JP6745994B2 - スクロール圧縮機および冷凍サイクル装置 - Google Patents

Description

本発明は、シェルに固定スクロールをフレームとは別々に固定するスクロール圧縮機および冷凍サイクル装置に関する。

スクロール圧縮機は、たとえば、特許文献１、２に開示されたものが知られている。特許文献１、２のスクロール圧縮機では、シェルに固定されるフレームに揺動スクロールが支持される。そして、固定スクロールが揺動スクロールに対向して設けられる。揺動スクロールには、回転軸とドライビングシャフトとを有する駆動軸が取り付けられる。駆動軸が回転することにより、揺動スクロールが固定スクロールに対して公転旋回する。この公転旋回により、揺動スクロールと固定スクロールとで形成される圧縮室で冷媒が圧縮される。

特開平２−５７７９号公報 特開２００９−２４３３６３号公報

スクロール圧縮機では、固定スクロールと揺動スクロールとの間に、冷媒を圧縮する圧縮室が形成される。そのため、揺動スクロールに対する固定スクロールの位置精度が重要である。

特許文献１のスクロール圧縮機では、フレームの外周壁部が固定スクロールの方向に延出され、外周壁部の先端にて固定スクロールがボルトなどにより固定される。このように、固定スクロールがフレームに固定されることにより、位置精度が確保される。

しかしながら、近年、地球温暖化対策として、低密度で動作する低ＧＷＰ冷媒などの導入が検討されている。このような冷媒で従来のＨＦＣ冷媒と同等の能力を確保するために、シェルを同一サイズのままで、圧縮室の排除容積を拡大することが課題となっている。

ここで、特許文献１のスクロール圧縮機では、メインシェルの上端部がアッパーシェルに円周が溶接されると、メインシェルの上端部の内径が１％から２％程度収縮する。そして、焼嵌めなどによりメインシェルの内壁部に固定された固定スクロールの円形台板の外周面部に、下端部から上端部に向かって大きくなる面圧分布が生じ、円形台板の中心部を下方に凹ませるように曲げるモーメントが働く。その結果、円形台板およびこの下側に形成される渦巻体が変形する。それにより、固定スクロールの渦巻体と揺動スクロールの渦巻体との歯先同士が接触してしまう。そして、スクロール圧縮機の耐久性および信頼性が低下する問題が生じる。

また、特許文献２のスクロール圧縮機では、メインシェルの上端部がアッパーシェルに円周が溶接されると、メインシェルの上端部の内径が１％から２％程度収縮する。そして、焼嵌めなどによりアッパーシェルの内壁部に固定される固定スクロールの円形台板の外周面部に、上端部から下端部に向かって大きくなる面圧分布が生じ、円形台板の中心部を上方に凸型にするように曲げるモーメントが働く。その結果、円形台板およびこの下側に形成される渦巻体が変形する。固定スクロールの渦巻体と揺動スクロールの渦巻体との歯先同士の隙間が大きくなってしまう。そして、スクロール圧縮機の漏れ損失が増加し、圧縮機効率が低下する問題が生じる。

本発明は、上記課題を解決するためのものであり、固定スクロールがシェル内に位置精度良く配置でき、固定スクロールの渦巻体と揺動スクロールの渦巻体との歯先同士が適切な位置関係になるように構成されるスクロール圧縮機および冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。

本発明に係るスクロール圧縮機は、揺動スクロールを摺動自在に保持するフレームと、揺動スクロールとともに圧縮室を形成する固定スクロールと、固定スクロールを固定すると共に、固定スクロールとフレームとが離れた状態でフレームを固定するシェルと、備え、シェルは、厚肉部と厚肉部より内径が大きい薄肉に形成される薄肉部とを含んだ筒状のメインシェルを有し、固定スクロールは、厚肉部と薄肉部との境界部分に載置される載置端部と、載置端部以上に大径であって薄肉部に接触する環状突起と、載置端部とは環状突起を介する反対側にて環状突起よりも小径である小径端部と、を有するものである。

本発明に係る冷凍サイクル装置は、上記のスクロール圧縮機を備えるものである。

本発明に係るスクロール圧縮機および冷凍サイクル装置によれば、固定スクロールは、厚肉部と薄肉部との境界部分に載置される載置端部と、載置端部以上に大径であって薄肉部に接触する環状突起と、載置端部とは環状突起を介した反対側にて環状突起よりも小径である小径端部と、を有する。ここで、メインシェルの薄肉部の端部が端部シェルに円周が溶接されると、メインシェルの薄肉部の端部の内径が１％から２％程度収縮する。そのとき、固定スクロールが小径端部を有するので、小径端部が収縮した薄肉部の端部から受ける曲げモーメントが小さくできる。その結果、焼嵌めなどによりメインシェルの内壁部に固定された固定スクロールでは、外周面に、載置端部側から小径端部側に向かって大きくなる面圧分布が生じず、円形台板の中心を下方に凹ませるように曲げるモーメントが働かない。したがって、固定スクロールがシェル内に位置精度良く配置でき、固定スクロールの渦巻体と揺動スクロールの渦巻体との歯先同士が適切な位置関係になるように構成される。

本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機の縦断面を示す説明図である。 本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機のメインフレームの周辺構造を示す分解斜視図である。 本発明の実施の形態１に係るアッパーシェルの円周が溶接後のメインシェルと固定スクロールの円形台板との形状変化を定量化する図１の一点鎖線領域Ａを示す拡大図である。 本発明の実施の形態１に係るメインシェルの壁面部を縦断面で示す説明図である。 比較例でのアッパーシェルの円周が溶接後のメインシェルと固定スクロールの円形台板との形状変化に関して測定範囲を示す説明図である。 比較例でのアッパーシェルの円周が溶接後のメインシェルと固定スクロールの円形台板との形状変化に関してシェル形状の変化量を示す図である。 比較例でのアッパーシェルの円周が溶接後のメインシェルと固定スクロールの円形台板との形状変化に関して円形台板外周面の面圧を示す図である。 本発明の実施の形態１に係るおけるアッパーシェルの円周が溶接後のメインシェルと固定スクロールの円形台板との形状変化に関して測定範囲を示す説明図である。 本発明の実施の形態１に係るおけるアッパーシェルの円周が溶接後のメインシェルと固定スクロールの円形台板との形状変化に関してシェル形状の変化量を示す図である。 本発明の実施の形態２に係るアッパーシェルの円周が溶接後のメインシェルと固定スクロールの円形台板との形状変化を定量化する図１の一点鎖線領域Ａを示す拡大図である。 本発明の実施の形態２の変形例１に係るメインシェルと固定スクロールの円形台板との形状変化を定量化する図１の一点鎖線領域Ａで固定スクロールの焼嵌め後の状態を示す図である。 本発明の実施の形態２の変形例１に係るメインシェルと固定スクロールの円形台板との形状変化を定量化する図１の一点鎖線領域Ａでアッパーシェルの円周が溶接後の状態を示す図である。 本発明の実施の形態２の変形例２に係るメインシェルと固定スクロールの円形台板との形状変化を定量化する図１の一点鎖線領域Ａで固定スクロールの焼嵌め後の状態を示す図である。 本発明の実施の形態２の変形例２に係るメインシェルと固定スクロールの円形台板との形状変化を定量化する図１の一点鎖線領域Ａでアッパーシェルの円周が溶接後の状態を示す図である。 本発明の実施の形態３に係るアッパーシェルの円周が溶接後のメインシェルと固定スクロールの円形台板との形状変化を定量化する図１の一点鎖線領域Ａを示す拡大図である。 本発明の実施の形態４に係るアッパーシェルの円周が溶接後のメインシェルと固定スクロールの円形台板との形状変化を定量化する図１の一点鎖線領域Ａを示す拡大図である。 本発明の実施の形態４の変形例１に係る固定スクロールの円形台板を示す拡大図である。 本発明の実施の形態４の変形例２に係る固定スクロールの円形台板を示す拡大図である。 本発明の実施の形態４の変形例３に係る固定スクロールの円形台板を示す拡大図である。 本発明の実施の形態５に係る固定スクロールの円形台板を示す拡大図である。 本発明の実施の形態５に係るアッパーシェルの円周が溶接後のメインシェルと固定スクロールの円形台板との形状変化を定量化する図１の一点鎖線領域Ａを示す拡大図である。 本発明の実施の形態６に係るスクロール圧縮機を適用した冷凍サイクル装置を示す冷媒回路図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の符号を付したものは、同一のまたはこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。さらに、明細書全文に示す構成要素の形態は、あくまで例示であってこれらの記載に限定されるものではない。

実施の形態１．
＜スクロール圧縮機の全体構成＞
図１は、本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機１００の縦断面を示す説明図である。図２は、本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機１００のメインフレーム２の周辺構造を示す分解斜視図である。

図１に示すスクロール圧縮機１００は、回転軸およびドライビングシャフトを有する駆動軸６の中心軸が地面に対して概略垂直の状態で使用される、いわゆる縦型のスクロール圧縮機である。

スクロール圧縮機１００は、シェル１と、メインフレーム２と、圧縮機構部３と、駆動機構部４と、サブフレーム５と、駆動軸６と、ブッシュ７と、給電部８と、を備える。以下では、メインフレーム２を基準として、圧縮機構部３が設けられている上側を一端側Ｕ、駆動機構部４が設けられている下側を他端側Ｌと方向付けて説明する。

シェル１は、金属などの導電性部材からなる両端が閉塞された筒状の筐体となる密閉容器である。シェルは、メインシェル１１と、端部シェルとしてのアッパーシェル１２と、ロアシェル１３と、を備える。

メインシェル１１は、軸方向に延びる円筒状である。メインシェル１１には、吸入管１４が溶接により接続される。吸入管１４は、冷媒をシェル１内に導入する管であり、メインシェル１１内と連通する。

アッパーシェル１２は、略半球状の端部シェルである。アッパーシェル１２の側壁部の一部は、メインシェル１１の一端側Ｕの端部に円周が溶接されることにより接合される。これにより、メインシェル１１の一端側Ｕは、アッパーシェル１２に固定される。そして、アッパーシェル１２は、メインシェル１１の一端側Ｕの開口を塞ぐ。

アッパーシェル１２の上部には、吐出管１５が溶接により接続される。吐出管１５は、冷媒をシェル１外に吐出する管である。吐出管１５は、メインシェル１１内の吐出空間９１と連通する。

ロアシェル１３は、略半球状の端部シェルである。ロアシェル１３は、アッパーシェル１２と同様にメインシェル１１に接合される。

シェル１は、複数のボルト穴を備える固定台１７によって支持される。固定台１７には、複数のボルト穴が形成される。それらのボルト穴には、ボルトが差し込まれることにより、スクロール圧縮機１００が空気調和装置の室外機の筐体といった他の部材に固定される。

メインフレーム２は、シェル１内に収容される。メインフレーム２は、中央に空洞の形成される中空な金属製のフレームである。メインフレーム２は、本体部２１と、主軸受部２２と、返油管２３と、を備える。

本体部２１は、メインシェル１１の一端側Ｕの第１突出部１１２に固定される。本体部２１の中央には、駆動軸６の中心軸の延長方向と同一なシェル１の長手方向に沿って収容空間２１１が形成される。収容空間２１１の一端側Ｕは、開口する。収容空間２１１は、一端側Ｕから他端側Ｌに向かって内部空間が狭くなる段差状に形成される。

本体部２１の一端側Ｕには、収容空間２１１を囲む環状の平坦面２１２が形成される。平坦面２１２には、バルブ鋼などの鋼板系材料からなるリング状のスラストプレート２４が配置される。スラストプレート２４は、スラスト軸受として機能する。

平坦面２１２の外端側のスラストプレート２４と重ならない位置には、吸入ポート２１３が形成される。吸入ポート２１３は、本体部２１の上下方向、すなわち本体部２１を一端側Ｕと他端側Ｌとに貫通する空間である。なお、吸入ポート２１３は、一つに限らず、複数形成されても良い。

メインフレーム２の平坦面２１２よりも他端側Ｌの段差部分には、オルダム収容部２１４が形成される。オルダム収容部２１４には、一対の第１オルダム溝２１５が形成される。第１オルダム溝２１５は、外端側の一部が平坦面２１２の内端側を削るように形成される。そのため、メインフレーム２を一端側Ｕから見たときに、第１オルダム溝２１５の一部は、スラストプレート２４と重なる。一対の第１オルダム溝２１５は、対向して形成される。

主軸受部２２は、本体部２１の他端側Ｌに連続して形成される。主軸受部２２の内部には、軸孔２２１が形成される。軸孔２２１は、主軸受部２２の上下方向に貫通し、一端側Ｕで収容空間２１１と連通する。

返油管２３は、収容空間２１１に溜まる潤滑油をロアシェル１３の内側の油溜めに戻す管である。返油管２３は、メインフレーム２の内外に貫通して形成される排油孔に挿入固定される。

潤滑油は、たとえば、エステル系合成油を含む冷凍機油である。潤滑油は、シェル１の下部、すなわちロアシェル１３内に貯留される。貯留される潤滑油は、後述するオイルポンプ５２によって吸い上げられ、駆動軸６内の通油路６３を通り、圧縮機構部３などの機械的に接触する部品同士の摩耗を低減し、摺動部の温度を調節し、シール性を改善する。潤滑油としては、潤滑特性、電気絶縁性、安定性、冷媒溶解性、低温流動性などに優れるとともに、適度な粘度を有する油を用いることが好適である。

圧縮機構部３は、冷媒を圧縮する圧縮機構である。圧縮機構部３は、固定スクロール３１と、揺動スクロール３２と、を備えるスクロール圧縮機構である。

固定スクロール３１は、鋳鉄などの金属で構成される。固定スクロール３１は、第１円形台板３１１と、第１渦巻体３１２と、を備える。

第１円形台板３１１は、円盤状に構成される。第１円形台板３１１の中央には、上下方向に貫通した吐出ポート３１１ａが形成される。

第１渦巻体３１２は、第１円形台板３１１の他端側Ｌ面から突出して渦巻状の壁部を形成する。

揺動スクロール３２は、アルミニウムなどの金属から構成される。揺動スクロール３２は、第２円形台板３２１と、第２渦巻体３２２と、筒状部３２３と、一対の第２オルダム溝３２４と、を備える。

第２円形台板３２１は、円盤状に形成される。第２円形台板３２１は、一端側Ｕの面と、一端側Ｕの面に対して表裏関係にある他端側Ｌの面と、一端側Ｕの面および他端側Ｌの面を接続する外周面と、を備える。

一端側Ｕの面には、第２渦巻体３２２が形成される。他端側Ｌの面には、外側領域の少なくとも一部に摺動面が形成される。摺動面は、スラストプレート２４に摺動可能に、メインフレーム２に支持あるいは支承される。

第２渦巻体３２２は、第２円形台板３２１の一端側Ｕの面から突出して渦巻状の壁部を形成する。なお、固定スクロール３１の第１渦巻体３１２と、揺動スクロール３２の第２渦巻体３２２の先端部には、冷媒の漏れを抑制するためのシール部材が設けられる。

筒状部３２３は、第２円形台板３２１の他端側Ｌの面の略中央から他端側Ｌに突出する円筒状のボスである。筒状部３２３の内周面には、後述するスライダ７１を回転自在に支持する揺動軸受、いわゆるジャーナル軸受の中心軸が、駆動軸６の中心軸と平行になるように設けられる。

第２オルダム溝３２４は、第２円形台板３２１の他端側Ｌの面に形成される長丸形状の溝である。一対の第２オルダム溝３２４は、対向して設けられる。一対の第２オルダム溝３２４を結ぶ線は、一対の第１オルダム溝２１５を結ぶ線に対して、直交する。

メインフレーム２のオルダム収容部２１４には、オルダムリング３３が設けられる。オルダムリング３３は、リング部３３１と、一対の第１キー部３３２と、一対の第２キー部３３３と、を備える。

リング部３３１は、環状に構成される。一対の第１キー部３３２は、リング部３３１の他端側Ｌの面に対向して形成される。一対の第１キー部のそれぞれは、メインフレーム２の一対の第１オルダム溝２１５のそれぞれに収容される。一対の第２キー部３３３は、リング部３３１の一端側Ｕの面に対向して形成される。一対の第２キー部のそれぞれは、揺動スクロール３２の一対の第２オルダム溝３２４のそれぞれに収容される。

駆動軸６の回転によって揺動スクロール３２が公転旋回する際に、第１キー部３３２が第１オルダム溝２１５内でスライドし、かつ、第２キー部３３３が第２オルダム溝３２４内でスライドする。これにより、オルダムリング３３は、揺動スクロール３２の自転を防止する。

固定スクロール３１の第１渦巻体３１２と、揺動スクロール３２の第２渦巻体３２２と、が互いに噛み合わさることにより、圧縮室３４が形成される。圧縮室３４は、半径方向において、外側から内側へ向かうに従って容積が縮小する。そのため、冷媒は、第１渦巻体と第２渦巻体３２２との外端部側から取り入れられて中央側に移動する際に、徐々に圧縮される。

圧縮室３４は、固定スクロール３１の中央部にて、吐出ポート３１１ａと連通する。固定スクロール３１の一端側Ｕの面には、吐出孔３５１を有したマフラー３５が設けられる。マフラー３５の一端側Ｕの表面には、吐出孔３５１を所定に開閉し、冷媒の逆流を防止する吐出弁３６が設けられる。そのため、圧縮室３４で圧縮された冷媒は、吐出ポート３１１ａを経て、その圧力で吐出弁３６を開弁させて吐出孔３５１からアッパーシェル１２内の吐出空間９１に吐出される。その後、吐出された冷媒は、吐出管１５から流出する。

冷媒は、たとえば、組成中に、炭素の二重結合を有するハロゲン化炭化水素、炭素の二重結合を有しないハロゲン化炭化水素、炭化水素、または、それらを含む混合物からなる。

炭素の二重結合を有するハロゲン化炭化水素からなる冷媒は、オゾン層破壊係数がゼロであるＨＦＣ冷媒、フロン系低ＧＷＰ冷媒である。これらの冷媒としては、化学式がＣ_３Ｈ_２Ｆ_４で表されるＨＦＯ１２３４ｙｆ、ＨＦＯ１２３４ｚｅ、ＨＦＯ１２４３ｚｆなどのテトラフルオロプロペンが例示される。

炭素の二重結合を有しないハロゲン化炭化水素からなる冷媒は、ＣＨ_２Ｆ_２で表されるＲ３２（ジフルオロメタン）、Ｒ４１などが混合された冷媒が例示される。

炭化水素からなる冷媒は、自然冷媒であるプロパンやプロピレンなどが例示される。

混合物からなる冷媒は、ＨＦＯ１２３４ｙｆ、ＨＦＯ１２３４ｚｅ、ＨＦＯ１２４３ｚｆなどに、Ｒ３２、Ｒ４１などを混合した混合冷媒が例示される。

有力な低ＧＷＰ冷媒のうちの、ＨＦＯ１２３４ｙｆ、ＨＦＯ１２３４ｚｅ、ＨＦＯ１２４３ｚｆなどの成分であるプロパンあるいはプロピレンなどは、比較的低圧低密度で動作する。このため、同等能力を得るのに必要な圧縮機の排除容積は、現行冷媒であるＲ４１０Ａなどと比較して２倍から３倍程度の大きさである。

駆動機構部４は、シェル１内のメインフレーム２の他端側Ｌに設けられている。駆動機構部４は、ステータ４１と、ロータ４２と、を備える。

ステータ４１は、円環状の固定子である。ステータ４１は、電磁鋼板などを複数積層した鉄心に絶縁層を介して巻線を巻回したティースを環状に複数並べて形成される。ステータ４１は、焼き嵌めによりメインシェル１１内に固着支持される。

ロータ４２は、ステータ４１の内部空間に配置される。つまり、ロータ４２は、円環状の固定子であるステータ４１の内側に形成される中央孔に配置される円筒状の回転子である。ロータ４２は、電磁鋼板などを複数積層される鉄心内に永久磁石を内蔵する。ロータ４２の中央には、上下方向に貫通する貫通穴が形成される。

サブフレーム５は、金属製のフレームである。サブフレーム５は、シェル１内にて駆動機構部４の他端側Ｌに設けられる。サブフレーム５は、焼き嵌めまたは溶接などによりメインシェル１１の他端側Ｌの内周面部に固着支持される。サブフレーム５は、副軸受部５１と、オイルポンプ５２と、を備える。

副軸受部５１は、サブフレーム５の中央部上側に設けられるボールベアリングである。副軸受部５１の中央には、上下方向に貫通する孔が形成される。

オイルポンプ５２は、サブフレーム５の中央部下側に設けられる。オイルポンプ５２は、ロアシェル１３内の油溜めに貯留される潤滑油に少なくとも一部を浸漬させて配置される。

駆動軸６は、長尺な金属製の棒状部材である。駆動軸６は、シェル１内に設けられる。駆動軸６は、主軸部６１と、偏心軸部６２と、通油路６３と、を備える。

主軸部６１は、駆動軸６の主要部を構成する軸である。主軸部６１の中心軸は、メインシェル１１の中心軸と一致して配置される。主軸部６１の外表面には、ロータ４２が接触固定される。

偏心軸部６２は、主軸部６１の一端側Ｕに設けられる。偏心軸部の中心軸は、主軸部６１の中心軸に対して偏心する。

通油路６３は、主軸部６１および偏心軸部６２内にて上下に貫通して設けられる。

駆動軸６における主軸部６１の一端側Ｕは、メインフレーム２の主軸受部２２内に挿入される。また、駆動軸６における主軸部６１の他端側Ｌは、サブフレーム５の副軸受部５１に挿入固定される。これにより、偏心軸部６２は、筒状部３２３の筒内に配置される。また、主軸部６１に接触固定されるロータ４２の外周面とステータ４１の内周面とは、所定の隙間を保持する。

主軸部６１の一端側Ｕの途中には、第１バランサ６４が設けられる。主軸部６１の他端側Ｌの途中には、第２バランサ６５が設けられる。第１、第２バランサ６４、６５は、揺動スクロール３２の揺動運動によるアンバランス状態を相殺する。

ブッシュ７は、揺動スクロール３２と駆動軸６とを接続する接続部材である。ブッシュ７は、鉄などの金属からなる。ブッシュ７は、２部品で構成される。ブッシュ７は、スライダ７１と、バランスウエイト７２と、を備える。

スライダ７１は、外周側に広がる鍔を有した筒状の部材である。スライダ７１は、偏心軸部６２および筒状部３２３のそれぞれに嵌入される。

図２に示すように、バランスウエイト７２は、ウエイト部７２１を備えたドーナツ状の部材である。ウエイト部７２１の一端側Ｕから見た形状は、略Ｃ字形状である。バランスウエイト７２は、揺動スクロール３２の遠心力を相殺するために、回転中心に対して偏芯して設けられる。バランスウエイト７２は、スライダ７１の鍔に焼嵌めなどの方法により嵌合される。

給電部８は、スクロール圧縮機１００に給電する給電部材である。給電部８は、メインシェル１１の外周面に形成される。給電部８は、カバー８１と、給電端子８２と、配線８３と、を備える。

カバー８１は、メインシェル１１の外壁面部に底を取り付ける円筒形状であって、メインシェル１１から離れた部分に底と対向する開口の形成されるカバー部材である。

給電端子８２は、金属部材からなる。給電端子８２の一方は、カバー８１内に設けられる。また、給電端子８２の他方は、シェル１内に設けられる。つまり、給電端子８２は、一方と他方とを繋げてシェル１を貫通して設けられる。

配線８３の一方は、給電端子８２と接続される。また、配線８３の他方は、ステータ４１と接続される。つまり、配線は、一方と他方とを繋げて給電端子８２からステータ４１に給電する。

＜シェル１と圧縮機構部３の関係＞
図３は、本発明の実施の形態１に係るアッパーシェル１２の円周が溶接後のメインシェル１１と固定スクロール３１の第１円形台板３１１との形状変化を定量化する図１の一点鎖線領域Ａを示す拡大図である。

図３に示すように、メインシェル１１は、薄肉部である第１内壁面部１１１と、厚肉部である第１突出部１１２と、第１位置決め面１１３と、を有する。

第１内壁面部１１１は、第１突出部１１２から外径をそのままの長さで内径を大きく広げて薄肉に形成される。第１内壁面部１１１は、第１突出部１１２の一端側Ｕに連続して形成される。

第１突出部１１２は、第１内壁面部１１１から外径をそのままの長さで内径側に突出する。第１突出部１１２は、第１内壁面部１１１の他端側Ｌに連続して形成される。

第１位置決め面１１３は、第１突出部１１２と第１内壁面部１１１との境界部分にて、第１突出部１１２の一端側Ｕに向いた面である。第１位置決め面１１３は、固定スクロール３１を位置決めする。

つまり、メインシェル１１は、他端側Ｌに向かって内径が大きくなる段状の部分を備える。そして、固定スクロール３１は、第１位置決め面１１３で位置決めされる状態で、第１内壁面部１１１に焼嵌めにより固定される。

一方、図３に示すように、固定スクロール３１は、載置端部３１３と、環状突起３１４と、小径端部３１５と、を有する。

載置端部３１３は、第１突出部１１２と第１内壁面部１１１との境界部分である第１位置決め面１１３に載置される。載置端部３１３は、固定スクロール３１の外周部の他端側Ｌの角部である。

環状突起３１４は、載置端部３１３よりも大径であって第１内壁面部１１１の内壁部に接触する。環状突起３１４は、固定スクロール３１の外周部の最外径部分である。環状突起３１４は、載置端部３１３と分離して別体に形成される。環状突起３１４は、メインシェル１１の軸方向の一端側Ｕと他端側Ｌとの間で曲線状に形成される。つまり、環状突起３１４は、円弧状である。環状突起３１４は、第１円形台板３１１の外周面での外半径が最大となる頂点３１４Ａを有する。環状突起３１４の頂点３１４Ａは、円形台板厚みｔの１／２の高さ位置に一致するように設計される。環状突起３１４は、頂点３１４Ａを基準に一端側Ｕと他端側Ｌとに線対称な円弧形状に形成される。

小径端部３１５は、載置端部３１３とは環状突起３１４を介する反対側にて環状突起３１４よりも小径である。小径端部３１５は、固定スクロール３１の外周部の一端側Ｕの角部である。

載置端部３１３と環状突起３１４と小径端部３１５とは、載置突起部３１６に設けられる。載置突起部３１６は、固定スクロール３１の第１円形台板３１１の基部から半径方向外側に突出する。なお、載置突起部３１６は、第１円形台板３１１の一部ともいえる。

このように、固定スクロール３１が単体でメインシェル１１に固定される構造により、従来のようにメインフレームと固定スクロールとをボルト固定するための壁が不要になる。すなわち、揺動スクロール３２の第２円形台板３２１の外周面とメインシェル１１の内壁面との間にメインフレーム２の壁部が介在しない。これにより、第２円形台板３２１の外周面とメインシェル１１の内壁面とが対向して配置される構造となる。そのため、メインシェル１１内における固定スクロール３１の第１円形台板３１１とメインフレーム２のスラスト軸受との間に設けられ、揺動スクロール３２が配置される冷媒取込空間である吸入空間９２が従来よりも広げられる。また、メインフレーム２の構造が簡素化されるため、加工性が良くなるとともに、軽量化が図れる。

吸入空間９２が広がることにより、種々のメリットが得られる。たとえば、駆動機構部４が配置されるメインシェル１１内の空間および吸入空間９２の圧力が吸入空間９２の圧力よりも低くなる、いわゆる低圧シェル構造では、圧縮される冷媒の圧力により揺動スクロール３２の第２円形台板３２１がスラストプレート２４に押し付けられる。このため、摺動箇所でのスラスト荷重が発生する。そこで、第１、第２渦巻体などは従来設計のままで、揺動スクロール３２の第２円形台板３２１およびスラストプレート２４の直径が大きくでき、摺動面積が大きくなることにより、スラスト荷重による面圧が低減できる。そのため、スクロール圧縮機１００では、スラスト軸受にかかる負担が低減し、信頼性が高まる。

また、製造組立時には、円周が溶接される前のアッパーシェル１２が固定スクロール３１を第１位置決め面１１３に押し付けられ、固定スクロール３１の位置決めが精度良く行える。その後、一度アッパーシェルは、一旦取り外され、固定スクロールの焼嵌めが行われる。

なお、メインフレーム２は、メインシェル１１の第１突出部１１２から外径をそのままに内径側に突出する第２突出部１１４の一端側Ｕを向いた第２位置決め面１１５で位置決めされる。そして、メインフレーム２は、第２位置決め面１１５にて位置決めされる状態で、第１突出部１１２に焼嵌めなどにより固定される。

メインフレーム２の平坦面２１２の外周端部には、一端側Ｕに突出する環状の突壁部２１６が形成されている。スラストプレート２４は、突壁部２１６の内側の平坦面２１２に、第１オルダム溝２１５の一部を覆って配置される。突壁部２１６の平坦面２１２からの高さは、スラストプレート２４の厚みより小さく設定される。このため、揺動スクロール３２は、スラストプレート２４と摺動させられる。

なお、スラストプレート２４の厚みが調整されると、第１、第２円形台板３１１、３２１のどちらか一方の渦巻体を有する面と他方の渦巻体の先端部との間隔である渦巻先端隙間が好適な範囲に設定できる。渦巻先端隙間が小さくでき、冷媒が渦巻先端と円形台板との隙間を通って、隣の圧縮空間への漏れが抑制できる。

ここで、スラストプレート２４および突壁部２１６には、凸部または凹部が形成され、スラストプレート２４の回転が抑止できるように凸部と凹部とが係合する。これは、メインフレーム２の平坦面２１２およびスラストプレート２４は、ともにリング状であることにより、揺動スクロール３２の揺動に伴ってスラストプレート２４が平坦面２１２に対して回転する場合があるためである。凹部に凸部が係止されることにより、その回転が抑制される。

ここでは、凸部は、突壁部２１６からスラストプレート２４の方向に突出して形成される一対の突部２１７である。凹部は、スラストプレート２４の外周縁部分に形成される切欠き２４１である。一対の突部２１７は、切欠き２４１の両側縁のそれぞれに係止される。

なお、メインフレーム２の一対の突部２１７の間に位置する部分には、吸入ポート２１３が配置される。すなわち、切欠き２４１部分に吸入ポート２１３が配置されるため、冷媒がスラストプレート２４により遮られることなく、吸入空間９２に取り込める。

＜スクロール圧縮機１００の動作＞
給電部８の給電端子８２に通電すると、ステータ４１とロータ４２とにトルクが発生し、これに伴って駆動軸６が回転する。駆動軸６の回転は、偏心軸部６２およびブッシュ７を介して揺動スクロール３２に伝えられる。回転駆動力が伝達される揺動スクロール３２は、オルダムリング３３により自転を規制され、固定スクロール３１に対して偏心公転運動する。その際、揺動スクロール３２の他方の面は、スラストプレート２４と摺動する。

揺動スクロール３２の揺動運動に伴い、吸入管１４からシェル１の内部に吸入される冷媒は、メインフレーム２の吸入ポート２１３を通って吸入空間９２に到達し、固定スクロール３１と揺動スクロール３２とで形成される圧縮室３４に取り込まれる。そして、冷媒は、揺動スクロール３２の偏心公転運動に伴い、外周部から中心方向に移動する圧縮室３４で体積を減じられて圧縮される。揺動スクロール３２の偏心公転運転時には、揺動スクロール３２が自身の遠心力により、ブッシュ７とともに半径方向外側に移動し、第２渦巻体３２２と第１渦巻体３１２の壁面部同士が密接する。圧縮された冷媒は、固定スクロール３１の吐出ポート３１１ａから固定スクロール３１の吐出孔３５１に至り、吐出弁３６の付勢力に逆らって吐出弁３６を開弁してシェル１の外部に流出される。

＜メインシェル１１への圧縮機構部３の収納方法＞
図４は、本発明の実施の形態１に係るメインシェル１１の壁面部を縦断面で示す説明図である。図４には、メインシェル１１の固定スクロール３１、メインフレーム２、ステータ４１などを焼嵌め挿入する前の寸法あるいは厚みなどの形状が示される。

メインシェル１１の厚みは、たとえば４〜６ｍｍである。第２突出部１１４の高さ、すなわち切削加工による削り深さは、たとえば０．３ｍｍ前後である。次に、第２突出部１１４から一端側Ｕに所定距離離れる第１突出部１１２にて、切削用のブラシなどで壁面部を厚み方向に所定の深さだけ切削加工する。これにより、第１内壁面部１１１が形成され、第１内壁面部１１１と第１突出部１１２との境界部分に段差が形成される。このため、第１内壁面部１１１の内径Ｒ１ｏは、第１突出部１１２の内半径Ｒ２０よりも大きくなる。なお、第１突出部１１２が形成された後に、第２突出部１１４が形成されても良い。

第１突出部１１２における第１内壁面部１１１との接続部分、すなわち第１位置決め面１１３の第１内壁面部１１１側の部分には、菱形インサートなどにより外径加工が施され、他端側Ｌに凹み１１３１が形成される。また、第２突出部１１４における第１突出部１１２との接続部分、すなわち第２位置決め面１１５の第１突出部１１２側の部分には、菱形インサートなどにより外径加工が施され、他端側Ｌに凹んだ凹み１１５１が形成される。

凹み１１３１、１１５１は、切削加工によって上記接続部分に生じやすいメインシェル１１の変形を防止する、いわゆるヌスミである。すなわち、切削加工の結果、第１内壁面部１１１と第１位置決め面１１３との接続部分が綺麗に直角に削れず、隅部に凸部が形成されることがある。当該部分に凸部が形成されると、固定スクロール３１が第１突出部１１２に配置されても、固定スクロール３１が第１位置決め面１１３に接触せずに浮いてしまい、位置決めの精度が低くなる。これに対して、凹み１１３１が形成されることにより、固定スクロール３１が第１位置決め面１１３に確実に接触するため、位置決め精度が高められる。凹み１１５１についても同様であり、メインフレーム２の位置決め精度が高められる。

なお、凹み１１３１、１１５１が他端側Ｌに凹む形状であるので、凹み１１３１、１１５１がメインシェル１１の厚み方向に形成される場合と比較して、メインシェル１１の肉厚減少が抑制でき、メインシェル１１の強度の低下が抑制できる。

次に、上記のように形成されるメインシェル１１の一端側Ｕから、メインフレーム２が挿入される。メインフレーム２は、第２位置決め面１１５に面接触し、高さ方向が位置決めされる。その状態で、メインフレーム２が第１突出部１１２に焼嵌めあるいはアークスポット溶接により固定される。

そして、メインフレーム２の軸孔２２１に駆動軸６が挿入される。その後、偏心軸部６２にブッシュ７が取り付けられる。さらに、オルダムリング３３および揺動スクロール３２などが配置される。

次に、メインシェル１１の一端側Ｕから、固定スクロール３１が挿入される。固定スクロール３１は、第１位置決め面１１３に面接触し、高さ方向が位置決めされる。

なお、固定スクロール３１の周方向の位置決めをする従来のボルトのような部材が無い。このため、固定スクロール３１が固定されるまでは、揺動スクロール３２に対して固定スクロール３１が回転可能である。これにより、第１渦巻体３１２と第２渦巻体３２２との位置関係がずれ、スクロール圧縮機１００の個体ごとにおいて圧縮ばらつきや圧縮不良が発生するおそれがある。そこで、揺動スクロール３２の第２渦巻体３２２に対する第１渦巻体３１２の位置関係が所定関係となるように、固定スクロール３１が回転され、固定スクロールの位相が調整される。その後、固定スクロール３１が第１内壁面部１１１に焼嵌めにより固定される。

この工程では、アッパーシェル１２により固定スクロール３１を第１位置決め面１１３に押付けるように挿入する。そして、一旦アッパーシェル１２を取り外す。そして、固定スクロール３１が第１位置決め面１１３に押付けられる状態を維持し、固定スクロール３１がメインシェル１１に焼嵌め固定される。これにより、スクロール圧縮機１００ごとの吸入空間９２の高さのばらつきが抑制され、位置精度が高まる。また、スクロール圧縮機１００の駆動時における固定スクロール３１の上下方向へのずれが抑制される。ただし、第１位置決め面１１３は、固定スクロール３１の製造上の位置決めさえできれば良いので、固定スクロール３１が第１内壁面部１１１に固定された後に、固定スクロール３１が第１位置決め面１１３と接触していることは必ずしも必須ではない。なお、メインフレーム２と第２位置決め面１１５との関係についても同様である。

最後に、メインシェル１１の一端側Ｕから、アッパーシェル１２が挿入される。その後、アッパーシェル１２は、メインシェル１１に円周が溶接により固定される。

＜従来の比較例での固定スクロールの外周面での荷重中心＞
ここで、固定スクロール３１は、焼嵌めでメインシェル１１の第１内壁面部１１１に固定されると、メインシェル１１にアッパーシェル１２を円周が溶接した溶接箇所は、冷却後に収縮する。そして、メインシェル１１の一端側Ｕの外周部に収縮させる力が働き、焼嵌めされる固定スクロール３１の第１円形台板３１１が圧縮される。第１円形台板３１１の外周面には、面圧分布が生じるので、第１円形台板３１１の外周面に曲げモーメントが働き、第１円形台板３１１とこれの他端側Ｌに形成された第１渦巻体３１２が変形する問題があった。

図５は、比較例でのアッパーシェル１２の円周が溶接後のメインシェル１１と固定スクロール３１の第１円形台板３１１との形状変化に関して測定範囲を示す説明図である。図６は、比較例でのアッパーシェル１２の円周が溶接後のメインシェル１１と固定スクロール３１の第１円形台板３１１との形状変化に関してシェル形状の変化量を示す図である。図７は、比較例でのアッパーシェル１２の円周が溶接後のメインシェル１１と固定スクロール３１の第１円形台板３１１との形状変化に関して円形台板外周面の面圧を示す図である。

図６に示すように、メインシェル１１の外半径は、（１）の元の状態では、高さ方向に関係なくほぼ均一であった。（１）の状態から、（２）のように円形台板なしでアッパーシェルの円周が溶接されると、円周の溶接箇所１２１に近いメインシェル１１の一端側Ｕの上端である測定点高さ０基準で、外半径は、収縮量ｄＲで示すように約０．１％収縮する。これにより、第１内壁面部１１１の外半径が高さに比例して増加し、第１突出部１１２の領域が元の均一な状態に戻る。

一方、第１突出部にメインフレーム２の外周面が焼嵌めされるとともに第１内壁面部１１１に固定スクロール３１の第１円形台板３１１の外周面が焼嵌めされると、一旦、メインシェルの外半径は、（３）のように円形台板の外周面高さ範囲で膨らんで拡大する。次に、（３）の状態から、（４）のようにアッパーシェルの円周が溶接されると、メインシェル１１の一端側Ｕの上端である測定点高さ０基準で、メインシェル１１の外半径が約０．１％収縮する。

（４）に示すように、メインシェル１１は、固定スクロール３１の第１円形台板３１１の外周面の影響で膨らむように変形した上で、全体として一端側Ｕを収縮させるように傾斜する。このとき、第１円形台板３１１の外周面では、中央より他端側Ｌが最外径である頂点３１４Ａとなるように変形する。そのため、第１円形台板３１１の外周面には、図５７のようなほぼ台形の面圧荷重分布が作用する。

メインシェル１１の外半径は、第１円形台板３１１がない場合は、図６の（２）のように高さ方向に比例的して収縮するので、第１円形台板３１１の外周面の面圧荷重も高さ方向にほぼ比例的に変化する。これにより、面圧分布荷重の重心位置は、第１円形台板３１１の外周面の一端側Ｕの角部３１１Ｘから他端側Ｌへ厚みｔの１／３から１／２の範囲に隔てた高さ位置である。

一方で、固定スクロール３１の第１円形台板３１１は、厚みｔ断面の中性面周りに曲げモーメントが働き、他端側Ｌに向かって凹型に中央が撓むように軸対称に変形する。参考文献１より、単位長さあたりの曲げモーメントＭ、慣性モーメントＩ（＝ｔ３／１２）、板の曲げ剛性Ｄとすると、
Ｍ＝Ｄ（１＋ν）／ρ
である。

ここで、中性面は円形台板の重心位置に一致し、円形台板厚みｔの１／２の高さ位置にほぼ一致する。

参考文献１（寺沢一雄、松浦義一「材料力学（上巻）」８６−８９頁、１１５−１１７頁、２１９−２２４頁（昭和５９年７版発行、海文堂））には、細長い短形平板の変形について説明がある。しかし、ｘｙｚ方向の三次元的な変形も、近似的にはポアソン比νの影響が小さいと仮定すれば、二次元的なｚｘ断面の慣性モーメントＩで表記して、ｚ方向の変位を梁の撓みと一致する。

外周部を固定支持する第１円形台板３１１の上下面で働く最大曲げ応力σｍａｘは、
σｍａｘ＝６Ｍ／ｔ２
となり、梁の撓みの最大曲げ応力と一致する。

また、第１円形台板３１１の撓み量は、参考文献１のＰ２２６の式（５．２１）で求められる。

一方、第１円形台板３１１の重心位置３１１Ｇは、円形台板厚みｔの１／２の高さ位置である。そして、第１円形台板３１１のメインシェル１１の軸方向での重心位置３１１Ｇは、環状突起３１４の範囲内である。第１円形台板３１１の重心位置３１１Ｇと面圧荷重の重心位置とのズレ分が、第１円形台板３１１の外周面に重心まわりに曲げモーメントとして働く。つまり、図７に示す斜線部分の荷重は、第１円形台板３１１の重心位置３１１Ｇからｔ／６ズレ箇所に働いて、第１円形台板３１１を他端側Ｌに向けて凹型に変形させる曲げモーメントを生じる。

＜実施の形態１の外周面荷重中心＞
図８は、本発明の実施の形態１に係るおけるアッパーシェル１２の円周が溶接後のメインシェル１１と固定スクロール３１の第１円形台板３１１との形状変化に関して測定範囲を示す説明図である。図９は、本発明の実施の形態１に係るおけるアッパーシェル１２の円周が溶接後のメインシェル１１と固定スクロール３１の第１円形台板３１１との形状変化に関してシェル形状の変化量を示す図である。

図９に示すメインシェル１１の外半径の高さ方向の（１）から（４）の形状変化は、比較例の図６とほぼ同様の変化であり、詳細な説明を省略する。つまり、比較例と同様に、（４）のアッパーシェル１２の円周が溶接される場合には、メインシェル１１は、一端側Ｕの上端である測定点高さ０基準１１０にて、外半径が収縮量ｄＲで示す０．１％から０．２％程度収縮する。そして、メインシェル１１における他端側Ｌの円形台板の外周面高さ範囲にて、外側に隆起するように変形する。

第１円形台板３１１の外周面には、外半径が最大となる点を頂点３１４Ａとする山形円弧形状が形成され、一端側Ｕから軸高さ位置Ｚ１Ａの位置である頂点付近にて第１内壁面部１１１と接触する。収縮量ｄＲは、Ｒ１０の０．１％程度である。位置Ｚ１Ａでの収縮量は、Ｒ１０の２０％から５０％程度とする。この場合には、図３に示すメインシェル１１の第１内壁面部１１１の傾斜角θ１は、
傾斜角θ１＝ｄＲ／Ｚ１Ａ＝１／５００から１／２００程度
となる。

メインシェル１１が傾斜しても面圧荷重が働く位置は、山形円弧の傾斜角θ１の範囲であり、頂点３１４Ａ付近から大きく移動しない。そのため、山形円弧の頂点３１４Ａ位置が円形台板厚みｔの１／２の高さ位置に一致する第１円形台板３１１の重心位置３１１Ｇに設計されると、第１円形台板３１１の外周面には重心まわりに大きな曲げモーメントが発生しない。これにより、第１円形台板３１１の変形と、第１円形台板３１１の他端側Ｌに形成される第１渦巻体３１２と、の変形が抑えられる。

＜圧力およびシール状態＞
次に、図３を用い、メインシェル１１と第１円形台板３１１との形状変化について、定量的に検討した結果について説明する。

シェル１の内側空間のうちで、固定スクロール３１の第１円形台板３１１より一端側Ｕには、圧縮室３４で圧縮した吐出圧Ｐｄの高圧の冷媒を吐出管１５に導く吐出空間９１が形成されている。吐出空間９１の中央付近には、マフラー３５および吐出弁３６が取り付けられる。

一方、固定スクロール３１の第１円形台板３１１より他端側Ｌには、第１渦巻体３１２と第２渦巻体３２２とで囲まれた圧縮室３４と、吸入管１４につながる吸入圧Ｐｓの低圧の冷媒取込空間である吸入空間９２と、が形成される。

吐出空間と冷媒取込み空間とである２つの空間の差圧により、固定スクロール３１の第１円形台板３１１は、一端側Ｕから他端側Ｌに押し付けられる。このため、第１円形台板３１１の外周面の他端側Ｌは、第１位置決め面１１３に押圧され、環状のシール面３１７Ｏが形成される。

さらに、第１円形台板３１１の外周面には、一端側Ｕの端部３１４Ｘから他端側Ｌの端部３１４Ｙの範囲となる山形円弧領域ｔａに、最外径部となる頂点３１４Ａがある。この頂点３１４Ａ近傍は、上記の差圧により、第１内壁面部１１１に対して他端側Ｌ方向に押圧され、環状にシール面３１７Ａが形成される。

第１円形台板３１１の外周面では、環状突起３１４の第１内壁面部１１１に接触した接触点であるシール面３１７Ａより一端側Ｕの吐出空間９１は、吐出圧Ｐｄの高圧状態である。一方、シール面３１７Ｏより他端側Ｌは、吸入圧Ｐｓの低圧状態である。シール面３１７Ａより他端側Ｌであり、かつ、シール面３１７Ｏより一端側Ｕである隙間では、低圧状態と高圧状態との中間の圧力状態となる。より詳しくは、この隙間は、シール面３１７Ｏのシール面積が支配的であるので、高圧状態に近い状態である。

固定スクロール３１は、中心側にて、第１渦巻体３１２と、マフラー３５と、を有するため、第１渦巻体３１２より内側領域の剛性が外側領域の剛性より高い。また、固定スクロール３１の第１円形台板３１１の内側領域は、冷媒が吸入圧Ｐｓから吐出圧Ｐｄまで昇圧される圧縮室３４である。圧縮室３４では、一端側Ｕの吐出空間９１の吐出圧Ｐｄとの差圧が小さい。

ここで、スクロール圧縮機１００の中心軸から第１渦巻体３１２より内側領域の内半径をＲｂとする。同じくメインシェル１１の第１突出部１１２までの内半径をＲａとする。

＜最大負荷圧力条件＞
以上の圧力荷重条件に類似した計算モデルとして、参考文献２（日本機械学会「機械工学便覧Ａ４材料 力学基礎編」５７−５８頁（２００１年新版９刷発行、丸善））を用いる。参考文献２から内周可動片を有する円輪板に圧力分布が作用する計算モデルを用いて、第１円形台板３１１の変形量を予測する。

蒸気圧縮式冷凍サイクルにおいて、代表的な設計運転条件として、Ｒ４１０Ａ冷媒を用いた最大負荷圧力条件（Ｐｄ＝３．８ＭＰａ、Ｐｓ＝１ＭＰａ）を想定し、差圧△ＰはＰｄ−Ｐｓ＝２．８ＭＰａが一端側Ｕから他端側Ｌに作用すると仮定して、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）荷重による第１円形台板３１１の撓み量を求める。

第１円形台板３１１の寸法を、厚みｔ＝２０ｍｍ、Ｒａ＝８０ｍｍ、Ｒｂ＝４８ｍｍ（Ｒｂ／Ｒａ＝０．６）と仮定し、第１円形台板３１１の最外径Ｒ１からＲｂの範囲の外周側領域には、駆動軸６の軸中心下側方向へ差圧△Ｐの荷重が働く。第１円形台板３１１の材料を鋳鉄としてヤング率１００ＧＰａ、ポアソン比０．３と仮定する。

＜必要な焼嵌め代＞
第１円形台板３１１の外周面には、メインシェル１１の第１内壁面部１１１への焼嵌め固定により固定保持力Ｆｆが働く。

固定保持力Ｆｆは、圧縮運転時の回転方向ガストルクＦｔ１、起動時に圧縮室３４から受けるスラスト反力Ｆｔ２、さらに、非定常時に吐出空間９１に真空引きした状態で吸入空間９２に圧力がかかるときのスラスト反力Ｆｔ３に打ち勝って、固定スクロール３１を固定保持する。

このうち、最も大きいのは、非定常時のスラスト反力Ｆｔ３である。吸入空間９２にかかる逆圧をＰｓ（＝１ＭＰａ）と仮定すると、
スラスト反力Ｆｔ３＝π（Ｒａ）^２×Ｐｓ＝２０ｋＮ
である。

そして、
固定保持力Ｆｆ＝静止摩擦係数μ×締付け力Ｆｉｎ＞Ｆｔ３
である。

μ＝０．５として、スラスト反力Ｆｔより大きな固定保持力Ｆｆを得るには、
締付け力Ｆｉｎ＞Ｆｔ３／静止摩擦係数μ
である。

この結果、締付け力Ｆｉｎは４０ｋＮ以上となり、焼嵌め代は０．１ｍｍ以上、つまり内径Ｒａの０．１３％以上必要である。

さらに、メインシェル１１にアッパーシェル１２の円周が溶接されると、メインシェル１１の収縮量ｄＲである０．１ｍｍ程度、かつ、傾斜角θ１である１／５００から１／２００程度に変形する。

＜単純支持円板円形台板の上下差圧による撓み量＞
これに対して、圧縮運転時に最大負荷運転条件で、差圧△Ｐ（＝２．８ＭＰａ）が作用した場合、Ｎｏ．１５（円輪板、外周単純支持、内周可動片に固定、等分布荷重）の計算モデルを適用すると、内周可動片の半径Ｒｂの位置で、
最大撓みｗ＿ｍａｘ＝α×△Ｐ×（Ｒａ）^４／ｔ３＝７μｍ
となる。

外周単純支持の円形台板の外周面は拘束されない、すなわち曲げモーメントＭｒ＝０であるので、撓んで傾く。その傾斜角は、３／１００００である。このときの第１円形台板３１１の外周面外径変化量（＝厚みｔ×傾斜角）は、６μｍである。よって、焼嵌め代と円周が溶接されることによるメインシェルの外周面の傾斜角θ１である１／５００から１／２００程度に比べると無視できる傾きである。

以下、第１円形台板３１１は、焼嵌め代と円周の溶接とによって変形したメインシェル１１の第１内壁面部１１１に固定支持された状態で、外周面に曲げモーメントＭｒが働いていると考えて、変形量を予測する。

＜固定支持円形台板の上下差圧による撓み量＞
次に、Ｎｏ．１６（円輪板、外周固定支持、内周可動片に固定、等分布荷重）の計算モデルから、上下差圧荷重による曲げモーメントＭｒ１を計算すると、内周可動片の半径Ｒｂの位置で、
最大撓みｗ＿ｍａｘ＝α×△Ｐ×（Ｒａ）^４／ｔ３＝１．４μｍ
である。

撓み角は、０である。

最大応力は、
最大応力｜σ＿ｍａｘ｜＝β×△Ｐ×（Ｒａ）^２／ｔ２
である。

曲げモーメントは、
曲げモーメントＭｒ１＝｜σ＿ｍａｘ｜／断面係数Ｚ
＝β×π×△Ｐ×（Ｒａ）^３／３、（ここで、Ｒｂ／Ｒｂ＝０．６のとき、β＝０．２５である。）
＝３７５Ｎｍ
となる。

メインシェル１１に固定された第１円形台板３１１の外周面には、上下差圧荷重による曲げモーメントＭｒ１と、円周が溶接後の収縮による外周面荷重の中心が重心位置３１１Ｇの高さ位置から所定距離ずれることで曲げモーメントＭｒ２と、が働く。つまり、第１円形台板３１１の外周面には、通常、他端側Ｌに凹型変形させる曲げモーメントが働く。この他端側Ｌに凹む向きを＋とする。曲げモーメントＭｒ２が、上下差圧荷重による曲げモーメントＭｒ１程度であれば、同様に最大撓みｗ＿ｍａｘへの影響は、１〜２μｍレベルであるので、十分小さく無視して良い。

次に、締付け力Ｆｉｎを、（π（Ｒａ）^２×Ｐｓ）／μと仮定すると、曲げモーメントＭｒ２は、
Ｍｒ２＝ｄＨ１×Ｆｉｎ＝ｄＨ１×（π（Ｒａ）^２×Ｐｓ）／μ
となる。

ここで、Ｍｒ２＝Ｍｒ１とおくと、
ｄＨ１＝μ×Ｍｒ１／Ｆｔ３
＝（μ×β×π×△Ｐ×（Ｒａ）^３／３）／（π（Ｒａ）^２×Ｐｍ）
＝Ｒａ×（μ×β／３）×（△Ｐ／Ｐｓ）
＝Ｒａ×γ
となる。

Ｒｂ／Ｒａは通常０．６程度である。このとき、β＝０．２５、γ＝６．６％である。さらに、Ｒｂ／Ｒａは大きくとも０．８程度である。Ｒｂ／Ｒａ＝０．８のとき、β＝０．０６７、γ＝１．１％となる。

すなわち、面圧中心が重心高さからのずれ距離ｄＨ１が、Ｒａの１％程度であれば、上下差圧による影響と同様レベルで、内径Ｒａの位置での最大撓みｗ＿ｍａｘは、１〜２μｍレベルである。この結果、曲げモーメントＭｒ２は、十分小さいので、無視して良いと考えられる。

また、実施の形態１では、図３に示す第１円形台板３１１の外周面では、最外径となる頂点３１４Ａの付近である最外径Ｒ１でのみ、第１内壁面部１１１と接触する。第１円形台板３１１の主要部の肉厚はｔである。一方、外周付近側壁の幅は、載置突起部３１６の肉厚であり、その肉厚はｔ１でｔより小さい。第１内壁面部１１１の一端側Ｕは、収縮するため、頂点３１４Ａ付近の小径端部３１５で接触する可能性がある。しかし、小径端部３１５の外半径をＲ２とし、頂点３１４Ａとの外径差をｅ２＝Ｒ１−Ｒ２とし、頂点３１４Ａとの高さ位置の差をｘ１Ａとすると、頂点３１４Ａから外周面上端角で接触する傾斜角θ２は、
θ２≒ｔａｎ（θ２）＝ｅ２／ｘ１Ａ
となる。

ｅ２が円周の溶接後におけるメインシェル１１の一端側Ｕの端部１１０の変形量である０．１ｍｍ程度より大きくなるように設計されれば、θ２＞θ１の関係が保て、小径端部３１５と第１内壁面部１１１との接触が防げる。

ただし、θ１≒θ２の関係が保てる場合には、仮に接触しても小径端部３１５で働く締め付け力が小さいので無視できる。詳細については、別途実施の形態２で説明する。

一方、第１円形台板３１１の外周部の他端側Ｌの角部である載置端部３１３で、外半径をＲ１ｏとし、頂点３１４Ａとの外径差をｅｏ＝Ｒ１−Ｒ１ｏとし、頂点３１４Ａとの高さ位置の差をｙ１Ａとすると、頂点３１４Ａから載置端部３１３での接触傾斜角θoは、
θo≒ｔａｎ（θo）＝ｅｏ／ｙ１Ａ
となる。

ｅｏが円周の溶接後におけるメインシェル１１の一端側Ｕの端部１１０の変形量である０．１ｍｍ程度より大きくなるように設計されれば、θｏ＞θ１Ｌの関係が保て、載置端部３１３にてメインシェル１１の第１内壁面部１１１との接触が防げる。

図３に示すメインシェル１１の第１内壁面部１１１は、頂点３１４Ａにて外径が最大となるように変形し、他端側Ｌの傾斜角θ１Ｌとすると、メインシェル１１の一端側Ｕの端部１１０の収縮量が大きくなる。そのため、一端側Ｕの傾斜角θ１は、大きくなる。一方、第１突出部１１２は、メインフレーム２に拘束されて変形し難いので、他端側Ｌの傾斜角θ１Ｌは、小さい。この結果、通常θ１Ｌ＜θ１の関係が成り立つ。

さらに、実施の形態１では、θ１Ｌ＜θｏの関係が保てるように設計すれば、載置端部３１３にてメインシェル１１の第１内壁面部１１１との接触が防げる。また、θｏ≒θ１Ｌの関係が保てる場合には、仮に接触しても、締め付け力が小さいので無視できる。これについては、別途実施の形態３で説明する。

＜作用および効果＞
以上のような製造方法により、従来のようにメインフレーム２と固定スクロール３１とをボルトなどで接続する方法と同等に、メインフレーム２と、固定スクロール３１と、揺動スクロール３２と、の位置精度を実現しつつ、吸入空間９２が拡大できる。また、固定スクロール３１の固定にボルトなどが使われないため、製造が容易化できる。

これにより、たとえば、揺動スクロール３２の第２円形台板３２１およびスラストプレート２４の直径が大きくでき、摺動面積が大きくなり、スラスト荷重による面圧が低減できる。また、メインフレーム２に固定スクロール３１を固定するための壁が必要なくなるため、メインフレーム２の加工時間が短縮化できるとともに、軽量化が図られる。

メインシェル１１は、第１突出部１１２と、第１突出部１１２から突出してメインフレーム２が位置決めされる第２位置決め面１１５を形成する第２突出部１１４と、を有している。そして、メインフレーム２は、第２位置決め面１１５に単体で固定されている。したがって、固定スクロール３１もメインフレーム２も同様の製造工程にてシェル１に固定でき、製造が容易化できる。

このように、固定スクロール３１がメインシェル１１に固定されたときに、固定スクロール３１の第１円形台板３１１と第１円形台板３１１の他端側Ｌに形成した第１渦巻体３１２が変形せず、第１、第２渦巻体３１２、３２２同士の歯先漏れ隙間が拡大せず、圧縮機効率の低下が抑制できる。あるいは、第１、第２渦巻体３１２、３２２同士の歯先漏れ隙間が狭まらず、歯先が壁面と接触せず、耐久性の低下が抑制できる。したがって、従来のスクロール圧縮機と同等シェル径のまま、圧縮室３４の排除容積が拡大できる。

また、スクロール圧縮機１００、凝縮器、膨張弁、および蒸発器を備え、冷媒を循環させる冷凍サイクル装置であって、冷媒にたとえばＲ３２などを含む高圧冷媒を使用しても良い。Ｒ３２などを含む高圧冷媒を使用した場合には、スラスト軸受にかかる負担が大きくなる。しかし、実施の形態１では、揺動スクロール３２の第２円形台板３２１およびスラストプレート２４の直径が大きくでき、摺動面積が大きくできる。このため、スラスト軸受にかかる負担が軽減でき、信頼性が高められる。

＜実施の形態１の効果＞
実施の形態１によれば、スクロール圧縮機１００は、揺動スクロール３２を摺動自在に保持するメインフレーム２を備える。スクロール圧縮機１００は、揺動スクロール３２とともに圧縮室３４を形成する固定スクロール３１を備える。スクロール圧縮機１００は、固定スクロール３１をメインフレーム２とは別々に固定するシェル１を備える。シェル１は、厚肉部である第１突出部１１２と第１突出部１１２より内径が大きい薄肉に形成される薄肉部である第１内壁面部１１１とを含んだ筒状のメインシェル１１を有する。固定スクロール３１は、第１突出部１１２と第１内壁面部１１１との境界部分に載置された載置端部３１３を有する。固定スクロール３１は、載置端部３１３より大径であって第１内壁面部１１１に接触する環状突起３１４を有する。固定スクロール３１は、載置端部３１３とは環状突起３１４を介した反対側にて環状突起３１４よりも小径である小径端部３１５を有する。

この構成によれば、メインシェル１１の第１内壁面部１１１の端部１１０がアッパーシェル１２に円周が溶接されると、メインシェル１１の第１内壁面部１１１の端部１１０の内径が１％から２％程度収縮する。そのとき、固定スクロール３１が小径端部３１５を有するので、小径端部３１５が収縮する第１内壁面部１１１の端部１１０から受ける曲げモーメントが小さくできる。特に、実施の形態１では、小径端部３１５が収縮する第１内壁面部１１１に接触しない。よって、この曲げモーメントは、なくなる。その結果、焼嵌めなどによりメインシェル１１に固定される固定スクロール３１では、外周面に、載置端部３１３側から小径端部３１５側に向かって大きくなる面圧分布が生じず、第１円形台板３１１の中心部を下方に凹ませるように曲げるモーメントが働かない。したがって、固定スクロール３１がシェル１内に位置精度良く配置でき、固定スクロール３１の第１渦巻体３１２と揺動スクロール３２の第２渦巻体３２２との歯先同士が適切な位置関係になるように構成される。

その結果、メインフレーム２に固定スクロール３１を固定するための周壁を形成することなく、固定スクロール３１がシェル１内に位置精度良く、焼嵌めおよび円周が溶接後の変形を最小限にするように配置できる。そして、スクロール圧縮機１００の耐久性および信頼性の低下が抑制できる。また、スクロール圧縮機１００の漏れ損失が増加せず、圧縮機効率の低下が抑制できる。

実施の形態１によれば、載置端部３１３と環状突起３１４とは、分離して形成される。

この構成によれば、載置端部３１３の外径が環状突起３１４の外径よりも小さくでき、載置端部３１３にてメインシェル１１の第１内壁面部１１１との接触が防げる。この結果、メインシェル１１の過度の変形が抑制できる。

実施の形態１によれば、環状突起３１４は、メインシェル１１の軸方向で曲線状に形成される。

この構成によれば、環状突起３１４は、メインシェル１１の第１内壁面部１１１に接触する範囲を広げる。このため、接触範囲の応力集中が回避でき、メインシェル１１の第１内壁面部１１１の耐久性が向上できる。

実施の形態１によれば、固定スクロール３１の第１円形台板３１１のメインシェル１１の軸方向での重心位置３１１Ｇは、環状突起３１４の範囲内である。

この構成によれば、第１円形台板３１１の重心位置３１１Ｇと面圧荷重の重心位置とのズレ分が、第１円形台板３１１の外周面に重心まわりに曲げモーメントとして働く。

実施の形態１によれば、載置端部３１３と環状突起３１４と小径端部３１５とは、固定スクロール３１の第１円形台板３１１から半径方向外側に突出した載置突起部３１６に設けられる。

この構成によれば、メインシェル１１との接触が固定スクロール３１の載置突起部３１６に限られ、固定スクロール３１の第１円形台板３１１とは離間する。この結果、メインシェル１１の過度の変形が抑制できる。

実施の形態１によれば、シェル１は、メインシェル１１の第１内壁面部１１１が固定されてメインシェル１１の第１内壁面部１１１側の開口を塞ぐアッパーシェル１２を有する。メインシェル１１の第１内壁面部１１１とアッパーシェル１２とが接合され、固定スクロール３１の小径端部３１５と第１内壁面部１１１とが離間する。

この構成によれば、アッパーシェル１２の円周が溶接後も固定スクロール３１の小径端部３１５が第１内壁面部１１１に接触しない。そのため、小径端部３１５がアッパーシェル１２の円周が溶接後に収縮した第１内壁面部１１１から受ける曲げモーメントがなくせる。

以下、実施の形態２〜５では、実施の形態１に係る図１〜図６のスクロール圧縮機１００と同一の構成を有する部位については同一の符号を付してその説明を省略する。また、実施の形態１と同様に、スクロール圧縮機１００の効率の向上および信頼性を確保しつつ、圧縮室３４の排除容積を拡大する効果が奏されるものである。このような同様な効果については詳細説明を省略する。

実施の形態２．
＜小径端部３１５で接触および傾斜角がθ２≒θ１の場合＞
図１０は、本発明の実施の形態２に係るアッパーシェル１２の円周が溶接後のメインシェル１１と固定スクロール３１の第１円形台板３１１との形状変化を定量化する図１の一点鎖線領域Ａを示す拡大図である。

載置端部３１３と環状突起３１４と小径端部３１５とは、載置突起部３１６に設けられる。載置端部３１３と小径端部３１５とは、ほぼ同じ外径に形成される。環状突起３１４は、載置突起部３１６における載置端部３１３と小径端部３１５との間で外周面から突出する。載置端部３１３と環状突起３１４とは、分離して別体に設けられる。

円周が溶接後のメインシェル１１の一端側Ｕの端部１１０の収縮変形量が０．１〜０．２ｍｍ程度と同等程度である。このように、傾斜角θ２がθ１程度に設計されれば、仮に小径端部３１５で接触しても、以下の関係が成立する。つまり、小径端部３１５で発生する締め付け力は、環状突起３１４の頂点３１４Ａで発生する締め付け力に比べて十分小さい。

環状突起３１４の頂点３１４Ａの位置は、固定スクロール３１の重心位置３１１Ｇと駆動軸６での軸方向高さ位置でほぼ等しい。このため、第１円形台板３１１の重心まわりの曲げモーメントは、微小である。その結果、第１円形台板３１１と第１渦巻体３１２を変形させる影響は、十分小さく無視できる。

ただし、実施の形態２では、実施の形態１よりも円周が溶接後のメインシェル１１の収縮変形量のばらつき影響を受け易くなる欠点がある。一方で、利点として、小径端部３１５が第１内壁面部１１１と接触してシール面３１７Ｂが形成できる。これにより、シール面積を増やし、吐出空間９１と吸入空間９２との間で冷媒の漏れが防げる。また、固定スクロール３１の第１円形台板３１１の外周面に吐出圧Ｐｄの圧力分布が発生することにより生じる曲げモーメントがなくせる。通常では、第１円形台板３１１の外周面の圧力分布は、問題とならない程度である。しかし、第１円形台板３１１の板厚が相対的に厚い、すなわちｔ／Ｒ１が大きいときに有利になる。

実施の形態２によれば、実施の形態１よりも、円周が溶接後のメインシェル１１の収縮変形量のばらつき影響を受け易い点があるものの、第１円形台板３１１の形状によっては有利な面もある。そして、実施の形態１に準ずる効果が得られる。

＜実施の形態２の変形例１＞
図１１は、本発明の実施の形態２の変形例１に係るメインシェル１１と固定スクロール３１の第１円形台板３１１との形状変化を定量化する図１の一点鎖線領域Ａで固定スクロール３１の焼嵌め後の状態を示す図である。図１２は、本発明の実施の形態２の変形例１に係るメインシェル１１と固定スクロール３１の第１円形台板３１１との形状変化を定量化する図１の一点鎖線領域Ａでアッパーシェル１２の円周が溶接後の状態を示す図である。

載置端部３１３と環状突起３１４と小径端部３１５とは、載置突起部３１６に設けられる。小径端部３１５は、載置端部３１３より小径に形成される。環状突起３１４は、載置端部３１３と一体に設けられる。

載置突起部３１６の外周面には、頂点３１４Ａを有する山形円弧領域ｔａが形成される。山形円弧領域ｔａは、載置端部３１３と環状突起３１４とを一体に設けたものである。山形円弧領域ｔａのうち頂点３１４Ａは、小径端部３１５よりも他端側Ｌの根元と載置端部３１３とのほぼ中央に位置する。つまり、山形円弧領域ｔａは、頂点３１４Ａで線対称な形状に形成される。

山形円弧領域ｔａの頂点３１４Ａ付近は、メインシェル１１の第１内壁面部１１１に接触する。山形円弧領域ｔａのうち頂点３１４Ａより他端側Ｌは、中腹部から第１位置決め面１１３に載置される他端側Ｌの端面までを載置突起部３１６としての外径寸法を有して縮径される。載置突起部３１６の他端側Ｌの端面は、環状突起３１４および載置端部３１３の一部であり、第１位置決め面１１３に支持される。

傾斜角θ２をθ１程度に設計すれば、仮に小径端部３１５が第１内壁面部１１１に接触しても、小径端部３１５で発生する締め付け力としての荷重３１９Ｂは、頂点３１４Ａで発生する締め付け力としての主荷重３１９Ａに比べて十分小さい。頂点３１４Ａの駆動軸６での軸方向高さ位置は、固定スクロール３１の重心位置３１１Ｇの位置とほぼ等しい。このため、第１円形台板３１１の重心まわりの曲げモーメントは、十分小さい。その結果、第１円形台板３１１と第１渦巻体３１２とを変形させる影響は、十分小さく無視できる。したがって、実施の形態１に準じる効果が得られる。

＜実施の形態２の変形例２＞
図１３は、本発明の実施の形態２の変形例２に係るメインシェル１１と固定スクロール３１の第１円形台板３１１との形状変化を定量化する図１の一点鎖線領域Ａで固定スクロール３１の焼嵌め後の状態を示す図である。図１４は、本発明の実施の形態２の変形例２に係るメインシェル１１と固定スクロール３１の第１円形台板３１１との形状変化を定量化する図１の一点鎖線領域Ａでアッパーシェル１２の円周が溶接後の状態を示す図である。

載置端部３１３と環状突起３１４と小径端部３１５とは、載置突起部３１６に設けられる。小径端部３１５は、載置端部３１３より小径に形成される。環状突起３１４は、載置端部３１３と小径端部３１５と一体に設けられる。

環状突起３１４の外周面には、頂点３１４Ａを有する山形円弧領域ｔａが形成される。山形円弧領域ｔａのうち頂点３１４Ａは、小径端部３１５と載置端部３１３との間で中央よりも他端側Ｌに位置する。つまり、山形円弧領域ｔａは、頂点３１４Ａで非線対称な形状に形成される。

山形円弧領域ｔａの一端側Ｕは、頂点３１４Ａから小径端部３１５まで緩やかな傾斜面を形成する。ここで、傾斜角θ２をθ２≒θ１となるように設計した点は、実施の形態２の変形例１と同様である。しかしながら、山形円弧領域ｔａの一端側Ｕがメインシェル１１の第１内壁面部１１１と接触するように緩やかな傾斜面に形成される点が実施の形態２の変形例１と異なる。このように、山形円弧領域ｔａの一端側Ｕがメインシェル１１の第１内壁面部１１１と接触すると、接触部分での締め付け力としての荷重３１９Ｃにおいては、頂点３１４Ａの締め付け力としての主荷重３１９Ａが最大となる荷重分布が生じる。ここで、頂点３１４Ａの駆動軸６での軸方向高さ位置は、固定スクロール３１の重心位置３１１Ｇの位置とほぼ等しい。そして、傾斜角θ２がθ２≒θ１となるように設計できれば、実施の形態１に準じる効果が得られる。

ただし、第１内壁面部１１１と接触する山形円弧領域ｔａの一端側Ｕの傾斜面が接触する仕方により、固定スクロール３１の重心位置３１１Ｇが山形円弧領域ｔａの一端側Ｕの傾斜面の範囲Ｓで変化し得てしまう難点がある。

＜実施の形態２の効果＞
実施の形態２によれば、載置端部３１３と環状突起３１４とは、一体に形成される。

この構成によれば、環状突起３１４が載置端部３１３と一体となって大きく形成でき、環状突起３１４の強度が向上できる。この結果、環状突起３１４の耐久性が向上できる。

実施の形態２によれば、シェル１は、メインシェル１１の第１内壁面部１１１が固定されてメインシェル１１の第１内壁面部１１１側の開口を塞ぐアッパーシェル１２を有する。メインシェル１１の第１内壁面部１１１がアッパーシェル１２に固定されるときに、固定スクロール３１の小径端部３１５が第１内壁面部１１１から受ける曲げモーメントである締め付け力としての荷重３１９Ｃは、固定スクロール３１の環状突起３１４が第１内壁面部１１１に接触して受ける曲げモーメントである締め付け力としての主荷重３１９Ａより小さい。

この構成によれば、アッパーシェル１２の円周が溶接後に固定スクロール３１の小径端部３１５が第１内壁面部１１１に接触する。しかし、小径端部３１５がアッパーシェル１２の円周が溶接後に収縮した第１内壁面部１１１から受ける曲げモーメントのうち、小径端部３１５が第１内壁面部１１１から受ける曲げモーメントは、環状突起３１４が第１内壁面部１１１に接触して受ける曲げモーメントより小さい。その結果、第１円形台板３１１と第１渦巻体３１２とを変形させる影響は、十分小さく無視できる。加えて、小径端部３１５が第１内壁面部１１１と接触してシール面３１７Ｂが形成できる。これにより、シール面積が増え、吐出空間９１と吸入空間９２との間で冷媒の漏れが防げる。また、固定スクロール３１の第１円形台板３１１の外周面に吐出圧Ｐｄの圧力分布が発生することにより生じる曲げモーメントがなくせる。

実施の形態３．
＜載置端部３１３で接触および傾斜角がθｏ≒θ１Ｌの場合＞
図１５は、本発明の実施の形態３に係るアッパーシェル１２の円周が溶接後のメインシェル１１と固定スクロール３１の第１円形台板３１１との形状変化を定量化する図１の一点鎖線領域Ａを示す拡大図である。

実施の形態１では、傾斜角がθ２＞θ１、かつ、θｏ＞θ１Ｌである。また、載置端部３１３と小径端部３１５とは、メインシェル１１の第１内壁面部１１１に接触しない。そして、環状突起３１４だけは、メインシェル１１の第１内壁面部１１１に接触する。

実施の形態２では、傾斜角がθ２≒θ１である。また、載置端部３１３と小径端部３１５とは、環状突起３１４とともにメインシェル１１の第１内壁面部１１１に接触する。

ここで、第１円形台板３１１の載置突起部３１６の載置端部３１３は、第１位置決め面１１３に接触して環状のシール面３１７Ｏを形成する。このシール面３１７Ｏのシール幅ｃ１として、第１内壁面部１１１の内径Ｒ１ｏから第１突出部１１２の内径Ｒａを引いたｃ１＝Ｒ１ｏ−Ｒａの値を十分大きく確保する必要がある。しかし、上記の実施の形態１では、載置端部３１３が第１内壁面部１１１に接触しない寸法である。このため、シール幅ｃ１の大きさに制約がある。また、上記の実施の形態２では、小径端部３１５が第１内壁面部１１１に接触する。このため、円周が溶接後のメインシェル１１の収縮変形量のばらつき影響を受け易い難点がある。

そこで、実施の形態３では、シール面３１７Ｏで十分なシール面積を確保するため、頂点３１４Ａ付近のシール面３１７Ａに加えて、頂点３１４Ａよりも他端側Ｌの載置端部３１３でも第１内壁面部１１１に緩やかに接触するように、θｏ≒θ１Ｌの関係が保たれる。つまり、載置端部３１３と環状突起３１４とは、外径が同じ寸法である。環状突起３１４は、小径端部３１５から載置突起部３１６の外径を途中からテーパ状に拡径させて設けられる。環状突起３１４は、他端側Ｌに向けて少し縮径される。載置端部３１３は、環状突起３１４の他端側Ｌの少し縮径される根元から緩やかに環状突起３１４と同じ外径に拡径される。

実施の形態３によれば、シール面３１７Ｏのシール幅ｃ１として、第１内壁面部１１１の内径Ｒ１ｏから第１突出部１１２の内径Ｒａを引いたｃ１＝Ｒ１ｏ−Ｒａの値が十分大きく確保できる。また、載置端部３１３では、小径端部３１５より円周が溶接後のメインシェル１１の収縮変形量が小さく、ばらつき影響が受け難くなる。

実施の形態４．
＜角部が面取りされる頂点を含む断面四角形状の環状突起で接触および傾斜角がθｏ＝θ１Ｌの場合＞
図１６は、本発明の実施の形態４に係るアッパーシェル１２の円周が溶接後のメインシェル１１と固定スクロール３１の第１円形台板３１１との形状変化を定量化する図１の一点鎖線領域Ａを示す拡大図である。

ところで、実施の形態１では、環状突起３１４は、メインシェル１１の軸方向で曲線状に形成される円弧形状であり、頂点３１４Ａ付近で第１内壁面部１１１に接触する。

実施の形態４では、環状突起３１４は、載置突起部３１６に載置端部３１３と一体に形成される断面四角形状である。載置端部３１３は、載置突起部３１６の他端側Ｌの角部である。載置端部３１３に至る環状突起３１４の断面四角形状は、一端側Ｕと他端側Ｌとの角部を面取りされる。載置端部３１３は、角部を面取りされ、メインシェル１１の第１内壁面部１１１には接触しない。環状突起３１４は、一端側Ｕと他端側Ｌとの長さがｔａである。環状突起３１４の外周部は、接触範囲Ｓで外径が均一の円周面状に形成される。つまり、環状突起３１４は、メインシェル１１の軸方向の一端側Ｕと他端側Ｌとの間で直線状に形成される。

ここで、アッパーシェル１２がメインシェル１１に円周が溶接されると、メインシェル１１の収縮により第１内壁面部１１１が傾斜変形する。次に、第１内壁面部１１１のうち接触範囲Ｓの一端側Ｕの角部に対応する第１接触箇所である頂点３１４Ａｘも傾斜変形する。このとき、図７の台形分布のような荷重分布が発生する。分布する荷重のうち主荷重は、接触範囲Ｓの中点位置（Ｓ／２）から、一端側ＵへＳ／６までの範囲内に働く。このため、固定スクロールにおける第１円形台板３１１の重心位置３１１Ｇの位置がこの範囲内に合えば、第１円形台板３１１に大きな曲げモーメントが働かない。すなわち、第１円形台板３１１のメインシェル１１の軸方向での重心位置３１１Ｇは、環状突起３１４の範囲内であって環状突起３１４のメインシェル１１の軸方向での真ん中よりも一端側Ｕである小径端部３１７側である。その結果、固定スクロール３１の変形は、小さな状態に保持できる。

さらに、接触範囲Ｓが十分小さければ、固定スクロール３１の載置突起部３１６の外周面に働く曲げモーメントが無視できる。接触範囲Ｓが固定スクロール３１の最外径Ｒ１のうち６％以下であれば、曲げモーメントが最大負荷運転時の荷重撓みレベルとなって十分無視できる。

実施の形態４によれば、実施の形態１よりも円周が溶接後のメインシェル１１の収縮変形量のばらつきによる影響が残るものの、曲げモーメントの影響が十分小さくでき、実施の形態１に準ずる効果が得られる。

＜実施の形態４の変形例１＞
図１７は、本発明の実施の形態４の変形例１に係る固定スクロール３１の第１円形台板３１１を示す拡大図である。

図１７に示すように、第１円形台板３１１は、載置突起部３１６を有さない。固定スクロール３１には、載置端部３１３と環状突起３１４と小径端部３１５とが形成される。載置端部３１３と環状突起３１４とは、一体に形成される。環状突起３１４は、実施の形態４の載置突起部３１６に形成された形状と同形状である。小径端部３１５は、載置端部３１３と環状突起３１４とは別体に形成される。

＜実施の形態４の変形例２＞
図１８は、本発明の実施の形態４の変形例２に係る固定スクロール３１の第１円形台板３１１を示す拡大図である。

図１８に示すように、環状突起３１４は、載置突起部３１６に載置端部３１３と一体に形成される断面四角形状である。環状突起３１４の断面四角形状は、一端側Ｕと他端側Ｌとの角部を面取りされない。環状突起３１４の外周部は、肉厚に等しい接触範囲Ｓで外径が均一の円周面状に形成される。

＜実施の形態４の変形例３＞
図１９は、本発明の実施の形態４の変形例３に係る固定スクロール３１の第１円形台板３１１を示す拡大図である。

図１９に示すように、環状突起３１４は、載置突起部３１６に載置端部３１３と一体に形成される断面四角形状である。環状突起３１４の断面四角形状は、一端側Ｕと他端側Ｌとの角部を面取りされない。環状突起３１４の外周部は、載置端部３１３に向かうに従い縮径される。載置端部３１３は、環状突起３１４よりも小径である。このため、載置端部３１３は、メインシェル１１の第１内壁面部１１１には接触しない。

図１９に示す変形例３では、載置端部３１３を縮径するテーパ角度が大きくなる程、主荷重３１９Ａの働く位置が一端側Ｕに移動する。主荷重３１９Ａの働く位置がある一定以上一端側Ｕに移動すると、主荷重３１９Ａは、環状突起３１４で働くとみなせる。そのため、第１円形台板３１１の重心位置３１１Ｇの位置が環状突起３１４の位置と等しい高さに合えば、第１円形台板３１１および第１渦巻体３１２を曲げる大きな曲げモーメントが働かない。その結果、固定スクロール３１の変形の小さい状態は、保持できる。

以上、実施の形態４の変形例１〜３によれば、実施の形態１よりも、円周が溶接後のメインシェル１１の収縮変形量のばらつきによる影響が残るものの、曲げモーメントの影響が十分小さくできる。そのため、実施の形態１に準ずる効果が得られる。

＜実施の形態４の効果＞
実施の形態４によれば、環状突起３１４は、メインシェル１１の軸方向で直線状に形成される。

この構成によれば、環状突起３１４は、メインシェル１１の第１内壁面部１１１に接触する範囲を直線状の領域全体に広げる。このため、接触範囲の応力集中が回避でき、メインシェル１１の第１内壁面部１１１の耐久性が向上できる。

実施の形態４によれば、固定スクロール３１の第１円形台板３１１のメインシェル１１の軸方向での重心位置３１１Ｇは、環状突起３１４の範囲内であって環状突起３１４のメインシェル１１の軸方向での真ん中よりも一端側Ｕである小径端部３１７側である。

この構成によれば、第１円形台板３１１の重心位置３１１Ｇと面圧荷重の重心位置とのズレ分が、第１円形台板３１１の外周面に重心まわりに曲げモーメントとしてより多く働く。

実施の形態５．
図２０は、本発明の実施の形態５に係る固定スクロール３１の第１円形台板３１１を示す拡大図である。図２１は、本発明の実施の形態５に係るアッパーシェル１２の円周が溶接後のメインシェル１１と固定スクロール３１の第１円形台板３１１との形状変化を定量化する図１の一点鎖線領域Ａを示す拡大図である。

実施の形態４では、載置端部３１３と環状突起３１４と小径端部３１５とは、載置突起部３１６に設けられる。小径端部３１５は、載置突起部３１６に小径突起３１５Ａを有して形成される。小径突起３１５Ａは、小径端部３１５から半径方向外側に環状に突出する。小径端部３１５は、載置端部３１３より大径に形成される。

環状突起３１４は、載置突起部３１６から半径方向外側に環状に突出する。環状突起３１４は、小径端部３１５の小径突起３１５Ａよりも大径に形成される。環状突起３１４は、載置端部３１３と別体に設けられる。

載置端部３１３は、載置突起部３１６そのものの角部に形成される。載置端部３１３は、小径突起３１５Ａを有する小径端部３１５よりも小径である。このため、載置端部３１３は、メインシェル１１の第１内壁面部１１１には接触しない。

環状突起３１４の外周部は、外径が均一の円周面状に形成される。また、小径端部３１５の外周部は、外径が均一の円周面状に形成される。環状突起３１４の外周部と小径端部３１５の外周部との間には、段差を有する凹部３１８が形成される。環状突起３１４の駆動軸６での軸方向高さ位置は、固定スクロール３１の重心位置３１１Ｇとほぼ同じである。

ここで、固定スクロール３１がメインシェル１１に焼嵌め固定された時点では、環状突起３１４のみがメインシェル１１の第１内壁面部１１１に接触する。このため、メインシェル１１の第１内壁面部１１１の変形量は、小さい状態である。さらに、アッパーシェル１２の円周が溶接されると、小径端部３１５も環状突起３１４とともにメインシェル１１の第１内壁面部１１１に接触する。

このとき、メインシェル１１が収縮することによる主荷重３１９Ａは、環状突起３１４に働く。また、荷重３１９Ｂは、小径端部３１５に働く。しかし、荷重３１９Ｂは、主荷重３１９Ａよりも微小荷重である。

ここで、第１内壁面部１１１は、傾斜して変形する。それにより、環状突起３１４は、傾斜して変形する。主荷重３１９Ａは、環状突起３１４の接触範囲ｓに対し、環状突起３１４の中点（ｓ／２）位置から一端側Ｕへｓ／６までの駆動軸６での軸方向範囲内に働く。そのため、第１円形台板３１１の重心位置３１１Ｇの位置がこの範囲内に合えば、第１円形台板３１１および第１渦巻体３１２に大きな曲げモーメントが働かない。その結果、固定スクロール３１の変形が小さい。

なお、接触範囲ｓが十分小さければ、曲げモーメントが無視できる。接触範囲ｓが環状突起３１４の最外径Ｒ１の６％以下であれば、曲げモーメントが最大負荷運転時の荷重撓みレベルとなり、十分無視できる。

実施の形態５によれば、実施の形態１よりも、円周が溶接後のメインシェル１１の収縮変形量のばらつきによる影響が残るものの、曲げモーメントの影響が十分小さくできる。それにより、実施の形態１に準ずる効果が得られる。

＜実施の形態５の効果＞
実施の形態５によれば、小径端部３１５は、半径方向外側に突出した小径突起３１５Ａを有している。

この構成によれば、小径突起３１５Ａを有する小径端部３１５が第１内壁面部１１１から受ける曲げモーメントは、環状突起３１４が第１内壁面部１１１に接触して受ける曲げモーメントより小さい、または、ゼロである。その結果、第１円形台板３１１と第１渦巻体３１２とを変形させる影響は、十分小さく無視できる。

なお、実施の形態５では、小径突起３１５Ａは、メインシェル１１の第１内壁面部１１１に接触していた。このため、小径突起３１５Ａは、固定スクロール３１の環状突起３１４が第１内壁面部１１１に接触して受ける曲げモーメントより小さい曲げモーメントを受けていた。しかし、これに限られない。小径突起３１５Ａは、メインシェル１１の第１内壁面部１１１に接触しなくても良い。

＜その他＞
たとえば、上記実施形態では、縦型スクロール圧縮機について説明した。しかし、駆動軸が水平方向に延出する横型スクロール圧縮機にも適用できる。その際、横型スクロール圧縮機においても、メインフレームを基準として、圧縮機構部が設けられる側を一端側、駆動機構部が設けられる側を他端側と方向付けて定義ができる。また、低圧シェル方式のスクロール圧縮機に限らない。本発明は、駆動機構部が配置されたメインシェル内の空間の圧力が冷媒取込空間の圧力よりも高くなる高圧シェル方式のスクロール圧縮機にも適用できる。

メインシェルは、円筒状に限らない。メインシェルは、たとえば、六角筒および五角筒といった多角筒などであっても良い。また、上記実施形態では、メインシェル内における固定スクロールの円形台板と、メインフレームのスラスト軸受と、の間の冷媒取込空間が従来よりも広げられる効果により、渦巻体などが従来設計のまま、揺動スクロールの円形台板およびスラストプレートの直径が大きくできる。この結果、揺動スクロールの円形台板とスラストプレートとの摺動面積が大きくなり、スラスト荷重が低減できた。しかし、これに限られない。

なお、揺動スクロールの第２渦巻体および第２円形台板が大きい場合には、重さが重くなることなどにより揺動スクロールの揺動運動による遠心力が大きくなる。そのため、バランスウエイトのウエイト部の体積および重量を大きくし、その遠心力を相殺する必要がある。これに対して、本発明では、メインフレームにおいてボルト止めするための壁が無く、メインフレームの設計自由度が高まる。このため、メインフレームの本体部の収容空間が大きく確保できる。収容空間が大きくなることにより、体積の大きなウエイト部を有するバランスウエイトが使用できる。そのため、揺動スクロールの遠心力が相殺され、揺動スクロールの第２渦巻体に作用する径方向の荷重が低減できる。よって、揺動スクロールの信頼性が向上できるとともに、揺動スクロールの第２渦巻体と固定スクロールの第１渦巻体との間の摺動損失が低減できる。

また、揺動スクロールのサイズはそのまま、シェル、すなわち、メインシェル若しくはアッパーシェルなどは、従来よりも小さい内径のものを使用しても良い。これにより、従来と比較して押しのけ量は同等のまま、小型のスクロール圧縮機が実現できる。

第１突出部および第１位置決め面は、固定スクロールを精度良く位置決めできるものであれば、様々な形状若しくは製法を採用可能である。たとえば、第１突出部は、固定スクロールを位置決めできれば良い。このため、第１突出部は、メインシェルの内壁面に形成された少なくとも２箇所以上の突起で構成されても良い。また、第１突出部は、メインシェルの外側から叩打することにより第１突出部を形成しても良い。また、第１位置決め面に凸部が形成され、固定スクロール凹部が形成され、凸部と凹部とが嵌合することにより、メインシェルに対する固定スクロールの回転が抑制されるようにしても良い。

また、スラストプレートおよび突壁部に形成される凸部または凹部は、スラストプレートに突壁部の方向に突出して一対の突部を形成するとともに、突壁に切欠きを形成する。そして、切欠きに一対の突部が配置されても良い。これにより、第１の実施の形態と同様に、スラストプレートの回転が抑止できる。

なお、スラストプレートは、必須ではない。メインフレームの平坦面は、揺動スクロールと摺動する構成でも良い。

メインシェルの内壁面に、駆動軸の中心軸に沿う方向に第１凸部または第１凹部と、メインフレームおよび固定スクロールにその第１凸部または第１凹部に係合する第２凹部または第２凸部を形成しても良い。これにより、固定スクロールの第１渦巻体と、揺動スクロールの第２渦巻体と、の位相が合わさる。このため、揺動スクロールに対して固定スクロールを回転させて位相を調整する工程は、省略できる。

実施の形態６．
＜冷凍サイクル装置２００＞
図２２は、本発明の実施の形態６に係るスクロール圧縮機１００を適用した冷凍サイクル装置２００を示す冷媒回路図である。

図２２に示すように、冷凍サイクル装置２００は、スクロール圧縮機１００、凝縮器２０１、膨張弁２０２および蒸発器２０３を備えている。これらスクロール圧縮機１００、凝縮器２０１、膨張弁２０２および蒸発器２０３が冷媒配管で接続されて冷凍サイクル回路を形成している。そして、蒸発器２０３から流出した冷媒は、スクロール圧縮機１００に吸入されて高温高圧となる。高温高圧となった冷媒は、凝縮器２０１において凝縮されて液体になる。液体となった冷媒は、膨張弁２０２で減圧膨張されて低温低圧の気液二相となり、気液二相の冷媒が蒸発器２０３において熱交換される。

実施の形態１〜５のスクロール圧縮機１００は、このような冷凍サイクル装置２００に適用できる。なお、冷凍サイクル装置２００としては、たとえば空気調和装置、冷凍装置および給湯器などが挙げられる。

＜実施の形態６の効果＞
冷凍サイクル装置２００は、上記の実施の形態１〜５に記載のスクロール圧縮機１００を備える。

この構成によれば、スクロール圧縮機１００を備える冷凍サイクル装置２００は、固定スクロール３１がシェル１内に位置精度良く配置でき、固定スクロール３１の第１渦巻体３１２と揺動スクロール３２の第２渦巻体３２２との歯先同士が適切な位置関係になるように構成される。

１ シェル、２ メインフレーム、３ 圧縮機構部、４ 駆動機構部、５ サブフレーム、６ 駆動軸、７ ブッシュ、８ 給電部、１１ メインシェル、１２ アッパーシェル、１３ ロアシェル、１４ 吸入管、１５ 吐出管、１７ 固定台、２１ 本体部、２２ 主軸受部、２３ 返油管、２４ スラストプレート、３１ 固定スクロール、３２ 揺動スクロール、３３ オルダムリング、３４ 圧縮室、３５ マフラー、３６ 吐出弁、４１ ステータ、４２ ロータ、５１ 副軸受部、５２ オイルポンプ、６１ 主軸部、６２ 偏心軸部、６３ 通油路、６４ 第１バランサ、６５ 第２バランサ、７１ スライダ、７２ バランスウエイト、８１ カバー、８２ 給電端子、８３ 配線、９１ 吐出空間、９２ 吸入空間、１００ スクロール圧縮機、１１０ 端部、１１１ 第１内壁面部、１１２ 第１突出部、１１３ 第１位置決め面、１１４ 第２突出部、１１５ 第２位置決め面、１２１ 溶接箇所、２００ 冷凍サイクル装置、２０１ 凝縮器、２０２ 膨張弁、２０３ 蒸発器、２１１ 収容空間、２１２ 平坦面、２１３ 吸入ポート、２１４ オルダム収容部、２１５ 第１オルダム溝、２１６ 突壁部、２１７ 突部、２２１ 軸孔、２４１ 切欠き、３１１ 第１円形台板、３１１Ｇ 重心位置、３１１Ｘ 角部、３１１ａ 吐出ポート、３１２ 第１渦巻体、３１３ 載置端部、３１４ 環状突起、３１４Ａ 頂点、３１４Ｘ 端部、３１４Ｙ 端部、３１５ 小径端部、３１５Ａ 小径突起、３１６ 載置突起部、３１７Ａ シール面、３１７Ｂ シール面、３１７Ｏ シール面、３１８ 凹部、３２１ 第２円形台板、３２２ 第２渦巻体、３２３ 筒状部、３２４ 第２オルダム溝、３３１ リング部、３３２ 第１キー部、３３３ 第２キー部、３５１ 吐出孔、７２１ ウエイト部、１１３１ 凹み、１１５１ 凹み。

Claims (12)

1. 揺動スクロールを摺動自在に保持するフレームと、
   前記揺動スクロールとともに圧縮室を形成する固定スクロールと、
   前記固定スクロールを固定すると共に、前記固定スクロールと前記フレームとが離れた状態で前記フレームを固定するシェルと、
   を備え、
   前記シェルは、厚肉部と前記厚肉部より内径が大きい薄肉に形成される薄肉部とを含んだ筒状のメインシェルを有し、
   前記固定スクロールは、前記厚肉部と前記薄肉部との境界部分に載置される載置端部と、前記載置端部以上に大径であって前記薄肉部に接触する環状突起と、前記載置端部とは前記環状突起を介する反対側にて前記環状突起よりも小径である小径端部と、を有するスクロール圧縮機。
2. 前記載置端部と前記環状突起とは、分離して形成される請求項１に記載のスクロール圧縮機。
3. 前記環状突起は、前記メインシェルの軸方向で曲線状に形成される請求項２に記載のスクロール圧縮機。
4. 前記載置端部と前記環状突起とは、一体に形成される請求項１に記載のスクロール圧縮機。
5. 前記環状突起は、前記メインシェルの軸方向で直線状に形成される請求項４に記載のスクロール圧縮機。
6. 前記載置端部と前記環状突起と前記小径端部とは、前記固定スクロールの円形台板から半径方向外側に突出する載置突起部に設けられる請求項１〜５のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機。
7. 前記固定スクロールの円形台板の前記メインシェルの軸方向での重心位置は、前記環状突起の範囲内である請求項１〜６のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機。
8. 前記固定スクロールの円形台板の前記メインシェルの軸方向での重心位置は、前記環状突起の範囲内であって前記環状突起の前記メインシェルの軸方向での真ん中よりも前記小径端部側である請求項７に記載のスクロール圧縮機。
9. 前記シェルは、前記メインシェルの前記薄肉部が固定されて前記メインシェルの前記薄肉部側の開口を塞ぐ端部シェルを有し、
   前記メインシェルの前記薄肉部と前記端部シェルとが接合され、前記固定スクロールの前記小径端部と前記薄肉部とが離間する請求項１〜８のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機。
10. 前記シェルは、前記メインシェルの前記薄肉部が固定されて前記メインシェルの前記薄肉部側の開口を塞ぐ端部シェルを有し、
    前記メインシェルの前記薄肉部が前記端部シェルに固定されるときに、前記固定スクロールの前記小径端部が前記薄肉部から受ける曲げモーメントは、前記固定スクロールの前記環状突起が前記薄肉部に接触して受ける曲げモーメントより小さい請求項１〜８のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機。
11. 前記小径端部は、半径方向外側に突出する小径突起を有する請求項１〜１０のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機。
12. 請求項１〜１１のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機を備える冷凍サイクル装置。

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