WO2010125961A1 - スクロール圧縮機 - Google Patents

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WO2010125961A1
WO2010125961A1 PCT/JP2010/057123 JP2010057123W WO2010125961A1 WO 2010125961 A1 WO2010125961 A1 WO 2010125961A1 JP 2010057123 W JP2010057123 W JP 2010057123W WO 2010125961 A1 WO2010125961 A1 WO 2010125961A1
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WO
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scroll
orbiting
spiral wrap
compression chamber
fixed
Prior art date
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PCT/JP2010/057123
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弘文 平田
徹三 鵜飼
浩 山崎
隆英 伊藤
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三菱重工業株式会社
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    • F01C17/06—Arrangements for drive of co-operating members, e.g. for rotary piston and casing using cranks, universal joints or similar elements
    • F01C17/063—Arrangements for drive of co-operating members, e.g. for rotary piston and casing using cranks, universal joints or similar elements with only rolling movement
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/02—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04C18/0207—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents both members having co-operating elements in spiral form
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    • F04C18/0269—Details concerning the involute wraps
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2270/00—Control; Monitoring or safety arrangements
    • F04C2270/13—Noise

Definitions

  • the present invention relates to a so-called stepped scroll compressor in which a step portion is provided in the spiral direction of a pair of fixed scroll and orbiting scroll forming a compression chamber.
  • stepped portions are provided at arbitrary positions along the spiral direction of the tip and bottom surfaces of the spiral wraps of the fixed scroll and the orbiting scroll, and the outer periphery of the spiral wrap is separated from the stepped portions.
  • the wrap height on the side is made higher than the wrap height on the inner peripheral side (see, for example, Patent Document 1).
  • the axial height of the compression chamber is higher than the height of the inner peripheral side on the outer peripheral side of the spiral wrap, and the three-dimensional can compress gas in both the circumferential direction and the height direction of the spiral wrap.
  • the scroll compressor is provided with a rotation prevention mechanism such as a pin ring type or an Oldham ring type in order to prevent the rotation when the orbiting scroll is revolving.
  • the rotation prevention mechanism, fixed scroll, and orbiting scroll always have dimensional tolerances and assembly tolerances as parts. Therefore, it is difficult to completely prevent the rotation of the orbiting scroll by the rotation prevention mechanism. For this reason, when the orbiting scroll receives a torsional moment in the orbiting direction due to a compression reaction force or a centrifugal force during operation, the orbiting scroll rotates to vibrate (vibrates) by the above-described tolerance. As a result, the spiral wrap of the orbiting scroll periodically contacts and separates from the spiral wrap of the fixed scroll, causing performance degradation due to gas leakage and generation of abnormal noise due to collision.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228688 proposes a technique that alleviates the fluctuation (vibration) caused by the gas and suppresses performance degradation due to gas leakage and generation of abnormal noise due to collision.
  • JP 2002-5053 A Japanese Patent No. 3540380 JP 2002-180976 A
  • Patent Documents 2 and 3 are all the variations due to the dimensional tolerance and assembly tolerance of the parts, compared to the ideal state where the gap between the spiral wraps of both scrolls is 0 (zero).
  • 0 zero
  • the behavior of the orbiting scroll is stabilized, and the orbiting scroll rotates (oscillates). It is intended to suppress the performance degradation and the generation of abnormal noise due to the above.
  • a gap larger than 0 (zero) is set with respect to the ideal state of the gap 0, and a decrease in the absolute value of performance and a variation in driving sound due to vibration are inevitable.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, taking advantage of the structural features of a so-called stepped scroll compressor to suppress performance degradation and abnormal noise caused by the torsional moment applied to the orbiting scroll.
  • An object of the present invention is to provide a scroll compressor that can perform the above-described operation.
  • the scroll compressor of the present invention employs the following means. That is, the scroll compressor according to the present invention has a fixed scroll in which a fixed spiral wrap is erected on one surface of a fixed end plate, and a swirl spiral wrap is erected on one surface of a revolving end plate.
  • a orbiting scroll that forms a plurality of compression chambers that are point-symmetric by being meshed with each other, and a rotation prevention mechanism that inhibits the rotation of the orbiting scroll and revolves the orbiting scroll around the fixed scroll,
  • the fixed scroll and the orbiting scroll are each provided with a step at an arbitrary position along the spiral direction of the spiral wrap, and the wrap height on the outer peripheral side of the spiral wrap is higher than the wrap height on the inner peripheral side.
  • a pair of point-symmetric compression chambers in the compression chamber is
  • the volume V1 of the compression chamber formed on the ventral surface side of the fixed spiral wrap of the fixed scroll and the volume V2 of the compression chamber formed on the ventral surface side of the orbiting spiral wrap of the orbiting scroll are different sizes. ing.
  • the volume V1 of the compression chamber formed on the abdominal surface side of the fixed spiral wrap of the fixed scroll and the orbiting spiral wrap of the orbiting scroll are reduced. Since the volume V2 of the compression chamber formed on the abdominal surface side is different from each other, the torsional moment in the turning direction or the counter-turning direction due to various forces received by the turning scroll depending on the operating state is increased. It is possible to suppress rotation of the orbiting scroll so as to oscillate (vibrate) by balancing with the torsional moment in the reverse direction generated by the pressure on the compression chamber side and stabilizing the behavior of the orbiting scroll. it can.
  • the scroll compressor of the present invention is the above scroll compressor, wherein the volume V1 of the compression chamber formed on the abdominal surface side of the fixed spiral wrap of the fixed scroll, and the orbiting spiral wrap of the orbiting scroll.
  • the relationship with the volume V2 of the compression chamber formed on the abdominal surface side may be V1> V2.
  • the scroll compressor of the present invention is the above scroll compressor, wherein the volume V1 of the compression chamber formed on the abdominal surface side of the fixed spiral wrap of the fixed scroll, and the orbiting spiral wrap of the orbiting scroll.
  • the relationship with the volume V2 of the compression chamber formed on the abdominal surface side may be V1 ⁇ V2.
  • the scroll compressor according to the present invention is the scroll compressor according to any one of the above-described scroll compressors, wherein the volume V1 of the compression chamber formed on the belly surface side of the fixed spiral wrap of the fixed scroll and the swirl spiral of the orbiting scroll.
  • the volume V2 of the compression chamber formed on the abdominal surface side of the wrapping wrap may be different from each other by shifting the installation position of the stepped portion existing in each compression chamber in the spiral direction. .
  • the volume V1 of the compression chamber formed on the abdominal surface side of the fixed spiral wrap of the fixed scroll and the volume V2 of the compression chamber formed on the abdominal surface side of the orbiting spiral wrap of the orbiting scroll are Since the sizes of the stepped portions existing in the compression chamber are different from each other by shifting in the spiral direction, when the volume V1 of the compression chamber formed on the abdominal surface side of the fixed spiral wrap is increased, By shifting the step portion existing in the compression chamber toward the inner peripheral end side of the fixed spiral wrap, V1> V2 can be established. On the contrary, when the volume V2 of the compression chamber formed on the ventral surface side of the swirl spiral wrap is increased, the step portion existing in the compression chamber is shifted to the inner peripheral end side of the swirl spiral wrap. > V1. Therefore, the volumes V1 and V2 of the pair of compression chambers can be easily unbalanced by utilizing the structural features of a so-called stepped scroll compressor.
  • the scroll compressor according to the present invention is the scroll compressor according to any one of the above-described scroll compressors, wherein the volume V1 of the compression chamber formed on the belly surface side of the fixed spiral wrap of the fixed scroll and the swirl spiral of the orbiting scroll.
  • the volume V2 of the compression chamber formed on the abdominal surface side of the wrapping wrap is made different by changing the axial height on the outer peripheral side of the spiral wrap forming each compression chamber. Also good.
  • the volume V1 of the compression chamber formed on the abdominal surface side of the fixed spiral wrap of the fixed scroll and the volume V2 of the compression chamber formed on the abdominal surface side of the orbiting spiral wrap of the orbiting scroll are
  • the axial height ( the height of the step portion) on the outer peripheral side of the swirling spiral wrap forming the compression chamber.
  • V2> V1 can be obtained by increasing the height (S). Therefore, the volumes V1 and V2 of the pair of compression chambers can be easily unbalanced by utilizing the structural features of a so-called stepped scroll compressor.
  • the torsional moment in the orbiting direction or the anti-orbiting direction due to various forces received by the orbiting scroll depending on the operating state is balanced by the torsional moment in the reverse direction generated by the pressure on the compression chamber side whose volume is increased.
  • the orbiting scroll can be prevented from rotating so as to oscillate (vibrate). For this reason, there is no need to set a gap larger than 0 (zero) for pre-twisting between the scroll wraps of both scrolls, preventing a decrease in the absolute value of performance and generation of abnormal noise due to a collision. Can be improved and stabilized, and driving noise can be reduced.
  • FIG. 1st embodiment of the present invention It is a longitudinal section of the scroll compressor concerning a 1st embodiment of the present invention. It is a top view which shows the meshing state of the fixed scroll and turning scroll of the scroll compressor shown in FIG. It is a longitudinal cross-sectional view which shows the meshing state of the fixed scroll and turning scroll of the scroll compressor which concerns on 2nd Embodiment of this invention. It is the schematic diagram which expand
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a scroll compressor according to the first embodiment of the present invention.
  • the scroll compressor 1 has a housing 2 constituting an outer shell.
  • the housing 2 is configured by integrally fastening and fixing a front housing 3 and a rear housing 4 with bolts 5.
  • the front housing 3 and the rear housing 4 are integrally formed with flanges 3A and 4A for fastening at a plurality of positions on the circumference, for example, four places at equal intervals, and by tightening the flanges 3A and 4A with bolts 5
  • the front housing 3 and the rear housing 4 are integrally coupled.
  • a crankshaft (drive shaft) 6 is supported inside the front housing 3 via a main bearing 7 and a sub-bearing 8 so as to be rotatable about its axis L.
  • One end side (left side in FIG. 1) of the crankshaft 6 is a small-diameter shaft portion 6A, and the small-diameter shaft portion 6A penetrates the front housing 3 and protrudes to the left in FIG.
  • the protruding portion of the small-diameter shaft portion 6A is provided with an electromagnetic clutch, a pulley (not shown) that receives power as is well known, and power is transmitted from a drive source such as an engine via a V belt or the like.
  • a mechanical seal (lip seal) 9 is installed between the main bearing 7 and the sub-bearing 8 and hermetically seals the inside of the housing 2 and the atmosphere.
  • a large-diameter shaft portion 6B is provided on the other end side (right side in FIG. 1) of the crankshaft 6.
  • the large-diameter shaft portion 6B has a crank pin that is eccentric from the axis L of the crankshaft 6 by a predetermined dimension.
  • 6C is provided integrally.
  • the crankshaft 6 is rotatably supported by the large-diameter shaft portion 6B and the small-diameter shaft portion 6A supported by the front housing 3 via the main bearing 7 and the sub-bearing 8.
  • the crankpin 6C is connected to a turning scroll 15 described later via a drive bush 10, a cylindrical ring (floating bush) 11 and a drive bearing 12, and the turning scroll 15 is driven to turn by rotating the crankshaft 6. It is like that.
  • the drive bush 10 is integrally formed with a balance weight 10 ⁇ / b> A for removing an unbalanced load generated when the orbiting scroll 15 is orbitally driven and is orbited together with the orbiting scroll 15. .
  • the drive bush 10 is provided with a crank pin hole 10B into which the crank pin 6C is fitted at a position eccentric with respect to the center thereof. As a result, the drive bush 10 and the orbiting scroll 15 fitted to the crank pin 6C are rotated around the crank pin 6C under the gas compression reaction force, and a known follower that makes the orbiting radius of the orbiting scroll 15 variable.
  • a crank mechanism is configured.
  • a scroll compression mechanism 13 including a pair of fixed scroll 14 and orbiting scroll 15 is incorporated in the housing 2.
  • the fixed scroll 14 includes a fixed end plate 14A and a fixed spiral wrap 14B standing on the fixed end plate 14A, and the orbiting scroll 15 stands on the orbiting end plate 15A and the end plate 15A. And the swirl spiral wrap 15B.
  • the fixed scroll 14 and the orbiting scroll 15 are provided with step portions 14D, 14E and 15D, 15E (see FIG. 2) at predetermined positions along the spiral direction of the tip and bottom surfaces of the spiral wraps 14B, 15B, respectively. It has been. With this stepped portion 14D, 14E and 15D, 15E as the boundary, the tip end surface on the outer peripheral side is high in the turning axis direction, and the tip end surface on the inner peripheral side is made low in the turning axis direction. In the bottom surface, the bottom surface on the outer peripheral side is low in the direction of the turning axis, and the bottom surface on the inner peripheral side is high. As a result, each of the spiral wraps 14B and 15B has a wrap height on the outer peripheral side higher than a wrap height on the inner peripheral side.
  • the fixed scroll 14 and the orbiting scroll 15 are separated from each other by the orbiting radius, and the phases of the spiral wraps 14B and 15B are shifted by 180 degrees to engage with each other, and the front and bottom surfaces of the spiral wraps 14B and 15B are engaged with each other. And a clearance in the wrap height direction (tens to hundreds of microns) at room temperature.
  • a plurality of pairs of compression chambers 16 limited by the end plates 14A and 15A and the spiral wraps 14B and 15B are located between the scrolls 14 and 15 with respect to the scroll center.
  • the orbiting scroll 15 is configured to be able to smoothly orbit around the fixed scroll 14.
  • the compression chamber 16 has a height in the swirl axis direction that is higher on the outer peripheral side of each spiral wrap 14B, 15B than on the inner peripheral side, so that the circumferential direction and height direction of each spiral wrap 14B, 15B are increased.
  • a scroll compression mechanism 13 capable of three-dimensional compression that can compress gas is formed on both sides.
  • Tip seals 17 for sealing a tip seal surface formed between the bottom surfaces of the other scrolls are provided on the tip surfaces of the spiral wraps 14B and 15B of the fixed scroll 14 and the orbiting scroll 15, respectively. Is provided by being fitted in a groove provided in the.
  • the fixed scroll 14 is fixedly installed on the inner surface of the rear housing 4 via bolts 18.
  • the crank pin 6C provided on one end side of the crankshaft 6 is connected to the drive bush 10 and the cylindrical ring (floating) as described above with respect to the boss portion 15C provided on the back surface of the orbiting end plate 15A. It is connected via a bush) 11 and a drive bearing 12 and is configured to be driven to rotate.
  • the orbiting scroll 15 has a back surface of the orbiting end plate 15A supported on the thrust receiving surface 3B of the front housing 3, and a rotation prevention mechanism 19 provided between the thrust receiving surface 3B and the back surface of the orbiting end plate 15A.
  • the rotation is driven around the fixed scroll 14 while being prevented from rotating.
  • the rotation prevention mechanism 19 of the present embodiment is a pin provided on the front housing 3 with respect to the inner peripheral surface of the rotation prevention ring 19A incorporated in a ring hole provided on the turning end plate 15A of the turning scroll 15.
  • a rotation prevention mechanism 19 is a pin ring type rotation prevention mechanism 19 in which a rotation prevention pin 19B incorporated in the hole is slidably fitted.
  • the fixed scroll 14 has a discharge port 14C that discharges the compressed refrigerant gas at the central portion of the fixed end plate 14A.
  • the discharge port 14C is attached to the fixed end plate 14A via a retainer 20.
  • a discharge reed valve 21 is installed.
  • a sealing member 22 such as an O-ring is interposed on the back side of the fixed end plate 14 ⁇ / b> A so as to be in close contact with the inner surface of the rear housing 4, and from the inner space of the housing 2 to the inner surface of the rear housing 4.
  • a partitioned discharge chamber 23 is formed.
  • the internal space of the housing 2 excluding the discharge chamber 23 is configured to function as the suction chamber 24.
  • Refrigerant gas returning from the refrigeration cycle is sucked into the suction chamber 24 through the suction port 25 provided in the front housing 3, and the refrigerant gas is sucked into the compression chamber 16 through the suction chamber 24.
  • a sealing material 26 such as an O-ring is interposed on the joint surface between the front housing 3 and the rear housing 4 to seal the suction chamber 24 formed in the housing 2 in an airtight manner against the atmosphere.
  • FIG. 2 shows the volumes V1 and V2 at the position where the orbiting scroll 15 is turned to the right by about 155 ° from the suction closing position.
  • FIG. 2 shows a state in which the orbiting scroll 15 has been turned to the right by about 155 ° from the time of the intake deadline.
  • ⁇ represents the advance angle from the outer peripheral ends 14F and 15F of the fixed spiral wrap 14B and the swirl spiral wrap 15B to the position where the step portions 14E and 15E are provided, and is usually the step portion 14E. , 15E are provided at the same traveling angle ⁇ .
  • the volume V1 of the compression chamber 16 formed on the abdominal surface side of the fixed spiral wrap 14B and the volume V2 of the compression chamber 16 formed on the abdominal surface side of the swirl spiral wrap 15B have different sizes. Therefore, the volume V1, the volume V1, and the like are obtained so that a torsional moment in the turning direction (spinning moment) due to the compression reaction force or centrifugal force that the orbiting scroll 15 receives during operation can be obtained.
  • V2 is V1> V2
  • the step 14E on the fixed scroll 14 side existing in the compression chamber 16 formed on the abdominal surface side of the fixed spiral wrap 14B is replaced with the inner portion of the fixed spiral wrap 14B.
  • the capacity of the compression chamber 16 formed on the abdominal surface side of the fixed spiral wrap 14B is shifted to the peripheral end side by a predetermined angle and installed at the position of the advance angle ⁇ 1. It is larger than the volume V2 of the compression chamber 16 formed to V1 on the ventral surface of the orbiting spiral wrap 15B.
  • V2 the relationship of V2 is V1 ⁇ V2
  • the volume V2 of the compression chamber 16 formed on the abdominal surface side of the swirling spiral wrap 15B is formed on the abdominal surface side of the fixed spiral wrap 14B by shifting it by a predetermined angle toward the peripheral end side and installing it at the position of the advance angle ⁇ 2.
  • the volume V1 of the compression chamber 16 to be made is larger.
  • the volumes V1 and V2 of the pair of compression chambers 16 are unbalanced by shifting the stepped portions 14E and 15E on the compression chamber 16 side that are paired with the chamber 16 to the outer peripheral end sides of the spiral wraps 14B and 15B. can do.
  • the revolving turning drive of the orbiting scroll 15 causes the refrigerant gas in the suction chamber 24 to be taken into the pair of compression chambers 16 formed on the outermost periphery in the radial direction.
  • the compression chamber 16 is moved toward the center while the volume thereof is reduced in the circumferential direction and the lap height direction.
  • the refrigerant gas is compressed, and when the compression chamber 16 reaches a position communicating with the discharge port 14C, the discharge reed valve 21 is pushed open.
  • the compressed high-temperature and high-pressure gas is discharged into the discharge chamber 23 and is sent to the outside of the scroll compressor 1 through the discharge chamber 23.
  • the orbiting scroll 15 receives a torsional moment (spinning moment) in the orbiting direction (clockwise in this case) due to gas compression reaction force, centrifugal force, or the like.
  • the torsional moment is received by the rotation prevention mechanism 19 and the rotation of the orbiting scroll 15 is prevented.
  • the rotation prevention mechanism 19, the fixed scroll 14 and the orbiting scroll 15 have dimensional tolerances of their respective parts. And there is an assembly tolerance, the rotation cannot be completely prevented, and a play within the tolerance is allowed.
  • the orbiting scroll 15 When the orbiting scroll 15 receives a force in each direction due to this play, the behavior becomes unstable, and the orbiting scroll rotates to vibrate (oscillate) in the orbiting direction or the opposite direction.
  • the spiral wraps 14B and 15B of the orbiting scroll 15 and the ring 19A and the pin 19B of the rotation prevention mechanism 19 are brought into contact with and separated from each other, and performance degradation and collision noise occur due to gas leakage.
  • the volumes V1 and V2 of the pair of compression chambers 16 formed at the time of suction closing are unbalanced, and the pressure on the compression chamber 16 side with the larger volume is increased.
  • a torsional moment in the orbiting direction or in the opposite direction is applied to the orbiting scroll 15 to stabilize the behavior of the orbiting scroll 15.
  • the orbiting scroll 15 has a compression reaction force or a centrifugal force.
  • the torsional moment in the swirling direction received by the balance is balanced by the torsional moment in the counter-rotating direction generated by the pressure on the compression chamber 16 side formed on the abdominal surface side of the fixed spiral wrap 14B having a large volume V1.
  • the orbiting scroll 15 can be prevented from rotating so as to oscillate (vibrate) in the orbiting direction, and in particular, without providing a gap with respect to the ideal gap 0 (zero). Further, it is possible to prevent performance degradation and abnormal noise caused by the torsional moment applied to the orbiting scroll 15, and to improve and stabilize performance and reduce driving noise.
  • the position of the step portion 15E of the orbiting scroll 15 is shifted toward the inner peripheral end side of the wrap so as to be the position of the advance angle ⁇ 1 and V1 ⁇ V2
  • the relationship with the volume V2 of 16 is applied to the orbiting scroll 15 depending on the driving state.
  • the torsional moment is reversed at the 180 ° true reverse position during one revolution, and the behavior of the orbiting scroll 15 is It may become unstable and the contact of the rotation prevention mechanism 19 may be switched to generate abnormal noise.
  • the side of the compression chamber 16 formed on the belly surface side of the orbiting spiral wrap 15B in which the volume V2 is increased is the torsional moment in the same direction as the orbiting moment that the orbiting scroll 15 receives due to the compression reaction force or centrifugal force.
  • a pair of compression chambers 16 is used to unbalance the volume V1 of the compression chamber 16 formed on the ventral surface side of the fixed spiral wrap 14B and the volume V2 of the compression chamber 16 formed on the ventral surface side of the swirling spiral wrap 15B.
  • V2> V1 can be established by shifting the step portion 15E toward the inner peripheral end of the wrap.
  • V1 and V2 of the pair of compression chambers 16 can be easily unbalanced by utilizing the structural features of the stepped scroll compressor 1.
  • FIGS. 3 a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
  • This embodiment is different from the first embodiment described above in that the volumes V1 and V2 of the pair of compression chambers 16 have different sizes by changing the axial height on the outer peripheral side of the spiral wrap. Since other points are the same as those in the first embodiment, description thereof will be omitted.
  • the axial heights of the spiral wraps 14B and 15B on the outer peripheral end side with respect to the stepped portions 14E and 15E formed on the fixed scroll 14 and the orbiting scroll 15 are different from each other.
  • the volume V1 of the compression chamber 16 formed on the abdominal surface side of the fixed spiral wrap 14B and the volume V2 of the compression chamber 16 formed on the abdominal surface side of the swirling spiral wrap 15B are made to have different sizes. ing.
  • L the height of the step portion 14E (15E) of one scroll 14 (15)
  • l the height of the step portion 15E (14E) of the other scroll 15 (14)
  • L + l and L + l- ⁇ The heights in the axial direction of the spiral wraps 14B and 15B on the outer peripheral end side with respect to the step portions 14E and 15E are set to different heights (L + l and L + l- ⁇ ).
  • the volume V1 of the compression chamber 16 formed on the ventral surface side of the fixed spiral wrap 14B and the volume V2 of the compression chamber 16 formed on the ventral surface side of the swirling spiral wrap 15B are unbalanced (see FIG. 4). .
  • V1 of the compression chamber 16 formed on the abdominal surface side of the fixed spiral wrap 14B of the fixed scroll 14 and the volume of the compression chamber 16 formed on the abdominal surface side of the orbiting spiral wrap 15B of the orbiting scroll 15 are shown.
  • V1 can be obtained by reversing the relation between the heights 1 and 1 ⁇ of the step portions 14E and 15E from the form shown in the figure. > V2.
  • the present invention is not limited to the invention according to the above-described embodiment, and can be modified as appropriate without departing from the scope of the invention.
  • the invention in the above-described embodiment, an example has been described in which the invention is applied to the open scroll compressor 1 driven by receiving power from the outside, but the present invention can also be applied to a hermetic scroll compressor having a built-in electric motor as a power source.
  • the pin ring type rotation prevention mechanism has been described as the rotation prevention mechanism 19 of the orbiting scroll 15
  • another rotation prevention mechanism such as an Oldham ring type may be used.
  • the driven crank mechanism is not limited to that of the above-described embodiment in which the swing method is used, and another type of driven crank mechanism may be used.

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Abstract

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。いわゆる段付きスクロール圧縮機(１)において、複数の圧縮室(１６)の点対称をなす一対の圧縮室(１６)は、吸入締め切りされる際、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とが互いに異なる大きさとされている。

Description

スクロール圧縮機
　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る。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。
　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。
　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とされていることとしてもよい。
　このようにすることで、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とされていることとしてもよい。
　このようにすることで、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としてもよい。
　このようにすることで、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。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としてもよい。
　このようにすることで、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。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。このため、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。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。
　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。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。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。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。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。
　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。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。
　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）。
　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とすることができる。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。
　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。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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