JP2006118371A - スクロール型圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】吐出孔の容積を小さくでき、かつ、固定スクロールの底壁の強度が著しく低下させることないスクロール圧縮機を提供する。
【解決手段】吐出弁１６が弁基部と封止部を長手に配置した弾性板で形成され細長となるため、吐出弁１６のリフト量を大きく取ることができ、圧縮冷媒の吐出に支障を来すことがない。また、固定スクロール１１の底壁１１１の凹部２４に吐出弁１６を収容するようになっているため、封止部で開閉される吐出孔１５の深さ寸法が凹部２３の深さ分浅くなり、更には、吐出孔１５の容積も小さくなる。更に、吐出弁１６が細長となり、これを収容する凹部２３も同じく細長で足りるから、凹部２４の面積がさほど大きくなく、底壁１１１の強度もさほど低下することがない。
【選択図】 図１

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、可動スクロールを旋回させて冷媒等の流体を圧縮するスクロール圧縮機に関するものである。

一般に、この種のスクロール圧縮機は、底壁に渦巻体を立設した固定スクロールと、同じく底壁に渦巻体を立設した可動スクロールとを備えており、各渦巻体をかみ合わせて可動スクロールを旋回する構成となっている。この旋回運動により、固定スクロールと可動スクロールとの間（圧縮室）で冷媒が圧縮され、更に、圧縮室の内圧が吐出弁の弾性閉鎖力及び吐出室の内圧を越えるとき、吐出弁が弾性変形し圧縮冷媒が吐出室に吐出される。

ここで、吐出弁の固定構造は種々提案されており、例えば特許文献１に記載されたスクロール圧縮機では、固定スクロールの吐出室側の面に吐出弁を配置し、この吐出弁の周縁を圧縮機のケーシングと固定スクロールの底壁との間に挟み込んだ構造となっている。

また、吐出弁の他の固定構造として、例えば特許文献２に記載されたスクロール圧縮機では、リテーナを切り起こした円板と吐出弁を切り起こした円板を上下に重ね合わせ、この重ね合わせた各円板を固定スクロールの底壁の凹部に配置し、更に、固定リングを凹部に押し込んでリテーナ及び吐出弁を固定した構造となっている。
特開平８−３１２５５８号公報 特開２００３−２２７４７８号公報

ところで、前述の如く、圧縮室の内圧が吐出弁の弾性閉鎖力及び吐出室の内圧を越えるとき、吐出弁が弾性変形し圧縮冷媒が吐出室に吐出され、吐出室の冷媒圧力が上昇する。一方、吐出孔が再び閉鎖されるときは、圧縮室から吐出室に導出しきれなかった圧縮冷媒が吐出孔に残留することとなる。この残留冷媒は再び圧縮室側に逆流するが、この残留量が多いときは次に圧縮される冷媒を大きく昇圧させ、その分冷媒圧縮に要する動力が大きくなる。従って、圧縮室の冷媒を効率よく吐出室に吐出するためには、吐出孔の容積はできるだけ小さい方がよい。 しかしながら、前者の吐出弁の固定構造では、固定スクロールの底壁に単に吐出弁を設置しているに過ぎなく、吐出孔容積を減少させる工夫が施されていないため、消費動力が大きくなるという問題点を有している。

一方、後者の吐出弁の固定構造では、リテーナ及び吐出弁を収容するために底壁に凹部を形成した分、吐出孔の厚さ寸法が小さくなり、これに伴い、吐出孔の容積も小さくなるため、消費動力が小さくて済む。

しかしながら、後者の吐出弁の固定構造では、固定スクロールの底壁、特に吐出孔が形成されている底壁の中央側には圧縮室側から大きな圧力が加わっているため、後者のように円板全体を収容する大きな凹部を形成するときは、底壁の強度が著しく低下するという問題点を有している。

本発明の目的は前記従来の課題に鑑み、吐出孔の容積を小さくでき、かつ、固定スクロールの底壁の強度が著しく低下させることがないスクロール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、底壁の一面に渦巻体を有する固定スクロールと、渦巻体にかみ合わせて旋回させ底壁の一面との間で圧縮流体を生成する可動スクロールと、圧縮流体を底壁の他面側の吐出室に吐出する吐出孔と、吐出孔に向かって付勢された吐出弁とを備えたスクロール圧縮機において、吐出室に固定される弁基部と吐出孔を開閉する封止部を長手に配置した弾性板にて吐出弁を形成するとともに、底壁の他面に吐出弁の開閉方向への変形を許容するよう吐出弁を収容する凹部を形成した構造となっている。

請求項１の発明によれば、吐出弁が弁基部と封止部を長手に配置した弾性板で形成され細長となるため、吐出弁のリフト量を大きく取ることができ、圧縮冷媒の吐出に支障を来すことがない。また、吐出弁を底壁の凹部に収容するようになっているため、吐出孔の深さ寸法が凹部の深さ分浅くなり、これに伴い、吐出孔の容積が小さくなる。更に、吐出弁が細長となり、これを収容する凹部も同じく細長で足りるから、凹部の面積がさほど大きくなることがない。

請求項２の発明は、請求項１の発明に係るスクロール圧縮機において、凹部を吐出弁の輪郭に沿って形成するとともに、吐出弁の一部に吐出弁の長手方向への移動を規制するよう延在した移動規制片を有する構造となっている。

請求項２の発明によれば、凹部の面積が吐出弁の面積とほぼ同一となり、底壁の脆弱化が最小限になる。また、吐出弁の細長の輪郭が凹部の内周面に係止されるため、吐出弁の幅方向への位置ズレが防止され、また、移動規制片により吐出弁の長手方向への位置ズレが防止される。

請求項３の発明は、請求項２の発明に係るスクロール圧縮機において、弁基部を固定する弁固定部と吐出弁の開度を制限するリテーナ部とを有する突起を、吐出室の内壁と一体に形成した構造となっている。

請求項３の発明によれば、吐出室の内壁面に一体に形成された突起で吐出弁を固定し、また、吐出弁の開度を制限でき、この突起自体にリテーナ機能や弁固定機能を備えている。

請求項４の発明は、請求項２に係るスクロール圧縮機において、凹部には吐出弁の開度を制限する板状のリテーナを配置するとともに、リテーナを介して弁基部を固定する弁固定部を有する突起を、吐出室の内壁面と一体に形成した構造となっている。

請求項４の発明によれば、吐出室の内壁面に一体に形成された突起でリテーナ及び吐出弁を固定しているので、従来の如くリテーナや吐出弁の固定部材を別個に用意する必要がない。

なお、請求項３に係るスクロール圧縮機において、吐出弁と弁固定部との間に弾性部材を介在するようにしても良い（請求項５）。また、請求項４に係るスクロール圧縮機において、リテーナと弁固定部との間に弾性部材を介在するようにしても良い（請求項６）。これにより、吐出弁と弁固定部との間隙やリテーナと弁固定部との間隙が規定以上に大きくなっているときでも、弾性部材の弾性力により隙間が埋められ、吐出弁やリテーナが確実に固定される。

本発明によれば、吐出弁のリフト量を大きく取ることができるし、また、吐出孔の容積も小さくなるため、消費動力を低減することができる。また、吐出弁を収容する凹部の面積がさほど大きくなることがないため、固定スクロールの底壁の強度が著しく低下することがない。

図１乃至図３は本発明に係るスクロール圧縮機の第１実施形態を示すもので、図１はスクロール圧縮機の断面図、図２はリアハウジングと固定スクロールの分解斜視図、図３は吐出弁の収容状態を示す省略断面図である。

まず、図１を参照して、スクロール圧縮機の概略構造を説明する。スクロール圧縮機１はリアハウジング２とフロントハウジング３とを有している。

リアハウジング２の内側には、底壁１１１に渦巻体１１２を突出した固定スクロール１１と、同じく底壁１２１に渦巻体１２２を突出した可動スクロール１２とを有している。各渦巻体１１２，１２２は互いにかみ合っており、可動スクロール１２の旋回により、各渦巻体１１１２，１２２間に流入した冷媒が圧縮され、各スクロール１１，１２間に冷媒を圧縮する圧縮室１３が形成されている。また、固定スクロール１１の底壁１１１とリアハウジング２の内面との間には冷媒の吐出室１４が形成されている。この吐出室１４は底壁１１１に形成した吐出孔１５を通じて圧縮室１３に連通している。吐出孔１５は後に詳述する吐出弁１６で開閉制御されており、圧縮室１３で高圧となった冷媒を吐出室１４に導入するようになっている。

可動スクロール１２の底壁１２１とフロントハウジング３との間には、フロントハウジングを貫通するシャフト１７、シャフト１７に連結したクランク１８、クランク１８に連結した偏心ピン１９、偏心ピン１９に連結したブッシュ２０がそれぞれ配置されている。ここで、シャフト１７は外部回転駆動源（図示しない）に連結するクラッチ２１を介して回転力が伝達される一方、ブッシュ２０は軸受２０ａを介して可動スクロール１２の底壁１２１に連結しており、これにより、シャフト１７の回転力が可動スクロール１２に公転運動として伝達されるようになっている。なお、可動スクロール１２の周縁側にはこれの自転を規制する自転規制機構２２が設置されている。

以上のような構成は従来のスクロール圧縮機とほぼ同様の構成であり、本発明の特徴とする構成は吐出弁１６の固定構造にある。

即ち、吐出弁１６は、図２及び図３に示すように、弾性を有する金属で形成され、全体に細長で薄板状となっている。また、吐出弁１６の先端側には吐出孔１５を開閉する封止部１６１を有し、後端側には吐出弁１６を固定する弁基部１６２を有する。弁基部１６２の左右には吐出弁１６の長手方向と直行する方向に延在した移動規制片１６３を有している。

このように構成された吐出弁１６は弁収容用の凹部２３に設置されている。この凹部２３は固定スクロール１１の底壁１１１に形成されているもので、底壁１１１の中央から底壁１１１の周縁に向かって直線上に形成されている。また、凹部２３は吐出弁１６の輪郭に沿って形成され、凹部２３に収容された吐出弁１６がその開閉方向への変形が許容されるよう形成している。凹部２３の先端側には封止部１６１を収容する円形状の封止部収容部２３１が形成され、封止部収容部２３１の中央には吐出孔１５の先端が開口している。封止部収容部２３１の内周面は末広がりのテーパー面となっている。一方、凹部２３の後端側には吐出弁１６の弁基部１６２及び移動規制片１６３の輪郭に沿って形成された後端部収容部２３２を有している。

この吐出弁１６は吐出室１４の内壁と一体に形成された突起２４により固定される構造となっている。即ち、突起２４は、図１及び図３に示すように、内壁面から前記凹部２３の輪郭に対応する先端面を有している。また、突起２４の先端面のうち、吐出弁１６の弁基部１６２に対応する部分には弁固定部２４１を有し、また、弁固定部２４１から長手方向に向かってリテーナ部２４２を有している。ここで、リテーナ部２４２の湾曲面は吐出弁１６の開度を制御する曲率となっている。

以上のように構成された吐出弁固定構造において、図１に示すように、リアハウジング２を固定スクロール１１にボルト止め（ボルト２５）する。これにより、弁固定部２４１が弁基部１６２を凹部２３内に固定される。ここで、突起２４の弁固定力（吐出弁１６と弁固定部２４１の隙間寸法）は次の式によって規定される。

Ｗ(mm)＝Ａ＋Ｂ−Ｃ−Ｄ
Ｗ；隙間寸法
Ａ；凹部２４の深さ寸法
Ｂ；渦巻体１１２の高さ寸法
Ｃ；吐出弁１６の厚さ寸法
Ｄ；渦巻体１１２の先端から弁固定部までの寸法
ここで、隙間寸法Ｗ(mm)は0.001〜0.3mmが適正値となっている。隙間寸法Ｗ(mm)が0.001mmより小さいときは固定スクロール１１の底壁１１１の強度不足により固スクロール１１が変形し、圧縮不良を起こすおそれがある。一方、隙間寸法Ｗ(mm)が0.3mmより大きいときはガタが発生し、吐出弁１６が振動や異音を発生するおそれがある。

本実施形態に係るスクロール圧縮機によれば、吐出弁１６が弁基部１６２と封止部１６１を長手に配置した弾性板で形成され細長となるため、吐出弁１６のリフト量を大きく取ることができ、圧縮冷媒の吐出に支障を来すことがない。

また、底壁１１１の凹部２３に吐出弁１６を収容するようになっているため、封止部１６１で開閉される吐出孔１５の深さ寸法が凹部２３の深さ分浅くなる。これにより、吐出孔１５の容積が小さくなり、消費動力の低減を図ることができる。

更に、吐出弁１６が細長となり、これを収容する凹部２３が吐出弁１６の輪郭に沿うよう形成しているので、凹部２３の面積がさほど大きくなることがなく、底壁１１１の強度不足となることもない。

更にまた、凹部２３を吐出弁１６の輪郭に沿うよう形成しているので、吐出弁１６の幅方向への位置ズレが防止され、また、吐出弁１６に長手方向への移動を規制するよう移動規制片１６３を有するので、吐出弁１６の長手方向への位置ズレが防止される。

更にまた、吐出室１５の内壁に一体に形成された突起２４で吐出弁１６を固定し、また、吐出弁１６の開度を制限でき、この突起自体にリテーナ機能や弁固定機能を備えているので、部品点数が少なくて済む。

更にまた、凹部２３の封止部収容部２３１の内周面は末広がりのテーパー面となっているため、たとえ吐出弁１６の開方向への開度を大きく取ることができない場合でも、わずかな開度で圧縮冷媒がテーパー面に沿って上方に案内される。従って、圧縮室１３から吐出室１４への冷媒の流れがスムーズとなり、圧縮冷媒の吐出効率が向上する。

図４は本発明に係るスクロール圧縮機の第２実施形態を示す要部断面図である。なお、前記第１実施形態と共通の構成部分は同一符号を用い、その説明を省略する。

前記第１実施形態で説明したように、吐出弁１６と弁固定部２４１の隙間寸法は0.001〜0.3mmが適正値となっているが、吐出弁１６及びリアハウジング２の組み付け誤差、凹部の加工誤差等を考慮し、それらの公差を大きく取る傾向がある。これにより、弁基部１６２と弁固定部２４１との隙間が大きくなる傾向がある。

このような点を考慮し、本実施形態では弁基部１６２と弁固定部２４１との間に弾性部材２５を介在している。これにより、当該隙間寸法が大きくなったときでも、弾性部材２５の弾性変形により当該隙間を埋めることができ、吐出弁１６を確実の固定することができる。この弾性部材２５は弾性を有するものであれば、ゴム、合成樹脂等いずれの材料であっても良い。なお、その他の構成、作用は前記第１実施形態と同様である。

図５は本発明に係るスクロール圧縮機の第３実施形態を示すスクロール圧縮機の断面図である。なお、前記第１実施形態と共通の構成部分は同一符号を用い、その説明を省略する。

本実施形態は前記第１実施形態の突起２４に代えて、これに代わるリテーナ２６及び突起２７を用いて吐出弁１６を保持するようになっている。ここで、リテーナ２６は吐出弁１６の開度を制限するよう湾曲してなるもので、凹部２３に嵌め込んでいる。一方、突起２７はリアハウジング２の内周壁から一体に突出したもので、リテーナ２６の基部を凹部２３の底側に向かって押圧し吐出弁１６を凹部２３に固定している。

本実施形態によれば、前記第１実施形態に係る突起２４よりもリテーナ２６の湾曲面の曲率を精度良く加工できるし、また、従来例と比較すればリテーナ２６の固定部材としてボルト等の締結部材が不要となっており、部品点数の低減が図られている。なお、図示しないが、第２実施形態と同様に弾性部材をリテーナ２６と突起２７との間に介在するようにしても良い。その他の構成、作用は前記第１実施形態と同様である。

第１実施形態に係るスクロール圧縮機の断面図 リアハウジングと固定スクロールの分解斜視図 吐出弁の収容状態を示す省略断面図 第２実施形態の要部を示す断面図 第３実施形態に係るスクロール圧縮機の断面図

符号の説明

１…スクロール圧縮機、２…リアハウジング、３…フロントハウジング、１１…固定スクロール、１１１…底壁、１２…可動スクロール、１３…圧縮室、１４…吐出室、１５…吐出孔、１６…吐出弁、１６１…封止部、１６２…弁基部、１６３…移動規制片、２３…凹部、２４，２７…突起、２４１…弁固定部、２４２…リテーナ部、２６…リテーナ。

Claims (6)

1. 底壁の一面に渦巻体を有する固定スクロールと、該渦巻体にかみ合わせて旋回させ該底壁の一面との間で圧縮流体を生成する可動スクロールと、該圧縮流体を該底壁の他面側の吐出室に導く吐出孔と、該吐出孔に向かって付勢された吐出弁とを備えたスクロール圧縮機において、
   前記吐出室に固定される弁基部と前記吐出孔を開閉する封止部とを長手に配置した弾性板にて前記吐出弁を形成するとともに、前記底壁の他面に該吐出弁の開閉方向への変形を許容するよう該吐出弁を収容する凹部を形成した
   ことを特徴とするスクロール圧縮機。
2. 前記凹部を前記吐出弁の輪郭に沿って形成するとともに、該吐出弁の一部に該吐出弁の長手方向への移動を規制するよう延在した移動規制片を有する
   ことを特徴とする請求項１記載のスクロール圧縮機。
3. 前記弁基部を固定する弁固定部と該吐出弁の開度を制限するリテーナ部とを有する突起を、前記吐出室の内壁と一体に形成した
   ことを特徴とする請求項２記載のスクロール圧縮機。
4. 前記凹部には前記吐出弁の開度を制限する板状のリテーナを配置するとともに、該リテーナを介して該弁基部を固定する弁固定部を有する突起を、該吐出室の内壁面と一体に形成した
   ことを特徴とする請求項２記載のスクロール圧縮機。
5. 前記吐出弁と前記弁固定部との間に弾性部材を介在した
   ことを特徴とする請求項３記載のスクロール圧縮機。
6. 前記リテーナと前記弁固定部との間に弾性部材を介在した
   ことを特徴する請求項４記載のスクロール圧縮機。

Images