JP5386219B2

JP5386219B2 - スクロール圧縮機

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Publication number: JP5386219B2
Application number: JP2009107698A
Authority: JP
Inventors: 弘文平田; 徹三鵜飼; 浩山崎; 隆英伊藤
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2009-04-27
Filing date: 2009-04-27
Publication date: 2014-01-15
Anticipated expiration: 2029-04-27
Also published as: EP2426359A4; US20110200475A1; CN102197223A; JP2010255558A; WO2010125961A1; KR20110053485A; US9145770B2; EP2426359A1; CN102197223B; BRPI1004936A2; KR101223314B1; BRPI1004936B1; EP2426359B1

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

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。
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。
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。
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。
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。