WO2011090071A1 - スクロール圧縮機 - Google Patents

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WO2011090071A1
WO2011090071A1 PCT/JP2011/050870 JP2011050870W WO2011090071A1 WO 2011090071 A1 WO2011090071 A1 WO 2011090071A1 JP 2011050870 W JP2011050870 W JP 2011050870W WO 2011090071 A1 WO2011090071 A1 WO 2011090071A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
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wrap
scroll
involute
winding
movable scroll
Prior art date
Application number
PCT/JP2011/050870
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
泰弘 村上
壮宏 山田
功二 小島
Original Assignee
ダイキン工業株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ダイキン工業株式会社 filed Critical ダイキン工業株式会社
Priority to CN201180005890.XA priority Critical patent/CN102713298B/zh
Priority to ES11734677.5T priority patent/ES2661561T3/es
Priority to EP11734677.5A priority patent/EP2527655B1/en
Priority to EP17202248.5A priority patent/EP3301303B1/en
Priority to BR112012018242-0A priority patent/BR112012018242B1/pt
Priority to US13/522,929 priority patent/US9765781B2/en
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/02Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents
    • F04C18/0207Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents both members having co-operating elements in spiral form
    • F04C18/0246Details concerning the involute wraps or their base, e.g. geometry
    • F04C18/0269Details concerning the involute wraps

Definitions

  • the present invention relates to a scroll compressor.
  • the spiral wrap may be different from the ideal shape in actual processing, and the end of the outermost winding of the movable scroll wrap is in a so-called cantilevered state, so processing errors are likely to occur. Easy to contact with the fixed scroll wrap.
  • the spiral shape constituted by the involute curve of the wrap is, for example, a shape in which the tooth thickness of the wrap is constant from the start of winding to the end of winding (that is, the basic circle radius of the involute is constant) It is generally known that the wrap tooth thickness decreases from the center winding start to the outermost winding end (that is, the base circle radius of the involute decreases).
  • the tooth thickness of the wrap is reduced from the beginning of the winding toward the end of the winding (if the base circle radius of the involute is reduced as the winding angle of the wrap is increased), the strength at the end of the wrap is reduced. (See FIG. 11).
  • the wrap tooth thickness is constant (the involute basic circle radius is constant)
  • increasing the wrap tooth thickness to improve the strength at the end of winding causes the compression mechanism to have the same volume.
  • the size must be increased.
  • the height of the wrap is lowered to improve the strength, there is a problem that the compression mechanism must be enlarged in order to make the compression mechanism have the same volume.
  • the subject of this invention is providing the scroll compressor which can improve the intensity
  • the scroll compressor according to the first aspect of the present invention includes a fixed scroll and a movable scroll.
  • the fixed scroll and the movable scroll are members in which a spiral wrap is provided on one surface of each end plate.
  • the fixed scroll wrap and the movable scroll wrap are combined with each other to form a compression chamber between the adjacent fixed scroll wrap and the movable scroll wrap.
  • the wrap of at least one of the fixed scroll and the movable scroll has a spiral shape in which the basic circle radius of the involute decreases as the winding angle increases in the section from the start of winding of the wrap to the intermediate portion.
  • one of the wraps has a base circle of the involute that is smaller than the minimum value of the base circle radius of the involute in the section from the start of the wrap to the middle part. It has a spiral shape with a large radius.
  • the tooth thickness is reduced by reducing the basic circle radius of the involute, thereby reducing the compression mechanism.
  • the miniaturization has been achieved.
  • the foundation circle radius of the involute from the minimum value of the foundation circle radius of the involute in the section from the beginning of winding to the middle part, The thickness is secured to improve the strength at the end of the winding. Therefore, in this scroll compressor, the compression mechanism can be downsized and the strength at the end of winding can be improved.
  • the scroll compressor according to the second aspect of the present invention includes a fixed scroll and a movable scroll.
  • the fixed scroll and the movable scroll are members in which a spiral wrap is provided on one surface of each end plate.
  • the fixed scroll wrap and the movable scroll wrap are combined with each other to form a compression chamber between the adjacent fixed scroll wrap and the movable scroll wrap.
  • the wrap of at least one of the fixed scroll and the movable scroll has a spiral shape in which the basic circle radius of the involute decreases as the winding angle increases in the section from the start of winding of the wrap to the intermediate portion.
  • the base circle radius of the involute inside the wrap becomes smaller and the involute outside the wrap becomes smaller as the winding angle becomes larger. It is a spiral shape in which the base circle radius becomes larger or constant.
  • the base circle radius of the involute inside the wrap becomes constant and the involute outside the wrap becomes constant as the winding angle increases. This is a spiral shape in which the radius of the basic circle becomes larger or constant.
  • the shape of the wrap of at least one of the fixed scroll and the movable scroll has a small or constant base circle radius of the involute inside the wrap in the section from the middle to the end of the winding.
  • the base circle radius of the involute outside the wrap is increased or constant.
  • “inside” and “outside” mean the inside and outside in the radial direction of the end plate, respectively, and so on.
  • the tooth thickness at the end of winding is ensured and the strength at the end of winding is improved. Therefore, in this scroll compressor, the compression mechanism can be downsized and the strength at the end of winding can be improved.
  • the scroll compressor according to the third aspect of the present invention is the scroll compressor according to the first aspect or the second aspect, and the intermediate portion of the wrap is a range from the inner intermediate point to the outer intermediate point.
  • the inner intermediate point is a point located at a position separated from the involute start point outside the lap by an amount corresponding to the lap 1/2 to 1 turn from the involute end point outside the lap.
  • the outer intermediate point is a point at a position separated from the involute end point on the outer side of the lap by the lap 1/2 to one turn toward the involute starting point on the outer side of the lap.
  • the “involute start point outside the wrap” means the end point on the radially inner side of the involute curve obtained by planarly viewing the radially outer wrap wall surface.
  • the “involute end point outside the wrap” means an end point on the radially outer side of the involute curve obtained by planarly viewing the radially outer wrap wall surface.
  • the point “away from lap 1/2 to 1 turn” means a point separated 1/2 to 1 turn along the involute curve.
  • the middle part of the wrap corresponds to the range of the entire wrap excluding the wrap 1/2 to 1 turn from the start of winding and the wrap 1/2 to 1 turn from the end of winding. Accordingly, it is possible to reliably achieve both the reduction of the compression mechanism and the improvement of the strength at the end of the winding.
  • a scroll compressor according to a fourth aspect of the present invention is the scroll compressor according to any one of the first aspect to the third aspect, wherein the wrap has a winding angle at a compression chamber forming point inside the wrap.
  • the spiral shape is smaller than the winding angle at the end of the involute.
  • the compression chamber forming point is a point that forms the outermost compression chamber, is included in the involute outside the wrap, and is closest to the involute end point outside the wrap.
  • the outermost compression chamber is a compression chamber located on the outermost side in the radial direction of the end plate.
  • the “involute end point inside the wrap” means an end point on the radially outer side of the involute curve obtained by planarly viewing the radially inner wrap wall surface.
  • the wrap angle at the compression chamber forming point outside the wrap is smaller than the wrap angle at the end of the involute inside the wrap at the end of the wrap.
  • a scroll compressor according to a fifth aspect of the present invention is the scroll compressor according to any one of the first to fourth aspects, and is a surface of the end plate of the movable scroll, and is provided with a wrap.
  • a counterbore is formed on the surface opposite to the surface.
  • the counterbore portion is formed on the surface of the movable scroll opposite to the wrap of the end plate, so that the weight of the movable scroll can be reduced.
  • a scroll compressor according to a sixth aspect of the present invention is the scroll compressor according to any one of the first aspect to the fifth aspect, and the movable scroll in the range of one turn from the end of winding of the movable scroll wrap.
  • the radial clearance between the outer peripheral surface of the wrap and the inner peripheral surface of the fixed scroll is larger than the radial clearance near the beginning of winding.
  • the radial gap between the outer peripheral surface of the movable scroll and the inner peripheral surface of the fixed scroll in the range of one turn from the end of winding of the movable scroll is larger than the radial gap near the start of winding. Therefore, it is possible to relieve the contact load received at the time of contact with a portion having high rigidity near the end of winding of the fixed scroll wrap at the end of winding of the movable scroll wrap.
  • a scroll compressor according to a seventh aspect of the present invention is the scroll compressor according to the sixth aspect, wherein the outer peripheral surface of the movable scroll wrap and the fixed scroll in the range of one turn from the end of winding of the movable scroll wrap.
  • the radial clearance ⁇ with the inner circumferential surface of the wrap is Fixed scroll groove width L, Tooth thickness T of movable scroll, Orbiting scroll turning radius D, Pin bearing gap P between the movable scroll boss and the crankshaft connected thereto,
  • (LT ⁇ D ⁇ 2) ⁇ ⁇ ⁇ (LT ⁇ D ⁇ 2 + P + M).
  • a radial clearance ⁇ at a seal point which is a point at which at least wraps come into contact with each other to seal the compression chamber, is set to be approximately 0, and in order to suppress performance degradation,
  • the radial clearance ⁇ that is equal to or less than the clearance that maximizes the main bearing clearance the clearance between the laps can be reliably ensured to be 0 or more.
  • both the downsizing of the compression mechanism and the improvement of the strength at the end of winding of the wrap can be achieved.
  • the stress generated at the base of the end of winding of the wrap can be relaxed, and as a result, the strength at the end of winding can be improved.
  • the pressure difference of the compression chamber of the inner side of a wrap and an outer side can be made small, and the efficiency of a compressor can be improved.
  • the weight of the movable scroll can be reduced.
  • the gap between the wraps can be reliably ensured to be 0 or more, and the deterioration of the performance of the compressor can be suppressed.
  • the top view of the scroll compressor concerning the embodiment of the present invention.
  • the top view which shows the shape of the wrap of the movable scroll of FIG. The top view which shows the position just before discharge of the gas in the compression chamber formed in the outer side of the lap
  • the top view which shows the position just before discharge of the gas in the compression chamber formed inside the wrap of the movable scroll of FIG. The top view which shows the position immediately after the gas in the compression chamber formed in the outer side of the lap
  • positioning of the spot facing part formed in the back side of the movable scroll of FIG. The enlarged view of the compression chamber vicinity formed in the outermost side of the wrap of the movable scroll of FIG.
  • wrap of the movable scroll which concerns on the modification (F) of this invention.
  • a scroll compressor 1 shown in FIG. 1 is a high and low pressure dome type scroll compressor, and constitutes a refrigerant circuit together with an evaporator, a condenser, an expansion mechanism, and the like, and plays a role of compressing a gas refrigerant in the refrigerant circuit. It is mainly composed of a vertically cylindrical sealed dome-shaped casing 10, a scroll compression mechanism 15, an Oldham coupling 39, a drive motor 16, a lower main bearing 60, a suction pipe 19, and a discharge pipe 20. ing.
  • the components of the scroll compressor 1 will be described in detail.
  • the casing 10 includes a substantially cylindrical trunk casing portion 11, a bowl-shaped upper wall portion 12 that is airtightly welded to the upper end portion of the trunk casing portion 11, and a lower end of the trunk casing portion 11. And a bowl-shaped bottom wall portion 13 which is welded to the portion in an airtight manner.
  • the casing 10 mainly accommodates a scroll compression mechanism 15 that compresses a gas refrigerant and a drive motor 16 that is disposed below the scroll compression mechanism 15.
  • the scroll compression mechanism 15 and the drive motor 16 are connected by a crankshaft 17 disposed so as to extend in the vertical direction in the casing 10. As a result, a gap space 18 is generated between the scroll compression mechanism 15 and the drive motor 16.
  • the scroll compression mechanism 15 mainly includes a housing 23, a fixed scroll 24 disposed in close contact with the housing 23, and a movable meshing with the fixed scroll 24. And a scroll 26. Further, in the scroll compression mechanism 15, the spiral wraps 24 b and 26 b of the fixed scroll 24 and the movable scroll 26 are asymmetrical in order to increase the capacity and improve the efficiency, and compared with the wrap 26 b of the movable scroll 26. Thus, the wrap 24b of the fixed scroll 24 extends the inner circumference side by about a half circumference.
  • the fixed scroll 24 is mainly composed of a flat end plate 24a and a spiral (involute) wrap 24b formed on the lower surface of the end plate 24a. It is composed of
  • a discharge port 41 communicating with a compression chamber 40 described later is formed in the end plate 24a so as to penetrate substantially the center of the end plate 24a.
  • the discharge port 41 is formed so as to extend in the vertical direction at the central portion of the end plate 24a.
  • an enlarged recess 42 (see FIG. 1) communicating with the discharge port 41 is formed on the upper surface of the end plate 24a.
  • the enlarged concave portion 42 is constituted by a concave portion that is provided in the upper surface of the end plate 24a and that extends in the horizontal direction.
  • a lid 44 is fastened and fixed to the upper surface of the fixed scroll 24 by bolts 44 a so as to close the enlarged concave portion 42.
  • the muffler space 45 which consists of an expansion chamber which silences the driving
  • the fixed scroll 24 and the lid 44 are sealed by being brought into close contact via a gasket (not shown).
  • the movable scroll 26 is mainly composed of an end plate 26a, a spiral (involute) wrap 26b formed on the upper surface of the end plate 26a, and a lower surface of the end plate 26a.
  • the boss 26c which is a bearing portion formed in the, and a key groove 26d (see FIG. 8) formed at both ends of the end plate 26a.
  • the boss 26 c is fitted to the outside of the pin shaft portion 17 a of the crankshaft 17.
  • the movable scroll 26 is supported by the housing 23 by fitting a key portion (not shown) of the Oldham coupling 39 into the key groove 26d.
  • a pin shaft portion 17a that is an upper end portion of the crankshaft 17 is fitted into the boss 26c.
  • the movable scroll 26 revolves in the housing 23 without being rotated by the rotation of the crankshaft 17 by being incorporated in the scroll compression mechanism 15 in this way.
  • the wrap 26b of the movable scroll 26 is meshed with the wrap 24b of the fixed scroll 24, and a compression chamber 40 is formed between the contact portions of both the wraps 24b and 26b. In the compression chamber 40, the volume between the laps 24b and 26b contracts toward the center as the movable scroll 26 revolves.
  • the gas refrigerant is compressed in this way.
  • the compression chamber 40 changes in volume depending on the revolving position of the movable scroll 26, and has an A chamber 40 a 1 and a B chamber 40 b 1 at a position immediately before the discharge in the vicinity of the substantially central discharge port 41 of the fixed scroll 24.
  • the A chamber 40a1 is formed by being surrounded by the outer peripheral surface 26b1 of the wrap 26b of the movable scroll 26 and the inner peripheral surface 24b2 of the wrap 24b of the fixed scroll 24, as shown in FIG.
  • the B chamber 40 b 1 is formed by being surrounded by an inner peripheral surface 26 b 2 of the wrap 26 b of the movable scroll 26 and an outer peripheral surface 24 b 1 of the wrap 24 b of the fixed scroll 24.
  • the compressed high-pressure gas in the A chamber 40a1 is fed to the center end of the wrap 26b of the movable scroll 26 and the fixed scroll 24. Flows to the discharge port 41 through a gap on the inner peripheral surface of the wrap 24b.
  • the compressed high-pressure gas in the B chamber 40b1 is formed near the center of the end plate 26a of the movable scroll 26. It flows to the discharge port 41 through the clearance between the counterbore recess 24a1 (see FIG. 1) and the center end of the wrap 24b of the fixed scroll 24 and the inner peripheral surface of the wrap 26b of the movable scroll 26.
  • the wrap 26b of the movable scroll 26 of the present embodiment has a large winding angle ⁇ (rotation angle from the winding start 26bs) only in the section S1 from the winding start 26bs to the intermediate portion 26bm of the wrap 26b.
  • the radius of the foundation circle of the involute becomes smaller.
  • the basic circle radius R2 of the involute in the intermediate portion 26bm is smaller than the basic circle radius R1 of the involute near the winding start 26bs (that is, R2 ⁇ R1).
  • the tooth thickness t2 in the intermediate portion 26bm of the wrap 26b is smaller than the tooth thickness t1 in the vicinity of the winding start 26bs (that is, t2 ⁇ t1).
  • the involute basic circle radius R2 is reduced only in the section from the winding start 26bs to the intermediate portion 26bm of the wrap 26b, and the tooth thickness t2 is reduced accordingly. 15 miniaturizations can be achieved.
  • the base circle radius of the involute increases as the winding angle ⁇ increases.
  • the basic circle radius R2 of the involute in the intermediate portion 26bm is smaller than the basic circle radius R3 of the involute near the end of winding 26be (that is, R2 ⁇ R3).
  • the tooth thickness t2 in the intermediate portion 26bm of the wrap 26b is smaller than the tooth thickness t3 in the vicinity of the winding end 26be (that is, t2 ⁇ t3).
  • the basic circle radius of the involute has a relationship of R2 ⁇ R3 ⁇ R1
  • the tooth thickness has a relationship of t2 ⁇ t3 ⁇ t1.
  • the involute basic circle radius R3 is increased, so that the tooth thickness t3 of the end of winding 26be is secured and the strength of the end of winding 26be can be improved. It is.
  • the base circle radius of the involute decreases as the winding angle increases from the beginning 126bs to the end of winding 126be (R11>R12> R13), the tooth thickness is also reduced accordingly (t11>t12> t13).
  • the intermediate portion 26bm of the wrap 26b is a range from the inner end portion 26bm1 to the outer end portion 26bm2.
  • the end point on the radially inner side of the involute curve in plan view of the radially outer wrap wall surface 26b is referred to as “involute start point”, and the end point on the radially outer side of the involute curve in plan view of the radially outer wrap wall surface 26b. It is called "involute end point”.
  • the inner end portion 26bm1 is a point advanced by 1 ⁇ 2 rotation along the involute curve from the involute start point to the involute end point.
  • the outer intermediate point is a point advanced from the involute end point toward the involute start point by 1 ⁇ 2 rotation along the involute curve.
  • the intermediate portion 26bm of the wrap 26b includes a range corresponding to 1/2 wrap of the wrap 26b from the winding start 26bs (a range from the outer involute starting point to the inner end 26bm1 in FIG. 2) and the end of winding.
  • 26be is a range (a hatched portion range shown in FIG. 2) excluding a lap 1/2 turn (a range from the outer involute end point to the outer end portion 26bm2 in FIG. 2).
  • the intermediate point 26bm includes a minimum point 26bm0 where the involute basic circle radius is the smallest.
  • the intermediate portion 26bm includes the winding start 26bs from the winding start 26bs to the winding start 26bs side, it is difficult to achieve downsizing of the scroll compression mechanism 15.
  • the winding end 26be from the winding end 26be to the wrap 1/2 winding. If it is included up to the end of the winding 26be, it is difficult to improve the strength of the winding end 26be. Therefore, in order to reliably achieve both downsizing of the scroll compression mechanism 15 and improvement of the strength of the winding end 26be, the above range is practically preferable.
  • the wrap 26 b has a wrap 26 b more than the winding angle ⁇ 2 at the involute end point (point indicated by reference numeral 26 i 1 in FIG.
  • the compression chamber forming point 26i3 is a point that forms the outermost compression chamber 40z and is closest to the involute end point (point indicated by reference numeral 26i2 in FIG. 9) outside the wrap 26b.
  • the outermost compression chamber 40z is the outermost compression chamber in the radial direction of the end plate 26a of the movable scroll 26 (in FIG. 5, the outermost compression chamber is the compression chamber 40a1).
  • the compression chamber forming point 26i3 is a point at which the wrap 26b of the movable scroll 26 and the wrap 24b of the fixed scroll 24 are closest to each other.
  • the compression chamber forming point 26i3 is a point different from the involute end point 26i2 outside the wrap 26b.
  • the winding angle ⁇ 1 is smaller than the winding angle ⁇ 2
  • the end of the wrap 26b of the movable scroll 26 that comes in contact with the rigid portion of the outer periphery of the wrap 24b of the fixed scroll 24 and has a cantilever structure is provided.
  • the winding end 26be of the wrap 26b is supported by both ends, and as a result, the stress generated at the root of the winding end 26be of the wrap 26b can be relieved. Further, the difference between the built-in compression ratio of the compression chamber 40 formed by the inner wrap of the movable scroll 26 and the built-in compression ratio of the compression chamber 40 formed by the outer wrap of the movable scroll 26 is reduced, and the inner compression chamber Since the pressure difference with the outer compression chamber can be reduced, leakage loss can be reduced and efficiency can be improved.
  • the base circle radius R2 of the involute outside the wrap 26b is increased, or at the winding end 26be, the involute end point outside the wrap 26b is larger than the winding angle ⁇ 2 of the involute end point inside the wrap 26b.
  • the winding angle ⁇ 1 the difference between the built-in compression ratio of the compression chamber 40 formed by the inner wrap of the movable scroll 26 and the built-in compression ratio of the compression chamber 40 formed by the outer wrap of the movable scroll 26 is reduced.
  • the pressure difference between the inner compression chamber and the outer compression chamber can be reduced. As a result, leakage loss can be reduced and efficiency can be improved.
  • the wrap 26b of the movable scroll 26 has an outer peripheral surface of the wrap 26b of the movable scroll 26 in the range of one turn from the end of winding 26be in order to reduce the contact load at the end of winding 26be.
  • the radial gap ⁇ 1 between 26b1 and the inner peripheral surface 24b2 of the fixed scroll 24 is larger than the radial gap ⁇ 2 in the vicinity of the winding start 26bs.
  • the outer peripheral surface 26 b 1 of the wrap 26 b of the movable scroll 26 and the inner periphery of the wrap 24 b of the fixed scroll 24 in the range of one turn from the winding end 26 be of the wrap 26 b of the movable scroll 26.
  • the radial gap ⁇ with respect to the surface 24b2 is set to be in the following range (Equation 3).
  • Equation 3 As shown in FIG. L: width of the groove 24f of the fixed scroll 24, T: tooth thickness of the wrap 26b of the movable scroll 26, D: turning radius of the movable scroll 26, P: a pin bearing gap between the boss 26c of the movable scroll 26 and the pin shaft portion 17a of the crankshaft 17 connected thereto, M: As a main bearing gap between the crankshaft 17 and the main bearing supporting the crankshaft 17, that is, the bearing metal 34 of the housing 23,
  • the radial clearance ⁇ is (LT ⁇ D ⁇ 2) ⁇ ⁇ ⁇ (LT ⁇ D ⁇ 2 + P + M) (Formula 3) It is set to be in the range.
  • the housing 23 is press-fitted and fixed to the body casing portion 11 over the entire outer circumferential surface in the circumferential direction. That is, the body casing part 11 and the housing 23 are in close contact with each other in an airtight manner over the entire circumference. For this reason, the inside of the casing 10 is partitioned into a high pressure space 28 below the housing 23 and a low pressure space 29 above the housing 23.
  • the fixed scroll 24 is fastened and fixed to the housing 23 with bolts 38 so that the upper end surface is in close contact with the lower end surface of the fixed scroll 24.
  • the housing 23 is formed with a crank chamber 31 that is recessed in the center of the upper surface and a bearing portion 32 that extends downward from the center of the lower surface.
  • a bearing hole 33 penetrating in the vertical direction is formed in the bearing portion 32, and the crankshaft 17 is rotatably fitted in the bearing hole 33 via a bearing metal 34.
  • the scroll compression mechanism 15 has a communication passage 46 extending between the fixed scroll 24 and the housing 23.
  • the communication passage 46 is formed so that the fixed scroll 24 and the housing side passage 48 formed in the housing 23 communicate with each other.
  • the upper end of the communication passage 46 opens into the enlarged recess 42, and the lower end of the communication passage 46, that is, the lower end of the housing side passage 48 opens into the lower end surface of the housing 23.
  • the lower end opening of the housing side passage 48 constitutes a discharge port 49 through which the refrigerant in the communication passage 46 flows out into the gap space 18.
  • the Oldham Joint 39 is a member for preventing the rotational movement of the movable scroll 26 as described above, and is fitted into an Oldham groove (not shown) formed in the housing 23.
  • the Oldham groove is an oval groove and is disposed at a position facing each other in the housing 23.
  • the drive motor 16 is a brushless DC motor in the present embodiment, and mainly includes an annular stator 51 fixed to the inner wall surface of the casing 10 and a slight gap (air gap) inside the stator 51. ) And a rotor 52 accommodated rotatably.
  • the drive motor 16 is arranged such that the upper end of the coil end 53 formed on the upper side of the stator 51 is at substantially the same height as the lower end of the bearing portion 32 of the housing 23.
  • a copper wire is wound around a tooth portion, and a coil end 53 is formed above and below.
  • the outer peripheral surface of the stator 51 is provided with core cut portions that are notched at a plurality of locations from the upper end surface to the lower end surface of the stator 51 and at predetermined intervals in the circumferential direction.
  • the core cut portion forms a motor cooling passage 55 extending in the vertical direction between the body casing portion 11 and the stator 51.
  • the rotor 52 is drivably coupled to the movable scroll 26 of the scroll compression mechanism 15 via a crankshaft 17 that is disposed in the axial center of the trunk casing 11 so as to extend in the vertical direction.
  • a guide plate 58 that guides the refrigerant that has flowed out of the discharge port 49 of the communication passage 46 to the motor cooling passage 55 is disposed in the gap space 18.
  • Lower Main Bearing The lower main bearing 60 is disposed in the lower space below the drive motor 16.
  • the lower main bearing 60 is fixed to the trunk casing 11 and constitutes a lower end bearing of the crankshaft 17 to support the crankshaft 17.
  • the suction pipe 19 is for guiding the refrigerant in the refrigerant circuit to the scroll compression mechanism 15 and is fitted into the upper wall portion 12 of the casing 10 in an airtight manner.
  • the suction pipe 19 penetrates the low pressure space 29 in the vertical direction, and an inner end portion is fitted into the fixed scroll 24.
  • Discharge pipe The discharge pipe 20 is for discharging the refrigerant in the casing 10 to the outside of the casing 10, and is fitted into the body casing portion 11 of the casing 10 in an airtight manner.
  • the discharge pipe 20 is opened at a position protruding downward from the inner surface of the body toward the center.
  • the basic circle radius of the involute is reduced (that is, the tooth thickness is reduced) only in the section from the winding start 26bs of the wrap 26b of the movable scroll 26 to the intermediate portion 26bm. Miniaturization of the scroll compression mechanism 15 is achieved.
  • the strength of the wrap 26b of the movable scroll 26 is improved to make the wrap 26b difficult to break, and the scroll compression mechanism 15 is downsized to improve the performance.
  • the strength of the wrap 26b is improved by the shape of the wrap 26b.
  • the scroll compression mechanism 15 is reduced in size by using a wrap 26b having a base circle radius of the involute that is smaller (a tooth thickness is smaller) as the winding angle ⁇ increases from the winding start 26bs to the intermediate portion 26bm of the wrap 26b. Yes. Since the scroll compressor 1 has an inherent compression ratio, it is possible to prevent cracks from occurring at the winding start 26bs of the wrap 26b even when a large load is applied during operation at a high compression ratio. In addition, the scroll compression mechanism 15 can be downsized. Furthermore, from the wrap 26b intermediate portion 26bm to the end of winding 26be, the wrap 26b is configured such that the basic circle radius of the involute increases (the tooth thickness increases) as the wrap 26b winding angle ⁇ increases. As a result, the tooth thickness of the wrap 26b end of winding 26be is increased, and the strength of the end of winding 26be is improved.
  • the intermediate portion 26bm of the wrap 26b is a range obtained by removing the wrap 1 ⁇ 2 turn from the winding start 26bs and the wrap 1 ⁇ 2 turn from the winding end 26be in the entire wrap 26b. Since it is in the range of the shaded area, it is possible to reliably achieve both the downsizing of the scroll compression mechanism 15 and the improvement of the strength of the winding end 26be.
  • the lap 26b has a base circle radius R2 of the involute inside the wrap 26b in the section S2 from the intermediate portion 26bm to the end of winding 26be of the wrap 26b.
  • the base circle radius R2 of the involute outside the wrap 26b is increased, the scroll compression mechanism 15 can be reduced in size and the strength of the winding end 26be can be improved.
  • the inner involute curve portion of the movable scroll 26 from the intermediate portion 26bm of the wrap 26b to the end of winding 26be is a wrap 26b having a smaller basic circle radius, and the outer involute curve portion has a larger basic circle radius.
  • the scroll compression mechanism 15 can be downsized at the inner involute curve portion.
  • the wrap 26b has a winding angle ⁇ 1 of the involute end point outside the wrap 26b smaller than the winding angle ⁇ 2 of the involute end point inside the wrap 26b at the winding end 26be of the wrap 26b. Shape.
  • an extended portion is provided at the end of the wrap 26b of the movable scroll 26 that has a cantilever structure in contact with a portion of the fixed scroll 24 having the outermost periphery of the wrap 24b, and the wrap 26b at the end 26be of the wrap 26b.
  • the stress generated at the base of the end 26be of the wrap 26b can be relaxed.
  • produces in the base part of the winding end 26be of the lap
  • the strength of the end 26be of the wrap 26b can be improved.
  • a plurality of counterbore portions 61 are formed on the surface of the movable scroll 26 opposite to the side on which the wrap 26b of the end plate is formed at a position avoiding the key groove 26d. Yes. Thereby, the movable scroll 26 can be reduced in weight.
  • the weight of the movable scroll 26 is increased and the centrifugal force is increased, but the counterbore portion is used to reduce the centrifugal force.
  • the counterbore portion is used to reduce the centrifugal force.
  • the gap ⁇ 1 is larger than the radial gap ⁇ 2 in the vicinity of the winding start 26bs.
  • the outer peripheral surface 26b1 of the wrap 26b of the movable scroll 26 and the inner peripheral surface 24b2 of the wrap 24b of the fixed scroll 24 in the range of one turn from the winding end 26be of the wrap 26b of the movable scroll 26. Is set so as to be in the following range (Equation 3).
  • the radial gap ⁇ By setting the radial gap ⁇ in this way, it is possible to reliably ensure a gap between laps of 0 or more, and to reliably reduce the contact load. In other words, it is possible to relieve the contact load between the winding end 26be side of the wrap 26b of the movable scroll 26 and the highly rigid portion (that is, the thick portion) of the wrap 24b of the fixed scroll 24.
  • the width of the gap indicated by (LTD ⁇ 2) described above is 0 in the ideal state.
  • the movable scroll is caused by a processing error and an assembly error.
  • the radial gap ⁇ of the lap 26b is too large, the leakage of compressed gas from the compression chamber 40 from the radial gap ⁇ increases, leading to a reduction in the performance of the compressor. For this reason, in order to suppress the performance degradation, it is necessary to set an appropriate radial gap ⁇ .
  • the radial gap ⁇ is ideally 0, but in actual manufacture it is about 0 to 50 microns. Therefore, in this embodiment, at least the radial gap ⁇ at the seal point where the laps 24b and 26b are in contact with each other is set to be approximately 0, and the pin bearing gap and the main bearing gap are separated in order to suppress performance degradation.
  • the radial clearance ⁇ is set to be equal to or less than the maximum relief amount, as described above, the clearance between the laps can be reliably ensured to be 0 or more. Thereby, it is possible to relieve the contact load received at the time of contact with the highly rigid portion (that is, the thick portion) in the vicinity of the winding end of the wrap 24b of the fixed scroll 24 at the winding end 26be of the wrap 26b of the movable scroll 26. .
  • the basic circular radius of the involute increases as the winding angle ⁇ increases.
  • the basic circle radius of the involute inside the wrap decreases and the basic circle radius of the involute outside the wrap increases or becomes constant.
  • it may be a spiral shape in which the base circle radius of the involute inside the wrap becomes constant and the base circle radius of the involute outside the wrap becomes larger or constant. Also in this case, it is possible to improve the strength of the end 26be of the wrap 26b and reduce the size of the compression mechanism.
  • the lap 26b of the movable scroll 26 increases in the basic circle radius of the involute as the winding angle ⁇ increases in the section from the intermediate portion 26bm to the end of winding 26be.
  • the basic circle radius of the involute inside the wrap 26b decreases, while the basic circle radius of the involute outside the wrap 26b increases. Or may be constant. Also in this case, it is possible to improve the strength of the end 26be of the wrap 26b and reduce the size of the compression mechanism.
  • the basic circle radius of the involute has a relationship of R2 ⁇ R3 ⁇ R1
  • the tooth thickness has the relationship of t2 ⁇ t3 ⁇ t1
  • the basic circle radius of the involute has a relationship of R2 ⁇
  • the relationship may be R1 ⁇ R3, and the tooth thickness may be t2 ⁇ t1 ⁇ t3. Also in this case, it is possible to improve the strength of the end 26be of the wrap 26b and reduce the size of the compression mechanism.
  • the intermediate portion 26bm of the wrap 26b is a range from the inner end portion 26bm1 to the outer end portion 26bm2, but may be a narrower range.
  • the inner end portion 26bm1 may be a point advanced by an arbitrary value within a range of 1/2 to 1 rotation along the involute curve from the involute start point to the involute end point
  • the outer intermediate point is It may be a point advanced by an arbitrary value within a range of 1/2 to 1 rotation along the involute curve from the involute end point toward the involute start point. Also in this case, it is possible to improve the strength of the end 26be of the wrap 26b and reduce the size of the compression mechanism.
  • the compression chamber formation point 26i3 is a point different from the involute end point 26i2 outside the wrap 26b, but the compression chamber formation point 26i3 is the wrap 26b. It may be the same point as the involute end point 26i2 on the outside.
  • the section between the compression chamber forming point 26i3 and the end of winding 26be of the wrap 26b, which is not related to the formation of the compression chamber may not be an involute shape. Good. Also in this case, it is possible to improve the strength of the end 26be of the wrap 26b and reduce the size of the compression mechanism.
  • the present invention can be widely applied to any scroll compressor, and can achieve both improvement in strength of the wrap and reduction in size of the compression mechanism.

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Abstract

 ラップの巻終りの強度を向上することができ、しかも圧縮機構の小型化を達成できるスクロール圧縮機を提供する。可動スクロール(26)のラップ(26b)は、巻始めから中間部にかけての区間では、巻角が大きくなるに従いインボリュートの基礎円半径が小さくなる渦巻き形状である。同時に、可動スクロール(26)のラップ(26b)は、中間部から巻終りにかけての区間では、巻き始めから中間部にかけての区間におけるインボリュートの基礎円半径の最小値よりも、インボリュートの基礎円半径が大きい渦巻き形状である。

Description

スクロール圧縮機
 本発明は、スクロール圧縮機に関する。
 空気調和機の室外機などに用いられるスクロール圧縮機においては、能力幅を広くするためインバータモータを採用した圧縮機が増加しているが、より広い能力幅を得るためにさらなる高回転運転が求められているのが現状である。
 しかし、高回転運転の弊害として、可動スクロール等の螺旋状のラップが損傷する可能性が高くなるという問題がある。
 すなわち、高回転運転をすれば、公転運動をする可動スクロールの遠心力が大きくなり、可動スクロールの遠心力は、駆動軸であるクランク軸と可動スクロールの軸受け部分であるボスとの間、あるいは可動スクロールのラップと固定スクロールのラップとの間に作用する。
 一方、渦巻き状のラップは、実際の加工において理想形状と相違が生じる場合があり、特に可動スクロールのラップの最外周の巻終りは、いわば片持ち支持の状態になるため、加工誤差が生じやすく、固定スクロールのラップと接触しやすい。
 また、固定スクロールのラップの最外周の巻終りが薄肉の翼形状ではなく剛性の高い厚肉のブロック状の場合には、可動スクロールのラップと固定スクロールのラップが接触した場合に、固定スクロール側のラップがほとんどたわまず、いわば、応力緩和となるような逃げが生じなくなる。このため、相手側の可動スクロールラップに発生する応力が大きくなる。
 以上のように、高回転運転により、可動スクロールのラップに作用する遠心力が大きくなるに従い、遠心力に耐えうるラップ形状にする必要がある。
 ここで、従来では、ラップのインボリュート曲線により構成される渦巻き状の形状は、例えば、ラップの歯厚が巻始めから巻終りまで一定(すなわち、インボリュートの基礎円半径が一定)である形状や、ラップの歯厚が中央の巻始めから最外周の巻終りに向かうにつれて小さくなる(すなわち、インボリュートの基礎円半径が小さくなる)形状が一般に知られている。
 そこで、ラップの巻終りの強度を向上させるために、特許文献1(特公平5-29796号公報)に記載されているスクロール圧縮機では、ラップの歯厚が巻始めから巻終りまで一定であるが、可動スクロールのラップの巻終りにおいて、ラップ外側に膨出部を設けている。
 また、特許文献2(特開2000-179478号公報)に記載されているスクロール圧縮機では、ラップの歯厚が巻始めから巻終りまで一定であるが、可動スクロールのラップの巻終りを延伸して、ラップの他の部分よりも板厚を薄くしている。
 以上のように、ラップの歯厚を巻始めから巻終りに向かうにつれて小さくすれば(ラップの巻角が大きくなるにしたがってインボリュートの基礎円半径を小さくすれば)、ラップの巻終りの強度が低下するという問題がある(図11参照)。
 一方、ラップの歯厚が一定(インボリュートの基礎円半径が一定)の場合でも、巻終りの強度を向上させるためにラップの歯厚を大きくすると、圧縮機構の容積を同じとするために圧縮機構を大型化しなければならないという問題がある。また、強度を向上させるためにラップの高さを低くすると、圧縮機構の容積を同じとするためには、やはり圧縮機構を大型化しなければならないという問題がある。
 さらに、特許文献1または2に記載されるように、可動スクロールのラップの巻終りの強度を向上させるために、ラップの巻終りの外側を膨らませた場合、もしくはラップの巻終りを延伸した場合、固定スクロールとの干渉を避けるための空間が大きくなり、この場合も圧縮機構を大型化しなければならないという問題がある。また、吸入工程での圧力損失が大きくなり、効率低下を招くという問題もある。
 さらに、ラップの巻終りの延伸部の歯厚を薄くした場合、延伸部長さを長くして、荷重発生ポイントから延伸部終端の距離を大きくしなければ(いわば、両持ち支持の状態にしなければ)、薄肉部での発生応力が大きくなるので、結果的に圧縮機構を大型化しなければならないという問題がある。また、吸入工程での圧力損失が大きくなり、性能低下を招くという問題もある。
 本発明の課題は、ラップの巻終りの強度を向上することができ、しかも圧縮機構の小型化を達成できるスクロール圧縮機を提供することにある。
 本発明の第1観点に係るスクロール圧縮機は、固定スクロールおよび可動スクロールを備えている。固定スクロールおよび可動スクロールは、それぞれの鏡板の一方の面に螺旋状のラップが設けられている部材である。固定スクロールのラップと可動スクロールのラップは、互いに組み合わされることにより、隣接する固定スクロールのラップと可動スクロールのラップとの間に圧縮室を形成する。固定スクロールまたは可動スクロールのうちの少なくともいずれか一方のラップは、そのラップの巻き始めから中間部にかけての区間では、巻角が大きくなるに従いインボリュートの基礎円半径が小さくなる渦巻き形状である。同時に、当該いずれか一方のラップは、そのラップの中間部から巻終りにかけての区間では、そのラップの巻き始めから中間部にかけての区間におけるインボリュートの基礎円半径の最小値よりも、インボリュートの基礎円半径が大きい渦巻き形状である。
 このスクロール圧縮機では、固定スクロールまたは可動スクロールのうちの少なくともいずれか一方のラップの巻始めから中間部にかけての区間において、インボリュートの基礎円半径を小さくすることにより、歯厚を小さくして圧縮機構の小型化を達成している。それとともに、ラップの中間部から巻終りにかけての区間において、巻き始めから中間部にかけての区間におけるインボリュートの基礎円半径の最小値よりも、インボリュートの基礎円半径を大きくすることにより、巻終りの歯厚を確保して巻終りの強度の向上を図っている。従って、このスクロール圧縮機では、圧縮機構の小型化および巻終りの強度の向上を達成できる。
 本発明の第2観点に係るスクロール圧縮機は、固定スクロールおよび可動スクロールを備えている。固定スクロールおよび可動スクロールは、それぞれの鏡板の一方の面に螺旋状のラップが設けられている部材である。固定スクロールのラップと可動スクロールのラップは、互いに組み合わされることにより、隣接する固定スクロールのラップと可動スクロールのラップとの間に圧縮室を形成する。固定スクロールまたは可動スクロールのうちの少なくともいずれか一方のラップは、そのラップの巻き始めから中間部にかけての区間では、巻角が大きくなるに従いインボリュートの基礎円半径が小さくなる渦巻き形状である。同時に、当該いずれか一方のラップは、そのラップの中間部から巻終りにかけての区間では、巻角が大きくなるに従いラップの内側のインボリュートの基礎円半径が小さくなり、かつ、ラップの外側のインボリュートの基礎円半径が大きくなるかまたは一定になる渦巻き形状である。または、当該いずれか一方のラップは、そのラップの中間部から巻終りにかけての区間では、巻角が大きくなるに従いラップの内側のインボリュートの基礎円半径が一定になり、かつ、ラップの外側のインボリュートの基礎円半径が大きくなるかまたは一定になる渦巻き形状である。
 このスクロール圧縮機では、固定スクロールまたは可動スクロールのうちの少なくともいずれか一方のラップの形状が、その中間部から巻終りの区間では、ラップの内側のインボリュートの基礎円半径が小さくなるか、または一定であり、一方、ラップの外側のインボリュートの基礎円半径が大きくなるか、または一定である。ここで、「内側」および「外側」は、それぞれ、鏡板の径方向の内側および外側を意味し、以下同様である。このスクロール圧縮機では、巻終りの歯厚を確保して巻終りの強度の向上を図っている。従って、このスクロール圧縮機では、圧縮機構の小型化および巻終りの強度の向上を達成できる。
 本発明の第3観点に係るスクロール圧縮機は、第1観点または第2観点に係るスクロール圧縮機であって、ラップの中間部は、内側中間ポイントから外側中間ポイントまでの範囲である。内側中間ポイントは、ラップの外側のインボリュート始点からラップの外側のインボリュート終点に向かってラップ1/2~1巻き分だけ離れた位置にあるポイントである。外側中間ポイントは、ラップの外側のインボリュート終点からラップの外側のインボリュート始点に向かってラップ1/2~1巻き分だけ離れた位置にあるポイントである。「ラップの外側のインボリュート始点」は、径方向外側のラップ壁面を平面視したインボリュート曲線の径方向内側の端点を意味する。「ラップの外側のインボリュート終点」は、径方向外側のラップ壁面を平面視したインボリュート曲線の径方向外側の端点を意味する。「ラップ1/2~1巻き分だけ離れた」ポイントは、インボリュート曲線に沿って1/2~1回転だけ離れたポイントを意味する。
 このスクロール圧縮機では、ラップの中間部は、ラップ全体のうち、巻き始めからラップ1/2~1巻き分と巻終りからラップ1/2~1巻き分を除いた範囲に相当する。従って、圧縮機構の小型化および巻終りの強度の向上を両方とも確実に達成することが可能である。
 本発明の第4観点に係るスクロール圧縮機は、第1観点から第3観点のいずれか1つに係るスクロール圧縮機であって、ラップは、圧縮室形成ポイントの巻角が、ラップの内側のインボリュート終点の巻角よりも小さい渦巻き形状である。圧縮室形成ポイントは、最外圧縮室を形成し、かつ、ラップの外側のインボリュートに含まれ、かつ、ラップの外側のインボリュート終点に最も近いポイントである。最外圧縮室は、鏡板の径方向の最も外側に位置する圧縮室である。「ラップの内側のインボリュート終点」は、径方向内側のラップ壁面を平面視したインボリュート曲線の径方向外側の端点を意味する。
 このスクロール圧縮機では、ラップの巻終りにおいて、ラップの内側のインボリュート終点の巻角よりも、ラップの外側の圧縮室形成ポイントの巻角の方が小さい。これにより、ラップの巻終りにおいて、ラップが両持ちで支持されるので、ラップの巻終りの根元に発生する応力を緩和することができる。その結果、巻終りの強度向上を図ることができる。しかも、ラップの内側と外側との圧縮室の圧力差を小さくすることができ、圧縮機の効率を向上することが可能である。
 本発明の第5観点に係るスクロール圧縮機は、第1観点から第4観点のいずれか1つに係るスクロール圧縮機であって、可動スクロールの鏡板の面であって、ラップが設けられている面の反対側の面に、座ぐり部が形成されている。
 このスクロール圧縮機では、可動スクロールの鏡板のラップと反対側の面に座ぐり部が形成されているので、可動スクロールの軽量化が可能である。
 本発明の第6観点に係るスクロール圧縮機は、第1観点から第5観点のいずれか1つに係るスクロール圧縮機であって、可動スクロールのラップの巻終りから1巻き分の範囲における可動スクロールのラップ外周面と固定スクロールのラップ内周面との半径方向隙間は、巻き始め付近における半径方向隙間より大きい。
 このスクロール圧縮機では、可動スクロールのラップの巻終りから1巻き分の範囲における可動スクロールのラップ外周面と固定スクロールのラップ内周面との半径方向隙間は、巻き始め付近における半径方向隙間より大きいので、可動スクロールのラップの巻終りにおける固定スクロールのラップの巻終り付近の剛性の高い部分との接触時に受ける接触荷重を緩和することが可能である。
 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であって、可動スクロールのラップの巻終りから1巻き分の範囲における可動スクロールのラップの外周面と固定スクロールのラップ内周面との半径方向隙間δは、
 固定スクロールの溝幅L、
 可動スクロールの歯厚T、
 可動スクロールの旋回半径D、
 可動スクロールのボスとそれに連結するクランク軸との間のピン軸受隙間P、
 クランク軸とそれを支持する主軸受との間の主軸受隙間Mとした場合に、
(L-T-D×2)≦δ≦(L-T-D×2+P+M)の範囲にある。
 このスクロール圧縮機では、少なくともラップ同士が接触して圧縮室をシールする点であるシールポイントにおける半径方向隙間δをおおよそ0になるように設定し、性能低下を抑制するために、ピン軸受隙間および主軸受隙間の分を最大とする逃げ量以下の半径方向隙間δを設定していることにより、ラップ間の隙間は0以上確実に確保することが可能である。
 本発明の第1乃至第3観点に係るスクロール圧縮機では、圧縮機構の小型化およびラップの巻終りの強度の向上を両方達成することができる。
 本発明の第4観点に係るスクロール圧縮機では、ラップの巻終りの根元に発生する応力を緩和することができ、その結果、巻終りの強度向上を図ることができる。しかも、ラップの内側と外側との圧縮室の圧力差を小さくすることができ、圧縮機の効率を向上することができる。
 本発明の第5観点に係るスクロール圧縮機では、可動スクロールの軽量化を達成することができる。
 本発明の第6観点に係るスクロール圧縮機では、可動スクロールのラップの巻終りにおける固定スクロールのラップの巻終り付近の剛性の高い部分との接触時に受ける接触荷重を緩和することができる。
 本発明の第7観点に係るスクロール圧縮機では、ラップ間の隙間は0以上確実に確保することができ、圧縮機の性能の低下を抑制することができる。
本発明の実施形態に係るスクロール圧縮機の平面図。 図1の可動スクロールのラップの形状を示す平面図。 図1の可動スクロールのラップの外側に形成される圧縮室におけるガスが吐出直前の位置を示す平面図。 図1の可動スクロールのラップの内側に形成される圧縮室におけるガスが吐出直前の位置を示す平面図。 図1の可動スクロールのラップの外側に形成される圧縮室におけるガスが圧縮室内部に吸入完了した直後の位置を示す平面図。 図1の可動スクロールのラップの内側に形成される圧縮室におけるガスが圧縮室内部に吸入完了した直後の位置を示す平面図。 図1の固定スクロールのラップと可動スクロールのラップとの間の半径方向隙間を示す平面図。 図1の可動スクロールの背面側に形成された座ぐり部の配置を示す平面図。 図1の可動スクロールのラップの最も外側に形成される圧縮室近傍の拡大図。 本発明の変形例(F)に係る可動スクロールのラップの最も外側に形成される圧縮室近傍の拡大図。 本発明の比較例として、インボリュートの基礎円半径が巻始めから巻終りにかけて小さくなる可動スクロールのラップの配置を示す平面図。
〔実施形態〕
 本発明のスクロール圧縮機の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
 図1に示されるスクロール圧縮機1は、高低圧ドーム型のスクロール圧縮機であり、蒸発器や、凝縮器、膨張機構などと共に冷媒回路を構成し、その冷媒回路中のガス冷媒を圧縮する役割を担うものであって、主に、縦長円筒状の密閉ドーム型のケーシング10、スクロール圧縮機構15、オルダム継手39、駆動モータ16、下部主軸受60、吸入管19、および吐出管20から構成されている。以下、このスクロール圧縮機1の構成部品についてそれぞれ詳述していく。
 〔スクロール圧縮機1の構成部品の詳細〕
 (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とを有する。そして、このケーシング10には、主に、ガス冷媒を圧縮するスクロール圧縮機構15と、スクロール圧縮機構15の下方に配置される駆動モータ16とが収容されている。このスクロール圧縮機構15と駆動モータ16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クランク軸17によって連結されている。そして、この結果、スクロール圧縮機構15と駆動モータ16との間には、間隙空間18が生じる。
 (2)スクロール圧縮機構
 スクロール圧縮機構15は、図1に示されるように、主に、ハウジング23と、ハウジング23の上方に密着して配置される固定スクロール24と、固定スクロール24に噛合する可動スクロール26とから構成されている。また、スクロール圧縮機構15は、容量アップや効率向上のため、固定スクロール24および可動スクロール26のそれぞれの渦巻き状のラップ24b、26bは非対称の形状になっており、可動スクロール26のラップ26bと比較して、固定スクロール24のラップ24bがその内周側を半周程度延長している。
 以下、このスクロール圧縮機構15の構成部品についてそれぞれ詳述していく。
  (2-1)固定スクロール
 固定スクロール24は、図1~3に示されるように、主に、平板状の鏡板24aと、鏡板24aの下面に形成された渦巻き状(インボリュート状)のラップ24bとから構成されている。
 鏡板24aには、後述する圧縮室40に連通する吐出口41が鏡板24aの略中心に貫通して形成されている。吐出口41は、鏡板24aの中央部分において上下方向に延びるように形成されている。
 さらに、鏡板24aの上面には、吐出口41に連通する拡大凹部42(図1参照)が形成されている。拡大凹部42は、鏡板24a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。そして、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スクロール圧縮機構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、図示しないガスケットを介して密着させることによりシールされている。
  (2-2)可動スクロール
 可動スクロール26は、図1に示されるように、主に、鏡板26aと、鏡板26aの上面に形成された渦巻き状(インボリュート状)のラップ26bと、鏡板26aの下面に形成された軸受部であるボス26cと、鏡板26aの両端部に形成されるキー溝26d(図8参照)とから構成されている。ボス26cは、クランク軸17のピン軸部17aの外側に嵌合する。
 可動スクロール26は、キー溝26dにオルダム継手39のキー部(図示せず)が嵌め込まれることによりハウジング23に支持される。また、ボス26cにはクランク軸17の上端部であるピン軸部17aが嵌入される。可動スクロール26は、このようにスクロール圧縮機構15に組み込まれることによってクランク軸17の回転により自転することなくハウジング23内を公転する。そして、可動スクロール26のラップ26bは固定スクロール24のラップ24bに噛合させられており、両ラップ24b,26bの接触部の間には圧縮室40が形成されている。そして、この圧縮室40では、可動スクロール26の公転に伴い、両ラップ24b,26b間の容積が中心に向かって収縮する。本実施形態に係るスクロール圧縮機1では、このようにしてガス冷媒を圧縮するようになっている。
 圧縮室40は、可動スクロール26の公転する位置によって容積変化し、固定スクロール24の略中心の吐出口41付近の吐出直前の位置には、A室40a1と、B室40b1とを有している。ここで、A室40a1は、図3に示されるように、可動スクロール26のラップ26bの外周面26b1と固定スクロール24のラップ24bの内周面24b2とによって囲まれることにより形成されている。また、B室40b1は、図4に示されるように、可動スクロール26のラップ26bの内周面26b2と固定スクロール24のラップ24bの外周面24b1とによって囲まれることにより形成されている。
 図3に示されるA室40a1が形成された後、可動スクロール26の公転がさらに進行すると、A室40a1内の圧縮された高圧ガスは、可動スクロール26のラップ26bの中心側先端と固定スクロール24のラップ24bの内周面の隙間を通して、吐出口41へ流れる。
 一方、図4に示されるB室40b1が形成された後、可動スクロール26の公転がさらに進行すると、B室40b1内の圧縮された高圧ガスは、可動スクロール26の鏡板26aの略中心付近に形成された座ぐり凹部24a1(図1参照)および固定スクロール24のラップ24bの中心側先端と可動スクロール26のラップ26bの内周面の隙間を通して、吐出口41に流れる。
 図2に示されるように、本実施形態の可動スクロール26のラップ26bは、そのラップ26bの巻始め26bsから中間部26bmにかけての区間S1のみ巻角θ(巻始め26bsからの回転角)が大きくなるに従いインボリュートの基礎円半径が小さくなっている。
 例えば、図2では、中間部26bmにおけるインボリュートの基礎円半径R2は、巻始め26bs付近のインボリュートの基礎円半径R1よりも小さくなっている(すなわち、R2<R1)。これに伴って、ラップ26bの中間部26bmにおける歯厚t2は、巻始め26bs付近における歯厚t1よりも小さくなっている(すなわち、t2<t1)。
 このように、ラップ26bの巻始め26bsから中間部26bmにかけての区間のみに限定してインボリュートの基礎円半径R2を小さくしていき、それに伴って歯厚t2を小さくしていくので、スクロール圧縮機構15の小型化を達成することが可能である。
 一方、中間部26bmから巻終り26beにかけての区間S2は、巻角θが大きくなるに従いインボリュートの基礎円半径が大きくなっている。例えば、図2では、中間部26bmにおけるインボリュートの基礎円半径R2は、巻終り26be付近のインボリュートの基礎円半径R3よりも小さくなっている(すなわち、R2<R3)。これに伴って、ラップ26bの中間部26bmにおける歯厚t2は、巻終り26be付近における歯厚t3よりも小さくなっている(すなわち、t2<t3)。なお、図2では、インボリュートの基礎円半径はR2<R3<R1の関係になり、歯厚はt2<t3<t1の関係になる。
 このように、中間部26bmから巻終り26beにかけての区間S2では、インボリュートの基礎円半径R3を大きくしているので、巻終り26beの歯厚t3を確保して巻終り26beの強度の向上が可能である。
 一方、比較例として、図11に示される従来の可動スクロール126のラップ126bでは、始め126bsから巻終り126beにかけて巻角が大きくなるにつれてインボリュートの基礎円半径は小さくなっていくので(R11>R12>R13)、歯厚もそれに合わせて小さくなっていく(t11>t12>t13)。その結果、ラップ26bの巻終り126beの歯厚t13は薄くなり、巻終り126beの強度を確保することが難しくなっている。
 また、図2に示されるように、ラップ26bの中間部26bmは、内側端部26bm1から外側端部26bm2までの範囲である。以下、径方向外側のラップ26b壁面を平面視したインボリュート曲線の径方向内側の端点を「インボリュート始点」と云うと共に、径方向外側のラップ26b壁面を平面視したインボリュート曲線の径方向外側の端点を「インボリュート終点」と云う。本実施形態では、内側端部26bm1は、インボリュート始点からインボリュート終点に向かって、インボリュート曲線に沿って1/2回転だけ進んだポイントである。また、外側中間ポイントは、インボリュート終点からインボリュート始点に向かって、インボリュート曲線に沿って1/2回転だけ進んだポイントである。すなわち、ラップ26bの中間部26bmは、ラップ26b全体のうち、巻始め26bsからラップ1/2巻き分の範囲(図2における、外側のインボリュート始点から内側端部26bm1までの範囲)と、巻終り26beからラップ1/2巻き分(図2における、外側のインボリュート終点から外側端部26bm2までの範囲)を除いた範囲(図2に示される斜線部の範囲)である。この中間部26bmの範囲内に、インボリュートの基礎円半径が最も小さくなる極小点26bm0が含まれる。
 中間部26bmが巻始め26bsからラップ1/2巻き分よりも巻始め26bs側まで含むと、スクロール圧縮機構15の小型化の達成が困難になり、一方、巻終り26beからラップ1/2巻き分よりも巻終り26be側まで含むと、巻終り26beの強度の向上が困難になる。そこで、スクロール圧縮機構15の小型化および巻終り26beの強度の向上を両方とも確実に達成するためには上記の範囲であるのが実用上好ましい。
 しかも、ラップ26bは、図9に示されるように、ラップ26bの巻終り26beにおいて、ラップ26bの内側のインボリュート終点(図9において、符号26i1で示されるポイント)の巻角θ2よりもラップ26bの外側のインボリュート曲線上に位置する圧縮室形成ポイント26i3の巻角の巻角θ1を小さくした形状である。圧縮室形成ポイント26i3は、最外圧縮室40zを形成し、かつ、ラップ26bの外側のインボリュート終点(図9において、符号26i2で示されるポイント)に最も近いポイントである。最外圧縮室40zは、可動スクロール26の鏡板26aの径方向の最も外側にある圧縮室である(図5において、最外圧縮室は圧縮室40a1である)。圧縮室形成ポイント26i3は、可動スクロール26のラップ26bと固定スクロール24のラップ24bとが最接近するポイントである。圧縮室形成ポイント26i3は、ラップ26bの外側のインボリュート終点26i2とは異なるポイントである。本実施形態では、巻角θ1が巻角θ2よりも小さいことにより、固定スクロール24のラップ24b最外周の剛性が高い部分と接触し、かつ、片持ち構造となる可動スクロール26のラップ26b終端に延伸部分を設けることができるので、ラップ26bの巻終り26beが両持ちで支持され、その結果、ラップ26bの巻終り26beの根元に発生する応力を緩和することができる。また、可動スクロール26の内側ラップで形成される圧縮室40の組込み圧縮比と、可動スクロール26の外側ラップで形成される圧縮室40の組込み圧縮比との差が小さくなり、内側の圧縮室と外側の圧縮室との圧力差を小さくすることができるため、漏れ損失を小さくして、効率の向上を図ることができる。
 具体的には、図3~6に示されるように、吐出口41から吐出直前のラップ26bの外側の圧縮室40であるA室40a1の容積をVdo、圧力をPdo(図3参照)、吐出口41から吐出直前のラップ26bの内側の圧縮室40であるB室40b1の容積をVdi、圧力をPdi(図4参照)、吸入完了時のラップ26bのA室40a1の容積をVso、圧力をPso(図5参照)、吸入完了時のB室40b1の容積をVsi、圧力をPsi(図4参照)として容積比を見た場合、
  (Vsi/Vdi)<(Vso/Vdo) (式1)
 の関係となり、外側のA室40a1の方が内側のB室40b1より圧縮比が大きくなる。
 このため、吐出直前の圧力は、
  Pdi<Pdo (式2)
 の関係となり、外側のA室40a1の方が内側のB室40b1より圧力が高くなる。
 そこで、本実施形態では、ラップ26bの外側のインボリュートの基礎円半径R2を大きくする、または、巻終り26beにおいて、ラップ26bの内側のインボリュート終点の巻角θ2よりもラップ26bの外側のインボリュート終点の巻角θ1を小さくすることによって、可動スクロール26の内側ラップで形成される圧縮室40の組込み圧縮比と、可動スクロール26の外側ラップで形成される圧縮室40の組込み圧縮比との差を小さくし、内側の圧縮室と外側の圧縮室との圧力差を小さくすることができる。その結果、漏れ損失を小さくして、効率の向上を図ることができる。
 さらに、図8に示されるように、可動スクロール26の鏡板のラップ26bが形成された側と反対側の面には、可動スクロール26の軽量化のために、キー溝26dを避けた位置に複数の座ぐり部61が形成されている。
 さらに、図7に示されるように、可動スクロール26のラップ26bは、その巻終り26beにおける接触荷重の緩和のために、巻終り26beから1巻き分の範囲における可動スクロール26のラップ26bの外周面26b1と固定スクロール24の内周面24b2との半径方向隙間δ1は、巻始め26bs付近における半径方向隙間δ2より大きくなっている。
 具体的には、図7に示されるように、可動スクロール26のラップ26bの巻終り26beから1巻き分の範囲における可動スクロール26のラップ26bの外周面26b1と固定スクロール24のラップ24bの内周面24b2との半径方向隙間δは、以下の(式3)の範囲にあるように設定されている。
 ここで、図7に示されるように、
 L:固定スクロール24の溝24fの幅、
 T:可動スクロール26のラップ26bの歯厚、
 D:可動スクロール26の旋回半径、
 P:可動スクロール26のボス26cと、それに連結するクランク軸17のピン軸部17aとの間のピン軸受隙間、
 M:クランク軸17と、それを支持する主軸受、すなわちハウジング23の軸受メタル34との間の主軸受隙間として、
 半径方向隙間δは、
 (L-T-D×2)≦δ≦(L-T-D×2+P+M) (式3)
の範囲にあるように設定されている。
  (2-3)ハウジング
 ハウジング23は、その外周面において周方向の全体に亘って胴部ケーシング部11に圧入固定されている。つまり、胴部ケーシング部11とハウジング23とは全周に亘って気密状に密着されている。このため、ケーシング10の内部は、ハウジング23下方の高圧空間28とハウジング23上方の低圧空間29とに区画されていることになる。また、このハウジング23には、上端面が固定スクロール24の下端面と密着するように、固定スクロール24がボルト38により締結固定されている。また、このハウジング23には、上面中央に凹設されたクランク室31と、下面中央から下方に延設された軸受部32とが形成されている。そして、この軸受部32には、上下方向に貫通する軸受孔33が形成されており、この軸受孔33にクランク軸17が軸受メタル34を介して回転自在に嵌入されている。
  (2-4)その他
 また、このスクロール圧縮機構15には、固定スクロール24とハウジング23とに亘り、連絡通路46が形成されている。この連絡通路46は、固定スクロール24とハウジング23に切欠形成されたハウジング側通路48とが連通するように形成されている。そして、連絡通路46の上端は拡大凹部42に開口し、連絡通路46の下端、即ちハウジング側通路48の下端はハウジング23の下端面に開口している。つまり、このハウジング側通路48の下端開口により、連絡通路46の冷媒を間隙空間18に流出させる吐出口49が構成されていることになる。
 (3)オルダム継手
 オルダム継手39は、上述したように、可動スクロール26の自転運動を防止するための部材であって、ハウジング23に形成されるオルダム溝(図示せず)に嵌め込まれている。なお、このオルダム溝は、長円形状の溝であって、ハウジング23において互いに対向する位置に配設されている。
 (4)駆動モータ
 駆動モータ16は、本実施形態においてブラシレスDCモータであって、主に、ケーシング10の内壁面に固定された環状のステータ51と、ステータ51の内側に僅かな隙間(エアギャップ)をもって回転自在に収容されたロータ52とから構成されている。そして、この駆動モータ16は、ステータ51の上側に形成されているコイルエンド53の上端がハウジング23の軸受部32の下端とほぼ同じ高さ位置になるように配置されている。
 ステータ51には、ティース部に銅線が巻回されており、上方および下方にコイルエンド53が形成されている。また、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且つ周方向に所定間隔をおいて複数個所に切欠形成されているコアカット部が設けられている。そして、このコアカット部により、胴部ケーシング部11とステータ51との間に上下方向に延びるモータ冷却通路55が形成されている。
 ロータ52は、上下方向に延びるように胴部ケーシング部11の軸心に配置されたクランク軸17を介してスクロール圧縮機構15の可動スクロール26に駆動連結されている。また、連絡通路46の吐出口49を流出した冷媒をモータ冷却通路55に案内する案内板58が、間隙空間18に配設されている。
 (5)下部主軸受
 下部主軸受60は、駆動モータ16の下方の下部空間に配設されている。この下部主軸受60は、胴部ケーシング部11に固定されるとともにクランク軸17の下端側軸受を構成し、クランク軸17を支持している。
 (6)吸入管
 吸入管19は、冷媒回路の冷媒をスクロール圧縮機構15に導くためのものであって、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29を上下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。
 (7)吐出管
 吐出管20は、ケーシング10内の冷媒をケーシング10外に吐出させるためのものであって、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。そして、この吐出管20は、胴体内面から中心に下方に向かって突き出した位置で開口されている。
 <実施形態の特徴>
 (1)
 実施形態のスクロール圧縮機1では、可動スクロール26のラップ26bの巻始め26bsから中間部26bmにかけての区間のみに限定してインボリュートの基礎円半径を小さくして(すなわち、歯厚を小さくして)スクロール圧縮機構15の小型化を達成している。それとともに、それ以外の中間部26bmから巻終り26beにかけての区間では、インボリュートの基礎円半径大きくすることにより、巻終り26beの歯厚を確保して巻終り26beの強度の向上を図ることが可能である。
 (2)
 したがって、実施形態のスクロール圧縮機1では、可動スクロール26の遠心力が高回転運転時に大きくなり、可動スクロール26と固定スクロール24との接触が生じる場合に、ラップ26bの巻終り26beに大きな遠心力が作用しても、ラップの巻終り26beの強度が十分あるので、ラップ26bの割れなどの不具合を解消することができる。その結果、ラップ26bの巻終り26beの強度を向上することができ、しかもスクロール圧縮機構15の小型化を達成できる。
 (3)
 いいかえれば、実施形態のスクロール圧縮機1では、可動スクロール26のラップ26bの強度を向上し、割れにくいラップ26bとするとともに、スクロール圧縮機構15の小型化を図り、性能向上を図るラップ26bとしており、結果として、ラップ26bの形状によってラップ26bの強度向上を達成している。
 ラップ26bの巻始め26bsから中間部26bmにかけては巻角θが大きくなるに従いインボリュートの基礎円半径が小さく(歯厚が小さくなる)ラップ26bとすることにより、スクロール圧縮機構15の小型化を図っている。
 そして、スクロール圧縮機1では構造上固有の圧縮比を持つため、高圧縮比運転時などで大きな荷重が作用してもラップ26bの巻始め26bsで割れが発生しないようにすることが可能であり、しかも、スクロール圧縮機構15の小型化を図ることができる。
 さらに、ラップ26b中間部26bmから巻終り26beにかけて、ラップ26b巻角θが大きくなるに従い、インボリュートの基礎円半径が大きくなる(歯厚が厚くなる)ラップ26bとしている。これにより、ラップ26b巻終り26beの歯厚を厚くし、巻終り26beの強度を向上している。
 (4)
 また、実施形態のスクロール圧縮機1では、ラップ26bの中間部26bmは、ラップ26b全体のうち、巻始め26bsからラップ1/2巻き分と巻終り26beからラップ1/2巻き分を除いた範囲(斜線部の範囲)であるので、スクロール圧縮機構15の小型化および巻終り26beの強度の向上を両方とも確実に達成することが可能である。
 (5)
 また、実施形態のスクロール圧縮機1では、図2に示されるように、ラップ26bは、ラップ26bの中間部26bmから巻終り26beの区間S2では、ラップ26bの内側のインボリュートの基礎円半径R2が小さくなり、一方、ラップ26bの外側のインボリュートの基礎円半径R2が大きくなっているので、スクロール圧縮機構15の小型化および巻終り26beの強度の向上を達成できる。
 (6)
 すなわち、ラップ26bの中間部26bmから巻終り26beにかけて可動スクロール26の内側インボリュート曲線部分は基礎円半径が小さくなるラップ26bとし、外側インボリュート曲線部分は基礎円半径が大きくなるようにしており、その結果、内側インボリュート曲線部分でスクロール圧縮機構15の小型化を図ることが可能である。
 (7)
 また、実施形態のスクロール圧縮機1では、ラップ26bは、ラップ26bの巻終り26beにおいて、ラップ26bの内側のインボリュート終点の巻角θ2よりもラップ26bの外側のインボリュート終点の巻角θ1を小さくした形状である。
 これにより、固定スクロール24のラップ24b最外周の剛性が高い部分と接触し、かつ片持ち構造となる可動スクロール26のラップ26b終端に延伸部分を設けることで、ラップ26bの巻終り26beにおいてラップ26bが両持ちで支持されるので、ラップ26bの巻終り26beの根元に発生する応力を緩和することができる。このため、可動スクロール26のラップ26bの巻終り26beの根元部に発生する応力を緩和することができる。その結果、ラップ26bの巻終り26beの強度向上を図ることができる。
 しかも、可動スクロール26内側ラップ26bで形成される圧縮室40の組込み圧縮比を大きくし、内側の圧縮室と外側の圧縮室との圧力差を小さくすることができるため、漏れ損失を小さくして、効率の向上を図ることができる。
 (8)
 また、実施形態のスクロール圧縮機1では、可動スクロール26の鏡板のラップ26bが形成された側と反対側の面には、キー溝26dを避けた位置に複数の座ぐり部61が形成されている。これにより、可動スクロール26を軽量化することが可能である。
 しかも、上述のように可動スクロール26のラップ26bの巻終り26be側を厚くすることで、可動スクロール26の重量が大きくなり、遠心力は増大するが、遠心力を小さくするために、座ぐり部61を形成することにより、軽量化を図ることが可能である。
 (9)
 また、実施形態のスクロール圧縮機1では、可動スクロール26のラップ26bの巻終り26beから1巻き分の範囲における可動スクロール26のラップ26b外周面26b1と固定スクロール24の内周面24b2との半径方向隙間δ1は、巻始め26bs付近における半径方向隙間δ2より大きくなっている。
 (10)
 また、実施形態のスクロール圧縮機1では、可動スクロール26のラップ26bの巻終り26beから1巻き分の範囲における可動スクロール26のラップ26bの外周面26b1と固定スクロール24のラップ24bの内周面24b2との半径方向隙間δは、以下の(式3)の範囲にあるように設定されている。
 ここで、図7に示されるように、
 L:固定スクロール24の溝24fの幅、
 T:可動スクロール26のラップ26bの歯厚、
 D:可動スクロール26の旋回半径、
 P:可動スクロール26のボス26cと、それに連結するクランク軸17のピン軸部17aとの間のピン軸受隙間、
 M:クランク軸17と、それを支持する主軸受、すなわちハウジング23の軸受メタル34との間の主軸受隙間として、
 半径方向隙間δは、
 (L-T-D×2)≦δ≦(L-T-D×2+P+M) (式3)
の範囲にあるように設定されている。
 このように半径方向隙間δを設定することにより、ラップ間の隙間を0以上確実に確保することが可能であり、接触荷重を確実に緩和することが可能である。
 いいかえれば、可動スクロール26のラップ26bの巻終り26be側と固定スクロール24のラップ24bの剛性の高い部分(すなわち厚肉部分)との接触荷重を緩和することが可能である。
 ここで、上述の(L-T-D×2)で示される隙間の広さは、理想状態の場合には、その隙間は0になるが、これに対し、加工誤差、組立誤差により可動スクロール26のラップ26bと固定スクロール24のラップ24bとが互いに接触する場合、すなわち、隙間が0以下の場合は、ラップ26bは、ピン軸受隙間および主軸受隙間の分だけ逃げることになる。
 一方、ラップ26bの半径方向隙間δを大きくしすぎると、半径方向隙間δからの圧縮室40から圧縮ガスの漏れが大きくなり、圧縮機の性能低下を招く。このため、性能低下を抑制するためには、適切な半径方向隙間δの設定が必要となる。半径方向隙間δは、理想的には0が望ましいが、実際の製造では0~50ミクロン程度になっている。
 そこで、本実施形態では、少なくともラップ24b、26b同士が接触するシールポイントにおける半径方向隙間δをおおよそ0になるように設定し、性能低下を抑制するために、ピン軸受隙間および主軸受隙間の分を最大とする逃げ量以下の半径方向隙間δを設定しているので、上述のように、ラップ間の隙間は0以上確実に確保することが可能である。
 これにより、可動スクロール26のラップ26bの巻終り26beにおける固定スクロール24のラップ24bの巻終り付近の剛性の高い部分(すなわち厚肉部分)との接触時に受ける接触荷重を緩和することが可能である。
 <実施形態の変形例>
 (A)
 上記実施形態のスクロール圧縮機1では、可動スクロール26のラップ26bが、その中間部26bmから巻終り26beにかけての区間では、巻角θが大きくなるに従いインボリュートの基礎円半径が大きくなっているが、巻き始め26bsから中間部26bmにかけての区間におけるインボリュートの基礎円半径の最小値よりも、インボリュートの基礎円半径が大きい渦巻き形状であってもよい。この場合も、ラップ26bの巻終り26beの強度が向上するとともに圧縮機構の小型化を達成することが可能である。
 (B)
 上記実施形態のスクロール圧縮機1では、可動スクロール26のラップ26bが、その中間部26bmから巻終り26beにかけての区間では、巻角θが大きくなるに従いインボリュートの基礎円半径が大きくなっているが、巻角θが大きくなるに従い、ラップの内側のインボリュートの基礎円半径が小さくなると共にラップの外側のインボリュートの基礎円半径が大きくなるかまたは一定になる渦巻き形状であってもよく、巻角が大きくなるに従い、ラップの内側のインボリュートの基礎円半径が一定になると共にラップの外側のインボリュートの基礎円半径が大きくなるかまたは一定になる渦巻き形状であってもよい。この場合も、ラップ26bの巻終り26beの強度が向上するとともに圧縮機構の小型化を達成することが可能である。
 (C)
 上記実施形態のスクロール圧縮機1では、可動スクロール26のラップ26bが、その中間部26bmから巻終り26beにかけての区間では巻角θが大きくなるに従いインボリュートの基礎円半径が大きくなっているが、ラップ26bの中間部26bmから巻終り26beにかけての区間では巻角θが大きくなるに従い、ラップ26bの内側のインボリュートの基礎円半径が小さくなり、一方、ラップ26bの外側のインボリュートの基礎円半径が大きくなるか一定になっていてもよい。この場合も、ラップ26bの巻終り26beの強度が向上するとともに圧縮機構の小型化を達成することが可能である。
 (D)
 上記実施形態のスクロール圧縮機1では、インボリュートの基礎円半径がR2<R3<R1の関係になり、歯厚がt2<t3<t1の関係になっているが、インボリュートの基礎円半径がR2<R1<R3の関係になり、歯厚がt2<t1<t3の関係になっていてもよい。この場合も、ラップ26bの巻終り26beの強度が向上するとともに圧縮機構の小型化を達成することが可能である。
 (E)
 上記実施形態のスクロール圧縮機1では、ラップ26bの中間部26bmは、内側端部26bm1から外側端部26bm2までの範囲であるが、より狭い範囲であってもよい。例えば、内側端部26bm1は、インボリュート始点からインボリュート終点に向かって、インボリュート曲線に沿って1/2~1回転の範囲内の任意の値だけ進んだポイントであってもよく、外側中間ポイントは、インボリュート終点からインボリュート始点に向かって、インボリュート曲線に沿って1/2~1回転の範囲内の任意の値だけ進んだポイントであってもよい。この場合も、ラップ26bの巻終り26beの強度が向上するとともに圧縮機構の小型化を達成することが可能である。
 (F)
 上記実施形態のスクロール圧縮機1では、図9に示されるように、圧縮室形成ポイント26i3は、ラップ26bの外側のインボリュート終点26i2とは異なるポイントであるが、圧縮室形成ポイント26i3が、ラップ26bの外側のインボリュート終点26i2と同じポイントであってもよい。本変形例では、図10に示されるように、圧縮室形成ポイント26i3とラップ26bの巻終り26beとの間の区間であって、圧縮室の形成に関係しない区間は、インボリュート形状でなくてもよい。この場合も、ラップ26bの巻終り26beの強度が向上するとともに圧縮機構の小型化を達成することが可能である。
 (G)
 上記実施形態では、可動スクロール26のラップ26bの形状を変更することにより、ラップ26bの巻終り26beの強度が向上するとともに圧縮機構の小型化を達成しているが、固定スクロール24のラップ24bの形状を上記実施形態のように変更してもよい。この場合も固定スクロール24のラップ24bの巻終りの強度が向上するとともに圧縮機構の小型化を達成することが可能である。
 本発明は、スクロール圧縮機であれば広く適用することが可能であり、ラップの強度向上と圧縮機構の小型を両方達成することができる。
1 スクロール圧縮機
24 固定スクロール
24a 鏡板
24b ラップ
26 可動スクロール
26a 鏡板
26b ラップ
26bm1 内側中間ポイント(内側端部)
26bm2 外側中間ポイント(外側端部)
40 圧縮室
40z 最外圧縮室
特公平5-29796号公報 特開2000-179478号公報

Claims (7)

  1.  それぞれの鏡板(24a、26a)の一方の面に螺旋状のラップ(24b、26b)が設けられた固定スクロール(24)および可動スクロール(26)を備え、
     前記固定スクロール(24)の前記ラップ(24b)と前記可動スクロール(26)の前記ラップ(26b)は、互いに組み合わされることにより、隣接する前記固定スクロール(24)の前記ラップ(24b)と前記可動スクロール(26)の前記ラップ(26b)との間に圧縮室(40)を形成し、
     前記固定スクロール(24)または前記可動スクロール(26)のうちの少なくともいずれか一方の前記ラップ(24b、26b)は、前記ラップ(24b、26b)の巻き始めから中間部にかけての区間では、巻角が大きくなるに従いインボリュートの基礎円半径が小さくなる渦巻き形状であり、かつ、前記ラップ(24b、26b)の中間部から巻終りにかけての区間では、前記ラップ(24b、26b)の巻き始めから中間部にかけての区間におけるインボリュートの基礎円半径の最小値よりも、インボリュートの基礎円半径が大きい渦巻き形状である、
    スクロール圧縮機(1)。
  2.  それぞれの鏡板(24a、26a)の一方の面に螺旋状のラップ(24b、26b)が設けられた固定スクロール(24)および可動スクロール(26)を備え、
     前記固定スクロール(24)の前記ラップ(24b)と前記可動スクロール(26)の前記ラップ(26b)は、互いに組み合わされることにより、隣接する前記固定スクロール(24)の前記ラップ(24b)と前記可動スクロール(26)の前記ラップ(26b)との間に圧縮室(40)を形成し、
     前記固定スクロール(24)または前記可動スクロール(26)のうちの少なくともいずれか一方の前記ラップ(24b、26b)は、前記ラップ(24b、26b)の巻き始めから中間部にかけての区間では、巻角が大きくなるに従いインボリュートの基礎円半径が小さくなる渦巻き形状であり、かつ、前記ラップ(24b、26b)の中間部から巻終りにかけての区間では、巻角が大きくなるに従い前記ラップ(24b、26b)の内側のインボリュートの基礎円半径が小さくなり前記ラップ(24b、26b)の外側のインボリュートの基礎円半径が大きくなるかまたは一定になる渦巻き形状であるか、または、巻角が大きくなるに従い前記ラップ(24b、26b)の内側のインボリュートの基礎円半径が一定になり前記ラップ(24b、26b)の外側のインボリュートの基礎円半径が大きくなるかまたは一定になる渦巻き形状である、
    スクロール圧縮機(1)。
  3.  前記ラップ(24b、26b)の中間部は、前記ラップ(24b、26b)の外側のインボリュート始点から前記ラップ(24b、26b)の外側のインボリュート終点に向かってラップ1/2~1巻き分だけ離れた位置にある内側中間ポイント(26bm1)から、前記ラップ(24b、26b)の外側のインボリュート終点から前記ラップ(24b、26b)の外側のインボリュート始点に向かってラップ1/2~1巻き分だけ離れた位置にある外側中間ポイント(26bm2)までの範囲である、
    請求項1又は2に記載のスクロール圧縮機(1)。
  4.  前記ラップ(24b、26b)は、前記鏡板(24a、26a)の径方向の最も外側に位置する圧縮室である最外圧縮室(40z)を形成し、かつ、前記ラップ(24b、26b)の外側のインボリュートに含まれ、かつ、前記ラップ(24b、26b)の外側のインボリュート終点に最も近いポイントである圧縮室形成ポイントの巻角が、前記ラップ(24b、26b)の内側のインボリュート終点の巻角よりも小さい渦巻き形状である、
    請求項1から3のいずれかに記載のスクロール圧縮機(1)。
  5.  前記可動スクロール(26)の前記鏡板(26a)の面であって、前記ラップ(26b)が設けられている面の反対側の面に座ぐり部が形成されている、
    請求項1から4のいずれかに記載のスクロール圧縮機(1)。
  6.  前記可動スクロール(26)の前記ラップ(26b)の巻終りから1巻き分の範囲における前記可動スクロール(26)の前記ラップ(26b)外周面と前記固定スクロール(24)の前記ラップ(24b)の内周面との間の半径方向隙間は、巻き始め付近における半径方向隙間より大きい、
    請求項1から5のいずれかに記載のスクロール圧縮機(1)。
  7.  前記可動スクロール(26)の前記ラップ(26b)の巻終りから1巻き分の範囲における前記可動スクロール(26)の前記ラップ(26b)の外周面と前記固定スクロール(24)の前記ラップ(24b)の内周面との間の半径方向隙間δは、
     前記固定スクロールの溝幅L、
     前記可動スクロールの歯厚T、
     前記可動スクロールの旋回半径D、
     前記可動スクロールのボスとそれに連結するクランク軸のピン軸部との間のピン軸受隙間P、
     前記クランク軸とそれを支持する主軸受との間の主軸受隙間Mとした場合に、
     (L-T-D×2)≦δ≦(L-T-D×2+P+M)の範囲にある、
    請求項6に記載のスクロール圧縮機(1)。
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