JP2005201109A - スクロール型圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】可動スクロールや固定スクロールに応力緩和用の凹所を簡単に形成できるスクロール型圧縮機を提供することにある。
【解決手段】スクロール型圧縮機が流体を圧縮する際、可動側板１４２の一側面中央寄りで冷媒の圧力値が最大となる。ここで、可動壁１４２を境に、内側圧縮空間Ｐ１の圧力と外側圧縮空間Ｐ２の圧力とを比較し、内側圧縮空間Ｐ１の圧力の方が非常に高くなっている。これにより、可動壁１４２の内側から外側に向かって大きな押圧力がかかり、可動側板１４１と可動壁１４２の連結部分に応力が集中する。ここで、可動壁１４２を境に外側圧縮空間Ｐ２の高さ寸法より内側圧縮空間Ｐ１の高さ寸法が大きくなるよう、可動側板１４１との中央寄りに可動側凹所１４４を形成している。これにより、可動側板１４１と可動壁１４２との連結部分に作用する応力が緩和される。
【選択図】 図３

Description

本発明は可動スクロールと固定スクロールをかみ合わせ、可動スクロールを公転旋回運動させて流体を圧縮するスクロール型圧縮機に関するものである。

従来、この種のスクロール型圧縮機として、特許文献１に記載されたものが知られている。

このスクロール型圧縮機は、固定側板の一側面に立設した渦巻き状の固定壁を有する固定スクロールと、可動側板の一側面に立設した渦巻き状の可動壁を有する可動スクロールとを備え、可動スクロールの可動壁が固定スクロールの固定壁にかみ合わせた構造となっている。ここで、スクロール型圧縮機を運転するときは、可動スクロールが公転旋回運動を行う。この公転旋回運動により各スクロールの周囲から冷媒が吸入され、更に吸入冷媒が順次圧縮されながら各スクロールの中心に向かって移動し、高圧冷媒となって吐出口から吐出される。
特開２００１−５５９９０号公報

ところで、前述の如く各スクロールの中央側では冷媒圧力が非常に高くなるため、可動スクロールでは可動側板と可動壁との連結部分に冷媒圧力による応力集中が発生し、また、固定スクロールでは固定側板と固定壁との連結部分に同じく冷媒圧力による応力集中が発生する。

そこで、このような問題点を解決するため、特許文献１に記載されたスクロール型圧縮機は、固定壁の内側面と吐出口の内側面とを面一に形成した構造となっている。このスクロール型圧縮機によれば、冷媒圧力が吐出口にまで作用して圧力分布が広がるため、その分応力集中が緩和されることとなる。また、同じく特許文献１に記載されたスクロール型圧縮機は、固定側板に吐出口と面一となる凹所を形成した構造が提案されている。このスクロール型圧縮機によれば、冷媒圧力が凹所の内側面及び吐出口の内側面にまで作用して、圧力分布が広がっている。

しかしながら、固定壁の内壁面は冷媒圧縮用に曲率半径等が規定されている一方、吐出口の内壁面は冷媒吐出圧を考慮して流通断面が規定されており、これらを統一して面一にすることは加工上非常に難しい作業となっていた。また、固定スクロールについては面一加工されているが、可動スクロールについては何ら処理されておらず、可動スクロールでの応力集中が回避できないという問題点を有していた。

本発明の目的は前記従来の課題に鑑み、可動スクロールや固定スクロールに応力緩和用の凹所を簡単に形成できるスクロール型圧縮機を提供することにある。

本発明は前記課題を解決するため、請求項１の発明は、固定側板の一側面に立設した渦巻き状の固定壁を有する固定スクロールと、可動側板の一側面に立設した渦巻き状の可動壁を有する可動スクロールとを備え、固定壁と可動壁とをかみ合わせた状態で可動スクロールを公転旋回運動させ、各スクロールの周囲から流体を吸入しこれを漸次圧縮しながら各側板の一側面の中央寄りに圧送し固定側板の吐出口から吐出するスクロール型圧縮機において、可動側板の一側面の中央寄りには、可動壁を境に外側の空間高さ寸法より内側の空間高さ寸法が大きくなるよう応力緩和用の可動側凹所を形成した構造となっている。

請求項１に係るスクロール型圧縮機が流体を圧縮する際、各側板の一側面中央寄りで流体の圧力値が最大となる。ここで、可動壁を境に、内側圧縮空間の圧力と外側圧縮空間の圧力とを比較し、内側圧縮空間の圧力の方が非常に高くなっている。これにより、可動壁の内側から外側に向かって大きな押圧力がかかり、可動側板と可動壁の連結部分に応力が集中する。そこで、請求項１に係るスクロール型圧縮機は、可動壁を境に外側圧縮空間の高さ寸法より内側圧縮空間の高さ寸法が大きくなるよう、可動側板の中央寄りに可動側凹所を形成している。これにより、内側圧縮空間で流体圧力を受ける壁面積が拡大し、可動スクロールのうち可動側板と可動壁との連結部分にかかる応力を緩和することができる。

請求項２の発明は、固定側板の一側面の中央寄りに固定壁を境に外側の空間高さ寸法より内側の空間高さ寸法が大きくなるよう固定側凹所を設けている。これにより、固定側板と固定壁の連結部分にかかる応力が緩和される。また、この凹所が吐出口と隔てて形成されており、固定壁と吐出口とが無関係に形成することができるため、固定壁や吐出口の加工が簡単になる。

請求項３の発明は、請求項１の可動側凹所と請求項２の固定側凹所の両者を備えており、可動スクロール及び固定スクロールの側板と渦巻き状の壁との連結部分にかかる応力を緩和することができる。

請求項４の発明は可動側凹所を可動壁から隔てて形成され、また、請求項５の発明は固定側凹所を固定壁から隔てて形成されている。請求項４及び請求項５の発明によれば、応力集中箇所である可動壁と可動側板の連結部分（固定壁と固定側板の連結部分）に凹所を形成する場合でも、可動壁や固定壁の壁面に傷をつけることなく凹所を形成することができる。

なお、可動側凹所と可動壁との離隔寸法は可動側凹所の深さ寸法よりも小さくて良いし（請求項６の発明）、また、固定側凹所と固定壁との離隔寸法は固定側凹所の深さ寸法よりも小さくて良い（請求項７の発明）。

また、可動側凹所の内側角部をＲ形状に形成したり（請求項８の発明）、また、固定側凹所の内側角部をＲ形状に形成するようにしても良い（請求項９の発明）。

本発明によれば、可動側板や固定側板の中央寄りに凹所を形成したので、この凹所を形成した分、可動スクロール内部や固定スクロール内部の応力集中が緩和され、各スクロールの破損が回避され、更には圧縮機の信頼性を向上させることができる。

図１乃至図４は本発明に係るスクロール型圧縮機の第１実施形態を示すもので、図１はスクロール型圧縮機の断面図、図２は固定スクロールと可動スクロールのかみ合わせ状態を示す平面図、図３は図２のＡ−Ａ線矢視方向の可動スクロールの要部拡大断面図、図４は図２のＢ−Ｂ線矢視方向の固定スクロールの要部拡大断面図である。

まず、図１及び図２を参照して、スクロール型圧縮機の概略構造を説明する。なお、図２において、可動スクロールは実線で示し、固定スクロールは破線で示している。

スクロール型圧縮機１はリアハウジング１１とリアハウジング１１の開口を閉塞するよう接合したフロントハウジング１２とを有している。リアハウジング１１の内部には固定スクロール１３と可動スクロール１４が設置されている。また、フロントハウジング１２の内側にはスクロール公転機構１５が設置され、フロントハウジング１２の外側には電磁クラッチ１６が設置されている。

固定クロール１３は、図２に示すように、円盤状の固定側板１３１と、固定側板１３１の一側面１３１ａから立設された渦巻き状の固定壁１３２とを有している。ここで、固定側板１３１の他側面とリアハウジング１１の底部との間には、図１に示すように、冷媒の吐出室１１１を有している。また、固定側板１３１には吐出口１３１ｂが貫通する一方、吐出室１１１側には吐出口１３１ｂを開閉する吐出弁１３１ｃが設置されており、固定壁１３２の中央側で圧縮された冷媒が吐出口１３１ｂを通じて吐出室１１１に吐出されるようになっている。また、固定壁１３２の先端には、これに沿って固定側チップシール１３３が填め込まれている。

可動スクロール１４は、円盤状の可動側板１４１と、可動側板１４１の一側面１４１ａから立設された渦巻き状の可動壁１４２とを有している。この可動壁１４２は、図２に示すように、固定スクロール１３の固定壁１３２にかみ合わせるよう配置され、固定壁１３２と可動壁１４２との間に圧縮空間が形成されている。また、可動壁１４２の先端には、これに沿って可動側チップシール１４３が填め込まれている。なお、図示しないが可動壁１４２の外側には冷媒の吸入口を有し、各壁１３２，１４２の外側周縁側から各壁１３２，１４２の内側に冷媒を導くようになっている。

スクロール公転機構１５は、カウンタウェイト１５１が固定された駆動ブッシュ１５２と、駆動ブッシュ１５２に偏心ピン１５３を介して連結したクランク１５４と、クランク１５４に連結した主軸１５５と、主軸１５５の先端側に固着されたハブ１５６とを有している。また、駆動ブッシュ１５２は可動側板１４１の他側面に軸受け１５６ａを介して填り込んでいる。ここで、主軸１５５が回転するとき、この回転力がクランク１５４及び偏心ピン１５３を通じて駆動ブッシュ１５２に伝達され、可動スクロール１４が公転運動を行なう。なお、１５７は可動スクロール１４の自転を規制する自転規制部材である。

電磁クラッチ１６は、環状のロータ１６１内に巻き付けられた電磁コイル１６２と、ロータ１６１に吸着自在のアーマチュア板１６３と、ハブ１５６とアーマチュア板１６３とを連結する板バネ１６４とを有している。また、電磁クラッチ１６のロータ１６１とフロントハウジング１２との間には軸受け１６５が介在され、ロータ１６１が回転自在に支承されている。また、ロータ１６１の外面には図示しない自動車エンジンの回転力が図示しないベルトにより伝達され、ロータ１６１が常時回転している。ここで、電磁コイル１６２に通電するときは、ロータ１６１が磁気化してアーマチュア板１６３がロータ１６１に吸着される。これにより、アーマチュア板１６３が回転し、アーマチュア１６３の回転力が板バネ１６４及びハブ１５６を通じて主軸１５５に伝達されるようになっている。

以上のような構成は前記従来のスクロール型圧縮機においても同様であり、可動スクロール１４の公転運動により各壁１３２，１４２間に冷媒が吸入され、更に各壁１３２，１４２で取り囲んだ圧縮空間を順次減少させて冷媒の圧力を上昇させるよう構成されている。

本実施形態に係るスクロール型圧縮機１の特徴点は、可動スクロール１４及び固定スクロール１３に後述する凹所１３４，１４４を形成した点にある。

先ず、図２及び図３を参照して可動スクロール１４の可動側凹所１４４を説明する。可動スクロール１４において、その一側面１４１ａの中央寄りに可動側凹所１４４を形成している。可動側凹所１４４は可動壁１４２を境として内外に形成される圧縮空間Ｐ１，Ｐ２のうち内側圧縮空間Ｐ１側に形成されており、図２の実線で示すように、可動壁１４２の内側に沿って断面略半円形状となっている。また、可動側凹所１４４の深さ寸法ｈ１はその容積の拡大に伴い冷媒圧力が著しく低下しないよう適宜設計されている。このように可動側凹所１４４を形成することにより、内側圧縮空間Ｐ１の高さ寸法が外側圧縮空間Ｐ２の高さ寸法ｈ０に深さ寸法ｈ１が加算された値となる。

次に、図２及び図４を参照して固定スクロール１３の固定側凹所１３４を説明する。固定スクロール１３において、その一側面１３１ａの中央寄りに固定側凹所１３４を形成している。固定側凹所１３４は固定壁１３２を境として内外に形成される前述の圧縮空間Ｐ１，Ｐ２のうち内側圧縮空間Ｐ１側に形成されており、図２の破線で示すように、固定壁１４２の内側に沿って略Ｓ字の溝で構成されている。また、固定側凹所１３４の深さ寸法ｈ１は前記可動側凹所１４４と同様にその容積の拡大に伴い冷媒圧力が著しく低下しないよう適宜設計されている。更に、固定側凹所１３４の内壁面と吐出口１３１ｂの内壁面が面一とならないよう離隔して配置されている。このように固定側凹所１３４を形成することにより、内側圧縮空間Ｐ１の高さ寸法が外側圧縮空間Ｐ２の高さ寸法ｈ０に深さ寸法ｈ１が加算された値となる。

本実施形態によれば、スクロール型圧縮機１の駆動により吸入冷媒が各スクロール１３，１４の周囲から吸入され、各スクロール１３，１４間で順次圧縮されながらが中央に送られる。そして、吸入冷媒は外側圧縮空間Ｐ２で圧縮され、最後には内側圧縮空間Ｐ１で最大に圧縮され、吐出口１３１ｂに送られる。ここで、内側圧縮空間Ｐ１の圧力と外側圧縮空間Ｐ２の圧力とを比較し、内側圧縮空間Ｐ１の圧力の方が非常に高くなっているため、固定壁１３２及び可動壁１４２の内側から外側に向かって大きな押圧力がかかり、各側板１３１，１４１と各壁１３２，１４２との連結部分に応力が集中する。

そこで、請求項１に係るスクロール型圧縮機１は、可動壁１４２を境に外側圧縮空間Ｐ２の高さ寸法（ｈ０）より内側圧縮空間Ｐ１の高さ寸法（ｈ０＋ｈ１）が大きくなるよう、可動側板１４１の中央寄りに可動側凹所１４４を形成している。また、固定壁１３２を境に外側圧縮空間Ｐ２の高さ寸法（ｈ０）より内側圧縮空間Ｐ１の高さ寸法（ｈ０＋ｈ１）が大きくなるよう、固定側板１３１の中央寄りに固定側凹所１３４を形成している。

これにより、内側圧縮空間Ｐ１の高さ寸法が大きくなった分、各側板１３１，１４１と各壁１３２，１４２との連結部分に集中する応力が小さくなるため、連結部分における応力集中が緩和され、この連結部分にクラック等が発生することがない。

また、固定側凹所１３４の内壁面と吐出口１３１ｂの内壁面が面一とならないよう離隔して配置されているため、固定壁１３２及び吐出口１３１ｂを形成する際に互いに影響を受けることがなく、それぞれ所望の形状等に簡単に形成することができる。

なお、本実施形態では固定側凹所１３４と可動側凹所１４４の両者を有しているが、いずれか一方のみを有する場合であっても応力集中を緩和することができる。

図５及び図６は本発明に係るスクロール型圧縮機の第２実施形態を示すもので、図５は可動スクロールの要部拡大断面図、図６は固定スクロールの要部拡大断面図である。なお、前記第１実施形態と同一構成部分は同一の符号をもって表し、その説明を省略する。

本実施形態に係るスクロール型圧縮機は、可動スクロールの可動側凹所１４４の角部１４５（可動側板１４１と可動壁１４２との連結部分）をＲ形状に形成している。また、固定スクロールの固定側凹所１３４の角部１３５（固定側板１３１と固定壁１３２との連結部分）をＲ形状に形成している。

本実施形態によれば、応力が集中しがちな角部１３５，１４５をそれぞれＲ形状に形成しているため、角部１３５，１４５における応力集中が更に緩和される。

なお、本実施形態では固定スクロールの角部１３５と可動スクロールの角部１４５の両者をＲ形状としているが、いずれか一方のみをＲ形状にするようにしても良い。その他の構成、作用は前記第１実施形態と同様となっているため、その説明を省略する。

図７及び図８は本発明に係るスクロール型圧縮機の第３実施形態を示すもので、図７は可動スクロールの要部拡大断面図、図８は固定スクロールの要部拡大断面図である。なお、前記第１実施形態と同一構成部分は同一の符号をもって表し、その説明を省略する。

本実施形態に係るスクロール型圧縮機は、前記第１実施形態に係る可動側凹所１４４を可動壁１４２からＷ寸法離隔して形成し、また、固定側凹所１３４を固定壁１３２から同じくＷ寸法離隔して形成している。なお、離隔寸法Ｗは深さ寸法ｈよりも小さく設定されている。

可動側凹所１４４は可動側板１４１を切削等することにより形成され、また、固定側凹所１３４は固定側板１３１を切削等することにより形成される。ここで、可動側凹所１４４を形成する際に可動壁１４２と面一に形成するときは誤っ可動壁１４２の内面を損壊するおそれがある。このような問題点は固定側凹所１３４を固定壁１４２と面一に形成する場合においても同様である。

本実施形態は前述の如く各凹所１３４，１４４を各壁１３２，１４２からＷ寸法に亘って離隔して形成するため、各凹所１３４，１４４を形成する際に切削工具等が各壁１３２，１４２の内壁面に接触することがなく、可動壁１４２や固定壁１３２が破損することがない。

なお、本実施形態では可動スクロール及び固定スクロールの各凹所１３４，１４４の両者をＷ寸法離隔して形成しているが、いずれか一方のみをＷ寸法離隔して形成するようにしても良い。その他の構成、作用は前記第１実施形態と同様となっているため、その説明を省略する。

図９及び図１０は本発明に係るスクロール型圧縮機の第４実施形態を示すもので、図９は可動スクロールの要部拡大断面図、図１０は固定スクロールの要部拡大断面図である。なお、前記第３実施形態と同一構成部分は同一の符号をもって表し、その説明を省略する。

本実施形態は前記第３実施形態の各凹所１３４，１４４の角部１３５，１４５（各側板１３１，１４１と可動壁１３２，１４２との連結部分）を前記第２実施形態と同様にＲ形状に形成している。

本実施形態によれば、前記第３実施形態と同様に、各凹所１３４，１４４を各壁１３２，１４２からＷ寸法に亘って離隔して形成するため、各凹所１３４，１４４を形成する際に可動壁１４２や固定壁１３２が破損することがないし、また、前記第２実施形態と同様に、角部１３５，１４５における応力集中が更に緩和される。

なお、本実施形態では固定スクロールの角部１３５と可動スクロールの角部１４５の両者をＲ形状としているが、いずれか一方のみをＲ形状にするようにしても良い。その他の構成、作用は前記第１実施形態及び第３実施形態と同様となっているため、その説明を省略する。

スクロール型圧縮機の断面図 第１実施形態に係る固定スクロールと可動スクロールのかみ合わせ状態を示す平面図 図２のＡ−Ａ線矢視方向の可動スクロールの要部拡大断面図 図２のＢ−Ｂ線矢視方向の固定スクロールの要部拡大断面図 第２実施形態に係る可動スクロールの要部拡大断面図 第２実施形態に係る固定スクロールの要部拡大断面図 第３実施形態に係る可動スクロールの要部拡大断面図 第３実施形態に係る固定スクロールの要部拡大断面図 第４実施形態に係る可動スクロールの要部拡大断面図 第４実施形態に係る固定スクロールの要部拡大断面図

符号の説明

１…スクロール型圧縮機、１３…固定スクロール、１４…可動スクロール、１３１…固定側板、１３１ｂ…吐出口、１３２…固定壁、１３４…固定側凹所、１３５，１４５…角部、１４１…可動側板、１４２…可動壁、１４４…可動側凹所。

Claims (9)

1. 固定側板の一側面に立設した渦巻き状の固定壁を有する固定スクロールと、可動側板の一側面に立設した渦巻き状の可動壁を有する可動スクロールとを備え、該固定壁と該可動壁とをかみ合わせた状態で該可動スクロールを公転旋回運動させ、該各スクロールの周囲から流体を吸入しこれを漸次圧縮しながら該各側板の一側面の中央寄りに圧送し該固定側板の吐出口から吐出するスクロール型圧縮機において、
   前記可動側板の一側面の中央寄りには、前記可動壁を境に外側の空間高さ寸法より内側の空間高さ寸法が大きくなるよう応力緩和用の可動側凹所を形成した
   ことを特徴とするスクロール型圧縮機。
2. 固定側板の一側面に立設した渦巻き状の固定壁を有する固定スクロールと、可動側板の一側面に立設した渦巻き状の可動壁を有する可動スクロールとを備え、該固定壁と該可動壁とをかみ合わせた状態で該可動スクロールを公転旋回運動させ、該各スクロールの周囲から流体を吸入しこれを漸次圧縮しながら該各側板の一側面の中央寄りに圧送し該固定側板の吐出口から吐出するスクロール型圧縮機において、
   前記固定側板の一側面の中央寄りには、前記固定壁を境に外側の空間高さ寸法より内側の空間高さ寸法が大きくなるよう前記吐出口と隔てて応力緩和用の固定側凹所を形成した
   ことを特徴とするスクロール型圧縮機。
3. 固定側板の一側面に立設した渦巻き状の固定壁を有する固定スクロールと、可動側板の一側面に立設した渦巻き状の可動壁を有する可動スクロールとを備え、該固定壁と該可動壁とをかみ合わせた状態で該可動スクロールを公転旋回運動させ、該各スクロールの周囲から流体を吸入しこれを漸次圧縮しながら該各側板の一側面の中央寄りに圧送し該固定側板の吐出口から吐出するスクロール型圧縮機において、
   前記可動側板の一側面の中央寄りには、前記可動壁を境に外側の空間高さ寸法より内側の空間高さ寸法が大きくなるよう応力緩和用の可動側凹所を形成し、
   前記固定側板の一側面の中央寄りには、前記固定壁を境に外側の空間高さ寸法より内側の空間高さ寸法が大きくなるよう前記吐出口と隔てて応力緩和用の固定側凹所を形成した応力緩和用の固定側凹所を形成した
   ことを特徴とするスクロール型圧縮機。
4. 前記可動側凹所は前記可動壁から隔てて形成した
   ことを特徴とする請求項１又は請求項３記載のスクロール型圧縮機。
5. 前記固定側凹所は前記固定壁から隔てて形成した
   ことを特徴とする請求項２又は請求項３記載のスクロール型圧縮機。
6. 前記可動側凹所と前記可動壁との離隔寸法は該可動側凹所の深さ寸法よりも小さくした
   ことを特徴とする請求項１，３，４のいずれか一項記載のスクロール型圧縮機。
7. 前記固定側凹所と前記固定壁との離隔寸法は該固定側凹所の深さ寸法よりも小さくした
   ことを特徴とする請求項２，３，５のいずれか一項記載のスクロール型圧縮機。
8. 前記可動側凹所の内側角部をＲ形状に形成した
   ことを特徴とする請求項１，３，４，６のいずれか一項記載のスクロール型圧縮機。
9. 前記固定側凹所の内側角部をＲ形状に形成した
   ことを特徴とする請求項２，３，５，７のいずれか一項記載のスクロール型圧縮機。
   

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