(57)【要約】【課題】旋回スクロールの高速回転（高速旋回）を実現しつつ、加工工具の摩耗量を低減する。【解決手段】スクロール圧縮機Ｓは、台板１１に立設された渦巻き状のラップ１２を有する固定スクロール１０と、台板２１に立設された渦巻き状のラップ２２を有する旋回スクロール２０と、旋回スクロールを旋回させる電動機２と、を備えている。固定スクロール１０と旋回スクロール２０とは、互いのラップ１２，２０２が噛み合うように配置されている。旋回スクロール２０は、ＣＶ黒鉛鋳鉄品である。固定スクロール１０は、ねずみ鋳鉄品又はＣＶ黒鉛鋳鉄品である。【選択図】図２
2018184872.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
台板に立設された渦巻き状のラップを有する固定スクロールと、
台板に立設された渦巻き状のラップを有すると共に、前記固定スクロールとの間に作動流体を圧縮する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を旋回させる電動機と、を備え、
前記旋回スクロールは、ＣＶ黒鉛鋳鉄品であり、
前記固定スクロールは、ねずみ鋳鉄品又はＣＶ黒鉛鋳鉄品である
ことを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項２】
請求項１に記載のスクロール圧縮機において、
前記ＣＶ黒鉛鋳鉄品の引張強さは、４５０Ｎ／ｍｍ２以上である
ことを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のスクロール圧縮機において、
前記ＣＶ黒鉛鋳鉄品のブリネル硬さは、１７０以上２５０未満である
ことを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機において、
前記ねずみ鋳鉄品の引張強さは、２５０Ｎ／ｍｍ２以上３００Ｎ／ｍｍ２未満であり、かつ、ブリネル硬さは、２４１以下である
ことを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機において、
前記作動流体として、Ｒ３２冷媒が７０重量％以上含まれているガスを使用する
ことを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項６】
スクロール圧縮機と、
熱交換器と、を有し、
前記スクロール圧縮機は、
台板に立設された渦巻き状のラップを有する固定スクロールと、
台板に立設された渦巻き状のラップを有すると共に、前記固定スクロールとの間に作動流体を圧縮する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を旋回させる電動機と、を備え、
前記旋回スクロールは、ＣＶ黒鉛鋳鉄品であり、
前記固定スクロールは、ねずみ鋳鉄品又はＣＶ黒鉛鋳鉄品である
ことを特徴とする空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクロール圧縮機、及び、これを備える空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気調和機には、ガス状の冷媒（作動流体）を圧縮する装置としてスクロール圧縮機が用いられている。スクロール圧縮機は、固定設置されたスクロール部材（以下、「固定スクロール」と称する）と旋回運動を行うスクロール部材（以下、「旋回スクロール」と称する）とを用いて冷媒を圧縮する装置である。スクロール圧縮機は、旋回スクロールを旋回させることにより、固定スクロールと旋回スクロールとの間に圧縮室を形成して、圧縮室で冷媒を圧縮する。
【０００３】
そのスクロール圧縮機は、近年、材料の使用量を低減して環境負荷を低減するために、小型化が図られている。しかしながら、旋回スクロールの回転速度（旋回速度）を変更することなく小型化した場合に、単位時間当たりの冷媒循環量（ｋｇ／ｓ）が減少するため、スクロール圧縮機の圧縮効率が低下する。これにより、そのスクロール圧縮機を用いる空気調和機の冷却能力が低下する。そのため、このような旋回スクロールの回転速度（旋回速度）を変更しないスクロール圧縮機の小型化は好ましくない。したがって、スクロール圧縮機は、小型化する場合に、小型する前と同等の圧縮効率を確保するために、小型する前と同等の単位時間当たりの冷媒循環量を確保する必要がある。そして、このような要望を満たすために、スクロール圧縮機は、旋回スクロールを高速回転（高速旋回）させることが好ましい。
【０００４】
そこで、例えば特許文献１では、スクロール圧縮機の小型化を実現しつつ、旋回スクロールの高速回転（高速旋回）を実現するために、固定スクロールを、例えばＦＣ２５０（日本工業規格（ＪＩＳ））等のねずみ鋳鉄で形成すると共に、旋回スクロールを、例えばＦＣＤ６００（日本工業規格（ＪＩＳ））等の球状黒鉛鋳鉄で形成することが提案されている。球状黒鉛鋳鉄は、比較的大きな引張強さ（例えば、同じ重さのねずみ鋳鉄よりも大きな引張強さ）を有している。そのため、球状黒鉛鋳鉄製の旋回スクロールは、肉厚を薄くしても十分な強度を確保することができる。このような球状黒鉛鋳鉄製の旋回スクロールは、肉厚を薄くすることにより、十分な強度を確保しながら軽量化を図ることができる。しかも、球状黒鉛鋳鉄製の旋回スクロールは、回転（旋回）時に自身に加わる遠心力を小さくすることができる。そのため、特許文献１に記載された従来のスクロール圧縮機は、球状黒鉛鋳鉄製の旋回スクロールを用いることにより、旋回スクロールの高速回転（高速旋回）を実現することができる。そして、特許文献１に記載された従来のスクロール圧縮機は、旋回スクロールを高速回転（高速旋回）させることにより、単位時間当たりの冷媒循環量を向上させることができるため、小型化を可能にしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−３６４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載された従来のスクロール圧縮機は、以下に説明するように、旋回スクロールを製造する際に、加工工具が摩耗し易い、という課題があった。
【０００７】
特許文献１に記載された従来のスクロール圧縮機は、旋回スクロールの高速回転（高速旋回）を実現するために、球状黒鉛鋳鉄製の旋回スクロールを用いている。しかしながら、球状黒鉛鋳鉄は、引張強さが比較的大きい材料であるため、加工し難い。そのため、特許文献１に記載された従来のスクロール圧縮機では、球状黒鉛鋳鉄を切削して旋回スクロールを製造するときに、加工工具が摩耗し易かった。
【０００８】
本発明は、前記した課題を解決するためになされたものであり、旋回スクロールの高速回転（高速旋回）を実現しつつ、加工工具の摩耗量を低減するスクロール圧縮機、及び、これを備える空気調和機を提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するため、本発明は、台板に立設された渦巻き状のラップを有する固定スクロールと、台板に立設された渦巻き状のラップを有すると共に、前記固定スクロールとの間に作動流体を圧縮する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を旋回させる電動機と、を備え、前記旋回スクロールは、ＣＶ黒鉛鋳鉄品であり、前記固定スクロールは、ねずみ鋳鉄品又はＣＶ黒鉛鋳鉄品であることを特徴とするスクロール圧縮機、及び、このスクロール圧縮機を備える空気調和機とする。
その他の手段は、後記する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、旋回スクロールの高速回転（高速旋回）を実現しつつ、加工工具の摩耗量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態に係る空気調和機の構成説明図である。
【図２】実施形態に係るスクロール圧縮機の縦断面図である。
【図３】下側から見た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横断面図である。
【図４】加工工具の摩耗量の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態（以下、「本実施形態」と称する）につき詳細に説明する。なお、各図は、本発明を十分に理解できる程度に、概略的に示してあるに過ぎない。よって、本発明は、図示例のみに限定されるものではない。また、各図において、共通する構成要素や同様な構成要素については、同一の符号を付し、それらの重複する説明を省略する。
【００１３】
［実施形態］
本実施形態は、旋回スクロールの高速回転（高速旋回）を実現しつつ、加工工具の摩耗量を低減するスクロール圧縮機Ｓを提供するものである。特に、本実施形態は、旋回スクロールを高速回転（高速旋回）させることにより、Ｒ３２冷媒が７０重量％以上含まれているガスを作動流体として使用することができるスクロール圧縮機Ｓを提供することを意図している。以下、まず、スクロール圧縮機Ｓを用いる空気調和機１０１の構成について説明し、その後にスクロール圧縮機Ｓの構成について説明する。
【００１４】
＜空気調和機の構成＞
以下、図１を参照して、本実施形態に係る空気調和機１０１の構成につき説明する。図１は、空気調和機１０１の構成説明図である。
【００１５】
図１に示すように、空気調和機１０１は、スクロール圧縮機Ｓと、四方弁１０２と、膨張器等の冷暖房絞り装置１０３と、室内熱交換器１０４と、室外熱交換器１０５とを備えており、これらが所定の配管１０６で環状に接続された構成になっている。
【００１６】
空気調和機１０１は、四方弁１０２を切替えることで冷房運転と暖房運転とを行うことができる。空気調和機１０１は、冷房運転時に、室内熱交換器１０４を蒸発器として使用すると共に、室外熱交換器１０５を凝縮器として使用する。一方、空気調和機１０１は、暖房運転時に、室内熱交換器１０４を凝縮器として使用すると共に、室外熱交換器１０５を蒸発器として使用する。
【００１７】
図１中、実線矢印Ｘは冷房運転時におけるガス状の冷媒（作動流体）の循環方向を示しており、また、破線矢印Ｙは暖房運転時における冷媒の循環方向を示している。空気調和機１０１は、例えば、冷房運転時に、以下のように動作する。
【００１８】
冷房運転時において、まず、空気調和機１０１は、スクロール圧縮機Ｓで冷媒を圧縮する。このとき、冷媒は、圧縮されることにより、高温高圧状態になる。空気調和機１０１は、四方弁１０２を介して、その状態の冷媒を室外熱交換器１０５に送り込む。
【００１９】
室外熱交換器１０５内において、冷媒は、空気との間で熱交換を行い、その熱交換により放熱して凝縮する。空気調和機１０１は、凝縮された冷媒を冷暖房絞り装置１０３に送り込む。
【００２０】
冷暖房絞り装置１０３内において、冷媒は、等エンタルピ膨張し、低温低圧状態のガス冷媒と液冷媒とが混在した気液二相流の状態になる。空気調和機１０１は、その状態の冷媒を室内熱交換器１０４に送り込む。
【００２１】
室内熱交換器１０４内において、液冷媒は、空気との間で熱交換を行い、その熱交換で吸熱して気化し、ガス冷媒となる。このとき、液冷媒が気化することにより、室内熱交換器１０４が周囲の空気を冷却する。その結果、空気調和機１０１は、冷房機能を発揮する。
【００２２】
この後、空気調和機１０１は、冷媒を室内熱交換器１０４からスクロール圧縮機Ｓに戻す。そして、空気調和機１０１は、再び、スクロール圧縮機Ｓで冷媒を圧縮した後、四方弁１０２、室外熱交換器１０５、冷暖房絞り装置１０３、及び室内熱交換器１０４に順に送り込む。
【００２３】
このようにして空気調和機１０１は、スクロール圧縮機Ｓ、四方弁１０２、室外熱交換器１０５、冷暖房絞り装置１０３、及び室内熱交換器１０４で冷媒の循環系を構成し、これらの間で冷媒の循環を繰り返すことで冷凍サイクルを形成する。
【００２４】
＜スクロール圧縮機の構成＞
以下、図２及び図３を参照して、スクロール圧縮機Ｓの構成につき説明する。図２は、スクロール圧縮機Ｓの縦断面図である。図３は、下側から見た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横断面図である。
【００２５】
本発明に係るスクロール圧縮機は、開放型スクロール圧縮機及び密閉型スクロール圧縮機の双方を含んでいる。ここでは、スクロール圧縮機Ｓが密閉型スクロール圧縮機であるものとして説明する。また、スクロール圧縮機Ｓが縦型の装置であるものとして説明する。また、スクロール圧縮機Ｓは、Ｒ３２冷媒が７０重量％以上含まれているガスを作動流体として使用するものとして説明する。
【００２６】
図２に示すように、スクロール圧縮機Ｓは、圧縮機構部１と、圧縮機構部１を駆動する電動機２と、これらを収納する密閉容器７０とを備えている。図示例では、圧縮機構部１は、密閉容器７０の内部の上方に配置され、電動機２は、密閉容器７０の内部の中央付近に配置されている。
【００２７】
圧縮機構部１は、固定スクロール１０と、旋回スクロール２０とを備えている。固定スクロール１０は、固定設置されたスクロール部材である。旋回スクロール２０は、旋回運動を行うスクロール部材である。
【００２８】
固定スクロール１０の外周側には、吸入口１３が設けられている。また、固定スクロール１０の内部には、圧縮室４が設けられている。冷媒は、吸入口１３から圧縮室４に送り込まれ、圧縮室４で圧縮される。これにより、冷媒は、高圧な状態になる。その後、冷媒は、圧縮室４から、密閉容器７０の内部に設けられた吐出室５に吐出される。
【００２９】
図３に示すように、固定スクロール１０は、台板１１（図２参照）と、台板１１に立設された渦巻き状のラップ１２とを有している。同様に、旋回スクロール２０も、台板２１（図２参照）と、台板２１に立設された渦巻き状のラップ２２とを有している。
【００３０】
旋回スクロール２０は、固定スクロール１０と相対向して旋回自在に配置されている。すなわち、旋回スクロール２０は、固定スクロール１０に対して、台板２１が台板１１に対向すると共に、ラップ２２がラップ１１に噛み合うように配置されている。
【００３１】
固定スクロール１０の外周部付近には、吸入口１３（図２参照）に連通する吸入室１４が設けられている。また、固定スクロール１０の中央部には、吐出室５（図２参照）に連通する吐出口１５が設けられている。吸入室１４は、圧縮室４が形成される前の空間であり、圧縮室４が形成されることにより圧縮室４側の空間と吸入室１４側の空間とに分断される。
【００３２】
スクロール圧縮機Ｓは、旋回スクロール２０を旋回させることにより、固定スクロール１０のラップ１２と旋回スクロール２０のラップ２２との間に、冷媒を圧縮する圧縮室４を形成する。
【００３３】
圧縮室４は、旋回スクロール２０のラップ２２の外線側と内線側とに２つ形成される。以下、旋回スクロール２０のラップ２２の外線側に形成される圧縮室４ａを「外線側圧縮室４ａ」と称し、旋回スクロール２０のラップ２２の内線側に形成される圧縮室４ｂを「内線側圧縮室４ｂ」と称する。
【００３４】
図２に戻り、圧縮機構部１と電動機２は、回転軸３０を介して、連結されている。電動機２は、回転軸３０を介して圧縮機構部１の旋回スクロール２０を駆動することにより、冷媒を圧縮する。
【００３５】
回転軸３０は、電動機２の上方に設けられた主軸受４６と電動機２の下方に設けられた副軸受５６とによって支持されている。主軸受４６は、フレーム４０に固定されている。フレーム４０は、密閉容器７０の内壁面に固定された部材である。副軸受５６は、密閉容器７０の内部に固定されている。
【００３６】
回転軸３０の先端部（上端部）には、クランクピン３１が設けられている。クランクピン３１は、旋回スクロール２０の台板２１の背面（反ラップ側）に突設された軸支持部２３の旋回軸受２６に挿入されている。旋回軸受２６は、軸支持部２３の内部に形成された軸受である。
【００３７】
軸支持部２３及び旋回軸受２６は、台板２１の中央部から偏倚した位置に設けられている。クランクピン３１は、旋回軸受２６に嵌合するように、一方向に膨らむ形状になっている。
【００３８】
旋回スクロール２０の台板２１の背面には、自転防止継手５１が設けられている。自転防止継手５１は、固定スクロール１０に対する旋回スクロール２０の自転を規制する継手である。自転防止継手５１は、旋回スクロール２０とフレーム４０との間に配置されている。
【００３９】
スクロール圧縮機Ｓでは、電動機２が回転軸３０を回転させると、クランクピン３１が偏心回転する。これに合わせて、旋回軸受２６が旋回し、同時に、旋回スクロール２０が旋回する。このとき、自転防止継手５１が固定スクロール１０に対する旋回スクロール２０の自転を規制する。そのため、旋回スクロール２０は、固定スクロール１０に対して自転することなく旋回する。
【００４０】
このとき、冷媒は、吸入口１３から吸入室１４に導入される。吸入室１４は、旋回スクロール２０の旋回運動に伴い、固定スクロール１０のラップ１２と旋回スクロール２０のラップ２２とによって内部に圧縮室４が形成される。
【００４１】
圧縮室４は、旋回スクロール２０の旋回運動に伴い、中央部側に移動する。その際に、圧縮室４の容積が減少する。これにより、スクロール圧縮機Ｓは、圧縮室４内に吸入された冷媒を圧縮する。圧縮された冷媒は、吐出口１５から吐出室５に吐出される。
【００４２】
＜スクロール部材の材料＞
本実施形態では、固定スクロール１０がねずみ鋳鉄（Grey iron castings）で形成されており、旋回スクロール２０がＣＶ黒鉛鋳鉄（Compacted(vermicular) graphite cast irons）で形成されている。したがって、固定スクロール１０がねずみ鋳鉄品となっており、旋回スクロール２０がＣＶ黒鉛鋳鉄品となっている。
【００４３】
ねずみ鋳鉄は、塊状の黒鉛を材料の組織中に有する鋳鉄である。一方、ＣＶ黒鉛鋳鉄は、芋虫状の形状の黒鉛を材料の組織中に有する鋳鉄である。以下に、各鋳鉄の種類や、引張強さ、ブリネル硬さ（ＨＢ）について説明する。なお、ここでは、前記した特許文献１（特開２０１６−３６４５号公報）に記載の旋回スクロールの材料に用いられた球状黒鉛鋳鉄（Spheroidal graphite iron castings）についても説明する。球状黒鉛鋳鉄は、球状の黒鉛を材料の組織中に有するである。
【００４４】
（１）ねずみ鋳鉄（Grey iron castings）としては、例えば、ＪＩＳ  Ｇ５５０１−１９９５に規定されたＦＣ１００、ＦＣ１５０、ＦＣ２００、ＦＣ２５０、ＦＣ３００、ＦＣ３５０等が挙げられる。ただし、本発明は、これらの例示のみに限定されるものではない。
表１に、ねずみ鋳鉄の種類、引張強さ、及びブリネル硬さ（ＨＢ）を示す。なお、引張強さの単位は、「Ｎ／ｍｍ２」である。ブリネル硬さ（ＨＢ）は、無単位である。
【表１】
2018184872.tif 000003
【００４５】
（２）球状黒鉛鋳鉄（Spheroidal graphite iron castings）としては、例えば、ＪＩＳ  Ｇ５５０２−２００１に規定されたＦＣＤ３５０−２２、ＦＣＤ３５０−２２Ｌ、ＦＣＤ４００−１８、ＦＣＤ４００−１８Ｌ、ＦＣＤ４００−１５、ＦＣＤ４５０−１０、ＦＣＤ５００−７、ＦＣＤ６００−３、ＦＣＤ７００−２、ＦＣＤ８００−２等が挙げられる。
表２に、球状黒鉛鋳鉄の種類、引張強さ、及びブリネル硬さ（ＨＢ）を示す。
【表２】
2018184872.tif 000004
【００４６】
（３）ＣＶ黒鉛鋳鉄（Compacted(vermicular) graphite cast irons）としては、例えば、ＪＩＳ  Ｇ５５０５−２０１３に規定されたＦＣＶ３００、ＦＣＶ３５０、ＦＣＶ４００、ＦＣＶ４５０、ＦＣＶ５００等が挙げられる。ただし、本発明は、これらの例示のみに限定されるものではない。
表３に、ＣＶ黒鉛鋳鉄の種類、引張強さ、及びブリネル硬さ（ＨＢ）を示す。
【表３】
2018184872.tif 000005
【００４７】
前記した通り、本実施形態では、固定スクロール１０がねずみ鋳鉄で形成されており、旋回スクロール２０がＣＶ黒鉛鋳鉄で形成されている。以下に、その理由を説明する。ここでは、本実施形態に係るスクロール圧縮機Ｓの一例として実施例（表４及び表５参照）を例示し、比較例１，２（表４及び表５参照）と実施例とを比較して、その理由を説明する。
【００４８】
比較例１は、前記した特許文献１（特開２０１６−３６４５号公報）に記載された従来のスクロール圧縮機よりも前の技術に係るスクロール圧縮機の構成例に相当する。これに対して、比較例２は、前記した特許文献１に記載された従来のスクロール圧縮機の構成例に相当する。
【００４９】
ここでは、比較例１のスクロール圧縮機Ｓ１（図示せず）と比較例２のスクロール圧縮機Ｓ２（図示せず）と実施例のスクロール圧縮機Ｓとが、同じ構成、同じ形状、同じサイズになっており、旋回スクロール２０を形成する材料のみが相違しているものとして説明する。
【表４】
2018184872.tif 000006
【表５】
2018184872.tif 000007
【００５０】
表４に示すように、比較例１と比較例２と実施例とでは、固定スクロール１０の材料は、それぞれ、ねずみ鋳鉄のＦＣ２５０になっている。一方、表５に示すように、比較例１の旋回スクロール２０の材料は、ねずみ鋳鉄のＦＣ２５０になっている。比較例２の旋回スクロール２０の材料は、球状黒鉛鋳鉄のＦＣＤ６００になっている。実施例の旋回スクロール２０の材料は、ＣＶ黒鉛鋳鉄のＦＣＶ４５０になっている。
【００５１】
（比較例１）
ここで、仮に比較例１のスクロール圧縮機Ｓ１（図示せず）に対して、材料の使用量を低減して環境負荷を低減するために、旋回スクロール２０の回転速度（旋回速度）を変更することなく、小型化を図ったものとする。すると、スクロール圧縮機Ｓ１（図示せず）の小型化に伴って単位時間当たりの冷媒循環量（ｋｇ／ｓ）が減少するため、スクロール圧縮機Ｓ１（図示せず）の圧縮効率が低下する。これにより、そのスクロール圧縮機Ｓ１（図示せず）を用いる空気調和機１０１の冷却能力が低下する。そのため、このような旋回スクロール２０の回転速度（旋回速度）を変更しないスクロール圧縮機Ｓ１（図示せず）の小型化は好ましくない。したがって、スクロール圧縮機Ｓ１（図示せず）は、小型化する場合に、小型する前と同等の圧縮効率を確保するために、小型する前と同等の単位時間当たりの冷媒循環量を確保する必要がある。このような要望を満たすためには、スクロール圧縮機Ｓ１（図示せず）は、旋回スクロール２０を高速回転（高速旋回）させることが好ましい。
【００５２】
しかしながら、旋回スクロール２０を高速回転（高速旋回）させると、旋回スクロール２０の遠心力が増大する。これにより、旋回スクロール２０の周辺部品（例えば、旋回軸受２６や主軸受４６、副軸受５６等の軸受や、回転軸３０、回転軸３０を支持するフレーム４０等の部材）に加わる負荷が増大する。その結果、旋回スクロール２０の周辺部品の信頼性が低下すると共に、振動や騒音が増大し、圧縮効率が低下する。旋回スクロール２０の周辺部品の信頼性を確保するためには、旋回スクロール２０の周辺部品のサイズや高い負荷が加わる部分の面積を大型化することが望まれる。しかしながら、旋回スクロール２０の周辺部品のサイズや高い負荷が加わる部分の面積を大型化することは、スクロール圧縮機Ｓ１（図示せず）の小型化を阻害してしまう。したがって、スクロール圧縮機Ｓ１（図示せず）では、小型化を阻害することなく、小型する前と同等の単位時間当たりの冷媒循環量を確保するためには、旋回スクロール２０の遠心力を低減することが望まれる。
【００５３】
旋回スクロール２０の遠心力を低減するためには、旋回スクロール２０の重量を低減する必要がある。旋回スクロール２０の重量を低減するためには、旋回スクロール２０の小型化が有効である。しかしながら、旋回スクロール２０を小型化した場合に、旋回スクロール２０の肉厚（例えば、台板２１の厚さやラップ２２の厚さ、軸支持部２３の厚さ等）が薄くなるため、旋回スクロール２０の強度が低下してしまう。そのため、この場合は、引張強さが大きい特殊な材料（例えば、高強度のねずみ鋳鉄）で旋回スクロール２０を形成することが望まれる。しかしながら、そのような材料は、流通性が低いため、入手することが困難である。また、そのような材料は、引張強さが大きいため、加工し難い。そして、そのような材料は、切削して旋回スクロール２０を製造する場合に、加工工具を摩耗させ易い。そのため、そのような材料で旋回スクロール２０を形成すると、加工工具の耐用期間が短くなるため、加工工具の交換頻度が増加し、その結果、加工工具の交換作業時間が増大する。したがって、そのような材料で旋回スクロール２０を形成することは、旋回スクロール２０の生産性を低下させると共に、製作費用を高騰させるため、好ましくない。以上の理由により、比較例１のスクロール圧縮機Ｓ１（図示せず）は、旋回スクロール２０の高速回転（高速旋回）を実現しつつ、小型化を実現することが困難である。
【００５４】
（比較例２）
前記した比較例１のスクロール圧縮機Ｓ１（図示せず）に対し、比較例２のスクロール圧縮機Ｓ２（図示せず）は、球状黒鉛鋳鉄（ＦＣＤ６００）で旋回スクロール２０を形成している点で相違している。球状黒鉛鋳鉄（ＦＣＤ６００）は、比較例１で用いられているねずみ鋳鉄（ＦＣ２５０）よりも大きな引張強さを有している。ここでは、球状黒鉛鋳鉄（ＦＣＤ６００）の引張強さが６００Ｎ／ｍｍ２以上７００Ｎ／ｍｍ２未満になっているものとして説明する。
【００５５】
比較例２のスクロール圧縮機Ｓ２（図示せず）は、旋回スクロール２０の材料として、例えば、引張強さが前記した「７００Ｎ／ｍｍ２」の上限値に極近い６９９Ｎ／ｍｍ２のＣＶ黒鉛鋳鉄を用いる場合に、その材料の引張強さを比較例１で用いられているねずみ鋳鉄（ＦＣ２５０）の下限値（２５０Ｎ／ｍｍ２）の「２．８」倍にすることができる。そのため、この場合に、比較例２のスクロール圧縮機Ｓ２（図示せず）は、前記した比較例１のスクロール圧縮機Ｓ１（図示せず）と比較した場合に、旋回スクロール２０の肉厚（例えば、台板２１の厚さやラップ２２の厚さ、軸支持部２３の厚さ等）を「０．３６」倍に薄くしても十分な強度を確保することができる。なお、前記した「２．８」倍の値は、「６９９／２５０」によって算出される。また、前記した「０．３６」倍の値は、「１／２．８」によって算出される。
【００５６】
このような比較例２のスクロール圧縮機Ｓ２（図示せず）は、旋回スクロール２０の肉厚を薄くすることにより、十分な強度を確保しながら軽量化を図ることができる。しかも、比較例２のスクロール圧縮機Ｓ２（図示せず）は、旋回スクロール２０の回転（旋回）時に、旋回スクロール２０に加わる遠心力を低減することができる。そのため、比較例２のスクロール圧縮機Ｓ２（図示せず）は、旋回スクロール２０の高速回転（高速旋回）を実現することができる。そして、比較例２のスクロール圧縮機Ｓ２（図示せず）は、旋回スクロール２０を高速回転（高速旋回）させることにより、単位時間当たりの冷媒循環量を向上させることができるため、小型化を可能にしている。
【００５７】
しかしながら、比較例２で用いられている球状黒鉛鋳鉄（ＦＣＤ６００）は、比較例１で用いられているねずみ鋳鉄（ＦＣ２５０）よりも大きな引張強さを有しているため、加工し難い。そして、球状黒鉛鋳鉄は、切削して旋回スクロール２０を製造する場合に、加工工具を摩耗させ易い。そのため、球状黒鉛鋳鉄で旋回スクロール２０を形成すると、加工工具の耐用期間が短くなるため、加工工具の交換頻度が増加し、その結果、加工工具の交換作業時間が増大する。したがって、球状黒鉛鋳鉄で旋回スクロール２０を形成することは、旋回スクロール２０の生産性を低下させると共に、製作費用を高騰させるため、好ましくない。以上の理由により、比較例２のスクロール圧縮機Ｓ２（図示せず）は、加工工具の摩耗量を低減することが望まれる。
【００５８】
（実施例）
前記した比較例１のスクロール圧縮機Ｓ１（図示せず）及び比較例２のスクロール圧縮機Ｓ２（図示せず）に対し、実施例のスクロール圧縮機Ｓは、ＣＶ黒鉛鋳鉄（ＦＣＶ４５０）で旋回スクロール２０を形成している点で相違している。
【００５９】
ＣＶ黒鉛鋳鉄（ＦＣＶ４５０）は、比較例２で用いられている球状黒鉛鋳鉄（ＦＣＤ６００）と同様に、比較例１で用いられているねずみ鋳鉄（ＦＣ２５０）よりも大きな引張強さを有している。なお、製造される旋回スクロール２０の強度及び重量と材料の加工し易さとを考慮すると、実施例で用いるＣＶ黒鉛鋳鉄の引張強さは、４５０Ｎ／ｍｍ２以上であることが好ましい。また、実施例で用いるＣＶ黒鉛鋳鉄の引張強さは、比較例２で用いられている球状黒鉛鋳鉄（ＦＣＤ６００）の引張強さの上限値よりも十分に小さな値（例えば、５５０Ｎ／ｍｍ２未満）であることが好ましい。
【００６０】
このような実施例のスクロール圧縮機Ｓは、旋回スクロール２０の材料として、例えば、引張強さが前記した「５５０Ｎ／ｍｍ２未満」の上限値に極近い５４９Ｎ／ｍｍ２のＣＶ黒鉛鋳鉄を用いる場合に、その材料の引張強さを比較例１で用いられているねずみ鋳鉄（ＦＣ２５０）の下限値（２５０Ｎ／ｍｍ２）の「２．２」倍にすることができる。そのため、この場合に、実施例のスクロール圧縮機Ｓは、前記した比較例１のスクロール圧縮機Ｓ１（図示せず）と比較した場合に、旋回スクロール２０の肉厚（例えば、台板２１の厚さやラップ２２の厚さ、軸支持部２３の厚さ等）を「０．４６」倍に薄くしても十分な強度を確保することができる。なお、前記した「２．２」倍の値は、「５４９／２５０」によって算出される。また、前記した「０．４６」倍の値は、「１／２．２」によって算出される。
【００６１】
また、実施例のスクロール圧縮機Ｓは、旋回スクロール２０の材料として、例えば、引張強さが下限値の４５０Ｎ／ｍｍ２のＣＶ黒鉛鋳鉄を用いる場合に、その材料の引張強さを比較例１で用いられているねずみ鋳鉄（ＦＣ２５０）の下限値（２５０Ｎ／ｍｍ２）の「１．８」倍にすることができる。つまり、実施例のスクロール圧縮機Ｓは、前記した比較例１のスクロール圧縮機Ｓ１（図示せず）と比較した場合に、旋回スクロール２０に対して最小でも「１．８」倍の強度を確保することができる。換言すると、実施例のスクロール圧縮機Ｓは、前記した比較例１のスクロール圧縮機Ｓ１（図示せず）と比較した場合に、旋回スクロール２０に加わる負荷に対する許容引張強さを最小でも「１．８」倍向上させることができる。そのため、この場合に、実施例のスクロール圧縮機Ｓは、前記した比較例１のスクロール圧縮機Ｓ１（図示せず）と比較した場合に、旋回スクロール２０の肉厚（例えば、台板２１の厚さやラップ２２の厚さ、軸支持部２３の厚さ等）を「０．５６」倍に薄くしても、破損することのない十分な強度を確保することができる。なお、前記した「１．８」倍の値は、「４５０／２５０」によって算出される。また、前記した「０．５６」倍の値は、「１／１．８」によって算出される。
【００６２】
このような実施例のスクロール圧縮機Ｓは、比較例２のスクロール圧縮機Ｓ２（図示せず）と同様に、旋回スクロール２０の肉厚を薄くすることにより、肉厚を薄くした分だけ、旋回スクロール２０の十分な強度を確保しつつ、旋回スクロール２０の肉厚を薄くした分だけ、旋回スクロール２０を軽量化を図ることができる。しかも、実施例のスクロール圧縮機Ｓは、旋回スクロール２０を軽量化することで、旋回スクロール２０の回転（旋回）時に、旋回スクロール２０に加わる遠心力を低減することができる。そのため、実施例のスクロール圧縮機Ｓは、旋回スクロール２０の高速回転（高速旋回）を実現することができる。そして、実施例のスクロール圧縮機Ｓは、旋回スクロール２０を高速回転（高速旋回）させることにより、単位時間当たりの冷媒循環量（ｋｇ／ｓ）を向上させることができる。そのため、実施例のスクロール圧縮機Ｓは、前記した比較例１のスクロール圧縮機Ｓ１（図示せず）と同等の圧縮効率を確保しつつ、小型化を図ることができる。なお、単位時間当たりの冷媒循環量とは、例えば、旋回スクロール２０の１回転の圧縮過程における冷媒循環量を意味している。
【００６３】
また、実施例のスクロール圧縮機Ｓは、旋回スクロール２０の材料として、比較例２で用いられている球状黒鉛鋳鉄（ＦＣＤ６００）の引張強さの上限値よりも十分に小さな値の引張強さのＣＶ黒鉛鋳鉄（ＦＣＶ４５０）を用いている。これにより、実施例のスクロール圧縮機Ｓは、旋回スクロール２０の製造時に、比較例２のスクロール圧縮機Ｓ２（図示せず）よりも材料の加工性を向上させることができると共に、加工工具の摩耗量を低減することができる。このような実施例のスクロール圧縮機Ｓは、比較例２のスクロール圧縮機Ｓ２（図示せず）よりも加工工具の耐用期間を長期化することができるため、加工工具の交換頻度を低減し、その結果、加工工具の交換作業時間を低減することができる。
【００６４】
図４に、比較例１と比較例２と実施例とにおいて、旋回スクロール２０を製造する際の加工工具の摩耗量を示す。図４は、加工工具の摩耗量の説明図である。図４中、横軸は旋回スクロールの加工台数を示しており、縦軸は加工工具の摩耗量を示している。また、符号「Ｔｈ」は、加工工具の交換基準値を示している。図４に示す線グラフは、旋回スクロール２０の一部を加工した結果から算出された旋回スクロール２０の加工台数を示している。
【００６５】
図４に示すように、比較例１では、１００台以上の旋回スクロール２０を加工しても、加工工具の摩耗量が加工工具の交換基準値Ｔｈに全く到達していない。そのため、比較例１は、加工工具を交換することなく比較的長期間に亘って使用することができる。これは、比較例１で用いられているねずみ鋳鉄（ＦＣ２５０）が比較的加工性の高い材料だからである。
【００６６】
これに対して、比較例２で用いられている球状黒鉛鋳鉄（ＦＣＤ６００）と比較例１で用いられているねずみ鋳鉄（ＦＣ２５０）とでは加工性に大きな差がある。そのため、比較例２では、５０台に達しない台数の旋回スクロール２０を加工するだけで、加工工具の摩耗量が加工工具の交換基準値Ｔｈに到達している。そのため、比較例２は、比較的短期間しか加工工具を使用することができない。このような比較例２では、比較例１よりも、加工工具の交換頻度が増大するため、加工工具の交換作業時間が増大する。その結果、比較例２は、旋回スクロール２０の生産性を低下させると共に、製作費用を高騰させる。
【００６７】
これに対して、実施例で用いられているＣＶ黒鉛鋳鉄（ＦＣＶ４５０）と比較例１で用いられているねずみ鋳鉄（ＦＣ２５０）とでは加工性に大きな差がない。そのため、実施例では、比較例１とほぼ同様に、１００台以上の旋回スクロール２０を加工しても、加工工具の摩耗量が加工工具の交換基準値Ｔｈに全く到達していない。そのため、実施例は、加工工具を交換することなく比較的長期間に亘って使用することができる。このような実施例は、比較例２と比較すると、比較例１と同等のレベルに加工工具の交換頻度を低減することができるため、加工工具の交換作業時間を低減することができる。その結果、実施例は、比較例２よりも、旋回スクロール２０の生産性を向上させると共に、製作費用を低減させることができる。
【００６８】
なお、実施例のスクロール圧縮機Ｓは、旋回スクロール２０を形成するＣＶ黒鉛鋳鉄の引張強さが４５０Ｎ／ｍｍ２以上であることが好ましい。また、旋回スクロール２０を形成するＣＶ黒鉛鋳鉄の引張強さが５５０Ｎ／ｍｍ２未満であることが好ましい。
【００６９】
また、実施例のスクロール圧縮機Ｓは、旋回スクロール２０を形成するＣＶ黒鉛鋳鉄のブリネル硬さが１７０以上２５０未満であるとともに、固定スクロール１０を形成するねずみ鋳鉄の引張強さが２５０Ｎ／ｍｍ２以上３００Ｎ／ｍｍ２未満で、かつ、そのねずみ鋳鉄のブリネル硬さが２４１以下であることが好ましい。スクロール圧縮機Ｓは、ＣＶ黒鉛鋳鉄のブリネル硬さ、並びに、ねずみ鋳鉄の引張強さ及びブリネル硬さをこのような範囲とすることで、旋回スクロール２０と固定スクロール１０との接触に伴う耐摩耗性を向上することができる。その結果、スクロール圧縮機Ｓは、摩耗に伴う圧縮性能の低下を抑制することができる。これは、旋回スクロール２０の材料であるＣＶ黒鉛鋳鉄のブリネル硬さと固定スクロール１０の材料であるねずみ鋳鉄のブリネル硬さとを同程度の値とすることで、旋回スクロール２０と固定スクロール１０とが接触したときに摩耗し難くなるためである。
【００７０】
なお、実施例では、ＣＶ黒鉛鋳鉄の引張強さが４５０Ｎ／ｍｍ２以上５５０Ｎ／ｍｍ２未満になっており、このようなＣＶ黒鉛鋳鉄の一例としてＦＣＶ４５０を例示した。しかしながら、本発明は、この例示にのみ限定されるものではない。
【００７１】
＜実施形態に係るスクロール圧縮機の主な特徴＞
（１）本実施形態に係るスクロール圧縮機Ｓは、旋回スクロール２０の材料として、球状黒鉛鋳鉄（例えば、ＦＣＤ６００）よりも加工し易いＣＶ黒鉛鋳鉄（例えば、ＦＣＶ４５０）を用いるため、加工工具の摩耗量を低減することができる。そのため、スクロール圧縮機Ｓは、加工工具を交換することなく比較的長期間に亘って使用することができる。このようなスクロール圧縮機Ｓは、加工工具の交換頻度を低減することができるため、加工工具の交換作業時間を低減することができる。その結果、旋回スクロール２０の生産性を向上させると共に、製作費用を低減させることができる。
【００７２】
（２）本実施形態に係るスクロール圧縮機Ｓは、旋回スクロール２０の材料として、流通性が高く入手し易いＣＶ黒鉛鋳鉄（例えば、ＦＣＶ４５０）を用いるため、これによっても、旋回スクロール２０の生産性を向上させると共に、製作費用を低減させることができる。
【００７３】
（３）前記した通り、本実施形態は、旋回スクロールを高速回転（高速旋回）させることにより、Ｒ３２冷媒が７０重量％以上含まれているガスを作動流体として使用することができるスクロール圧縮機Ｓを提供することを意図している。これは、以下の理由によるものである。
【００７４】
Ｒ３２冷媒は、従来使用されていたＲ４１０Ａ冷媒よりも低密度な作動流体である。このようなＲ３２冷媒は、スクロール圧縮機の運転時に、旋回スクロール２０のラップ２２の先端を通して外線側圧縮室４ａ（図３参照）と内線側圧縮室４ｂ（図３参照）との間で漏出し易い傾向にある。特に、スクロール圧縮機の低速運転時では、圧縮開始から圧縮完了までの時間が高速運転時よりも長いため、Ｒ３２冷媒の漏出量が増大する。
【００７５】
また、旋回スクロール２０の軽量化を図るために旋回スクロール２０のラップ２２の厚さを薄くした場合に、ラップ２２の先端の面積が減少する。これにより、スクロール圧縮機の運転時に、その分だけ、外線側圧縮室４ａ（図３参照）と内線側圧縮室４ｂ（図３参照）とが連通する時間が長期化するため、Ｒ３２冷媒の漏出量が増大する。
【００７６】
Ｒ３２冷媒の漏出量を低減するためには、旋回スクロール２０を高速回転（高速旋回）させることが有効である。しかしながら、旋回スクロール２０を高速回転（高速旋回）させると、旋回スクロール２０の遠心力が増大する。そのため、スクロール圧縮機は、旋回スクロール２０の軽量化を図らないと、旋回スクロール２０の周辺部品（例えば、旋回軸受２６や主軸受４６、副軸受５６等の軸受や、回転軸３０、回転軸３０を支持するフレーム４０等の部材）に加わる負荷が増大する。これにより、旋回スクロール２０の周辺部品の信頼性が低下すると共に、振動や騒音が増大し、圧縮効率が低下する。
【００７７】
しかしながら、本実施形態に係るスクロール圧縮機Ｓは、旋回スクロール２０の強度を確保しつつ、旋回スクロール２０の軽量化を図ることができる。そのため、本実施形態に係るスクロール圧縮機Ｓは、旋回スクロール２０を高速回転（高速旋回）させることができ、Ｒ３２冷媒の漏出量を効率よく低減することができる。このような本実施形態に係るスクロール圧縮機Ｓは、例えばＲ３２冷媒が７０重量％以上含まれているガスを作動流体として使用することができる。また、本実施形態に係るスクロール圧縮機Ｓは、旋回スクロール２０の周辺部品の信頼性を向上させると共に、振動や騒音を低減し、圧縮効率を向上させることができる。また、本実施形態に係るスクロール圧縮機Ｓは、Ｒ３２冷媒の地球温暖化係数が従来使用されていたＲ４１０Ａ冷媒の地球温暖化係数よりも低いため、環境負荷を低減することもできる。
【００７８】
以上の通り、本実施形態に係るスクロール圧縮機Ｓによれば、旋回スクロール２０の高速回転（高速旋回）を実現しつつ、加工工具の摩耗量を低減することができる。
【００７９】
本発明は、前記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前記した実施形態は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、実施形態の構成の一部を他の構成に置き換えることが可能であり、また、実施形態の構成に他の構成を加えることも可能である。また、各構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【００８０】
例えば、前記した実施形態では、固定スクロール１０の材料がねずみ鋳鉄（ＦＣ２５０）であるものとして説明した。しかしながら、固定スクロール１０の材料は、ＣＶ黒鉛鋳鉄にすることもできる。例えば、固定スクロール１０の材料は、旋回スクロール２０と同じＦＣＶ４５０にすることもできる。なお、ＦＣＶ４５０で固定スクロール１０を形成した場合に、固定スクロール１０の引張強さは、４５０Ｎ／ｍｍ２以上となり、かつ、固定スクロール１０のブリネル硬さは、１７０以上２５０未満となる。
【符号の説明】
【００８１】
１    圧縮機構部
２    電動機
４    圧縮室
４ａ    外線側圧縮室
４ｂ    内線側圧縮室
５    吐出室
１０    固定スクロール
１１，２１    台板
１２，２２    ラップ
１３    吸入口
１４    吸入室
１５    吐出口
２０    旋回スクロール
２３    軸支持部
２６    旋回軸受
３０    回転軸
３１    クランクピン
４０    フレーム
４６    主軸受
５１    自転防止継手
５６    副軸受
７０    密閉容器
１０１    空気調和機
１０２    四方弁
１０３    冷暖房絞り装置
１０４    室内熱交換器
１０５    室外熱交換器
１０６    配管
Ｓ    スクロール圧縮機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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