JP4410392B2 - スクロール圧縮機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気調和装置や冷凍装置等に具備されるスクロール圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スクロール圧縮機は、固定スクロールと旋回スクロールとを渦巻き状の壁体どうしを組み合わせて配置し、固定スクロールに対し旋回スクロールを公転旋回運動させることで壁体間に形成される圧縮室の容積を漸次減少させて該圧縮室内の流体の圧縮を行うものである。
【０００３】
スクロール圧縮機の設計上の圧縮比は、圧縮室の最小容積（壁体どうしのかみ合いが外れて圧縮室が消滅する直前の容積）に対する、圧縮室の最大容積（壁体どうしがかみ合って圧縮室が形成された時点の容積）の比であり、次式（I）で表される。
Ｖi＝｛Ａ(θsuc)・Ｌ｝／｛Ａ(θtop)・Ｌ｝＝Ａ(θsuc)／Ａ(θtop) … （I）
(I)式において、Ａ(θ)は旋回スクロールの旋回角θに応じて容積を変化させる圧縮室の旋回面に平行な断面積を表す関数、θsucは圧縮室が最大容積となるときの旋回スクロールの旋回角、θtopは圧縮室が最小容積となるときの旋回スクロールの旋回角、Ｌは壁体どうしのラップ（重なり）長である。
【０００４】
従来、スクロール圧縮機の圧縮比Ｖiの向上を図るには、両スクロールの壁体の巻き数を増やして最大容積時の圧縮室の断面積Ａ(θ)を大きくする手法が採られてきた。しかしながら、壁体の巻き数を増やす従来の手法ではスクロールの外形が拡大して圧縮機自体が大型化するため、大きさの制限が厳しい自動車用等の空気調和装置には採用し難いという問題点があった。
【０００５】
上記の問題点を解決すべく、特公昭60-17956号には、以下に示す技術が提案されている。
図１０(a)に示したものは固定スクロール５０であり、端板５０ａと、端板５０ａの一側面に立設された渦巻き状の壁体５０ｂとを備えている。また、(b)に示したものは旋回スクロール５１である。旋回スクロール５１も、固定スクロール５０と同様に端板５１ａと、端板５１ａの一側面に立設された渦巻き状の壁体５１ｂとを備えている。
【０００６】
固定スクロール５０および旋回スクロール５１の端板５０ａ、５１ａの側面に、壁体５０ｂ、５１ｂの渦巻の外終端からπ(rad)に位置して、中心部側が高く外終端側が低い段差部５２，５２が形成されている。さらに、この端板５０ａ、５１ａの段差部５２、５２に対応して、両スクロール５０，５１が備える壁体５０ｂ，５１ｂの渦巻き状の上縁に中心部側が低く外終端側が高い段差部５３、５３が形成されている。
【０００７】
上記のようなスクロール圧縮機において、固定スクロール５０と旋回スクロール５１のそれぞれの壁体５０ｂ、５１ｂをかみ合わせ、最大容積の圧縮室Ｐが形成された状態が図１１(a)であり、圧縮室Ｐについて、渦巻方向に沿った断面図が図１１(b)である。
図１１(b)からわかるように、段差部５２よりも外終端側におけるラップ長Ｌ１は内側のラップ長Ｌｓより長く形成されている。このため、ラップ長が一様である場合と比較すると、段差部５２より外側のラップ長が長い分だけ圧縮室Ｐの最大容積が大きくなることがわかる。したがって、壁体の巻き数を増やさなくても、設計上の圧縮比を向上させることが可能である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一般にスクロール圧縮機においては、スクロールの中央部ほど圧縮室Ｐが高圧となるため、外周部に比べて温度が高くなる。このため、中央部ほど壁体の熱膨張量が大きくなり、固定スクロール５０と旋回スクロール５１との噛み合わせに狂いが生じて、漏れの増加や信頼性の低下を招くといった問題があった
【０００９】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、熱膨張時でもスクロールを確実に噛み合わせることができ、圧縮効率の向上と高い信頼性を確保したスクロール圧縮機を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のスクロール圧縮機は、端板の一側面に立設された渦巻き状の壁体を有する固定スクロールと、端板の一側面に立設された渦巻き状の壁体を有し、前記各壁体どうしをかみ合わせて自転を阻止されつつ公転旋回運動可能に支持された旋回スクロールとを備え、前記固定スクロールと旋回スクロールの少なくともいずれか一方の端板には、前記一側面に、その高さが壁体の渦に沿ってその中心部側で高く外終端側で低くなるよう形成された段差部が設けられ、前記固定スクロールと旋回スクロールのいずれか他方の壁体の上縁は、前記端板の段差部に対応し、複数の部位に分割されかつ該部位の高さが渦の中心部側で低く外終端側で高くなる段付き形状とされたスクロール圧縮機において、前記段差部に対して中心部側の前記壁体の高さと外終端側の前記壁体の高さはそれぞれ略一定とされ、前記他方の壁体の上縁と前記一方の端板との間には隙間が設けられ、室温状態における前記隙間の壁体高さ方向における寸法は、室温状態からスクロール圧縮機運転状態とした場合における前記他方の壁体の高さ方向膨張量より高く形成され、前記段差部に対して中心部側の隙間の高さと外終端側の隙間の高さは、前記壁体の高さおよびスクロール圧縮機運転状態における温度に基づいてそれぞれ定められ、室温状態において、前記段差部よりも渦に沿って中心部側に形成された前記隙間の高さは、前記段差部よりも外終端側に形成された前記隙間の高さよりも小さいことを特徴とする。
【００１１】
圧縮機を駆動させると、スクロールの中心部ほど高温になり、壁体の熱膨張量が大きくなる。このスクロール圧縮機においては、壁体の熱膨張量よりも高い高さを有する隙間が形成されているので、壁体が膨張しても壁体上縁が対向する端板に衝突しない。なお、この隙間は、壁体の熱膨張時、壁体と端板とが接触しない程度に十分に小さくなること（例えば１０μｍ〜５０μｍ程度）が望ましい。また、段差部よりも渦に沿って外終端側は壁体の高さが高く形成されている。壁体が高いと、熱膨張による高さ方向の変位が大きくなる。また、上記のように渦巻き中心部では高温のため熱膨張量が大きい。したがって、段差部に対して中心部側と外終端側の隙間の高さは、温度および壁体の高さ条件を考慮して定める。
【００１２】
本発明の参考例としてのスクロール圧縮機は、請求項１に記載のスクロール圧縮機において、室温状態において、前記段差部よりも渦に沿って中心部側に形成された前記隙間の高さは、前記段差部よりも外終端側に形成された前記隙間の高さより高いことを特徴とする。
請求項２に記載のスクロール圧縮機は、請求項１に記載のスクロール圧縮機において、スクロール圧縮機運転状態において、前記段差部よりも渦に沿って中心部側に形成された前記隙間の高さは、前記段差部よりも外終端側に形成された前記隙間の高さと略等しいことを特徴とする。
請求項３に記載のスクロール圧縮機は、請求項１または請求項２に記載のスクロール圧縮機において、スクロール圧縮機運転状態において、前記段差部に対して中心部側の隙間の高さと外終端側の隙間の高さは、ともに１０μｍから５０μｍであることを特徴とする。
【００１３】
このスクロール圧縮機においては、スクロールの中心部では高温のために壁体の熱膨張量が大きくなる。そのため、段差部よりも中心部側の隙間を高くすることで、前記中心部側において壁体と端板とが衝突することが防止される。そして、段差部より中心部側と外終端側のいずれにおいても、熱膨張後の隙間高さを適切に形成させることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態として示した背圧型のスクロール圧縮機の構成を示している。図中の符号１は密閉状態のハウジング、２はハウジング１内を高圧室ＨＲと低圧室ＬＲとに分離するディスチャージカバー、５はフレーム、６は吸入管、７は吐出管、８はモータ、９は回転シャフト、１０は自転阻止機構である。
そして、符号１２は固定スクロール、１３は固定スクロール１２に噛み合う旋回スクロールである。図２に示すように、固定スクロール１２は端板１２ａの一側面に渦巻き状の壁体１２ｂが立設された構成となっている。旋回スクロール１３は、固定スクロール１２と同様に端板１３ａの一側面に渦巻き状の壁体１３ｂが立設された構成となっており、特に壁体１３ｂは固定スクロール１２側の壁体１２ｂと実質的に同一形状をなしている。旋回スクロール１３は固定スクロール１２に対して相互に公転旋回半径だけ偏心しかつ１８０゜だけ位相をずらした状態で、壁体１２ｂ，１３ｂどうしをかみ合わせて組み付けられている。
このような背圧型のスクロール型流体機械では、固定スクロール１２がボルト等によりフレーム５に完全に固定されておらず、規制された範囲内において可動である。
【００１５】
この場合、旋回スクロール１３は、モータ４で駆動される回転シャフト９の上端に設けられて旋回運動する偏心ピン９ａ及び自転阻止機構１０の作用により、固定スクロール１２に対して公転旋回運動を行うようになっている。
一方、固定スクロール１２は、ハウジング１に固定されたフレーム５に対して支持バネ１１を介して浮上自在に支持され、端板３ａの背面中央には圧縮された流体の吐出ポート１５が設けられている。また、吐出ポート１５の周囲には、固定スクロール１２の端板１２ａの背面より突出する円筒フランジ１６が設けられ、該円筒フランジ１６はディスチャージカバー２側の円筒フランジ１７に嵌合している。これらの円筒フランジ１６，１７が嵌合する部分には、高圧室ＨＲと低圧室ＬＲとを分離し、固定スクロール１２の背面に高い圧力（背圧）をかけて押し下げる必要があるため、シール部材１８によるシール構造が採用されている。このシール部材１５は、Ｕ字形の断面形状を有している。この場合の高圧室ＨＲは、固定スクロール１２の背面に高圧の吐出圧力を作用させる背圧室としても機能している。
【００１６】
固定スクロール１２の端板１２ａには、壁体１２ｂが立設された一側面に、壁体１２ｂの渦方向に沿って中心部側で高く外終端側で低くなるよう形成された段差部４２を備えている。
旋回スクロール１３側の端板１３ａも端板１２ａと同様に、壁体１３ｂが立設された一側面に、壁体１３ｂの渦方向に沿って中心部側で高く外終端側で低くなるよう形成された段差部４３を備えている。
各段差部４２，４３は、それぞれ壁体１２ｂ、壁体１３ｂの渦巻中心を基準として、各壁体１２ｂ、１３ｂの外終端からπ(rad)進んだ位置に設けられている。
【００１７】
端板１２ａの底面は、段差部４２が形成されていることにより、中心部よりに設けられた底の浅い底面１２ｆと外終端よりに設けられた底の深い底面１２ｇの２つの部位に分けられている。隣り合う底面１２ｆ，１２ｇ間には、段差部４２を構成し、前記底面１２ｆ，１２ｇを繋いで垂直に切り立つ連結壁面１２ｈが存在している。端板１３ａの底面も端板１２ａと同様に、段差部４３が形成されていることにより、中心部よりに設けられた底の浅い底面１３ｆと外終端よりに設けられた底の深い底面１３ｇの２つの部位に分けられている。隣り合う底面１３ｆ，１３ｇ間には、段差部４３を構成し、前記底面１３ｆ，１３ｇを繋いで垂直に切り立つ連結壁面１３ｈが存在している。
【００１８】
また、固定スクロール１２側の壁体１２ｂは、旋回スクロール１３の段差部４３に対応し、その渦巻き状の上縁が２つの部位に分割され、かつ渦の中心部側で低く外終端側で高い段付き形状となっている。旋回スクロール１３側の壁体１３ｂも壁体１２ｂと同様に、固定スクロール１２の段差部４２に対応し、渦巻き状の上縁が２つの部位に分割され、かつ渦の中心部側で低く外終端側で高い段付き形状となっている。
【００１９】
具体的には、壁体１２ｂの上縁は、中心部寄りに設けられた低位の上縁１２ｃと外終端寄りに設けられた高位の上縁１２ｄの２つの部位に分けられ、隣り合う上縁１２ｃ，１２ｄ間には、両者を繋いで旋回面に垂直な連結縁１２ｅが存在している。壁体１３ｂの上縁も壁体１２ｂと同様に、中心部寄りに設けられた低位の上縁１３ｃと外終端寄りに設けられた高位の上縁１３ｄの２つの部位に分けられ、隣り合う上縁１３ｃ，１３ｄ間には、両者を繋いで旋回面に垂直な連結縁１３ｅとが存在している。
【００２０】
連結縁１２ｅは、壁体１２ｂを旋回スクロール１３の方向から見ると壁体１２ｂの内外両側面に滑らかに連続し壁体１２ｂの肉厚に等しい直径を有する半円形をなしており、連結縁１３ｅも連結縁１２ｅと同様に、壁体１３ｂの内外両側面に滑らかに連続し壁体１３ｂの肉厚に等しい直径を有する半円形をなしている。
【００２１】
また、連結壁面１２ｈは、端板１２ａを旋回軸方向から見ると旋回スクロールの旋回に伴って連結縁１３ｅが描く包絡線に一致する円弧をなしており、連結壁面１３ｈも連結壁面１２ｈと同様に、連結縁１２ｅが描く包絡線に一致する円弧をなしている。
なお、本例の固定スクロール１２の壁体１２ｂ及び旋回スクロール１３の壁体１３ｂの上縁には、チップシールが設けられておらず、壁体１２ｂ、１３ｂの端面が端板１２ａ、１３ａに押圧されることにより後述の圧縮室Ｃの密閉が行われる。
【００２２】
図３に示すように、壁体１２ｂにおいて上縁１２ｃと連結縁１２ｅとが突き合う部分には、肉盛りしたようにリブ１２ｉが設けられている。リブ１２ｉは、応力集中を避けるため上縁１２ｃと連結縁１２ｅとを滑らかに連続する凹曲面をなして壁体１２ｂと一体に形成されている。壁体１３ｂにおいて上縁１３ｃ，連結縁１３ｅが突き合う部分にも、同様の理由で同形状のリブ１３ｉが設けられている。
【００２３】
端板１２ａにおいて底面１２ｇと連結壁面１２ｈとが突き合う部分にも、肉盛りしたようにリブ１２ｊが設けられている。リブ１２ｊは、応力集中を避けるため底面１２ｇと連結壁面１２ｈとに滑らかに連続する凹曲面をなして壁体１２ｂと一体に形成されている。端板１３ａにおいて底面１３ｇと連結壁面１３ｈとが突き合う部分にも、同様の理由で同形状のリブ１３ｊが設けられている。
【００２４】
壁体１２ｂにおいて上縁１２ｄと連結縁１２ｅとが突き合う部分、および壁体１３ｂにおいて上縁１３ｄと連結縁１３ｅとが突き合う部分は、組み付け時にリブ１３ｊ，１２ｊとの干渉を避けるためにそれぞれ面取りされている。
【００２５】
固定スクロール１２に旋回スクロール１３を組み付けると、低位の上縁１３ｃが底の浅い底面１２ｆに当接し、高位の上縁１３ｄが底の深い底面１２ｇに当接する。同時に、低位の上縁１２ｃが底の浅い底面１３ｆに当接し、高位の上縁１２ｄが底の深い底面１３ｇに当接する。これにより、両スクロール間には向かい合う端板１２ａ，１３ａと壁体１２ｂ，１３ｂとに区画されて圧縮室Ｃが形成される。
【００２６】
固定スクロール１２に旋回スクロール１３を組み付けた状態について、圧縮室Ｃの長さ方向に沿った断面図を図４(a)に示した。図４(a)は、室温状態において固定スクロール１２に旋回スクロール１３を組み付けたときの固定スクロール１２の端板１２ａと旋回スクロール１３の壁体１３ｂとの噛み合わせ状態を示した図である。
図のように、底面１２ｆと上縁１３ｃとの間には、高さδ２の隙間２１が形成され、底面１２ｇと上縁１３ｄとの間には、高さδ１の隙間２２が形成されている。これら隙間２１，２２の高さは、δ２＞δ１となるように設定されている。
【００２７】
図４(b)に示したものは、本例のスクロール圧縮機を運転させて固定スクロール１２及び旋回スクロール１３が熱膨張した状態である。図のように、底面１２ｆと上縁１３ｃとの間の隙間２１の高さはδ２’となり、底面１２ｇと上縁１３ｄとの間の隙間２２の高さはδ１’となる。これらδ１’およびδ２’の値は、１０μｍ〜５０μｍ程度である。
なお、図示は省略するが、旋回スクロール１３の端板１３ａと固定スクロール１２の壁体１２ｂとの噛み合わせも上記と同様に構成されている。すなわち、底面１３ｆと上縁１２ｃとの間には高さδ２の隙間が形成され、底面１３ｇと上縁１２ｄとの間には、高さδ１（＜δ２）の隙間が形成されている。
【００２８】
圧縮室Ｃは旋回スクロール１３の公転旋回運動に伴い外終端から中心部に向けて移動するが、連結縁１２ｅは、壁体１２ｂ，１３ｂの当接点が連結縁１２ｅよりも外終端寄りに存在する間は壁体１２を挟んで隣接する圧縮室Ｃ（一方は密閉状態にない）間で流体の漏れが生じないように連結壁面１３ｈに摺接し、壁体１２ｂ，１３ｂの当接点が連結縁１２ｅよりも外終端寄りに存在しない間は壁体１２を挟んで隣接する圧縮室Ｃ（共に密閉状態にある）間で均圧を図るべく連結壁面１３ｈには摺接しないようになっている。
【００２９】
連結縁１３ｅも同様に、壁体１２ｂ，１３ｂの当接点が連結縁１３ｅよりも外終端寄りに存在する間は壁体１３を挟んで隣接する圧縮室Ｃ（一方は密閉状態にない）間で流体の漏れが生じないように連結壁面１２ｈに摺接し、壁体１２ｂ，１３ｂの当接点が連結縁１３ｅよりも外終端寄りに存在しない間は壁体１３を挟んで隣接する圧縮室Ｃ（共に密閉状態にある）間で均圧を図るべく連結壁面１２ｈには摺接しないようになっている。なお、連結縁１２ｅと連結壁面１３ｈ、および連結縁１３ｅと連結壁面１２ｈの摺接は、旋回スクロール１３が１／２回転する間で同期して起こる。
【００３０】
上記のように構成されたスクロール圧縮機の駆動時における流体圧縮の過程を図５ないし図８に示して順に説明する。
【００３１】
図５に示す状態では、壁体１２ｂの外終端が壁体１３ｂの外側面に当接するとともに、壁体１３ｂの外終端が壁体１２ｂの外側面に当接し、端板１２ａ，１３ａ、壁体１２ｂ，１３ｂ間に流体が封入され、スクロール圧縮機構の中心を挟んで正対した位置に、最大容積の圧縮室Ｃが２つ形成される。この時点では、連結縁１２ｅと連結壁面１３ｈ、連結縁１３ｅと連結壁面１２ｈは摺接しているが、直後に離間する。
【００３２】
図５の状態から旋回スクロール１３がπ／２だけ旋回し図６に示す状態に至る過程では、圧縮室Ｃが密閉状態を保ちながら中心部に向けて進行し、漸次容積を減少させて流体を圧縮し、圧縮室Ｃに先行する圧縮室Ｃ０も密閉状態を保ちながら中心部に向けて進行し、漸次容積を減少させて引き続き流体を圧縮する。この過程において、連結縁１２ｅと連結壁面１３ｈ、連結縁１３ｅと連結壁面１２ｈそれぞれの摺接が解消され、隣接する二つの圧縮室Ｃが均圧される。
【００３３】
図６の状態から旋回スクロール１３がπ／２だけ旋回し図７に示す状態に至る過程では、圧縮室Ｃが密閉状態を保ちながら中心部に向けて進行し、漸次容積を減少させてさらに流体を圧縮し、圧縮室Ｃ０も密閉状態を保ちながら中心部に向けて進行し、漸次容積を減少させて引き続き流体を圧縮する。この過程においては連結縁１２ｅは連結壁面１３ｈに、連結縁１３ｅは連結壁面１２ｈにそれぞれに摺接を開始する。
【００３４】
図７に示す状態では、外終端に近い壁体１２ｂの内側面とその内方に位置する壁体１３ｂの外側面との間には後に圧縮室となる開放空間Ｃ１が形成され、同じく外終端に近い壁体１３ｂの内側面とその内方に位置する壁体１２ｂの外側面との間にも後に圧縮室となる開放空間Ｃ１が形成され、開放空間Ｃ１には低圧室ＬＲから低圧の流体が流入する。
【００３５】
図７の状態から旋回スクロール１３がπ／２だけ旋回し図８に示す状態に至る過程では、開放空間Ｃ１が大きさを拡大しながらスクロール圧縮機構の中心部に向けて進行し、開放空間Ｃ１に先行する圧縮室Ｃも中心部に向けて進行し、漸次容積を減少させて流体を圧縮する。
【００３６】
図８の状態から旋回スクロール１３がさらにπ／２だけ旋回し再び図５に示す状態に至る過程では、空間Ｃ１がさらに大きさを拡大しながらスクロール圧縮機構の中心部に向けて進行し、空間Ｃ１に先行する圧縮室Ｃも密閉状態を保ちながら中心部に向けて進行し、漸次容積を減少させて流体を圧縮する。そして、図５の状態に至ると、図８に示す圧縮室Ｃが図５に示す圧縮室Ｃ０に相当し、図８に示す空間Ｃ１が図５に示す圧縮室Ｃに相当することとなる。
その後圧縮を続けることにより、圧縮室Ｃは最小容積となり、流体は圧縮室Ｃから吐出される。
【００３７】
吐出した流体は、高圧室ＨＲに導入される。そして固定スクロール１２が高圧の背圧を受けて旋回スクロール１３側に押し付けられ、また、シール部材１５においては、高圧の流体がＵ字部の内側に導入されることにより差圧で拡幅され、シール面が円筒フランジ１６，１７の垂直面に向けて押圧されることにより高圧室ＨＲと低圧室ＬＲのシールが行われる。
【００３８】
次に、圧縮室Ｃの形状変化について説明する。
最大容積から最小容積に至る圧縮室Ｃの大きさの変遷は、図５における圧縮室Ｃ→図７における圧縮室Ｃ→図５における圧縮室Ｃ０→図８における圧縮室Ｃ０と見なせる。ここで、それぞれの状態における圧縮室を展開した形状を図９に示す。
【００３９】
最大容積となる（ａ）の状態では、圧縮室は旋回軸方向の幅が途中で狭くなる異形の短冊状をなす。その幅は、スクロール圧縮機構の外終端側では底面１２ｇから上縁１２ｄまでの壁体１２ｂの高さ（もしくは底面１３ｇから上縁１３ｄまでの壁体１３ｂの高さ）にほぼ等しいラップ長Ｌｌとなり、中心部側では底面１２ｆから上縁１２ｄまでの高さ（もしくは底面１３ｆから上縁１３ｄまでの壁体１３ｂの高さ）にほぼ等しいラップ長Ｌｓ（＜Ｌｌ）となる。
【００４０】
（ｂ）の状態においても、圧縮室は旋回軸方向の幅が途中で狭くなる異形の短冊状をなす。その幅は、スクロール圧縮機構の外終端側ではラップ長Ｌｓとなり、中心部側では底面１２ｆから上縁１２ｃまでの高さ（もしくは底面１３ｆから上縁１３ｃまでの壁体１３ｂの高さ）にほぼ等しいラップ長Ｌｓｓ（＜Ｌｓ）となる。
【００４１】
さらに圧縮が進むと、（ｃ）に示すように圧縮室はその幅が均一のラップ長Ｌｓｓとなる。
そして（ｄ）に示すようにその長さが最小となることにより、圧縮室は最小容積となる。
【００４２】
以上説明したように、本例のスクロール圧縮機においては、室温状態において、底面１２ｆと上縁１３ｃとの間には、高さδ２の隙間２１が形成され、底面１２ｇと上縁１３ｄとの間には、高さδ１の隙間２２が形成され、さらに、これら隙間２１，２２の高さは、δ２＞δ１となるように設定されている。そして、本例のスクロール圧縮機を運転させると、スクロールの中心部ほど高温になり、壁体１２ｂ，１３ｂの熱膨張量が大きくなる。ここで、上記のようにδ２＞δ１となっているから、中央部と外周部との膨張量の相違が相殺され、膨張後においては隙間２１、２２の高さδ１’、δ２’がともに適切な値となり、効率のよい圧縮を行うことができる。
また、隙間２１、２２の高さは、あらかじめ壁体１２ｂ，１３ｂが熱膨張してもそれぞれ端板１３ａ、１２ａに接触しないように構成されているため、スクロール圧縮機の運転時に壁体１２ｂ，１３ｂと端板１３ａ、１２ａとが接触して旋回スクロール１３の公転旋回運動に支障をきたすことはない。
【００４３】
また、上記スクロール圧縮機においては、圧縮室の容積変化が、従来のように旋回面に平行な断面積の減少のみによって引き起こされるのではなく、図９に示したように旋回軸方向の幅の減少と断面積の減少とによって相乗的に引き起こされる。
したがって、壁体１２ｂ，１３ｂを段付き形状とし、スクロール圧縮機構の外終端寄りと中心部寄りとで壁体１２ｂ，１３ｂのラップ長を変化させ、圧縮室Ｃの最大容積を大きくしたり最小容積を小さくしたりすることで、壁体どうしのラップ長が一定である従来のスクロール圧縮機に比べて圧縮比を向上させることができる。
また、背圧を高圧室ＨＲに導入することで、固定スクロール１２を旋回スクロール１３に押しつける。このため、チップシールを用いずとも圧縮室Ｃのシールを行うことができる。
【００４４】
なお、上記では、壁体１２ｂ，１３ｂは中央部側での膨張量が大きいため、隙間２１，２２の高さは、δ２＞δ１となるように設定した。
一般に、壁体１２ｂ，１３ｂが高いと、膨張による高さ方向の変位が大きくなる。つまり、中心部側の壁体１２ｂ，１３ｂは外終端側の壁体１２ｂ，１３ｂと比べて高さ寸法が小さいことから、同じ温度であれば中心側の方が熱膨張による変位が小さい。したがって、段差部の中心部側と外終端側の隙間２１，２２の高さは、これらの条件を考慮して定めることができる。すなわち、壁体１２ｂ、１３ｂが段付き形状であるため、段に対して中央部側と外終端側で壁体の高さを異ならせることができるため、中心部側と外終端側の各壁体１２ｂ，１３ｂの高さに応じ、各隙間２１，２２の高さを同じに形成してもよいし、中心部側の隙間２１の高さが隙間２２より小さくてもよい。
【００４５】
さらにまた、上記実施形態においては連結縁１２ｅ，１３ｅが旋回スクロール１３の旋回面に垂直に形成され、これに対応して連結壁面１２ｈ，１３ｈも旋回面に垂直に形成されているが、連結縁１２ｅ，１３ｅ、連結壁面１２ｈ，１３ｈは互いの対応関係を守っていれば旋回面に垂直である必要はなく、例えば旋回面に対して傾斜するように形成しても構わない。
また、連結縁１２ｅ，１３ｅは半円形をなしている必要はなく、いかなる形状であってもよい。この場合、連結縁１２ｅ，１３ｅが描く包絡線は円弧とはならないので、連結壁面１２ｈ、１３ｈも円弧にはならなくなる。
さらにまた、段差部４２，４３の形成箇所もそれぞれ１箇所でなくてもよく、それぞれ複数箇所に設けられていてよい。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のスクロール圧縮機においては、以下の効果を有する。
請求項１に記載の発明においては、室温状態において、壁体の上縁と前記一方の端板との間には隙間が設けられ、室温状態における前記隙間の壁体高さ方向における寸法は、室温状態からスクロール圧縮機運転状態にした場合における前記他方の壁体の高さ方向膨張量より高く形成されている。このため、スクロール圧縮機を運転させて壁体が熱膨張しても、壁体の上縁は対向する端板に衝突しない。したがって旋回スクロールの公転旋回運動を妨げることがなく、圧縮効率の向上を実現することができる。
【００４７】
また、請求項２に記載の発明によれば、スクロールの中心部ほど高温となるために壁体の熱膨張量が大きくなるが、中心部側の隙間の高さが大きく形成されているため、前記中心部側において壁体と端板とが衝突することが防止されるとともに、段差部より中心部側と外終端側のいずれにおいても、熱膨張後の隙間高さを適切に形成させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態として示したスクロール圧縮機の全体構成を示す断面図である。
【図２】 同スクロール圧縮機に用いられる固定スクロール及び旋回スクロールの斜視図である。
【図３】 同固定スクロールまたは旋回スクロールの渦に沿った断面図である。
【図４】 同固定スクロールと旋回スクロールとの噛み合わせ状態を示す圧縮室の長さ方向に沿った断面図であり、(a)は室温状態、(b)は運転時を示す。
【図５】 同スクロール圧縮機の駆動時における流体圧縮の過程を示す図である。
【図６】 同スクロール圧縮機の駆動時における流体圧縮の過程を示す図である。
【図７】 同スクロール圧縮機の駆動時における流体圧縮の過程を示す図である。
【図８】 同スクロール圧縮機の駆動時における流体圧縮の過程を示す図である。
【図９】 同スクロール圧縮機の圧縮室を展開した形状を示す図である。
【図１０】 従来のスクロール圧縮機に用いられる固定スクロール及び旋回スクロールの斜視図である。
【図１１】 従来のスクロール圧縮機において、最大容積時の圧縮室を示す図である。
【符号の説明】
１２ 固定スクロール
１２ａ 端板
１２ｂ 壁体
１３ 旋回スクロール
１３ａ 端板
１３ｂ 壁体
２１ 隙間
２２ 隙間
４２ 段差部
４３ 段差部

Claims (3)

1. 端板の一側面に立設された渦巻き状の壁体を有する固定スクロールと、
   端板の一側面に立設された渦巻き状の壁体を有し、前記各壁体どうしをかみ合わせて自転を阻止されつつ公転旋回運動可能に支持された旋回スクロールとを備え、
   前記固定スクロールと旋回スクロールの少なくともいずれか一方の端板には、前記一側面に、その高さが壁体の渦に沿ってその中心部側で高く外終端側で低くなるよう形成された段差部が設けられ、
   前記固定スクロールと旋回スクロールのいずれか他方の壁体の上縁は、前記端板の段差部に対応し、複数の部位に分割されかつ該部位の高さが渦の中心部側で低く外終端側で高くなる段付き形状とされたスクロール圧縮機において、
   前記段差部に対して中心部側の前記壁体の高さと外終端側の前記壁体の高さはそれぞれ略一定とされ、
   前記他方の壁体の上縁と前記一方の端板との間には隙間が設けられ、室温状態における前記隙間の壁体高さ方向における寸法は、室温状態からスクロール圧縮機運転状態とした場合における前記他方の壁体の高さ方向膨張量より高く形成され、
   前記段差部に対して中心部側の隙間の高さと外終端側の隙間の高さは、前記壁体の高さおよびスクロール圧縮機運転状態における温度に基づいてそれぞれ定められ、
   室温状態において、前記段差部よりも渦に沿って中心部側に形成された前記隙間の高さは、前記段差部よりも外終端側に形成された前記隙間の高さよりも小さいことを特徴とするスクロール圧縮機。
2. 請求項１に記載のスクロール圧縮機において、
   スクロール圧縮機運転状態において、前記段差部よりも渦に沿って中心部側に形成された前記隙間の高さは、前記段差部よりも外終端側に形成された前記隙間の高さと略等しいことを特徴とするスクロール圧縮機。
3. 請求項１または請求項２に記載のスクロール圧縮機において、
   スクロール圧縮機運転状態において、前記段差部に対して中心部側の隙間の高さと外終端側の隙間の高さは、ともに１０μｍから５０μｍであることを特徴とするスクロール圧縮機。

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