JP6454865B2 - 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。

近年、圧縮容器内に仕切板を設けるとともに、この仕切板で仕切られた低圧側の室に固定スクロール及び旋回スクロールを有した圧縮要素と、この旋回スクロールを旋回駆動する電動要素とを配置した密閉型スクロール圧縮機が知られている。この種の密閉型スクロール圧縮機では、仕切板の保持孔に固定スクロールのボス部を嵌合し、圧縮要素で圧縮した冷媒を、固定スクロールの吐出ポートを介して、仕切板で仕切られた高圧側の室に吐出する構成を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に代表されるようなスクロール圧縮機は、圧縮要素の周囲が低圧空間であるため、旋回スクロールと固定スクロールとにはお互いが離間する方向に力が加わる。

従って、旋回スクロールと固定スクロールとで形成される圧縮室の密閉性を高めるために、チップシールを用いる場合が多い。

しかし、高効率な運転を行うためには、旋回スクロール又は固定スクロールに背圧を加えることが好ましい。例えば、特許文献２は、固定スクロールに背圧を加えて、旋回スクロールに対して固定スクロールを押し付けることでチップシールを廃止しつつも圧縮室の密閉性を高めることを可能したものである。

特開平１１−１８２４６３号公報 特開平４−２５５５８６号公報

しかし、従来のスクロール圧縮機においては、圧縮室内のガス力によって、固定スクロールが転覆してしまうという課題があった。

そこで、本発明は、密閉容器内を高圧空間と低圧空間に区画する仕切板と、仕切板に隣接すると共に、固定渦巻きラップを有する固定スクロールと、固定スクロールの固定渦巻きラップと噛み合わされた旋回渦巻きラップを有すると共に、それらのラップ間で圧縮室を形成する旋回スクロールと、旋回スクロールの自転を防止する自転抑制部材と、旋回スクロールを支持する主軸受とを有し、固定スクロール、旋回スクロール、自転抑制部材、及び主軸受を、低圧空間に配置するとともに、前記固定スクロールは前記仕切板側の面のボス部とその周りを囲む周壁との間にリング状の凹部を設けて当該凹部に前記圧縮室から吐出される吐出ポートと連通する吐出空間及び前記圧縮室で圧縮される冷媒の中間圧力が加わる中圧空間を形成することにより固定スクロールを旋回スクロールに押し付けるように構成し、かつ更に前記固定スクロールのボス部の外周面に押圧されて吐出空間をシールする第１シール部材と、固定スクロールの周壁の内周面に押圧されて前記中圧空間をシールする第２シール部材とを前記仕切板にかしめ固定した閉塞部材のリング状部材との間に挟み込んで固定保持し、固定スクロールが、仕切板と主軸受との間で軸方向に動くことができるスクロール圧縮機であって、固定スクロールの下面に形成したスクロール側凹部と、下端部が主軸受に支承され、上端部がスクロール側凹部に挿入される柱状部材とを備え、柱状部材とスクロール側凹部との嵌合部の下端と、固定スクロールの固定渦巻きラップの先端とを段違いにする。

本発明のスクロール圧縮機では、柱状部材上のガス圧縮力の作用点と支点との距離を小さくすることによって、転覆耐力を向上させることができ、高い信頼性を有することがで
きる。

本発明の実施形態にかかる密閉型スクロール圧縮機の構成を示す縦断面図 （ａ）は、本実施形態にかかる密閉型スクロール圧縮機の旋回スクロールを示す側面図、（ｂ）は同図（ａ）のＸ−Ｘ線断面図 本実施形態にかかる密閉型スクロール圧縮機の固定スクロールを示す底面図 同固定スクロールを底面から見た斜視図 同固定スクロールを上面から見た斜視図 本実施形態にかかる密閉型スクロール圧縮機の主軸受を示す斜視図 本実施形態にかかる密閉型スクロール圧縮機の自転抑制部材を示す上面図 本実施形態にかかる密閉型スクロール圧縮機の仕切板と固定スクロールを示す要部断面図 本実施形態にかかる密閉型スクロール圧縮機の要部を示す一部断面斜視図 本実施形態にかかる密閉型スクロール圧縮機の各回転角度における旋回スクロールと固定スクロールとの相対位置を示す組合せ図 本実施形態にかかる密閉型スクロール圧縮機の嵌合位置と固定スクロール渦巻きラップとの位置関係を示す縦断面図 本実施の形態における回転軸の位相角と転覆反力との関係を示す図

本発明の第１態様は、密閉容器内を高圧空間と低圧空間に区画する仕切板と、仕切板に隣接すると共に、固定渦巻きラップを有する固定スクロールと、固定スクロールの固定渦巻きラップと噛み合わされた旋回渦巻きラップを有すると共に、それらのラップ間で圧縮室を形成する旋回スクロールと、旋回スクロールの自転を防止する自転抑制部材と、旋回スクロールを支持する主軸受とを有し、固定スクロール、旋回スクロール、自転抑制部材、及び主軸受を、低圧空間に配置するとともに、前記固定スクロールは前記仕切板側の面のボス部とその周りを囲む周壁との間にリング状の凹部を設けて当該凹部に前記圧縮室から吐出される吐出ポートと連通する吐出空間及び前記圧縮室で圧縮される冷媒の中間圧力が加わる中圧空間を形成することにより固定スクロールを旋回スクロールに押し付けるように構成し、かつ更に前記固定スクロールのボス部の外周面に押圧されて吐出空間をシールする第１シール部材と、固定スクロールの周壁の内周面に押圧されて前記中圧空間をシールする第２シール部材とを前記仕切板にかしめ固定した閉塞部材のリング状部材との間に挟み込んで固定保持し、固定スクロールが、仕切板と主軸受との間で軸方向に動くことができるスクロール圧縮機であって、固定スクロールの下面に形成したスクロール側凹部と、下端部が主軸受に支承され、上端部がスクロール側凹部に挿入される柱状部材とを備え、柱状部材とスクロール側凹部との嵌合部の下端と、固定スクロールの固定渦巻きラップの先端とを段違いにするものである。

第１態様によれば、柱状部材上のガス圧縮力の作用点と支点との距離を小さくすることで、転覆耐力を向上させることができ、高い信頼性を有することができる。

本発明の第２態様は、第１態様に加え、柱状部材とスクロール側凹部との嵌合部の下端が、固定渦巻きラップの先端から固定渦巻きラップの高さの１／４以上の高さにあるものである。

第２態様によれば、柱状部材上のガス圧縮力の作用点と支点との距離をさらに小さくなるので、転覆耐力を向上させることができ、高い信頼性を有することができる。

本発明の第３態様は、第１態様、第２態様に加え、柱状部材とスクロール側凹部との嵌合部の上端が、固定渦巻きラップの底面より下部にするものである。

第３態様によれば、柱状部材上のガス圧縮力の作用点と支点との距離を小さくすることで、転覆耐力を向上させることができ、高い信頼性を有することができる。

本発明の第４態様は、第１態様から第３態様に加え、固定スクロールの固定渦巻きラップの内壁を、旋回スクロールの旋回渦巻きラップの終端近くまで形成することで、固定渦
巻きラップの内壁と旋回渦巻きラップの外壁とで形成される一方の圧縮室の閉じ込み容積と、固定渦巻きラップの外壁と旋回渦巻きラップの内壁とで形成される他方の圧縮室の閉じ込み容積とを異ならせたものである。

第４態様によれば、最大限の吸入ガスの閉じ込み容積を確保することで、圧縮比を高めることができるので、渦巻きラップの高さを低くできる。従って、柱状部材上のガス圧縮力の作用点と支点との距離を小さくできるので、転覆耐力をさらに向上させることができる。

本発明の第５態様は、第１態様から第４態様に加え、固定スクロールに形成され、圧縮室を吐出空間に連通させるバイパスポートと、バイパスポートを閉塞自在なバイパス逆止弁とを備えたものである。

第５態様によれば、所定の圧力に到達した自転で吐出空間へと導くことができるため、ガス圧縮力を低減することができ、転覆耐力をさらに向上させることができる。

以下、本発明の第１の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態によって本発明が限定されるものではない。

図１は、本実施形態にかかる密閉型スクロール圧縮機の構成を示す縦断面図である。この密閉型スクロール圧縮機は、図１に示すように、上下方向に沿って延びる円筒状に形成された密閉容器１０を備えている。

密閉容器１０内の上部には、密閉容器１０内を上下に仕切る仕切板２０が設けられている。仕切板２０は、密閉容器１０内を高圧空間１１と低圧空間１２に区画している。

密閉容器１０には、低圧空間１２に冷媒を導入する冷媒吸込管１３と、圧縮された冷媒を高圧空間１１から吐出する冷媒吐出管１４とを設けている。低圧空間１２の底部は、潤滑油が貯留される油溜まり１５を形成している。

低圧空間１２には、圧縮機構として、固定スクロール３０と旋回スクロール４０とを備えている。固定スクロール３０は仕切板２０に隣接する。旋回スクロール４０は固定スクロール３０と噛み合わされて圧縮室５０を形成する。

固定スクロール３０及び旋回スクロール４０の下方には、旋回スクロール４０を支持する主軸受６０を設けている。主軸受６０の略中央には、軸受部６１とボス収容部６２とを形成している。主軸受６０には、ボス収容部６２に一端を開口し、主軸受６０の下面に他端を開口した返送管６３を形成している。なお、返送管６３の一端は、主軸受６０の上面に開口してもよい。また、返送管６３の他端は、主軸受６０の側面に開口してもよい。

軸受部６１は、回転軸７０を軸支する。

回転軸７０は、軸受部６１と副軸受１６とで支持されている。回転軸７０の上端には、回転軸７０の軸心に対して偏心した偏心軸７１を形成している。

回転軸７０の内部には、潤滑油が通過する油路７２を形成している。回転軸７０の下端には、潤滑油の吸込口７３を備えている。吸込口７３の上部には、パドル７４が形成されている。油路７２は、吸込口７３、パドル７４と連通し、回転軸７０の軸方向に形成される。油路７２は、軸受部６１に給油する給油口７５、副軸受１６に給油する給油口７６、ボス収容部６２に給油する給油口７７を備えている。

電動要素８０は、密閉容器１０に固定されるステータ８１と、このステータ８１の内側に配置されたロータ８２とから構成される。

ロータ８２は、回転軸７０に固定される。回転軸７０には、ロータ８２の上方と下方にバランスウェイト１７ａ、１７ｂを取り付けている。バランスウェイト１７ａとバランスウェイト１７ｂとは、１８０°ずれた位置に配置している。バランスウェイト１７ａ、１７ｂによる遠心力と、旋回スクロール４０の公転運動により発生する遠心力とでバランスを取っている。なお、バランスウェイト１７ａ、１７ｂは、ロータ８２に固定してもよい。

自転抑制部材（オルダムリング）９０は、旋回スクロール４０の自転を防止する。旋回スクロール４０は、自転抑制部材９０を介して固定スクロール３０に支持されている。これにより、旋回スクロール４０は、固定スクロール３０に対して、自転しないで旋回運動をする。

柱状部材１００は、固定スクロール３０の回転と半径方向の動きを阻止し、固定スクロール３０の軸方向への動きを許容する。固定スクロール３０は、柱状部材１００によって主軸受６０で支持され、仕切板２０と主軸受６０との間で軸方向に動くことができる。

固定スクロール３０、旋回スクロール４０、電動要素８０、自転抑制部材９０、及び主軸受６０は、低圧空間１２に配置され、固定スクロール３０及び旋回スクロール４０は、仕切板２０と主軸受６０との間に配置される。

電動要素８０の駆動により、ロータ８２とともに回転軸７０が回転する。偏心軸７１によって旋回スクロール４０が旋回運動し、圧縮室５０にて冷媒が圧縮される。

冷媒は、冷媒吸込管１３から低圧空間１２に導入される。圧縮室５０には、旋回スクロール４０外周の低圧空間１２にある冷媒が導かれる。冷媒は、圧縮室５０で圧縮された後に、高圧空間１１を経由して、冷媒吐出管１４から吐出される。

回転軸７０の回転によって、油溜まり１５に貯留されている潤滑油は、吸込口７３から油路７２に入り、この油路７２のパドル７４に沿って上方に汲み上げられる。汲み上げられた潤滑油は、各給油口７５、７６、７７から軸受部６１、副軸受１６、及びボス収容部６２に供給される。ボス収容部６２まで汲み上げられた潤滑油は、主軸受６０と旋回スクロール４０との摺動面に導かれるとともに、返送管６３を通じて排出されて再び油溜まり１５に戻される。

図２（ａ）は、本実施形態にかかる密閉型スクロール圧縮機の旋回スクロールを示す側面図、図２（ｂ）は同図（ａ）のＸ−Ｘ線断面図である。

旋回スクロール４０は、円板状の旋回スクロール鏡板４１と、この旋回スクロール鏡板４１の上面に立設された渦巻状の旋回渦巻きラップ４２と、旋回スクロール鏡板４１の下面略中央に形成された円筒状のボス４３とを備えている。

旋回渦巻きラップ４２における内壁と外壁との厚みは、旋回渦巻きラップ４２の巻き始め端４２ａから終端４２ｂにかけて徐々に薄くなるように形成している。このように、旋回渦巻きラップ４２を終端４２ｂにかけて徐々に薄くすることで、吸入ガスの閉じ込み容積を大きくでき、また旋回渦巻きラップ４２が軽量化できるために触れ回りの遠心力を小さくできる。

旋回スクロール鏡板４１には、一対の第１のキー溝９１を形成している。

図３は、本実施形態にかかる密閉型スクロール圧縮機の固定スクロールを示す底面図、図４は同固定スクロールを底面から見た斜視図、図５は同固定スクロールを上面から見た斜視図である。

固定スクロール３０は、円板状の固定スクロール鏡板３１と、この固定スクロール鏡板３１の下面に立設された渦巻状の固定渦巻きラップ３２と、この固定渦巻きラップ３２の周囲を取り囲むように立設した周壁３３と、この周壁３３の周囲に設けられたフランジ３４とを備えている。

固定渦巻きラップ３２における内壁と外壁との厚みは、固定渦巻きラップ３２の巻き始め端３２ａから終端３２ｂにかけて徐々に薄くなるように形成している。ここでの終端３２ｂは、内壁と外壁とから固定渦巻きラップ３２が形成される部分であり、固定渦巻きラップ３２は、終端３２ｂから内壁最外周部３２ｃまで更に３４０°程度内壁だけで延長されている。このように、固定渦巻きラップ３２を終端３２ｂにかけて徐々に薄くすることで、吸入ガスの閉じ込み容積を大きくでき、また固定渦巻きラップ３２が軽量化できるために触れ回りの遠心力を小さくできる。

固定スクロール鏡板３１の略中心部には、第１吐出ポート３５を形成している。また、固定スクロール鏡板３１には、バイパスポート３６と中圧ポート３７を形成している。バイパスポート３６は、第１吐出ポート３５近傍で、圧縮完了間際の高圧圧力領域に位置する。中圧ポート３７は、終端３２ｂ近傍で、圧縮途中の中間圧力領域に位置する。

固定スクロール鏡板３１は、フランジ３４よりも上方に突出している。

固定スクロール３０の周壁３３及びフランジ３４には、冷媒を圧縮室５０に取り込むための吸入部３８が形成されている。フランジ３４には、第２のキー溝９２を形成している。

また、フランジ３４には、柱状部材１００の上端部が挿入されるスクロール側凹部１０１を形成している。

図５に示すように、固定スクロール３０の上面（仕切板２０側の面）には、中央にボス部３９を形成している。ボス部３９には、凹部によって吐出空間３０Ｈが形成され、第１吐出ポート３５とバイパスポート３６とは、この吐出空間３０Ｈに形成している。

また、固定スクロール３０の上面には、周壁３３とボス部３９との間に、リング状の凹部によって中圧空間３０Ｍが形成される。中圧空間３０Ｍには、中圧ポート３７を形成している。中圧ポート３７は、旋回渦巻きラップ４２における内壁と外壁との厚みより小さい径で構成する。中圧ポート３７の径を、旋回渦巻きラップ４２における内壁と外壁との厚みより小さくすることで、旋回渦巻きラップ４２の内壁側に形成される圧縮室５０と、旋回渦巻きラップ４２の外壁側に形成される圧縮室５０との連通を防止できる。

吐出空間３０Ｈには、バイパスポート３６を閉塞自在なバイパス逆止弁１２１、及びバイパス逆止弁ストップ１２２を設ける。バイパス逆止弁１２１には、リードバルブを用いることで高さ方向をコンパクトにできる。また、バイパス逆止弁１２１は、Ｖ字型のリードバルブを用いることで、旋回渦巻きラップ４２の外壁側に形成される圧縮室５０と連通するバイパスポート３６と、旋回渦巻きラップ４２の内壁側に形成される圧縮室５０と連
通するバイパスポート３６とを閉塞することができる。

本発明では、固定渦巻きラップ３２及び旋回渦巻きラップ４２の巻き終り厚みを小さくすることができるので、固定スクロール３０及び旋回スクロール４０を軽量化することができる。特に旋回スクロール４０は軽量化による旋回駆動時の遠心力低減効果によって軸受部６１の負荷を軽減することができるのに加え、回転軸７０に設けられるバランスウェイト１７ａ、１７ｂの小型化が可能となるため、設計自由度を向上させることができる。また、従来の渦巻きラップ形状と比べて伸開角を大きく設計できるため、高圧縮比化及び高容積化により、より高効率、小型化を実現することができる。

図６は、本実施形態にかかる密閉型スクロール圧縮機の主軸受を示す斜視図である。

軸受部６１とボス収容部６２とは、主軸受６０の略中央に形成している。

主軸受６０の外周部には、柱状部材１００の下端部が挿入される軸受側凹部１０２を形成している。

軸受側凹部１０２の底面は、旋回スクロール４０との摺動面に一端を開口した返送管６３と連通している。従って、軸受側凹部１０２には、返送管６３によって、潤滑油が供給される。

図７は、本実施形態にかかる密閉型スクロール圧縮機の自転抑制部材を示す上面図である。

自転抑制部材（オルダムリング）９０には、第１のキー９３と第２のキー９４とが形成されている。第１のキー９３は、旋回スクロール４０の第１のキー溝９１と係合し、第２のキー９４は、固定スクロール３０の第２のキー溝９２と係合する。従って、旋回スクロール４０は、固定スクロール３０に対して自転することなく旋回運動が可能となる。また、図１に示すように、回転軸７０の軸方向に、上方から固定スクロール３０、旋回スクロール４０、オルダムリング９０の順に配置している。固定スクロール３０、旋回スクロール４０、オルダムリング９０の順に配置するため、オルダムリング９０の第１のキー９３と第２のキー９４とはリング部９５の同一平面に形成している。このため、オルダムリング９０の加工時に、第１のキー９３と第２のキー９４を同一方向から加工することが可能となり、加工装置からオルダムリング９０を脱着する回数を減らすことができるので、加工精度の向上及び加工費の削減効果を得ることができる。

図８は、本実施形態にかかる密閉型スクロール圧縮機の仕切板と固定スクロールを示す要部断面図である。

仕切板２０の中心部には、第２吐出ポート２１を形成している。第２吐出ポート２１には、吐出逆止弁１３１、及び吐出逆止弁ストップ１３２を設けている。

仕切板２０と固定スクロール３０との間には、第１吐出ポート３５と連通する吐出空間３０Ｈが形成される。第２吐出ポート２１は、吐出空間３０Ｈを高圧空間１１に連通する。吐出逆止弁１３１は、第２吐出ポート２１を閉塞する。

本実施形態によれば、仕切板２０と固定スクロール３０との間に形成された吐出空間３０Ｈに高圧圧力が加わることで、固定スクロール３０を旋回スクロール４０に押し付けるため、固定スクロール３０と旋回スクロール４０との隙間を無くすことができ、高効率な運転を行うことができる。

また、本実施形態によれば、第１吐出ポート３５とは別に、バイパスポート３６によって圧縮室５０と吐出空間３０Ｈとを連通し、バイパスポート３６にはバイパス逆止弁１２１を設けることで、吐出空間３０Ｈからの逆流を防止しつつ、所定の圧力に到達した時点で吐出空間３０Ｈへと導くことができるので、広い運転範囲で高効率を実現することができる。

吐出逆止弁１３１は、バイパス逆止弁１２１より厚く構成している。

第１吐出ポート３５は、第２吐出ポート２１よりも小さな容積としている。圧縮室５０からの吐出圧力の損失を低減するためである。

また、第２吐出ポート２１の流入側にテーパを形成することで、吐出圧力の損失を低減できる。

本実施形態にかかる密閉型スクロール圧縮機は、仕切板２０と固定スクロール３０との間で、吐出空間３０Ｈの外周に配置されるリング状の第１シール部材１４１と、仕切板２０と固定スクロール３０との間で、第１シール部材１４１の外周に配置されるリング状の第２シール部材１４２とを備えている。

第１シール部材１４１及び第２シール部材１４２には、例えばフッ素樹脂であるポリテトラフルオロエチレンが、シール性と組み立て性の面で適している。また、第１シール部材１４１及び第２シール部材１４２は、フッ素樹脂に繊維材を混合させることでシールの信頼性が向上する。

第１シール部材１４１と第２シール部材１４２とは、閉塞部材１５０によって仕切板２０に挟み込まれる。閉塞部材１５０には、アルミ材を用いることで仕切板２０とのかしめを行える。

第１シール部材１４１と第２シール部材１４２との間には中圧空間３０Ｍが形成される。中圧空間３０Ｍは、中圧ポート３７によって、圧縮途中の中間圧力領域にある圧縮室５０と連通しているため、吐出空間３０Ｈの圧力より低く、低圧空間１２の圧力よりも高い圧力が加わる。

本実施形態によれば、仕切板２０と固定スクロール３０との間に、高圧である吐出空間３０Ｈ以外に、中圧空間３０Ｍを形成することで、固定スクロール３０の旋回スクロール４０への押し付け力を調整しやすい。

また、本実施形態によれば、第１シール部材１４１と第２シール部材１４２とで吐出空間３０Ｈと中圧空間３０Ｍとを形成するため、高圧である吐出空間３０Ｈから中圧空間３０Ｍへの冷媒の漏れ、中圧空間３０Ｍから低圧空間１２への冷媒の漏れを低減できる。

また、本実施形態によれば、第１シール部材１４１と第２シール部材１４２とを閉塞部材１５０によって仕切板２０に挟み込むため、仕切板２０、第１シール部材１４１、第２シール部材１４２、及び閉塞部材１５０を組み立てた後に、密閉容器１０内に配置できるので、少ない部品点数にできるとともに、スクロール圧縮機の組み立てが容易である。

図９は、本実施形態にかかる密閉型スクロール圧縮機の要部を示す一部断面斜視図である。

図８で説明した閉塞部材１５０は、図９に示すように、リング状部材１５１とリング状部材１５１の一方の面に形成される複数の突出部１５２とで構成されている。

第１シール部材１４１は、外周部をリング状部材１５１の内周側上面と仕切板２０とで挟み込まれる。また、第２シール部材１４２は、内周部をリング状部材１５１の外周側上面と仕切板２０とで挟み込まれる。

リング状部材１５１は、第１シール部材１４１と第２シール部材１４２とを挟み込んだ状態で仕切板２０に取り付ける。

仕切板２０への閉塞部材１５０の取り付けは、突出部１５２を仕切板２０に形成した孔２２に挿入して、リング状部材１５１を仕切板２０の下面に押圧した状態で、突出部１５２の端部をかしめて固定する。

仕切板２０に閉塞部材１５０を取り付けた状態では、第１シール部材１４１の内周部は、リング状部材１５１の内周側に突出し、第２シール部材１４２の外周部は、リング状部材１５１の外周側に突出している。

そして、閉塞部材１５０を取り付けた仕切板２０を密閉容器１０内に装着することで、第１シール部材１４１の内周部は、固定スクロール３０のボス部３９の外周面に押圧され、第２シール部材１４２の外周部は、固定スクロール３０の周壁３３の内周面に押圧される。

柱状部材１００は、軸受側凹部１０２及びスクロール側凹部１０１の少なくとも一方と摺動自在とされ、また、スクロール側凹部１０１及び軸受側凹部１０２の少なくとも一方とは固定（圧入）される。

図１０は、本実施形態にかかる密閉型スクロール圧縮機の各回転角度における旋回スクロールと固定スクロールとの相対位置を示す組合せ図である。

図１０（ａ）は、旋回スクロール４０の旋回渦巻きラップ４２の外壁と、固定スクロール３０の固定渦巻きラップ３２の内壁とで形成される圧縮室５０Ａが吸入閉じ込み完了直後となった状態を示している。

図１０（ｂ）は図１０（ａ）から９０°回転が進んだ状態、図１０（ｃ）は図１０（ｂ）から９０°回転が進んだ状態、図１０（ｄ）は図１０（ｃ）から９０°回転が進んだ状態を示し、図１０（ｄ）から９０°回転が進んで図１０（ａ）の状態に戻る。

図１０（ｃ）は、旋回スクロール４０の旋回渦巻きラップ４２の内壁と、固定スクロール３０の固定渦巻きラップ３２の外壁とで形成される圧縮室５０Ｂが吸入閉じ込み直後となった状態を示している。

図１０（ａ）で吸入閉じ込みが完了した圧縮室５０Ａは、図１０（ｂ）、図１０（ｃ）、図１０（ｄ）に示すように、容積を減少させながら、固定スクロール３０の中心に向かって移動し、５４０°回転が進んだ図１０（ｃ）から図１０（ｄ）に至るまでに第１吐出ポート３５に連通する。バイパスポート３６Ａは、図１０（ａ）で吸入閉じ込みが完了した圧縮室５０Ａが第１吐出ポート３５に連通する前から圧縮室５０Ａを吐出空間３０Ｈに連通させている。従って、圧縮室５０Ａ内の圧力が、バイパス逆止弁１２１を押し上げる圧力となった場合には、圧縮室５０Ａが第１吐出ポート３５に連通する前に、圧縮室５０Ａ内の冷媒はバイパスポート３６Ａから吐出空間３０Ｈに導出される。

図１０（ｃ）で吸入閉じ込みが完了した圧縮室５０Ｂは、図１０（ｄ）、図１０（ａ）、図１０（ｂ）に示すように、容積を減少させながら、固定スクロール３０の中心に向かって移動し、３６０°回転が進んだ図１０（ｃ）から図１０（ｄ）に至るまでに第１吐出ポート３５に連通する。バイパスポート３６Ｂは、図１０（ｃ）で吸入閉じ込みが完了した圧縮室５０Ｂが第１吐出ポート３５に連通する前から圧縮室５０Ｂを吐出空間３０Ｈに連通させている。従って、圧縮室５０Ｂ内の圧力が、バイパス逆止弁１２１を押し上げる圧力となった場合には、圧縮室５０Ｂが第１吐出ポート３５に連通する前に、圧縮室５０Ｂ内の冷媒はバイパスポート３６Ｂから吐出空間３０Ｈに導出される。

このように、第１吐出ポート３５とは別にバイパスポート３６Ａ、３６Ｂによって圧縮室５０Ａ、５０Ｂと吐出空間３０Ｈとを連通し、バイパスポート３６Ａ、３６Ｂにはバイパス逆止弁１２１を設けることで、吐出空間３０Ｈからの逆流を防止しつつ、所定の圧力に到達した時点で吐出空間３０Ｈへと導くことができるので、広い運転範囲で高効率を実現することができる。

図１０（ａ）から（ｄ）に示すように、中圧ポート３７は、図１０（ａ）で吸入閉じ込みが完了した後の圧縮室５０Ａ、又は図１０（ｃ）で吸入閉じ込みが完了した後の圧縮室５０Ｂと連通する位置に設けている。

また、本実施形態では、固定スクロール３０の固定渦巻きラップ３２の内壁を、旋回スクロール４０の旋回渦巻きラップ４２の終端３２ｂ近くまで形成することで、固定渦巻きラップ３２の内壁と旋回渦巻きラップ４２の外壁とで形成される一方の圧縮室５０Ａの閉じ込み容積と、固定渦巻きラップ３２の外壁と旋回渦巻きラップ４２の内壁とで形成される他方の圧縮室５０Ｂの閉じ込み容積とを異ならせている。

本実施形態によれば、最大限の吸入ガスの閉じ込み容積を確保することで、圧縮比を高めることができるので、固定渦巻きラップ３２及び旋回渦巻きラップ４２の高さを低くできる。従って、固定スクロール３０が、仕切板２０と主軸受６０との間で軸方向に動くことができ、吐出空間３０Ｈの圧力によって固定スクロール３０を旋回スクロール４０に押し付けて、固定スクロール３０と旋回スクロール４０との密閉性を確保するスクロール圧縮機においては、固定渦巻きラップ３２及び旋回渦巻きラップ４２の高さが低い方が固定スクロール３０を安定させることができる。

また、本実施形態では、圧縮室５０Ａにおける吸入閉じ込み位置と、圧縮室５０Ｂにおける吸入閉じ込み位置とを、吸入部３８近傍に設けることで、吸入冷媒通路を最短化でき、受熱損失を低減できる。

図１１は本実施形態にかかる密閉型スクロール圧縮機の嵌合位置と固定スクロール渦巻きラップとの位置関係を示す縦断面図である。

柱状部材１００とスクロール側凹部１０１との嵌合部の下端と、固定渦巻きラップ３２先端とが段違いである。柱状部材１００上のガス圧縮力は渦巻きラップ高さの中心位置に作用する。そのガス圧縮力は固定スクロール３０と柱状部材１００の嵌合部で支持される。

そのため本実施形態では、柱状部材１００上のガス圧縮力の作用点と支点との距離が短くなり転覆モーメントを小さくすることができため、転覆耐力を向上させることができる。

柱状部材とスクロール側凹部１０１の嵌合部との下端が固定渦巻きラップ３２先端から固定渦巻きラップ３２の高さの１／４以上の高さにある。

図１２は、第一の圧縮室の閉じ込み時を０°とした回転軸７０の位相角と転覆反力との関係を示したものである。この図に示すように柱状部材とスクロール側凹部１０１の嵌合部の下端が固定渦巻きラップ３２先端から固定渦巻きラップ３２の高さの１／４以上にすることで全位相角において転覆反力が正の値になる。すなわち、全位相角において固定スクロールが転覆しないことになる。

柱状部材１００とスクロール側凹部１０１との嵌合部の上端が、固定渦巻きラップ３２底面より下部にある。柱状部材１００上のガス圧縮力の作用点と支点との距離が短くなり転覆モーメントを小さくすることができため、転覆耐力を向上させることができる。

固定スクロール３０の固定渦巻きラップ３２の内壁を、旋回スクロール４０の旋回渦巻きラップ４２の終端近くまで形成することで、固定渦巻きラップ３２の内壁と旋回渦巻きラップ４２の外壁とで形成される一方の圧縮室の閉じ込み容積と、固定渦巻きラップの外壁と旋回渦巻きラップの内壁とで形成される他方の圧縮室の閉じ込み容積とを異ならせたものである。これにより、最大限の吸入ガスの閉じ込み容積を確保することで、圧縮比を高めることができるので、渦巻きラップの高さを低くできる。従って、柱状部材１００上のガス圧縮力の作用点と支点との距離を小さくできるので、転覆耐力をさらに向上させることができる。

固定スクロール３０に形成され、圧縮室５０を吐出空間３０Ｈに連通するバイパスポート３６と、バイパスポート３６を閉塞自在なバイパス逆止弁１２１とを備えたものである。これによれば、所定の圧力に到達した時点で吐出空間へと導くことができるため、ガス圧縮力を低減することができ、転覆耐力をさらに向上させることができる。

本発明は、給湯機、温水暖房装置、空気調和装置などの電気製品に利用できる冷凍サイクル装置の圧縮機に有用である。

１０ 密閉容器
１１ 高圧空間
１２ 低圧空間
２０ 仕切板
２１ 第２吐出ポート
３０ 固定スクロール
３０Ｈ 吐出空間
３０Ｍ 中圧空間
３１ 固定スクロール鏡板
３２ 固定渦巻きラップ
３３ 周壁
３４ フランジ
３５ 第１吐出ポート
３６ バイパスポート
３７ 中圧ポート
３８ 吸入部
３９ ボス部
４０ 旋回スクロール
４１ 旋回スクロール鏡板
４２ 旋回渦巻きラップ
４３ ボス
４４ エッジ部
５０ 圧縮室
６０ 主軸受
６１ 軸受部
６２ ボス収容部
６３ 返送管
７０ 回転軸
７１ 偏心軸
７２ 油路
７３ 吸込口
７４ パドル
７５ 給油口
８０ 電動要素
９０ 自転抑制部材（オルダムリング）
１００ 柱状部材
１０１ スクロール側凹部
１０２ 軸受側凹部
１２１ バイパス逆止弁
１３１ 吐出逆止弁
１４１ 第１シール部材
１４２ 第２シール部材
１５０ 閉塞部材

Claims (5)

1. 密閉容器内を高圧空間と低圧空間に区画する仕切板と、
   前記仕切板に隣接すると共に、固定渦巻きラップを有する固定スクロールと、
   前記固定スクロールの固定渦巻きラップと噛み合わされた旋回渦巻きラップを有すると共に、それらのラップ間で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防止する自転抑制部材と、
   前記旋回スクロールを支持する主軸受と
   を有し、
   前記固定スクロール、前記旋回スクロール、前記自転抑制部材、及び前記主軸受を、前記低圧空間に配置するとともに、
   前記固定スクロールは前記仕切板側の面のボス部とその周りを囲む周壁との間にリング状の凹部を設けて当該凹部に前記圧縮室から吐出される吐出ポートと連通する吐出空間及び前記圧縮室で圧縮される冷媒の中間圧力が加わる中圧空間を形成することにより固定スクロールを旋回スクロールに押し付けるように構成し、
   かつ更に前記固定スクロールのボス部の外周面に押圧されて吐出空間をシールする第１シール部材と、固定スクロールの周壁の内周面に押圧されて前記中圧空間をシールする第２シール部材とを前記仕切板にかしめ固定した閉塞部材のリング状部材との間に挟み込んで固定保持し、
   前記固定スクロールが、前記仕切板と前記主軸受との間で軸方向に動くことができるスクロール圧縮機であって、
   前記固定スクロールの下面に形成したスクロール側凹部と、
   下端部が前記主軸受に支承され、上端部が前記スクロール側凹部に挿入される柱状部材とを備え、
   前記柱状部材と前記スクロール側凹部との嵌合部の下端と、前記固定スクロールの固定渦巻きラップの先端とが段違いであることを特徴するスクロール圧縮機。
2. 前記柱状部材と前記スクロール側凹部との嵌合部の下端が、
   前記固定渦巻きラップの先端から前記固定渦巻きラップの高さの１／４以上の高さにあることを特徴する請求項１に記載のスクロール圧縮機。
3. 前記柱状部材と前記スクロール側凹部との嵌合部の上端が、
   前記固定渦巻きラップの底面より下部にあることを特徴する請求項１又は２に記載のスクロール圧縮機。
4. 前記固定スクロールの固定渦巻きラップの内壁を、前記旋回スクロールの旋回渦巻きラップの終端近くまで形成することで、前記固定渦巻きラップの内壁と前記旋回渦巻きラップの外壁とで形成される一方の圧縮室の閉じ込み容積と、前記固定渦巻きラップの外壁と前記旋回渦巻きラップの内壁とで形成される他方の圧縮機の閉じ込み容積を異ならせたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機。
5. 前記固定スクロールに形成され、圧縮室を吐出空間に連通させるバイパスポートと前記バイパスポートを閉塞自在なバイパス逆止弁を備えることを特徴とする請求項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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