JP5386219B2 - スクロール圧縮機 - Google Patents

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Description

本発明は、圧縮室を形成する一対の固定スクロールおよび旋回スクロールの渦巻き方向に段部が設けられている、いわゆる段付きスクロール圧縮機に関するものである。
スクロール圧縮機においては、従来から、固定スクロールおよび旋回スクロールの渦巻き状ラップの先端面およびボトム面の渦巻き方向に沿う任意の位置に各々段部を設け、該段部を境に渦巻き状ラップの外周側のラップ高さが内周側のラップ高さよりも高くされたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。このスクロール圧縮機は、圧縮室の軸線方向高さが渦巻き状ラップの外周側において内周側の高さよりも高くされ、渦巻き状ラップの周方向および高さ方向の双方にガスを圧縮できる三次元圧縮可能なスクロール圧縮機とされることにより、スクロール圧縮機の高性能化、小型軽量化が図られている。
一方、スクロール圧縮機では、旋回スクロールが公転旋回されるときの自転を阻止するため、ピンリング式やオルダムリング式等の自転阻止機構が設けられている。該自転阻止機構や固定スクロールおよび旋回スクロールには、必ず部品としての寸法公差や組立公差があり、従って、自転阻止機構により旋回スクロールの自転を完全に阻止することは困難である。このため、運転中に旋回スクロールが圧縮反力や遠心力等により旋回方向の捩りモーメントを受けた場合、上記公差分だけ揺動(振動)するように自転してしまう。その結果、旋回スクロールの渦巻き状ラップが固定スクロールの渦巻き状ラップに対して周期的に接離し、ガス漏れによる性能低下や衝突による異音発生の原因となる。
そこで、固定スクロールの渦巻き状ラップの腹面側または旋回スクロールの渦巻き状ラップの背面側のいずれか一方または双方を微少量削り込むことにより、旋回方向の捩りモーメントを受けた場合の旋回スクロールの接離による揺動(振動)を緩和し、ガス漏れによる性能低下や衝突による異音発生を抑制するようにした技術が特許文献2により提示されている。
また、ピンリング式自転防止機構のハウジング側のピンを公差分だけ旋回方向と逆方向に変位して固定するとともに、固定スクロールを位置決めするノックピンを、旋回スクロールを旋回方向またはその逆方向に自転させたとき、両スクロールの渦巻き状ラップ間の隙間が所定の隙間寸法となるように設定した位置決め要件を満たす位置に設置することにより、ガス漏れによる性能低下や衝突による異音発生を抑制するようにした技術が特許文献3により提示されている。
特開2002−5053号公報 特許第3540380号公報 特開2002−180976号公報
しかしながら、特許文献2,3に示された技術は、いずれも両スクロールの渦巻き状ラップ間の隙間を0(ゼロ)にした理想状態に対して、部品の寸法公差や組立公差によるバラツキ分だけ、予め旋回方向の捩りとは逆向きの捩りをラップ面の削り込みやピン位置の調整により与えておくことによって、旋回スクロールの挙動を安定化させ、旋回スクロールが揺動(振動)するように自転してしまうことによる性能低下や異音発生を抑制するようにしたものである。これは、隙間0の理想状態に対して、0(ゼロ)より大きい隙間を設定することを意味しており、性能の絶対値の低下や振動による運転音のバラツキは避けられなかった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、いわゆる段付きスクロール圧縮機の構造上の特長を活かし、旋回スクロールに加わる捩りモーメントに起因する性能低下や異音発生を抑制することができるスクロール圧縮機を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明のスクロール圧縮機は、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかるスクロール圧縮機は、固定端板の一面に固定渦巻き状ラップが立設されている固定スクロールと、旋回端板の一面に旋回渦巻き状ラップが立設され、前記固定スクロールに噛合わされることにより点対称をなす複数の圧縮室を形成する旋回スクロールと、前記旋回スクロールの自転を阻止し、該旋回スクロールを前記固定スクロールの周りに公転旋回させる自転阻止機構と、を備え、前記固定スクロールおよび前記旋回スクロールには、それぞれ前記渦巻き状ラップの渦巻き方向に沿う任意の位置に段部が設けられ、前記渦巻き状ラップの外周側におけるラップ高さが内周側のラップ高さよりも高くされているスクロール圧縮機において、前記圧縮室の中の点対称をなす一対の圧縮室は、吸入締め切りされる際、前記固定スクロールの前記固定渦巻き状ラップの腹面側に形成される圧縮室の容積V1と、前記旋回スクロールの前記旋回渦巻き状ラップの腹面側に形成される圧縮室の容積V2とが互いに異なる大きさとされていることを特徴とする。
本発明によれば、点対称をなす一対の圧縮室が吸入締め切りされる際、固定スクロールの固定渦巻き状ラップの腹面側に形成される圧縮室の容積V1と、旋回スクロールの旋回渦巻き状ラップの腹面側に形成される圧縮室の容積V2とが互いに異なる大きさとされているため、運転状態により旋回スクロールが受ける各種力による旋回方向または反旋回方向への捩りモーメントを、容積が大きくされている圧縮室側の圧力で発生される逆方向への捩りモーメントによってバランスさせ、旋回スクロールの挙動を安定化することにより旋回スクロールが揺動(振動)するように自転してしまうのを抑制することができる。従って、両スクロールの渦巻き状ラップ間に予め捩りを与えるための0(ゼロ)より大きい隙間を設定する必要がなく、性能の絶対値の低下や衝突による異音の発生等を防止し、性能の向上および安定化並びに運転音の低減を図ることができる。
さらに、本発明のスクロール圧縮機は、上記のスクロール圧縮機において、前記固定スクロールの前記固定渦巻き状ラップの腹面側に形成される前記圧縮室の容積V1と、前記旋回スクロールの前記旋回渦巻き状ラップの腹面側に形成される前記圧縮室の容積V2との関係が、V1>V2とされていることを特徴とする。
本発明によれば、固定スクロールの固定渦巻き状ラップの腹面側に形成される圧縮室の容積V1と、旋回スクロールの旋回渦巻き状ラップの腹面側に形成される圧縮室の容積V2との関係が、V1>V2とされているため、旋回スクロールが圧縮反力や遠心力により受ける旋回方向への捩りモーメントを、容積V1が大きくされている固定渦巻き状ラップの腹面側に形成される圧縮室側の圧力で発生される反旋回方向への捩りモーメントによってバランスさせ、旋回スクロールが旋回方向に揺動(振動)するように自転してしまうのを抑制することができる。従って、旋回スクロールに加えられる捩りモーメントに起因して発生する性能低下や衝突音を防止し、性能の向上および安定化並びに運転音の低減を図ることができる。
さらに、本発明のスクロール圧縮機は、上記のスクロール圧縮機において、前記固定スクロールの前記固定渦巻き状ラップの腹面側に形成される前記圧縮室の容積V1と、前記旋回スクロールの前記旋回渦巻き状ラップの腹面側に形成される前記圧縮室の容積V2との関係が、V1<V2とされていることを特徴とする。
本発明によれば、固定スクロールの固定渦巻き状ラップの腹面側に形成される圧縮室の容積V1と、旋回スクロールの旋回渦巻き状ラップの腹面側に形成される圧縮室の容積V2との関係が、V1<V2とされているため、運転状態によって旋回スクロールに作用している旋回方向への捩りモーメントが逆転されるような場合でも、それを容積V2が大きくされている旋回渦巻き状ラップの腹面側に形成される圧縮室側の圧力で発生される旋回方向への捩りモーメントによって押さえ込むことができる。従って、旋回スクロールに加えられている捩りモーメントが逆転することに起因して発生する性能低下や衝突音を防止し、性能の向上および安定化並びに運転音の低減を図ることができる。
さらに、本発明のスクロール圧縮機は、上述のいずれかのスクロール圧縮機において、前記固定スクロールの前記固定渦巻き状ラップの腹面側に形成される前記圧縮室の容積V1および前記旋回スクロールの前記旋回渦巻き状ラップの腹面側に形成される前記圧縮室の容積V2が、それぞれの圧縮室に存在している前記段部の設置位置を渦巻き方向にずらすことによって互いに異なる大きさとされていることを特徴とする。
本発明によれば、固定スクロールの固定渦巻き状ラップの腹面側に形成される圧縮室の容積V1および旋回スクロールの旋回渦巻き状ラップの腹面側に形成される圧縮室の容積V2が、それぞれの圧縮室に存在している段部の設置位置を渦巻き方向にずらすことによって互いに異なる大きさとされているため、固定渦巻き状ラップの腹面側に形成される圧縮室の容積V1を大きくする場合は、その圧縮室に存在している段部を固定渦巻き状ラップの内周端側にずらすことによって、V1>V2とすることができる。また、逆に旋回渦巻き状ラップの腹面側に形成される圧縮室の容積V2を大きくする場合は、その圧縮室に存在している段部を旋回渦巻き状ラップの内周端側にずらすことによって、V2>V1とすることができる。従って、一対の圧縮室の容積V1,V2を、いわゆる段付きスクロール圧縮機の構造上の特長を利用することにより簡単にアンバランス化することができる。
さらに、本発明のスクロール圧縮機は、上述のいずれかのスクロール圧縮機において、前記固定スクロールの前記固定渦巻き状ラップの腹面側に形成される前記圧縮室の容積V1および前記旋回スクロールの前記旋回渦巻き状ラップの腹面側に形成される前記圧縮室の容積V2が、それぞれの圧縮室を形成している前記渦巻き状ラップの外周側の軸線方向高さを変えることによって異なる大きさとされていることを特徴とする。
本発明によれば、固定スクロールの固定渦巻き状ラップの腹面側に形成される圧縮室の容積V1および旋回スクロールの旋回渦巻き状ラップの腹面側に形成される圧縮室の容積V2が、それぞれの圧縮室を形成している渦巻き状ラップの外周側の軸線方向高さを変えることによって異なる大きさとされているため、固定渦巻き状ラップの腹面側に形成される圧縮室の容積V1を大きくする場合は、その圧縮室を形成している固定渦巻き状ラップの外周側の軸線方向高さ(=段部の高さ)を高くすることによって、V1>V2とすることができる。また、逆に旋回渦巻き状ラップの腹面側に形成される圧縮室の容積V2を大きくする場合は、その圧縮室を形成している旋回渦巻き状ラップの外周側の軸線方向高さ(=段部の高さ)を高くすることにより、V2>V1とすることができる。従って、一対の圧縮室の容積V1,V2を、いわゆる段付きスクロール圧縮機の構造上の特長を利用することにより簡単にアンバランス化することができる。
本発明によると、運転状態によって旋回スクロールが受ける各種力による旋回方向または反旋回方向への捩りモーメントを、容積が大きくされている圧縮室側の圧力で発生される逆方向への捩りモーメントによってバランスさせ、旋回スクロールの挙動を安定化することにより旋回スクロールが揺動(振動)するように自転してしまうのを抑制することができるため、両スクロールの渦巻き状ラップ間に予め捩りを与えるための0(ゼロ)より大きい隙間を設定する必要がなく、性能の絶対値の低下や衝突による異音の発生等を防止し、性能の向上および安定化並びに運転音の低減を図ることができる。
本発明の第1実施形態に係るスクロール圧縮機の縦断面図である。 図1に示すスクロール圧縮機の固定スクロールと旋回スクロールの噛合い状態を示す平面視図である。 本発明の第2実施形態に係るスクロール圧縮機の固定スクロールと旋回スクロールの噛合い状態を示す縦断面図である。 本発明の第1および第2実施形態に係るスクロール圧縮機の圧縮室を展開した模式図である
以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
[第1実施形態]
以下、本発明の第1実施形態について、図1、図2および図4を用いて説明する。
図1には、本発明の第1実施形態に係るスクロール圧縮機の縦断面図が示されている。スクロール圧縮機1は、外殻を構成するハウジング2を有している。ハウジング2は、フロントハウジング3とリアハウジング4とをボルト5で一体的に締め付け固定することにより構成されている。フロントハウジング3およびリアハウジング4には、円周上の複数箇所、例えば4箇所に等間隔で締め付け用のフランジ3A,4Aが一体に形成され、このフランジ3A,4A同士をボルト5で締め付けることによって、フロントハウジング3とリアハウジング4とが一体に結合されている。
フロントハウジング3の内部には、クランク軸(駆動軸)6がメイン軸受7およびサブ軸受8を介してその軸線L回りに回転自在に支持されている。クランク軸6の一端側(図1において左側)は小径軸部6Aとされ、該小径軸部6Aはフロントハウジング3を貫通して図1の左側に突出されている。小径軸部6Aの突出部には、公知の如く動力を受ける図示省略の電磁クラッチ、プーリー等が設けられ、エンジン等の駆動源からVベルト等を介して動力が伝達されるようになっている。メイン軸受7とサブ軸受8との間には、メカニカルシール(リップシール)9が設置されており、ハウジング2内と大気との間を気密にシールしている。
クランク軸6の他端側(図1において右側)には、大径軸部6Bが設けられ、この大径軸部6Bには、クランク軸6の軸線Lより所定寸法だけ偏心した状態でクランクピン6Cが一体に設けられている。クランク軸6は、大径軸部6Bおよび小径軸部6Aがフロントハウジング3にメイン軸受7およびサブ軸受8を介して支持されることにより、回転自在に支持されている。クランクピン6Cには、ドライブブッシュ10、円筒環(フローティングブッシュ)11およびドライブ軸受12を介して後述の旋回スクロール15が連結され、クランク軸6が回転されることにより旋回スクロール15が旋回駆動されるようになっている。
ドライブブッシュ10には、旋回スクロール15が旋回駆動されることにより発生するアンバランス荷重を除去するためのバランスウェイト10Aが一体に形成され、旋回スクロール15の旋回駆動と共に旋回されるようになっている。また、ドライブブッシュ10には、その中心に対して偏心した位置にクランクピン6Cが嵌合されるクランクピン穴10Bが設けられている。これによって、クランクピン6Cに嵌合されたドライブブッシュ10および旋回スクロール15がガスの圧縮反力を受けてクランクピン6Cの周りに回動され、旋回スクロール15の旋回半径を可変とする公知の従動クランク機構が構成されている。
また、ハウジング2内には、一対の固定スクロール14および旋回スクロール15により構成されるスクロール圧縮機構13が組み込まれている。固定スクロール14は、固定端板14Aと該固定端板14Aに立設されている固定渦巻き状ラップ14Bとから構成され、旋回スクロール15は、旋回端板15Aと該端板15Aに立設されている旋回渦巻き状ラップ15Bとから構成されている。
上記固定スクロール14および旋回スクロール15には、それぞれ渦巻き状ラップ14B,15Bの先端面とボトム面の渦巻き方向に沿う所定位置に、それぞれ段部14D,14Eおよび15D,15E(図2参照)が設けられている。この段部14D,14Eおよび15D,15Eを境に、ラップ先端面においては、旋回軸線方向に外周側の先端面が高く、内周側の先端面が低くされている。また、ボトム面においては、旋回軸線方向に外周側のボトム面が低く、内周側のボトム面が高くされている。これによって、各渦巻き状ラップ14B,15Bは、その外周側におけるラップ高さが内周側のラップ高さよりも高くされている。
この固定スクロール14および旋回スクロール15は、その中心を旋回半径分だけ離すとともに、各渦巻き状ラップ14B,15Bの位相を180度ずらして噛合され、該渦巻き状ラップ14B,15Bの先端面とボトム面との間に常温で僅かなラップ高さ方向のクリアランス(数十〜数百ミクロン)を有するように組み付けられている。これにより、図1に示されるように、両スクロール14,15間には、各端板14A,15Aと各渦巻き状ラップ14B,15Bとにより限界される複数対の圧縮室16がスクロール中心に対して点対称に形成されるとともに、旋回スクロール15が固定スクロール14の周りをスムーズに旋回できるように構成されている。
圧縮室16は、旋回軸線方向の高さが各渦巻き状ラップ14B,15Bの外周側において内周側の高さよりも高くされることにより、各渦巻き状ラップ14B,15Bの周方向および高さ方向の双方にガスを圧縮できる三次元圧縮可能なスクロール圧縮機構13を構成している。固定スクロール14および旋回スクロール15のそれぞれの渦巻き状ラップ14B,15Bの先端面には、相手方スクロールのボトム面との間に形成されるチップシール面をシールするためのチップシール17が、それぞれ先端面に設けられた溝に嵌合されて設けられている。
固定スクロール14は、リアハウジング4の内面にボルト18を介して固定設置されている。また、旋回スクロール15は、旋回端板15Aの背面に設けられているボス部15Cに対して、上述のとおり、クランク軸6の一端側に設けられているクランクピン6Cがドライブブッシュ10、円筒環(フローティングブッシュ)11およびドライブ軸受12を介して連結され、旋回駆動されるように構成されている。
さらに、旋回スクロール15は、フロントハウジング3のスラスト受け面3Bに旋回端板15Aの背面が支持され、該スラスト受け面3Bと旋回端板15Aの背面との間に設けられている自転阻止機構19を介して、自転が阻止されながら固定スクロール14の周りに公転旋回駆動されるように構成されている。本実施形態の自転阻止機構19は、旋回スクロール15の旋回端板15Aに設けられているリング穴に組み込まれた自転阻止リング19Aの内周面に対して、フロントハウジング3に設けられているピン穴に組み込まれた自転阻止ピン19Bが摺動自在に嵌合されているピンリング式の自転阻止機構19とされている。
固定スクロール14には、固定端板14Aの中央部位に圧縮された冷媒ガスを吐出する吐出ポート14Cが開口されており、該吐出ポート14Cには、固定端板14Aにリテーナ20を介して取り付けられている吐出リード弁21が設置されている。また、固定端板14Aの背面側には、リアハウジング4の内面と密接されるようにOリング等のシール材22が介装されており、リアハウジング4の内面との間にハウジング2の内部空間から区画された吐出チャンバー23を形成している。これによって、吐出チャンバー23を除くハウジング2の内部空間が、吸入チャンバー24として機能するように構成されている。
吸入チャンバー24には、フロントハウジング3に設けられている吸入口25を介して冷凍サイクルから戻ってくる冷媒ガスが吸入され、この吸入チャンバー24を経て圧縮室16に冷媒ガスが吸い込まれるようになっている。フロントハウジング3とリアハウジング4との間の接合面には、Oリング等のシール材26が介装され、ハウジング2内に形成される吸入チャンバー24を大気に対して気密にシールしている。
上記スクロール圧縮機1において、固定スクロール14および旋回スクロール15の各渦巻き状ラップ14B,15Bによってその最外周側に形成される対称をなす一対の圧縮室16、すなわち各渦巻き状ラップ14Bおよび15Bの外周端14F,15F(図2参照)が相手スクロールの渦巻き状ラップの背面側に接触して吸入締め切りされた時に形成される一対の圧縮室16は、その容積V1,V2が互いに異なる大きさとされている。なお、図2には、旋回スクロール15が吸入締め切り位置から約155°右旋回した位置での容積V1,V2が示されている。
以下に、吸入締め切り時に、固定スクロール14の固定渦巻き状ラップ14Bの腹面側に形成される圧縮室16の容積V1と、旋回スクロール15の旋回渦巻き状ラップ15Bの腹面側に形成される圧縮室16の容積V2との関係について、図2および図4を用いて詳しく説明する。図2は、吸入締め切り時から旋回スクロール15が約155°右旋回された状態が示されている。図2において、θは、固定渦巻き状ラップ14Bおよび旋回渦巻き状ラップ15Bの外周端14F,15Fから段部14E,15Eが設けられている位置までの進行角を示しており、通常、段部14E,15Eは、同じ進行角θの位置に設けられている。
しかし、本実施形態では、固定渦巻き状ラップ14Bの腹面側に形成される圧縮室16の容積V1と、旋回渦巻き状ラップ15Bの腹面側に形成される圧縮室16の容積V2とを異なる大きさとするため、旋回スクロール15が運転中に受ける圧縮反力や遠心力による旋回方向への捩りモーメント(自転モーメント)に対して、それとバランスする逆方向の捩りモーメントが得られるように、上記容積V1,V2の関係を、V1>V2とする場合は、固定渦巻き状ラップ14Bの腹面側に形成される圧縮室16に存在している固定スクロール14側の段部14Eを、固定渦巻き状ラップ14Bの内周端側に所定の角度だけずらし、進行角θ1の位置に設置することによって、固定渦巻き状ラップ14Bの腹面側に形成される圧縮室16の容積V1を旋回渦巻き状ラップ15Bの腹面側に形成される圧縮室16の容積V2よりも大きくしている。
また、上記とは逆に、旋回スクロール15が運転中に受ける圧縮反力や遠心力による旋回方向への捩りモーメント(自転モーメント)に対して、同じ方向の捩りモーメントが得られるように、上記容積V1,V2の関係を、V1<V2とする場合は、旋回渦巻き状ラップ15Bの腹面側に形成される圧縮室16に存在している旋回スクロール15側の段部15Eを、旋回渦巻き状ラップ15Bの内周端側に所定の角度だけずらし、進行角θ2の位置に設置することによって、旋回渦巻き状ラップ15Bの腹面側に形成される圧縮室16の容積V2を固定渦巻き状ラップ14Bの腹面側に形成される圧縮室16の容積V1よりも大きくしている。
上記のように、各段部14E,15Eの位置を進行角θの位置から、各々渦巻き状ラップ14B,15Bの内周端側の進行角θ1,θ2の位置にずらすことによって、各々の容積V1,V2を大きくし、V1>V2またはV1<V2にできることは、図4に示される展開図からも明白である。なお、上記では、容積を大きくする方の圧縮室16側の段部14E,15Eの位置を各渦巻き状ラップ14B,15Bの内周端側にずらした例について説明したが、容積を大きくする方の圧縮室16と対をなす圧縮室16側の段部14E,15Eを渦巻き状ラップ14B,15Bの外周端側にずらすことによっても、同様に一対の圧縮室16の容積V1,V2を互いにアンバランスにすることができる。
以上に説明の構成により、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
外部駆動源から図示省略のプーリーおよび電磁クラッチを介して回転駆動力をクランク軸6に伝達し、クランク軸6を回転すると、そのクランクピン6Cにドライブブッシュ10、円筒環(フローティングブッシュ)11およびドライブ軸受12を介して旋回半径が可変に連結されている旋回スクロール14が、ピンリング式自転阻止機構19により自転を阻止されながら、固定スクロール15の周りに所定の旋回半径で公転旋回駆動される。
この旋回スクロール15の公転旋回駆動により、半径方向最外周に形成される一対の圧縮室16内に、吸入チャンバー24内の冷媒ガスが取り込まれる。圧縮室16は、所定の旋回角位置で吸入締め切りされた後、その容積が周方向およびラップ高さ方向に減少されながら中心側へと移動される。この間に冷媒ガスは圧縮され、当該圧縮室16が吐出ポート14Cに連通する位置に達すると、吐出リード弁21を押し開く。その結果、圧縮された高温高圧のガスは、吐出チャンバー23内に吐き出され、該吐出チャンバー23を経てスクロール圧縮機1の外部へと送出される。
上記による圧縮運転の間、旋回スクロール15は、ガスの圧縮反力や遠心力等による旋回方向(ここでは時計回り)の捩りモーメント(自転モーメント)を受ける。この捩りモーメントは、自転阻止機構19により受け止められ、旋回スクロール15の自転は阻止されるようになっているが、自転阻止機構19や固定スクロール14および旋回スクロール15には、それぞれの部品の寸法公差や組立公差があり、完全に自転を阻止することはできず、公差内でのガタが許容されている。
このガタにより、旋回スクロール15が各方向の力を受けたとき、その挙動が不安定となり、旋回スクロールは旋回方向またはその逆方向に揺動(振動)するように自転してしまい、固定スクロール14および旋回スクロール15の渦巻き状ラップ14B,15B同士や自転阻止機構19のリング19Aとピン19Bが接離し、ガス漏れによる性能低下や衝突音が発生する。これを抑制するため、本実施形態では、吸入締め切りの際に形成される一対の圧縮室16の容積V1,V2をアンバランスにしており、容積が大きくされている方の圧縮室16側の圧力で旋回スクロール15に旋回方向またはそれと逆方向の捩りモーメントを付与し、旋回スクロール15の挙動を安定化させている。
これによって、旋回スクロール15が揺動(振動)するように自転してしまうのを抑制することができる。このため、従来のように、固定スクロール14および旋回スクロール15の渦巻き状ラップ14B,15B間に、ラップ面の削り込みや自転阻止ピンおよびノックピンの設置位置の変位により、予め捩りを与えるために0(ゼロ)より大きい隙間を設定する必要がなく、性能の絶対値の低下や異音発生を防止し、性能の向上および安定化並びに運転音の低減を図ることができる。
具体的には、固定スクロール14の固定渦巻き状ラップ14Bの腹面側に形成される圧縮室16の容積V1と、旋回スクロール15の旋回渦巻き状ラップ15Bの腹面側に形成される圧縮室16の容積V2との関係を、固定スクロール14側の段部14Eの位置をラップ内周端側にずらして進行角θ1の位置とし、V1>V2とすることにより、旋回スクロール15が圧縮反力や遠心力により受ける旋回方向への捩りモーメントを、容積V1が大きくされている固定渦巻き状ラップ14Bの腹面側に形成される圧縮室16側の圧力で発生される反旋回方向への捩りモーメントによってバランスさせることができる。
その結果、旋回スクロール15が旋回方向に揺動(振動)するように自転してしまうのを抑制することができ、特に、理想的な隙間0(ゼロ)に対して、敢えて隙間を設けることなく、旋回スクロール15に加えられる捩りモーメントに起因して発生する性能低下や異音の発生を防止し、性能の向上および安定化並びに運転音の低減を図ることができる。
また、上記の場合とは逆に、固定スクロール14の固定渦巻き状ラップ14Bの腹面側に形成される圧縮室16の容積V1と、旋回スクロール15の旋回渦巻き状ラップ15Bの腹面側に形成される圧縮室16の容積V2との関係を、旋回スクロール15の段部15Eの位置をラップ内周端側にずらして進行角θ1の位置とし、V1<V2とすることにより、運転状態によって旋回スクロール15に作用している旋回方向への捩りモーメントが逆転されるような場合でも、それを容積V2が大きくされている旋回渦巻き状ラップ15Bの腹面側に形成される圧縮室16側の圧力で発生される旋回方向への捩りモーメントによって押さえ込むことができる。従って、旋回スクロール15に加えられている捩りモーメントが逆転することに起因して発生する性能低下や異音発生を防止し、性能の向上および安定化並びに運転音の低減を図ることができる。
例えば、重心がオフセット(端板中心と渦巻き状ラップの基円中心がオフセット)されている旋回スクロール15では、1旋回中の180°真逆位置において捩りモーメントが逆転し、旋回スクロール15の挙動が不安定化して自転防止機構19の接触が切り替って異音が発生することがある。しかし、旋回スクロール15が圧縮反力や遠心力により受ける旋回方向への捩りモーメントと同方向の捩りモーメントを、容積V2が大きくされた旋回渦巻き状ラップ15Bの腹面側に形成される圧縮室16側の圧力により発生させて付与しておくことで、捩りモーメントの逆転を阻止し、両スクロール14,15の渦巻き状ラップ14B,15B間および自転防止機構19の接触を常に一定方向の接触とすることができる。従って、旋回スクロール15に加えられている捩りモーメントが逆転することに起因して発生する諸問題を解消することができる。
さらに、固定渦巻き状ラップ14Bの腹面側に形成される圧縮室16の容積V1と旋回渦巻き状ラップ15Bの腹面側に形成される圧縮室16の容積V2とのアンバランス化を一対の圧縮室16に存在している段部14E,15Eの設置位置を渦巻き方向にずらすことによって簡単にアンバランス化することができる。つまり、固定渦巻き状ラップ14Bの腹面側に形成される圧縮室16の容積V1を大きくする場合は、段部14Eをラップ内周端側にずらすことにより、V1>V2とすることができ、逆に旋回渦巻き状ラップ15Bの腹面側に形成される圧縮室16の容積V2を大きくする場合は、段部15Eをラップ内周端側にずらすことによって、V2>V1とすることができる。このように、一対の圧縮室16の容積V1,V2を段付きスクロール圧縮機1の構造上の特長を利用することにより容易にアンバランス化することができる。
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態について、図3および図4を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第1実施形態に対して、渦巻き状ラップの外周側の軸線方向高さを変えることによって一対の圧縮室16の容積V1,V2を異なる大きさとしている点が異なる。その他の点については、第1実施形態と同様であるので説明を省略する。
本実施形態では、図3に示されるように、固定スクロール14および旋回スクロール15に形成される段部14E,15Eよりも外周端側の渦巻き状ラップ14B,15Bの軸線方向高さを異なる高さとすることにより、固定渦巻き状ラップ14Bの腹面側に形成される圧縮室16の容積V1と旋回渦巻き状ラップ15Bの腹面側に形成される圧縮室16の容積V2とが異なる大きさとされるようにしている。
すなわち、一方のスクロール14(15)の段部14E(15E)よりも外周側のボトム面から他方のスクロール15(14)の段部15E(14E)よりも内周側のボトム面までの寸法をLとしたとき、一方のスクロール14(15)の段部14E(15E)の高さをl、他方のスクロール15(14)の段部15E(14E)の高さをl−αとすることによって、段部14E,15Eよりも外周端側の渦巻き状ラップ14B,15Bの軸線方向高さを異なる高さ(L+lおよびL+l−α)とし、これによって。固定渦巻き状ラップ14Bの腹面側に形成される圧縮室16の容積V1と、旋回渦巻き状ラップ15Bの腹面側に形成される圧縮室16の容積V2とをアンバランス化している(図4参照)。
なお、図3には、固定スクロール14の固定渦巻き状ラップ14Bの腹面側に形成される圧縮室16の容積V1と、旋回スクロール15の旋回渦巻き状ラップ15Bの腹面側に形成される圧縮室16の容積V2との関係が、V1<V2とされている形態が図示されているが、段部14E,15Eの高さlおよびl−αの関係を、図示の形態とは逆にすることによって、V1>V2とすることができる。
このように、段部14E,15Eよりも外周端側の渦巻き状ラップ14B,15Bの軸線方向高さを異なる高さ(L+lおよびL+l−α)とすることによって、吸入締め切り時に形成される一対の圧縮室16の容積V1,V2を簡単に異なる大きさとすることができる。つまり、固定渦巻き状ラップ14Bの腹面側に形成される圧縮室16の容積V1を大きくする場合は、該圧縮室16を形成している固定渦巻き状ラップ14Bの外周側の軸線方向高さ(=段部の高さ)を高くすることにより、V1>V2とすることができ、逆に旋回渦巻き状ラップ15Bの腹面側に形成される圧縮室16の容積V2を大きくする場合は、該圧縮室16を形成している旋回渦巻き状ラップ15Bの外周側の軸線方向高さ(=段部の高さ)を高くすることにより、V2>V1とすることができ、従って、一対の圧縮室16の容積V1,V2を容易にアンバランス化することができる。
なお、本発明は、上記実施形態にかかる発明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。例えば、上記実施形態では、外部から動力を受けて駆動される開放型スクロール圧縮機1に適用して例について説明したが、動力源として電動モータを内蔵した密閉型のスクロール圧縮機にも適用できることはもちろんである。また、旋回スクロール15の自転阻止機構19としてピンリング式自転阻止機構について説明したが、オルダムリング式等、他の自転阻止機構としてもよい。更に、従動クランク機構も、揺動方式とした上記実施形態のものに限定されるものではなく、他方式の従動クランク機構を用いてもよい。
1 スクロール圧縮機
14 固定スクロール
14A 固定端板
14B 固定渦巻き状ラップ
14E 段部
15 旋回スクロール
15A 旋回端板
15B 旋回渦巻き状ラップ
15E 段部
16 圧縮室
19 自転阻止機構
V1 固定渦巻き状ラップの腹面側に形成される圧縮室の容積
V2 旋回渦巻き状ラップの腹面側に形成される圧縮室の容積
θ1 渦巻き方向にずらされた固定スクロールの段部の進行角
θ2 渦巻き方向にずらされた旋回スクロールの段部の進行角
L+l−α 旋回渦巻き状ラップの軸線方向高さ
L+l 高くされた旋回渦巻き状ラップの軸線方向高さ

Claims (5)

  1. 固定端板の一面に固定渦巻き状ラップが立設されている固定スクロールと、
    旋回端板の一面に旋回渦巻き状ラップが立設され、前記固定スクロールに噛合わされることにより点対称をなす複数の圧縮室を形成する旋回スクロールと、
    前記旋回スクロールの自転を阻止し、該旋回スクロールを前記固定スクロールの周りに公転旋回させる自転阻止機構と、を備え、
    前記固定スクロールおよび前記旋回スクロールには、それぞれ前記渦巻き状ラップの渦巻き方向に沿う任意の位置に段部が設けられ、前記渦巻き状ラップの外周側におけるラップ高さが内周側のラップ高さよりも高くされているスクロール圧縮機において、
    前記圧縮室の中の点対称をなす一対の圧縮室は、吸入締め切りされる際、前記固定スクロールの前記固定渦巻き状ラップの腹面側に形成される圧縮室の容積V1と、前記旋回スクロールの前記旋回渦巻き状ラップの腹面側に形成される圧縮室の容積V2とが互いに異なる大きさとされていることを特徴とするスクロール圧縮機。
  2. 前記固定スクロールの前記固定渦巻き状ラップの腹面側に形成される前記圧縮室の容積V1と、前記旋回スクロールの前記旋回渦巻き状ラップの腹面側に形成される前記圧縮室の容積V2との関係が、V1>V2とされてい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。
  3. 前記固定スクロールの前記固定渦巻き状ラップの腹面側に形成される前記圧縮室の容積V1と、前記旋回スクロールの前記旋回渦巻き状ラップの腹面側に形成される前記圧縮室の容積V2との関係が、V1<V2とされてい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。
  4. 前記固定スクロールの前記固定渦巻き状ラップの腹面側に形成される前記圧縮室の容積V1および前記旋回スクロールの前記旋回渦巻き状ラップの腹面側に形成される前記圧縮室の容積V2が、それぞれの圧縮室に存在している前記段部の設置位置を渦巻き方向にずらすことによって互いに異なる大きさとされていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載のスクロール圧縮機。
  5. 前記固定スクロールの前記固定渦巻き状ラップの腹面側に形成される前記圧縮室の容積V1および前記旋回スクロールの前記旋回渦巻き状ラップの腹面側に形成される前記圧縮室の容積V2が、それぞれの圧縮室を形成している前記渦巻き状ラップの外周側の軸線方向高さを変えることによって異なる大きさとされていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載のスクロール圧縮機。
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