JP6222033B2 - スクロール圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、スクロール圧縮機に関する。

従来、冷凍装置等に、スクロール圧縮機が広く用いられている。

スクロール圧縮機は、例えば特許文献１（特開２００１−１６５０６８号公報）に開示されているように、固定側鏡板および固定側鏡板の前面から延びる固定側ラップを有する固定スクロールと、可動側鏡板および可動側鏡板の前面から延びる可動側ラップを有する可動スクロールとを備える。そして、スクロール圧縮機では、固定側ラップと可動側ラップとが、固定側鏡板の前面と可動側鏡板の前面とが対向し、固定側ラップが可動側鏡板の前面まで延び、可動側ラップが固定側鏡板の前面まで延びるように組み合わされて、固定側ラップの側面と可動側ラップの側面との間に圧縮室が形成される。

ところで、このようなスクロール圧縮機では、運転停止時に、圧縮機構の吐出側から吸入側へと冷媒が逆流し、逆流した冷媒により可動側スクロールが通常運転時とは逆回転をする場合がある。可動スクロールの逆回転時には、可動側ラップに通常運転時とは異なる力が作用する。そして、スクロール圧縮機の運転条件によっては、運転停止時に可動側ラップに作用する力が大きくなったり、頻繁に可動側ラップの逆回転が発生したりして、可動側ラップの巻き終わりの基部で損傷が引き起こされる可能性がある。そのため、可動側ラップの巻き終わりの基部が可動側ラップの逆回転により破損しない運転条件でしか、スクロール圧縮機を用いることができず、スクロール圧縮機の使用可能な運転条件が制限されている。

本発明の課題は、運転停止時の可動側スクロールの逆回転により可動側ラップの巻き終わり基部に損傷が引き起こされることを抑制できる、使用可能な運転条件範囲の広いスクロール圧縮機を提供することにある。

本発明の第１観点に係るスクロール圧縮機は、固定スクロールと、可動スクロールとを備える。固定スクロールは、固定側鏡板と、固定側鏡板の前面から延びる固定側ラップと、を有する。可動スクロールは、可動側鏡板と、可動側鏡板の前面から延びる可動側ラップと、を有する。可動スクロールは、固定スクロールに対して旋回運動をする。固定側ラップと可動側ラップとは、固定側鏡板の前面と可動側鏡板の前面とが対向する状態で組み合わされて圧縮室を形成する。可動側鏡板の中央部には、可動側鏡板を貫通して延びる、圧縮室で圧縮された冷媒を吐出する吐出口が形成されている。可動側ラップの巻き始めから巻き終わりにわたって、可動側鏡板の前面から、可動スクロールの旋回の軸方向における可動側ラップの最大高さ位置まで上方に延びる仮想可動側ラップを仮想した時に、可動側ラップには、仮想可動側ラップに対して、巻き終わり周辺に切り欠きが形成されている。切り欠きの側面視形状は、第１辺と、第２辺と、第３辺と、第４辺と、第５辺と、を含む五角形形状である。第１辺は、仮想可動側ラップの巻き終わりの上下に延びる直線から、可動側鏡板の前面の近傍を除いた辺である。第２辺は、第１辺の上端から、可動側ラップの最大高さ位置において水平方向に延びる辺である。第３辺は、第２辺の端部から下方に延びる辺である。第４辺は、第３辺の下端から斜め下方向に、第１辺側に延びる辺である。第５辺は、第４辺の第１辺側の端部から、水平方向に、第１辺まで延びる辺である。

第１観点に係るスクロール圧縮機では、可動側ラップの巻き終わり周辺に、仮想可動側ラップに対する切り欠きが設けられている。そのため、仮想可動側ラップが実際に可動側ラップとして用いられると仮定した場合に比べ受圧面積が低減され、可動スクロールの逆回転時に、可動側ラップの巻き終わり周辺において、可動側ラップの可動側鏡板の前面近傍（以後、可動側ラップの基部と呼ぶ）に作用する力を低減できる。その結果、巻き終わり周辺における可動側ラップの損傷を防止できる。特に、ここでは、切り欠きの側面視形状が、可動側ラップの最大高さ位置から下方に延びる第３辺を有するため、可動側ラップの巻き終わりの基部に作用する力を比較的大きく低減可能である。一方で、可動側ラップが仮想可動側ラップに段差を設けたような形状であった場合（切り欠きの側面視形状が、第３辺の下端から第１辺側に水平に延びる辺を有する場合）には、可動側ラップの、第３辺の下端近傍に対応する部分で比較的大きな応力集中が生じる。これに対し、切り欠きの側面視形状は、第３辺の下端から斜め下方向に延びる第４辺を有しているため、第３辺の下端近傍に対応する部分での応力集中を抑制でき、可動スクロールの逆回転時に、可動側ラップの損傷を防止することができる。

本発明の第２観点に係るスクロール圧縮機は、第１観点に係るスクロール圧縮機であって、第３辺と第４辺との交差部分が丸められている。

第２観点に係るスクロール圧縮機では、第３辺と第４辺との交差部分が丸められているため、可動側ラップの、第３辺の下端近傍に対応する部分における応力集中を抑制できる。そのため、可動スクロールの逆回転時に、可動側ラップの損傷を防止することが容易である。

本発明の第３観点に係るスクロール圧縮機は、第１観点又は第２観点に係るスクロール圧縮機であって、第３辺の長さは、軸方向における可動側ラップの最大高さの１／３以上かつ１／２以下である。

第３観点に係るスクロール圧縮機では、第３辺の長さが、可動側ラップの最大高さの１／３以上であるため、可動側ラップの巻き終わり周辺において、可動側ラップの基部に作用する力を比較的大きく低減することが容易である。一方で、第３辺の長さが、可動側ラップの最大高さの１／２以下であるため、第３辺の下端近傍に対応する部分における応力集中を抑制できる。

本発明の第４観点に係るスクロール圧縮機は、第１観点から第３観点のいずれかに係るスクロール圧縮機であって、切り欠きは、平面視において、可動側ラップの、巻き終わりから、可動側鏡板の中心に対して巻き終わりから１０度以上かつ４５度以下の角度までの区間に設けられる。

第４観点に係るスクロール圧縮機では、仮想可動側ラップに対して切り欠きの形成される区間が、巻き終わりから、巻き終わりから１０度以上の角度までの区間であるため、巻き終わりからわずかな区間にしか切り欠きを設けない場合に比べ、可動スクロールの逆回転時に、可動側ラップの巻き終わりの基部に作用する力を比較的大きく低減できる。一方で、仮想可動側ラップに対して切り欠きの形成される区間が、巻き終わりから、巻き終わりから４５度以下の角度までの区間であるため、可動側ラップの冷媒の圧縮に寄与しない部分が過大となることを防止できる。

本発明の第５観点に係るスクロール圧縮機は、第１観点から第４観点のいずれかに係るスクロール圧縮機であって、非対称ラップ構造である。

ここでは、スクロール圧縮機が非対称ラップ構造であるため、可動スクロールが逆回転することで、圧縮機構が膨張機構として機能した時に、可動側ラップの巻き終わり周辺を外周側に倒そうとする力と、内周側に倒そうとする力とが交互に作用しやすく、特に可動側ラップの巻き終わりの基部に損傷が発生しやすい。

これに対し、可動側ラップは、仮想可動側ラップに対し、巻き終わり周辺に切り欠きが形成された形状であるため、スクロール圧縮機が非対称ラップ構造である場合にも、可動側ラップの巻き終わりの基部の損傷を防止可能である。

本発明に係るスクロール圧縮機では、可動側ラップの巻き終わり周辺に、仮想可動側ラップに対する切り欠きが設けられている。そのため、仮想可動側ラップが実際に可動側ラップとして用いられると仮定した場合に比べ受圧面積が低減され、可動スクロールの逆回転時に、可動側ラップの巻き終わり周辺において、可動側ラップの基部に作用する力を低減できる。その結果、可動側ラップの巻き終わり周辺において、可動側ラップの損傷を防止できる。特に、ここでは、切り欠きの側面視形状が、可動側ラップの最大高さ位置から下方に延びる第３辺を有するため、可動側ラップの巻き終わりの基部に作用する力を比較的大きく低減可能である。一方で、可動側ラップが仮想可動側ラップに段差を設けたような形状であった場合（切り欠きの側面視形状が、第３辺の下端から第１辺側に水平に延びる辺を有する場合）には、可動側ラップの、第３辺の下端近傍に対応する部分で比較的大きな応力集中が生じる。これに対し、切り欠きの側面視形状は、第３辺の下端から斜め下方向に延びる第４辺を有しているため、第３辺の下端近傍に対応する部分での応力集中を抑制でき、可動スクロールの逆回転時に、可動側ラップの損傷を防止することができる。

本発明の一実施形態に係るスクロール圧縮機の概略図である。 図１のスクロール圧縮機の圧縮機構の固定スクロールおよび可動スクロールの周辺の縦断面図である。 図１のスクロール圧縮機の可動スクロールの斜視図である。 図１のスクロール圧縮機の可動スクロールを上方から見た平面図である。 図１のスクロール圧縮機の可動スクロールの可動側ラップの巻き終わり周縁の側面図である。 一の参考例に係る可動側ラップの巻き終わり周縁の側面図である。 他の参考例に係る可動側ラップの巻き終わり周縁の側面図である。

本発明の一実施形態に係るスクロール圧縮機を、図面を参照しながら説明する。なお、下記の実施形態は、実施例に過ぎず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

（１）全体構成
スクロール圧縮機１０は、高低圧ドーム型の圧縮機である。スクロール圧縮機１０は、空気調和装置を含む冷凍装置（図示せず）の室外機に使用され、冷凍装置の冷媒回路の一部を構成する。スクロール圧縮機１０は、特に低温用途の冷凍装置に用いられる。低温用途の冷凍装置に用いられるスクロール圧縮機１０では、吸入圧と吐出圧との差圧（冷媒回路における高圧と低圧との差圧）が大きくなりやすい。また、低温用途の冷凍装置に用いられるスクロール圧縮機１０では、その運転／停止の切り替えの頻度が高い。なお、スクロール圧縮機１０の用途は、低温用途に限定されるものではない。

スクロール圧縮機１０は、主に、ケーシング２０と、圧縮機構３０と、駆動軸４０と、駆動機構５０と、を備えている（図１参照）。

ケーシング２０には、圧縮機構３０、駆動軸４０および駆動機構５０が収納されている（図１参照）。圧縮機構３０は、ケーシング２０内の上部に配置されている。圧縮機構３０は、固定スクロール３１および可動スクロール３２を含む（図２参照）。駆動機構５０は、圧縮機構３０の下方に配置される電動機である。駆動機構５０は、一定速の電動機である。圧縮機構３０および駆動機構５０は、上下方向に延びる駆動軸４０を介して連結されている（図１参照）。駆動機構５０が駆動されると、駆動軸４０を介して圧縮機構３０が駆動される。圧縮機構３０は、ケーシング２０の上蓋２２を貫通して設けられた吸入管２３（図２参照）を通じて供給される冷媒を、圧縮機構３０内で圧縮する。圧縮機構３０により圧縮された冷媒は、ケーシング２０の側面を形成する円筒部材２１（図２参照）の、上下方向における中間部分に設けられた吐出管２４（図１参照）を通じて、ケーシング２０の外部に吐出される。

（２）詳細構成
スクロール圧縮機１０の圧縮機構３０について以下に詳述する。

なお、以下の説明では、方向や配置を説明するために、「上」、「下」等の表現を用いる場合があるが、特に断りの無い場合、図２中の矢印Ｕの方向を上とする。また、以下の説明では、水平や垂直等の表現を用いる場合があるが、これには実質的に水平や垂直の場合、つまり略水平や略垂直の場合を含む。

圧縮機構３０は、図２に示されるように、主に、固定スクロール３１と、可動スクロール３２と、ハウジング３３とを有する。固定スクロール３１は、ハウジング３３の上方に配置され、ハウジング３３に固定される。固定スクロール３１は固定側ラップ３１２を有し、可動スクロール３２は可動側ラップ３２２を有する。固定側ラップ３１２と可動側ラップ３２２とは組み合わされ、冷媒を圧縮する圧縮室Ｓｃを形成する（図２参照）。なお、圧縮機構３０は、非対称渦巻き構造（非対称ラップ構造）である。

（２−１）固定スクロール
固定スクロール３１は、円板状の固定側鏡板３１１と、固定側鏡板３１１の前面３１１ａ（下面）から下方に延びる渦巻状の固定側ラップ３１２と、固定側ラップ３１２を囲む周縁部３１３と、を主に有する。

固定側鏡板３１１の背面３１１ｂ（上面）側には、圧力室Ｓ１が設けられている。圧力室Ｓ１は固定側鏡板３１１と、固定スクロール３１の上方に取り付けられる蓋３４とにより囲まれて形成されている。

固定側鏡板３１１の中心部には、固定側鏡板３１１を貫通して上下に延びるポート３１１ｃが設けられている。ポート３１１ｃは、圧縮室Ｓｃと圧力室Ｓ１とを連通する。ポート３１１ｃは、圧縮室Ｓｃで圧縮された吐出圧（スクロール圧縮機１０が一部を構成する冷媒回路における高圧）の冷媒を、圧力室Ｓ１に導く通路である。

さらに、固定側鏡板３１１には、固定側鏡板３１１を貫通して上下に延びるリリーフポート３１１ｄが設けられている。リリーフポート３１１ｄは、圧縮途中の圧縮室Ｓｃと圧力室Ｓ１とを連通している。リリーフポート３１１ｄは、圧縮時の過圧縮を防止するために設けられている。リリーフポート３１１ｄには、リリーフ弁３５が設けられている。リリーフ弁３５は、リリーフポート３１１ｄの開閉を行う。また、リリーフ弁３５の上方には、リリーフ弁３５の開く範囲を制限する弁抑え３５ａが設けられている。リリーフ弁３５および弁押え３５ａは、圧力室Ｓ１内に配置され、ボルト３６により固定側鏡板３１１に固定されている。

固定側ラップ３１２は、渦巻き状に形成され、固定側鏡板３１１の前面３１１ａから下方に突出する。固定側ラップ３１２の高さ（固定側鏡板３１１の前面３１１ａから固定側ラップ３１２の先端３１２ａまで高さ）は、場所によらず高さＫである（図２参照）。固定側ラップ３１２と、可動スクロール３２の可動側ラップ３２２とが、固定側鏡板３１１の前面３１１ａ（下面）と可動側鏡板３２１の前面３２１ａ（上面）とが対向する状態で組み合わされることで、隣接する固定側ラップ３１２と可動側ラップ３２２との間に圧縮室Ｓｃが形成される（図２参照）。

周縁部３１３は、厚肉のリング状に形成され、固定側ラップ３１２を取り囲むように配置される（図２参照）。固定スクロール３１は、周縁部３１３の下面がハウジング３３の上端面と密着するように配置され、ボルト３７によりハウジング３３と固定されている（図２参照）。

（２−２）可動スクロール
可動スクロール３２は、略円板状の可動側鏡板３２１と、可動側鏡板３２１の前面３２１ａ（上面）から上方に延びる渦巻状の可動側ラップ３２２と、可動側鏡板３２１の背面３２１ｂ（下面）から下方に突出する、円筒状に形成されたボス部３２３と、を主に有する（図２参照）。

可動側鏡板３２１の略中央付近には、可動側鏡板３２１を貫通して上下に延びる吐出口３２１ｃが形成されている。圧縮室Ｓｃで圧縮されて吐出圧（スクロール圧縮機１０が一部を構成する冷媒回路における高圧）となった冷媒は、吐出口３２１ｃから吐出され、駆動軸４０に設けられた吐出通路４３（図２参照）に導かれる。吐出通路４３に導かれた冷媒は、駆動軸４０の下端側の吐出出口（図示せず）まで導かれ、最終的に、ケーシング２０の側面（円筒部材２１）に設けられた吐出管２４を通じて、ケーシング２０の外部に吐出される。なお、吐出口３２１ｃには、運転停止時（駆動機構５０の停止時）に冷媒の逆流を抑制する吐出弁が設けられていない。

ボス部３２３は、可動側鏡板３２１の背面３２１ｂから下方に延びる円筒状の部分である（図２参照）。ボス部３２３は、上端の塞がれた円筒状部分である。ボス部３２３に駆動軸４０の偏心部４１が挿入されることで、ボス部３２３と偏心部４１とが連結される（図２参照）。駆動軸４０が駆動機構５０により駆動されて回転すると、可動スクロール３２は固定スクロール３１に対して自転することなく公転し、圧縮室Ｓｃ内の冷媒が圧縮される。

可動側ラップ３２２は、渦巻き状に形成され、可動側鏡板３２１の前面３２１ａから上方に突出する。可動側ラップ３２２の先端３２２ａには、形成される複数の圧縮室Ｓｃ間の気密を保つためのチップシール（図示せず）を収容する溝３２２ｂが形成されている。

可動側ラップ３２２の最大高さ（可動側鏡板３２１の前面３２１ａから可動側ラップ３２２の先端３２２ａまでの高さの最大値）は、最大高さＨｍａｘで表される（図３参照）。可動側ラップ３２２は、その巻き終わり３２２ｃ（図４参照）の周辺部分（可動側ラップ３２２の外周側の端部の周辺部分）で、その高さが低くなるように形成されている。具体的には、可動側ラップ３２２は、平面視において、その巻き終わり３２２ｃから、可動側鏡板３２１の中心Ｏに対して巻き終わり３２２ｃから角度θ（図４参照）までの区間にわたって、その高さが最大高さＨｍａｘより低くなるように形成されている。これにより、可動側ラップ３２２の受圧面積を低減でき、スクロール圧縮機１０の停止時に、ケーシング２０内のハウジング３３より下方の高圧空間（スクロール圧縮機１０が一部を構成する冷媒回路における高圧の空間）から、ケーシング２０内のハウジング３３より上方の低圧空間（スクロール圧縮機１０が一部を構成する冷媒回路における低圧の空間）へと冷媒が逆流し、可動スクロール３２が逆回転する時に、可動側ラップ３２２の巻き終わり３２２ｃの基部に作用する応力を低減できる。なお、本可動側ラップ３２２では、巻き終わり３２２ｃから巻き始め３２２ｄ（可動側ラップ３２２の内周側端部、図４参照）側に角度θ戻った部分が、圧縮室Ｓｃの閉じ切り位置となる。

なお、本実施形態では角度θは３５度であるが、角度θはこれに限定されるものではない。ただし、可動側ラップ３２２の巻き終わり３２２ｃの基部に作用する力を十分に低減するためには、角度θは１０度以上であることが好ましい。一方で、可動側ラップ３２２の冷媒の圧縮に寄与しない部分が過大となることを防止するため、角度θは４５度以下であることが好ましい。

可動側ラップ３２２の巻き終わり３２２ｃ周辺の形状について詳細に説明する。

初めに、可動側ラップ３２２の巻き始め３２２ｄから巻き終わり３２２ｃにわたって、可動側鏡板３２１の前面３２１ａから、可動スクロール３２の旋回の軸方向（駆動軸４０の軸方向、すなわち上下方向）における可動側ラップ３２２の最大高さＨｍａｘの位置まで上方に延びる仮想可動側ラップ１００を仮想する（図５参照）。可動側ラップ３２２には、仮想可動側ラップ１００に対して、巻き終わり３２２ｃ周辺に切り欠き２００が形成されている（図３および図５参照）。具体的には、切り欠き２００は、平面視において、仮想可動側ラップ１００の、巻き終わり（すなわち可動側ラップ３２２の巻き終わり３２２ｃ）から、可動側鏡板３２１の中心Ｏに対して巻き終わり３２２ｃから角度θの区間（図４参照）に設けられている。

なお、可動側ラップ３２２は、仮想可動側ラップ１００に相当する形状の部材に対し、切り欠き２００の部分を実際に切り欠く加工を施すことで成形される必要はない。可動側ラップ３２２は、鋳造等により、切り欠き２００の部分が初めから存在しない状態で成形されてもよい。

可動側ラップ３２２が、仮想可動側ラップ１００に対して巻き終わり３２２ｃ周辺に切り欠き２００が形成された形状となっていることで、可動側ラップ３２２は、巻き終わり３２２ｃ周辺に、第１垂直部２０１、連結部２０２、水平部２０３、および第２垂直部２０４を有する（図３参照）。

第１垂直部２０１は、平面視において、可動側ラップ３２２の巻き終わり３２２ｃから、巻き始め３２２ｄ側に角度θだけ戻った部分に位置する。第１垂直部２０１は、可動側鏡板３２１の先端３２２ａから下方に垂直に延びる縁部である。連結部２０２は、第１垂直部２０１の下端と、水平部２０３の一端（可動側ラップ３２２の巻き始め３２２ｄ側の端部）とを繋ぐ。連結部２０２は、可動側ラップ３２２の上縁部である（図３参照）。連結部２０２は、平面視において、巻き終わり３２２ｃから巻き始め３２２ｄ側に角度θだけ戻った部分から、可動側ラップ３２２の渦巻きに沿って、巻き終わり３２２ｃ側に延びる。連結部２０２の設けられた領域では、巻き終わり３２２ｃ側に近づくほど、可動側ラップ３２２の高さが低くなる。このような形状に連結部２０２が構成されることで、スクロール圧縮機１０の停止時に、可動スクロール３２が逆回転する時に、第１垂直部２０１と連結部２０２との接続部に生じる応力集中を緩和することができる。また、第１垂直部２０１と連結部２０２との接続部で生じる応力集中を更に緩和するため、第１垂直部２０１と連結部２０２との接続部にはＲ面取り加工が施されている（図３参照）。水平部２０３は、連結部２０２の一端（可動側ラップ３２２の巻き終わり３２２ｃ側の端部）と、第２垂直部２０４の上端とを繋ぐ。水平部２０３は、可動側ラップ３２２の上縁部である。水平部２０３は、平面視において、連結部２０２の一端（可動側ラップ３２２の巻き終わり３２２ｃ側の端部）から、可動側ラップ３２２の渦巻きに沿って、可動側ラップ３２２の巻き終わり３２２ｃまで延びる。水平部２０３の設けられた領域では、可動側ラップ３２２の高さは一定である。第２垂直部２０４は、可動側ラップ３２２の巻き終わり３２２ｃにおいて、水平部２０３の端部（可動側ラップ３２２の巻き終わり３２２ｃ側の端部）から、可動側鏡板３２１の前面３２１ａまで、下方に垂直に延びる縁部である。可動側鏡板３２１の前面３２１ａから第２垂直部２０４の上端までの高さ（すなわち第２垂直部２０４の高さａ、図３参照）は、可動側ラップ３２２の最大高さ（最大高さＨｍａｘ）の１／４である。なお、可動スクロール３２が逆回転する時（スクロール圧縮機１０の停止時）に、可動側ラップ３２２の巻き終わり３２２ｃの基部に作用する応力を低減するためには、第２垂直部２０４の高さａは、出来るだけ小さいことが好ましく、可能であればゼロであることが好ましい。ただし、可動側ラップ３２２の形状（例えば輪郭度）の管理や、加工時の可動側鏡板３２１のスラスト面（可動側鏡板３２１の前面３２１ａ）の保護のためには、第２垂直部２０４の高さａを所定値以上とすることが好ましい。なお、第２垂直部２０４の高さａを、可動側ラップ３２２の最大高さＨｍａｘの１／４としたのは、例示にすぎず、これに限定されるものではない。

切り欠き２００の側面視形状４００について説明する。可動側ラップ３２２の巻き終わり３２２ｃ周辺を側方（軸方向と直交する方向）から見ると、切り欠き２００は、以下の様な側面視形状４００を示す（図５参照）。

側面視形状４００は、多角形形状である。具体的には、側面視形状４００は、第１辺４０１、第２辺４０２、第３辺４０３、第４辺４０４、および第５辺４０５を含む五角形形状である（図５参照）。

第１辺４０１は、前述した仮想可動側ラップ１００を側面から見た時に、その巻き終わり（つまり可動側ラップ３２２の巻き終わり３２２ｃ）において上下に延びる直線１０１から、可動側鏡板３２１の前面３２１ａの近傍を除いた部分である（図５参照）。具体的には、第１辺４０１は、仮想可動側ラップ１００を側面から見た時に、その巻き終わりにおいて上下に延びる直線１０１から、上述の第２垂直部２０４に対応する部分を除いた部分である。第２辺４０２は、第１辺４０１の上端から、可動側ラップ３２２の最大高さＨｍａｘの位置において水平方向に延びる（図５参照）。第３辺４０３は、第２辺４０２の端部（第１辺４０１とは反対側の端部）から下方に延びる。第３辺４０３は、上述の第１垂直部２０１に対応する部分である。第３辺の長さ４０３の長さｈは、駆動軸４０の軸方向における可動側ラップ３２２の最大高さ（つまり最大高さＨｍａｘ）の１／３以上かつ１／２以下である。例えば、長さｈは、最大高さＨｍａｘの３／８である。ここでは、第３辺４０３が、可動側ラップ３２２の最大高さＨｍａｘの１／３以上延びるため、可動側ラップ３２２の巻き終わり３２２ｃ周辺において、可動側ラップ３２２の基部に作用する力を比較的大きく低減することが容易である。一方で、第３辺４０３の長さｈが、可動側ラップ３２２の最大高さＨｍａｘの１／２以下であるため、可動側ラップ３２２の、第３辺４０３の下端近傍に対応する部分における応力集中を抑制できる。第４辺４０４は、第３辺４０３の下端から斜め下方向に、第１辺４０１側に延びる（図５参照）。第４辺４０４は、上述の連結部２０２に対応する部分である。上述のように、第１垂直部２０１と連結部２０２との接続部にはＲ面取り加工が施されているため、これを側面から見た、第３辺４０３と第４辺４０４との交差部分は丸められている（図５参照）。第５辺４０５は、第４辺４０４の第１辺４０１側の端部から水平方向に延びる（図５参照）。

なお、側面視形状４００が多角形形状であるとは、側面視形状４００が厳密に直線だけで形成されている形状に限定されるものではない。例えば、辺と辺との交差部分（例えば、第３辺４０３と第４辺４０４との交差部分）は丸められていてもよい。また、例えば、各辺は、加工精度等の問題で厳密には直線から外れるものであってもよく、ほぼ直線状であればよい。

なお、本願発明者は、巻き終わり３２２ｃ周辺における、可動側ラップ３２２の基部（可動側鏡板３２１近傍）の損傷防止により適した可動側ラップ３２２の形状を採用するため、上記の切り欠き２００に加え、形状の異なる切り欠きを仮想可動側ラップ１００に対して形成した場合についても評価を行っている。

一の参考例として、仮想可動側ラップ１００に対して切り欠き５００が形成された可動側ラップの巻き終わり近傍の側面図を図６Ａに示す。切り欠き５００の側面視形状は、垂直に延びる第１辺５０１と、第１辺５０１の上端から水平に延びる第２辺５０２と、第２辺５０２の第１辺５０１とは反対側の端部から下方に延びる第３辺５０３と、第３辺５０３の下端から水平に第１辺５０１側に延びる第４辺５０４と、を含む長方形形状である（図６Ａ参照）。つまり、切り欠き５００の側面視形状には、切り欠き２００の側面視形状における第４辺４０４に対応する部分が存在しない。

他の参考例として、仮想可動側ラップ１００に対して切り欠き６００が形成された可動側ラップの巻き終わり近傍の側面図を図６Ｂに示す。切り欠き６００の側面視形状は、垂直に延びる第１辺６０１と、第１辺６０１の上端から水平に延びる第２辺６０２と、第２辺６０２の第１辺６０１とは反対側の端部から斜め下方向に、第１辺６０１の下端まで延びる第３辺６０３と、を含む三角形形状である（図６Ｂ参照）。つまり、切り欠き６００の側面視形状には、切り欠き２００の側面視形状における第３辺４０３に対応する部分が存在しない。

仮想可動側ラップ１００に対して切り欠き５００、切り欠き６００を設けた場合にも、巻き終わり周辺における可動側ラップの基部に作用する応力は低減されるものの、仮想可動側ラップ１００に対して切り欠き２００を設けた場合に比べれば、十分に応力が低減されない。また、仮想可動側ラップ１００に対して切り欠き５００を設けた場合には、第３辺５０３と第４辺５０４とが直交しているため、第３辺５０３の下端近傍に対応する部分では、比較的大きな応力集中が生ずる。

（２−３）ハウジング
ハウジング３３は、可動スクロール３２の可動側鏡板３２１の下方に配置される部材である（図１参照）。ハウジング３３は、ケーシング２０の円筒部材２１に圧入され、ハウジング３３の外周面の全周が、円筒部材２１の内周面に固定されている。スクロール圧縮機１０の運転時には、ケーシング２０内のハウジング３３より上方の空間は低圧空間（スクロール圧縮機１０が一部を構成する冷媒回路における低圧の空間）となり、ケーシング２０のハウジング３３より下方の空間は高圧空間（スクロール圧縮機１０が一部を構成する冷媒回路における高圧の空間）となる。ハウジング３３の上方には、ハウジング３３の上端面と固定スクロール３１の周縁部３１３の下面とが密着するように固定スクロール３１が配置され、ハウジング３３と固定スクロール３１とは、ボルト３７により固定されている。

ハウジング３３には、中央上部に第１凹部３３１が形成されている（図２参照）。第１凹部３３１は、平面視において円形状に形成されている。第１凹部３３１の内側には、駆動軸４０の偏心部４１が連結された、可動スクロール３２のボス部３２３が収容される。

（３）スクロール圧縮機の動作
スクロール圧縮機１０の動作について説明する。

駆動機構５０が駆動されると、駆動機構５０と連結された駆動軸４０が回転する。駆動軸４０が回転すると、駆動軸４０の偏心部４１がボス部３２３に挿入された可動スクロール３２は、自転せずに、固定スクロール３１に対して公転する。可動スクロール３２が旋回駆動されることで、固定側ラップ３１２および可動側ラップ３２２によって形成される圧縮室Ｓｃが、外周部から中心部に向かって収縮しながら移動する。これにより、吸入管２３から圧縮室Ｓｃに送り込まれた低圧（スクロール圧縮機１０がその一部を構成する冷媒回路における低圧）の冷媒が圧縮される。圧縮されて高圧（スクロール圧縮機１０がその一部を構成する冷媒回路における高圧）となった冷媒は、可動スクロール３２の可動側鏡板３２１に形成された吐出口３２１ｃから吐出される。吐出口３２１ｃから吐出された高圧の冷媒ガスは、駆動軸４０に設けられた吐出通路４３を通って、駆動軸４０の下端側に設けられた吐出出口（図示せず）からケーシング２０内のハウジング３３の下方の高圧空間に流れ出る。ハウジング３３の下方の高圧空間に流れ出た高圧の冷媒は、吐出管２４を介してケーシング２０外へ送り出される。

このような一連の動作において、高圧の冷媒が吐出口３２１ｃから吐出される際に、高圧の冷媒の一部が、固定側鏡板３１１に形成されたポート３１１ｃを経て圧力室Ｓ１へ流れ込む。また、運転状況によって、吐出口３２１ｃの圧力よりも、圧縮途中の圧縮室Ｓｃ内の流体の圧力が高い圧力になった場合、すなわち過圧縮状態になった場合には、リリーフ弁３５が開き、圧縮室Ｓｃにおける圧縮途中の冷媒ガスがリリーフポート３１１ｄを通じて圧力室Ｓ１に流れ込む。

（４）特徴
（４−１）
本実施形態のスクロール圧縮機１０は、固定スクロール３１と、可動スクロール３２とを備える。固定スクロール３１は、固定側鏡板３１１と、固定側鏡板３１１の前面３１１ａから延びる固定側ラップ３１２と、を有する。可動スクロール３２は、可動側鏡板３２１と、可動側鏡板３２１の前面３２１ａから延びる可動側ラップ３２２と、を有する。可動スクロール３２は、固定スクロール３１に対して旋回運動をする。固定側ラップ３１２と可動側ラップ３２２とは、固定側鏡板３１１の前面３１１ａと可動側鏡板３２１の前面３２１ａとが対向する状態で組み合わされて圧縮室Ｓｃを形成する。可動側ラップ３２２の巻き始め３２２ｄから巻き終わり３２２ｃにわたって、可動側鏡板３２１の前面３２１ａから、可動スクロール３２の旋回の軸方向における可動側ラップ３２２の最大高さ位置（最大高さＨｍａｘの位置）まで上方に延びる仮想可動側ラップ１００を仮想した時に、可動側ラップ３２２には、仮想可動側ラップ１００に対して、巻き終わり３２２ｃ周辺に切り欠き２００が形成されている。切り欠き２００の側面視形状４００は、第１辺４０１と、第２辺４０２と、第３辺４０３と、第４辺４０４と、を含む多角形形状である。第１辺４０１は、仮想可動側ラップ１００の巻き終わり（すなわち可動側ラップ３２２の巻き終わり３２２ｃ）の上下に延びる直線１０１から、可動側鏡板３２１の前面３２１ａの近傍（第２垂直部２０４に対応する部分）を除いた辺である。第２辺４０２は、第１辺４０１の上端から、可動側ラップ３２２の最大高さＨｍａｘの位置において水平方向に延びる辺である。第３辺４０３は、第２辺４０２の端部から下方に延びる辺である。第４辺４０４は、第３辺４０３の下端から斜め下方向に、第１辺４０１側に延びる辺である。

ここでは、可動側ラップ３２２の巻き終わり３２２ｃ周辺に、仮想可動側ラップ１００に対する切り欠き２００が設けられている。そのため、仮想可動側ラップ１００が実際に可動側ラップとして用いられると仮定した場合に比べ受圧面積が低減され、可動スクロール３２の逆回転時に、可動側ラップ３２２の巻き終わり３２２ｃ周辺において、可動側ラップ３２２の可動側鏡板３２１の前面３２１ａ近傍（可動側ラップ３２２の基部）に作用する力を低減できる。その結果、巻き終わり３２２ｃ周辺における可動側ラップ３２２の損傷を防止できる。特に、ここでは、切り欠き２００の側面視形状４００が、可動側ラップ３２２の最大高さＨｍａｘの位置から下方に延びる第３辺４０３を有するため、可動側ラップ３２２の巻き終わり３２２ｃの基部に作用する力を比較的大きく低減可能である。一方で、可動側ラップ３２２が、仮想可動側ラップ１００に段差を設けたような形状であった場合（仮想可動側ラップ１００に対して図６Ａのような側面視形状の切り欠き５００が形成された場合）には、可動側ラップ３２２の、第３辺４０３の下端近傍に対応する部分（図６Ａに示した可動側ラップの第３辺５０３の下端近傍に対応する部分）で比較的大きな応力集中が生じる。これに対し、切り欠き２００の側面視形状４００は、第３辺４０３の下端から斜め下方向に延びる第４辺４０４を有しているため、第３辺４０３の下端近傍に対応する部分での応力集中を抑制でき、可動スクロール３２の逆回転時に、可動側ラップ３２２の損傷を防止することができる。

（４−２）
本実施形態のスクロール圧縮機１０では、第３辺４０３と第４辺４０４との交差部分が丸められている。言い換えれば、第３辺４０３に対応する第１垂直部２０１と、第４辺４０４に対応する連結部２０２との接続部には、Ｒ面取り加工が施されている。

ここでは、第３辺４０３と第４辺４０４との交差部分が丸められているため、可動側ラップ３２２の、第３辺４０３の下端近傍に対応する部分における応力集中を抑制できる。そのため、可動スクロール３２の逆回転時に、可動側ラップ３２２の損傷を防止することが容易である。

（４−３）
本実施形態のスクロール圧縮機１０では、第３辺４０３の長さｈは、軸方向における可動側ラップ３２２の最大高さＨｍａｘの１／３以上かつ１／２以下である。

ここでは、第３辺４０３が、可動側ラップ３２２の最大高さＨｍａｘの１／３以上延びるため、可動側ラップ３２２の巻き終わり３２２ｃ周辺において、可動側ラップ３２２の基部に作用する力を比較的大きく低減することが容易である。一方で、第３辺４０３の長さが、可動側ラップ３２２の最大高さＨｍａｘの１／２以下であるため、可動側ラップ３２２の、第３辺４０３の下端近傍に対応する部分の応力集中を抑制できる。

（４−４）
本実施形態のスクロール圧縮機１０では、切り欠き２００は、平面視において、可動側ラップ３２２の、巻き終わり３２２ｃから、可動側鏡板３２１の中心Ｏに対して巻き終わり３２２ｃから１０度以上かつ４５度以下の角度θまでの区間に設けられる。特に、ここでは、切り欠き２００は、平面視において、可動側ラップ３２２の、巻き終わり３２２ｃから、可動側鏡板３２１の中心Ｏに対して巻き終わり３２２ｃから３５度の区間に設けられる。

ここでは、仮想可動側ラップ１００に対して切り欠き２００の形成される区間が、巻き終わり３２２ｃから、巻き終わり３２２ｃから１０度以上の角度θまでの区間であるため、巻き終わり３２２ｃからわずかな区間にしか切り欠きを設けない場合に比べ、可動スクロール３２の逆回転時に、可動側ラップ３２２の巻き終わり３２２ｃの基部に作用する力を比較的大きく低減できる。一方で、仮想可動側ラップ１００に対して切り欠き２００の形成される区間が、巻き終わり３２２ｃから、巻き終わり３２２ｃから４５度以下の角度θまでの区間であるため、可動側ラップ３２２の冷媒の圧縮に寄与しない部分が過大となることを防止できる。

（４−５）
本実施形態のスクロール圧縮機１０は、非対称ラップ構造である。

スクロール圧縮機１０が非対称ラップ構造であるため、可動スクロール３２が逆回転することで、圧縮機構３０が膨張機構として機能した時に、可動側ラップ３２２の巻き終わり３２２ｃ周辺を外周側に倒そうとする力と、内周側に倒そうとする力とが交互に作用しやすく、特に可動側ラップ３２２の巻き終わり３２２ｃの基部に損傷が発生しやすい。

これに対し、可動側ラップ３２２は、仮想可動側ラップ１００に対し、巻き終わり３２２ｃ周辺に切り欠き２００が形成された形状であるため、スクロール圧縮機１０が非対称ラップ構造である場合にも、可動側ラップ３２２の巻き終わり３２２ｃの基部の損傷を防止可能である。

（５）変形例
以下に本実施形態の変形例を示す。なお、変形例は、適宜組み合わされてもよい。

（５−１）変形例Ａ
上記実施形態のスクロール圧縮機１０では、切り欠き２００の側面視形状４００が、第４辺４０４の第１辺４０１側の端部から、第１辺４０１に向かって水平に延びる第５辺４０５を有するが、これに限定されるものではない。切り欠き２００の側面視形状４００は、第５辺４０５を有していなくてもよい。例えば、切り欠き２００の側面視形状４００は、第４辺４０４が、第３辺４０３の下端と第１辺４０１の下端とを結ぶ、台形状に形成されてもよい。

（５−２）変形例Ｂ
上記実施形態のスクロール圧縮機１０は、非対称ラップ構造であるが、これに限定されるものではなく、本発明に係るスクロール圧縮機は、対称ラップ構造であってもよい。

（５−３）変形例Ｃ
上記実施形態のスクロール圧縮機１０では、圧縮室Ｓｃで圧縮された高圧の冷媒が、可動側鏡板３２１に形成された吐出口３２１ｃおよび駆動軸４０に形成された吐出通路４３を通過して、ケーシング２０内のハウジング３３の下方の高圧空間に流れ出るが、これに限定されるものではない。本発明に係るスクロール圧縮機は、例えば、圧縮室Ｓｃで圧縮された高圧の冷媒が、固定側鏡板３１１に形成された吐出口、および、固定スクロール３１およびハウジング３３に形成された冷媒通路を通過して、ケーシング２０内のハウジング３３の下方の高圧空間に流れ出るよう構成されていてもよい。

本発明に係るスクロール圧縮機は、運転停止時の可動スクロールの逆回転により可動側ラップの巻き終わり基部に損傷が引き起こされることを抑制できる、使用可能な運転条件範囲の広いスクロール圧縮機として有用である。

１０ スクロール圧縮機
３１ 固定スクロール
３１１ 固定側鏡板
３１１ａ 固定側鏡板の前面
３１２ 固定側ラップ
３２ 可動スクロール
３２１ 可動側鏡板
３２１ａ 可動側鏡板の前面
３２２ 可動側ラップ
３２２ｃ 巻き終わり
３２２ｄ 巻き始め
１００ 仮想可動側ラップ
１０１ 直線
２００ 切り欠き
４００ 切欠きの側面視形状
４０１ 第１辺
４０２ 第２辺
４０３ 第３辺
４０４ 第４辺
ｈ 第３辺の長さ
Ｈｍａｘ 可動側ラップの最大高さ
Ｏ 可動側鏡板の中心
Ｓｃ 圧縮室
θ 角度

特開２００１−１６５０６８号公報

Claims (5)

1. 固定側鏡板（３１１）と、前記固定側鏡板の前面（３１１ａ）から延びる固定側ラップ（３１２）と、を有する固定スクロール（３１）と、
   可動側鏡板（３２１）と、前記可動側鏡板の前面（３２１ａ）から延びる可動側ラップ（３２２）と、を有し、前記固定スクロールに対して旋回運動をする可動スクロール（３２）と、
   を備え、
   前記固定側ラップと前記可動側ラップとが、前記固定側鏡板の前記前面と前記可動側鏡板の前記前面とが対向する状態で組み合わされて圧縮室（Ｓｃ）を形成する、
   スクロール圧縮機であって、
   前記可動側鏡板の中央部には、前記可動側鏡板を貫通して延びる、前記圧縮室で圧縮された冷媒を吐出する吐出口が形成され、
   前記可動側ラップの巻き始め（３２２ｄ）から巻き終わり（３２２ｃ）にわたって、前記可動側鏡板の前記前面から、前記可動スクロールの旋回の軸方向における前記可動側ラップの最大高さ（Ｈｍａｘ）位置まで上方に延びる仮想可動側ラップ（１００）を仮想した時に、前記可動側ラップには、前記仮想可動側ラップに対して、前記巻き終わり周辺に切り欠き（２００）が形成されており、
   前記切り欠きの側面視形状（４００）は、
   前記仮想可動側ラップの前記巻き終わりの上下に延びる直線（１０１）から、前記可動側鏡板の前記前面の近傍を除いた第１辺（４０１）と、
   前記第１辺の上端から、前記可動側ラップの前記最大高さ位置において水平方向に延びる第２辺（４０２）と、
   前記第２辺の端部から下方に延びる第３辺（４０３）と、
   前記第３辺の下端から斜め下方向に、前記第１辺側に延びる第４辺（４０４）と、
   前記第４辺の前記第１辺側の端部から、水平方向に、前記第１辺まで延びる第５辺（４０５）と、
   を含む五角形形状である。
   スクロール圧縮機（１０）。
2. 前記第３辺と前記第４辺との交差部分が丸められている、
   請求項１に記載のスクロール圧縮機。
3. 前記第３辺の長さ（ｈ）は、前記軸方向における前記可動側ラップの前記最大高さの１／３以上かつ１／２以下である、
   請求項１又は２に記載のスクロール圧縮機。
4. 前記切り欠きは、平面視において、前記可動側ラップの、前記巻き終わりから、前記可動側鏡板の中心（Ｏ）に対して前記巻き終わりから１０度以上かつ４５度以下の角度（θ）までの区間に設けられる、
   請求項１から３のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機。
5. 非対称ラップ構造である、
   請求項１から４のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機。

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