(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
端板の一側面に立設された渦巻き状の壁体を有し、定位置に固定された固定スクロールと、
端板の一側面に立設された渦巻き状の壁体を有し、前記各壁体どうしをかみ合わせて自転を阻止されつつ公転旋回運動可能に支持された旋回スクロールとを備え、
前記各壁体の上縁は、複数の部位に分割されかつ該部位の高さが渦方向の中心側で低く外周端側で高くなる段付き形状とされ、
同じく前記各端板の一側面は、前記各部位に対応し、その高さが渦方向の中心側で高く外周端側で低くなる複数の部位を有する段付き形状とされたスクロール圧縮機において、
前記固定スクロールまたは前記旋回スクロールのいずれか一方の前記一側面のうち前記外周端側に位置する前記部位に配置されて前記旋回スクロールの旋回軸方向に移動自在な板体と、
該板体を必要に応じて前記固定スクロールまたは前記旋回スクロールのいずれか他方の前記壁体の上縁に押圧する押圧手段とを備え、
該押圧手段は、前記一方のスクロールの前記一側面のうち前記中心側に位置する前記部位をひとつの壁面として形成される圧縮室であって吐出されるまでの圧縮室内の圧力を、前記外周端側に位置する前記部位と前記板体との間に導入する導入路を備えることを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項２】
前記板体が、前記一方のスクロールを旋回軸方向視すると、前記外周端側に位置する前記部位と略一致する形状となっていることを特徴とする請求項１記載のスクロール圧縮機。
【請求項３】
前記板体を前記外周端側に位置する前記部位に引き寄せる方向に付勢する付勢手段を備えることを特徴とする請求項１または２記載のスクロール圧縮機。
【請求項４】
前記板体の移動範囲を規制するストッパを備えることを特徴とする請求項１、２または３記載のスクロール圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気調和装置や冷凍装置等に具備されるスクロール圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スクロール圧縮機は、固定スクロールと旋回スクロールとを渦巻き状の壁体どうしを組み合わせて配置し、固定スクロールに対し旋回スクロールを公転旋回運動させることで壁体間に形成される圧縮室の容積を漸次減少させて該圧縮室内の流体の圧縮を行うものである。
【０００３】
スクロール圧縮機の設計上の圧縮比は、圧縮室の最小容積（壁体どうしのかみ合いが外れて圧縮室が消滅する直前の容積）に対する、圧縮室の最大容積（壁体どうしがかみ合って圧縮室が形成された時点の容積）の比であり、次式（１）で表される。
Ｖi＝｛Ａ(θsuc)・Ｌ｝／｛Ａ(θtop)・Ｌ｝＝Ａ(θsuc)／Ａ(θtop)  …  （１）
（１）式において、Ａ(θ)は旋回スクロールの旋回角θに応じて容積を変化させる圧縮室の旋回面に平行な断面積を表す関数、θsucは圧縮室が最大容積となるときの旋回スクロールの旋回角、θtopは圧縮室が最小容積となるときの旋回スクロールの旋回角、Ｌは壁体どうしのラップ（重なり）長である。
【０００４】
従来、スクロール圧縮機の圧縮比Ｖiの向上を図るには、両スクロールの壁体の巻き数を増やして最大容積時の圧縮室の断面積Ａ(θ)を大きくする手法が採られてきた。しかしながら、壁体の巻き数を増やす従来の手法ではスクロールの外形が拡大して圧縮機自体が大型化するため、大きさの制限が厳しい自動車用等の空気調和装置には採用し難いという問題点があった。
【０００５】
上記の問題点を解決すべく、特公昭６０−１７９５６号には、固定スクロール、旋回スクロールともに壁体の渦巻き状の上縁を中心側が低く外周端側が高い段付き形状とし、さらにこの上縁の段付き形状に対応して、両スクロールともに端板の側面を中心側が高く外周端側が低い段付き形状としたスクロール圧縮機が提案されている。
【０００６】
上記スクロール圧縮機において、最大容積時の圧縮室のラップ長をＬｌ、最小容積時の圧縮室のラップ長をＬｓとすると、設計上の圧縮比Ｖi’は次式（２）で表される。
Ｖi’＝｛Ａ(θsuc)・Ｌｌ｝／｛Ａ(θtop)・Ｌｓ｝  …  （２）
（２）式においては、最大容積時の圧縮室のラップ長Ｌｌが最小容積時の圧縮室のラップ長Ｌｓよりも大きく、Ｌｌ／Ｌｓ＞１となるから、壁体の巻き数を増やさなくても、設計上の圧縮比を向上させることが可能である。
また、特開平４−３１１６９３号には、スクロールに段付き形状を採用し、外周側の漏れを低減する目的で、外周部ラップ先端にチップシールを備えた構造が開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のようにスクロールに段付き形状を採用したものに限らず、従来一般のスクロール圧縮機においては、吐出容量を可変に制御する技術が採用されることがある。これは、例えば空気調和装置において、定常な運転を行う間は起動運転時等と比べてさほど多くの冷媒搬送量を必要としないためである。
【０００８】
容量制御には、吸入した流体の一部を高圧側から低圧側に逃がして吐出容量を少なくする技術が採用されるのが一般的である。しかしながら、一旦は高圧に圧縮した流体の一部を高圧側から低圧側に逃がすとすれば、駆動源の動力損を生むことになり効率的でない。
【０００９】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、スクロールに段付き形状を採用したスクロール圧縮機において、駆動源の動力損を生むことなく容量制御を可能にしてスクロール圧縮機の性能を向上させることを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための手段として、次のような構成のスクロール圧縮機を採用する。
すなわち、請求項１記載のスクロール圧縮機は、端板の一側面に立設された渦巻き状の壁体を有し、定位置に固定された固定スクロールと、端板の一側面に立設された渦巻き状の壁体を有し、前記各壁体どうしをかみ合わせて自転を阻止されつつ公転旋回運動可能に支持された旋回スクロールとを備え、前記各壁体の上縁は、複数の部位に分割されかつ該部位の高さが渦方向の中心側で低く外周端側で高くなる段付き形状とされ、同じく前記各端板の一側面は、前記各部位に対応し、その高さが渦方向の中心側で高く外周端側で低くなる複数の部位を有する段付き形状とされたスクロール圧縮機において、前記固定スクロールまたは前記旋回スクロールのいずれか一方の前記一側面のうち前記外周端側に位置する前記部位に配置されて前記旋回スクロールの旋回軸方向に移動自在な板体と、該板体を必要に応じて前記固定スクロールまたは前記旋回スクロールのいずれか他方の前記壁体の上縁に押圧する押圧手段とを備え、該押圧手段は、前記一方のスクロールの前記一側面のうち前記中心側に位置する前記部位をひとつの壁面として形成される圧縮室であって吐出されるまでの圧縮室内の圧力を、前記外周端側に位置する前記部位と前記板体との間に導入する導入路を備えることを特徴とする。
【００１１】
このスクロール圧縮機において、容量制御を行う場合は押圧手段を作動させずに板体を旋回軸方向に移動自在とする。これにより、固定スクロールと旋回スクロールとからなるスクロール圧縮機構では、外周端側に位置して壁体が高い部分で両スクロールの壁体間に圧縮室を画成しようとしても、板体が圧を受けて動いてしまって流体の漏れを生じ、圧縮室は実際には圧縮を行わないまま中心側に向け進行してしまう。そして、中心側に位置して壁体が低い部分に至り壁体が高い部分を過ぎると、ようやく漏れのない圧縮室が画成されて圧縮が行われるようになる。これにより、圧縮が行われるようになってから吐出されるまでの圧縮室の容積変化が小さくなり、吐出容量が低減される。しかも、中心側に位置して壁体が低い部分に至るまでは圧縮室が画成されないから、流体を圧縮するための動力がかからない。
【００１２】
容量制御を行わない場合は押圧手段を作動させて板体を固定スクロールまたは旋回スクロールのいずれか他方の壁体の上縁に押圧する。これにより、外周端側に位置して壁体が高い部分でも、板体が圧縮室の一部をなして気密性を確保するので、外周端側から中心側に至るまで、漏れのない圧縮室が画成されて圧縮が行われる。この際、渦方向の中心側に位置して高圧となる圧縮室であって吐出されるまでの圧縮室内の圧力を、外周端側に位置する部位と板体との間に導入することにより、板体が、中心側より低圧となる圧縮室内の圧力に抗して押圧され、圧縮室の気密性が確保される。
【００１３】
請求項２記載のスクロール圧縮機は、請求項１記載のスクロール圧縮機において、前記板体が、前記一方のスクロールを旋回軸方向視すると、前記外周端側に位置する前記部位と略一致する形状となっていることを特徴とする。
【００１４】
このスクロール圧縮機においては、板体を、外周端側に位置する部位と略一致する形状とすることにより、容量制御を行わない場合に、外周端側に位置して壁体が高い部分に形成される圧縮室の気密性が確保される。しかも、他に駆動源を設けることなく板体を押圧することが可能である。
【００１５】
請求項３記載のスクロール圧縮機は、請求項１または２記載のスクロール圧縮機において、前記板体を前記外周端側に位置する前記部位に引き寄せる方向に付勢する付勢手段を備えることを特徴とする。
【００１６】
このスクロール圧縮機においては、付勢手段を設けて板体を外周端側に位置する部位に引き寄せることにより、容量制御を行うべく押圧手段による板体の押圧が解除された場合には、板体と相対する壁体との間に隙間が生まれる。これにより、外周端側では積極的に流体の漏れが生じて余計な圧の高まりが防止される。
【００１７】
請求項４記載のスクロール圧縮機は、請求項１、２または３記載のスクロール圧縮機において、前記板体の移動範囲を規制するストッパを備えることを特徴とする。
【００１８】
このスクロール圧縮機においては、ストッパを設けて板体の移動範囲を規制することにより、板体が相対する壁体に過剰に押圧されるのが阻止されるので、板体の変形や壁体との過剰な摩擦による熱の発生が抑えられる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明に係るスクロール圧縮機の実施形態を図１ないし図９に示して説明する。
図１は本発明に係るスクロール圧縮機の全体構成を示す断面図である。図において符号１１はハウジングを示しており、このハウジング１１は、カップ状に形成されたハウジング本体１１ａと、ハウジング本体１１ａの開口端側に固定された蓋板１１ｂとで構成されている。
【００２０】
ハウジング１１の内部には、固定スクロール１２および旋回スクロール１３からなるスクロール圧縮機構が配設されている。固定スクロール１２は、端板１２ａの一側面に渦巻き状の壁体１２ｂを立設された構成となっている。旋回スクロール１３は、固定スクロール１２と同様に端板１３ａの一側面に渦巻き状の壁体１３ｂを立設された構成となっており、特に壁体１３ｂは、固定スクロール１２側の壁体１２ｂと同一形状をなしている。また、壁体１２ｂ，１３ｂの上縁には、後述する圧縮室Ｃの気密性を高めるためのチップシール２７，２８が配設されている（これらチップシール２７，２８については後述する）。
【００２１】
固定スクロール１２は、ボルト１４によってハウジング本体１１ａに締結されている。旋回スクロール１３は、固定スクロール１２に対して相互に公転旋回半径だけ偏心しかつ１８０゜だけ位相をずらした状態で、壁体１２ｂ，１３ｂどうしをかみ合わせて組み付けられており、蓋板１１ｂと端板１３ａとの間に設けられた自転阻止機構１５によって自転を阻止されつつ公転旋回運動可能に支持されている。
【００２２】
蓋板１１ｂには、クランク１６ａを備える回転軸１６が貫通され、ベアリング１７ａ，１７ｂを介して蓋板１１ｂに回転自在に支持されている。
【００２３】
旋回スクロール１３側の端板１３ａの他端面の中央には、ボス１８が突設されている。ボス１８には、クランク１６ａの偏心部１６ｂが軸受１９およびドライブブッシュ２０を介して回動自在に収容されており、旋回スクロール１３は回転軸１６を回転させることによって公転旋回運動するようになっている。回転軸１６には、旋回スクロール１３に与えられたアンバランス量を打ち消すバランスウェイト２１が取り付けられている。
【００２４】
また、ハウジング１１の内部には、固定スクロール１２の周囲に吸入室２２が形成され、さらにハウジング本体１１ａの内底面と端板１２ａの他側面とに区画されて吐出キャビティ２３が形成されている。
【００２５】
ハウジング本体１１ａには、吸入室２２に向けて低圧の流体を導く吸入ポート２４が設けられ、固定スクロール１２側の端板１２ａの中央には、容積を漸次減少させながら中心に移動してきた圧縮室Ｃから吐出キャビティ２３に向けて高圧の流体を導く吐出ポート２５が設けられている。端板１２ａの他側面中央には、所定の大きさ以上の圧力が作用した場合にのみ吐出ポート２５を開く吐出弁２６が設けられている。
【００２６】
図２は固定スクロール１２、旋回スクロール１３それぞれの斜視図である。
固定スクロール１２側の壁体１２ｂは、その渦巻き状の上縁が２つの部位に分割され、かつ渦の中心側で低く外周端側で高い段付き形状となっている。旋回スクロール１３側の壁体１３ｂも、壁体１２ｂと同様に渦巻き状の上縁が２つの部位に分割され、かつ渦方向の中心側で低く外周端側で高い段付き形状となっている。
【００２７】
また、固定スクロール１２側の端板１２ａは、壁体１３ｂの上縁の各部位に対応し、一側面の高さが渦の中心で高く外周端で低くなる２つの部位を有する段付き形状となっている。旋回スクロール１３側の端板１３ａも、端板１２ａと同様に一側面の高さが渦方向の中心で高く外周端で低くなる２つの部位を有する段付き形状となっている。
【００２８】
壁体１２ｂの上縁は、中心寄りに設けられた低位の上縁１２ｃと外周端寄りに設けられた高位の上縁１２ｄの２つの部位に分けられ、隣り合う上縁１２ｃ，１２ｄ間には、両者を繋いで旋回面に垂直な連結縁１２ｅが存在している。壁体１３ｂの上縁も、壁体１２ｂと同様に中心寄りに設けられた低位の上縁１３ｃと外周端寄りに設けられた高位の上縁１３ｄの２つの部位に分けられ、隣り合う上縁１３ｃ，１３ｄ間には、両者を繋いで旋回面に垂直な連結縁１３ｅとが存在している。
【００２９】
また、端板１２ａの底面は、中心寄りに設けられた底の浅い底面１２ｆと外周端寄りに設けられた底の深い底面１２ｇの２つの部位に分けられ、隣り合う底面１２ｆ，１２ｇ間には、両者を繋いで垂直に切り立つ連結壁面１２ｈが存在している。端板１３ａの底面も、端板１２ａと同様に中心寄りに設けられた底の浅い底面１３ｆと外周端寄りに設けられた底の深い底面１３ｇの２つの部位に分けられ、隣り合う底面１３ｆ，１３ｇ間には、両者を繋いで垂直に切り立つ連結壁面１３ｈとが存在している。
【００３０】
連結縁１２ｅは、壁体１２ｂを旋回スクロール１３の方向から見ると壁体１２ｂの内外両側面に滑らかに連続し壁体１２ｂの肉厚に等しい直径を有する半円形をなしており、連結縁１３ｅも、連結縁１２ｅと同様に壁体１３ｂの内外両側面に滑らかに連続し壁体１３ｂの肉厚に等しい直径を有する半円形をなしている。
【００３１】
また、連結壁面１２ｈは、端板１２ａを旋回軸方向から見ると旋回スクロールの旋回に伴って連結縁１３ｅが描く包絡線に一致する円弧をなしており、連結壁面１３ｈも、連結壁面１２ｈと同様に連結縁１２ｅが描く包絡線に一致する円弧をなしている。
【００３２】
壁体１２ｂにおいて上縁１２ｄと連結縁１２ｅとが突き合う部分には、図３に示すようにリブ１２ｉが設けられている。リブ１２ｉは、応力集中を避けるため上縁１２ｄと連結縁１２ｅとに滑らかに連続する凹曲面をなして壁体１２ｂと一体に形成されている。壁体１３ｂにおいて上縁１３ｄ，１３ｅが突き合う部分にも、同様の理由で同形状のリブ１３ｉが設けられている。
【００３３】
端板１２ａにおいて底面１２ｇと連結壁面１２ｈとが突き合う部分にも、肉盛りしたようにリブ１２ｊが設けられている。リブ１２ｊは、応力集中を避けるため底面１２ｇと連結壁面１２ｈとに滑らかに連続する凹曲面をなして壁体１２ｂと一体に形成されている。端板１３ａにおいて底面１３ｇと連結壁面１３ｈとが突き合う部分にも、同様の理由で同形状のリブ１３ｊが設けられている。
【００３４】
壁体１２ｂにおいて上縁１２ｃ，１２ｅが突き合う部分、および壁体１３ｂにおいて上縁１３ｃ，１３ｅが突き合う部分は、組み付け時にリブ１３ｊ，１２ｊとの干渉を避けるためにそれぞれ面取りされている。
【００３５】
さらに、壁体１２ｂの上縁１２ｃ，１２ｄにはチップシール２７ｃ，２７ｄが、連結縁１２ｅにはチップシール（シール部材）２７ｅがそれぞれ配設されている。壁部１３の各上縁１３ｃにはチップシール２８ｃが、連結縁１３ｅにはチップシール（シール部材）２８ｅがそれぞれ配設されている。
【００３６】
チップシール２７ｃ，２７ｄは渦巻き状をなし、上縁１２ｃに渦方向に沿って形成された溝１２ｋ，１２ｌに嵌合されており、圧縮機の運転時には溝１２ｋ，１２ｌに導入される高圧の流体により背圧を受け、底面１３ｆ，１３ｇに押し当てられてシールとしての機能を発揮する。
【００３７】
チップシール２８ｃも渦巻き状をなし、上縁１３ｃに渦方向に沿って形成された溝１３ｋに嵌合されており、圧縮機の運転時には溝１３ｋに導入される高圧の流体により背圧を受け、底面１２ｆに押し当てられてシールとしての機能を発揮する。
【００３８】
チップシール２７ｅは棒状をなし、連結縁１２ｅに沿って形成された溝１２ｍに嵌合されるとともに溝１２ｍからの離脱を防止する構造を採用されており、圧縮機の運転時には後述するように図示しない付勢手段によって連結壁面１３ｈに押し当てられてシールとしての機能を発揮する。チップシール２８ｅも、チップシール２７ｅと同様に連結縁１３ｅに沿って形成された溝１３ｍに嵌合されるとともに溝１３ｍからの離脱を防止する構造を採用されており、圧縮機の運転時には図示しない付勢手段によって連結壁面１２ｈに押し当てられてシールとしての機能を発揮する。
【００３９】
固定スクロール１２に旋回スクロール１３を組み付けると、低位の上縁１２ｃが底の浅い底面１３ｆに当接し、高位の上縁１２ｄが底の深い底面１３ｇに当接する。同時に、低位の上縁１３ｃが底の浅い底面１２ｆに当接するが、高位の上縁１３ｄは底の深い底面１２ｇには当接しない。これは、底面１２ｇが端板１３ａから上縁１３ｅまでの高さよりも深くなるように形成されているためで、これによって底面１２ｇと上縁１３ｅとの間には空間２９が設けられ、この空間２９には底面１２ｇに沿って板体３０が配設されることになる（図１参照）。
【００４０】
板体３０は、均一な厚さに形成されて十分な剛性を備えて旋回軸方向から見ると底面１２ｇにほぼ一致する形状をなしており、渦をまく壁体１２ｂ間にはめ込まれ、旋回軸方向に移動自在となっている（ただしその移動可能な範囲は、旋回スクロール１３を組み合わせることで底面１２ｇと壁体１３ｂの間に限定される）。
【００４１】
固定スクロール１２と旋回スクロール１３とを組み合わせたスクロール圧縮機構には、板体３０を壁体１３ｂの上縁１３ｄに押圧する押圧手段３１が設けられている。押圧手段３１は、図４に示すように、底面１２ｆをひとつの壁面として渦方向の中心側に画成される圧縮室内の流体を空間２９における板体３０の背面側に導入する導入路３２を備えている。導入路３２の一部は、固定スクロール１２の端板１２ａを穿って形成されている。
【００４２】
導入路３２には、路内の流体を外部に逃がす排出管３３が接続されており、導入路３２と排出管３３との接続部分には、必要に応じて導入路３２を開閉するとともに導入路３２を閉じたときに空間２９側の流体を外部に逃がす三方弁（開閉弁）３４が設けられている。三方弁３４は、圧縮機の運転状態を制御する制御部３７に制御され、容量制御を行わない場合は導入路３２を開くとともに排出管３３を閉じ、容量制御を行う場合には導入路３２を閉じるとともに排出管３３を開く、といった作動をする。
【００４３】
板体３０と底面１２ｇとの間には、板体３０を底面１２ｇに引き寄せる方向に付勢するバネ体（付勢手段）３５が設けられている。バネ体３５には、耐食性に富む材質のものが使用されている。バネ体３５は、容量制御を行わない場合は空間２９に導入される流体の圧力に屈して伸張し、板体３０を壁体１３ｂの上縁１３ｄに押し当てることを許容するが、容量制御を行う場合には板体３０を底面１２ｇに引き寄せて上縁１３ｄとの間に積極的に隙間を形成する。
【００４４】
板体３０には、旋回軸方向の移動範囲を規制するストッパ３６が設けられている。ストッパ３６はボルト部３６ａの基端に膨出部３６ｂが設けられたもので、板体３０に厚さ方向に形成された貫通孔３０ａにボルト部３６ａを通し、さらにこのボルト部３６ａを固定スクロール１２の端板１２ａに形成したネジ穴３７に螺着されている。なお、板体３０の貫通孔３０ａには、膨出部３６ｂの張り出し分を吸収して板体３０が壁体１３ｂの上縁１３ｄに当接させるように、段付き形状が採用されている。
【００４５】
容量制御を行わない場合、板体３０が押圧手段３１の作動により壁体１３ｂの上縁１３ｄに押し当てられてシールとして機能するため、両スクロール間には向かい合う端板１２ａ，１３ａと壁体１２ｂ，１３ｂとに区画されて圧縮室Ｃが画成される（図５〜図８参照）。
【００４６】
圧縮室Ｃは旋回スクロール１３の公転旋回運動に伴い外周端から中心に向けて移動するが、連結縁１２ｅは、壁体１２ｂ，１３ｂの当接点が連結縁１２ｅよりも外周端寄りに存在する間は壁体１２を挟んで隣接する圧縮室Ｃ（一方は密閉状態にない）間で流体の漏れが生じないように連結壁面１３ｈに摺接し、壁体１２ｂ，１３ｂの当接点が連結縁１２ｅよりも外周端寄りに存在しない間は壁体１２を挟んで隣接する圧縮室Ｃ（共に密閉状態にある）間で均圧を図るべく連結壁面１３ｈには摺接しないようになっている。
【００４７】
連結縁１３ｅも同様に、壁体１２ｂ，１３ｂの当接点が連結縁１３ｅよりも外周端寄りに存在する間は壁体１３を挟んで隣接する圧縮室Ｃ（一方は密閉状態にない）間で流体の漏れが生じないように連結壁面１２ｈに摺接し、壁体１２ｂ，１３ｂの当接点が連結縁１３ｅよりも外周端寄りに存在しない間は壁体１３を挟んで隣接する圧縮室Ｃ（共に密閉状態にある）間で均圧を図るべく連結壁面１２ｈには摺接しないようになっている。なお、連結縁１２ｅと連結壁面１３ｈ、および連結縁１３ｅと連結壁面１２ｈの摺接は、旋回スクロール１３が１／２回転する間で同期して起こる。
【００４８】
容量制御を行う場合、板体３０はバネ体３５の作動により底面１２ｇに引き寄せられてシールとしての機能を失うため、壁体１２ｂ，１３ｂの外周端から連結壁面１２ｈ，１３ｈに至るまでは気密性を備える圧縮室Ｃは画成されず、連結壁面１２ｈ，１３ｈを過ぎた時点で初めて気密性を備える圧縮室Ｃが画成される。
【００４９】
上記のように構成されたスクロール圧縮機について、容量制御を行わない場合の流体圧縮の過程を図５ないし図８に示して順に説明する。
【００５０】
図５に示す状態では、壁体１２ｂの外周端が壁体１３ｂの外側面に当接するとともに、壁体１３ｂの外周端が壁体１２ｂの外側面に当接し、端板１２ａ，１３ａ、壁体１２ｂ，１３ｂ間に流体が封入され、スクロール圧縮機構の中心を挟んで正対した位置に、最大容積の圧縮室Ｃが２つ画成される。この時点では、連結縁１２ｅと連結壁面１３ｈ、連結縁１３ｅと連結壁面１２ｈは摺接しているが、直後に解消される。
【００５１】
図５の状態から旋回スクロール１３がπ／２だけ旋回し図６に示す状態に至る過程では、圧縮室Ｃが密閉状態を保ちながら中心に向けて進行し、漸次容積を減少させて流体を圧縮し、圧縮室Ｃに先行する圧縮室Ｃ0も密閉状態を保ちながら中心に向けて進行し、漸次容積を減少させて引き続き流体を圧縮する。この過程では、連結縁１２ｅと連結壁面１３ｈ、連結縁１３ｅと連結壁面１２ｈそれぞれの摺接が解消されており、壁体１３を挟んで隣接する２つの圧縮室Ｃが連通状態となって均圧される。
【００５２】
図６の状態から旋回スクロール１３がπ／２だけ旋回し図７に示す状態に至る過程では、圧縮室Ｃが密閉状態を保ちながら中心に向けて進行し、漸次容積を減少させてさらに流体を圧縮し、圧縮室Ｃに先行する圧縮室Ｃ0も密閉状態を保ちながら中心に向けて進行し、漸次容積を減少させて引き続き流体を圧縮する。この過程でも、連結縁１２ｅと連結壁面１３ｈ、連結縁１３ｅと連結壁面１２ｈそれぞれの摺接は解消されており、隣接する２つの圧縮室Ｃ間の均圧は継続される。
【００５３】
図７に示す状態では、外周端に近い壁体１２ｂの内側面とその内方に位置する壁体１３ｂの外側面との間には後に圧縮室となる空間ｃが画成され、同じく外周端に近い壁体１３ｂの内側面とその内方に位置する壁体１２ｂの外側面との間にも後に圧縮室となる空間ｃが画成され、空間ｃには吸入室２２から低圧の流体が流入する。この時点で、連結縁１２ｅは連結壁面１３ｈに、連結縁１３ｅは連結壁面１２ｈにそれぞれに摺接を開始し、空間ｃに先行する圧縮室Ｃの密閉状態を保つようになる。
【００５４】
図７の状態から旋回スクロール１３がπ／２だけ旋回し図８に示す状態に至る過程では、空間ｃが大きさを拡大しながらスクロール圧縮機構の中心に向けて進行し、空間ｃに先行する圧縮室Ｃも密閉状態を保ちながら中心に向けて進行し、漸次容積を減少させて流体を圧縮する。この過程では、連結縁１２ｅと連結壁面１３ｈ、連結縁１３ｅと連結壁面１２ｈそれぞれの摺接が継続されており、空間ｃとの間を封止して圧縮室Ｃの密閉状態が保たれる。
【００５５】
図８の状態から旋回スクロール１３がさらにπ／２だけ旋回し再び図５に示す状態に至る過程では、空間ｃがさらに大きさを拡大しながらスクロール圧縮機構の中心に向けて進行し、空間ｃに先行する圧縮室Ｃも密閉状態を保ちながら中心に向けて進行し、漸次容積を減少させて流体を圧縮し、最終的に最小容積となる。この過程でも、連結縁１２ｅと連結壁面１３ｈ、連結縁１３ｅと連結壁面１２ｈそれぞれの摺接は継続されており、空間ｃとの間を封止して圧縮室Ｃの密閉状態が保たれる。
【００５６】
最大容積から最小容積（吐出弁２６開放時の容積）に至る圧縮室Ｃの大きさの変遷は、図５における圧縮室Ｃ→図６における圧縮室Ｃ→図７における圧縮室Ｃ→図８における圧縮室Ｃと見なせる。ここで、それぞれの状態における圧縮室を展開した形状を図９に示す。
【００５７】
最大容積となる（ａ）の状態では、圧縮室は旋回軸方向の幅が途中で狭くなる異形の短冊状をなし、その幅はスクロール圧縮機構の外周端側では底面１２ｇから上縁１２ｄまでの壁体１２ｂの高さ（もしくは底面１３ｇから上縁１３ｄまでの壁体１３ｂの高さ）にほぼ等しいラップ長Ｌｌとなり、中心側では底面１２ｆから上縁１２ｃまでの高さ（もしくは底面１３ｆから上縁１３ｃまでの壁体１３ｂの高さ）にほぼ等しいラップ長Ｌｓ（＜Ｌｌ）となる。
【００５８】
（ｂ）の状態では、圧縮室は（ａ）の状態と同じく幅が途中で狭くなる異形の短冊状をなすが、（ａ）の状態と比較して旋回方向の長さが短くなるとともに、ラップ長Ｌｌの部分が短く、ラップ長Ｌｓの部分が長くなる。
【００５９】
（ｃ）の状態では、圧縮室は中心側に移動することで旋回方向の長さがさらに短くなる。しかもラップ長Ｌｌの部分が消滅してしまい、幅が均一（ラップ長Ｌｓ）な短冊状となる。
【００６０】
最小容積となる（ｄ）の状態では、圧縮室は（ｃ）の状態と同じく幅が均一な短冊状をなすが、（ｃ）の状態と比較して旋回方向の長さが短くなる。この後は吐出弁２６が開放して流体が吐出される。
【００６１】
上記スクロール圧縮機においては、圧縮室の容積変化が、従来のように旋回面に平行な断面積の減少のみによって引き起こされるのではなく、図７に示したように旋回軸方向の幅の減少と断面積の減少とによって相乗的に引き起こされる。
【００６２】
したがって、壁体１２ｂ，１３ｂを段付き形状とし、スクロール圧縮機構の外周端寄りと中心寄りとで壁体１２ｂ，１３ｂのラップ長を変化させ、圧縮室Ｃの最大容積を大きくしたり最小容積を小さくしたりすることで、壁体どうしのラップ長が一定である従来のスクロール圧縮機に比べて圧縮比を向上させることができる。
【００６３】
また、上記スクロール圧縮機において、容量制御を行う場合は、板体３０がシールとしての機能を果たさないことから、連結壁面１２ｈ，１３ｈよりも外周端側では気密性を備える圧力室が画成されず、先行する圧縮室Ｃ0がこの時点で初めて気密性を備えて画成される。したがって、圧縮が行われるようになってから吐出されるまでの圧縮室Ｃの容積変化が小さくなり、吐出容量が低減される。しかも、圧縮室Ｃが連結壁面１２ｈ，１３ｈを過ぎるまでは流体を圧縮するための動力がかからないと見なせるので、容量制御を行う場合において圧縮機を駆動するための動力が小さくすることができ、従来は無駄に消費していた動力損をなくして運転効率を高めることができる。
【００６４】
また、容量制御を行わない場合は、連続壁面１２ｈ，１３ｈよりも中心側に画成されて高圧となる圧縮室Ｃ内の圧力を導入路３２を通じて空間２９に導入することにより、板体３０が、バネ体３５の付勢力、ならびに連続壁面１２ｈ，１３ｈよりも外周端側に画成されて低圧となる圧縮室Ｃ内の圧力に抗して押圧され、圧縮室Ｃの気密性が確保されるので、圧縮効率を高めて圧縮機の性能を向上させることができる。しかも、他に駆動源を設けることなく板体を押圧することが可能である。
【００６５】
さらに、バネ体３５を設けて板体３０を底面１２ｇに引き寄せることにより、容量制御を行うべく押圧手段３１による板体３０の押圧が解除された場合には、板体３０と相対する壁体１３ｂとの間に隙間が生まれ、外周端側では積極的に流体の漏れが生じて余計な圧の高まりが防止されるので、無駄な動力の消費をなくして運転効率を高めることができる。
【００６６】
加えて、ストッパ３６を設けて板体３０の移動範囲を規制することにより、板体３０が壁体１３ｂに過剰に押圧されるのが阻止され、板体３０の変形や壁体１３ｂとの過剰な摩擦による熱の発生が抑えられるので、圧縮機の安定した運転が可能になる。
【００６７】
なお、本実施形態においては固定スクロール１２側に板体３０を配設したが、旋回スクロール１３側に板体３０を配設した構成としてもよい。また、本実施形態においては板体３０の移動範囲を規制するストッパ３６を設けたが、板体３０は底面１２ｇと壁体１３ｂの上縁１３ｄとによって移動範囲を規制されているので、ストッパは必ずしも設けなくてよい。
【００６８】
本実施形態においては連結縁１２ｅ，１３ｅが旋回スクロール１３の旋回面に垂直に形成され、これに対応して連結壁面１２ｈ，１３ｈも旋回面に垂直に形成されているが、連結縁１２ｅ，１３ｅ、連結壁面１２ｈ，１３ｈは互いの対応関係を守っていれば旋回面に垂直である必要はなく、例えば旋回面に対して傾斜するように形成しても構わない。
【００６９】
本実施形態においては固定スクロール１２、旋回スクロール１３とともに１つの段差を有する段付き形状を採用したが、本発明に係るスクロール圧縮機は段差を複数有するものについても実施可能である。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る請求項１記載のスクロール圧縮機によれば、容量制御を行う場合、押圧手段を作動させずに板体を旋回軸方向に移動自在とすることにより、固定スクロールと旋回スクロールとからなるスクロール圧縮機構では、外周端側に位置して壁体が高い部分では両スクロールの壁体間に圧縮室は画成されず、中心側に位置して壁体が低い部分に至り、連結壁面を過ぎて初めて圧縮室が画成されるので、圧縮が行われるようになってから吐出されるまでの圧縮室の容積変化が小さくなり、吐出容量が低減される。しかも、圧縮室が連結壁面を過ぎるまでは流体を圧縮するための動力がかからない。つまり、容量制御を行う場合において圧縮機を駆動するための動力を小さくすることができ、従来は無駄に消費していた動力損をなくして運転効率を高めることができる。また、容量制御を行わない場合、渦方向の中心側に位置して高圧となる圧縮室であって吐出されるまでの圧縮室内の圧力を、外周端側に位置する部位と板体との間に導入することにより、板体が、中心側より低圧となる圧縮室内の圧力に抗して押圧され、圧縮室の気密性が確保されるので、圧縮効率を高めて圧縮機の性能を向上させることができる。
【００７１】
請求項２記載のスクロール圧縮機によれば、板体を、外周端側に位置する部位と略一致する形状とすることにより、容量制御を行わない場合に、外周端側に位置して壁体が高い部分に画成される圧縮室の気密性が確保されるので、圧縮効率を高めて圧縮機の性能を向上させることができる。しかも、他に駆動源を設けることなく板体を押圧することが可能である。
【００７２】
請求項３記載のスクロール圧縮機によれば、付勢手段を設けて板体を外周端側に位置する部位に引き寄せることにより、容量制御を行うべく押圧手段による板体の押圧が解除された場合には、板体と相対する壁体との間に隙間が生まれ、流体の漏れを生じ易くなり、外周端側では積極的に流体の漏れが生じて余計な圧の高まりが防止されるので、無駄な動力の消費をなくして圧縮機の運転効率を高めることができる。
【００７３】
請求項４記載のスクロール圧縮機によれば、ストッパを設けて板体の移動範囲を規制することにより、板体が相対する壁体に過剰に押圧されるのが阻止され、板体の変形や壁体との過剰な摩擦による熱の発生が抑えられるので、圧縮機の安定した運転が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係るスクロール圧縮機の実施形態を示す側断面図である。
【図２】  固定スクロール、旋回スクロールそれぞれの斜視図である。
【図３】  上縁と連結縁との間に設けられるリブ、および底面と連結壁面との間に設けられるリブを示す側断面図である。
【図４】  固定スクロールと板体、ならびに押圧手段を示す側断面図である。
【図５】  スクロール圧縮機の駆動時における流体圧縮の過程を示す状態説明図である。
【図６】  同じく、スクロール圧縮機の駆動時における流体圧縮の過程を示す状態説明図である。
【図７】  同じく、スクロール圧縮機の駆動時における流体圧縮の過程を示す状態説明図である。
【図８】  同じく、スクロール圧縮機の駆動時における流体圧縮の過程を示す状態説明図である。
【図９】  最大容積から最小容積に至る圧縮室の大きさの変遷を示す状態説明図である。
【符号の説明】
１２  固定スクロール
１２ａ  端板
１２ｂ  壁体
１２ｃ，１２ｄ  上縁
１２ｅ  連結縁
１２ｆ  底面
１２ｈ  連結壁面
１３  旋回スクロール
１３ａ  端板
１３ｂ  壁体
１３ｃ，１３ｄ  上縁
１３ｅ  連結縁
１３ｆ  底面
１３ｈ  連結壁面
２９  空間
３０  板体
３１  押圧手段
３２  導入路
３３  排出管
３４  三方弁（開閉弁）
３５  バネ体（付勢手段）
３６  ストッパ
【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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