(57)【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と、鏡板から渦巻き状のラップが立ち上がる旋回スクロールとで圧縮室を形成し、
前記固定スクロールには、前記圧縮室につながる吸入室を形成し、
前記旋回スクロールの背面には、高圧領域と背圧室とが配置され、
自転規制機構により前記旋回スクロールを円軌道に沿って旋回させ、作動流体を前記吸入室から吸入して前記圧縮室にて圧縮す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をインボリュート曲線で構成し、
前記旋回スクロールの前記ラップをインボリュート曲線で構成し、
前記固定スクロールに、前記旋回スクロールの前記鏡板と摺動する摺動面を形成し、
前記旋回スクロールの前記ラップの基礎円中心を、前記旋回スクロールの鏡板中心と異なる位置に形成し、
前記固定スクロールの前記摺動面に溝部を形成し、
前記溝部の一端を、前記吸入室に連通させた連通部とし、
前記溝部の他端を、前記旋回スクロールの前記鏡板中心より前記旋回スクロールの前記基礎円中心側の前記摺動面に位置させた終端部とした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鏡板中心と前記連通部とを通る第１の仮想線と、前記固定スクロールの前記鏡板中心と前記終端部とを通る第２の仮想線との間の角度を、１８０°以下としたことを特徴とする請求項１に記載のスクロール圧縮機。
【請求項３】
前記溝部の幅を一定としたことを特徴とする請求項２に記載のスクロール圧縮機。
【請求項４】
前記溝部の断面と前記摺動面となす角度を鈍角としたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のスクロール圧縮機。
【請求項５】
前記作動流体として、二酸化炭素を用いたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか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、固定スクロールと旋回スクロールとを噛み合わせて双方間に圧縮室を形成し、旋回スクロールを自転規制機構による自転の規制のもとに円軌道に沿って旋回させたとき圧縮室が容積を変えながら移動することで、作動流体の吸入、吐出を行うスクロール圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のスクロール圧縮機として、旋回スクロールの鏡板と対向する固定スクロールの対向面（スラスト部）に、略環状シール部と、この略環状シール部の外側に位置する略環状凹部と、この略環状凹部と独立した形態で固定スクロールの吸入口に連通する凹部とを形成したものがある（特許文献１）。
特許文献１によれは、凹部には、低圧力の吸入圧力が作用するため、旋回スクロールの背圧力を高め、背圧力が低下する運転条件下（低圧縮比運転下）における旋回スクロールの転覆現象を抑制できる。
また特許文献１は凹部を形成しているため、心要な略環状シール部を確保しつつスラスト部での摺動面積を小さくできるので、摺動損失を低減でき、低圧縮比運転下では圧縮効率向上、高圧縮比運転下では機械効率向上および高信頼性化を実現することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００５／０３８２５４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の構成では、最も発生頻度が高い通常圧縮比運転下において背圧力が過剰になり、スラスト部での摺動損失を増大させるという課題を有していた。
【０００５】
本発明は、従来の課題を解決するもので、低圧縮比運転下で旋回スクロールの転覆現象を抑制しつつ、通常圧縮比運転下でスラスト部での摺動損失を低減して、高効率なスクロール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】
【０００６】
本発明のスクロール圧縮機は、旋回スクロールのラップの基礎円中心を、旋回スクロールの鏡板中心と異なる位置に形成し、固定スクロールの摺動面に溝部を形成し、溝部の一端を、吸入室に連通させた連通部とし、溝部の他端を、旋回スクロールの鏡板中心より旋回スクロールの基礎円中心側の摺動面に位置させた終端部としたものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のスクロール圧縮機によれば、旋回スクロールのラップの基礎円中心を、旋回スクロールの鏡板中心と異なる位置に形成することによって、旋回スクロールが固定スクロールから離脱して転覆現象が発生する箇所を特定することができる。
また、本発明のスクロール圧縮機によれば、溝部を転覆現象が発生する箇所に形成することによって、低圧縮比運転下で旋回スクロールの転覆現象を抑制しつつ、通常圧縮比運転下においてスラスト部での摺動損失を低減して、高効率なスクロール圧縮機を提供することができる。
また、本発明のスクロール圧縮機は、特に二酸化炭素冷媒を用いた場合に、高効率・高信頼性を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態におけるスクロール圧縮機の縦断面図
【図２】同スクロール圧縮機の要部拡大断面図
【図３】同スクロール圧縮機に用いる固定スクロールの平面図及び側面断面図
【図４】同スクロール圧縮機に用いる旋回スクロールの平面図及び側面断面図
【図５】旋回スクロールの鏡板中心と旋回スクロールの基礎円中心との距離に対する、ラップ高さの比率を示す特性図
【図６】旋回スクロールの鏡板中心と旋回スクロールの基礎円中心とを一致させた場合における、固定スクロールの摺動面に加わる力を説明するための図
【図７】旋回スクロールの鏡板中心と旋回スクロールの基礎円中心とを異ならせた場合における、固定スクロールの摺動面に加わる力を説明するための図
【図８】旋回スクロールの鏡板中心と旋回スクロールの基礎円中心とを異ならせた場合と、両中心を一致させた場合における、固定スクロールの摺動面に加わる力を説明するための図
【図９】旋回スクロールの鏡板中心と旋回スクロールの基礎円中心とを異ならせた場合におけるＦＴ１の大きさを示す図
【０００９】
第１の発明は、固定スクロールのラップをインボリュート曲線で構成し、旋回スクロールのラップをインボリュート曲線で構成し、固定スクロールに、旋回スクロールの鏡板と摺動する摺動面を形成し、旋回スクロールのラップの基礎円中心を、旋回スクロールの鏡板中心と異なる位置に形成し、固定スクロールの摺動面に溝部を形成し、溝部の一端を、吸入室に連通させた連通部とし、溝部の他端を、旋回スクロールの鏡板中心より旋回スクロールの基礎円中心側の摺動面に位置させた終端部としたものである。
第１の発明によれば、旋回スクロールのラップの基礎円中心を、旋回スクロールの鏡板中心と異なる位置に形成することによって、旋回スクロールが固定スクロールから離脱して転覆現象が発生する箇所を特定位置に限ることができる。
また、第１の発明によれば、溝部を転覆現象が発生する箇所に形成することによって、低圧縮比運転下で旋回スクロールの転覆現象を抑制しつつ、通常圧縮比運転下においてスラスト部（固定スクロールの旋回スクロールの鏡板との摺動面）での摺動損失を低減して、高効率なスクロール圧縮機を提供することができる。
【００１０】
第２の発明は、特に、第１の発明において、固定スクロールの鏡板中心と連通部とを通る第１の仮想線と、固定スクロールの鏡板中心と終端部とを通る第２の仮想線との間の角度を、１８０°以下としたものである。
第２の発明によれば、第１の仮想線と第２の仮想線との間の角度が１８０°以下となるように終端部を位置させることで、溝部が長くなることによる加工工数を削減できる。また、溝部が長くなると、鏡板端面との距離が狭くなり、加工が困難となるが、第１の仮想線と第２の仮想線との間の角度が１８０°以下となるように終端部を位置させることで、加工が容易となる。
【００１１】
第３の発明は、特に、第２の発明の溝部の幅を一定としたものである。
これによって、加工工数を削減できるため、より低コストで高効率なスクロール圧縮機を提供することができる。
【００１２】
第４の発明は、特に、第１から第３の発明において、溝部の断面と摺動面となす角度を鈍角としたものである。
これによって、溝部の断面と摺動面との角部の盛り上がりを防ぐことができるため、旋回スクロールが盛り上がりに接触することによる、転覆促進を抑制して、高効率なスクロール圧縮機を提供することができる。
【００１３】
第５の発明は、特に、第１から第４の発明において、作動流体として二酸化炭素を用いたものである。
これによって、ＨＦＣ系冷媒と比べて運転時の圧力が３〜４倍となる二酸化炭素を冷媒として用いた場合は、高負荷運転時においてより大きなスラスト荷重が発生するので、より高信頼性を確保したスクロール圧縮機を提供することができる。
【００１４】
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。
【００１５】
図１は本発明の実施の形態におけるスクロール圧縮機の縦断面図、図２は同スクロール圧縮機の要部拡大断面図、図３は同スクロール圧縮機に用いる固定スクロールの平面図及び側面断面図、図４は同スクロール圧縮機に用いる旋回スクロールの平面図及び側面断面図である。
【００１６】
まず、図１を用いて、本実施の形態におけるスクロール圧縮機の全体構成を説明する。
図１に示すように、本実施の形態によるスクロール圧縮機は、密閉容器１の内部に、圧縮機構部２とモータ部３を備えている。主軸受部材１１は、密閉容器１内に溶接や焼き嵌めなどで固定され、シャフト４を軸支している。この主軸受部材１１には、固定スクロール１２がボルト止めされている。固定スクロール１２と噛み合う旋回スクロール１３は、主軸受部材１１と固定スクロール１２とで挟み込まれている。固定スクロール１２と旋回スクロール１３とは、圧縮機構部２を構成している。旋回スクロール１３と主軸受部材１１との間には、オルダムリングなどによる自転拘束機構１４を設けている。自転拘束機構１４は、旋回スクロール１３の自転を防止し、旋回スクロール１３が円軌道運動するように案内する。旋回スクロール１３は、シャフト４の上端に設けている偏心軸部４ａにて偏心駆動される。この偏心駆動により、固定スクロール１２と旋回スクロール１３との間に形成される圧縮室１５は、外周から中央部に向かって移動し、容積を小さくして作動流体（冷媒ガス）の圧縮を行う。
【００１７】
密閉容器１には、吸入管１６と吐出管２８とが溶接によって固定されている。吸入管１６と吐出管２８とは密閉容器１の外部に通じ、冷凍サイクルを構成する部材と接続されている。吸入管１６は密閉容器１の外部から冷媒ガスを導入し、吐出管２８は密閉容器１の外部に冷媒ガスを導出する。
冷媒ガスは、吸入管１６から、吸入室１７を経て圧縮室１５に吸入される。圧縮室１５で圧縮された冷媒ガスは、固定スクロール１２の中央部に形成されている吐出口１８から密閉容器１内に吐出される。リード弁１９は、冷媒ガスが吐出口１８から吐出するときに押し開けられる。
シャフト４の下端にはポンプ２５が設けられている。ポンプ２５の吸い込み口は、密閉容器１の底部に設けられたオイル溜め２０内に配置している。ポンプ２５は、シャフト４によって駆動される。従って、オイル溜め２０にあるオイル６を、圧力条件や運転速度に関係なく、確実に吸い上げることができ、摺動部でのオイル切れは発生しない。ポンプ２５で吸い上げたオイル６は、シャフト４内に形成しているオイル供給穴２６を通じて圧縮機構部２に供給される。なお、オイル６をポンプ２５で吸い上げる前、又は吸い上げた後に、オイルフィルタを用いてオイル６から異物を除去すると、圧縮機構部２への異物混入が防止でき、更なる信頼性向上を図ることができる。
【００１８】
圧縮機構部２に導かれたオイル６の圧力は、吐出口１８から吐出される冷媒ガスの吐出圧力とほぼ同等であり、旋回スクロール１３に対する背圧力ともなる。これにより、旋回スクロール１３は、固定スクロール１２から離れたり片当たりすることなく、安定して動作する。さらにオイル６の一部は、供給圧力や自重によって、逃げ場を求めるようにして偏心軸部４ａと旋回スクロール１３との嵌合部、及びシャフト４と主軸受部材１１との間の軸受部６６に進入して潤滑し、その後に落下し、オイル溜め２０へ戻る。
【００１９】
次に、図１及び図２を用いて本実施の形態におけるスクロール圧縮機の圧縮機構部２の構成を説明する。
旋回スクロール１３の背面１３ｅには、高圧領域３０と背圧室２９が形成されている。高圧領域３０は旋回スクロール１３の背面１３ｅの中心部に形成され、背圧室２９は旋回スクロール１３の背面１３ｅの外周部に形成されている。高圧領域３０には、吐出口１８から吐出される冷媒ガスの吐出圧力に等しい高圧力が加わり、背圧室２９には、高圧力と低圧力（吸入圧力）との間にある中間圧力が加わる。旋回スクロール１３の背面１３ｅに加わる圧力により、旋回スクロール１３は固定スクロール１２に安定的に押しつけられ、漏れを低減するとともに安定して円軌道運動を行うことができる。
固定スクロール１２には溝部９０を形成している。溝部９０については後述する。
【００２０】
旋回スクロール１３には経路５４が形成されている。経路５４の一方の開口端５４ａは高圧領域３０に開口している。経路５４の他方の開口端５４ｂは背圧室２９に開口している。
従って、高圧領域３０に供給されたオイル６の一部は、経路５４を通って、背圧室２９に進入する。背圧室２９に進入したオイル６は、スラスト摺動部及び自転拘束機構１４の摺動部を潤滑し、背圧室２９にて旋回スクロール１３に背圧力を与えている。
また、旋回スクロール１３には、経路５５が形成されている。経路５５の一方の開口端５５ａは背圧室２９に開口している。経路５５の他方の開口端５５ｂは旋回スクロール１３の外周部に位置するラップ上面１３ｃに開口している。
また、固定スクロール１２のラップ底面１２ｃには、２つの凹部１２ｄ、１２ｅが形成されている。２つの凹部１２ｄ、１２ｅは、固定スクロール１２の外周部に配置される。また、凹部１２ｄは、旋回スクロール１３のラップ外側に位置し、凹部１２ｅは、旋回スクロール１３のラップ内側に位置する。
【００２１】
そして、旋回スクロール１３の旋回動作によって、他方の開口端５５ｂは、２つの凹部１２ｄ、１２ｅに周期的に開口する。
他方の開口端５５ｂが凹部１２ｄ又は凹部１２ｅに開口したときに、背圧室２９から凹部１２ｄ又は凹部１２ｅにオイル６が供給される。
従って、経路５５から凹部１２ｄ、１２ｅへのオイル６の供給は、間欠的に行われる。
そして、凹部１２ｄによって、固定スクロール１２の外周部で旋回スクロール１３のラップ外側にオイル６が供給される。また、凹部１２ｅによって、固定スクロール１２の外周部で旋回スクロール１３のラップ内側にオイル６が供給される。
凹部１２ｄ、１２ｅからのオイル６の供給によって、固定スクロール１２のラップ底面１２ｃと、旋回スクロール１３のラップ上面１３ｃとの間は、オイルシールされてガス漏れを防止できる。
【００２２】
また、旋回スクロール１３には経路５６が形成されている。経路５６の一方の開口端５６ａは高圧領域３０に開口している。経路５６の他方の開口端５６ｂは旋回スクロール１３の外周部に位置するラップ上面１３ｃに開口している。他方の開口端５６ｂは吸入室１７に連続的に開口しており、高圧領域３０から吸入室１７へとオイル６が連続的に供給される。
供給されたオイル６は、旋回スクロール１３のラップ外側とラップ内側との双方に、ほぼ均等に冷媒ガスと一緒に吸入される。このオイル６の供給によって、固定スクロール１２のラップ底面１２ｃと、旋回スクロール１３のラップ上面１３ｃとの間は、オイルシールされてガス漏れを防止できる。
【００２３】
旋回スクロール１３の背面１３ｅには、環状のシール部材７８を配置している。高圧領域３０と背圧室２９とは、シール部材７８によって仕切られている。このシール部材７８により、高圧領域３０から背圧室２９への圧力の漏れを防止できるので、背圧室２９へのオイル流入は経路５４のみで制御できる。
なお、背圧室２９内を一定の中間圧力に維持する方法として、背圧調整機構（図示せず）を用いることもできる。背圧調整機構は、背圧室２９から固定スクロール１２の内部を通って吸入口１７に連通させる通路に、バルブを設けたものである。このバルブは、背圧室２９の圧力が設定圧力より高くなると開き、背圧室２９のオイルが吸入口１７に供給され、背圧室２９内を一定の中間圧力に維持する。
【００２４】
次に、図３を用いて本実施の形態におけるスクロール圧縮機の固定スクロール１２の構成を説明する。図３（ａ）は固定スクロールの平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図、図３（ｃ）は図３（ａ）におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【００２５】
固定スクロール１２の圧縮室１５側の面は、鏡板１２１から渦巻き状のラップ１２２を立ち上げて構成されている。このラップ１２２はインボリュート曲線で構成されている。
なお、固定スクロール１２の鏡板１２１の中心位置を鏡板中心１２Ｘと、固定スクロール１２のラップ１２２のインボリュート曲線の基礎円の中心位置を基礎円中心１２Ｙとし、旋回スクロール１３の鏡板１３１の中心位置を鏡板中心１３Ｘと、旋回スクロール１３のラップ１３２のインボリュート曲線の基礎円の中心位置を基礎円中心１３Ｙとして説明する。
固定スクロール１２には、圧縮室１５につながる吸入室１７を形成している。また、固定スクロール１２には、旋回スクロール１３の鏡板１３１と摺動する摺動面１２３を形成している。
【００２６】
固定スクロール１２の摺動面１２３には溝部９０を形成している。溝部９０は、一端が連通部９１で、他端が終端部９２となる。
連通部９１は、吸入室１７に連通している。終端部９２は、旋回スクロール１３の鏡板中心１３Ｘより旋回スクロール１３の基礎円中心１３Ｙ側の摺動面１２３に位置する。すなわち、終端部９２は、図３における終端範囲Ｓ１の摺動面１２３に位置する。
ここで、旋回スクロール１３の鏡板中心１３Ｘから旋回スクロール１３の基礎円中心１３Ｙを通る線を仮想線Ｔ１とし、この仮想線Ｔ１と直交して旋回スクロール１３の鏡板中心１３Ｘを通る線を仮想線Ｔ２とすると、終端範囲Ｓ１は、仮想線Ｔ２に対して旋回スクロール１３の基礎円中心１３Ｙが位置する側の摺動面１２３である。
また、終端部９２は、固定スクロール１２の鏡板中心１２Ｘと連通部９１とを通る仮想線（第１の仮想線）Ｔ３と、固定スクロールの鏡板中心１２Ｘと終端部９２とを通る仮想線（第２の仮想線）Ｔ４との間の角度αが４５°以上で１８０°以下となる位置とする。
また、溝部９０は、一定幅で形成するとともに、溝部９０の断面と摺動面１２３となす角度βを鈍角としている。
【００２７】
次に、図４を用いて本実施の形態におけるスクロール圧縮機の旋回スクロール１３の構成を説明する。図４（ａ）は旋回スクロールの平面図、図４（ｂ）は旋回スクロールの断面図である。
旋回スクロール１３の圧縮室１５側の面は、鏡板１３１から渦巻き状のラップ１３２を立ち上げて構成されている。このラップ１３２はインボリュート曲線で構成されている。
旋回スクロール１３のラップ１３２の基礎円中心１３Yは、旋回スクロール１３の鏡板中心１３Xと異なる位置に形成している。
【００２８】
次に、図５を用いて、旋回スクロール１３の鏡板中心１３Ｘと、旋回スクロール１３の基礎円中心１３Ｙとの関係について説明する。
図５は、旋回スクロールの鏡板中心と旋回スクロールの基礎円中心との距離に対する、ラップ高さの比率を示す特性図である。
ここで、鏡板１３１の直径を一定、圧縮室１５の閉じ込み容積を一定とし、ラップ高さ比については、ラップ高さが最小になる場合を１とした比率を示している。また、ラップ高さ比とは、ラップ高さが最小になる位置でのラップ高さを１とした場合に、ずらす位置の違いによって行程容積を確保するために必要となるラップ高さである。なお、図５では、基礎円半径を２ｍｍとしている。
【００２９】
旋回スクロール１３のラップ１３２は、インボリュート曲線で構成しているため、ラップ１３２の形状は軸対称形状でない。このようなインボリュート曲線でラップ１３２を構成した場合には、基礎円中心１３Ｙと鏡板中心１３Ｘとの距離を、所定範囲に設定することによって、圧縮室１５の閉じ込み容積を最大化できることが知られている。
図５に示すように、旋回スクロール１３の鏡板中心１３Ｘと、旋回スクロール１３の基礎円中心１３Ｙとの距離が、図中の矢印範囲内である場合、両者の中心位置が一致する場合に比較して、ラップ高さを低くできる。このように、ラップ高さに比例して漏れ隙間が減少し、より高効率な圧縮機を提供できることが知られている（例えば、特開昭５８−１７２４０４号参照）。
【００３０】
図６は、旋回スクロールの鏡板中心と旋回スクロールの基礎円中心とを一致させた場合における、固定スクロールの摺動面に加わる力を説明するための図である。
旋回スクロール１３のラップ１３２の高さを、固定スクロール１２のラップ１２２の高さより小さく形成することによって、固定スクロール１２のラップ１２２の先端と旋回スクロール１３の鏡板１３１とが接触する。
【００３１】
圧縮室１５内で発生する圧力の合力Ｆ２は、固定スクロール１２の基礎円中心１２Ｙと旋回スクロール１３の基礎円中心１３Ｙの中点Ｘに作用する。ここで、旋回スクロール１３の鏡板中心１３Ｘは、基礎円中心１３Ｙと一致している。
旋回スクロール１３には、高圧領域３０及び背圧室２９からの圧力によって固定スクロール１２に押し付ける軸方向の力Ｆ１に加えて、旋回スクロール１３自身が傾こうとする転覆モーメントＭ１が発生する。
固定スクロール１２には、合力Ｆ２によって、鏡板中心１２Ｘに対して反時計周りのモーメント（転覆モーメント）Ｍ２が発生する。このとき、転覆モーメントＭ２が発生する方向に対して±９０°の位置の摺動面１２３に、力が小さい箇所ＦＴ１と、力が大きい箇所ＦＴ２が発生する。
ここで、転覆現象とは、摺動面１２３における力が小さい箇所ＦＴ１において、旋回スクロール１３から固定スクロール１２に対する押し付け力がゼロになる場合を指し、結果として、旋回スクロール１３が固定スクロール１２から離脱して転覆現象が発生する。
【００３２】
図７は、旋回スクロールの鏡板中心と旋回スクロールの基礎円中心とを異ならせた場合における、固定スクロールの摺動面に加わる力を説明するための図である。
図６で説明したように、圧縮室１５内で発生する圧力の合力Ｆ２は、固定スクロール１２の基礎円中心１２Ｙと旋回スクロール１３の基礎円中心１３Ｙの中点Ｘに作用する。
図７では、旋回スクロール１３の鏡板中心１３Ｘと旋回スクロール１３の基礎円中心１３Ｙとが異なるため、圧縮室１５内で発生する圧力の合力Ｆ２が作用する点と、旋回スクロール１３の鏡板中心１３Ｘとの距離からモーメントを改めて計算する必要がある。
【００３３】
図７に、旋回スクロール１３の鏡板中心１３Ｘと旋回スクロール１３の基礎円中心１３Ｙが異なる場合の転覆モーメントＭ３の方向を示す。この転覆モーメントＭ３を用いると、力が小さい箇所ＦＴ１は、旋回スクロール１３の鏡板中心１３Ｘ位置から見て、旋回スクロール１３の基礎円中心１３Ｙ側に位置する。
従って、固定スクロール１２の旋回スクロール１３の鏡板１３１との摺動面１２３の、力が小さい箇所ＦＴ１が存在する範囲に溝部９０を形成して吸入圧力（低圧力）である作動流体を導入する。その結果、旋回スクロール１３の鏡板１３１を引き付けて、旋回スクロール１３が固定スクロール１２から離脱することを効果的に防ぐことができる。
【００３４】
一方、旋回スクロール１３が固定スクロール１２から離脱すること防ぐ方法として、背圧室２９の圧力を高める方法がある。この方法でも、低圧縮比運転下で旋回スクロール１３の転覆現象を抑制することができても、通常の圧縮比運転下において旋回スクロール１３が固定スクロール１２に押し付けられる力が過多となり、スラスト部での摺動損失を増大してしまうという問題が生じる。
【００３５】
図８は、旋回スクロールの鏡板中心と旋回スクロールの基礎円中心とを異ならせた場合と、両中心を一致させた場合における、固定スクロールの摺動面に加わる力を説明するための図である。
図８（ａ）は、旋回スクロールの鏡板中心と旋回スクロールの基礎円中心とを異ならせた場合において、固定スクロールの摺動面に加わる力が小さい箇所ＦＴ１の方向を示し、図８（ｂ）は、旋回スクロールの鏡板中心と旋回スクロールの基礎円中心とを異ならせた場合において、固定スクロールの摺動面に加わる力が大きい箇所ＦＴ２の方向を示す。
また、図８（ｃ）は、旋回スクロールの鏡板中心と旋回スクロールの基礎円中心とを一致させた場合において、固定スクロールの摺動面に加わる力が小さい箇所ＦＴ１の方向を示し、図８（ｄ）は、旋回スクロールの鏡板中心と旋回スクロールの基礎円中心とを一致させた場合において、固定スクロールの摺動面に加わる力が大きい箇所ＦＴ２の方向を示す。
【００３６】
図８に示すように、旋回スクロール１３の基礎円中心１３Ｙと旋回スクロール１３の鏡板中心１３Ｘを一致させた場合では、力の大きい箇所ＦＴ２、及び力が小さい箇所ＦＴ１の軌跡は、どちらも円であり、クランク軸４の回転に伴って一回転している。
これに対して、旋回スクロール１３の基礎円中心１３Ｙと旋回スクロール１３の鏡板中心１３Ｘを異ならせた場合では、力の大きい箇所ＦＴ２、及び力が小さい箇所ＦＴ１の軌跡は、どちらも円ではなく、特定位置に偏っていることが分かる。これは、圧縮室１５内で発生する圧力の合力Ｆ２によるモーメントの他に、高圧領域３０によるモーメント、ラップ面に作用する圧力の合力によるモーメント、旋回スクロール１３や自転規制機構１４の慣性力によるモーメントが、旋回スクロール１３に作用する転覆モーメントとして発生するためである。
【００３７】
図９は、旋回スクロールの鏡板中心と旋回スクロールの基礎円中心とを異ならせた場合におけるＦＴ１の位置と大きさを示す図である。円の大きさが力の大きさを示しており、円が小さいほど小さな力であることを表している。
力が小さい箇所ＦＴ１は、固定スクロール１２の鏡板中心１２Ｘを通る仮想線Ｔ５に対して、片側の摺動面１２３に位置している。
そして、力が小さい箇所ＦＴ１は、旋回スクロール１３の鏡板中心１３Ｘより旋回スクロール１３の基礎円中心１３Ｙ側に位置する。すなわち、力が小さい箇所ＦＴ１は、仮想線Ｔ２に対して旋回スクロール１３の基礎円中心１３Ｙが位置する側に位置する。従って、力が小さい箇所ＦＴ１は、終端範囲Ｓ１の範囲で生じている。
従って、図３で示したように、溝部９０の終端部９２は、終端範囲Ｓ１の摺動面１２３に位置させることが好ましい。
【００３８】
また、力が小さい箇所ＦＴ１は、第１の仮想線Ｔ３から第２の仮想線Ｔ４までの角度αが４５°以下ではほとんど発生していない。また、力が小さい箇所ＦＴ１は、第１の仮想線Ｔ３から第２の仮想線Ｔ４までの角度αが１８０°以上でもほとんど発生していない。
従って、図３で示したように、溝部９０の終端部９２は、第１の仮想線Ｔ３から第２の仮想線Ｔ４までの角度αが１８０°以下となる位置とし、更には角度αが４５°以上となる位置とすることが好ましい。
【００３９】
以上のように本実施の形態によれば、旋回スクロール１３のラップ１３２の基礎円中心１３Ｙを、旋回スクロール１３の鏡板中心１３Ｘと異なる位置に形成することによって、旋回スクロール１３が固定スクロール１２から離脱して転覆現象が発生する箇所を特定位置に限ることができる。
また、本実施の形態によれば、第１の仮想線Ｔ３と第２の仮想線Ｔ４との間の角度が１８０°以下となるように終端部９２を位置させることで、溝部９０が長くなることによる加工工数を削減でき、また加工が容易となる。
また、本実施の形態によれば、溝部９０の幅を一定としたことで、加工工数を削減できる。
また、本実施の形態によれば、溝部９０の断面と摺動面１２３との角部の盛り上がりを防ぐことができるため、旋回スクロール１３が盛り上がりに接触することによる、転覆促進を抑制できる。
また、本実施の形態によれば、固定スクロール１２の旋回スクロール１３の鏡板１３１との摺動面１２３の、力が小さい箇所ＦＴ１が存在する範囲に溝部９０を形成して吸入圧力にある作動流体を導入する。その結果、旋回スクロール１３の鏡板１３１を引き付けて、旋回スクロール１３が固定スクロール１２から離脱することを効果的に防ぐことができる。
従って、転覆モーメントを効果的に低減するために、低圧縮比運転下で旋回スクロール１３の転覆現象を抑制しつつ、通常の圧縮比運転下において摺動面（スラスト部）１２３での摺動損失を低減して、高効率なスクロール圧縮機を提供することができる。
なお、作動流体としての冷媒を、二酸化炭素とする。ＨＦＣ系冷媒と比べて運転時の圧力が３〜４倍となる二酸化炭素を冷媒として用いた場合は、高負荷運転時においてより大きなスラスト荷重が発生するので、より高信頼性を確保したスクロール圧縮機を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明にかかるスクロール圧縮機は、低圧縮比運転下で旋回スクロールの転覆現象を抑制しつつ、通常圧縮比運転下においてスラスト部での摺動損失を低減して、高効率なスクロール圧縮機を提供することができるので、高負荷から低負荷運転まで、広い運転範囲にわたって、高信頼性を確保しながら高効率を両立できるスクロール圧縮機を提供することができる。よって、作動流体を冷媒と限ることなく、空気、ヘリウムを作動流体とするスクロール圧縮機や、膨張機も含むスクロール流体機械の用途にも適用できる。
【符号の説明】
【００４１】
１２    固定スクロール
１２Ｘ  鏡板中心（固定スクロールの鏡板の中心位置）
１２Ｙ  基礎円中心（固定スクロールのラップのインボリュート曲線の基礎円の中心位置）
１３    旋回スクロール
１３Ｘ  鏡板中心（旋回スクロールの鏡板の中心位置）
１３Ｙ  基礎円中心（旋回スクロールのラップのインボリュート曲線の基礎円の中心位置）
１５  圧縮室
３０  高圧領域
２９  背圧室
９０  溝部
９１  連通部
９２  終端部
１２１  鏡板（固定スクロールの鏡板）
１２２  ラップ（固定スクロールのラップ）
１２３  摺動面
１３１  鏡板（旋回スクロールの鏡板）
１３２  ラップ（旋回スクロールのラップ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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