(57)【要約】【課題】揺動スクロールの不安定な挙動を低減するようにしたスクロール圧縮機を提供する。【解決手段】圧縮機１００は、固定スクロールがインボリュート曲線形状の渦巻体４Ｃと、渦巻体４Ｃの両端面に設けられる２個の鏡板（上部鏡板４Ａ、下部鏡板４Ｂ）と、で構成されており、揺動スクロール５が固定スクロール４の２個の鏡板の間に配置され、主軸７を軸支する揺動軸受５ａが形成されたインボリュート曲線状の渦巻体で構成されている。【選択図】図１
2012036876.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定スクロール及び揺動スクロールを有し、前記固定スクロールに対して前記揺動スクロールが主軸により回転駆動されることで吸入された冷媒を圧縮する圧縮機構部を備えたスクロール圧縮機であって、
前記固定スクロールは、
インボリュート曲線形状の渦巻体と、前記渦巻体の両端面に設けられる２個の鏡板と、で構成されており、
前記揺動スクロールは、
前記固定スクロールの２個の鏡板の間に配置され、前記主軸を軸支する軸受が形成されたインボリュート曲線状の渦巻体で構成されている
ことを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項２】
前記揺動スクロールと前記固定スクロールの一方の鏡板との間に、前記揺動スクロールの自転運動を防止するオルダムリングを配置している
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】
前記固定スクロールの渦巻体は、
前記２個の鏡板と別体、あるいは、１つの鏡板と一体に形成されている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のスクロール圧縮機。
【請求項４】
固定スクロール及び揺動スクロールを有し、前記固定スクロールに対して前記揺動スクロールが主軸により回転駆動されることで吸入された冷媒を圧縮する圧縮機構部を備えたスクロール圧縮機であって、
前記揺動スクロールは、
インボリュート曲線形状の渦巻体と、前記渦巻体の両端面に設けられる２個の鏡板と、で構成されており、
前記固定スクロールは、
前記揺動スクロールの２個の鏡板の間に配置され、前記主軸を軸支する軸受が形成されたインボリュート曲線状の渦巻体で構成されている
ことを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項５】
前記揺動スクロールの鏡板と前記固定スクロールを固定するフレームとの間に、前記揺動スクロールの自転運動を防止するオルダムリングを配置している
ことを特徴とする請求項４に記載のスクロール圧縮機。
【請求項６】
前記揺動スクロールの渦巻体は、
前記２個の鏡板と別体、あるいは、１つの鏡板と一体に形成されている
ことを特徴とする請求項４又は５に記載のスクロール圧縮機。
【請求項７】
前記圧縮機構部をシェル内に収納配置している
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機。
【請求項８】
前記圧縮機構部の一部をシェル内に収納し、前記圧縮機構部の他の一部を前記シェルとは異なる密閉容器に配置している
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項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、たとえば空気調和装置、給湯機又は冷凍装置等のヒートポンプ装置の一構成要素として搭載されるスクロール圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、たとえば空気調和装置、給湯機又は冷凍装置等のヒートポンプ装置の一構成要素として搭載されるスクロール圧縮機が開示されている。一般的なスクロール圧縮機は、圧縮部及び駆動部を備えている。この圧縮部は、スクロール圧縮機のシェル（密閉容器）に対して固定されている１つの固定スクロールと、その固定スクロールに対して偏心旋回運動をする１つの揺動スクロールと、で構成されている（たとえば、特許文献１参照）。各スクロールは、鏡板と、その鏡板片側に設けられたインボリュート曲線状の１つの渦巻体（スクロール歯）と、で構成されている。
【０００３】
また、２つの固定スクロールと１つの揺動スクロールとを備えたスクロール圧縮機が提案されている（たとえば、特許文献２及び３参照）。このようなスクロール圧縮機では、固定スクロールが鏡板とその鏡板片側に設けられたインボリュート曲線状の１つの渦巻体で構成され、揺動スクロールが鏡板とその鏡板両側に設けられたインボリュート曲線状の２つの渦巻体、または、揺動スクロールが鏡板とその鏡板を貫通するように設けられたインボリュート曲線状の１つの渦巻体で構成されていることが一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０５−７９４７７号公報（たとえば、第３頁等）
【特許文献２】特開昭５７−７６２０２号公報（たとえば、第４頁等）
【特許文献３】特開平８−２００２４２号公報（たとえば、第４頁等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載されているスクロール圧縮機のような揺動スクロールの鏡板の片側に設けられた一対の渦巻体で構成される圧縮構造（片面スクロール構造）では、圧縮ガスによる渦巻同士の反発力に対し、揺動スクロールの旋回方向に支えるジャーナル軸受と、その旋回平面に対し垂直方向（軸方向）に支えるスラスト軸受と、が設けてある。従来から、スクロール圧縮機の高効率化を目指すためにも、これらの軸受での摺動損失低減が大きな問題になっていた。
【０００６】
特に、スラスト軸受では、圧縮ガスによる渦巻同士の軸方向の反発力（スラスト荷重）を支えるだけでなく、ユニット制御によるガス圧変動や周波数変動によって転覆やばたつき等が発生する揺動スクロールの不安定な姿勢をも支えることになる。そのため、良好な潤滑状態を維持するのが難しく、大きな摺動ロスが発生することにもなっていた。また、摺動状態悪化による軸受焼付きにより、スクロール圧縮機の故障に繋がってしまう事態もあった。
【０００７】
一方、特許文献２や特許文献３に記載されているスクロール圧縮機のような揺動スクロールの鏡板の両側に設けられた二対の渦巻体で構成される圧縮構造（両面スクロール構造）では、揺動スクロールの鏡板を挟んで対称に圧縮室が形成されるため、揺動スクロールに発生するスラスト荷重を基本的にはキャンセルすることができる。しかしながら、加工・組立の精度ばらつきや温度分布・流路抵抗等により圧縮過程で対称の圧縮室に圧力差が生じるため、揺動スクロールの動作が不安定となって片当たりや局部摺動による損失が発生していた。
【０００８】
特に、動作圧力が高い冷媒を用いた場合は、その圧力差が顕著になり、発生したスラスト荷重により大きな摺動損失が生じる問題があった。また、両面スクロール構造は、片面スクロール構造よりも圧縮室の数が単純に倍になるため、漏れ隙間の増加による漏れ損失の増大により、圧縮効率の低下が問題になっていた。さらに、このような揺動スクロールには、鏡板を挟んで渦巻体を対称に（または同一加工基準を設けて）切削する高精度な加工や加工設備が求められるため、非常に高価になるという問題もあった。
【０００９】
本発明は、以上のような問題のうち少なくとも１つを解決するためになされたもので、揺動スクロールの不安定な挙動を低減するようにしたスクロール圧縮機を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るスクロール圧縮機は、固定スクロール及び揺動スクロールを有し、吸入された冷媒を圧縮する圧縮機構部を備えたスクロール圧縮機であって、前記固定スクロールは、インボリュート曲線形状の渦巻体と、前記渦巻体の両端面に設けられる２個の鏡板と、で構成されており、前記揺動スクロールは、前記固定スクロールの２個の鏡板の間に配置され、主軸を軸支する軸受が形成されたインボリュート曲線状の渦巻体で構成されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係るスクロール圧縮機は、固定スクロール及び揺動スクロールを有し、吸入された冷媒を圧縮する圧縮機構部を備えたスクロール圧縮機であって、前記揺動スクロールは、インボリュート曲線形状の渦巻体と、前記渦巻体の両端面に設けられる２個の鏡板と、で構成されており、前記固定スクロールは、前記揺動スクロールの２個の鏡板の間に配置され、主軸を軸支する軸受が形成されたインボリュート曲線状の渦巻体で構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係るスクロール圧縮機によれば、揺動スクロールの不安定な挙動を低減することができ、信頼性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機の概略構成の一例を示す概略縦断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機の圧縮機構部の分解状態を模式的に示す分解斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機の圧縮機構部のメリットを説明するための説明図である。
【図４】圧力が作用した場合における圧縮室を説明するための説明図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機の圧縮機構部の圧縮室を説明するための概略平面図である。
【図６】揺動スクロールの位置決めを説明するための説明図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機の圧縮機構部の圧縮室の径方向における冷媒の漏れを説明するための説明図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機の圧縮機構部の圧縮室の周方向における冷媒の漏れを説明するための説明図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係るスクロール圧縮機の概略構成の一例を示す概略縦断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態３に係るスクロール圧縮機の概略構成の一例を示す概略縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
実施の形態１.
図１は、本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機（以下、圧縮機１００と称する）の概略構成の一例を示す概略縦断面図である。図１に基づいて、圧縮機１００の構成及び動作について説明する。この圧縮機１００は、たとえば冷蔵庫や冷凍庫、自動販売機、空気調和機、冷凍装置、給湯器等の冷凍サイクル装置の一構成要素となるものである。なお、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。
【００１５】
この圧縮機１００は、冷凍サイクルを循環する冷媒を吸入し、圧縮して高温高圧の状態として吐出させるものである。圧縮機１００は、圧縮機構部１６と駆動機構部１７とを有している。この圧縮機構部１６及び駆動機構部１７は、シェル（密閉容器）１内に収納されている。このシェル１は、圧力容器となっている。図１に示すように、圧縮機構部１６がシェル１の上側に配置され、駆動機構部１７がシェル１の下側に配置されている。シェル１の底部は、冷凍機油２０を貯留する油だめ１９となっている。また、シェル１には、冷媒ガスを吸入するための吸入管１０と、冷媒ガスを吐出するための吐出管１１とが連接されている。さらに、シェル１の内側には、ステーター２、フレーム３、及び、サブフレーム９が固定されている。
【００１６】
圧縮機構部１６は、駆動機構部１７により駆動され、吸入管１０から吸入した冷媒ガスを圧縮してシェル１内の吐出空間１５に吐出穴４ａを介して排出する機能を有している。この圧縮機構部１６は、固定スクロール４と、揺動スクロール５と、オルダムリング６と、で概略構成されている。なお、吐出空間１５は、圧縮機１００内部の上方空間に形成されており、高圧空間となっている。そして、吐出空間１５に排出された冷媒ガスは、吐出空間１５に連通している吐出管１１から圧縮機１００の外部に吐出されることになる。
【００１７】
固定スクロール４は、上部鏡板４Ａと、下部鏡板４Ｂと、上部鏡板４Ａと下部鏡板４Ｂに挟持されるインボリュート曲線形状の渦巻体（スクロール歯）４Ｃと、で構成されている。この固定スクロール４は、フレーム３に固定されてシェル１内に設置されるようになっている。上部鏡板４Ａには、圧縮された冷媒ガスを吐出するための吐出穴４ａが貫通形成されている。この吐出穴４ａの形成位置を特に限定するものではないが、たとえば上部鏡板４Ａの略中央部等に形成するとよい。下部鏡板４Ｂの外周側には、揺動スクロール５の自転防止機構として機能するオルダムリング６の下部爪部６ａが噛み合うように装着される形状のオルダム溝４ｂが形成されている。
【００１８】
揺動スクロール５は、固定スクロール４に対して自転運動することなく公転運動を行なうようになっている。揺動スクロール５は、固定スクロール４の上部鏡板４Ａと下部鏡板４Ｂとの間に配置されるようになっている。この揺動スクロール５は、固定スクロール４の渦巻体４Ｃと互いに噛み合うようなインボリュート曲線形状の渦巻体で構成されている。つまり、揺動スクロール５は、固定スクロール４の渦巻体４Ｃに噛み合うようにされた後、上部鏡板４Ａと下部鏡板４Ｂとで挟み込まれるようになっているのである。そして、揺動スクロール５と渦巻体４Ｃとの間には、相対的に容積が変化する圧縮室１８が形成される。
【００１９】
揺動スクロール５の中央付近には、主軸７の先端に予め設けられた偏心ピン部７ａが嵌入（係合）され、この偏心ピン部７ａを回転自在に支持する揺動軸受５ａが設けられている。また、揺動スクロール５の外周付近には、オルダムリング６の上部爪部６ｂが噛み合うように装着されるオルダム溝５ｂが形成されている。なお、固定スクロール４及び揺動スクロール５の構成、作用、及び効果については、図２〜図８で詳細に説明するものとする。
【００２０】
オルダムリング６は、固定スクロール４と揺動スクロール５との間、正確には下部鏡板４Ｂの上面と揺動スクロール５の下面との間に配設され、揺動スクロール５の偏心旋回運動中における自転運動を阻止する機能を有している。オルダムリング６を配設することで、揺動スクロール５の自転運動を阻止し、公転運動を可能とすることができる。なお、オルダムリング６の下面には下部爪部６ａが、オルダムリング６の上面に上部爪部６ｂが、それぞれ２つずつ設けられている。
【００２１】
駆動機構部１７は、圧縮機構部１６の揺動スクロール５を駆動する機能を果たすようになっている。つまり、駆動機構部１７が主軸７を介して揺動スクロール５を駆動することによって、圧縮機構部１６で冷媒ガスを圧縮するようになっている。駆動機構部１７は、主軸７に固定されたローター８と、シェル１に固着保持されたステーター２と、で概略構成されている。ローター８は、主軸７に固定され、ステーター２への通電が開始することにより回転駆動し、主軸７を回転させるようになっている。また、ステーター２の外周面は焼き嵌め等によりシェル１に固着支持されている。すなわち、ローター８及びステーター２でモータを構成しているのである。
【００２２】
また、圧縮機１００は、駆動機構部１７での駆動力を圧縮機構部１６に伝達する駆動軸としての機能を有する主軸７を備えている。主軸７は、作用するガス荷重に対し、許容撓み量を確保できる剛性をもち、切削性が良好であって、低コスト化できる材料を選定して構成するとよい。主軸７の上端部は、揺動スクロール５の揺動軸受５ａと回転自在に嵌合する偏心ピン部７ａが形成されている。また、主軸７には、回転時のバランスを釣り合わせるバランサー１２が取り付けられている。なお、図示していないが、油だめ１９に貯留してある冷凍機油２０の流路となる給油流路を主軸７の内部に形成してもよい。そうすれば、油だめ１９に溜まっている冷凍機油２０を、主軸７の回転に伴って吸い上げ、圧縮機構部１６に給油することが可能になる。
【００２３】
フレーム３は、シェル１の内周面に外周面が焼き嵌めや溶接等によって固着され、中心部に主軸７が挿通される貫通穴が形成されている。この貫通穴には、主軸７を回転自在に支持する主軸受３ａが設けられている。このフレーム３は、シェル１内の上方に設置され、主軸７の上方部分を支持している。サブフレーム９も、シェル１の内周面に外周面が焼き嵌めや溶接等によって固着され、中心部に主軸７が挿通される貫通穴が形成されている。この貫通穴には、主軸７を回転自在に支持させるため副軸受９ａが設けられている。このサブフレーム９は、シェル１内の下方に設置され、主軸７の下方部分を支持している。
【００２４】
ここで、圧縮機１００の動作について簡単に説明する。
モータを構成するローター８は、ステーター２が発生する回転磁界からの回転力を受けて回転する。それに伴って、ローター８に固定され、主軸受３ａ及び副軸受９ａに支持された主軸７が回転駆動する。主軸７の回転運動は、主軸７の偏心ピン部７ａ及び揺動軸受５ａを介し揺動スクロール５に伝わる。揺動スクロール５は、オルダムリング６により自転が規制され、公転運動する。この主軸７の回転駆動によって、シェル１内の冷媒ガスが固定スクロール４の渦巻体４Ｃと揺動スクロール５とにより形成される外周側の圧縮室１８内へ吸い込まれる。なお、冷凍サイクルを循環してきた低圧状態の冷媒は、吸入管１０からシェル１内に流入するようになっている。
【００２５】
圧縮室１８内に取り込まれた冷媒ガスは、揺動スクロール５の回転とともに徐々に圧縮されながら中心部に向かうようになっている。そして、圧縮室１８で圧縮された冷媒ガスは、高圧の状態となって固定スクロール４の上部鏡板４Ａに形成されている吐出穴４ａから吐出し、吐出空間１５を経由してから圧縮機１００の外部へと流出される。なお、圧縮された高圧状態の冷媒は、吐出管１１からシェル１外部に流出され、冷凍サイクルを循環することになる。その後、ステーター２への通電を停止すると、圧縮機１００は停止することになる。
【００２６】
図２は、圧縮機構部１６の分解状態を模式的に示す分解斜視図である。図３は、圧縮機構部１６のメリットを説明するための説明図である。図４は、圧力が作用した場合における圧縮室１８を説明するための説明図である。図５は、圧縮室１８を説明するための概略平面図である。図６は、揺動スクロール５の位置決めを説明するための説明図である。図７は、圧縮室１８の径方向における冷媒の漏れを説明するための説明図である。図８は、圧縮室１８の周方向における冷媒の漏れを説明するための説明図である。図２〜図８に基づいて、圧縮機１００の特徴部分である圧縮機構部１６について詳細に説明する。なお、図３〜図８では、比較対象として従来構造を併せて示している。
【００２７】
まず、圧縮機構部１６の形成方法について説明する。たとえば、上部鏡板４Ａ及び下部鏡板４Ｂに予め渦巻状溝を加工しておき、一方の鏡板の渦巻状溝に渦巻体４Ｃを圧入固定し、揺動スクロール５及びオルダムリング６を装着した後に他方の鏡板の渦巻状溝に渦巻体４Ｃを圧入固定して圧縮機構部１６を形成できる。また、従来のように一方の鏡板に渦巻体４Ｃを一体で加工しておき、揺動スクロール５及びオルダムリング６を装着した後に他方の鏡板とボルト固定して圧縮機構部１６を形成できる。さらに、位置決めした渦巻体４Ｃ、揺動スクロール５及びオルダムリング６を上部鏡板４Ａ及び下部鏡板４Ｂで挟み、揺動スクロール５の揺動運動の外側で上部鏡板４Ａ及び下部鏡板４Ｂ同士をボルト固定して圧縮機構部１６を形成できる。
【００２８】
いずれの形成方法であっても、複雑な加工を要することなく圧縮機構部１６を形成することが可能である。なお、圧縮機構部１６を、揺動スクロール５の鏡板を挟んで両側に対称に二対の渦巻体４Ｃを設けた両面スクロール構造としてもよい。このような構造で圧縮機構部１６を形成した場合、以下のような大きなメリットが得られる。
【００２９】
図３（ａ）に示すような従来の圧縮機構部の構造（鏡板と渦巻体を一体で加工した渦巻を組み合わせた圧縮構造）は、材料力学でいう片持ち梁構造になっている。そのため、渦巻強度を断面図で検証した場合、差圧を受けた梁（渦巻体）は、高圧側から低圧側に向けて大きく撓み、鏡板との根元（鏡板と渦巻体との接続部分）に大きな応力が発生してしまう。
【００３０】
一方、図３（ｂ）及び図３（ｃ）に示すような圧縮機構部１６の構造（渦巻体４Ｃを上部鏡板４Ａ、下部鏡板４Ｂに挟んだ構造）は、材料力学でいう両持ち梁構造になっている。そのため、発生応力を低減することができ、固定スクロール４の渦巻体４Ｃの厚みを薄く形成することができる。また、固定スクロール４の渦巻体４Ｃの厚みを薄くする分、渦巻体のみで形成される揺動スクロール５の厚みを大きくして形成すれば、鏡板（上部鏡板４Ａ、下部鏡板４Ｂ）の剛性分が無くなることによる渦巻強度の極端な低下を抑制することができる。
【００３１】
従来の圧縮機構部の構造では、圧縮ガスによる鏡板の変形を介して、渦巻体がいびつに撓むことがある（図４（ａ）参照）。それに対して、圧縮機構部１６では、揺動スクロール５の軸方向の剛性も均一になるため、圧縮ガスによる鏡板（上部鏡板４Ａ、下部鏡板４Ｂ）の変形を抑制でき、渦巻体４Ｃ及び揺動スクロール５がいびつに撓むことがなくなり、圧縮過程での圧縮室１８での漏れ隙間を小さくできる（図４（ｂ）参照）。
【００３２】
図５（ａ）に示すように、圧縮運動中、揺動スクロール５と固定スクロール４との側面同士により圧縮室１８は形成される。渦巻体同士を遠心力で接触させている構造や、渦巻体を非接触とした構造があるが、渦巻体同士は、中心同士が予め一定の距離を保って公転運動する構造とすることが一般的である。しかしながら、圧力差が非常に大きくなった場合、渦巻体のみで形成された揺動スクロール５の剛性不足により、揺動スクロール５の撓みが大きくなって渦巻体が開いてしまい、圧縮室１８に大きな隙間が生ずる可能性がある（図５（ｂ）参照）。こうなると、冷媒の圧縮が効率的にできなくなってしまうことになる。
【００３３】
渦巻体のみで構成された揺動スクロール５の剛性が弱い要因は、他方の渦巻端（巻始め、巻終り）が拘束されていない点にある。そこで、図６に示すように、巻始め部に軸受（揺動軸受５ａ）を設けた構造の場合は他方渦巻端である巻終り部を、また、巻終り部に軸受を設けた構造の場合は他方渦巻端である巻き始め部を、位置決めする。揺動軸受５ａは、その内部に主軸７が貫通させることで位置決めされる。
【００３４】
他端の位置決めとしては、他端に位置決めピン４５（突起）を設け、規定の偏心部に位置決めピンが入る穴を設けた部材５１を介して、固定スクロール４の鏡板（上部鏡板４Ａ、又は、下部鏡板４Ｂ）に回転自在に係合する構造とすればよい。上記の構造をとることで、揺動スクロール５の渦巻体の両端が位置決めできるため、揺動スクロールの剛性が飛躍的に向上し、揺動スクロール５の渦巻体が開いて圧縮室１８の隙間が生じるのを低減することができる。
【００３５】
以上のような構造としたことによって、圧縮ガスから受ける軸方向への反発力は、一体構成されている固定スクロール４の鏡板（上部鏡板４Ａ、下部鏡板４Ｂ）が撓むことによって吸収できることになる。そのため、スラスト軸受を設けなくて済み、従来からの課題であったスラスト軸受での摺動損失をほぼゼロとすることができ、飛躍的な性能向上が見込まれる。
【００３６】
また、圧縮機構部１６では、揺動スクロール５を鏡板無しで構成できるため、その分自重が軽くなる。それにより、揺動スクロール５の旋回運動時の遠心力も小さくなるため、回転バランスを保つためのバランサー等も縮小することが可能になる。よって、揺動軸受５ａや主軸受３ａといったジャーナル軸受での損失を効果的に低減できることにもなる。なお、両面スクロール構造が有していた課題に対しては、揺動スクロール５の鏡板（図示省略）を挟んで対象な圧縮室１８の圧力差がなくなるため、揺動スクロール５の不安定挙動による局部当たりやこじれ等の不具合を解消することができることになる。
【００３７】
さらに、図７（ａ）に示す従来構造（両面スクロール）では固定スクロールの渦巻体と鏡板との間に隙間ができ、漏れ損失が発生してしまうが、図７（ｂ）に示す圧縮機構部１６では固定スクロール４の渦巻体４Ｃと鏡板（上部鏡板４Ａ、下部鏡板４Ｂ）との隙間もゼロにできるため（図７（ｂ）参照）、漏れ損失が低減でき、高効率化になる。加えて、渦巻体４Ｃを両端（上下両端）の鏡板で確実な固定（圧縮固定等）をすれば、渦巻体４Ｃの厚みが薄くても従来と同等の強度信頼性を確保できる。そのため、揺動スクロール５の設計自由度が増すと同時に、圧縮機構部１６をより小さく設計できることで軸受負荷を低減できることにもなる。
【００３８】
加工面では、鏡板（上部鏡板４Ａ、下部鏡板４Ｂ）と渦巻体４Ｃを別々に加工できるので、それらを一体加工していた従来構造（図８（ａ）参照）に対し、加工精度が向上でき、多様な加工機械が使用できるためより安価に製造できることになる。また、渦巻体４Ｃの根元に加工による残留応力・根元Ｒでの応力集中も緩和できるだけでなく、加工時の刃物の転写による渦巻体４Ｃの根元Ｒを無くすことができる（図８（ｂ）参照）。そのため、圧縮室１８を構成した際の渦巻体４Ｃの歯先の漏れ隙間を最小限にでき、さらなる高効率化が期待できる。
【００３９】
以上のように、圧縮機１００は、圧縮機構部１６の構成を改良したことによって、揺動スクロール５の不安定な挙動を大幅に低減することができる。すなわち、鏡板の無い渦巻体で構成した揺動スクロール５と２個の鏡板（上部鏡板４Ａ、下部鏡板４Ｂ）で渦巻体４Ｃを挟んだ構成とした固定スクロール４とによって圧縮機構部１６を構成したことで、圧縮ガスから受ける軸方向への反発力は、一体構成されている固定スクロール４の鏡板が撓むことによって吸収することができるため、スラスト面での摺動損失がほぼゼロとなり、飛躍的な性能向上が見込まれる。
【００４０】
実施の形態２．
図９は、本発明の実施の形態２に係るスクロール圧縮機（以下、圧縮機１００ａと称する）の概略構成の一例を示す概略縦断面図である。図９に基づいて、圧縮機１００ａの構成及び動作について説明する。この圧縮機１００ａは、実施の形態１に係る圧縮機１００と同様に、たとえば冷蔵庫や冷凍庫、自動販売機、空気調和機、冷凍装置、給湯器等の冷凍サイクル装置の一構成要素となるものである。なお、実施の形態２では実施の形態１との相違点を中心に説明し、実施の形態１と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。
【００４１】
この圧縮機１００ａは、冷凍サイクルを循環する冷媒を吸入し、圧縮して高温高圧の状態として吐出させるものである。圧縮機１００ａの圧縮機構部（以下、圧縮機構部１６ａと称する）の構成が、実施の形態１に係る圧縮機１００の圧縮機構部１６の構成と相違している。具体的には、実施の形態１に係る圧縮機１００では、渦巻体で構成されている揺動スクロール５を固定スクロール４の上部鏡板４Ａ及び下部鏡板４Ｂで挟持して圧縮機構部１６を構成したが、実施の形態２に係る圧縮機１００ａでは、渦巻体で構成されている固定スクロール４０を揺動スクロール５０の上部鏡板５０Ａ及び下部鏡板５０Ｂで挟持して圧縮機構部１６ａを構成している。
【００４２】
圧縮機１００ａの圧縮機構部１６ａは、駆動機構部１７により駆動され、吸入管１０から吸入した冷媒ガスを圧縮してシェル１内の吐出空間１５に吐出穴４ａを介して排出する機能を有している。この圧縮機構部１６ａは、固定スクロール４０と、揺動スクロール５０と、オルダムリング６０と、で概略構成されている。
【００４３】
揺動スクロール５０は、上部鏡板５０Ａと、下部鏡板５０Ｂと、上部鏡板５０Ａと下部鏡板５０Ｂに挟持されるインボリュート曲線形状の渦巻体５０Ｃと、で構成されている。この揺動スクロール５０は、公転運動可能なようにフレーム３に支承されてシェル１内に設置されるようになっている。上部鏡板５０Ａには、圧縮された冷媒ガスを吐出するための吐出穴５ｃが貫通形成されている。この吐出穴５ｃの形成位置を特に限定するものではないが、たとえば上部鏡板５０Ａの略中央部等に形成するとよい。また、上部鏡板５０Ａの上面には、揺動スクロール５０の自転防止機構として機能するオルダムリング６０の上部爪部６０ａが噛み合うように装着される形状のオルダム溝５５ｂが形成されている。
【００４４】
下部鏡板５０Ｂの下面（渦巻体５０Ｃ側の反対面）には、揺動スクロール５０の自転防止機構として機能するオルダムリング６０の下部爪部６０ｂが噛み合うように装着される形状のオルダム溝３ｂが形成されている。また、下部鏡板５０Ｂの下面には、主軸７の先端に予め設けられた偏心ピン部７ａが嵌入（係合）され、この偏心ピン部７ａを回転自在に支持する揺動軸受５ａが形成されている。
【００４５】
固定スクロール４０は、フレーム３に固定されてシェル１内に設置されるようになっている。この固定スクロール４０は、揺動スクロール５０の渦巻体５０Ｃと互いに噛み合うようなインボリュート曲線形状の渦巻体で構成されている。固定スクロール４０は、揺動スクロール５０の上部鏡板５０Ａと下部鏡板５０Ｂとの間に配置されるようになっている。つまり、固定スクロール４０は、揺動スクロール５０の渦巻体５０Ｃに噛み合うようにされた後、上部鏡板５０Ａと下部鏡板５０Ｂとで挟み込まれるようになっているのである。そして、固定スクロール４０と渦巻体５０Ｃとの間には、相対的に容積が変化する圧縮室１８が形成される。
【００４６】
フレーム３には、オルダムリング６０の下部爪部６０ｂが噛み合うように装着される形状のオルダム溝３ｂが形成されている。また、オルダムリング６０は、揺動スクロール５０の上部鏡板５０Ａとフレーム３との間、及び、下部鏡板５０Ｂとフレーム３との間のそれぞれに配設されている。このオルダムリング６０は、揺動スクロール５０の偏心旋回運動中における自転運動を阻止する機能を有している。
【００４７】
ここで、圧縮機１００ａの動作について簡単に説明する。
モータを構成するローター８は、ステーター２が発生する回転磁界からの回転力を受けて回転する。それに伴って、ローター８に固定され、主軸受３ａ及び副軸受９ａに支持された主軸７が回転駆動する。主軸７の回転運動は、主軸７の偏心ピン部７ａ及び揺動軸受５ａを介し揺動スクロール５０に伝わる。揺動スクロール５０は、オルダムリング６０により自転が規制され、公転運動する。この主軸７の回転駆動によって、シェル１内の冷媒ガスが固定スクロール４０と揺動スクロール５０の渦巻体５０Ｃとにより形成される外周側の圧縮室１８内へ吸い込まれる。なお、冷凍サイクルを循環してきた低圧状態の冷媒は、吸入管１０からシェル１内に流入するようになっている。
【００４８】
圧縮室１８内に取り込まれた冷媒ガスは、揺動スクロール５０の回転とともに徐々に圧縮されながら中心部に向かうようになっている。そして、圧縮室１８で圧縮された冷媒ガスは、高圧の状態となって揺動スクロール５０の上部鏡板５０Ａに形成されている吐出穴５ｃから吐出し、吐出空間１５を経由してから圧縮機１００ａの外部へと流出される。なお、圧縮された高圧状態の冷媒は、吐出管１１からシェル１外部に流出され、冷凍サイクルを循環することになる。その後、ステーター２への通電を停止すると、圧縮機１００ａは停止することになる。
【００４９】
以上のように、鏡板の無い渦巻体で構成した固定スクロール４０と２個の鏡板（上部鏡板５０Ａ、下部鏡板５０Ｂ）で渦巻体５０Ｃを挟んだ構成とした揺動スクロール５０とによって圧縮機構部１６ａを構成したことで、実施の形態１と同等の効果が得られるだけでなく、揺動軸受５ａを渦巻体５０Ｃの背面に設けることで、圧縮機構部１６ａをより小さく構成できる。そのため、圧縮機１００ａにおいては、実施の形態１に係る圧縮機１００の有する効果に加え、省スペース化、高性能化の両立を更に図ることが可能になる。
【００５０】
実施の形態３．
図１０は、本発明の実施の形態３に係るスクロール圧縮機（以下、圧縮機１００ｂと称する）の概略構成の一例を示す概略縦断面図である。図１０に基づいて、圧縮機１００ｂの構成及び動作について簡単に説明する。この圧縮機１００ｂは、実施の形態１に係る圧縮機１００と同様に、たとえば冷蔵庫や冷凍庫、自動販売機、空気調和機、冷凍装置、給湯器等の冷凍サイクル装置の一構成要素となるものである。なお、実施の形態３では実施の形態１及び実施の形態２との相違点を中心に説明し、実施の形態１及び実施の形態２と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。
【００５１】
この圧縮機１００ｂは、冷凍サイクルを循環する冷媒を吸入し、圧縮して高温高圧の状態として吐出させるものである。圧縮機１００ｂの圧縮機構部（以下、圧縮機構部１６ｂと称する）の構成が、実施の形態１及び実施の形態２に係る圧縮機の圧縮機構部の構成と相違している。具体的には、実施の形態１及び実施の形態２に係る圧縮機では、圧縮機構部をシェル１内に設けて構成したが、実施の形態３に係る圧縮機１００ｂでは、圧縮機構部１６ｂの一部をシェル１の外側に突出させて構成している。また、図１０では、圧縮機構部１６ｂが２段圧縮可能な構造を例に示している。なお、図１０では、圧縮機１００ｂを横置きタイプとして図示している。
【００５２】
圧縮機１００ｂの圧縮機構部１６ｂは、駆動機構部１７により駆動され、吸入管（第１吸入管１０ａ、第２吸入管１０ｂ）から吸入した冷媒ガスを圧縮して、吐出管（第１吐出管１１ａ、第２吐出管１１ｂ）を介して排出する機能を有している。この圧縮機構部１６ｂは、第１吸入管１０ａ及び第１吐出管１１ａが連結されている第１圧縮部１６ｂ−１、第２吸入管１０ｂ及び第２吐出管１１ｂが連結されている第２圧縮部１６ｂ−２で構成されている。
【００５３】
第１圧縮部１６ｂ−１及び第２圧縮部１６ｂ−２は、実施の形態１で説明した圧縮機構部１６、実施の形態２で説明した圧縮機構部１６ａのいずれかを採用しているものとする。ただし、揺動軸受（第１圧縮部１６ｂ−１の揺動軸受５ａ−１、第２圧縮部１６ｂ−２の揺動軸受５ａ−２）の位置がスクロール（固定スクロール４００、揺動スクロール５００）の略中心ではなく、紙面下方になっている。このような構成としておけば、主軸７の駆動力が伝達される圧縮機構部１６ｂの一部をシェル１とは別の密閉容器（密閉容器１ａ）に設けることができ、圧縮機１００ｂの適用範囲を圧縮機１００ｂの使用用途に応じて拡大することができる。
【００５４】
ここで、圧縮機１００ｂの動作について簡単に説明する。
モータを構成するローター８は、ステーター２が発生する回転磁界からの回転力を受けて回転する。それに伴って、ローター８に固定され、主軸受３ａ及び副軸受９ａに支持された主軸７が回転駆動する。主軸７の回転運動は、主軸受３ａ−１及び主軸受３ａ−２を介し揺動スクロール（揺動スクロール５００ａ、揺動スクロール５００ｂ）に伝わる。揺動スクロールは、オルダムリング６００により自転が規制され、公転運動する。この主軸７の回転駆動によって、第１吸入管１０ａから流入してきた冷媒ガスが第１圧縮部１６ｂ−１の圧縮室１８ａ内へ吸い込まれる。
【００５５】
圧縮室１８ａ内に取り込まれた冷媒ガスは、揺動スクロール５００ａの回転とともに徐々に圧縮されながら中心部に向かうようになっている。そして、圧縮室１８ａで圧縮された冷媒ガスは、高圧の状態となって固定スクロール４００ａ（又は揺動スクロール５００ａ）の鏡板に形成されている吐出穴４ａ−１から吐出し、第１吐出管１１ａから第１圧縮部１６ｂ−１の外部へと流出される。第１吐出管１１ａから第１圧縮部１６ｂ−１の外部に流出された冷媒は、第２吸入管１０ｂから第２圧縮部１６ｂ−２に流入する。
【００５６】
第２吸入管１０ｂから流入してきた冷媒ガスは、主軸７の回転駆動によって第２圧縮部１６ｂ−２の圧縮室１８ｂ内へ吸い込まれる。圧縮室１８ｂ内に取り込まれた冷媒ガスは、揺動スクロール５００ｂの回転とともに徐々に圧縮されながら中心部に向かうようになっている。そして、圧縮室１８ｂで圧縮された冷媒ガスは、高圧の状態となって固定スクロール４００ｂ（又は揺動スクロール５００ｂ）の鏡板に形成されている吐出穴４ａ−２から吐出し、第２吐出管１１ｂから第２圧縮部１６ｂ−２の外部へと流出される。なお、圧縮された高圧状態の冷媒は、第２吐出管１１ｂから吐出され、冷凍サイクルを循環することになる。その後、ステーター２への通電を停止すると、圧縮機１００ｂは停止することになる。
【００５７】
以上のように、実施の形態１で説明した圧縮機構部１６、実施の形態２で説明した圧縮機構部１６ａを採用することによって圧縮機構部１６ｂを構成したことで、実施の形態１あるいは実施の形態２と同等の効果が得られるだけでなく、圧縮機１００ｂの適用範囲を拡大することができる。なお、図１０では、シェル１と密閉容器１ａとが連結されている状態を例に示しているが、それぞれ独立させるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５８】
１  シェル、２  ステーター、３  フレーム、３ａ  主軸受、３ｂ  オルダム溝、４  固定スクロール、４Ａ  上部鏡板、４Ｂ  下部鏡板 、４Ｃ  渦巻体、４ａ  吐出穴、４ａ−１  吐出穴、４ａ−２  吐出穴、４ｂ  オルダム溝、５  揺動スクロール、５ａ  揺動軸受、５ａ−１  揺動軸受、５ａ−２  揺動軸受、５ｂ  オルダム溝、５ｃ  吐出穴、６  オルダムリング、６ａ  下部爪部、６ｂ  上部爪部、７  主軸、７ａ  偏心ピン部、８  ローター、９  サブフレーム、９ａ  副軸受、１０  吸入管、１０ａ  第１吸入管、１０ｂ  第２吸入管、１１  吐出管、１１ａ  第１吐出管、１１ｂ  第２吐出管、１２  バランサー、１５  吐出空間、１６  圧縮機構部、１６ａ  圧縮機構部、１６ｂ  圧縮機構部、１６ｂ−１  第１圧縮部、１６ｂ−２  第２圧縮部、１７  駆動機構部、１８  圧縮室、１８ａ  圧縮室、１８ｂ  圧縮室、１９  油だめ、２０  冷凍機油、４０  固定スクロール、４５  ピン、５０  揺動スクロール、５０Ａ  上部鏡板、５０Ｂ  下部鏡板、５０Ｃ  渦巻体、５１  部材、５５ｂ  オルダム溝、６０  オルダムリング、６０ａ  上部爪部、６０ｂ  下部爪部、１００  圧縮機、１００ａ  圧縮機、１００ｂ  圧縮機、４００  固定スクロール、４００ａ  固定スクロール、４００ｂ  固定スクロール、５００  揺動スクロール、５００ａ  揺動スクロール、５００ｂ  揺動スクロール、６００  オルダムリング。
【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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