(57)【要約】【課題】固定スクロールの歪みを抑制しながら、デットボリュームを小さくする。【解決手段】固定スクロール１２の圧縮室１５と反対側の鏡板面に掘り込み部１２ａを設け、その掘り込み部１２ａに吐出口１８とリード弁１９を構成し、且つ、固定スクロール１２の圧縮室と反対側の鏡板面に溝１２ｂを設けたものである。これによって、高負荷・高圧縮比運転時においても、冷媒の再膨張によることによる効率低下を防ぎながら、固定スクロールの変形も小さくして高効率を実現する。【選択図】図２
2006046205.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鏡板から渦巻き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、吸入、圧縮、吐出を行う圧縮機構部と、前記圧縮空間と吐出空間との間に設けられた吐出口とリード弁とを備えたスクロール圧縮機においてにおいて、前記固定スクロールの前記圧縮室と反対側の前記鏡板面に掘り込み部を設け、その前記掘り込み部に前記吐出口と前記リード弁を構成し、且つ、前記固定スクロールの前記圧縮室と反対側の前記鏡板面に溝を設けたことを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項２】
固定スクロールの渦巻きラップの高さと掘り込み部の深さを足し合わせた長さが、前記固定スクロールの鏡板の厚さに対して、０．３倍から０．８倍である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】
溝を連続な溝によって形成したことを特徴とする請求項１または２に記載のスクロール圧縮機。
【請求項４】
溝を複数の不連続な溝によって形成したことを特徴とする請求項１または２に記載のスクロール圧縮機。
【請求項５】
圧縮機構部の主軸受部材と、密閉容器とを溶接にて固定したことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のスクロール圧縮機。
【請求項６】
冷媒を、高圧冷媒としたことを特徴とする請求項１〜５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、鏡板から渦巻き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、吸入、圧縮、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は、固定スクロールの鏡板内部に吐出通路とリード弁機構を設けたものがある。（例えば、特許文献１参照）
図５に固定スクロールの鏡板内部に吐出通路と吐出弁機構を設けたもの断面図を示す。このような圧縮機では、吐出口の容積を小さくすることができるので、特に高負荷・高圧縮比運転時の吐出口内の冷媒が圧縮室へと再膨張することによる効率低下を防ぐことができる。また、密閉容器内を吸入圧力とするタイプのスクロール圧縮機においては、固定スクロールの圧縮室とは反対側の鏡板面に吐出圧力（高圧圧力）を受け得ない構成とすることができるために、固定スクロールの圧力変形を防止することができる。また、密閉容器内を吐出圧力とするタイプのスクロール圧縮機においても、吐出口の容積を最小にしながらも、固定スクロールの剛性を低下することなく、リード弁を構成することができるので、この場合においても固定スクロールの圧力変形を防止することができる。固定スクロールの圧力変形を防止することができれば、旋回スクロールと固定スクロールのラップ先端の隙間をコントロールしやすくなり、結果、片当りによる異常磨耗や、圧縮途中の漏れを効果的に抑制することができる。
【特許文献１】特開昭６３−２３９３９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、固定スクロールの鏡板内部に吐出通路とリード弁機構を構成するために生産工数が増大するという問題を有していた。また、吐出通路と圧縮室が近くなるために、吐出された温度の高い冷媒から、吸入直後の温度の低い冷媒へと熱が伝わりやすく、結果、吸入過程での冷媒過熱によって、体積効率が低下するといった問題を有していた。
【０００４】
一方、固定スクロールの圧縮室とは反対側に掘り込み部を設けて、その掘り込み部に吐出口とリード弁を設けることによって、生産工数を増大させることなく、吐出口内の冷媒が圧縮室へと再膨張することによる効率低下を防ぐ方法がある。更にこの構成においては、吐出口と圧縮室を遠く形成することができるために、吐出された温度の高い冷媒から、吸入直後の温度の低い冷媒へと熱が伝わりにくく、結果、吸入過程での冷媒過熱を小さくして、体積効率を低下させることはない。
【０００５】
しかしながら、掘り込み部によって固定スクロールの剛性を低下させることになるので、特に高負荷・高圧縮比運転時においては、固定スクロールが変形し、旋回スクロールと固定スクロールのラップ先端の隙間が縮小してしまう。結果、特に高負荷・高圧縮比運転時片当りによる異常磨耗が発生する。この現象を回避するためにラップ先端の隙間を大きくとると、通常運転時においては、隙間が広すぎて圧縮途中の漏れが増大して効率が低下するといった問題を有していた。また、固定スクロールの剛性を低下させないようにするためには、掘り込み部を小さくする必要があるが、その場合は、吐出口内の冷媒が圧縮室へと再膨張することによる効率低下を増大させるといった問題を有していた。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、吐出通路内の冷媒が圧縮室へと再膨張することによる効率低下を防ぎながら、運転時の固定スクロールの変形量を小さくして高効率を実現する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】
【０００７】
前記従来の課題を解決するために、本発明のスクロール圧縮機は、固定スクロールの圧縮室と反対側の鏡板面に掘り込み部を設け、その掘り込み部に吐出口とリード弁を構成し、且つ、固定スクロールの圧縮室と反対側の鏡板面に溝を設けたものである。これによって、高負荷・高圧縮比運転時においても、冷媒の再膨張によることによる効率低下を防ぎながら、固定スクロールの変形も小さくして高効率を実現するスクロール圧縮機を提供することを目的とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のスクロール圧縮機は、特に高負荷・高圧縮比運転時において、固定スクロールの変形を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
第１の発明は、固定スクロールの圧縮室と反対側の鏡板面に掘り込み部を設け、その掘り込み部に吐出口とリード弁を構成し、且つ、固定スクロールの圧縮室と反対側の鏡板面に溝を設けたものである。これによって、冷媒の再膨張によることによる効率低下を防ぎながら、高負荷・高圧縮比運転時においても、固定スクロールの変形も小さく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の発明の、固定スクロールの渦巻きラップの高さと掘り込み部の深さを足し合わせた長さが、固定スクロールの前記鏡板の厚さに対して、０．３倍から０．８倍としたものである。これによって、高負荷・高圧縮比運転時においても、固定スクロールの変形量をより抑制することができるので、より高効率なスクロール圧縮機を提供することができる。
【００１１】
第３の発明は、特に、第１または第２の発明の、連続な溝を形成することによって、溝形成の生産工数を削減しながら、高負荷・高圧縮比運転時においても、固定スクロールの変形量を抑制することができるので、高効率で安価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または第２の発明の、複数の不連続な溝を形成することによって、固定スクロールを変形させようとするモーメントが大きい個所で、変形を吸収しながらも、モーメントが小さい部分では固定スクロールの鏡板の剛性を低下させることがないように選択的に形成できるので、高負荷・高圧縮比運転時においても、固定スクロールの変形量をより抑制することができるので、より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〜第４の発明の、圧縮機構部の主軸受部材と、密閉容器とを溶接にて固定したものである。これによって、主軸受部材で発生する溶接歪みによって、固定スクロールの鏡板は圧力による変形とは反対方向に歪もうとするので、高負荷・高圧縮比運転時の歪みとキャンセルされることになり、結果、固定スクロールの変形量をより抑制することができるので、より高効率なスクロール圧縮機を提供することができる。
【００１４】
第６の発明は、特に、第１〜第３の発明の、冷媒を、高圧冷媒、例えば二酸化炭素とすることにより、圧力差の大きい二酸化炭素の場合においても、固定スクロールの変形を効果的に抑制して、高効率で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。
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】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態におけるスクロール圧縮機の断面図を、図２に固定スクロールの拡大図を示すものである。密閉容器１内に溶接や焼き嵌めなどして固定したクランク軸４の主軸受部材１１と、この主軸受部材１１上にボルト止めした固定スクロール１２との間に、固定スクロール１２と噛み合う旋回スクロール１３を挟み込んでスクロール式の圧縮機構２を構成し、旋回スクロール１３と主軸受部材１１との間に旋回スクロール１３の自転を防止して円軌道運動するように案内するオルダムリングなどによる自転規制機構１４を設けて、クランク軸４の上端にある主軸部４ａにて旋回スクロール１３を偏心駆動することにより旋回スクロール１３を円軌道運動させ、これにより固定スクロール１２と旋回スクロール１３との間に形成している圧縮室１５が外周側から中央部に移動しながら小さくなるのを利用して、密閉容器１外に通じた吸入パイプ１６および固定スクロール１２の外周部の吸入口１７から冷媒ガスを吸入して圧縮していき所定圧以上になった冷媒ガスは固定スクロール１２の中央部の吐出口１８からリード弁１９を押し開いて密閉容器１内に吐出させることを繰り返す。
【００１６】
また、固定スクロール１２の圧縮室１５と反対側の鏡板には掘り込み部１２ａと、円環状の溝１２ｂが形成されている。その掘り込み部１２ａ内に、吐出口１８とリード弁１９が形成されている。
【００１７】
図３は、運転中の固定スクロール１２に働く圧力を、圧縮機構２に関して拡大した断面図である。固定スクロール１２を変形させる力は、圧縮室１５と固定スクロール１２の圧縮室１５と反対側に働く吐出圧力との差圧である。この差圧に着目して図２を見ると、圧縮室１５の中心部は圧力が高くなっているために差圧は小さく、外周部は吸入圧力に近いため差圧は大きくなる。つまり、固定スクロール１２を大きく歪ませようとする曲げモーメントが、圧縮室１５の外周部で発生することになる。この曲げモーメントを溝１２ｂによって吸収する。一方、掘り込み部は、剛性が落ちているが、上下の圧力差が小さいので、固定スクロール１２全体の歪み量には影響を及ぼさない。溝１２ｂがある場合とない場合の運転中の歪みについては、溝１２ｂがあることによって、固定スクロール１２の歪み量を約１０％低減させることができる。
【００１８】
なお、固定スクロール１２の渦巻きラップ高さと掘り込み部１２ａの深さを足し合わせた長さが、固定スクロール１２の鏡板厚さに対して０．３倍以上にすることによって、吐出口１８内の冷媒が圧縮室１５へと再膨張することによる効率低下の影響を抑えることができる、また、固定スクロール１２の渦巻きラップ高さと掘り込み部１２ａの深さを足し合わせた長さが、固定スクロール１２の鏡板厚さに対して０．８倍以下にすることによって、固定スクロール１２の高負荷・高圧縮比運転時における剛性を確保することができるので、固定スクロール１２の渦巻きラップ高さと掘り込み部１２ａの深さを足し合わせた長さが、固定スクロール１２の鏡板厚さに対して０．３倍以上、９．８倍以下にすることによって、より高効率なすクロール圧縮機を提供することができる。
【００１９】
なお、溝１２ｂを円環状の連続な溝に形成することによって、形成の生産工数を削減しながら、高負荷・高圧縮比運転時においても、固定スクロール１２の変形量を抑制することができる。なお、連続な溝１２ｂは円環状に限るものではなく、矩形やその他の形状であっても同等の効果を有する。
【００２０】
なお、溝１２ｂを不連続に形成することによって、固定スクロール１２を変形させようとするモーメントが特に大きい個所で、変形を吸収しながらも、モーメントが小さい部分では固定スクロール１２の鏡板の剛性を低下させることがないように構成することも可能である（図示せず）。この場合、高負荷・高圧縮比運転時においても、固定スクロール１２の変形量をより抑制することができるので、より高効率なスクロール圧縮機を提供することができる。
【００２１】
図４は、圧縮機構２を密閉容器１に溶接固定した場合の歪みについて示している。溶接場所を主軸受部材１１とし、また、固定スクロール１２はプレートとして近似している。この図を見ても分かるように、固定スクロール１２は圧力変形と反対に歪むことになるので、結果、高負荷・高圧縮比運転時の歪みとキャンセルされる。また、溶接の温度と溶け込み量を調節することによって、固定スクロール１２の溶接歪みの変形量を制御することが可能であるので、冷媒が高圧冷媒、たとえば二酸化炭素としたときの高負荷・高圧縮比運転時においても、圧力歪みとキャンセルされるように溶接歪みを調節することによって、運転時の固定スクロール１２の変形量をより抑制することができる。
【００２２】
なお、冷媒を、高圧冷媒、例えば二酸化炭素とすると、圧力差の大きい二酸化炭素の場合においても、固定スクロールの変形を抑制する手法として有効であり、変形による漏れ隙間の変化を最小にして高効率化を実現し、また、片当りによる異常磨耗を防いで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】
【００２３】
以上のように、本発明にかかるスクロール圧縮機は、固定スクロールの圧縮室と反対側の鏡板面に掘り込み部を設け、その掘り込み部に吐出口とリード弁を構成し、且つ、固定スクロールの圧縮室と反対側の鏡板面に溝を設けたものである。これによって、高負荷・高圧縮比運転時においても、冷媒の再膨張によることによる効率低下を防ぎながら、固定スクロールの変形も小さくして高効率を実現するスクロール圧縮機を提供することができるので、作動流体を冷媒と限ることなく、空気スクロール圧縮機、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。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【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断面図
【図２】本発明の実施の形態１における固定スクロールの拡大図
【図３】本発明の実施の形態１における運転中の固定スクロールに働く圧力を、圧縮機構に関して拡大した断面図
【図４】本発明の実施の形態１における圧縮機構を密閉容器に溶接固定した場合の歪みを示す図
【図５】従来のスクロール圧縮機における固定スクロールの断面図
【符号の説明】
【００２５】
１      密閉容器
２      圧縮機構
４      クランク軸
４ａ    主軸部
１１    主軸受部材
１２    固定スクロール
１２ａ  掘り込み部
１２ｂ  溝
１３    旋回スクロール
１４    自転規制機構
１５    圧縮室
１６    吸入パイプ
１７    吸入口
１８    吐出口
１９    リード弁
【図１】
2006046205.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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