WO2016148187A1 - スクロール圧縮機 - Google Patents

Abstract

　固定スクロールと、旋回スクロールと、両スクロールによって圧縮された流体が吐出される吐出ポート（１８）とを備え、旋回スクロールの端板には、高さが渦巻状ラップ（１６Ｂ）の渦に沿ってその中心部側で高く外終端側で低くなるよう形成された端板側段差部が設けられ、固定スクロールの渦巻状ラップ（１５Ｂ）には、端板側段差部に対応し、高さが渦の中心部側で低く外終端側で高くなるように形成された壁体側段差部が設けられたスクロール圧縮機において、固定スクロールの中心を挟んで正対する一対の圧縮室（１７Ａ，１７Ｂ）のうち、圧力が高い腹側圧縮室（１７Ａ）が、圧力が低い背側圧縮室（１７Ｂ）よりも先に吐出ポート（１８）に連通する。

Description

スクロール圧縮機

　本発明は、三次元圧縮タイプのスクロール圧縮機に関するものである。

　スクロール圧縮機は、端板上に渦巻状ラップを立設した一対の固定スクロールおよび旋回スクロールを備え、その一対の固定スクロールおよび旋回スクロールの渦巻状ラップ（渦巻状壁体）同士を互いに対向させ、１８０°位相をずらして噛み合わせることにより、両スクロール間に密閉された圧縮室を形成し、流体を圧縮する構成とされている。かかるスクロール圧縮機において、固定スクロールおよび旋回スクロールの渦巻状ラップのラップ高さを渦巻き方向の全周において一様な高さとし、圧縮室を外周側から内周側に容積を縮小しながら移動させ、圧縮室に吸入された流体を渦巻状ラップの周方向に圧縮する二次元圧縮構造としたものが一般的である。

　一方、スクロール圧縮機を高効率化、小型軽量化するため、固定スクロールおよび旋回スクロールの渦巻状ラップの歯先面および歯底面の渦巻き方向に沿う所定位置に各々段差部を設け、その段差部を境に渦巻状ラップの外周側のラップ高さを内周側のラップ高さよりも高くし、圧縮室の軸線方向高さを渦巻状ラップの外周側において内周側の高さよりも高くすることにより、流体を渦巻状ラップの周方向および高さ方向の双方に圧縮する構造とした三次元圧縮タイプのスクロール圧縮機が提供されている。

　このような三次元圧縮タイプのスクロール圧縮機として、例えば特許文献１に示されるように、固定スクロールおよび旋回スクロールの両方の端板に端板側段差部が形成され、かつ固定スクロールおよび旋回スクロールの両方の渦巻状ラップに端板側段差部に対応したラップ側段差部が設けられたものが知られている。

　また、特許文献２に示されるように、固定スクロールと旋回スクロールのうちのいずれか一方のスクロールの端板に端板側段差部が設けられ、他方のスクロールの渦巻状ラップに端板側段差部に対応したラップ側段差部が形成されたものが知られている。

特開２００２－５０５２号公報 特公昭６０－１７９５６号公報（第８図参照）

　特許文献１のように、固定スクロール及び旋回スクロールの両方に段差部が設けられ、これらの段差部の高さが等しい場合には、両スクロールは同一形状となる。したがって、固定スクロールの中心を挟んで正対する一対の圧縮室の容積は各旋回角度にて理論的に等しくなるので、これらの圧縮室の圧力は同等となる。
　しかし、固定スクロール及び旋回スクロールの段差部の高さが異なる場合には、両スクロールの形状は同一とはならない。したがって、固定スクロールの中心を挟んで正対する一対の圧縮室の容積は各旋回角度にて常に等しくなるわけではないので、これらの圧縮室の圧力は異なるものとなる。
　同様に、特許文献２のように、固定スクロールと旋回スクロールのうちのいずれか一方のスクロールの端板に端板側段差部が設けられ、他方のスクロールの渦巻状ラップに端板側段差部に対応したラップ側段差部が設けられた場合も、両スクロールの形状は同一ではない。したがって、固定スクロールの中心を挟んで正対する一対の圧縮室の容積は各旋回角度にて常に等しくなるわけではないので、これらの圧縮室の圧力は異なるものとなる。

　このように、固定スクロールの中心を挟んで正対する一対の圧縮室の圧力が異なると、一方の圧縮室を過剰に圧縮してしまう場合があり、圧縮効率を低下させる原因となる。
　特に、低い圧力比が要求される春のような中間期では、一方の圧縮室の過剰圧縮が顕著となる。

　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、過剰圧縮を防止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、端板の一側面に立設された渦巻状の壁体を有する固定スクロールと、端板の一側面に立設された渦巻状の壁体を有し、前記各壁体どうしを噛み合わせて自転を阻止されつつ公転旋回運動可能に支持された旋回スクロールと、両前記スクロールによって圧縮された流体が吐出される吐出ポートとを備え、両前記スクロールのいずれか一方の端板には、前記一側面に、高さが壁体の渦に沿ってその中心部側で高く外終端側で低くなるよう形成された端板側段差部が設けられ、両前記スクロールの他方の壁体には、前記端板側段差部に対応し、高さが渦の中心部側で低く外終端側で高くなるように形成された壁体側段差部が設けられたスクロール圧縮機において、前記固定スクロールの中心を挟んで正対する一対の圧縮室のうち、圧力が高い方の前記圧縮室が、圧力が低い方の前記圧縮室よりも先に前記吐出ポートに連通するものである。

　固定スクロールと旋回スクロールのうちのいずれか一方のスクロールに端板側段差部が設けられ、他方のスクロールに壁体側段差部が設けられた場合、両スクロールの形状は同一ではない。
　したがって、固定スクロールの中心を挟んで正対する一対の圧縮室の圧力は同一ではなくなる。そこで、本発明では、一対の圧縮室のうちで圧力が高い方の圧縮室が、圧力が低い方の圧縮室よりも先に吐出ポートに連通することとした。これにより、過剰圧縮を回避することができる。
　例えば、旋回スクロールに端板側段差部があり、固定スクロールに壁体側段差部がある場合には、固定スクロールの壁体を挟んで腹側（内周側）にある圧縮室の方を先に吐出ポートに連通する。

　本発明にかかるスクロール圧縮機は、端板の一側面に立設された渦巻状の壁体を有する固定スクロールと、端板の一側面に立設された渦巻状の壁体を有し、前記各壁体どうしを噛み合わせて自転を阻止されつつ公転旋回運動可能に支持された旋回スクロールと、両前記スクロールによって圧縮された流体が吐出される吐出ポートとを備え、両前記スクロールのそれぞれの端板には、前記一側面に、高さが壁体の渦に沿ってその中心部側で高く外終端側で低くなるよう形成された端板側段差部が設けられ、両前記スクロールのそれぞれの壁体には、前記端板側段差部に対応し、高さが渦の中心部側で低く外終端側で高くなるように形成された壁体側段差部が設けられ、対応する前記端板側段差部と前記壁体側段差部の高さが異なるスクロール圧縮機において、前記固定スクロールの中心を挟んで正対する一対の圧縮室のうち、圧力が高い方の前記圧縮室が、圧力が低い方の前記圧縮室よりも先に前記吐出ポートに連通するものである。

　固定スクロールおよび旋回スクロールの両方に端板側段差部が形成され、かつ固定スクロールおよび旋回スクロールの壁体に端板側段差部に対応した壁体側段差部が形成され、さらに対応する端板側段差部と壁体側段差部の高さが異なる場合、両スクロールの形状は同一ではない。
　したがって、固定スクロールの中心を挟んで正対する一対の圧縮室の圧力は同一ではなくなる。そこで、本発明では、一対の圧縮室のうちで圧力が高い方の圧縮室が、圧力が低い方の圧縮室よりも先に吐出ポートに連通することとした。これにより、過剰圧縮を回避することができる。
　例えば、旋回スクロールの端板側段差部の方が固定スクロールの壁体側段差部よりも高さが大きい場合には、固定スクロールの壁体を挟んで腹側（内周側）にある圧縮室の方を先に吐出ポートに連通する。

　本発明にかかるスクロール圧縮機は、端板の一側面に立設された渦巻状の壁体を有する固定スクロールと、端板の一側面に立設された渦巻状の壁体を有し、前記各壁体どうしを噛み合わせて自転を阻止されつつ公転旋回運動可能に支持された旋回スクロールと、両前記スクロールによって圧縮された流体が吐出される吐出ポートと、前記吐出ポートから流体が吐出するよりも先に、所定圧力以上の流体を吐出する抽出ポートとを備え、両前記スクロールのいずれか一方の端板には、前記一側面に、高さが壁体の渦に沿ってその中心部側で高く外終端側で低くなるよう形成された端板側段差部が設けられ、両前記スクロールの他方の壁体には、前記端板側段差部に対応し、高さが渦の中心部側で低く外終端側で高くなるように形成された壁体側段差部が設けられたスクロール圧縮機において、前記固定スクロールの中心を挟んで正対する一対の圧縮室のうち、圧力が高い方の前記圧縮室が、圧力が低い方の前記圧縮室よりも先に前記抽出ポートに連通するものである。

　固定スクロールと旋回スクロールのうちのいずれか一方のスクロールに端板側段差部が設けられ、他方のスクロールに壁体側段差部が設けられた場合、両スクロールの形状は同一ではない。
　したがって、固定スクロールの中心を挟んで正対する一対の圧縮室の圧力は同一ではなくなる。そこで、本発明では、一対の圧縮室のうちで圧力が高い方の圧縮室が、圧力が低い方の圧縮室よりも先に抽出ポート（いわゆるバイパスポート）に連通することとした。これにより、過剰圧縮を回避することができる。
　例えば、旋回スクロールに端板側段差部があり、固定スクロールに壁体側段差部がある場合には、固定スクロールの壁体を挟んで腹側（内周側）にある圧縮室の方を先に抽出ポートに連通する。

　本発明にかかるスクロール圧縮機は、端板の一側面に立設された渦巻状の壁体を有する固定スクロールと、端板の一側面に立設された渦巻状の壁体を有し、前記各壁体どうしを噛み合わせて自転を阻止されつつ公転旋回運動可能に支持された旋回スクロールと、両前記スクロールによって圧縮された流体が吐出される吐出ポートと、前記吐出ポートから流体が吐出するよりも先に、所定圧力以上の流体を吐出する抽出ポートとを備え、両前記スクロールのそれぞれの端板には、前記一側面に、高さが壁体の渦に沿ってその中心部側で高く外終端側で低くなるよう形成された端板側段差部が設けられ、両前記スクロールのそれぞれの壁体には、前記端板側段差部に対応し、高さが渦の中心部側で低く外終端側で高くなるように形成された壁体側段差部が設けられ、前記端板側段差部の高さと前記壁体側段差部の高さが異なるスクロール圧縮機において、前記固定スクロールの中心を挟んで正対する一対の圧縮室のうち、圧力が高い方の前記圧縮室が、圧力が低い方の前記圧縮室よりも先に前記抽出ポートに連通するものである。

　固定スクロールおよび旋回スクロールの両方に端板側段差部が形成され、かつ固定スクロールおよび旋回スクロールの壁体に端板側段差部に対応した壁体側段差部が形成され、さらに対応する端板側段差部と壁体側段差部の高さが異なる場合、両スクロールの形状は同一ではない。
　したがって、固定スクロールの中心を挟んで正対する一対の圧縮室の圧力は同一ではなくなる。そこで、本発明では、一対の圧縮室のうちで圧力が高い方の圧縮室が、圧力が低い方の圧縮室よりも先に抽出ポート（いわゆるバイパスポート）に連通することとした。これにより、過剰圧縮を回避することができる。
　例えば、旋回スクロールの端板側段差部の方が固定スクロールの壁体側段差部よりも高さが大きい場合には、固定スクロールの壁体を挟んで腹側（内周側）にある圧縮室の方を先に吐出ポートに連通する。

　圧力が高い方の圧縮室の方を先に吐出ポートに連通させ、または抽出ポートに連通させることとしたので、過剰圧縮を防止することができる。

本発明の一実施形態に係るスクロール圧縮機を示した縦断面図である。 固定スクロール及び旋回スクロールの噛み合いを示した横断面図である。 腹側圧縮室及び背側圧縮室の容積変化を示したグラフである。 （ａ）は固定スクロール及び旋回スクロールの中央部の噛み合いを拡大して示した横断面図であり、（ｂ）は吐出ポートの位置調整を示した横断面図であり、（ｃ）は変形例としての吐出ポートの位置調整を示した横断面図である。 第１実施形態に係る腹側圧縮室及び背側圧縮室の容積変化を示したグラフである。 第２実施形態に係る固定スクロール及び旋回スクロールの噛み合いを示した横断面図である。 比較例として固定スクロール及び旋回スクロールの噛み合いを示した横断面図である。 第２実施形態に係る腹側圧縮室及び背側圧縮室の容積変化を示したグラフである。

　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５を用いて説明する。
　図１に示されているように、スクロール圧縮機１は、外郭を構成するハウジング２を備えている。このハウジング２は、前端側（図において左側）が開口され、後端側が密閉された円筒形状をなすものであり、前端側の開口にフロントハウジング３をボルト４で締め付け固定されることにより、内部に密閉空間を形成し、その密閉空間にスクロール圧縮機構５および駆動軸６が組み込まれるようになっている。

　駆動軸６は、フロントハウジング３に主軸受７および副軸受８を介して回転自在に支持されており、フロントハウジング３からメカニカルシール９を介して外部に突出された前端部に、フロントハウジング３の外周部に軸受１０を介して回転自在に設置されたプーリ１１が電磁クラッチ１２を介して連結され、外部から動力が伝達可能とされている。この駆動軸６の後端には、所定寸法だけ偏心したクランクピン１３が一体に設けられ、後述するスクロール圧縮機構５の旋回スクロール１６と、その旋回半径を可変とするドライブブッシュおよびドライブ軸受を含む公知の従動クランク機構１４を介して連結されている。

　スクロール圧縮機構５は、一対の固定スクロール１５と旋回スクロール１６とを１８０°位相をずらして噛み合わせることにより、両スクロール１５，１６間に、固定スクロール１５の中心を挟んで正対する一対の圧縮室１７を形成し、その圧縮室１７を外周位置から中心位置へと容積を漸次減じながら移動することにより流体（冷媒ガス）を圧縮するものである。
　固定スクロール１５は、中心部位に圧縮したガスを吐出する吐出ポート１８を備えており、ハウジング２の底壁面にボルト１９を介して固定設置されている。また、旋回スクロール１６は、駆動軸６のクランクピン１３に従動クランク機構１４を介して連結され、フロントハウジング３のスラスト軸受面に公知の自転阻止機構２０を介して公転旋回駆動自在に支持されている。

　固定スクロール１５の端板１５Ａの外周には、Ｏリング２１が設けられ、そのＯリング２１がハウジング２の内周面に密接されることにより、ハウジング２の内部空間が吐出チャンバー２２と吸入チャンバー２３とに区画されている。吐出チャンバー２２には、吐出ポート１８が開口され、圧縮室１７からの圧縮ガスが吐出されるようになっており、そこから圧縮ガスが冷凍サイクル側へと吐出されるようになっている。
　また、吸入チャンバー２３には、ハウジング２に設けられた吸入ポート２４が開口されており、冷凍サイクルを循環した低圧ガスが吸込まれ、吸入チャンバー２３を経て圧縮室１７内に冷媒ガスが吸入されるようになっている。

　一対の固定スクロール１５と旋回スクロール１６は、それぞれ端板１５Ａ，１６Ａ上に壁体として渦巻状ラップ１５Ｂ，１６Ｂが立設された構成とされている。固定スクロール１５の歯先面１５Ｃが旋回スクロール１６の歯底面１６Ｄに接触し、旋回スクロール１６の歯先面１６Ｃが固定スクロール１５の歯底面１５Ｄに接触するようになっている。
　旋回スクロール１６の端板１６Ａには、その高さが渦巻状ラップ１６Ｂの渦に沿ってその中心部側で高く外終端側で低くなるよう形成された端板側段差部１６Ｅが設けられている。具体的には、図２に示すように、旋回スクロール１６の渦巻状ラップ１６Ｂの巻き終わりの位置から１８０°の位置に、端板側段差部１６Ｅが設けられている。

　固定スクロール１５の渦巻状ラップ１５Ｂには、上述の旋回スクロール１６の端板側段差部１６Ｅに対応し、高さが渦の中心部側で低く外終端側で高くなるラップ側段差部１５Ｅが設けられている。具体的には、図２に示すように、固定スクロール１５の渦巻状ラップ１５Ｂの巻き終わりの位置から３６０°の位置に、ラップ側段差部１５Ｅが設けられている。

　すなわち、旋回スクロール１６の端板１６Ａのみに端板側段差部１６Ｅが設けられ、固定スクロール１５の渦巻状ラップ１５Ｂのみにラップ側段差部１５Ｅが設けられている。したがって、旋回スクロール１６の渦巻状ラップ１６Ｂには段差部が設けられておらず、渦巻状ラップ１６Ｂの先端は同一高さとされている。また、固定スクロール１５の端板１５Ａには段差部が設けられておらず、フラットな面とされている。

　図２に示すように、圧縮室１７は、固定スクロール１５の中心を挟んで正対する少なくとも１対の圧縮室１７Ａ，１７Ｂから形成される。１対の圧縮室１７Ａ，１７Ｂを区別するために、図２では、固定スクロール１５の渦巻状ラップ１５Ｂの腹側（内周側）に形成される圧縮室を腹側圧縮室１７Ａとし、固定スクロール１５の渦巻状ラップ１５Ｂの背側（外周側）に形成される圧縮室を背側圧縮室１７Ｂと定義する。

　図３には、腹側圧縮室１７Ａと背側圧縮室１７Ｂの容積変化が示されている。同図において、横軸が旋回角θ*、縦軸が各圧縮室１７Ａ，１７Ｂの容積を示す。
　図３から分かるように、旋回角α１にて吸入締切が行われて最外周側に一対の圧縮室が形成された後、腹側圧縮室１７Ａと背側圧縮室１７Ｂとが異なる容積で圧縮が進み、旋回角α２で同一容積となって吐出する旋回角まで圧縮が行われる。腹側圧縮室１７Ａは、背側圧縮室１７Ｂに比べて、容積の変化割合（傾き）が大きいので、腹側圧縮室１７Ａの方が背側圧縮室１７Ｂよりも高い圧力となり、腹側圧縮室１７Ａの吐出圧力が過大となるおそれがある。

　そこで、本実施形態では、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、吐出ポート１８の形状を調整して、背側圧縮室１７Ｂよりも先に腹側圧縮室１７Ａが吐出ポート１８に連通するようになっている。吐出ポート１８の形状の調整方法としては、腹側圧縮室１７Ａ及び背側圧縮室１７Ｂが同時に開くように調整された吐出ポート１８’の直径よりも大きい直径とすればよい。
　同図に示した位置ａ，及び位置ｂは、腹側圧縮室１７Ａ及び背側圧縮室１７Ｂが同時に開くように調整された吐出ポート１８’とされた場合の腹側圧縮室１７Ａ及び背側圧縮室１７Ｂの連通開始位置を示している。同図から分かるように、腹側圧縮室１７Ａ及び背側圧縮室１７Ｂが同時に開くように調整された吐出ポート１８’の直径よりも大きい直径の吐出ポート１８とすれば、背側圧縮室１７Ｂよりも先に腹側圧縮室１７Ａが吐出ポート１８に連通する。
　また、吐出ポート１８の形状の他の調整方法としては、図４（ｃ）に示すように、腹側圧縮室１７Ａ及び背側圧縮室１７Ｂが同時に開くように調整された吐出ポート１８’の直径と同じ直径として、その中心位置を腹側圧縮室１７Ａ側、すなわち固定スクロール１５の渦巻状ラップ１５Ｂの巻きの外側（図において左側）に移動させても良い。あるいは、吐出ポート１８の断面形状を円形とせずに長円や鍵穴形のような形状にして、先に腹側圧縮室１７Ａに連通するようにしてもよい。

　本実施形態のスクロール圧縮機１によれば、以下の作用効果を奏する。
　固定スクロール１５の中心を挟んで正対する一対の圧縮室１７Ａ，１７Ｂのうちで圧力が高い方の腹側圧縮室１７Ａが、圧力が低い方の背側圧縮室１７Ｂよりも先に吐出ポートに連通することとした。
　これにより、旋回スクロール１６の端板１６Ａに段差部１６Ｅが設けられ、他方の固定スクロール１５の渦巻状ラップ１５Ｂに段差部１６Ｅに対応した段差部１５Ｅが設けられ、固定スクロール１５の中心を挟んで正対する一対の圧縮室１７Ａ，１７Ｂの圧力が同一ではなくなる構成であっても、腹側圧縮室１７Ａの過剰圧縮を回避することができる。
　具体的には、図５に示すように、背側圧縮室１７Ｂが吐出ポート１８に連通する旋回角α４よりも前の旋回角α３にて腹側圧縮室１７Ａが吐出ポート１８に連通するため、旋回角α３以降では腹側圧縮室１７Ａがさらに圧縮されることはない。これにより、図５に示した略三角形の領域Ａ１に相当するエネルギーが動力損となり圧縮効率を低下させることを回避することができる。

　本実施形態では、旋回スクロール１６の端板１６Ａのみに端板側段差部１６Ｅが設けられ、固定スクロール１５の渦巻状ラップ１５Ｂのみにラップ側段差部１５Ｅが設けられた構成を用いて説明したが、この逆の構成でもよい。
　すなわち、固定スクロール１５の端板１５Ａのみに端板側段差部が設けられ、旋回スクロール１６の渦巻状ラップ１６Ｂのみにラップ側段差部が設けられた構成についても本発明を適用することができる。
　この場合には、腹側圧縮室１７Ａよりも背側圧縮室１７Ｂの方が圧力が高くなるので、腹側圧縮室１７Ａよりも背側圧縮室１７Ｂが先に吐出ポート１８に連通するように構成する。例えば、図４（ａ）において、位置ｂにおいて先に隙間が生じるように旋回スクロール１６の渦巻状ラップ１６Ｂの腹側に切欠や溝を設ける。

　本発明は、特許文献１を用いて説明したような固定スクロール及び旋回スクロールの両側の端板に端板側段差部が設けられたスクロール圧縮機に対しても適用することができる。
　すなわち、旋回スクロールの端板に設けられた端板側段差部の高さが、固定スクロールの端板に設けられた端板側段差部よりも高い場合には、本実施形態のように腹側圧縮室１７Ａの方が背側圧縮室１７Ｂよりも圧力が高くなるので、吐出ポートの形状を調整することによって腹側圧縮室１７Ａの過剰圧縮を回避することができる。
　一方、固定スクロールの端板に設けられた端板側段差部の高さが、旋回スクロールの端板に設けられた端板側段差部よりも高い場合には、背側圧縮室１７Ｂの方が腹側圧縮室１７Ａよりも圧力が高くなるので、旋回スクロール１６の渦巻状ラップ１６Ｂの腹側に切欠や溝を設けることによって背側圧縮室１７Ｂの過剰圧縮を回避することができる。

［第２実施形態］
　次に、本発明の第２実施形態について、図６～図８を用いて説明する。
　本実施形態は、第１実施形態に加えてバイパスポートを備えている点で異なる。したがって、第１実施形態と同様の構成については同一符号を付してその説明を省略する。

　本実施形態のスクロール圧縮機１は、図１に示した縦断面形状とされている。さらに、本実施形態のスクロール圧縮機１は、図６に示されているように、バイパスポート（抽出ポート）３０Ａ，３０Ｂが固定スクロール１５の端板１５Ａに形成されている。バイパスポート３０Ａ，３０Ｂは、所定圧以上になると弁が開くチェック弁等を備えており、吐出ポート１８から流体が吐出するよりも先に、所定圧力以上の流体を吐出して過剰圧縮を防ぐものである。図６の一方のバイパスポート３０Ａは腹側圧縮室１７Ａに対応し、他方のバイパスポート３０Ｂは背側圧縮室１７Ｂに対応する。

　本実施形態では、図６（ａ）に示すように、旋回角β１のときには、腹側圧縮室１７Ａがバイパスポート３０Ａに連通し、背側圧縮室１７Ｂはバイパスポート３０Ｂに連通していない。したがって、この旋回角β１のときには、腹側圧縮室１７Ａのみから過剰圧力分の流体の抽出が行われる。そして、図６（ｂ）に示すように、旋回角β２まで進んだときに、背側圧縮室１７Ｂがバイパスポート３０Ｂに連通される。この旋回角β２のときには、腹側圧縮室１７Ａは既にバイパスポート３０Ａに連通している。

　図７には、比較例としてのバイパスポートの連通開始タイミングが示されている。この比較例では、腹側圧縮室１７Ａと背側圧縮室１７Ｂとの圧力差が略ゼロか性能に影響を及ぼさない程度に小さい場合の構成であり、図７（ａ）に示すように、旋回角β１のときには両圧縮室１７Ａ，１７Ｂに対してバイパスポート３０Ａ，３０Ｂは非連通とされており、図７（ｂ）に示すように、旋回角β２のときに両圧縮室１７Ａ，１７Ｂが同時にバイパスポート３０Ａ，３０Ｂに対して連通する。

　図８には、図６に示した本実施形態のバイパスポート３０Ａ，３０Ｂによる圧力変化が示されている。同図において、横軸が旋回角、縦軸が圧力を示す。同図から分かるように、腹側圧縮室１７Ａの圧力は、旋回角β０あたりから背側圧縮室１７Ｂよりも高い圧力となる。
　そして、図６（ａ）に示したように、旋回角β１にて腹側圧縮室１７Ａがバイパスポート３０Ａと連通を開始し、要求吐出圧力以上まで過剰に圧縮されることはない。その後、図６（ｂ）に示したように旋回角β２にて背側圧縮室１７Ｂがバイパスポート３０Ｂと連通を開始し、吐出ポート１８に連通する旋回角β３まで要求吐出圧力に調整される。
　これに対して、図７に示したように、両圧縮室１７Ａ，１７Ｂが旋回角β２で同時にバイパスポート３０Ａ，３０Ｂと連通を開始する場合には、図８に示すように、腹側圧縮室１７Ａが要求吐出圧力以上に過剰に圧縮されることになる。したがって、図８に示した略三角形の領域Ａ２に相当するエネルギーが動力損となり圧縮効率を低下させることになる。

　本実施形態のスクロール圧縮機１によれば、以下の作用効果を奏する。
　固定スクロール１５の中心を挟んで正対する一対の圧縮室１７Ａ，１７Ｂのうちで圧力が高い方の腹側圧縮室１７Ａが、圧力が低い方の背側圧縮室１７Ｂよりも先にバイパスポート３０Ａに連通することとした。
　これにより、旋回スクロール１６の端板１６Ａに段差部１６Ｅが設けられ、他方の固定スクロール１５の渦巻状ラップ１５Ｂが段差部１６Ｅに対応した段付き形状１５Ｅとされ、固定スクロール１５の中心を挟んで正対する一対の圧縮室１７Ａ，１７Ｂの圧力が同一ではなくなる構成であっても、腹側圧縮室１７Ａの過剰圧縮を回避することができる。

　本実施形態では、旋回スクロール１６の端板１６Ａのみに端板側段差部１６Ｅが設けられ、固定スクロール１５の渦巻状ラップ１５Ｂのみにラップ側段差部１５Ｅとされている構成を前提としたが、この逆の構成でもよい。
　すなわち、固定スクロール１５の端板１５Ａのみに端板側段差部が設けられ、旋回スクロール１６の渦巻状ラップ１６Ｂのみにラップ側段差部が設けられた構成についても本発明を適用することができる。
　この場合には、腹側圧縮室１７Ａよりも背側圧縮室１７Ｂの方が圧力が高くなるので、腹側圧縮室１７Ａよりも背側圧縮室１７Ｂが先にバイパスポート３０Ｂに連通するようにバイパスポート３０Ｂの位置を調整する。

　本発明は、特許文献１を用いて説明したような固定スクロール及び旋回スクロールの両側の端板に端板側段差部が設けられたスクロール圧縮機に対しても適用することができる。
　すなわち、旋回スクロールの端板に設けられた端板側段差部の高さが、固定スクロールの端板に設けられた端板側段差部よりも高い場合には、本実施形態のように腹側圧縮室１７Ａの方が背側圧縮室１７Ｂよりも圧力が高くなるので、バイパスポート３０Ａの位置を調整することによって腹側圧縮室１７Ａの過剰圧縮を回避することができる。
　一方、固定スクロールの端板に設けられた端板側段差部の高さが、旋回スクロールの端板に設けられた端板側段差部よりも高い場合には、背側圧縮室１７Ｂの方が腹側圧縮室１７Ａよりも圧力が高くなるので、バイパスポート３０Ｂの位置を調整することによって背側圧縮室１７Ｂの過剰圧縮を回避することができる。

１　スクロール圧縮機
１５　固定スクロール
１６　旋回スクロール
１５Ａ，１６Ａ　端板
１５Ｂ，１６Ｂ　渦巻状ラップ
１５Ｃ，１６Ｃ　歯先面
１５Ｄ，１６Ｄ　歯底面
１５Ｅ　ラップ側段差部（壁体側段差部）
１６Ｅ　端板側段差部
１７　圧縮室
１７Ａ　腹側圧縮室
１７Ｂ　背側圧縮室
３０Ａ，３０Ｂ　バイパスポート（抽出ポート）

Claims (4)

1. 　端板の一側面に立設された渦巻状の壁体を有する固定スクロールと、
   　端板の一側面に立設された渦巻状の壁体を有し、前記各壁体どうしを噛み合わせて自転を阻止されつつ公転旋回運動可能に支持された旋回スクロールと、
   　両前記スクロールによって圧縮された流体が吐出される吐出ポートと、
   を備え、
   　両前記スクロールのいずれか一方の端板には、前記一側面に、高さが壁体の渦に沿ってその中心部側で高く外終端側で低くなるよう形成された端板側段差部が設けられ、
   　両前記スクロールの他方の壁体には、前記端板側段差部に対応し、高さが渦の中心部側で低く外終端側で高くなるように形成された壁体側段差部が設けられたスクロール圧縮機において、
   　前記固定スクロールの中心を挟んで正対する一対の圧縮室のうち、圧力が高い方の前記圧縮室が、圧力が低い方の前記圧縮室よりも先に前記吐出ポートに連通するスクロール圧縮機。
2. 　端板の一側面に立設された渦巻状の壁体を有する固定スクロールと、
   　端板の一側面に立設された渦巻状の壁体を有し、前記各壁体どうしを噛み合わせて自転を阻止されつつ公転旋回運動可能に支持された旋回スクロールと、
   　両前記スクロールによって圧縮された流体が吐出される吐出ポートと、
   を備え、
   　両前記スクロールのそれぞれの端板には、前記一側面に、高さが壁体の渦に沿ってその中心部側で高く外終端側で低くなるよう形成された端板側段差部が設けられ、
   　両前記スクロールのそれぞれの壁体には、前記端板側段差部に対応し、高さが渦の中心部側で低く外終端側で高くなるように形成された壁体側段差部が設けられ、
   　対応する前記端板側段差部と前記壁体側段差部の高さが異なるスクロール圧縮機において、
   　前記固定スクロールの中心を挟んで正対する一対の圧縮室のうち、圧力が高い方の前記圧縮室が、圧力が低い方の前記圧縮室よりも先に前記吐出ポートに連通するスクロール圧縮機。
3. 　端板の一側面に立設された渦巻状の壁体を有する固定スクロールと、
   　端板の一側面に立設された渦巻状の壁体を有し、前記各壁体どうしを噛み合わせて自転を阻止されつつ公転旋回運動可能に支持された旋回スクロールと、
   　両前記スクロールによって圧縮された流体が吐出される吐出ポートと、
   　前記吐出ポートから流体が吐出するよりも先に、所定圧力以上の流体を吐出する抽出ポートと、
   を備え、
   　両前記スクロールのいずれか一方の端板には、前記一側面に、高さが壁体の渦に沿ってその中心部側で高く外終端側で低くなるよう形成された端板側段差部が設けられ、
   　両前記スクロールの他方の壁体には、前記端板側段差部に対応し、高さが渦の中心部側で低く外終端側で高くなるように形成された壁体側段差部が設けられたスクロール圧縮機において、
   　前記固定スクロールの中心を挟んで正対する一対の圧縮室のうち、圧力が高い方の前記圧縮室が、圧力が低い方の前記圧縮室よりも先に前記抽出ポートに連通するスクロール圧縮機。
4. 　端板の一側面に立設された渦巻状の壁体を有する固定スクロールと、
   　端板の一側面に立設された渦巻状の壁体を有し、前記各壁体どうしを噛み合わせて自転を阻止されつつ公転旋回運動可能に支持された旋回スクロールと、
   　両前記スクロールによって圧縮された流体が吐出される吐出ポートと、
   　前記吐出ポートから流体が吐出するよりも先に、所定圧力以上の流体を吐出する抽出ポートと、
   を備え、
   　両前記スクロールのそれぞれの端板には、前記一側面に、高さが壁体の渦に沿ってその中心部側で高く外終端側で低くなるよう形成された端板側段差部が設けられ、
   　両前記スクロールのそれぞれの壁体には、前記端板側段差部に対応し、高さが渦の中心部側で低く外終端側で高くなるように形成された壁体側段差部が設けられ、
   　前記端板側段差部の高さと前記壁体側段差部の高さが異なるスクロール圧縮機において、
   　前記固定スクロールの中心を挟んで正対する一対の圧縮室のうち、圧力が高い方の前記圧縮室が、圧力が低い方の前記圧縮室よりも先に前記抽出ポートに連通するスクロール圧縮機。

Images