(57)【要約】  仕切板２０と、固定スクロール３０と、旋回スクロール４０と、自転抑制部材９０と、主軸受６０とを有し、固定スクロール３０の固定渦巻きラップ３２の内壁を、旋回スクロール４０の旋回渦巻きラップ４２の終端近くまで形成することで、固定渦巻きラップ３２の内壁と旋回渦巻きラップ４２の外壁とで形成される一方の圧縮室５０Ａの閉じ込み容積と、固定渦巻きラップ３２の外壁と旋回渦巻きラップ４２の内壁とで形成される他方の圧縮室５０Ｂの閉じ込み容積とを異ならせ、固定スクロール３０が、仕切板２０と主軸受６０との間で軸方向に動くことができ、仕切板２０と固定スクロール３０との間に形成された吐出空間３０Ｈに高圧圧力が加わることで、固定スクロール３０を旋回スクロール４０に押し付けることができるスクロール圧縮機を提供する。
2014178188.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器内を高圧空間と低圧空間に区画する仕切板と、
前記仕切板に隣接する固定スクロールと、
前記固定スクロールと噛み合わされて圧縮室を形成する旋回スクロールと、
前記旋回スクロールの自転を防止する自転抑制部材と、
前記旋回スクロールを支持する主軸受と
を有し、
前記固定スクロール、前記旋回スクロール、前記自転抑制部材、及び前記主軸受を、前記低圧空間に配置し、
前記固定スクロール及び前記旋回スクロールを、前記仕切板と前記主軸受との間に配置し、
前記固定スクロールが、前記仕切板と前記主軸受との間で軸方向に動くことができるスクロール圧縮機であって、
前記固定スクロールの固定渦巻きラップの内壁を、前記旋回スクロールの旋回渦巻きラップの終端近くまで形成することで、前記固定渦巻きラップの前記内壁と前記旋回渦巻きラップの外壁とで形成される一方の前記圧縮室の閉じ込み容積と、前記固定渦巻きラップの外壁と前記旋回渦巻きラップの内壁とで形成される他方の前記圧縮室の閉じ込み容積とを異ならせ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に形成され、前記圧縮室と前記低圧空間とを連通する吸入部と、
前記密閉容器の前記低圧空間に冷媒を導入する冷媒吸入管とを、
前記密閉容器を上面から見たときに少なくとも一部が重なるように形成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】
前記固定スクロールの前記吸入部付近に位置する固定渦巻きラップの巻き終りのラップ高さをＬ１、
前記固定スクロールの前記固定渦巻きラップの巻き終りから巻初め方向にラップ伸開角で１８０°の位置のラップ高さをＬ２、
前記固定スクロールの前記固定渦巻きラップの前記巻き終りから前記巻初め方向にラップ伸開角で３６０°の位置のラップ高さをＬ３、
前記固定スクロールの前記固定渦巻きラップの前記巻き初めのタップ高さをＬ４、とした時、
Ｌ１＞Ｌ２＜Ｌ３＞Ｌ４
の関係を満たすように、前記固定渦巻きラップの上端面をスロープ形状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】
前記固定スクロールの前記固定渦巻きラップの端面に少なくとも一カ所以上のフラット部を有する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】
前記旋回スクロールの旋回渦巻きラップ最大高さは、前記固定スクロールの固定渦巻きラップ最大高さより低い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。
【請求項６】
前記固定スクロールの渦巻きラップのインボリュート基礎円中心が、前記主軸受の軸受中心に対して、
前記吸入部とは反対の方向にオフセットしていることを特徴とする請求項１から請求項５に記載のスクロール圧縮機。
【請求項７】
前記仕切板と前記固定スクロールとの間で、吐出空間の外周に配置されるリング状の第１シール部材と、
前記仕切板と前記固定スクロールとの間で、前記第１シール部材の外周に配置されるリング状の第２シール部材と
を備え、
前記第１シール部材と前記第２シール部材との間に形成される中圧空間を、前記吐出空間の圧力より低く、前記低圧空間の圧力よりも高くしたことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載のスクロール圧縮機。
【請求項８】
前記固定スクロールに、前記圧縮室を前記中圧空間に連通する中圧ポートを形成し、前記中圧ポートを閉塞自在な中圧逆止弁を設けたことを特徴とする請求項７に記載のスクロール圧縮機。
【請求項９】
前記固定渦巻きラップにおける前記内壁と前記外壁との厚み、及び前記旋回渦巻きラップにおける前記内壁と前記外壁との厚みを、前記固定渦巻きラップ及び前記旋回渦巻きラップの巻き始め端から終端にかけて徐々に薄くなるように形成したことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載のスクロール圧縮機。
【請求項１０】
前記主軸受の上面に形成した軸受側凹部と、
前記固定スクロールの下面に形成したスクロール側凹部と、
下端部が前記軸受側凹部に挿入され、上端部が前記スクロール側凹部に挿入される柱状部材と
を備え、
前記柱状部材を、前記軸受側凹部及び前記スクロール側凹部の少なくとも一方と摺動自在とすることで、前記固定スクロールが、前記仕切板と前記主軸受との間で前記軸方向に動くことを特徴とする請求項１から請求項９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、スクロール圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、圧縮容器内に仕切板を設けるとともに、この仕切板で仕切られた低圧側の室に固定スクロール及び旋回スクロールを有した圧縮要素と、この旋回スクロールを旋回駆動する電動要素とを配置した密閉型スクロール圧縮機が知られている。この種の密閉型スクロール圧縮機では、仕切板の保持孔に固定スクロールのボス部を嵌合し、圧縮要素で圧縮した冷媒を、固定スクロールの吐出ポートを介して、仕切板で仕切られた高圧側の室に吐出する構成を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
特許文献１に代表されるようなスクロール圧縮機は、圧縮要素の周囲が低圧空間であるため、旋回スクロールと固定スクロールとにはお互いが離間する方向に力が加わる。
従って、旋回スクロールと固定スクロールとで形成される圧縮室の密閉性を高めるために、チップシールを用いる場合が多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１８２４６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、高効率な運転を行うためには、旋回スクロール又は固定スクロールに背圧を加えることが好ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そこで、本発明は、固定スクロールが、仕切板と主軸受との間で軸方向に動くことができ、仕切板と固定スクロールとの間に形成された吐出空間に高圧圧力が加わることで、固定スクロールを旋回スクロールに押し付けることができるスクロール圧縮機を提供する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のスクロール圧縮機では、固定スクロールと旋回スクロールとの隙間を無くすことができ、高効率な運転を行うことができる。
また、本発明のスクロール圧縮機では、渦巻きラップの高さを低くできるため、固定スクロールを安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態にかかる密閉型スクロール圧縮機の構成を示す縦断面図
【図２】（ａ）は、本実施形態にかかる密閉型スクロール圧縮機の旋回スクロールを示す側面図、（ｂ）は同図（ａ）のＸ−Ｘ線断面図
【図３】本実施形態にかかる密閉型スクロール圧縮機の固定スクロールを示す底面図
【図４】同固定スクロールを底面から見た斜視図
【図５】同固定スクロールを上面から見た斜視図
【図６】本実施形態にかかる密閉型スクロール圧縮機の主軸受を示す斜視図
【図７】本実施形態にかかる密閉型スクロール圧縮機の自転抑制部材を示す上面図
【図８】本実施形態にかかる密閉型スクロール圧縮機の仕切板と固定スクロールを示す要部断面図
【図９】本実施形態にかかる密閉型スクロール圧縮機の要部を示す一部断面斜視図
【図１０】本実施形態にかかる密閉型スクロール圧縮機の各回転角度における旋回スクロールと固定スクロールとの相対位置を示す組合せ図
【図１１】本実施形態にかかる密閉型スクロール圧縮機の固定スクロールの固定渦巻きラップ伸開角度とラップ高さの関係図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の第１態様は、密閉容器内を高圧空間と低圧空間に区画する仕切板と、仕切板に隣接する固定スクロールと、固定スクロールと噛み合わされて圧縮室を形成する旋回スクロールと、旋回スクロールの自転を防止する自転抑制部材と、旋回スクロールを支持する主軸受とを有し、固定スクロール、旋回スクロール、自転抑制部材、及び主軸受を、低圧空間に配置し、固定スクロール及び旋回スクロールを、仕切板と主軸受との間に配置し、固定スクロールが、仕切板と主軸受との間で軸方向に動くことができるスクロール圧縮機であって、固定スクロールの固定渦巻きラップの内壁を、旋回スクロールの旋回渦巻きラップの終端近くまで形成することで、固定渦巻きラップの内壁と旋回渦巻きラップの外壁とで形成される一方の圧縮室の閉じ込み容積と、固定渦巻きラップの外壁と旋回渦巻きラップの内壁とで形成される他方の圧縮室の閉じ込み容積とを異ならせた。第１態様によれば、最大限の吸入ガスの閉じ込み容積を確保することで、圧縮比を高めることができるので、渦巻きラップの高さを低くできる。従って、固定スクロールが、仕切板と主軸受との間で軸方向に動くことができ、吐出空間の圧力によって固定スクロールを旋回スクロールに押し付けて、固定スクロールと旋回スクロールとの密閉性を確保するスクロール圧縮機においては、渦巻きラップの高さが低い方が固定スクロールを安定させることができる。
【００１０】
本発明の第２態様は、第１態様に加え、固定スクロールに形成され、圧縮室と低圧空間とを連通する吸入部と、密閉容器の低圧空間に冷媒を導入する冷媒吸入管とを、密閉容器を上面から見たときに少なくとも一部が重なるように形成する。第２態様によれば、密閉容器の低圧空間に導入された冷媒が最短距離で吸入部に到達可能となるため、吸入部から吸入される冷媒は、密閉容器内の部材から受熱し難くなり、受熱による能力低下を低減できる。
【００１１】
本発明の第３態様は、第２態様に加え、固定スクロールの吸入部付近に位置する固定渦巻きラップの巻き終りのラップ高さをＬ１、固定スクロールの固定渦巻きラップの巻き終りから巻初め方向にラップ伸開角で１８０°の位置のラップ高さをＬ２、固定スクロールの固定渦巻きラップの巻き終りから巻初め方向にラップ伸開角で３６０°の位置のラップ高さをＬ３、固定スクロールの固定渦巻きラップの巻き初めのタップ高さをＬ４、とした時、Ｌ１＞Ｌ２＜Ｌ３＞Ｌ４の関係を満たすように、固定渦巻きラップの上端面をスロープ形状としている。第３態様によれば、固定スクロール運転中の固定渦巻きラップの温度分布に対応した固定渦巻きラップの高さ関係にすることで、運転中の固定スクロールの固定渦巻きラップの上端面と旋回スクロールの旋回スクロール鏡板とのクリアランスを最小化することができ、漏れを抑制することでさらに効率を高めることができる。
【００１２】
本発明の第４態様は、第１から第３態様のいずれかに加え、固定スクロールの固定渦巻きラップの端面に少なくとも一カ所以上のフラット部を有する。第４態様によれば、ある一定のフラット部があることで、生産時の品質保証の観点で、固定渦巻きラップのラップ高さの管理を容易に行うことができるため、旋回スクロールとの旋回渦巻きラップのラップ高さのマッチングミスを容易に防ぐことができる。
【００１３】
本発明の第５態様は、第１から第４態様のいずれかに加え、旋回スクロールの渦巻きラップ最大高さは、固定スクロールの渦巻きラップ最大高さより低くする。第１０態様によれば、旋回スクロールの渦巻きラップの上端面が、固定スクロール鏡板に接触しないため、運転中に固定スクロールの挙動が不安定になり転覆するような状態を防ぐことができるので、高い信頼性を確保することができる。
【００１４】
本発明の第６態様は、第１から第５態様のいずれかに加え、固定スクロールの渦巻きラップのインボリュート基礎円中心が、主軸受の軸受中心に対して、吸入部とは反対の方向にオフセットしている。第６態様によれば、固定スクロールの固定渦巻きラップの巻き終りが軸受中心に近づくので、旋回スクロール鏡板の外径をその分小さくすることができ、旋回スクロールを軽量・コンパクト化することができる。
【００１５】
本発明の第７態様は、第１から第６態様のいずれかに加え、仕切板と固定スクロールとの間で、吐出空間の外周に配置されるリング状の第１シール部材と、仕切板と固定スクロールとの間で、第１シール部材の外周に配置されるリング状の第２シール部材とを備え、第１シール部材と第２シール部材との間に形成される中圧空間を、吐出空間の圧力より低く、低圧空間の圧力よりも高くする。第７態様によれば、仕切板と固定スクロールとの間に、高圧である吐出空間以外に、中圧空間を形成することで、固定スクロールの旋回スクロールへの押し付け力を調整しやすい。また、第２１態様によれば、第１シール部材と第２シール部材とで吐出空間と中圧空間とを形成するため、高圧である吐出空間から中圧空間への冷媒の漏れ、中圧空間から低圧空間への冷媒の漏れを低減できる。また、第２１態様によれば、第１シール部材と第２シール部材とを閉塞部材によって仕切板に挟み込むため、仕切板、第１シール部材、第２シール部材、及び閉塞部材を組み立てた後に、密閉容器内に配置できるので、少ない部品点数にできるとともに、スクロール圧縮機の組み立てが容易である。
【００１６】
本発明の第８態様は、第７態様に加え、固定スクロールに、圧縮室を中圧空間に連通する中圧ポートを形成し、中圧ポートを閉塞自在な中圧逆止弁を設けた。第８態様によれば、中圧空間には圧縮室の圧力を利用することで、中圧空間の圧力の調整を行いやすい。また、第８態様によれば、圧縮室と中圧空間との間に中圧逆止弁を介在させているので、中圧空間の圧力を一定に維持することができ、旋回スクロールに対する固定スクロールの押し付けを安定して行える。
【００１７】
本発明の第９態様は、第１から第８態様のいずれかに加え、固定スクロールの固定渦巻きラップにおける内壁と外壁との厚み、及び旋回スクロールの旋回渦巻きラップにおける内壁と外壁との厚みを、固定渦巻きラップ及び旋回渦巻きラップの巻き始め端から終端にかけて徐々に薄くなるように形成する。第９態様によれば、厚みを終端にかけて徐々に薄くすることで、吸入ガスの閉じ込み容積を大きくでき、また渦巻きラップが軽量化できるために渦巻きラップの触れ回りによる遠心力を小さくできる。第１態様のスクロール圧縮機では、吐出空間の圧力によって固定スクロールと旋回スクロールとの密閉性を確保するため、それぞれの渦巻きラップ先端にチップシールを設ける必要が無い。従って、チップシールを設けることによるそれぞれの渦巻きラップの薄さ制限が無いために、第２３態様のように、それぞれの渦巻きラップを薄くすることができる。
【００１８】
本発明の第１０態様は、第１から第９態様のいずれかに加え、主軸受の上面に形成した軸受側凹部と、固定スクロールの下面に形成したスクロール側凹部と、下端部が軸受側凹部に挿入され、上端部がスクロール側凹部に挿入される柱状部材とを備え、柱状部材を、軸受側凹部及びスクロール側凹部の少なくとも一方と摺動自在とすることで、固定スクロールが、仕切板と主軸受との間で軸方向に動く。第１０態様によれば、スクロール側凹部、軸受側凹部、及び柱状部材によって、固定スクロールの回転と半径方向の動きを阻止でき、固定スクロールの軸方向への動きを許容することができる。
【００１９】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２０】
図１は、本実施形態にかかる密閉型スクロール圧縮機の構成を示す縦断面図である。この密閉型スクロール圧縮機は、図１に示すように、上下方向に沿って延びる円筒状に形成された密閉容器１０を備えている。
密閉容器１０内の上部には、密閉容器１０内を上下に仕切る仕切板２０が設けられている。仕切板２０は、密閉容器１０内を高圧空間１１と低圧空間１２に区画している。
密閉容器１０には、低圧空間１２に冷媒を導入する冷媒吸込管１３と、圧縮された冷媒を高圧空間１１から吐出する冷媒吐出管１４とを設けている。低圧空間１２の底部は、潤滑油が貯留される油溜まり１５を形成している。
低圧空間１２には、圧縮機構として、固定スクロール３０と旋回スクロール４０とを備えている。固定スクロール３０は仕切板２０に隣接する。旋回スクロール４０は固定スクロール３０と噛み合わされて圧縮室５０を形成する。
【００２１】
固定スクロール３０及び旋回スクロール４０の下方には、旋回スクロール４０を支持する主軸受６０を設けている。主軸受６０の略中央には、軸受部６１とボス収容部６２とを形成している。主軸受６０には、ボス収容部６２に一端を開口し、主軸受６０の下面に他端を開口した返送管６３を形成している。なお、返送管６３の一端は、主軸受６０の上面に開口してもよい。また、返送管６３の他端は、主軸受６０の側面に開口してもよい。
軸受部６１は、回転軸７０を軸支する。
回転軸７０は、軸受部６１と副軸受１６とで支持されている。回転軸７０の上端には、回転軸７０の軸心に対して偏心した偏心軸７１を形成している。
回転軸７０の内部には、潤滑油が通過する油路７２を形成している。回転軸７０の下端には、潤滑油の吸込口７３を備えている。吸込口７３の上部には、パドル７４が形成されている。油路７２は、吸込口７３、パドル７４と連通し、回転軸７０の軸方向に形成される。油路７２は、軸受部６１に給油する給油口７５、副軸受１６に給油する給油口７６、ボス収容部６２に給油する給油口７７を備えている。
【００２２】
電動要素８０は、密閉容器１０に固定されるステータ８１と、このステータ８１の内側に配置されたロータ８２とから構成される。
ロータ８２は、回転軸７０に固定される。回転軸７０には、ロータ８２の上方と下方にバランスウェイト１７ａ、１７ｂを取り付けている。バランスウェイト１７ａとバランスウェイト１７ｂとは、１８０°ずれた位置に配置している。バランスウェイト１７ａ、１７ｂによる遠心力と、旋回スクロール４０の公転運動により発生する遠心力とでバランスを取っている。なお、バランスウェイト１７ａ、１７ｂは、ロータ８２に固定してもよい。
【００２３】
自転抑制部材（オルダムリング）９０は、旋回スクロール４０の自転を防止する。旋回スクロール４０は、自転抑制部材９０を介して固定スクロール３０に支持されている。これにより、旋回スクロール４０は、固定スクロール３０に対して、自転しないで旋回運動をする。
柱状部材１００は、固定スクロール３０の回転と半径方向の動きを阻止し、固定スクロール３０の軸方向への動きを許容する。固定スクロール３０は、柱状部材１００によって主軸受６０で支持され、仕切板２０と主軸受６０との間で軸方向に動くことができる。
固定スクロール３０、旋回スクロール４０、電動要素８０、自転抑制部材９０、及び主軸受６０は、低圧空間１２に配置され、固定スクロール３０及び旋回スクロール４０は、仕切板２０と主軸受６０との間に配置される。
【００２４】
電動要素８０の駆動により、ロータ８２とともに回転軸７０、及び偏心軸７１が回転する。旋回スクロール４０は自転抑制部材９０によって自転しないで旋回運動し、圧縮室５０にて冷媒が圧縮される。
冷媒は、冷媒吸込管１３から低圧空間１２に導入される。圧縮室５０には、旋回スクロール４０外周の低圧空間１２にある冷媒が導かれる。冷媒は、圧縮室５０で圧縮された後に、高圧空間１１を経由して、冷媒吐出管１４から吐出される。
回転軸７０の回転によって、油溜まり１５に貯留されている潤滑油は、吸込口７３から油路７２に入り、この油路７２のパドル７４に沿って上方に汲み上げられる。汲み上げられた潤滑油は、各給油口７５、７６、７７から軸受部６１、副軸受１６、及びボス収容部６２に供給される。ボス収容部６２まで汲み上げられた潤滑油は、主軸受６０と旋回スクロール４０との摺動面に導かれるとともに、返送管６３を通じて排出されて再び油溜まり１５に戻される。
【００２５】
図２（ａ）は、本実施形態にかかる密閉型スクロール圧縮機の旋回スクロールを示す側面図、図２（ｂ）は同図（ａ）のＸ−Ｘ線断面図である。
旋回スクロール４０は、円板状の旋回スクロール鏡板４１と、この旋回スクロール鏡板４１の上面に立設された渦巻状の旋回渦巻きラップ４２と、旋回スクロール鏡板４１の下面略中央に形成された円筒状のボス４３とを備えている。
旋回渦巻きラップ４２における内壁と外壁との厚みは、旋回渦巻きラップ４２の巻き始め端４２ａから終端４２ｂにかけて徐々に薄くなるように形成している。このように、旋回渦巻きラップ４２を終端４２ｂにかけて徐々に薄くすることで、吸入ガスの閉じ込み容積を大きくでき、また旋回渦巻きラップ４２が軽量化できるために、旋回渦巻きラップ４２の触れ回りによる遠心力を小さくできる。
図２（ｂ）では、旋回スクロール鏡板４１の旋回渦巻きラップ４２が形成されている端面側のエッジ部４４を太実線にて示す。エッジ部４４には凸部４４ａを形成している。凸部４４ａは、終端４２ｂ近傍に設けている。旋回スクロール鏡板４１には、一対の第１のキー溝９１を形成している。
【００２６】
図３は、本実施形態にかかる密閉型スクロール圧縮機の固定スクロールを示す底面図、図４は同固定スクロールを底面から見た斜視図、図５は同固定スクロールを上面から見た斜視図である。
固定スクロール３０は、円板状の固定スクロール鏡板３１と、この固定スクロール鏡板３１の下面に立設された渦巻状の固定渦巻きラップ３２と、この固定渦巻きラップ３２の周囲を取り囲むように立設した周壁３３と、この周壁３３の周囲に設けられたフランジ３４とを備えている。
固定渦巻きラップ３２における内壁と外壁との厚みは、固定渦巻きラップ３２の巻き始め端３２ａから終端３２ｂにかけて徐々に薄くなるように形成している。ここでの終端３２ｂは、内壁と外壁とから固定渦巻きラップ３２が形成される部分であり、固定渦巻きラップ３２は、終端３２ｂから内壁最外周部３２ｃまで更に３４０°程度内壁だけで延長されている。このように、固定渦巻きラップ３２を終端３２ｂにかけて徐々に薄くすることで、吸入ガスの閉じ込み容積を大きくでき、また固定渦巻きラップ３２が軽量化できるために、固定渦巻きラップ３２の触れ回りによる遠心力を小さくできる。
【００２７】
固定スクロール鏡板３１の略中心部には、第１吐出ポート３５を形成している。また、固定スクロール鏡板３１には、バイパスポート３６と中圧ポート３７を形成している。バイパスポート３６は、第１吐出ポート３５近傍で、圧縮完了間際の高圧圧力領域に位置する。中圧ポート３７は、圧縮途中の中間圧力領域に位置する。
固定スクロール鏡板３１は、フランジ３４よりも上方に突出している。
固定スクロール３０の周壁３３及びフランジ３４には、冷媒を圧縮室５０に取り込むための吸入部３８が形成されている。
また、吸入部３８は、密閉容器１０の仮想中心軸に対して、冷媒吸込管１３と略同一の径方向に形成している。すなわち、冷媒吸込管１３は、密閉容器１０の仮想中心軸に対する吸入部３８の径方向の開口範囲Ｗ（図３参照）に、少なくとも一部が重なるように配置されている。従って、吸入部３８と冷媒吸入管１３とは、密閉容器１０を上面から見たときに少なくとも一部が重なるように形成されている。吸入部３８は、密閉容器１０の仮想中心軸に対して、冷媒吸込管１３と略同一の径方向に形成されているので、密閉容器１０の低圧空間１２に冷媒吸込管１３から導入された冷媒は、最短距離で吸入部３８に到達する。そのため、吸入部３８から吸入される冷媒は、密閉容器１０内の部材から受熱し難くなり、受熱による能力低下を低減できる。
【００２８】
また、図１１に示すように、固定スクロール３０の吸入部３８付近に位置する内壁最外周部３２ｃのラップ高さをＬ１（伸開角θ１）、固定スクロール３０の固定渦巻きラップ３２の内壁最外周部３２ｃから巻き始め端３２ａ方向にラップ伸開角で１８０°の位置のラップ高さをＬ２（伸開角θ２）、固定スクロール３０の固定渦巻きラップ３２の内壁最外周部３２ｃから巻き始め端３２ａ方向にラップ伸開角で３６０°の位置のラップ高さをＬ３（伸開角θ３）、固定スクロール３０の固定渦巻きラップ３２の巻き始め端３２ａのタップ高さをＬ４（伸開角θ４）とする。この時、Ｌ１＞Ｌ２＜Ｌ３＞Ｌ４の関係を満たすように、前記固定渦巻きラップの上端面をスロープ形状としている。これにより、固定スクロール３０の運転中の固定渦巻きラップ３２の温度分布に対応した固定渦巻きラップ３２の高さ関係になるため、運転中の固定スクロール３０の固定渦巻きラップ３２の上端面と旋回スクロール４０の旋回スクロール鏡板４１とのクリアランスを最小化することができ、漏れを抑制することでさらに効率を高めることができる。する
また、固定渦巻きラップ３２の温度分布として、Ｌ１に相当するラップ伸開角位置よりＬ３に相当するラップ伸開角位置の方が温度が高くなるため、Ｌ１＞Ｌ３の関係にすることが望ましい。
また、固定スクロール３０の固定渦巻きラップ３２の端面に少なくとも一カ所以上のフラット部３２ｄを設けることで、生産時の品質保証の観点で、固定渦巻きラップ３２のラップ高さの管理を容易に行うことができるため、旋回スクロール４０との旋回渦巻きラップ４２のラップ高さのマッチングミスを容易に防ぐことができる。ここでフラット部３２ｄとは、旋回スクロール鏡板４１と平行で面接触できることを意味している。
【００２９】
また、旋回スクロール４０の旋回渦巻きラップ最大高さは、固定スクロール３０の固定渦巻きラップ最大高さより低くすることで、旋回スクロール４０の旋回渦巻きラップ４２が、固定スクロール鏡板３１に接触しないため、運転中に固定スクロール３０の挙動が不安定になり転覆するような状態を防ぐことができるので、高い信頼性を確保することができる。
また、固定スクロール３０の固定渦巻きラップ３２のインボリュート基礎円中心Ｏｉは、主軸受６０の軸受中心Ｏｂに対して、吸入部３８とは反対の方向にオフセットさせている。すなわち、インボリュート基礎円中心Ｏｉと吸入部３８とは、主軸受６０の軸受中心Ｏｂを通る直線上に位置する。インボリュート基礎円中心Ｏｉを、主軸受６０の軸受中心Ｏｂに対して、吸入部３８とは反対の方向にオフセットさせることで、固定スクロール３０の固定渦巻きラップ３２の内壁最外周部３２ｃが軸受中心Ｏｂに近づくので、旋回スクロール鏡板４１の外径または凸部４４ａをその分小さくすることができ、旋回スクロール４０を軽量・コンパクト化することができる。
フランジ３４には、第２のキー溝９２を形成している。
また、フランジ３４には、柱状部材１００の上端部が挿入されるスクロール側凹部１０１を形成している。
【００３０】
図５に示すように、固定スクロール３０の上面（仕切板２０側の面）には、中央にボス部３９を形成している。ボス部３９には、凹部によって吐出空間３０Ｈが形成され、第１吐出ポート３５とバイパスポート３６とは、この吐出空間３０Ｈに形成している。
また、固定スクロール３０の上面には、周壁３３とボス部３９との間に、リング状の凹部によって中圧空間３０Ｍが形成される。中圧空間３０Ｍには、中圧ポート３７を形成している。中圧ポート３７は、旋回渦巻きラップ４２における内壁と外壁との厚みより小さい径で構成する。中圧ポート３７の径を、旋回渦巻きラップ４２における内壁と外壁との厚みより小さくすることで、旋回渦巻きラップ４２の内壁側に形成される圧縮室５０と、旋回渦巻きラップ４２の外壁側に形成される圧縮室５０との連通を防止できる。
中圧空間３０Ｍには、中圧ポート３７を閉塞自在な中圧逆止弁１１１、及び中圧逆止弁ストップ１１２を設ける。中圧逆止弁１１１には、リードバルブを用いることで高さを低くできる。また、中圧逆止弁１１１は、ボールバルブとバネとで構成することもできる。
吐出空間３０Ｈには、バイパスポート３６を閉塞自在なバイパス逆止弁１２１、及びバイパス逆止弁ストップ１２２を設ける。バイパス逆止弁１２１には、リードバルブ型逆止弁を用いることで高さを低くできる。また、バイパス逆止弁１２１は、Ｖ字型のリードバルブ型逆止弁を用いることで、一枚のリードバルブで、旋回渦巻きラップ４２の外壁側に形成される圧縮室５０と連通するバイパスポート３６と、旋回渦巻きラップ４２の内壁側に形成される圧縮室５０と連通するバイパスポート３６とを閉塞することができる。
【００３１】
なお、図２に示す旋回スクロール４０の旋回渦巻きラップ４２と、図３に示す固定スクロール３０の固定渦巻きラップ３２の形状について以下に説明する。
その固定渦巻きラップ３２及び旋回渦巻きラップ４２の内外壁曲線は、基礎円半径をａ、伸開角をθ、旋回半径をε、Ｂ及びｎを係数とした場合、例えば以下の様な式にて表わされ、
ｘｏ＝ａ・ｃｏｓθ＋（ａ・θ−Ｂ・θｎ）・ｓｉｎθ（外壁  Ｘ座標）
ｙｏ＝ａ・ｓｉｎθ−（ａ・θ−Ｂ・θｎ）・ｃｏｓθ（外壁  Ｙ座標）
ｘｉ＝ａ・ｃｏｓθ＋（ａ・（θ−π）−Ｂ・（θ−π）ｎ＋ε）・ｓｉｎθ（内壁  Ｘ座標）
ｙｉ＝ａ・ｓｉｎθ−（ａ・（θ−π）−Ｂ・（θ−π）ｎ＋ε）・ｃｏｓθ（内壁  Ｙ座標）
かつ、係数ＢがＢ＞０を充たす。
【００３２】
このような構成によれば、固定渦巻きラップ３２及び旋回渦巻きラップ４２の巻き終り厚みを小さくすることができるので、固定スクロール３０及び旋回スクロール４０を軽量化することができる。特に旋回スクロール４０は軽量化による旋回駆動時の遠心力低減効果によって軸受部６１の負荷を軽減することができる。更に、回転軸７０に設けられるバランスウェイト１７ａ、１７ｂの小型化が可能となるため、設計自由度を向上させることができる。また、従来の渦巻きラップ形状と比べて伸開角を大きく設計できるため、圧縮比及び容積を増やすことができる。よって、スクロール圧縮機をより高効率、小型化することができる。
さらに、本実施形態のスクロール圧縮機では、吐出空間３０Ｈの圧力によって固定スクロール３０と旋回スクロール４０との密閉性を確保するため、固定渦巻きラップ３２及び旋回渦巻きラップ４２先端にチップシールを設ける必要が無い。従って、チップシールを設けることによる固定渦巻きラップ３２及び旋回渦巻きラップ４２の薄さ制限が無いために、固定渦巻きラップ３２及び旋回渦巻きラップ４２を薄くすることができる。
【００３３】
図６は、本実施形態にかかる密閉型スクロール圧縮機の主軸受を示す斜視図である。
軸受部６１とボス収容部６２とは、主軸受６０の略中央に形成している。
主軸受６０の外周部には、柱状部材１００の下端部が挿入される軸受側凹部１０２を形成している。
軸受側凹部１０２の底面は、返送管６３と連通するのが望ましい。この場合、軸受側凹部１０２には、返送管６３によって、潤滑油が供給されることになり、柱状部材１００とスクロール側凹部１０１との嵌合、柱状部材１００と軸受側凹部１０２との嵌合の信頼性を高めることができる。
【００３４】
図７は、本実施形態にかかる密閉型スクロール圧縮機の自転抑制部材を示す上面図である。
自転抑制部材（オルダムリング）９０には、第１のキー９３と第２のキー９４とが形成されている。第１のキー９３は、旋回スクロール４０の第１のキー溝９１と係合し、第２のキー９４は、固定スクロール３０の第２のキー溝９２と係合する。従って、旋回スクロール４０は、固定スクロール３０に対して自転することなく旋回運動が可能となる。また、図１に示すように、回転軸７０の軸方向に、上方から固定スクロール３０、旋回スクロール４０、オルダムリング９０の順に配置している。固定スクロール３０、旋回スクロール４０、オルダムリング９０の順に配置するため、オルダムリング９０の第１のキー９３と第２のキー９４とはリング部９５の同一平面に形成している。このため、オルダムリング９０の加工時に、第１のキー９３と第２のキー９４を同一方向から加工することが可能となり、加工装置からオルダムリング９０を脱着する回数を減らすことができるので、加工精度の向上及び加工費の削減効果を得ることができる。
【００３５】
また、オルダムリング９０は、一対の第１のキー９３同士の中心を結ぶ第１仮想線と、一対の第２のキー９４同士の中心を結ぶ第２仮想線との仮想交点Ｏ’が、第２仮想線の中点Ｏ（第２のキー９４における半径方向最端部の中点）に対して距離Ｌだけオフセットしている。このような構造を取ることで、図２に示すように旋回スクロール４０の第１のキー溝９１を旋回スクロール鏡板４１の中心からオフセットさせることができるので、第１のキー溝９１と旋回渦巻きラップ４２との距離を大きくすることができる。この結果、旋回スクロール鏡板４１中心から旋回渦巻きラップ４２の終端４２ｂまでの距離を長くできるので、旋回渦巻きラップ４２の伸開角を大きくできる。このため、圧縮比及び容積を増やしやすく、スクロール圧縮機をより高効率化、小型化することができる。
【００３６】
図８は、本実施形態にかかる密閉型スクロール圧縮機の仕切板と固定スクロールを示す要部断面図である。
仕切板２０の中心部には、第２吐出ポート２１を形成している。第２吐出ポート２１には、吐出逆止弁１３１、及び吐出逆止弁ストップ１３２を設けている。
仕切板２０と固定スクロール３０との間には、第１吐出ポート３５と連通する吐出空間３０Ｈが形成される。第１吐出ポート３５と吐出空間３０Ｈとの間には逆止弁を設けない。第２吐出ポート２１は、吐出空間３０Ｈを高圧空間１１に連通する。吐出逆止弁１３１は、第２吐出ポート２１を閉塞する。
【００３７】
本実施形態によれば、仕切板２０と固定スクロール３０との間に形成された吐出空間３０Ｈに高圧圧力が加わることで、固定スクロール３０を旋回スクロール４０に押し付けるため、固定スクロール３０と旋回スクロール４０との隙間を無くすことができ、高効率な運転を行うことができる。吐出空間３０Ｈには高圧圧力が加わるため、吐出空間３０Ｈの軸方向投影面積をできるだけ小さくして、固定スクロール３０の旋回スクロール４０に対する過剰な押し付けを防止し、信頼性の向上を図ることが重要である。しかし、吐出空間３０Ｈの軸方向投影面積を小さくすると、第１吐出ポート３５とバイパスポート３６との双方に逆止弁を配置することが困難となる。特に、第１吐出ポート３５の逆止弁とバイパスポート３６の逆止弁を同一平面に配置する場合には、必然的に吐出空間３０Ｈの軸方向投影面積を大きくしなければならない。そこで、本実施形態では、第１吐出ポート３５に逆止弁を配置せずに、第２吐出ポート２１に吐出逆止弁１３１を配置している。これにより、吐出空間３０Ｈの軸方向投影面積を小さくすることができ、固定スクロール３０を旋回スクロール４０に過剰に押し付けることを防止できる。
また、本実施形態によれば、第１吐出ポート３５とは別に、バイパスポート３６によって圧縮室５０と吐出空間３０Ｈとを連通し、バイパスポート３６にはバイパス逆止弁１２１を設けることで、吐出空間３０Ｈからの冷媒の逆流を防止しつつ、所定の圧力に到達した時点で吐出空間３０Ｈへと導くことができるので、広い運転範囲で高効率を実現することができる。
【００３８】
吐出逆止弁１３１は、バイパス逆止弁１２１と比較してバネ定数を大きくしている。吐出逆止弁１３１をバイパス逆止弁１２１よりもバネ定数を大きくするには、例えば吐出逆止弁１３１の厚みをバイパス逆止弁１２１の厚みよりも厚く構成する。
第２吐出ポート２１の平均流路面積は、第１吐出ポート３５の平均流路面積よりも大きくしている。第２吐出ポート２１へは、第１吐出ポート３５を通った冷媒とバイパスポート３６を通った冷媒とが流れ込むため、第２吐出ポート２１の平均流路面積を第１吐出ポート３５の平均流路面積より大きくすることで吐出圧力の損失を低減できる。
また、第２吐出ポート２１における吐出空間３０Ｈ側のポート入口には面取りを設けており、ポート入口の端面に面取りを形成することで、吐出圧力の損失を低減できる。
【００３９】
本実施形態にかかる密閉型スクロール圧縮機は、仕切板２０と固定スクロール３０との間で、吐出空間３０Ｈの外周に配置されるリング状の第１シール部材１４１と、仕切板２０と固定スクロール３０との間で、第１シール部材１４１の外周に配置されるリング状の第２シール部材１４２とを備えている。
第１シール部材１４１及び第２シール部材１４２には、例えばフッ素樹脂であるポリテトラフルオロエチレンが、シール性と組み立て性の面で適している。また、第１シール部材１４１及び第２シール部材１４２は、フッ素樹脂に繊維材を混合させることでシールの信頼性が向上する。
第１シール部材１４１と第２シール部材１４２とは、閉塞部材１５０によって仕切板２０に挟み込まれる。閉塞部材１５０には、アルミ材を用いることで仕切板２０とのかしめを行える。
第１シール部材１４１と第２シール部材１４２との間には中圧空間３０Ｍが形成される。中圧空間３０Ｍは、中圧ポート３７によって、圧縮途中の中間圧力領域にある圧縮室５０と連通しているため、吐出空間３０Ｈの圧力より低く、低圧空間１２の圧力よりも高い圧力が加わる。
【００４０】
本実施形態によれば、仕切板２０と固定スクロール３０との間に、高圧である吐出空間３０Ｈ以外に、中圧空間３０Ｍを形成することで、固定スクロール３０の旋回スクロール４０への押し付け力を調整しやすい。
また、本実施形態によれば、第１シール部材１４１と第２シール部材１４２とで吐出空間３０Ｈと中圧空間３０Ｍとを形成するため、高圧である吐出空間３０Ｈから中圧空間３０Ｍへの冷媒の漏れ、中圧空間３０Ｍから低圧空間１２への冷媒の漏れを低減できる。
また、本実施形態によれば、第１シール部材１４１と第２シール部材１４２とを閉塞部材１５０によって仕切板２０に挟み込むため、仕切板２０、第１シール部材１４１、第２シール部材１４２、及び閉塞部材１５０を組み立てた後に、密閉容器１０内に配置できるので、少ない部品点数にできるとともに、スクロール圧縮機の組み立てが容易である。
また、本実施形態によれば、固定スクロール３０に、圧縮室５０を中圧空間３０Ｍに連通する中圧ポート３７を形成し、中圧ポート３７を閉塞自在な中圧逆止弁１１１を設けているので、中圧空間３０Ｍには圧縮室５０の圧力を利用することで、中圧空間３０Ｍの圧力の調整を行いやすい。
また、本実施形態によれば、圧縮室５０と中圧空間３０Ｍとの間に中圧逆止弁１１１を介在させているので、中圧空間３０Ｍの圧力を一定に維持することができ、旋回スクロール４０に対する固定スクロール３０の押し付けを安定して行える。
【００４１】
図９は、本実施形態にかかる密閉型スクロール圧縮機の要部を示す一部断面斜視図である。
図８で説明した閉塞部材１５０は、図９に示すように、リング状部材１５１とリング状部材１５１の一方の面に形成される複数の突出部１５２とで構成されている。
第１シール部材１４１は、外周部をリング状部材１５１の内周側上面と仕切板２０とで挟み込まれる。また、第２シール部材１４２は、内周部をリング状部材１５１の外周側上面と仕切板２０とで挟み込まれる。
リング状部材１５１は、第１シール部材１４１と第２シール部材１４２とを挟み込んだ状態で仕切板２０に取り付ける。
仕切板２０への閉塞部材１５０の取り付けは、突出部１５２を仕切板２０に形成した孔２２に挿入して、リング状部材１５１を仕切板２０の下面に押圧した状態で、突出部１５２の端部をかしめて固定する。
仕切板２０に閉塞部材１５０を取り付けた状態では、第１シール部材１４１の内周部は、リング状部材１５１の内周側に突出し、第２シール部材１４２の外周部は、リング状部材１５１の外周側に突出している。
そして、閉塞部材１５０を取り付けた仕切板２０を密閉容器１０内に装着することで、第１シール部材１４１の内周部は、固定スクロール３０のボス部３９の外周面に押圧され、第２シール部材１４２の外周部は、固定スクロール３０の周壁３３の内周面に押圧される。
【００４２】
主軸受６０の外周の上面には軸受側凹部１０２が形成され、固定スクロール３０の外周下面にはスクロール側凹部１０１が形成されている。
柱状部材１００は、下端部が軸受側凹部１０２に挿入され、上端部がスクロール側凹部１０１に挿入される。
柱状部材１００は、軸受側凹部１０２及びスクロール側凹部１０１の少なくとも一方と摺動自在とすることで、固定スクロール３０は、仕切板２０と主軸受６０との間で軸方向に動くことができる。
軸受側凹部１０２の底面は、返送管６３によって主軸受６０の外部に通じ、スクロール側凹部１０１の底部は連通孔１０１ａによって固定スクロール３０の外部に通じている。
【００４３】
本実施形態によれば、スクロール側凹部１０１、軸受側凹部１０２、及び柱状部材１００によって、固定スクロール３０の回転と半径方向の動きを阻止でき、固定スクロール３０の軸方向への動きを許容することができる。
なお、偏心軸７１は、スイングブッシュ７８及び旋回軸受７９を介して、ボス４３に旋回駆動可能に挿入されている。このような構成によれば、運転時の旋回運動における遠心力によって、スウィングブッシュ７８が遠心方向のコンプライアンス機構として機能し、旋回スクロール４０が遠心方向に変位することで、旋回スクロール４０が固定スクロール３０に押し付けられることで、旋回渦巻きラップ４２と固定渦巻きラップ３２間の隙間を最小化し、この隙間からの冷媒の漏れを低減できる。
また、バイパスポート３６を備えているので、過剰圧縮を低減させられる分、圧縮室５０内のガス力に打ち勝つために必要な遠心方向の力が低減する。従って、広い運転範囲で常に旋回スクロール４０が固定スクロール３０に押し付けられるように設計できる。
仮に、圧縮負荷の大きい過剰圧縮の条件でも旋回スクロール４０が固定スクロール３０に押し付けられるように設計すると、圧縮負荷の低い条件では過剰に旋回スクロール４０が固定スクロール３０に押し付けられてしまうため、機械損失の増加や信頼性の低下を招く。しかし、バイパスポート３６を設けることで、過剰圧縮を抑制できるので、圧縮負荷の大きい条件での遠心方向の力と圧縮負荷の低い条件での遠心方向の力との差を縮めることができ、広い運転範囲で高効率かつ高い信頼性を得ることができる。
【００４４】
図１０は、本実施形態にかかる密閉型スクロール圧縮機の各回転角度における旋回スクロールと固定スクロールとの相対位置を示す組合せ図である。
圧縮室５０Ａは、旋回スクロール４０の旋回渦巻きラップ４２の外壁と、固定スクロール３０の固定渦巻きラップ３２の内壁とで形成される。圧縮室５０Ｂは、旋回スクロール４０の旋回渦巻きラップ４２の内壁と、固定スクロール３０の固定渦巻きラップ３２の外壁とで形成される。
図１０（ａ）は、圧縮室５０Ａが吸入閉じ込み完了直後となった状態を示している。
図１０（ｂ）は図１０（ａ）から９０°回転が進んだ状態、図１０（ｃ）は図１０（ｂ）から９０°回転が進んだ状態、図１０（ｄ）は図１０（ｃ）から９０°回転が進んだ状態を示し、図１０（ｄ）から９０°回転が進んで図１０（ａ）の状態に戻る。
図１０（ｃ）は、圧縮室５０Ｂが吸入閉じ込み直後となった状態を示している。
【００４５】
図１０（ａ）で吸入閉じ込みが完了した圧縮室５０Ａは、図１０（ｂ）、図１０（ｃ）、図１０（ｄ）に示すように、容積を減少させながら、固定スクロール３０の中心に向かって移動し、５４０°回転が進んだ図１０（ｃ）から図１０（ｄ）に至るまでに第１吐出ポート３５に連通する。第１バイパスポート３６Ａは、図１０（ａ）で吸入閉じ込みが完了した圧縮室５０Ａが第１吐出ポート３５に連通する前から圧縮室５０Ａを吐出空間３０Ｈに連通させている。従って、圧縮室５０Ａ内の圧力が、バイパス逆止弁１２１を押し上げる圧力となった場合には、圧縮室５０Ａが第１吐出ポート３５に連通する前に、圧縮室５０Ａ内の冷媒は第１バイパスポート３６Ａから吐出空間３０Ｈに導出される。
図１０（ｃ）で吸入閉じ込みが完了した圧縮室５０Ｂは、図１０（ｄ）、図１０（ａ）、図１０（ｂ）に示すように、容積を減少させながら、固定スクロール３０の中心に向かって移動し、３６０°回転が進んだ図１０（ｃ）から図１０（ｄ）に至るまでに第１吐出ポート３５に連通する。第２バイパスポート３６Ｂは、図１０（ｃ）で吸入閉じ込みが完了した圧縮室５０Ｂが第１吐出ポート３５に連通する前から圧縮室５０Ｂを吐出空間３０Ｈに連通させている。従って、圧縮室５０Ｂ内の圧力が、バイパス逆止弁１２１を押し上げる圧力となった場合には、圧縮室５０Ｂが第１吐出ポート３５に連通する前に、圧縮室５０Ｂ内の冷媒は第２バイパスポート３６Ｂから吐出空間３０Ｈに導出される。
【００４６】
このように、第１吐出ポート３５とは別に第１バイパスポート３６Ａ、第２バイパスポート３６Ｂによって圧縮室５０Ａ、５０Ｂと吐出空間３０Ｈとを連通し、第１バイパスポート３６Ａ、第２バイパスポート３６Ｂにはバイパス逆止弁１２１を設けることで、吐出空間３０Ｈからの冷媒の逆流を防止しつつ、所定の圧力に到達した時点で吐出空間３０Ｈへと導くことができるので、広い運転範囲で高効率を実現することができる。
図１０（ａ）から（ｄ）に示すように、中圧ポート３７は、図１０（ａ）で吸入閉じ込みが完了した後の圧縮室５０Ａ、又は図１０（ｃ）で吸入閉じ込みが完了した後の圧縮室５０Ｂと連通する位置に設けている。
【００４７】
図１０（ｃ）に示すように、図１０（ａ）から１８０°回転した位置で、旋回スクロール４０が吸入部３８から最も遠ざかる。この位置で、旋回スクロール４０のエッジ部４４と固定スクロール３０の内壁最外周部３２ｃが最も近づく。しかし、本実施形態におけるスクロール圧縮機によれば、旋回スクロール４０の旋回スクロール鏡板４１の外径一部を外径外側へ広げるように凸部４４ａを設けることで、旋回スクロール４０が旋回駆動する間、旋回スクロール４０のエッジ部４４が、固定スクロール３０の内壁最外周部３２ｃを回転軸７０方向から見て常時覆うことができる。即ち旋回スクロール４０の旋回スクロール鏡板４１のエッジ部４４の輪郭線が、固定スクロール３０の内壁最外周部３２ｃを常に外側に越えることができる。このため、運転時における旋回スクロール４０の撓みや倒れが発生した場合でも、固定スクロール３０の内壁最外周部３２ｃと旋回スクロール４０のエッジ部４４が片当りすることなく、常に安定した駆動状態を保つことができ、高い信頼性を実現することができる。
また、凸部４４ａは、吸入部３８と軸方向に重なる位置に設けることで、必要な凸部４４ａの領域を最小にすることができるため、さらなる軽量化による効果を得ることができる。
【００４８】
本実施形態では、旋回スクロール４０の旋回スクロール鏡板４１の外径一部を外径外側へ広げるように凸部４４ａを設けることで、旋回スクロール４０が旋回駆動する間、旋回スクロール４０のエッジ部４４が、固定スクロール３０の内壁最外周部３２ｃを回転軸７０方向から見て常時覆うことができる。ところで、上記の構成以外では、固定スクロール３０の内壁巻終りの伸開角を縮小し、固定スクロール３０の半径方向に対してより鏡板中央部に近い位置で内壁を終了させる構成が挙げられる。しかし、この構成では、閉じ込み容積が減少するため、同等の容積を実現させるためには固定渦巻きラップ３２、旋回渦巻きラップ４２の高さを大きく設計する必要がある。このため、旋回渦巻きラップ４２及び固定渦巻きラップ３２が高くなることによる渦巻きラップ信頼性の低下、転覆耐力の低下、加工性の低下などが発生する恐れがある。また、圧縮比も低下することから、圧縮不足を起こしやすくなり、圧縮機の効率が低下する恐れもある。
また、旋回スクロール４０の旋回スクロール鏡板４１の外径全周を大きくすることでも、旋回スクロール４０が旋回駆動する間、旋回スクロール４０のエッジ部４４が、固定スクロール３０の内壁最外周部３２ｃを回転軸７０方向から見て常時覆うことができる。しかし、旋回スクロール４０の旋回スクロール鏡板４１の最大外径は、固定スクロール３０を主軸受６０で支持する柱状部材１００に旋回スクロール鏡板４１が接触しない範囲でしか設計することはできず、旋回スクロール４０の旋回スクロール鏡板４１の外径を大きくするためには、柱状部材１００を小さくする必要がある。このため、固定スクロール３０を主軸受６０に支持する柱状部材１００の剛性が低下する恐れがある。
このような理由により、本実施形態におけるスクロール圧縮機の構成によって、高い信頼性と高い効率を実現できる。
【００４９】
また、本実施形態では、固定スクロール３０の固定渦巻きラップ３２の内壁を、旋回スクロール４０の旋回渦巻きラップ４２の終端３２ｂ近くまで形成することで、固定渦巻きラップ３２の内壁と旋回渦巻きラップ４２の外壁とで形成される圧縮室５０Ａの閉じ込み容積と、固定渦巻きラップ３２の外壁と旋回渦巻きラップ４２の内壁とで形成される圧縮室５０Ｂの閉じ込み容積とを異ならせている。
本実施形態によれば、最大限の吸入ガスの閉じ込み容積を確保することで、圧縮比を高めることができるので、固定渦巻きラップ３２及び旋回渦巻きラップ４２の高さを低くできる。従って、固定スクロール３０が、仕切板２０と主軸受６０との間で軸方向に動くことができ、吐出空間３０Ｈの圧力によって固定スクロール３０を旋回スクロール４０に押し付けて、固定スクロール３０と旋回スクロール４０との密閉性を確保するスクロール圧縮機においては、固定渦巻きラップ３２及び旋回渦巻きラップ４２の高さが低い方が固定スクロール３０を安定させることができる。
また、本実施形態では、圧縮室５０Ａにおける吸入閉じ込み位置と、圧縮室５０Ｂにおける吸入閉じ込み位置とを、吸入部３８近傍に設けることで、吸入冷媒通路を最短化でき、受熱損失を低減できる。
【００５０】
また、本実施の形態のように、圧縮室５０Ａにおける吸入閉じ込み位置と、圧縮室５０Ｂにおける吸入閉じ込み位置とを吸入部３８近傍に設ける場合には、固定渦巻きラップ３２及び旋回渦巻きラップ４２の高さを、吸入部３８側が高く、吸入部３８から遠ざかるに従って徐々に低くなるようにスロープを設けることが好ましい。このように、固定渦巻きラップ３２及び旋回渦巻きラップ４２にスロープを設けることで、運転時の温度差に応じた隙間の最適化を図ることができる。
固定渦巻きラップ３２のスロープ量は、旋回渦巻きラップ４２のスロープ量よりも大きくする。固定渦巻きラップ３２の温度が旋回渦巻きラップ４２の温度よりも高いため、固定渦巻きラップ３２のスロープ量を旋回渦巻きラップ４２のスロープ量よりも大きくすることで、運転時の温度差に応じて隙間の最適化を図ることができる。
なお、固定渦巻きラップ３２及び旋回渦巻きラップ４２にスロープを設ける場合に、ラップの最外周部に少なくとも一つのフラット部を形成することが、ラップ高さの管理面で有効である。
固定渦巻きラップ３２の最大高さを、旋回渦巻きラップ４２の最大高さよりも大きくすることで、旋回スクロール４０の片当たりを防止できる。
【００５１】
また、本実施形態のスクロール圧縮機では、固定渦巻きラップ３２及び旋回渦巻きラップ４２の巻き終りにかけて固定渦巻きラップ３２及び旋回渦巻きラップ４２の厚みが小さくなることで固定渦巻きラップ３２及び旋回渦巻きラップ４２の剛性が低くなるが、本実施形態のような旋回スクロール４０に凸部４４ａを形成したことで、旋回スクロール４０のエッジ部４４と固定スクロール３０の内壁最外周部３２ｃとの片当りを防止できる。従って、片当りによる異常振動等で固定渦巻きラップ３２及び旋回渦巻きラップ４２の信頼性を低下させることもなくなり、結果として、高い性能と高い信頼性を両立することができる。
【００５２】
本実施形態のスクロール圧縮機では、図８に示すように、第１シール部材１４１は、第２シール部材１４２よりも、吐出空間３０Ｈ側に設置されており、第１シール部材１４１の第１シール直径Ｄ１は、密閉容器１０の内径Ｄ２の１０〜４０％の範囲になるようにしている。このように、高圧である吐出空間３０Ｈの軸方向投影面積を比較的小さくすることで、固定スクロール３０から見て旋回スクロール４０に向かう軸方向に、高圧空間のガス力による過剰な押し付けを防止できる。よって、幅広い運転範囲で高効率な運転を実現することができる。
【００５３】
また、本実施形態のスクロール圧縮機では、図１０に示すように、固定スクロール３０の固定渦巻きラップ３２の内壁と旋回スクロール４０の旋回渦巻きラップ４２の外壁とで形成される圧縮室５０Ａに連通する少なくとも１つ以上の第１バイパスポート３６Ａと、固定渦巻きラップ３２の外壁と旋回渦巻きラップ４２の内壁とで形成される圧縮室５０Ｂに連通する少なくとも１つ以上の第２バイパスポート３６Ｂとで形成されている。このように、両方の圧縮室５０Ａ、５０Ｂに、それぞれバイパスポート３６Ａ、３６Ｂを設けることで、両方の圧縮室５０Ａ、５０Ｂへの過剰圧縮による損失を低減できることに加え、バイパスポート３６Ａ、３６Ｂが連通する時の両方の圧縮室５０Ａ、５０Ｂ内の圧力が等しくなるために圧力バランスがとれる。よって、旋回スクロール４０の挙動が安定し、振動、騒音を低減させることができる。
また、本実施形態のスクロール圧縮機では、低圧空間１２に配置され、旋回スクロール４０を駆動させる回転軸７０に固定されたロータ８２と、密閉容器１０に固定されたステータ８１とから形成される電動要素８０を備える。また、電動要素８０は回転軸７０を回転数自在に制御可能なインバータ制御を備えている。
このように、インバータ制御にすることによって、圧縮機の冷凍能力を幅広く変化させることができるので、幅広い能力域に対しても高効率な運転を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、給湯機、温水暖房装置、空気調和装置などの電気製品に利用できる冷凍サイクル装置の圧縮機に有用である。
【符号の説明】
【００５５】
１０  密閉容器
１１  高圧空間
１２  低圧空間
２０  仕切板
２１  第２吐出ポート
３０  固定スクロール
３０Ｈ  吐出空間
３０Ｍ  中圧空間
３１  固定スクロール鏡板
３２  固定渦巻きラップ
３３  周壁
３４  フランジ
３５  第１吐出ポート
３６  バイパスポート
３６Ａ  第１バイパスポート
３６Ｂ  第２バイパスポート
３７  中圧ポート
３８  吸入部
３９  ボス部
４０  旋回スクロール
４１  旋回スクロール鏡板
４２  旋回渦巻きラップ
４３  ボス
４４  エッジ部
４４ａ  凸部
５０  圧縮室
６０  主軸受
６１  軸受部
６２  ボス収容部
６３  返送管
７０  回転軸
７１  偏心軸
７２  油路
７３  吸込口
７４  パドル
７５  給油口
８０  電動要素
９０  自転抑制部材（オルダムリング）
１００  柱状部材
１０１  スクロール側凹部
１０２  軸受側凹部
１１１  中圧逆止弁
１２１  バイパス逆止弁
１３１  吐出逆止弁
１４１  第１シール部材
１４２  第２シール部材
１５０  閉塞部材
【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】
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【国際調査報告】
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