軸受２３を通り圧縮機構外部へ排出される。
【００３１】
吐出口１２の出口側を開閉する逆止弁装置２４が固定スクロール６の固定鏡板６ａの平面上に取り付けられており、その逆止弁装置２４は薄鋼板製のリード弁２４ａと弁押さえ２４ｂとからなる。
【００３２】
クランク軸４の下端は密閉容器１内に溶接や焼き嵌めして固定された副軸受け２５により軸受けされ、安定に回転することができる。副軸受け２５はジャーナル軸受け構成となっており、給油ポンプ装置８によって吸い上げられたオイルの一部が副軸受け２５へと供給される。
【００３３】
圧縮機構にて圧縮されて吐出口１２から吐出された直後のガスと、吐出管２から吐出される直前のガスはマフラー２６によって仕切られ、吐出口１２から吐出された直後のガスはマフラー２６の内部空間を経由して、圧縮機構外周部付近に設けられた下向きガス流路２７を通り、図示された点線矢印のごとく回転子３ａ上部へと導かれる。ここで主軸受け２３などを潤滑後排出されたオイルと合流し、回転子３ａ内部に設けられた回転子通路３ｂを介して回転子３ａ下部へと到達後、ガスとオイルの混合流が遠心力によって固定子３ｃ下部コイルエンドに衝突し、気液分離される。気液分離後のガスは固定子３ｃ外周に設けられた固定子通路３ｄを介して電動機３上部へと導かれ、圧縮機構に設けられた図示されていない上向きガス流路を通って圧縮機構上側空間へ到達後、吐出管２から密閉容器１外部へと吐出される。一方、気液分離後のオイルは密閉容器１の底のオイル溜りと合流し、給油ポンプ装置８によって、繰返し圧縮機構部または軸受部を循環する。この繰返しの過程で、オイル全体が圧縮されたガスと略同温度となり、結果として、背面室１８と外側の背圧室１９の雰囲気温度は吐出ガスと略同温度にまで達する。よって、本実施の形態のように、作動流体と混合されて密閉容器１の内部を循環する流体が、旋回スクロールの背面雰囲気となる構成の場合、吸入温度との温度差が生じやすくなる。
【００３４】
また、図２は図１における固定スクロール６と固定スクロールラップ６ｂおよび旋回スクロールラップ９ａの平面図であり、各ラップは渦巻き曲線であるインボリュート曲線で表現されている。インボリュート曲線は、伸開角をθ、基礎円半径をａとすると、デカルト座標系で以下の関数で表される。
ｘ＝ａ（ｃｏｓθ＋θｓｉｎθ）
ｙ＝ａ（ｓｉｎθ＋θｃｏｓθ）
これを基準曲線とし、旋回半径εで旋回したときの基準曲線が描く二つの包絡線のうち外側包絡線は以下の関数で表される。
ｘ＝ａ（ｃｏｓ（θ−ε／ａ）＋θｓｉｎ（θ−ε／ａ））
ｙ＝ａ（ｓｉｎ（θ−ε／ａ）＋θｃｏｓ（θ−ε／ａ））
同様に、内側包絡線は以下の関数で表される。
ｘ＝ａ（ｃｏｓ（θ＋ε／ａ）＋θｓｉｎ（θ＋ε／ａ））
ｙ＝ａ（ｓｉｎ（θ＋ε／ａ）＋θｃｏｓ（θ＋ε／ａ））
固定スクロールラップ６ｂおよび旋回スクロールラップ９ａの一方のラップ外壁を上述の基準曲線の関数で表現すると、それに組み合わされる他方のラップ内壁の外側包絡線を
同じ基礎円半径ａで構成することにより、固定スクロールラップ６ｂと旋回スクロールラップ９ａを噛み合わせた際に、同時に複数形成される旋回スクロールのラップ内壁側の最小ラジアル隙間Ｄａあるいは旋回スクロールのラップ外壁側の最小ラジアル隙間Ｄｂが等しく形成される。さらに、旋回スクロールのラップ内壁側の最小ラジアル隙間Ｄａと外壁側の最小ラジアル隙間Ｄｂの大小については、組立ての際の旋回スクロール９と固定スクロール６の位置とラップの位相位置によって決定される。ラップ間の可動旋回半径が最大となる旋回スクロールと固定スクロールの位置とラップの位相位置で組み立てた場合、旋回スクロールのラップ内壁側の最小ラジアル隙間Ｄａと外壁側の最小ラジアル隙間Ｄｂは等しくなり、結果として同時に形成される全ての最小ラジアル隙間を等しく形成可能となる。
【００３５】
しかしながら、先に述べたように、旋回スクロール９の背面雰囲気が作動流体の吸入温度よりも高温の流体であるスクロール圧縮機においては、吸入した作動流体により冷却される旋回スクロールラップ９ａの中心側への倒れ込みにより、組立て時に設けた旋回スクロール９のラップ内壁側の最小ラジアル隙間Ｄａを縮小させ、運転中に接触してしまう可能性がある。
【００３６】
そこで、本実施の形態１では図２に示すように、運転時の旋回スクロールラップ９ａの倒れ込みによる接触を回避するため、固定スクロール６のラップ外壁側圧縮開始点９ａ−０からさらに中心側に至るまでの範囲に亘り、固定スクロール６のラップ根元側の外壁にオフセット部を設けている。ただし、図２では説明のためオフセット部を過剰に設けて描画している。
【００３７】
このオフセット部により、スクロール圧縮機組立て時には、旋回スクロールラップ９ａ先端側に他の最小ラジアル隙間Ｄａ、Ｄｂよりも大きな最小ラジアル隙間Ｄａ−１が設けられる。これを図３（ａ）に示すスクロールラップ間拡大縦断面図で説明すると、組立時の旋回スクロールラップは点線で示すように、ラップ先端内壁側で最小ラジアル隙間が大きく形成されるように固定スクロールラップ根元部をオフセットしており、運転時には旋回スクロールラップが倒れ込むことにより、大きく形成した最小ラジアル隙間が縮小し、旋回スクロールラップ根元側等、同時に形成される他の部分の最小ラジアル隙間と等しく設計可能となる。同様に、図３（ｂ）では３６０度外側の固定スクロールラップ位相角におけるラップ内壁側の根元部で、同量のオフセットを外側に設けることにより、運転時の旋回スクロールラップの倒れ込みにより、同時に形成される他の部分と同じ最小ラジアル隙間を形成できる。さらに、これらのオフセットを全ての偏心方向に対して最小ラジアル隙間が均一となるように設けることで、旋回スクロールラップ内外壁側のシール性を均一に保ち、局所的な摺動損失を抑制することが可能となる。また、吸入した作動流体の影響は、圧縮による作動流体の温度上昇がない範囲、つまり旋回スクロールの圧縮開始点９ａ−０から３６０度の範囲で顕著に表れ、吸入口１４に近い圧縮開始点９ａほど影響も大きいため、固定スクロールラップ根元側の外壁に対する最適なオフセットとしては、それらの対応する固定スクロール側の圧縮開始点６ｂ−０で最もオフセット量を大きく設定し、中心側に至るに従ってそのオフセット量を縮小し、圧縮開始点から３６０度以内の範囲でオフセット終了するのが望ましい。さらに、旋回スクロールラップ９ａの最大倒れ込み量が概ね以下の３因子の積により推定できる。
・作動流体の吸入温度と旋回スクロールの背面温度との温度差
・旋回スクロールの線膨張係数
・旋回スクロールのラップ高さ
よって、圧縮開始点６ｂ−０における固定スクロール６のラップ根元側の外壁オフセットＤａ−１のオフセット量としては、上記３因子の積と同等かそれ以下に設定するとよい。すなわち、固定スクロールのラップ根元側の外壁曲線のオフセット量δを、
δ≦作動流体の吸入温度と旋回スクロールの背面温度との温度差×旋回スクロールの線膨
張係数×旋回スクロールのラップ高さ
としてある。
【００３８】
例えば、線膨張係数２０×１０−６／Ｋのアルミ合金で構成される旋回スクロールにおいて、例えば、作動流体をハイドロフルオロカーボンとし、ルームエアコン用のスクロール圧縮機として用いる場合の一例として必要とされる冷凍能力を発揮するためには１５ｍｍ程度のラップ高さが必要とされる。また、運転中における作動流体の吸入温度と旋回スクロールの背面温度との温度差に関しては、本実施の形態の場合、旋回スクロールの背面温度とは背圧室のオイル温度であり、実施の形態１で述べたように、オイル温度は作動流体の吐出温度と略同温にまで達するため、想定される最大温度差は８０℃程度となる。以上の仮定において、上述の３因子の積により推定される旋回スクロールラップ９ａの最大倒れ込み量は２４μｍにも及ぶ。ルームエアコン用の圧縮機のサイズにおいて、一般的なルームエアコン用スクロール圧縮機の摺動部材間のクリアランスが２０μｍ程度以下で設計されることを考慮すると、想定される旋回スクロールラップ９ａの倒れ込み量が如何に問題かがわかる。
【００３９】
また、旋回スクロールラップの圧縮開始点９ａ−０よりもさらに巻き終わり側には延長部分９ａ−１が設けられているが、これはラップ強度確保のためであり、圧縮性能自体には影響しない。
【００４０】
さらに、本実施の形態では、旋回スクロールラップ９ａを固定スクロールラップ６ｂに適度に押し付けて接触点を持たせる構成を説明したが、この構成に限ることはなく、旋回スクロールラップ９ａを固定スクロールラップ６ｂに押し付けずに運転する構成においても本発明の思想を適用することにより、実運転時の径方向隙間を最小限まで縮小、均一化することにより高効率化を実現できる。
【００４１】
なお、作動流体としては、ハイドロフルオロカーボンと同様の低密度冷媒、例えばハイドロフルオロオレフィンとすることもできる。必要とする冷凍能力を発揮するためには、圧縮機の容積を大きく設計しなければならず、スクロールのラップ高さが高くなる。つまり、旋回スクロールのラップ倒れ込み角度が同じあっても、先端での変位は大きくなるため、本発明の効果が顕著に現れ、高効率かつ高信頼性を実現するスクロール圧縮機を提供することができる。
【００４２】
更に、作動流体として二酸化炭素等の高圧冷媒を用いてもよい。この場合、特に動作圧力が高いため、作動流体の圧縮による温度変化が大きく、旋回スクロールの背面雰囲気と作動流体の吸入温度との温度差も大きくなって、ラップの倒れ込みも大きくなり易い。すなわち、本発明の効果が顕著に現れ、高効率かつ高信頼性を実現するスクロール圧縮機を提供することができる。
【００４３】
また、旋回スクロールは線膨張係数の大きい素材、例えばアルミ合金で構成してもよい。この場合、旋回スクロールの背面雰囲気と作動流体の吸入温度との温度差に対し、より大きな熱膨張差を生じるため、先回スクロールのラップ倒れ込み量が大きく、本発明の効果が顕著に現れるので、高効率かつ高信頼性を実現するスクロール圧縮機を提供することができる。
【００４４】
（実施の形態２）
図４は、本発明の第２の実施の形態に係るスクロールラップ間の拡大縦断面図である。なお、固定スクロールラップ６ｂ以外は前記実施の形態１と同様なので、固定スクロールのラップのオフセットに関する説明のみを行い、他は省略する。
【００４５】
本実施の形態のスクロール圧縮機では、固定スクロールラップ根元外壁側のオフセットを実施の形態１で述べた図３（ａ）と同様にするのに加えて、固定スクロールラップ先端外壁側についても同様のオフセットを設けている。これにより、旋回スクロールラップの倒れ込みによる接触を抑制しつつも、固定スクロールラップ外壁側が鏡板に対して垂直に立ち上がるため、固定スクロール製造工程における加工性も維持できるものである。実施の形態１の場合と比較し、固定スクロールラップ根元外壁側でシール性が悪化するものの、より製造時の加工性を重視したスクロール圧縮機を提供可能とする。特に、オフセット範囲を実施の形態１の図２で示したように、圧縮開始点から３６０度以内とすることで、シール性が悪化する固定スクロールラップ根元外壁側は比較的圧力差が小さい圧縮室間のシール部であるため、性能悪化は最小限にとどめることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
以上のように、本発明にかかるスクロール圧縮機は、運転時の旋回スクロール鏡板とラップ間の温度差に起因するラップ熱変形により、旋回スクロールと固定スクロールの間で接触が起こらないような必要最低限の最小ラジアル隙間を構成することにより高効率運転を可能とするもので、作動流体を冷媒と限ることなく、空気スクロール圧縮機、真空ポンプ、スクロール型膨張機等のスクロール流体機械の用途にも適用できる。
【符号の説明】
【００４７】
６  固定スクロール
６ａ  固定スクロール鏡板
６ｂ  固定スクロールラップ
９  旋回スクロール
９ａ  旋回スクロールラップ
９ｂ  旋回スクロール鏡板
１８  背面室
１９  背圧室
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図１】
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