(57)【要約】【課題】固定スクロールと旋回スクロールの変形に起因して生じる摩擦損失を低減して圧縮機の効率を向上させる。【解決手段】台板の内周部に渦巻状のラップが立設されるとともに外周部にラップを囲むように筒状の鏡板５ｂが設けられてなる固定スクロール５と、固定スクロールのラップ立設側に対向した鏡板６ｂに固定スクロールのラップと噛みあって複数の圧縮室を形成する渦巻状のラップが立設されてなる旋回スクロール６と、旋回スクロールの背面に設けられた背圧室と、固定スクロールの背面に設けられた吐出圧室とを密閉容器に収納してスクロール圧縮機を構成する。そして、旋回スクロール６の鏡板６ｂの固定スクロール５の鏡板５ｂとの対向面には、スクロールの変形を見越して、あらかじめ外周側から内周側にかけて板厚が小さくなる傾斜面６ｇを形成する。【選択図】図６
2009281209.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
台板の内周部に渦巻状のラップが立設されるとともに外周部に前記ラップを囲むように筒状の鏡板が設けられてなる固定スクロールと、該固定スクロールの前記ラップ立設側に対向した鏡板に前記固定スクロールのラップと噛みあって複数の圧縮室を形成する渦巻状のラップが立設されてなる旋回スクロールと、該旋回スクロールの反固定スクロール側の背面に設けられ作動流体の吐出圧力と吸込圧力の間の圧力に保たれる背圧室と、前記固定スクロールの反旋回スクロール側の背面に設けられ前記作動流体の吐出圧力に保たれる吐出圧室と、前記固定スクロール、前記旋回スクロール、前記背圧室、及び前記吐出圧室を収納する密閉容器とを備えてなるスクロール圧縮機であって、
前記固定スクロールの鏡板と前記旋回スクロールの鏡板の互いの対向面の少なくとも一方は、外周側より内周側の板厚が小さくなるよう形成されてなることを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項２】
前記旋回スクロールの鏡板と前記固定スクロールの鏡板の互いの対向面の少なくとも一方には、外周側から内周側にかけて板厚が小さくなる傾斜面が形成されてなる請求項１のスクロール圧縮機。
【請求項３】
前記旋回スクロールの鏡板と前記固定スクロールの鏡板の互いの対向面の少なくとも一方には、外周側から内周側にかけて板厚が階段状に小さくなる階段面が形成されてなる請求項１のスクロール圧縮機。
【請求項４】
台板の内周部に渦巻状のラップが立設されるとともに外周部に前記ラップを囲むように筒状の鏡板が設けられてなる固定スクロールと、該固定スクロールの前記ラップ立設側に対向した鏡板に前記固定スクロールのラップと噛みあって複数の圧縮室を形成する渦巻状のラップが立設されてなる旋回スクロールと、該旋回スクロールの反固定スクロール側の背面に設けられ圧縮流体の吐出圧力と吸込圧力の間の圧力に保たれる背圧室と、前記固定スクロールの反旋回スクロール側の背面に設けられ前記圧縮流体の吐出圧力に保たれる吐出圧室と、前記旋回スクロールの鏡板の反固定スクロール側の外周面を支持するフレームと、前記固定スクロール、前記旋回スクロール、前記背圧室、前記吐出圧室、及び前記フレームを収納する密閉容器とを備えてなるスクロール圧縮機であって、
前記フレームに支持される前記旋回スクロールの被支持面の少なくとも一部は、内周側より外周側の板厚が小さくなるよう形成されてなることを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項５】
前記フレームに支持される前記旋回スクロールの被支持面の少なくとも一部には、内周側から外周側にかけて板厚が小さくなる傾斜面が形成されてなる請求項４のスクロール圧縮機。
【請求項６】
前記フレームに支持される前記旋回スクロールの被支持面の少なくとも一部には、内周側から外周側にかけて板厚が階段状に小さくなる階段面が形成されてなる請求項４のスクロール圧縮機。
【請求項７】
前記フレームに支持される前記旋回スクロールの被支持面の少なくとも一部には、内周側に比べて板厚が小さい段差面が形成されてなる請求項４のスクロール圧縮機。
【請求項８】
台板の内周部に渦巻状のラップが立設されるとともに外周部に前記ラップを囲むように筒状の鏡板が設けられてなる固定スクロールと、該固定スクロールの前記ラップ立設側に対向した鏡板に前記固定スクロールのラップと噛みあって複数の圧縮室を形成する渦巻状のラップが立設されてなる旋回スクロールと、該旋回スクロールの反固定スクロール側の背面に設けられ圧縮流体の吐出圧力と吸込圧力の間の圧力に保たれる背圧室と、前記固定スクロールの反旋回スクロール側の背面に設けられ前記圧縮流体の吐出圧力に保たれる吐出圧室と、前記旋回スクロールの鏡板の反固定スクロール側の外周面を支持するフレームと、前記固定スクロール、前記旋回スクロール、前記背圧室、前記吐出圧室、及び前記フレームを収納する密閉容器とを備えてなるスクロール圧縮機であって、
前記固定スクロールの鏡板と前記旋回スクロールの鏡板の互いの対向面の少なくとも一方は、外周側より内周側の板厚が小さくなるよう形成されてなり、
前記フレームに支持される前記旋回スクロールの被支持面の少なくとも一部は、内周側より外周側の板厚が小さくなるよう形成されてなることを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項９】
前記作動流体に二酸化炭素を用いる請求項１、４、又は８のいずれか１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係り、特に、旋回スクロールの反固定スクロール側に吐出圧力と吸込圧力の中間の圧力となる背圧室を設け、この背圧によって旋回スクロールを固定スクロールに押し付ける中間圧押し付け方式のスクロール圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
スクロール圧縮機は、円盤状の台板の内周部に渦巻状のラップを立設するとともに外周部にラップを囲むように筒状の鏡板を設けてなる固定スクロールと、円盤状の鏡板の内周部に渦巻状のラップを立設させてなる旋回スクロールとを、互いのラップが噛みあうように対向させて、互いのラップにより形成される圧縮室で作動流体を圧縮する。この時、圧縮室での作動流体の圧縮作用により、両スクロールを互いに引き離そうとする力が発生するが、旋回スクロールが固定スクロールから引き離されないように、旋回スクロールの反固定スクロール側に吐出圧力と吸込圧力の中間の圧力となる背圧室を設け、この背圧によって旋回スクロールを固定スクロールに押し付けている。
【０００３】
このような中間圧押し付け方式のスクロール圧縮機では、例えば特許文献１に記載されているように、冷凍サイクルの運転中に周囲の圧力及び背圧による押し付け力によって固定スクロールと旋回スクロールが弾性変形することが知られている。つまり、固定スクロールが上側、旋回スクロールが下側に配置されているとしたら、固定スクロールは反旋回スクロール側の吐出圧力によって上から下方向に押し付けられて全体的に中央部が下方向（旋回スクロール側）に凸になるように変形する。一方、旋回スクロールは反固定スクロール側の背圧によって下方向凸に変形した固定スクロールに押し付けられるため、両スクロールの中央部の互いのラップ歯先面と歯底面とが接触して、固定スクロールの変形にならうように全体的に中央部が下方向に凸となるように変形する。
【０００４】
このように、両スクロールの互いのラップの歯先面と歯底面とが強く接触すると、この部位で摩擦損失が発生して圧縮機の効率が低下する。この点、特許文献１では、旋回スクロール及び固定スクロールの歯底面に微小な隙間を空けた段差を設けることにより、ラップ歯先−歯底面の接触が強くならないようにして摩擦損失を低減している。
【０００５】
【特許文献１】特開平１−１５９４８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載されている技術のみでは、摩擦損失の発生を抑制して圧縮機の効率を向上させることが困難となる場合が生じ得る。
【０００７】
すなわち、例えば近年、地球温暖化防止の観点からフロン冷媒に替わり温暖化係数が極めて小さい二酸化炭素が冷媒として用いられるようになっている。二酸化炭素冷媒はその特性上、フロン冷媒に比べ作動圧力がおよそ３〜５倍と高いため、固定スクロールを押し付ける吐出圧力及び旋回スクロールを押し付ける背圧は従来と比べて大きくなる。
【０００８】
この場合、固定スクロールは概ね従来と同様に全体的に中央部が下方向に凸になるように変形する一方、旋回スクロールは従来と異なり全体的に中央部が上方向（固定スクロール側）に凸となるように変形する。
【０００９】
これは、固定スクロールに対して旋回スクロールが従来に比べて大きな背圧で押し付けられ互いのラップ歯先面と歯底面とが強く接触し、ラップ歯先面の摩耗が従来に比べて大きな速度で進行するためである。ラップ歯先面の磨耗の進行にともない、旋回スクロールはしだいに全体的に中央部が上方向（固定スクロール側）に凸となるように変形し、この変化とともに固定スクロールのラップを囲む円筒状鏡板と旋回スクロールの鏡板との接触は外周側に比べ内周側でより強くなる。このようにして、固定スクロールと旋回スクロールの鏡板の接触面の内周側で旋回スクロールの変形を吸収するように摩耗が生じて摩擦損失が大きくなるため、圧縮機の効率を向上させることを困難にしている。
【００１０】
そこで、本発明は、固定スクロールと旋回スクロールの変形に起因して生じる摩擦損失を低減して圧縮機の効率を向上させることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のスクロール圧縮機は、台板の内周部に渦巻状のラップが立設されるとともに外周部にラップを囲むように筒状の鏡板が設けられてなる固定スクロールと、この固定スクロールのラップ立設側に対向した鏡板に固定スクロールのラップと噛みあって複数の圧縮室を形成する渦巻状のラップが立設されてなる旋回スクロールと、この旋回スクロールの反固定スクロール側の背面に設けられ作動流体の吐出圧力と吸込圧力の間の圧力に保たれる背圧室と、固定スクロールの反旋回スクロール側の背面に設けられ作動流体の吐出圧力に保たれる吐出圧室と、固定スクロール、旋回スクロール、背圧室、及び吐出圧室を収納する密閉容器とを備えて構成される。
【００１２】
そして、上記課題を解決するため、固定スクロールの鏡板と旋回スクロールの鏡板の互いの対向面の少なくとも一方は、外周側より内周側の板厚が小さくなるよう形成されてなることを特徴とする。
【００１３】
すなわち、あらかじめ両スクロールの鏡板の対向面をスクロールの変形に対応させて形成しておくことにより、両スクロールの鏡板を内外周側で均等に面接触させることができる。したがって、両スクロールの鏡板の接触部での片当たりを緩和して摩擦損失を低減するとともに、なじみ性を向上させ圧縮機の効率を向上させることができる。
【００１４】
より具体的には、旋回スクロールの鏡板と固定スクロールの鏡板の互いの対向面の少なくとも一方には、外周側から内周側にかけて板厚が小さくなる傾斜面を形成することができる。また、外周側から内周側にかけて板厚が階段状に小さくなる階段面を形成してもよい。
【００１５】
ところで、上述したように旋回スクロールが従来と異なる方向に変形した場合（全体的に中央部が固定スクロール側に凸となるように変形した場合）、固定スクロールと旋回スクロールの鏡板間での片当たりによる摩擦損失の他にも、摩擦損失を発生させて圧縮機効率の向上を困難にさせる要因が考えられる。
【００１６】
すなわち、旋回スクロールの鏡板の反固定スクロール側の外周面を支持するフレームを密閉容器に収容して構成されるスクロール圧縮機は、一般的に旋回スクロールは、停止中はフレームにより支持され、運転中は背圧が上昇することにより固定スクロールに押し付けられてフレームとは接触しない。しかし、運転中であっても、上述したように旋回スクロールが変形すると被支持面がフレームに接触して摩擦損失を生じるおそれがある。
【００１７】
そこで、本発明のスクロール圧縮機は、フレームに支持される旋回スクロールの被支持面の少なくとも一部を、内周側より外周側の板厚が小さくなるよう形成することを特徴としている。
【００１８】
これにより、旋回スクロールが運転中に変形したとしても、被支持面にフレームとの接触を回避する形状を施しているため、摩擦損失の発生を抑制し圧縮機の効率を向上させることができる。
【００１９】
より具体的には、フレームに支持される旋回スクロールの被支持面の少なくとも一部には、内周側から外周側にかけて板厚が小さくなる傾斜面を形成してもよいし、内周側から外周側にかけて板厚が階段状に小さくなる階段面を形成してもよい。
【００２０】
また、フレームに支持される旋回スクロールの被支持面の少なくとも一部には、内周側に比べて板厚が小さい段差面を形成してもよい。
【００２１】
特に、本発明は、作動流体に二酸化炭素を用いるスクロール圧縮機に対して適用するのが好ましいが、これには限られない。要は、作動流体の吸込圧力、背圧、吐出圧力の各値と、固定スクロール及び旋回スクロールの剛性との相対関係により、上述と同様に旋回スクロールが変形して両スクロールの鏡板間に片当たりによる摩擦損失が発生したり、旋回スクロールとフレームの接触による摩擦損失が発生したりするような場合に、本発明を適用することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、固定スクロールと旋回スクロールの変形に起因して生じる摩擦損失を低減して圧縮機の効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明を適用してなるスクロール圧縮機の実施形態を各実施例に沿って説明する。なお、以下の説明では、同一機能部品については同一符号を付して重複説明を省略する。
【実施例１】
【００２４】
図１は、本実施例のスクロール圧縮機の縦断面を示す図である。図２は本実施例のスクロール圧縮機の固定スクロールと旋回スクロールの基本構成の縦断面を示す図である。なお、図２では固定スクロールと旋回スクロールの相対的な寸法比は厳密には一致していない。
【００２５】
スクロール圧縮機１は、旋回スクロール６及び固定スクロール５などからなる圧縮機構部３と、圧縮機構部３を駆動する電動機４と、圧縮機構部３と電動機４などを収納する密閉容器２を備えて構成される。密閉容器２内の上部には圧縮機構部３が、下部には電動機４が配置されている。そして、密閉容器２の底部には潤滑油１３が貯留されている。
【００２６】
密閉容器２は、円筒状のケース２ａに蓋チャンバ２ｂと底チャンバ２ｃが上下に溶接されて構成されている。蓋チャンバ２ｂには吸込パイプ２ｄが設けられ、ケース２ａ側面には吐出パイプ２ｅが設けられている。密閉容器２の内部は吐出圧室２ｆとなる。つまり密閉容器２内に吐出圧室２ｆが収納されている。また、吐出圧室２ｆには圧縮機構部３と電動機４が収納されている。
【００２７】
固定スクロール５は、円盤状の台板５ｄと、台板５ｄの内周部に立設された渦巻状のラップ５ａと、台板５ｄの外周部にラップ５ａを囲むように筒状に設けられた鏡板５ｂなどを有して構成される。台板５ｄは、その周縁部が密閉容器２の内壁面に溶接などで固定されている。
旋回スクロールは、固定スクロール５のラップ５ａの立設側に対向した円盤状の鏡板６ｂと、鏡板６ｂの内周部に立設され固定スクロールのラップ６ａと噛みあう渦巻状のラップ６ａなどを有して構成される。旋回スクロール６は、固定スクロール５に相対向して旋回自在に配置されている。固定スクロールのラップ６ａと旋回スクロールのラップ５ａとの間には吸込室１０と圧縮室１１が形成される。  スクロールラップは円のインボリュート曲線等を基本曲線として形成されており、両スクロールを互いに噛み合わせて旋回スクロールの巻き終り側ラップの外側で形成される圧縮室とその内側で形成される圧縮室との大きさが異なり、軸の回転に対して位相が約１８０°ずれて形成される非対称スクロール形状である。
【００２８】
圧縮機構部３は、固定スクロール５と、旋回スクロール６と、固定スクロール５にボルト８で一体化されて旋回スクロール６を支持するフレーム９などを備えて構成されている。
【００２９】
フレーム９は、その外周側が溶接などによって密閉容器２の内壁面に固定されている。固定スクロール５には、リリース弁装置１５が設けられている。フレーム９には、クランク軸７を回転自在に支持する主軸受９ａが備えられている。旋回スクロール６の下面側に、クランク軸７の偏心部７ｂが連結されている。
【００３０】
旋回スクロール６の下面側とフレーム９の間には、オルダムリング１２が配置されており、オルダムリング１２は旋回スクロール６の下面側に形成された溝とフレーム９に形成された溝に装着されている。このオルダムリング１２は、旋回スクロール６を自転することなく、クランク軸７の偏心部７ｂの偏心回転を受けて公転運動をさせる働きをする。
【００３１】
電動機４は、固定子４ａ及び回転子４ｂを備えている。固定子４ａは密閉容器２に圧入及び溶接などにより締結されている。回転子４ｂは固定子４ａ内に回転可能に配置されている。回転子４ｂにはクランク軸７が固定されており、回転子４ｂが回ることにより、旋回スクロール６を旋回運動させる。
【００３２】
クランク軸７は、主軸７ａと偏心部７ｂとを備えて構成されており、フレーム９に設けた主軸受９ａと下軸受１７とで支持されている。偏心部７ｂはクランク軸７の主軸７ａに対して偏心して一体に形成されており、旋回スクロール６の背面に設けた旋回軸受に嵌合されている。クランク軸７は電動機４によって駆動され、偏心部７ｂは主軸７ａに対して偏心回転運動し、旋回スクロール６を駆動させるようになっている。また、クランク軸７は、主軸受９ａ、下軸受１７及び旋回軸受へ潤滑油１３を導く給油通路７ｃが設けられ、電動機側軸端に潤滑油１３を吸い上げて給油通路７ｃに導く給油管７ｄが装着されている。
【００３３】
旋回スクロール６の背面側とフレーム９との間には、吸込パイプ２ｄの圧力と吐出圧室２ｆの圧力の中間の圧力となる背圧室１４が形成されている。背圧室１４と吐出圧室２ｆの圧力差によりクランク軸７の中心部に形成された給油通路７ｃを介して密閉容器２底部に封入した潤滑油１３が主軸受９ａなどに供給される。この背圧室１４は、密閉容器２内の潤滑油１３を圧縮機構部３の摺動部に供給する経路中に形成されている。
【００３４】
旋回スクロール６が電動機４で駆動されるクランク軸７を介して旋回運動されると、両スクロールのラップが噛み合い、大きさの異なる２つの圧縮室が１８０度の位相差を持って交互に形成される。すると、冷媒ガスなどの作動流体は、吸込パイプ２ｄから旋回スクロール６及び固定スクロール５により形成される圧縮室１１に導かれ、ここで冷媒ガスは、スクロールの中心方向に移動するに従い容積が縮小され圧縮される。圧縮された冷媒ガスは固定スクロール５の台板５ｄの略中央に設けられた吐出口５ｅから密閉容器２内の吐出圧室２ｆへ吐出され、吐出パイプ２ｅから外部へと流出していく。
【００３５】
続いて背圧室１４の圧力調整機構である背圧制御弁１６について説明する。背圧とは、旋回スクロールを固定スクロールに密着させ圧縮室での漏れを防ぐために、旋回スクロール背面とフレーム９とで囲まれた空間に保持された吐出圧と吸込圧の中間的な圧力（この圧力を背圧と呼ぶ）のことである。この背圧を作り出し、値を制御するための機構が背圧制御弁１６である。この背圧制御弁１６により、背圧室１４内の圧力を制御し、旋回スクロール６を固定スクロール５に押し付けている。
【００３６】
背圧制御弁１６の動作について説明する。密閉容器２下部に溜められた潤滑油１３は密閉容器２と背圧室１４の圧力差により給油管７ｄと給油通路７ｃを通って各軸受部に給油される。軸受部に給油された潤滑油１３は背圧室１４に入り、潤滑油１３内に溶け込んでいた冷媒が発泡し背圧室１４の圧力を上昇させる。ここで、背圧制御弁１６を押し付けているばねは吸込室１０に連通しているため、背圧室１４と吸込室１０の圧力差がばねの押し付け力より勝ると弁体が開き、背圧室１４内の潤滑油１３は吸込室１０に供給される。すなわち、背圧室１４の圧力は、吸込圧力＋一定値（この一定値はばね力によって決まる）となって制御される。
【００３７】
次に、スクロール圧縮機運転時の圧縮機構部３の圧力変形について説明する。まず、図３は、従来のスクロール圧縮機の圧縮機構部３の圧力変形を模式的に示した図である。図に示すように、固定スクロール５の上部（反旋回スクロール側）は吐出圧室２ｆに面しているため、固定スクロール５には上面に吐出圧力が作用する。また、旋回スクロール６下部（反固定スクロール側）は背圧室１４に面しているため、旋回スクロール下面には背圧が作用し、旋回スクロール６を上方に押し付けている。
【００３８】
従来のスクロール圧縮機の場合、固定スクロール５は鏡板５ｂの周縁部が密閉容器２に固定されているので、全体的に中央部が下方向（旋回スクロール側）に凸になるように変形する。一方、旋回スクロール６は下方向凸に変形した固定スクロールに押し付けられるため、両スクロールの中央部の互いのラップ歯先面と歯底面とが接触し、さらに押し付けられて固定スクロールの変形にならうように全体的に中央部が下方向に凸となるように変形する。
【００３９】
この場合、旋回スクロール６は固定スクロール５の変形にならうように変形するので、両スクロールの鏡板同士はおよそ面接触し、なじみ性が良いので摩擦損失の問題は起こり難い。これに対して、作動流体の吸込圧力、背圧、吐出圧力の各値と、固定スクロール５及び旋回スクロール６の剛性との相対関係によっては、旋回スクロールが従来とは異なる変形をして両スクロールの鏡板同士での片当たりにより摩擦損失の問題が生じ得る。
【００４０】
例えば、近年地球温暖化防止の観点からフロン冷媒に替わり温暖化係数が極めて小さい二酸化炭素が冷媒として用いられるようになっているが、二酸化炭素冷媒はその特性上、フロン冷媒に比べ作動圧力がおよそ３〜５倍と高い。作動流体として二酸化炭素を用いた圧縮機では吐出圧力が例えば約７〜１３ＭＰａ、吸込圧力が２〜５ＭＰａ、背圧が４〜６ＭＰａとなり、大きな圧力差が作用するため、固定スクロールの押し付け力及び旋回スクロールの押し付け力は従来と比べて大きくなる。
【００４１】
この場合、固定スクロール５及び旋回スクロール６には図４に示すような変形が生じる。図４は、本実施例のスクロール圧縮機の圧縮機構部３の圧力変形を模式的に示した図である。すなわち、固定スクロール５の変形は概ね従来のスクロール圧縮機と同様であり、中央部が下方向に最大変位し、全体的に下方向に凸となるように変形する。従来と同様の形状の場合には、周囲に作用する圧力が二酸化炭素冷媒では大きくなるため、スクロールラップ中央部の最大変位は従来に比べ大きくなる。ただし、作用圧力の値に応じた剛性を持たせることにより、従来と同様の変位にすることは可能である。
【００４２】
一方、旋回スクロール６は下から上方向に背圧による押し付け力を受けるため、固定スクロール５のラップ５ａのラップ歯先中央部と旋回スクロール６の歯底中央部６ｆ、及び固定スクロールの歯底中央部５ｆと旋回スクロールのラップ６ａ歯先中央部が接触する。この接触は過剰に強くなるのを防止するため、旋回スクロール６及び固定スクロール５の歯底にはそれぞれ外側から中央に向かうに従い深くなる段差を設けており、圧力変形による各部材の変位を吸収している。
【００４３】
しかしながら、二酸化炭素を作動流体として用いたスクロール圧縮機では、圧力差が大きく旋回スクロールの固定スクロール５に対する押し付け力が大きいため、両スクロールのラップ歯先面の摩耗が比較的大きな速度で進行する。ラップ歯先面の磨耗の進行にともない、旋回スクロール６は従来と異なりしだいに全体的に中央部が上方向（固定スクロール側）に凸となるように変形する。そして、この変化とともに固定スクロール５のラップを囲む円筒状の鏡板５ｂと旋回スクロール６の鏡板６ｂとの接触は、外周側に比べ内周側でより強く片当たりする。
【００４４】
このようにして、固定スクロール５と旋回スクロール６の鏡板の接触面の内周側で旋回スクロール６の変形を吸収するように摩耗が生じて摩擦損失が大きくなるため、圧縮機の効率を向上させることを困難にしている。
【００４５】
このような鏡板面の摩擦による圧縮機入力の増加、損失の増加を防ぐための本実施例のスクロール圧縮機の特徴部を、図５，６を用いて説明する。図５は第１実施例のスクロール圧縮機の旋回スクロールの上視図、図６は図５の旋回スクロールの断面図である。
【００４６】
図５，６に示すように、本実施例のスクロール圧縮機の旋回スクロール６の鏡板６ｂのラップ形成面（旋回スクロールの鏡板と固定スクロールの鏡板の対向面）には、外周側より内側に向かうに従い深くなる（外周側から内周側にかけて板厚が小さくなる）よう傾斜面６ｇが形成されている。
【００４７】
言い換えれば、旋回スクロール６の鏡板の固定スクロール５の鏡板との対向面は、ラップ巻き終わりの最外周部を半径とする６ｅ面から、鏡板外周に向かうに従い高くなるよう傾斜した傾斜面６ｇによって形成されている。なお、その傾斜角θ1は、ｔａｎθ１＝１／１００００〜１／５００の範囲になるようにしている。
【００４８】
あらかじめ旋回スクロール６の鏡板６ｂの固定スクロール５の鏡板５ｂとの対向面を外周側より内周側の板厚が小さくなるよう形成しておくことにより、スクロール圧縮機が運転され圧縮機構部３に作動流体圧力が作用したときに、固定スクロール鏡板５ｂと旋回スクロール鏡板の傾斜面６ｇは、ラップ根元部（両スクロールの鏡板の対向接触面内周側）での強い接触（片当たり）が防止され均等に面接触する。
【００４９】
したがって、適切な面圧にて旋回スクロールの押し付け力を負担することができるため、摩擦に伴う入力の増加、損失増加を防止できる。
【実施例２】
【００５０】
次に、本発明のスクロール圧縮機の第２実施例について説明する。本実施例は旋回スクロール６の鏡板６ｂの固定スクロール５の鏡板５ｂとの対向面に形成する面形状が第１実施例と異なるのみである。したがって、その他第１実施例と同様の部分の説明は省略する。
【００５１】
図７は第２実施例のスクロール圧縮機の旋回スクロールの上視図、図８は図７の旋回スクロールの断面図である。本実施例において、旋回スクロール６の鏡板６ｂの固定スクロール５の鏡板５ｂとの対向面には、外周側から内周側にかけて板厚が階段状に小さくなる６ｃ，６ｄ，６ｅ面からなる階段面が形成されている。
【００５２】
言い換えれば、ラップ巻き終わり付近の６ｅ面に対し、その外周側の６ｄ面は６ｅ面に対し例えば約１〜１０μｍの範囲（寸法α）で高く形成し、更に外周側となる６ｃ面は６ｄ面に対し例えば約１〜１０μｍの範囲で（寸法β）高く形成することにより、ラップ巻き終わり部付近から円周形状に外周に向かうに従い階段状に高くなる階段面が形成される。
【００５３】
旋回スクロール６の鏡板６ｂの固定スクロール５の鏡板５ｂとの対向面をこのように形成することによって、スクロール圧縮機が運転され、圧縮機構部３に作動流体圧力が作用したときに、旋回スクロール６は中央部が上に凸となるように変形し、鏡板６ｂの固定スクロールの鏡板５ｂとの接触面は鏡板５ｂに概ね沿った形状となる。このとき、旋回スクロールの鏡板の６ｃ，６ｄ，６ｅ面と固定スクロールの鏡板５ｂとは段差の角部で接触することとなり、なじみが進行し易く、短時間で固定スクロール鏡板面に沿った形状を形成することができる。
【００５４】
また、この段差により鏡板面では内周側に油を保持することができるようになるため、なじみ中の段差角部に油を供給する効果があり、角部での凝着を防止し、なじみ中の摩擦損失を少なくするとともに、摺動信頼性も向上するという効果がある。
【００５５】
このように本実施例においては、旋回スクロール６の鏡板６ｂの固定スクロールの鏡板５ｂとの接触面でのなじみ進行を促進できる効果が現れるため、予め厳密に固定スクロールの変形を予測した形状に仕上げておく必要がなく、様々な運転条件によって変化する固定スクロールの変形状態に応じた面を形成することが可能となる。このため、特定の運転条件ばかりでなく、様々な条件下で鏡板の摩擦に伴う入力の増加、損失増加を防止できる。また、円周形状の段差とすることで、鏡板面をエンドミルで加工する場合には高精度の加工がしやすいといった効果もある。
【００５６】
本実施例では円周形状の段差を２段として形成したが、段数は多いほうが、１段あたりの段差を小さくでき、かつ段差角部の接触を緩和することができるので、より摩擦損失を低減することができる。また鏡板部での冷媒の漏れを小さくすることができるので、漏れ損失の低減も図れ、より高効率なスクロール圧縮機を得ることができる。
【実施例３】
【００５７】
次に、本発明のスクロール圧縮機の第３実施例について説明する。本実施例は第１，２実施例のように旋回スクロールの鏡板にあらかじめスクロールの変形を見越した加工を施すのではなく、固定スクロール５の鏡板５ｂに加工を施す点が異なるのみである。したがって、その他第１実施例と同様の部分の説明は省略する。
【００５８】
図９は第３実施例のスクロール圧縮機の固定スクロールの下視図、図１０は図９の固定スクロールの断面図である。本実施例において、固定スクロール５の鏡板５ｂの旋回スクロール６の鏡板６ｂとの対向面には、外周側から内周側にかけて板厚が小さくなる傾斜面５ｇが形成されている。
【００５９】
言い換えれば、固定スクロール５の鏡板５ｂの旋回スクロール６の鏡板６ｂとの対向面には、ラップ５ａに対し鏡板外周側へ向かって下方向に飛び出すように傾斜面５ｇが形成されている。この構成は、第１実施例で旋回スクロールの鏡板に形成した傾斜面６ｇと同様の傾斜面を固定スクロールの鏡板に形成したものである。
【００６０】
これによれば、第１実施例と同様に、スクロール圧縮機が運転され圧縮機構部３に作動流体圧力が作用したときに、固定スクロールの鏡板５ｂに形成された傾斜面５ｇと旋回スクロールの鏡板６ｂは、ラップ根元部（両スクロールの鏡板の対向接触面内周側）での強い接触（片当たり）が防止され均等に面接触する。
【００６１】
したがって、適切な面圧にて旋回スクロールの押し付け力を負担することができるため、摩擦に伴う入力の増加、損失増加を防止できる。
【００６２】
なお、上述の第１，２実施例は旋回スクロールの鏡板にあらかじめスクロールの変形を見越した加工を施し、第３実施例は固定スクロールの鏡板にあらかじめスクロールの変形を見越した加工を施すものである。しかし、これらに限らず、固定スクロール及び旋回スクロールの双方の鏡板の対向面に適宜スクロールの変形を見越した加工を施してもよい。これによっても同様に、スクロールの変形に起因して生じる摩擦損失を低減して圧縮機の効率を向上させることができる。
【実施例４】
【００６３】
次に、本発明の第４の実施例について以下詳細に説明する。本実施例は第１〜３実施例のように固定スクロール及び旋回スクロールの鏡板の互いの対向面にあらかじめスクロールの変形を見越した加工を施すのではなく、旋回スクロールの鏡板とフレームとの接触を緩和するための加工を旋回スクロールの鏡板に施す点が異なるのみである。したがって、その他第１実施例と同様の部分の説明は省略する。
【００６４】
旋回スクロール６は鏡板６ｂの裏面の外周側をフレーム９により支持されているが、運転中は背圧が上昇することにより、旋回スクロール６は固定スクロール５に押し付けられ、フレーム９とは接触しない。このフレーム９と旋回スクロール６との間の隙間は適切に設定する必要があり、小さいと運転中の旋回スクロールの変形や揺動運動によって接触が発生し、効率低下の要因となる。一方、隙間が大きいと背圧のシールができないことにより旋回スクロールが浮上せず、固定スクロールに押し付けられずに正常な圧縮動作を行なうことができない。
【００６５】
そのため、この隙間は例えば約１０〜３０μｍに通常設定される。しかしながら、二酸化炭素を冷媒とするスクロール圧縮機では、上述したように、旋回スクロール６は従来と異なり全体的に中央部が上方向（固定スクロール側）に凸となるように変形するため、運転中に鏡板の裏面（被支持面）の外周側がフレームと接触しやすい。旋回スクロール６の鏡板の被支持面とフレーム９とが接触することにより、摩擦損失が生じて圧縮機の効率を向上させることを困難にしている。
【００６６】
このような鏡板面の摩擦による圧縮機入力の増加、損失の増加を防ぐための本実施例の特徴部を説明する。図１１は第４実施例のスクロール圧縮機の旋回スクロールの上視図、図１２は図１１の旋回スクロールの断面図、図１３は旋回スクロール及びフレームの断面図である。
【００６７】
本実施例において、旋回スクロール６のフレーム９に支持される被支持面の一部には、内周側より外周側の板厚が小さくなるよう内周側に比べて板厚が小さい段差面が形成されている。言い換えれば、旋回スクロール６の鏡板６ｂの裏側に円周形状に段差を形成する６ｈ面を設け、内周側に対し外周が例えば約１０〜５００μｍの範囲（寸法γ）で低くなるようにしている。
【００６８】
なお、６ｈ面により段差を形成するのではなく、旋回スクロールの鏡板の被支持面の内周側から外周側にかけて板厚が小さくなる傾斜面を形成したり、内周側から外周側にかけて板厚が階段状に小さくなる階段面を形成したりしてもよい。
【００６９】
旋回スクロール６の鏡板６ｂにあらかじめこのような形状を施しておくことにより、スクロール圧縮機が運転され、旋回スクロール６は中央部が上に凸となるように変形した際に、鏡板裏面はフレーム９の鏡板裏面と相対する面に接触するのを抑制することができる。したがって、摩擦損失の発生を抑制し圧縮機の効率を向上させることができる。
【００７０】
なお、本実施例では、旋回スクロール６が正常に浮上するように、段差を形成する６ｈ面はフレーム側の相対面の全周に渡って設けるのではなく、約半周程度となるようにし、旋回スクロール鏡板裏面とフレーム相対面との間のシール面を確保する必要がある。そのため、段差６ｈの幅はおおよそクランク軸７の旋回半径程度としている。
【００７１】
以上、本発明のスクロール圧縮機の各実施例について説明したが、これらの各実施例の形態には限られず、各実施例を適宜組み合わせることもできる。例えば第１〜３実施例と第４実施例を組み合わせることができる。つまり、固定スクロールの鏡板と旋回スクロールの鏡板の互いの対向面に、スクロールの変形を見越した形状を施し、かつ、旋回スクロールの鏡板のフレームに対する被支持面に、スクロールの変形を見越した形状を施してもよい。
【００７２】
また、上述の各実施例では、作動流体に二酸化炭素を用いるスクロール圧縮機を例に挙げて説明したがこれには限られない。作動流体に二酸化炭素を用いた場合、旋回スクロールの従来とは異なった変形（中央部が固定スクロール側に凸になるような変形）は発生しやすいが、二酸化炭素以外の作動流体でもこれと同様の変形は起こり得る。
【００７３】
要は、作動流体の吸込圧力、背圧、吐出圧力の各値と、固定スクロール及び旋回スクロールの剛性との相対関係により、旋回スクロールの中央部が固定スクロール側に凸になるように変形して両スクロールの鏡板間に片当たりによる摩擦損失が発生したり、旋回スクロールとフレームの接触による摩擦損失が発生したりするような場合に、本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】第１実施例のスクロール圧縮機の縦断面を示す図である。
【図２】固定スクロールと旋回スクロールの基本構成を示す縦断面図である。
【図３】従来のスクロール圧縮機の圧縮機構部の圧力変形を模式的に示した図である。
【図４】第１実施例のスクロール圧縮機の圧縮機構部の圧力変形を模式的に示した図である。
【図５】第１実施例のスクロール圧縮機の旋回スクロールの上視図である。
【図６】図４の旋回スクロールの断面図である。
【図７】第２実施例のスクロール圧縮機の旋回スクロールの上視図である。
【図８】図６の旋回スクロールの断面図である。
【図９】第３実施例のスクロール圧縮機の固定スクロールの下視図である。
【図１０】図８の固定スクロールの断面図である。
【図１１】第４実施例のスクロール圧縮機の旋回スクロールの上視図である。
【図１２】図１０の旋回スクロールの断面図である。
【図１３】旋回スクロール及びフレームの断面図である。
【符号の説明】
【００７５】
１  スクロール圧縮機
２  密閉容器
２ｆ  吐出圧室
５  固定スクロール
５ａ  ラップ
５ｂ  鏡板
５ｄ  台板
５ｇ  傾斜面
６  旋回スクロール
６ａ  ラップ
６ｂ  鏡板
６ｇ  傾斜面
９  フレーム
１０  吸込室
１１  圧縮室
１４  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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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