特許 6226002 スクロール圧縮機及びそれを備えた空気調和装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6226002

(24)【登録日】2017年10月20日

(45)【発行日】2017年11月8日

(54)【発明の名称】スクロール圧縮機及びそれを備えた空気調和装置

(51)【国際特許分類】

   F04C 18/02 20060101AFI20171030BHJP

【ＦＩ】

   F04C18/02 311Q

【請求項の数】6

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2016-12037(P2016-12037)

(22)【出願日】2016年1月26日

(65)【公開番号】特開2017-133380(P2017-133380A)

(43)【公開日】2017年8月3日

【審査請求日】2017年1月17日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002853

【氏名又は名称】ダイキン工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000202

【氏名又は名称】新樹グローバル・アイピー特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】中井 亮太

(72)【発明者】

【氏名】村上 泰弘

(72)【発明者】

【氏名】水嶋 康夫

(72)【発明者】

【氏名】野呂 匡宏

【審査官】 冨永 達朗

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０２−０１６３８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−１６７０９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１７４４０６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０４Ｃ １８／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

固定側板部（３１）の一面に渦巻き形状の固定側ラップ部（３２）が立設された固定スクロール（３０）と、
前記固定スクロール（３０）に対向して旋回可能に配置されており、可動側板部（４１）の一面に前記固定側ラップ部（３２）に噛み合う渦巻き形状の可動側ラップ部（４２）が立設された可動スクロール（４０）と、
を備えており、
前記固定側ラップ部（３２）の側面（３４、３５）と前記可動側ラップ部（４２）の側面（４４、４５）との間には、外周側から内周側に向かって増加する側面隙間（δ）が形成されている、
スクロール圧縮機（１）。

【請求項2】

前記側面隙間（δ）の増加は、前記可動スクロール（４０）を旋回させる運転時に、前記側面隙間（δ）が外周側から内周側にわたって均等な状態に近づくように設定されている、
請求項１に記載のスクロール圧縮機（１）。

【請求項3】

前記側面隙間（δ）の増加は、外周側から内周側に向かうほど増加比率が大きくなるように設定されている、
請求項１又は２に記載のスクロール圧縮機（１）。

【請求項4】

前記側面隙間（δ）の増加は、前記固定側ラップ部（３２）及び／又は前記可動側ラップ部（４２）の歯厚を外周側から内周側に向かって小さくすることによって得られている、
請求項１〜３のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機（１）。

【請求項5】

Ｒ３２を含む冷媒を圧縮するために使用される、
請求項１〜４のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機（１）。

【請求項6】

請求項１〜５のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機（１）、
を備えた、空気調和装置（１００）。

【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それを備えた空気調和装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、特許文献１（国際公開第２０１４／１５５６４６号）示すように、スクロール圧縮機を構成する固定スクロール及び可動スクロールに関して、スクロールのラップ部の歯先部と対向する歯底部との間に形成される隙間に起因する冷媒の漏れ損失の低減を図ることを目的として、スクロールの歯底部に外周側から内周側に向かって深くなるような段差を形成したものがある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

しかし、特許文献１のようなスクロールの歯底部に段差を形成した構成では、可動スクロールを旋回させる運転時のスクロールの熱膨張に対する考慮が十分とは言えない。

【0004】

例えば、Ｒ３２のような吐出ガス冷媒温度が高くなり易い冷媒を使用すると、高圧縮比の運転条件において、スクロールのラップ部の歯厚が熱膨張によって増加し易くなり、しかも、圧縮行程中の温度上昇も大きくなるため、スクロールのラップ部の歯厚の熱膨張による増加がラップ部の外周寄りの部分よりも内周寄りの部分で大きくなる傾向が顕著になる。このような熱膨張によるスクロールの変形に対して、固定スクロールの固定側ラップ部の側面と可動スクロールの可動側ラップ部の側面との間の側面隙間をラップ部の外周寄りの部分を基準に設定すると、ラップ部の内周寄りの部分で側面隙間が小さ過ぎて摩擦損失が増大するおそれがある。逆に、側面隙間をラップ部の内周寄りの部分を基準に設定すると、ラップ部の外周寄りの部分で側面隙間が大き過ぎて冷媒の漏れ損失が増大するおそれがある。これに対して、特許文献１のようなスクロールの歯底部に段差を形成した構成を採用しても、このようなスクロールの熱膨張に起因する摩擦損失や冷媒の漏れ損失を低減することは難しい。

【0005】

本発明の課題は、スクロール圧縮機において、運転時のスクロールの熱膨張を考慮したスクロール構造を採用して、ラップ部の内周寄りの部分において側面隙間が小さくなり過ぎることを抑制し、かつ、ラップ部の外周寄りの部分において側面隙間が大きくなり過ぎることを抑制して、摩擦損失や冷媒の漏れ損失を低減することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

第１の観点にかかるスクロール圧縮機は、固定スクロールと可動スクロールとを備えている。固定スクロールは、固定側板部の一面に渦巻き形状の固定側ラップ部が立設されている。可動スクロールは、固定スクロールに対向して旋回可能に配置されており、可動側板部の一面に固定側ラップ部に噛み合う渦巻き形状の可動側ラップ部が立設されている。そして、固定側ラップ部の側面と可動側ラップ部の側面との間には、外周側から内周側に向かって増加する側面隙間が形成されている。ここで、「側面隙間」とは、固定側ラップ部の側面と可動側ラップ部の側面とが最も接近した状態において両側面間に形成される隙間のことである。

【0007】

運転時のスクロールの熱膨張に対する考慮が不十分である場合には、ラップ部の歯厚の熱膨張による増加がラップ部の外周寄りの部分よりも内周寄りの部分で大きくなることによって、固定側ラップ部の側面と可動側ラップ部の側面との間の側面隙間が、ラップ部の外周寄りの部分よりも内周寄りの部分で小さくなる傾向が現れる。

【0008】

そこで、ここでは、運転時の熱膨張によって側面隙間がラップ部の外周寄りの部分よりも内周寄りの部分で小さくなる傾向を見越して、上記のように、固定側ラップ部の側面と可動側ラップ部の側面との間に、外周側から内周側に向かって増加する側面隙間が形成されるようにしている。

【0009】

これにより、ここでは、運転時の熱膨張によって側面隙間がラップ部の外周寄りの部分よりも内周寄りの部分で小さくなる傾向を打ち消すことができるようになり、ラップ部の内周寄りの部分において側面隙間が小さくなり過ぎることを抑制し、かつ、ラップ部の外周寄りの部分において側面隙間が大きくなり過ぎることを抑制して、摩擦損失や冷媒の漏れ損失を低減することができる。

【0010】

第２の観点にかかるスクロール圧縮機は、第１の観点にかかるスクロール圧縮機において、側面隙間の増加が、可動スクロールを旋回させる運転時に、側面隙間が外周側から内周側にわたって均等な状態に近づくように設定されている。

【0011】

ここでは、運転時に側面隙間が外周側から内周側にわたってほぼ同じになるまで側面隙間がラップ部の外周寄りの部分よりも内周寄りの部分で小さくなる傾向を打ち消すことができるため、ラップ部の内周寄りの部分において側面隙間が小さくなり過ぎることをさらに抑制し、かつ、ラップ部の外周寄りの部分において側面隙間が大きくなり過ぎることをさらに抑制して、摩擦損失や冷媒の漏れ損失を大幅に低減することができる。

【0012】

第３の観点にかかるスクロール圧縮機は、第１又は第２の観点にかかるスクロール圧縮機において、側面隙間の増加が、外周側から内周側に向かうほど増加比率が大きくなるように設定されている。

【0013】

圧縮行程中の温度上昇は、ラップ部の外周寄りの部分よりも内周寄りの部分において急激なもの、すなわち、外周側から内周側に向かうほど上昇比率が大きなものになる傾向が現れる。このため、運転時の熱膨張による側面隙間の縮小は、ラップ部の外周寄りの部分よりも内周寄りの部分において急激なもの、すなわち、外周側から内周側に向かうほど縮小幅が大きなものになる傾向が現れる。

【0014】

そこで、ここでは、運転時の熱膨張による側面隙間の縮小が外周側から内周側に向かうほど縮小幅が大きくなる傾向を考慮して、上記のように、それを打ち消すための側面隙間の増加が、外周側から内周側に向かうほど増加比率が大きくなるように設定されるようにしている。

【0015】

これにより、ここでは、圧縮行程中の温度上昇の傾向に応じて適切に側面隙間を設定することができるようになり、ラップ部の内周寄りの部分において側面隙間が小さくなり過ぎることをさらに抑制し、かつ、ラップ部の外周寄りの部分において側面隙間が大きくなり過ぎることをさらに抑制して、摩擦損失や冷媒の漏れ損失を大幅に低減することができる。

【0016】

第４の観点にかかるスクロール圧縮機は、第１〜第３の観点のいずれかにかかるスクロール圧縮機において、側面隙間の増加が、固定側ラップ部及び／又は可動側ラップ部の歯厚を外周側から内周側に向かって小さくすることによって得られている。

【0017】

ここでは、ラップ部の歯厚を外周側から内周側に向かって小さくすることによって、所望の側面隙間の増加を容易に得ることができる。

【0018】

第５の観点にかかるスクロール圧縮機は、Ｒ３２を含む冷媒を圧縮するために使用される。

【0019】

上記のような吐出ガス冷媒温度が高くなり易い冷媒を使用すると、スクロールのラップ部の歯厚が熱膨張によって増加し易くなり、しかも、圧縮行程中の温度上昇も大きくなるため、スクロールのラップ部の歯厚の熱膨張による増加がラップ部の外周寄りの部分よりも内周寄りの部分で大きくなる傾向が顕著になる。

【0020】

これに対して、ここでは、スクロール圧縮機として、第１〜第４の観点のいずれかにかかるスクロール圧縮機を採用しているため、運転時の熱膨張によって側面隙間がラップ部の外周寄りの部分よりも内周寄りの部分で小さくなる傾向を打ち消すことができるようになり、ラップ部の内周寄りの部分において側面隙間が小さくなり過ぎること、及び、ラップ部の外周寄りの部分において側面隙間が大きくなり過ぎることを抑制することができる。

【0021】

第６の観点にかかる空気調和装置は、第１〜第５の観点のいずれかにかかるスクロール圧縮機を備えている。

【0022】

ここでは、スクロール圧縮機における摩擦損失や冷媒の漏れ損失を低減することができるため、空調能力の向上にも寄与している。

【発明の効果】

【0023】

以上の説明に述べたように、本発明によれば、固定側ラップ部の側面と可動側ラップ部の側面との間に外周側から内周側に向かって増加する側面隙間を形成することによって、運転時の熱膨張によって側面隙間がラップ部の外周寄りの部分よりも内周寄りの部分で小さくなる傾向を打ち消すことができるようになり、ラップ部の内周寄りの部分において側面隙間が小さくなり過ぎること、及び、ラップ部の外周寄りの部分において側面隙間が大きくなり過ぎることを抑制して、摩擦損失や冷媒の漏れ損失を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明の一実施形態にかかるスクロール圧縮機の概略断面図である。

【図2】運転時の熱膨張によって可動スクロールの歯厚が増加する様子を示す図である。

【図3】運転時の熱膨張によって固定スクロールの歯厚が増加する様子を示す図である。

【図4】本発明にかかるスクロール構造を採用しない場合において、運転時の熱膨張によってラップ部の内周寄りの部分で側面隙間が過度に小さくなった状態を示す図である。

【図5】本発明にかかるスクロール構造を採用しない場合において、運転時の熱膨張によってラップ部の外周寄りの部分で側面隙間が過度に大きくなった状態を示す図である。

【図6】本発明にかかるスクロール構造を示す図である。

【図7】本発明にかかる可動スクロールを示す図である。

【図8】本発明にかかる固定スクロールを示す図である。

【図9】本発明にかかるスクロール構造における側面隙間の値を示す図である。

【図10】本発明にかかるスクロール構造を採用した場合において、運転時の熱膨張によって側面隙間が変化した状態を示す図である。

【図11】本発明にかかるスクロール圧縮機を採用した空気調和装置の概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下、本発明にかかるスクロール圧縮機の実施形態について、図面に基づいて説明する。尚、本発明にかかるスクロール圧縮機の実施形態の具体的な構成は、下記の実施形態及びその変形例に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。

【0026】

（１）基本構成及び動作
図１は、本発明の一実施形態にかかるスクロール圧縮機１の概略断面図である。

【0027】

スクロール圧縮機１は、縦長円筒形状の密閉ドーム型のケーシング１０を有している。ケーシング１０は、ケーシング本体１１と上壁部１２と底壁部１３とによって構成される圧力容器であり、その内部は空洞になっている。ケーシング本体１１は、上下方向に延びる軸線を有する円筒状の胴部である。上壁部１２は、ケーシング本体１１の上端部に気密状に溶接されて一体接合されており、上方に突出した凸面を有する椀状の部分である。底壁部１３は、ケーシング本体１１の下端部に気密状に溶接されて一体接合されており、下方に突出した凸面を有する椀状の部分である。

【0028】

ケーシング１０の内部には、冷媒を圧縮する圧縮機構１４と、圧縮機構１４の下方に配置されるモータ１５と、が収容されている。圧縮機構１４とモータ１５とは、ケーシング１０内を上下方向に延びるように配置される駆動軸１６によって連結されている。

【0029】

圧縮機構１４は、ハウジング２０と、ハウジング２０の上方に密着して配置される固定スクロール３０と、固定スクロール３０に噛み合う可動スクロール４０と、を有している。ハウジング２０は、その外周面において周方向の全体に亘ってケーシング本体１１に圧入固定されている。すなわち、ケーシング本体１１とハウジング２０とは、全周に亘って気密状に密着されている。そして、ケーシング１０内は、圧縮機構１４によって圧縮された後の高圧の冷媒で満たされる高圧空間になっており、これにより、スクロール圧縮機１は、いわゆる高圧ドーム型の圧縮機になっている。ハウジング２０には、上面中央に凹設されたハウジング凹部２１と、下面中央から下方に延設された軸受部２２と、が形成されている。そして、ハウジング２０には、軸受部２２の下端面とハウジング凹部２１の底面とを貫通する軸受孔２３が形成されており、軸受孔２３に駆動軸１６が軸受２４を介して回転自在に嵌入されている。

【0030】

ケーシング１０の上壁部１２には、ケーシング１０の外部から内部に低圧の冷媒を流入させて圧縮機構１４に導く吸入管１７が気密状に嵌入されている。また、ケーシング本体１１には、ケーシング１０内の高圧の冷媒をケーシング１０外に吐出させる吐出管１８が気密状に嵌入されている。吸入管１７は、ケーシング１０の上壁部１２を上下方向に貫通するとともに、内端部が圧縮機構１４の固定スクロール３０に嵌入されている。吐出管１８は、ケーシング１０のケーシング本体１１を横方向に貫通するとともに、内端部がケーシング１０内の高圧空間に連通している。

【0031】

ハウジング２０の上端面には、固定スクロール３０の下端面が密着されている。そして、固定スクロール３０は、ボルト等によってハウジング２０に固定されている。

【0032】

固定スクロール３０は、主として、固定側板部３１及び固定側ラップ部３２を有している。固定側ラップ部３２は、固定側板部３１の一面（ここでは、下面）に立設された渦巻き状（インボリュート状）の部分である。可動スクロール４０は、主として、可動側板部４１及び可動側ラップ部４２を有している。可動側ラップ部４２は、可動側板部４１の一面（ここでは、上面）に立設された固定側ラップ部３２に噛み合う渦巻き状（インボリュート状）の部分である。また、可動スクロール４０は、オルダムリング４９を介してハウジング２０に支持されるとともに、駆動軸１６の上端が嵌入され、駆動軸１６の回転により自転することなくハウジング２０内を公転できるようになっている。可動スクロール４０の可動側板部４１の他面（ここでは、下面）は、可動側板部４１とハウジング凹部２１との間の空間を満たす高圧の冷媒によって、固定スクロール３０に押し付けられている。そして、固定スクロール３０の固定側ラップ部３２と可動スクロール４０の可動側ラップ４２とが互いに噛み合うことによって、固定スクロール３０と可動スクロール４０との間に圧縮室３９が形成されている。圧縮室３９は、可動スクロール４０の旋回に伴い、両ラップ部３２、４２間の容積が中心に向かって収縮することで冷媒を圧縮するように構成されている。尚、ここでは、固定側ラップ部３２及び可動側ラップ部４２は、駆動軸１６の回転に対して位相が１８０度ずれて形成される非対称スクロール形状である。しかし、スクロール形状は、非対称スクロール形状に限定されるものではなく、対称スクロール形状であってもよい。

【0033】

固定スクロール３０の固定側板部３１には、圧縮室３９に連通する吐出ポート３３と、吐出ポート３３に連続する拡大凹部３４とが形成されている。吐出ポート３３は、圧縮室３９で圧縮された後の冷媒を吐出するポートであり、固定側板部３１における中央において上下方向に延びるように形成されている。拡大凹部３４は、固定側板部３１の上面に凹設された水平方向に広がる凹部により構成されている。固定スクロール３０の上面には、拡大凹部３４を塞ぐようにチャンバーカバー３５がボルト等により固定されている。そして、拡大凹部３４にチャンバーカバー３５が覆い被せられることによって、吐出ポート３３の上側に位置しており吐出ポート３３を通じて圧縮室３９から冷媒が流入するチャンバー室が形成されている。また、固定スクロール３０には、固定スクロール３０の上面と圧縮室３９とを連通させるとともに、吸入管１７を嵌入させるための吸入口３６が形成されている。また、固定スクロール３０及びハウジング２０には、チャンバー室の冷媒を高圧空間に流出させる連絡流路（図示せず）が形成されている。

【0034】

モータ１５は、ケーシング１０内の壁面に固定された環状のステータ５１と、ステータ５１の内周側に回転自在に構成されたロータ５２と、を有している。ステータ５１には巻線が装着されている。ロータ５２は、上下方向に延びるようにケーシング本体１１の軸心に配置された駆動軸１６を介して圧縮機構１４の可動スクロール４０に駆動連結されている。

【0035】

モータ１５の下方の下部空間には、その底部に潤滑油が貯留される一方、ポンプ６０が配設されている。ポンプ６０は、ケーシング本体１１に固定される一方で駆動軸１６の下端に取り付けられ、貯留された潤滑油を汲み上げるように構成されている。駆動軸１６内には給油路６１が形成されており、ポンプ６０により汲み上げられた潤滑油は、給油路６１を通じて各摺動部分へ供給されるようになっている。

【0036】

上記のような基本構成を有するスクロール圧縮機１では、モータ１５を通電して駆動すると、ステータ５１に対してロータ５２が回転し、これにより、駆動軸１６が回転する。駆動軸１６が回転すると、可動スクロール４０が固定スクロール３０に対して旋回する運転が行われる。これにより、低圧の冷媒は、吸入管１７を通じて、圧縮室３９の外周寄りの部分から圧縮室３９に吸入される。圧縮室３９に吸入された冷媒は、圧縮室３９の容積変化に伴って圧縮室３９の内周寄りの部分に送られながら圧縮される。そして、圧縮室３９で圧縮された高圧の冷媒は、チャンバー室及び連絡流路を通じて、圧縮室３９の中央部の吐出ポート３３からケーシング１０内の高圧空間に送られ、その後、吐出管１８を通じて、ケーシング１０外に吐出される。

【0037】

このような可動スクロール４０を旋回させる運転時においては、スクロール３０、４０の熱膨張が発生する。例えば、Ｒ３２のような吐出ガス冷媒温度が高くなり易い冷媒を使用すると、高圧縮比の運転条件において、スクロール３０、４０のラップ部３２、４２の歯厚ｔｒ、ｔｓ（図２及び図３参照）が熱膨張によって増加し易くなる。しかも、圧縮行程中の温度上昇も大きくなるため、図２及び図３に示すように、スクロール３０、４０のラップ部３２、４２の歯厚ｔｒ、ｔｓの熱膨張による増加が、ラップ部３２、４２の外周寄りの部分（すなわち、ラップ部３２、４２の巻き終わりの部分）よりも内周寄りの部分（すなわち、ラップ部３２、４２の巻き始めの部分）で大きくなる傾向が顕著になる。このため、可動スクロール４０においては、運転時の可動側ラップ部４２の熱膨張によって、その内周側側面４５が内周側に張り出し、その外周側側面４４が外周側に張り出すことになる（図２の実線及び破線で示された可動側ラップ部４２の側面４４、４５を参照）。また、固定スクロール３０においては、運転時の固定側ラップ部３２の熱膨張によって、その内周側側面３５が内周側に張り出し、その外周側側面３４が外周側に張り出すことになる（図３の実線及び破線で示された固定側ラップ部３２の側面３４、３５を参照）。

【0038】

このような運転時の熱膨張によるスクロール３０、４０の変形に対して、固定スクロール３０の固定側ラップ部３２の側面３４、４５と可動スクロール４０の可動側ラップ部４２の側面４４、４５との間の側面隙間δをラップ部３２、４２の外周寄りの部分を基準に設定することが考えられる。ここで、側面隙間δとは、固定側ラップ部３２の内周側側面３５と可動側ラップ部４２の外周側側面４４とが最も接近した状態において両側面３５、４４間に形成される隙間や、固定側ラップ部３２の外周側側面３４と可動側ラップ部４２の内周側側面４５とが最も接近した状態において両側面３４、４５間に形成される隙間のことである。しかし、このような側面隙間δの設定を行うと、図４に示すように、ラップ部３０、４０の外周寄りの部分（図４において、可動スクロール４０の旋回軸線Ｏから最も遠い部分）では、側面隙間δが適切になるが、内周側に向かうにつれて側面隙間δが小さくなり、ラップ部３０、４０の内周寄りの部分（図４において、可動スクロール４０の旋回軸線Ｏに最も近い部分）で側面隙間δが小さ過ぎて摩擦損失が増大するおそれがある。

【0039】

逆に、運転時の熱膨張によるスクロール３０、４０の変形に対して、側面隙間δをラップ部３２、４２の内周寄りの部分を基準に設定することも考えられる。しかし、このような側面隙間δの設定を行うと、図５に示すように、ラップ部３２、４２の外周寄りの部分（図５において、可動スクロール４０の旋回軸線Ｏに最も近い部分）では、側面隙間δが適切になるが、外周側に向かうにつれて側面隙間δが大きくなり、ラップ部３０、４０の外周寄りの部分（図５において、可動スクロール４０の旋回軸線Ｏから最も遠い部分）で側面隙間δが大き過ぎて冷媒の漏れ損失が増大するおそれがある。

【0040】

このように、可動スクロール４０を旋回させる運転時においては、図２及び図３に示すようなスクロール３０、４０の熱膨張によるラップ部３０、４０間の側面隙間δの変化によって、摩擦損失や冷媒の漏れ損失が増大するおそれがある。尚、図２〜図５においては、説明の便宜上、熱膨張による変形量を実際よりもかなり大きめに図示している。

【0041】

これに対して、スクロール圧縮機１では、後述のように、運転時のスクロール３０、４０の熱膨張を考慮したスクロール構造を採用している。

【0042】

（２）スクロールの詳細構造及びその特徴
次に、運転時の熱膨張を考慮したスクロール３０、４０の詳細構造について、図２〜図１０を用いて説明する。ここで、図６は、本発明にかかるスクロール構造を示す図である。図７は、本発明にかかる可動スクロール４０を示す図である。図８は、本発明にかかる固定スクロール３０を示す図である。図９は、本発明にかかるスクロール構造における側面隙間δの値を示す図である。図１０は、本発明にかかるスクロール構造を採用した場合において、運転時の熱膨張によって側面隙間δが変化した状態を示す図である。

【0043】

上記のように、運転時のスクロール３０、４０の熱膨張に対する考慮が不十分である場合には、ラップ部３２、４２の歯厚の熱膨張による増加がラップ部３２、４２の外周寄りの部分よりも内周寄りの部分で大きくなる（図２及び図３の破線で示されたラップ部３２、４２の側面３４、３５、４４、４５を参照）。これにより、固定側ラップ部３２の側面３４、３５と可動側ラップ部４２の側面４４、４５との間の側面隙間δが、ラップ部３２、４２の外周寄りの部分（すなわち、ラップ部３２、４２の巻き終わりの部分）よりも内周寄りの部分（すなわち、ラップ部３２、４２の巻き始めの部分）で小さくなる傾向が現れる（図４及び図５を参照）。

【0044】

そこで、ここでは、図６に示すように、運転時の熱膨張によって側面隙間δがラップ部３２、４２の外周寄りの部分よりも内周寄りの部分で小さくなる傾向を見越して、固定側ラップ部３２の側面３４、３５と可動側ラップ部４２の側面４４、４５との間に、外周側から内周側に向かって増加する側面隙間δが形成されるようにしている。ここで、図６に示された側面隙間δをラップ部３２、４２の外周寄りの部分から内周寄りの部分に向かって順にδ１、δ２、δ３、δ４とすると、これらの大きさの関係はδ１＜δ２＜δ３＜δ４になっている。また、図６は、可動スクロール４０を旋回させる運転を行っていない状態、すなわち、運転時のスクロール３０、４０の熱膨張が発生していない状態における形状を示している。

【0045】

これにより、ここでは、図１０に示すように、運転時の熱膨張によって側面隙間δがラップ部３２、４２の外周寄りの部分よりも内周寄りの部分で小さくなる傾向を打ち消すことができるようになり、ラップ部３２、４２の内周寄りの部分において側面隙間δが小さくなり過ぎることを抑制し、かつ、ラップ部３２、４２の外周寄りの部分において側面隙間δが大きくなり過ぎることを抑制して、摩擦損失や冷媒の漏れ損失を低減することができるようになっている。

【0046】

特に、ここでは、図９及び図１０に示すように、側面隙間δの増加が、可動スクロール４０を旋回させる運転時（運転時）に、側面隙間δが外周側から内周側にわたって均等な状態に近づくように設定されている。ここで、「均等な状態」とは、可動スクロール４０を旋回させる運転を行っていない時（非運転時）における側面隙間δ（図９における実線で示された側面隙間δや図６における側面隙間δ１〜δ４を参照）が、運転時における側面隙間δ（図９における二点鎖線で示された側面隙間δ５及び図１０における側面隙間δ５を参照）のように、外周側から内周側にわたって一定に近づくことを意味している。

【0047】

これにより、ここでは、運転時に側面隙間δが外周側から内周側にわたってほぼ同じになるまで側面隙間δがラップ部３２、４２の外周寄りの部分よりも内周寄りの部分で小さくなる傾向を打ち消すことができるため、ラップ部３２、４２の内周寄りの部分において側面隙間δが小さくなり過ぎることをさらに抑制し、かつ、ラップ部３２、４２の外周寄りの部分において側面隙間δが大きくなり過ぎることをさらに抑制して、摩擦損失や冷媒の漏れ損失を大幅に低減することができるようになっている。

【0048】

また、圧縮行程中の温度上昇は、ラップ部３２、４２の外周寄りの部分よりも内周寄りの部分において急激なもの、すなわち、外周側から内周側に向かうほど上昇比率が大きなものになる傾向が現れる。このため、運転時の熱膨張による側面隙間δの縮小は、ラップ部３２、４２の外周寄りの部分よりも内周寄りの部分において急激なもの、すなわち、外周側から内周側に向かうほど縮小幅が大きなものになる傾向が現れる。

【0049】

そこで、ここでは、運転時の熱膨張による側面隙間δの縮小が外周側から内周側に向かうほど縮小幅が大きくなる傾向を考慮して、それを打ち消すための側面隙間δの増加が、外周側から内周側に向かうほど増加比率が大きくなるように設定されるようにしている（図９の実線で示された側面隙間δ及び図６における側面隙間δ１〜δ４を参照）。例えば、側面隙間δをラップ部３２、４２の外周寄りの部分から内周寄りの部分に向かって指数関数的に増加させるようにするのである（図９の実線で示された側面隙間δを参照）。

【0050】

これにより、ここでは、圧縮行程中の温度上昇の傾向に応じて適切に側面隙間δを設定することができるようになり、ラップ部３２、４２の内周寄りの部分において側面隙間δが小さくなり過ぎることをさらに抑制し、かつ、ラップ部３、４２の外周寄りの部分において側面隙間δが大きくなり過ぎることをさらに抑制して、摩擦損失や冷媒の漏れ損失を大幅に低減することができるようになっている。

【0051】

また、ここでは、上記のような側面隙間δの増加が、図６〜図８に示すように、固定側ラップ部３２及び可動側ラップ部４２の歯厚ｔｓ、ｔｒを外周側から内周側に向かって小さくすることによって得るようにしている。例えば、図６に示すように、固定側ラップ部３２の歯厚ｔｓをラップ部３２の外周寄りの部分から内周寄りの部分に向かって順にｔｓ１、ｔｓ２、ｔｓ３、ｔｓ４の順に小さくし、可動側ラップ部４２の歯厚ｔｒをラップ部４２の外周寄りの部分から内周寄りの部分に向かって順にｔｒ１、ｔｒ２、ｔｒ３、ｔｒ４の順に小さくするのである。

【0052】

これにより、ここでは、ラップ部３２、４２の歯厚ｔｓ、ｔｒを外周側から内周側に向かって小さくすることによって、所望の側面隙間δの増加を容易に得ることができるようになっている。

【0053】

そして、上記のスクロール圧縮機１は、例えば、図１１に示すような冷媒回路１０１を有する空気調和装置１００に採用されている。ここで、冷媒回路１０１は、冷媒を圧縮するスクロール圧縮機１、冷媒を放熱させる放熱器１０２、冷媒を減圧する膨張機構１０３、及び、冷媒を蒸発させる蒸発器１０４が順次接続されることによって構成されている。また、冷媒回路１０１には、Ｒ３２を含む冷媒が封入されている。

【0054】

このため、ここでは、吐出ガス冷媒温度が高くなり易いＲ３２を含む冷媒を使用していることに起因して、スクロール３０、４０のラップ部３２、４２の歯厚ｔｒ、ｔｓが熱膨張によって増加し易くなり、しかも、スクロール３０、４０のラップ部３２、４２の歯厚ｔｒ、ｔｓの熱膨張による増加がラップ部３２、４２の外周寄りの部分よりも内周寄りの部分で大きくなる傾向が顕著になっている。

【0055】

これに対して、ここでは、スクロール圧縮機１として、上記のように、運転時のスクロール３０、４０の熱膨張を考慮したスクロール構造を採用しているため、ラップ部３２、４２の内周寄りの部分において側面隙間δが小さくなり過ぎること、及び、ラップ部３２、４２の外周寄りの部分において側面隙間δが大きくなり過ぎることを抑制することができるようになっている。そして、これにより、スクロール圧縮機１における摩擦損失や冷媒の漏れ損失を低減することができるため、空気調和装置１００の空調能力の向上にも寄与しているのである。

【0056】

（３）変形例
上記実施形態では、運転時のスクロール３０、４０の熱膨張を考慮して、側面隙間δの増加を、固定側ラップ部３２及び可動側ラップ部４２の歯厚ｔｓ、ｔｒの両方を外周側から内周側に向かって小さくすることによって得るようにしている。

【0057】

しかし、これに限定されるものではなく、固定側ラップ部３２の歯厚ｔｓのみを外周側から内周側に向かって小さくすることによって、側面隙間δの増加を得るようにしてもよいし、また、可動側ラップ部４２の歯厚ｔｒのみを外周側から内周側に向かって小さくすることによって、側面隙間δの増加を得るようにしてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0058】

本発明は、スクロール圧縮機及びそれを備えた空気調和装置に対して、広く適用可能である。

【符号の説明】

【0059】

１ スクロール圧縮機
３０ 固定スクロール
３１ 固定側板部
３２ 固定側ラップ部
３４ 外周側側面
３５ 内周側側面
４０ 可動スクロール
４１ 可動側板部
４２ 可動側ラップ部
４４ 外周側側面
４５ 内周側側面
１００ 空気調和装置
δ 側面隙間

【先行技術文献】

【特許文献】

【0060】

【特許文献1】国際公開第２０１４／１５５６４６号

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】