JP2006077732A - スクロール圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な構成にてスクロールの強度が確保されたスクロール圧縮機を提供する。
【解決手段】 スクロール圧縮機は、各々が端板及び端板と一体の渦巻き壁を有した固定スクロール及び可動スクロールを備え、両スクロール間での渦巻き壁及び端板がその渦巻き壁に設けたチップシールを介して互いに摺接する。固定及び可動スクロールのうち少なくとも一方のスクロールの渦巻き壁３０ｂは、その端板３０ａ側の根元の厚みを厚くした厚肉部６０を有し、他方のスクロールの渦巻き壁３２ｂ及びチップシール３４は一方のスクロールの渦巻き壁３０ｂに相対的に最接近したとき、互いに協働して厚肉部６０に対する逃げを形成する。
【選択図】 図２

Description

本発明はスクロール圧縮機に関する。

この種のスクロール圧縮機は、ハウジング内に収容された固定スクロール及び可動スクロールを備え、各スクロールは、端板及び端板と一体の渦巻き壁を有する。これらスクロールは、端壁間にて渦巻き壁同士が噛み合うように配置され、渦巻き壁同士が摺接するとともに、渦巻き壁に設けられたチップシールを介して、端板と渦巻き壁とが相互に摺接する。このような配置により、固定スクロールと可動スクロールとの間には圧力室が形成され、圧力室は可動スクロールの旋回に伴いその容積が減少し、作動流体の圧縮工程を実施する。

ところで近年、スクロール圧縮機の小型化や高容量化の要求に応じて、渦巻き壁の壁厚の薄肉化や壁高の増大化が行われているが、壁厚の薄肉化や壁高の増大化は、渦巻き壁における端板側の根元に強度不足をもたらす。そこで、このような強度不足を補ってスクロールの強度を確保すべく、渦巻き壁の根元の補強も併せて実施されており、具体的には、渦巻き壁の根元に、その厚みを増大する厚肉部が形成されている（例えば特許文献１）。
特開平10-141255号公報

上述した従来技術のスクロール圧縮機の場合、可動スクロールの旋回中、一方の渦巻き壁の根元つまり厚肉部と、他方の渦巻き壁の先端とが互いに干渉しないよう、他方の渦巻き壁の先端には面取り加工が施されている。しかしながら、渦巻き壁先端の面取りは高い形状精度が求められ、その加工に高い精度が必要になることから、スクロール圧縮機の生産工程が煩雑になり、生産コスト上昇を招くので好ましくない。

本発明は上述の事情に基づいてなされもので、その目的とするところは、簡単な構成にてスクロールの強度が確保されたスクロール圧縮機を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明によれば、各々が端板及び該端板と一体の渦巻き壁を有した固定スクロール及び可動スクロールを備え、前記両スクロール間での前記渦巻き壁及び前記端板がその渦巻き壁に設けたチップシールを介して互いに摺接する、スクロール圧縮機において、少なくとも一方のスクロールの渦巻き壁はその端板側の根元の厚みを厚くした厚肉部を有し、他方のスクロールの渦巻き壁及びチップシールは前記一方のスクロールの渦巻き壁に相対的に最接近したとき、互いに協働して前記厚肉部に対する逃げを形成することを特徴とするスクロール圧縮機が提供される（請求項１）。具体的には、前記渦巻き壁の厚みをＢとし、前記チップシールの幅をＬとし、前記チップシールの前記渦巻き壁からの突出長をＨとし、前記チップシールの突出方向でみた前記厚肉部の長さをδｂとし、前記厚肉部の厚みをδａとしたときに、（（Ｂ−Ｌ）／２）＞δａ及びＨ＞δｂで示される関係が満たされる（請求項２）。そして、前記厚肉部は前記渦巻き壁の両壁面の根元にそれぞれ凹状の円弧面にて形成され、前記円弧面の曲率半径をＲとしたときに、（（Ｂ−Ｌ）／２）＞Ｒ及びＨ＞Ｒで示される関係が満たされる（請求項３）。

上記した構成によれば、渦巻き壁の根元にその強度を高めるべく厚肉部が形成されているので、圧縮機の作動中に根元に加わる応力集中が緩和され、スクロールの強度が確保される。一方、この構成によれば、渦巻き壁が相対的に最接近したときに、チップシール及び渦巻き壁が互いに協働して厚肉部に対する逃げを形成するので、渦巻き壁の先端に高い加工精度にて面取り加工を施さずとも、可動スクロールの円滑な旋回運動が阻害されることはない。

請求項１〜３のスクロール圧縮機は、簡単な構成にてスクロールの強度が確保され、低コストにて生産可能である。

図１は一実施例のスクロール圧縮機を示している。
圧縮機のハウジング２は駆動側ケーシング４及び圧縮側ケーシング６から形成され、これらケーシング４，６は連結ボルト８を介して互いに結合されている。駆動側ケーシング４内には駆動軸１０が配置され、この駆動軸１０は圧縮側ケーシング６側に位置した大径端部１２と、駆動側ケーシング４から突出した小径軸部１４とを有する。大径端部１２はニードル軸受１６を介して駆動側ケーシング４に回転自在に支持され、小径軸部１４はボール軸受１８を介して駆動側ケーシング４に回転自在に支持されている。更に、小径軸部１４にはリップシール２０が配置されている。このリップシール２０はボール軸受１８と大径端部１２との間に位置付けられ、駆動側ケーシング４内を気密に区画する。

また、駆動側ケーシング４の外側には、軸受２２を介して駆動プーリ２４が回転自在に支持されており、駆動プーリ２４と一体に設けられた電磁クラッチ２６が小径軸部１４の突出端に取付けられている。駆動プーリ２４には、例えば車両のエンジンの動力が駆動ベルトを介して伝達され、そして、駆動プーリ２４の回転は電磁クラッチ２６を介して駆動軸１０に断続的に伝達可能である。従って、エンジンの駆動中、電磁クラッチ２６がオン作動されると、駆動軸１０は駆動プーリ２４と一体的に回転する。

一方、圧縮側ケーシング６内にはスクロールユニットが収容され、このスクロールユニットは、固定スクロール３０及び可動スクロール３２から構成されている。固定及び可動スクロール３０,３２は、互いに噛み合うように配置され、相対的に旋回可能である。より詳しくは、固定及び可動スクロール３０,３２は、夫々が端板３０ａ,３２ａ及び端板３０ａ,３２ａの内面に一体に設けられた渦巻き壁３０ｂ,３２ｂからなり、渦巻き壁３０ｂ,３２ｂは、端板３０ａ,３２ａの軸線回りに渦巻き状をなす空所を形成している。固定及び可動スクロール３０,３２は、渦巻き壁３０ｂ,３２ｂが互いの空所内に配置され、端板３０ａ,３２ａが渦巻き壁３０ｂ,３２ｂを間に挟んで互いに離間している。

この配置下で、渦巻き壁３０ｂ,３２ｂ同士は、その内壁面及び外壁面にて局所的に摺接する。また、端板３０ａ,３２ａの軸線方向、つまり渦巻き壁３０ｂ,３２ｂの渦巻き方向と直交する方向でみて、端板３０ａ,３２ａと反対側に位置した渦巻き壁３０ｂ,３２ｂの先端には、例えばＰＰＳ樹脂（ポリフェニレンサルファイド樹脂）製のチップシール３４がそれぞれ設けられており、これらチップシール３４を介して、固定及び可動スクロール３０,３２間での渦巻き壁３０ｂ３２ｂ及び端板３０ａ,３２ａが相互に摺接している。

そして、この配置下で、固定及び可動スクロール３０,３２間には、渦巻き方向に延びる圧力室３６がチップシール３４を介して形成される。圧力室３６は、可動スクロール３２の旋回運動に伴い渦巻き方向外側から中心に向けて移動するが、この移動過程にて、渦巻き方向の長さが減少し、その容積が縮小する。
上述した可動スクロール３２に旋回運動を付与するため、可動スクロール３２と駆動軸１０の大径端部１２とは、クランクピン４０、偏心ブッシュ４２及びニードル軸受４４を介して互いに連結され、そして、可動スクロール３２の自転が可動スクロール３２と駆動側ケーシング４との間に配置されたボール型の旋回スラストベアリング４６により阻止されている。なお、図１中の参照符号４８はカウンタウエイトを示し、このカウンタウエイト４８は偏心ブッシュ４２に取付けられている。

一方、固定スクロール３０は圧縮側ケーシング６内にて複数の固定ボルト（図示せず）を介して固定され、固定スクロール３０の端板３０ａと圧縮側ケーシング６の端壁６ａとの間に吐出室５０が形成されている。そして、固定スクロール３０は、端板３０ａの略中央を貫通して圧力室３６と吐出室５０を互いに連通させる吐出孔５２を有し、吐出孔５２は吐出弁５４により開閉される。吐出弁５４はリード弁体５４ａと、リード弁体５４ａの開度を規制するストッパプレート５４ｂからなり、これらリード弁体５４ａ及びストッパプレート５４ｂは共に取付けねじ５６を介して端板３０ａに取付けられている。

また、固定及び可動スクロール３０,３２、つまりスクロールユニットと圧縮側ケーシングの周壁６ｂとの間は吸入室５８として確保され、図示しないけれども、周壁６ｂには、吐出室５０及び吸入室５８のそれぞれを圧縮機の外部と連通させるための吸入ポート及び吐出ポートが形成されている。
上述の圧縮機は、固定及び可動スクロール３０,３２の夫々の渦巻き壁３０ｂ,３２ｂにおける端板３０ａ,３２ａ側の根元に、図２に示したように、端板３０ａ,３２ａ側に近付くに連れて根元の厚みを厚くするテーパ状の厚肉部６０が形成されている。厚肉部６０は渦巻き壁３０ｂ,３２ｂの内壁面側及び外壁面側の双方に設けられ、且つ、渦巻き方向でみて渦巻き壁３０ｂ,３２ｂの内端から外端に亘り延びている。

一方、チップシール３４は、渦巻き壁３０ｂ,３２ｂの先端中央に設けられた溝に嵌め込まれ、渦巻き壁３０ｂ,３２ｂの厚みよりも小さな幅を有し、渦巻き壁３０ｂ,３２ｂの先端から端板３０ａ,３２ａの軸線方向に所定の長さにて突出している。また、チップシール３４は、渦巻き方向でみて、渦巻き壁３０ｂ,３２ｂの内端近傍から外端の略半周手前に亘り延びている。

ここで、渦巻き壁３０ｂ,３２ｂの根元以外での厚みをＢとし、チップシール３４の幅をＬとし、チップシール３４の渦巻き壁３０ｂ,３２ｂからの突出長をＨとし、チップシールの突出方向でみた前記厚肉部の長さをδｂとし、厚肉部の厚みをδａとしたとき（図２参照）、これらの値は、（（Ｂ−Ｌ）／２）＞δａ及びＨ＞δｂで示される関係を満たす。

以下、上述したスクロール圧縮機の動作を説明する。
この圧縮機は、電磁クラッチ２６を介して例えばエンジンからの動力供給を受けて作動し、その作動中、駆動軸１０の回転に伴って可動スクロール３２が自転することなく旋回運動する。可動スクロール３２の旋回運動は、圧力室４６を渦巻き壁３０ｂ,３２ｂの渦巻き方向でみて外側から内側に向けて移動させ、これにより吸入室５８から圧力室３６内への作動流体、例えばガス冷媒の吸入工程、吸入したガス冷媒の圧縮工程、及び圧力室３６から吐出弁５４を通じた吐出室５０内への高圧ガス冷媒の吐出工程をもたらす。そして、これら一連の工程の結果、圧縮機外部から吸入ポートを介して圧縮機内部に冷媒が流入し、高圧冷媒が吐出ポートから圧縮機外部へと送出される。

そして、上述した圧縮機では、固定及び可動スクロール３０,３２の夫々の渦巻き壁３０ｂ,３２ｂの根元に厚肉部６０が設けられているので、根元への応力集中が緩和され、根元周辺の強度が向上している。このため、圧力室３６での作動流体の圧縮工程中、圧縮反力が渦巻き壁３０ｂ,３２ｂに加わっても、その根元における亀裂や割れの発生が防止される。

一方、上述した圧縮機では、（（Ｂ−Ｌ）／２）＞δａ及びＨ＞δｂで示される関係が成立しており、可動スクロール３２の旋回運動中、渦巻き壁３０ｂ,３２ｂが互いに摺接するよう相対的に最接近したときに、渦巻き壁３０ｂ,３２ｂの先端及びチップシール３４が協働して厚肉部６０に対する逃げを形成する。つまり、渦巻き壁３０ｂ,３２ｂが相対的に最接近したときでも、渦巻き壁３０ｂ,３２ｂの厚み方向及び端板３０ａ,３２ｂの軸線方向でみて、渦巻き壁３０ｂの先端及びチップシール３４と厚肉部６０との間には隙間が確保される。このため、この圧縮機では、厚肉部６０と、厚肉部６０に対して接離するチップシール３４及び渦巻き壁３０ｂ,３２ｂとが干渉せず、可動スクロール３２の円滑な旋回運動も確保される。

以上説明したように、上述のスクロール圧縮機では、渦巻き壁３０ｂ,３２ｂの先端に対して高精度にて面取り加工を施さなくても、渦巻き壁３０ｂ,３２ｂ及びチップシール３４が協働して厚肉部６０に対する逃げを形成するので、簡単な構成にて固定及び可動スクロール３０,３２の強度が確保される。
本発明は上述の一実施例に制約されるものではなく、種々の変形が可能であり、例えば、一実施例の場合、固定及び可動スクロール３０,３２の双方の渦巻き壁３０ｂ,３２ｂの根元に厚肉部６０を形成したけれども、いずれか一方のスクロールにのみ厚肉部６０を形成してもよい。

一実施例では、渦巻き壁３０ｂ,３２ｂの根元にテーパ形状の厚肉部６０を形成したけれども、厚肉部の形状は特に限定されることはなく、Ｒ形状であってもよい。この場合、厚肉部は渦巻き壁３０ｂ,３２ｂの両壁面の根元をそれぞれ凹状の円弧面に形成して得られ、円弧面の曲率半径をＲとしたときに、（（Ｂ−Ｌ）／２）＞Ｒ及びＨ＞Ｒで示される関係が満たされる。

一実施例では、渦巻き方向でみて、渦巻き壁３０ｂ,３２ｂの内端から外端に亘り厚肉部６０を形成したけれども、圧力室３６内の圧力が低い外端近傍には形成しなくてもよい。

一実施例のスクロール圧縮機を示した縦断面図である。 図１中、領域IIの拡大図である。

符号の説明

３０ 固定スクロール
３２ 可動スクロール
３０ａ,３２ａ 端板
３０ｂ,３２ｂ 渦巻き壁
３４ チップシール
６０ 厚肉部

Claims (3)

1. 各々が端板及び該端板と一体の渦巻き壁を有した固定スクロール及び可動スクロールを備え、前記両スクロール間での前記渦巻き壁及び前記端板がその渦巻き壁に設けたチップシールを介して互いに摺接する、スクロール圧縮機において、
   少なくとも一方のスクロールの渦巻き壁はその端板側の根元の厚みを厚くした厚肉部を有し、他方のスクロールの渦巻き壁及びチップシールは前記一方のスクロールの渦巻き壁に相対的に最接近したとき、互いに協働して前記厚肉部に対する逃げを形成する
   ことを特徴とするスクロール圧縮機。
2. 前記渦巻き壁の厚みをＢとし、
   前記チップシールの幅をＬとし、
   前記チップシールの前記渦巻き壁からの突出長をＨとし、
   前記チップシールの突出方向でみた前記厚肉部の長さをδｂとし、
   前記厚肉部の厚みをδａとしたときに、
   （（Ｂ−Ｌ）／２）＞δａ及びＨ＞δｂで示される関係が満たされる
   ことを特徴とする請求項１記載のスクロール圧縮機。
3. 前記厚肉部は前記渦巻き壁の両壁面の根元にそれぞれ凹状の円弧面にて形成され、
   前記円弧面の曲率半径をＲとしたときに、
   （（Ｂ−Ｌ）／２）＞Ｒ及びＨ＞Ｒで示される関係が満たされる
   ことを特徴とする請求項２記載のスクロール圧縮機。

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