JP2021076071A - スクロール圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】マフラの仕切り板によって発生する固定スクロールの歪を抑制し、性能、信頼性の高いスクロール圧縮機を提供する。【解決手段】固定スクロール１３５とマフラ１３８とを間にガスケット１５３を介在させて固定するとともに、前記マフラ１３８の固定スクロール背面への締結面１５０と仕切り板端面１４９ａとの間に段差ｈを設けて、仕切り板１４９がガスケット１５３を介して固定スクロール１３５を過剰に押し付けることがない構成としてある。これにより、仕切り板がガスケットを介して固定スクロールを過剰に押し付けることがないので、固定スクロールの歪を低減でき、固定スクロールと旋回スクロールのラップの軸方向および径方向のクリアランスの変化および干渉を抑制して、高性能かつ信頼性の高いスクロール圧縮機を提供できる。【選択図】図６Ｂ

Description

本発明は、インジェクション機構を有するスクロール圧縮機に関するものである。

特許文献１はインジェクション機能を持つスクロール圧縮機を開示する。このスクロール圧縮機は、固定スクロールの背面上に中間圧室を形成するマフラを固定し、中間圧のインジェクション冷媒が圧縮機の側面から固定スクロールの背面とマフラによって形成された中間圧室を通過し、固定スクロールに設けられたインジェクションポートを介して圧縮工程中の圧縮室内に流入する。

また、固定スクロールの鏡板の中心部に、圧縮室で圧縮した冷媒を吐出する吐出ポートと、圧縮室が吐出ポートと連通する前に吐出圧に達した冷媒を吐出する吐出バイパスポートが設けられており、吐出ポートおよび吐出バイパスポートから吐出された冷媒が、固定スクロールの背面とマフラによって形成された吐出圧室を介し密閉容器内の吐出空間へと排出される。

すなわち、固定スクロール背面とマフラとの間でインジェクション冷媒を取り込む中間圧室と圧縮後の冷媒を吐出させる吐出圧室とを形成して、前記中間圧室に取り込んだインジェクション冷媒を圧縮室で圧縮した冷媒とともに吐出圧室を介し吐出する構成となっており、マフラには、中間圧室と吐出圧室を隔てるための仕切り板が形成されている。

国際公開第２０１８／１５０５４０号

本開示は、上記マフラの仕切り板によって発生する固定スクロールの歪を抑制して、性能、信頼性の高いスクロール圧縮機を提供する。

本開示におけるスクロール圧縮機は、固定スクロールとマフラとを間にガスケットを介在させて固定するとともに、前記マフラはその固定スクロール背面への締結面と仕切り板端面との間に段差を設けて、仕切り板がガスケットを介して固定スクロールを過剰に押し付けることがない構成、
或いは、前記固定スクロールは、固定スクロール背面の締結部とマフラの仕切り板端面に対向する背面の中央部との間に段差を設けて、仕切り板がガスケットを介して固定スクロールを過剰に押し付けることがない構成、
或いは、ガスケットの厚みを変えて、マフラの締結面に対向する部分よりマフラの仕切り板と対向する部分の厚みの方が薄くなる構成として、仕切り板がガスケットを介して固定スクロールを過剰に押し付けることがない構成としてある。

本開示におけるスクロール圧縮機は、マフラの仕切り板がガスケットを介して固定スクロールを過剰に押し付けることがないので、固定スクロールの歪を低減でき、固定スクロールと旋回スクロールのラップの軸方向および径方向のクリアランスの変化および干渉を抑制して、高性能かつ信頼性の高いスクロール圧縮機を提供できる。

実施の形態１によるスクロール圧縮機を備えた冷凍サイクル図 実施の形態１におけるスクロール圧縮機の縦断面図 実施の形態１におけるスクロール圧縮機の圧縮要素を示す拡大断面図 実施の形態１におけるスクロール圧縮機のマフラを示す正面図 実施の形態１におけるスクロール圧縮機のガスケットを示す正面図 実施の形態１におけるスクロール圧縮機の固定スクロールとマフラとガスケットとを図４のａ−ａ線で切断しボルト未締結時の場合を示す断面図 実施の形態１におけるスクロール圧縮機の固定スクロールとマフラとガスケットとを図４のａ−ａ線で切断しボルト締結時の場合を示す断面図 実施の形態１におけるスクロール圧縮機のガスケットの厚みに対する仕切り板と締結面との段差の割合と、冷媒の漏れ量及び、固定スクロールに生じる歪量の関係を示す図 実施の形態２におけるスクロール圧縮機のマフラを示す正面図 実施の形態２におけるスクロール圧縮機の固定スクロールとマフラとガスケットとを図８のｂ−ｂ線で切断しボルト未締結時の場合を示す断面図 実施の形態２におけるスクロール圧縮機の固定スクロールとマフラとガスケットとを図８のｂ−ｂ線で切断しボルト締結時の場合を示す断面図 実施の形態２におけるスクロール圧縮機のガスケットの厚みに対する固定スクロールの背面の締結部と中央部との段差の割合と、冷媒の漏れ量及び、固定スクロールに生じる歪量の関係を示す図 実施の形態３におけるスクロール圧縮機の固定スクロールとマフラとガスケットとを図８のｂ−ｂ線と同じ場所で切断しボルト未締結時の場合を示す断面図 実施の形態３におけるスクロール圧縮機の固定スクロールとマフラとガスケットとを図８のｂ−ｂ線と同じ場所で切断しボルト締結時の場合を示す断面図 実施の形態３におけるスクロール圧縮機のガスケットの厚みと冷媒の漏れ量及び固定スクロールに生じる歪量の関係を示す図

（本開示の基礎となった知見等）
発明者らが本開示に想到するに至った当時、特許文献１に示すインジェクション機構付きのスクロール圧縮機が知られていた。このスクロール圧縮機は、固定スクロール背面に固定されたマフラに中間圧室と吐出圧室とを隔てる仕切り板が形成されているため、固定スクロールとマフラの仕切り板との隙間が十分にシール出来ていないと吐出圧室および密閉容器内の高圧冷媒が中間圧室を通して圧縮室に流入し、過圧縮損失や再圧縮損失を発生してしまう。

そのため、固定スクロールとマフラ及びその仕切り板との間にガスケットを介在させて隙間をシールするようになっている。

しかしながら、この場合、中間圧室と吐出圧室とを仕切るマフラの仕切り板端面がガスケットを介して固定スクロールを過剰に押し付け、固定スクロールに歪が生じる。その結果、固定スクロールと旋回スクロールのラップの軸方向および径方向のクリアランスの変化、干渉が生じ、性能、信頼性がともに低下してしまうという課題が発生する。

発明者らはこのような課題を発見し、その課題を解決するために、本開示の主題を構成するに至った。

そこで本開示は、上記マフラの仕切り板によって発生する固定スクロールの歪を抑制することによって、性能、信頼性の高いスクロール圧縮機を提供する。

以下、図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明、または、実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が必要以上に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。

なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図していない。

（実施の形態１）
以下、図１〜図７を用いて、実施の形態１を説明する。

［１−１．構成］
図１は、実施の形態１によるスクロール圧縮機１００を備えた冷凍サイクル図である。

図１に示すように、冷凍サイクル装置は、スクロール圧縮機１００、凝縮器１０１、膨張弁１０２ａ、１０２ｂ、気液分離器１０３、蒸発器１０４、および、インジェクション管１０５から構成されている。

凝縮器１０１を出た高圧の冷媒は、上流側に設けられた膨張弁１０２ａで減圧されて中間圧の冷媒となり、気液分離器１０３において気体冷媒と液体冷媒に分離される。気液分離器１０３によって分離された中間圧の液体冷媒は、下流側の膨張弁１０２ｂを通り、更に減圧され、低圧の液体冷媒となって、蒸発器１０４に流入する。

低圧の液体冷媒は、蒸発器１０４において蒸発し、気体冷媒もしくは、一部液体冷媒が混じった気体冷媒として流出し、スクロール圧縮機１００に取り込まれる。

スクロール圧縮機１００は、蒸発器１０４から流入してくる低圧の冷媒を圧縮し、加えて、圧縮過程において、前述の気液分離器１０３で分離された中間圧の気体冷媒をインジェクション管１０５を介して圧縮室にインジェクションさせて圧縮し、高圧の冷媒を凝縮器１０１へと送り出す。

図２は、同実施の形態におけるスクロール圧縮機１００の縦断面図、図３は、同実施の形態におけるスクロール圧縮機の圧縮要素を示す拡大断面図、図４は同スクロール圧縮機のマフラを示す正面図、図５は同スクロール圧縮機のガスケットを示す正面図、図６Ａは同スクロール圧縮機の固定スクロールとマフラとガスケットとを図４のａ−ａ線で切断しボルト未締結時の場合を示す断面図、図６Ｂは同ボルト締結時の場合を示す断面図である。

図２において、スクロール圧縮機１００は、圧縮機本体１１０と、圧縮機本体１１０を収容する密閉容器１１２とを備えている。密閉容器１１２の底部にはオイル１１４が貯留されている。圧縮機本体１１０はモータ要素１２０とモータ要素１２０によって駆動される圧縮要素１３０とからなる。

モータ要素１２０は、密閉容器１１２に、溶接や焼き嵌めによって固定した固定子１２１と、固定子１２１の内周側に配置された永久磁石を内蔵した回転子１２２とを備えている。

圧縮要素１３０は、モータ要素１２０の上方に配置される。

クランクシャフト１３２は、回転子１２２を圧入固定した主軸部１３２ａと主軸部１３２ａに対し偏心して形成された偏心軸部１３２ｂとからなる。

また、クランクシャフト１３２は、内部に給油穴１３２ｃが軸方向に貫通して設けられており、下端にオイルポンプ１３３を備えている。オイルポンプ１３３は、吸い込み口が確実にオイル１１４内に入る位置に配置されている。

クランクシャフト１３２は、密閉容器１１２に溶接や焼き嵌めによって固定した主軸受部材１３４で軸支される。

主軸受部材１３４上には、主軸受部材１３４にボルト止めされた固定スクロール１３５と、固定スクロール１３５と噛み合う旋回スクロール１３６と、固定スクロール１３５の背面に配置され内部に吐出圧室１４５とともに中間圧室１４７を形成しているマフラ１３８が備えられている。

旋回スクロール１３６と主軸受部材１３４との間には、旋回スクロール１３６の自転を防止するオルダムリングのような自転拘束機構１３７が設けられている。

固定スクロール１３５と旋回スクロール１３６との間には、圧縮室１３９が形成される。

固定スクロール１３５は、外周に吸入ポート１４０を、中央に吐出ポート１４１を設けている。

吸入管１４２と吐出管１４３とインジェクション管１０５とは、密閉容器１１２外の冷凍サイクルに通じている。

吸入管１４２は、吸入ポート１４０を経由して、圧縮室１３９と連通している。

圧縮室１３９は、吐出リード弁１４４が設けられている吐出ポート１４１を経由してマフラ１３８内の吐出圧室１４５と連通している。

インジェクション管１０５は、マフラ１３８内の中間圧室１４７と接続され、逆止弁１４８を備えたインジェクションポート１４６を経由して、閉じ込み後の圧縮室１３９に連通している。

固定スクロール１３５とマフラ１３８は、図３、図６Ａ、図６Ｂに示す如くシール性を高めるために、間にガスケット１５３を介在させて締結されている。

吐出圧室１４５および中間圧室１４７は、既述の通り固定スクロール１３５の背面とマフラ１３８に囲まれることで形成されている。

マフラ１３８には、図４に示すように、吐出圧室１４５と中間圧室１４７とを区切るための仕切り板１４９が設けられている。

ガスケット１５３は、図５に示すように、マフラ１３８の仕切り板１４９および固定スクロール１３５の背面における中央部１５１（図６Ａ、図６Ｂ参照）と接触する仕切り部１５４と、マフラ１３８外周部分の締結面１５０（図４、図６Ａ、図６Ｂ参照）および固定スクロール１３５の背面外周部分の締結部１５２（図６Ａ、図６Ｂ参照）と接触するリング状の外周部１５５と、によって形成されている。

外周部１５５には、貫通穴１５６が設けられており、この貫通穴１５６にボルトを挿入することで、固定スクロール１３５とマフラ１３８とガスケット１５３とが密着した状態で固定される。

ここで、上記マフラ１３８は、図６Ａに示すように、当該マフラ１３８の固定スクロール背面の中央部１５１に対向する仕切り板１４９の端面１４９ａを窪ませて、マフラ１３８の固定スクロール背面への締結面１５０と固定スクロール背面の中央部１５１に対向する仕切り板１４９の端面１４９ａとの間に段差ｈを設けた構成としてあり、ガスケット１５３を介して固定スクロール１３５とマフラ１３８とを固定した際、図６Ｂ図に示すように、ガスケット１５３の外周部分は強く圧縮されるが、マフラ１３８に設けた仕切り板１４９の端面１４９ａでの圧縮は比較的弱くなるようにしてある。

なお、ガスケット１５３は、ニトリル系発泡ゴム（ＮＢＲ）などのゴムで冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ）のような金属板を挟んだ薄板を用いることが好ましい。さらに望ましくは、０．２ｍｍ〜０．８ｍｍ程度の薄板とすると、シール性と固定スクロール１３５の歪の抑制の観点から良い。

また、ガスケット１５３は、中間圧室１４７と固定スクロール１３５との間にも介在する形状（図示せず）にしておくのが好ましい。これにより、固定スクロール１３５と中間圧室１４７内の冷媒との熱交換を抑制することができ、インジェクション管１０５から中間圧室１４７内に流入した冷媒が、固定スクロール１３５との熱交換により加熱されることを抑制することができる。

［１−２．動作］
以上のように構成されたスクロール圧縮機１００について、以下その動作、作用を説明する。

モータ要素１２０に通電されると、固定子１２１に発生する磁界により回転子１２２はクランクシャフト１３２とともに回転する。

クランクシャフト１３２の回転に伴い、オイルポンプ１３３が駆動し、密閉容器１１２の底部に貯留されているオイル１１４が圧力条件や運転速度に関係なく、確実に吸い上げられる。これによって、オイル切れの心配が解消される。オイルポンプ１３３によって吸い上げられたオイル１１４は、給油穴１３２ｃを通じて、圧縮要素１３０に供給される。なお、オイルポンプ１３３でオイル１１４を吸い上げる前後に、オイルフィルタ等でオイル１１４から異物を除去すると、圧縮要素１３０に異物が混入することを防ぐことができ、信頼性の向上を図ることができる。

圧縮要素１３０に供給されるオイル１１４は、スクロール圧縮機１００から吐出される冷媒の圧力とほぼ同等であり、旋回スクロール１３６に対する背圧源ともなる。これにより、旋回スクロール１３６は、固定スクロール１３５から離れたり、片当たりすることなく、所定の位置で旋回することができ、安定して圧縮機能を発揮することができる。

また、クランクシャフト１３２の回転に伴い、クランクシャフト１３２の偏心軸部１３２ｂは偏心回転する。

旋回スクロール１３６は、偏心軸部１３２ｂにより偏心駆動し、自転拘束機構１３７によって円軌道運動することで、圧縮室１３９の容積を変化させる。

吸入管１４２から吸入される冷媒は、吸入ポート１４０を経由して、圧縮室１３９に導かれる。圧縮室１３９に吸入された冷媒は、外周側から中央に向かって容積を減じながら移動し、所定の圧力に達すると、吐出ポート１４１に設けられている吐出リード弁１４４を押し開いて、マフラ１３８と固定スクロール１３５の背面とで囲まれた吐出圧室１４５に吐出される。吐出圧室１４５に吐出された冷媒は、吐出管１４３から密閉容器１１２外に吐出される。

一方、インジェクション管１０５から導かれた中間圧の冷媒は、マフラ１３８と固定スクロール１３５の背面とで囲まれた中間圧室１４７に流入し、インジェクションポート１４６に設けられている逆止弁１４８を押し開き、閉じ込み後の圧縮室１３９にインジェクションされる。インジェクションされた冷媒は、吸入ポート１４０から吸入された冷媒と共に圧縮され、吐出管１４３から密閉容器１１２外に吐出される。

以上のように動作する本実施の形態のスクロール圧縮機において、中間圧室１４７に流入したインジェクション冷媒と吐出圧室１４５に吐出された高圧の冷媒とはマフラ１３８に設けた仕切り板１４９とガスケット１５３によってシールされているが、先行文献の課題で述べたように上記仕切り板１４９によって固定スクロール１３５が過剰に押し付けられ歪が生じることが懸念される。

しかしながら、本実施の形態のスクロール圧縮機では上記マフラ１３８に設けた仕切り板１４９による固定スクロール１３５の過剰な押し付けを抑制でき、固定スクロール１３５の歪発生は防止できる。

詳述すると、本実施の形態のスクロール圧縮機は、既述したように、固定スクロール背面に配置したマフラ１３８の仕切り板１４９の端面１４９ａを窪ませて、前記マフラ１３８の固定スクロール背面への締結面１５０と固定スクロール背面の中央部１５１に対向する仕切り板１４９の端面１４９ａとの間に段差ｈを設けているから、図６Ｂに示すように、ガスケット１５３を介して固定スクロール１３５とマフラ１３８とを固定した際、ガスケット１５３の外周部１５５は強く圧縮されるが、マフラ１３８に設けた仕切り板１４９の端面１４９ａと対向するガスケット１５３中央部分のの仕切り部１５４の圧縮は比較的弱くなる。

つまり、マフラ１３８の仕切り板１４９の端面１４９ａと締結面１５０との間に段差ｈが設けられていないと、ガスケット１５３の変形量は、仕切り部１５４と外周部１５５とで同程度となるが、段差ｈが設けられていると、マフラ１３８の仕切り板１４９に対向する固定スクロール１３５の中央部１５１の仕切り部１５４の変形量は、外周部１５５における変形量に比較して小さくなる。

これによって、仕切り部１５４におけるガスケット１５３の弾発力が小さくなって、固定スクロール１３５の中央部１５１にかかる押付力が小さくなる。よって、固定スクロール１３５の歪を抑制することが出来る。

ここで、ガスケット１５３によりシール性を確保しつつ固定スクロール１３５の歪を抑制する適切な段差量について説明する。図７は、ガスケット１５３の厚みに対する仕切り板１４９の端面１４９ａと締結面１５０との段差ｈの割合と、冷媒の漏れ量及び、固定スクロール１３５に生じる歪量の関係を示す図である。図７の横軸は、ガスケット１５３の厚みに対する仕切り板１４９と締結面１５０との段差の割合であり、縦軸は、密閉容器１１２及び吐出圧室１４５から中間圧室１４７への冷媒の漏れ量と、固定スクロールに１３５に生じる歪量である。

図７に示すように、仕切り板１４９と締結面１５０との段差ｈが、ガスケット１５３の厚みに対して３％未満の場合、固定スクロール１３５とマフラ１３８との隙間が十分にシールされ、冷媒の漏れ量が抑制されていることがわかる。しかしながら、仕切り板１４９が、ガスケット１５３を介して固定スクロール１３５の中央部１５１を過剰に押し付けてしまい、固定スクロール１３５の歪量が増加していることがわかる。そのため、固定スクロール１３５と旋回スクロール１３６のラップの軸方向および径方向のクリアランスの変化および干渉を招いてしまう。

一方で、仕切り板１４９と締結面１５０との段差ｈが、ガスケット１５３の厚みに対して３０％を超える場合、仕切り板１４９が、ガスケット１５３を介して固定スクロール１３５の中央部１５１を過剰に押し付けることがない。そのため、図７に示すように、固定スクロール１３５の歪が抑制され、固定スクロール１３５と旋回スクロール１３６のラップの軸方向および径方向のクリアランスの変化および干渉を防止できる。しかしながら、固定スクロール１３５とマフラ１３８との隙間を十分にシールすることができなくなるため、冷媒の漏れ量が増加していることがわかる。

よって、本実施の形態においては、仕切り板１４９と締結面１５０との段差ｈは、仕切り板１４９の端面１４９ａを、ガスケット１５３の厚みに対して３％以上かつ３０％以下の範囲で窪ませることで形成、より好ましくは、５％以上かつ２０％以下の範囲で形成するのが良い。

また、本実施の形態では、さらに、仕切り板１４９と締結面１５０との段差ｈを勾配Ｘによって繋ぐ構成とすれば、マフラ１３８の仕切り板１４９とガスケット１５３との隙間がなだらかに変化するので、厚みの均一なガスケット１５３でも固定スクロール１３５とガスケット１５３とマフラ１３８とを十分にシールすることができる。

［１−３．効果等］
以上のように、本実施の形態におけるスクロール圧縮機は、鏡板から立ち上がる渦巻状のラップを有する固定スクロール１３５及び旋回スクロール１３６を備え、前記固定スクロール１３５と旋回スクロール１３６のラップを噛み合わせることで、固定スクロール１３５と旋回スクロール１３６の間に圧縮室１３９を形成し、前記固定スクロール１３５の背面上には、吐出圧室１４５と中間圧室１４７を仕切り板１４９で区画したマフラ１３８を配置し、前記中間圧室１４７には前記圧縮室１３９へ冷媒をインジェクションするインジェクションポート１４６を備えたスクロール圧縮機において、前記固定スクロールとマフラとは間にガスケットを介在させて固定するとともに、前記マフラ１３８はその固定スクロール背面への締結面１５０と仕切り板端面１４９ａとの間に段差ｈを設けた構成としてある。

これにより、仕切り板１４９がガスケット１５３を介して固定スクロール１３５を過剰に押し付けることがなくなるので、固定スクロール１３５の歪が抑制され、固定スクロール１３５と旋回スクロール１３６のラップの軸方向および径方向のクリアランスの変化および干渉を防止でき、高性能かつ信頼性の高いスクロール圧縮機を提供できる。

また、上記スクロール圧縮機において、段差ｈは、仕切り板１４９を、ガスケットの厚みに対して３％以上かつ３０％以下の範囲で窪ませることで形成している。

これにより、固定スクロール１３５とマフラ１３８との隙間を十分にシールして性能を維持したまま、固定スクロール１３５の歪が抑制され、固定スクロール１３５と旋回スクロール１３６のラップの軸方向および径方向のクリアランスの変化および干渉を効率よく防止できる。

更に、上記スクロール圧縮機において、マフラ１３８の締結面と仕切り板１４９との段差は、勾配Ｘで繋いでいる。

これにより、マフラ１３８の仕切り板１４９とガスケット１５３との隙間がなだらかに変化するので、厚みの均一なガスケット１５３でも固定スクロール１３５とガスケット１５３とマフラ１３８とを十分にシールすることができる。

（実施の形態２）
図８は実施の形態２におけるスクロール圧縮機のマフラを示す正面図、図９Ａは実施の形態２におけるスクロール圧縮機の固定スクロールとマフラとガスケットとを図８のｂ−ｂ線で切断しボルト未締結時の場合を示す断面図、図９Ｂは同ボルト締結時の場合を示す断面図、図１０は実施の形態２におけるスクロール圧縮機のガスケットの厚みに対する固定スクロールの背面の締結部と中央部との段差の割合と、冷媒の漏れ量及び、固定スクロールに生じる歪量の関係を示す図である。

［２−１．構成］
本実施の形態の基本的な構成は、図１から図３と同一であるので説明を省略する。また、図１から図３で説明した構成と同一構成には同一符号を付して説明を一部省略する。

本実施の形態２では、固定スクロール２３５とマフラ２３８の断面形状が実施の形態１と異なり、それ以外の構成、作用及び効果は実施の形態１と同様であるため、その説明を省略する。

すなわち、本実施の形態２では、図９Ａに示すように、マフラ２３８のガスケット１５３と接する側の面はフラットにするとともに、固定スクロール２３５のガスケット１５３と接する側の面はマフラ２３８に設けた仕切り板２４９の端面２４９ａと対向する中央部２５１を窪ませて薄くしてある。つまりこの実施の形態では、固定スクロール２３５の背面外周部の締結部２５２と前記固定スクロール２３５背面の締結部２５２を除く中央部２５１との間に段差ｈを設けた構成としてある。

［２−２．動作］
上記構成により、固定スクロール２３５とマフラ２３８とを、ガスケット１５３を介して固定した際、図９Ｂに示すように、ガスケット１５３の外周部１５５は強く圧縮されるが、マフラ２３８の仕切り板２４９の端面２４９ａと対向するガスケット１５３の仕切り部１５４の圧縮は比較的弱くなる。

つまり、固定スクロール２３５背面の外周部の締結部２５２と当該締結部２５２を除く中央部２５１との間に段差ｈが設けられていない場合、ガスケット１５３の変形量は、仕切り部１５４と外周部１５５とで同程度であるが、段差ｈが設けられていると、ガスケット１５３の仕切り部１５４の変形量は、外周部１５５と比較して小さくなる。

これによって、仕切り部１５４におけるガスケット１５３の弾性力が小さくなって、固定スクロール２３５背面の中央部２５１にかかる押付力が小さくなり、固定スクロール２３５の歪を抑制することが出来る。

ここで、ガスケット１５３によりシール性を確保しつつ固定スクロール２３５の歪を抑制する適切な段差量について説明する。図１０は、ガスケット１５３の厚みに対する固定スクロール２３５の背面の締結部２５２と中央部２５１との段差の割合と、冷媒の漏れ量及び、固定スクロール２３５に生じる歪量の関係を示す図である。図１０の横軸は、ガスケット１５３の厚みに対する仕切り板２４９と締結面２５０との段差の割合であり、縦軸は、密閉容器１１２及び吐出圧室２４５から中間圧室２４７への冷媒の漏れ量と、固定スクロール２３５に生じる歪量である。

図１０に示すように、締結部２５２と中央部２５１との段差ｈが、ガスケット１５３の厚みに対して３％未満の場合、固定スクロール２３５とマフラ２３８との隙間が十分にシールされ、冷媒の漏れ量が抑制されていることがわかる。しかしながら、仕切り板２４９が、ガスケット１５３を介して固定スクロール２３５の中央部２５１を過剰に押し付けてしまい、固定スクロール２３５の歪量が増加していることがわかる。そのため、固定スクロール２３５と旋回スクロール１３６のラップの軸方向および径方向のクリアランスの変化および干渉を招いてしまう。

一方で、締結部２５２と中央部２５１との段差ｈが、ガスケット１５３の厚みに対して３０％を超える場合、仕切り板２４９が、ガスケット１５３を介して固定スクロール２３５の中央部２５１を過剰に押し付けることがない。そのため、図１０に示すように、固定スクロール２３５の歪が抑制され、固定スクロール２３５と旋回スクロール１３６のラップの軸方向および径方向のクリアランスの変化および干渉を防止できる。しかしながら、固定スクロール２３５とマフラ２３８との隙間を十分にシールすることができないため、冷媒の漏れ量が増加していることがわかる。

よって、本実施の形態においては、固定スクロール２３５の背面の締結部２５２と中央部２５１との段差ｈは、中央部２５１を、ガスケット１５３の厚みに対して３％以上かつ３０％以下の範囲で窪ませることで形成、より好ましくは、５％以上かつ２０％以下の範囲で形成するのが良い。

また、本実施の形態においても、さらに、締結部２５２と中央部２５１との段差ｈを勾配Ｘによって繋ぐ構成とすれば、マフラ２３８の仕切り板２４９とガスケット１５３との隙間がなだらかに変化するので、厚みの均一なガスケット１５３でも固定スクロール２３５とガスケット１５３とマフラ２３８とを十分にシールすることができる。

［２−３．効果等］
以上のように、本実施の形態におけるスクロール圧縮機は、鏡板から立ち上がる渦巻状のラップを有する固定スクロール２３５及び旋回スクロールを備え、前記固定スクロール２３５と旋回スクロールのラップを噛み合わせることで、前記固定スクロール２３５と旋回スクロールの間に圧縮室を形成し、前記固定スクロール２３５の背面上には、吐出圧室２４５と中間圧室２４７を仕切り板で区画したマフラ２３８を配置し、前記中間圧室２４７には前記圧縮室へ冷媒をインジェクションするインジェクションポートを備えたスクロール圧縮機において、前記固定スクロール２３５とマフラ２３８とは間にガスケット１５３を介在させて固定するとともに、前記固定スクロール背面のマフラ２３８への締結部２５２とマフラ２３８に設けた仕切り板２４９の端面２４９ａに対向する固定スクロール背面の中央部２５１との間に段差ｈを設けて、仕切り板２４９がガスケット１５３の仕切り部１５４を介して固定スクロール２３５を過剰に押し付けることがない構成としてある。

これにより、仕切り板２４９がガスケット１５３を介して固定スクロール２３５を過剰に押し付けることがなくなるので、固定スクロール２３５の歪が抑制され、固定スクロール２３５と旋回スクロール１３６のラップの軸方向および径方向のクリアランスの変化および干渉を防止できる。よって、高性能かつ信頼性の高いスクロール圧縮機を提供できる。

また、上記スクロール圧縮機において、段差ｈは、固定スクロール２３５の背面の締結部２５２を除く中央部２５１のみの鏡板の厚みをガスケットの厚みに対して、３％以上かつ３０％以下の範囲で薄くすることで形成している。

これにより、固定スクロール２３５とマフラ２３８との隙間を十分にシールして性能を維持したまま、固定スクロール２３５の歪が抑制され、固定スクロール２３５と旋回スクロール１３６のラップの軸方向および径方向のクリアランスの変化および干渉を防止できる。

更に、上記スクロール圧縮機において、固定スクロール２３５の背面の締結部２５２と中央部２５１との段差は、勾配Ｘで繋いでいる。

これにより、マフラ２３８の仕切り板２４９とガスケット１５３との隙間が減少するため、固定スクロール２３５とガスケット１５３とマフラ２３８とを確実に密着させることができる。

（実施の形態３）
図１１Ａは実施の形態３におけるスクロール圧縮機の固定スクロールとマフラとガスケットとを図８のｂ−ｂ線で切断しボルト未締結時の場合を示す断面図、図１１Ｂは同ボルト締結時の場合を示す断面図、図１２は実施の形態３におけるスクロール圧縮機のガスケットの厚みと冷媒の漏れ量及び固定スクロールに生じる歪量の関係を示す図である。

［３−１．構成］
本実施の形態の基本的な構成も、図１から図３と同一であるので説明を省略する。また、図１から図３で説明した構成と同一構成には同一符号を付して説明を一部省略する。

本実施の形態２では、ガスケット３５３が実施の形態１と異なり、固定スクロール１３５は実施の形態１、マフラ２３８は実施の形態２と同様である。

即ち、図１１Ａに示すように、固定スクロール１３５及びマフラ２３８に設けた仕切り板２４９のガスケット３５３側端面は平面とするとともに、ガスケット３５３はその厚みが外周部３５５より中央の仕切り部３５４の方が薄い構成としてある。

［３−２．動作］
上記構成により、固定スクロール１３５とマフラ２３８とを、ガスケット１５３を介して固定した際、図１１Ｂに示すように、ガスケット１５３の外周部分は大きく圧縮されるが、マフラ２３８に設けた仕切り板２４９と対向する中央の仕切り部３５４での圧縮は比較的弱くなる。

換言すると、ガスケット３５３の厚みが、一様である場合、ガスケット３５３の変形量は、中央の仕切り部３５４と外周部３５５とで同程度であるが、仕切り部３５４の厚みが薄いと、仕切り部３５４におけるガスケット３５３の変形量は、外周部３５５におけるガスケット３５３の変形量と比較して小さくなる。

これによって、仕切り部３５４に対向する固定スクロール１３５背面の中央部１５１にかかる押付力が小さくなり、固定スクロール１３５の歪を抑制して、固定スクロール２３５と旋回スクロール１３６のラップの軸方向および径方向のクリアランスの変化および干渉を防止できる。

ここで、ガスケット３５３によるシール性を確保しつつ固定スクロール１３５の歪を抑制する適切なガスケット３５３の厚さについて説明する。図１２は、ガスケット３５３の厚みと、冷媒の漏れ量及び、固定スクロール１３５に生じる歪量の関係を示す図である。図１２の横軸は、外周部３５５におけるガスケット３５３の厚みに対する仕切り部３５４におけるガスケット３５３の厚みの割合であり、縦軸は、密閉容器１１２及び吐出圧室３４５から中間圧室３４７への冷媒の漏れ量と、固定スクロール１３５に生じる歪量である。

図１２に示すように、外周部３５５におけるガスケット３５３の厚みに対する仕切り部３５４におけるガスケット３５３の厚みが、９７％を超える場合、固定スクロール１３５とマフラ２３８との隙間が十分にシールされ、冷媒の漏れ量が抑制されていることがわかる。しかしながら、仕切り板２４９が、ガスケット３５３を介して固定スクロール１３５の中央部１５１を過剰に押し付けてしまい、固定スクロール１３５の歪量が増加していることがわかる。そのため、固定スクロール１３５と旋回スクロール１３６のラップの軸方向および径方向のクリアランスの変化および干渉を招いてしまう。

一方で、仕切り部３５４におけるガスケット３５３の厚みが、外周部３５５におけるガスケット３５３の厚みに対して７０％未満の場合、仕切り板２４９が、ガスケット３５３を介して固定スクロール１３５の中央部１５１を過剰に押し付けることがない。そのため、図１１に示されるように、固定スクロール１３５の歪が抑制され、固定スクロール１３５と旋回スクロール１３６のラップの軸方向および径方向のクリアランスの変化および干渉を防止できる。しかしながら、固定スクロール１３５とマフラ２３８との隙間を十分にシールすることができないため、冷媒の漏れ量が増加していることがわかる。

よって、本実施の形態においては、仕切り部３５４におけるガスケット３５３の厚みは、外周部３５５におけるガスケット３５３の厚みに対して７０％以上かつ９７％以下の範囲で形成、より好ましくは、８０％以上かつ９５％以下の範囲で形成するのが良い。

［３−３．効果等］
以上のように、本実施の形態におけるスクロール圧縮機は、鏡板から立ち上がる渦巻状のラップを有する固定スクロール１３５及び旋回スクロールを備え、前記固定スクロール１３５と旋回スクロールのラップを噛み合わせることで、固定スクロール１３５と旋回スクロールの間に圧縮室を形成し、前記固定スクロール１３５の背面上には、吐出圧室と中間圧室を仕切り板２４９で区画したマフラ２３８を配置し、前記中間圧室には圧縮室へ冷媒をインジェクションするインジェクションポートを備えたスクロール圧縮機において、前記固定スクロール１３５とマフラ２３８とは間にガスケット３５３を介在させて固定するとともに、前記ガスケット３５３はその厚みを変えて、マフラの締結面に対向する部分よりマフラの仕切り板と対向する部分の厚みの方が薄くなる構成としている。

これにより、仕切り板２４９がガスケット３５３を介して固定スクロール１３５を過剰に押し付けることがなくなるので、固定スクロール１３５の歪が抑制され、固定スクロール１３５と旋回スクロールのラップの軸方向および径方向のクリアランスの変化および干渉を防止できて、高性能かつ信頼性の高いスクロール圧縮機を提供できる。

また、上記スクロール圧縮機において、ガスケット３５３は、仕切り板２４９と対向する部分の厚みが、固定スクロール１３５とマフラ２３８を締結固定する部分の厚みに対して７０％以上かつ９７％以下の範囲で形成されている。

これにより、固定スクロール１３５とマフラ２３８との隙間を十分にシールして性能を維持したまま、固定スクロール１３５の歪が抑制され、固定スクロール１３５と旋回スクロール１３６のラップの軸方向および径方向のクリアランスの変化および干渉を防止できる。

更に、上記各スクロール圧縮機において、ガスケット１５３，３５３は少なくとも固定スクロール１３５，２３５とマフラ１３８，２３８を締結固定する部分およびマフラ１３８，２３５に設けた仕切り板１４９，２４９の端面と接触する部分を備えた構成としてある。

これにより、固定スクロール１３５，２３５とマフラ１３８，２３８との隙間をシールし、吐出圧室と中間圧室とを確実に区切ることができる。

以上のように、本出願において幾つかの技術を例示したが、本開示における技術は、これに限定されず、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用できる。また、上記各実施の形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。そして、上述の各実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。

本開示にかかるスクロール圧縮機は、固定スクロールと旋回スクロールのラップの軸方向および径方向のクリアランスの変化および干渉を抑制して、高性能かつ信頼性の高いスクロール圧縮機とすることができる。よって、給湯機、温水暖房装置、空気調和装置や、冷凍機などの冷凍サイクル装置のスクロール圧縮機として有用である。

１００ スクロール圧縮機
１０１ 凝縮器
１０２ａ、１０２ｂ 膨張弁
１０３ 気液分離器
１０４ 蒸発器
１０５ インジェクション管
１１０ 圧縮機本体
１１２ 密閉容器
１１４ オイル
１２０ モータ要素
１２１ 固定子
１２２ 回転子
１３０ 圧縮要素
１３２ クランクシャフト
１３２ａ 主軸部
１３２ｂ 偏心軸部
１３２ｃ 給油穴
１３３ オイルポンプ
１３４ 主軸受部材
１３５、２３５ 固定スクロール
１３６ 旋回スクロール
１３７ 自転拘束機構
１３８、２３８ マフラ
１３９ 圧縮室
１４０ 吸入ポート
１４１ 吐出ポート
１４２ 吸入管
１４３ 吐出管
１４４ 吐出リード弁
１４５、２４５、３４５ 吐出圧室
１４６ インジェクションポート
１４７、２４７、３４７ 中間圧室
１４８ 逆止弁
１４９、２４９ 仕切り板
１５０、２５０ 締結面
１５１、２５１ 中央部
１５２、２５２ 締結部
１５３、３５３ ガスケット
１５４、３５４ 仕切り部
１５５、３５５ 外周部
１５６ 貫通穴
ｈ 段差
Ｘ 勾配

Claims (9)

1. 鏡板から立ち上がる渦巻状のラップを有する固定スクロール及び旋回スクロールを備え、前記固定スクロールと前記旋回スクロールの前記ラップを噛み合わせることで、前記固定スクロールと前記旋回スクロールの間に圧縮室を形成し、前記固定スクロールの背面上には、吐出圧室と中間圧室を仕切り板で区画したマフラを配置し、前記中間圧室には前記圧縮室へ冷媒をインジェクションするインジェクションポートを備えたスクロール圧縮機において、前記固定スクロールとマフラとは間にガスケットを介在させて固定するとともに、前記マフラはその固定スクロール背面への締結面と仕切り板端面との間に段差を設けたことを特徴とするスクロール圧縮機。
2. 前記段差は、前記仕切り板を、ガスケットの厚みに対して３％以上かつ３０％以下の範囲で窪ませることで形成した請求項１に記載のスクロール圧縮機。
3. 前記マフラの締結面と前記仕切り板の端面との間は、勾配で繋がれている請求項２に記載のスクロール圧縮機。
4. 鏡板から立ち上がる渦巻状のラップを有する固定スクロール及び旋回スクロールを備え、前記固定スクロールと前記旋回スクロールの前記ラップを噛み合わせることで、前記固定スクロールと前記旋回スクロールの間に圧縮室を形成し、前記固定スクロールの背面上には、吐出圧室と中間圧室を仕切り板で区画したマフラを配置し、前記中間圧室には前記圧縮室へ冷媒をインジェクションするインジェクションポートを備えたスクロール圧縮機において、前記固定スクロールとマフラとは間にガスケットを介在させて固定するとともに、前記固定スクロールは、固定スクロール背面の締結部とマフラの仕切り板端面に対向する背面の中央部との間に段差を設けたことを特徴とするスクロール圧縮機。
5. 前記段差は、前記鏡板の厚みを、前記固定スクロールの締結部を除く中央部のみガスケットの厚みに対して３％以上かつ３０％以下の範囲で薄くして形成した請求項４に記載のスクロール圧縮機。
6. 前記固定スクロールの背面の締結部と前記中央部との間は、勾配で繋がれている請求項５に記載のスクロール圧縮機。
7. 鏡板から立ち上がる渦巻状のラップを有する固定スクロール及び旋回スクロールを備え、前記固定スクロールと前記旋回スクロールの前記ラップを噛み合わせることで、前記固定スクロールと前記旋回スクロールの間に圧縮室を形成し、前記固定スクロールの背面上には、吐出圧室と中間圧室を仕切り板で区画したマフラを配置し、前記中間圧室には前記圧縮室へ冷媒をインジェクションするインジェクションポートを備えたスクロール圧縮機において、前記固定スクロールとマフラとは間にガスケットを介在させて固定するとともに、ガスケットの厚みを変えて、マフラの締結面に対向する部分よりマフラの仕切り板と対向する部分の厚みの方が薄くなる構成としたことを特徴とするスクロール圧縮機。
8. 前記ガスケットは、前記仕切り板と対向する部分の厚みが、前記マフラの締結面に対向する部分の厚みに対して７０％以上かつ９７％以下の範囲とした請求項７に記載のスクロール圧縮機。
9. 前記ガスケットは少なくとも前記締結面および前記仕切り板と接触する部分を備える請求項１から８のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機。

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