JP5789581B2 - スクロール型圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は気体等を圧縮する圧縮機に係り、特に冷凍機や給湯機、空調機器等に用いられる熱交換用の冷媒ガスを圧縮するスクロール型圧縮機に関するものである。

容積型圧縮機には種々の形式の圧縮機が提案されているが、熱交換用の冷媒ガスを使用する冷凍機や給湯機、空調機器等においてはスクロール型圧縮機が多く採用されている。スクロール型圧縮機は一対の略同一形状の渦巻き体（スクロール）を使用し、一方を固定して他方を相対的に旋回運動させることにより、一対の渦巻き体によって形成される圧縮室の容積を外周から内周に向かって小さくしていくことで冷媒ガスを圧縮するものである。この圧縮機の特徴は部品点数が少ないことや、インバータによる可変速制御に適する回転数-トルク特性を備えていることである。

ところで、この種のスクロール型圧縮機においては構成を簡略化するために、固定スクロールの吐出口に設けられる吐出弁を省略した構成のものが提案され、また実際に実用化されている。このような吐出弁を省略したスクロール型圧縮機では、吐出弁のデッドボリュームやバルブ径の増大に伴うバルブ強度も考慮する必要が無くなることから、吐出口の穴径は流路抵抗を低減するため、設計上の観点から可能な限り大きくすることが一般的な設計指針となり、自ずと固定スクロールの固定ラップと旋回スクロールの旋回ラップとで間で形成される溝幅に近い大きさの穴径となっている。

一方、固定スクロールの吐出口が設けられる鏡板に上述したような大きな穴径の吐出口を開けると、吐出口の周囲には鏡板の変形に伴って応力の集中が発生して固定スクロールの鏡板の信頼性低下を招くこととなる。

このため、固定スクロールの鏡板の信頼性を確保するためには、吐出口周囲の強度を上げる必要があり、固定ラップが密集して立設している固定ラップ中央近傍、つまり、固定ラップ内線側の中央寄りに吐出口を設ける必要がある。しかしながら、このようにすると吐出工程時に吐出口が旋回ラップ外線側の背中から出てくるためには旋回スクロールをかなり旋回しなければならなくなり、流路抵抗による圧力損失が大きくなって性能低下が起こるようになる。

このような流路抵抗による性能低下を改善するために、例えば特開平１０−１６９５７４号公報（特許文献１）には簡単な構成で吐出工程時の圧力損失を低減する技術が提案されている。

特許文献１に記載のスクロール型圧縮機は、上述したように冷媒ガスが吸込口から吸込室へ流入され、旋回スクロールの旋回運動によって旋回スクロールと固定スクロールの間で形成される圧縮室で冷媒ガスが外周側から中央側へ圧縮されながら移送されて吐出口から吐出されるものである。そして、固定スクロールの中央付近に形成した吐出口の近傍に冷媒ガスが流れることができる段差部を設けることで、旋回スクロールの外線側圧縮室の最小密閉空間形成後の吐出行程時に流路抵抗を低減するようにしている。このように特許文献１に記載のスクロール型圧縮機においては、吐出行程時の流路抵抗を低減するために吐出口に連通する段差部を設け、これによって吐出工程時の圧力損失を低減して効率向上を図っている。

特開平１０−１６９５７４号公報

ところで、特許文献１の構成では流路抵抗を抑制することはできるが、本発明者等の検証によると以下のような新たな課題を有していることが判明した。

特許文献１の構成では、吐出口に連通する段差部は階段状の平面凹部として吐出口の中心軸線に対して直交する形態で形成されている。このために、段差部の形成部が直交していること、段差部と吐出口の間が直交していること等の理由で、段差部の形成部と吐出口との間で応力の集中が発生し易い形状となっている。

したがって、吐出工程における冷媒ガスの圧力によって固定スクロールに変形を発生し、固定スクロールの鏡板における性能上の信頼性が低くなるという現象が生じた。例えば、この種のスクロール型圧縮機の固定スクロールと旋回スクロールの各ラップの寸法精度や位置精度はミクロンオーダーで管理されている。したがって、固定スクロールの鏡板が変形すると、極端な場合では固定スクロールのラップと旋回スクロールのラップとが接触するようになって性能を大きく低下するといった現象が発生することが判明した。

本発明の目的は、固定スクロールの鏡板に設けた流路抵抗低減用の凹部に基づく鏡板の変形を抑制することで信頼性を向上したスクロール型圧縮機を提供することにある。

本発明の特徴は、固定スクロールの内側表面から固定スクロールに形成した吐出口に向かって傾斜する傾斜面を有し、その傾斜面を円錐によって形成される側面の形状に形成した傾斜凹部を固定スクロールの吐出口に隣接して設けた、ところにある。

本発明によれば、固定スクロールの内側表面と吐出口とが円錐によって形成される側面の形状に形成した傾斜面で接続されているため、その接続部分が直角より角度が大きい形状となって応力の集中を緩和でき、冷媒ガスの圧力による固定スクロールの変形を抑制することが可能となるものである。

本発明の一実施形態になる圧縮機部を備えたスクロール型圧縮機の縦断面図である。 図１に示す圧縮機部の固定スクロール内線と旋回スクロール外線によって最小密閉空間が形成された状態を示す断面図である。 図２の吐出口近傍を拡大した拡大図である。 図３に示すＡ−Ａ線で断面した固定スクロールの部分的な断面図である。 本発明の他の実施形態で吐出口の変形例を示し、図２に対応する吐出口近傍を拡大した拡大図である。 図３にある拡大図を立体的に示したもので、旋回スクロールを省略した斜視図である。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されることなく、本発明の技術的な概念の中で種々の変形例や応用例をもその範囲に含むものである。

まず、図１乃至図４を参照しながら本発明が適用されるスクロール型圧縮機の基本的な構成と、本発明の一実施形態の構成について説明する。

まず、スクロール型圧縮機の全体的な構成について図１を参照しながら説明する。図１はスクロール型圧縮機の縦断面図である。スクロール型圧縮機は、例えば冷凍機や給湯機、空調機器等の熱交換用の冷媒ガスを圧縮する圧縮機として用いられている。

図１において、参照番号１は密閉容器、参照番号２は圧縮機構部、参照番号３は旋回スクロール、参照番号３ａは旋回スクロール３の渦巻状のラップ、参照番号３ｂは旋回スクロール３の鏡板、参照番号４は固定スクロール、参照番号４ａは固定スクロール４の渦巻状のラップ、参照番号４ｂは固定スクロール４の鏡板、参照番号５はクランク軸、参照番号６は固定スクロール４とクランク軸５を回転させる軸受を具備するフレーム、参照番号７はロータ１５、ステータ１６よりなる電動機部、参照番号８は旋回スクロールの自転を阻止し旋回運動させるための自転阻止部材に係るオルダムリング、参照番号１２はターミナル、参照番号１４は冷媒ガスの吸込管であり、以上がスクロール型圧縮機の基本的な構成要素である。

そして、スクロール型圧縮機は、密閉容器１内に圧縮機構部２と電動機部７とがクランク軸５を介して連結して収納されるようにして構成されている。圧縮機構部２は固定スクロール４、旋回スクロール３、フレーム６、クランク軸５、オルダムリング８を主要構成要素としている。

固定スクロール４は鏡板４ｂと、この鏡板４ｂ上に軸方向に直立して形成した渦巻状の固定スクロールラップ（以下、ラップという）４ａとを有している。固定スクロール４はボルトによりフレーム６の上側に締結されて固定されている。フレーム６の外周部は密閉容器１に固定されており、フレーム６の中央部にはクランク軸５の回転を受ける軸受６ａが具備されている。

固定スクロール４の外周部には吸込口４ｃが設けられている。この吸込口４ｃは鏡板４ｂの上面（反ラップ面）から垂直に延びるように形成されている。吸込口４ｃの上部には外部サイクルに接続する吸込管１４が圧入されている。また、吸込口４ｃには、逆止弁１９が吸込口４ｃの延びる方向に移動可能に配置されている。逆止弁１９はスプリング２０により背面から押圧され、吸込管１４の端部に当接可能になっている。固定スクロール４の中央部には吐出口４ｄおよび傾斜凹部４eが形成されている。ここで、本実施形態ではこの傾斜凹部４eを形成したことが大きな特徴となっており、この部分については後で詳細に説明する。

旋回スクロール３は、鏡板３ｂと、この鏡板３ｂ上に軸方向に直立して形成した渦巻状の旋回スクロールラップ（以下、ラップという）３ａとを有している。旋回スクロール３は固定スクロール４に対して旋回運動するように設置されている。旋回スクロール３の旋回運動は自転阻止部材であるオルダムリング８により自転することなく公転されるようになっている。

図２に示されるように、圧縮機構部２は渦巻状のラップ３ａ、４ａをそれぞれ内側にして噛み合わせた旋回スクロール３及び固定旋回スクロール４により圧縮室９及び吸込室１０を形成する。固定スクロール４の吸込口４ｃはこの吸込室１０に連通されるように構成されている。

電動機部７は、ステータ１６及びロータ１５からなっている。ステータ１６は密閉容器１内に焼き嵌めや溶接などにより固定されており、ロータ９は、ステータ１６内に回転可能に配置され、クランク軸５を圧入などにより固定している。電動機部７にはターミナル１２を通して電力が供給される。電動機部７は図示しないインバータ装置から電力が供給されるようになっており、電力はインバータ装置によって制御（例えばＰＷＭ制御）されている。したがって、圧縮機部２は電動機部７によって可変速に回転が制御されて冷媒ガスの流量も調整される。

次に、スクロール型圧縮機の圧縮動作について説明する。図１及び図２において、電動機部７のロータ１５はステータ１６が発生する回転磁界により回転力が与えられて回転する。ロータ１５に固定されたクランク軸５はロータ１５の回転に伴い回転動作を行う。クランク軸５に連結された旋回スクロール３はオルダムリング８の作用により自転することなく旋回運動（公転）する。旋回スクロール３の旋回運動により内部の圧力が下がって逆止弁１９が吸込口４ｃを開き、外部の冷凍サイクルより冷媒ガスが吸込管１４を介して圧縮機構部２に吸い込まれる。

吸込まれた冷媒ガスは吸込口４ｃを通って固定スクロール４の吸込み室１０から圧縮室９に至り、旋回スクロール３のラップ３ａと固定スクロール４のラップ４ａとで形成される圧縮室９で徐々に圧縮された後、吐出口４ｄから密閉容器１の中に放出される。放出された冷媒ガスは電動機部７を冷却して吐出パイプ１７から外部の冷凍サイクルへ供給される。

次に、本実施形態になる圧縮機構部２の詳細な構成を図２乃至図４を参照しながら説明する。

図２は図１のスクロール型圧縮機の旋回スクロール３と固定スクロール４の各ラップ３a、４aを互いに噛み合わせた状態の断面図であり、固定スクロール内線側と旋回スクロール外線側によって最小密閉空間９ａとなる圧縮室が形成されており、この状態が吐出開始状態を示している。図３は図２の固定スクロール中央部の拡大図、図４は図３の旋回スクロールを除いた固定スクロールのＡ−Ａ線で示す部分の断面図である。

図２及び図３に示すように、旋回スクロール３のラップ３ａの旋回ラップ外線３３ａと、固定スクロール４のラップ４ａの固定ラップ内線４４ｂで形成された最小密閉空間９ａにおいては、吸込口４ｃから流入された冷媒ガスが旋回スクロール３の旋回運動によって圧縮された状態となり吐出口４ｄから密閉容器１の中に放出される。また、同様に旋回ラップ内線３３ｂと固定ラップ外線４４ａで形成された図示しない最小密閉空間においても、吸込口４ｃから流入された冷媒ガスが旋回スクロール３の旋回運動によって圧縮された状態となり、交互に吐出口４ｄから密閉容器１の中に放出される。

吐出口４ｄの穴径は、吐出時の冷媒ガスによる流路抵抗が少なくなるように出来る限り大きく設計したいが、加工の制約から各ラップ３ａおよび４ａの溝幅に近い穴径となる。また、圧縮運転による過大な圧力に基づく固定スクロール４の鏡板４ｂの変形を抑制するため、図３にあるように、渦巻状のラップ４ａを密集して立設することで剛性を高くしている固定ラップ内線４４ｂ近傍に吐出口４ｄの開口面の一部が隣接することになる。

図３、図４及び図６に示すように、吐出口４ｄの近傍には傾斜凹部４ｅが設けられている。傾斜凹部４ｅは固定スクロール４の内側表面である固定ラップ歯底面４４ｃから吐出口４ｄに向かって傾斜する傾斜面を有し、この傾斜面は吐出口４ｄから見て円錐の側面の一部で凹むように構成されている。したがって、傾斜面の表面は円弧状にえぐられた形状となっている。具体的には図６に示す斜視図のような形状に形成されている。

ここで、本実施例においては図４にある傾斜凹部４ｅの傾斜面と吐出口４ｄの中心軸とのなす角度、言い換えれば、傾斜面と固定ラップ歯底面４４ｃとで形成される角度は４５°以下に設定されている。このようにすることで、傾斜面と固定ラップ歯底面４４ｃとで形成される接続部分の角度αを大きくでき、応力の集中を抑制することが期待できるようになる。

また、図６からわかるように、傾斜凹部４ｅが円錐状の傾斜面であるため、固定ラップ歯底面４４ｃに形成された傾斜凹部４ｅの円弧形成部４ｆは円形の円弧に形成され、吐出口４ｄに形成された傾斜凹部４ｅの円弧形成部４ｉは円錐の側面を切り取った吐出口４ｄ周囲形状に沿ったＵ字状となっている。そして、傾斜面の深さＤと固定ラップ歯底面４４ｃ上の傾斜面の長さＬは設計的に適切な値に決められるが、これはスクロール型圧縮機の仕様によって適宜変更される。

また、本実施例においては、傾斜凹部４ｅを形成した時の固定ラップ歯底面４４ｃの平面上に形成された円弧形成部４ｆの円弧径、つまり傾斜凹部４ｅの傾斜面を形成するための仮想の円錐の底面の直径は吐出口４ｄの直径よりも短い長さとなっている。このように吐出口４ｄより小さくした理由は旋回スクロール３及び固定スクロール４の各ラップ３ａ、４ａが最も近接した時の溝幅に合わせるためである。そして、傾斜凹部４ｅを形成するための傾斜凹部４eの中心軸４ｇ（円錐の中心軸）は吐出口４ｄの円弧内に位置し、且つ、吐出口４ｄの中心軸４ｈの軸線とは一致しない位置、つまり吐出口４ｄの中心軸４ｈの軸線からずらされて略平行に位置するように構成されている。ここで、傾斜凹部４eの中心軸４ｇ（円錐の中心軸）が吐出口４ｄの外側に位置してはならない理由は、傾斜面の中心軸４ｇが吐出口４ｄの外側に位置すると、傾斜凹部４eの円錐の頂点形状に沿ったＶ形状の斜面が吐出口４eの外側に形成され、吐出口４ｄの冷媒ガスの進行方向に向かうに傾斜面とならないからである。

また、傾斜凹部４ｅの中心軸４ｇは本実施例においては図にあるように、固定スクロール４のラップ４ａと吐出口４ｄが近接する領域と吐出口４ｄの中心軸４ｈを結ぶ線を延長した領域上で、上記した条件を満足する部分に位置する。図３では、ラップ４ａの内線４４ｂと吐出口４ｄがほぼ重なる点と吐出口４ｄの中心軸４ｈを結ぶ線を延長した延長線（Ａ-Ａ線に該当）で上記した条件を満足する部分に位置するようになっている。

本実施例では上述したような条件で傾斜凹部４eが形成されているが、基本的な考え方は以下の通りである。

まず、傾斜凹部４eの傾斜面と固定ラップ歯底面４４ｃ及び吐出口４ｄとの接続部分であるが、傾斜凹部４eの傾斜面と固定ラップ歯底面４４ｃ及び吐出口４ｄとの接続の角度が直角以上の角度を形成するようにすれば良いものである。したがって、場合によっては円弧形成部４ｆの円弧径を吐出口４ｄの径よりも大きくしても差し支えないものである。要は固定ラップ歯底面４４ｃ及び吐出口４ｄに接続される傾斜凹部４ｅが円錐の外側面を形成するような形状であれば良いものである。

次に、傾斜凹部４eの形成位置であるが、本実施例では上述した位置に形成しているが、要は旋回スクロール３のラップ３ａの旋回ラップ外線３３ａと、固定スクロール４のラップ４ａの固定ラップ内線４４ｂで形成された最小密閉空間９ａを形成した状態で旋回ラップ外線３３ａよりも吐出口４ｄ寄りにあって、吐出口４ｄと連通する位置に設けていればよいものである。このようにする理由は、旋回スクロール３のラップ３aを越えて傾斜凹部４eが延びていると冷媒ガスが漏れてしまうからであり、これを防止するために上記した条件を設定している。

また、本実施例においてはこの傾斜凹部４ｅは所定角度の円錐形状のドリルによって形成されている。このようにドリルを使用して傾斜凹部４ｅと吐出口４ｄを形成する場合は、最初に傾斜凹部４ｅを形成し、次に吐出口４ｄを形成するのが望ましい。その理由は吐出口４ｄを先に形成した後に傾斜凹部４ｅを形成するドリルを差し込むと、ドリルが機械的な抵抗がない吐出口４ｄ側に逃げてしまい、良好な形状の傾斜凹部４ｅを作れなくなる恐れがあるからである。但し、吐出口４ｄ側にドリルが逃げても問題ない場合は、これに限られずに順序を逆にしても差し支えないものである。

このような構成になる圧縮機構部において、圧縮運転による過大な冷媒ガスの圧力によって生じる固定スクロール４の鏡板４ｂの変形による応力は、固定ラップ歯底面４４ｃ及び吐出口４ｄと傾斜凹部４ｅの境界部分になる円弧状の接続部に発生する。しかしながら、固定ラップ歯底面４４ｃ及び吐出口４ｄと傾斜凹部４ｅとが円弧状の接続部によって接続される構造とされているため、その接続部での角度が直角より大きくなっている。このため、特許文献１にあるような階段状の段差部に比較して大幅に鏡板４ｂの変形を抑制でき、信頼性の高いスクロール型圧縮機を得ることができる。

つまり、吐出口４ｄと固定ラップ歯底面４４ｃの間は傾斜凹部４ｅの円錐の側面を形成する傾斜面で接続されている。このため、固定ラップ歯底面４４ｃ及び吐出口４ｄと傾斜凹部４ｅの傾斜面はその接続部で円弧を描くようにして接続されている。したがって、固定ラップ歯底面４４ｃ及び吐出口４ｄと傾斜凹部４ｅの接続部は直角より大きい角度をもって形成されるようになり、応力の集中を緩和することができるようになる。これによって、特許文献１にあるような階段状の段差部に比較して大幅に鏡板４ｂの変形を抑制でき、信頼性の高いスクロール型圧縮機を得ることができる。

また、特許文献１では固定スクロールの鏡板に階段状の平面に構成された段差部を形成しているため、鏡板の厚さも階段状に薄くなっている。これに対して本実施形態になる鏡板４ｂは傾斜凹部４ｅによって傾斜して接続されているため、この部分での強度を特許文献１の構成に比べて高めることができる。

また、傾斜凹部４ｅが傾斜しているため冷媒ガスが円滑に流れることによって流路抵抗を少なくすることができる。従来の様な構成では段部を形成しているので冷媒ガスが屈曲して流れるため流路抵抗が大きくなる恐れがあるからである。

更に、本実施形態のスクロール型圧縮機によれば、簡単な構成により、年間を通して性能が要求される複数の圧力条件で固定スクロール４の鏡板４ｂの変形を抑制することで、渦巻状のラップ４ａの変形も抑制できる。これによって、渦巻状のラップ４ａの漏れ損失及び摺動損失の増大を抑制でき、性能を大幅に向上することができる。特に、年間を通しての効率向上幅を大きくすることができる。

また、本実施例では、吐出口４ｄの中心軸４ｈと傾斜凹部４ｅの傾斜凹部中心軸４ｇは一致しない、すなわち、吐出口４ｄの吐出口中心軸４ｈと傾斜凹部４ｅの傾斜凹部中心軸４ｇは平行にずらされている。しかしながら、何れかの中心軸が傾き、中心軸同士が平行にならなくても実質的に円錐の側面を形成できるのであれば同様の効果が得られるものである。

また、特許文献１においては、段差部の形状が吐出口の穴径よりも過大に大きくなっており、吐出口と段差部の加工後に形成される両者の接続面に応力が集中し易い角部が多く存在するようになる。このため、圧縮運転により生じる冷媒ガスの圧力による固定スクロールの変形に伴い、広い範囲の角部に応力の集中が発生して鏡板の信頼性低下につながる問題があった。これに対して、本実施形態によれば吐出口４ｄに比べて傾斜凹部４ｅを形成する円弧形成部４ｆが小さく形成されているため、上記した接続部の形成範囲が少なくなって応力の集中する範囲が小さくなり、特許文献１に比べて信頼性の低下を低減することができる。

このため、固定スクロール４の鏡板４ｂの変形が少なくなって、固定スクロールのラップ自身も変形が少なくなり、この変形によるラップ間の漏れ損失及び摺動損失を低減でき、圧縮機部の性能が低下することを抑止することができる。

更に、近年、ヒートポンプ給湯機等で使用されている二酸化炭素冷媒はルームエアコン用Ｒ４１０Ａ冷媒に比べて３倍もの高圧力となり、固定スクロール４の鏡板４ｂの変形を抑制することが必須である。また、近年の材料価格の高騰に対する対策として、素材そのものを少なく使用することが要請されている。本実施形態になる構成によれば吐出口４ｄ付近の圧力損失を低減すると共に、固定スクロールの鏡板４ｂの変形をも低減できて信頼性を向上することができる。これらのことから、結果的に材料の使用量を押さえることにもつながるようになる。つまり、特許文献１では段差部の存在によって強度が低下するので鏡板の厚さを厚くして対応することが必要となって材料の使用量が増えるが、本実施形態の構造によれば同じ強度を得るとすると鏡板の厚さを薄くできるからである。

尚、本実施形態では、縦置のスクロール型圧縮機で説明したが、横置のスクロール型圧縮機でも同様の効果が得られる。更に、本発明は、ヒートポンプ給湯機、ルームエアコンや冷蔵・冷凍装置用のスクロール型圧縮機にも適用できるものである。

次に、本発明の他の実施形態になるスクロール型圧縮機について図５を用いて説明する。尚、図３に説明した実施形態と同じ参照番号は同一の構成部品、或いは同様の機能を有する構成部品を示している。

尚、本実施形態おいても実施例１で述べたように、傾斜凹部４eに関する基本的な考え方は同様である。

すなわち、傾斜凹部４eの傾斜面と固定ラップ歯底面４４ｃ及び吐出口４ｄとの接続部分であるが、傾斜凹部４eの傾斜面と固定ラップ歯底面４４ｃ及び吐出口４ｄとの接続部の角度が直角以上の角度を形成するようにすれば良いものである。要は固定ラップ歯底面４４ｃ及び吐出口４ｄに接続される傾斜凹部４ｅが円錐の外側面を形成するような形状であれば良いものである。

次に、傾斜凹部４eの形成位置であるが、本実施例では実施例１で述べたように傾斜凹部４ｅに関する基本的な考え方は同様であり、要は旋回スクロール３のラップ３ａの旋回ラップ外線３３ａと、固定スクロール４のラップ４ａの固定ラップ内線４４ｂで形成された最小密閉空間９ａを形成した状態で旋回ラップ外線３３ａよりも吐出口４ｄ寄りにあって、吐出口４ｄと連通する位置に設けていれば良いものである。

さて、本実施形態では吐出口４ｋが図３に示すような円形の吐出口４ｄではなく、楕円形状を有する吐出口４ｋとしている。固定スクロール４の鏡板４ｂの変形を抑制するために、渦巻状のラップ４ａが密集して立設することで剛性が高い固定ラップ内線４４ｂ近傍に吐出口４ｋの開口の一部が隣接している。

上述した実施形態と同様に、吐出口４ｋの近傍には傾斜凹部４ｅが設けられている。傾斜凹部４ｅは固定ラップ歯底面４４ｃから吐出口４ｋに向かって傾斜する傾斜面を有し、この傾斜面は吐出口４ｋから見て凹むように円錐の側面の一部で構成されている。したがって、傾斜面の表面は円弧状にえぐられた形状となっている。そして、傾斜面の深さＤと固定ラップ歯底面４４ｃ上の傾斜面の長さＬは設計的に適切な値に決められるが、これはスクロール型圧縮機の仕様によって適宜変更される。

また、傾斜凹部４ｅを形成した時の固定ラップ歯底面４４ｃの平面上に形成された円弧形成部４ｆは円形の円弧に形成され、吐出口４ｄに形成された傾斜凹部４ｅの円弧形成部４ｉは円錐の側面を切り取ったＵ字状となっている。そして、傾斜凹部４ｅを形成するための中心軸４ｇは吐出口４ｋの円弧内に位置し、且つ、吐出口４ｄの吐出口中心軸４ｈの軸線とは一致しない位置、つまり吐出口４ｋの吐出口中心軸４ｈの軸線からずらされて位置するように構成されている。

また傾斜凹部４ｅの中心軸４ｇは、図３に示したものと実質同様に、固定スクロール４のラップ４ａと吐出口４ｄが近接する領域と吐出口４ｄの中心軸４ｈを結ぶ線を延長した領域上で、上記した条件を満足する部分に位置する。

そして、これも図４と同様に、吐出口４ｄと固定ラップ歯底面４４ｃの間は傾斜凹部４ｅの円錐の側面で形成される傾斜面で接続されている。

このような構成になる変形例の圧縮機構部において、圧縮運転による過大な冷媒ガスの圧力によって生じる固定スクロール４の鏡板４ｂの変形による応力は、固定ラップ歯底面４４ｃ及び吐出口４ｄと傾斜凹部４ｅの境界部分になる円弧状の接続部に集中して発生する。しかしながら、固定ラップ歯底面４４ｃ及び吐出口４ｋは傾斜凹部４ｅの円弧状の接続部によって接続される構造とされているため、その接続部の角度が直角より大きくなり、特許文献１にあるような階段状の段差部に比較して大幅に鏡板４ｂの変形を抑制でき、信頼性の高いスクロール型圧縮機を得ることができる。

また、特許文献１では固定スクロールの鏡板に階段状の平面に構成された段差部を形成しているため、鏡板の厚さも階段状に薄くなっている。これに対して本実施の形態になる鏡板４ｂは傾斜凹部４ｅによって傾斜して接続されているため、この部分での強度を特許文献１の構成に比べて高めることができる。

更に、本実施形態のスクロール型圧縮機によれば、簡単な構成により、年間を通して性能が要求される複数の圧力条件で固定スクロール４の鏡板４ｂの変形を抑制することで、渦巻状のラップ４ａの変形も抑制できる。これによって、渦巻状のラップ４ａの漏れ損失及び摺動損失の増大を抑制でき、性能を大幅に向上することができる。特に、年間を通しての効率向上幅を大きくすることができる。

また、本実施例では、吐出口４ｄの中心軸４ｈと傾斜凹部４ｅの傾斜凹部中心軸４ｇは一致しない、すなわち、吐出口４ｄの吐出口中心軸４ｈと傾斜凹部４ｅの傾斜凹部中心軸４ｇは平行にずらされている。しかしながら、何れかの中心軸が傾き、中心軸同士が平行にならなくても実質的に円錐の側面を形成できるのであれば同様の効果が得られる。要は円錐の側面を用いて傾斜面が形成されれば良いものである。

また、特許文献１においては、段差部の形状が吐出口の穴径よりも過大に大きくなっており、吐出口と段差部の加工後に形成される両者の接続面に応力が集中し易い角部が多く存在するようになる。このため、圧縮運転により生じる冷媒ガスの圧力による固定スクロールの変形に伴い、広い範囲の角部に応力の集中が発生して鏡板の信頼性低下につながる問題があった。これに対して、本実施形態によれば吐出口４ｄに比べて傾斜凹部４ｅを形成する円弧形成部４ｆが小さく形成されているため、上記した接続部の形成範囲が少なくなって応力の集中する範囲が小さくなり、特許文献１に比べて信頼性の低下を低減することができる。

このため、固定スクロール４の鏡板４ｂの変形が少なくなって、固定スクロールのラップ自身も変形、この変形によるラップ間の漏れ損失及び摺動損失を低減でき、圧縮機部の性能が低下することを抑止することができる。

本発明を総括すると、本発明においては固定スクロールの内側表面から固定スクロールに形成した吐出口に向かって傾斜する傾斜面を有し、その傾斜面を円錐によって形成される側面の形状に形成した傾斜凹部を固定スクロールの吐出口に隣接して設けるようしている。これによって、固定スクロールの内側表面と吐出口とが円錐によって形成される側面の形状に形成した傾斜面で接続されているため、その接続部分が直角より角度が大きい形状となって応力の集中を緩和でき、冷媒ガスの圧力による固定スクロールの変形を抑制することが可能となるものである。

尚、以上に説明した実施形態によれば吐出口の形状は円形、惰円形にしたものを例示したが、これ以外の形状であっても差し支えないものである。使用されるスクロール圧縮機に併せて適切な形状の吐出口の形状を選択すれば良いものである。

また、本実施形態では吐出弁無しのスクロール圧縮機として説明したが、吐出弁有でも同様の効果が得られるものである。

１…密閉容器、２…圧縮機構部、３…旋回スクロール、３ａ…旋回スクロールのラップ、３ｂ…旋回スクロールの鏡板、４…固定スクロール、４ａ…固定スクロールのラップ、４ｂ…固定スクロールの鏡板、４ｃ…吸込口、４ｄ…吐出口、４ｅ…傾斜凹部、４ｆ…固定ラップ歯底面の円弧形成部、４ｇ…傾斜凹部の中心軸、４ｈ…吐出口の中心軸、４ｉ…吐出口の円弧形成部、５…クランク軸、６…フレーム、６ａ…軸受、７…電動機部、８…オルダムリング、９…圧縮室、９ａ…最小密閉空間、１０…吸込室、１２…ターミナル、１４…吸込管、１５…ロータ、１６…ステータ、１７…吐出パイプ、１９…逆止弁、２０…スプリング、３３ａ…旋回ラップ外線、３３ｂ…旋回ラッ内線、４４ａ…固定ラップ外線、４４ｂ…固定ラップ内線、４４ｃ…固定ラップ歯底面。

Claims (4)

1. 鏡板とそれに立設する旋回ラップを備え、自転せずに旋回運動を行なう旋回スクロールと、
   鏡板とそれに立設する固定ラップを備える固定スクロールと、
   前記両ラップを噛合わせて前記両スクロール間に形成され作動流体を吸い込んだ状態で容積を縮小して外周側から中央側へ作動流体を移送する圧縮室と、
   前記固定スクロールの鏡板の中央付近に形成した前記作動流体を吐出させる吐出口と、
   前記固定ラップの歯底面と前記吐出口の間に設けられ、前記吐出口に向かって傾斜し、かつ円錐の側面の形状に形成された傾斜面を有する傾斜凹部とを備えると共に、
   前記傾斜面を形成する前記円錐の中心軸は、前記吐出口の円弧内であって前記吐出口の中心軸と略平行で、且つこれとずれた位置にある
   ことを特徴とするスクロール圧縮機。
2. 請求項１に記載のスクロール型圧縮機において、
   前記固定ラップの歯底面上の前記傾斜面を形成する前記円錐の底面の穴径は前記前記吐出口の穴径より短いことを特徴とするスクロール型圧縮機。
3. 請求項１に記載のスクロール型圧縮機において、
   前記吐出口は断面が円形或いは楕円形であることを特徴とするスクロール型圧縮機。
4. 請求項１に記載のスクロール型圧縮機において、
   前記傾斜面と前記固定ラップの歯底面の交わる角度が４５°以下に設定されていることを特徴とスクロール型圧縮機。

Images