(57)【要約】【課題】広い運転範囲で安定して運転でき、かつ摺動損失の増大や異常摩耗・焼付の恐れが無い高効率で信頼性の高いスクロール圧縮機を提供する。【解決手段】互いに背面合わせにした１対の揺動スクロール３０，３１と、それぞれの揺動スクロール３０，３１に対向して設置され、それぞれの揺動スクロール３０，３１の渦巻歯３０Ｍ，３１Ｍに咬合する渦巻歯３３Ｅ，３４Ｅを有する一対の固定スクロール３３，３４とを備え、揺動スクロール３０，３１間に背圧室を２つ設け、外側の背圧室５２には圧縮途中のガスを導き、内側の背圧室５１には、圧縮完了後のガスまたは吐出ガスを導くようにしている。【選択図】図１
2006348902.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに背面合わせにした第１および第２の揺動スクロールと、前記第１および第２の揺動スクロールに対向して設けられ、前記第１および第２の揺動スクロールの渦巻歯に咬合する渦巻歯を有する第１および第２の固定スクロールとを備え、前記第１および第２の揺動スクロールの間に第１および第２の背圧室を設け、一方の背圧室には圧縮途中のガスを導き、他方の背圧室には、圧縮完了後のガスまたは吐出ガスを導くようにしたことを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項２】
一方の背圧室は三日月状からなる第１および第２の圧縮室のうち、すべての圧縮室もしくはいずれかの圧縮室と連通させ、他方の背圧室は前記第１および第２の圧縮室が圧縮完了後に連通する第１および第２の容積部のうち、両方もしくはいずれか一方の容積部と連通させ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】
前記第１および第２の背圧室は隣接し、シール部材によって仕切られたことを特徴とする請求項１または請求項２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】
この発明は、スクロール圧縮機、特に、揺動スクロールを背面合わせにして２つの圧縮室を構成する両面渦巻型のスクロール圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
スクロール圧縮機の１つの方式として、２つの揺動スクロールを背面合わせにし、それぞれの揺動スクロールに固定スクロールを対向させて２つの圧縮室を形成した、両面渦巻型のものがある。この形式の圧縮機においては、圧縮室が２つ有るために、漏れ損失を低減することが重要な課題となっている。
この課題を解決するために、揺動スクロール間に、それぞれの圧縮室と連通した背圧室を設け、圧縮室で発生するスラストガス荷重に打ち勝つようなガス荷重を発生させることにより、揺動スクロールを固定スクロールに押し付けて渦巻歯先端部からの漏れをシールすることが提案されている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平４−２６９３０１号公報
【特許文献２】特開２００５−１６４９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述のような従来の両面渦巻型スクロール圧縮機では、背圧室には圧縮過程のガスが導かれるために、背圧室内の圧力は吸入圧力に比例した中間圧力になる。通常、圧縮機は広範な運転範囲で運転されるため、吸入圧力が低く吐出圧力が高い運転条件においては、ガス圧縮によって生じるスラストガス荷重が大きいのに対して、吸入圧力が低いために揺動スクロールを浮上させるための力が小さくなることで、揺動スクロールが固定スクロールから離間して運転不能になる問題があった。
また、これを解決するために、背圧室の面積を増加させるなどの方策で揺動スクロールに与える浮上力を増加させて、上記条件で揺動スクロールが固定スクロールから離間しないようにすると、吸入圧力が高く吐出圧力が低い運転条件においては、逆に発生するスラストガス荷重に対して揺動スクロールを浮上させる力が必要以上に大きくなるために、渦巻歯先端部での押付力が過大となり、摺動損失の増大による性能低下や渦巻歯先端部の異常摩耗または焼付が生じる、という問題があった。
【０００５】
この発明は、上述のような問題を解決するためになされたものであり、広い運転範囲において固定スクロールと揺動スクロールが離間せず安定して運転でき、かつ、渦巻歯先端の押付力が過大になることは無く、摺動損失の増大や焼付・異常摩耗の恐れのない高効率で信頼性の高いスクロール圧縮機を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明のスクロール圧縮機では、互いに背面合わせにした第１および第２の揺動スクロールと、前記第１および第２の揺動スクロールに対向して設置され、前記第１および第２の揺動スクロールの渦巻歯に咬合する渦巻歯を有する第１および第２の固定スクロールとを備え、前記第１および第２の揺動スクロールの間に第１および第２の背圧室を設け、一方の背圧室には圧縮途中のガスを導き、他方の背圧室には、圧縮完了後のガスまたは吐出ガスを導くようにしたものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、広い運転範囲において固定スクロールと揺動スクロールが離間せず安定して運転でき、かつ、渦巻歯先端の押付力が過大になることは無く、摺動損失の増大や焼付・異常摩耗の恐れのない高効率で信頼性の高いスクロール圧縮機を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
この発明による実施の形態を図１から図９までについて説明する。図１は、この発明による実施の形態１における両面渦巻型スクロール圧縮機の構成を示す断面図である。図２は、この発明による実施の形態における下側揺動スクロールの構成を示す平面図および断面図である。図３は、この発明による実施の形態における下側固定スクロールの構成を示す平面図および断面図である。図４は、この発明による実施の形態１における圧縮部を拡大した断面図である。図５は、この発明による実施の形態１における内側部シールリングを示す斜視図である。図６は、この発明による実施の形態１における内側部シールリング周辺を拡大した断面図である。図７は、この発明による実施の形態１における揺動スクロールに作用するスラスト荷重を説明するための模式図である。図８は、一般的な圧縮機の運転範囲を示した説明図である。図９は、この発明の実施の形態１による渦巻歯先端押付力を従来技術と対比して示す特性線図である。図９（ａ）は、代表的な両面渦巻型スクロール圧縮機に作用するスラスト方向の圧縮ガス力を示した特性線図である。図９（ｂ）は、従来の発明による渦巻歯先端押付力を示した特性線図である。図９（ｃ）は、この発明の実施の形態１による渦巻歯先端押付力を示した特性線図である。
【０００９】
図１において、縦型の密閉容器１内の上方にモータ２が配設され、モータ２の下方に圧縮部３が配設されている。この圧縮部３のさらに下方には、潤滑油４１を貯留するための潤滑油溜め室４が形成されている。
また、密閉容器１の側面であってモータ２と圧縮部３との中間部には、ガスを吸入するための吸入管５が設けられ、圧縮部３には、圧縮したガスを吐出するための吐出管８が設けられている。
さらに、密閉容器１の上端には、電力を供給するためのガラス端子６が設けられている。モータ２は、リング状に形成されたステータ２１と、このステータ２１の内部で回転し得るように支持されたロータ２２とから構成されている。また、主軸７は、ロータ２２に固定され、圧縮部３を貫通して、その端部は、潤滑油溜め室４の潤滑油４１中に浸漬されている。
【００１０】
圧縮部３は、互いに背面合わせで配置された上側揺動スクロール３０と下側揺動スクロール３１と、それぞれの揺動スクロール３０，３１に対向するように設置された上側固定スクロール３３および下側固定スクロール３４と、下側固定スクロール３４と下側揺動スクロール３１との間に配設された周知のオルダム継手３５と、上側揺動スクロール３０と下側揺動スクロール３１間に設けられたガイドピン４５とを有している。
ガイドピン４５は、下側揺動スクロール３１の台板３１Ｂに圧入され、上側揺動スクロール３０の台板３０Ｂに設けられた溝に僅かな隙間をもって嵌入されており、上側揺動スクロール３０と下側揺動スクロール３１は相対的に、軸方向には移動可能であるが、径方向および周方向には移動できないように構成されている。
【００１１】
固定スクロール３３，３４には渦巻歯３３Ｅ，３４Ｅが設けられ、それぞれの渦巻歯３３Ｅ，３４Ｅに対向して揺動スクロール３０，３１に設けられた渦巻歯３０Ｍ，３１Ｍが設けられている。上側揺動スクロール３０の渦巻歯３０Ｍと上側固定スクロール３３の渦巻歯３３Ｅとで上側圧縮室３２Ａを、下側揺動スクロール３１の渦巻歯３１Ｍと下側固定スクロール３４の渦巻歯３４Ｅとで下側圧縮室３２Ｂを形成している。
【００１２】
上側揺動スクロール３０の台板３０Ｂと下側揺動スクロール３１の台板３１Ｂの間には、上側揺動スクロール３０の台板３０Ｂに設けた内側連通口３０Ｌによって上側圧縮室３２Ａの内側に設けられた上側吐出室３６Ａと連通し、かつ下側揺動スクロール３１の台板３１Ｂに設けた内側連通口３１Ｌによって下側圧縮室３２Ｂの内側に設けられた下側吐出室３６Ｂと連通した内側背圧室５１が設けられている。また、内側背圧室５１の外側には、上側揺動スクロール３０の台板３０Ｂに設けた外側連通口３０Ｋによって上側圧縮室３２Ａと連通し、かつ下側揺動スクロール３１の台板３１Ｂに設けた外側連通口３１Ｋによって下側圧縮室３２Ｂと連通した外側背圧室５２が設けられている。内側背圧室５１は、内側背圧室５１の内側に設けられた内側部シールリング４２と、内側背圧室５１の外側で外側背圧室５２の内側に設けられた中央部シールリング４３で仕切られ、外側背圧室５２は、中央部シールリング４３と、外側背圧室５２の外側に設けられた外側部シールリング４４とで仕切られている。
また、主軸７の外周であっておよび上側揺動スクロール３０の上面および下側揺動スクロール３１の下面には、それぞれ球根部シールリング３７が設けられている。
【００１３】
図２は、この実施の形態１による下側揺動スクロール３１の構成を示すもので、図２（ａ）は下側揺動スクロール３１の上面図、図２（ｂ）は下側揺動スクロール３１の下面図、図２（ｃ）は図２（ｂ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
図２に示すように、下側揺動スクロール３１は、中心部を構成し、円弧等の曲線からなる球根部３１Ａと、球根部３１Ａの外周に延びている円板状の台板３１Ｂとを有している。台板３１Ｂの下面には、球根部３１Ａとほぼ同じ高さである渦巻歯３１Ｍがインボリュート曲線あるいは円弧によって形成されている。
球根部３１Ａには、その中心部に主軸７が貫通する主軸孔３１Ｃが形成され、その内周壁に揺動軸受３１Ｄが設けられている。また、揺動軸受３１Ｄの外周部であって球根部３１Ａの下面に球根部シールリング溝３１Ｅが形成され、球根部３１Ａの外側には、上側吐出室３６Ａと内側背圧室５１とを繋ぐ内側連通口３１Ｌが下側揺動スクロール台板３１Ｂに設けられている。さらに、内側連通口３１Ｌの外側には、上側圧縮室３２Ａ（図１）と外側背圧室５２とを繋ぐ外側連通口３１Ｋが下側揺動スクロール台板３１Ｂに設けられている。
【００１４】
ここで、内側連通口３１Ｌは、公転運動中も下側固定スクロール３４に設けた吐出口３４Ｆと常時連通する位置に設けられている。下側揺動スクロール３１の台板３１Ｂの上面には、内側連通口３１Ｌの内側にあって内側部シールリング４２を収納するための内側部シールリング溝３１Ｎ、内側連通口３１Ｌの外側でかつ外側連通口３１Ｋの内側にあって中央部シールリング４３を収納するための中央部シールリング溝３１Ｐ、および外側連通口３１Ｋの外側にあって外側部シールリング４４を収納するための外側部シールリング溝３１Ｑが設けられている。また、下側揺動スクロール３１の台板３１Ｂの外周部には、ガイドピン４５を圧入するためのガイドピン溝３１Ｆが設けられている。
上側揺動スクロール３０についても、下側揺動スクロール３１と同様の構成であり、上側揺動スクロール３０の球根部３０Ａおよび渦巻歯３０Ｍは、下側揺動スクロール３１の球根部３１Ａおよび渦巻歯３１Ｍとほぼ同じ形状で構成されている。
【００１５】
図３は、下側固定スクロール３４の構成を示すもので、図３（ａ）は上面図、図３（ｂ）はＡ−Ａ線に沿った断面図である。
図３に示すように、下側固定スクロール３４の台板３４Ａの中心部には、主軸７が貫通する主軸孔３４Ｂが形成され、この主軸孔３４Ｂの内周面に主軸受３４Ｃが設けられている。下側固定スクロール３４の上面であって、主軸受３４Ｃの外周部には、下側揺動スクロール３１の球根部３１Ａを収容して下側揺動スクロール３１の公転運動を許容する凹部３４Ｄが形成されている。凹部３４Ｄの外周には、下側揺動スクロール３１の渦巻歯３１Ｍと同一の厚さ、高さ、ピッチ、巻数で、かつ位相が１８０度回転した渦巻歯３４Ｅが形成されている。
凹部３４Ｄには、圧縮されたガスを吐出するための吐出口３４Ｆが、下側揺動スクロール３１の内側連通口３１Ｌと常時連通する位置に設けられている。また、下側固定スクロール３４には、吐出口３４Ｆと連通し、圧縮されたガスを密閉容器１に設けられた吐出管８へ導く吐出流路３４Ｇが形成され、吐出流路３４Ｇ内であって吐出口３４Ｆに対向した位置に、ガスの逆流を阻止するための吐出弁３４Ｈが配設されている。さらに、下側固定スクロール３４の最外周部にはガスを下側圧縮室３２Ｂへ吸入する吸入口３４Ｊが設けられている。
【００１６】
図４は、実施の形態１におけるスクロール圧縮機の圧縮部３を拡大して示した断面図である。
上側固定スクロール３３の台板３３Ａの中心部には、図３に示す下側固定スクロール３４と同様に、主軸７が貫通する主軸孔３３Ｂが形成され、この主軸孔３３Ｂの内周面に主軸受３３Ｃが設けられている。
また、上側揺動スクロール３０の揺動軸受３０Ｄと主軸７、および下側揺動スクロール３１の揺動軸受３１Ｄと主軸７の間には、主軸７に嵌合されたスライダ３８が配置され、主軸７とともに偏芯軸を構成して揺動軸受３０Ｄおよび揺動軸受３１Ｄを介して上側揺動スクロール３０および下側揺動スクロール３１を駆動する。
【００１７】
下側揺動スクロール３１の台板３１Ｂの外周部に設けられたガイドピン溝３１Ｆには、ガイドピン４５が圧入等により一体となって嵌合され、ガイドピン４５の上側部分は上側揺動スクロール３０の台板３０Ｂの外周部に設けられたガイドピン溝３０Ｆにわずかな隙間を持って挿入されており、上側揺動スクロール３０と下側揺動スクロール３１とは相対的に軸方向にのみ移動可能なように構成されている。
上側揺動スクロール３０の台板３０Ｂと下側揺動スクロール３１の台板３１Ｂとの間には、内側連通口３０Ｌおよび３１Ｌに開口した内側背圧室５１および外側連通口３０Ｋおよび３１Ｋに開口した外側背圧室５２が設けられている。下側揺動スクロール３１に設けられた内側部シールリング溝３１Ｎには内側部シールリング４２が装着され、中央部シールリング溝３１Ｐには中央部シールリング４３が装着され、外側部シールリング溝３１Ｑには外側部シールリング４４が装着される。内側背圧室５１は、内側部シールリング４２と中央部シールリング４３によって仕切られ、外側背圧室５２は、中央部シールリング４３と外側部シールリング４４によって仕切られる。
また、上側揺動スクロール３０の球根部３０Ａの上面に設けられた球根部シールリング溝３０Ｅおよび下側揺動スクロール３１の球根部３１Ａの下面に設けられた球根部シールリング溝３１Ｅには、それぞれ球根部シールリング３７が装着されて、揺動軸受３０Ｄおよび３１Ｄが配置された空間と、上側吐出室３６Ａおよび下側吐出室３６Ｂとを仕切っている。
【００１８】
図５は、内側部シールリング４２の斜視図で、図６は、内側部シールリング４２の接触シール作用の効果を説明するために内側部シールリング４２周辺を拡大した断面図である。
図５に示すように、内側部シールリング４２は、矩形断面を有する環状体として形成され、合い口４２Ａを有している。
図６に示すように、合い口４２Ａ（図５）を有する内側部シールリング４２は、仕切られる空間部の差圧によって、矢印で示すように高圧側である左方および下方から押圧される。このため、内側部シールリング４２は、内側部シールリング溝３１Ｎ内で内側部シールリング溝３１Ｎの右方の壁および上方の上側揺動スクロール３０の台板３０Ｂに押し付けられて接触シールを行う。この接触シール作用は、中央部シールリング４３、外側部シールリング４４および球根部シールリング３７においても同様である。
【００１９】
以下に、この発明の実施の形態１に示す両面渦巻型スクロール圧縮機の動作について説明する。
図１に示すように、吸入管５から密閉容器１内に吸入されたガスは、モータ２が設置された部分に流入し、モータ２を冷却する。また、吸入されたガスは、上側固定スクロール３３の外周部に設けられた吸入口３３Ｊから矢印で示すように、上側圧縮室３２Ａおよび下側圧縮室３２Ｂに導入される。
上側揺動スクロール３０が上側固定スクロール３３に対して、また下側揺動スクロール３１が下側固定スクロール３４に対して、自転運動せずに公転運動することによって、周知の圧縮原理によって形成された一対の三日月形の上側圧縮室３２Ａおよび下側圧縮室３２Ｂの容積が中心に向かって次第に小さくなり、ガスは圧縮される。一対の上側圧縮室３２Ａおよび一対の下側圧縮室３２Ｂにおいて圧縮を完了したガスは、それぞれ中央部に設けられた上側吐出室３６Ａおよび下側吐出室３６Ｂに吐出される。上側吐出室３６Ａに吐出されたガスは、内側連通口３１Ｌを通って下側吐出室３６Ｂに吐出されたガスと合流し、吐出口３４Ｆを通って、吐出流路３４Ｇを経て、吐出管８から圧縮容器１の外へ流出する。
以上の圧縮過程において、外側背圧室５２には上側圧縮室３２Ａおよび下側圧縮室３２Ｂにおける圧縮途中のガスが外側連通口３０Ｋおよび３１Ｋを介して流入し、内側背圧室５１には上側吐出室３６Ａおよび下側吐出室３６Ｂにおける圧縮を完了したガスが内側連通口３０Ｌおよび３１Ｌを介して流入する。この結果、上側揺動スクロール３０には、圧縮ガスによって発生する下向きのスラスト荷重（圧縮ガス力）と、内側背圧室５１および外側背圧室５２に上向きのスラスト荷重（浮上力）が発生する。これは、下側揺動スクロール３１においても同様である。
【００２０】
以下に、上側揺動スクロール３０および下側揺動スクロール３１に作用するスラスト荷重の大きさについて説明する。図７は、上側揺動スクロール３０および下側揺動スクロール３１に作用するスラスト荷重を説明するための模式図である。
図７において、上側揺動スクロール３０および下側揺動スクロール３１に作用する圧縮ガス力をＦｇ、外側背圧室５２によって発生する第１の浮上力をＦｂ１、内側背圧室５１によって発生する第２の浮上力をＦｂ２とすると、それぞれの揺動スクロールに作用するスラスト荷重Ｆ、つまり渦巻歯先端押付力Ｆは式（１）で与えられる。
Ｆ＝Ｆｂ１＋Ｆｂ２−Ｆｇ  ………  （１）
ここで、渦巻歯先端押付力Ｆの符号は、それぞれの揺動スクロール３０および３１が対向する固定スクロール３３および３４に対して接触する方向が正である。通常運転においては、揺動スクロールと固定スクロールとは、それぞれの渦巻歯先端がそれぞれ対向する台板と接触して渦巻歯先端部からの漏れをシールする必要があるので、渦巻歯先端押付力Ｆは常に正でなければならない。
【００２１】
図８は、一般的な圧縮機の運転範囲を説明した図である。図８において、縦軸Ｐｄは吐出圧力、横軸Ｐｓは吸入圧力であり、実線の四角で囲んだ範囲ＰＡが運転範囲である。
運転範囲ＰＡは、図８に示すように吐出圧力範囲がＰｄｍｉｎからＰｄｍａｘ、吸入圧力範囲がＰｓｍｉｎからＰｓｍａｘであり、圧縮機はこの運転範囲ＰＡ内で安定して運転できる必要がある。
【００２２】
図９（ａ）は、代表的な両面渦巻型スクロール圧縮機において、運転範囲における圧縮ガス力Ｆｇを示した説明図である。
図９（ａ）において、縦軸は圧縮ガス力Ｆｇを後述する許容最大渦巻歯先端押付力Ｆｃで除した量である。図に示すように、圧縮ガス力Ｆｇは、吸入圧力Ｐｓが大きいほど、また吐出圧力Ｐｄが大きいほど、大きくなっている。
一方、外側背圧室５２によって発生する第１の浮上力Ｆｂ１は、外側背圧室５２の圧力Ｐ１と外側背圧室の面積Ａ１によって、式（２）で与えられる。
Ｆｂ１＝Ｐ１＊Ａ１  ………  （２）
ここで、外側背圧室５２は圧縮室３２Ａおよび３２Ｂの定まった位置に設けられた外側連通口３０Ｋおよび３１Ｋと連通しているので、外側背圧室５２内の圧力Ｐ１は式（３）で与えられる圧力となる。
Ｐ１＝β＊ＰＳ  ………  （３）
ここで、βは連通圧縮比で、連通口３０Ｋおよび３１Ｋが設けられた位置で決まる定数である。特許文献１および特許文献２に示される従来技術では、浮上力はこの第１の浮上力Ｆｂ１しかないため、従来技術では、外側連通口３０Ｋおよび３１Ｋの位置、つまり連通圧縮比βと外側背圧室の面積Ａ１を適正に設定して、図８に示す運転範囲で常に渦巻歯先端押付力Ｆを正にする必要がある。しかし、式（２）と式（３）より、第１の浮上力Ｆｂ１は吸入圧力Ｐｓに比例するため、吸入圧力Ｐｓが小さい場合は小さく、吸入圧力Ｐｓが大きい場合は大きくなり、吐出圧力Ｐｄには依存しないことになる。
【００２３】
図９（ｂ）は、図８に示す運転範囲において、外側背圧室５２のみで揺動スクロール３０および３１に浮上力を与えた場合の渦巻歯先端押付力を示した図である。縦軸Ｆ／Ｆｃは渦巻歯先端押付力比で、渦巻歯先端押付力Ｆを許容最大渦巻歯先端押付力Ｆｃで除した量である。吸入圧力Ｐｓｍｉｎ、吐出圧力Ｐｄｍａｘの場合には、第１の浮上力Ｆｂ１が最小で、圧縮ガス力Ｆｇが最大となり、渦巻歯先端押付力Ｆは最小となる。図９（ｂ）は、最小の渦巻歯先端押付力を０以上になるように、連通圧縮比βおよび外側背圧室の面積Ａ１を適正に設定して決めた時の、渦巻歯先端押付力比Ｆ／Ｆｃを示している。ただし、以上のように連通圧縮比βおよび外側背圧室の面積Ａ１を設定した場合、吸入圧力Ｐｓｍａｘ、吐出圧力Ｐｄｍｉｎの場合に逆に第１の浮上力Ｆｂ１が最大で、圧縮ガス力Ｆｇが最小となるため、図９（ｂ）に示すように渦巻歯先端押付力比Ｆ／Ｆｃは１を大きく超え、過大となる。渦巻歯先端押付力比Ｆ／Ｆｃが過大になると、渦巻歯先端部での摺動損失の増大による性能低下、あるいは渦巻歯先端部の異常摩耗や焼付といった信頼性の低下を引き起こす。
【００２４】
つぎに、実施の形態１による内側背圧室５１が有る場合の浮上力について説明する。内側背圧室５１によって発生する第２の浮上力Ｆｂ２は、内側背圧室５１の圧力Ｐ２と内側背圧室の面積Ａ２によって、式（４）で与えられる。
Ｆｂ２＝Ｐ２＊Ａ２  ………  （４）
ここで、内側背圧室５１は吐出室３６Ａおよび３６Ｂと連通しているので、内側背圧室５１内の圧力Ｐ２は吐出圧力Ｐｄもしくは吐出圧力に近い圧力となる。上側圧縮室３２Ａおよび下側圧縮室３２Ｂで圧縮されたガスが吐出圧力Ｐｄを超える場合は、上側吐出室３６Ａおよび下側吐出室３６Ｂ内の圧力Ｐ２は、上側圧縮室３２Ａおよび下側圧縮室３２Ｂと連通した直後は、吐出弁３４Ｈの流路抵抗分だけ吐出圧力Ｐｄよりも若干高い圧力となり、ガスは吐出弁３４Ｈを押しのけて吐出口３４Ｆに吐出される。
一方、上側圧縮室３２Ａおよび下側圧縮室３２Ｂで圧縮されたガスが吐出圧力Ｐｄを超えない場合は、上側吐出室３６Ａおよび下側吐出室３６Ｂ内の圧力Ｐ２は、上側圧縮室３２Ａおよび下側圧縮室３２Ｂと連通した直後は、吐出圧力Ｐｄよりも低くなる。上側吐出室３６Ａおよび下側吐出室３６Ｂ内のガスは、その後圧縮されて吐出圧力Ｐｄに達した後、吐出弁３４Ｈを押しのけて吐出口３４Ｆに吐出される。したがって、厳密には上側吐出室３６Ａおよび下側吐出室３６Ｂ内の圧力Ｐ２は吐出圧力Ｐｄとは異なるが、吐出圧力Ｐｄに近く、ほぼ吐出圧力Ｐｄに比例した圧力と考えてよい。
【００２５】
以上から、揺動スクロール３０および３１に作用する浮上力としては、吸入圧力Ｐｓに比例した第１の浮上力Ｆｂ１と吐出圧力Ｐｄに比例した第２の浮上力Ｆｂ２の両方が作用する。吸入圧力Ｐｓｍｉｎ、吐出圧力Ｐｄｍａｘの場合において、図９（ｂ）で示した第１の浮上力Ｆｂ１しか作用しない場合には、浮上力が最小となったが、第２の浮上力Ｆｂ２も作用する場合は、第２の浮上力Ｆｂ２が吐出圧力Ｐｄに比例するため、浮上力を大きくとることが可能となる。また、逆に吸入圧力Ｐｓｍａｘ、吐出圧力Ｐｄｍｉｎの場合において、図９（ｂ）で示した第１の浮上力Ｆｂ１しか作用しない場合には、浮上力が最大となったが、第２の浮上力Ｆｂ２も作用する場合は、第２の浮上力Ｆｂ２が吐出圧力Ｐｄに比例するため、浮上力を小さくとることが可能となる。
以上から、揺動スクロール３０および３１に作用する浮上力として、吸入圧力Ｐｓに比例した第１の浮上力Ｆｂ１と吐出圧力Ｐｄに比例した第２の浮上力Ｆｂ２の両方が作用する場合には、浮上力を適正に設定することが可能となるため、図８に示す運転範囲ＰＡにおいて、渦巻歯先端押付力Ｆを常に正にし、かつ過大にならないように設定することができる。
【００２６】
図９（ｃ）は、図８に示す運転範囲において、内側背圧室５１と外側背圧室５２で揺動スクロール３０および３１に浮上力を与えた場合の渦巻歯先端押付力比Ｆ／Ｆｃを示している。なお、渦巻歯先端押付力比Ｆ／Ｆｃが常に正で、運転範囲内でできるだけ一様で小さくなるように、連通圧縮比β、外側背圧室の面積Ａ１および内側背圧室の面積Ａ２を適正に設定して決めている。図９（ｃ）に示すように、渦巻歯先端押付力比Ｆ／Ｆｃは運転範囲ＰＡ内においてほぼ一様で、許容値１以下となっている。
【００２７】
以上から、実施の形態１においては、２つの揺動スクロールを背面合わせにし、それぞれの揺動スクロールに対向させて２つの圧縮室を形成した両面渦巻型のスクロール圧縮機において、２つの揺動スクロール間に背圧室を２つ設け、一方の背圧室には圧縮室内の圧縮途中のガスを導き、他方の背圧室には吐出室のガスを導くようにしたため、広範な運転範囲において揺動スクロールに適正な浮上力を与えることができ、渦巻歯先端押付力を常に正で、ほぼ一様に小さく抑制することが可能となる。これにより、広範な運転範囲において、固定スクロールと揺動スクロールの離間による運転不能の恐れが無く、また渦巻歯先端部での摺動損失の増大による性能低下や焼付および異常摩耗による信頼性の低下の恐れが無い高効率で信頼性の高いスクロール圧縮機を得ることができる。
また、実施の形態１では、吐出弁３４Ｈを設けたが、吐出弁３４Ｈを設けない場合は、上側吐出室３６Ａおよび下側吐出室３６Ｂは常に吐出圧力Ｐｄとなり、内側背圧室５１の圧力Ｐ２も常に吐出圧力Ｐｄとなる。したがって、この場合も上記と同様の効果が得られる。
また、実施の形態１では、上側揺動スクロール３０の渦巻歯３０Ｍおよび上側固定スクロール３３の渦巻歯３３Ｅと、下側揺動スクロール３１の渦巻歯３１Ｍおよび下側固定スクロール３４の渦巻歯３４Ｅとは、ほぼ同じ形状で構成されているとしたが、上側揺動スクロール３０の渦巻歯３０Ｍおよび上側固定スクロール３３の渦巻歯３３Ｅの渦巻歯高さと、下側揺動スクロール３１の渦巻歯３１Ｍおよび下側固定スクロール３４の渦巻歯３４Ｅの渦巻歯高さとは異なっていても、上記と同等の効果は得られる。
【００２８】
この発明のスクロール圧縮機は、両面渦巻型のスクロール圧縮機において、２つの揺動スクロール間に背圧室を２つ設け、一方の背圧室には圧縮途中のガスを導き、他方の背圧室には、圧縮完了後のガスもしくは吐出ガスを導くようにしたことを特徴とする。
【００２９】
この発明では、圧縮途中のガスを導いた背圧室で発生する圧力は、吸入圧力に比例した圧力で、圧縮完了後のガスもしくは吐出ガスを導いた背圧室で発生する圧力は吐出圧力もしくは吐出圧力に比例した圧力であるため、それぞれの背圧室の面積等を適当に設定すれば、広範な運転範囲において揺動スクロールに適正な浮上力を与えることができる。
これにより、揺動スクロールと固定スクロールとは、常に適正な押付力で運転されるため、固定スクロールと揺動スクロールは常に離間せず安定して運転でき、かつ渦巻歯先端部における摺動損失の増大や焼付・異常摩耗の恐れのない高効率で信頼性の高いスクロール圧縮機を得ることができる。
【００３０】
（１）この発明による実施の形態によれば、互いに背面合わせにした第１および第２の揺動スクロール３０，３１と、前記第１および第２の揺動スクロール３０，３１に対向して設置され、前記第１および第２の揺動スクロール３０，３１の渦巻歯３０Ｍ，３１Ｍに咬合する渦巻歯３３Ｅ，３４Ｅを有する第１および第２の固定スクロール３３，３４とを備え、前記第１および第２の揺動スクロール３０，３１の間に第１および第２の背圧室５１，５２を設け、前記第１および第２の背圧室５１，５２のうち、一方の背圧室５２には圧縮途中のガスを導き、他方の背圧室５１には圧縮完了後のガスまたは吐出ガスを導くようにしたので、広い運転範囲において固定スクロールと揺動スクロールが離間せず安定して運転でき、かつ、渦巻歯先端の押付力が過大になることは無く、摺動損失の増大や焼付・異常摩耗の恐れのない高効率で信頼性の高いスクロール圧縮機を得ることができる。
【００３１】
（２）この発明による実施の形態によれば、前記（１）項の構成において、前記第１および第２の背圧室５１，５２のうち一方の背圧室５２は、三日月状からなる第１および第２の圧縮室３２Ａ，３２Ｂのうち、すべての圧縮室３２Ａ，３２Ｂもしくはいずれかの圧縮室３２Ａまたは３２Ｂと連通させ、他方の背圧室５１は、前記第１および第２の圧縮室３２Ａ，３２Ｂが圧縮完了後に連通する吐出室３６Ａ，３６Ｂからなる第１および第２の容積部のうち、両方の容積部３６Ａおよび３６Ｂもしくはいずれか一方の容積部３６Ａまたは３６Ｂと連通させたので、背圧室の圧力を適切に維持することにより、広い運転範囲において固定スクロールと揺動スクロールが離間せず安定して運転でき、かつ、渦巻歯先端の押付力が過大になることは無く、摺動損失の増大や焼付・異常摩耗の恐れのない高効率で信頼性の高いスクロール圧縮機を得ることができる。
【００３２】
（３）この発明による実施の形態によれば、前記（１）項または前記（２）項の構成において、前記第１および第２の背圧室５１，５２は隣接し、中央部シールリング４３からなるシール部材によって仕切られているので、広い運転範囲において固定スクロールと揺動スクロールが離間せず安定して運転でき、かつ、渦巻歯先端の押付力が過大になることは無く、摺動損失の増大や焼付・異常摩耗の恐れのない高効率で信頼性の高いスクロール圧縮機を得ることができるとともに、２つの背圧室をシール部材によって仕切ることにより簡潔な構成とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】この発明による実施の形態１におけるスクロール圧縮機の構成を示す断面図である。
【図２】この発明による実施の形態１における下側揺動スクロールの構成を示す平面図および断面図である。
【図３】この発明による実施の形態１における下側固定スクロールの構成を示す平面図および断面図である。
【図４】この発明による実施の形態１における圧縮部を拡大して示した断面図である。
【図５】この発明による実施の形態１における内側部シールリングを示す斜視図である。
【図６】この発明による実施の形態１における内側部シールリング周辺を拡大して示した断面図である。
【図７】この発明による実施の形態１における揺動スクロールに作用するスラスト荷重を説明するための模式図である。
【図８】一般的な圧縮機の運転範囲を示した特性線図である。
【図９】この発明による実施の形態１における渦巻歯先端押付力を従来技術と対比して示す特性線図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  密閉容器、２  モータ、３  圧縮室、４  潤滑油溜め室、５  吸入管、６ガラス端子、７  主軸、２１  ステータ、２２  ロータ、３０  上側揺動スクロール、３０Ａ  球根部、３０Ｂ  台板、３０Ｃ  主軸孔、３０Ｄ  揺動軸受、３０Ｅ  球根部シールリング溝、３０Ｆ  ガイドピン溝、３０Ｋ  外側連通口、３０Ｌ  内側連通口、３０Ｍ  渦巻歯、３１  下側揺動スクロール、３１Ａ  球根部、３１Ｂ  台板、３１Ｃ  主軸孔、３１Ｄ  揺動軸受、３１Ｅ  球根部シールリング溝、３１Ｆ  ガイドピン溝、３１Ｋ  外側連通口、３１Ｌ  内側連通口、３１Ｍ  渦巻歯、３１Ｎ  内側部シールリング溝、３１Ｐ  中央部シールリング溝、３１Ｑ  外側部シールリング溝、３２Ａ  上側圧縮室、３２Ｂ  下側圧縮室、３３  上側固定スクロール、３３Ａ  台板、３３Ｂ  主軸孔、３３Ｃ  主軸受、３３Ｄ  凹部、３３Ｅ  渦巻歯、３４Ａ  台板、３４Ｂ  主軸孔、３４Ｃ  主軸受、３４Ｄ  凹部、３４Ｅ  渦巻歯、３４Ｆ  吐出口、３４Ｇ  吐出流路、３４Ｈ  吐出弁、３４Ｊ  吸入口、３５  オルダム継手、３６Ａ  上側吐出室、３６Ｂ  下側吐出室、３７  球根部シールリング、３７Ａ  合い口、３８  スライダ、４１  潤滑油、４２  内側部シールリング、４３  中央部シールリング、４４  外側部シールリング、４５  ガイドピン、５１  内側背圧室、５２  外側背圧室。
【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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