WO2021090423A1

WO2021090423A1 - スクロール圧縮機および冷凍サイクル装置

Info

Publication number: WO2021090423A1
Application number: PCT/JP2019/043588
Authority: WO
Inventors: 友寿松井; 祐司 ▲高▼村; 大輔堀口
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2019-11-07
Filing date: 2019-11-07
Publication date: 2021-05-14
Also published as: JPWO2021090423A1; CN114616394A; JP7191246B2

Abstract

円筒状のシェルと、円盤状の第１基板および第１基板上に設けられた第１渦巻歯を有し、シェルの周側面の内壁に固定される固定スクロールと、第２基板および第２基板上に設けられた第２渦巻歯を有し、第２渦巻歯が第１渦巻歯と噛み合うように配置される揺動スクロールとを備え、固定スクロールの第１基板は、第１渦巻歯が設置される台板本体部と、台板本体部よりもシェルの周側面側に位置し、台板本体部よりも第１渦巻歯の設置側に突出して、シェルと固定されるスクロール固定部とを有するものである。

Description

スクロール圧縮機および冷凍サイクル装置

　この発明は、スクロール圧縮機および冷凍サイクル装置に係るものである。特に、固定スクロールをシェルに固定するスクロール圧縮機に関するものである。

　従来のスクロール圧縮機は、フレームと固定スクロールと揺動スクロールとで圧縮室空間が構成されているものが一般的であった。これに対し、スクロール圧縮機における圧縮室空間を最大限大きくする手段の一つとして、固定スクロールとフレームとを、直接、密閉ケーシングであるシェルに固定する、いわゆる低圧シェルタイプ構造のスクロール圧縮機が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。固定スクロールとフレームとを直接シェルに固定することにより、密閉ケーシングが直接圧縮室空間を形成する壁の一部となる。このため、同じ大きさの密閉ケーシングに収容する場合、固定スクロールがフレームに固定される構造よりも、特許文献１に記載された構造のスクロール圧縮機の方が、大きな渦巻を設計することができる。

国際公開第２０１８／０７８７８７号

　特許文献１に記載された構造のスクロール圧縮機では、メインシェルとなるミドルシェルの内壁に、固定スクロールを焼嵌め固定した後、アッパーシェルをメインシェルに被せ、メインシェルとアッパーシェルとの接続外周部を円周溶接して、シェルを密閉する。ここで、円周溶接される位置に近い部分では、円周溶接時に伝わった溶接熱により、メインシェルが熱膨張する。このため、焼嵌めにより固定スクロールが固定された位置と円周溶接される位置との距離によっては、メインシェルと固定スクロールとの焼嵌め代が著しく減少またはゼロになることがあった。したがって、焼嵌め時には、高精度に、設定された位置にメインシェルと固定されていた固定スクロールが、円周溶接時の溶接熱によって位置がずれてしまうなどの課題があった。

　一方、円周溶接による固定スクロールのずれなどを防止するため、メインシェルと固定スクロールとにおける規定の焼嵌め代をあらかじめ大きく設けることもあった。しかしながら、メインシェルに固定スクロールを焼嵌め固定した後、メインシェルが収縮したときに、固定スクロールに過大な力が作用する。このため、固定スクロールが歪み、固定スクロールに設置された渦巻歯が変形してしまい、圧縮性能が低下するという課題があった。

　この発明は、上記のような課題を解決するため、固定スクロールをシェルに固定することにより生じる固定スクロールの位置ずれおよび歪みを抑えることができるスクロール圧縮機および冷凍サイクル装置を得ることを目的とする。

　この発明に係るスクロール圧縮機は、円筒状のシェルと、円盤状の第１基板および第１基板上に設けられた第１渦巻歯を有し、シェルの周側面の内壁に固定される固定スクロールと、第２基板および第２基板上に設けられた第２渦巻歯を有し、第２渦巻歯が第１渦巻歯と噛み合うように配置される揺動スクロールとを備え、固定スクロールの第１基板は、第１渦巻歯が設置される台板本体部と、台板本体部よりもシェルの周側面側に位置し、台板本体部よりも第１渦巻歯の設置側に突出して、シェルと固定されるスクロール固定部とを有するものである。

　この発明のスクロール圧縮機によれば、固定スクロールの第１基板は、台板本体部よりもシェルの周側面側に位置し、台板本体部よりも第１渦巻歯が設置される側に突出してシェルと固定されるスクロール固定部を有する。このため、固定スクロールとシェルとが直接固定されることで、圧縮室空間を広くすることができる。このとき、スクロール固定部の位置とシェルにおける円周溶接の位置との距離を離すことができるので、固定スクロールとシェルとが固定される位置に伝わる溶接による熱を抑え、固定スクロールの位置ずれを防止することができる。そして、スクロール固定部が台板本体部よりもシェルの周側面側に位置することで、台板本体部がシェルに直接締め付けられずにすむ。このため、台板本体部への締め付けを抑えることができ、第１渦巻歯の変形を緩和することができる。したがって、圧縮室における漏れ隙間を低減し、圧縮性能の向上をはかることができる。

実施の形態１に係るスクロール圧縮機の縦概略断面を示す図である。実施の形態１のスクロール圧縮機における内部構造の概略を示す図である。一般的なスクロール圧縮機における内部構造の概略を示す図である。いわゆるフレーム外壁レスのスクロール圧縮機における内部構造の概略を示す図である。実施の形態２のスクロール圧縮機における内部構造の概略を示す図である。実施の形態２に係るスクロール圧縮機内における揺動スクロールの動きを説明する図である。実施の形態２に係るスクロール圧縮機の第２渦巻歯の巻き終わり部における形状例（その１）を示す図である。実施の形態２に係るスクロール圧縮機の第２渦巻歯の巻き終わり部における形状例（その２）を示す図である。実施の形態３に係る冷凍サイクル装置の構成例を表す図である。

　以下、実施の形態について、図面を参照しつつ、説明する。ここで、以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、以下に記載する実施の形態の全文において共通することとする。また、各図に記載の構成について、その形状、大きさおよび配置などは、範囲内で適宜変更することができる。さらに、明細書全文に示されている構成要素の形態は、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。特に構成要素の組み合わせは、各実施の形態における組み合わせのみに限定するものではなく、他の実施の形態に記載した構成要素を別の実施の形態に適宜、適用することができる。そして、圧力などの高低については、特に絶対的な値との関係で高低が定まっているものではなく、システム、装置などにおける状態、動作などにおいて相対的に定まるものとする。

実施の形態１．
　図１は、実施の形態１に係るスクロール圧縮機の縦概略断面を示す図である。ここで、図１のスクロール圧縮機は、クランクシャフト６の中心軸が地面に対して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。ただし、縦型に限定するものではない。

　実施の形態１のスクロール圧縮機は、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、クランクシャフト６と、ブッシュ７と、給電部８とを備える。以下においては、メインフレーム２を基準として、圧縮機構部３が設けられている側（上側）を一端側Ｕ、駆動機構部４が設けられている側（下側）を他端側Ｌと方向づけて説明する。

　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殻となる筐体である。シェル１は、メインシェル１１と、アッパーシェル１２と、ロアシェル１３とを備える。シェル１は、たとえば、鉄鋼などの金属で構成される。メインシェル１１は、円筒状を呈し、シェル１の側方外周面となる。そして、シェル１の円筒高さ方向の中心が圧縮機構部３と駆動機構部４との間にある。メインシェル１１の側壁には、吸入管１４が溶接などにより接続されている。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内と連通している。

　アッパーシェル１２は、略半球状を呈する第１シェルであり、その側壁の一部がメインシェル１１の上端部において、円周部分に沿って溶接される円周溶接により接続され、メインシェル１１の上側の開口を覆って、シェル１の上側面である蓋となっている。ここで、円周溶接された部分を、円周溶接部１２Ａとする。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ている。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の内部空間と連通している。ロアシェル１３は、略半球状を呈する第２シェルであり、その側壁の一部がメインシェル１１の下端部において、連結シェル１６を介して溶接により接続され、メインシェル１１の下側の開口を覆って、シェル１の下側面となっている。実施の形態１のスクロール圧縮機では、シェル１は、複数のネジ穴を備える固定台１７によって支持されている。固定台１７には、複数のネジ穴が形成されており、それらのネジ穴にネジをねじ込むことによって、スクロール圧縮機を、空気調和装置の室外機の筐体など、他の部材に固定可能になっている。

　メインフレーム２は、空洞が形成された中空な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、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の内壁面に固定されており、その中央にはシェル１の長手方向に沿って収容空間が形成されている。また、吸入ポート２１３は、メインフレーム２に設置される、アッパーシェル１２側とロアシェル１３側に貫通する空間である。吸入ポート２１３は、一つに限らず、複数形成されていてもよい。さらに、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。そして、返油管２３は、収容空間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ための管であり、メインフレーム２に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、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の下部にあるロアシェル１３に貯留されている。潤滑油は、後述するオイルポンプ５２で吸い上げられて、クランクシャフト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パーツ同士の摩耗低減、摺動部の温度調節および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、冷媒溶解性および低温流動性などに優れるとともに、適度な粘度の油が好適である。

　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とを備えたスクロール圧縮機構である。固定スクロール３１は、鋳鉄などの金属を材料とする第１基板３１１と、第１渦巻歯３１２とを備える。第１基板３１１は、円盤状を呈しており、その中央には上下方向に貫通して吐出ポート３１３が形成されている。実施の形態１の第１基板３１１は、台板本体部３１１Ａと、台板本体部３１１Ａの外周側に位置するスクロール固定部３１１Ｂとを有する。台板本体部３１１Ａは、第１渦巻歯３１２が設置される台板の本体部分である。スクロール固定部３１１Ｂは、メインシェル１１の周側面の内壁１１３に、焼嵌めにより取り付けられて固定される部分である。固定スクロール３１は、メインシェル１１の内壁１１３に設けられた段差１１４にスクロール固定部３１１Ｂが係止されて位置決めされた状態で固定される。また、第１渦巻歯３１２は、台板本体部３１１Ａの他端側Ｌの面から突出して渦巻状の壁を形成しており、その先端は他端側Ｌに突出している。実施の形態１における固定スクロール３１については、後にさらに説明する。

　揺動スクロール３２は、アルミニウムなどの金属を材料として有し、第２基板３２１と、第２渦巻歯３２２と、筒状部３２３とを備える。揺動スクロール３２は、メインシェル１１に固定されたメインフレーム２によって支えられる。揺動スクロール３２は、後述するクランクシャフト６の回転により、固定スクロール３１に対して偏心公転運動する。第２基板３２１は、固定スクロール３１と対向する一方の面に第２渦巻歯３２２を有する円盤状の基板である。第２基板３２１は、偏心公転運動により、公転平面を移動する。第２渦巻歯３２２は、第２基板３２１の一方の面から突出して渦巻状の壁を形成しており、その先端は一端側Ｕに突出している。揺動スクロール３２は、第２渦巻歯３２２が固定スクロール３１の第１渦巻歯３１２に噛み合うようにして配置されている。ここで、固定スクロール３１の第１渦巻歯３１２と、揺動スクロール３２の第２渦巻歯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基板３２１の他方の面の略中央から他端側Ｌに突出して形成された円筒状のボスである。また、オルダムリング３３は、揺動スクロール３２が自転することを防止する。

　そして、固定スクロール３１の第１渦巻歯３１２と、揺動スクロール３２の第２渦巻歯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。このため、渦巻の外端側から取り入れた冷媒は、中央側に移動していくことで、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の一端側Ｕの面（以下、背面という）には、吐出孔３５１を有するマフラー３５が設けられている。また、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が設けられている。

　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、たとえば、ＨＦＯ冷媒があり、化学式がＣ_３Ｈ_２Ｆ_４で表されるＨＦＯ１２３４ｙｆ、ＨＦＯ１２３４ｚｅまたはＨＦＯ１２４３ｚｆなどのテトラフルオロプロペンがある。炭素の二重結合を有しないハロゲン化炭化水素としては、たとえば、ＣＨ_２Ｆ_２で表されるＲ３２（ジフルオロメタン）またはＲ４１などが混合された冷媒がある。炭化水素としては、たとえば、自然冷媒であるプロパンまたはプロピレンなどがある。混合物としては、たとえば、ＨＦＯ１２３４ｙｆ、ＨＦＯ１２３４ｚｅまたはＨＦＯ１２４３ｚｆなどに、Ｒ３２またはＲ４１などを混合した混合冷媒がある。

　駆動機構部４は、シェル１内部のメインフレーム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、を備えている。ステータ４１は、たとえば、電磁鋼板を複数積層してなる鉄心に、絶縁層を介して巻線を巻回してなる固定子で、リング状に形成されている。ステータ４１は、焼嵌めなどによりメインシェル１１内部に固定支持されている。ロータ４２は、電磁鋼板を複数積層してなる鉄心の内部に永久磁石を内蔵するとともに、中央に上下方向に貫通する貫通穴を有する円筒状の回転子であり、ステータ４１の内部空間に配置されている。

　サブフレーム５は、金属製のフレームであり、シェル１内部に駆動機構部４の他端側Ｌに設けられている。サブフレーム５は、焼嵌め、または溶接などによってメインシェル１１の他端側Ｌの内周面に固定支持されている。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たボールベアリングであり、中央に上下方向に貫通する孔を有している。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ており、シェル１の油溜めに貯留された潤滑油に少なくとも一部が浸漬するように配置されている。

　クランクシャフト６は、長尺な金属製の棒状部材であり、シェル１の内部に設けられている。クランクシャフト６は、主軸部６１と、偏心軸部６２と、を備えている。主軸部６１は、クランクシャフト６の主要部を構成する軸であり、その中心軸がメインシェル１１の中心軸と一致するように配置されている。主軸部６１は、そ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、その中心軸が主軸部６１の中心軸に対して偏心するように主軸部６１の一端側Ｕに設けられている。主軸部６１には、通油路６３が設けられている。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。

　このクランクシャフト６は、主軸部６１の一端側Ｕがメインフレーム２の主軸受部２２内に挿入され、他端側Ｌがサブフレーム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、ロータ４２は、その外周面がステータ４１の内周面と所定の隙間を保って配置される。また、主軸部６１の一端側Ｕには第１バランサ６４、他端側Ｌには第２バランサ６５が、揺動スクロール３２の搖動によるアンバランスを相殺するために設けられている。

　ブッシュ７は、鉄などの金属からなり、揺動スクロール３２とクランクシャフト６を接続する接続部材である。

　給電部８は、スクロール圧縮機に給電する給電部材であり、シェル１のメインシェル１１の外周面に形成されている。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、有底開口のカバー部材である。給電端子８２は、金属部材からなり、一方がカバー８１の内部に設けられ、他方がシェル１の内部に設けられている。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。

　次に、スクロール圧縮機の動作について説明する。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、これに伴ってクランクシャフト６が回転する。クランクシャフト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た揺動スクロール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。

　揺動スクロール３２の偏心公転運動に伴い、吸入管１４からシェル１の内部に吸入された冷媒は、メインフレーム２の吸入ポート２１３を通って冷媒取込空間３７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しながら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、揺動スクロール３２は自身の遠心力により、ブッシュ７とともに径方向に移動し、第２渦巻歯３２２と第１渦巻歯３１２の側壁面同士が密接する。圧縮された冷媒は、固定スクロール３１の吐出ポート３１３から固定スクロール３１の吐出孔３５１に至り、吐出弁３６に逆らってシェル１の外部に吐出される。圧縮室３４では、吸入管１４からは冷媒が連続的に取り込まれ、吸入→圧縮→吐出を繰り返す。また、ロアシェル１３に貯留されていた潤滑油は、クランクシャフト６の回転によって揚油され、各軸受を潤滑し、ロアシェル１３に返油される。

　図２は、実施の形態１のスクロール圧縮機における内部構造の概略を示す図である。図２は、図１に示す破線内の領域を拡大した概略図である。前述したように、実施の形態１のスクロール圧縮機において、固定スクロール３１の第１基板３１１は、メインシェル１１と固定される部分であるスクロール固定部３１１Ｂを有する。図２に示すように、スクロール固定部３１１Ｂは、台板本体部３１１Ａよりもメインシェル１１の周側面側に位置する。また、スクロール固定部３１１Ｂは、台板本体部３１１Ａよりも、第１渦巻歯の設置側であり、シェル１の円筒高さ方向の中心側である他端側Ｌに突出した位置する。したがって、スクロール固定部３１１Ｂは、台板本体部３１１Ａよりも、揺動スクロール３２の第２基板３２１側に向けて突出している。そして、固定スクロール３１は、スクロール固定部３１１Ｂにおいて、メインシェル１１と固定される。円周溶接部１２Ａの位置とスクロール固定部３１１Ｂの焼嵌め固定位置との距離をＬ１とする。ここで、円周溶接部１２Ａの位置とスクロール固定部３１１Ｂの焼嵌め固定位置との距離Ｌ１は、円周溶接部１２Ａと台板本体部３１１Ａとの距離よりも長い。

　ここで、実施の形態１におけるスクロール圧縮機における組立について説明する。まず、メインシェル１１に、メインフレーム２、圧縮機構部３、駆動機構部４およびサブフレーム５などのシェル１内に搭載される機器を組み込む。このとき、焼嵌め工程において、メインシェル１１に固定スクロール３１を取り付けて、メインシェル１１と固定スクロール３１とを固定する。メインシェル１１に機器を組み込んだ後、アッパーシェル１２とロアシェル１３とを、メインシェル１１に取り付けて、円周溶接工程を行い、スクロール圧縮機内を密閉化する。

　図３は、一般的なスクロール圧縮機における内部構造の概略を示す図である。従来の一般的なスクロール圧縮機では、実施の形態１のスクロール圧縮機とは異なり、メインフレーム２とメインシェル１１とを焼嵌め固定する。アッパーシェル１２とメインシェル１１とを円周溶接する円周溶接工程においては、溶接による入熱によって、メインシェル１１が膨張する。円周溶接部１２Ａの位置と焼嵌め固定位置との距離をＬ２とする。図３に示す一般的なスクロール圧縮機では、円周溶接が行われて熱膨張したメインシェル１１によって、メインフレーム２とメインシェル１１との焼嵌め固定が離れないように、あらかじめ余裕をもった焼嵌め代を設定している。また、図３に示すスクロール圧縮機では、メインフレーム２をメインシェル１１に焼嵌め固定した後に、固定スクロール３１とメインフレーム２とをボルトで締結する。このため、メインシェル１１による締付力は、固定スクロール３１には作用しない。このため、固定スクロール３１は歪まず、圧縮室３４を形成する第１渦巻歯３１２は変形しない。

　図４は、いわゆるフレーム外壁レスのスクロール圧縮機における内部構造の概略を示す図である。図４に示す従来のいわゆるフレーム外壁レス構造のスクロール圧縮機は、実施の形態１のスクロール圧縮機と同様に、固定スクロール３１の第１基板３１１を、直接、メインシェル１１に焼嵌め固定することになる。ただし、図４の構造では、台板本体部３１１Ａが、直接、メインシェル１１に焼嵌め固定される。ここで、いわゆるフレーム外壁レス構造のスクロール圧縮機の場合、図３の一般的なスクロール圧縮機とは異なり、メインシェル１１による熱膨張による締付力は、固定スクロール３１の台板本体部３１１Ａに直接作用する。円周溶接部１２Ａと焼嵌め固定位置との距離をＬ３とすると、距離Ｌ３は、円周溶接部１２Ａの位置と焼嵌め固定位置との距離Ｌ２よりも小さい。このため、焼嵌め位置における、円周溶接によるメインシェル１１の熱膨張量が大きくなる。そこで、あらかじめ焼嵌め代を大きく設定しておく必要がある。このため、メインシェル１１による大きな締付力が直接固定スクロール３１に伝わり、固定スクロール３１の第１渦巻歯３１２が変形しやすくなる。第１渦巻歯３１２が変形すると、第２渦巻歯３２２との噛み合わせが悪くなり、圧縮室３４での冷媒漏れなどによる圧縮ロスが生じる。

　そこで、図２に示すように、台板本体部３１１Ａを、直接、メインシェル１１に固定させず、台板本体部３１１Ａよりも他端側Ｌに突出したスクロール固定部３１１Ｂにおいて、メインシェル１１に固定する。台板本体部３１１Ａよりも他端側Ｌに突出したスクロール固定部３１１Ｂにおいて、メインシェル１１と焼嵌め固定することで、焼嵌め固定位置と円周溶接部１２Ａの円周溶接位置との距離Ｌ１は、距離Ｌ３よりも大きくすることができ、距離を離すことができる。このため、メインシェル１１において、固定スクロール３１とメインシェル１１とが焼嵌め固定された焼嵌め固定位置に伝達される円周溶接の熱が少なく、焼嵌め固定位置のメインシェル１１の熱膨張量も少なくなる。したがって、円周溶接位置と焼嵌め固定位置とが近い、図４に示す構造よりも、固定スクロール３１とメインシェル１１との焼嵌め代を小さくすることができる。

　また、台板本体部３１１Ａよりも外周側に位置するスクロール固定部３１１Ｂにおいて、固定スクロール３１とメインシェル１１とを固定することで、台板本体部３１１Ａの外周面とメインシェル１１の周側面内側との間には、隙間となる空間ができる。このため、スクロール固定部３１１Ｂが柔構造の役割を果たし、メインシェル１１の熱膨張による締付力を吸収する。したがって、台板本体部３１１Ａは、熱膨張したメインシェル１１による歪みが緩和される。このため、固定スクロール３１の第１渦巻歯３１２の変形を抑制することができ、圧縮ロスを低減することができる。

　ここで、スクロール固定部３１１Ｂによる柔構造の効果は、円筒形のシェル１の高さ方向において、スクロール固定部３１１Ｂが、台板本体部３１１Ａの位置よりも下方に位置する方が大きくなる。これは、固定スクロール３１の第１基板３１１の円盤中心からメインシェル１１の周側面方向に台板本体部３１１Ａを投影したときに、台板本体部３１１Ａが投影された位置とスクロール固定部３１１Ｂの位置とが重ならないことを示す。

　以上のように、実施の形態１のスクロール圧縮機では、固定スクロール３１の第１基板３１１は、台板本体部３１１Ａよりも外周側で、メインシェル１１の中心方向に突出したスクロール固定部３１１Ｂを有する。そして、スクロール固定部３１１Ｂにおいて、固定スクロール３１とメインシェル１１とが固定される。いわゆるフレーム外壁レス構造により、固定スクロール３１とメインシェル１１とが直接固定されることで、圧縮室空間を広くすることができる。また、スクロール固定部３１１Ｂの位置とシェル１において円周溶接が行われる円周溶接部１２Ａの位置との距離を離すことで、固定スクロール３１とメインシェル１１とが固定される位置に伝わる溶接熱を抑えることができる。このため、固定スクロール３１の位置ずれを防止することができる。そして、スクロール固定部３１１Ｂが台板本体部３１１Ａよりもシェル１の中心方向に突出しているため、メインシェル１１による締め付けによる台板本体部３１１Ａへの圧力を抑えることができ、第１渦巻歯３１２の歪みを緩和することができる。このため、圧縮室３４における漏れ隙間を低減し、圧縮性能の向上をはかることができる。そして、固定スクロール３１の中心から外周方向に台板本体部３１１Ａを投影したときに、スクロール固定部３１１Ｂが、台板本体部３１１Ａが投影された位置と重ならない位置にあることで、台板本体部３１１Ａへの圧力を、より効果的に抑えることができる。

実施の形態２．
　図５は、実施の形態２のスクロール圧縮機における内部構造の概略を示す図である。実施の形態１において、台板本体部３１１Ａよりも他端側Ｌに突出したスクロール固定部３１１Ｂを有する固定スクロール３１について説明した。スクロール固定部３１１Ｂが他端側Ｌに突出することで、スクロール固定部３１１Ｂが揺動スクロール３２の回転を阻害し、圧縮室３４の拡大が制限される可能性がある。そこで、実施の形態２のスクロール圧縮機は、スクロール固定部３１１Ｂと揺動スクロール３２が有する第２渦巻歯３２２とが接触するなどして、揺動スクロール３２の動きに干渉しない構造を有する。このため、図５のスクロール圧縮機では、第２渦巻歯３２２の渦巻の外周側端部となる巻き終わり部３２２Ａを段形状に形成する。

　図６は、実施の形態２に係るスクロール圧縮機内における揺動スクロールの動きを説明する図である。図６（ａ）は、いわゆるフレーム外壁レス構造のスクロール圧縮機について、メインシェル１１内における第２渦巻歯３２２の位置を表す。また、図６（ｂ）は、第２渦巻歯３２２とスクロール固定部３１１Ｂとの位置関係を表す。図６（ｂ）は、揺動スクロール３２の台板が回転する公転平面に対して、固定スクロール３１のスクロール固定部３１１Ｂを投影したものである。

　図６（ａ）に示すように、第２渦巻歯３２２の巻き終わり部３２２Ａは、揺動スクロール３２の外径に近いところに位置する。また、いわゆるフレーム外壁レス構造のスクロール圧縮機では、揺動スクロール３２の動きは、メインフレーム２などに妨げられないので、揺動スクロール３２の可動範囲は、メインシェル１１の内壁１１３まで到る。そして、図６（ａ）（ｉｉｉ）に示す揺動スクロール３２の位置において、第２渦巻歯３２２の巻き終わり部３２２Ａとメインシェル１１とが接近する。

　また、固定スクロール３１がスクロール固定部３１１Ｂを有する場合、図６（ｂ）に示すように、メインシェル１１よりも内側にスクロール固定部３１１Ｂが位置する。そして、揺動スクロール３２が移動する公転平面に固定スクロール３１のスクロール固定部３１１Ｂを投影したときに、クランクシャフト６が回転して揺動スクロール３２が偏心公転運動したときの巻き終わり部３２２Ａの軌跡が、投影形状と少なくとも１か所以上で重なる。このため、図６（ｂ）（ｉｉｉ）に示す揺動スクロール３２の位置において、第２渦巻歯３２２の巻き終わり部３２２Ａとスクロール固定部３１１Ｂとが接触する。

　ここで、圧縮室３４の壁となる揺動スクロール３２の第２渦巻歯３２２のうち、巻き終わり部３２２Ａの外向面は、低圧の冷媒雰囲気に面しており、圧縮には寄与しない。したがって、巻き終わり部３２２Ａは、内向面に発生する荷重に対して強度を確保することができていれば、形状の自由度は高い。

　そこで、図５および図６（ｂ）に示すように、第２渦巻歯３２２の巻き終わり部３２２Ａの外向面側を、スクロール固定部３１１Ｂとの接触を避けるため、少なくとも１段以上の段差形状または逃がし形状とする。

　図７および図８は、実施の形態２に係るスクロール圧縮機の第２渦巻歯の巻き終わり部における形状例を示す図である。図７は、第２渦巻歯３２２の巻き終わり部３２２Ａにおける歯厚を他の部分よりも薄くした形状である。また、図８は、第２渦巻歯３２２の巻き終わり部３２２Ａの外向面が斜面となったテーパ形状にしたものである。ここで、図７（ａ）および図８（ａ）は、アッパーシェル１２側から揺動スクロール３２を見た図を表す。また、図７（ｂ）および図８（ｂ）は、図７（ａ）に示す矢印Ａ側から巻き終わり部３２２Ａを見たときのスクロール固定部３１１Ｂとの関係を示す。

　ここで、所定の圧縮室空間を設計するにあたり、図７および図８に示すような、第２渦巻歯３２２の巻き終わり部３２２Ａの形状を、あらかじめ考慮する必要は特にない。圧縮室空間を設計する際、第２渦巻歯３２２の設計を自由に行った後、追加工などを行って、巻き終わり部３２２Ａにおいて、スクロール固定部３１１Ｂと接触する部分の歯を切削などすることで、製作することができる。

　以上のように、実施の形態２のスクロール圧縮機によれば、第２渦巻歯３２２の巻き終わり部３２２Ａの外向面側を、少なくとも１段以上の段差形状または逃がし形状とする。このため、揺動スクロール３２が回転したときに、第２渦巻歯３２２の巻き終わり部３２２Ａと固定スクロール３１のスクロール固定部３１１Ｂとが接触せず、スクロール固定部３１１Ｂが揺動スクロール３２の動きに干渉することを防止できる。このため、実施の形態２のスクロール圧縮機は、実施の形態１の圧縮室３４に関する効果に加え、さらに、スクロール固定部３１１Ｂがない、いわゆるフレーム外壁レス構造のスクロール圧縮機における圧縮室空間と同等の空間で圧縮動作を行うことができる。

実施の形態３．
　図９は、実施の形態３に係る冷凍サイクル装置の構成例を表す図である。ここで、図９では、冷凍サイクル装置として空気調和装置を示している。図９の空気調和装置は、室外機１００と室内機２００とをガス冷媒配管３００、液冷媒配管４００により配管接続し、冷媒を循環させる冷媒回路を構成する。室外機１００は、実施の形態１および実施の形態２において説明したスクロール圧縮機を、圧縮機１０１として有する。また、室外機１００は、四方弁１０２、室外熱交換器１０３、膨張弁１０４および室外送風機１０５を有する。また、室内機２００は、室内熱交換器２０１を有する。

　圧縮機１０１は、吸入した冷媒を圧縮して吐出する。ここで、特に限定するものではないが、圧縮機１０１を、たとえば、インバータ回路などにより、運転周波数を任意に変化できるようにしてもよい。四方弁１０２は、冷房運転時と暖房運転時とによって冷媒の流れを切り換える弁である。

　室外熱交換器１０３は、冷媒と空気（室外の空気）との熱交換を行う。たとえば、暖房運転時においては蒸発器として機能し、冷媒を蒸発させ、気化させる。また、冷房運転時においては凝縮器として機能し、冷媒を凝縮して液化させる。また、室外送風機１０５は、室外熱交換器１０３に室外の空気を送り込み、室外の空気と冷媒との熱交換を促す。

　減圧装置となる絞り装置などの膨張弁１０４は冷媒を減圧して膨張させるものである。たとえば電子式膨張弁などで構成した場合には、制御装置（図示せず）などの指示に基づいて開度調整を行う。室内熱交換器２０１は、たとえば空調対象となる空気と冷媒との熱交換を行う。暖房運転時においては凝縮器として機能し、冷媒を凝縮して液化させる。また、冷房運転時においては蒸発器として機能し、冷媒を蒸発させ、気化させる。室内送風機２０２は、空調対象となる空気を室内熱交換器２０１に送り込み、その空気と冷媒との熱交換を促す。

　以上のように、実施の形態３の冷凍サイクル装置によれば、実施の形態１および実施の形態２で説明した圧縮機１０１を機器として有しているので、圧縮ロスが少なく、装置全体として効率のよい運転を行うことができる。

　上述した実施の形態１～実施の形態３においては、圧縮機１０１が冷媒を圧縮するものとして説明したが、これに限定するものではない。空気など、他の流体を圧縮する圧縮機とすることができる。

　上述の実施の形態３では空気調和装置を例にした冷凍サイクル装置について説明したが、たとえば、冷凍装置、給湯装置などにも用いることができる。

　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　クランクシャフト、７　ブッシュ、８　給電部、１１　メインシェル、１２　アッパーシェル、１２Ａ　円周溶接部、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、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、８１　カバー、８２　給電端子、８３　配線、１００　室外機、１０１　圧縮機、１０２　四方弁、１０３　室外熱交換器、１０４　膨張弁、１０５　室外送風機、１１３　内壁、１１４　段差、２００　室内機、２０１　室内熱交換器、２０２　室内送風機、２１１　収容空間、２１３　吸入ポート、３００　ガス冷媒配管、３１１　第１基板、３１１Ａ　台板本体部、３１１Ｂ　スクロール固定部、３１２　第１渦巻歯、３１３　吐出ポート、３２１　第２基板、３２２　第２渦巻歯、３２２Ａ　巻き終わり部、３２３　筒状部、３５１　吐出孔、４００　液冷媒配管。

Claims

　円筒状のシェルと、
　円盤状の第１基板および前記第１基板上に設けられた第１渦巻歯を有し、前記シェルの周側面の内壁に固定される固定スクロールと、
　第２基板および前記第２基板上に設けられた第２渦巻歯を有し、前記第２渦巻歯が前記第１渦巻歯と噛み合うように配置される揺動スクロールとを備え、
　前記固定スクロールの前記第１基板は、
　前記第１渦巻歯が設置される台板本体部と、
　前記台板本体部よりも前記シェルの前記周側面側に位置し、前記台板本体部よりも前記第１渦巻歯の設置側に突出して、前記シェルと固定されるスクロール固定部と
を有するスクロール圧縮機。
　前記固定スクロールと前記シェルとが、前記台板本体部が前記第１基板の前記円盤中心から前記シェルの前記周側面方向に投影されたときの位置と重ならない位置で固定される請求項１に記載のスクロール圧縮機。
　台板本体部の外周面と前記シェルの前記周側面の内側との間に隙間を有する請求項１または請求項２に記載のスクロール圧縮機。
　前記シェルにおける前記周側面と上側面との溶接位置と、前記スクロール固定部と前記シェルとが固定された位置との距離は、前記溶接位置と前記台板本体部との距離より長い請求項１～請求項３のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機。
　前記揺動スクロールの前記第２渦巻歯は、渦巻の外周側端部となる巻き終わり部における歯の厚さが、他の部分における前記歯の厚さよりも薄い請求項１～請求項４のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機。
　前記揺動スクロールの前記第２渦巻歯は、渦巻の外周側端部となる巻き終わり部における歯の外向面側が段形状である請求項１～請求項５のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機。
　前記揺動スクロールの前記第２渦巻歯は、渦巻の外周側端部となる巻き終わり部における歯の外向面側が斜面になったテーパ形状である請求項１～請求項５のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機。
　前記揺動スクロールの公転平面に対して前記固定スクロールの前記スクロール固定部を投影した形状と、前記揺動スクロールが偏心公転運動したときの前記第２渦巻歯の渦巻の外周側端部となる巻き終わり部における軌跡とが、少なくとも１か所以上で重なる請求項６または請求項７に記載のスクロール圧縮機。
　請求項１～請求項８のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機、凝縮器、減圧装置および蒸発器が配管接続され、冷媒の循環が行われる冷媒回路を有する冷凍サイクル装置。