(57)【要約】【課題】スクロール歯部における焼き付き防止と、冷媒のシール性の確保を両立させる。【解決手段】  渦巻き状の可動スクロール（１１）と、それに対向する渦巻き状の固定スクロール（１２）とを有するスクロール型圧縮機において、可動スクロール（１１）および固定スクロール（１２）の少なくとも一方には、スクロール基板（１１１、１２１）からスクロール歯部（１１２、１２２）の先端部までの距離のうち、径方向外周側の距離（ｈ１）よりも径方向内周側の距離（ｈ２）を短くする段差部（５０１、５０２）が設けられており、段差部（５０１、５０２）は、渦巻き方向最内周部（Ｐ）から全体の１／４以下の範囲、かつ、段差部（５０１、５０２）が設けられた範囲の径方向内周側は、スクロール歯部（１１２、１２２）の径方向幅における１／２以上、５／６以下の幅にて形成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状の可動側のスクロール基板（１１１）から回転軸方向に突出する渦巻き状の可動側のスクロール歯部（１１２）を有する可動スクロール（１１）と、
前記可動側のスクロール基板（１１１）に対向するように配置された平板状の固定側のスクロール基板（１２１）から回転軸方向に突出するとともに、前記可動側のスクロール歯部（１１２）に噛み合う渦巻き状の固定側のスクロール歯部（１２２）を有する固定スクロール（１２）と、
前記可動側のスクロール歯部（１１２）の突出方向先端部に配置されて、前記固定側のスクロール基板（１２１）に密着する可動側シール部材（１６）と、
前記固定側のスクロール歯部（１２２）の突出方向先端部に配置されて、前記可動側のスクロール基板（１１１）に密着する固定側シール部材（１７）と、を備え、
前記可動スクロール（１１）および前記固定スクロール（１２）の少なくとも一方には、前記スクロール基板（１１１、１２１）から前記スクロール歯部（１１２、１２２）の先端部までの距離のうち、径方向外周側の前記距離（ｈ１）よりも径方向内周側の前記距離（ｈ２）を短くする段差部（５０１、５０２）が設けられており、
前記段差部（５０１、５０２）は、前記スクロール歯部（１１２、１２２）の最内周端部（Ｐ）を起点として渦巻き方向の１／４以下の範囲に設けられており、
前記段差部（５０１、５０２）が設けられた範囲の径方向内周側は、前記スクロール歯部（１１２、１２２）の径方向幅における１／２以上、５／６以下の範囲に形成されていることを特徴とするスクロール型圧縮機。
【請求項２】
前記段差部（５０１、５０２）が形成された前記スクロール歯部（１１２、１２２）のうち、前記段差部（５０１、５０２）が設けられた範囲の径方向内周側は、前記スクロール基板（１１１、１２１）に対して略水平な平面で形成されてい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】
前記段差部（５０１、５０２）が形成された前記スクロール歯部（１１２、１２２）のうち、前記段差部（５０１、５０２）が設けられた範囲の径方向内周側は、前記スクロール基板（１１１、１２１）に対して略水平な複数の平面で形成されてい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４】
前記段差部（５０１、５０２）が形成された前記スクロール歯部（１１２、１２２）のうち、前記段差部（５０１、５０２）が設けられた範囲の径方向内周側は、前記スクロール基板（１１１、１２１）との距離が内周側に向かって徐々に短くなる円錐面によって形成されてい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５】
前記段差部（５０１、５０２）が形成された前記スクロール歯部（１１２、１２２）のうち、前記段差部（５０１、５０２）が設けられた範囲の径方向内周側は、前記スクロール基板（１１１、１２１）との距離が内周側に向かって徐々に短くなる曲面によって形成されてい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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定スクロールと可動スクロールとを有するスクロール型圧縮機に係る。
【背景技術】
【０００２】
従来、互いに対向する固定スクロールと可動スクロールとを有し、可動スクロールの歯部と、固定スクロールの歯部とが噛み合うと共に対向するスクロール基板と複数箇所にて接触することで形成される三日月形状の作動室にて冷媒の圧縮を行うスクロール型圧縮機が知られている。このようなスクロール型圧縮機においては、冷媒の圧縮に伴って発生する熱により、歯部が熱膨張することで一方のスクロールの歯部が他方のスクロール基板に当接して摺動するため、歯部とスクロール基板とが摩擦熱によって焼き付き起こしてしまうという問題があった。さらに歯部に、歯部とスクロール基板とを密閉するチップシールが設けられている場合には、チップシールが融解してしまうという問題があった。これに対し、例えば特許文献１では、スクロール基板から歯部の先端までの高さが、中間部から歯部の径方向外周側である巻き終わり部までと比較して歯部の径方向中心部である巻き始め部から中間部までの高さが低い段差部とすることが示されている。これにより、中間部から巻き終わり部側に対して摩擦熱が高温となりやすい巻き始め部から中間部側の焼き付きやチップシールの融解を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２２７４８３
【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、特許文献１に示された段差部を設ける構成では、巻き始め部においてスクロール基板と歯部の先端との間に隙間が生じてしまうので、チップシールが設けられていても、冷媒圧縮時におけるシール性の確保が充分にできないという問題がある。
【０００５】
上記問題を鑑み本発明では、歯部の焼き付き防止と、巻き始め部における冷媒のシール性の確保を両立させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明で、スクロール型圧縮機において、平板状の可動側のスクロール基板（１１１）から回転軸方向に突出する渦巻き状の可動側のスクロール歯部（１１２）を有する可動スクロール（１１）と、可動側のスクロール基板（１１１）に対向するように配置された平板状の固定側のスクロール基板（１２１）から回転軸方向に突出するとともに、可動側のスクロール歯部（１１２）に噛み合う渦巻き状の固定側のスクロール歯部（１２２）を有する固定スクロール（１２）と、可動側のスクロール歯部（１１２）の突出方向先端部に配置されて、固定側のスクロール基板（１２１）に密着する可動側シール部材（１６）と、固定側のスクロール歯部（１２２）の突出方向先端部に配置されて、可動側のスクロール基板（１１１）に密着する固定側シール部材（１７）と、を備え、可動スクロール（１１）および前記固定スクロール（１２）の少なくとも一方には、スクロール基板（１１１、１２１）からスクロール歯部（１１２、１２２）の先端部までの距離のうち、径方向外周側の距離（ｈ１）よりも径方向内周側の距離（ｈ２）を短くする段差部（５０１、５０２）が設けられており、段差部（５０１、５０２）は、スクロール歯部（１１２、１２２）の最内周部（Ｐ）を起点として渦巻き方向の１／４以下の範囲にかけて設けられており、段差部（５０１、５０２）が設けられた範の径方向内周側は、スクロール歯部（１１２、１２２）の径方向幅における１／２以上、５／６以下の範囲に形成されていることを特徴とする。
【０００７】
これによると、スクロール基板（１１１、１２１）からスクロール歯部（１１２、１２２）の先端部までの距離が、径方向外周側の距離（ｈ１）よりも径方向内周側の距離（ｈ２）を短くする段差部（５０１、５０２）が設けられているので、冷媒の圧縮に伴う発熱でスクロール歯部（１１２、１２２）が熱膨張した場合にも、スクロール歯部（１１２、１２２）先端が、対向するスクロール基板（１１１、１２１）に接触することを防ぐことができる。そして、段差部（５０１、５０２）が、スクロール歯部（１１２、１２２）の最内周部（Ｐ）を基点として渦巻き方向の１／４以下の範囲に設けられ、かつ、段差部（５０１、５０２）が設けられた範囲の径方向内周側は、スクロール歯部（１１２、１２２）の径方向幅における１／２以上５／６以下の幅にて形成されているので、スクロール歯部（１１２、１２２）の径方向外周側にて冷媒のシール性を確保することができる。よって、スクロール歯部（１１２、１２２）における焼き付きの防止と、冷媒のシール性の確保を両立することができる。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明のように、請求項１に記載のスクロール型圧縮機において、段差部（５０１、５０２）が形成されたスクロール歯部（１１２、１２２）のうち、段差部（５０１、５０２）が設けられた範囲の径方向内周側は、スクロール基板（１１１、１２１）に対して略水平な平面で形成されていてもよい。
【０００９】
これによると、段差部（５０１、５０２）が設けられた範囲の径方向内周側が、平面で形成されているので、この径方向内周側を容易に加工することができる。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明のように、請求項２に記載のスクロール型圧縮機において、段差部（５０１、５０２）が形成されたスクロール歯部（１１２、１２２）のうち、段差部（５０１、５０２）が設けられた範囲の径方向内周側は、スクロール基板（１１１、１２１）に対して略水平な複数の平面で形成されていてもよい。
【００１１】
これによると、スクロール歯部（１１２、１２２）の径方向内周側から径方向外周側にかけて温度分布が異なる場合に、それに応じた距離にて複数の平面を設けることができるので、スクロール歯部（１１２、１２２）先端が、対向するスクロール基板（１１１、１２１）に接触することを、より確実に防ぐことができる。
【００１２】
また、請求項４に記載の発明のように、請求項１に記載のスクロール型圧縮機において、段差部（５０１、５０２）が形成されたスクロール歯部（１１２、１２２）のうち、段差部（５０１、５０２）が設けられた範囲の径方向内周側は、スクロール基板（１１１、１２１）との距離が内周側に向かって徐々に短くなる円錐面によって形成されていてもよい。
【００１３】
これによると、請求項３に記載の発明と同様の効果を得ることができる。
【００１４】
また、請求項５に記載のように、請求項１に記載のスクロール型圧縮機において、段差部（５０１、５０２）が形成されたスクロール歯部（１１２、１２２）のうち、段差部（５０１、５０２）が設けられた範囲の径方向内周側は、スクロール基板（１１１、１２１）との距離が内周側に向かって徐々に短くなる曲面によって形成されていてもよい。
【００１５】
これによると、請求項３に記載の発明と同様の効果を得ることができる。
【００１６】
尚、上記各手段に付した括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態における圧縮機の模式的な断面図である。
【図２】図１における固定スクロール歯部１２２の形状を示す図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態における断熱圧縮を示す図である。
【図５】本発明の第１実施形態における、本願発明者らの検討結果を示す図である。
【図６】本発明の第１実施形態における本願発明者らによる検討結果を示す図である。
【図７】本発明の第１実施形態における第１の摺動面と第２の摺動面とを模式的に示す図であり、（ａ）は摺動方向に対して垂直方向から、（ｂ）は第２の摺動面を第１の摺動面に対向する側より見たときを示す図である。
【図８】本発明の第１実施形態における、本願発明者らの検討結果を示す図である。
【図９】本発明の第１実施形態における、本願発明者らの検討結果を示す図である。
【図１０】本発明の第１実施形態の変形例である他の実施形態を示す図である。
【図１１】本発明の第１実施形態の変形例である他の実施形態を示す図である。
【図１２】本発明の第１実施形態の変形例である他の実施形態を示す図である。
【図１３】本発明の第１実施形態の変形例である他の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態を説明する。本実施形態は、本発明の圧縮機を給湯機用のヒートポンプサイクル（図示せず）に適用したものである。
【００１９】
ヒートポンプサイクルは、圧縮機、水冷媒熱交換器、減圧器、蒸発器および気液分離器等を順次配管で接続した蒸気圧縮式の冷凍サイクルである。水冷媒熱交換器は、圧縮機の冷媒吐出口から吐出された冷媒と給湯水とを熱交換して給湯水を加熱する。減圧器は水冷媒熱交換器から流出した冷媒を減圧する。蒸発器は外気から吸熱して、減圧器で減圧された冷媒を蒸発させる。気液分離器は、蒸発器から流出した冷媒を液相冷媒と気相冷媒とに分離して余剰冷媒を液相冷媒として蓄えるとともに、気相冷媒を圧縮機の冷媒吸入口に供給する。
【００２０】
本実施形態のヒートポンプサイクルは超臨界冷凍サイクルを構成している。具体的には、ヒートポンプサイクルの冷媒として二酸化炭素を採用し、圧縮機から吐出された高圧冷媒の圧力を冷媒の臨界圧力以上にしている。
【００２１】
図１は圧縮機の模式的な断面図である。図１中の上下の矢印は、圧縮機の設置状態における上下方向を示している。
【００２２】
圧縮機は、スクロール型の電動圧縮機であり、冷媒を圧縮する圧縮機構部１０と、圧縮機構部１０を駆動する電動機部２０とを上下方向（縦方向）に配置した縦置きタイプになっている。具体的には、圧縮機構部１０が電動機部２０の下方側に配置されている。
【００２３】
圧縮機構部１０および電動機部２０はハウジング３０に収容されている。ハウジング３０の外側には、圧縮機構部１０で圧縮された冷媒から潤滑油を分離する油分離器４０が配置されている。ハウジング３０および油分離器４０は共に、上下方向に延びる縦長形状を有しており、油分離器４０はハウジング３０の側方に配置されている。
【００２４】
ハウジング３０は、上下方向に延びる筒状部材３１と、筒状部材３１の上端部を塞ぐ上蓋部材３２と、筒状部材３１の下端部を塞ぐ下蓋部材３３とが接合されて構成された密閉容器である。
【００２５】
具体的には、筒状部材３１は鉄にて円筒状に形成されており、上蓋部材３２および下蓋部材３３は共に、鉄にて椀状に形成されている。上蓋部材３２および下蓋部材３３は、筒状部材３１の内部に圧入されてから筒状部材３１に対して溶接にて気密的に接合されている。
【００２６】
電動機部２０は、固定子をなすステータ２１と、回転子をなすロータ２２とを有している。ステータ２１は、全体として上下方向に延びる円筒形状を有しており、ハウジング３０の筒状部材３１に固定されている。具体的には、ステータ２１は、ステータコア２１１と、ステータコア２１１に巻き付けられたステータコイル２１２とを有している。
【００２７】
ステータコイル２１２に対する電力の供給は給電端子２３を介して行われる。給電端子２３はハウジング３０の上端部に配置されている。具体的には、給電端子２３を貫通させた給電端子固定板２４が、ハウジング３０の上蓋部材３２の中央部に形成された貫通孔を塞ぐように固定されている。
【００２８】
ロータ２２は永久磁石にて構成されており、ステータ２１の内側に配置されている。ロータ２２は上下方向に延びる円筒形状を有しており、ロータ２２の中心孔には、上下方向に延びる駆動軸２５が圧入により固定されている。ステータコイル２１２に電力が供給されるとロータ２２に回転磁界が与えられてロータ２２に回転力が発生し、駆動軸２５がロータ２２と一体に回転する。
【００２９】
駆動軸２５は円筒状に形成されており、その内部空間は、駆動軸２５の摺動部に潤滑油を供給する給油通路２５１を構成している。給油通路２５１は、駆動軸２５の下端面にて開口しており、駆動軸２５の上端面においては閉塞部材２６で閉塞されている。
【００３０】
駆動軸２５の下端側部位（圧縮機構部１０側の部位）は、ロータ２２よりも下方側に突出している。駆動軸２５のうちロータ２２よりも下方側に突出している部位には、水平方向（軸方向と直交する方向）に突出する鍔部２５２が形成されている。鍔部２５２にはバランスウェイト２５４が設けられている。なお、ロータ２２の上下方向両側にもバランスウェイト２２１、２２２が設けられている。
【００３１】
駆動軸２５の上端側部位（圧縮機構部１０と反対側の部位）は、ロータ２２よりも上方側に突出している。駆動軸２５のうちロータ２２よりも上方側に突出している部位は、軸受部材２７によって回転自在に支持されている。
【００３２】
軸受部材２７は、介在部材２８を介してハウジング３０の筒状部材３１に固定されている。介在部材２８は、水平方向に拡がる環状板の外周部を下方側に向かって屈曲させた形状を有しており、ハウジング３０の筒状部材３１に固定されている。
【００３３】
軸受部材２７の上端部には水平方向に突出する鍔部２７１が形成されており、鍔部２７１が介在部材２８上に載せられている。そして、軸受部材２７の鍔部２７１と介在部材２８とがボルト（図示せず）によって締結固定されている。これにより、介在部材２８に対する軸受部材２７の水平方向位置（軸方向と直交する方向の位置）を調整可能にして、駆動軸２５の芯出しを可能にしている。
【００３４】
駆動軸２５のうちロータ２２と鍔部２５２との間の部位は、ミドルハウジング２９に構成された軸受部２９１によって回転自在に支持されている。ミドルハウジング２９は、上方側から下方側に向かって階段状に外径および内径が拡大する円筒形状を有しており、その最外周面がハウジング３０の筒状部材３１に当接した状態で固定されている。
【００３５】
駆動軸２５のうちロータ２２よりも下方側の部位はミドルハウジング２９の内部に位置しており、ミドルハウジング２９のうち内径の最も小さい上方側部位が軸受部２９１を構成している。
【００３６】
ミドルハウジング２９の上下方向中間部、すなわち軸受部２９１よりも内径が拡大されている部位には、駆動軸２５の鍔部２５２およびバランスウェイト２５４が収容されている。
【００３７】
ミドルハウジング２９のうち内径が最も大きい下方側部位には、圧縮機構部１０の可動スクロール１１が収容されている。可動スクロール１１の下方側には、圧縮機構部１０の固定スクロール１２が配置されている。
【００３８】
可動スクロール１１および固定スクロール１２は、円板状の基板１１１、１２１を有している。両基板１１１、１２１は互いに上下方向に対向するように配置されている。
【００３９】
可動側のスクロール基板１１１（以下可動スクロール基板と呼ぶ）の中心部には、駆動軸２５の下端部２５３が挿入される円筒状のボス部１１３が形成されている。駆動軸２５の下端部２５３は、駆動軸２５の回転中心に対して偏心した偏心部になっている。したがって、可動スクロール１１には、駆動軸２５の偏心部２５３が挿入されていることになる。
【００４０】
可動スクロール１１およびミドルハウジング２９には、可動スクロール１１が偏心部２５３周りに自転することを防止する自転防止機構（図示せず）が設けられている。このため、駆動軸２５が回転すると、可動スクロール１１は偏心部２５３周りに自転することなく、駆動軸２５の回転中心を公転中心として公転運動（旋回）する。
【００４１】
可動スクロール１１とミドルハウジング２９との間には、２枚のスラストプレート１３、１４が上下方向に積層されている。上方側（ミドルハウジング２９側）のスラストプレート１３はミドルハウジング２９に固定されている。下方側（可動スクロール１１側）のスラストプレート１４は、可動スクロール１１に固定されて、可動スクロール１１と一体的に回転する。
【００４２】
可動スクロール１１には、基板１１１から固定スクロール１２側に向かって突出する渦巻き状の可動側のスクロール歯部１１２（以下可動スクロール歯部と呼ぶ）が形成されている。一方、固定スクロール１２の基板１２１は、ハウジング３０の筒状部材３１に固定されており、固定側のスクロール基板１２１（以下固定スクロール基板と呼ぶ）の上面（可動スクロール１１側の面）には、可動スクロール１１のスクロール歯部１１２と噛み合う渦巻き状の固定側のスクロール歯部１２２（以下固定スクロール歯部と呼ぶ）が形成されている。
【００４３】
そして、スクロール歯部１１２及びスクロール歯部１２２の突出方向先端側には、基板１１１、１２１からスクロール歯部１１２、１２２までの距離が、径方向外周側よりも径方向内周側が短く形成された後述する段差部５０１、５０２が設けられている。
【００４４】
可動スクロール歯部１１２と固定スクロール歯部１２２とが噛み合って複数箇所で接触することによって、三日月状の作動室１５が複数個形成される。なお、図１では図示の都合上、複数個の作動室１５のうち１つの作動室のみに符号を付しており、他の作動室については符号を省略している。
【００４５】
作動室１５は、可動スクロール１１が公転運動することによって外周側から中心側へ容積を減少させながら移動する。作動室１５には、冷媒供給通路（図示せず）を通じて冷媒が供給されるようになっており、作動室１５の容積が減少することによって作動室１５内の冷媒が圧縮される。
【００４６】
作動室１５に冷媒を供給する冷媒供給通路（図示せず）は、具体的には、ハウジング３０の筒状部材３１に形成された冷媒吸入口（図示せず）と、固定スクロール基板１２１の内部に形成された冷媒吸入通路（図示せず）とで構成されている。固定スクロール基板１２１の冷媒吸入通路（図示せず）は、固定スクロール歯部１２２のうち最外周側の部位と連通している。
【００４７】
可動スクロール歯部１１２および固定スクロール基板１２１には、作動室１５の気密性を確保するためのチップシール１６、１７（固定側シール部材、可動側シール部材に対応）が装着されている。チップシール１６、１７は、ポリエーテル・エーテル・ケトン樹脂（ＰＥＥＫ）などの樹脂材料にて、歯部１１２および溝部１２２の渦巻き方向に沿って延びる角柱状に形成されている。
【００４８】
可動スクロール１１側のチップシール１６は、可動スクロール歯部１１２の下面（固定スクロール基板１２１側の面）に形成されたチップシール溝に嵌め込まれている。固定スクロール１２側のチップシール１７は、固定スクロール基板１２１の上面（可動スクロール基板１１１側の面）に形成されたチップシール溝に嵌め込まれている。
【００４９】
可動スクロール側チップシール１６は固定スクロール基板１２１に密着し、固定スクロール側チップシール１７は可動スクロール基板１１１の下面に密着する。これにより、作動室１５の気密性を確保して、作動室１５から冷媒が洩れることを防止する。
【００５０】
固定スクロール基板１２１の中心部には、作動室１５で圧縮された冷媒が吐出される吐出孔１２３が形成されている。固定スクロール基板１２１内において吐出孔１２３の下方側には、吐出孔１２３と連通する吐出室１２４が形成されている。吐出室１２４は、固定スクロール１２の下面に形成された凹部１２５と、固定スクロール１２の下面に固定された区画部材１８とによって区画形成されている。
【００５１】
吐出室１２４には、作動室１５への冷媒の逆流を防止する逆止弁をなすリード弁（図示せず）と、リード弁の最大開度を規制するストッパ１９とが配置されている。
【００５２】
吐出室１２４の冷媒は、冷媒吐出通路（図示せず）を通じてハウジング３０外部へ吐出されるようになっている。冷媒吐出通路（図示せず）は、固定スクロール基板１２１内に形成された冷媒吐出通路（図示せず）と、ハウジング３０の筒状部材３１に形成された冷媒吐出口（図示せず）とで構成されている。
【００５３】
ハウジング３０の冷媒吐出口（図示せず）は、油分離器４０の冷媒流入口（図示せず）に、冷媒配管（図示せず）を介して接続されている。油分離器４０は、ハウジング３０から吐出された圧縮冷媒から潤滑油を分離し、分離された潤滑油をハウジング３０内に戻す役割を果たす。
【００５４】
油分離器４０は、上下方向に延びる筒状部材４１と、筒状部材４１の上端部を塞ぐ上蓋部材４２と、筒状部材４１の下端部を塞ぐ下蓋部材４３とを有している。筒状部材４１は鉄にて円筒状に形成されており、上蓋部材４２および下蓋部材４３は共に鉄にて椀状に形成されている。上蓋部材４２および下蓋部材４３は、筒状部材４１内に圧入されてから筒状部材４１に対して溶接にて気密的に接合されている。
【００５５】
油分離器４０の筒状部材４１は、ハウジング３０の筒状部材３１に対して、鉄で形成されたブラケット４４を介して溶接で接合されている。これにより、油分離器４０がハウジング３０に固定されることとなる。
【００５６】
上蓋部材４２は、外筒部材４２１と内筒部材４２２とで構成された二重筒構造になっている。外筒部材４２１および内筒部材４２２は上下方向に延びる円筒状の部材であり、内筒部材４２２は、外筒部材４２１のうち上方側の部位の内部に挿入されている。
【００５７】
外筒部材４２１と内筒部材４２２との間には、上下方向に延びる円筒状空間４３が形成されている。円筒状空間４３には、油分離器４０の冷媒流入口（図示せず）から流入した冷媒が導入される。油分離器４０の冷媒流入口（図示せず）は、外筒部材４２１のうち円筒状空間４３の側方部位に形成されている。
【００５８】
円筒状空間４３の上端部は内筒部材４２２によって閉塞されている。具体的には、内筒部材４２２の上端部が残余の部位よりも拡径されていて、外筒部材４２１の上端開口部４２１ａを閉塞している。
【００５９】
内筒部材４２２の上端開口部４５は、潤滑油が分離された冷媒を油分離器４０外部（換言すれば圧縮機外部）に吐出する冷媒吐出口を構成している。
【００６０】
油分離器４０のうち下方側部位は、冷媒から分離された潤滑油を貯める貯油タンクとしての役割を果たす。油分離器４０の下蓋部材４３には、貯められた潤滑油を油分離器４０外部に流出させる油流出口４３１が形成されている。
【００６１】
油流出口４３１には油配管４６が接続されており、油配管４６は、ハウジング３０の筒状部材３１に固定された配管接続部材３４に接続されている。配管接続部材３４は、ハウジング３０の筒状部材３１に形成された貫通孔を貫通し、固定スクロール基板１２１の側面に形成された挿入穴１２６に挿入されている。
【００６２】
固定スクロール基板１２１の内部には、油分離器４０からの潤滑油が流れる固定側導油通路１２７が形成されており、可動スクロール基板１１１の内部には、固定側導油通路１２７と断続的に連通する可動側導油通路（図示せず）が形成されている。
【００６３】
固定側導油通路１２７の一端部は挿入穴１２６に連通している。固定側導油通路１２７の他端部（図示せず）は固定スクロール基板１２１の上面（可動スクロール基板１１１側の面）に開口している。
【００６４】
可動側導油通路（図示せず）の一端部（図示せず）は、固定側導油通路１２７の他端部（図示せず）と対向するように、可動スクロール基板１１１の下面（固定スクロール基板１２１側の面）に開口している。
【００６５】
これにより、可動スクロール１１の公転運動に伴って可動側導油通路の一端部（図示せず）が固定側導油通路１２７の他端部（図示せず）と重なったりずれたりすることとなるので、可動側導油通路（図示せず）が固定側導油通路１２７と断続的に連通する。
【００６６】
可動側導油通路の他端部（図示せず）は、可動スクロール１１のボス部１１３の内面に開口している。このため、可動側導油通路（図示せず）が固定側導油通路１２７と連通すると、油分離器４０からの潤滑油がボス部１１３と駆動軸２５の偏心部２５３との間の隙間に導入され、次いで駆動軸２５の下端部側から駆動軸２５の給油通路２５１に流入する。
【００６７】
駆動軸２５には、給油通路２５１からミドルハウジング２９の軸受部２９１に向かって径方向外側に延びる貫通孔（図示せず）と、給油通路２５１から軸受部材２７に向かって径方向外側に延びる貫通孔（図示せず）とが形成されている。このため、給油通路２５１に流入した潤滑油は、両貫通孔（図示せず）を通じて、駆動軸２５と軸受部２９１との間、および駆動軸２５と軸受部材２７との間に供給される。
【００６８】
駆動軸２５と軸受部２９１との間に供給された潤滑油は、重力によってミドルハウジング２９の中心孔を流下し、２枚のスラストプレート１３、１４の間に供給される。２枚のスラストプレート１３、１４の間に供給された潤滑油は、可動スクロール基板１１１の外周側に形成された隙間（ミドルハウジング２９の内周面との隙間）を流下し、次いで固定スクロール基板１２１を上下方向に貫通する油流下通路（図示せず）を流下して、ハウジング３０内の最下部に形成された貯油室３５に至る。
【００６９】
貯油室３５は、固定スクロール１２および区画部材１８の下方側に形成されている。区画部材１８には、上下方向に貫通する貫通孔１８１が形成されている。貫通孔１８１は、固定スクロール基板１２１の内部に形成された上述の冷媒吸入通路（図示せず）と連通している。貫通孔１８１には、貯油室３５に貯められた潤滑油を吸い上げるパイプ１８２が下方側（貯油室３５側）から挿入されている。
【００７０】
貯油室３５の潤滑油は、パイプ１８２、区画部材１８の貫通孔１８１、および固定スクロール基板１２１の冷媒吸入通路（図示せず）を通じて作動室１５に供給される。
【００７１】
次に本発明の要部である段差部５０１、５０２について図２、図３を用いて詳細に説明する。図２は固定スクロール歯部１２２を上方より見た際の形状を示す図である。図３は図２のＡ−Ａ断面図である。尚、以下では固定スクロール１２において説明を行うが、可動スクロール１１においても同様であるため説明を省略する。
【００７２】
図２において、Ｐは固定スクロール歯部１２２の渦巻き方向最内周端部を示しており、Ｏは固定スクロール歯部１２２の渦巻き方向最外周端部を示している。固定スクロール歯部１２２は最内周端部Ｐを始点とした渦巻き形状に形成されている。また、固定スクロール歯部１２２は、固定スクロール基板１２１より軸方向へと垂直に突出し、回転軸径方向の内周側に位置するスクロール内周側壁５０３と、回転軸径方向の外周側に位置するスクロール外周側壁５０４と、スクロール内周側壁５０３とスクロール外周側壁５０４とを接続するように、固定スクロール基板１２１に対して水平に設けられたスクロール摺動面５０５とから構成されている。
【００７３】
固定スクロール歯部１２２には、最内周端部Ｐから最外周端部Ｏまでの全長の内、最内周部Ｐから中間点Ｑまで範囲には、固定スクロール基板１２１よりスクロール摺動面５０５までの距離がスクロール外周側壁５０４側の距離ｈ１よりもスクロール内周側壁５０３側の距離ｈ２を短くする段差部５０２が形成されている。より具体的には、段差部５０２は、固定スクロール歯部１２２の径方向幅Ｗの内、スクロール内周側壁５０３よりＷａの幅にて設けられている。
【００７４】
ここで、本願発明者らによる検討の結果、中間点Ｑについて、最内周部Ｐから最外周部Ｏまでの渦巻きに沿った全長の内、最内周部Ｐから１／４以内の範囲とし、さらに段差部を設ける幅Ｗａについては、固定スクロール歯部１２２の径方向幅Ｗに対して１／２以上、５／６以下とすることで、固定スクロール歯部１２２における焼き付きの防止と、冷媒のシール性の確保を両立させることができることが判明した。
【００７５】
そこで、本願発明者らが行った検討内容に基づいて、上記数値の根拠について説明する。
【００７６】
始めに、最内周部Ｐから中間点Ｑまでの渦巻きに沿った距離である段差加工長さをＬ（単位：ｍｍ）、段差部を設ける幅である段差加工幅をＷａ（単位：ｍｍ）、距離ｈ２と距離ｈ１との差である段差加工高さをＨ（単位：μｍ）と定義する。よって、固定スクロール歯部１２２と、これに対向する可動スクロール基板１１１との接触面積は、段差加工長さＬと、段差加工幅Ｗａとにより決定される。
【００７７】
次に、段差加工長さＬの決定方法について図４を用いて説明する。
【００７８】
固定スクロール１２に対する可動スクロール１１の単位回転角度あたりの作動室１５の容積をＶ（単位：ｃｃ）、固定スクロール１２の巻き角度をΘ（単位：ｄｅｇ）、冷媒の吸入温度をＴｓ（単位：Ｋ）、冷媒の吐出温度をＴｄ（単位：Ｋ）、比熱比をｋとすると、理想気体の状態方程式より、以下式Ｆ１、式Ｆ２の関係が成り立つ。
【００７９】
ＴＶｋ−１＝ｃｏｎｓｔ…（Ｆ１）
Ｖ＝Ｆ（Θ）…（Ｆ２）
ここで、図４に示す断熱圧縮の図より、ΘＱ≦Θ≦ΘＰの範囲において冷媒の温度が最大値（Ｔｄ）となるため、固定スクロール歯部１２２が熱膨張することによって生じる熱ひずみも最大となる。
【００８０】
よって、固定スクロール歯部１２２の熱ひずみをε、固定スクロール歯部１２２の線膨張係数をα（単位：Ｋ−１）とすると、以下式Ｆ３の関係が成立する。
【００８１】
ε∝α（Ｔｄ−Ｔｓ）…（Ｆ３）
上記関係より、円弧ＰＱの範囲において段差部５０２を設けることで、固定スクロール歯部１２２が熱膨張することで可動スクロール基板１１１に接触する際の接触面積を低減することができる。
【００８２】
ここで、円弧ＰＱは段差加工長さＬである。よって、Ｌは図２に示すように、固定スクロール１２に対して可動スクロール１１が旋回運動することによって形成される作動室１５のスクロール内周側壁５０３側の接点であるＱａの法線ｑと、最内周部ＰからＱａに至る曲線を段差加工幅Ｗａだけスクロール外周側壁５０４方向へと移動させた際に、法線ｑと交差する交点Ｑｂと、最内周部Ｐと、から決定される。
【００８３】
以上の内容を基に、本願発明者らが検討を重ねた結果、固定スクロール１２の全長をＬｏとすると、以下式Ｆ４の関係を満たすことが判明した。
【００８４】
Ｌ／Ｌｏ≒１／４…（Ｆ４）
以上より、次の式Ｆ５関係を満たすようにＬを定めることにより、固定スクロール歯部１２２が熱膨張することで可動スクロール基板１１１に接触する際の接触面積を最も低減することができる。
【００８５】
Ｌ／Ｌｏ≦１／４…（Ｆ５）
次に、段差加工幅Ｗａの決定方法について図５を用いて説明する。
【００８６】
まず、圧縮機の吐出圧をＰｄ（単位：ＭＰａＧ）、中間圧をＰｍ（単位：ＭＰａＧ）、潤滑油の粘度をμｏｉｌ（単位：Ｐａ・Ｓ）、固定スクロール１２に対する可動スクロール１１の摺動速度をｕ（単位：ｍ／ｓ）と定義する。
【００８７】
すると、潤滑油が受ける力は以下式Ｆ６のように表すことができる。
【００８８】
Ｆｏｉｌ＝（Ｐｄ−Ｐｍ）×Ｌ×Ｈ−（μｏｉｌ×ｕ×（Ｗ−Ｗａ）×Ｌ）／Ｈ…（Ｆ６）
尚、（Ｐｄ−Ｐｍ）×Ｌ×Ｈは吐出圧Ｐｄと中間圧Ｐｍとの差圧によって潤滑油を可動スクロール基板１１１上より引き剥がそうとする力を表しており、（μｏｉｌ×ｕ×（Ｗ−Ｗａ）×Ｌ）／Ｈは、固定スクロール歯部１２２が潤滑油によって受ける摩擦力の反作用力を表している。
【００８９】
ここで、段差加工高さＨ、段差加工長さＬを以下の数値にて固定し、段差加工幅Ｗａを変数とした場合を考えると、図５に示すようにプロットすることができる。さらに、各パラメータを、Ｐｄ＝９．８、Ｐｍ＝８．０、Ｈ＝６．０、Ｌ＝４５、ｕ＝２．２、Ｗ＝１２、μｏｉｌ＝０．０１とする。すると、図５に示す通り、段差加工幅Ｗａを約１０以下とすることで冷媒のシール性を確保することができる。
【００９０】
以上の内容を基に、本願発明者らが検討を重ねた結果、以下式Ｆ７の関係の時に、冷媒のシール性を充分に確保できることが判明した。
【００９１】
Ｗａ／Ｗ≦５／６…（Ｆ７）
次に、段差加工幅Ｗａについて固定スクロール歯部１２２と可動スクロール基板１１１との焼き付きを防止するという観点から、段差加工幅Ｗａの設定範囲を検討した。
【００９２】
図６は、平面形状の第１の摺動面６０１と、第１の摺動面６０１に対向すると共に第１の摺動面６０１に対して摺動する円形の第２の摺動面６０２を仮定し、模式的に表した図であり、（ａ）は、摺動方向に対して垂直方向より見たときの図であり、（ｂ）は第２の摺動面６０２を第１の摺動面６０１に対向する側より見た図である。
【００９３】
このときに、第１の摺動面６０１と第２の摺動面６０２との接触面積は第２の摺動面６０２の半径をａ（単位：ｍｍ）とするとπ×ａ２で求められ、これをＳ（単位：ｍｍ２）とし、第１の摺動面６０１と第２の摺動面６０２との摺動による摺動面閃光温度をＴｗとする。そして、接触面積Ｓと段差加工長さＬから、Ｔｗ≧Ｔ｜ＦＣＤ４００融点となる段差加工幅Ｗａを求める。ここで、Ｔ｜ＦＣＤ４００融点とは、それを超えると固定スクロール歯部１２２と可動スクロール基板１１１とが焼き付きを起こしてしまう境界となる温度である。
【００９４】
接触面積Ｓと摺動面閃光温度の上昇量ΔＴｗとの関係を、Ｓ  ｖｓ  ΔＴｍを近似計算することで算出する。ここで、移動熱源モデルによる摩擦面の温度上昇より以下式Ｆ８のようになる。
【００９５】
ΔＴｗ＝（０．２５４×Ｑ）／（（Ｋ√Ｌ＋０．９４×ｋ）×ａ）…（Ｆ８）
さらに、第２の摺動面６０２の動摩擦係数をμ２、第１の摺動面６０１に対する第２の摺動面６０２による垂直加重をＦ２、（単位：Ｎ）、第１の摺動面６０１に対する第２の摺動面６０２の摺動速度をｕ２（単位：ｍ／ｓ）、第１の摺動面６０１と第２の摺動面６０２の母材の熱伝導度をＫ２（単位：Ｗ／（ｍ・Ｋ））、第１の摺動面６０１と第２の摺動面６０２の母材の比熱をｃ（ＫＪ／（Ｋｇ・Ｋ））、第１の摺動面６０１と第２の摺動面６０２の母材の密度をρ（Ｋｇ／ｍ３）とし、さらにκ＝Ｋ２／（ρ・ｃ）であるとき、以下式Ｆ９、Ｆ１０の関係が成り立つ。
【００９６】
Ｑ＝μ２Ｆ２×ｕ２…（Ｆ９）
Ｌ＝（ｕ２×ａ）／（２×κ）…（Ｆ１０）
ここで、本実施形態におけるｗ（Ｎ）は、固定スクロール歯部１２２の表面近傍が塑性変形していると仮定すると、以下式Ｆ１１のように表すことができる。尚、σｙは降伏応力（単位：ＭＰａ）である。
【００９７】
Ｆ２＝Ｓ×σｙ…（Ｆ１１）
さらに、各パラメータを、μ２＝０．３２５、ρ＝７１００、Ｋ２＝３３．５、ｕ２＝２．２、ｃ＝０．４７、σｙ＝２１０、Ｔ｜ＦＣＤ４００融点＝１１５０、（κ＝１．０×１０―５）と仮定すると、図７に示すようにプロットすることができる。よって図７より、接触面積Ｓが２６０以上の時にＴｗがＴ｜ＦＣＤ４００融点以上となるため、焼き付きが発生することが分かる。
【００９８】
以上より、固定スクロール１２の中心部の温度の最大値が１５０℃であることから、ＴｗはΔＴｗ＋１５０と等しい。
【００９９】
次に、接触面積ＳがＬ×（Ｗ−Ｗａ）と等しいことに基づいてΔＴｗ  ｖｓ  Ｗａを求める。すると、図８に示すようにプロットすることができる。図８より、Ｗａが６．０以上であるときにＴ｜ＦＣＤ４００融点である１１５０℃以下となるため、固定スクロール歯部１２２と可動スクロール基板１１１との焼き付きを防ぐことができる。
【０１００】
つまり、Ｗ＝１２と仮定したため、Ｗａ／Ｗが１／２以上であれば、固定スクロール歯部１２２と可動スクロール基板１１１との焼き付きを防ぐことができる。
【０１０１】
以上、２つの観点から段差加工幅Ｗａについて行った考察の結果を１つのグラフに表した者が図９である。図９に示すように、Ｗを１２と仮定したときに、Ｗａが６以上１０以下のときに、冷媒のシール性と焼き付きの防止を両立できることがわかる。
【０１０２】
よって、Ｗａ／Ｗが１／２以上５／６以下の範囲にすることで、固定スクロール歯部１２２における焼き付きの防止と、冷媒のシール性の確保を両立させることができる。
【０１０３】
尚、段差加工高さＨについては、固定スクロール歯部１２２が熱膨張により最大限、変形した際に可動スクロール基板１１１に接触することがないと共に、冷媒の圧縮性能に対する影響が最小となるように適宜設定すればよい。
【０１０４】
次に、上記構成における作動を説明する。電動機部２０のステータコイル２１２に電力が供給されてロータ２２および駆動軸２５が回転すると、可動スクロール１１が駆動軸２５に対して公転運動（旋回）する。これにより、可動スクロール歯部１１２と固定スクロール歯部１２２との間に形成された三日月状の作動室１５が外周側から中心側へ容積を減少させながら移動する。
【０１０５】
このとき、外周側に位置する作動室１５に対して冷媒および貯油室３５の潤滑油が供給される。具体的には、圧縮機外部の冷媒がハウジング３０の冷媒吸入口（図示せず）および固定スクロール基板１２１の冷媒吸入通路（図示せず）を通じて作動室１５に供給されると同時に、貯油室３５の潤滑油がパイプ１８２、区画部材１８の貫通孔１８１および固定スクロール基板１２１の冷媒吸入通路（図示せず）を通じて作動室１５に供給される。
【０１０６】
作動室１５に供給された冷媒は、作動室１５の容積の減少に伴って圧縮される。作動室１５で圧縮された冷媒は、固定スクロール１２の吐出孔１２３、吐出室１２４、ハウジング３０の冷媒吐出口（図示せず）を通じてハウジング３０外部に吐出され、次いで冷媒配管（図示せず）を通じて油分離器４０の冷媒流入口（図示せず）に流入する。
【０１０７】
油分離器４０の冷媒流入口に流入した冷媒は、油分離器４０内の円筒状空間４３に導入される。そして、円筒状空間４３において冷媒に旋回流れを生じさせ、冷媒の旋回流れによって生じる遠心力の作用によって、冷媒から潤滑油が分離される。
【０１０８】
潤滑油が分離された冷媒は、油分離器４０の冷媒吐出口４５から、圧縮機の吐出冷媒として吐出される。一方、冷媒から分離された潤滑油は、重力によって油分離器４０内部を流下して油分離器４０内の下部に貯められる。油分離器４０内に貯められた潤滑油は、駆動軸２５の給油通路２５１に断続的に供給される。
【０１０９】
具体的には、上述のごとく可動スクロール１１の公転運動に伴って可動スクロール１１の可動側導油通路（図示せず）が固定スクロール１２の固定側導油通路１２７と断続的に連通することによって、油分離器４０内に貯められた潤滑油が、油配管４６、配管接続部材３４、固定側導油通路１２７、および可動側導油通路（図示せず）を通じて、可動スクロール１１のボス部１１３と駆動軸２５の偏心部２５３との間の隙間に導入され、次いで駆動軸２５の下端部側から駆動軸２５の内部の給油通路２５１に流入する。
【０１１０】
なお、可動側導油通路（図示せず）が固定側導油通路１２７と連通していない場合には、駆動軸２５の給油通路２５１への潤滑油の供給が遮断される。
【０１１１】
駆動軸２５の給油通路２５１に供給された潤滑油は、駆動軸２５の貫通孔（図示せず）を通じて駆動軸２５と軸受部２９１との間、および駆動軸２５と軸受部材２７との間に供給される。これにより、駆動軸２５の摺動部で潤滑性を良好に維持できる。
【０１１２】
駆動軸２５と軸受部２９１との間に供給された潤滑油は、重力によってミドルハウジング２９の中心孔を流下し、２枚のスラストプレート１３、１４の間に供給される。これにより、スラストプレート１３、１４同士の摺動部で潤滑性を良好に維持できる。
【０１１３】
２枚のスラストプレート１３、１４の間に供給された潤滑油は、可動スクロール基板１１１の外周側に形成された隙間（ミドルハウジング２９の内周面との隙間）を流下し、次いで固定スクロール基板１２１を上下方向に貫通する油流下通路（図示せず）を流下して、ハウジング３０内の最下部に形成された貯油室３５に至る。
【０１１４】
本実施形態によると、スクロール歯部１１２及びスクロール歯部１２２の突出方向先端側には、基板１１１、１２１からスクロール歯部１１２、１２２までの距離が、径方向外周側よりも径方向内周側が短く形成された段差部５０１、５０２が設けられているので、冷媒の圧縮に伴う発熱によってスクロール歯部１１２、１２２が熱膨張をした場合にも、対向するスクロール基板１１１、１２１との接触を低減することができる。これにより、スクロール歯部１１２、１２２とスクロール基板１１１、１２１とが焼き付くことを防ぐことができる。
【０１１５】
さらに、本実施形態では、段差部５０１、５０２を最内周部Ｐから１／４以内の範囲とし、さらに段差部を設ける径方向の幅Ｗａについては、スクロール歯部１１２、１２２の径方向幅Ｗに対して１／２以上、５／６以下としている。これにより、スクロール歯部１１２、１２２とスクロール基板１１１、１２１とが焼き付くことを防ぐと共に、段差部５０１、５０２が設けられていないスクロール摺動面５０５にて、冷媒のシール性を確保することができるので、焼き付きの防止と、冷媒のシール性の確保を両立することができる。
（他の実施形態）
なお、上述の各実施形態では、ヒートポンプサイクルに本発明の圧縮機を適用しているが、種々の冷凍サイクルに本発明の圧縮機を広く適用可能である。
【０１１６】
また、上述の各実施形態では、ヒートポンプサイクルが超臨界冷凍サイクルを構成しており、冷媒として二酸化炭素を採用しているが、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上とならない亜臨界冷凍サイクルを構成していてもよく、フロン系冷媒や炭化水素系冷媒等の冷媒を採用してもよい。
【０１１７】
また、上述の各実施形態では、段差部５０１、５０２は、可動スクロール基板１１１及び固定スクロール基板１２１に対して略水平な平面が形成されている例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、図１１に示すように、スクロール基板（１１１、１２１）との距離が内周側に向かって徐々に短くなる円錐面５０７によって形成するようにしてもよい。このとき、円錐面の内側の角度は、段差部５０１、５０２を形成する材質の熱膨張率を考慮し、熱膨張した際に、対向するスクロール基板に接触しないよう適宜設定すればよい。
【０１１８】
また、上述の各実施形態では、段差部５０１、５０２は、可動スクロール基板１１１及び固定スクロール基板１２１に対して略水平な平面が形成されている例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、図１２に示すように、スクロール基板（１１１、１２１）との距離が内周側に向かって徐々に短くなる曲面５０８によって形成するようにしてもよい。このとき、曲面５０８の曲率は、段差部５０１、５０２を形成する材質の熱膨張率を考慮し、熱膨張した際に、対向するスクロール基板に接触しないよう適宜設定すればよい。
【０１１９】
また、上述の各実施形態では、スクロール歯部１１２、１２２の径方向幅が略一定に形成されている例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、図１３に示すように、例えば最内周部Ｐ側が最外周部Ｏ側と比較して幅が広く形成されている場合においても、実施形態１に示す数値範囲にて段差部を設けることができる。
【符号の説明】
【０１２０】
１５…作動室
１１…可動スクロール
１１１…可動スクロール基板部
１１２…可動スクロール歯部
１６可動スクロール側チップシール
１２…固定スクロール
１２１…固定スクロール基板部
１２２…固定スクロール歯部
１７…固定スクロール側チップシール
【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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【図１０】
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【図１１】
2011149284.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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