JP2008248823A - スクロール流体機械 - Google Patents

Abstract

【課題】小型で容積変化率の大きいスクロール流体機械を得る。
【解決手段】スクロールの渦巻の高さを外周部で高く、中心部で低くし、間に渦巻段差部を設けて可変容積室の容積変化率を高めた。渦巻の高さに対応して鏡板の厚さを変える。
【効果】可変容積室を３次元的に容積変化させることで容積変化率を大きくできる。
【選択図】図２

Description

この発明は、スクロール流体機械に関し、特に例えば冷凍空調装置に用いるスクロール圧縮機あるいは膨張機等のスクロール流体機械に関するものである。

従来のスクロール圧縮機は、特許文献１に開示されているように、揺動スクロールの軸方向の両側に渦巻を設立し、各々の揺動スクロールの渦巻に合った２つの固定スクロールを有するいわゆる両面スクロール式であった。

特開平７−２８６５８６号公報

従来のスクロール圧縮機では、揺動スクロールの鏡板の中心に貫通した軸受を備え、軸方向の両側に渦巻を形成し、揺動スクロールの両側の渦巻に嵌合する渦巻を持った固定スクロールを２つ備え、２つの固定スクロールの鏡板の中央部には軸受を備え、駆動軸によって揺動スクロールがそれぞれの固定スクロールの渦巻に対し公転運動するように構成されている。このため、揺動スクロール、固定スクロールの渦巻の巻き始め部は、これら軸受部の外周から形成される。したがって、圧縮機として必要な運転圧力比を得ようとすると渦巻の巻数が増えて冷媒ガスの圧縮開始点となる渦巻巻終り部が外周側に大きくなり揺動スクロール、固定スクロールの鏡板の大きさを径方向にさらに延長することになる。このようにして、従来の技術では、圧縮機の外形がより大きくなり圧縮機の小型化と軽量化に課題があった。

この発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、冷凍空調装置に用いるスクロール圧縮機あるいは膨張機等のスクロール流体機械において、小型かつ軽量化をしたスクロール流体機械を得ることである。

本発明のスクロール流体機械は、鏡板およびこの鏡板の片面に設けられた渦巻を持つ固定スクロールと、この固定スクロールに対して回転するクランク軸と、鏡板およびこの鏡板に設けられた渦巻を持ち、上記固定スクロールとの間に可変容積室を形成し、上記クランク軸によって上記固定スクロールに対して揺動させられて上記可変容積室の容積を変化させる揺動スクロールとを備えたスクロール型流体装置において、上記固定スクロールの渦巻および上記揺動スクロールの渦巻が、渦巻形状に沿って外周部にある一定の高さの第１渦巻部分と、渦巻形状に沿って中心部で上記第１渦巻部分よりも低い一定の高さの第２渦巻部分と、上記第１渦巻部分と上記第２渦巻部分との間の渦巻段差部分とを持つことを特徴とするスクロール流体機械である。

この発明のスクロール流体機械によれば、スクロール渦巻の高さを渦巻に沿って中心部で低く外周部で高くし、間に階段状の段差部を設け、可変容積室を３次元的に容積変化させることで容積変化率を大きくとることができ、スクロール流体機械の外径を大きくせずに圧縮機として必要な運転圧力比を得ることができる。こうすることで渦巻の巻数を増やして圧縮開始点となる渦巻巻終り部を外周側に大きくすることなく、揺動スクロール、固定スクロールの鏡板の大きさを径方向に拡径させずに構成できるので、圧縮機の外形がより小さくなり小型化と軽量化さらには安価な圧縮機を得られるという効果を有する。

実施の形態１．
図１はこの発明のスクロール流体機械の一例として示すスクロール圧縮機の概略縦断面図、図２は図１のスクロール流体機械の固定スクロールおよび揺動スクロールの斜視図である。図１において、スクロール流体機械は、密閉容器１を有し、その内部の上部には固定子３、回転子４からなる電動要素２、下部には後ほど説明する圧縮要素５が各々収容されている。また、密閉容器１の側壁上部の電動要素２より上方には冷媒ガスを吸入するための吸入管６が側方に向けて突設されており、密閉容器１の側壁下部の圧縮要素５に対応した位置には、圧縮された冷媒ガスを外部に吐出するための吐出管７が突設されている。

電動要素２の内、回転子４には、クランク軸８の上部が挿入されており、クランク軸８の中央部は圧縮要素５を貫通して密閉容器１の下方まで伸び、クランク軸８の最下端にはオイルポンプ９が設けられており、密閉容器１内の下部に封入されている潤滑油１０に浸漬されている。回転子４により駆動されるクランク軸８の回転によりオイルポンプ９が駆動されると、潤滑油１０はオイルポンプ９によって汲み上げられ、クランク軸８に貫通形成されている給油穴８ａを通して圧縮要素５に供給される。

圧縮要素５は、上下一対の固定スクロール１１、１２を備えている。上側の固定スクロール１１の上にはホルダ１３を介して固定子３が固定されており、各固定スクロール１１、１２は、ホルダ１３を介して密閉容器１の内壁面に固定されている。この上側の固定スクロール１１の鏡板１１ａの中央にはクランク軸８を通すための軸受１１ｂを有し、鏡板１１ａの下面にはインボリュート曲線により形成された渦巻１１ｃが設けられている。

下側の固定スクロール１２は上側の固定スクロール１１と略対称形状であり、下側の固定スクロール１２の鏡板１２ａの中央にもクランク軸８を通すための軸受１２ｂを有し、鏡板１２ａの上面にはインボリュート曲線により形成された渦巻１２ｃが設けられている。

そして、この上下一対の固定スクロール１１、１２はそれぞれ渦巻側を向き合わせに配置され、固定スクロール１１、１２の間には、揺動スクロール１４が配置されている。この揺動スクロール１４には円盤状の鏡板１４ａの両面にインボリュート曲線により形成された渦巻１４ｃ、１４ｄが設けられており、鏡板１４ａの中央にはクランク軸８の中央部にある偏心部８ｂを通す軸受１４ｂを有している。

この揺動スクロール１４の鏡板１４ａの上面側では、揺動スクロール１４の上面側渦巻１４ｃの内周壁面及び外周壁面が、上側の固定スクロール１１の渦巻１１ｃの内周壁面及び外周壁面に渦巻の長さ方向の複数箇所で夫々接触しており、これらの接触部の間で冷媒ガスを圧縮するための可変容積室である圧縮室１５が形成されている。また、揺動スクロール１４の鏡板１４ａの下面側でも、揺動スクロール１４の下面側渦巻１４ｄと下側の固定スクロール１２の渦巻１２ｃとの間で上面側と同様に冷媒ガスを圧縮するための可変容積室である圧縮室１５が形成されている。

また、揺動スクロール１４の中央部にはクランク軸８の偏心部８ｂを挿入するための軸受１４ｂが形成されており、軸受１４ｂの両端には渦巻１４ｃ、１４ｄの歯高と同じか、もしくは、少し低い寸法を持ったボス部１４ｅが形成され、上下の固定スクロール１１、１２の内面に微少のクリアランスを持って摺動する。また、クランク軸８の偏心部８ｂは、揺動スクロール１４の上下面の渦巻１４ｃ、１４ｄの内周壁面及び外周壁面と上下固定スクロール１１、１２の渦巻１１ｃ、１２ｃの内周壁面及び外周壁面がちょうど接触するだけの長さだけクランク軸８の回転中心に対して偏心している。

また、上下固定スクロール１１、１２の外周側には密閉容器１内から圧縮室１５に冷媒ガスが流れる吸入ポート１１ｄ、１２ｄが設けられており、冷媒ガスは渦巻１１ｃ、１２ｃ、１４ｃ、１４ｄの外径から内径方向に流れ、上側の固定スクロール１１の渦巻１１ｃと揺動スクロール１４の上面の渦巻１４ｃの間の圧縮室１５で圧縮された冷媒ガスは揺動スクロール１４のボス部１４ｅ近傍にある連通孔１４ｆを通り、下側の固定スクロール１２の渦巻１２ｃと揺動スクロール１４の下面の渦巻１４ｄの間の圧縮室１５で圧縮された冷媒ガスと合流し、下側の固定スクロール１２の軸受１２ｂ近傍の吐出ポート１２ｅを通り吐出弁１６を開いて吐出管７を通り、密閉容器１外へ吐出される。

また、クランク軸８と各スクロール１１、１２、１４との間には軸受メタル１７、１８、１９が挿入されている。クランク軸８の偏心部８ｂと揺動スクロール１４の軸受１４ｂの内面との間に円筒状の軸受メタル１９が嵌合させられ、軸受メタル１９の上下両側でクランク軸８と上下固定スクロール１１、１２との間に円筒状の軸受メタル１７、１８が夫々嵌合させられている。これら軸受メタル１７、１８、１９にはクランク軸８の給油穴８ａから汲み上げられた潤滑油１０が供給されるようになっている。また、クランク軸８には、上側の固定スクロール１１の上側位置と下側の固定スクロール１２の下側位置とに、夫々偏心回転運動する揺動スクロールの静バランス、動バランスをとるための上部バランスウエイト２０、下部バランスウエイト２１がそれぞれ設けられている。

また、上側の固定スクロール１１と揺動スクロール１４の間の渦巻１１ｃ、１４ｃの外周側には、揺動スクロール１４の自転を抑制し、所定の公転運動を行わせるためのオルダム継手２２が配置されている。

このように、スクロール流体機械は、鏡板１１ａ、１２ａおよびこの鏡板の片面に設けられた渦巻１１ｃ、１２ｃを持つ固定スクロール１１、１２と、この固定スクロール１１、１２に対して回転するクランク軸８と、鏡板１４ａおよびこの鏡板に設けられた渦巻１４ｃ、１４ｄを持ち、固定スクロール１１、１２との間に可変容積室である圧縮室１５を形成し、クランク軸８によって固定スクロール１１、１２に対して揺動させられて可変容積室１５の容積を変化させる揺動スクロール１４とを備えている。

本発明によれば、固定スクロール１１および揺動スクロール１４を斜視図で示す図２と、揺動スクロール１４と固定スクロール１１、１２との関係を示す図３とから明らかなように、揺動スクロール１４の渦巻１４ｃには、渦巻形状に沿って外周部にある一定の高さＨ１（クランク軸８の方向の寸法）の第１渦巻部分１４ｍと、渦巻形状に沿って中心部で第１渦巻部分１４ｍよりも低い一定の高さＨ２の第２渦巻部分１４ｎと、第１渦巻部分１４ｍと第２渦巻部分１４ｎとの間の渦巻段差部分１４ｏとを持っている。渦巻段差部分１４ｏの位置は、スクロール流体機械の設計によって変え得るものであるが、図示の例では、第１渦巻部分１４ｍは渦巻の全長のほぼ中間位置よりも外側部分にあり、第２渦巻部分１４ｎは渦巻の全長のほぼ中間位置よりも内側部分にあり、渦巻段差部分１４ｏは渦巻の全長のほぼ中間位置に設けられている。

ここで渦巻について「高さ」とは、固定あるいは揺動スクロールの鏡板から立ち上がった部分の寸法であり、例えば図２のＨ１あるいはＨ２に示すように、渦巻１４ｃの場合、渦巻１４ｃが、鏡板１４ａから立ち上がった根本部分から固定スクロール１１の鏡板１１ａに摺動する渦巻１４ｃの摺動端縁部分までの、クランク軸８の軸心に平行な方向の寸法である。

また、これに対応して、固定スクロール１１の渦巻１１ｃも、渦巻形状に沿って外周部にある一定の高さの第１渦巻部分１１ｍと、渦巻形状に沿って中心部で第１渦巻部分１１ｍよりも低い一定の高さの第２渦巻部分１１ｎと、第１渦巻部分１１ｍと第２渦巻部分１１ｎとの間の渦巻段差部分１１ｏとを持っている。固定スクロール１２の渦巻１２ｃも同様に、図で符号を付して示してはないが、渦巻形状に沿って外周部にある一定の高さの第１渦巻部分と、渦巻形状に沿って中心部で第１渦巻部分よりも低い一定の高さの第２渦巻部分と、第１渦巻部分と第２渦巻部分との間の渦巻段差部分とを持っている。

ここで、渦巻あるいは渦巻部分の「高さ」とは、それぞれのスクロールの鏡板に平行な所定の基準面から、クランク軸８の軸心の方向である軸方向に測った距離である。例えば揺動スクロール１４に関しては、図１に示すようにの鏡板１４ａの厚さ方向の中央を通る基準平面Ｒ１４から渦巻１１ｃの摺動端縁部分までの、軸方向の寸法である。

また、固定スクロール１１の鏡板１１ａおよび揺動スクロール１４の鏡板１４ａが、渦巻形状の外周部で一定の第１の高さの第１摺動面部分１１ｐ、１４ｐと、中心部でこの第１摺動面部分１１ｐ、１４ｐよりも高い一定の高さの第２摺動面部分１１ｑ、１４ｑと、これら第１摺動面部分１１ｐ、１４ｐと第２摺動面部分１１ｑ、１４ｑとの間の鏡板段差部分１１ｒ、１４ｒとを持っている。図で符号を付して示してはないが、固定スクロール１２の鏡板１２ａも、渦巻形状の外周部で一定の第１の高さの第１摺動面部分１２ｐと、中心部でこの第１摺動面部分よりも高い一定の高さの第２摺動面部分１２ｑと、これら第１摺動面部分と第２摺動面部分との間の鏡板段差部分１２ｒとを持っている。

ここで、摺動面部分の「高さ」とは、それぞれのスクロールの鏡板に平行な所定の基準面から、クランク軸８の軸心の方向である軸方向に測った距離である。例えば揺動スクロール１４に関しては、図１に示すようにの鏡板１４ａの厚さ方向の中央を通る基準平面Ｒ１４から対向する渦巻１１ｃが摺動する鏡板１４ａの摺動面部分までの軸方向の寸法である。

また、上述の固定スクロール１１、１２の鏡板１１ａ、１２ａおよび揺動スクロール１４の鏡板１４ａと協働して可変容積室１５を間に形成する固定スクロール１１、１２の渦巻１１ｃ、１２ｃおよび揺動スクロール１４の渦巻１４ｃが、渦巻形状の外周部で第１摺動面部分１１ｐ、１２ｐに対して摺動する一定の第１の高さの第１摺動端縁部分１１ｓ、１２ｓ、１４ｓと、中心部で第１摺動端縁部分１１ｓ、１２ｓ、１４ｓよりも低い一定の高さの第２摺動端縁部分１１ｔ、１２ｔ、１４ｔと、これら第１摺動端縁部分１１ｓ、１２ｓ、１４ｓと第２摺動端縁部分１１ｔ、１２ｔ、１４ｔとの間の渦巻段差部分１１ｏ、１２ｏ、１４ｏとを持っている。

固定スクロール１１、１２の渦巻１１ｃ、１２ｃおよび揺動スクロール１４の渦巻１４ｃは、それらの外周部の第１摺動端縁部分１１ｓ、１２ｓ、１４ｓにも、中心部の第２摺動端縁部分１１ｔ、１２ｔ、１４ｔにも、渦巻方向の溝の中に挿入されたチップシール１１ｗ、１２ｗ、１４ｗが設けられている。

更に、鏡板１１ａ、１２ａ、１４ａの鏡板段差部分１１ｒ、１２ｒ、１４ｒが、摺動面部分１１ｐ、１２ｐ、１４ｐに直角で、揺動スクロール１４の揺動軌跡の半径（クランク軸８の偏心量）と等しい曲率半径を持つ円筒壁面１１ｖ、１２ｖ、１４ｖであり、渦巻１１ｃ、１２ｃ、１４ｃの渦巻段差部分１１ｏ、１２ｏ、１４ｏが円筒壁面１１ｖ、１２ｖ、１４ｖに常時摺接する渦巻側縁である。

また、鏡板１１ａ、１２ａ、１４ａの第１摺動面部分１１ｐ、１２ｐ、１４ｐは、鏡板１１ａ、１２ａ、１４ａの厚さを第２摺動面部分１１ｑ、１２ｑ、１４ｑよりも薄くされた部分によって形成されている。

固定スクロール１１、１２は、揺動スクロール１４の両面側に設けられており、可変容積室１５が揺動スクロール１４の両面側に設けられている。このため、揺動スクロール１４にスラスト荷重が殆ど作用せず、スラスト摺動損失が零に近くなり、圧縮機の高性能化を図ることができるという効果を有する。

また揺動スクロール１４の鏡板１４ａの両側の渦巻のそれぞれで内部容積の変化率を同じにするような渦巻形状してある。すなわち、揺動スクロール１４の鏡板１４ａの両側に設けられた渦巻１４ｃ、１４ｄに対して、揺動スクロール１４の両側から各々嵌合する２つの固定スクロール１１、１２の渦巻１１ｃ、１２ｃにより形成される可変体積室である圧縮室１５が、揺動スクロール１４の鏡板１４ａの両側で渦巻形状に沿った内部容積の変化率が等しくしてある。このような構成により、揺動スクロール１４に作用するスラスト荷重を零に極めて近づけることができ、摺動損失が小さい高性能な圧縮機を得ることができるという効果を有する。

なお、図示の例では、可変容積室１５が流体圧縮室であるが、同様に流体膨張室にして、本発明のスクロール流体機械を膨張機として使用することもできる。

図示の例においては、上側の固定スクロール１１と揺動スクロール１４の渦巻の組み合わせにおいて、それぞれの鏡板１１ａ、１４ａに、渦巻１１ｃ、１４ｃに沿ってその中心部側で高く、外周側で低くなるよう階段状に形成された鏡板段差部分１１ｒ、１４ｒが設けられ、上側の固定スクロール１１と揺動スクロール１４の渦巻先端面すなわち摺動端縁部分１１ｓ、１４ｓは、鏡板１１ａ、１４ａの鏡板段差部分１１ｒ、１４ｒに対応して高さが渦巻１１ｃ、１４ｃに沿ってその中心部側で低く、外周側で高くなるように階段状に形成されて段付き渦巻が構成されている。

また、下側の固定スクロール１２と揺動スクロール１４の渦巻の組み合わせにおいて、それぞれの鏡板１２ａ、１４ａに、渦巻１２ｃ、１４ｄに沿ってその中心部側で高く、外周側で低くなるよう階段状に形成された鏡板段差部分１２ｒ、１４ｒが設けられ、下側の固定スクロール１２と揺動スクロール１４の渦巻先端面すなわち摺動端縁部分１２ｓ、１４ｓは、鏡板１２ａ、１４ａの鏡板段差部分１２ｒ、１４ｒに対応して高さが渦巻１２ｃ、１４ｄに沿ってその中心部側で低く、外周側で高くなるように階段状に形成されて段付き渦巻が構成されている。

また、上側の固定スクロール１１と揺動スクロール１４の渦巻の組み合わせと下側の固定スクロール１２と揺動スクロール１４の渦巻の組み合わせにおいて、揺動スクロール１４の鏡板１４ａに鏡板段差部分１４ｒを設けるが、上側の固定スクロール１１と下側の固定スクロール１２の鏡板１１ａ、１２ａに鏡板段差部分１１ｒ、１２ｒを設けないで、それぞれに対応する上側の固定スクロール１１、下側の固定スクロール１２の渦巻先端面すなわち摺動端縁部分１１ｓ、１２ｓにて高さを調整した段付き渦巻１１ｃ、１２ｃとしてもよい。

さらには、上側の固定スクロール１１と揺動スクロール１４の渦巻の組み合わせと下側の固定スクロール１２と揺動スクロール１４の渦巻の組み合わせにおいて、上側の固定スクロール１１の鏡板１１ａと下側の固定スクロール１２の鏡板１２ａに鏡板段差部分１１ｒ、１２ｒを設けるが、揺動スクロール１４の鏡板１４ａには鏡板段差部分１４ｒ、を設けないで、それぞれに対応する揺動スクロール１４の渦巻先端面であり摺動端縁部分１４ｓにて高さを調整した段付き渦巻１４ｃとしてもよい。

次に、動作について説明する。固定子３に電圧が印加され回転子４が駆動されると、クランク軸８が軸心を中心として回転し、この時、クランク軸８の偏心部８ｂは軸心（回転中心）に対し、公転運動（揺動）を行う。この公転運動により、偏心部８ｂが嵌合されている揺動スクロール１４は、固定スクロール１１、１２に対して公転運動（揺動）する。揺動スクロール１４の自転を抑制するオルダム継手２２のために、揺動スクロール１４は自転することなしに公転運動を行うことができる。そして、揺動スクロール１４の鏡板１４ａの上下面では相対する渦巻１１ｃ、１４ｃ、１２ｃ、１４ｄの夫々の接触箇所が、中心に向かって移動し、各々の圧縮室１５は中心に向かい容積を縮小しながら移動する。この動作により、冷媒ガスは吸入管６から吸入ポート１１ｄ、１２ｄを通り圧縮室１５に流入し、圧縮されて渦巻１１ｃ、１４ｃ、１２ｃ、１４ｄの中心部に達し、連通孔１４ｆを通って合流し、吐出ポート１２ｅを経て吐出管７から吐出される。

この発明のスクロール流体機械によれば、スクロール渦巻１１ｃ、１２ｃ、１４ｃの高さを渦巻に沿って中心部である第２渦巻部分１１ｎ、１２ｎ、１４ｎで低く（Ｈ２）外周部である第１渦巻部分１１ｍ、１２ｍ、１４ｍで高く（Ｈ１）し、間に階段状の鏡板段差部分１１ｏ、１２ｏ、１４ｏを設け、可変容積室を３次元的に容積変化させることで容積変化率を大きくとることができ、スクロール流体機械の外径を大きくせずに圧縮機として必要な運転圧力比を得ることができる。こうすることで渦巻１１ｃ、１２ｃ、１４ｃの巻数を増やして圧縮開始点となる渦巻巻終り部を外周側に大きくすることなく、揺動スクロール１４、固定スクロール１１、１２の鏡板の大きさを径方向に拡径させずに構成できるので、圧縮機の外形がより小さくなり小型化と軽量化さらには安価な圧縮機を得られるという効果を有する。

実施の形態２．
図３に示すように、上側の固定スクロール１１と揺動スクロール１４の渦巻の組み合わせにおいて、揺動スクロール１４の鏡板１４ａに、渦巻１４ｃに沿ってその中心部側で第２摺動面部分１４ｑが高く、外周側で第１摺動面部分１４ｐが低くなるよう階段状に形成された鏡板段差部分１４ｒが設けられ、上側の固定スクロール１１の渦巻１１ｃは、鏡板１４ａの鏡板段差部分１４ｒに対応して、渦巻１１ｃに沿ってその中心部側で高さが低い第２摺動端縁部分１１ｓとなり、外周側で高い第１摺動端縁部分１１ｓとなるように階段状に形成されている。

また、下側の固定スクロール１２と揺動スクロール１４の渦巻の組み合わせにおいて、鏡板１４ａに、渦巻１４ｄに沿ってその中心部側で高く、外周側で低くなるよう階段状に形成された渦巻段差部分１４ｏが設けられ、下側の固定スクロール１２の渦巻１２ｃは、鏡板１４ａの鏡板段差部分１４ｒに対応して、渦巻１２ｃに沿ってその中心部側で高さが低い第２摺動端縁部分となり、外周側で高い第１摺動端縁部分となるように階段状に形成されている。その他の構成は図１および図２に示すものと同様である。

このような構成により、揺動スクロール１４の渦巻１４ｃには渦巻段差部分を設ける必要がないので、渦巻１４ｃを生産する際の加工時、管理しなければならない寸法が少なくなる。また、上側の固定スクロール１１と下側の固定スクロール１２の鏡板１１ａ、１２ａにも鏡板段差部分が不必要であるので、スクロールを生産する際の加工時、管理しなければならない寸法が少なくなる。さらに、それらを組み合わせて組立てをする際に、管理しなければならない寸法もさらに少なくなり、生産性を向上することができる。

実施の形態３．
図４に示すように、上側の固定スクロール１１と揺動スクロール１４の渦巻の組み合わせにおいて、上側の固定スクロール１１の鏡板１１ａに、渦巻１１ｃに沿ってその中心部側で高く、外周側で低くなるよう階段状に形成された鏡板段差部分１１ｒが設けられ、揺動スクロール１４の渦巻１４ｃは、鏡板１１ａの鏡板段差部分１１ｒに対応して高さが渦巻１４ｃに沿ってその中心部側で低い第２摺動端縁部分１１ｔとなり、外周側で高い第１摺動端縁部分１１ｓとなるように階段状に形成されている。

また、下側の固定スクロール１２と揺動スクロール１４の渦巻の組み合わせにおいても、下側の固定スクロール１２の鏡板１２ａに、渦巻１２ｃに沿ってその中心部側で高く、外周側で低くなるよう階段状に形成された段差部１２ｒが設けられ、揺動スクロール１４の渦巻１４ｃは、鏡板１２ａの段差部１２ｒに対応して高さが渦巻１４ｃに沿ってその中心部側で低い第２摺動端縁部分１２ｔとなり、外周側で高い第１摺動端縁部分１２ｓとなるように階段状に形成されている。その他の構成は図１および図２に示すものと同様である。

このような構成により、揺動スクロール１４の鏡板１４ａに段差を設ける必要が無いので、渦巻を生産する際の加工時、管理しなければならない寸法が少なくなる。また、上側の固定スクロール１１と下側の固定スクロール１２の渦巻先端面１１ｈ、１２ｈも段差を無くすことができるので、渦巻を生産する際の加工時、管理しなければならない寸法が少なくなる。さらに、それらを組み合わせて組立てをする際に、管理しなければならない寸法も少なくなり、さらに生産性を向上することができる。

実施の形態４．
図５に示すように、固定スクロールと揺動スクロールの渦巻の組み合わせにおいて、上側の固定スクロール１１と揺動スクロール１４の組み合わせか、あるいは、下側の固定スクロール１２と揺動スクロール１４の組み合わせかのいずれかの組み合わせにおいて、上側の固定スクロール１１の渦巻先端面である第１摺動端縁部分１１ｓおよび第２摺動端縁部分１１ｔと揺動スクロール１４の渦巻先端面である第１摺動端縁部分１４ｓおよび第２摺動端縁部分１４ｔとの組合せ、あるいは下側の固定スクロール１２の渦巻先端面である第１摺動端縁部分１２ｓおよび第２摺動端縁部分１２ｔと揺動スクロール１４との組合せのどちらかの側にシール材を埋設するための溝を設け、その溝にチップシール１１ｗ、１２ｗ、１４ｗを設けることができる。図示の例では、第１の固定スクロール１１と揺動スクロール１４との間にだけチップシール１１ｗ、１４ｗが設けられている。その他の構成は図１および図２に示す構成と同様である。

このような構成により、チップシール１１ｗ、１２ｗ、１４ｗを備えた側の１対の渦巻の高さ方向のクリアランス幅を大きく取ることができ、渦巻を加工する際の管理寸法幅が大きくなり、また、組立ての際の組合わせ寸法管理幅も大きくなり、生産性がさらに向上する効果を有する。また、チップシール１１ｗ、１２ｗ、１４ｗを備えた側の１対の渦巻において、チップシール１１ｗ、１２ｗ、１４ｗの背面に加わる圧力（背圧）により、チップシール１１ｗ、１２ｗ、１４ｗを備えた側の渦巻からチップシール１１ｗ、１２ｗ、１４ｗの無い渦巻側へ軸方向にスラスト荷重が僅かに発生し、チップシール１１ｗ、１２ｗ、１４ｗの無い側の渦巻漏れを少なくして漏れ損失を低減でき、高性能な圧縮機を得られるという効果を有する。

実施の形態５．
図６に示すように、固定スクロール１１と揺動スクロール１４との渦巻の組み合わせにおいて、上側の固定スクロール１１と揺動スクロール１４の組み合わせか、あるいは、下側の固定スクロール１２と揺動スクロール１４の組み合わせかのいずれかの組み合わせにおいて、上側の固定スクロール１１の渦巻１１ｃと揺動スクロール１４の渦巻１４ｃあるいは、下側の固定スクロール１２の渦巻１２ｃと揺動スクロール１４の渦巻１４ｃのどちらかの組み合わせ側にシール材を埋設するための溝を設け、その溝にチップシール１１ｗ、１２ｗ、１４ｗを埋設し、チップシール１１ｗ、１２ｗ、１４ｗを埋設しなかった他方の組み合わせ側の最も外周側の最も高く形成した渦巻以外の先端面にもチップシール１１ｗ、１２ｗ、１４ｗを埋設している。図示の例では固定スクロール１２の最も高い第１渦巻部分１２ｍとそれに対応する揺動スクロール１４の第１渦巻部分１４ｍとだけにチップシールが設けられていない。その他の構成は図１および図２に示す構成と同様である。

このような構成により、チップシール１１ｗ、１２ｗ、１４ｗを備えた側の１対の渦巻の高さ方向のクリアランス幅を大きく取ることができ、さらに、その反対側の渦巻の外周側以外の高さ方向のクリアランス幅も大きくとることができ、渦巻を加工する際の管理寸法幅がさらに大きくなり、また、組立ての際の組合わせ寸法管理幅もさらに大きくなり、生産性が向上する効果を有する。また、チップシール１１ｗ、１２ｗ、１４ｗを備えた側の１対の渦巻において、チップシール１１ｗ、１２ｗ、１４ｗの背面に加わる圧力（背圧）により、チップシール１１ｗ、１２ｗ、１４ｗを備えた側の渦巻からチップシール１１ｗ、１２ｗ、１４ｗの無い渦巻側へ軸方向にスラスト荷重が発生するが、揺動スクロール１４の鏡板１４ａの両側でチップシール１１ｗ、１２ｗ、１４ｗを備えた部分の荷重は相殺し、スラスト荷重を小さくすることができ、摺動損失が小さい高性能な圧縮機を得られるという効果を有する。

この発明のスクロール流体機械の一実施の形態を示す概略断面図である。 図１のスクロール流体機械の第１の固定スクロールおよび揺動スクロールの概略斜視図である。 この発明のスクロール流体機械の別の例を示す概略断面図である。 この発明のスクロール流体機械のさらに別の例を示す概略断面図である。 この発明のスクロール流体機械のまた別の例を示す概略断面図である。 この発明のスクロール流体機械のなおまた別の例を示す概略断面図である。

符号の説明

８ クランク軸、１１、１２ 固定スクロール、１１ａ、１２ａ、１４ａ 鏡板、１１ｃ、１２ｃ、１４ｃ 渦巻、１１ｍ、１２ｍ、１４ｍ 第１渦巻部分、１１ｎ、１２ｎ、１４ｎ 第２渦巻部分、１１ｏ、１２ｏ、１４ｏ 渦巻段差部分、１１ｐ、１２ｐ、１４ｐ 第１摺動面部分、１１ｑ、１２ｑ、１４ｑ 第２摺動面部分、１１ｒ、１２ｒ、１４ｒ 鏡板段差部分、１１ｓ、１２ｓ、１４ｓ 第１摺動端縁部分、１１ｔ、１２ｔ、１４ｔ 第２摺動端縁部分、１１ｏ、１２ｏ、１４ｏ 渦巻段差部分、１１ｖ 円筒壁面、１４ 揺動スクロール、１４ａ 鏡板、１４ｃ、１４ｄ 渦巻、１５ 可変容積室。

Claims (8)

1. 鏡板およびこの鏡板の片面に設けられた渦巻を持つ固定スクロールと、
   この固定スクロールに対して回転するクランク軸と、
   鏡板およびこの鏡板に設けられた渦巻を持ち、上記固定スクロールとの間に可変容積室を形成し、上記クランク軸によって上記固定スクロールに対して揺動させられて上記可変容積室の容積を変化させる揺動スクロールとを備えたスクロール型流体装置において、
   上記固定スクロールの渦巻および上記揺動スクロールの渦巻が、渦巻形状に沿って外周部にある一定の高さの第１渦巻部分と、渦巻形状に沿って中心部で上記第１渦巻部分よりも低い一定の高さの第２渦巻部分と、上記第１渦巻部分と上記第２渦巻部分との間の段差部分とを持つことを特徴とするスクロール流体機械。
2. 上記固定スクロールの上記鏡板および上記揺動スクロールの上記鏡板の少なくとも一つが、渦巻形状の外周部で一定の第１の高さの第１摺動面部分と、中心部で上記第１摺動面部分よりも高い一定の高さの第２摺動面部分と、上記第１摺動面部分と上記第２摺動面部分との間の鏡板段差部分とを持つことを特徴とする請求項１記載のスクロール流体機械。
3. 上記固定スクロールの上記鏡板および上記揺動スクロールの上記鏡板の少なくとも一つと協働して上記可変容積室を形成する上記固定スクロールの上記渦巻および上記揺動スクロールの上記渦巻の少なくとも一つが、上記渦巻形状の外周部で上記第１摺動面部分に対して摺動する一定の第１の高さの第１摺動端縁部分と、中心部で上記第１摺動端縁部分よりも低い一定の高さの第２摺動端縁部分と、上記第１摺動端縁部分と上記第２摺動端縁部分との間の渦巻段差部分とを持つことを特徴とする請求項２記載のスクロール流体機械。
4. 上記鏡板の上記鏡板段差部分が上記揺動スクロールの揺動軌跡の半径と等しい曲率半径を持つ円筒壁面であり、上記渦巻の上記段差部分が上記円筒壁面に常時摺接する渦巻側縁であることを特徴とする請求項３記載のスクロール流体機械。
5. 上記鏡板の上記第１摺動面部分が、上記鏡板の厚さが上記第２摺動面部分よりも薄い部分に設けられていることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一項記載のスクロール流体機械。
6. 上記固定スクロールが上記揺動スクロールの両面側に設けられ、上記可変容積室が上記揺動スクロールの両面側に設けられていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項記載のスクロール流体機械。
7. 上記可変容積室が流体圧縮室であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項記載のスクロール流体機械。
8. 揺動スクロールの鏡板の両側に設けられた渦巻と上記揺動スクロールの両側から各々嵌合する渦巻を形成する２つの固定スクロールの渦巻に対し２組の渦巻が組み合わされて形成される可変容積室が、揺動スクロールの鏡板の両側のそれぞれで容積変化率が等しいことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項記載のスクロール流体機械。

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