JP4892238B2 - スクロール圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、業務用または家庭用、あるいは乗り物用の冷凍空調、あるいはヒートポンプ式の給湯システムなどに用いられるスクロール圧縮機に関するものである。

従来、この種のスクロール圧縮機は、固定スクロールと旋回スクロールの鏡板との対向面に環状のシール部と前記シール部の外側に位置する環状の凹部とを設けた構成をとっていた（例えば、特許文献１参照）。
図６は、特許文献１に記載された従来のスクロール圧縮機を示すものである。図６に示すように、固定スクロール２０２の渦巻き状のラップ２２１ｂ外まわりにある、旋回スクロール（図示せず）の鏡板との対向面に、渦巻き状のラップ２２１ｂの最外周の内壁面２１５ａ〜２１５ｄから外方へ内壁面２１５ａ〜２１５ｄにほぼ沿った外壁面２２１ｃを持つように広がり旋回スクロールの鏡板と摺接する環状のシール部２１３と、シール部２１３の外側に位置する環状の凹部２１４から構成されている。
特開２００１−３５５５８４号公報

しかしながら、前記従来の構成では、旋回スクロールに背圧を印加していても環状の凹部２１４には同じ背圧が作用し、結果として背圧力が減少する方向に働く。したがって、所定の背圧力を印加していても、スクロール圧縮機の運転条件によっては旋回スクロールの背圧力が低下しやすい構成となっていた。近年の冷凍空調機器の高効率化に伴い、スクロール圧縮機が低圧縮比で運転されることが非常に多くなってきており、このような運転条件下で旋回スクロールが固定スクロール２０２から引き離され、転覆しながら運転されるという課題を有していた。また、ヒートポンプ式の給湯システムなどに用いられるスクロール圧縮機においては、給湯条件によっては冷凍空調機器で運転される圧縮比より大幅に低い圧縮比で運転され、旋回スクロールが固定スクロール２０２から引き離される現象がより顕著に見られるようになってきている。

したがって本発明は、前記従来の課題を解決するもので、低圧縮比運転下で旋回スクロールの転覆現象を抑制しつつ、スラスト部での摺動損失を低減して、高効率なスクロール圧縮機を提供するとともに、信頼性の高いスクロール圧縮機を提供することを目的とする。

本発明のスクロール圧縮機は、低圧縮比運転下では圧縮効率および冷媒循環量の向上、高圧縮比運転下では機械効率向上を実現することができ、冷凍空調機器の高効率化および高信頼性化を実現することができる。

本発明の第１の実施の形態によるスクロール圧縮機は、渦巻き状のラップを有する固定スクロールと、鏡板および渦巻き状のラップを有する旋回スクロールとは、互いにラップ同士を内側にして噛み合うとともに、旋回スクロールは自転を阻止された状態で旋回運動し、旋回スクロールが旋回運動する際のスラスト力は、旋回スクロールの背面に印加する背圧力により鏡板と固定スクロールとの間の摺動面で支持されるスクロール圧縮機であって、固定スクロールの渦巻き状のラップ外まわりにある旋回スクロールの鏡板との対向面に、固定スクロールの渦巻き状のラップの最外周の内壁面から外方へ該内壁面にほぼ沿った外壁面を持つように広がり旋回スクロールの鏡板と摺接する略環状シール部と、この略環状シール部の外側に位置する略環状凹部と、この略環状凹部と独立した形態で固定スクロールの吸入口に連通する袋小路状の凹部とを形成し、略環状シール部が、固定スクロールの渦巻き状のラップと、固定スクロールの渦巻き状のラップの巻き終わり端の延長部とによって構成され、凹部を略環状シール部に設けたものである。本実施の形態によれば、凹部には従来、背圧を印加するための高圧あるいは高圧と低圧の中間圧力が作用していたものが、低圧の吸入圧力が作用することになり、凹部に相当する面積分が旋回スクロールの背圧力を高める方向に作用し、低圧縮比運転下で背圧力が低下傾向にある運転条件下においても旋回スクロールの転覆現象を抑制することができる。また凹部が形成されているために、必要な略環状シール部を確保しつつスラスト部での摺動面積を小さく構成することができるので、摺動損失を低減することができ、低圧縮比運転下では圧縮効率向上、高圧縮比運転下では機械効率向上および高信頼性化を実現することができる。
本発明の第２の実施の形態は、第１の実施の形態によるスクロール圧縮機において、延長部の内壁面を固定スクロールの渦巻き状のラップに連続する曲線で形成したものである。本実施の形態によれば、固定スクロールの渦巻き状のラップに連続する曲線の形態により、その延長部分が吸入行程の通路として用いられたり、あるいは圧縮行程の一部に用いられたりすることがあり、２つの圧縮室で閉じ込み容積が異なったように運転される場合が生じる。このような場合は、圧縮室間の圧力アンバランスが発生しやすく、低圧縮比運転下で旋回スクロールの転覆現象が加速される恐れがあった。しかしながら本形態をとることにより、旋回スクロールの転覆現象を抑制することができ、圧縮機効率の向上を実現することが可能となる。
本発明の第３の実施の形態は、第１の実施の形態によるスクロール圧縮機において、略環状シール部に凹部より溝幅が狭い細溝部を設け、この細溝部を凹部に連通したものである。本実施の形態によれば、固定スクロールの渦巻き状のラップが、その巻き終わり端から旋回スクロールの渦巻き状のラップの巻き終わり端近くまで延びている場合、略環状シール部のシール長は少なくなり、吸入口に連通する凹部の形成が寸法上制約されてくる。凹部と細溝部を２つ形成しさらにこれらを連通させることにより、旋回スクロールの鏡板の角度の大部分に吸入圧力を作用させることができるようになり、旋回スクロールの転覆現象をさらに効率的に抑制することができる。
本発明の第４の実施の形態は、第３の実施の形態によるスクロール圧縮機において、凹部の深さより細溝部の深さが小さい構成としたものである。本実施の形態によれば、細溝部を加工する際の加工抵抗を低減することができ、工具破損防止の加工速度減を行わなくてよい。
本発明の第５の実施の形態は、第１の実施の形態によるスクロール圧縮機において、固定スクロールおよび旋回スクロールの渦巻き状のラップなどにより決定される設計圧縮比より小さい圧縮比で運転されるものである。本実施の形態によれば、旋回スクロールの転覆現象を抑制することが運転範囲内での圧縮機効率の高め、安定化を困難にするスクロール圧縮機においても高効率化を実現することが可能となり、近年の高効率冷凍空調機器で、低圧縮比下で運転されることが多くなったスクロール圧縮機においても、さらなる高効率化が実現できる。
本発明の第６の実施の形態は、第１から第５の実施の形態によるスクロール圧縮機において、冷媒を、高圧冷媒、例えば二酸化炭素としたものである。本実施の形態によれば、旋回スクロールの背圧力が過大となりスラスト摺動部での摺動損失が増大する傾向にあるスクロール圧縮機においても、摺動損失増加を抑制することができる。また、冷媒に二酸化炭素を用いたヒートポンプ給湯システムなどでは、システムの特性上非常に低い圧縮比でスクロール圧縮機が運転される場合があり、そのような使用条件下においても高効率なスクロール圧縮機を提供することができる。

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施例によって本発明が限定されるものではない。
図１は、本発明の第１の実施例におけるスクロール圧縮機の要部である固定スクロールの平面図であり、図２は、図１に示すスクロール圧縮機の要部拡大縦断面図であり、図３は、本発明の第１の実施例におけるスクロール圧縮機の縦断面図である。
図１及び図２において、本実施例のスクロール圧縮機では、固定スクロール１２の渦巻き状のラップ１２ｂ外まわりにある旋回スクロール１３の鏡板１３ａとの対向面１２ｃに、固定スクロール１２の渦巻き状のラップ１２ｂの最外周の内壁面１０１から外方へこの内壁面１０１にほぼ沿った固定スクロール１２の外壁面１０２を持つように広がり旋回スクロール１３の鏡板１３ａと摺接する略環状シール部１０８と、この略環状シール部１０８の外側に位置する略環状凹部１０５と、この略環状凹部１０５と独立した形態で固定スクロール１２の吸入口１７に連通する凹部１０４（図１の網掛け表示部分）とを形成した構成となっている。

以上のように構成されたスクロール圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。
本実施例のスクロール圧縮機では、図１、図２及び図３に示すように、固定スクロール１２の鏡板１２ａから立ち上がるラップ１２ｂと旋回スクロール１３の鏡板１３ａから立ち上がる渦巻き状のラップ１３ｂとを噛み合わせて双方間に圧縮室１５を形成し、旋回スクロール１３を自転規制機構１４による自転の規制のもとに円軌道に沿って旋回させたとき、圧縮室１５が容積を変えながら移動することで吸入、圧縮、吐出を行う。このとき旋回スクロール１３は、その背面、特に外周部に所定の背圧が印加されて、固定スクロール１２から離れて転覆するようなことなく、吸入、圧縮、吐出を安定に行う。
圧縮室１５は、図示の場合、複数形成され、固定スクロール１２及び旋回スクロール１３の外周側から中央に移動しながら容積が小さくなり、固定スクロール１２の外周部に設けられている吸入口１７から冷媒を吸入して中央に移動しながら次第に圧縮し、固定スクロール１２の中央部に設けられた吐出口１８を通じて吐出する。吐出口１８にはリード弁１９が設けられ、圧縮される冷媒が所定の圧力以上になる都度開いて吐出させることにより冷媒の吐出圧を保証している。

背圧は、冷凍空調機や冷凍機にスクロール圧縮機を用いる場合の一例として、旋回スクロール１３の中央部背面に設けた背圧室２９に供給する潤滑用のオイル６の供給圧によって、印加するようにしている。しかしながら本発明はこれに限られることはない。スクロール圧縮機の用途や動作形式などの違いによって他の背圧流体を用いることができる。
上記背圧を保証するため、図１及び図２に示すように、固定スクロール１２における鏡板１２ａのラップ１２ｂ外まわりにある、旋回スクロール１３の鏡板１３ａとの対向面１２ｃに、ラップ１２ｂの最外周の内壁面１０１から外方へラップ１２ｂの内壁面１０１にほぼ沿った外壁面１０２を持つように広がり旋回スクロール１３の鏡板１３ａと摺接する略環状シール部１０８と、略環状シール部１０８の外側に位置する略環状凹部１０５と、略環状凹部１０５と独立した形態で固定スクロール１２の吸入口１７に連通する凹部１０４とを形成してある。具体的に、凹部１０４は機械加工により構成されていたり、固定スクロール１２の素材段階で鋳抜きの状態で構成されていたり、あるいは鋳抜きと機械加工を合わせた状態で構成されていたりする。

上記構成によると、スクロール圧縮機が前記吸入、圧縮、吐出を行うのに伴い、略環状シール部１０８は、図１に示すように、固定スクロール１２のラップ１２ｂの内壁面１０１から外方へシールに必要な距離を保ち且つ広がりをもって形成される。そして、固定スクロール１２の吸入口１７に連通する凹部１０４は、常に吸入圧力が作用する構成であり、凹部１０４に対接する旋回スクロール１３の鏡板１３ａの部分には、吸入圧力と印加背圧の差圧により、固定スクロール１２に押さえつけられる力が作用する。
これらの結果、旋回スクロール１３の背圧力が高められ、低圧縮比運転下においても旋回スクロール１３の転覆現象を抑制することができる。また凹部１０４が形成されているために、必要な略環状シール部１０８を確保しつつスラスト部での摺動面積を小さく構成することができ、摺動損失を低減することができる。

本実施例では凹部１０４は比較的複雑な形状をとっているが、直線的で加工が容易な形状をとっても同等の効果が期待できる。
固定スクロール１２に設けられた背圧側と圧縮室１５の低圧側との間を繋ぐ連絡路１０の途中に、背圧側が所定の中間圧を越えたときに、背圧流体を低圧側に逃がす背圧調整機構９を有し、連絡路１０は略環状凹部１０５にて背圧側に開口している。これにより、連絡路１０は背圧側に対して略環状凹部１０５を介し常時通じるので、背圧調整機構９による背圧の調整が中断しないし、背圧流体は所定より高圧になる都度圧縮室１５の低圧側に逃がされるので、背圧流体がオイル６であると圧縮室１５まわりの摺動部の潤滑とシールに役立ち、スクロール圧縮機の性能が向上しかつ安定する。
さらに、本実施例のスクロール圧縮機は、冷凍サイクル機器と接続されて密閉容器１内に設けたいわゆる密閉型スクロール圧縮機の場合の一例であり、主としてメンテナンスフリーな使用がなされる。また、縦向きに設置される場合を示しているが、横向きに設置される場合もある。

一方、スクロール圧縮機は、図３に示すように密閉容器１内の上部に設けられ、クランク軸４の上向きな一端部を支持する主軸受部材１１によって固定されている。主軸受部材１１は、密閉容器１の内周に焼き嵌めや溶接によって取り付けられ、これに固定スクロール１２がボルト止めなどして固定されている。旋回スクロール１３は、主軸受部材１１と固定スクロール１２との間に挟み込まれて固定スクロール１２と噛み合い、相互間に圧縮室１５を形成している。旋回スクロール１３と主軸受部材１１との間に、オルダムリングが自転規制機構１４として設けられ、主軸受部材１１との間で旋回スクロール１３の自転を拘束する。なお、自転規制機構１４は既に知られまた以降提供される他の形式の部材や機構を採用することができる。
密閉容器１内には、電動機３も設けられ、スクロール圧縮機を駆動するようにしている。電動機３は、密閉容器１の内周に焼き嵌めや溶接などして固定された固定子３ａと、固定子３ａの内側に位置する回転子３ｂとを備え、回転子３ｂはクランク軸４に固定されている。クランク軸４は、固定子３ａに固定し、下方に伸び、密閉容器１の内周に溶接して固定された、副軸受部材２１により軸受されている。
クランク軸４の上向きの一端にある偏心した偏心軸部４ａが、旋回スクロール１３に嵌合しており、クランク軸４が電動機３により駆動されると、自転規制機構１４と協働して、旋回スクロール１３を所定の円軌道に沿って旋回させる。
クランク軸４の下向きの他端には、ポンプ２５が設けられ、スクロール圧縮機と同時に駆動される。これによりポンプ２５は、密閉容器１の底部に設けられたオイル溜め２０にあるオイル６を吸い上げて、クランク軸４内を通縦しているオイル供給穴２６を通じて背圧室２９に供給する。このときの供給圧は、スクロール圧縮機の吐出圧とほぼ同等であり、旋回スクロール１３の外周に対する背圧源ともなる。これにより、旋回スクロール１３は、圧縮によっても固定スクロール１２から離れたり転覆したりするようなことはなく、所定の圧縮機能を安定して発揮する。

背圧室２９に供給されるオイル６の一部は、供給圧や自重によって逃げ場を求めるようにして、偏心軸部４ａと、旋回スクロール１３の嵌合部と、クランク軸４と主軸受部材１１との間の軸受部６６とに進入して、それぞれの部分を潤滑した後落下し、オイル溜め２０へ戻る。また、背圧室２９に供給されるオイル６の別の一部は、通路５４を通って、固定スクロール１２と旋回スクロール１３との噛み合わせによる摺動部と、旋回スクロール１３の外周部まわりにあって自転規制機構１４が位置している環状空間８とに分岐して進入し、前記噛み合わせによる摺動部および自転規制機構１４の摺動部を潤滑するのに併せ、環状空間８にて旋回スクロール１３の背圧を印加する。
環状空間８に進入するオイル６は、絞り５７での絞り作用によって、前記背圧と圧縮室１５の低圧側との圧力の中間となる中圧に設定される。環状空間８は背圧室２９の高圧側との間が環状仕切帯７８によってシールされていて、進入してくるオイルが充満するにつれて圧力を増し所定の圧力を越えると、背圧調整機構９が作用して圧縮室１５の低圧側に戻され進入する。このオイル６の進入は所定の周期で繰り返され、この繰り返しのタイミングは前記吸収、圧縮、吐出の繰り返しサイクル、絞り５７による減圧設定と背圧調整機構９での圧力設定との関係、の組み合わせによって決まり、固定スクロール１２と旋回スクロール１３との噛み合せによる摺動部への意図的な潤滑となる。この意図的な潤滑は、前記したように連絡路１０の略環状凹部１０５への開口によって常時保証される。吸入口１７へと供給されたオイル６は、旋回スクロール１３の旋回運動とともに圧縮室１５へと移動し、圧縮室１５間の漏れ防止に役立っている。

圧縮機構２から吐出される冷媒は、図３の破線で示す冷媒ガス２７のように流れ、圧縮機構２上にボルト止めなどされたマフラー７７内に入って後、圧縮機構連通路３２を通じて圧縮機構２の下に回り、電動機３の回転子３ｂを通って旋回しながら電動機３の下に至り、オイル６を遠心分離して振り落としオイル溜め２０に戻す。オイル６を分離した冷媒は、電動機３の固定子３ａを通って電動機３上に達した後、別の圧縮機構連通路４３を通じてマフラー７７上に至り、外部吐出口３９から密閉容器１外に吐出され冷凍サイクルに供給される。そして、冷凍サイクルを経た冷媒は、密閉容器１の吸入パイプ１６に戻り吸入口１７から圧縮室１５に吸入され、以降同じ動作を繰り返す。

図１及び図２を用いて、本発明の第２の実施例におけるスクロール圧縮機について説明する。
本実施例のスクロール圧縮機では、固定スクロール１２のラップ１２ｂが、その巻き終わり端から旋回スクロール１３のラップ１３ｂの巻き終わり端近くまで延びていて、その延長部の内壁面は固定スクロール１２のラップ１２ｂに連続する曲線１０６で形成される構成となっている。
本実施例のスクロール圧縮機の場合、連続する曲線１０６の種類により、その延長部が吸入行程の通路として用いられたり、あるいは圧縮行程の一部に用いられたりすることが可能となる。後者の場合の例としては、連続する曲線１０６と旋回スクロール１３のラップ１３ｂの巻き終わり付近での隙間が微少に設定されており、スクロール圧縮機の運転速度に応じて圧縮室１５の容積を擬似的に変化させて運転する場合等が挙げられる。
このような場合では、２つの圧縮室１５で閉じ込み容積が異なったように運転されることになり、固定スクロール１２のラップ１２ｂの内壁面１０１で囲む側の圧縮室１５と、この圧縮室１５と対で形成される旋回スクロール１３のラップ１３ｂの内壁面で囲む側の圧縮室１５とで、吸入終了時点の閉じ込み容積が異なってくる。すなわち、固定スクロール１２のラップ１２ｂの内壁面１０１で囲む側の圧縮室１５の方が、閉じ込み容積としては大きくなる。この状態では、圧縮行程が進むにつれて圧縮室１５間の圧力アンバランスが発生し、旋回スクロール１３を固定スクロール１２から引き離そうとする転覆モーメントが発生する結果となり、低圧縮比運転下で旋回スクロール１３の転覆現象が加速される恐れがある。

しかしながら、第１の実施例と同様に、本実施例のスクロール圧縮機においても、旋回スクロール１３の印加背圧が上昇して転覆現象を抑制することができるので、運転速度に応じて圧縮室１５の容積を擬似的に変化させて運転することが可能となり、高効率のスクロール圧縮機を提供することができる。
また、固定スクロール１２のラップ１２ｂに連続する曲線が、固定スクロール１２のラップ１２ｂを形成する曲線と同一である場合は、運転速度とは無関係に、常に２つの圧縮室１５で閉じ込み容積が異なった状態で運転される。したがって、低速運転時においても圧縮室１５間の圧力アンバランスが常に発生することとなり、旋回スクロール１３の転覆現象はさらに加速される方向となる。
しかしながら、本実施例のスクロール圧縮機により、旋回スクロール１３への背圧印加力が小さい低速運転時から安定して転覆現象を抑制することが可能となるので、常に２つの圧縮室１５で閉じ込み容積が異なった状態で運転して吸入部での圧縮損失を最小に抑えることが可能となり、高効率化が図られる。

本発明の第３の実施例におけるスクロール圧縮機について説明する。図４は、本発明の第３の実施例におけるスクロール圧縮機の要部である固定スクロールの平面図である。
図４に示すように、本実施例のスクロール圧縮機では、略環状シール部１０８に、旋回スクロール１３のラップ１３ｂの巻き終わり端近くまで延びる細溝部１０７を設け、この細溝部１０７を固定スクロール１２の吸入口１７に連通する凹部１０４に連通した構成としている。即ち、細溝部１０７には吸入圧が作用し、略環状シール部１０８の大部分の角度範囲で吸入圧力が回り込む構成となっている。
したがって本実施例のスクロール圧縮機によれば、旋回スクロール１３の鏡板１３ａの大部分に、吸入圧力を作用させることができるようになり、一部の角度区間の背圧印加力を強めるのではなく、大部分の角度範囲で背圧印加力を強めることが可能となる。これらのことから旋回スクロール１３の転覆現象をさらに効率的に抑制することができる。
なお、固定スクロール１２のラップ１２ｂが、その巻き終わり端から旋回スクロール１３のラップ１３ｂの巻き終わり端近くまで延びている場合、略環状シール部１０８のシール長は少なくなり、吸入口１７に連通する凹部１０４の形成が寸法上制約されてくる。このような場合、凹部１０４と細溝部１０７を２つ形成し、さらにこれらを連通させることにより、構成上の制約を回避することができる。

ところで、本実施例の具体的な例として、凹部１０４が固定スクロール１２の素材段階で鋳抜きにより既に形成され、細溝部１０７は鋳抜きの凹部１０４に連通するように機械加工される構成の場合等が挙げられる。
しかしながら、図５に示す他の実施例におけるスクロール圧縮機の固定スクロールのように、細溝部１０７が凹部１０４とほぼ一体に形成されている構成の場合もあり、この場合はすべてが機械加工あるいは素材段階の鋳抜きで構成されたり、あるいは鋳抜きと機械加工を合わせた形で構成されたりする。いずれの構成の場合も、本実施例と同等の効果を奏する。

図４を用いて、本発明の第４の実施例におけるスクロール圧縮機について説明する。
図４に示す本実施例のスクロール圧縮機では、略環状シール部１０８において、凹部１０４内壁面と固定スクロール１２の内壁面１０１とのシール長さ、あるいは、細溝部１０７と固定スクロール１２の内壁面１０１とのシール長さをＳとした場合、その長さＳは、固定スクロール１２のラップ厚さをｔとしたとき、ｔ／４≦Ｓ≦３ｔの関係で構成されている。
即ち、固定スクロール１２のラップ厚さはｔであり、圧縮室１５間の必要シール長さとしては必要十分なシール長さということができるが、略環状シール部１０８においては圧縮室１５の圧力はさほど上昇しておらず、シール必要圧力差としては圧縮室１５内より少なくて良い。ｔ／４以上のシール長さがある場合、圧縮室１５から吸入圧力が作用する凹部１０４あるいは細溝部１０７への漏れは、影響のない程度に抑えられることを実験的に確認している。しかしながら、シール部の面精度が悪い場合、例えば旋回スクロール１３の鏡板１３ａの面精度が悪い場合等は、シール長さはｔ／４以上にする必要がある。
一方、シール長さとしては３ｔ以下にすることが、シール性能確保および背圧印加力向上の観点から好適であるといえる。従って、固定スクロール１２の略環状シール部１０８のシール長さをｔ／４以上から３ｔ以下の範囲に構成することにより、必要最低限のシール長さを確保しつつ吸入に連通する凹部あるいは細溝部を最大限大きく構成することが可能となる。

以上のように、本実施例のスクロール圧縮機では、略環状シール部１０８のシール長さを規定することにより、圧縮室１５からの漏れを抑制した上で旋回スクロール１３の転覆現象を効果的に抑制することができる。
また、圧縮室１５の圧力上昇度合いを考慮に入れた場合は、シール必要圧力差は旋回スクロール１３のラップ１３ｂの巻き終わり端の方向にいくにしたがって漸次小さくなるため、本実施例のスクロール圧縮機において、凹部１０４内壁面と固定スクロール１２の内壁面１０６とのシール長さ、あるいは、細溝部１０７と固定スクロール１２の内壁面１０６とのシール長さを、旋回スクロール１３のラップ１３ｂの巻き終わり端の方向にいくにしたがって漸次小さくする構成とすることで、上記効果をさらに高めることができる。

図１及び図２を用いて、本発明の第５の実施例におけるスクロール圧縮機について説明する。
本実施例のスクロール圧縮機では、固定スクロール１２の吸入口１７に連通する凹部１０４の深さ１０４ｈは、固定スクロール１２のラップ高さ（即ちラップ溝深さ）１１２ｈをＨｍｍとしたとき、０．１ｍｍ以上Ｈ／３ｍｍ以下とする。
すなわち、０．１ｍｍ以上とすることにより、旋回スクロール１３の摺動面において背圧流体であるオイル６などによって生じる粘性損失を防ぐことができ、Ｈ／３ｍｍ以下に抑えることにより、固定スクロール１２のラップ１２ｂの強度やラップ１２ｂの剛性不足による加工精度低下の問題を回避することができる構成となっている。
本実施例のスクロール圧縮機により、スラスト部での摺動面積を抑えられ、粘性損失を最小限に抑制し、固定スクロール１２のラップ１２ｂの加工精度低下に起因する圧縮損失の増大も抑制することができる。

また図４に示す実施例のスクロール圧縮機においても、固定スクロール１２の吸入口１７に連通する凹部１０４の深さ１０４ｈを、固定スクロール１２のラップ高さ（即ちラップ溝深さ）１１２ｈをＨｍｍとしたとき、０．１ｍｍ以上Ｈ／３ｍｍ以下とすることが好ましい。またこの場合、細溝部１０７の深さについても固定スクロール１２のラップ高さ（即ちラップ溝深さ）１１２ｈをＨｍｍとしたとき、０．１ｍｍ以上Ｈ／３ｍｍ以下とすることが好ましい。
なお、上記実施例のスクロール圧縮機において、固定スクロール１２の吸入口１７に連通する凹部１０４の深さより細溝部１０７の深さを小さく構成することにより、細溝部１０７を加工する際の加工抵抗を低減することができ、工具破損防止の加工速度減を行う必要がなくなり、加工生産速度を高めることができる。

本発明の第６の実施例のスクロール圧縮機は、固定スクロール１２および旋回スクロール１３のラップ１２ｂ，１３ｂなどにより決定される設計圧縮比より小さい圧縮比で運転される第１から第５の実施例のスクロール圧縮機である（図示せず）。
家庭用の冷凍空調機器などに用いられるスクロール圧縮機の場合、運転頻度が高い圧縮比として概ね１．５から４．０程度である場合が多く、運転速度可変タイプのスクロール圧縮機の多くはラップ１２ｂ，１３ｂなどにより決定される設計圧縮比として、おおよそ１．８から３．０程度に設定されていることが多い。業務用などの空調機器の場合はこの限りではなく、設計圧縮比としてはさらに大きくとられている場合もある。運転圧縮比が１．５から２．０程度の範囲で旋回スクロール１３が転覆する現象を抑制しようとした場合、旋回スクロール１３の背圧力を高める必要が生じるが、このような設定では多くの場合、高圧縮比領域（おおよそ圧縮比２．５以上）での背圧力過大に起因する摺動損失の増加が発生する。

第１から第５の実施例のスクロール圧縮機において、固定スクロール１２および旋回スクロール１３のラップ１２ａ，１３ａなどにより決定される設計圧縮比より、小さい圧縮比（家庭用の冷凍空調機器などに用いられるスクロール圧縮機の場合、おおよそ１．８から３．０程度）で運転される本実施例のスクロール圧縮機であっても、旋回スクロール１３の転覆現象を抑制することが可能となり、運転頻度が高い圧縮比領域において高効率化を実現することが可能となり、スクロール圧縮機が低圧縮比下で運転されることが多くなった近年の高効率冷凍空調機器においても、さらなる高効率化が実現できる。

本発明の第７の実施例のスクロール圧縮機は、冷媒を、高圧冷媒、例えば二酸化炭素としたものである（図示せず）。本実施例のスクロール圧縮機によれば、旋回スクロール１３の背圧力が過大となり、スラスト摺動部での摺動損失が増大する傾向にあるスクロール圧縮機においても、摺動損失増加を抑制することができるとともに、環境にやさしい二酸化炭素を冷媒として使えるという利点がある。
また、冷媒に二酸化炭素を用いたヒートポンプ給湯システムなどでは、システムの特性上、非常に低い圧縮比（おおよそ１．５以下）でスクロール圧縮機が運転される場合があり、そのような使用条件下においても高効率なスクロール圧縮機を提供することができる。

以上のように、本発明にかかるスクロール圧縮機は、低圧縮比運転下では圧縮効率向上、高圧縮比運転下では機械効率向上を実現することができ、将来使用される新たな代替冷媒、新冷媒、自然冷媒等への適応も期待できる。

本発明の第１の実施例（及び第２の実施例）におけるスクロール圧縮機の要部である固定スクロールの平面図 図１に示すスクロール圧縮機の要部拡大縦断面図 本発明の第１の実施例におけるスクロール圧縮機の縦断面図 本発明の第３の実施例（及び第４の実施例）におけるスクロール圧縮機の要部である固定スクロールの平面図 本発明の他の実施例におけるスクロール圧縮機の要部である固定スクロールの平面図 従来のスクロール圧縮機の要部である固定スクロールの平面図

１ 密閉容器
２ 圧縮機構
３ 電動機
３ａ 固定子
３ｂ 回転子
４ クランク軸
６ オイル
９ 背圧調整機構
１２ 固定スクロール
１２ａ 鏡板
１２ｂ ラップ
１３ 旋回スクロール
１３ａ 鏡板
１３ｂ ラップ
１７ 吸入口
２０ オイル溜め
２７ 冷媒ガス
２９ 背圧室
５７ 絞り
７８ 環状仕切帯
１０１ 内壁面
１０２ 外壁面
１０３ シール部
１０４ 凹部
１０５ 凹部
１０６ 曲線
１０７ 細溝部
１０８ 略環状シール部
２０２ 固定スクロール
２０４ 旋回スクロール
２１３ シール部
２１４ 凹部

Claims (6)

1. 渦巻き状のラップを有する固定スクロールと、鏡板および渦巻き状のラップを有する旋回スクロールとは、互いに前記ラップ同士を内側にして噛み合うとともに、前記旋回スクロールは自転を阻止された状態で旋回運動し、前記旋回スクロールが旋回運動する際のスラスト力は、前記旋回スクロールの背面に印加する背圧力により前記鏡板と前記固定スクロールとの間の摺動面で支持されるスクロール圧縮機であって、
   前記固定スクロールの渦巻き状のラップ外まわりにある前記旋回スクロールの鏡板との対向面に、
   前記固定スクロールの渦巻き状のラップの最外周の内壁面から外方へ該内壁面にほぼ沿った外壁面を持つように広がり前記旋回スクロールの鏡板と摺接する略環状シール部と、前記略環状シール部の外側に位置する略環状凹部と、前記略環状凹部と独立した形態で前記固定スクロールの吸入口に連通する袋小路状の凹部とを形成し、
   前記略環状シール部が、前記固定スクロールの渦巻き状のラップと、前記固定スクロールの渦巻き状のラップの巻き終わり端の延長部とによって構成され、
   前記凹部を前記略環状シール部に設けたことを特徴とするスクロール圧縮機。
2. 前記延長部の内壁面を前記固定スクロールの渦巻き状のラップに連続する曲線で形成したことを特徴とする請求項１に記載のスクロール圧縮機。
3. 前記略環状シール部に前記凹部より溝幅が狭い細溝部を設け、前記細溝部を前記凹部に連通したことを特徴とする請求項１に記載のスクロール圧縮機。
4. 前記凹部の深さより前記細溝部の深さが小さい構成としたことを特徴とする請求項３に記載のスクロール圧縮機。
5. 前記固定スクロールおよび前記旋回スクロールの渦巻き状のラップなどにより決定される設計圧縮比より小さい圧縮比で運転されることを特徴とする請求項１に記載のスクロール圧縮機。
6. 冷媒を、高圧冷媒、例えば二酸化炭素としたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載のスクロール圧縮機。

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