JP2016136005A - スクロール圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】固定スクロール壁面温度低減による体積効率および圧縮効率の向上と、スラスト面での摺動損失低減による機械効率の向上が可能な圧縮機を提供する。【解決手段】吸入室３１の外側に背圧室１９と連通する深溝２８を設けることにより、径方向の熱伝導経路に熱抵抗を設けることによる吸入室３１内のガスへの受熱が低減でき、体積効率と圧縮効率の更なる向上が可能であるとともに、高負荷運転時や異物かみ込み時の固定スクロールラップ６ｂ破損がないため、圧縮機の信頼性の悪化を招くこともなく、加えて、吸入圧力よりも高い中間圧力雰囲気の背圧室１９と連通する深溝２８が旋回スクロール支持円板９ｂと重なりながら旋回運動するため、固定スクロール６に常に押し付けられている旋回スクロール９に中間圧力の反力が加わり、押し付け力が低下することでスラスト摩擦が低減され、機械効率の向上も可能である。【選択図】図１

Description

本発明は、空調機、冷凍機、ブロワ、給湯機等に使用されるスクロール圧縮機に関するものである。

鏡板上に渦巻きラップを形成した固定スクロール部品と旋回スクロール部品をかみ合わせ複数の圧縮室を形成し、旋回スクロール部品背面に一定圧を印加することで固定スクロールラップ上面と旋回スクロール支持円板面とがスラスト摺動し、旋回スクロール部品に偏心部を有するクランクシャフトを連結させ、オルダムリングを用いて自転を防止し旋回運動をさせることで、中心に向かって容積を減少させながら圧縮を行っていくスクロール圧縮機において、吸入室や圧縮開始直後の圧縮室を満たす低温、低圧の吸入ガスは様々な経路で加熱されることで、吸入室では密度が減少して圧縮機の体積効率の低下を招き、圧縮室では圧力が上昇して圧縮効率の低下を招いている。

一般的に、固定スクロール部品の中心部に設けられた吐出ポートから吐出された直後の吐出ガスは、圧縮機の中で最も温度が高く、その高温高圧の吐出ガス雰囲気にある固定スクロール部品の中心部も非常に高温の状態にある。吸入加熱が生じる主な伝熱経路のひとつは、高温状態にある固定スクロール部品中心部から外周部に向かって熱伝導した後、吸入室や圧縮開始直後の圧縮室を形成する固定スクロールラップ壁面から低温の吸入ガスまたは圧縮開始直後のガスに熱伝達される経路である。

ガスへの受熱を低減する方法のひとつとして、この伝熱経路に熱抵抗を設ける方法があり、特開平８−１７７７７５号公報では、図１４のとおり、高温の固定スクロール１０１の鏡板１０２から固定スクロールラップ１０３の外周部への熱伝導を抑制するため、固定スクロールラップ１０３外周部の根元に切欠き部１０４を設け、薄肉部１０５を熱抵抗としている。

上記構成により、固定スクロールラップ１０３外周部の温度上昇を抑え、低温の吸入ガスまたは圧縮開始直後のガスへの熱伝達抑制によってガスへの受熱を低減し、体積効率と圧縮効率の向上が実現できる。

特開平８−１７７７７５号公報

しかしながら、前記従来の構成では、固定スクロールラップの外周側に設けられた吸入室の壁面への伝熱を抑えることはできないため、吸入室での吸入加熱は依然として存在する。

また、固定スクロールラップ外壁よりも巻終り側へ延伸した内壁を持ち、固定スクロールラップ内外壁で吸入室を形成する構成のスクロール圧縮機では、径方向の熱伝導経路をたどって内壁延伸部へ到達する熱を前記従来の構成で抑制することはできない。これは、特にラップ高さが比較的高い構成で顕著であり、軸方向よりも径方向の熱伝導経路の方が小さい熱抵抗を持つため、径方向の伝熱量が比較的大きくなり、効果が限定的となってしまう。

さらに、ラップ根元が薄肉となるため強度が低下し、高負荷運転時や異物かみ込み時のラップ破損を招きやすくなるという別の課題も生じる。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、旋回スクロールの背面には吸入圧力よりも高めの背圧が付与された背圧室が形成され、固定スクロールラップ外縁部付近には吸入室が形成され、吸入室の外側には背圧室と連通する深溝を設けることにより、高温状態の固定スクロール中心部から吸入室を形成する壁面への伝熱量が抑制され、吸入加熱低減による体積効率向上が可能なスクロール圧縮機を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明のスクロール圧縮機は、請求項１記載のとおり、固定スクロールの一部をなす鏡板の一面に直立して形成された渦巻き状の固定スクロールラップ及び旋回スクロールの旋回スクロール支持円板上に直立する渦巻き状の旋回スクロールラップを互いに噛み合わせて、両スクロール間に一対の圧縮室を形成し、吸入側より吐出側に向けて連続移行して流体を圧縮すべく容積変化するスクロール圧縮機であって、旋回スクロールの背面には吸入圧力よりも高めの背圧が付与された背圧室が形成され、固定スクロールラップ外縁部付近には吸入室が形成され、吸入室の外側には背圧室と連通する深溝を設けたものである。

従来の構成では軸方向の熱伝導経路に熱抵抗を設けることによる吸入加熱および圧縮開始直後のガスの受熱の低減にとどまっていたものが、本構成によれば、固定スクロールラップの厚みよりも高さの方が大きい一般的な構成において、軸方向よりも比較的伝熱量の大きい径方向の熱伝導経路に熱抵抗を設けることによる吸入室内および圧縮室内のガスへの受熱が低減でき、体積効率と圧縮効率の更なる向上が可能であるとともに、高負荷運転時や異物かみ込み時のラップ破損がないため、圧縮機の信頼性の悪化を招くこともない。

また、吸入圧力よりも高い中間圧力雰囲気の背圧室と連通する深溝が旋回スクロール支持円板と重なりながら旋回運動するため、固定スクロールに常に押し付けられている旋回スクロールに中間圧力の反力が加わり、押し付け力が低下することでスラスト摩擦が低減され、機械効率の向上も可能である。

本発明のスクロール圧縮機は、固定スクロールラップの強度低下による信頼性の悪化を招くことなく、固定スクロール壁面温度低減による体積効率および圧縮効率の向上と、スラスト面での摺動損失低減による機械効率の向上が可能である。

本発明の実施の形態１におけるスクロール圧縮機の縦断面図 本発明の実施の形態１における固定スクロールの正面図と断面図 本発明の実施の形態１における圧縮工程を説明する圧縮機構横断面図 従来の圧縮機における固定スクロールの正面図と断面図 本発明の実施の形態１における不連続な深溝を備えた固定スクロールの正面図 本発明の実施の形態１におけるもう一つの不連続な深溝を備えた固定スクロールの正面図 本発明の実施の形態１における段付の深溝を備えた固定スクロールの正面図と断面図 本発明の実施の形態２における圧縮機構の縦断面図 本発明の実施の形態２における固定スクロールの正面図 本発明の実施の形態３における圧縮機構の縦断面図 本発明の実施の形態３における固定スクロールの正面図 本発明の実施の形態４における圧縮機構の縦断面図 本発明の実施の形態４における固定スクロールの正面図 従来の圧縮機における固定スクロールラップの断面図

第１の発明は、固定スクロールの一部をなす鏡板の一面に直立して形成された渦巻き状の固定スクロールラップ及び旋回スクロールの旋回スクロール支持円板上に直立する渦巻き状の旋回スクロールラップを互いに噛み合わせて、両スクロール間に一対の圧縮室を形成し、吸入側より吐出側に向けて連続移行して流体を圧縮すべく容積変化するスクロール圧縮機であって、旋回スクロールの背面には吸入圧力よりも高めの背圧が付与された背圧室が形成され、固定スクロールラップ外縁部付近には吸入室が形成され、吸入室の外側には背圧室と連通する深溝を設けることにより、固定スクロールラップの厚みよりも高さの方が大きい一般的な構成において、軸方向よりも比較的伝熱量の大きい径方向の熱伝導経路に熱抵抗を設けることによるガスへの受熱が低減でき、体積効率と圧縮効率の更なる向上が可能である。

また、吸入圧力よりも高い中間圧力雰囲気の背圧室と連通する深溝が旋回スクロール支持円板と重なりながら旋回運動するため、固定スクロールに常に押し付けられている旋回スクロールに中間圧力の反力が加わり、押し付け力が低下することでスラスト摩擦が低減され、機械効率の向上も可能である。

さらに、高負荷運転時や異物かみ込み時の固定スクロールラップ破損がないため、圧縮機の信頼性の悪化を招くこともない。

第２の発明は、特に、第１の発明のスクロール圧縮機において、旋回スクロール支持円板が旋回運動したときに旋回スクロール支持円板の外周によって描かれる内外の包絡線のうち、外側包絡線よりも外側に深溝の外側壁面を設けることにより、旋回スクロールが旋回運動したときに、旋回スクロール支持円板の外周エッジ部が深溝の外側壁面よりも内側を常に旋回し、深溝の外側壁面のエッジ部と干渉することがないため、エッジ同士の衝突による機械損失増加を防止することが可能である。

また、遠心力や圧縮動力による旋回スクロールの微小な傾きで、旋回スクロール支持円板の偏心方向エッジ部と固定スクロールのスラスト面とが集中的に摺動することによる機械損失の増加も防止することができる。

第３の発明は、特に、第２の発明のスクロール圧縮機において、旋回スクロールを旋回運動させるクランク軸の主軸を支承する本体フレームが締結される固定スクロールと本体フレームの締結面において、深溝の外側壁面が本体フレーム側の締結面の内周よりも外側にあることにより、固定スクロールスラスト面側に開口部を持つ深溝の一部を本体フレームによって蓋をして深溝内部空間を囲い込むことができるため、深溝内部に滞留したオイルの循環による熱交換を抑えて熱抵抗を増加させ、深溝の断熱性能を向上させることができる。

第４の発明は、特に、第３の発明のスクロール圧縮機において、深溝の内側壁面が本体フレーム側の締結面の内周よりも外側にあり、連通路によって背圧室と連通していることにより、深溝を本体フレームで完全に囲い込むことができ、第３の発明よりもさらに深溝の断熱性能を向上させることが可能である。

なお、深溝の内部空間を完全に独立させると空気や水分が残留して圧縮機や圧縮機を搭載したサイクルシステムの信頼性リスクが悪化するため、付近のいずれかの空間と連通させておく必要があるが、対流しにくく断熱性能が高いオイルでほぼ満たされることが一般的な背圧室と連通させれば、より確実な効果が得られる。

第５の発明は、特に、第１の発明のスクロール圧縮機において、旋回スクロール支持円板が旋回運動したときに旋回スクロール支持円板の外周によって描かれる内外の包絡線のうち、内側包絡線よりも内側に深溝の外側壁面が設けられ、連通路によって背圧室と連通していることにより、深溝を旋回スクロール支持円板で完全に囲い込むことができ、第４の発明と同様の高い断熱性能を得て圧縮機の体積効率と圧縮効率を向上させることが可能である。

また、旋回スクロールが旋回運動したときに、旋回スクロール支持円板の外周エッジ部が深溝の外側壁面よりも外側を常に旋回し、深溝の外側壁面のエッジ部と干渉することがないため、エッジ同時の衝突による機械損失増加を防止することが可能である。

深溝は、背圧室と連通させることによって第４の発明と同様の効果によって断熱性能を確実に向上させることができる。一方、深溝を吸入室と連通させる方法もあるが、深溝がガスで満たされることになるため比較的断熱性能が劣ることに加え、旋回スクロールを固定スクロールに押し付ける力が増加するため機械損失増加を招くことから、背圧室と連通させた方がより高効率の圧縮機を実現することが可能である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるスクロール圧縮機の縦断面図である。

図１において、鉄製の密閉容器１の内部全体は吐出管２に連通する吐出圧力雰囲気となり、その中央部に電動機３、上部に圧縮機構が配置され、電動機３の回転子３ａに固定されたクランク軸４の一端を支承する圧縮機構の本体フレーム５が密閉容器１に固定されており、その本体フレーム５に固定スクロール６が取り付けられている。

クランク軸４に設けられた主軸方向の油通路７は、その一端が給油ポンプ装置８に通じ、他端が最終的に旋回スクロール９の偏心軸受１０に通じている。固定スクロール６と噛み合って圧縮室１１を形成する旋回スクロール９は、渦巻き状の旋回スクロールラップ９ａと偏心軸受１０とを直立させた旋回スクロール支持円板９ｂとからなり、固定スクロール６と本体フレーム５との間に配置されている。

固定スクロール６は、固定スクロール鏡板６ａと渦巻き状の固定スクロールラップ６ｂとからなり、固定スクロールラップ６ｂの中央部に吐出口１２、外周部に吸入口１３が配置されている。

クランク軸４の主軸１４から偏心してクランク軸４の上端部に配置された偏心軸１５は、旋回スクロール９の偏心軸受１０と係合摺動すべく構成されている。主軸１４は、本体フレーム５の主軸受１６と係合摺動し、本体フレーム５には、主軸受１６と同心の環状シール部材１７が遊合状態で装着されており、その環状シール部材１７は、その内側の概ね吐出圧力雰囲気の背面室１８と外側の中間圧力雰囲気の背圧室１９とを仕切っている。

給油ポンプ装置８によって吸い上げられたオイルは、クランク軸４の油通路７を通り旋
回スクロール９と偏心軸１５との間に形成された内部空間２０へ導かれ、一方は旋回スクロール９の旋回スクロール支持円板９ｂの背面に設けられた絞り部２１を経由して固定スクロール６と本体フレーム５とによって囲まれて形成される背圧室１９へと通じ、背圧調整弁２２、オイル供給通路２２ａを通って吸入室３１へと導かれる。背圧調整弁２２は、吸入圧力よりも高めの中間圧力を維持して旋回スクロール９を固定スクロール６に押さえつける機能を持ち、旋回スクロール支持円板９ｂと固定スクロールラップ６ｂ上面および固定スクロール鏡板６ａとでスラスト軸受を形成する。もう一方は偏心軸受１０、背面室１８、主軸受１６を通り圧縮機構外部へ排出される。

吐出口１２の出口側を開閉する逆止弁装置２３が固定スクロール６の固定スクロール鏡板６ａの反ラップ側平面上に取り付けられており、その逆止弁装置２３は薄鋼板製のリード弁２３ａと弁押さえ２３ｂとからなる。

クランク軸４の下端は密閉容器１内に溶接や焼き嵌めして固定された副軸受け２４により軸受けされ、安定に回転することができる。副軸受け２４はジャーナル軸受け構成となっており、給油ポンプ装置８によって吸い上げられたオイルの一部が副軸受け２４へと供給される。

圧縮機構にて圧縮されたガスは、逆止弁装置２３下流側の吐出室２５から圧縮機構外周部付近に設けられた下向きガス流路２６を通り、図示された点線矢印のごとく回転子３ａ上部へと導かれる。ここで主軸受１６などを潤滑後排出されたオイルと合流し、回転子３ａ内部に設けられた回転子通路３ｂを通って回転子３ａ下部へと到達後、ガスとオイルの混合流が遠心力によって固定子３ｃの下部コイルエンドに衝突し、気液分離される。気液分離後のガスは固定子３ｃ外周に設けられた固定子通路３ｄを通って、仕切り部材２７で回転子３ａ上部の空間と仕切られた固定子３ｃ上部の空間へと導かれ、圧縮機構に設けられた図示されていない上向きガス流路を通って圧縮機構上側空間へ到達後、吐出管２から密閉容器１外部へと吐出される。

図２は、図１における固定スクロール６の正面図と断面図で、固定スクロールラップ溝６ｃの外側に深溝２８を設けている。固定スクロールラップ溝６ｃは、固定スクロールラップ６ｂの外壁６ｄと内壁６ｅ、底面６ｆとで形成され、旋回スクロールラップ９ａが噛み合う。

深溝２８の外側壁面２８ａは、旋回スクロール９が旋回運動したときの旋回スクロール支持円板９ｂ外周部の描く外側包絡線２９よりも外側に位置しており、深溝２８の内側壁面２８ｂは、旋回スクロール支持円板９ｂ外周部の描く内側包絡線３０よりも外側に位置している。

深溝２８の深さＨｇは、固定スクロールラップ６ｂの高さＨｆよりも低めに設定されている。

図３は、図１における圧縮機構の横断面図を用いた、クランク角９０度毎の圧縮工程を説明する図であり、固定スクロール６は、固定スクロールラップ外壁６ｄよりも外周巻終り側へ一周分延伸した内壁６ｅを持つとともに、内壁６ｅの外周部巻終り一周分も圧縮に寄与する非対称スクロールである。

以上のように構成されたスクロール圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。

スクロール圧縮機は、旋回スクロール９が自転を拘束されながら旋回運動を行い、旋回スクロールラップ外壁９ｃと固定スクロールラップ内壁６ｅで形成された第一圧縮室１１
ａと、旋回スクロールラップ内壁９ｄと固定スクロールラップ外壁６ｄで形成された第二圧縮室１１ｂの一対の圧縮室１１が中心部に向かって容積を減少させることで圧縮を行う。

図３（ａ）は、第一圧縮室１１ａが吸入ガスを閉じ込んで圧縮を開始した瞬間のクランク角であり、吸入口１３付近を除く固定スクロールラップ内壁６ｅ外周部巻終り一周分は全て第一圧縮室１１ａを形成する。同様に、第二圧縮室１１ｂの圧縮開始の瞬間を示す図３（ｃ）において、吸入口１３付近を除く固定スクロールラップ外壁６ｄ外周部巻終り一周分は全て第二圧縮室１１ｂを形成する。

一方、図３（ｂ）では、固定スクロールラップ内壁６ｅの巻終り一周分のうち概ね１／４の範囲が吸入口１３と連通した第一吸入室３１ａを形成し、固定スクロールラップ外壁６ｄの巻終り一周分のうち概ね３／４の範囲が第二吸入室３１ｂを形成する。図３（ｄ）も同様に固定スクロールラップ外壁６ｄおよび内壁６ｅの巻終り一周分の一部が吸入室３１を形成する。

すなわち、固定スクロールラップ外壁６ｄおよび内壁６ｅの巻終り一周分は圧縮室１１と吸入室３１を同時に形成し、その範囲がクランク角によって変化する。

吸入室３１内の吸入ガスが受熱すると、吸入ガスの密度が低下して冷媒循環量が減少し、圧縮機の体積効率悪化を招き、圧縮室１１内のガスが受熱すると、圧縮室１１内圧力が上昇して圧縮動力が増加し、圧縮機の圧縮効率悪化を招くため、受熱のコントロールは圧縮機の高効率化に欠かせない要素である。

固定スクロール６の中心部付近における圧縮室１１内部の冷媒ガスは高温、高圧の状態にあり、冷媒ガスの持つ熱が固定スクロール６中心部付近の表面に伝達される。固定スクロール６中心部付近の熱は、固定スクロール鏡板６ａの中心部から固定スクロール鏡板６ａの外周部へと伝導される。深溝２８の無い従来の構成では、固定スクロール鏡板６ａ外周部の熱が固定スクロールラップ内壁６ｅの外周部巻終り一周分の壁面に容易に伝導されるため、第一吸入室３１ａおよび第一圧縮室１１ａ内のガスが受熱して体積効率と圧縮効率の悪化を招いている。

本実施の形態１の構成では、固定スクロールラップ溝６ｃの外側に背圧室１９と連通する深溝２８が設けられており、深溝２８内部は概ねオイルで満たされているため、固定スクロール鏡板６ａから固定スクロールラップ内壁６ｅへの伝熱経路に深溝２８による熱抵抗が加わり、固定スクロール内壁６ｅの表面温度は上昇しにくくなる。したがって、第一吸入室３１ａおよび第一圧縮室１１ａ内のガスへの受熱が低減され、体積効率と圧縮効率の向上が可能である。

また、吸入圧力よりも高い中間圧力雰囲気の背圧室１９と連通する深溝２８が旋回スクロール支持円板９ｂと重なりながら旋回運動するため、固定スクロール６に常に押し付けられている旋回スクロール９に中間圧力の反力が加わり、押し付け力が低下することでスラスト摩擦が低減され、機械効率の向上も可能である。

旋回スクロール支持円板９ｂ外周部の描く外側包絡線２９よりも外側に深溝２８の外側壁面２８ａが配置されているため、旋回スクロール支持円板９ｂ外周部のエッジ部と深溝の外側壁面２８ａのエッジ部とが干渉することなく、エッジ同士の衝突による機械損失増加を防止することが可能である。

深溝２８の内側壁面２８ｂは、旋回スクロール支持円板９ｂ外周部の描く内側包絡線３
０よりも内側に配置されているため、固定スクロールラップ内壁６ｅと内側包絡線３０との距離、すなわち第一吸入室３１ａおよび第一圧縮室１１ａと背圧室１９とのシール長が深溝２８の追加によって損なわれることなく、第一吸入室３１ａおよび第一圧縮室１１ａの密閉性を維持することができる。

なお、本実施の形態のように、第一圧縮室１１ａと第二圧縮室１１ｂの圧縮開始クランク角が概ね１８０°ずれている非対称スクロール構成に対し、第一圧縮室１１ａと第二圧縮室１１ｂの圧縮開始がほぼ同時である対称スクロール構成では、吸入口１３から第一圧縮室１１ａの圧縮開始位置までの吸入ガス助走区間が長い、すなわち第一吸入室３１ａが大きいため、受熱の影響を受けやすく、本発明による効果はより大きい。

図４は、図２における深溝２８の深さＨｇが極端に浅い浅溝３２の場合の固定スクロール６の正面図と断面図で、従来から既に存在する構成である。図２の深溝２８の深さＨｇについて、本実施の形態の図２と従来の構成の図４を対比させながら説明する。

深溝２８の深さＨｇは、深ければ深いほど断熱効果が増すことによる体積効率と圧縮効率の向上が期待できるが、反面、固定スクロール６の表裏に加わる圧力差による軸方向の圧力変形が増加することで固定スクロールラップ６ｂの形状に歪が生じ、旋回スクロールラップ９ａと固定スクロールラップ６ｂとの接点でのシール性が悪化して漏れ損失増加による体積効率と圧縮効率の低下も招く。したがって、深溝２８の深さＨｇには最適値が存在することになる。

一方、旋回スクロール支持円板９ｂ外周部のエッジ衝突を回避することによる機械効率向上は、浅溝３２内部のオイルのせん断力による粘性損失の影響が大きくなる極端に浅い構成を除き、深さによらず常に効果が得られる。但し、深溝２８は、矩形や台形、三角形、円弧等の断面形状が考えられるが、いずれの場合でも、深溝２８のエッジ部に深さ方向よりもスラスト摺動面側の方が大きい面取りを設けることで、スラスト摺動面での油膜形成が容易になり、更に機械効率を向上させることが可能である。

固定スクロール６の寸法や形状、運転条件等によって異なるものの、深溝２８の深さＨｇが固定スクロールラップ６ｂの高さＨｆの概ね１／４から１／２の範囲が適正である。但し、図５や図６のように、不連続で複数の深溝２８で構成されていても図２の構成に近い断熱効果を得ることができ、加えて固定スクロール６の圧力変形を図２の構成よりも抑制することができるため、深溝２８の深さＨｇの最適範囲は固定スクロールラップ６ｂの高さＨｆの概ね１／２から同等の範囲となる。

図２において、深溝２８は、吸入口１３の手前で途切れたＣ字形をなし、深溝２８と吸入口１３との干渉を回避しているが、干渉を回避することができれば必ずしもＣ字形である必要はなく、例えば図７に示すとおり、吸入口１３付近以外の範囲の深溝２８の深さを最適深さであるＨｇ１とし、吸入口１３付近の深溝２８の深さをＨｇ２とし、深さＨｇ２は吸入口１３と干渉しない程度まで浅く設定している。この構成により、深溝２８による断熱効果を最大限まで引き出すことが可能である。なお、図７では深溝２８を深さＨｇ１とＨｇ２の段差のある構成としているが、二つの深さをなめらかに繋ぐスロープ状とすれば、固定スクロール６の圧力変形時に、深溝２８の段差部での応力集中を防止することができ、圧力変形による固定スクロールラップ６ｂ形状の歪みが偏在して極端に漏れ損失が増加することを回避することが可能であるし、深溝２８を旋削加工できるようになるため、加工工数を低減することも可能である。

さらに、固定スクロール６の素材を鋳鉄や焼結とし、深溝２８も含めて型で成形することにより、深溝２８を自由な形状に設計して断熱効果を最大化することができると同時に
、深溝２８の加工が不要となるため、加工コストを低減することも可能である。

なお、吸入ガスと吐出ガスの温度差が大きい運転条件や、飽和温度の高い冷媒、例えばＨＦＣ３２等を用いた圧縮機では、吸入室３１および圧縮室１１への受熱が特に大きいため、本発明の構成を用いるとより効果的である。

（実施の形態２）
図８および図９は、本発明の実施の形態２における圧縮機構の縦断面図および固定スクロール６の正面図である。

ボルトによって本体フレーム５と締結された固定スクロール６と本体フレーム５は、円環状の締結面３３を有し、深溝２８の外側壁面２８ａは、本体フレーム５側の締結面３３の内周３３ａよりも外側に位置し、深溝２８の内側壁面２８ｂは、本体フレーム５側の締結面３３の内周３３ａよりも内側に位置している。すなわち、固定スクロール６のスラスト面側に開口部を持つ深溝２８の一部を本体フレーム５によって蓋をし、深溝２８の内部空間を囲い込む構成としている。

本実施の形態２の構成により、深溝２８内部に滞留したオイルが背圧室１９内の高温オイルと入れ替わって深溝２８内部に熱が移動することを抑え、深溝２８内部のオイルを比較的低温に保つことで熱抵抗を増加させ、深溝２８の断熱性能を向上させることができる。

（実施の形態３）
図１０および図１１は、本発明の実施の形態３における圧縮機構の縦断面図および固定スクロール６の正面図である。

深溝２８の外側壁面２８ａおよび内側壁面２８ｂは、本体フレーム５側の締結面３３の内周３３ａよりも外側に位置し、深溝２８と背圧室１９とを連通する連通路である連通溝３４が設けられている。すなわち、深溝２８全体を本体フレーム５によって蓋をし、深溝２８の内部空間を完全に囲い込む構成としている。

本実施の形態３の構成により、深溝２８内部に滞留したオイルが背圧室１９内の高温オイルと入れ替わって深溝２８内部に熱が移動することをほぼ完全に抑え、深溝２８内部のオイルを比較的低温に保つことで熱抵抗を増加させ、実施の形態２の構成よりもさらに深溝２８の断熱性能を向上させることができる。

また、深溝２８と背圧室１９とを連通する連通溝３４を設けることで、圧縮機の組立時に深溝２８内部に残留した空気や水分を、圧縮機の搭載工程での真空引きによって確実に除去できるため、圧縮機や圧縮機を搭載したサイクルシステムの信頼性の悪化を防止することが可能である。

深溝２８を背圧室１９と連通させず、吐出室２５や密閉容器１内部空間と連通させる方法もあるが、この場合、深溝２８内部がガスで満たされることになるため、深溝２８内部で対流が発生しやすくなり、断熱性能はやや劣るが、背圧室１９がガス雰囲気のスクロール圧縮機や背圧室１９が中間圧力ではないスクロール圧縮機でも容易に構成可能であり、設計自由度が高いという利点がある。

深溝２８は、固定スクロール６の比較的外周側に設けられており、固定スクロール６の圧力変形による固定スクロールラップ６ｂ形状の歪みへの影響が比較的小さくなるため、深溝２８の深さの最適範囲は比較的深めになる。本実施の形態３では、深溝２８の深さを
固定スクロールラップ６ｂの高さよりも深く設定している。

（実施の形態４）
図１２および図１３は、本発明の実施の形態４における圧縮機構の縦断面図および固定スクロール６の正面図である。

深溝２８の外側壁面２８ａおよび内側壁面２８ｂは、旋回スクロール支持円板９ｂの内側包絡線３０よりも内側に位置し、深溝２８と背圧室１９とを連通する連通溝３４が設けられている。すなわち、深溝２８全体を旋回スクロール支持円板９ｂによって蓋をし、深溝２８の内部空間を完全に囲い込む構成としている。

本実施の形態４の構成により、実施の形態３と同様、深溝２８内部のオイルを比較的低温に保つことで熱抵抗を増加させ、実施の形態２の構成よりもさらに深溝２８の断熱性能を向上させることができる。

また、旋回スクロール９が旋回運動したときに、旋回スクロール支持円板９ｂの外周エッジ部が深溝２８の外側壁面２８ａよりも外側を常に旋回し、深溝２８の外側壁面２８ａのエッジ部と干渉することがないため、エッジ同時の衝突による機械損失増加を防止することが可能である。

深溝２８を背圧室１９と連通させず、吐出室２５や吸入室３１と連通させる方法もあるが、いずれの場合も、深溝２８内部がガスで満たされることになるため、深溝２８内部で対流が発生しやすくなり、断熱性能はやや劣る。また、吐出室２５と連通させる場合は、深溝２８内部が吐出圧力雰囲気となり、旋回スクロール９を固定スクロール６に押し付けるスラスト力が減少するため、低圧縮比運転時に旋回スクロール９が固定スクロール６から離反する、いわゆる転覆現象が発生し、圧縮室１１および吸入室３１の密閉性悪化による体積効率と圧縮効率の低下を招く。一方、吸入室３１と連通させる場合は、深溝２８内部が吸入圧力雰囲気となり、旋回スクロール９を固定スクロール６に押し付けるスラスト力が増加するため、スラスト面での機械損失増加による機械効率低下を招く。但し、スラスト力に過不足のある圧縮機では、この構成を用いることでスラスト力を改善可能である。

連通溝３４は、旋回スクロール９がどの位置にあっても背圧室１９と連通している必要があるため、旋回スクロール支持円板９ｂの外側包絡線２９よりも外側まで延伸させているが、異なる角度に複数の連通溝３４を設けた場合は、外側包絡線２９よりも外側まで必ず延伸させる必要はなく、いずれのクランク角でもいずれか一つの連通溝３４が背圧室１９と連通していればよい。

深溝２８は、固定スクロール６の比較的内周側に設けられており、固定スクロール６の圧力変形による固定スクロールラップ６ｂ形状の歪みへの影響が比較的大きくなるため、深溝２８の深さの最適範囲は比較的浅めになる。本実施の形態４では、円環状で均一な深さの深溝２８とすることで旋削加工が容易な構成としている。

以上のように、本発明にかかるスクロール圧縮機は、吸入室の外側に背圧室と連通する深溝を設けることにより、固定スクロールラップの強度低下による信頼性の悪化を招くことなく、固定スクロール壁面温度低減による体積効率および圧縮効率の向上と、スラスト面での摺動損失低減による機械効率の向上が可能であり、ＨＦＣ系冷媒やＨＣＦＣ系冷媒、ＨＦＯ系冷媒を用いたエアーコンディショナーやヒートポンプ式給湯機のほかに、自然冷媒の二酸化炭素を用いたエアーコンディショナーやヒートポンプ式給湯機などの用途に
も適用できる。

４ クランク軸
５ 本体フレーム
６ 固定スクロール
６ａ 固定スクロール鏡板
６ｂ 固定スクロールラップ
９ 旋回スクロール
９ａ 旋回スクロールラップ
９ｂ 旋回スクロール支持円板
１１ 圧縮室
１４ 主軸
１９ 背圧室
２８ 深溝
２８ａ 外側壁面
２８ｂ 内側壁面
２９ 外側包絡線
３０ 内側包絡線
３１ 吸入室
３３ 締結面
３３ａ 内周
３４ 連通溝（連通路）

Claims (5)

1. 固定スクロールの一部をなす鏡板の一面に直立して形成された渦巻き状の固定スクロールラップ及び旋回スクロールの旋回スクロール支持円板上に直立する渦巻き状の旋回スクロールラップを互いに噛み合わせて、両スクロール間に一対の圧縮室を形成し、吸入側より吐出側に向けて連続移行して流体を圧縮すべく容積変化するスクロール圧縮機であって、
   前記旋回スクロールの背面には吸入圧力よりも高めの背圧が付与された背圧室が形成され、前記固定スクロールラップ外縁部付近には吸入室が形成され、前記吸入室の外側には前記背圧室と連通する深溝を設けたことを特徴とするスクロール圧縮機。
2. 前記旋回スクロール支持円板が旋回運動したときに前記旋回スクロール支持円板の外周によって描かれる内外の包絡線のうち、外側包絡線よりも外側に前記深溝の外側壁面が設けられた請求項１に記載のスクロール圧縮機。
3. 前記旋回スクロールを旋回運動させるクランク軸の主軸を支承する本体フレームが締結される前記固定スクロールと前記本体フレームの締結面において、前記深溝の前記外側壁面が前記本体フレーム側の締結面の内周よりも外側にある請求項２に記載のスクロール圧縮機。
4. 前記深溝の内側壁面が前記本体フレーム側の締結面の内周よりも外側にあり、連通路によって前記背圧室と連通している請求項３に記載のスクロール圧縮機。
5. 前記旋回スクロール支持円板が旋回運動したときに前記旋回スクロール支持円板の外周によって描かれる内外の包絡線のうち、内側包絡線よりも内側に前記深溝の前記外側壁面が設けられ、連通路によって前記背圧室と連通している請求項１に記載のスクロール圧縮機。