JP4123551B2 - スクロール圧縮機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スクロール圧縮機に関わり、広い運転範囲における全断熱効率及び信頼性を向上させる構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のスクロール圧縮機は、特開昭57−76291 号公報に記載の公知例のように、吐出圧等の高圧となっている流体供給部から流体を旋回スクロール部材の背面に供給し、弁装置を介して吸込系へ逃がす流路を設けていた。そして、その弁装置として、弁体と押付けばねからなる構成を示している。この構成であると、旋回背面室の圧力は吸込系の圧力よりも弁装置内の押付ばねの強さに応じて概略一定値だけ大きくなるべく制御された。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
引き離し力は、圧縮室部の流体の圧力分布とともに、吐出室の流体の圧力である吐出圧で決まる。圧縮室部の流体の圧力分布は、極端に大きな内部漏れがない限り、ほぼ吸込圧のみに依存する。一方、吐出圧と吸込圧は圧縮機の置かれている使用環境下の設定により任意に変えることが可能なため、吐出圧は吸込圧には依存しない。よって、引き離し力は独立な二個のパラメータである吸込圧と吐出圧に依存する。引付力は引き離し力に対抗して両鏡板を引き付けるためにかける力であるため、スクロール部材の荷重変形の観点からいって、その大きさは引き離し力と常にほぼ同様のレベルであることが望ましい。また、その場合にはスクロール部材とその支持部材との間に働く付勢力が小さくなり、これらの間に相対運動がある場合にはそこでの摩擦損失や摩耗の危険性が低減できるため、引付力の大きさは常に引き離し力以上であるがほぼ同様のレベルであることが望ましい。
【０００４】
しかし、実際の場合、スクロール部材には軸線方向と垂直な方向の流体からの力や遠心力などがかかるため、引付力はこれらにより発生する傾転モーメントにも対抗しなければならない。このため、運転条件毎に、スクロール部材の鏡板を引き付けることができる大きさのうちで付勢力が最小になる引付力を発生させる制御をかけることが理想的となるが、コストを考えると、特別な場合を除いて現実的には不可能である。
【０００５】
そのため、実際の引付力付加手段は、引付力の大きさが、要求される運転範囲全域において引き離し力の大きさに傾転モーメントに対抗するための上乗せ分を加えた値を実現するような比較的単純な機構にする。前述したように、引き離し力は吸込圧と吐出圧により決まることから、引付力付加手段は吸込圧と吐出圧に依存した機構としなければならない。
【０００６】
ところが、前記従来技術では、その引付力付加手段を実現する方法として吸込圧＋一定値（以後過吸込圧値と記す）という吸込圧だけに依存した圧力を有する背面過吸込圧領域を設定しているため、広い運転条件で両鏡板が引き付けられるように前記過吸込圧値を設定すると、付勢力が過大となる条件が生じ、その条件では、スクロール部材の変形による内部漏れの増大や付勢部の摺動損失の増大による性能低下とともに、摺動部における摩耗の危険性が高くなり信頼性の低下が生じるという問題があった。
【０００７】
本発明の目的は、前記従来技術の問題を解決し高圧力比運転時の性能の高いスクロール圧縮機を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するための第一の手段として、鏡板とそれに立設する渦巻き状のスクロールラップを備えそのスクロールラップの立設する方向である軸線方向に垂直な面内を自転せずに旋回運動する旋回スクロール部材と、鏡板とそれに立設する渦巻き状のスクロールラップを備え少なくとも前記軸線方向に垂直な面内の方向における運動が概略規制される非旋回スクロール部材とを噛み合わせ、それらスクロール部材の間に閉塞して容積が縮小する圧縮室と、その圧縮室側の流体の圧力による前記両スクロール部材の鏡板を引き離す向きの引き離し力に対抗して前記両スクロール部材の鏡板を引き付ける向きの引付力を前記旋回スクロール部材と前記非旋回スクロール部材とにかける引付力付加手段と、流体を前記圧縮室に導入する吸込系と、前記圧縮室内で加圧した流体を外部へ導出する吐出系と有し、前記旋回スクロール部材における前記引付力付加手段の少なくとも一部は、前記旋回スクロール部材の鏡板の反圧縮室側の面である旋回背面に、前記吸込系内の圧力である吸込圧より大きい圧力をかける背面過吸込圧領域を設けるとともに前記吐出圧もしくはほぼ吐出圧をかける背面吐出圧領域を設けたスクロール圧縮機において、前記圧縮室内で加圧した流体が吐出圧になると流体を吐出する吐出弁を設け、前記背面吐出圧領域の面積を、前記両鏡板間に挟まれた領域である吐出室の前記軸線方向から見た投影面積と、その吐出室とそれを囲む圧縮室の境界を形成する両スクロールラップ部の歯先面積の半分とを加えた面積の前記旋回スクロール部材が一旋回する間の旋回角積分平均よりも小さくした。
【０００９】
また、前記の目的を達成するための第二の手段として、鏡板とそれに立設する渦巻き状のスクロールラップを備えそのスクロールラップの立設する方向である軸線方向に垂直な面内を自転せずに旋回運動する旋回スクロール部材と、鏡板とそれに立設する渦巻き状のスクロールラップを備え少なくとも前記軸線方向に垂直な面内の方向における運動が概略規制される非旋回スクロール部材を噛み合わせ、それらスクロール部材の間に概略閉塞して容積が縮小する圧縮室と、その圧縮室側の流体の圧力による前記両スクロール部材の鏡板を引き離す向きの引き離し力に対抗して前記両スクロール部材の鏡板を引き付ける向きの引付力を各々の前記スクロール部材にかける引付力付加手段と、前記引付力と前記引き離し力のベクトル和である付勢力の反力を各々の前記スクロール部材に発生させるスクロール支持部材と、流体を前記圧縮室に導入する吸込系と、前記圧縮室内で加圧した流体を外部へ導出する吐出系を有し、前記非旋回スクロール部材のスクロール支持部材を前記旋回スクロール部材とし、前記非旋回スクロール部材における前記引付力付加手段の少なくとも一部は、前記非旋回スクロール部材の鏡板の反圧縮室側の面である非旋回背面に前記吸込系内の圧力である吸込圧よりもその吸込圧の二割程度の誤差内で一定の値だけ大きい圧力をかけるべく背面過吸込圧領域を設けるとともに前記吐出圧もしくはほぼ吐出圧をかける背面吐出圧領域を設けて実現するスクロール圧縮機において、吐出弁を設け、前記背面吐出圧領域の面積を吐出弁がない場合に吐出系と連通して前記両鏡板間に挟まれた領域である吐出室の前記軸線方向から見た投影面積とその吐出室とそれを囲む圧縮室の境界を形成する両スクロールラップ部の歯先面積の半分を加えた面積の旋回スクロール部材が一旋回する間の旋回角積分平均よりも小さくしてもよい。
【００１０】
また、前記の目的を達成するための第三の手段として、前記第一若しくは第二の手段とともに、前記圧縮室の圧力が前記吐出系内の圧力である吐出圧よりも高い時に前記圧縮室と前記吐出系を連通する制御バイパスを設けた。
【００１１】
また、前記第三の手段により達成する目的とともに量産性を向上するための第四の手段として、前記背面過吸込圧領域の圧力は、前記吐出系とその背面過吸込圧領域の間に設けた絞りを伴う吐出背面流路とその背面過吸込圧領域と前記吸込系の間の背面吸込流路とその背面吸込流路中に前記背面過吸込圧領域と吸込圧の圧力差を制御する圧力差制御手段とにより制御してもよい。
【００１２】
スクロール圧縮機に不足圧縮条件時の吐出室への吐出ガスの逆流を回避する吐出弁を設けると、その吐出弁の流路抵抗が無視できるほど小さい理想的な場合、
【００１３】
【数１】
(吐出室内ガス圧)≦(吐出圧) …（数１）
に保たれる。ここで、不等号は不足圧縮条件時に成立する。ここで、
【００１４】
【数２】
（ある時刻での吐出室内ガスによる引き離し力）＝
（吐出室内ガス圧）×（ある時刻での吐出室内ガス圧がかかる軸方向投影面積）…（数２）
より、（数１）（数２）から、
【００１５】
【数３】
（ある時刻での吐出室内ガスによる引き離し力）≦
（吐出圧）×（ある時刻での吐出室内ガス圧がかかる軸方向投影面積）…（数３）
が成り立つ。また、吐出室内ガスによる引き離し力はその旋回スクロール一旋回あたりの時間積分平均値だから、（数３）より、
【００１６】
【数４】
【００１７】
となる。吐出圧が一定より、（数４）の右辺の積分は、
【００１８】
【数５】
【００１９】
となるため、（数４）（数５）から、
【００２０】
【数６】
【００２１】
となる。スクロール圧縮機は、圧縮に要するトルクの変動が小さいため、旋回スクロールの旋回速度はほぼ一定となる。よって、（数６）の右辺の時間積分平均は旋回位相角θの積分平均とほぼ等しくなり、以下の関係が成り立つ。
【００２２】
【数７】
【００２３】
（数６）（数７）より、吐出室内ガスによる引き離し力は
【００２４】
【数８】
【００２５】
となる。吐出室とそれを囲む圧縮室の境界を成すスクロールラップ部の歯先部は吐出室側が吐出室内ガス圧、圧縮室側が圧縮室の圧力となり、その間の圧力は吐出室内ガス圧と圧縮室圧力の間を概略直線的に変化する。よって、この歯先の圧力分布による軸方向引き離し力の大きさは、歯先面積の半分に吐出室内ガス圧がかかり、残りの半分に吐出室周囲の圧縮室の圧力がかかると考えた場合に等しくなる。よって吐出室内ガス圧のかかる軸方向投影面積は、吐出室の前記軸線方向から見た投影面積とその吐出室とそれを囲む圧縮室の境界を形成する両スクロールラップ部の歯先面積の半分を加えた面積と等しくなるため、（数８）を変形して、結局以下のことがいえる。
【００２６】
不足圧縮条件時の吐出室への吐出ガスの逆流を回避する吐出弁を設けた場合、
【００２７】
【数９】
（吐出室内ガスによる引き離し力）≦
（吐出圧）×（吐出室の前記軸線方向から見た投影面積とその吐出室とそれを囲む圧縮室の境界を形成する両スクロールラップ部の歯先面積の半分を加えた面積の旋回スクロール部材が一旋回する間の旋回角積分平均値） …（数９）
これは、吐出室内ガスによる引き離し力を打ち消す引付力を吐出圧で実現するには、吐出圧がかかる領域の面積を、吐出室の前記軸線方向から見た投影面積とその吐出室とそれを囲む圧縮室の境界を形成する両スクロールラップ部の歯先面積の半分を加えた面積の旋回スクロール部材が一旋回する間の旋回角積分平均値以下にしなければならないことを意味する。
【００２８】
前記第一の手段は、前記した従来の技術に、吐出弁とともに、吐出室の前記軸線方向から見た投影面積とその吐出室とそれを囲む圧縮室の境界を形成する両スクロールラップ部の歯先面積の半分を加えた面積の旋回スクロール部材が一旋回する間の旋回角積分平均以下の面積を有する前記背面吐出圧領域を設けている。
【００２９】
吐出弁を設けているため、不足圧縮時の吐出室への逆流が回避でき、圧縮動力を低減して効率を向上できるうえに、吐出弁を設けたために（数９）が成立することと上記の面積の背面吐出圧領域を設けることにより、吐出圧に依存する吐出室内ガスによる引き離し力を吐出圧のみに依存する背面吐出圧領域の引付力で打ち消すことになるため、広い運転条件下で引き離し力における吐出圧の影響をなくすことが可能となる。
【００３０】
この結果、もう一つの引付力発生手段である背面過吸込圧領域は、吸込圧に依存する圧縮室内のガスによる引き離し力及び傾転モーメントを打ち消すための上乗せ分に対抗する引付力を発生しなければならない。このうちで主なものは圧縮室内のガスによる引き離し力であるから、背面過吸込圧領域は概略吸込圧に依存する力に対抗しなければならない。背面過吸込圧領域は、吸込圧＋一定値（過吸込圧値）となるべく圧力を制御した領域であるから、この背面過吸込圧領域によって発生する引付力は吸込圧のみに依存する。
【００３１】
これより、概略吸込圧に依存する圧縮室内のガスによる引き離し力を吸込圧に依存する背面過吸込圧領域によって発生する引付力で対抗するため、過吸込圧値を極端に大きくしなくても、広い運転条件下で対抗可能となる。
【００３２】
よって、運転範囲全域にわたって引付力が小さくなり、スクロール部材の変形が抑えられ、圧縮室のシールの管理が容易になり、内部漏れを抑制して全断熱効率の向上を実現できるという効果がある。
【００３３】
また、旋回スクロール部材とその支持部材が相対運動を有する構成の場合には、摺動部に働く付勢力が低減するため、そこにおける摺動損失や摩耗の危険性が低減し、全断熱効率や信頼性の向上を実現できるという効果がある。特に、高圧力比運転の時には、吐出弁の効果により圧縮動力を低減でき、全断熱効率の向上を実現できるという効果がある。
【００３４】
前記第二の手段は、前記第一の手段の内容を、非旋回スクロール部材を軸方向に可動とし非旋回背面に背面過吸込圧領域を設けて非旋回スクロール部材を旋回スクロール部材に押し付ける方式のスクロール圧縮機に適用したものであって、前記第一の手段による効果と同様の効果を得る。
【００３５】
前記第三の手段は、前記した従来の技術に、過圧縮を抑制するための制御バイパスを設けている。このため、過圧縮の圧力条件時に、圧縮室の圧力が吐出圧よりも高くなるのを抑制でき、指圧線図のふくらみが縮小して熱流体損失が低減し全断熱効率が向上するという制御バイパス単独の効果がある。
【００３６】
さらに、制御バイパスを設けたことにより、過圧縮の圧力条件時には、定格条件時と比較して、必要な引付力は吸込圧の増加倍率よりも低くなる。よって、過吸込圧値は、制御バイパスがない場合と比べて低く設定できるため、運転範囲全域にわたって引付力が小さくなり、スクロール部材の変形が抑えられ、圧縮室のシールの管理が容易になり、内部漏れを抑制して全断熱効率の向上を実現できるという効果がある。
【００３７】
また、旋回スクロール部材とその支持部材が相対運動を有する構成の場合には、摺動部に働く付勢力が低減するため、そこにおける摺動損失や摩耗の危険性が低減し、全断熱効率や信頼性の向上を実現できるという効果がある。特に、高い全断熱効率や信頼性が要求される定格条件では、吸込圧が低いため前記背面過吸込圧領域の圧力が低くなる点が大きく影響して、付勢力は大幅に小さくなり、全断熱効率や信頼性の一層の向上を実現できるという効果がある。
【００３８】
ところで、この制御バイパスは、特開昭58−128485号公報で示された技術であり、これ自体は新しいものではない。その効果は、過圧縮の圧力条件時に、圧縮室の圧力が吐出圧よりも高くなるのを回避できるため、指圧線図のふくらみが縮小して熱流体損失が低減し全断熱効率が向上するというものであり、前記第一の手段の中でもこれとまったく同じ効果がある。
【００３９】
しかし、そこでは、引付力発生手段として背面過吸込圧領域と同時に制御バイパスを設けると、熱流体損失が低減し全断熱効率が高くなるという単独の効果以外に、前記したような作用で全断熱効率及び信頼性が向上するという効果は示していない。
【００４０】
前記第四の手段は、自らの吐出系から絞りを伴う吐出背面流路により前記背面過吸込圧領域に圧力を導入し、その圧力を圧力差制御手段を介して背面吸込流路により前記吸込系へ排出させるため、外部に圧力源を設ける必要がなくなる。この結果、前記第一または第二の手段による効果とともに、外部からの助けを借りなくても圧縮機単体で運転が可能になるため、使い勝手を向上できるいう効果がある。ここで、吐出背面流路に絞りを設けているため、高圧の流体が前記背面過吸込圧領域に多量に流入することがなくなる。このために、圧縮機の中で吸込系から吐出系へ短絡的に流れて生じる能力の低下を回避できる。
【００４１】
【発明の実施の形態】
本発明を、非旋回スクロール部材がケーシングに対して固定された固定スクロール部材とし、旋回スクロール部材の鏡板の反圧縮室側である旋回背面に背面過吸込圧領域を設け、要求される運転圧力条件範囲で旋回スクロール部材のスクロール支持部材を前記固定スクロール部材とした、すなわち旋回スクロール部材を前記固定スクロール部材に押し付ける、横置き型の旋回フロート式スクロール圧縮機に実施した第一の実施例を、図１ないし図９に基づいて説明する。
【００４２】
図１は圧縮機の縦断面図、図２は吐出圧のかかる領域の説明図、図３は固定スクロール部材の反スクロールラップ側からの平面図、図４は固定スクロール部材のスクロールラップ側からの平面図、図５は吐出弁とバイパス弁を一体にした弁板の平面図、図７，図８はもう一つの実施例の吐出バイパス一体弁板及びバイパス弁板の平面図、図９は圧力差制御弁の縦断面図である。なお、この例は、直径が、１０mmから９００mm程度のものである。
【００４３】
まず、構造を説明する。
【００４４】
旋回スクロール部材３は、鏡板３ａにスクロールラップ３ｂが立設し、その背面には旋回軸受３ｗを挿入した軸受保持部３ｓと、旋回オルダム溝３ｇ，３ｈが設けられる。そして、少なくとも鏡板３ａのラップ側とスクロールラップ３ｂ全域に、潤滑性及びなじみ性の良い表面処理を施す。
【００４５】
固定スクロール部材２は、スクロールラップ歯先面と同一面である非旋回基準面２ｕを設けそこに周囲溝２ｃを形成する。そして、歯底には４個のバイパス穴２ｅと中央近くに吐出穴２ｄが設けられる。ここでバイパス穴２ｅを４個設けた理由は、形成される全ての圧縮室６に常にバイパス穴を開口させるためである。これらのバイパス穴２ｅと前記吐出穴２ｄを覆うようにリード弁板である吐出バイパス一体弁板２３ｂおよびその弁板２３ｂの開口度を制限するリテーナ２３ａをバイパスねじ５０で固定する。
【００４６】
また、歯底面の外縁側に吸込み掘込み２ｑを設け、そこに背面から吸込みパイプ５４を挿入するための吸込穴２ｖを設ける。この吸込穴２ｖに前記吸込パイプ５４を挿入するが、そのときに弁体２４ａと逆止弁ばね２４ｃを入れ、吸込み側逆止弁２４を形成する。さらに、固定スクロール部材２の外周に吐出ガスおよび油を流す複数個の流通溝２ｒを設ける。
【００４７】
そして、そのうちの一個にはモータ線７７を通す。反ラップ側から弁穴２ｆを開け、その底に断面が半円形となっている円形の弁シール面２ｊとその中央に前記弁穴２ｆと前記周囲溝２ｃを連通する背面側導通路２ｍを設ける。そして、この弁穴２ｆの側面から吸込室６０と通じている吸込溝２αに吸込側導通路２ｉを設ける。
【００４８】
この弁穴２ｆに弁穴の直径より少し小さい直径の弁体１００ａと差圧弁ばね１００ｃを入れ、前記差圧弁ばね１００ｃの一端を弁キャップ１００ｆのばね位置決め突起１００ｈに装着し、他端を前記弁体１００ａの浅いばね挿入穴100vに装着した状態で前記弁穴２ｆに挿入する。そして、前記弁キャップ１００ｆを前記弁穴１００ａよりも直径の大きい弁キャップ挿入部２ｋに圧入し、圧力差制御弁１００を形成する。
【００４９】
このとき、前記差圧弁ばね１００ｃは圧縮され、前記弁体１００ａを前記弁シール面２ｊに押し付ける。この押付力は過吸込圧値を決定するため、これを決める寸法である前記弁穴２ｆの深さと前記キャップ挿入部２ｋの深さと前記弁体１００ａの厚さと前記差圧弁ばね１００ｃのばね定数及び自然長は精度良く管理しなければならない。
【００５０】
また、前記弁キャップ１００ｆの外径を前記弁キャップ挿入部２ｋの径よりも小さくし押付力が正規の値になるところでこの弁キャップ１００ｆを拡管して止める方法もある。この方法の場合には、上記した各部の寸法やばね定数の値を精度良く管理する必要がなくなるため量産性が向上するという効果がある。
【００５１】
この時には前記キャップ挿入部２ｋの直径を前記弁穴２ｆの直径と同一とし、前記弁キャップ１００ｆが任意の箇所で固定できるようにする。これら二通りの方法とも組み立て完了時には、前記弁キャップ１００ｆの外周部と前記弁キャップ挿入部２ｋの内周部の間は完全にシールされている。このシールに、接着や溶接を行ってもよい。
【００５２】
ところで、前記差圧弁ばね１００ｃは前記ばね挿入穴１００ｖに装着されているため、差圧弁ばね１００ｃの中心軸が前記弁体１００ａの中心軸からずれることがなくなり、前記差圧弁ばね１００ｃが前記弁体１００ａを押す強さが常に一定となって、過吸込圧値が安定するという特有の効果がある。
【００５３】
フレーム４は、外周部に前記固定スクロール部材２を取り付ける固定取付け面４ｂ、その内側に旋回はさみこみ面４ｄが設けられる。そのさらに内側には、オルダムリング５をフレーム４と旋回スクロール部材３の間に配置するため、フレームオルダム溝４ｅ，４ｆ（ともに図示せず）を設ける。また、中央部には軸シール４ａと主軸受４ｍを設け、そのスクロール側にシャフトを受けるシャフトスラスト面４ｃを設ける。その軸シール４ａと主軸受４ｍの間の空間に向かってフレーム側面から横穴４ｎが開口している。外周面にはガスおよび油の流路となる複数の流通溝４ｈが設けられる。そして、そのうちの一個にはモータ線７７を通す。
【００５４】
オルダムリング５の一面にフレーム突起部５ａ，５ｂ（ともに図示せず）が設けられ、もう一方の面には旋回突起部５ｃ，５ｄが設けられる。
【００５５】
シャフト１２には内部にシャフト給油孔１２ａと主軸受給油孔１２ｂと軸シール給油孔１２ｃと副軸受給油孔１２ｉが設けられる。また、その上部には径の拡大したバランス保持部１２ｈがあり、そこにシャフトバランス４９が圧入される。さらに偏心部１２ｆが設けられる。
【００５６】
ロータ１５は積層鋼板１５ａに未着磁の永久磁石（図示せず）を内蔵し、両端にロータバランス１５ｃ，１５ｐを設ける。
【００５７】
ステータ１６は積層鋼板１６ｂの外周部に圧縮性ガスや油の流路となる複数のステータ溝１６ｃが設けられている。ところで、このステータ溝１６ｃの代わりに前記積層鋼板１６ｂの内部に横穴を開けてもよい。
【００５８】
これらの構成要素を以下のように組み立てる。まず、前記フレーム４の主軸受４ａに前記シャフトバランス４９が圧入された前記シャフト１２を挿入し、前記ロータ１５を圧入または焼きばめする。さらに、前記オルダムリング５を、前記フレームオルダム溝４ｆ，４ｅに前記オルダムリング５のフレーム突起部５ａ，５ｂを挿入して、前記フレーム４に装着する。さらに、前記旋回スクロール部材３を、その旋回オルダム溝３ｇ，３ｈに前記オルダムリングの旋回突起部５ｃ，５ｄを挿入し、旋回軸受３ｗに前記シャフト１２の前記偏心部１２ｆを挿入しながら、旋回はさみこみ面４ｄ上に装着する。
【００５９】
この旋回スクロール部材３に前記固定スクロール部材２を噛み合わせ、前記シャフト１２を廻しながら回転トルクの最小となる位置でカバーねじ５３により前記フレーム４に前記固定スクロール部材２を固定する。この時、前記鏡板３ａの厚さが前記旋回はさみこみ面４ｄと非旋回基準面２ｕの間隔よりも０〜１０μｍ程度小さくなるようにする。
【００６０】
ここで、前記鏡板３ａのラップ側にはなじみ性の表面処理膜がついているため、運転とともにその表面処理膜が削れていき、前記旋回はさみこみ面４ｄと非旋回基準面２ｕの間隔と前記鏡板３ａの厚さの差が１０〜２０μｍ程度となる。
【００６１】
この隙間は適度な大きさであり、これより狭すぎると運転時に摺動損失が増大して全断熱効率を低下させ、反対に、これより大きいと起動時に引き離し力により両スクロール部材がその隙間だけ軸線方向に離れ引付力を必要な大きさに増大できないため、正常な圧縮を開始できないという問題が発生する。また、前記旋回スクロール部材３の背面に背面過吸込圧領域９９を設ける。
【００６２】
次にあらかじめ前記ステータ１６を焼きばめするとともにガス抜き通路８８ａを有するガスカバー８８が溶接された前記軸受支持板１８をスポット溶接した円筒ケーシング３１に、上記の組立て部を挿入し前記フレームの側面にタック溶接を行う。これにより、前記ロータ１２と前記ステータ１６によってモータ１９を形成し、前記軸受支持板１８と前記フレーム４の間にモータ室６２を形成する。
【００６３】
次に前記軸受支持板１８の中央部の穴から出た前記シャフト１２の一端が軸受ハウジング７０に装着した球面軸受７２の円筒穴に挿入されるように前記軸受ハウジング７０を組み込み、前記シャフト１２の回転トルクを検出しながら軸受ハウジング７０の位置を調整してその回転トルクが最小になる位置で前記軸受ハウジング７０を前記軸受支持板１８にスポット溶接する。
【００６４】
そして、給油管７１を溶接した給油キャップ９０をシール７３を挟んで前記軸受ハウジング７０にねじ込む。ここで、給油管７１は給油キャップ９０を前記軸受ハウジング７０にねじ込んだ後に下方に曲げる。そして、前記円筒ケーシング３１に吐出管５５が上部に溶接された底ケーシング２１を溶接し、貯油室８０を形成する。
【００６５】
前記軸受ハウジング７０は、前記ステータ１６のコイルエンド部１６ｇ中央のデッドスペースに配置したので、貯油室８０の容積が広がり、所定の油量を入れても油面の高さを低く抑えることができるため、吐出油量の抑制という効果がある。
【００６６】
また、シャフトを短くできるため、重量が軽くなるとともに、主軸受４ｍと副軸受７２の間が短くなり、前記シャフト１２や旋回スクロール部材３や前記ロータ１５からなる回転部の固有振動数を高くでき、振動や騒音の少ない圧縮機を提供できるという効果がある。
【００６７】
また、前記軸受ハウジング７０を前記軸受支持板１８に固定するスポット溶接部が前記球面軸受７２と離れているので、その溶接による球面軸受部の変形がなくなって球面軸受の隙間が均一となり、球面軸受７２の信頼性が向上するとともに、高速回転時に前記シャフト１２が主軸受部を支点とした触れ回りを起こしたときにそれを円滑に抑えることが可能となり、その時に球面軸受部から発生する振動や騒音を低減できるという特有の効果がある。
【００６８】
給油管７１の先端近くには、マグネット８９が設けられる。また、前記円筒ケーシング３１にハーメチック端子２２が上部に溶接された上ケーシング２０を前記ハーメチック端子２２の内部側端子にモータ線７７を装着して溶接し、固定背面室６１を形成する。
【００６９】
次に動作を説明する。
【００７０】
前記モータ１９が回転することにより、前記シャフト１２が回転し前記旋回スクロール部材３が旋回運動する。ここで、前記オルダムリング５があるために前記旋回スクロール部材３の自転が防止される。この動作により吸込室６０内の圧縮性ガスが両スクロール部材の間に形成される圧縮室６に入り圧縮されて前記吐出孔２ｄから固定背面室６１に吐出される。前記固定背面室６１に吐出された圧縮性ガスは前記固定スクロール部材２および前記フレーム４ｈの外周にある流通溝２ｒおよび４ｈを通って前記モータ室６２に入る。
【００７１】
そのモータ室に入った圧縮性ガスは前記ステータ溝１６ｃを通りながらモータ１９を冷却する。その過程で、圧縮性ガスは前記モータ１９の各部に衝突してその中に含まれている油を分離する。分離された油は前記モータ室６２の下部に落ちる。前記モータ室６２に入った圧縮性ガスは、吐出パイプ５５より外部に出る。
【００７２】
ここで、前記モータ室６２内部の圧縮性ガスは小さい通気孔１８ｂを通過して前記貯油室８０の上部に流入するため、その流路抵抗により前記貯油室８０の圧力は前記モータ室６２の圧力よりも低くなる。よって、前記モータ室６２の潤滑油５６は導油孔１８ａを通って前記貯油室８０に流入する。このとき、ガスも同時に前記貯油室８０に流入し、前記貯油室８０内の潤滑油５６中を気泡が上昇するが、前記ガス抜き通路８８ｂ内を気泡が上昇するため、前記給油管７１には気泡が入らず、軸受の信頼性を向上できるという特有の効果がある。
【００７３】
以上より、前記モータ室６２の油面を前記ロータ１５や前記シャフト１２へかかることなく、潤滑油５６を小形の圧縮機内部に蓄えることが可能となるため、高信頼性の横置き圧縮機を小形で実現できるという本実施例特有の効果がある。
【００７４】
ところで、前記旋回スクロール部材３の前記鏡板３ａの厚さが前記旋回はさみこみ面４ｄと非旋回基準面２ｕの間隔よりも、組立時において０〜１０μｍ程度、前記旋回スクロール部材３の表面処理被膜がなじんだ後には１０〜２０μｍ程度小さくなるようにし、前記旋回スクロール部材３と前記固定スクロール部材２の軸線方向における最大離間距離を規定しているため、モータ起動時には、最大離間距離がこのような大きさであると、起動時に前記旋回スクロール部材３の旋回速度を、その時に許容される旋回スクロール部材の最高値、例えば、８０００rev／minにすると要求される運転域の最大の吸込圧まで十分に下げることができ、さらに、吐出圧を吸込圧＋過吸込圧よりも大幅に高く上昇させることができる。
【００７５】
この結果、前記モータ室６２の圧力が吸込圧よりも過吸込圧以上に高くなり、この圧力の油及びそこに溶けこんでいる圧縮性ガスが前記シャフト給油孔１２ａを経由して、前記旋回軸受３ｗと前記偏心部１２ｆの間及び前記主軸受４ｍと前記シャフト１２の間を通って前記旋回スクロール部材３の背面である前記背面過吸込圧領域９９に入り、前記旋回スクロール部材３を固定スクロール部材２に押し付ける。これにより、スクロールラップの歯先歯底間の隙間が正規の値となり、正常な圧縮運転を行う。このように、外部の力を借りることなく圧縮機自ら起動することが可能となるため、使い勝手が向上するという特有の効果がある。
【００７６】
このように起動して定常運転に移行した圧縮機において、前記背面過吸込圧領域９９には、前記主軸受４ｍ及び前記旋回軸受３ｗから油及び圧縮性ガスが常に流入してくる。ところで、前記旋回軸受３ｗと前記偏心部１２ｆの間及び前記主軸受４ｍと前記シャフト１２の間は軸受隙間であるために非常に狭くなっており、それらの軸受を潤滑して前記過吸込圧領域９９に流れ込む油及びそれに溶け込んでいる圧縮性ガスにとっては、絞り流路となっている。
【００７７】
この圧縮性ガスや油は、旋回スクロール部材３の背面と前記旋回はさみこみ面４ｄの間を通って、前記背面側導通路２ｍが開口している前記周囲溝２ｃに流れ込む。そして、この圧縮性ガスや油は、この圧力が吸込圧よりも前記過吸込圧値だけ高くなったときに、前記差圧弁ばね１００ｃの押付力に打ち勝って、前記弁体１００ａを移動させ、それにより形成された弁シール面２ｊとその弁体100aの隙間を通って、前記弁穴２ｆに流入し、前記吸込側導通路２ｉ及び前記吸込溝２αを通って前記吸込室６０に排出される。これは、圧縮機の中で吐出系から吸込系へ短絡する流れであり、スクロールラップにおける内部漏れと同じものであるため、極力少なくすることが必要である。
【００７８】
今回は前記過吸込圧領域９９に圧力を導入する吐出背面流路が軸受隙間であることから、絞り流路となっており、この流れ量は非常に小さいため、圧縮機の性能低下は生じない。また、前記固定スクロール部材２の鏡板２ａには、四個のバイパス穴２ｅが設けられているが、図１３からわかるように、これによって、形成される全ての圧縮室に常にバイパス穴が開口する。ここに前記吐出弁と一体化したバイパス弁板２３ｂが覆うようにバイパスねじ５０で固定されてバイパス弁が形成される。このバイパス弁は、前記圧縮室６の圧力が吐出系の前記固定背面室６１の圧力よりも大きくなると開くことになる。
【００７９】
これにより、前記固定背面室６１の圧力は吐出圧であるから、このバイパス弁は、前記圧縮室６の圧力が吐出圧よりも高いときに前記圧縮室６と前記吐出系を連通することになり、制御バイパスとなっている。
【００８０】
ところで、前記吸込側導通路２ｉは前記吸込室６０に直接開口せず、吸込室６０とつながる前記吸込溝２αに開口している。この吸込溝２αは前記吸込室６０から出た細いパイプであるため、その内部の圧力は、前記旋回スクロール部材３のスクロールラップ３ａの動き等によって生じる吸込室６０内の流体の流れの変動に伴う圧力変動を平均化した値となる。よって、前記弁穴１００ｃ内の圧力は吸込室６０内の局部的な変動を除いた一定値に近い平均的な値となるため、前記弁体１００ａの動作は、前記背面過吸込圧領域９９に流入する油及び圧縮性ガスの量にほぼ依存する。
【００８１】
この結果、油及び圧縮性ガスの量は、運転条件が変動しないならばほぼ一定であるため、前記弁体１００ａが断続的に動く場合には前記圧力差制御弁１００が開口する期間はほぼ周期的に出現し、前記弁体１００ａがほぼ常に前記弁シール面２ｊから離れている場合には前記弁体１００ａが動かずに圧力差制御弁１００の開度がほぼ一定となる。このように、前記弁体１００ａの動作には不規則性がなくなり、前記背面過吸込圧領域９９の圧力の制御性が向上するという特有の効果がある。
【００８２】
このようにして、前記旋回スクロール部材３の引付力付加手段として、前記過吸込圧領域９９を旋回背面に設け、制御バイパスも設けたため、過吸込圧値を小さく設定でき、広い運転範囲で付勢力を小さく設定できる。この結果、全断熱効率や信頼性を広い運転範囲で高くできるという効果がある。
【００８３】
また、前記旋回スクロール部材３の鏡板３ａの背面中央部にある前記軸受保持部３ｓの底面には、前記シャフト給油孔１２ａからの吐出圧の油が入ってくるため、背面吐出圧領域９５となる（ここで、背面吐出圧領域９５は、旋回軸受３ｗの内径の領域である）。
【００８４】
しかも、その軸線方向から見た投影面積は、吐出室の軸線方向からみた投影面積とそれを囲む圧縮室の境界を形成する両スクロールラップの歯先面積の半分の和以下となっている。このような面積をもつ前記背面吐出圧領域９５とともにバイパス弁と一体化した吐出弁を設けているため、引き離し力における吐出圧の寄与を考慮する必要がなくなる。
【００８５】
よって、前記背面過吸込圧領域９９の圧力における過吸込圧値をより小さく設定できるため、全断熱効率及び信頼性を一層向上できるという効果がある。ここで、投影面積の例を、図２に示す。この図は、最内の圧縮室であるＡ１，Ａ２が吐出室Ａ３と連通する瞬間を示したものである。連通直後とみなすと、
Ａ１＋Ａ２＋Ａ３＋Ｋ２＋Ｋ３＋Ｓ２＋Ｓ３＋（Ｋ１＋Ｓ１）／２
が問題としている投影面積の最大値となる。また、連通直前とみなすと、
Ａ３＋（Ｋ３＋Ｓ３）／２
となり、問題としている投影面積の最小値となる。
【００８６】
ところで、前記圧縮室６と前記固定背面室６１を常につなぐように前記バイパス穴２ｅを四個設けたため、液圧縮が生じようとしても圧力が極端に上がる前に前記バイパス弁が開いて流体は前記固定背面室６１に排出されるため、ラップの損傷の危険性を回避し、信頼性を向上できるという効果がある。また、同時に過圧縮が抑制でき、圧力比の低い運転条件でも全断熱効率を高くできるという効果がある。また、吐出弁を設けたため、不足圧縮が回避でき、圧力比の高い運転条件でも全断熱効率を高くできるという効果がある。
【００８７】
また、吐出弁板とバイパス弁板を一体化した吐出バイパス一体化弁２３ｂを採用したので、位置決めが一回で済むため取り付けが容易になるとともに、弁の重なりの危険性を回避できるため、信頼性を高めることができるという特有の効果がある。図７，図８に示すように、弁を分けてもよい。この場合には、弁の形状が単純となり、弁作成時の歩留まり率が向上するという特有の効果がある。
【００８８】
次に、本発明を、非旋回スクロール部材がケーシングに対して固定された固定スクロール部材とし、旋回スクロール部材の鏡板の反圧縮室側である旋回背面に背面過吸込圧領域を設け、要求される運転圧力条件範囲で旋回スクロール部材のスクロール支持部材を主に前記旋回背面に設けたスラスト部材とした、すなわち旋回スクロール部材を旋回背面のスラスト部材に押し付けて、そのスラスト部材が軸線方向に可動な、横置き型のスラストリリース式スクロール圧縮機に実施した第二の実施例を、図１０及び図１１に基づいて説明する。図１０は圧縮機の縦断面図、図１１は圧力差制御弁の縦断面図である。
【００８９】
まず、構造を説明する。モータ室６２及び貯油室８０に関しては第一の実施例と同一なので説明は省略し、残りの部分について説明する。ここで、説明しない部分もあるがこれらは第一の実施例と同様である。
【００９０】
旋回スクロール部材３は、鏡板３ａのスクロールラップ３ｂが立設した面に旋回オルダム溝３ｇ，３ｈ（図示せず）が設けられ、その背面には旋回軸受３ｗを挿入した軸受保持部３ｓが設けられる。また、背面外周部にはスラスト面３ｄが配置されている。また、前記スクロールラップ３ｂは、中央側端部及び外周側端部を除いて、中央から外周へ向かうにつれて、厚さが減少する。
【００９１】
固定スクロール部材２は、スクロールラップ歯先面と同一面である非旋回基準面２ｕを設け、歯底には四個のバイパス穴２ｅが設けられる。ここでバイパス穴２ｅを四個設けた理由は、形成される全ての圧縮室６に常にバイパス穴を開口させるためである。また、中央近くには吐出穴２ｄが開口している。このバイパス穴２ｅと吐出穴２ｄには各々バイパス弁と吐出弁が設けられている。これらは、一体化した吐出バイパス弁２３ｂにより実現している。
【００９２】
また、オルダムリング５を前記旋回スクロール部材３と固定スクロール部材２の間に配置するため、固定オルダム溝２ｇ，２ｈ（図示せず）を設ける。また、歯底面の外縁側に吸込み掘込み２ｑを設け、そこに側面から吸込みパイプ５４を挿入するための吸込み穴２ｖを設ける。
【００９３】
さらに、固定スクロール部材２の外周に吐出ガスおよび油を流す複数個の流通溝２ｒを設ける。前記吐出バイパス一体弁２３ｂがバイパスねじ５０によってねじ止めされ、リテーナの役割を果たす中央カバー３５が挿入される。
【００９４】
これには、前記バイパス穴２ｅから抜けてきたガス及び吐出ガスの通路である穴が開いている。この中央カバー３５は、バイパス弁の開閉時の音を遮断する効果がある。そして、そのうえに断熱カバー３６がねじ止めされる。前記固定スクロールラップ２ｂは、旋回スクロ−ルラップ３ｂと同様に、中央から外周へ向かうにつれて、厚さが減少する。
【００９５】
吸込み側逆止弁２４は、弁板２４ａと弁軸２４ｃからなり、弁板２４ａの端部を丸めて軸受部を設け、その軸受部に弁軸２４ｃを挿入する。その弁軸２４の一端は前記固定スクロール部材２の前記吸込み掘込み２ｑ内にある穴に圧入または接着固定される。
【００９６】
スラスト部材９は、滑りスラスト軸受９ａ側の面の外縁部にストッパ部９ｆが突出し、その上面は非旋回基準面対向面９ｗとなっている。この結果、前記スラスト軸受９ａと前記非旋回基準面対向面９ｗが同一方向に平行に設けられるため、旋盤または研磨機でこの二面の距離を精度良く管理しながら加工が容易に行えるという特有の効果がある。
【００９７】
ここで、前記スラスト軸受９ａと前記非旋回基準面対向面９ｗの距離はスクロールラップの歯先と歯底の隙間を決める寸法の一つであるが、この寸法の精度を容易に出せるということより、量産時における性能や信頼性のばらつきの小さいスクロール流体機械を提供できるという特有の効果がある。また、その滑りスラスト軸受９ａ上に円形の油溝９ｇを設け、そこに、スラスト部材背面側から掘込んである差圧弁挿入穴９ｈへ抜ける吸込側導通路９ｃを開ける。このスラスト部材９は、軸方向回りに回転してもよいため、回転止めは不要となり、圧縮機の構造は簡単となり加工性が向上するという効果がある。
【００９８】
ここで、前記差圧弁挿入穴９ｈには、以下に述べる差圧制御弁１００を組み込む。まず、前記差圧弁挿入穴９ｈの底にあるばね位置決め突起９ｉに弁体100aを装着した差圧弁ばね１００ｃを装着し、弁シール面１００ｂを有する貫通した弁穴１００ｄを設けた円筒状の弁ケース１００ｅを前記差圧弁挿入穴９ｈに圧入または接着または溶接し、差圧制御弁１００を形成する。
【００９９】
このとき、前記差圧弁ばね１００ｃは圧縮され、前記弁体１００ａを前記弁シール面２ｊに押し付ける。この押付力は過吸込圧値を決定するため、これを決める寸法である前記弁穴２ｆの深さと前記弁体１００ａの厚さと前記差圧弁ばね１００ｃのばね定数及び自然長は精度良く管理しなければならない。
【０１００】
また、前記差圧弁挿入穴９ｈの内径を前記弁ケース１００ｅの外形よりも大きくし押付力が正規の値になるところでこの弁ケース１００ｅを接着して止める方法もある。この方法の場合には、上記した各部の寸法やばね定数の値を精度良く管理する必要がなくなるため量産性が向上するという効果がある。これら二通りの方法とも組み立て完了時には、前記差圧弁挿入穴９ｈと前記弁ケース１００ｅの間は完全にシールされている。
【０１０１】
スラストシール９７は、耐熱性のエンジニアリングプラスチックやばね材であるりん青銅板やステンレス板から形成され、前記スラスト部材９を押し上げる押し上げ面９７ａと背面溝９７ｂと外周シール部９７ｃと内周シール部９７ｄからなる。
【０１０２】
フレーム４は、外周部の前記固定スクロール部材２を取り付ける固定取付け面４ｂの内周側にスラスト溝４ｋが設けられる。外周面にはガスおよび油の流路となる複数の流通溝４ｈが設けられる。また、中央部には軸シール４ａと主軸受４ｍが設けられ、その主軸受４ｍの上端面はシャフトを受けるシャフトスラスト面となっている。その軸シール４ａと主軸受４ｍの間の空間に向かってフレーム側面から横穴４ｎが開口している。前記スラスト溝４ｋの底面からフレーム背面へ開けた圧力導入路４ｕ，４ｖが設けられ、そのスラスト溝４ｋに前記スラストシール９７を挿入する。この結果、前記スラストシール９７の背面にシール背面空間７３が形成される。
【０１０３】
オルダムリング５の一面に固定突起部５ａ，５ｂ（図示せず）が設けられ、下面には旋回突起部５ｃ，５ｄ（ともに図示せず）が設けられる。
【０１０４】
シャフト１２には内部にシャフト給油孔１２ａと主軸受給油孔１２ｂと軸シール給油孔１２ｃと副軸受給油孔１２ｉが設けられる。また、その上部には径の拡大したバランス保持部１２ｈがあり、その外周に円筒形状の外周部をもつシャフトバランス４９が圧入される。さらに偏心部１２ｆが設けられる。
【０１０５】
これらの構成要素を以下のように組み立てる。まず、前記スラスト溝４ｋに前記スラストシール９７を挿入した前記フレーム４の主軸受４ｍに前記シャフトバランス４９が圧入された前記シャフト１２を挿入し、前記ロータ１５を圧入または焼きばめする。さらに、前記スラスト部材９を前記スラストシール９７の前記押し上げ面９７ａ上に載せて前記フレーム４に装着する。
【０１０６】
一方、前記固定スクロール部材２の前記固定オルダム溝２ｇ，２ｈに前記オルダムリング５の固定突起部５ａ，５ｂを挿入し、さらに前記オルダムリング５の旋回突起部５ｃ，５ｄを前記旋回オルダム溝３ｇ，３ｈに挿入させて、前記固定スクロール部材３と前記オルダムリング５と前記旋回スクロール部材３を組み合わせる。この組み合わせ部の前記旋回軸受３ｗに前記シャフト１２の前記偏心部１２ｆを挿入させながら前記旋回スクロール部材３を前記スラスト部材９上に載せる。そして前記シャフト１２を廻しながら回転トルクの最小となる位置でカバーねじ５３で前記フレーム４に前記固定スクロール部材２を固定する。
【０１０７】
この時、前記スラスト部材９が前記固定クロール部材２に押し付けられ、前記非旋回基準面２ｕと前記非旋回基準面対向面９ｗが圧接した状態で、フレームスラスト面４ｒと前記スラスト部材９のスラスト背面９ｒの軸線方向の間隔が１０〜２０μｍとなるように設定することにより、前記旋回スクロール部材３と前記固定スクロール部材２の軸線方向における最大離間距離を規定する。また、前記旋回スクロール部材３の背面に旋回過吸込圧領域９９を設ける。その他の部分であるモータ室６２及び貯油室８０及び固定背面室６１は、前記した第一の実施例と同一であるため説明は省略する。
【０１０８】
次に動作を説明する。正規の圧縮動作時において、吐出室から固定背面室６１へ出た圧縮性ガス及び油の流れは、前記第一の実施例と同一であるため、スクロール部材及びフレーム内における動作を説明し、その他の説明は省略する。
【０１０９】
前記旋回スクロール部材３の背面に配置された前記スラスト部材９はその背面にある前記スラストシール９７により前記固定スクロール部材２側に押し付けられ、前記非旋回基準面対向面９ｗと前記非旋回基準面２ｕが圧接して、前記滑りスラスト軸受９ａの位置が決まっている。そこに、前記旋回スクロール部材３のスラスト面３ｄがのるため、軸線方向における前記旋回スクロール部材３の位置が決まる。この位置でスクロールラップの歯先歯底間の隙間が決まるため、それが適正になるように、前記滑りスラスト軸受９ａの位置を決める。
【０１１０】
ここで、前記スラストシール９７は、その背面にある前記シール背面空間７３内の吐出圧の圧縮性ガス及び油により、前記スラスト板４を前記固定スクロール部材２側に押す力を得ている。その前記シール背面空間７３内の吐出圧の圧縮性ガス及び油は、前記圧力導入路４ｕ，４ｖを通って前記モータ室６２から入ってくる。
【０１１１】
ところで、このスラストシール９７はエンジニアリングプラスチックやばね材といった剛性の低い素材でできているため、前記シール背面空間７３内の吐出圧により、前記外周シール部９７ｃや前記内周シール部９７ｄと前記シール溝４ｋの側面の隙間や前記押し上げ面９７ａと前記スラスト部材９の背面の隙間のシール性が完全となり、この部分での吐出系から吸込系への漏れを防止できる。よって、全断熱効率を向上できるという効果がある。
【０１１２】
また、前記圧力導入路４ｕは下方に設けられるため油中に開口し、もう一方の前記圧力導入路４ｖは上方に設けられるため圧縮ガス中に開口する。よって、前記圧力導入路４ｕにより、油が前記シール背面空間７３に入るため、油の表面張力により前記シール溝４ｋとの隙間に流入しそこのシール性を向上する効果がある。
【０１１３】
一方、不慮の衝撃力による前記スラスト部材９の前記固定スクロール部材２からの離間が生じ前記シール背面空間７３内の油や圧縮性ガスが外部へ押し出されても、圧縮性ガスが気体であるために、それが前記圧力導入路４ｖから前記シール背面空間７３に瞬時に入る。よって、前記スラスト部材９は短時間で前記固定スクロール部材２に再び接触し、両スクロール部材の歯先歯底間の隙間の拡大は短時間で回避されるため、性能の高い圧縮機を提供できるという特有の効果がある。
【０１１４】
前記旋回スクロール部材３は、前記スラスト部材９の上で、前記シャフト１２の回転に伴って旋回運動する。この時に、前記オルダムリング５により自転が防止される。この旋回運動により、両スクロール部材間に圧縮室６を形成し、圧縮運転を行う。ここで、前記旋回スクロール部材３にかかる引き離し力に対向して、その背面の前記背面過吸込圧領域９９に、吸込圧よりも一定値だけ高い圧力を導入するとともに、前記軸受保持部３ｓの底部の背面吐出圧領域９５に、吐出圧を導入して、引付力を付加することで、前記背面吐出圧領域９５の面積は、吐出弁がない場合に吐出系と連通して前記両鏡板間に挟まれた領域である吐出室の前記軸線方向から見た投影面積とその吐出室とそれを囲む圧縮室の境界を形成する両スクロールラップ部の歯先面積の半分を加えた面積の旋回スクロール部材３が一旋回する間の旋回角積分平均以下となっている。この引付力は、要求される運転範囲のほぼ全域において、引き離し力よりも小さくなるように設定する。
【０１１５】
このため、前記旋回スクロール部材３の支持部材は、その背面の前記スラスト部材９とする。前記背面吐出圧領域９５の吐出圧は、前記シャフト給油孔１２ａによって前記旋回軸受に供給する油により導入される。
【０１１６】
一方また、前記固定スクロール部材２の鏡板２ａには、制御バイパスとなるバイパス弁と吐出弁２３ｂが設けられる。このようにして、前記旋回スクロール部材３の引付力付加手段として、前記過吸込圧領域９９及び前記吐出圧領域９５を旋回背面に設け、制御バイパス及び吐出弁を設けたため、過吸込圧値を小さく設定でき、広い運転範囲で付勢力を小さく設定できる。この結果、全断熱効率や信頼性を広い運転範囲で高くできるという効果がある。
【０１１７】
次に、前記背面過吸込圧領域９９内の圧力の制御法について、以下に述べる。前記背面過吸込圧領域９９には、前記主軸受４ｍ及び前記旋回軸受３ｗの軸受隙間を介して吐出空間から油及びそこに溶けこんでいた圧縮性ガスが流入する。この圧縮性ガスや油は、前記スラスト部材９が前記固定スクロール部材２に押し付けられることにより、隙間のあいたスラスト部材背面と前記フレームスラスト面４ｒの間を通って、前記圧力差制御弁１００の開口穴である背面側導通路100rに至る。
【０１１８】
前記弁体１００ａの前記吸込側導通路９ｃ側の面には吸込圧がかかっているため、この弁体１００ａを押し付けている前記差圧弁ばね１００ｃの押付力に対応した圧力差だけ吸込圧よりも上昇したときに、前記弁体１００ａが移動し、前記吸込室６０に排出される。この結果、前記背面過吸込圧領域９９と前記吸込室６０の圧力差はほぼ一定となる。また、吐出圧の高い運転時に前記背面吐出圧領域の面積をもう少し大きくしたいが、旋回軸受の設計からこれが許されない場合には、前記差圧弁ばね１００ｃの材質を前記スラスト部材９や前記弁ケース100eよりも熱膨張率の高い材料としてもよい。
【０１１９】
一般的に、圧縮機の温度の高くなる運転条件では、吐出圧も高くなっているため、その時には、温度上昇に伴って前記差圧弁ばね１００ｃが伸びようとするが、ばねの全長は前記弁ケース１００ｅにより規制されているために、押付力が増大することになる。これにより、吐出圧の高い運転時のみ過吸込圧値が高くできることになる。よって、過吸込圧値を低く抑えたまま、その値では不足ぎみとなる吐出圧の高い条件時だけ旋回スクロール部材３の引付力を増大できるため、大半の条件における付勢力を低く抑制でき、大半の運転条件における全断熱効率及び信頼性が向上するという効果がある。これを第一の実施例に応用しても同様の効果を得る。
【０１２０】
この圧力差制御弁１００を通って前記吸込室６へ流入する圧縮性ガスの流れは、圧縮機の中で吐出系から吸込系へ短絡する流れであり、スクロールラップにおける内部漏れと同じものであるため、少なくすることが必要である。この例も第一の実施例と同様に、前記過吸込圧領域９９に圧力を導入する吐出背面流路が軸受隙間であることから、この流量は小さく、圧縮機の性能低下は生じない。一方、前記圧力差制御弁１００から排出される油は、前記油溝９ｇに入り前記滑りスラスト軸受９ａと前記スラスト面３ｄの間を潤滑する役割を持つ。
【０１２１】
ところで、前記スラスト部材９の軸線方向における移動可能距離を１０〜２０μｍと設定したため、それと同じ距離で、前記旋回スクロール部材３と前記固定スクロール部材２の軸線方向における最大離間距離を規定している。モータ起動時に、最大離間距離がこのような大きさであると、起動時に前記旋回スクロール部材３の旋回速度を、その時に許容される旋回スクロール部材の最高値、例えば、８０００rev／minにすると要求される運転域の最大の吸込圧まで十分に下げることができ、さらに、吐出圧を吸込圧よりも過吸込圧以上に上昇させることができる。
【０１２２】
この結果、前記モータ室６２から前記圧力導入路４ｕ，４ｖを通って吸込圧よりも過吸込圧以上に高くなった圧縮性ガス及び油が、前記シール背面空間７３に入ってくるため、前記外周シール部９７ｃと前記内周シール部９７ｄが広がって前記シール溝４ｋの側面と圧接してそこでのシール性を確実にするため、前記スラストシール９７は、前記スラスト板４に対して、前記固定スクロール部材２側に押す方向の力をかける。
【０１２３】
これは、すなわち、前記旋回スクロール部材３を前記固定スクロール部材２側に押す方向の力である。さらに、第一の実施例と同様にして、前記背面過吸込圧領域９９及び前記背面吐出圧領域９５に吸込圧よりも過吸込圧以上に高い圧力の圧縮性ガス及び油が入るため、前記旋回スクロール部材３を前記固定スクロール部材２に引き付ける手段となる。前者のスラストシール９７を押す力は、前記スラスト部材９の非旋回基準面対向面９ｗが前記非旋回基準面２ｕに圧接している通常の運転時にはスクロールラップの歯先歯底にはその力は働かないから、その圧接を確実にするために通常は必要な大きさよりもかなり大きめに設定している。
【０１２４】
この結果、前記スラスト部材９は、その非旋回基準面対向面９ｗが前記非旋回基準面２ｕに圧接するまで移動し、前記旋回スクロール部材３は前記固定スクロール部材２に正規の位置まで近づくことになる。よって、圧縮機自ら起動することが可能となり、使い勝手が向上するという効果がある。
【０１２５】
また、実働時のスクロールラップ変形でスクロールラップの歯先歯底間が圧接しようとしても、前記旋回スクロール部材３が前記スラスト部材９とともに移動するため、歯先歯底間が圧接せず、圧縮機を高信頼化できるという特有の効果がある。
【０１２６】
また、圧力比が非常に小さく、前記旋回スクロール部材３が前記スラスト部材９に与える付勢力が大きくなり、前記スラスト部材９を押す力と同程度になると、前記スラスト部材９が静止できずに、前記旋回スクロール部材３が傾いたり、前記固定スクロール部材２から離れるが、前記フレームスラスト面４ｒと前記旋回スクロール部材３の背面との間隔を１０〜２０μｍとして最大距離規定機構を設けたために、その傾き量や離間量が制限されて、高効率ではないが運転が可能となる運転を実現する運転条件の範囲を広域化できるという効果がある。
【０１２７】
また、なじみ性があり母材よりも表面が盛り上がるような表面被膜を、旋回スクロール部材３や固定スクロー部材２に被覆した場合でも、軸方向の盛り上がり量の合計が最大距離規定機構の許す最大距離よりも小さいときには前記スラスト部材３が部材２から離れることにより組み立てることができるという特有の効果がある。
【０１２８】
また、上部の前記圧力導入路４ｖの前記モータ室６２側の口を前記流通溝４ｈのうちで上部側のガスが通るものに開けてもよい。この場合、その前記流通溝４ｈ前記圧力導入路４ｖの口を開口した部分のガスの流速は非常に大きいため前記モータ室６２の圧力に比べて低くなる。よって、前記圧力導入路４ｕから前記シール背面空間７３に潤滑油が流入し、前記圧力導入路４ｖから流出するという油の流れが起こる。このため、旋回背面空間１１とのシールは潤沢に供給される潤滑油により良好に確保され、前記シール背面空間７３と吸込系との間の漏れが確実になくなり、全断熱効率が向上するという効果がある。
【０１２９】
また、四個の前記バイパス穴２ｅと吐出弁２ｄを設け、それらに吐出バイパス一体弁２３ｂを設けたので、液圧縮が生じようとしても圧力が極端に上がる前に前記バイパス弁２３が開いて流体は前記固定背面室６１に排出されるため、ラップの損傷の危険性を回避し、信頼性を向上できるという効果がある。また、同時に過圧縮や不足圧縮が抑制でき、圧力比によらず全断熱効率を向上できるという効果がある。
【０１３０】
また、前記シャフトバランス４９は外周が円形状であることから、前記シャフト１２の回転に伴う粘性ロスを低減できるという特有の効果がある。
【０１３１】
また、前記旋回スクロール部材３の前記鏡板３ａの歯底面および前記スクロールラップ３ｂの全表面や前記固定スクロール部材２の歯底面および前記スクロールラップ２ｂの全表面に、なじみ性と潤滑性を備えた表面被膜を設けてもよい。たとえば、浸硫窒化処理や燐酸マンガン被膜処理による表面被膜が考えられる。これにより、スクロールラップ３ｂ，２ｂの側面間および歯先歯底間の隙間を小さくしさらに前記スクロールラップ３ｂ，２ｂの接触部における摺動性を向上できるので、内部漏れが少なく摩擦ロスを小さくできる。この結果、圧縮機の性能を向上できるという特有の効果がある。また、なじむまで性能が若干低くなるため、この期間が長いと問題となる。
【０１３２】
もしも、このような表面被膜のなじみ前の厚さを、前記旋回スクロール部材３を前記固定スクロール部材２に押し付けたとき、前記スラスト面３ｄと前記非旋回基準面２ｕの間の距離が前記スラスト部材９の非旋回基準面対向面９ｗと滑りスラスト軸受９ａの間の距離よりも大きくし、かつ、仮に表面被膜を取り去った両スクロール部材２，３を互いに押し付けたとき、前記スラスト面３ｄと前記非旋回基準面２ｕの間の距離が前記スラスト部材９の非旋回基準面対向面９ｗと滑りスラスト軸受９ａの間の距離よりも小さくしたときには、なじみ始めでは、前記非旋回基準面２ｕと前記非旋回基準面対向面９ｗが接触せずに、スクロールラップの歯先と歯底が圧接することになる。
【０１３３】
そして、この時の力は、前記スラスト部材９を押し上げる力であるから非常に大きい。よって、なじみが急激に進行していく。そして、スクロール部材の母材同士は接触しないため、なじみは最後まで進行する。この結果、なじみに要する時間が短時間ですむため、性能の低い期間は短く、使い勝手が向上するという効果がある。
【０１３４】
もしも、表面被膜が、それを付けると元の母材の表面よりも盛り上がり、かつ、母材自身はそのままか侵食されてしまうような性質を持ったものであると、表面被膜を付けた後の前記旋回スクロール部材３を表面被膜を付けた後の前記固定スクロール部材２に押し付けたとき、前記スラスト面３ｄと前記非旋回基準面２ｕの間の距離が前記スラスト部材９の非旋回基準面対向面９ｗと滑りスラスト軸受９ａの間の距離よりも大きくし、かつ、表面被膜を付けない前の前記旋回スクロール部材３を表面被膜を付けない前記固定スクロール部材２に押し付けたとき、前記スラスト面３ｄと前記非旋回基準面２ｕの間の距離が前記スラスト部材９の非旋回基準面対向面９ｗと滑りスラスト軸受９ａの間の距離よりも小さくすれば、このような厚さにおける複雑な条件を満たすことになるため、寸法の管理をしやすくできるという特有の効果がある。
【０１３５】
なじませた後には、ラップの歯先歯底間においても、そこにある油や母材同士の接触により、付勢力の一部を受け持つ。このようにすると、摺動損失が多少増加してもそれ以上に内部漏れが抑制されて熱流体損失が低減し総合的には全断熱効率が向上するという特有の効果がある。
【０１３６】
また、前記オルダムリング５と摺動する前記オルダムリング摺動面２ｐや前記固定オルダム溝２ｇ，２ｈに同様の表面被膜を設けてもよい。これにより、前記旋回スクロール部材３と前記オルダムリング５の間の摩擦ロスも小さくできる。この結果、全断熱効率を向上できるという特有の効果がある。
【０１３７】
また、前記スラスト部材９の前記スラスト軸受面９ａに潤滑性を備えた表面被膜を設けてもよい。たとえば、浸硫窒化処理や燐酸マンガン被膜処理による表面被膜が考えられる。これにより、前記スラスト面と前記スラスト軸受面間の摺動性を向上できるので、そこでの摩擦ロスを小さくできる。この結果、全断熱効率を一層向上できるという特有の効果がある。なじみ性のある表面被膜のときには、被膜厚さを小さくする。たとえば、２〜３μｍとする。この結果、スラスト軸受面９ａのなじみがスクロールラップの歯先歯底間のなじみよりも早く完了するため、歯先歯底間のなじみ後の隙間を拡大することはない。
【０１３８】
また、前記スラスト部材９の前記非旋回基準面対向面９ｗになじみ性のある表面被膜を設けてもよい。たとえば、浸硫窒化処理や燐酸マンガン被膜処理による表面被膜が考えられる。前記スラスト部材９は回転可能に設定されているので、起動時等の付勢力が小さいときには、前記スラスト部材９がわずかながら回転して、前記非旋回基準面対向面９ｗと前記非旋回基準面２ｕの間にわずかな相対運動が生じる。この結果、前記非旋回基準面対向面９ｗ上の表面被膜が少しずつ削れるため、前記スラスト軸受面９ａが少しずつ固定スクロール部材２の方へ近づいていくため、不慮の原因で軸方向にラップ同士が圧接し隙間があいても、運転時間の経過とともにその隙間が狭くなり、性能が回復するという特有の効果がある。前記のなじみ性表面被膜の代わりにクリープ性の表面被膜を付けてもよい。その時には、前記スラスト部材が回転しなくても、時間の経過とともにその表面被膜の厚さが小さくなり、同様の効果が出る。
【０１３９】
また、前記スクロールラップ２ｂ，３ｂをインボリュート曲線で形成しても良い。これにより、スクロールラップの加工が容易となるので、圧縮機の加工性を向上できるという特有の効果がある。
【０１４０】
また、前記部材２と前記旋回スクロール部材３の材質を同様とし、前記ラップ２ｂの高さを前記旋回スクロールラップ３ｂの高さと３μｍ以内の精度で同一寸法に加工してもよい。この結果、運転時にスクロール部材２，３やスラスト部材９が変形しないと仮定すれば、旋回スクロール部材３の前記スラスト面３ｄの位置における鏡板３ａの厚さに対して前記スラスト部材９の前記スラスト軸受９ａと前記非旋回基準面対向面９ｗの距離の大きい分だけスクロールラップの旋回歯先と固定歯底の隙間および旋回歯底と固定歯先の隙間が３μｍ以内の精度で同じ寸法だけ確保される。つまり、その分だけ変形しても歯先と歯底が接触しないということになる。
【０１４１】
圧縮機はいろいろな条件下で運転されるため、スクロール部材２，３やスラスト部材９の変形量も一定ではなく、歯先と歯底間に隙間を設ける。部材２と旋回スクロール部材３が同様の材質である場合には、スクロールラップの旋回歯先と固定歯底の隙間および旋回歯底と固定歯先の隙間の二箇所の隙間は同じ寸法にしたほうがよいことから、旋回スクロール部材３の前記スラスト面３ｄの位置における鏡板３ａの厚さと前記スラスト部材９の前記スラスト軸受９ａと前記非旋回基準面対向面９ｗの距離を測定し、その差がスクロールラップの歯先歯底間の最適な隙間と同じになるような選択組み合わせを行うことにより、性能や信頼性のばらつきの少ない量産が可能となるという特有の効果がある。
【０１４２】
また、前記スラスト部材９に回転止めを設けてもよい。この場合には、前記差圧制御弁１００の位置が変化しないために、最適な位置に前記差圧制御弁１００を設けることができる。たとえば、前記背面過吸込圧領域９９に軸受から出た油が溜って前記バランスウエイト４９による撹拌損失が増大するような場合には、前記差圧制御弁１００を前記給油溝９ｇの一番下方に設ける。この結果、前記背面過吸込圧領域９９内に流入する油は重力によりその下方から溜ってくるが、そこに排出孔である前記差圧制御弁１００が開口しているため、効率的に油を前記背面過吸込圧領域９９から排出することができる。よって、前記バランスウエイト４９による撹拌損失は低減され、圧縮機の全断熱効率が向上するという特有の効果がある。
【０１４３】
なお、この実施例では、不慮の現象によりスクロール部材の歯先歯底間が圧接しても旋回スクロール部材の支持部材であるスラスト部材がリリースしてスクロールラップに大きな損傷を与えないために、スラスト部材が接軸線方向に可動なリリース構造としているが、このスラスト部材がフレームに固定されてリリースしない構造のときにも、リリース作用による効果以外の効果は同様である。
【０１４４】
次に、本発明を、非旋回スクロール部材を軸線方向に可動とし、その鏡板の反圧縮室側に吐出圧をかけて引付力を与え、その支持部材をフレームに固定されたストッパ部材とし、旋回スクロール部材の鏡板の反圧縮室側である旋回背面に背面過吸込圧領域を設け、要求される運転圧力条件範囲で旋回スクロール部材のスクロール支持部材を主に前記旋回背面に設けたフレームのスラスト面とした、すなわち旋回スクロール部材を前記非旋回スクロール部材に押し付けずに旋回背面で付勢力を受けた、横置き型の非旋回リリース式スクロール圧縮機に実施した第三の実施例を、図１２ないし図１６に基づいて説明する。図１２は圧縮機の縦断面図、図１３は圧力差制御弁の縦断面図、図１４は旋回スクロール部材の斜視図、図１５は非旋回スクロール部材の斜視図、図１６はストッパ部材の斜視図である。
【０１４５】
まず、構造を説明する。旋回スクロール部材３の支持部材が、その背面に固定配置されたフレーム４となり、その代わりに、非旋回スクロール部材が軸線方向に可動な構成となった以外は、前記第二の実施例と同様なので詳細な説明は省略する。
【０１４６】
旋回スクロール部材３は、鏡板３ａにスクロールラップ３ｂが立設し、その背面にはボス３ｃが設けられる。また、背面外周部にはスラスト面３ｄが配置されている。前記鏡板３ａの外周部にはオルダム突起部３ｅ，３ｆが突出し、そこには旋回オルダム溝３ｇ，３ｈが設けられる。さらに、前記鏡板３ａの外周部にはオルダム支持突起部３ｉ，３ｊが設けられる。前記スクロールラップ３ｂは、中央側及び外周側端部を除いて、中央から外周へ向かうにつれて、厚さが減少する。また、前記スクロールラップ３ｂのバランスを取るために、前記鏡板３ａの上面を直線上に切欠いたバランス切欠き部３ｋを設ける。
【０１４７】
ストッパ部材７の一段低くなっている面であるストッパ面７ｆに回転止め溝７ａ，７ｂが設けられ、その下面側には非旋回オルダム溝７ｃ，７ｄが設けられる。この回転止め溝７ａ，７ｂと非旋回オルダム溝７ｃ，７ｄは共通の側面を持っている。そのストッパ面を囲むように内周面である非旋回レール面７ｇが設けられる。
【０１４８】
非旋回スクロール部材２は、鏡板２ａにスクロールラップ２ｂが立設し、その背面の中央部にはシール突起部２ｃが立設している。この内部には中央付近に吐出穴２ｄと複数のバイパス穴２ｅが開いている。このバイパス穴２ｅ及び吐出穴２ｄにリード弁板である吐出バイパス一体弁２３ｂをバイパスねじ５０で固定する。また前記シール突起部２ｃの外部には均圧穴２ｎが開いている。前記鏡板２ａの圧縮室側面には回転止め２ｇ，２ｈが突出している。前記スクロールラップ２ｂは、中央側及び外周側端部を除いて、中央から外周へ向かうにつれて厚さが減少する。
【０１４９】
フレーム４は、外周部に前記ストッパ部材を固定するストッパ取付面４ｂ、その内側には掘り込まれたスラスト面４ｇが設けられる。その側面には、吸込穴４ｐが開けられる。そして、スラスト面４ｇに油溝４ｉが設けられ、そこに、モータ室側から掘込んである差圧弁挿入穴４ｉへ抜ける吸込側導通路４ｘを開ける。そして、その差圧弁挿入穴４ｉの側面から旋回背面室側面４ｊへ通じる背面側導通路４ｚが開口している。また、中央部には軸シール４ａと主軸受４ｍを設け、そのスクロール側にシャフトを受けるシャフトスラスト面４ｃを設ける。その軸シール４ａと主軸受４ｍの間の空間に向かってフレーム側面から横穴４ｎが開口している。外周面にはガスおよび油の流路となる複数の流通溝４ｈが設けられる。そして、そのうちの一個にはモータ線７７を通す。
【０１５０】
ここで、前記差圧弁挿入穴４ｗには、以下に述べる差圧制御弁１００を組み込む。まず一端に弁体１００ａを装着した差圧弁ばね１００ｃの他端を、前記差圧弁挿入穴４ｗの底にあるばね位置決め突起４ｙに圧入し、弁シール面１００ｂを有する弁掘り込み１００ｇを設けた円筒状の弁ケース１００ｅを前記差圧弁挿入穴９ｈに圧入または接着または溶接する。
【０１５１】
ここで、前記弁掘り込み１００ｇの底から通じるケース給油孔１００ｈを開口したケース溝１００ｉが、前記背面側導通路４ｚの開口部にくる。このようにして、圧力差制御弁１００を形成する。このとき、前記差圧弁ばね１００ｃは圧縮され、前記弁体１００ａを前記弁シール面１００ｂに押し付ける。この押付力は過吸込圧値を決定するため、第一及び第二の実施例と同様の方法で量産性を向上することができる。
【０１５２】
オルダムリング５の一面にストッパ突起部５ａ，５ｂが設けられ、もう一方の面には旋回突起部５ｃ，５ｄ（ともに図示せず）が設けられる。
【０１５３】
外周カバー２５には内周部上部にカバー押さえ２５ａ，内周部下部にリング溝２５ｂが設けられる。このリング溝２５には耐熱性で柔軟な材質のシールリング５１を挿入する。
【０１５４】
シャフト１２には内部にシャフト給油孔１２ａと主軸受給油孔１２ｂと軸シール給油孔１２ｃと副軸受給油孔１２ｉが設けられる。また、その上部には径の拡大した軸受保持部１２ｗがあり、そこには偏心した位置に旋回軸受１２ｑが圧入される。
【０１５５】
ロータ１５は積層鋼板１５ａに未着磁の永久磁石１５ｂを内蔵し、上面に上部バランスウエイト１５ｃを固定する。ここでこのバランスウエイト１５ｃを円筒形状にするためバランスウエイト１５ｃよりも比重の小さい材料でできた上部補正バランスウエイト１５ｅを上部バランスウエイト１５ｃに固定する。
【０１５６】
また、下面に下部バランスウエイト１５ｐを固定する。ここでこの下部バランスウエイト１５ｐを円筒形状にするため下部バランスウエイト１５ｐよりも比重の小さい材料でできた下部補正バランスウエイト１５ｆを下部バランスウエイト１５ｄに固定する。材料としてバランスウエイト１５ｃ，１５ｐを亜鉛または黄銅、補正バランスウエイト１５ｅ，１５ｆをアルミ合金としてよい。また、補正バランスウエイト１５ｅ，１５ｆを積層鋼板１５ａに直接固定してもよい。
【０１５７】
ステータ１６は積層鋼板１６ｂの外周部に圧縮性ガスや油の流路となる複数のステータ溝１６ｃが設けられている。ところで、このステータ溝１６ｃの代わりに前記積層鋼板１６ｂの内部に横穴を開けてもよい。
【０１５８】
これらの構成要素を以下のように組み立てる。まず、前記フレーム４の主軸受４ｍにシャフト１２を挿入しロータ１５を固定する。次に、前記旋回スクロール部材３を、前記ボス３ｃを前記旋回軸受１２ｑに挿入し、前記スラスト面３ｄをフレーム４の前記スラスト面４ｇに載せて、組み込む。この時、旋回スクロール部材３の背面には背面過吸込圧領域９９が形成される。
【０１５９】
次に、前記オルダムリング５を、前記旋回オルダム溝３ｇ，３ｈに前記旋回突起部５ｃ，５ｄを挿入するようにして、前記鏡板３ａのスクロールラップ側に載せる。次に、前記ストッパ部材７を、前記非旋回オルダム溝７ｃ，７ｄに前記固定突起部５ａ，５ｂを挿入するようにしてフレーム上面に載せる。この時、旋回スクロール部材３の周囲には吸込み室６０が形成される。
【０１６０】
さらに、前記非旋回スクロール部材２を、前記回転止め溝７ａ，７ｂに前記回転止め２ｇ，２ｈを挿入するようにして、前記ストッパ面７ｆに載せる。このとき、前記非旋回スクロール部材２の外周と前記非旋回レール面７ｇの内周は直径差にして５μｍ程度の隙間ばめにする。
【０１６１】
次に、外周カバー２５を、前記シール突起部２ｃの外周面にリング溝２５ｂ内に配置した前記シールリング５１が摺動するようにして、前記ストッパ部材２５に載せる。このとき、この外周カバー２５の内周部にある前記カバー押さえ25ａは、中央カバー２４が前記シール突起部２ｃの内周から外れることを防止する。以上のように各要素を組み込んだ上で、前記シャフト１２か前記ロータ１５を回しながら、カバーねじ５３により前記ストッパ部材７及び前記外周カバー２５を前記フレーム４に固定する。この時、前記非旋回スクロール部材３と前記外周カバー２５の間に、上面室１０が形成される。
【０１６２】
次に、予め前記ステータ１６が焼きばめまたは圧入されている前記円筒ケーシング３１へ、上記の組立部を挿入して前記フレーム４の側面にタック溶接を行う。そして、吸込みパイプ５４を前記吸込み穴４ｐに挿入し固定する。次に、予めハーメチック端子２２が溶接されている上ケーシング２０を、そのハーメチック端子２２の内部側端子へ前記モータ線７７を装着して溶接する。この時、前記外周カバー２５の上部には非旋回背面室６１が形成される。
【０１６３】
次に、球面軸受７２を装着し給油管７１が溶接されている軸受ハウジング７０を軸受支持板１８中央に固定し、前記球面軸受７２の円筒穴に前記シャフト１２の端部を挿入するようにして、前記軸受支持板１８を前記円筒ケーシング３１に挿入固定する。この時、前記フレーム４と前記軸受支持板１８との間にはモータ室６２が形成される。そして、前記円筒ケーシング３１に吐出管５５が上部に溶接された底ケーシング２１を溶接し、貯油室８０を形成する。この状態で、前記ステータ１６に電流を流し、前記ロータ１５内部の永久磁石１５ｂを着磁し、モータ１９を形成する。最後に、潤滑油５６を入れる。
【０１６４】
次に動作であるが、圧縮性ガス及び油の流れは、前記第二の実施例と同一であるため、説明は省略する。さらに、非旋回スクロール部材がリリースする点は、第二の実施例におけるスラスト部材がリリースする動作と同様であるので、これも省略する。
【０１６５】
この例では、前記旋回保持部１２ｆは円筒形状であることから、前記旋回保持部１２ｆの回転に伴う粘性ロスを一層低減できるという本実施例特有の効果がある。
【０１６６】
また、前記中央カバー２４および前記外周カバー２５は、その下部にガスの層を形成するため、前記上面室６１内の高温の吐出ガスからの熱が前記圧縮室６へ伝わることを防止するという本実施例特有の効果がある。さらに、前記中央カバー２４および前記外周カバー２５は、前記吐出リリース一体弁２３ｂの開閉に伴う衝撃音を遮断するという本実施例特有の効果がある。
【０１６７】
また、前記中央カバー２４を鏡板２ａの材質よりも熱膨張率が大きい材質とし、中央カバー２４の外周と前記シール突起部２ｃの内周を最大１０μｍ程度の隙間ばめとしてもよい。この場合、運転時の温度上昇で前記中央カバー２４が膨張して、前記シール突起部２ｃを拡張する方向に変形する。その結果、前記鏡板２ａの上面がその下面と比較して相対的に伸びるため、鏡板２ａが上に凸の変形を起こす。よって、スクロールラップ中央部の高温によるそこでのラップ歯先歯底間の接触を回避でき、圧縮機の高効率化，高信頼性化を実現できるという特有の効果がある。例えば、前記フロートスクロール部材２を鋳鉄製、前記中央カバー２４を黄銅製または亜鉛製またはアルミ合金製特にシリコン含有量の１０〜３０％程度のヤング率の大きいアルミ合金製とすればよい。
【０１６８】
また、給油パイプ７１の先端を導油孔１８ａの反対側に設けたため、圧縮ガスが給油パイプ７１の中に入る危険性がなくなるため、信頼性を向上できるという効果がある。
【０１６９】
また、吐出管の口を上部に開けたため、貯油室８０内で泡立った油が吐出されるのを抑制し、吐出油量の少ない信頼性の高い圧縮機を提供できるという効果がある。
【０１７０】
次に、本発明を、非旋回スクロール部材を軸線方向に可動とし、その鏡板の反圧縮室側に背面過吸込圧領域を設けて、要求される運転圧力条件範囲で非旋回スクロール部材のスクロール支持部材を旋回スクロール部材とした、すなわち非旋回スクロール部材を旋回スクロール部材に押し付けた、縦置き型の非旋回フロート式スクロール圧縮機に実施した第四の実施例を、図１７ないし図２２に基づいて説明する。図１７は圧縮機の縦断面図、図１８は圧力差制御弁の縦断面図、図１９は圧力隔壁を取り除いた圧縮機上面図、図２０は非旋回スクロール部材の中央部上面図、図２１は吐出弁とバイパス弁が一体化した吐出バイパス一体弁の平面図、図２２はリテーナの平面図である。
【０１７１】
まず、構造を説明する。
【０１７２】
旋回スクロール部材３は、鏡板３ａにスクロールラップ３ｂが立設し、その背面には旋回オルダム溝３ｇ，３ｈと旋回軸受３ｗを圧入した軸受保持部３ｓとスラスト面３ｄが配置されている。
【０１７３】
非旋回スクロール部材２は、鏡板２ａにスクロールラップ２ｂが立設し、その背面の中央部に中央台部２ｗを設け、その上面には吐出穴２ｄと複数のバイパス穴２ｅが開いている。このバイパス穴２ｅ及び吐出穴２ｄにリード弁板である吐出バイパス一体弁２３ｂとリテーナ２３ａをバイパスねじ５０で固定する。そして、その周囲にはシール溝２ｓを設ける。また、背面外周近くには外周突起部２ｔが設けられ、前記中央台部２ｗとの間に背面凹部２ｘを設ける。
【０１７４】
そして、この背面凹部２ｘの周辺部付近に差圧挿入穴２ｚを掘り込み、その底からスクロールラップ側の吸込室となる外周部へ吸込側導通路２ｙを開ける。その差圧挿入穴２ｚの底にはばね位置決め突起２ｌを設ける。ここで、前記差圧弁挿入穴２ｚには、以下に述べる圧力差制御弁１００を組み込む。
【０１７５】
まず、上端に弁体１００ａを装着した差圧弁ばね１００ｃを前記差圧弁挿入穴２ｚの底にあるばね位置決め突起２ｌに圧入し、弁シール面１００ｂを有する弁掘り込み１００ｇを設けた円筒状の弁ケース１００ｅを、前記差圧弁挿入穴２ｚに圧入または接着または溶接する。このようにして、差圧制御弁１００を形成する。このとき、前記差圧弁ばね１００ｃは圧縮され、前記弁体１００ａを前記弁シール面１００ｂに押し付ける。この圧力差制御弁の量産性を高めるために、前記した第一ないし第三の実施例と同様の方法を用いてもよい。
【０１７６】
フレーム４には、外周部に前記非旋回スクロール部材２を板状のスクロール取り付けばね７５を介して取り付ける突起した三箇所のスクロール取付部４ｑとその内側に滑りスラスト軸受４ｇとフレームオルダム溝４ｅ，４ｆが設けられる。そして、その外周部には、複数個の吸込溝４ｒが設けられる。また、滑りスラスト軸受４ｇには環状や径方向に直線状の油溝４ｉが設けられる。また、中央部には軸シール４ａと主軸受４ｍを設け、そのスクロール側にシャフトを受けるシャフトスラスト面４ｃを設ける。このフレーム４の上面の一番低い部分からフレーム下面に抜ける油排出路４ｓを設ける。前記軸シール４ａと前記主軸受４ｍの間の空間に向かってフレーム側面から横穴４ｎが開口している。
【０１７７】
オルダムリング５の一面にフレーム突起部５ａ，５ｂが設けられ、もう一方の面には旋回突起部５ｃ，５ｄ（ともに図示せず）が設けられる。
【０１７８】
圧力隔壁７４には、中央部に吐出開口部７４ｃと内周部下部に内周シール溝７４ａと下面中央付近に外周シール溝７４ｂが設けられる。この二個のシール溝の間の下面と上面を連通する絞りを伴う吐出背面流路７４ｄを設ける。ここでは、微小な径の穴を有する別ピースを圧入して形成する。
【０１７９】
シャフト１２には内部にシャフト給油孔１２ａと主軸受給油孔１２ｂと軸シール給油孔１２ｃと副軸受給油孔１２ｉが設けられる。また、その上部には径の拡大した軸受保持部１２ｗがあり、ここに、シャフトバランス４９が圧入される。更にその上部には偏心部１２ｆがある。
【０１８０】
ロータ１５及びステータ１６は、前記第一の公知例と同一であるため説明は省略する。
【０１８１】
これらの構成要素を以下のように組み立てる。まず、前記フレーム４の前記主軸受４ｍに前記シャフト１２を挿入し前記ロータ１５を固定する。次に、前記オルダムリング５を、前記フレーム４の前記フレームオルダム溝４ｅ，４ｆに前記オルダムリング５の前記フレーム突起部５ａ，５ｂを挿入するようにして、装着する。次に、前記旋回スクロール部材２を、シャフト１２の偏心部１２ｆに前記旋回軸受３ｗを挿入し、前記オルダムリング５の前記旋回突起部５ｃ，５ｄに前記旋回オルダム溝３ｇ，３ｈを挿入し、前記フレーム４の前記滑りスラスト軸受４ｇに前記スラスト面３ｄを載せて、組み込む。
【０１８２】
次に、あらかじめスクロール取り付けばね７５を三本のばね取付ねじ５５でねじ止めした前記非旋回スクロール部材２を、スクロールラップが噛み合わさるようにして前記フレーム４のフレーム取付部４ｑの上面に載せる。以上のように各要素を組み込んだ上で、前記シャフト１２か前記ロータ１５を回しながら、カバーねじ５３により前記非旋回スクロール部材２を前記フレーム４に固定する。
【０１８３】
次に、予め前記ステータ１６が焼きばめまたは圧入され、前記吸込みパイプ５４と前記軸受支持板１８とハーメチック端子２２が溶接されている前記円筒ケーシング３１へ、上記の組立部を挿入して前記フレーム４の側面にタック溶接を行う。そして、そのハーメチック端子２２の内部側端子へ前記モータ線７７を装着し、前記ロータ１５と前記ステータ１６によってモータ１９を形成する。
【０１８４】
次に前記軸受支持板１８の中央部の穴から出た前記シャフト１２の一端が軸受ハウジング７０に装着した球面軸受７２の円筒穴に挿入されるように前記軸受ハウジングを組み込み、前記シャフト１２の回転トルクを検出しながら軸受ハウジング７０の位置を調整してその回転トルクが最小になる位置で前記軸受ハウジング７０を前記軸受支持板１８にスポット溶接する。その軸受ハウジング７０の下面に前記シャフト給油孔１２ａに給油するように給油ポンプ５６が設けられる。また、この時、前記フレーム４と前記軸受支持板１８との間にはモータ室６２が形成される。そして、前記円筒ケーシング３１に底ケーシング２１を溶接し、貯油室８０を形成する。
【０１８５】
次に、前記圧力隔壁７４の前記内周シール溝７４ａと前記外周シール溝７４ｂに各々内周シール５７と外周シール５８を挿入しながら、前記円筒ケーシング３１に被せる。この時、前記非旋回スクロール部材２の上面の前記内周シール５７と前記外周シール５８の間に前記非旋回スクロール部材２の背面過吸込圧領域９９が設けられる。そして、吐出管５５が上部に溶接された上ケーシング２０を、更にその上に被せて、溶接する。
【０１８６】
この時、前記非旋回スクロール部材２の上面の前記内周シール５７の内側の領域が、前記非旋回スクロール部材２の背面吐出圧領域９５となる。そしてこの面積を、吐出弁がない場合に吐出系と連通して前記両鏡板間に挟まれた領域である吐出室の前記軸線方向から見た投影面積とその吐出室とそれを囲む圧縮室の境界を形成する両スクロールラップ部の歯先面積の半分を加えた面積の旋回スクロール部材が一旋回する間の旋回角積分平均よりも小さくする。そして、前記圧力隔壁７４と前記上ケーシング２０の間に非旋回背面室６１が形成される。
【０１８７】
次に、球面軸受７２を装着している軸受ハウジング７０を中央に固定し、前記球面軸受７２の円筒穴に前記シャフト１２の端部を挿入するようにして、前記軸受支持板１８を前記円筒ケーシング３１に挿入固定する。この状態で、前記ステータ１６に電流を流し、前記ロータ１５内部の永久磁石１５ｂを着磁し、モータ１９を形成する。最後に、潤滑油を入れる。
【０１８８】
次に、動作を説明する。
【０１８９】
前記吸い込みパイプ５４から前記吸込室６０へ吸い込まれたガスは、前記旋回スクロール部材３の旋回運動により前記圧縮室６内で圧縮され、前記吐出孔２ｄより前記非旋回スクロール部材２の上部の前記非旋回背面室６１に吐出される。そのガスは、一旦前記モータ室６２に入ってモータ冷却とガス内に含まれる潤滑油を分離した上で前記吐出パイプ５５より圧縮機外部へ出る。ここで、吐出パイプ５５を前記吐出穴２ｄの軸線からずらせた位置に持ってきてもよい。この時には、前記非旋回背面室に吐出ガスが一旦出るために吐出ガスの吐出脈動が抑制されるという特有の効果がある。
【０１９０】
前記非旋回スクロール部材２は、前記圧縮室６内部のガス圧により前記旋回スクロール部材３２から離間する方向の引き離し力を受けるが、前記背面過吸込圧領域９９と前記背面吐出圧領域９５からの圧力による引付力により、前記旋回スクロール部材３に押し付けられる。よって、非旋回スクロール部材２の付勢力は前記旋回スクロール部材から与えられる。一方、前記旋回スクロール部材３には引付力はなく、旋回背面の滑りスラスト軸受により付勢力を得ている。この結果、スクロール部材の歯先と歯底の隙間は拡大せず圧縮動作を持続することができる。
【０１９１】
ここで、前記背面過吸込圧領域９９の圧力制御法は、まず、絞りを伴う前記吐出背面流路７４ｄにより吐出系から吐出圧を導入し、前記差圧制御弁１００により、圧力を制御する。これは、前記した第一ないし第三の実施例で軸受を通ってきた圧縮性ガス及び油により圧力導入を行っていた点が異なるだけである。これにより、前記過吸込圧領域９９への圧力導入のみを考えた設計ができるため、最適設計が可能となる。また、バイパス弁及び吐出弁も前記実施例と同様に設けているため、これらの、組み合わせにより、広い運転範囲で全断熱効率及び信頼性の向上した圧縮機を提供できるという効果がある。
【０１９２】
圧縮機の底に溜っている油は、前記給油ポンプ５６により、前記シャフト給油孔１２ａを通って前記旋回軸受１２ｃに給油される。また、前記横給油孔１２ｂを経由して前記主軸受４ａに給油される。その油は、前記旋回背圧室１１に入った後に、一部は前記油溝４ｉを通って滑りスラスト軸受４を潤滑しつつ前記吸込室６０に入り、その他は、前記油排出路４ｓを通って、モータ室６２に入り、圧縮機の底に戻る。
【０１９３】
また、前記圧力隔壁７４は、その下部にガスの層を形成するため、前記非旋回背面室６１内の高温の吐出ガスからの熱が前記圧縮室６へ伝わることを防止するという本実施例特有の効果がある。
【０１９４】
ところで、前記背面過吸込圧領域９９への圧力導入法として、前記吐出背面流路７４ｄを設ける代わりに、前記内周シール５７に微小な溝を設けたりしてシール性を低下させてそこを通る前記非旋回背面室６１からの漏れ込み流れを利用してもよい。また、内周シール５７を廃止して、前記内周シール溝７４ａを微小な隙間とし、絞り流路としてもよい。
【０１９５】
また、オルダムリング５を前記した第二や第三の実施例のように、非旋回スクロール部材２と旋回スクロール部材３の間に設けてもよい。また、給油ポンプ５６でなく、遠心力を用いた給油法でもよい。また、吐出弁とバイパス弁を別体としてもよい。この時には、吐出弁とバイパス弁をべつの厚さや材質にできるため、最適な設定にできるという特有の効果がある。
【０１９６】
次に、本発明を、横置き型の旋回フロート式スクロール圧縮機に実施した第五の実施例を、図２３に基づいて説明する。圧力差制御弁１００の弁キャップが弾性を有するばね弁キャップ１００ｙとなり、それを固定するキャップ押え100xを設ける以外は、第一の実施例と同一であるため、その箇所以外の説明は省略する。吐出圧が高い運転時には、弁キャップにばね性を持たせたため、ばね弁キャップ１００ｙは押されて弁穴２ｆの方へ変位する。
【０１９７】
よって、差圧弁ばね１００ｃが押し縮められて、弁体１００ａが弁シール面２ｊへ押し付ける力が増大する。よって、過吸込圧値が大きくなる。背面吐出圧領域９５の軸線方向における投影面積が、旋回軸受の設計により、最適な値よりも小さくなるとき、吐出圧の大きい運転条件では、過吸込圧値を大きくする必要が生じる。このような、吐出圧の増大につれて過吸込圧値が大きくなると、吐出圧の小さい条件下でも過大な過吸込圧値とならず、広い運転範囲において全断熱効率及び信頼性を一層向上できるという効果がある。
【０１９８】
次に、本発明を、横置き型の旋回フロート式スクロール圧縮機に実施した第六の実施例を、図２４に基づいて説明する。圧力差制御弁１００を、これまでの実施例と異なり、圧縮機の軸線方向に垂直な方向に設ける以外は、第一の実施例と同一であるため、その箇所以外の説明は省略する。横形弁キャップ１００ｑの外周には導入溝１００ｓを設け、その導入溝１００ｓの位置で横形弁キャップ100qを貫通する穴と弁シール面の中央から開いてその貫通穴に交差する穴からなる弁導入路１００ｒを設ける。この横形弁キャップ１００ｑを弁穴２ｆに挿入すると前記導入溝１００ｓの位置に背面導入路２ｍがくるため、背面過吸込圧領域の圧力が弁体１００ａにかかることになる。
【０１９９】
また、差圧弁ばね１００ｃの下端を吸込溝２αに通じるばね掘込み２ｆ２に挿入し、ばねの水平面内の移動を防止している。このばね掘込み２ｆ２と吸込溝２αの連通部が第一の実施例の吸込側導通路の役割を果たす。第一の実施例と比較して、差圧弁ばね１００ｃの自然長を大きくとれるため、ばね定数を小さくし押縮め量を大きくとって所定の押付力で弁体１００ａを弁シール面に押し付けることが可能になる。
【０２００】
この場合、押縮め量の精度が低くても過吸込圧値の設定値はその目標値からあまりずれないので、量産時に過吸込圧値のばらつきを小さくできるため、性能のばらつきを小さくできるという特有の効果がある。また、弁体１００ａが移動して開口しても差圧弁ばねが押す力はあまり変化しないため、圧力差制御弁１００が開口していても制御の目標値は過吸込圧値に極めて近くなり、過吸込圧値の制御の精度を高めることができるという特有の効果がある。
【０２０１】
次に、本発明を、横置き型の旋回フロート式スクロール圧縮機に実施した第七の実施例を、図２５及び図２６に基づいて説明する。弁体を円筒形の円筒弁体１００ｍとする以外は、第一ないし第六の実施例と同一であるため、この円筒弁体１００ｍ以外の説明は省略する。その外周は弁穴の内周と隙間ばめとなっており、円筒弁体１００ｍは弁穴の軸方向に垂直な軸まわりにほぼ回転不可能となっている。
【０２０２】
よって差圧弁ばね１００ｃはその軸線に沿って伸び縮みし座屈はおこらないため、精度良く過吸込圧値を設定できるという特有の効果がある。ここで、前記円筒弁体１００ｍの外周には複数の外周溝１００ｐが設けられ、弁シール面を通ったガス及び油の通り道となる。この外周溝１００ｐは一本でももちろん良い。
【０２０３】
次に、本発明を、横置き型の旋回フロート式スクロール圧縮機に実施した第八の実施例を、図２７に基づいて説明する。外周部に外周溝がない円筒形の円筒弁体１００ｘとし、弁キャップ１００ｑを第一の実施例のようなプレス成形して作る形とし、吸込側導通路２ｉを弁穴の側面部に開口する以外は、第六の実施例と同一であるため、これらの相違箇所以外の説明は省略する。円筒弁体１００ｘの外周は弁穴の内周と隙間ばめとなっており、円筒弁体１００ｘは弁穴の軸方向に垂直な軸まわりにほぼ回転不可能となっている。
【０２０４】
よって差圧弁ばね１００ｃはその軸線に沿って伸び縮みし座屈はおこらないため、精度良く過吸込圧値を設定できるという特有の効果がある。この圧力差制御弁の制御を行っている状態は、図２７のように円筒弁体１００ｘの上面が前記吸込側導入路２ｉの位置にきたときであり、これまでの実施例と異なり、弁は弁シール面と衝突したりすることはない。
【０２０５】
よって、弁がシール面をたたく時に出る衝撃音がなく、騒音が小さくなるという特有の効果がある。さらに、シール面等の摩耗の問題もなく、信頼性も高くなる。また、円筒弁体１００ｘの先端に油溜め１００ｔを設けたので、円筒弁体１００ｘが前記弁キャップ１００ｑと衝突する時、例えば、停止時や起動時の不安定時などにそこの油が衝撃をやわらげる役目を担い、騒音を低減するという特有の効果がある。また、前記吸込側導通路２ｉを加工しやすくするために吸込溝の外周の角度を斜めにした。
【０２０６】
次に、本発明を、横置き型の旋回フロート式スクロール圧縮機に実施した第九の実施例を、図２８に基づいて説明する。弁体の上下に差圧弁上ばね１００ｕと差圧弁下ばね１０ｃを設けた以外は、第八の実施例と同一であるため、構造の説明は省略する。円筒弁体１００ｙの両側にばねがあるため、弁体と弁キャップ１００ｑまたは弁穴の底と衝突することはなくなり、弁がシール面をたたく時に出る衝撃音がなく、騒音が小さくなるという特有の効果がある。
【０２０７】
さらに、シール面等の摩耗の問題もなく、信頼性も高くなる。さらに、弁体と差圧弁ばねはガス圧がかからなくても常に押し付けあっているため、弁体と差圧弁ばねが分離するという危険性がなく信頼性が高くなるという特有の効果もある。また、この場合、前記差圧弁上ばね１００ｕと前記差圧弁下ばね１００ｃの巻く向きを逆にするとよい。つるまきばねは伸び縮みによりその軸方向においてわずかな回転を生じる。前記円筒弁体１００ｙが動くとこれらのばねは一方が縮み他方が伸びるため、巻き方向を逆にすると、つねに同じ向きに回転しようとするため、弁体をねじるような力が働かず、前記円筒弁体１００ｙは安定な姿勢を保ったまま回転のみ起こることになる。この回転により、弁体外周に油が供給され、摺動抵抗を下げるとともに、シール性を向上するという特有の効果もある。
【０２０８】
最後に、本発明を、横置き型の旋回フロート式スクロール圧縮機に実施した第十の実施例を、固定スクロール部材の図２９に基づいて説明する。吸込側導通路２ｉの弁穴側開口部に内周溝２ｆ３を設けた以外は、第九及び八の実施例と同一であるため、構造の説明は省略する。これにより、吸込側導通路２ｉの加工角度の誤差の影響を受けずに弁体がどこまで下がると圧力差制御弁が開くかを明確にできるため、過吸込圧値の設定を精度良く行うことができるという特有の効果がある。
【０２０９】
なお、ここで述べた第五ないし第十の実施例の内容は、背面過吸込圧領域を設けるスクロール圧縮機であれば採用できる内容であり、吐出弁やバイパス弁の有無にかかわらない。
【０２１０】
【発明の効果】
本発明によれば、広範囲な圧力運転範囲において、全断熱効率及び信頼性が高く、使い勝手の良いスクロール圧縮機を提供できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一の実施例である圧縮機の縦断面図。
【図２】第一の実施例の吐出圧のかかる領域の説明図。
【図３】第一の実施例の固定スクロール部材の反スクロールラップ側からの平面図。
【図４】第一の実施例の固定スクロール部材のスクロールラップ側からの平面図。
【図５】第一の実施例の吐出弁とバイパス弁が一体となった弁板の平面図。
【図６】第一の実施例のバイパス弁板のリテーナの平面図。
【図７】第一の実施例に類似した実施例の吐出弁とバイパス弁が一体となった弁板の平面図。
【図８】第一の実施例に類似した実施例のバイパス弁板の平面図。
【図９】第一の圧力差制御弁（図１のＰ部）の縦断面図。
【図１０】第二の実施例の圧縮機の縦断面図。
【図１１】第二の実施例の圧力差制御弁（図１０のＰ部）の縦断面図。
【図１２】第三の実施例の圧縮機の縦断面図。
【図１３】第三の実施例の圧力差制御弁（図１２のＰ部）の縦断面図。
【図１４】第三の実施例の旋回スクロール部材の斜視図。
【図１５】第三の実施例の非旋回スクロール部材の斜視図。
【図１６】第三の実施例のストッパ部材の斜視図。
【図１７】第四の実施例の圧縮機の縦断面図。
【図１８】第四の実施例の圧力差制御弁（図１７のＰ部）の縦断面図。
【図１９】第四の実施例の圧力隔壁を取り除いた圧縮機上面図。
【図２０】第四の実施例の非旋回スクロール部材の中央部上面図。
【図２１】第四の実施例のバイパス弁の上面図。
【図２２】第四の実施例のリテーナの上面図。
【図２３】第五の実施例の圧力差制御弁（図１のＰ部）の縦断面図。
【図２４】第六の実施例の圧力差制御弁の縦断面図。
【図２５】第七の実施例の圧力差制御弁の縦断面図。
【図２６】第七の実施例の弁体の斜視図。
【図２７】第八の実施例の圧力差制御弁の縦断面図。
【図２８】第九の実施例の圧力差制御弁の縦断面図。
【図２９】第十の実施例の圧力差制御弁の弁穴の縦断面図。
【符号の説明】
２…非旋回スクロール部材（固定スクロール部材）、２ｅ…バイパス穴、３…旋回スクロール部材、４…フレーム、９…スラスト部材、２３ｂ…吐出バイパス一体弁、６０…吸込室、９５…背面吐出圧領域、９６…吐出室、９９…背面過吸込圧領域、１００…圧力差制御弁。
【発明の属する技術分野】
本発明は、スクロール圧縮機に関わり、広い運転範囲における全断熱効率及び信頼性を向上させる構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のスクロール圧縮機は、特開昭57−76291 号公報に記載の公知例のように、吐出圧等の高圧となっている流体供給部から流体を旋回スクロール部材の背面に供給し、弁装置を介して吸込系へ逃がす流路を設けていた。そして、その弁装置として、弁体と押付けばねからなる構成を示している。この構成であると、旋回背面室の圧力は吸込系の圧力よりも弁装置内の押付ばねの強さに応じて概略一定値だけ大きくなるべく制御された。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
引き離し力は、圧縮室部の流体の圧力分布とともに、吐出室の流体の圧力である吐出圧で決まる。圧縮室部の流体の圧力分布は、極端に大きな内部漏れがない限り、ほぼ吸込圧のみに依存する。一方、吐出圧と吸込圧は圧縮機の置かれている使用環境下の設定により任意に変えることが可能なため、吐出圧は吸込圧には依存しない。よって、引き離し力は独立な二個のパラメータである吸込圧と吐出圧に依存する。引付力は引き離し力に対抗して両鏡板を引き付けるためにかける力であるため、スクロール部材の荷重変形の観点からいって、その大きさは引き離し力と常にほぼ同様のレベルであることが望ましい。また、その場合にはスクロール部材とその支持部材との間に働く付勢力が小さくなり、これらの間に相対運動がある場合にはそこでの摩擦損失や摩耗の危険性が低減できるため、引付力の大きさは常に引き離し力以上であるがほぼ同様のレベルであることが望ましい。
【０００４】
しかし、実際の場合、スクロール部材には軸線方向と垂直な方向の流体からの力や遠心力などがかかるため、引付力はこれらにより発生する傾転モーメントにも対抗しなければならない。このため、運転条件毎に、スクロール部材の鏡板を引き付けることができる大きさのうちで付勢力が最小になる引付力を発生させる制御をかけることが理想的となるが、コストを考えると、特別な場合を除いて現実的には不可能である。
【０００５】
そのため、実際の引付力付加手段は、引付力の大きさが、要求される運転範囲全域において引き離し力の大きさに傾転モーメントに対抗するための上乗せ分を加えた値を実現するような比較的単純な機構にする。前述したように、引き離し力は吸込圧と吐出圧により決まることから、引付力付加手段は吸込圧と吐出圧に依存した機構としなければならない。
【０００６】
ところが、前記従来技術では、その引付力付加手段を実現する方法として吸込圧＋一定値（以後過吸込圧値と記す）という吸込圧だけに依存した圧力を有する背面過吸込圧領域を設定しているため、広い運転条件で両鏡板が引き付けられるように前記過吸込圧値を設定すると、付勢力が過大となる条件が生じ、その条件では、スクロール部材の変形による内部漏れの増大や付勢部の摺動損失の増大による性能低下とともに、摺動部における摩耗の危険性が高くなり信頼性の低下が生じるという問題があった。
【０００７】
本発明の目的は、前記従来技術の問題を解決し高圧力比運転時の性能の高いスクロール圧縮機を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するための第一の手段として、鏡板とそれに立設する渦巻き状のスクロールラップを備えそのスクロールラップの立設する方向である軸線方向に垂直な面内を自転せずに旋回運動する旋回スクロール部材と、鏡板とそれに立設する渦巻き状のスクロールラップを備え少なくとも前記軸線方向に垂直な面内の方向における運動が概略規制される非旋回スクロール部材とを噛み合わせ、それらスクロール部材の間に閉塞して容積が縮小する圧縮室と、その圧縮室側の流体の圧力による前記両スクロール部材の鏡板を引き離す向きの引き離し力に対抗して前記両スクロール部材の鏡板を引き付ける向きの引付力を前記旋回スクロール部材と前記非旋回スクロール部材とにかける引付力付加手段と、流体を前記圧縮室に導入する吸込系と、前記圧縮室内で加圧した流体を外部へ導出する吐出系と有し、前記旋回スクロール部材における前記引付力付加手段の少なくとも一部は、前記旋回スクロール部材の鏡板の反圧縮室側の面である旋回背面に、前記吸込系内の圧力である吸込圧より大きい圧力をかける背面過吸込圧領域を設けるとともに前記吐出圧もしくはほぼ吐出圧をかける背面吐出圧領域を設けたスクロール圧縮機において、前記圧縮室内で加圧した流体が吐出圧になると流体を吐出する吐出弁を設け、前記背面吐出圧領域の面積を、前記両鏡板間に挟まれた領域である吐出室の前記軸線方向から見た投影面積と、その吐出室とそれを囲む圧縮室の境界を形成する両スクロールラップ部の歯先面積の半分とを加えた面積の前記旋回スクロール部材が一旋回する間の旋回角積分平均よりも小さくした。
【０００９】
また、前記の目的を達成するための第二の手段として、鏡板とそれに立設する渦巻き状のスクロールラップを備えそのスクロールラップの立設する方向である軸線方向に垂直な面内を自転せずに旋回運動する旋回スクロール部材と、鏡板とそれに立設する渦巻き状のスクロールラップを備え少なくとも前記軸線方向に垂直な面内の方向における運動が概略規制される非旋回スクロール部材を噛み合わせ、それらスクロール部材の間に概略閉塞して容積が縮小する圧縮室と、その圧縮室側の流体の圧力による前記両スクロール部材の鏡板を引き離す向きの引き離し力に対抗して前記両スクロール部材の鏡板を引き付ける向きの引付力を各々の前記スクロール部材にかける引付力付加手段と、前記引付力と前記引き離し力のベクトル和である付勢力の反力を各々の前記スクロール部材に発生させるスクロール支持部材と、流体を前記圧縮室に導入する吸込系と、前記圧縮室内で加圧した流体を外部へ導出する吐出系を有し、前記非旋回スクロール部材のスクロール支持部材を前記旋回スクロール部材とし、前記非旋回スクロール部材における前記引付力付加手段の少なくとも一部は、前記非旋回スクロール部材の鏡板の反圧縮室側の面である非旋回背面に前記吸込系内の圧力である吸込圧よりもその吸込圧の二割程度の誤差内で一定の値だけ大きい圧力をかけるべく背面過吸込圧領域を設けるとともに前記吐出圧もしくはほぼ吐出圧をかける背面吐出圧領域を設けて実現するスクロール圧縮機において、吐出弁を設け、前記背面吐出圧領域の面積を吐出弁がない場合に吐出系と連通して前記両鏡板間に挟まれた領域である吐出室の前記軸線方向から見た投影面積とその吐出室とそれを囲む圧縮室の境界を形成する両スクロールラップ部の歯先面積の半分を加えた面積の旋回スクロール部材が一旋回する間の旋回角積分平均よりも小さくしてもよい。
【００１０】
また、前記の目的を達成するための第三の手段として、前記第一若しくは第二の手段とともに、前記圧縮室の圧力が前記吐出系内の圧力である吐出圧よりも高い時に前記圧縮室と前記吐出系を連通する制御バイパスを設けた。
【００１１】
また、前記第三の手段により達成する目的とともに量産性を向上するための第四の手段として、前記背面過吸込圧領域の圧力は、前記吐出系とその背面過吸込圧領域の間に設けた絞りを伴う吐出背面流路とその背面過吸込圧領域と前記吸込系の間の背面吸込流路とその背面吸込流路中に前記背面過吸込圧領域と吸込圧の圧力差を制御する圧力差制御手段とにより制御してもよい。
【００１２】
スクロール圧縮機に不足圧縮条件時の吐出室への吐出ガスの逆流を回避する吐出弁を設けると、その吐出弁の流路抵抗が無視できるほど小さい理想的な場合、
【００１３】
【数１】
(吐出室内ガス圧)≦(吐出圧) …（数１）
に保たれる。ここで、不等号は不足圧縮条件時に成立する。ここで、
【００１４】
【数２】
（ある時刻での吐出室内ガスによる引き離し力）＝
（吐出室内ガス圧）×（ある時刻での吐出室内ガス圧がかかる軸方向投影面積）…（数２）
より、（数１）（数２）から、
【００１５】
【数３】
（ある時刻での吐出室内ガスによる引き離し力）≦
（吐出圧）×（ある時刻での吐出室内ガス圧がかかる軸方向投影面積）…（数３）
が成り立つ。また、吐出室内ガスによる引き離し力はその旋回スクロール一旋回あたりの時間積分平均値だから、（数３）より、
【００１６】
【数４】
となる。吐出圧が一定より、（数４）の右辺の積分は、
【００１８】
【数５】
となるため、（数４）（数５）から、
【００２０】
【数６】
となる。スクロール圧縮機は、圧縮に要するトルクの変動が小さいため、旋回スクロールの旋回速度はほぼ一定となる。よって、（数６）の右辺の時間積分平均は旋回位相角θの積分平均とほぼ等しくなり、以下の関係が成り立つ。
【００２２】
【数７】
（数６）（数７）より、吐出室内ガスによる引き離し力は
【００２４】
【数８】
となる。吐出室とそれを囲む圧縮室の境界を成すスクロールラップ部の歯先部は吐出室側が吐出室内ガス圧、圧縮室側が圧縮室の圧力となり、その間の圧力は吐出室内ガス圧と圧縮室圧力の間を概略直線的に変化する。よって、この歯先の圧力分布による軸方向引き離し力の大きさは、歯先面積の半分に吐出室内ガス圧がかかり、残りの半分に吐出室周囲の圧縮室の圧力がかかると考えた場合に等しくなる。よって吐出室内ガス圧のかかる軸方向投影面積は、吐出室の前記軸線方向から見た投影面積とその吐出室とそれを囲む圧縮室の境界を形成する両スクロールラップ部の歯先面積の半分を加えた面積と等しくなるため、（数８）を変形して、結局以下のことがいえる。
【００２６】
不足圧縮条件時の吐出室への吐出ガスの逆流を回避する吐出弁を設けた場合、
【００２７】
【数９】
（吐出室内ガスによる引き離し力）≦
（吐出圧）×（吐出室の前記軸線方向から見た投影面積とその吐出室とそれを囲む圧縮室の境界を形成する両スクロールラップ部の歯先面積の半分を加えた面積の旋回スクロール部材が一旋回する間の旋回角積分平均値） …（数９）
これは、吐出室内ガスによる引き離し力を打ち消す引付力を吐出圧で実現するには、吐出圧がかかる領域の面積を、吐出室の前記軸線方向から見た投影面積とその吐出室とそれを囲む圧縮室の境界を形成する両スクロールラップ部の歯先面積の半分を加えた面積の旋回スクロール部材が一旋回する間の旋回角積分平均値以下にしなければならないことを意味する。
【００２８】
前記第一の手段は、前記した従来の技術に、吐出弁とともに、吐出室の前記軸線方向から見た投影面積とその吐出室とそれを囲む圧縮室の境界を形成する両スクロールラップ部の歯先面積の半分を加えた面積の旋回スクロール部材が一旋回する間の旋回角積分平均以下の面積を有する前記背面吐出圧領域を設けている。
【００２９】
吐出弁を設けているため、不足圧縮時の吐出室への逆流が回避でき、圧縮動力を低減して効率を向上できるうえに、吐出弁を設けたために（数９）が成立することと上記の面積の背面吐出圧領域を設けることにより、吐出圧に依存する吐出室内ガスによる引き離し力を吐出圧のみに依存する背面吐出圧領域の引付力で打ち消すことになるため、広い運転条件下で引き離し力における吐出圧の影響をなくすことが可能となる。
【００３０】
この結果、もう一つの引付力発生手段である背面過吸込圧領域は、吸込圧に依存する圧縮室内のガスによる引き離し力及び傾転モーメントを打ち消すための上乗せ分に対抗する引付力を発生しなければならない。このうちで主なものは圧縮室内のガスによる引き離し力であるから、背面過吸込圧領域は概略吸込圧に依存する力に対抗しなければならない。背面過吸込圧領域は、吸込圧＋一定値（過吸込圧値）となるべく圧力を制御した領域であるから、この背面過吸込圧領域によって発生する引付力は吸込圧のみに依存する。
【００３１】
これより、概略吸込圧に依存する圧縮室内のガスによる引き離し力を吸込圧に依存する背面過吸込圧領域によって発生する引付力で対抗するため、過吸込圧値を極端に大きくしなくても、広い運転条件下で対抗可能となる。
【００３２】
よって、運転範囲全域にわたって引付力が小さくなり、スクロール部材の変形が抑えられ、圧縮室のシールの管理が容易になり、内部漏れを抑制して全断熱効率の向上を実現できるという効果がある。
【００３３】
また、旋回スクロール部材とその支持部材が相対運動を有する構成の場合には、摺動部に働く付勢力が低減するため、そこにおける摺動損失や摩耗の危険性が低減し、全断熱効率や信頼性の向上を実現できるという効果がある。特に、高圧力比運転の時には、吐出弁の効果により圧縮動力を低減でき、全断熱効率の向上を実現できるという効果がある。
【００３４】
前記第二の手段は、前記第一の手段の内容を、非旋回スクロール部材を軸方向に可動とし非旋回背面に背面過吸込圧領域を設けて非旋回スクロール部材を旋回スクロール部材に押し付ける方式のスクロール圧縮機に適用したものであって、前記第一の手段による効果と同様の効果を得る。
【００３５】
前記第三の手段は、前記した従来の技術に、過圧縮を抑制するための制御バイパスを設けている。このため、過圧縮の圧力条件時に、圧縮室の圧力が吐出圧よりも高くなるのを抑制でき、指圧線図のふくらみが縮小して熱流体損失が低減し全断熱効率が向上するという制御バイパス単独の効果がある。
【００３６】
さらに、制御バイパスを設けたことにより、過圧縮の圧力条件時には、定格条件時と比較して、必要な引付力は吸込圧の増加倍率よりも低くなる。よって、過吸込圧値は、制御バイパスがない場合と比べて低く設定できるため、運転範囲全域にわたって引付力が小さくなり、スクロール部材の変形が抑えられ、圧縮室のシールの管理が容易になり、内部漏れを抑制して全断熱効率の向上を実現できるという効果がある。
【００３７】
また、旋回スクロール部材とその支持部材が相対運動を有する構成の場合には、摺動部に働く付勢力が低減するため、そこにおける摺動損失や摩耗の危険性が低減し、全断熱効率や信頼性の向上を実現できるという効果がある。特に、高い全断熱効率や信頼性が要求される定格条件では、吸込圧が低いため前記背面過吸込圧領域の圧力が低くなる点が大きく影響して、付勢力は大幅に小さくなり、全断熱効率や信頼性の一層の向上を実現できるという効果がある。
【００３８】
ところで、この制御バイパスは、特開昭58−128485号公報で示された技術であり、これ自体は新しいものではない。その効果は、過圧縮の圧力条件時に、圧縮室の圧力が吐出圧よりも高くなるのを回避できるため、指圧線図のふくらみが縮小して熱流体損失が低減し全断熱効率が向上するというものであり、前記第一の手段の中でもこれとまったく同じ効果がある。
【００３９】
しかし、そこでは、引付力発生手段として背面過吸込圧領域と同時に制御バイパスを設けると、熱流体損失が低減し全断熱効率が高くなるという単独の効果以外に、前記したような作用で全断熱効率及び信頼性が向上するという効果は示していない。
【００４０】
前記第四の手段は、自らの吐出系から絞りを伴う吐出背面流路により前記背面過吸込圧領域に圧力を導入し、その圧力を圧力差制御手段を介して背面吸込流路により前記吸込系へ排出させるため、外部に圧力源を設ける必要がなくなる。この結果、前記第一または第二の手段による効果とともに、外部からの助けを借りなくても圧縮機単体で運転が可能になるため、使い勝手を向上できるいう効果がある。ここで、吐出背面流路に絞りを設けているため、高圧の流体が前記背面過吸込圧領域に多量に流入することがなくなる。このために、圧縮機の中で吸込系から吐出系へ短絡的に流れて生じる能力の低下を回避できる。
【００４１】
【発明の実施の形態】
本発明を、非旋回スクロール部材がケーシングに対して固定された固定スクロール部材とし、旋回スクロール部材の鏡板の反圧縮室側である旋回背面に背面過吸込圧領域を設け、要求される運転圧力条件範囲で旋回スクロール部材のスクロール支持部材を前記固定スクロール部材とした、すなわち旋回スクロール部材を前記固定スクロール部材に押し付ける、横置き型の旋回フロート式スクロール圧縮機に実施した第一の実施例を、図１ないし図９に基づいて説明する。
【００４２】
図１は圧縮機の縦断面図、図２は吐出圧のかかる領域の説明図、図３は固定スクロール部材の反スクロールラップ側からの平面図、図４は固定スクロール部材のスクロールラップ側からの平面図、図５は吐出弁とバイパス弁を一体にした弁板の平面図、図７，図８はもう一つの実施例の吐出バイパス一体弁板及びバイパス弁板の平面図、図９は圧力差制御弁の縦断面図である。なお、この例は、直径が、１０mmから９００mm程度のものである。
【００４３】
まず、構造を説明する。
【００４４】
旋回スクロール部材３は、鏡板３ａにスクロールラップ３ｂが立設し、その背面には旋回軸受３ｗを挿入した軸受保持部３ｓと、旋回オルダム溝３ｇ，３ｈが設けられる。そして、少なくとも鏡板３ａのラップ側とスクロールラップ３ｂ全域に、潤滑性及びなじみ性の良い表面処理を施す。
【００４５】
固定スクロール部材２は、スクロールラップ歯先面と同一面である非旋回基準面２ｕを設けそこに周囲溝２ｃを形成する。そして、歯底には４個のバイパス穴２ｅと中央近くに吐出穴２ｄが設けられる。ここでバイパス穴２ｅを４個設けた理由は、形成される全ての圧縮室６に常にバイパス穴を開口させるためである。これらのバイパス穴２ｅと前記吐出穴２ｄを覆うようにリード弁板である吐出バイパス一体弁板２３ｂおよびその弁板２３ｂの開口度を制限するリテーナ２３ａをバイパスねじ５０で固定する。
【００４６】
また、歯底面の外縁側に吸込み掘込み２ｑを設け、そこに背面から吸込みパイプ５４を挿入するための吸込穴２ｖを設ける。この吸込穴２ｖに前記吸込パイプ５４を挿入するが、そのときに弁体２４ａと逆止弁ばね２４ｃを入れ、吸込み側逆止弁２４を形成する。さらに、固定スクロール部材２の外周に吐出ガスおよび油を流す複数個の流通溝２ｒを設ける。
【００４７】
そして、そのうちの一個にはモータ線７７を通す。反ラップ側から弁穴２ｆを開け、その底に断面が半円形となっている円形の弁シール面２ｊとその中央に前記弁穴２ｆと前記周囲溝２ｃを連通する背面側導通路２ｍを設ける。そして、この弁穴２ｆの側面から吸込室６０と通じている吸込溝２αに吸込側導通路２ｉを設ける。
【００４８】
この弁穴２ｆに弁穴の直径より少し小さい直径の弁体１００ａと差圧弁ばね１００ｃを入れ、前記差圧弁ばね１００ｃの一端を弁キャップ１００ｆのばね位置決め突起１００ｈに装着し、他端を前記弁体１００ａの浅いばね挿入穴100vに装着した状態で前記弁穴２ｆに挿入する。そして、前記弁キャップ１００ｆを前記弁穴１００ａよりも直径の大きい弁キャップ挿入部２ｋに圧入し、圧力差制御弁１００を形成する。
【００４９】
このとき、前記差圧弁ばね１００ｃは圧縮され、前記弁体１００ａを前記弁シール面２ｊに押し付ける。この押付力は過吸込圧値を決定するため、これを決める寸法である前記弁穴２ｆの深さと前記キャップ挿入部２ｋの深さと前記弁体１００ａの厚さと前記差圧弁ばね１００ｃのばね定数及び自然長は精度良く管理しなければならない。
【００５０】
また、前記弁キャップ１００ｆの外径を前記弁キャップ挿入部２ｋの径よりも小さくし押付力が正規の値になるところでこの弁キャップ１００ｆを拡管して止める方法もある。この方法の場合には、上記した各部の寸法やばね定数の値を精度良く管理する必要がなくなるため量産性が向上するという効果がある。
【００５１】
この時には前記キャップ挿入部２ｋの直径を前記弁穴２ｆの直径と同一とし、前記弁キャップ１００ｆが任意の箇所で固定できるようにする。これら二通りの方法とも組み立て完了時には、前記弁キャップ１００ｆの外周部と前記弁キャップ挿入部２ｋの内周部の間は完全にシールされている。このシールに、接着や溶接を行ってもよい。
【００５２】
ところで、前記差圧弁ばね１００ｃは前記ばね挿入穴１００ｖに装着されているため、差圧弁ばね１００ｃの中心軸が前記弁体１００ａの中心軸からずれることがなくなり、前記差圧弁ばね１００ｃが前記弁体１００ａを押す強さが常に一定となって、過吸込圧値が安定するという特有の効果がある。
【００５３】
フレーム４は、外周部に前記固定スクロール部材２を取り付ける固定取付け面４ｂ、その内側に旋回はさみこみ面４ｄが設けられる。そのさらに内側には、オルダムリング５をフレーム４と旋回スクロール部材３の間に配置するため、フレームオルダム溝４ｅ，４ｆ（ともに図示せず）を設ける。また、中央部には軸シール４ａと主軸受４ｍを設け、そのスクロール側にシャフトを受けるシャフトスラスト面４ｃを設ける。その軸シール４ａと主軸受４ｍの間の空間に向かってフレーム側面から横穴４ｎが開口している。外周面にはガスおよび油の流路となる複数の流通溝４ｈが設けられる。そして、そのうちの一個にはモータ線７７を通す。
【００５４】
オルダムリング５の一面にフレーム突起部５ａ，５ｂ（ともに図示せず）が設けられ、もう一方の面には旋回突起部５ｃ，５ｄが設けられる。
【００５５】
シャフト１２には内部にシャフト給油孔１２ａと主軸受給油孔１２ｂと軸シール給油孔１２ｃと副軸受給油孔１２ｉが設けられる。また、その上部には径の拡大したバランス保持部１２ｈがあり、そこにシャフトバランス４９が圧入される。さらに偏心部１２ｆが設けられる。
【００５６】
ロータ１５は積層鋼板１５ａに未着磁の永久磁石（図示せず）を内蔵し、両端にロータバランス１５ｃ，１５ｐを設ける。
【００５７】
ステータ１６は積層鋼板１６ｂの外周部に圧縮性ガスや油の流路となる複数のステータ溝１６ｃが設けられている。ところで、このステータ溝１６ｃの代わりに前記積層鋼板１６ｂの内部に横穴を開けてもよい。
【００５８】
これらの構成要素を以下のように組み立てる。まず、前記フレーム４の主軸受４ａに前記シャフトバランス４９が圧入された前記シャフト１２を挿入し、前記ロータ１５を圧入または焼きばめする。さらに、前記オルダムリング５を、前記フレームオルダム溝４ｆ，４ｅに前記オルダムリング５のフレーム突起部５ａ，５ｂを挿入して、前記フレーム４に装着する。さらに、前記旋回スクロール部材３を、その旋回オルダム溝３ｇ，３ｈに前記オルダムリングの旋回突起部５ｃ，５ｄを挿入し、旋回軸受３ｗに前記シャフト１２の前記偏心部１２ｆを挿入しながら、旋回はさみこみ面４ｄ上に装着する。
【００５９】
この旋回スクロール部材３に前記固定スクロール部材２を噛み合わせ、前記シャフト１２を廻しながら回転トルクの最小となる位置でカバーねじ５３により前記フレーム４に前記固定スクロール部材２を固定する。この時、前記鏡板３ａの厚さが前記旋回はさみこみ面４ｄと非旋回基準面２ｕの間隔よりも０〜１０μｍ程度小さくなるようにする。
【００６０】
ここで、前記鏡板３ａのラップ側にはなじみ性の表面処理膜がついているため、運転とともにその表面処理膜が削れていき、前記旋回はさみこみ面４ｄと非旋回基準面２ｕの間隔と前記鏡板３ａの厚さの差が１０〜２０μｍ程度となる。
【００６１】
この隙間は適度な大きさであり、これより狭すぎると運転時に摺動損失が増大して全断熱効率を低下させ、反対に、これより大きいと起動時に引き離し力により両スクロール部材がその隙間だけ軸線方向に離れ引付力を必要な大きさに増大できないため、正常な圧縮を開始できないという問題が発生する。また、前記旋回スクロール部材３の背面に背面過吸込圧領域９９を設ける。
【００６２】
次にあらかじめ前記ステータ１６を焼きばめするとともにガス抜き通路８８ａを有するガスカバー８８が溶接された前記軸受支持板１８をスポット溶接した円筒ケーシング３１に、上記の組立て部を挿入し前記フレームの側面にタック溶接を行う。これにより、前記ロータ１２と前記ステータ１６によってモータ１９を形成し、前記軸受支持板１８と前記フレーム４の間にモータ室６２を形成する。
【００６３】
次に前記軸受支持板１８の中央部の穴から出た前記シャフト１２の一端が軸受ハウジング７０に装着した球面軸受７２の円筒穴に挿入されるように前記軸受ハウジング７０を組み込み、前記シャフト１２の回転トルクを検出しながら軸受ハウジング７０の位置を調整してその回転トルクが最小になる位置で前記軸受ハウジング７０を前記軸受支持板１８にスポット溶接する。
【００６４】
そして、給油管７１を溶接した給油キャップ９０をシール７３を挟んで前記軸受ハウジング７０にねじ込む。ここで、給油管７１は給油キャップ９０を前記軸受ハウジング７０にねじ込んだ後に下方に曲げる。そして、前記円筒ケーシング３１に吐出管５５が上部に溶接された底ケーシング２１を溶接し、貯油室８０を形成する。
【００６５】
前記軸受ハウジング７０は、前記ステータ１６のコイルエンド部１６ｇ中央のデッドスペースに配置したので、貯油室８０の容積が広がり、所定の油量を入れても油面の高さを低く抑えることができるため、吐出油量の抑制という効果がある。
【００６６】
また、シャフトを短くできるため、重量が軽くなるとともに、主軸受４ｍと副軸受７２の間が短くなり、前記シャフト１２や旋回スクロール部材３や前記ロータ１５からなる回転部の固有振動数を高くでき、振動や騒音の少ない圧縮機を提供できるという効果がある。
【００６７】
また、前記軸受ハウジング７０を前記軸受支持板１８に固定するスポット溶接部が前記球面軸受７２と離れているので、その溶接による球面軸受部の変形がなくなって球面軸受の隙間が均一となり、球面軸受７２の信頼性が向上するとともに、高速回転時に前記シャフト１２が主軸受部を支点とした触れ回りを起こしたときにそれを円滑に抑えることが可能となり、その時に球面軸受部から発生する振動や騒音を低減できるという特有の効果がある。
【００６８】
給油管７１の先端近くには、マグネット８９が設けられる。また、前記円筒ケーシング３１にハーメチック端子２２が上部に溶接された上ケーシング２０を前記ハーメチック端子２２の内部側端子にモータ線７７を装着して溶接し、固定背面室６１を形成する。
【００６９】
次に動作を説明する。
【００７０】
前記モータ１９が回転することにより、前記シャフト１２が回転し前記旋回スクロール部材３が旋回運動する。ここで、前記オルダムリング５があるために前記旋回スクロール部材３の自転が防止される。この動作により吸込室６０内の圧縮性ガスが両スクロール部材の間に形成される圧縮室６に入り圧縮されて前記吐出孔２ｄから固定背面室６１に吐出される。前記固定背面室６１に吐出された圧縮性ガスは前記固定スクロール部材２および前記フレーム４ｈの外周にある流通溝２ｒおよび４ｈを通って前記モータ室６２に入る。
【００７１】
そのモータ室に入った圧縮性ガスは前記ステータ溝１６ｃを通りながらモータ１９を冷却する。その過程で、圧縮性ガスは前記モータ１９の各部に衝突してその中に含まれている油を分離する。分離された油は前記モータ室６２の下部に落ちる。前記モータ室６２に入った圧縮性ガスは、吐出パイプ５５より外部に出る。
【００７２】
ここで、前記モータ室６２内部の圧縮性ガスは小さい通気孔１８ｂを通過して前記貯油室８０の上部に流入するため、その流路抵抗により前記貯油室８０の圧力は前記モータ室６２の圧力よりも低くなる。よって、前記モータ室６２の潤滑油５６は導油孔１８ａを通って前記貯油室８０に流入する。このとき、ガスも同時に前記貯油室８０に流入し、前記貯油室８０内の潤滑油５６中を気泡が上昇するが、前記ガス抜き通路８８ｂ内を気泡が上昇するため、前記給油管７１には気泡が入らず、軸受の信頼性を向上できるという特有の効果がある。
【００７３】
以上より、前記モータ室６２の油面を前記ロータ１５や前記シャフト１２へかかることなく、潤滑油５６を小形の圧縮機内部に蓄えることが可能となるため、高信頼性の横置き圧縮機を小形で実現できるという本実施例特有の効果がある。
【００７４】
ところで、前記旋回スクロール部材３の前記鏡板３ａの厚さが前記旋回はさみこみ面４ｄと非旋回基準面２ｕの間隔よりも、組立時において０〜１０μｍ程度、前記旋回スクロール部材３の表面処理被膜がなじんだ後には１０〜２０μｍ程度小さくなるようにし、前記旋回スクロール部材３と前記固定スクロール部材２の軸線方向における最大離間距離を規定しているため、モータ起動時には、最大離間距離がこのような大きさであると、起動時に前記旋回スクロール部材３の旋回速度を、その時に許容される旋回スクロール部材の最高値、例えば、８０００rev／minにすると要求される運転域の最大の吸込圧まで十分に下げることができ、さらに、吐出圧を吸込圧＋過吸込圧よりも大幅に高く上昇させることができる。
【００７５】
この結果、前記モータ室６２の圧力が吸込圧よりも過吸込圧以上に高くなり、この圧力の油及びそこに溶けこんでいる圧縮性ガスが前記シャフト給油孔１２ａを経由して、前記旋回軸受３ｗと前記偏心部１２ｆの間及び前記主軸受４ｍと前記シャフト１２の間を通って前記旋回スクロール部材３の背面である前記背面過吸込圧領域９９に入り、前記旋回スクロール部材３を固定スクロール部材２に押し付ける。これにより、スクロールラップの歯先歯底間の隙間が正規の値となり、正常な圧縮運転を行う。このように、外部の力を借りることなく圧縮機自ら起動することが可能となるため、使い勝手が向上するという特有の効果がある。
【００７６】
このように起動して定常運転に移行した圧縮機において、前記背面過吸込圧領域９９には、前記主軸受４ｍ及び前記旋回軸受３ｗから油及び圧縮性ガスが常に流入してくる。ところで、前記旋回軸受３ｗと前記偏心部１２ｆの間及び前記主軸受４ｍと前記シャフト１２の間は軸受隙間であるために非常に狭くなっており、それらの軸受を潤滑して前記過吸込圧領域９９に流れ込む油及びそれに溶け込んでいる圧縮性ガスにとっては、絞り流路となっている。
【００７７】
この圧縮性ガスや油は、旋回スクロール部材３の背面と前記旋回はさみこみ面４ｄの間を通って、前記背面側導通路２ｍが開口している前記周囲溝２ｃに流れ込む。そして、この圧縮性ガスや油は、この圧力が吸込圧よりも前記過吸込圧値だけ高くなったときに、前記差圧弁ばね１００ｃの押付力に打ち勝って、前記弁体１００ａを移動させ、それにより形成された弁シール面２ｊとその弁体100aの隙間を通って、前記弁穴２ｆに流入し、前記吸込側導通路２ｉ及び前記吸込溝２αを通って前記吸込室６０に排出される。これは、圧縮機の中で吐出系から吸込系へ短絡する流れであり、スクロールラップにおける内部漏れと同じものであるため、極力少なくすることが必要である。
【００７８】
今回は前記過吸込圧領域９９に圧力を導入する吐出背面流路が軸受隙間であることから、絞り流路となっており、この流れ量は非常に小さいため、圧縮機の性能低下は生じない。また、前記固定スクロール部材２の鏡板２ａには、四個のバイパス穴２ｅが設けられているが、図１３からわかるように、これによって、形成される全ての圧縮室に常にバイパス穴が開口する。ここに前記吐出弁と一体化したバイパス弁板２３ｂが覆うようにバイパスねじ５０で固定されてバイパス弁が形成される。このバイパス弁は、前記圧縮室６の圧力が吐出系の前記固定背面室６１の圧力よりも大きくなると開くことになる。
【００７９】
これにより、前記固定背面室６１の圧力は吐出圧であるから、このバイパス弁は、前記圧縮室６の圧力が吐出圧よりも高いときに前記圧縮室６と前記吐出系を連通することになり、制御バイパスとなっている。
【００８０】
ところで、前記吸込側導通路２ｉは前記吸込室６０に直接開口せず、吸込室６０とつながる前記吸込溝２αに開口している。この吸込溝２αは前記吸込室６０から出た細いパイプであるため、その内部の圧力は、前記旋回スクロール部材３のスクロールラップ３ａの動き等によって生じる吸込室６０内の流体の流れの変動に伴う圧力変動を平均化した値となる。よって、前記弁穴１００ｃ内の圧力は吸込室６０内の局部的な変動を除いた一定値に近い平均的な値となるため、前記弁体１００ａの動作は、前記背面過吸込圧領域９９に流入する油及び圧縮性ガスの量にほぼ依存する。
【００８１】
この結果、油及び圧縮性ガスの量は、運転条件が変動しないならばほぼ一定であるため、前記弁体１００ａが断続的に動く場合には前記圧力差制御弁１００が開口する期間はほぼ周期的に出現し、前記弁体１００ａがほぼ常に前記弁シール面２ｊから離れている場合には前記弁体１００ａが動かずに圧力差制御弁１００の開度がほぼ一定となる。このように、前記弁体１００ａの動作には不規則性がなくなり、前記背面過吸込圧領域９９の圧力の制御性が向上するという特有の効果がある。
【００８２】
このようにして、前記旋回スクロール部材３の引付力付加手段として、前記過吸込圧領域９９を旋回背面に設け、制御バイパスも設けたため、過吸込圧値を小さく設定でき、広い運転範囲で付勢力を小さく設定できる。この結果、全断熱効率や信頼性を広い運転範囲で高くできるという効果がある。
【００８３】
また、前記旋回スクロール部材３の鏡板３ａの背面中央部にある前記軸受保持部３ｓの底面には、前記シャフト給油孔１２ａからの吐出圧の油が入ってくるため、背面吐出圧領域９５となる（ここで、背面吐出圧領域９５は、旋回軸受３ｗの内径の領域である）。
【００８４】
しかも、その軸線方向から見た投影面積は、吐出室の軸線方向からみた投影面積とそれを囲む圧縮室の境界を形成する両スクロールラップの歯先面積の半分の和以下となっている。このような面積をもつ前記背面吐出圧領域９５とともにバイパス弁と一体化した吐出弁を設けているため、引き離し力における吐出圧の寄与を考慮する必要がなくなる。
【００８５】
よって、前記背面過吸込圧領域９９の圧力における過吸込圧値をより小さく設定できるため、全断熱効率及び信頼性を一層向上できるという効果がある。ここで、投影面積の例を、図２に示す。この図は、最内の圧縮室であるＡ１，Ａ２が吐出室Ａ３と連通する瞬間を示したものである。連通直後とみなすと、
Ａ１＋Ａ２＋Ａ３＋Ｋ２＋Ｋ３＋Ｓ２＋Ｓ３＋（Ｋ１＋Ｓ１）／２
が問題としている投影面積の最大値となる。また、連通直前とみなすと、
Ａ３＋（Ｋ３＋Ｓ３）／２
となり、問題としている投影面積の最小値となる。
【００８６】
ところで、前記圧縮室６と前記固定背面室６１を常につなぐように前記バイパス穴２ｅを四個設けたため、液圧縮が生じようとしても圧力が極端に上がる前に前記バイパス弁が開いて流体は前記固定背面室６１に排出されるため、ラップの損傷の危険性を回避し、信頼性を向上できるという効果がある。また、同時に過圧縮が抑制でき、圧力比の低い運転条件でも全断熱効率を高くできるという効果がある。また、吐出弁を設けたため、不足圧縮が回避でき、圧力比の高い運転条件でも全断熱効率を高くできるという効果がある。
【００８７】
また、吐出弁板とバイパス弁板を一体化した吐出バイパス一体化弁２３ｂを採用したので、位置決めが一回で済むため取り付けが容易になるとともに、弁の重なりの危険性を回避できるため、信頼性を高めることができるという特有の効果がある。図７，図８に示すように、弁を分けてもよい。この場合には、弁の形状が単純となり、弁作成時の歩留まり率が向上するという特有の効果がある。
【００８８】
次に、本発明を、非旋回スクロール部材がケーシングに対して固定された固定スクロール部材とし、旋回スクロール部材の鏡板の反圧縮室側である旋回背面に背面過吸込圧領域を設け、要求される運転圧力条件範囲で旋回スクロール部材のスクロール支持部材を主に前記旋回背面に設けたスラスト部材とした、すなわち旋回スクロール部材を旋回背面のスラスト部材に押し付けて、そのスラスト部材が軸線方向に可動な、横置き型のスラストリリース式スクロール圧縮機に実施した第二の実施例を、図１０及び図１１に基づいて説明する。図１０は圧縮機の縦断面図、図１１は圧力差制御弁の縦断面図である。
【００８９】
まず、構造を説明する。モータ室６２及び貯油室８０に関しては第一の実施例と同一なので説明は省略し、残りの部分について説明する。ここで、説明しない部分もあるがこれらは第一の実施例と同様である。
【００９０】
旋回スクロール部材３は、鏡板３ａのスクロールラップ３ｂが立設した面に旋回オルダム溝３ｇ，３ｈ（図示せず）が設けられ、その背面には旋回軸受３ｗを挿入した軸受保持部３ｓが設けられる。また、背面外周部にはスラスト面３ｄが配置されている。また、前記スクロールラップ３ｂは、中央側端部及び外周側端部を除いて、中央から外周へ向かうにつれて、厚さが減少する。
【００９１】
固定スクロール部材２は、スクロールラップ歯先面と同一面である非旋回基準面２ｕを設け、歯底には四個のバイパス穴２ｅが設けられる。ここでバイパス穴２ｅを四個設けた理由は、形成される全ての圧縮室６に常にバイパス穴を開口させるためである。また、中央近くには吐出穴２ｄが開口している。このバイパス穴２ｅと吐出穴２ｄには各々バイパス弁と吐出弁が設けられている。これらは、一体化した吐出バイパス弁２３ｂにより実現している。
【００９２】
また、オルダムリング５を前記旋回スクロール部材３と固定スクロール部材２の間に配置するため、固定オルダム溝２ｇ，２ｈ（図示せず）を設ける。また、歯底面の外縁側に吸込み掘込み２ｑを設け、そこに側面から吸込みパイプ５４を挿入するための吸込み穴２ｖを設ける。
【００９３】
さらに、固定スクロール部材２の外周に吐出ガスおよび油を流す複数個の流通溝２ｒを設ける。前記吐出バイパス一体弁２３ｂがバイパスねじ５０によってねじ止めされ、リテーナの役割を果たす中央カバー３５が挿入される。
【００９４】
これには、前記バイパス穴２ｅから抜けてきたガス及び吐出ガスの通路である穴が開いている。この中央カバー３５は、バイパス弁の開閉時の音を遮断する効果がある。そして、そのうえに断熱カバー３６がねじ止めされる。前記固定スクロールラップ２ｂは、旋回スクロ−ルラップ３ｂと同様に、中央から外周へ向かうにつれて、厚さが減少する。
【００９５】
吸込み側逆止弁２４は、弁板２４ａと弁軸２４ｃからなり、弁板２４ａの端部を丸めて軸受部を設け、その軸受部に弁軸２４ｃを挿入する。その弁軸２４の一端は前記固定スクロール部材２の前記吸込み掘込み２ｑ内にある穴に圧入または接着固定される。
【００９６】
スラスト部材９は、滑りスラスト軸受９ａ側の面の外縁部にストッパ部９ｆが突出し、その上面は非旋回基準面対向面９ｗとなっている。この結果、前記スラスト軸受９ａと前記非旋回基準面対向面９ｗが同一方向に平行に設けられるため、旋盤または研磨機でこの二面の距離を精度良く管理しながら加工が容易に行えるという特有の効果がある。
【００９７】
ここで、前記スラスト軸受９ａと前記非旋回基準面対向面９ｗの距離はスクロールラップの歯先と歯底の隙間を決める寸法の一つであるが、この寸法の精度を容易に出せるということより、量産時における性能や信頼性のばらつきの小さいスクロール流体機械を提供できるという特有の効果がある。また、その滑りスラスト軸受９ａ上に円形の油溝９ｇを設け、そこに、スラスト部材背面側から掘込んである差圧弁挿入穴９ｈへ抜ける吸込側導通路９ｃを開ける。このスラスト部材９は、軸方向回りに回転してもよいため、回転止めは不要となり、圧縮機の構造は簡単となり加工性が向上するという効果がある。
【００９８】
ここで、前記差圧弁挿入穴９ｈには、以下に述べる差圧制御弁１００を組み込む。まず、前記差圧弁挿入穴９ｈの底にあるばね位置決め突起９ｉに弁体100aを装着した差圧弁ばね１００ｃを装着し、弁シール面１００ｂを有する貫通した弁穴１００ｄを設けた円筒状の弁ケース１００ｅを前記差圧弁挿入穴９ｈに圧入または接着または溶接し、差圧制御弁１００を形成する。
【００９９】
このとき、前記差圧弁ばね１００ｃは圧縮され、前記弁体１００ａを前記弁シール面２ｊに押し付ける。この押付力は過吸込圧値を決定するため、これを決める寸法である前記弁穴２ｆの深さと前記弁体１００ａの厚さと前記差圧弁ばね１００ｃのばね定数及び自然長は精度良く管理しなければならない。
【０１００】
また、前記差圧弁挿入穴９ｈの内径を前記弁ケース１００ｅの外形よりも大きくし押付力が正規の値になるところでこの弁ケース１００ｅを接着して止める方法もある。この方法の場合には、上記した各部の寸法やばね定数の値を精度良く管理する必要がなくなるため量産性が向上するという効果がある。これら二通りの方法とも組み立て完了時には、前記差圧弁挿入穴９ｈと前記弁ケース１００ｅの間は完全にシールされている。
【０１０１】
スラストシール９７は、耐熱性のエンジニアリングプラスチックやばね材であるりん青銅板やステンレス板から形成され、前記スラスト部材９を押し上げる押し上げ面９７ａと背面溝９７ｂと外周シール部９７ｃと内周シール部９７ｄからなる。
【０１０２】
フレーム４は、外周部の前記固定スクロール部材２を取り付ける固定取付け面４ｂの内周側にスラスト溝４ｋが設けられる。外周面にはガスおよび油の流路となる複数の流通溝４ｈが設けられる。また、中央部には軸シール４ａと主軸受４ｍが設けられ、その主軸受４ｍの上端面はシャフトを受けるシャフトスラスト面となっている。その軸シール４ａと主軸受４ｍの間の空間に向かってフレーム側面から横穴４ｎが開口している。前記スラスト溝４ｋの底面からフレーム背面へ開けた圧力導入路４ｕ，４ｖが設けられ、そのスラスト溝４ｋに前記スラストシール９７を挿入する。この結果、前記スラストシール９７の背面にシール背面空間７３が形成される。
【０１０３】
オルダムリング５の一面に固定突起部５ａ，５ｂ（図示せず）が設けられ、下面には旋回突起部５ｃ，５ｄ（ともに図示せず）が設けられる。
【０１０４】
シャフト１２には内部にシャフト給油孔１２ａと主軸受給油孔１２ｂと軸シール給油孔１２ｃと副軸受給油孔１２ｉが設けられる。また、その上部には径の拡大したバランス保持部１２ｈがあり、その外周に円筒形状の外周部をもつシャフトバランス４９が圧入される。さらに偏心部１２ｆが設けられる。
【０１０５】
これらの構成要素を以下のように組み立てる。まず、前記スラスト溝４ｋに前記スラストシール９７を挿入した前記フレーム４の主軸受４ｍに前記シャフトバランス４９が圧入された前記シャフト１２を挿入し、前記ロータ１５を圧入または焼きばめする。さらに、前記スラスト部材９を前記スラストシール９７の前記押し上げ面９７ａ上に載せて前記フレーム４に装着する。
【０１０６】
一方、前記固定スクロール部材２の前記固定オルダム溝２ｇ，２ｈに前記オルダムリング５の固定突起部５ａ，５ｂを挿入し、さらに前記オルダムリング５の旋回突起部５ｃ，５ｄを前記旋回オルダム溝３ｇ，３ｈに挿入させて、前記固定スクロール部材３と前記オルダムリング５と前記旋回スクロール部材３を組み合わせる。この組み合わせ部の前記旋回軸受３ｗに前記シャフト１２の前記偏心部１２ｆを挿入させながら前記旋回スクロール部材３を前記スラスト部材９上に載せる。そして前記シャフト１２を廻しながら回転トルクの最小となる位置でカバーねじ５３で前記フレーム４に前記固定スクロール部材２を固定する。
【０１０７】
この時、前記スラスト部材９が前記固定クロール部材２に押し付けられ、前記非旋回基準面２ｕと前記非旋回基準面対向面９ｗが圧接した状態で、フレームスラスト面４ｒと前記スラスト部材９のスラスト背面９ｒの軸線方向の間隔が１０〜２０μｍとなるように設定することにより、前記旋回スクロール部材３と前記固定スクロール部材２の軸線方向における最大離間距離を規定する。また、前記旋回スクロール部材３の背面に旋回過吸込圧領域９９を設ける。その他の部分であるモータ室６２及び貯油室８０及び固定背面室６１は、前記した第一の実施例と同一であるため説明は省略する。
【０１０８】
次に動作を説明する。正規の圧縮動作時において、吐出室から固定背面室６１へ出た圧縮性ガス及び油の流れは、前記第一の実施例と同一であるため、スクロール部材及びフレーム内における動作を説明し、その他の説明は省略する。
【０１０９】
前記旋回スクロール部材３の背面に配置された前記スラスト部材９はその背面にある前記スラストシール９７により前記固定スクロール部材２側に押し付けられ、前記非旋回基準面対向面９ｗと前記非旋回基準面２ｕが圧接して、前記滑りスラスト軸受９ａの位置が決まっている。そこに、前記旋回スクロール部材３のスラスト面３ｄがのるため、軸線方向における前記旋回スクロール部材３の位置が決まる。この位置でスクロールラップの歯先歯底間の隙間が決まるため、それが適正になるように、前記滑りスラスト軸受９ａの位置を決める。
【０１１０】
ここで、前記スラストシール９７は、その背面にある前記シール背面空間７３内の吐出圧の圧縮性ガス及び油により、前記スラスト板４を前記固定スクロール部材２側に押す力を得ている。その前記シール背面空間７３内の吐出圧の圧縮性ガス及び油は、前記圧力導入路４ｕ，４ｖを通って前記モータ室６２から入ってくる。
【０１１１】
ところで、このスラストシール９７はエンジニアリングプラスチックやばね材といった剛性の低い素材でできているため、前記シール背面空間７３内の吐出圧により、前記外周シール部９７ｃや前記内周シール部９７ｄと前記シール溝４ｋの側面の隙間や前記押し上げ面９７ａと前記スラスト部材９の背面の隙間のシール性が完全となり、この部分での吐出系から吸込系への漏れを防止できる。よって、全断熱効率を向上できるという効果がある。
【０１１２】
また、前記圧力導入路４ｕは下方に設けられるため油中に開口し、もう一方の前記圧力導入路４ｖは上方に設けられるため圧縮ガス中に開口する。よって、前記圧力導入路４ｕにより、油が前記シール背面空間７３に入るため、油の表面張力により前記シール溝４ｋとの隙間に流入しそこのシール性を向上する効果がある。
【０１１３】
一方、不慮の衝撃力による前記スラスト部材９の前記固定スクロール部材２からの離間が生じ前記シール背面空間７３内の油や圧縮性ガスが外部へ押し出されても、圧縮性ガスが気体であるために、それが前記圧力導入路４ｖから前記シール背面空間７３に瞬時に入る。よって、前記スラスト部材９は短時間で前記固定スクロール部材２に再び接触し、両スクロール部材の歯先歯底間の隙間の拡大は短時間で回避されるため、性能の高い圧縮機を提供できるという特有の効果がある。
【０１１４】
前記旋回スクロール部材３は、前記スラスト部材９の上で、前記シャフト１２の回転に伴って旋回運動する。この時に、前記オルダムリング５により自転が防止される。この旋回運動により、両スクロール部材間に圧縮室６を形成し、圧縮運転を行う。ここで、前記旋回スクロール部材３にかかる引き離し力に対向して、その背面の前記背面過吸込圧領域９９に、吸込圧よりも一定値だけ高い圧力を導入するとともに、前記軸受保持部３ｓの底部の背面吐出圧領域９５に、吐出圧を導入して、引付力を付加することで、前記背面吐出圧領域９５の面積は、吐出弁がない場合に吐出系と連通して前記両鏡板間に挟まれた領域である吐出室の前記軸線方向から見た投影面積とその吐出室とそれを囲む圧縮室の境界を形成する両スクロールラップ部の歯先面積の半分を加えた面積の旋回スクロール部材３が一旋回する間の旋回角積分平均以下となっている。この引付力は、要求される運転範囲のほぼ全域において、引き離し力よりも小さくなるように設定する。
【０１１５】
このため、前記旋回スクロール部材３の支持部材は、その背面の前記スラスト部材９とする。前記背面吐出圧領域９５の吐出圧は、前記シャフト給油孔１２ａによって前記旋回軸受に供給する油により導入される。
【０１１６】
一方また、前記固定スクロール部材２の鏡板２ａには、制御バイパスとなるバイパス弁と吐出弁２３ｂが設けられる。このようにして、前記旋回スクロール部材３の引付力付加手段として、前記過吸込圧領域９９及び前記吐出圧領域９５を旋回背面に設け、制御バイパス及び吐出弁を設けたため、過吸込圧値を小さく設定でき、広い運転範囲で付勢力を小さく設定できる。この結果、全断熱効率や信頼性を広い運転範囲で高くできるという効果がある。
【０１１７】
次に、前記背面過吸込圧領域９９内の圧力の制御法について、以下に述べる。前記背面過吸込圧領域９９には、前記主軸受４ｍ及び前記旋回軸受３ｗの軸受隙間を介して吐出空間から油及びそこに溶けこんでいた圧縮性ガスが流入する。この圧縮性ガスや油は、前記スラスト部材９が前記固定スクロール部材２に押し付けられることにより、隙間のあいたスラスト部材背面と前記フレームスラスト面４ｒの間を通って、前記圧力差制御弁１００の開口穴である背面側導通路100rに至る。
【０１１８】
前記弁体１００ａの前記吸込側導通路９ｃ側の面には吸込圧がかかっているため、この弁体１００ａを押し付けている前記差圧弁ばね１００ｃの押付力に対応した圧力差だけ吸込圧よりも上昇したときに、前記弁体１００ａが移動し、前記吸込室６０に排出される。この結果、前記背面過吸込圧領域９９と前記吸込室６０の圧力差はほぼ一定となる。また、吐出圧の高い運転時に前記背面吐出圧領域の面積をもう少し大きくしたいが、旋回軸受の設計からこれが許されない場合には、前記差圧弁ばね１００ｃの材質を前記スラスト部材９や前記弁ケース100eよりも熱膨張率の高い材料としてもよい。
【０１１９】
一般的に、圧縮機の温度の高くなる運転条件では、吐出圧も高くなっているため、その時には、温度上昇に伴って前記差圧弁ばね１００ｃが伸びようとするが、ばねの全長は前記弁ケース１００ｅにより規制されているために、押付力が増大することになる。これにより、吐出圧の高い運転時のみ過吸込圧値が高くできることになる。よって、過吸込圧値を低く抑えたまま、その値では不足ぎみとなる吐出圧の高い条件時だけ旋回スクロール部材３の引付力を増大できるため、大半の条件における付勢力を低く抑制でき、大半の運転条件における全断熱効率及び信頼性が向上するという効果がある。これを第一の実施例に応用しても同様の効果を得る。
【０１２０】
この圧力差制御弁１００を通って前記吸込室６へ流入する圧縮性ガスの流れは、圧縮機の中で吐出系から吸込系へ短絡する流れであり、スクロールラップにおける内部漏れと同じものであるため、少なくすることが必要である。この例も第一の実施例と同様に、前記過吸込圧領域９９に圧力を導入する吐出背面流路が軸受隙間であることから、この流量は小さく、圧縮機の性能低下は生じない。一方、前記圧力差制御弁１００から排出される油は、前記油溝９ｇに入り前記滑りスラスト軸受９ａと前記スラスト面３ｄの間を潤滑する役割を持つ。
【０１２１】
ところで、前記スラスト部材９の軸線方向における移動可能距離を１０〜２０μｍと設定したため、それと同じ距離で、前記旋回スクロール部材３と前記固定スクロール部材２の軸線方向における最大離間距離を規定している。モータ起動時に、最大離間距離がこのような大きさであると、起動時に前記旋回スクロール部材３の旋回速度を、その時に許容される旋回スクロール部材の最高値、例えば、８０００rev／minにすると要求される運転域の最大の吸込圧まで十分に下げることができ、さらに、吐出圧を吸込圧よりも過吸込圧以上に上昇させることができる。
【０１２２】
この結果、前記モータ室６２から前記圧力導入路４ｕ，４ｖを通って吸込圧よりも過吸込圧以上に高くなった圧縮性ガス及び油が、前記シール背面空間７３に入ってくるため、前記外周シール部９７ｃと前記内周シール部９７ｄが広がって前記シール溝４ｋの側面と圧接してそこでのシール性を確実にするため、前記スラストシール９７は、前記スラスト板４に対して、前記固定スクロール部材２側に押す方向の力をかける。
【０１２３】
これは、すなわち、前記旋回スクロール部材３を前記固定スクロール部材２側に押す方向の力である。さらに、第一の実施例と同様にして、前記背面過吸込圧領域９９及び前記背面吐出圧領域９５に吸込圧よりも過吸込圧以上に高い圧力の圧縮性ガス及び油が入るため、前記旋回スクロール部材３を前記固定スクロール部材２に引き付ける手段となる。前者のスラストシール９７を押す力は、前記スラスト部材９の非旋回基準面対向面９ｗが前記非旋回基準面２ｕに圧接している通常の運転時にはスクロールラップの歯先歯底にはその力は働かないから、その圧接を確実にするために通常は必要な大きさよりもかなり大きめに設定している。
【０１２４】
この結果、前記スラスト部材９は、その非旋回基準面対向面９ｗが前記非旋回基準面２ｕに圧接するまで移動し、前記旋回スクロール部材３は前記固定スクロール部材２に正規の位置まで近づくことになる。よって、圧縮機自ら起動することが可能となり、使い勝手が向上するという効果がある。
【０１２５】
また、実働時のスクロールラップ変形でスクロールラップの歯先歯底間が圧接しようとしても、前記旋回スクロール部材３が前記スラスト部材９とともに移動するため、歯先歯底間が圧接せず、圧縮機を高信頼化できるという特有の効果がある。
【０１２６】
また、圧力比が非常に小さく、前記旋回スクロール部材３が前記スラスト部材９に与える付勢力が大きくなり、前記スラスト部材９を押す力と同程度になると、前記スラスト部材９が静止できずに、前記旋回スクロール部材３が傾いたり、前記固定スクロール部材２から離れるが、前記フレームスラスト面４ｒと前記旋回スクロール部材３の背面との間隔を１０〜２０μｍとして最大距離規定機構を設けたために、その傾き量や離間量が制限されて、高効率ではないが運転が可能となる運転を実現する運転条件の範囲を広域化できるという効果がある。
【０１２７】
また、なじみ性があり母材よりも表面が盛り上がるような表面被膜を、旋回スクロール部材３や固定スクロー部材２に被覆した場合でも、軸方向の盛り上がり量の合計が最大距離規定機構の許す最大距離よりも小さいときには前記スラスト部材３が部材２から離れることにより組み立てることができるという特有の効果がある。
【０１２８】
また、上部の前記圧力導入路４ｖの前記モータ室６２側の口を前記流通溝４ｈのうちで上部側のガスが通るものに開けてもよい。この場合、その前記流通溝４ｈ前記圧力導入路４ｖの口を開口した部分のガスの流速は非常に大きいため前記モータ室６２の圧力に比べて低くなる。よって、前記圧力導入路４ｕから前記シール背面空間７３に潤滑油が流入し、前記圧力導入路４ｖから流出するという油の流れが起こる。このため、旋回背面空間１１とのシールは潤沢に供給される潤滑油により良好に確保され、前記シール背面空間７３と吸込系との間の漏れが確実になくなり、全断熱効率が向上するという効果がある。
【０１２９】
また、四個の前記バイパス穴２ｅと吐出弁２ｄを設け、それらに吐出バイパス一体弁２３ｂを設けたので、液圧縮が生じようとしても圧力が極端に上がる前に前記バイパス弁２３が開いて流体は前記固定背面室６１に排出されるため、ラップの損傷の危険性を回避し、信頼性を向上できるという効果がある。また、同時に過圧縮や不足圧縮が抑制でき、圧力比によらず全断熱効率を向上できるという効果がある。
【０１３０】
また、前記シャフトバランス４９は外周が円形状であることから、前記シャフト１２の回転に伴う粘性ロスを低減できるという特有の効果がある。
【０１３１】
また、前記旋回スクロール部材３の前記鏡板３ａの歯底面および前記スクロールラップ３ｂの全表面や前記固定スクロール部材２の歯底面および前記スクロールラップ２ｂの全表面に、なじみ性と潤滑性を備えた表面被膜を設けてもよい。たとえば、浸硫窒化処理や燐酸マンガン被膜処理による表面被膜が考えられる。これにより、スクロールラップ３ｂ，２ｂの側面間および歯先歯底間の隙間を小さくしさらに前記スクロールラップ３ｂ，２ｂの接触部における摺動性を向上できるので、内部漏れが少なく摩擦ロスを小さくできる。この結果、圧縮機の性能を向上できるという特有の効果がある。また、なじむまで性能が若干低くなるため、この期間が長いと問題となる。
【０１３２】
もしも、このような表面被膜のなじみ前の厚さを、前記旋回スクロール部材３を前記固定スクロール部材２に押し付けたとき、前記スラスト面３ｄと前記非旋回基準面２ｕの間の距離が前記スラスト部材９の非旋回基準面対向面９ｗと滑りスラスト軸受９ａの間の距離よりも大きくし、かつ、仮に表面被膜を取り去った両スクロール部材２，３を互いに押し付けたとき、前記スラスト面３ｄと前記非旋回基準面２ｕの間の距離が前記スラスト部材９の非旋回基準面対向面９ｗと滑りスラスト軸受９ａの間の距離よりも小さくしたときには、なじみ始めでは、前記非旋回基準面２ｕと前記非旋回基準面対向面９ｗが接触せずに、スクロールラップの歯先と歯底が圧接することになる。
【０１３３】
そして、この時の力は、前記スラスト部材９を押し上げる力であるから非常に大きい。よって、なじみが急激に進行していく。そして、スクロール部材の母材同士は接触しないため、なじみは最後まで進行する。この結果、なじみに要する時間が短時間ですむため、性能の低い期間は短く、使い勝手が向上するという効果がある。
【０１３４】
もしも、表面被膜が、それを付けると元の母材の表面よりも盛り上がり、かつ、母材自身はそのままか侵食されてしまうような性質を持ったものであると、表面被膜を付けた後の前記旋回スクロール部材３を表面被膜を付けた後の前記固定スクロール部材２に押し付けたとき、前記スラスト面３ｄと前記非旋回基準面２ｕの間の距離が前記スラスト部材９の非旋回基準面対向面９ｗと滑りスラスト軸受９ａの間の距離よりも大きくし、かつ、表面被膜を付けない前の前記旋回スクロール部材３を表面被膜を付けない前記固定スクロール部材２に押し付けたとき、前記スラスト面３ｄと前記非旋回基準面２ｕの間の距離が前記スラスト部材９の非旋回基準面対向面９ｗと滑りスラスト軸受９ａの間の距離よりも小さくすれば、このような厚さにおける複雑な条件を満たすことになるため、寸法の管理をしやすくできるという特有の効果がある。
【０１３５】
なじませた後には、ラップの歯先歯底間においても、そこにある油や母材同士の接触により、付勢力の一部を受け持つ。このようにすると、摺動損失が多少増加してもそれ以上に内部漏れが抑制されて熱流体損失が低減し総合的には全断熱効率が向上するという特有の効果がある。
【０１３６】
また、前記オルダムリング５と摺動する前記オルダムリング摺動面２ｐや前記固定オルダム溝２ｇ，２ｈに同様の表面被膜を設けてもよい。これにより、前記旋回スクロール部材３と前記オルダムリング５の間の摩擦ロスも小さくできる。この結果、全断熱効率を向上できるという特有の効果がある。
【０１３７】
また、前記スラスト部材９の前記スラスト軸受面９ａに潤滑性を備えた表面被膜を設けてもよい。たとえば、浸硫窒化処理や燐酸マンガン被膜処理による表面被膜が考えられる。これにより、前記スラスト面と前記スラスト軸受面間の摺動性を向上できるので、そこでの摩擦ロスを小さくできる。この結果、全断熱効率を一層向上できるという特有の効果がある。なじみ性のある表面被膜のときには、被膜厚さを小さくする。たとえば、２〜３μｍとする。この結果、スラスト軸受面９ａのなじみがスクロールラップの歯先歯底間のなじみよりも早く完了するため、歯先歯底間のなじみ後の隙間を拡大することはない。
【０１３８】
また、前記スラスト部材９の前記非旋回基準面対向面９ｗになじみ性のある表面被膜を設けてもよい。たとえば、浸硫窒化処理や燐酸マンガン被膜処理による表面被膜が考えられる。前記スラスト部材９は回転可能に設定されているので、起動時等の付勢力が小さいときには、前記スラスト部材９がわずかながら回転して、前記非旋回基準面対向面９ｗと前記非旋回基準面２ｕの間にわずかな相対運動が生じる。この結果、前記非旋回基準面対向面９ｗ上の表面被膜が少しずつ削れるため、前記スラスト軸受面９ａが少しずつ固定スクロール部材２の方へ近づいていくため、不慮の原因で軸方向にラップ同士が圧接し隙間があいても、運転時間の経過とともにその隙間が狭くなり、性能が回復するという特有の効果がある。前記のなじみ性表面被膜の代わりにクリープ性の表面被膜を付けてもよい。その時には、前記スラスト部材が回転しなくても、時間の経過とともにその表面被膜の厚さが小さくなり、同様の効果が出る。
【０１３９】
また、前記スクロールラップ２ｂ，３ｂをインボリュート曲線で形成しても良い。これにより、スクロールラップの加工が容易となるので、圧縮機の加工性を向上できるという特有の効果がある。
【０１４０】
また、前記部材２と前記旋回スクロール部材３の材質を同様とし、前記ラップ２ｂの高さを前記旋回スクロールラップ３ｂの高さと３μｍ以内の精度で同一寸法に加工してもよい。この結果、運転時にスクロール部材２，３やスラスト部材９が変形しないと仮定すれば、旋回スクロール部材３の前記スラスト面３ｄの位置における鏡板３ａの厚さに対して前記スラスト部材９の前記スラスト軸受９ａと前記非旋回基準面対向面９ｗの距離の大きい分だけスクロールラップの旋回歯先と固定歯底の隙間および旋回歯底と固定歯先の隙間が３μｍ以内の精度で同じ寸法だけ確保される。つまり、その分だけ変形しても歯先と歯底が接触しないということになる。
【０１４１】
圧縮機はいろいろな条件下で運転されるため、スクロール部材２，３やスラスト部材９の変形量も一定ではなく、歯先と歯底間に隙間を設ける。部材２と旋回スクロール部材３が同様の材質である場合には、スクロールラップの旋回歯先と固定歯底の隙間および旋回歯底と固定歯先の隙間の二箇所の隙間は同じ寸法にしたほうがよいことから、旋回スクロール部材３の前記スラスト面３ｄの位置における鏡板３ａの厚さと前記スラスト部材９の前記スラスト軸受９ａと前記非旋回基準面対向面９ｗの距離を測定し、その差がスクロールラップの歯先歯底間の最適な隙間と同じになるような選択組み合わせを行うことにより、性能や信頼性のばらつきの少ない量産が可能となるという特有の効果がある。
【０１４２】
また、前記スラスト部材９に回転止めを設けてもよい。この場合には、前記差圧制御弁１００の位置が変化しないために、最適な位置に前記差圧制御弁１００を設けることができる。たとえば、前記背面過吸込圧領域９９に軸受から出た油が溜って前記バランスウエイト４９による撹拌損失が増大するような場合には、前記差圧制御弁１００を前記給油溝９ｇの一番下方に設ける。この結果、前記背面過吸込圧領域９９内に流入する油は重力によりその下方から溜ってくるが、そこに排出孔である前記差圧制御弁１００が開口しているため、効率的に油を前記背面過吸込圧領域９９から排出することができる。よって、前記バランスウエイト４９による撹拌損失は低減され、圧縮機の全断熱効率が向上するという特有の効果がある。
【０１４３】
なお、この実施例では、不慮の現象によりスクロール部材の歯先歯底間が圧接しても旋回スクロール部材の支持部材であるスラスト部材がリリースしてスクロールラップに大きな損傷を与えないために、スラスト部材が接軸線方向に可動なリリース構造としているが、このスラスト部材がフレームに固定されてリリースしない構造のときにも、リリース作用による効果以外の効果は同様である。
【０１４４】
次に、本発明を、非旋回スクロール部材を軸線方向に可動とし、その鏡板の反圧縮室側に吐出圧をかけて引付力を与え、その支持部材をフレームに固定されたストッパ部材とし、旋回スクロール部材の鏡板の反圧縮室側である旋回背面に背面過吸込圧領域を設け、要求される運転圧力条件範囲で旋回スクロール部材のスクロール支持部材を主に前記旋回背面に設けたフレームのスラスト面とした、すなわち旋回スクロール部材を前記非旋回スクロール部材に押し付けずに旋回背面で付勢力を受けた、横置き型の非旋回リリース式スクロール圧縮機に実施した第三の実施例を、図１２ないし図１６に基づいて説明する。図１２は圧縮機の縦断面図、図１３は圧力差制御弁の縦断面図、図１４は旋回スクロール部材の斜視図、図１５は非旋回スクロール部材の斜視図、図１６はストッパ部材の斜視図である。
【０１４５】
まず、構造を説明する。旋回スクロール部材３の支持部材が、その背面に固定配置されたフレーム４となり、その代わりに、非旋回スクロール部材が軸線方向に可動な構成となった以外は、前記第二の実施例と同様なので詳細な説明は省略する。
【０１４６】
旋回スクロール部材３は、鏡板３ａにスクロールラップ３ｂが立設し、その背面にはボス３ｃが設けられる。また、背面外周部にはスラスト面３ｄが配置されている。前記鏡板３ａの外周部にはオルダム突起部３ｅ，３ｆが突出し、そこには旋回オルダム溝３ｇ，３ｈが設けられる。さらに、前記鏡板３ａの外周部にはオルダム支持突起部３ｉ，３ｊが設けられる。前記スクロールラップ３ｂは、中央側及び外周側端部を除いて、中央から外周へ向かうにつれて、厚さが減少する。また、前記スクロールラップ３ｂのバランスを取るために、前記鏡板３ａの上面を直線上に切欠いたバランス切欠き部３ｋを設ける。
【０１４７】
ストッパ部材７の一段低くなっている面であるストッパ面７ｆに回転止め溝７ａ，７ｂが設けられ、その下面側には非旋回オルダム溝７ｃ，７ｄが設けられる。この回転止め溝７ａ，７ｂと非旋回オルダム溝７ｃ，７ｄは共通の側面を持っている。そのストッパ面を囲むように内周面である非旋回レール面７ｇが設けられる。
【０１４８】
非旋回スクロール部材２は、鏡板２ａにスクロールラップ２ｂが立設し、その背面の中央部にはシール突起部２ｃが立設している。この内部には中央付近に吐出穴２ｄと複数のバイパス穴２ｅが開いている。このバイパス穴２ｅ及び吐出穴２ｄにリード弁板である吐出バイパス一体弁２３ｂをバイパスねじ５０で固定する。また前記シール突起部２ｃの外部には均圧穴２ｎが開いている。前記鏡板２ａの圧縮室側面には回転止め２ｇ，２ｈが突出している。前記スクロールラップ２ｂは、中央側及び外周側端部を除いて、中央から外周へ向かうにつれて厚さが減少する。
【０１４９】
フレーム４は、外周部に前記ストッパ部材を固定するストッパ取付面４ｂ、その内側には掘り込まれたスラスト面４ｇが設けられる。その側面には、吸込穴４ｐが開けられる。そして、スラスト面４ｇに油溝４ｉが設けられ、そこに、モータ室側から掘込んである差圧弁挿入穴４ｉへ抜ける吸込側導通路４ｘを開ける。そして、その差圧弁挿入穴４ｉの側面から旋回背面室側面４ｊへ通じる背面側導通路４ｚが開口している。また、中央部には軸シール４ａと主軸受４ｍを設け、そのスクロール側にシャフトを受けるシャフトスラスト面４ｃを設ける。その軸シール４ａと主軸受４ｍの間の空間に向かってフレーム側面から横穴４ｎが開口している。外周面にはガスおよび油の流路となる複数の流通溝４ｈが設けられる。そして、そのうちの一個にはモータ線７７を通す。
【０１５０】
ここで、前記差圧弁挿入穴４ｗには、以下に述べる差圧制御弁１００を組み込む。まず一端に弁体１００ａを装着した差圧弁ばね１００ｃの他端を、前記差圧弁挿入穴４ｗの底にあるばね位置決め突起４ｙに圧入し、弁シール面１００ｂを有する弁掘り込み１００ｇを設けた円筒状の弁ケース１００ｅを前記差圧弁挿入穴９ｈに圧入または接着または溶接する。
【０１５１】
ここで、前記弁掘り込み１００ｇの底から通じるケース給油孔１００ｈを開口したケース溝１００ｉが、前記背面側導通路４ｚの開口部にくる。このようにして、圧力差制御弁１００を形成する。このとき、前記差圧弁ばね１００ｃは圧縮され、前記弁体１００ａを前記弁シール面１００ｂに押し付ける。この押付力は過吸込圧値を決定するため、第一及び第二の実施例と同様の方法で量産性を向上することができる。
【０１５２】
オルダムリング５の一面にストッパ突起部５ａ，５ｂが設けられ、もう一方の面には旋回突起部５ｃ，５ｄ（ともに図示せず）が設けられる。
【０１５３】
外周カバー２５には内周部上部にカバー押さえ２５ａ，内周部下部にリング溝２５ｂが設けられる。このリング溝２５には耐熱性で柔軟な材質のシールリング５１を挿入する。
【０１５４】
シャフト１２には内部にシャフト給油孔１２ａと主軸受給油孔１２ｂと軸シール給油孔１２ｃと副軸受給油孔１２ｉが設けられる。また、その上部には径の拡大した軸受保持部１２ｗがあり、そこには偏心した位置に旋回軸受１２ｑが圧入される。
【０１５５】
ロータ１５は積層鋼板１５ａに未着磁の永久磁石１５ｂを内蔵し、上面に上部バランスウエイト１５ｃを固定する。ここでこのバランスウエイト１５ｃを円筒形状にするためバランスウエイト１５ｃよりも比重の小さい材料でできた上部補正バランスウエイト１５ｅを上部バランスウエイト１５ｃに固定する。
【０１５６】
また、下面に下部バランスウエイト１５ｐを固定する。ここでこの下部バランスウエイト１５ｐを円筒形状にするため下部バランスウエイト１５ｐよりも比重の小さい材料でできた下部補正バランスウエイト１５ｆを下部バランスウエイト１５ｄに固定する。材料としてバランスウエイト１５ｃ，１５ｐを亜鉛または黄銅、補正バランスウエイト１５ｅ，１５ｆをアルミ合金としてよい。また、補正バランスウエイト１５ｅ，１５ｆを積層鋼板１５ａに直接固定してもよい。
【０１５７】
ステータ１６は積層鋼板１６ｂの外周部に圧縮性ガスや油の流路となる複数のステータ溝１６ｃが設けられている。ところで、このステータ溝１６ｃの代わりに前記積層鋼板１６ｂの内部に横穴を開けてもよい。
【０１５８】
これらの構成要素を以下のように組み立てる。まず、前記フレーム４の主軸受４ｍにシャフト１２を挿入しロータ１５を固定する。次に、前記旋回スクロール部材３を、前記ボス３ｃを前記旋回軸受１２ｑに挿入し、前記スラスト面３ｄをフレーム４の前記スラスト面４ｇに載せて、組み込む。この時、旋回スクロール部材３の背面には背面過吸込圧領域９９が形成される。
【０１５９】
次に、前記オルダムリング５を、前記旋回オルダム溝３ｇ，３ｈに前記旋回突起部５ｃ，５ｄを挿入するようにして、前記鏡板３ａのスクロールラップ側に載せる。次に、前記ストッパ部材７を、前記非旋回オルダム溝７ｃ，７ｄに前記固定突起部５ａ，５ｂを挿入するようにしてフレーム上面に載せる。この時、旋回スクロール部材３の周囲には吸込み室６０が形成される。
【０１６０】
さらに、前記非旋回スクロール部材２を、前記回転止め溝７ａ，７ｂに前記回転止め２ｇ，２ｈを挿入するようにして、前記ストッパ面７ｆに載せる。このとき、前記非旋回スクロール部材２の外周と前記非旋回レール面７ｇの内周は直径差にして５μｍ程度の隙間ばめにする。
【０１６１】
次に、外周カバー２５を、前記シール突起部２ｃの外周面にリング溝２５ｂ内に配置した前記シールリング５１が摺動するようにして、前記ストッパ部材２５に載せる。このとき、この外周カバー２５の内周部にある前記カバー押さえ25ａは、中央カバー２４が前記シール突起部２ｃの内周から外れることを防止する。以上のように各要素を組み込んだ上で、前記シャフト１２か前記ロータ１５を回しながら、カバーねじ５３により前記ストッパ部材７及び前記外周カバー２５を前記フレーム４に固定する。この時、前記非旋回スクロール部材３と前記外周カバー２５の間に、上面室１０が形成される。
【０１６２】
次に、予め前記ステータ１６が焼きばめまたは圧入されている前記円筒ケーシング３１へ、上記の組立部を挿入して前記フレーム４の側面にタック溶接を行う。そして、吸込みパイプ５４を前記吸込み穴４ｐに挿入し固定する。次に、予めハーメチック端子２２が溶接されている上ケーシング２０を、そのハーメチック端子２２の内部側端子へ前記モータ線７７を装着して溶接する。この時、前記外周カバー２５の上部には非旋回背面室６１が形成される。
【０１６３】
次に、球面軸受７２を装着し給油管７１が溶接されている軸受ハウジング７０を軸受支持板１８中央に固定し、前記球面軸受７２の円筒穴に前記シャフト１２の端部を挿入するようにして、前記軸受支持板１８を前記円筒ケーシング３１に挿入固定する。この時、前記フレーム４と前記軸受支持板１８との間にはモータ室６２が形成される。そして、前記円筒ケーシング３１に吐出管５５が上部に溶接された底ケーシング２１を溶接し、貯油室８０を形成する。この状態で、前記ステータ１６に電流を流し、前記ロータ１５内部の永久磁石１５ｂを着磁し、モータ１９を形成する。最後に、潤滑油５６を入れる。
【０１６４】
次に動作であるが、圧縮性ガス及び油の流れは、前記第二の実施例と同一であるため、説明は省略する。さらに、非旋回スクロール部材がリリースする点は、第二の実施例におけるスラスト部材がリリースする動作と同様であるので、これも省略する。
【０１６５】
この例では、前記旋回保持部１２ｆは円筒形状であることから、前記旋回保持部１２ｆの回転に伴う粘性ロスを一層低減できるという本実施例特有の効果がある。
【０１６６】
また、前記中央カバー２４および前記外周カバー２５は、その下部にガスの層を形成するため、前記上面室６１内の高温の吐出ガスからの熱が前記圧縮室６へ伝わることを防止するという本実施例特有の効果がある。さらに、前記中央カバー２４および前記外周カバー２５は、前記吐出リリース一体弁２３ｂの開閉に伴う衝撃音を遮断するという本実施例特有の効果がある。
【０１６７】
また、前記中央カバー２４を鏡板２ａの材質よりも熱膨張率が大きい材質とし、中央カバー２４の外周と前記シール突起部２ｃの内周を最大１０μｍ程度の隙間ばめとしてもよい。この場合、運転時の温度上昇で前記中央カバー２４が膨張して、前記シール突起部２ｃを拡張する方向に変形する。その結果、前記鏡板２ａの上面がその下面と比較して相対的に伸びるため、鏡板２ａが上に凸の変形を起こす。よって、スクロールラップ中央部の高温によるそこでのラップ歯先歯底間の接触を回避でき、圧縮機の高効率化，高信頼性化を実現できるという特有の効果がある。例えば、前記フロートスクロール部材２を鋳鉄製、前記中央カバー２４を黄銅製または亜鉛製またはアルミ合金製特にシリコン含有量の１０〜３０％程度のヤング率の大きいアルミ合金製とすればよい。
【０１６８】
また、給油パイプ７１の先端を導油孔１８ａの反対側に設けたため、圧縮ガスが給油パイプ７１の中に入る危険性がなくなるため、信頼性を向上できるという効果がある。
【０１６９】
また、吐出管の口を上部に開けたため、貯油室８０内で泡立った油が吐出されるのを抑制し、吐出油量の少ない信頼性の高い圧縮機を提供できるという効果がある。
【０１７０】
次に、本発明を、非旋回スクロール部材を軸線方向に可動とし、その鏡板の反圧縮室側に背面過吸込圧領域を設けて、要求される運転圧力条件範囲で非旋回スクロール部材のスクロール支持部材を旋回スクロール部材とした、すなわち非旋回スクロール部材を旋回スクロール部材に押し付けた、縦置き型の非旋回フロート式スクロール圧縮機に実施した第四の実施例を、図１７ないし図２２に基づいて説明する。図１７は圧縮機の縦断面図、図１８は圧力差制御弁の縦断面図、図１９は圧力隔壁を取り除いた圧縮機上面図、図２０は非旋回スクロール部材の中央部上面図、図２１は吐出弁とバイパス弁が一体化した吐出バイパス一体弁の平面図、図２２はリテーナの平面図である。
【０１７１】
まず、構造を説明する。
【０１７２】
旋回スクロール部材３は、鏡板３ａにスクロールラップ３ｂが立設し、その背面には旋回オルダム溝３ｇ，３ｈと旋回軸受３ｗを圧入した軸受保持部３ｓとスラスト面３ｄが配置されている。
【０１７３】
非旋回スクロール部材２は、鏡板２ａにスクロールラップ２ｂが立設し、その背面の中央部に中央台部２ｗを設け、その上面には吐出穴２ｄと複数のバイパス穴２ｅが開いている。このバイパス穴２ｅ及び吐出穴２ｄにリード弁板である吐出バイパス一体弁２３ｂとリテーナ２３ａをバイパスねじ５０で固定する。そして、その周囲にはシール溝２ｓを設ける。また、背面外周近くには外周突起部２ｔが設けられ、前記中央台部２ｗとの間に背面凹部２ｘを設ける。
【０１７４】
そして、この背面凹部２ｘの周辺部付近に差圧挿入穴２ｚを掘り込み、その底からスクロールラップ側の吸込室となる外周部へ吸込側導通路２ｙを開ける。その差圧挿入穴２ｚの底にはばね位置決め突起２ｌを設ける。ここで、前記差圧弁挿入穴２ｚには、以下に述べる圧力差制御弁１００を組み込む。
【０１７５】
まず、上端に弁体１００ａを装着した差圧弁ばね１００ｃを前記差圧弁挿入穴２ｚの底にあるばね位置決め突起２ｌに圧入し、弁シール面１００ｂを有する弁掘り込み１００ｇを設けた円筒状の弁ケース１００ｅを、前記差圧弁挿入穴２ｚに圧入または接着または溶接する。このようにして、差圧制御弁１００を形成する。このとき、前記差圧弁ばね１００ｃは圧縮され、前記弁体１００ａを前記弁シール面１００ｂに押し付ける。この圧力差制御弁の量産性を高めるために、前記した第一ないし第三の実施例と同様の方法を用いてもよい。
【０１７６】
フレーム４には、外周部に前記非旋回スクロール部材２を板状のスクロール取り付けばね７５を介して取り付ける突起した三箇所のスクロール取付部４ｑとその内側に滑りスラスト軸受４ｇとフレームオルダム溝４ｅ，４ｆが設けられる。そして、その外周部には、複数個の吸込溝４ｒが設けられる。また、滑りスラスト軸受４ｇには環状や径方向に直線状の油溝４ｉが設けられる。また、中央部には軸シール４ａと主軸受４ｍを設け、そのスクロール側にシャフトを受けるシャフトスラスト面４ｃを設ける。このフレーム４の上面の一番低い部分からフレーム下面に抜ける油排出路４ｓを設ける。前記軸シール４ａと前記主軸受４ｍの間の空間に向かってフレーム側面から横穴４ｎが開口している。
【０１７７】
オルダムリング５の一面にフレーム突起部５ａ，５ｂが設けられ、もう一方の面には旋回突起部５ｃ，５ｄ（ともに図示せず）が設けられる。
【０１７８】
圧力隔壁７４には、中央部に吐出開口部７４ｃと内周部下部に内周シール溝７４ａと下面中央付近に外周シール溝７４ｂが設けられる。この二個のシール溝の間の下面と上面を連通する絞りを伴う吐出背面流路７４ｄを設ける。ここでは、微小な径の穴を有する別ピースを圧入して形成する。
【０１７９】
シャフト１２には内部にシャフト給油孔１２ａと主軸受給油孔１２ｂと軸シール給油孔１２ｃと副軸受給油孔１２ｉが設けられる。また、その上部には径の拡大した軸受保持部１２ｗがあり、ここに、シャフトバランス４９が圧入される。更にその上部には偏心部１２ｆがある。
【０１８０】
ロータ１５及びステータ１６は、前記第一の公知例と同一であるため説明は省略する。
【０１８１】
これらの構成要素を以下のように組み立てる。まず、前記フレーム４の前記主軸受４ｍに前記シャフト１２を挿入し前記ロータ１５を固定する。次に、前記オルダムリング５を、前記フレーム４の前記フレームオルダム溝４ｅ，４ｆに前記オルダムリング５の前記フレーム突起部５ａ，５ｂを挿入するようにして、装着する。次に、前記旋回スクロール部材２を、シャフト１２の偏心部１２ｆに前記旋回軸受３ｗを挿入し、前記オルダムリング５の前記旋回突起部５ｃ，５ｄに前記旋回オルダム溝３ｇ，３ｈを挿入し、前記フレーム４の前記滑りスラスト軸受４ｇに前記スラスト面３ｄを載せて、組み込む。
【０１８２】
次に、あらかじめスクロール取り付けばね７５を三本のばね取付ねじ５５でねじ止めした前記非旋回スクロール部材２を、スクロールラップが噛み合わさるようにして前記フレーム４のフレーム取付部４ｑの上面に載せる。以上のように各要素を組み込んだ上で、前記シャフト１２か前記ロータ１５を回しながら、カバーねじ５３により前記非旋回スクロール部材２を前記フレーム４に固定する。
【０１８３】
次に、予め前記ステータ１６が焼きばめまたは圧入され、前記吸込みパイプ５４と前記軸受支持板１８とハーメチック端子２２が溶接されている前記円筒ケーシング３１へ、上記の組立部を挿入して前記フレーム４の側面にタック溶接を行う。そして、そのハーメチック端子２２の内部側端子へ前記モータ線７７を装着し、前記ロータ１５と前記ステータ１６によってモータ１９を形成する。
【０１８４】
次に前記軸受支持板１８の中央部の穴から出た前記シャフト１２の一端が軸受ハウジング７０に装着した球面軸受７２の円筒穴に挿入されるように前記軸受ハウジングを組み込み、前記シャフト１２の回転トルクを検出しながら軸受ハウジング７０の位置を調整してその回転トルクが最小になる位置で前記軸受ハウジング７０を前記軸受支持板１８にスポット溶接する。その軸受ハウジング７０の下面に前記シャフト給油孔１２ａに給油するように給油ポンプ５６が設けられる。また、この時、前記フレーム４と前記軸受支持板１８との間にはモータ室６２が形成される。そして、前記円筒ケーシング３１に底ケーシング２１を溶接し、貯油室８０を形成する。
【０１８５】
次に、前記圧力隔壁７４の前記内周シール溝７４ａと前記外周シール溝７４ｂに各々内周シール５７と外周シール５８を挿入しながら、前記円筒ケーシング３１に被せる。この時、前記非旋回スクロール部材２の上面の前記内周シール５７と前記外周シール５８の間に前記非旋回スクロール部材２の背面過吸込圧領域９９が設けられる。そして、吐出管５５が上部に溶接された上ケーシング２０を、更にその上に被せて、溶接する。
【０１８６】
この時、前記非旋回スクロール部材２の上面の前記内周シール５７の内側の領域が、前記非旋回スクロール部材２の背面吐出圧領域９５となる。そしてこの面積を、吐出弁がない場合に吐出系と連通して前記両鏡板間に挟まれた領域である吐出室の前記軸線方向から見た投影面積とその吐出室とそれを囲む圧縮室の境界を形成する両スクロールラップ部の歯先面積の半分を加えた面積の旋回スクロール部材が一旋回する間の旋回角積分平均よりも小さくする。そして、前記圧力隔壁７４と前記上ケーシング２０の間に非旋回背面室６１が形成される。
【０１８７】
次に、球面軸受７２を装着している軸受ハウジング７０を中央に固定し、前記球面軸受７２の円筒穴に前記シャフト１２の端部を挿入するようにして、前記軸受支持板１８を前記円筒ケーシング３１に挿入固定する。この状態で、前記ステータ１６に電流を流し、前記ロータ１５内部の永久磁石１５ｂを着磁し、モータ１９を形成する。最後に、潤滑油を入れる。
【０１８８】
次に、動作を説明する。
【０１８９】
前記吸い込みパイプ５４から前記吸込室６０へ吸い込まれたガスは、前記旋回スクロール部材３の旋回運動により前記圧縮室６内で圧縮され、前記吐出孔２ｄより前記非旋回スクロール部材２の上部の前記非旋回背面室６１に吐出される。そのガスは、一旦前記モータ室６２に入ってモータ冷却とガス内に含まれる潤滑油を分離した上で前記吐出パイプ５５より圧縮機外部へ出る。ここで、吐出パイプ５５を前記吐出穴２ｄの軸線からずらせた位置に持ってきてもよい。この時には、前記非旋回背面室に吐出ガスが一旦出るために吐出ガスの吐出脈動が抑制されるという特有の効果がある。
【０１９０】
前記非旋回スクロール部材２は、前記圧縮室６内部のガス圧により前記旋回スクロール部材３２から離間する方向の引き離し力を受けるが、前記背面過吸込圧領域９９と前記背面吐出圧領域９５からの圧力による引付力により、前記旋回スクロール部材３に押し付けられる。よって、非旋回スクロール部材２の付勢力は前記旋回スクロール部材から与えられる。一方、前記旋回スクロール部材３には引付力はなく、旋回背面の滑りスラスト軸受により付勢力を得ている。この結果、スクロール部材の歯先と歯底の隙間は拡大せず圧縮動作を持続することができる。
【０１９１】
ここで、前記背面過吸込圧領域９９の圧力制御法は、まず、絞りを伴う前記吐出背面流路７４ｄにより吐出系から吐出圧を導入し、前記差圧制御弁１００により、圧力を制御する。これは、前記した第一ないし第三の実施例で軸受を通ってきた圧縮性ガス及び油により圧力導入を行っていた点が異なるだけである。これにより、前記過吸込圧領域９９への圧力導入のみを考えた設計ができるため、最適設計が可能となる。また、バイパス弁及び吐出弁も前記実施例と同様に設けているため、これらの、組み合わせにより、広い運転範囲で全断熱効率及び信頼性の向上した圧縮機を提供できるという効果がある。
【０１９２】
圧縮機の底に溜っている油は、前記給油ポンプ５６により、前記シャフト給油孔１２ａを通って前記旋回軸受１２ｃに給油される。また、前記横給油孔１２ｂを経由して前記主軸受４ａに給油される。その油は、前記旋回背圧室１１に入った後に、一部は前記油溝４ｉを通って滑りスラスト軸受４を潤滑しつつ前記吸込室６０に入り、その他は、前記油排出路４ｓを通って、モータ室６２に入り、圧縮機の底に戻る。
【０１９３】
また、前記圧力隔壁７４は、その下部にガスの層を形成するため、前記非旋回背面室６１内の高温の吐出ガスからの熱が前記圧縮室６へ伝わることを防止するという本実施例特有の効果がある。
【０１９４】
ところで、前記背面過吸込圧領域９９への圧力導入法として、前記吐出背面流路７４ｄを設ける代わりに、前記内周シール５７に微小な溝を設けたりしてシール性を低下させてそこを通る前記非旋回背面室６１からの漏れ込み流れを利用してもよい。また、内周シール５７を廃止して、前記内周シール溝７４ａを微小な隙間とし、絞り流路としてもよい。
【０１９５】
また、オルダムリング５を前記した第二や第三の実施例のように、非旋回スクロール部材２と旋回スクロール部材３の間に設けてもよい。また、給油ポンプ５６でなく、遠心力を用いた給油法でもよい。また、吐出弁とバイパス弁を別体としてもよい。この時には、吐出弁とバイパス弁をべつの厚さや材質にできるため、最適な設定にできるという特有の効果がある。
【０１９６】
次に、本発明を、横置き型の旋回フロート式スクロール圧縮機に実施した第五の実施例を、図２３に基づいて説明する。圧力差制御弁１００の弁キャップが弾性を有するばね弁キャップ１００ｙとなり、それを固定するキャップ押え100xを設ける以外は、第一の実施例と同一であるため、その箇所以外の説明は省略する。吐出圧が高い運転時には、弁キャップにばね性を持たせたため、ばね弁キャップ１００ｙは押されて弁穴２ｆの方へ変位する。
【０１９７】
よって、差圧弁ばね１００ｃが押し縮められて、弁体１００ａが弁シール面２ｊへ押し付ける力が増大する。よって、過吸込圧値が大きくなる。背面吐出圧領域９５の軸線方向における投影面積が、旋回軸受の設計により、最適な値よりも小さくなるとき、吐出圧の大きい運転条件では、過吸込圧値を大きくする必要が生じる。このような、吐出圧の増大につれて過吸込圧値が大きくなると、吐出圧の小さい条件下でも過大な過吸込圧値とならず、広い運転範囲において全断熱効率及び信頼性を一層向上できるという効果がある。
【０１９８】
次に、本発明を、横置き型の旋回フロート式スクロール圧縮機に実施した第六の実施例を、図２４に基づいて説明する。圧力差制御弁１００を、これまでの実施例と異なり、圧縮機の軸線方向に垂直な方向に設ける以外は、第一の実施例と同一であるため、その箇所以外の説明は省略する。横形弁キャップ１００ｑの外周には導入溝１００ｓを設け、その導入溝１００ｓの位置で横形弁キャップ100qを貫通する穴と弁シール面の中央から開いてその貫通穴に交差する穴からなる弁導入路１００ｒを設ける。この横形弁キャップ１００ｑを弁穴２ｆに挿入すると前記導入溝１００ｓの位置に背面導入路２ｍがくるため、背面過吸込圧領域の圧力が弁体１００ａにかかることになる。
【０１９９】
また、差圧弁ばね１００ｃの下端を吸込溝２αに通じるばね掘込み２ｆ２に挿入し、ばねの水平面内の移動を防止している。このばね掘込み２ｆ２と吸込溝２αの連通部が第一の実施例の吸込側導通路の役割を果たす。第一の実施例と比較して、差圧弁ばね１００ｃの自然長を大きくとれるため、ばね定数を小さくし押縮め量を大きくとって所定の押付力で弁体１００ａを弁シール面に押し付けることが可能になる。
【０２００】
この場合、押縮め量の精度が低くても過吸込圧値の設定値はその目標値からあまりずれないので、量産時に過吸込圧値のばらつきを小さくできるため、性能のばらつきを小さくできるという特有の効果がある。また、弁体１００ａが移動して開口しても差圧弁ばねが押す力はあまり変化しないため、圧力差制御弁１００が開口していても制御の目標値は過吸込圧値に極めて近くなり、過吸込圧値の制御の精度を高めることができるという特有の効果がある。
【０２０１】
次に、本発明を、横置き型の旋回フロート式スクロール圧縮機に実施した第七の実施例を、図２５及び図２６に基づいて説明する。弁体を円筒形の円筒弁体１００ｍとする以外は、第一ないし第六の実施例と同一であるため、この円筒弁体１００ｍ以外の説明は省略する。その外周は弁穴の内周と隙間ばめとなっており、円筒弁体１００ｍは弁穴の軸方向に垂直な軸まわりにほぼ回転不可能となっている。
【０２０２】
よって差圧弁ばね１００ｃはその軸線に沿って伸び縮みし座屈はおこらないため、精度良く過吸込圧値を設定できるという特有の効果がある。ここで、前記円筒弁体１００ｍの外周には複数の外周溝１００ｐが設けられ、弁シール面を通ったガス及び油の通り道となる。この外周溝１００ｐは一本でももちろん良い。
【０２０３】
次に、本発明を、横置き型の旋回フロート式スクロール圧縮機に実施した第八の実施例を、図２７に基づいて説明する。外周部に外周溝がない円筒形の円筒弁体１００ｘとし、弁キャップ１００ｑを第一の実施例のようなプレス成形して作る形とし、吸込側導通路２ｉを弁穴の側面部に開口する以外は、第六の実施例と同一であるため、これらの相違箇所以外の説明は省略する。円筒弁体１００ｘの外周は弁穴の内周と隙間ばめとなっており、円筒弁体１００ｘは弁穴の軸方向に垂直な軸まわりにほぼ回転不可能となっている。
【０２０４】
よって差圧弁ばね１００ｃはその軸線に沿って伸び縮みし座屈はおこらないため、精度良く過吸込圧値を設定できるという特有の効果がある。この圧力差制御弁の制御を行っている状態は、図２７のように円筒弁体１００ｘの上面が前記吸込側導入路２ｉの位置にきたときであり、これまでの実施例と異なり、弁は弁シール面と衝突したりすることはない。
【０２０５】
よって、弁がシール面をたたく時に出る衝撃音がなく、騒音が小さくなるという特有の効果がある。さらに、シール面等の摩耗の問題もなく、信頼性も高くなる。また、円筒弁体１００ｘの先端に油溜め１００ｔを設けたので、円筒弁体１００ｘが前記弁キャップ１００ｑと衝突する時、例えば、停止時や起動時の不安定時などにそこの油が衝撃をやわらげる役目を担い、騒音を低減するという特有の効果がある。また、前記吸込側導通路２ｉを加工しやすくするために吸込溝の外周の角度を斜めにした。
【０２０６】
次に、本発明を、横置き型の旋回フロート式スクロール圧縮機に実施した第九の実施例を、図２８に基づいて説明する。弁体の上下に差圧弁上ばね１００ｕと差圧弁下ばね１０ｃを設けた以外は、第八の実施例と同一であるため、構造の説明は省略する。円筒弁体１００ｙの両側にばねがあるため、弁体と弁キャップ１００ｑまたは弁穴の底と衝突することはなくなり、弁がシール面をたたく時に出る衝撃音がなく、騒音が小さくなるという特有の効果がある。
【０２０７】
さらに、シール面等の摩耗の問題もなく、信頼性も高くなる。さらに、弁体と差圧弁ばねはガス圧がかからなくても常に押し付けあっているため、弁体と差圧弁ばねが分離するという危険性がなく信頼性が高くなるという特有の効果もある。また、この場合、前記差圧弁上ばね１００ｕと前記差圧弁下ばね１００ｃの巻く向きを逆にするとよい。つるまきばねは伸び縮みによりその軸方向においてわずかな回転を生じる。前記円筒弁体１００ｙが動くとこれらのばねは一方が縮み他方が伸びるため、巻き方向を逆にすると、つねに同じ向きに回転しようとするため、弁体をねじるような力が働かず、前記円筒弁体１００ｙは安定な姿勢を保ったまま回転のみ起こることになる。この回転により、弁体外周に油が供給され、摺動抵抗を下げるとともに、シール性を向上するという特有の効果もある。
【０２０８】
最後に、本発明を、横置き型の旋回フロート式スクロール圧縮機に実施した第十の実施例を、固定スクロール部材の図２９に基づいて説明する。吸込側導通路２ｉの弁穴側開口部に内周溝２ｆ３を設けた以外は、第九及び八の実施例と同一であるため、構造の説明は省略する。これにより、吸込側導通路２ｉの加工角度の誤差の影響を受けずに弁体がどこまで下がると圧力差制御弁が開くかを明確にできるため、過吸込圧値の設定を精度良く行うことができるという特有の効果がある。
【０２０９】
なお、ここで述べた第五ないし第十の実施例の内容は、背面過吸込圧領域を設けるスクロール圧縮機であれば採用できる内容であり、吐出弁やバイパス弁の有無にかかわらない。
【０２１０】
【発明の効果】
本発明によれば、広範囲な圧力運転範囲において、全断熱効率及び信頼性が高く、使い勝手の良いスクロール圧縮機を提供できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一の実施例である圧縮機の縦断面図。
【図２】第一の実施例の吐出圧のかかる領域の説明図。
【図３】第一の実施例の固定スクロール部材の反スクロールラップ側からの平面図。
【図４】第一の実施例の固定スクロール部材のスクロールラップ側からの平面図。
【図５】第一の実施例の吐出弁とバイパス弁が一体となった弁板の平面図。
【図６】第一の実施例のバイパス弁板のリテーナの平面図。
【図７】第一の実施例に類似した実施例の吐出弁とバイパス弁が一体となった弁板の平面図。
【図８】第一の実施例に類似した実施例のバイパス弁板の平面図。
【図９】第一の圧力差制御弁（図１のＰ部）の縦断面図。
【図１０】第二の実施例の圧縮機の縦断面図。
【図１１】第二の実施例の圧力差制御弁（図１０のＰ部）の縦断面図。
【図１２】第三の実施例の圧縮機の縦断面図。
【図１３】第三の実施例の圧力差制御弁（図１２のＰ部）の縦断面図。
【図１４】第三の実施例の旋回スクロール部材の斜視図。
【図１５】第三の実施例の非旋回スクロール部材の斜視図。
【図１６】第三の実施例のストッパ部材の斜視図。
【図１７】第四の実施例の圧縮機の縦断面図。
【図１８】第四の実施例の圧力差制御弁（図１７のＰ部）の縦断面図。
【図１９】第四の実施例の圧力隔壁を取り除いた圧縮機上面図。
【図２０】第四の実施例の非旋回スクロール部材の中央部上面図。
【図２１】第四の実施例のバイパス弁の上面図。
【図２２】第四の実施例のリテーナの上面図。
【図２３】第五の実施例の圧力差制御弁（図１のＰ部）の縦断面図。
【図２４】第六の実施例の圧力差制御弁の縦断面図。
【図２５】第七の実施例の圧力差制御弁の縦断面図。
【図２６】第七の実施例の弁体の斜視図。
【図２７】第八の実施例の圧力差制御弁の縦断面図。
【図２８】第九の実施例の圧力差制御弁の縦断面図。
【図２９】第十の実施例の圧力差制御弁の弁穴の縦断面図。
【符号の説明】
２…非旋回スクロール部材（固定スクロール部材）、２ｅ…バイパス穴、３…旋回スクロール部材、４…フレーム、９…スラスト部材、２３ｂ…吐出バイパス一体弁、６０…吸込室、９５…背面吐出圧領域、９６…吐出室、９９…背面過吸込圧領域、１００…圧力差制御弁。
Claims (3)
- 鏡板とそれに立設する渦巻き状のスクロールラップを備えそのスクロールラップの立設する方向である軸線方向に垂直な面内を自転せずに旋回運動する旋回スクロール部材と、鏡板とそれに立設する渦巻き状のスクロールラップを備え少なくとも前記軸線方向に垂直な面内の方向における運動が規制される非旋回スクロール部材と、前記旋回スクロールと前記非旋回スクロール部材とを噛み合わせてそれらスクロール部材の間に閉塞して容積が縮小する圧縮室と、その圧縮室側の流体の圧力による前記両スクロール部材の鏡板を引き離す向きの引き離し力に対抗して前記両スクロール部材の鏡板を引き付ける向きの引付力を前記旋回スクロール部材と前記非旋回スクロール部材とにかける引付力付加手段と、流体を前記圧縮室に導入する吸込系と、前記圧縮室内で加圧した流体を外部へ導出する吐出系とを有し、前記旋回スクロール部材における前記引付力付加手段の少なくとも一部は、前記旋回スクロール部材の鏡板の反圧縮室側の面である旋回背面に、前記吸込系内の圧力である吸込圧より大きい圧力をかける背面過吸込圧領域を設けるとともに前記吐出圧もしくはほぼ吐出圧をかける背面吐出圧領域を設けたスクロール圧縮機において、
前記圧縮室内で加圧した流体が吐出圧になると流体を吐出する吐出弁を設け、前記背面吐出圧領域の面積を、前記両鏡板間に挟まれた領域である吐出室の前記軸線方向から見た投影面積と、その吐出室とそれを囲む圧縮室の境界を形成する両スクロールラップ部の歯先面積の半分とを加えた面積の前記旋回スクロール部材が一旋回する間の旋回角積分平均よりも小さくすることを特徴とするスクロール圧縮機。 - 請求項１において、前記圧縮室の圧力が前記吐出系内の圧力である吐出圧よりも高い時に前記圧縮室と前記吐出系を連通する制御バイパスを設けたスクロール圧縮機。
- 請求項２において、前記吐出系とその背面過吸込圧領域の間に設けた絞りを伴う吐出背面流路とその背面過吸込圧領域と前記吸込系の間の背面吸込流路とその背面吸込流路中に前記背面過吸込圧領域と吸込圧の圧力差を制御する圧力差制御手段とを設けたスクロール圧縮機。
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