WO2021084607A1

WO2021084607A1 - スクロール圧縮機および冷凍サイクル装置

Info

Publication number: WO2021084607A1
Application number: PCT/JP2019/042334
Authority: WO
Inventors: 政則伊藤; 増本　浩二; 修平小山
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2019-10-29
Filing date: 2019-10-29
Publication date: 2021-05-06
Also published as: JPWO2021084607A1; CN114641617A

Abstract

筒状のシェル内に収容された圧縮機構部と、圧縮機構部を駆動する駆動機構部と、駆動機構部の駆動力を圧縮機構部に伝達する主軸と、シェルの内壁面に固着され、主軸を回転自在に支持するフレームと、を有するスクロール圧縮機であって、フレームは、主軸を支持する軸受け領域と、シェルの内壁面に固着される固定領域と、が少なくとも一部を重ねて配置されている。これにより、フレームの焼嵌め固定部の配置位置と、フレームの主軸受け部の配置位置と、が少なくとも一部を重ねて配置されるため、フレームの焼嵌め固定部に対して発生する転覆モーメントを軽減でき、フレームの焼嵌め保持力を低減できる。

Description

スクロール圧縮機および冷凍サイクル装置

　本発明は、空気調和装置および冷凍機等に利用されるスクロール圧縮機および冷凍サイクル装置に関する。

　従来のスクロール圧縮機では、固定スクロールを支持するフレームが筒状のシェルの内壁に固定されている。フレームは、シェルの軸方向に延び、且つ固定スクロールの渦巻歯の外周側に位置する筒状の外壁を有しており、外壁の外周面でシェルの内壁に焼嵌などで固定されている。そして、フレームの外壁の軸方向の端面と固定スクロールの台板との接触部分がねじで固定されることで、固定スクロールがフレームの外壁に固定されている。この構成では、フレームの外壁が固定スクロールの渦巻歯の外周側に位置することで、冷媒吸入空間が狭くなる。このため、近年では、冷媒吸入空間を広げる観点からフレームの外壁を無くしたスクロール圧縮機が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、フレームの外壁が無くなることで、固定スクロールの固定先が無くなることから、固定スクロールを直接、シェルの内壁に固着する構成としている。

国際公開第２０１８／０７８７８７号

　特許文献１のスクロール圧縮機では、シェルに対してフレームの上段の外周部を焼嵌めにて固定していた。よって、フレームは、シェルに対して固着される固定領域が上段に配置されていた。また、特許文献１のスクロール圧縮機では、フレームの下段に主軸を支持する軸受け領域を配置していた。つまり、特許文献１のスクロール圧縮機では、フレームの上下方向に固定領域と軸受け領域とが配置されていた。

　そのため、かかるスクロール圧縮機においては、フレームの軸受け領域に加わる荷重によって、フレームの固定領域に転覆モーメントが発生し、フレームの焼嵌め保持力が増大するため、焼嵌め代を大きくしなければならない虞があった。これは、渦巻き容量を拡大する際に障害となることを意味している。

　そこで、本発明は、上述した課題を解決するためのものであり、フレームの固定領域に対して発生する転覆モーメントを軽減でき、フレームの焼嵌め保持力を低減可能な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、筒状のシェル内に収容された圧縮機構部と、前記圧縮機構部を駆動する駆動機構部と、前記駆動機構部の駆動力を前記圧縮機構部に伝達する主軸と、前記シェルの内壁面に固着されたフレームと、を有するスクロール圧縮機であって、前記圧縮機構部は、前記シェルの内壁面に固着された固定スクロールと、前記固定スクロールに対向して配置された揺動スクロールと、を備え、前記フレームは、前記揺動スクロールを摺動自在に保持すると共に前記主軸を回転自在に支持し、前記主軸を回転自在に支持する軸受け領域と、前記シェルの内壁面に固着された固定領域と、が少なくとも一部を重ねて配置されているものである。

　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。

　本発明によれば、フレームの固定領域の配置位置と、フレームの軸受け領域の配置位置と、が少なくとも一部を重ねて配置されるため、フレームの固定領域に対して発生する転覆モーメントを軽減でき、フレームの焼嵌め保持力を低減できる。

実施の形態１に係るスクロール圧縮機の縦断面を概略的に示す説明図である。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を上方から見て示す概略図である。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。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固着状態を示す縦断面図である。実施の形態１に係るスクロール圧縮機を用いた冷凍サイクル装置の一例を示す冷媒回路図である。従来のスクロール圧縮機におけるメインフレームの固着状態を比較例として示す縦断面図である。実施の形態１に係るスクロール圧縮機の変形例１におけるメインフレームの固着状態を示す縦断面図である。実施の形態１に係るスクロール圧縮機の変形例２におけるメインフレームの固着状態を示す縦断面図である。

　以下、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の実施の形態について、添付の図面を参照しながら説明する。なお、明細書全文および図面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。すなわち、本発明は、請求の範囲および明細書全体から読み取ることのできる発明の要旨又は思想に反しない範囲で適宜変更可能である。また、そのような変更を伴うスクロール圧縮機および冷凍サイクル装置も本発明の技術思想に含まれる。さらに、各図において、同一の符号を付したものは、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。

実施の形態１．
＜スクロール圧縮機の全体構成＞
　図１～図４を参照しながら、本実施の形態１に係るスクロール圧縮機１００について説明する。図１は、実施の形態１に係るスクロール圧縮機１００の縦断面を概略的に示す説明図である。図２は、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を上方から見て示す概略図である。図３は、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４は、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の固着状態を示す縦断面図である。

　図１に示すように、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Ｕ側、駆動機構部４が設けられている下側を他端Ｌ側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１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形状をなしている。メインシェル１１には、吸入管１４が溶接などにより接続される。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Ｕ側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Ｕ側は、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Ｕ側の開口を塞ぐ。

　アッパーシェル１２の上部には、吐出管１５が溶接などにより接続される。吐出管１５は、冷媒をシェル１外に吐出する管であり、メインシェル１１内の吐出空間９と連通している。

　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。ロアシェル１３の側壁の一部は、メインシェル１１の他端Ｌ側の端部に、連結シェル１６を介して溶接などにより接合される。これにより、メインシェル１１の他端Ｌ側は、ロアシェル１３に固定される。そして、ロアシェル１３は、メインシェル１１の他端Ｌ側の開口を塞ぐ。

　なお、シェル１は、複数のボルト穴を備える固定台１７によって支持されている。固定台１７には、複数のボルト穴が形成されており、それらのボルト穴を介してボルトで締結することにより、スクロール圧縮機１００を空気調和装置における室外機の筐体などの他の部材に固定できるようになっている。

　メインフレーム２は、中央に空洞が形成された中空状の金属製のフレームであり、シェル１の内部に設けられている。メインフレーム２は、固定領域としての本体部２１と、軸受け領域としての主軸受部２２と、返油管２３と、を備える。

　本体部２１は、図１および図４に示すように、メインフレーム２の下方である他端Ｌ側において、当該メインフレーム２の外周から外方へ向けて突出した凸状に形成されており、当該突出した本体部２１の外周面が固定領域として機能する。メインフレーム２における本体部２１以外、とりわけ、メインフレーム２の上方である一端Ｕ側の外周面と、メインシェル１１の後述する第２内壁面１１４と、の間には隙間Ｋが形成される。

　メインフレーム２は、図２～図４に示すように、本体部２１を介してメインシェル１１における他端Ｌ側の第２内壁面１１４に固着されている。このとき、メインシェル１１の第２内壁面１１４における他端Ｌ側には、当該メインシェル１１の内方へ向かって突出した第２突出部１１６が形成されている。そして、本体部２１は、第２突出部１１６によって位置決めされている。

　また、メインフレーム２の中央には、主軸である駆動軸６の中心軸と同軸上に延長するシェル１の長手方向に沿って収容空間２１１が形成されている。収容空間２１１は、一端Ｕ側が開口していると共に、他端Ｌ側に向かって内部空間が狭くなる段差状に形成されている。

　メインフレーム２の一端Ｕ側には、収容空間２１１を囲むように環状の平坦面２１２が形成されている。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が配置されている。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、メインフレーム２の上下方向、すなわちメインフレーム２を一端Ｕ側と他端Ｌ側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、複数形成されてもよい。

　メインフレーム２の平坦面２１２よりも他端Ｌ側の段差部分には、オルダム収容部２１４が形成されている。オルダム収容部２１４には、一対の第１オルダム溝２１５が形成されている。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ている。そのため、メインフレーム２を一端Ｕ側から見たときに、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、対向して形成されている。

　主軸受部２２は、メインフレーム２の他端Ｌ側に連続して形成されている。主軸受部２２の内部には、軸孔２２１が形成されている。軸孔２２１は、主軸受部２２の上下方向、すなわち主軸受部２２を一端Ｕ側と他端Ｌ側とに貫通し、その一端Ｕ側が収容空間２１１と連通している。

　返油管２３は、収容空間２１１に溜まった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た排油孔に挿入固定されている。

　潤滑油は、例えば、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、または、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、または、低温流動性等に優れると共に、適度な粘度を有する油を用いることが好適である。

　また、メインフレーム２の平坦面２１２の外端部には、図２および図３に示すように、アッパーシェル１２（図１参照）方向、すなわち、一端Ｕ側に突出するリング状の突壁２１６が形成されている。スラストプレート２４は、突壁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ている。

　突壁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ているため、揺動スクロール３２（図１参照）を、スラストプレート２４と摺動させることができる。すなわち、メインフレーム２は、揺動スクロール３２を摺動自在に保持する。なお、スラストプレート２４の厚みを調整することで、一方のスクロールの台板と、他方のスクロールの渦巻体との間隔である渦巻先端隙間を好適な範囲に設定することも可能である。例えば、スラストプレート２４の厚みは、通常０．５ｍｍ程度であるが、当該厚みが０．６ｍｍ程度のものを使用すれば、渦巻先端隙間を小さくすることができ、冷媒が渦巻先端と台板との隙間を通って、隣の圧縮空間に漏れることを抑制できる。

　ここで、スラストプレート２４および突壁２１６には、凸部または凹部が形成されており、スラストプレート２４の回転を抑止可能に凸部と凹部とが係合している。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、共にリング形状であることで、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。凹部に凸部を係止することで、その回転を抑制する。本実施の形態１では、凸部は突壁２１６からスラストプレート２４の方向に突出して形成された一対の突部２１７で構成され、凹部はスラストプレート２４の外周部分に形成された切欠き２４１で構成されている。そして、一対の突部２１７を切欠き２４１の対向する辺にそれぞれ係止するように設けている。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が配置されている。すなわち、切欠き２４１部分に吸入ポート２１３を配置しているため、冷媒をスラストプレート２４によって遮られることなく、冷媒取込空間３７に取り込むことができる。

　圧縮機構部３は、図１および図３に示すように、固定スクロール３１と、揺動スクロール３２と、を備えており、冷媒を圧縮す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ており、第１円形台板３１１と、第１渦巻体３１２と、を備えている。

　固定スクロール３１は、第１円形台板３１１の外周面を介してメインシェル１１における一端Ｕ側の第１内壁面１１１に固着されている。このとき、メインシェル１１の第１内壁面１１１における一端Ｕ側には、当該メインシェル１１の内方へ向かって突出した第１突出部１１３が形成されている。そして、固定スクロール３１は、第１突出部１１３によって位置決めされている。

　第１円形台板３１１は、円盤状に構成されており、その中央には上下方向、すなわち第１円形台板３１１を一端Ｕ側と他端Ｌ側とに貫通した吐出ポート３１３が形成されている。

　第１渦巻体３１２は、第１円形台板３１１の他端Ｌ側の面から突出して渦巻状の壁部を形成しており、その先端は他端Ｌ側に突出している。

　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、を備えている。

　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、第２渦巻体３２２が形成された一端Ｕ側の面と、外周領域の少なくとも一部が摺動面３２１１となる他端Ｌ側の面と、径方向の最外部に位置し、一端Ｕ側の面と他端Ｌ側の面とを接続する側面３２１２と、を備えている。

　摺動面３２１１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ている。

　第２渦巻体３２２は、第２円形台板３２１の一端Ｕ側の面から突出して渦巻状の壁部を形成しており、その先端は一端Ｕ側に突出している。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ている。

　筒状部３２３は、第２円形台板３２１の他端Ｌ側の面の中央から他端Ｌ側に突出して形成された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ている。

　第２オルダム溝３２４は、第２円形台板３２１の他端Ｌ側の面に形成された長丸形状の溝である。一対の第２オルダム溝３２４は、対向して設けられている。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、直交するように設けられている。

　図３に示すように、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が設けられている。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、を備えている。

　リング部３３１は、リング形状をなしている。一対の第１キー部３３２は、リング部３３１の他端Ｌ側の面に対向して形成されている。一対の第１キー部３３２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Ｕ側の面に対向して形成されている。一対の第２キー部３３３のそれぞれは、揺動スクロール３２（図１参照）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（図１参照）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、且つ、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。

　図１に示すように、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、を互いに噛み合わせ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したがって容積が縮小するものである。そのため、冷媒は、第１渦巻体３１２と第２渦巻体３２２との外端部側から取り入れられ、中央側に移動されることで徐々に圧縮される。

　圧縮室３４は、固定スクロール３１の中央部において、吐出ポート３１３と連通する。固定スクロール３１の一端Ｕ側の面には、吐出孔３５１を有したマフラー３５が設けられている。マフラー３５の一端Ｕ側の表面には、吐出孔３５１を予め設定されたタイミングで開閉し、冷媒の逆流を防止する吐出弁３６が設けられている。そのため、圧縮室３４で圧縮された冷媒は、吐出ポート３１３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９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、例えば、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、または、フロン系低ＧＷＰ冷媒である。低ＧＷＰ冷媒としては、例えばＨＦＯ冷媒が挙げられ、化学式がＣ_３Ｈ_２Ｆ_４で表されるＨＦＯ１２３４ｙｆ、ＨＦＯ１２３４ｚｅ、または、ＨＦＯ１２４３ｚｆ等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）、または、Ｒ４１等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、または、プロピレン等が例示される。

　混合物からなる冷媒は、ＨＦＯ１２３４ｙｆ、ＨＦＯ１２３４ｚｅ、または、ＨＦＯ１２４３ｚｆ等に、Ｒ３２、または、Ｒ４１等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、または、ＨＦＯ１２４３ｚｆ等の成分であるプロパンあるいはプロピレン等は、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、図１に示すように、シェル１内のメインフレーム２の他端Ｌ側に設けられている。駆動機構部４は、ステータ４１と、ロータ４２と、を備えている。

　ステータ４１は、円環状の固定子である。ステータ４１は、例えば電磁鋼板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、焼嵌めなどによりメインシェル１１内に固着支持されている。

　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の内側に形成された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、すなわちロータ４２を一端Ｕ側と他端Ｌ側とに貫通する穴が形成されている。

　サブフレーム５は、図１に示すように、金属製のフレームであり、シェル１内にて駆動機構部４の他端Ｌ側に設けられている。サブフレーム５は、焼嵌め、または、溶接等によりメインシェル１１の他端Ｌ側の内周面１１５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、を備えている。

　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、すなわち副軸受部５１を一端Ｕ側と他端Ｌ側とに貫通する孔が形成されている。

　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た潤滑油に少なくとも一部を浸漬させて配置されている。

　駆動軸６は、図１に示すように、長尺な金属製の棒状部材であり、シェル１内に設けられており、駆動機構部４の駆動力を圧縮機構部３に伝達する。駆動軸６は、主軸部６１と、偏心軸部６２と、通油路６３と、を備えている。

　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の中心軸と一致するように配置されている。主軸部６１の外表面には、ロータ４２が接触固定されている。

　偏心軸部６２は、主軸部６１の一端Ｕ側に設けられている。偏心軸部６２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の内部に上下に貫通して設けられている。

　駆動軸６における主軸部６１の一端Ｕ側は、メインフレーム２の主軸受部２２に挿入される。また、駆動軸６における主軸部６１の他端Ｌ側は、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は、その外周面とステータ４１の内周面とが、所定の隙間を保持して配置される。

　主軸部６１の一端Ｕ側の途中には、第１バランサ６４が設けられる。主軸部６１の他端Ｌ側の途中には、第２バランサ６５が設けられる。第１および第２バランサ６４および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ために設けられている。

　ブッシュ７は、図１および図３に示すように、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。

　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Ｕ側から見た形状は、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手法により嵌合される。

　給電部８は、図１に示すように、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、を備えている。

　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が形成されたカバー部材である。

　給電端子８２は、金属部材からなり、一方がカバー８１内に設けられ、他方がシェル１内に設けられている。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ている。

　配線８３は、一方が給電端子８２と接続され、他方がステータ４１と接続されている。つまり、配線８３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。

　以上のように構成されたスクロール圧縮機１００は、例えば、空気調和装置として機能する冷凍サイクル装置に適用できる。ここで、図５を参照しながら、スクロール圧縮機１００を用いた冷凍サイクル装置２００について説明する。図５は、実施の形態１に係るスクロール圧縮機１００を用いた冷凍サイクル装置２００の一例を示す冷媒回路図である。

＜冷凍サイクル装置２００の構成＞
　図５に示すように、冷凍サイクル装置２００は、例えば、冷媒を介して外気と室内の空気との間で熱を移動させることにより、冷房または暖房運転を行って室内の空気調和を行う空気調和装置として機能する。冷凍サイクル装置２００は、室内機２０１と室外機２０２とを有している。なお、以下では、スクロール圧縮機１００を圧縮機２５０として称す。

　冷凍サイクル装置２００においては、室内機２０１と室外機２０２とが冷媒配管２０３、２０３ａ、および、２０３ｂを介して配管接続され、冷媒が循環する冷媒回路２０４を構成している。冷媒回路２０４には、圧縮機２５０、流路切替装置２５１、熱交換器２５２、膨張弁２５３および室内熱交換器２５４が設けられ、これらが冷媒配管２０３、２０３ａおよび２０３ｂを介して接続されている。

　室外機２０２は、圧縮機２５０、流路切替装置２５１、熱交換器２５２および膨張弁２５３を有している。圧縮機２５０は、吸入した冷媒を圧縮して吐出する。ここで、圧縮機２５０は、不図示のインバータ装置を備えていてもよい。インバータ装置を備えた場合、制御部２０５によって運転周波数を変化させて、圧縮機２５０の容量を変更することができる。なお、圧縮機２５０の容量とは、単位時間当たりに送り出す冷媒の量である。

　流路切替装置２５１は、例えば四方弁であり、冷媒流路の方向の切り換えが行われる装置である。冷凍サイクル装置２００は、制御部２０５からの指示に基づいて、流路切替装置２５１を用いて冷媒の流れを切り換えることで、暖房運転または冷房運転を実現することができる。熱交換器２５２は、冷媒と室外空気との熱交換を行う。また、熱交換器２５２には、冷媒と室外空気との間の熱交換の効率を高めるために、室外送風機２５５が設けられている。室外送風機２５５には、不図示のインバータ装置が取り付けられていてもよい。この場合、インバータ装置は、室外送風機２５５の駆動源であるファンモーター２５６の運転周波数を変化させてファンの回転速度を変更する。なお、室外送風機２５５は、同様の効果が得られるものであればこれに限らず、例えばファンの種類はシロッコファンでもよいし、プラグファンでもよい。また、室外送風機２５５は押し込み方式でもよいし、引っぱり方式でもよい。

　ここで、熱交換器２５２は、暖房運転時において蒸発器として機能し、冷媒配管２０３ｂ側から流入した低圧の冷媒と、室外空気と、の間で熱交換を行って冷媒を蒸発させて気化させ、冷媒配管２０３ａ側に流出させる。また、熱交換器２５２は、冷房運転時において凝縮器として機能し、冷媒配管２０３ａ側から流路切替装置２５１を介して流入した圧縮機２５０にて圧縮済の冷媒と、室外空気と、の間で熱交換を行い、冷媒を凝縮させて液化させ、冷媒配管２０３ｂ側に流出させる。なお、ここでは室外空気を外部流体として用いる場合を例に説明したが、外部流体は室外空気を含む気体に限らず、水を含む液体であってもよい。

　膨張弁２５３は、冷媒の流量を制御する絞り装置であり、膨張弁２５３の開度を変化させることで冷媒配管２０３を流れる冷媒の流量を調節することにより、冷媒の圧力を調整する。膨張弁２５３は、冷房運転時において、高圧の液状態の冷媒を低圧の気液二相状態の冷媒へと膨張させ減圧させる。なお、膨張弁２５３としてはこれに限らず、同様の効果が得られるものであれば、電子膨張弁またはキャピラリーチューブ等でもよい。例えば、膨張弁２５３が、電子式膨張弁で構成された場合は、制御部２０５の指示に基づいて開度調整が行われる。

　室内機２０１は、冷媒と室内空気との間で熱交換を行う室内熱交換器２５４と、室内熱交換器２５４が熱交換を行う空気の流れを調整する室内送風機２５７と、を有する。

　室内熱交換器２５４は、暖房運転時において凝縮器の働きをし、冷媒配管２０３ａ側から流入した冷媒と、室内空気と、の間で熱交換を行い、冷媒を凝縮させて液化させ、冷媒配管２０３ｂ側に流出させる。また、室内熱交換器２５４は、冷房運転時において蒸発器として機能する。室内熱交換器２５４は、冷媒配管２０３ｂ側から流入した膨張弁２５３によって低圧状態にされた冷媒と、室内空気と、の間で熱交換を行い、冷媒に空気の熱を奪わせて蒸発させて気化させ、冷媒配管２０３ａ側に流出させる。なお、ここでは室内空気を外部流体として用いる場合を例に説明したが、外部流体は室内空気を含む気体に限らず、水を含む液体であってもよい。

　室内送風機２５７の運転速度は、ユーザーの設定により決定される。室内送風機２５７には、インバータ装置を取り付け、ファンモーター２５８の運転周波数を変化させてファンの回転速度を変更することが好ましい。なお、室内送風機２５７は、同様の効果が得られるものであればこれに限らず、例えば、ファンの種類はシロッコファンでもよいし、プラグファンでもよい。また、室内送風機２５７は押し込み方式でもよいし、引っぱり方式でもよい。

＜冷凍サイクル装置２００の動作例＞
　次に、冷凍サイクル装置２００の動作例として冷房運転の動作を説明する。圧縮機２５０によって圧縮され吐出された高温高圧のガス冷媒は、流路切替装置２５１を経由して、熱交換器２５２に流入する。熱交換器２５２に流入したガス冷媒は、室外送風機２５５により送風される外気との熱交換により凝縮し、低温の冷媒となって、熱交換器２５２から流出する。熱交換器２５２から流出した冷媒は、膨張弁２５３によって膨張および減圧され、低温低圧の気液二相冷媒となる。この気液二相冷媒は、室内機２０１の室内熱交換器２５４に流入し、室内送風機２５７により送風される室内空気との熱交換により蒸発し、低温低圧のガス冷媒となって室内熱交換器２５４から流出する。このとき、冷媒に吸熱されて冷却された室内空気は、空調空気（吹出風）となって、室内機２０１から空調対象空間である室内に吹き出される。室内熱交換器２５４から流出したガス冷媒は、流路切替装置２５１を経由して圧縮機２５０に吸入され、再び圧縮される。冷凍サイクル装置２００の冷房運転は、以上の動作が繰り返される（図５中、実線の矢印で示す）。

　次に、冷凍サイクル装置２００の動作例として暖房運転の動作を説明する。圧縮機２５０によって圧縮され吐出された高温高圧のガス冷媒は、流路切替装置２５１を経由して、室内機２０１の室内熱交換器２５４に流入する。室内熱交換器２５４に流入したガス冷媒は、室内送風機２５７により送風される室内空気との熱交換により凝縮し、低温の冷媒となって、室内熱交換器２５４から流出する。このとき、ガス冷媒から熱を受け取り暖められた室内空気は、空調空気（吹出風）となって、室内機２０１から室内に吹き出される。室内熱交換器２５４から流出した冷媒は、膨張弁２５３によって膨張および減圧され、低温低圧の気液二相冷媒となる。この気液二相冷媒は、室外機２０２の熱交換器２５２に流入し、室外送風機２５５により送風される外気との熱交換により蒸発し、低温低圧のガス冷媒となって熱交換器２５２から流出する。熱交換器２５２から流出したガス冷媒は、流路切替装置２５１を経由して圧縮機２５０に吸入され、再び圧縮される。冷凍サイクル装置２００の暖房運転は、以上の動作が繰り返される（図５中、破線の矢印で示す）。

＜メインフレーム２の構成＞
　図６は、従来のスクロール圧縮機におけるメインフレーム２の固着状態を比較例として示す縦断面図である。ここで、図４を参照しながら、本実施の形態１のスクロール圧縮機１００における特徴的な構成について説明する。本実施の形態１のスクロール圧縮機１００では、図４に示すように、メインフレーム２における固定領域としての本体部２１の配置位置と、軸受け領域としての主軸受部２２の配置位置と、が少なくとも一部を重ねて配置される点を特徴とする構成としている。具体的には、メインフレーム２の上下方向において、本体部２１の上下方向の配置領域Ｈ１が、主軸受部２２の上下方向の配置領域Ｈ２に含まれるように配置するようにした。つまり、この場合、本体部２１と主軸受部２２とが、メインフレーム２の上下方向の高さにおいて同じ領域、換言すれば、水平方向に同じ領域に配置されることとなる。

　これにより、例えば、図６に示すような従来のスクロール圧縮機におけるメインフレーム２のように、本体部２１がメインフレーム２の上方に配置され、主軸受部２２がメインフレーム２の下方に配置された場合と比較して、次のような効果を得ることができる。すなわち、本体部２１と主軸受部２２とが、メインフレーム２の上下に離れて配置される場合と比較して、メインフレーム２の上下方向において同じ高さの領域に配置される分、本体部２１に対して発生する転覆モーメントを軽減でき、焼嵌め保持力を低減できる。

＜実施の形態１の効果＞
　以上、説明したように、本実施の形態１によれば、メインフレーム２の本体部２１の配置位置と、メインフレーム２の主軸受部２２の配置位置と、が少なくとも一部を重ねて配置される。このため、メインフレーム２の本体部２１に対して発生する転覆モーメントを軽減でき、メインフレーム２の焼嵌め保持力を低減できる。

　また、焼嵌め保持力を低減することにより、メインシェル１１の内径Ｌ１に対するメインフレーム２の外径Ｌ２、すなわち、焼嵌め代を、従来のメインシェル１１の内径Ｌ１に対するメインフレーム２の外径Ｌ３である焼嵌め代に比較して小さくすることができる。よって、メインシェル１１に対してメインフレーム２を固着する際の焼嵌め代を小さくできる分、焼嵌め過熱時間を短縮できる。

　さらに、焼嵌め保持力を低減することにより、焼嵌め代を小さくでき、焼嵌め過熱時間を短縮することができるので、温度制限のあるガラス端子としての給電端子８２をメインフレーム２の近傍に配置することができる。しかも、焼嵌め過熱時間を短縮できるため、図４に示すように、温度制限のある給電端子８２を、図５に示す従来の場合と比較して、メインフレーム２の近くに配置することができる（Ｈ３＜Ｈ４）。

　加えて、このとき、メインフレーム２の主軸受部２２の配置領域Ｈ２が、メインフレーム２の本体部２１の配置領域Ｈ１よりも大きくなる（Ｈ２＞Ｈ１）ように設定する。これにより、メインフレーム２の転覆モーメントを格段に軽減でき、焼嵌め保持力をより一層低減できる。

＜実施の形態１の変形例＞
　図７は、実施の形態１に係るスクロール圧縮機１００の変形例１におけるメインフレーム２の固着状態を示す縦断面図である。図８は、実施の形態１に係るスクロール圧縮機１００の変形例２におけるメインフレーム２の固着状態を示す縦断面図である。

　なお、本実施の形態１に係るスクロール圧縮機１００では、本体部２１と主軸受部２２とが、メインフレーム２の上下方向の高さにおいて同じ領域、すなわち、水平方向に同じ領域に配置される場合について述べたが、メインフレーム２の構成としてはこれに限ることはない。

　すなわち、図４との対応部分に同一符号を付した図７または図８に示すように、メインフレーム２における固定領域としての本体部２１の配置位置と、軸受け領域としての主軸受部２２の配置位置と、が少なくとも一部を重ねて配置されていればよい。

　この場合、メインフレーム２の主軸受部２２の配置領域Ｈ２と、メインフレーム２の本体部２１の配置領域Ｈ１と、の重なる領域Ｈ５の大きさを「０」以上となるように設定すればよい。これにより、メインフレーム２の転覆モーメントを軽減でき、焼嵌め保持力を低減できる。

　また、メインフレーム２の上下方向において、本体部２１の配置位置が主軸受部２２の配置位置より上方の一端Ｕ側に配置されていてもよいし（図７参照）、主軸受部２２の配置位置が本体部２１の配置位置より上方の一端Ｕ側に配置されていてもよい（図８参照）。つまり、本体部２１と主軸受部２２とは、メインフレーム２の上下方向において、どちらが上方に配置され、どちらが下方に配置されてもよい。

　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、９　吐出空間、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、１６　連結シェル、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、３７　冷媒取込空間、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、１００　スクロール圧縮機、１１１　第１内壁面、１１３　第１突出部、１１４　第２内壁面、１１５　内周面、１１６　第２突出部、２００　冷凍サイクル装置、２０１　室内機、２０２　室外機、２０３　冷媒配管、２０３ａ冷媒配管、２０３ｂ冷媒配管、２０４　冷媒回路、２０５　制御部、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、２１７　突部、２２１　軸孔、２４１　切欠き、２５０　圧縮機、２５１　流路切替装置、２５２　熱交換器、２５３　膨張弁、２５４　室内熱交換器、２５５　室外送風機、２５６　ファンモーター、２５７　室内送風機、２５８　ファンモーター、３１１　第１円形台板、３１２　第１渦巻体、３１３　吐出ポート、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、３２１１　摺動面、３２１２　側面、Ｈ１　配置領域、Ｈ２　配置領域、Ｋ　隙間、Ｌ　他端、Ｕ　一端。

Claims

　筒状のシェル内に収容された圧縮機構部と、前記圧縮機構部を駆動する駆動機構部と、前記駆動機構部の駆動力を前記圧縮機構部に伝達する主軸と、前記シェルの内壁面に固着されたフレームと、を有するスクロール圧縮機であって、
　前記圧縮機構部は、
　前記シェルの内壁面に固着された固定スクロールと、
　前記固定スクロールに対向して配置された揺動スクロールと、を備え、
　前記フレームは、
　前記揺動スクロールを摺動自在に保持すると共に前記主軸を回転自在に支持し、
　前記主軸を回転自在に支持する軸受け領域と、
　前記シェルの内壁面に固着された固定領域と、
が少なくとも一部を重ねて配置されている、スクロール圧縮機。
　前記固定領域は、
　前記フレームの下方において、当該フレームの外周から外方へ向けて突出して形成されており、当該突出した外周面が前記固定領域として機能する、請求項１に記載のスクロール圧縮機。
　前記フレームにおける前記固定領域以外の前記外周面と、前記シェルの内壁面と、の間には隙間が形成される、請求項２に記載のスクロール圧縮機。
　前記フレームは、
　前記軸受け領域が、前記固定領域よりも大きくなるように設定されている、請求項１～３のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機。
　前記シェルは、
　第１内壁面と、
　第２内壁面と、
　前記第１内壁面から当該シェルの内方へ向かって突出し、前記固定スクロールを位置決めする第１突出部と、
　前記第２内壁面から当該シェルの内方へ向かって突出し、前記フレームを位置決めする第２突出部と、を有し、
　前記固定スクロールは、前記第１内壁面に固着され、
　前記フレームは、前記第２内壁面に固着される、請求項１～４のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機。
　前記フレームは、焼嵌めによって前記シェルの内壁面に固着される、請求項１～５のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機。
　請求項１～６のいずれか一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。