(57)【要約】      （修正有）【課題】ラップの輪郭精度を向上させることなく、漏れ損失を少なくすることで圧縮効率の低下を抑制することができるスクロール圧縮機を提供することにある。【解決手段】固定スクロールの第１ラップ２４ｂ、及び、旋回スクロールの第２ラップ２６ｂの少なくとも一方は、ラップ径方向外側のクリアランスよりもラップ径方向内側のクリアランスの方が狭くなるような形状を有している。クリアランスは、第１ラップ２４ｂの側面と第２ラップ２６ｂの側面とが最接近する際の第１ラップ２４ｂと第２ラップ２６ｂとの間の径方向の隙間である。【選択図】図４Ａ
2012036825.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１鏡板（２４ａ）と、前記第１鏡板の一面に渦巻き形状を保持して立設される第１ラップ（２４ｂ）と、を有する固定スクロール（２４）と、
第２鏡板（２６ａ）と、前記第２鏡板の一面に渦巻き形状を保持して立設される第２ラップ（２６ｂ）と、を有し、前記第２ラップが前記第１ラップと噛み合いながら、前記固定スクロールに対して公転する旋回スクロール（２６）と、
を備え、
前記第１ラップ及び前記第２ラップの少なくとも一方は、前記第１ラップの側面と前記第２ラップの側面とが最接近する際の前記第１ラップと前記第２ラップとの間の径方向の隙間であるクリアランスが、ラップ径方向外側の第１ポイントよりもラップ径方向内側の第２ポイントにおいて、より小さくなるような形状を有している、
スクロール圧縮機（１０１）。
【請求項２】
前記第１ラップ及び前記第２ラップは、ラップ径方向外側の端部である巻き終わりポイント（ＰＥ１，ＰＥ２）と、ラップ径方向内側の端部である巻き始めポイント（ＰＳ１，ＰＳ２）とを有し、
前記第１ラップ及び前記第２ラップの少なくとも一方は、前記巻き終わりポイント側から前記巻き始めポイント側にかけて前記クリアランスが連続的に小さくなるような形状を有するギャップ減少領域を有している、
請求項１に記載のスクロール圧縮機。
【請求項３】
前記ギャップ減少領域は、前記巻き終わりポイントから、前記巻き始めポイントまで亘っている、
請求項２に記載のスクロール圧縮機。
【請求項４】
前記ギャップ減少領域は、前記巻き終わりポイントから、前記巻き終わりポイントと前記巻き始めポイントとの中間のポイントまで亘っている、
請求項２に記載のスクロール圧縮機。
【請求項５】
前記ギャップ減少領域は、前記巻き終わりポイントから、前記巻き終わりポイントから前記巻き始めポイントに向かって１巻き分のポイントまで亘っている、
請求項２に記載のスクロール圧縮機。
【請求項６】
前記第１ラップ及び前記第２ラップの少なくとも一方は、複数の前記ギャップ減少領域を有している、
請求項２に記載のスクロール圧縮機。
【請求項７】
前記ギャップ減少領域は、ラップ周方向に一定の間隔を空けて位置していると共に、その両端部における前記クリアランスの差の大きさが一定の値となるような形状を有している、
請求項６に記載のスクロール圧縮機。
【請求項８】
前記第１ラップ及び前記第２ラップの少なくとも一方は、前記巻き終わりポイントにおける前記クリアランスと前記巻き始めポイントにおける前記クリアランスとの差が、前記固定スクロールの輪郭度と前記旋回スクロールの輪郭度との相加平均に等しくなるような形状を有している、
請求項１から７のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクロール圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
スクロール圧縮機では、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互いに噛み合うことにより、複数の圧縮室が形成される。そして、旋回スクロールが固定スクロールに対して公転することで、圧縮室は、ラップの径方向外側から径方向内側に向かって移動しながら容積を減少させる。これにより、圧縮室内の冷媒ガスが圧縮される。
【０００３】
また、スクロール圧縮機では、旋回スクロールの公転中に、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互いに接触しないように、ラップの径方向の微小な隙間であるクリアランスが、両ラップ間に設けられている。例えば、特許文献１（特開平１１−１５９４８１号公報）に開示されているスクロール圧縮機では、圧縮機の運転時にラップが熱変形した場合であってもクリアランスが確保されるように、ラップの外周面及び内周面の一部が他の部分より薄肉に形成されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来のスクロール圧縮機では、ラップの径方向外側の部分である巻き終わり部は、ラップの径方向内側の部分である巻き始め部に比べて曲率半径が大きいので、加工時に歯が撓みやすく輪郭精度を向上させにくい。そのため、巻き始め部と比べて、巻き終わり部では、加工後の歯厚が、理論形状に基づく値と比べてより大きくなりやすい。そのため、巻き始め部のクリアランスが巻き終わり部のクリアランスよりも大きくなってしまい、スクロール圧縮機の運転中に、旋回スクロールのラップと固定スクロールのラップが、巻き始め部よりも先に巻き終わり部の方において、互いに接触してしまう場合がある。
【０００５】
さらに、従来のスクロール圧縮機では、ラップの径方向外側にある圧縮室よりもラップの径方向内側にある圧縮室の方が、隣接する圧縮室との圧力差は大きい。従って、ラップの径方向外側にある圧縮室と比べて、ラップの径方向内側にある圧縮室では、冷媒ガスがクリアランスを経由して隣接する圧縮室に流入しやすく、冷媒ガスが圧縮室で圧縮される過程で、漏れ損失が発生する虞がある。
【０００６】
本発明の課題は、ラップの輪郭精度を向上させることなく、漏れ損失の少ないスクロール圧縮機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１観点に係るスクロール圧縮機は、固定スクロールと、旋回スクロールとを備える。固定スクロールは、第１鏡板と、第１ラップとを有する。第１ラップは、第１鏡板の一面に渦巻き形状を保持して立設される。旋回スクロールは、第２鏡板と、第２ラップとを有する。第２ラップは、第２鏡板の一面に渦巻き形状を保持して立設される。旋回スクロールは、第２ラップが第１ラップと噛み合いながら、固定スクロールに対して公転する。第１ラップ及び第２ラップの少なくとも一方は、ラップ径方向外側の第１ポイントよりもラップ径方向内側の第２ポイントにおいて、クリアランスがより小さくなるような形状を有している。クリアランスは、第１ラップの側面と第２ラップの側面とが最接近する際の第１ラップと第２ラップとの間の径方向の隙間である。
【０００８】
第１観点に係るスクロール圧縮機では、固定スクロール及び旋回スクロールは、第１ラップと第２ラップとが互いに噛み合うことにより、複数の圧縮室を形成する。圧縮される前の低圧の冷媒ガスは、ラップ径方向最も外側に形成される圧縮室に吸入される。この圧縮室は、旋回スクロールの公転によって、ラップ径方向内側に向かって移動しながら容積を減少させる。このとき、圧縮室内の低圧の冷媒ガスは、圧縮されて高圧の冷媒ガスとなる。圧縮された高圧の冷媒ガスは、ラップ径方向最も内側まで移動した圧縮室から吐出される。また、スクロール圧縮機の運転中、各圧縮室は、ラップを隔てて隣接する圧縮室とクリアランスを介して連通している。そのため、圧縮室内の圧縮された冷媒ガスが、クリアランスを経由して、より低圧下の隣接する圧縮室へ漏れ出す。これにより、漏れ出した冷媒ガスが再び圧縮されることに起因する動力損失である漏れ損失が発生する虞がある。
【０００９】
第１観点に係るスクロール圧縮機では、第１ラップ及び第２ラップの少なくとも一方が、ラップ径方向外側のクリアランスよりもラップ径方向内側のクリアランスの方が小さくなるような形状を有している。これにより、ラップ径方向外側の部分である巻き終わり部からラップ径方向内側の部分である巻き終わり部にかけて、クリアランスを一定にするためにラップの輪郭精度を向上させることなく、スクロール圧縮機の運転中における、ラップ径方向内側にある圧縮室の漏れ損失を少なくすることができる。そして、ラップ径方向内側にある圧縮室の漏れ損失を少なくすることによって、圧縮効率の低下を抑制することができる。
【００１０】
従って、第１観点に係るスクロール圧縮機では、ラップの輪郭精度を向上させることなく、漏れ損失を少なくすることで圧縮効率の低下を抑制することができる。
【００１１】
本発明の第２観点に係るスクロール圧縮機は、第１観点に係るスクロール圧縮機において、第１ラップ及び第２ラップは、ラップ径方向外側の端部である巻き終わりポイントと、ラップ径方向内側の端部である巻き始めポイントとを有する。第１ラップ及び第２ラップの少なくとも一方は、巻き終わりポイント側から巻き始めポイント側にかけてクリアランスが連続的に小さくなるような形状を有するギャップ減少領域を有している。
【００１２】
第２観点に係るスクロール圧縮機では、第１ラップ及び第２ラップの少なくとも一方は、ギャップ減少領域において、巻き終わりポイント側から巻き始めポイント側に向かって、クリアランスが徐々に小さくなるような形状を有している。
【００１３】
本発明の第３観点に係るスクロール圧縮機は、第２観点に係るスクロール圧縮機において、ギャップ減少領域は、巻き終わりポイントから、巻き始めポイントまで亘っている。
【００１４】
本発明の第４観点に係るスクロール圧縮機は、第２観点に係るスクロール圧縮機において、ギャップ減少領域は、巻き終わりポイントから、巻き終わりポイントと巻き始めポイントとの中間のポイントまで亘っている。
【００１５】
本発明の第５観点に係るスクロール圧縮機は、第２観点に係るスクロール圧縮機において、ギャップ減少領域は、巻き終わりポイントから、巻き終わりポイントから巻き始めポイントに向かって１巻き分のポイントまで亘っている。
【００１６】
本発明の第６観点に係るスクロール圧縮機は、第２観点に係るスクロール圧縮機において、第１ラップ及び第２ラップの少なくとも一方は、複数のギャップ減少領域を有している。
【００１７】
本発明の第７観点に係るスクロール圧縮機は、第６観点に係るスクロール圧縮機において、ギャップ減少領域は、ラップ周方向に一定の間隔を空けて位置していると共に、その両端部におけるクリアランスの差の大きさが一定の値となるような形状を有している。
【００１８】
第７観点に係るスクロール圧縮機では、ラップ周方向に沿って、クリアランスが規則的に変化する。例えば、ラップ周方向のギャップ減少領域の長さを、ラップ周方向のラップ全体の長さと比べて微小な値に設定した場合、巻き終わりポイント側から巻き始めポイント側に向かってクリアランスが概ね段階的に変化するような形状を有するラップを形成することができる。
【００１９】
本発明の第８観点に係るスクロール圧縮機は、第１観点乃至第７観点のいずれか１つに係るスクロール圧縮機において、第１ラップ及び第２ラップの少なくとも一方は、巻き終わりポイントにおけるクリアランスと巻き始めポイントにおけるクリアランスとの差が、固定スクロールの輪郭度と旋回スクロールの輪郭度との相加平均に等しくなるような形状を有している。
【００２０】
第８観点に係るスクロール圧縮機では、巻き終わりポイントにおけるクリアランスと巻き始めポイントにおけるクリアランスとの差の大きさを、固定スクロール及び旋回スクロールの輪郭度に基づいて算出する。ここで、輪郭度とは、固定スクロール２４及び旋回スクロール２６の理想的な形状を基準とした場合における、固定スクロール２４及び旋回スクロール２６の実際の形状の狂いの大きさを表す量である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係るスクロール圧縮機は、ラップの輪郭精度を向上させることなく、漏れ損失を少なくすることで圧縮効率の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態における、スクロール圧縮機の縦断面図である。
【図２】本発明の実施形態における、固定スクロールの第１ラップの平面図である。
【図３】本発明の実施形態における、旋回スクロールの第２ラップの平面図である。
【図４Ａ】本発明の実施形態における、クランク角が０度の場合の第１ラップと第２ラップとの位置関係及びクリアランスを表す図である。
【図４Ｂ】本発明の実施形態における、クランク角が９０度の場合の第１ラップと第２ラップとの位置関係及びクリアランスを表す図である。
【図４Ｃ】本発明の実施形態における、クランク角が１８０度の場合の第１ラップと第２ラップとの位置関係及びクリアランスを表す図である。
【図４Ｄ】本発明の実施形態における、クランク角が３６０度の場合の第１ラップと第２ラップとの位置関係及びクリアランスを表す図である。
【図５】本発明の実施形態における、クリアランスとクランク角との関係を表すグラフである。
【図６】本発明の実施形態の変形例１Ａにおける、クリアランスとクランク角との関係を表すグラフである。
【図７】本発明の実施形態の変形例１Ｃにおける、クリアランスとクランク角との関係を表すグラフである。
【図８】従来のスクロール圧縮機における、クリアランスとクランク角との関係を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の実施形態に係るスクロール圧縮機１０１について、図１乃至図８を参照しながら説明する。
【００２４】
最初に、従来のスクロール圧縮機と共通するスクロール圧縮機１０１の構成及び動作について説明する。次に、本実施形態に係るスクロール圧縮機１０１に特有の構成、動作、特徴及び変形例について説明する。
【００２５】
―従来のスクロール圧縮機と共通する事項―
（１）全体構成
スクロール圧縮機１０１は、冷媒を循環する冷凍サイクルを繰り返す冷媒回路において、冷媒ガスを圧縮する役割を担う高低圧ドーム型のスクロール圧縮機である。図１は、本実施形態に係るスクロール圧縮機１０１の縦断面図である。
【００２６】
図１に示されるように、本実施形態に係るスクロール圧縮機１０１は、ケーシング１０、圧縮機構１５、ハウジング２３、モータ１６、油分離板７３、クランク軸１７、吸入管１９及び吐出管２０から構成される。次に、スクロール圧縮機１０１のこれらの構成部品について詳細に説明する。
【００２７】
（２）詳細構成
（２−１）ケーシング
ケーシング１０は、略円筒状の胴部ケーシング部１１と、胴部ケーシング部１１の上端部に気密状に溶接される椀状の上壁部１２と、胴部ケーシング部１１の下端部に気密状に溶接される椀状の底壁部１３とから構成される。ケーシング１０は、ケーシング１０の内部及び外部において圧力及び温度が変化した場合に変形及び破損が起こりにくい剛性部材で成型される。ケーシング１０は、胴部ケーシング部１１の略円筒状の軸方向が鉛直方向に沿うように設置される。
【００２８】
ケーシング１０の内部には、圧縮機構１５と、圧縮機構１５の下方に配置されるハウジング２３と、ハウジング２３の下方に配置されるモータ１６と、ケーシング１０内を鉛直方向に延びるように配設されるクランク軸１７等が収容されている。ケーシング１０の壁部には、吸入管１９及び吐出管２０が気密状に溶接されている。
【００２９】
ケーシング１０の底部には、潤滑油を貯留するための空間である油貯留部Ｐが形成されている。潤滑油は、スクロール圧縮機１０１の運転中に、圧縮機構１５等の摺動部の潤滑性を良好に保つために使用される。
【００３０】
（２−２）圧縮機構
圧縮機構１５は、ケーシング１０の内部に収容され、低温低圧の冷媒ガスを吸引し、圧縮し、高温高圧の冷媒ガス（以下、「圧縮冷媒」という）を吐出する。圧縮機構１５は、固定スクロール２４と、旋回スクロール２６とから構成される。次に、固定スクロール２４及び旋回スクロール２６について、それぞれ説明する。
【００３１】
固定スクロール２４は、第１鏡板２４ａと、第１鏡板２４ａに直立して形成されている渦巻形状（インボリュート状）の第１ラップ２４ｂとを有している。固定スクロール２４には、主吸入孔（図示せず）と、主吸入孔に隣接する補助吸入孔（図示せず）とが形成されている。主吸入孔は、吸入管１９と、後述する圧縮室４０とを連通する。補助吸入孔は、後述する低圧空間Ｓ２と、圧縮室４０とを連通する。第１鏡板２４ａの中央部には、吐出孔４１が形成され、第１鏡板２４ａの上面には、吐出孔４１と連通する拡大凹部４２が形成されている。この拡大凹部４２は、第１鏡板２４ａの上面に凹設された水平方向に広がる空間である。固定スクロール２４の上面には、この拡大凹部４２を塞ぐように蓋体４４がボルト４４ａにより締結固定されている。そして、拡大凹部４２に蓋体４４が覆い被せられることにより圧縮機構１５の運転音を消音させる膨張室からなるマフラー空間４５が形成されている。固定スクロール２４と蓋体４４とは、ガスケット（図示せず）を介して密着させることによりシールされている。固定スクロール２４には、マフラー空間４５と連通し、固定スクロール２４の下面に開口する第１連絡通路４６が形成されている。
【００３２】
旋回スクロール２６は、第２鏡板２６ａと、第２鏡板２６ａに直立して形成されている渦巻形状（インボリュート状）の第２ラップ２６ｂとを有している。第２鏡板２６ａの下面中央部には、上端軸受２６ｃが下方に突出して形成されている。第２鏡板２６ａの内部には、給油細孔６３が形成されている。給油細孔６３は、第２鏡板２６ａの上面外周部と、上端軸受２６ｃの内側の空間とを連通している。
【００３３】
固定スクロール２４及び旋回スクロール２６は、第１ラップ２４ｂと第２ラップ２６ｂとが互いに噛み合うことにより、第１鏡板２４ａ、第１ラップ２４ｂ、第２鏡板２６ａ及び第２ラップ２６ｂによって囲まれる空間である圧縮室４０を形成する。
【００３４】
（２−３）ハウジング
ハウジング２３は、圧縮機構１５の下方に配設され、その外周面においてケーシング１０の内壁に気密状に溶接されている。このため、ケーシング１０の内部は、ハウジング２３の下方の高圧空間Ｓ１と、ハウジング２３の上方の低圧区間Ｓ２とに画成されている。ハウジング２３は、ハウジング２３の上面に凹設されている主フレーム凹部３１と、ハウジング２３の下面から下方に延設されている上部軸受３２とを有している。この上部軸受３２には、鉛直方向に上部軸受孔３３が貫通して形成されている。ハウジング２３は、ボルト等で固定することによって固定スクロール部品２４を載置し、オルダム継手３９を介して、固定スクロール部品２４と共に旋回スクロール部品２６を挟持している。ハウジング２３の外周部には、鉛直方向に第２連絡通路４８が貫通して形成されている。この第２連絡通路４８は、ハウジング２３の上面において第１連絡通路４６と連通し、ハウジング２３の下面において吐出口４９を介して高圧空間Ｓ１と連通する。
【００３５】
（２−４）モータ
モータ１６は、ケーシング１０の内部に収容され、ハウジング２３の下方に配設されるブラシレスＤＣモータである。モータ１６は、ケーシング１０の内壁に固定されるステータ５１と、このステータ５１の内側に僅かな間隙（エアギャップ）を設けて回転自在に収容されるロータ５２とによって構成される。
【００３６】
ステータ５１は、導線が巻き付けられているコイル部（図示せず）と、コイル部の上方及び下方に形成されているコイルエンド５３とを有している。ステータ５１の外周面には、ステータ５１の上端面から下端面に亘り、かつ、周方向に所定間隔をおいて、切欠形成されている複数のコアカット部（図示せず）が設けられている。このコアカット部は、胴部ケーシング部１１とステータ５１との間に鉛直方向に延びるモータ冷却通路５５を形成する。
【００３７】
ロータ５２は、その回転中心を鉛直方向に貫通しているクランク軸１７に連結されている。ロータ５２は、クランク軸１７を介して、圧縮機構１５と接続されている。
【００３８】
（２−５）油分離板
油分離板７３は、ケーシング１０の内部に収容される平板状の部材である。油分離板７３は、下部軸受６０の上端面に固定されている。
【００３９】
（２−６）クランク軸
クランク軸１７は、ケーシング１０の内部に収容され、その軸方向が鉛直方向に沿うように配設されている。クランク軸１７は、図１に示されるように、その上端部の軸心が上端部を除く部分の軸心に対してわずかに偏心している。
【００４０】
クランク軸１７は、ロータ５２の回転中心を鉛直方向に貫通してロータ５２に連結されている。クランク軸１７は、その軸回転運動によって、上端軸受２６ｃ、上部軸受３２及び下部軸受６０と摺動する。クランク軸１７は、その上端部が上端軸受２６ｃに嵌入することで旋回スクロール部品２６と接続されている。クランク軸１７は、軸回転運動することによって、旋回スクロール部品２６を駆動させる。
【００４１】
クランク軸１７は、軸方向に形成されている主給油路６１を有している。主給油路６１の上端は、クランク軸１７の上端面と第２鏡板２６ａの下面とによって形成される油室８３と連通している。この油室８３は、第２鏡板２６ａの給油細孔６３を介して、固定スクロール部品２４と旋回スクロール部品２６との摺動部（以下、「圧縮機構１５の摺動部」という）に連通し、圧縮室４０を介して最終的に低圧空間Ｓ２に連通する。また、主給油路６１の下端は、油貯留部Ｐに連通する。
【００４２】
クランク軸１７は、主給油路６１から分岐する第１副給油路６１ａ、第２副給油路６１ｂ及び第３副給油路６１ｃを有している。第１副給油路６１ａ、第２副給油路６１ｂ及び第３副給油路６１ｃは、主給油路６１に対して直交して形成されている。第１副給油路６１ａは、上端軸受２６ｃと摺動するクランク軸１７の外周面に開口する。第２副給油路６１ｂは、上部軸受３２と摺動するクランク軸１７の外周面に開口する。第３副給油路６１ｃは、下部軸受６０と摺動するクランク軸１７の外周面に開口する。
【００４３】
（２−７）吸入管
吸入管１９は、ケーシング１０の外部から圧縮機構１５へ、冷媒回路の冷媒を導入するための管状部材である。吸入管１９は、ケーシング１０の上壁部１２に気密状に嵌入されている。吸入管１９は、低圧空間Ｓ２を鉛直方向に貫通すると共に、内端部が固定スクロール２４に嵌入されている。
【００４４】
（２−８）吐出管
吐出管２０は、高圧空間Ｓ１からケーシング１０の外部へ、圧縮冷媒を吐出するための管状部材である。吐出管２０は、ケーシング１０の胴部ケーシング部１１に気密状に嵌入されている。吐出管２０は、内端部がハウジング２３近傍の高圧空間Ｓ１に位置している。
【００４５】
（３）動作
スクロール圧縮機１０１の運転動作について説明する。最初に、スクロール圧縮機１０１が備えられる冷媒回路を循環する冷媒の流れについて説明する。次に、スクロール圧縮機１０１内の潤滑油の流れについて説明する。
【００４６】
（３−１）冷媒の流れ
最初に、モータ１６が駆動されることによって、ロータ５２が回転する。これにより、ロータ５２に固定されているクランク軸１７が、軸回転運動を行う。クランク軸１７の軸回転運動は、上端軸受２６ｃを介して旋回スクロール２６に伝達される。クランク軸１７の上端部の軸心は、クランク軸１７の軸回転運動の軸心に対して偏心しているので、旋回スクロール２６は、クランク軸１７の軸回転中心に対して公転運動を行う。なお、旋回スクロール２６は、オルダム継手３９によって自転することなく公転運動を行う。
【００４７】
圧縮前の低温低圧の冷媒ガスは、吸入管１９から主吸入孔を経由して、又は、低圧空間Ｓ２から補助吸入孔を経由して、圧縮機構１５の圧縮室４０に吸引される。旋回スクロール２６の旋回運動により、圧縮室４０は、固定スクロール２４の外周部から中心部へ向かって移動しながら、体積を徐々に減少させる。その結果、圧縮室４０内の低温低圧の冷媒ガスは圧縮されて圧縮冷媒となる。圧縮冷媒は、吐出孔４１からマフラー空間４５へ吐出された後、第１連絡通路４６及び第２連絡通路４８を経由して、吐出口４９から高圧空間Ｓ１へ導入される。その後、圧縮冷媒は、モータ冷却通路５５を下降して、モータ１６の下方の空間に到達する。その後、圧縮冷媒は、流れの向きを反転して、他のモータ冷却通路５５及びエアギャップを上昇する。最終的に、圧縮冷媒は、吐出管２０からスクロール圧縮機１０１の外部に吐出される。
【００４８】
スクロール圧縮機１０１から吐出管２０を介して吐出された圧縮冷媒は、凝縮器を通過することによって、冷却されて液化される。液化された冷媒は、膨張部を通過することによって、低温低圧の冷媒になる。その後、低温低圧の冷媒は、蒸発器を通過することによって気化されて、最終的に、吸入管１９からスクロール圧縮機１０１の内部に導入される。
【００４９】
（３−２）潤滑油の流れ
最初に、モータ１６が駆動されることによって、ロータ５２が回転する。これにより、ロータ５２に固定されているクランク軸１７が、軸回転運動を行う。クランク軸１７の軸回転運動によって圧縮機構１５が駆動し、高圧空間Ｓ１に圧縮冷媒が吐出されると、高圧空間Ｓ１内の圧力が上昇する。また、主給油路６１の上端は、油室８３及び給油細孔６３を介して低圧空間Ｓ２に連通している。これにより、主給油路６１の上端と下端との間に差圧が発生する。その結果、油貯留部Ｐに貯留される潤滑油は、差圧によって、主給油路６１の下端から吸引され、主給油路６１内を上昇する。
【００５０】
主給油路６１内を上端まで上昇して油室８３に到達した潤滑油は、給油細孔６３を経由して、圧縮機構１５の摺動部に供給される。圧縮機構１５の摺動部を摺動した潤滑油は、低圧空間Ｓ２及び圧縮室４０に漏れ込む。このとき、潤滑油は、元来高温高圧であるので、低圧空間Ｓ２及び圧縮室４０に存在する圧縮前の冷媒ガスを過熱する。また、このとき、潤滑油は、油滴の状態で圧縮室４０内の圧縮冷媒に混入される。圧縮冷媒に混入された潤滑油は、圧縮冷媒と同じ経路を通って、圧縮室４０から高圧空間Ｓ１へ吐出される。その後、潤滑油は、圧縮冷媒と共にモータ冷却通路５５を下降した後に、油分離板７３に衝突する。このとき、油分離板７３に付着した潤滑油は、高圧空間Ｓ１内を落下して油貯留部Ｐに到達する。
【００５１】
一方、主給油路６１内を上昇する潤滑油の多くは、第１副給油路６１ａ、第２副給油路６１ｂ及び第３副給油路６１ｃに供給される。第１副給油路６１ａ内の潤滑油は、クランク軸１７と上端軸受２６ｃとの摺動部を潤滑する。第２副給油路６１ｂ内の潤滑油は、クランク軸１７と上部軸受３２との摺動部を潤滑する。第３副給油路６１ｃ内の潤滑油は、クランク軸１７と下部軸受６０との摺動部を潤滑する。これらの摺動部を潤滑した潤滑油は、高圧空間Ｓ１に漏れ出し、高圧空間Ｓ１内を落下して油貯留部Ｐに到達する。
【００５２】
―本実施形態に特有の事項―
（１）構成
圧縮機構１５が備える固定スクロール２４及び旋回スクロール２６が有する、本実施形態に特有の構成について説明する。固定スクロール２４と旋回スクロール２６は、いずれも鋳鉄製であり、熱膨張係数が概ね同一の素材で製造される。
【００５３】
（１−１）固定スクロール
図２は、固定スクロール２４の第１ラップ２４ｂの平面図である。図２において、第１ラップ２４ｂによって挟まれた領域は、第１鏡板２４ａの表面である。第１ラップ２４ｂは、径方向内側の端部である第１巻き始めポイントＰＳ１から径方向外側の端部である第１巻き終わりポイントＰＥ１に向かって、曲率半径を増加させながらほぼ３周する渦巻形状を有している。図２において一点鎖線で表されるこの渦巻形状の基準線は、インボリュート曲線である。インボリュート曲線は、デカルト座標系における媒介変数表示で、
ｘ＝ａ（ｃｏｓθ＋θｓｉｎθ）
ｙ＝ａ（ｓｉｎθ−θｃｏｓθ）
の式で表される。第１ラップ２４ｂは、基準線より径方向外側にある側面である第１外側フランク面２４ｃ１と、基準線より径方向内側にある側面である第１内側フランク面２４ｃ２とを有する。
【００５４】
（１−２）旋回スクロール
図３は、旋回スクロール２６の第２ラップ２６ｂの平面図である。図３において、第２ラップ２６ｂによって挟まれた領域は、第２鏡板２６ａの表面である。第２ラップ２６ｂは、径方向内側の端部である第２巻き始めポイントＰＳ２から径方向外側の端部である第２巻き終わりポイントＰＥ２に向かって、曲率半径を増加させながらほぼ２周半する渦巻形状を有している。図３において一点鎖線で表されるこの渦巻形状の基準線は、インボリュート曲線である。第２ラップ２６ｂは、基準線より径方向外側にある側面である第２外側フランク面２６ｃ１と、基準線より径方向内側にある側面である第２内側フランク面２６ｃ２とを有する。
【００５５】
第２ラップ２６ｂは、第２巻き終わりポイントＰＥ２から第２巻き始めポイントＰＳ２に亘って、第２ギャップ減少領域が形成されるような肉厚を有している。第２ギャップ減少領域では、第２巻き終わりポイントＰＳ２側から第２巻き始めポイントＰＳ２側に向かって、クリアランスが連続的に小さくなる。クリアランスは、第１ラップ２４ｂと第２ラップ２６ｂの間に形成される径方向の隙間である。より具体的には、クリアランスは、旋回スクロール２６の公転中において、第１ラップ２４ｂの第１内側フランク面２４ｃ２と第２ラップ２６ｂの第２外側フランク面２６ｃ１とが近傍のポイントよりも接近しているポイントにおける第１内側フランク面２４ｃ２と第２外側フランク面２６ｃ１との間の隙間、又は、第１ラップ２４ｂの第１外側フランク面２４ｃ１と第２ラップ２６ｂの第２内側フランク面２６ｃ２とが近傍のポイントよりも接近しているポイントにおける第１外側フランク面２４ｃ１と第２内側フランク面２６ｃ２との間の隙間である。以下、旋回スクロール２６の公転中にクリアランスが形成されるポイントを、シールポイントと云う。
【００５６】
図４Ａは、固定スクロール２４の第１ラップ２４ｂと旋回スクロール２６の第２ラップ２６ｂとが互いに噛み合った一状態を表す図である。図４Ａにおいて、第１内側フランク面２４ｃ２と第２外側フランク面２６ｃ１との間には、シールポイントＳ１ａ，Ｓ１ｂ，Ｓ１ｃにおいて、それぞれ、クリアランスＣ１ａ，Ｃ１ｂ，Ｃ１ｃが形成されている。また、図４Ａにおいて、第１外側フランク面２４ｃ１と第２内側フランク面２６ｃ２との間には、シールポイントＳ２ａ，Ｓ２ｂにおいて、それぞれ、クリアランスＣ２ａ，Ｃ２ｂが形成されている。
【００５７】
本実施形態では、径方向内側に位置するクリアランスは、径方向外側に位置するクリアランスよりも狭い。すなわち、図４Ａにおいて、クリアランスは、Ｃ１ａ、Ｃ１ｂ、Ｃ１ｃの順で狭くなり、Ｃ２ａ、Ｃ２ｂの順で狭くなる。第２ラップ２６ｂは、第２ギャップ減少領域、ずなわち、本実施形態では第２巻き終わりポイントＰＥ２から第２巻き始めポイントＰＳ２に亘って、径方向内側に位置するクリアランスが径方向外側に位置するクリアランスよりも狭くなるような形状を有している。
【００５８】
（２）動作
固定スクロール２４と旋回スクロール２６によって冷媒ガスが圧縮される過程と、圧縮過程におけるクリアランスの変化について、図４Ａ乃至図４Ｄを参照しながら説明する。図４Ａ乃至図４Ｄは、旋回スクロール２６が１周公転する過程を順に表している。旋回スクロール２６の公転中におけるある状態を基準にした旋回スクロール２６の公転角度を、クランク角と定義する。ここでは、図４Ａの状態におけるクランク角を仮に０度と規定する。図４Ａの状態から、旋回スクロール２６が４分の１周だけ公転すると、図４Ｂの状態に遷移する。図４Ｂの状態におけるクランク角は、９０度である。図４Ｂの状態から、旋回スクロール２６がさらに４分の１周だけ公転すると、図４Ｃの状態に遷移する。図４Ｃの状態におけるクランク角は、１８０度である。図４Ｃの状態から、旋回スクロール２６がさらに４分の１周だけ公転すると、図４Ｄの状態に遷移する。図４Ｄの状態におけるクランク角は、２７０度である。そして、図４Ｄの状態から、旋回スクロール２６がさらに４分の１周だけ公転すると、図４Ａの状態に遷移する。図４Ａの状態におけるクランク角は、３６０度である。すなわち、旋回スクロール２６の公転中、クランク角で３６０度を周期として、第１ラップ２４ｂと第２ラップ２６ｂとの位置関係は周期的に変化する。
【００５９】
（２−１）冷媒の圧縮過程
冷媒ガスが圧縮される過程について、さらに詳細に説明する。圧縮前の低温低圧の冷媒ガスは、図４Ａに示される圧縮室ＣＳ１に供給される。旋回スクロール２６の公転によって、圧縮室ＣＳ１は、図４Ｂ、図４Ｃ及び図４Ｄで示されるように、径方向内側に向かって移動しながら徐々に容積を減少させる。クランク角が３６０度になると、圧縮室ＣＳ１は、図４Ａで示される圧縮室ＣＳ２となる。旋回スクロール２６の公転によって、圧縮室ＣＳ２も、図４Ｂ、図４Ｃ及び図４Ｄで示されるように、径方向内側に向かって移動しながら徐々に容積を減少させる。クランク角が７２０度になると、圧縮室ＣＳ２は、図４Ａで示される圧縮室ＣＳ３となる。この状態から、旋回スクロール２６がさらに半周公転して、クランク角が９００度である図４Ｃの状態になると、圧縮室ＣＳ３内の圧縮された冷媒ガスは、吐出孔４１から圧縮機構１５の外部に吐出される。すなわち、本実施形態では、冷媒ガスが圧縮される過程において、クランク角は０度から約９００度まで変化する。
【００６０】
（２−２）クリアランスの変化
最初に、クリアランスが形成されるシールポイントの位置の変化について説明する。図４Ａに示される径方向最も外側にあるシールポイントＳ１ａは、旋回スクロール２６の公転によって、図４Ｂ、図４Ｃ及び図４Ｄで示されるように、周方向に沿って移動する。クランク角が３６０度になると、シールポイントＳ１ａは、図４Ａで示されるシールポイントＳ１ｂとなる。旋回スクロール２６の公転によって、シールポイントＳ１ｂも、図４Ｂ、図４Ｃ及び図４Ｄで示されるように、周方向に沿って移動する。クランク角が７２０度になると、シールポイントＳ１ｂは、図４Ａで示されるシールポイントＳ１ｃとなる。この状態から、旋回スクロール２６がさらに半周公転して、クランク角が９００度である図４Ｃの状態になると、シールポイントＳ１ｃは消失する。すなわち、シールポイントＳ１ａは、クランク角が０度から９００度まで変化する過程において、径方向内側に向かって周方向に沿って移動する。
【００６１】
シールポイントＳ２ａは、シールポイントＳ１ａと同様に、径方向内側に向かって周方向に沿って移動する。シールポイントＳ２ａは、クランク角が３６０度のときにシールポイントＳ２ｂとなる。このシールポイントＳ２ｂとなったシールポイントＳ１ａは、図４Ｂ及び図４Ｃで示されるように、クランク角が４５０度以上５４０度未満のときに消失する。
【００６２】
次に、クリアランスの変化について説明する。図５は、旋回スクロール２６の公転によってクランク角が０度から９００度まで変化する過程における、シールポイントＳ１ａにおけるクリアランスＣ１ａ，Ｃ１ｂ，Ｃ１ｃの大きさの変化を表すグラフである。本実施形態では、図５に示されるように、クリアランスＣ１ａ，Ｃ１ｂ，Ｃ１ｃの大きさは、クランク角の増加に伴って線形に単調減少する。
【００６３】
（３）特徴
（３−１）
本実施形態では、第１ラップ２４ｂと第２ラップ２６ｂの間に形成される径方向の隙間であるクリアランスが、旋回スクロール２６の公転によってクランク角が増加するにつれて線形に単調減少するので、径方向内側のクリアランスは、径方向外側のクリアランスよりも狭い。
【００６４】
そのため、旋回スクロール２６の公転中に、径方向外側のクリアランスが径方向内側のクリアランスよりも狭くなってしまう状態を防ぐことができる。仮にこのような状態になると、第２ラップ２６ｂの第２巻き終わりポイントＰＥ２近傍のシールポイントにおいては、第１ラップ２４ｂと第２ラップ２６ｂとが接触しているが、第２ラップ２６ｂの第２巻き始めポイントＰＳ２近傍のシールポイントにおいては、クリアランスが形成されてしまう。このとき、第２巻き始めポイントＰＳ２近傍にある圧縮室において、吐出される直前の圧縮された冷媒ガスが、クリアランスを経由して、より低圧下の隣接する圧縮室に漏れ出す。これにより、漏れ出した冷媒ガスが再び圧縮されることに起因する動力損失である漏れ損失が発生する虞がある。そして、一般的なスクロール圧縮機では、ラップ外周部にある圧縮室よりも、ラップ中心部にある圧縮室の方が、隣接する圧縮室との圧力差が大きいので、この漏れ損失の影響は大きく、冷媒ガスの圧縮効率は大きく低下する可能性がある。
【００６５】
従って、本実施形態では、径方向内側のクリアランスが径方向外側のクリアランスよりも狭くなるように旋回スクロール２６を成形することで、漏れ損失を低減させて、冷媒ガスの圧縮効率の低下を抑制することができる。
【００６６】
（３−２）
図８は、従来のスクロール圧縮機におけるクリアランスとクランク角との関係を、「理想値」と「実測値」について、それぞれ一例を表したグラフである。図８において「理想値」と標識された一点鎖線が表すように、本来、クリアランスはクランク角に関わらず一定であるのが理想である。しかし、旋回スクロール２６の第２ラップ２６ｂは、歯底が第２鏡板２６ａのみに支えられている片持ち状態であり、加工時に歯が撓みやすい。また、エンドミルを用いて第２ラップ２６ｂの側面を加工する場合、加工後にエンドミルを取り除く際に発生するスプリングバックによって、第２ラップ２６ｂの歯厚が設計値よりも厚くなってしまう可能性がある。特に、曲率半径が大きい第２ラップ２６ｂの径方向外側の部分は、径方向内側の部分と比べて、加工時に歯が撓みやすく、スプリングバックも発生しやすいので、輪郭精度が出しにくい場合がある。そのため、図８において「実測値」と標識された実線が表すように、従来のスクロール圧縮機では、径方向外側のクリアランスが径方向内側のクリアランスよりも概して狭くなってしまうことで、漏れ損失が生じる虞がある。
【００６７】
しかし、本実施形態では、第１ラップ２４ｂと第２ラップ２６ｂの間に形成される径方向の隙間であるクリアランスが、旋回スクロール２６の公転によってクランク角が増加するにつれて線形に単調減少するように、第２ラップ２６ｂの肉厚が設計されて、成形される。
【００６８】
従って、本実施形態では、旋回スクロール２６の第２ラップ２６ｂの加工時の輪郭精度を向上させることなく、漏れ損失が低いスクロール圧縮機を製造することができる。
【００６９】
（４）変形例
（４−１）変形例１Ａ
本実施形態では、第２ラップ２６ｂの第２ギャップ減少領域は、第２巻き終わりポイントＰＥ２から第２巻き始めポイントＰＳ２に亘って形成されていたが、第２巻き終わりポイントＰＥ２から中間ポイントに亘って形成されていてもよい。この中間ポイントは、第２ラップ２６ｂの周方向に沿って、第２巻き終わりポイントＰＥ２と第２巻き始めポイントＰＳ２との間に位置するポイントである。なお、第２ギャップ減少領域を除く領域、すなわち、中間ポイントから第２巻き始めポイントＰＳ２に亘る領域では、クリアランスは一定である。
【００７０】
本変形例では、例えば、図３に示されるように、第２巻き終わりポイントＰＥ２から周方向にほぼ１周だけ進んだポイントを中間ポイントＰＭ１としてもよい。図６は、この場合におけるクリアランスとクランク角との関係を表すグラフである。本変形例では、クランク角が０度から３６０度までの範囲では、クランク角が増加するに従ってクリアランスが線形に単調減少すると共に、クランク角が３６０度から９００度までの範囲では、クリアランスが一定になるように、第２ラップ２６ｂが成形される。
【００７１】
なお、本変形例の他の形態として、第２巻き終わりポイントＰＥ２から周方向にほぼ１周と４分の１周だけ進んだポイントを中間ポイントＰＭ２としてもよい。この場合、クランク角が０度から４５０度までの範囲では、クランク角が増加するに従ってクリアランスが線形に単調減少すると共に、クランク角が４５０度から９００度までの範囲では、クリアランスが一定になるように、第２ラップ２６ｂが成形される。
【００７２】
本変形例では、第２ラップ２６ｂの第２巻き終わりポイントＰＥ２から中間ポイントに亘る第２ギャップ減少領域において、第２巻き終わりポイントＰＥ２から中間ポイントに向かって、クリアランスが線形に単調減少するように、第２ラップ２６ｂが成形される。本変形例では、輪郭制度が出しにくい径方向外側の部分のみに第２ギャップ減少領域を設けることで、漏れ損失が低いスクロール圧縮機を製造することができる。
【００７３】
（４−２）変形例１Ｂ
本実施形態では、クランク角が０度のときにおけるクリアランスと、クランク角が９００度のときにおけるクリアランスとの差であるクリアランス差が算出されていないが、このクリアランス差が、固定スクロール２４の輪郭度と旋回スクロール２６の輪郭度に基づいて算出されてもよい。ここで、輪郭度とは、理論的に正確な寸法に基づいて定められた固定スクロール２４及び旋回スクロール２６の幾何学的輪郭（以下、「理論上の輪郭」という。）を基準とした場合における、固定スクロール２４及び旋回スクロール２６の実際の輪郭の狂いの大きさを表す量である。具体的には、理論上の輪郭と実際の輪郭とを適切に重ね合わせた場合における、理論上の輪郭と実際の輪郭との狂いの大きさの最大値を輪郭度と定義する。ここで、理論上の輪郭と実際の輪郭とを適切に重ね合わせるためには、実際の輪郭の多数のポイントで計測された実際の輪郭の狂いの大きさの平方を合計した値が最小となるように、実際の輪郭に理論上の輪郭を重ね合わせる。
【００７４】
本変形例では、固定スクロール２４の輪郭度と旋回スクロール２６の輪郭度の相加平均をクリアランス差として設定する。これにより、固定スクロール２４及び旋回スクロール２６の輪郭精度を向上させることなく、クリアランス差を適切に確保することができるので、漏れ損失が低いスクロール圧縮機を製造することができる。
【００７５】
（４−３）変形例１Ｃ
本実施形態では、図５に示されるように、クランク角が０度から９００度に増加するに従って、クリアランスは線形に単調減少するが、図７に示されるように、クランク角が０度から９００度に増加するに従って、クリアランスが概ね段階的に減少する傾向を示してもよい。
【００７６】
本変形例では、旋回スクロール２６の第２ラップ２６ｂは、第２巻き終わりポイントＰＳ２側から第２巻き始めポイントＰＳ２側に向かって、クリアランスが線形に単調減少する第２ギャップ減少領域を複数有している。図７に示されるように、第２ギャップ減少領域の周方向の長さは微小であるが、第２ギャップ減少領域においてクリアランスは線形に単調減少する。第２ギャップ減少領域以外の部分では、クリアランスは一定である。また、第２ギャップ減少領域のぞれぞれは、３６０度未満の一定のクランク角だけ互いに離れて設けられている。本変形例においても、径方向内側のクリアランスが径方向外側のクリアランスよりも狭くなっているので、漏れ損失が低いスクロール圧縮機を製造することができる。
【００７７】
（４−４）変形例１Ｄ
本実施形態、変形例１Ａ乃至変形例１Ｃでは、旋回スクロール２６の第２ラップ２６ｂが、第２巻き終わりポイントＰＳ２側から第２巻き始めポイントＰＳ２側に向かって、クリアランスが線形に単調減少する第２ギャップ減少領域を有していたが、固定スクロール２４の第１ラップ２４ｂが、第１巻き終わりポイントＰＳ１側から第１巻き始めポイントＰＳ１側に向かって、クリアランスが線形に単調減少する第１ギャップ減少領域が形成されるような形状を有していてもよい。
【００７８】
本変形例では、第２ラップ２６ｂが第２ギャップ減少領域を有さず、第１ラップ２４ｂのみが第１ギャップ減少領域を有していてもよい。また、第１ラップ２４ｂ及び第２ラップ２６ｂが、それぞれ、第１ギャップ減少領域及び第２ギャップ減少領域を有していてもよい。本変形例においても、クランク角が０度から９００度に増加するに従って、クリアランスが減少する傾向を示すので、漏れ損失が低いスクロール圧縮機を製造することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明は、スクロール圧縮機に適応可能である。
【符号の説明】
【００８０】
２４      固定スクロール
２４ａ    第１鏡板
２４ｂ    第１ラップ
２６      旋回スクロール
２６ａ    第２鏡板
２６ｂ    第２ラップ
１０１      スクロール圧縮機
ＰＥ１    第１巻き終わりポイント（巻き終わりポイント）
ＰＥ２    第２巻き終わりポイント（巻き終わりポイント）
ＰＳ１    第１巻き始めポイント（巻き始めポイント）
ＰＳ２    第２巻き始めポイント（巻き始めポイント）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８１】
【特許文献１】特開平１１−１５９４８１号公報
【図１】
2012036825.tif 000003
【図２】
2012036825.tif 000004
【図３】
2012036825.tif 000005
【図４Ａ】
2012036825.tif 000006
【図４Ｂ】
2012036825.tif 000007
【図４Ｃ】
2012036825.tif 000008
【図４Ｄ】
2012036825.tif 000009
【図５】
2012036825.tif 000010
【図６】
2012036825.tif 000011
【図７】
2012036825.tif 000012
【図８】
2012036825.tif 000013