JP2016102486A - スクロール型圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】ゲート対応部によって可動スクロールの公転運動が妨げられることを抑制することができるスクロール型圧縮機を提供すること。【解決手段】スクロール型圧縮機は、各渦巻壁１６ｂの先端に設けられたシール溝１６ｃ内に収納されたチップシール４１を有する。チップシール４１は、固定スクロールと可動スクロールの間に所定の厚みを有して配置されており、射出成形により終端部４３にゲート対応部を有し、この終端部４３に、該終端部４３以外の部位より厚みの薄い薄肉部４６を有する。【選択図】図４

Description

本発明は、渦巻壁の先端にチップシールを備えるスクロール型圧縮機に関する。

例えば特許文献１に開示されているように、一般的に、スクロール型圧縮機は、固定スクロールと、固定スクロールに対して公転運動する可動スクロールとを有する。固定スクロールは、固定側基板と、固定側基板から立設された固定側渦巻壁と、固定側渦巻壁の先端のシール溝に収納されたチップシールを有する。また、可動スクロールは、可動側基板と、可動側基板から立設された可動側渦巻壁と、可動側渦巻壁の先端のシール溝に収納されたチップシールを有する。チップシールは、一般的に、渦巻壁と相似な渦巻状であり、かつ渦巻きの延びる方向に直交した断面が四角形状である。

そして、固定側渦巻壁と可動側渦巻壁とが互いに噛み合わされることで、可動スクロールの公転運動に基づいて容積減少して冷媒を圧縮する圧縮室が区画されている。冷媒圧縮時には、圧縮室内の高圧側のガスをシール溝内に流入させ、その力でチップシールを浮上させる。浮上したチップシールをシール溝の内側面と、対向した相手側の基板に密着させ、圧縮室をシールする。

特開２０１３−２０４５６８号公報

ところで、チップシールは、一般に成形型装置を使用した射出成形によって製造される。しかし、射出成形においては、成形型装置のキャビティに成形材料を充填するためのゲートにバリ等が生じやすい。よって、得られるチップシールにおいて、ゲートと対向した部位（以下、ゲート対応部とする）の厚みがバリ等により厚くなることがある。

ゲート対応部の厚みがその他の部位より厚くなると、厚い部分と、対向した相手側の基板との間のクリアランスが不足し、厚い部分が相手側の基板に押し付けられることとなる。その結果、可動スクロールの公転運動時の摺動抵抗が大きくなり、可動スクロールのスムーズな公転運動が妨げられる。

本発明は、上述した事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、ゲート対応部によって可動スクロールの公転運動が妨げられることを抑制することができるスクロール型圧縮機を提供することにある。

上記問題点を解決するためのスクロール型圧縮機は、固定側の基板、該固定側の基板から立設された固定側の渦巻壁、及び前記固定側の渦巻壁の先端に設けられたシール溝内に収納されたチップシールを有する固定スクロールと、可動側の基板、該可動側の基板から立設された可動側の渦巻壁、及び前記可動側の渦巻壁の先端に設けられたシール溝内に収納されたチップシールを有する可動スクロールと、を備えたスクロール型圧縮機において、前記チップシールは、前記固定スクロールと前記可動スクロールの間に所定の厚みを有して配置されており、射出成形により端部にゲート対応部を有し、前記ゲート対応部に、該ゲート対応部以外の部位より厚みの薄い薄肉部を有することを要旨とする。

これによれば、ゲート対応部を薄肉部とし、その他の部位より厚みを薄くした。このため、ゲート対応部が、その他の部位より厚くなることが無くなる。よって、チップシールのゲート対応部と相手側の基板とのクリアランスが適切に保たれ、摺動抵抗が異常に高くなることを抑制でき、可動スクロールの公転運動が妨げられることを抑制することができる。

また、スクロール型圧縮機について、前記端部は、前記チップシールの渦巻きの延びる方向に沿った一端側に前記ゲート対応部として射出成形の最後に成形される終端部である。

これによれば、一般的に、チップシールの射出成形では、チップシールの渦巻きの延びる方向に沿った一端側にゲート対応部が位置する場合が多い。よって、一般的な方法で製造されるチップシールにおいて、その一端側に薄肉部を設けることができる。

本発明によれば、ゲート対応部によって可動スクロールの公転運動が妨げられることを抑制することができる。

実施形態におけるスクロール型圧縮機を示す側断面図。 チップシールを示す斜視図。 （ａ）はチップシールの薄肉部を示す平面図、（ｂ）はチップシールの薄肉部を示す部分断面図。 （ａ）はシール溝内で浮上する前のチップシールを示す部分拡大断面図、（ｂ）はシール溝内で浮上したチップシールを示す部分拡大断面図。

以下、スクロール型圧縮機を具体化した一実施形態を図１〜図４にしたがって説明する。なお、スクロール型圧縮機は車両空調装置に用いられる。
図１に示すように、スクロール型圧縮機１０のハウジング１１は、有底筒状であるセンターハウジング１２（シェル）の一端に有蓋筒状のフロントハウジング１３が連結されるとともに、センターハウジング１２の他端に有蓋筒状のリヤハウジング１４が連結されて構成されている。センターハウジング１２は、フロントハウジング１３側に開口しており、その内部に固定スクロール１５が一体形成されている。固定スクロール１５は、センターハウジング１２の底壁を形成する円板状の固定側の基板１５ａと、固定側の基板１５ａからフロントハウジング１３に向けて立設された固定側の渦巻壁１５ｂとを有する。また、固定スクロール１５は、固定側の渦巻壁１５ｂの先端面に凹設されたシール溝１５ｃに渦巻き形のチップシール４０を備える。

ハウジング１１内には、可動スクロール１６が収容されている。可動スクロール１６は、円板状をなす可動側の基板１６ａと、可動側の基板１６ａから固定側の基板１５ａへ向かって立設される可動側の渦巻壁１６ｂとを有する。固定スクロール１５と可動スクロール１６とは対向配置されている。固定側の渦巻壁１５ｂと可動側の渦巻壁１６ｂとは互いに噛み合わされている。また、可動スクロール１６は、可動側の渦巻壁１６ｂの先端面に凹設されたシール溝１６ｃに渦巻き形のチップシール４１を備える。

固定側の基板１５ａ及び渦巻壁１５ｂと、可動側の基板１６ａ及び渦巻壁１６ｂとによって圧縮室１７が区画されている。チップシール４０，４１は、固定スクロール１５の渦巻壁１５ｂと可動スクロール１６の渦巻壁１６ｂとの間に所定の厚みを有して配置されている。固定側の渦巻壁１５ｂのチップシール４０、及び可動側の渦巻壁１６ｂのチップシール４１によって、圧縮室１７の気密性が保持されている。

フロントハウジング１３には、回転軸１８の大径部１８ａがラジアルベアリング１９を介して回転可能に支持されている。回転軸１８の小径部１８ｂの先端には、動力伝達機構ＰＴを介して外部駆動源としての車両のエンジンＥが作動連結されている。回転軸１８の大径部１８ａの軸方向の両端面のうち、可動スクロール１６に近い端面１８ｃには、回転軸１８の回転軸線Ｌ１に対して偏心した位置から可動スクロール１６に向けて突出する偏心軸２０が一体形成されている。

偏心軸２０には、バランスウェイト２１が一体化されたブッシュ２２が嵌合されている。可動側の基板１６ａには円筒状のボス部１６ｆがブッシュ２２に向けて突出形成されている。このボス部１６ｆには、ブッシュ２２が軸受２３を介して嵌挿されている。そして、可動スクロール１６は、軸受２３を介してブッシュ２２に支持されている。

上記構成のスクロール型圧縮機１０では、エンジンＥの駆動力が動力伝達機構ＰＴを介して回転軸１８に伝達されて、回転軸１８が回転駆動すると、偏心軸２０、ブッシュ２２及び軸受２３を介して可動スクロール１６が自転しようとする。このとき、自転阻止機構２６によって可動スクロール１６の自転が阻止されて、可動スクロール１６の正方向への公転運動のみが許容される。この可動スクロール１６の公転運動により、圧縮室１７の容積が減少し、冷媒が圧縮される。

センターハウジング１２の外周壁と可動側の渦巻壁１６ｂの最外周部との間には、吸入室３０が区画されている。センターハウジング１２の外周壁には、吸入室３０に連通する吸入口３１が形成されている。固定側の基板１５ａには、吐出ポート３２が形成されるとともに、吐出ポート３２は圧縮室１７に連通している。吐出ポート３２は、固定側の基板１５ａに固定された吐出弁３３によって開閉される。吐出弁３３は固定側の基板１５ａに固定されたリテーナ３４によって開度が規制される。吐出ポート３２は、センターハウジング１２とリヤハウジング１４によって区画された吐出室３５に連通している。リヤハウジング１４には、吐出室３５に連通する吐出口３６が形成されている。吐出口３６と吸入口３１とは図示しない外部冷媒回路によって連通している。

次に、チップシール４０，４１について詳細に説明する。
図２に示すように、チップシール４０，４１は、渦巻きの延びる方向に直交した断面が四角形状である。また、チップシール４０，４１の平面形状は、各渦巻壁１５ｂ，１６ｂと相似の渦巻形状である。チップシール４０，４１に使用される材料はシール性と耐摩耗性を要求される樹脂材料である。チップシール４０，４１は、射出成形によって製造される。

チップシール４０，４１は、渦巻きの延びる方向の一端側に射出成形時の巻き終わり部となる終端部４３を有し、他端側に射出成形時の巻き始め部となる始端部４２を有する。始端部４２は、射出成形の最初に形成される部位であり、終端部４３は、射出成形の最後に形成される部位である。終端部４３は、射出成形の際にゲートが対向した部位、及びその周囲を含む部位であり、ゲート対応部に相当する。また、チップシール４０，４１は、一面に各シール溝１５ｃ，１６ｃの内底面に対向配置される裏面４４を有し、他面に相手側の基板１５ａ，１６ａに対向配置される表面４５を有する。

図３（ａ）、図３（ｂ）及び図４（ａ）に示すように、チップシール４０，４１において、裏面４４と表面４５を結ぶ直線の延びる方向を厚み方向とし、その厚み方向に沿う寸法を厚みとする。なお、図４（ａ）及び図４（ｂ）では、可動スクロール１６のチップシール４１について図示しているが、可動スクロール１６を固定スクロール１５に読みかえれば、図４（ａ）及び図４（ｂ）は固定スクロール１５でのチップシール４０についての図示となる。

チップシール４０，４１は、終端部４３に薄肉部４６を有する。薄肉部４６は、チップシール４０，４１における薄肉部４６以外の部位よりも厚みが薄い。薄肉部４６は、終端部４３から始端部４２に向けて渦巻きが延びる方向に沿って一定の厚みである。また、薄肉部４６は、渦巻きの延びる方向における先端が、円弧状である。薄肉部４６は、チップシール４０，４１の表面４５側で、終端部４３が凹んで形成されている。チップシール４０，４１の厚みＤは、薄肉部４６及びそれ以外の部位の両方ともシール溝１５ｃ，１６ｃの深さＦより厚い。

薄肉部４６の厚みは、チップシール４０，４１のゲート対応部にバリ等が発生しても、その厚み増大を許容し、しかも、厚み増大部で、対向した相手側の基板１５ａ，１６ａとの間に適切なクリアランスが確保できるように、余裕を持って設定されている。一方、薄肉部４６の厚みが薄くなりすぎると、チップシール４０，４１が、対向した相手側の基板１５ａ，１６ａに押し付けられた際の気密性が薄肉部４６で低下してしまう。よって、薄肉部４６の厚みは、予め決められた所定の範囲に設定される。

また、図４（ａ）に示すように、シール溝１５ｃ，１６ｃにおける対向する内側面同士を最短距離で結ぶ直線の長さを、開口幅Ｎとする。チップシール４０，４１において、裏面４４及び表面４５を繋ぐ一対の面を側面４７とすると、側面４７同士を最短距離で結ぶ直線の長さを、チップシール４０，４１の幅Ｍとする。この場合、チップシール４０，４１の幅Ｍは、シール溝１５ｃ，１６ｃの開口幅Ｎより短い。

次に、スクロール型圧縮機１０の作用を記載する。
図４（ｂ）に示すように、圧縮時は、圧縮室１７内の高圧側のガスがシール溝１５ｃ，１６ｃ内に流入し、その力でチップシール４０，４１は浮上する。チップシール４０，４１の浮上時、チップシール４０，４１の表面４５が、対向した相手側の基板１５ａ，１６ａに押し付けられる。このとき、チップシール４０，４１の終端部４３にバリ等が生じていても、薄肉部４６によって終端部４３の厚みがその他の部位より厚くなることがない。

上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）チップシール４０，４１において、終端部４３に薄肉部４６を形成した。このため、終端部４３にバリ等が形成されても、終端部４３と相手側の基板１５ａ，１６ａとのクリアランスが適切に保たれ、摺動抵抗が異常に高くなることを抑制でき、可動スクロール１６の公転運動が妨げられることを抑制することができる。

（２）終端部４３に薄肉部４６を設けたため、終端部４３の厚みがその他の部位より厚くなることが防止される。このため、チップシール４０，４１がシール溝１５ｃ，１６ｃ内で浮上したとき、終端部４３以外では、押し付け力のばらつきを抑えて相手側の基板１５ａ，１６ａに密着する。このため、チップシール４０，４１によって圧縮室１７のシールを保持することができる。

（３）薄肉部４６は、渦巻きの延びる方向に沿って一定の厚みである。このため、例えば、薄肉部４６が、渦巻きの延びる方向に沿って徐々に厚みが増大するような傾斜状と比べると、万一の薄肉部４６の厚み増大を許容できる範囲が広くなる。

（４）薄肉部４６は、チップシール４０，４１の終端部４３に形成されている。このため、チップシール４０，４１の渦巻きの延びる方向の途中にシール性の低下する部位が存在せず、チップシール４０，４１のほぼ全体で圧縮室１７をシールすることができる。

（５）チップシール４０，４１の製造時、ゲート対応部である終端部４３には、固化プラスチックが一体に成形される。この固化プラスチックはチップシール４０，４１から分断される。終端部４３に薄肉部４６があることから、固化プラスチックが分断されやすい。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 実施形態では、ゲート対応部として、ゲートが対向した部位及びその周囲を含む終端部４３に具体化したが、ゲート対応部は、ゲートと対向した部分のみとしてもよいし、実施形態よりも広くてもよい。

○ 実施形態では、薄肉部４６を、渦巻きの延びる方向に沿って一定の厚みとしたが、これに限らない。渦巻きの延びる方向に沿って、終端部４３の先端から基端に向かうに従い、薄肉部４６の厚みが徐々に厚くなったり、薄くなったりする傾斜状でもよいし、段階的に厚みが変化してもよい。要は、薄肉部４６の存在によりゲート対応部の厚みが、その他の部位より薄くなっていれば、薄肉部４６の厚み形状は適宜変更してもよい。

○ 薄肉部４６は、チップシール４０，４１の表面４５側が凹んで薄くなる形態としたが、チップシール４０，４１の裏面４４側が凹んで薄くなる形態としてもよい。
○ 実施形態では、チップシール４０，４１は、薄肉部４６を含めた表面４５が相手側の基板１５ａ，１６ａに対向するようにシール溝１５ｃ，１６ｃに収納されていたが、この逆でもよく、チップシール４０，４１は、裏面４４が相手側の基板１５ａ，１６ａに対向するようにシール溝１５ｃ，１６ｃに収納されていてもよい。

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
（イ）前記薄肉部は、前記チップシールにおける渦巻きの延びる方向に沿って一定の厚みを有するスクロール型圧縮機。

（ロ）前記薄肉部の所定の厚みは、薄肉部に厚み増大が発生したとしても、その厚み増大部での厚みが、ゲート対応部以外の部位の厚みより厚くならず、かつ対向した相手側の基板との間に適切なクリアランスが確保できる厚みに設定されているスクロール型圧縮機。

（ハ）前記チップシールは、溶融した成形材料を、成形型装置のゲートから該成形型装置のキャビティ内に充填する、射出成形によって製造されているスクロール型圧縮機。

１０…スクロール型圧縮機、１５…固定スクロール、１５ａ，１６ａ…基板、１５ｂ，１６ｂ…渦巻壁、１５ｃ，１６ｃ…シール溝、１６…可動スクロール、４０，４１…チップシール、４２…始端部、４３…ゲート対応部としての終端部、４６…薄肉部。

Claims (2)

1. 固定側の基板、該固定側の基板から立設された固定側の渦巻壁、及び前記固定側の渦巻壁の先端に設けられたシール溝内に収納されたチップシールを有する固定スクロールと、
   可動側の基板、該可動側の基板から立設された可動側の渦巻壁、及び前記可動側の渦巻壁の先端に設けられたシール溝内に収納されたチップシールを有する可動スクロールと、を備えたスクロール型圧縮機において、
   前記チップシールは、前記固定スクロールと前記可動スクロールの間に所定の厚みを有して配置されており、射出成形により端部にゲート対応部を有し、前記ゲート対応部に、該ゲート対応部以外の部位より厚みの薄い薄肉部を有することを特徴とするスクロール型圧縮機。
2. 前記端部は、前記チップシールの渦巻きの延びる方向に沿った一端側に前記ゲート対応部として射出成形の最後に成形される終端部である請求項１に記載のスクロール型圧縮機。