(57)【要約】  第一の固定側歯先湾曲部と、それより曲率半径が大きい第二の固定側歯先湾曲部とが渦巻歯の歯先に形成され、固定側根元湾曲部が渦巻歯の固定台板側の根元部に形成された固定スクロールと、揺動側歯先湾曲部が渦巻歯の歯先に形成され、第一の揺動側根元湾曲部と、それより曲率半径が大きい第二の揺動側根元湾曲部とが渦巻歯の揺動台板側の根元部に形成された揺動スクロールと、を有し、第二の固定側歯先湾曲部および第二の揺動側根元湾曲部は、各スクロールの渦巻歯において、外側インボリュート曲線の中心側端点から渦巻中心に向けて延在する第一の円弧部と、内側インボリュート曲線の中心側端点から渦巻中心に向けて延在する第二の円弧部と、を含む少なくとも一部または全部の範囲で形成される。これにより、渦巻歯の中心部における疲労強度を十分に確保しつつ冷媒漏れを低減し、信頼性を確保しつつ圧縮効率の改善を図ることができる。
2020261410.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定台板上に突出して形成されたインボリュート形状の渦巻歯と、前記渦巻歯の歯先に形成された第一の固定側歯先湾曲部と、前記渦巻歯の前記固定台板側の根元部に形成された固定側根元湾曲部と、を有する固定スクロールと、
揺動台板上に突出して形成されたインボリュート形状の渦巻歯と、前記渦巻歯の歯先に形成された揺動側歯先湾曲部と、前記渦巻歯の前記揺動台板側の根元部に形成された第一の揺動側根元湾曲部と、を有する揺動スクロールと、を互いの前記渦巻歯が噛み合うように備えたスクロール圧縮機であって、
前記固定スクロールは、
前記揺動スクロールより疲労強度の高い素材を用いて形成されており、
前記渦巻歯の歯先に形成された前記第一の固定側歯先湾曲部よりも曲率半径が大きい第二の固定側歯先湾曲部を有し、
前記揺動スクロールは、
前記固定スクロールより疲労強度の低い素材を用いて形成されており、
前記渦巻歯の前記揺動台板側の根元部に形成された前記第一の揺動側根元湾曲部よりも曲率半径が大きい第二の揺動側根元湾曲部を有し、
前記第二の固定側歯先湾曲部と前記第二の揺動側根元湾曲部とが、
外側インボリュート曲線の中心側端点から各前記渦巻歯の渦巻中心に向けて延在する第一の円弧部と、
内側インボリュート曲線の中心側端点から各前記渦巻歯の渦巻中心に向けて延在する第二の円弧部と、
を含む範囲のうちの少なくとも一部または全部の範囲で形成される、スクロール圧縮機。
【請求項２】
前記第二の固定側歯先湾曲部は、
前記揺動側歯先湾曲部と比較して前記曲率半径が大きく、
前記第二の揺動側根元湾曲部は、
前記固定側根元湾曲部と比較して前記曲率半径が大きい、請求項１に記載のスクロール圧縮機。
【請求項３】
前記揺動スクロールは、
前記固定スクロールと比較して密度が低い素材を用いて形成されている、請求項１または２に記載のスクロール圧縮機。
【請求項４】
前記第二の固定側歯先湾曲部および前記第二の揺動側根元湾曲部は、
前記固定スクロールおよび前記揺動スクロールの互いの前記渦巻歯において、
前記第一の円弧部と、前記第二の円弧部と、を含み、
前記外側インボリュート曲線の中心側端点を始点として、最大で前記内側インボリュート曲線の外周側端点を終点とする範囲で形成される、請求項１〜３のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機。
【請求項５】
前記第二の揺動側根元湾曲部は、
前記外側インボリュート曲線の中心側端点から前記内側インボリュート曲線の外周側端点に向かうにつれ、前記曲率半径が段階的に小さくなる、請求項４に記載のスクロール圧縮機。
【請求項６】
前記第二の揺動側根元湾曲部は、
前記外側インボリュート曲線の中心側端点から前記内側インボリュート曲線の外周側端点に向かうにつれ、前記曲率半径が連続的に小さくなる、請求項４に記載のスクロール圧縮機。
【請求項７】
前記固定スクロールと前記揺動スクロールとの各渦巻歯の噛み合わせにおいて、
前記固定側根元湾曲部と前記揺動側歯先湾曲部との組合せと、
前記第一の揺動側根元湾曲部と前記第一の固定側歯先湾曲部、前記第二の揺動側根元湾曲部または前記第二の固定側歯先湾曲部との組合せと、
のうちの各前記組合せにおけるいずれか一方もしくは双方を面取り加工にて形成する、請求項１〜６のいずれか一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、固定スクロールと揺動スクロールとを備えるスクロール圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
スクロール圧縮機は、固定台板上に突出して形成されたインボリュート形状の渦巻歯を有する固定スクロールと、揺動台板上に突出して形成されたインボリュート形状の渦巻歯を有する揺動スクロールと、を互いの渦巻歯が噛み合うように備えている。このとき、固定スクロールおよび揺動スクロールは、互いの渦巻歯の位相が相対的に１８０°ずれた状態で、互いの渦巻側面が接触している。そして、固定スクロールに対して揺動スクロールを公転運動させ、これら固定スクロールと揺動スクロールとにより構成される複数の圧縮室を外方側から内方側に向かって次第に縮小させることで、圧縮機内部の冷媒ガスを圧縮する。これにより、スクロール圧縮機は、圧縮室内部の圧縮した冷媒ガスを、中心部の吐出口から吐出させる。【０００３】
このようなスクロール圧縮機では、圧縮した冷媒ガスが隣接する圧縮室へ漏れるのを抑制する目的で、固定スクロールおよび揺動スクロールが、互いの渦巻歯の歯先を相手側の台板に密接させた状態で噛み合わされる。【０００４】
ここで、固定スクロールおよび揺動スクロールの渦巻歯は、圧縮過程において圧縮された冷媒ガスによる荷重を受けることにより、それぞれの台板である固定台板側および揺動台板側に位置する根元部に応力が発生する。そして、各根元部は、このような応力を圧縮行程においてくり返し受けることになる。そのため、圧縮条件または渦巻歯の形状によっては、根元部の疲労強度が不十分となり、それに起因してクラックが発生する、または、渦巻が破損するといった問題があった。【０００５】
なお、疲労強度とは、１０９回くり返し応力を受けたときに５０％の確率で破壊が起きる応力の値を指す。特に、ガス圧力は、渦巻歯の中心部（以下、これを渦巻中心と称す）に近いほど高くなるが、渦巻中心は、渦巻が途切れるため、他の部分に比べて剛性が低い。そのため、クラックの発生、または、渦巻の破損は、特に渦巻中心の根元部から発生し易かった。【０００６】
そこで、例えば、特許文献１のスクロール圧縮機では、渦巻中心における根元部の角隅と、これに対向する相手側の渦巻歯の歯先とに、それぞれ湾曲形状を形成する加工、所謂、Ｒをつける加工が施されていた。これにより、特許文献１のスクロール圧縮機では、根元部の疲労強度を十分に確保して、クラックの発生または渦巻の破損を解消していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】実開昭６１−１４０１０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、かかる特許文献１のスクロール圧縮機では、渦巻歯の歯先と台板側の根元部との間に、互いが干渉しないように隙間が形成されている。圧縮過程では、この隙間から冷媒漏れが発生し、漏れが大きいほど圧縮効率が低下するため、できるだけ隙間を小さくする必要があった。【０００９】
しかしながら、特許文献１のスクロール圧縮機の場合、渦巻歯の歯先と根元部との干渉を避けるためには、渦巻歯の歯先の形状を根元部よりも大きなＲをつけた、すなわち根元部よりも広い範囲に亘って湾曲した形状とする必要があった。そのため、渦巻歯の歯先と台板側の根元部との間の隙間面積が大きくなってしまい、冷媒漏れの発生を抑制できず、圧縮効率の低下を回避できないという課題があった。【００１０】
本発明は、上述した課題を解決するためのものであり、渦巻中心における根元部の疲労強度を十分に確保しつつ冷媒漏れを低減することで、信頼性を確保しつつ圧縮効率の改善を図ることができるスクロール圧縮機を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係るスクロール圧縮機は、固定台板上に突出して形成されたインボリュート形状の渦巻歯と、前記渦巻歯の歯先に形成された第一の固定側歯先湾曲部と、前記渦巻歯の前記固定台板側の根元部に形成された固定側根元湾曲部と、を有する固定スクロールと、揺動台板上に突出して形成されたインボリュート形状の渦巻歯と、前記渦巻歯の歯先に形成された揺動側歯先湾曲部と、前記渦巻歯の前記揺動台板側の根元部に形成された第一の揺動側根元湾曲部と、を有する揺動スクロールと、を互いの前記渦巻歯が噛み合うように備えたスクロール圧縮機であって、前記固定スクロールは、前記揺動スクロールより疲労強度の高い素材を用いて形成されており、前記渦巻歯の歯先に形成された前記第一の固定側歯先湾曲部よりも曲率半径が大きい第二の固定側歯先湾曲部を有し、前記揺動スクロールは、前記固定スクロールより疲労強度の低い素材を用いて形成されており、前記渦巻歯の前記揺動台板側の根元部に形成された前記第一の揺動側根元湾曲部よりも曲率半径が大きい第二の揺動側根元湾曲部を有し、前記第二の固定側歯先湾曲部と前記第二の揺動側根元湾曲部とが、外側インボリュート曲線の中心側端点から各前記渦巻歯の渦巻中心に向けて延在する第一の円弧部と、内側インボリュート曲線の中心側端点から各前記渦巻歯の渦巻中心に向けて延在する第二の円弧部と、を含む範囲のうちの少なくとも一部または全部の範囲で形成されるものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係るスクロール圧縮機によれば、固定スクロールは、揺動スクロールより疲労強度の高い素材で形成されるため、固定側根元湾曲部の曲率半径を小さくし、第二の揺動側根元湾曲部と同様の湾曲形状にした場合と比較して冷媒漏れを低減できる。また、揺動スクロールは、固定スクロールより疲労強度の低い素材で形成されるが、第一の円弧部および第二の円弧部の範囲外であれば大きなくり返し応力を受けることはない。そのため、第一の揺動側根元湾曲部の曲率半径を小さくし、隙間も小さくすることができる。よって、固定側根元湾曲部と同様に冷媒漏れを低減できる。さらに、第一の円弧部と第二の円弧部との一部または全部を含む範囲では、渦巻歯の根元部に第一の揺動側根元湾曲部より曲率半径の大きな第二の揺動側根元湾曲部が形成される。そのため、圧縮ガスによるくり返し応力に耐え得る疲労強度を確保できる。よって、信頼性を確保しつつ冷媒漏れによる圧縮効率の低下を抑制できる。かくして、本発明に係るスクロール圧縮機によれば、渦巻中心における根元部およびの疲労強度を十分に確保しつつ冷媒漏れを低減することで、信頼性を確保しつつ圧縮効率の改善を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態１に係るスクロール圧縮機を概略的に示す縦断面図である。
【図２】図１のスクロール圧縮機における揺動スクロールの歯先と固定スクロールの根元部とを拡大して示す説明図である。
【図３】図１のスクロール圧縮機における揺動スクロールの根元部と固定スクロールの歯先とを拡大して示す説明図である。
【図４】図１のスクロール圧縮機における固定スクロールの中心部の歯先と揺動スクロールの中心部の根元部とを拡大して示す説明図である。
【図５】図１のスクロール圧縮機における揺動スクロールの中心部の渦巻歯を拡大して示す平面図である。
【図６】実施の形態２に係るスクロール圧縮機の揺動スクロールを示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。なお、明細書全文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、同一の又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。
【００１５】
実施の形態１．
＜スクロール圧縮機１の構成＞
図１を参照しながら、本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機１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１を概略的に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１は、密閉容器であるシェル２の内部に、圧縮機構部１０と、当該圧縮機構部１０を駆動する電動機部としてのモータ２０とを備えている。
【００１６】
シェル２は、アッパーシェル２ａと、ロアーシェル２ｂと、胴部シェル２ｃとを有してスクロール圧縮機１の外殻を構成し、下部に油溜り部３を有する。シェル２は、有底円筒状であり、ドーム状のアッパーシェル２ａによって胴部シェル２ｃの上部が塞がれ、ロアーシェル２ｂによって胴部シェル２ｃの下部が塞がれている。
【００１７】
圧縮機構部１０は、固定スクロール１１と揺動スクロール１２とを有して構成されている。モータ２０は、回転子としてのロータ２１と固定子としてのステータ２２とを有して構成されており、シェル２の内部にて、フレーム６とサブフレーム１８との間に設置され、主軸３０を介して圧縮機構部１０を駆動する。ロータ２１は、ステータ２２の内周側に設けられ、主軸３０に取り付けられる。ステータ２２は、図示しないインバータから供給された電力によって、ロータ２１を回転させる。ロータ２１は、自転することにより、主軸３０を回転させる。
【００１８】
主軸３０は、モータ２０のロータ２１が焼き嵌め等の手法によって固定され、ロータ２１が回転することに伴って回転することで、圧縮機構部１０を駆動させる。また、スクロール圧縮機１の下部に位置する油溜り部３には不図示の冷凍機油が貯油されており、主軸３０の下端に設けられた給油機構３１によって、冷凍機油を吸い上げ、各摺動部に供給される。主軸３０の先端まで吸い上げられて揺動軸受３４を潤滑した後の冷凍機油は、フレーム６の内部空間６ｄに蓄えられた後、スラスト軸受６ｂに設けられた放射状の給油溝６ｃを通過し、オルダムリング空間１３ａに流れてオルダムリング１３を潤滑する。オルダムリング空間１３ａには、排油パイプ１９が設けられ、排油パイプ１９を通って冷凍機油が油溜り部３に戻される。かかるスクロール圧縮機１は、冷蔵庫、冷凍庫、自動販売機、空気調和装置、冷凍装置または給湯器等に用いられる冷凍サイクル装置に適用される。
【００１９】
＜圧縮機構部１０＞
次に、本実施の形態１に係るスクロール圧縮機１の圧縮機構部１０について説明する。図１に示すように、スクロール圧縮機１の圧縮機構部１０は、固定スクロール１１のインボリュート形状の渦巻歯１１１と、揺動スクロール１２のインボリュート形状の渦巻歯１２１と、を互いに噛み合わせて構成される。
【００２０】
具体的に、固定スクロール１１は、固定台板１１０と、この固定台板１１０上に設けられた渦巻歯１１１と、を備えている。渦巻歯１１１は、固定スクロール１１の組付状態において、固定台板１１０の下面側に下方に延びて配置される。また、固定スクロール１１の中央部には、圧縮された加熱媒体としてのガスを吐出する吐出口１１ａが貫通して形成されている。さらに、固定スクロール１１の吐出口１１ａの出口部には、リード弁５０が覆うように設置される。リード弁５０は、吐出口１１ａを開閉し、流体の逆流を防止するものである。弁押え５１は、リード弁５０よりも厚みのある長板状の部材であり、リード弁５０の開弁時にリード弁５０を背面から支持し、リード弁５０が変形しないように保護する。
【００２１】
とりわけ、本実施の形態１の場合、固定スクロール１１は、揺動スクロール１２より疲労強度の高い、鋳鉄材などの素材を用いて形成されている。また、固定スクロール１１は、その外周部が、シェル２内に固定支持されるフレーム６に、不図示のボルトなどによって締結されている。
【００２２】
揺動スクロール１２は、揺動台板１２０と、この揺動台板１２０上に設けられた渦巻歯１２１と、を備えている。渦巻歯１２１は、揺動スクロール１２の組付状態において、揺動台板１２０の上面側に上方に延びて配置される。揺動スクロール１２は、固定スクロール１１に対して公転旋回運動、換言すれば揺動運動を行い、オルダムリング１３によって自転運動が規制される。
【００２３】
とりわけ、本実施の形態１の場合、揺動スクロール１２は、固定スクロール１１より軽くて疲労強度の低い、アルミニウム材などの素材を用いて形成されている。つまり、揺動スクロール１２が軽ければ第１バランサ１６および第２バランサ１７を軽量化でき、コスト削減または圧縮機のサイズダウンを図ることができる。また、運転時の揺動スクロール１２による遠心力を小さくすることで、揺動軸受３４にかかる荷重を低減でき、摺動性を向上できる、といった多くのメリットを有する。
【００２４】
そして、固定スクロール１１と揺動スクロール１２とが、それぞれの渦巻歯１１１と渦巻歯１２１とを互いに噛み合うように対向させて設置されることで、これら渦巻歯１１１と渦巻歯１２１とが噛み合った空間に圧縮室５ａが形成される。揺動スクロール１２が主軸３０によって揺動運動されると、圧縮室５ａにてガス状態の冷媒が圧縮される。
【００２５】
フレーム６は、シェル２に固定され、圧縮機構部１０を収容する。フレーム６は、主軸受３２を介して主軸３０を回転自在に支持する。フレーム６には、吸入ポート６ａが形成される。ガス状態の冷媒は、吸入ポート６ａを通って圧縮機構部１０に流入する。
【００２６】
主軸３０は、フレーム６に支持される。主軸３０の内部には、給油機構３１に吸い上げられる冷凍機油を上方に流通させる油通路３０ａが形成されている。主軸３０は、モータ２０と揺動スクロール１２とにそれぞれ接続され、モータ２０の回転力を揺動スクロール１２に伝達する。
【００２７】
吸入管７は、シェル２の側壁部に設けられる。吸入管７は、ガス状態の冷媒をシェル２の内部に吸入する管である。
【００２８】
吐出管８は、シェル２の上部に設けられる。吐出管８は、圧縮された冷媒をシェル２の外部に吐出する管である。
【００２９】
スライダ１４は、主軸３０の上部の外周面に取り付けられる筒状の部材である。スライダ１４は、揺動スクロール１２の下部の内側面に位置する。すなわち、揺動スクロール１２は、スライダ１４を介して主軸３０に取り付けられる。これにより、主軸３０の回転に伴って揺動スクロール１２が回転する。なお、揺動スクロール１２とスライダ１４との間には、揺動軸受３４が設けられる。
【００３０】
スリーブ１５は、フレーム６と主軸受３２との間に設けられる筒状の部材である。スリーブ１５は、フレーム６と主軸３０との傾斜を吸収する。
【００３１】
第１バランサ１６は、主軸３０に取り付けられる。第１バランサ１６は、フレーム６とロータ２１との間に位置する。第１バランサ１６は、揺動スクロール１２およびスライダ１４によって生じるアンバランスを相殺する。なお、第１バランサ１６は、バランサカバー１６ａに収容される。
【００３２】
第２バランサ１７は、主軸３０に取り付けられる。第２バランサ１７は、ロータ２１とサブフレーム１８との間に位置し、ロータ２１の下面に取り付けられる。第２バランサ１７は、揺動スクロール１２およびスライダ１４によって生じるアンバランスを相殺する。
【００３３】
サブフレーム１８は、シェル２の内部におけるモータ２０の下方に設けられ、副軸受３３を介して主軸３０を回転自在に支持する。
【００３４】
排油パイプ１９は、フレーム６と揺動スクロール１２との間の空間と、フレーム６とサブフレーム１８との間の空間と、を接続する管である。排油パイプ１９は、フレーム６と揺動スクロール１２との間の空間に流通する冷凍機油のうち、過剰な油を、フレーム６とサブフレーム１８との間の空間に流出させる。フレーム６とサブフレーム１８との間の空間に流出した冷凍機油は、サブフレーム１８を通過して油溜り部３に戻る。
【００３５】
オルダムリング１３は、揺動スクロール１２の渦巻歯１２１の形成される上面とは反対側の面であるスラスト面に配置され、揺動スクロール１２の自転運動を阻止する。すなわち、オルダムリング１３は、揺動スクロール１２の自転運動を阻止すると共に、揺動スクロール１２の揺動運動を可能とする機能を果たす。オルダムリング１３の上下面には、それぞれ互いに直交するように突設された不図示の爪部が形成される。オルダムリング１３の爪部は、揺動スクロール１２およびフレーム６に形成される不図示のオルダム溝にそれぞれ嵌入される。なお、図１中の符号１１４、１１５、１２４および１２５については後述する。
【００３６】
＜スクロール圧縮機１の動作＞
次に、スクロール圧縮機１の動作について説明する。ステータ２２に電力が供給されると、ロータ２１がトルクを発生し、フレーム６の主軸受３２と副軸受３３とで支持された主軸３０が回転する。主軸３０の偏心部によりボス部を駆動される揺動スクロール１２は、オルダムリング１３により自転が規制され、公転運動する。つまり、フレーム６のオルダム溝方向に往復動するオルダムリング１３により自転を規制される状態で、揺動スクロール１２のボス部が主軸３０の偏心部により駆動されることにより、揺動スクロール１２が固定スクロール１１に対して偏心旋回運動する。これにより、固定スクロール１１の渦巻歯１１１と揺動スクロール１２の渦巻歯１２１との組み合せで形成される圧縮室５ａの容積が順次縮小される。
【００３７】
揺動スクロール１２の偏心旋回運動に伴い、吸入管７からシェル２内に吸入されるガス状態の冷媒は、固定スクロール１１と揺動スクロール１２との両渦巻歯１１１および１２１間に形成される圧縮室５ａに取り込まれ、中心に向かいつつ圧縮される。そして、圧縮された冷媒は、固定スクロール１１の吐出口１１ａからリード弁５０を開弁させて吐出され、吐出管８からスクロール圧縮機１の外部、すなわち冷媒回路へ排出される。
【００３８】
なお、揺動スクロール１２とオルダムリング１３との運動に伴うアンバランスは、主軸３０に取り付けられた第１バランサ１６と、ロータ２１に取り付けられた第２バランサ１７と、により釣り合わせて安定させる。また、シェル２の下部の油溜り部３に貯留する冷凍機油は、主軸３０内に設けられた油通路３０ａを通って、主軸受３２、副軸受３３およびスラスト面などの各摺動部に供給される。
【００３９】
＜渦巻歯および根元部の構成＞
次に、図２〜図５を用いて、本実施の形態１における固定スクロール１１と揺動スクロール１２との各渦巻歯および各根元部の構成について説明する。図２は、図１のスクロール圧縮機１における揺動スクロール１２の歯先１２２と固定スクロール１１の根元部１１３とを拡大して示す説明図である。図３は、図１のスクロール圧縮機１における揺動スクロール１２の根元部１２３と固定スクロール１１の歯先１１２とを拡大して示す説明図である。図４は、図１のスクロール圧縮機１における固定スクロール１１の中心部の歯先１１２と揺動スクロール１２の中心部の根元部１２３とを拡大して示す説明図である。図５は、図１のスクロール圧縮機１における揺動スクロール１２の中心部の渦巻歯１２１を拡大して示す平面図である。
【００４０】
本実施の形態１の場合、図２に示すように、揺動スクロール１２の渦巻歯１２１の歯先１２２には、渦巻歯１２１の歯厚Ｔ１より小さい幅で加工された揺動チップシール溝１２４が形成されている。また、揺動チップシール溝１２４には、圧縮行程において渦巻歯１２１の歯先１２２からの冷媒漏れを防ぐために、揺動チップシール１２５が揺動チップシール溝１２４に沿って取り付けられている。
【００４１】
本実施の形態１の場合、揺動スクロール１２の渦巻歯１２１の歯先１２２と対向する固定スクロール１１の渦巻歯１１１の歯底である根元部１１３には、固定側根元湾曲部１１８が設けられている。固定側根元湾曲部１１８は、根元部１１３の疲労強度を十分に確保するべく、すなわち、圧縮ガスによるくり返し応力に耐え得るように、当該根元部１１３を予め設定される曲率半径にする湾曲形成加工、所謂、Ｒをつける加工を施すことで形成される。この場合、根元部１１３の固定側根元湾曲部１１８は、例えば、曲率半径０．３ｍｍで形成されている。
【００４２】
また、揺動スクロール１２の渦巻歯１２１の歯先１２２には、揺動側歯先湾曲部１２６が設けられている。揺動側歯先湾曲部１２６は、疲労強度を十分に確保すると共に、固定スクロール１１の根元部１１３、すなわち固定側根元湾曲部１１８との干渉を避けるべく、固定側根元湾曲部１１８よりも曲線の湾曲が緩やかに形成されている。換言すれば、揺動側歯先湾曲部１２６は、固定側根元湾曲部１１８よりも曲率半径が大きく形成されている。揺動側歯先湾曲部１２６もまた固定側根元湾曲部１１８と同様に、歯先１２２が予め設定される固定側根元湾曲部１１８よりも大きな曲率半径となるように湾曲形状に加工する、所謂、Ｒをつける加工を施すことで形成される。この場合、歯先１２２の揺動側歯先湾曲部１２６は、例えば、曲率半径０．５５ｍｍで形成されている。
【００４３】
このとき、揺動側歯先湾曲部１２６の半径の上限値は、揺動側歯先湾曲部１２６と繋がっている側の揺動スクロール１２の渦巻歯１２１の側面から、この側面に近い側の揺動チップシール溝１２４の側面までの距離Ｌ１である。この場合、距離Ｌ１は、例えば、１．４ｍｍで形成されている。渦巻歯１２１、固定台板１１０および揺動側歯先湾曲部１２６によって囲まれた領域には、接触を避けるため隙間１１７が形成されている。また、固定台板１１０と渦巻歯１２１の歯先平坦部１２１ａとの間には、０．０５ｍｍの間隔Ｄ１があけられている。図２の場合、固定台板１１０、固定側根元湾曲部１１８、揺動側歯先湾曲部１２６、揺動チップシール１２５および渦巻歯１２１の歯先平坦部１２１ａにより囲まれた斜線で示す領域が隙間１１７である。
【００４４】
図３に示すように、固定スクロール１１の渦巻歯１１１の歯先１１２には、渦巻歯１１１の歯厚Ｔ２より小さい幅で加工された固定チップシール溝１１４が形成されている。また、固定チップシール溝１１４には、圧縮行程において渦巻歯１１１の歯先１１２からの冷媒漏れを防ぐために、固定チップシール１１５が固定チップシール溝１１４に沿って取り付けられている。
【００４５】
とりわけ、本実施の形態１の場合、固定スクロール１１の渦巻歯１１１の歯先１１２と対向する揺動スクロール１２の渦巻歯１２１の歯底である根元部１２３には、第一の揺動側根元湾曲部１２８ａが設けられている。第一の揺動側根元湾曲部１２８ａは、根元部１２３の疲労強度を十分に確保するべく、すなわち、圧縮ガスによるくり返し応力に耐え得るように、当該根元部１２３を予め設定される曲率半径にする湾曲形成加工、所謂、Ｒをつける加工を施すことで形成される。
【００４６】
また、固定スクロール１１の渦巻歯１１１の歯先１１２には、第一の固定側歯先湾曲部１１６ａが設けられている。第一の固定側歯先湾曲部１１６ａは、疲労強度を十分に確保すると共に、揺動スクロール１２の根元部１２３、すなわち第一の揺動側根元湾曲部１２８ａとの干渉を避けるべく、第一の揺動側根元湾曲部１２８ａよりも曲線の湾曲が緩やかに形成されている。換言すれば、第一の固定側歯先湾曲部１１６ａは、第一の揺動側根元湾曲部１２８ａよりも曲率半径が大きく形成されている。第一の固定側歯先湾曲部１１６ａもまた第一の揺動側根元湾曲部１２８ａと同様に、歯先１１２が予め設定される第一の揺動側根元湾曲部１２８ａよりも大きな曲率半径となるように湾曲形状に加工する、所謂、Ｒをつける加工を施すことで形成される。
【００４７】
このとき、第一の固定側歯先湾曲部１１６ａの半径の上限値は、第一の固定側歯先湾曲部１１６ａと繋がっている側の固定スクロール１１の渦巻歯１１１の側面から、この側面に近い側の固定チップシール溝１１４の側面までの距離Ｌ２である。この場合、距離Ｌ２は、例えば、１．４ｍｍで形成されている。渦巻歯１１１、揺動台板１２０および第一の固定側歯先湾曲部１１６ａの間には、接触を避けるため隙間１２７が形成されている。図３の場合、揺動台板１２０、第一の揺動側根元湾曲部１２８ａ、第一の固定側歯先湾曲部１１６ａ、固定チップシール１１５および渦巻歯１１１の歯先平坦部１１１ａにより囲まれた斜線で示す領域が隙間１２７である。
【００４８】
図４に示すように、揺動スクロール１２の渦巻歯１２１の中心部である渦巻中心には、第一の揺動側根元湾曲部１２８ａよりも曲率半径の大きい第二の揺動側根元湾曲部１２８ｂが形成されている。この場合、根元部１２３の第二の揺動側根元湾曲部１２８ｂは、例えば、曲率半径０．７ｍｍで形成されている。また、固定スクロール１１の渦巻歯１１１の歯先１１２にも第一の固定側歯先湾曲部１１６ａよりも曲率半径の大きい第二の固定側歯先湾曲部１１６ｂが形成されている。この場合、歯先１１２の第二の固定側歯先湾曲部１１６ｂは、例えば、曲率半径０．９５ｍｍで形成されている。第二の固定側歯先湾曲部１１６ｂは、第二の揺動側根元湾曲部１２８ｂとの干渉を避けるため、第二の揺動側根元湾曲部１２８ｂより曲率半径が大きく形成されており、その半径の上限値は、図３と同様に距離Ｌ２である。したがって、必然的に第二の揺動側根元湾曲部１２８ｂの上限値も距離Ｌ２と定まる。この場合、距離Ｌ２は、例えば、１．４ｍｍで形成されている。また、揺動台板１２０と渦巻歯１１１の歯先１１２との間には、０．０５ｍｍの間隔Ｄ２があけられている。図４の場合、揺動台板１２０、第二の揺動側根元湾曲部１２８ｂ、第二の固定側歯先湾曲部１１６ｂおよび固定チップシール１１５により囲まれた斜線で示す領域が中心部隙間１２９である。
【００４９】
圧縮過程での冷媒漏れの一部は、隙間１１７、隙間１２７および中心部隙間１２９から発生し、この隙間の面積が大きくなるほど冷媒漏れも多くなり、圧縮効率が低下する。隙間１１７、隙間１２７および中心部隙間１２９は、台板と渦巻歯の歯先との距離が一定の場合、根元部の湾曲部および歯先の湾曲部が大きくなるほど面積が大きくなる。一例として、本実施の形態１の場合、隙間１１７の面積は０．１１５６ｍｍ２であり、中心部隙間１２９の面積は０．１５８５ｍｍ２である。
【００５０】
また、揺動スクロール１２の渦巻歯１２１には、上述した固定スクロール１１の渦巻歯１１１における固定側根元湾曲部１１８と同様に、第一の揺動側根元湾曲部１２８ａと、第二の揺動側根元湾曲部１２８ｂと、が形成されている。本実施の形態１の場合、渦巻歯１２１の根元部１２３には、疲労強度を確保するため、渦巻歯１２１の渦巻中心と、それ以外の部位（範囲）と、で曲率半径の大きさを異ならせた第一の揺動側根元湾曲部１２８ａおよび第二の揺動側根元湾曲部１２８ｂが形成されている。
【００５１】
具体的に、図５に示すように、揺動スクロール１２は、渦巻歯１２１を構成する円弧のうち、外側インボリュート曲線１３０の中心側端点１３０ａから渦巻歯１２１の渦巻中心に向けて延在する第一の円弧部１３２を有している。また、揺動スクロール１２は、渦巻歯１２１を構成する円弧のうち、内側インボリュート曲線１３１の中心側端点１３１ａから渦巻歯１２１の渦巻中心に向けて延在する第二の円弧部１３３を有している。なお、ここでは、第一の揺動側根元湾曲部１２８ａおよび第二の揺動側根元湾曲部１２８ｂが形成される領域について説明するため、これら第一の揺動側根元湾曲部１２８ａおよび第二の揺動側根元湾曲部１２８ｂの図示は便宜上、割愛する。
【００５２】
そして、第一の揺動側根元湾曲部１２８ａよりも曲率半径の大きい第二の揺動側根元湾曲部１２８ｂは、第一の円弧部１３２と第二の円弧部１３３とを含む範囲のうちの、少なくとも一部または全部の範囲で形成される。これは、圧縮行程において渦巻破壊の生じ易い箇所が、これら第一の円弧部１３２と第二の円弧部１３３とを含む範囲であり、この範囲の疲労強度を確保する必要があるためである。よって、少なくとも第一の円弧部１３２と第二の円弧部１３３との範囲のうち、少なくとも一部または全部の範囲で第二の揺動側根元湾曲部１２８ｂの曲率半径を他の箇所（範囲）の第一の揺動側根元湾曲部１２８ａよりも大きく形成することが望ましい。
【００５３】
なお、ここでは、揺動スクロール１２の渦巻歯１２１について、図５を用いて説明したが、対向する固定スクロール１１の渦巻歯１１１についても同様の範囲で、第二の固定側歯先湾曲部１１６ｂが第二の揺動側根元湾曲部１２８ｂとの干渉を避けるため、第二の揺動側根元湾曲部１２８ｂより曲率半径が大きく形成される。すなわち、上述の範囲の第二の揺動側根元湾曲部１２８ｂに対向する固定スクロール１１の渦巻歯１１１における第二の固定側歯先湾曲部１１６ｂも、同様に他の箇所の第一の固定側歯先湾曲部１１６ａよりも曲率半径を大きく形成される。
【００５４】
ここで、固定スクロール１１は、揺動スクロール１２より疲労強度の高い素材を用いて形成されている。そのため、固定側根元湾曲部１１８および揺動側歯先湾曲部１２６は曲率半径が小さくてよい。したがって、隙間１１７を小さくすることができる。また、揺動スクロール１２は、固定スクロール１１より疲労強度の低い素材で作られているが、第一の円弧部１３２および第二の円弧部１３３の範囲外であれば大きなくり返し応力を受けることはない。そのため、隙間１１７と同様に隙間１２７も小さくすることができる。しかし、第一の円弧部１３２および第二の円弧部１３３の範囲においては、渦巻中心の根元部１２３が圧縮ガスによるくり返し応力に耐え得るように、第二の揺動側根元湾曲部１２８ｂおよび第二の固定側歯先湾曲部１１６ｂの曲率半径が大きく形成されている。そのため、中心部隙間１２９もそれに伴い大きくなる。
【００５５】
＜実施の形態１における効果＞
以上、説明したように、本実施の形態１のスクロール圧縮機１では、固定スクロール１１の渦巻歯１１１の歯先１１２に、第一の固定側歯先湾曲部１１６ａと、第二の固定側歯先湾曲部１１６ｂと、が形成される。また、固定スクロール１１の渦巻歯１１１の根元部１１３には、固定側根元湾曲部１１８が形成される。また、このスクロール圧縮機１は、揺動スクロールの１２の渦巻歯１２１の歯先に揺動側歯先湾曲部１２６が形成される。さらに、渦巻歯１２１の根元部１２３には、第一の揺動側根元湾曲部１２８ａと、第二の揺動側根元湾曲部１２８ｂと、が形成される。
【００５６】
このとき、第二の固定側歯先湾曲部１１６ｂは、揺動側歯先湾曲部１２６および第一の固定側歯先湾曲部１１６ａと比較して曲率半径が大きく形成されている。また、第二の揺動側根元湾曲部１２８ｂは、第一の揺動側根元湾曲部１２８ａおよび固定側根元湾曲部１１８と比較して曲率半径が大きく形成されている。さらに、第二の揺動側根元湾曲部１２８ｂは、揺動スクロール１２の渦巻歯１２１において、第一の円弧部１３２と、第二の円弧部１３３と、を含む範囲のうち、少なくとも一部または全部の範囲で形成される。また、第二の固定側歯先湾曲部１１６ｂも同様に、固定スクロール１１の渦巻歯１１１において、第一の円弧部１３２と、第二の円弧部１３３と、を含む範囲のうち、少なくとも一部または全部の範囲で形成される。
【００５７】
そして、固定スクロール１１は、揺動スクロール１２より疲労強度の高い素材で形成されるため、固定側根元湾曲部１１８の曲率半径を小さくすることができ、第二の揺動側根元湾曲部１２８ｂと同様の湾曲形状にした場合と比較して冷媒漏れを低減できる。また、揺動スクロール１２は、固定スクロール１１より疲労強度の低い素材で形成されるが、第一の円弧部１３２および第二の円弧部１３３の範囲外であれば大きなくり返し応力を受けることはない。そのため、第一の揺動側根元湾曲部１２８ａの曲率半径を小さくすることができ、且つ、隙間１１７と同様に隙間１２７も小さくすることができる。よって、固定側根元湾曲部１１８と同様に冷媒漏れを低減できる。さらに、第一の円弧部１３２と第二の円弧部１３３との一部または全部を含む範囲では、渦巻歯１２１の根元部１２３に第一の揺動側根元湾曲部１２８ａより曲率半径の大きな第二の揺動側根元湾曲部１２８ｂが形成される。そのため、圧縮ガスによるくり返し応力に耐え得る疲労強度を確保できる。よって、信頼性を確保しつつ冷媒漏れによる圧縮効率の低下を抑制できる。かくして、本実施の形態１のスクロール圧縮機１によれば、渦巻中心における根元部１１３および１２３の疲労強度を十分に確保しつつ冷媒漏れを低減することで、信頼性を確保しつつ圧縮効率の改善を図ることができる。
【００５８】
実施の形態２．
次に、図６を参照しながら、本発明の実施の形態２について説明する。図６は、実施の形態２に係るスクロール圧縮機１の揺動スクロール１２を示す平面図である。なお、ここで、前述した実施の形態１と同様の構成部分に関しては、同一符号を付し、その詳細な説明を割愛する。
【００５９】
図６に示すように、本実施の形態２において、揺動スクロール１２の第二の揺動側根元湾曲部１２８ｂは、渦巻歯１２１における外側インボリュート曲線１３０の中心側端点１３０ａを始点とし、内側インボリュート曲線１３１の外周側端点１３１ｂを終点とした第一の円弧部１３２と第二の円弧部１３３とを含む範囲で形成される。つまり、本実施の形態２では、揺動スクロール１２の第二の揺動側根元湾曲部１２８ｂが、第一の円弧部１３２と第二の円弧部１３３とを含む範囲を越え、渦巻歯１２１における内側インボリュート曲線１３１の外周側端点１３１ｂまで延長した範囲で形成される。このとき、揺動スクロール１２は、固定スクロール１１と比較して密度が低く、疲労強度の低い素材を用いて形成されている。
【００６０】
また、図示省略するが、固定スクロール１１の第二の固定側歯先湾曲部１１６ｂもまた、第二の揺動側根元湾曲部１２８ｂと同様の範囲で形成される。つまり、固定スクロール１１の渦巻歯１１１において、外側インボリュート曲線１３０の中心側端点１３０ａを始点として、内側インボリュート曲線１３１の外周側端点１３１ｂを終点とする範囲で形成される。このとき、この範囲には、第一の円弧部１３２と、第二の円弧部１３３とが含まれる。
【００６１】
＜実施の形態２における効果＞
以上、説明したように、本実施の形態２のスクロール圧縮機１では、実施の形態１と同様に、固定スクロール１１が、揺動スクロール１２より疲労強度の高い素材で形成される。このため、固定側根元湾曲部１１８の曲率半径を小さくすることができ、第二の揺動側根元湾曲部１２８ｂと同様の湾曲形状にした場合と比較して冷媒漏れを低減できる。また、揺動スクロール１２は、固定スクロール１１と比較して密度が低く、疲労強度の低い素材で形成されるが、第一の円弧部１３２および第二の円弧部１３３の範囲外であれば大きなくり返し応力を受けることはない。そのため、第一の揺動側根元湾曲部１２８ａの曲率半径を小さくすることができる。よって、固定側根元湾曲部１１８と同様に冷媒漏れを低減できる。さらに、第一の円弧部１３２と第二の円弧部１３３とを含む範囲に加えて外側インボリュート曲線１３０の中心側端点１３０ａを始点とし、内側インボリュート曲線１３１の外周側端点１３１ｂを終点とする範囲で、揺動スクロール１２の渦巻歯１２１の根元部１２３に第一の揺動側根元湾曲部１２８ａより曲率半径の大きな第二の揺動側根元湾曲部１２８ｂを形成した。これにより、実施の形態１よりも広い範囲で揺動スクロール１２の渦巻歯１２１における根元部１２３の圧縮ガスによるくり返し応力に耐え得る疲労強度を確保できる。よって、より信頼性を確保しつつ冷媒漏れによる圧縮効率の低下を抑制できる。また、これと対向する固定スクロール１１の根元部１１３における同範囲にも第一の固定側歯先湾曲部１１６ａより曲率半径の大きな第二の固定側歯先湾曲部１１６ｂを形成した。これにより、実施の形態１よりも広い範囲で固定スクロール１１の渦巻歯１１１における根元部１１３の圧縮ガスによるくり返し応力に耐え得る疲労強度を確保できる。よって、本実施の形態２のスクロール圧縮機１では、圧縮行程時に固定スクロール１１および揺動スクロール１２の根元部１１３および１２３の内側に引張応力が加わることでクラックが発生するのを抑制でき、クラックの拡大による渦巻破壊を未然に回避できる。
【００６２】
＜変形例＞
なお、前述した実施の形態１および２の構成は一例であり、スクロール圧縮機１の構成は、これらに限定されることはない。例えば、上述した実施の形態１では、第一の円弧部１３２と第二の円弧部１３３とを含む範囲で第二の揺動側根元湾曲部１２８ｂの曲率半径を大きく形成したが、より高い圧縮効率を求めるため、その範囲をこれより狭めてもよい。第一の円弧部１３２と第二の円弧部１３３とを含む範囲において、特に疲労強度が小さく破壊の起点となり易い箇所は第一の円弧部１３２である。このため、第一の円弧部１３２の一部もしくは全範囲において第二の揺動側根元湾曲部１２８ｂの曲率半径を第一の揺動側根元湾曲部１２８ａより大きく形成することで、信頼性を確保しつつより高い圧縮効率を実現できる。なお、この場合でも固定スクロール１１の第二の固定側歯先湾曲部１１６ｂの曲率半径を第二の揺動側根元湾曲部１２８ｂに対応させて第一の固定側歯先湾曲部１１６ａより大きく形成する必要がある。このような構成においても、実施の形態１と同様の効果を得られる。
【００６３】
また、上述した実施の形態１および２では、疲労強度を高めたい範囲における第二の固定側歯先湾曲部１１６ｂおよび第二の揺動側根元湾曲部１２８ｂの曲率半径を一様に大きく形成したが、これに限ることはない。すなわち、外側インボリュート曲線１３０の中心側端点１３０ａから内側インボリュート曲線１３１の外周側端点１３１ｂに向かうにつれ、第二の固定側歯先湾曲部１１６ｂおよび第二の揺動側根元湾曲部１２８ｂの曲率半径を段階的に小さくするようにしてもよい。または、外側インボリュート曲線１３０の中心側端点１３０ａから内側インボリュート曲線１３１の外周側端点１３１ｂに向かうにつれ、第二の固定側歯先湾曲部１１６ｂおよび第二の揺動側根元湾曲部１２８ｂの曲率半径を連続的に小さくするようにしてもよい。これらの構成の場合においても実施の形態１および２と同様の効果を得られる。
【００６４】
なお、上述した渦巻歯１１１および１２１の歯先１１２および１２２と、根元部１１３および１２３とにおいて、各角隅を全て湾曲形状に加工してもよいが、以下のように構成してもよい。すなわち、固定側根元湾曲部１１８と揺動側歯先湾曲部１２６との組合せと、第一の揺動側根元湾曲部１２８ａと第一の固定側歯先湾曲部１１６ａ、第二の揺動側根元湾曲部１２８ｂまたは第二の固定側歯先湾曲部１１６ｂとの組合せとのうちの各組合せにおけるいずれか一方もしくは双方を面取り加工にて形成するようにしてもよい。この場合も上述の実施の形態１および２と同様の効果を得られることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００６５】
１  スクロール圧縮機、２  シェル、２ａ  アッパーシェル、２ｂ  ロアーシェル、２ｃ  胴部シェル、３  油溜り部、５ａ  圧縮室、６  フレーム、６ａ  吸入ポート、６ｂ  スラスト軸受、６ｃ  給油溝、６ｄ  内部空間、７  吸入管、８  吐出管、１０  圧縮機構部、１１  固定スクロール、１１ａ  吐出口、１２  揺動スクロール、１３  オルダムリング、１３ａ  オルダムリング空間、１４  スライダ、１５  スリーブ、１６  第１バランサ、１６ａ  バランサカバー、１７  第２バランサ、１８  サブフレーム、１９  排油パイプ、２０  モータ、２１  ロータ、２２  ステータ、３０  主軸、３０ａ  油通路、３１  給油機構、３２  主軸受、３３  副軸受、３４  揺動軸受、５０  リード弁、５１  弁押え、１１０  固定台板、１１１  渦巻歯、１１１ａ  歯先平坦部、１１２  歯先、１１３  根元部、１１４  固定チップシール溝、１１５  固定チップシール、１１６ａ  第一の固定側歯先湾曲部、１１６ｂ  第二の固定側歯先湾曲部、１１７  隙間、１１８  固定側根元湾曲部、１２０  揺動台板、１２１  渦巻歯、１２１ａ  歯先平坦部、１２２  歯先、１２３  根元部、１２４  揺動チップシール溝、１２５  揺動チップシール、１２６  揺動側歯先湾曲部、１２７  隙間、１２８ａ  第一の揺動側根元湾曲部、１２８ｂ  第二の揺動側根元湾曲部、１２９  中心部隙間、１３０  外側インボリュート曲線、１３０ａ  中心側端点、１３１  内側インボリュート曲線、１３１ａ  中心側端点、１３１ｂ  外周側端点、１３２  第一の円弧部、１３３  第二の円弧部、Ｄ１  間隔、Ｄ２  間隔、Ｌ１  距離、Ｌ２  距離、Ｔ１  歯厚、Ｔ２  歯厚。
【図１】
2020261410.tif 000003
【図２】
2020261410.tif 000004
【図３】
2020261410.tif 000005
【図４】
2020261410.tif 000006
【図５】
2020261410.tif 000007
【図６】
2020261410.tif 000008
【国際調査報告】
2020261410.tif 000009
2020261410.tif 000010
2020261410.tif 000011
2020261410.tif 000012