JP3684293B2 - スクロール型圧縮機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用空調装置等に用いられるスクロール型圧縮機に関し、特に、圧縮機の性能向上およびスクロール部材の耐久性向上を目的としたスクロール部材の形状に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のスクロール型圧縮機のスクロール部材は、図６のごとく、一般的に固定スクロール部材１と可動スクロール部材２とから構成されている。固定スクロール部材１および可動スクロール部材２は、略円盤状の板体（便宜上図示省略）と、この板体の一面に形成された渦巻体１０、２０とからなる。固定スクロール部材１と可動スクロール部材２とは互いの渦巻体１０、２０が噛み合うように組合わされている。そして、可動スクロール部材２を固定スクロール部材に接触させながら円軌道運転を行わせることにより、両スクロール部材１、２の間には対をなす圧縮室３１、３２が形成され、また、この圧縮室３１、３２が渦巻体１０、２０の中心部に移動し、この移動に伴い圧縮室３１、３２の容積が減少し、これにより冷媒ガスが圧縮されるように構成されている。
【０００３】
この渦巻体１０、２０を形成する曲線として各種の伸開線が考えられるが、通常は取り扱いの容易な円の伸開線であるインボリュート曲線が用いられている。但し、巻始部分（中心側端部）は、大きな応力が生じるので、この部分の強度を増すため、渦巻体の壁厚を増すとともに先端部が先鋭にならないよう丸みを持たせた形状としている。このため適当な伸開角度位置に伸開変更点を定め、この伸開変更点より外側端よりをインボリュート曲線とし、伸開変更点より中心側端よりを別の曲線としている。
また、スクロール部材１、２は、一般にアルミニウム合金等の鋳物により素材成形され、その後に切削等の機械加工により仕上げが行われるのであり、渦巻体１０、２０の内壁および外壁は、エンドミル加工されていたが、従来のスクロール部材１、２の場合、応力が特に大きくなる中心側端部は、強度を更に向上させるため、他の部分と異なるエンドミルの歯具を用い、図８のごとく、壁面の根元角部５に、他の部分の根元角部よりも補強された補強部として、他の部分よりも大きなＲが付けられていた。
このため、中心側端部の壁面の加工精度は他の部分に比べ悪くなる。従って、この中心側端部については、加工公差により両渦巻体が干渉し、過大な摩耗や接触力が生じる恐れがある。そこで、この干渉を回避するために逃げが設けられていた。また、この逃げとしては、図７のように中心側端部の内壁に削り取り部４が設けられていた。
【０００４】
図９は、第１スクロール部材（例えば、固定スクロール部材）１の渦巻体１０に対して第２スクロール部材（例えば、可動スクロール部材）２の渦巻体２０を公転半径分隔てて配置した状態を示している。
【０００５】
この図９において、渦巻体１０についての壁面上の点ａ1とｂ1との間の伸開角度Ａ1、および渦巻体２０についての壁面上の点ａ2とｂ2との間の伸開角度Ａ2が、渦巻体１０、２０において応力が大きくなる部分である。そして、前述のごとくそれぞれの壁面の根元角部５（図８参照）には、他の部分よりも大きなＲが付けられている。
尚、この図面において、渦巻体１０の点ａ1、ｂ1から法線Ｌ11、Ｌ12を引いて渦巻体２０が交差する点ａ21、ｂ21は、このスクロール部材１、２が運転された場合、点ａ1、ｂ1が理論上それぞれ接触する相手方の点となる。同様に、渦巻体２０のａ2、ｂ2から法線Ｌ21、Ｌ22を引いて渦巻体１０が交差する点ａ11、ｂ11は、このスクロール部材１、２が運転された場合、点ａ2、ｂ2が理論上それぞれ接触する相手方の点となる。このように、この図においては、一方の渦巻体の内壁の任意の点から法線を引くと、この法線が交わる相手方の内壁上の点は、互いの接触が行われる点を表すことになる。
【０００６】
ところで、前記Ａ1，Ａ2の領域においては、上記のように根元角部に他の部分より大きなＲが付けられているので、加工精度が低下する。そこで、この両領域Ａ1，Ａ2を包含するＤの領域において、図９に点線で示すように（あるいは図７に斜視図として示すように），第２スクロール部材２の渦巻体２０の内壁側に逃げとして削り取り部４が設けられていた。尚、この削り取り部４は、図７および図９上では、図面上での理解を容易にするために、実際の寸法よりも誇張して大きく描かれている。
図８は、図９における点線部分までを削り取った後の第１スクロール部材１の渦巻体１０の断面形状を示すもので、この部分の渦巻体２０の壁厚は、点線部分まで削り取られることにより、その分理想的形状からは薄く仕上げられることになり、加工精度の低下に基づく加工公差をこの削り取り部４で逃げている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の圧縮機において、両渦巻体１０、２０相互の接触状態は、前記加工精度の悪い部分、即ち、他の部分の根元角部より補強された補強部として、他に比し大きなＲが付けられた部分が双方の渦巻体に現れる領域、一方の渦巻体に現れる領域、どちらの渦巻体にも現れない領域の３通りに分類される。図９において、Ｂは、前記Ｒが施された加工精度の悪い部分が両渦巻体に現れる領域であり、両渦巻体１０、２０の加工公差が重なって生じる。また、Ｃ1，Ｃ2は、Ｒが施された加工精度の悪い部分が一方の渦巻体１０、２０に現れる領域であって、片方の加工公差に基づく誤差のみが生じる。ところが、逃げを構成する削り取り部４は、これらＢ，Ｃ1，Ｃ2を包含するＤの範囲について、一定の逃げ寸法で構成されていた。このため、一方側の公差のみが現れる領域Ｃ1，Ｃ2では、逃げが過大となり両渦巻体間の隙間が過剰に大きくなるため、圧縮機の性能が低下していた。また、余分な削り取りがあることにより渦巻体の耐久性も劣化する傾向にあった。
【０００８】
本発明は、このような従来技術に存在する問題点に着目してなされたもので、その課題は、スクロール部材を形成する渦巻体の中心側端部における加工公差に対する逃げを適正化することにより、圧縮機の性能向上、スクロール部材の耐久性向上を図ることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１記載の発明では、互いに組み合わされた二つの渦巻体において、応力が大きくなる根元角部には、他の部分の根元角部より補強された補強部が設けられており、一方の渦巻体にのみ前記補強部が施された部分で両渦巻体が接触する領域には第１逃げを、両渦巻体に補強部が施された部分で両渦巻体が接触する領域には、前記第１逃げより大きな逃げを有する第２逃げをそれぞれ設けたことを特徴とする。
ここで、逃げとは、応力が大きくなる中心側端部における根元角部に、他よりも補強された補強部を設けたことにより生ずる加工公差により、両渦巻体が接触点において干渉するのを避けるために、両渦巻体または一方の渦巻体に設ける逃げのことをいう。
【００１０】
このように形成することにより、従来のような余分な逃げが回避され、両渦巻体間には必要最小限の合理的な逃げが形成されるので、圧縮機の性能向上が図れる。また、渦巻体には余分な削り取りが回避されるので、渦巻体の耐久性向上が図れる。
【００１１】
上記第１及び第２逃げは、両渦巻体にどのように分散して設けても、あるいは、一方の渦巻体にのみ設けてるようにしてももよいが、請求項２記載の発明のごとく、それぞれの逃げを両方に設けた削り取り部で構成すると、各渦巻体に対する削り取り代が小さくなるので、渦巻体の耐久性がより向上する。しかし、このように各逃げを両渦巻体に設けた削り取り部で構成すると、各渦巻体の伸開線が３段階に変化し、その形状が複雑になり、加工が繁雑になる。そこで、請求項３記載の発明のごとく、第１逃げを一方の渦巻体に加工し、第２逃げを他方の渦巻体に加工するようにすると、削り取りが両渦巻体に分散されることにより渦巻体の耐久性が向上するとともに、各渦巻体の伸開線が２段階の変化となり、加工が容易となる。
【００１２】
また、請求項４記載の発明のごとく、第１逃げおよび第２の逃げを、一方の渦巻体にのみ設けた削り取り部で構成すると、他方の渦巻体の伸開線が段階的に変化しないので、加工の面では最も容易となる。
また、第１および第２逃げの形状は、請求項５記載の発明のごとく、第１逃げおよび第２逃げを構成する削り取り部の端部を滑らかな線で繋ぐと、削り取り部の端部エッジへの応力集中がなくなり、渦巻体の耐久性が向上する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した実施の形態について図１から図５に基づいて説明する。尚、本発明に係るスクロール型圧縮機は、両スクロール部材の形状を除いては一般のスクロール型圧縮機と同じであるので、以下の説明においては本発明に係る渦巻体の形状部分を中心に説明する。また、以下の各図面において先に説明した従来のスクロール部材と同一の部分には、同一の符号を付し、その説明を省略または簡略化するものとする。
【００１４】
また、各実施の形態を説明する前に、各実施の形態に共通する本発明の基本的思想について述べる。
先ず、本発明は、従来一般のものと同様、スクロール部材の渦巻体１０、２０の中心側端部において、他の部分に比し渦巻体の受ける応力が大きくなる部分の根元角部５には、他の部分の根元角部より補強された補強部を形成するために、他の部分の根元角部より大きなＲを設けている。
次に、この部分５の壁面のエンドミル加工に際しては、他と異なる歯具を用いることから、加工精度の悪化が避けられないのが現状であり、この加工公差により両渦巻体１０、２０が干渉するのを避けるために、従来のもと同様に加工公差を吸収するための逃げを設けるものである。従って、この逃げを設けること自体は従来と同じである。
【００１５】
次に、この逃げの設け方であるが、本発明の特徴はこの点に現れる。
従来の場合は、先にも説明したように、前記Ｒが施され加工精度の悪くなった部分が、相互に接触すべき渦巻体の一方のみに現れる領域Ｃ1，Ｃ2と、双方に現れる領域Ｂとの二つの領域にわたり、一定寸法の逃げを構成していたが、以下に記載する各実施の形態においては、この二つの領域Ｃ1，Ｃ2とＢとを区別し、適正な寸法の逃げとしている。
即ち、各実施の形態においては、前記Ｒが施され加工精度の悪くなった部分が、相互に接触すべき渦巻体１０，２０の一方のみに現れる領域Ｃ1，Ｃ2には、一方の渦巻体１０または２０の加工公差を吸収できる程度の小さな寸法の第１逃げを構成し、前記Ｒが施され加工精度の悪くなった部分が、相互に接触すべき渦巻体１０、２０の双方に現れる領域Ｂには、両方の渦巻体１０、２０の加工公差を吸収する程度の大きさ（約２倍）の第２逃げを構成することにより、第１逃げにおける過剰な寸法の逃げを無くしたものである。
また、このような第１逃げおよび第２逃げは、一方または両方の渦巻体１０、２０に設けた削り取り部により構成されており、各実施の形態により削り取り部の形成の仕方が異なるが、何れの実施の形態も、渦巻体１０、２０の根元角部５に大きなＲを設けることにより渦巻体１０、２０の耐久性向上を図るとともに、第１逃げおよび第２逃げを適正な寸法とすることにより圧縮機の性能向上を図るものである。
以下各図面に従い、各実施の形態の特徴点を中心に説明する。尚、各図面において、第１逃げを構成する削り取り部４１〜４４、５１、５２、６１、６２、７１、７２、８１、８２、並びに第２逃げを構成する４５、４６、５３、６３、７３、７４、８３は、図面上での理解を容易にするために、それぞれ実際のものよりも誇張して大きく描かれている。
【００１６】
図１は、本発明の第１の実施の形態であって、前記第１逃げおよび第２逃げをそれぞれ両渦巻体１０、２０に設けた例を示す。
図１においては、渦巻体１０、２０の中心側端部において、応力が大きくなるのは、従来のものと同様ａ1〜ｂ1およびａ2〜ｂ2であって、この部分の根元角部には、従来のものと同様、前記図８のように、他に比し大きなＲが形成されている。尚、この点については、後記する各実施の形態においても同様である。
また、本実施の形態においては、第１逃げがＣ1およびＣ2の領域に形成され、第２逃げがＢの領域に形成される。この点については後記する実施の形態においても同様である。
ところで、本実施の形態においては、渦巻体１０の内壁ａ1、ｂ11間およびｂ1，ａ11、並びに渦巻体２０の内壁ａ21，ｂ2間およびｂ21，ａ2間に削り取り代の少ない削り取り部４１、４２、４３および４４が設けられており、これら削り取り部４１、４２、４３および４４により第１逃げが構成されている。
また、渦巻体１０の内壁ｂ11、ｂ1間および渦巻体２０の内壁ｂ2、ｂ21間に削り取り代の多い削り取り部４５、４６が設けられており、これら削り取り部４５、４６により第２逃げが構成されている。
上記形態の渦巻体１０、２０を有するスクロール部材は、アルミニウム合金鋳物により素材が形成され、この素材を切削加工等して製作されるが、渦巻体１０、２０の内壁、内壁の根元角部、内壁の削り取り部４１〜４６および外壁は、エンドミル加工により同時に切削されるのであり、それ以外の部分の切削のときとは歯具を変えて行われる。
これら削り取り部４１〜４６において、加工公差を無視したときの元の伸開線は、この図面における点線となる。従って、この点線と実線との差分が削り取り代となる。
【００１７】
この削り取り代は、対応する削り取り部の削り取り代を合算した値が、加工公差と略同一となるように設定されればよい。本実施の形態においては、渦巻体１０側に設ける削り取り部４１、４２と渦巻体２０側に設ける削り取り部４３、４４とが同一とされ、また、渦巻体１０側に設ける削り取り部４５と渦巻体２０側に設ける削り取り部４６とが同一とされているが、両渦巻体１０、２０の削り取り代を両渦巻体１０、２０にどのように配分して設けてもよく、特に、この実施の形態に拘束されるものではない。また、加工公差は領域Ｂが領域Ｃ1，Ｃ2に対し約２倍となるので、第１逃げにおける削り取り部４１〜４４の削り取り代が第２逃げにおける削り取り部４５、４６の削り取り代の約半分となる。
【００１８】
この実施の形態の場合、両渦巻体１０、２０は、Ｃ1，Ｃ2の領域では前記第１逃げを介在させて最接近または接触しながら、また、Ｂの領域では第２逃げを介在させて最接近または接触しながら円軌道運転を行う。従って、前記Ｃ1，Ｃ2の領域において無駄な逃げが無く、加工公差に対応した必要最小限の逃げが形成されるため、圧縮機の性能が向上する。また、削り取り部は両渦巻体に分散形成されるため、両渦巻体それぞれの削り取り代が少なくなり、従って、渦巻体の壁厚の低下が少なくなり、渦巻体１０、２０の耐久性が向上する。
尚、両渦巻体１０、２０について、第１逃げを構成する削り取り部４１〜４４、および、第２逃げを構成する削り取り部４５、４６で伸開線を段階的に変化させる必要があるため、次に記す第２実施の形態に比較すれば製作が面倒となる。
【００１９】
図２は、第２の実施の形態であって、第１逃げおよび第２逃げを構成する削り取り部の形成態様が異なる。図２において、第１逃げは、渦巻体１０のａ1，ｂ11間に形成された削り取り部５１およびｂ1，ａ11間に形成された削り取り部５２から構成され、渦巻体２０には何らの加工も施されない。尚、この削り取り部５１、５２のそれぞれの削り取り代は、前記削り取り部４１、４３の削り取り代を合算した寸法（または、前記削り取り部４２、４４の削り取り代を合算した寸法）となる。
一方、第２逃げは、渦巻体２０のｂ2，ｂ21間に形成された削り取り部５３から構成され、渦巻体１０側には何らの加工も施されない。尚、この削り取り部５３の削り取り代は、前記削り取り部４５と４６の削り取り代を合算した寸法となる。
【００２０】
この第２の実施の形態の場合、各渦巻体に対しては、同一削り取り代の削り取り部を設けるだけでよいので、前記第１実施の形態の場合に比し、各渦巻体を構成する伸開線の変化が少なくなり、製作が容易となる。
尚、削り取り部を設ける渦巻体を上記と逆にし、対称的にそれぞれの削り取り部を設けてもよい。即ち、第１逃げを構成する削り取り部５１、５２を渦巻体２０側のａ21，ｂ2間およびｂ21，ａ2間に形成し、第２逃げを構成する削り取り部５３を渦巻体１０側のｂ11，ｂ1間に形成しても上記と同様の効果が得られる。
【００２１】
図３は、第３の実施の形態を示すもので、逃げを構成する削り取り部を渦巻体２０側にのみ形成したものである。即ち、第１逃げを構成する削り取り部６１、６２は、渦巻体２０の内壁ａ21、ｂ2間およびｂ21，ａ2間に形成されている。また、この削り取り部６１、６２の削り取り代は、前記第２実施の形態の削り取り部５１、５２と同一である。
第２逃げを構成する削り取り部６３は、渦巻体２０の内壁ｂ2，ｂ21間に形成されている。この削り取り部６３の削り取り代は、前記第２実施の形態の削り取り部５３と同一である。
この実施の形態の場合は、渦巻体２０にのみ削り取り部６１、６２、６３が構成されており、一方の渦巻体１０には全く削り取り部を設ける必要がないので、渦巻体１０の伸開線が単純となり製作が容易となる。
尚、削り取り部を渦巻体２０に設けず渦巻体１０に対称的に設けるごとくしても、上記と同一の効果が得られる。
【００２２】
図４は、第４の実施の形態を示すもので、第１逃げを構成する削り取り部を渦巻体２０側のみに、また、第２逃げを構成する削り取り部を渦巻体１０側と渦巻体２０側とに配分して設けたものである。
図４において、７１、７２は、第１逃げを構成する削り取り部であり、渦巻体２０のａ21，ｂ2間およびｂ21、ａ2間に形成されている。また、その削り取り代は、前記第３実施の形態の削り取り部６１、６２と同一である。
７３、７４は、第２逃げを構成する削り取り部であり、渦巻体２０のｂ2，ｂ21間および渦巻体１０のｂ11，ｂ1間に形成されている。その削り取り代は、前記削り取り部７１、７２と同一である。従って、第１逃げを構成する削り取り部７１、７３と第２逃げを構成する削り取り部７３とは一連に構成される。
従って、この実施の形態の場合は、渦巻体２０の伸開線の形状が単純化され、製作が容易となる。また、第１逃げを構成する削り取り部７１、７２と第２逃げを構成する削り取り部７３との間に段部が形成されないので、渦巻体２０の強度も向上する。また、第２逃げを構成する削り取り部７３、７４の削り取り代が両渦巻体に分散されるので、渦巻体の強度低下も少なくなる。
尚、これら削り取り部の設け方は、渦巻体１０と２０との間で対称的に移し替えても同じ効果が得られる。
【００２３】
図５は、第５の実施の形態を示すもので、第３の実施の形態において、各削り取り部の端部をスムースな曲線で接続したものある。即ち、第１逃げを構成する削り取り部８１、８２は、図３における削り取り部６１、６２に対応し、第２逃げを構成する削り取り部８３は、図３における削り取り部６３に対応している。そして、各削り取り部８１〜８３の端部は小さい曲線８１１、８１２、８２１、８２２により滑らかに接続されている。従って、削り取り部８１〜８３の端部に作用する応力集中が低減され、渦巻体２０の強度が向上する。
尚、これら削り取り部の設け方は、渦巻体１０と２０との間で対称的に移し替えても同じ効果が得られる。
【００２４】
【発明の効果】
請求項１〜５記載の発明によれば、従来のような余分な逃げが回避され、両渦巻体間には合理的な逃げが形成されるので、圧縮機の性能向上が図れる。また、渦巻体の耐久性向上が図れる。
【００２５】
請求項２記載の発明によれば、上記効果に加えて、上記第１逃げ及び第２逃げそれぞれを両渦巻体に設けた削り取り部で構成しているので、各渦巻体に対する削り取り代が小さくなり、渦巻体の耐久性がより向上する。
請求項３記載の発明によれば、第１逃げを一方の渦巻体に加工し、第２逃げを他方の渦巻体に加工しているので、削り取りが両渦巻体に分散されることにより渦巻体の耐久性が向上するとともに、各渦巻体の伸開線が２段階の変化となり、加工が容易となる。
請求項４記載の発明によれば、第１逃げおよび第２逃げを一方の渦巻体にのみ設けたので、他方の渦巻体の伸開線が段階的に変化させる必要がなく、加工がより容易となる。
請求項５記載の発明によれば、第１逃げおよび第２逃げを構成する削り取り部の端部を滑らかな線で繋いだので、削り取り部の端部エッジへの応力集中がなくなり、渦巻体の耐久性がより一層向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る渦巻体の中心側端部の構成略図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る渦巻体の中心側端部の構成略図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係る渦巻体の中心側端部の構成略図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態に係る渦巻体の中心側端部の構成略図である。
【図５】本発明の第５の実施の形態に係る渦巻体の中心側端部の構成略図である。
【図６】従来一般のスクロール型圧縮機におけるスクロール部材の構成略図である。
【図７】図６に示すスクロール部材の中心側端部の斜視図である。
【図８】図７のVIIIーVIII線断面図である。
【図９】従来のスクロール型圧縮機のスクロール部材に係る渦巻体の中心側端部の構成略図である。
【符号の説明】
１…固定スクロール部材、２…可動スクロール部材、３ａ，３ｂ…圧縮室、４…削り取り部、５…根元角部、１０…固定スクロール側渦巻体、２０…可動スクロール側渦巻体、
４１〜４４…第１の実施の形態における第１逃げを構成する削り取り部、４５、４６…第１の実施の形態における第２逃げを構成する削り取り部、
５１、５２…第２の実施の形態における第１逃げを構成する削り取り部、５３…第２の実施の形態における第２逃げを構成する削り取り部、
６１、６２…第３の実施の形態における第１逃げを構成する削り取り部、６３…第３の実施の形態における第２逃げを構成する削り取り部、
７１、７２…第４の実施の形態における第１逃げを構成する削り取り部、７３、７４…第４の実施の形態における第２逃げを構成する削り取り部、
８１、８２…第５の実施の形態における第１逃げを構成する削り取り部、８３…第５の実施の形態における第２逃げを構成する削り取り部、
ａ1，ｂ1…固定スクロール側渦巻体の中心側端部において応力が大きくなる境界点を示す、ａ2，ｂ2…可動スクロール側渦巻体の中心側端部において応力が大きくなる境界点を示す、
Ｌ11，Ｌ12…固定スクロール側の境界点ａ1，ｂ1から引いた法線、Ｌ21，Ｌ22…可動スクロール側の境界点ａ2，ｂ2から引いた法線、
ａ21，ｂ21…法線Ｌ11，Ｌ12が可動スクロール側渦巻体の壁面を横切る点、ａ11，ｂ11…法線Ｌ21，Ｌ22が固定スクロール側渦巻体の壁面を横切る点、
Ｃ1，Ｃ2…一方の渦巻体側のみに大きなＲが付けられている状態で両スクロール部材が接触する領域、Ｂ…両渦巻体に大きなＲが付けられている状態で両スクロール部材が接触する領域、Ｄ…Ｃ1，Ｃ2，Ｂを含む領域。
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用空調装置等に用いられるスクロール型圧縮機に関し、特に、圧縮機の性能向上およびスクロール部材の耐久性向上を目的としたスクロール部材の形状に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のスクロール型圧縮機のスクロール部材は、図６のごとく、一般的に固定スクロール部材１と可動スクロール部材２とから構成されている。固定スクロール部材１および可動スクロール部材２は、略円盤状の板体（便宜上図示省略）と、この板体の一面に形成された渦巻体１０、２０とからなる。固定スクロール部材１と可動スクロール部材２とは互いの渦巻体１０、２０が噛み合うように組合わされている。そして、可動スクロール部材２を固定スクロール部材に接触させながら円軌道運転を行わせることにより、両スクロール部材１、２の間には対をなす圧縮室３１、３２が形成され、また、この圧縮室３１、３２が渦巻体１０、２０の中心部に移動し、この移動に伴い圧縮室３１、３２の容積が減少し、これにより冷媒ガスが圧縮されるように構成されている。
【０００３】
この渦巻体１０、２０を形成する曲線として各種の伸開線が考えられるが、通常は取り扱いの容易な円の伸開線であるインボリュート曲線が用いられている。但し、巻始部分（中心側端部）は、大きな応力が生じるので、この部分の強度を増すため、渦巻体の壁厚を増すとともに先端部が先鋭にならないよう丸みを持たせた形状としている。このため適当な伸開角度位置に伸開変更点を定め、この伸開変更点より外側端よりをインボリュート曲線とし、伸開変更点より中心側端よりを別の曲線としている。
また、スクロール部材１、２は、一般にアルミニウム合金等の鋳物により素材成形され、その後に切削等の機械加工により仕上げが行われるのであり、渦巻体１０、２０の内壁および外壁は、エンドミル加工されていたが、従来のスクロール部材１、２の場合、応力が特に大きくなる中心側端部は、強度を更に向上させるため、他の部分と異なるエンドミルの歯具を用い、図８のごとく、壁面の根元角部５に、他の部分の根元角部よりも補強された補強部として、他の部分よりも大きなＲが付けられていた。
このため、中心側端部の壁面の加工精度は他の部分に比べ悪くなる。従って、この中心側端部については、加工公差により両渦巻体が干渉し、過大な摩耗や接触力が生じる恐れがある。そこで、この干渉を回避するために逃げが設けられていた。また、この逃げとしては、図７のように中心側端部の内壁に削り取り部４が設けられていた。
【０００４】
図９は、第１スクロール部材（例えば、固定スクロール部材）１の渦巻体１０に対して第２スクロール部材（例えば、可動スクロール部材）２の渦巻体２０を公転半径分隔てて配置した状態を示している。
【０００５】
この図９において、渦巻体１０についての壁面上の点ａ1とｂ1との間の伸開角度Ａ1、および渦巻体２０についての壁面上の点ａ2とｂ2との間の伸開角度Ａ2が、渦巻体１０、２０において応力が大きくなる部分である。そして、前述のごとくそれぞれの壁面の根元角部５（図８参照）には、他の部分よりも大きなＲが付けられている。
尚、この図面において、渦巻体１０の点ａ1、ｂ1から法線Ｌ11、Ｌ12を引いて渦巻体２０が交差する点ａ21、ｂ21は、このスクロール部材１、２が運転された場合、点ａ1、ｂ1が理論上それぞれ接触する相手方の点となる。同様に、渦巻体２０のａ2、ｂ2から法線Ｌ21、Ｌ22を引いて渦巻体１０が交差する点ａ11、ｂ11は、このスクロール部材１、２が運転された場合、点ａ2、ｂ2が理論上それぞれ接触する相手方の点となる。このように、この図においては、一方の渦巻体の内壁の任意の点から法線を引くと、この法線が交わる相手方の内壁上の点は、互いの接触が行われる点を表すことになる。
【０００６】
ところで、前記Ａ1，Ａ2の領域においては、上記のように根元角部に他の部分より大きなＲが付けられているので、加工精度が低下する。そこで、この両領域Ａ1，Ａ2を包含するＤの領域において、図９に点線で示すように（あるいは図７に斜視図として示すように），第２スクロール部材２の渦巻体２０の内壁側に逃げとして削り取り部４が設けられていた。尚、この削り取り部４は、図７および図９上では、図面上での理解を容易にするために、実際の寸法よりも誇張して大きく描かれている。
図８は、図９における点線部分までを削り取った後の第１スクロール部材１の渦巻体１０の断面形状を示すもので、この部分の渦巻体２０の壁厚は、点線部分まで削り取られることにより、その分理想的形状からは薄く仕上げられることになり、加工精度の低下に基づく加工公差をこの削り取り部４で逃げている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の圧縮機において、両渦巻体１０、２０相互の接触状態は、前記加工精度の悪い部分、即ち、他の部分の根元角部より補強された補強部として、他に比し大きなＲが付けられた部分が双方の渦巻体に現れる領域、一方の渦巻体に現れる領域、どちらの渦巻体にも現れない領域の３通りに分類される。図９において、Ｂは、前記Ｒが施された加工精度の悪い部分が両渦巻体に現れる領域であり、両渦巻体１０、２０の加工公差が重なって生じる。また、Ｃ1，Ｃ2は、Ｒが施された加工精度の悪い部分が一方の渦巻体１０、２０に現れる領域であって、片方の加工公差に基づく誤差のみが生じる。ところが、逃げを構成する削り取り部４は、これらＢ，Ｃ1，Ｃ2を包含するＤの範囲について、一定の逃げ寸法で構成されていた。このため、一方側の公差のみが現れる領域Ｃ1，Ｃ2では、逃げが過大となり両渦巻体間の隙間が過剰に大きくなるため、圧縮機の性能が低下していた。また、余分な削り取りがあることにより渦巻体の耐久性も劣化する傾向にあった。
【０００８】
本発明は、このような従来技術に存在する問題点に着目してなされたもので、その課題は、スクロール部材を形成する渦巻体の中心側端部における加工公差に対する逃げを適正化することにより、圧縮機の性能向上、スクロール部材の耐久性向上を図ることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１記載の発明では、互いに組み合わされた二つの渦巻体において、応力が大きくなる根元角部には、他の部分の根元角部より補強された補強部が設けられており、一方の渦巻体にのみ前記補強部が施された部分で両渦巻体が接触する領域には第１逃げを、両渦巻体に補強部が施された部分で両渦巻体が接触する領域には、前記第１逃げより大きな逃げを有する第２逃げをそれぞれ設けたことを特徴とする。
ここで、逃げとは、応力が大きくなる中心側端部における根元角部に、他よりも補強された補強部を設けたことにより生ずる加工公差により、両渦巻体が接触点において干渉するのを避けるために、両渦巻体または一方の渦巻体に設ける逃げのことをいう。
【００１０】
このように形成することにより、従来のような余分な逃げが回避され、両渦巻体間には必要最小限の合理的な逃げが形成されるので、圧縮機の性能向上が図れる。また、渦巻体には余分な削り取りが回避されるので、渦巻体の耐久性向上が図れる。
【００１１】
上記第１及び第２逃げは、両渦巻体にどのように分散して設けても、あるいは、一方の渦巻体にのみ設けてるようにしてももよいが、請求項２記載の発明のごとく、それぞれの逃げを両方に設けた削り取り部で構成すると、各渦巻体に対する削り取り代が小さくなるので、渦巻体の耐久性がより向上する。しかし、このように各逃げを両渦巻体に設けた削り取り部で構成すると、各渦巻体の伸開線が３段階に変化し、その形状が複雑になり、加工が繁雑になる。そこで、請求項３記載の発明のごとく、第１逃げを一方の渦巻体に加工し、第２逃げを他方の渦巻体に加工するようにすると、削り取りが両渦巻体に分散されることにより渦巻体の耐久性が向上するとともに、各渦巻体の伸開線が２段階の変化となり、加工が容易となる。
【００１２】
また、請求項４記載の発明のごとく、第１逃げおよび第２の逃げを、一方の渦巻体にのみ設けた削り取り部で構成すると、他方の渦巻体の伸開線が段階的に変化しないので、加工の面では最も容易となる。
また、第１および第２逃げの形状は、請求項５記載の発明のごとく、第１逃げおよび第２逃げを構成する削り取り部の端部を滑らかな線で繋ぐと、削り取り部の端部エッジへの応力集中がなくなり、渦巻体の耐久性が向上する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した実施の形態について図１から図５に基づいて説明する。尚、本発明に係るスクロール型圧縮機は、両スクロール部材の形状を除いては一般のスクロール型圧縮機と同じであるので、以下の説明においては本発明に係る渦巻体の形状部分を中心に説明する。また、以下の各図面において先に説明した従来のスクロール部材と同一の部分には、同一の符号を付し、その説明を省略または簡略化するものとする。
【００１４】
また、各実施の形態を説明する前に、各実施の形態に共通する本発明の基本的思想について述べる。
先ず、本発明は、従来一般のものと同様、スクロール部材の渦巻体１０、２０の中心側端部において、他の部分に比し渦巻体の受ける応力が大きくなる部分の根元角部５には、他の部分の根元角部より補強された補強部を形成するために、他の部分の根元角部より大きなＲを設けている。
次に、この部分５の壁面のエンドミル加工に際しては、他と異なる歯具を用いることから、加工精度の悪化が避けられないのが現状であり、この加工公差により両渦巻体１０、２０が干渉するのを避けるために、従来のもと同様に加工公差を吸収するための逃げを設けるものである。従って、この逃げを設けること自体は従来と同じである。
【００１５】
次に、この逃げの設け方であるが、本発明の特徴はこの点に現れる。
従来の場合は、先にも説明したように、前記Ｒが施され加工精度の悪くなった部分が、相互に接触すべき渦巻体の一方のみに現れる領域Ｃ1，Ｃ2と、双方に現れる領域Ｂとの二つの領域にわたり、一定寸法の逃げを構成していたが、以下に記載する各実施の形態においては、この二つの領域Ｃ1，Ｃ2とＢとを区別し、適正な寸法の逃げとしている。
即ち、各実施の形態においては、前記Ｒが施され加工精度の悪くなった部分が、相互に接触すべき渦巻体１０，２０の一方のみに現れる領域Ｃ1，Ｃ2には、一方の渦巻体１０または２０の加工公差を吸収できる程度の小さな寸法の第１逃げを構成し、前記Ｒが施され加工精度の悪くなった部分が、相互に接触すべき渦巻体１０、２０の双方に現れる領域Ｂには、両方の渦巻体１０、２０の加工公差を吸収する程度の大きさ（約２倍）の第２逃げを構成することにより、第１逃げにおける過剰な寸法の逃げを無くしたものである。
また、このような第１逃げおよび第２逃げは、一方または両方の渦巻体１０、２０に設けた削り取り部により構成されており、各実施の形態により削り取り部の形成の仕方が異なるが、何れの実施の形態も、渦巻体１０、２０の根元角部５に大きなＲを設けることにより渦巻体１０、２０の耐久性向上を図るとともに、第１逃げおよび第２逃げを適正な寸法とすることにより圧縮機の性能向上を図るものである。
以下各図面に従い、各実施の形態の特徴点を中心に説明する。尚、各図面において、第１逃げを構成する削り取り部４１〜４４、５１、５２、６１、６２、７１、７２、８１、８２、並びに第２逃げを構成する４５、４６、５３、６３、７３、７４、８３は、図面上での理解を容易にするために、それぞれ実際のものよりも誇張して大きく描かれている。
【００１６】
図１は、本発明の第１の実施の形態であって、前記第１逃げおよび第２逃げをそれぞれ両渦巻体１０、２０に設けた例を示す。
図１においては、渦巻体１０、２０の中心側端部において、応力が大きくなるのは、従来のものと同様ａ1〜ｂ1およびａ2〜ｂ2であって、この部分の根元角部には、従来のものと同様、前記図８のように、他に比し大きなＲが形成されている。尚、この点については、後記する各実施の形態においても同様である。
また、本実施の形態においては、第１逃げがＣ1およびＣ2の領域に形成され、第２逃げがＢの領域に形成される。この点については後記する実施の形態においても同様である。
ところで、本実施の形態においては、渦巻体１０の内壁ａ1、ｂ11間およびｂ1，ａ11、並びに渦巻体２０の内壁ａ21，ｂ2間およびｂ21，ａ2間に削り取り代の少ない削り取り部４１、４２、４３および４４が設けられており、これら削り取り部４１、４２、４３および４４により第１逃げが構成されている。
また、渦巻体１０の内壁ｂ11、ｂ1間および渦巻体２０の内壁ｂ2、ｂ21間に削り取り代の多い削り取り部４５、４６が設けられており、これら削り取り部４５、４６により第２逃げが構成されている。
上記形態の渦巻体１０、２０を有するスクロール部材は、アルミニウム合金鋳物により素材が形成され、この素材を切削加工等して製作されるが、渦巻体１０、２０の内壁、内壁の根元角部、内壁の削り取り部４１〜４６および外壁は、エンドミル加工により同時に切削されるのであり、それ以外の部分の切削のときとは歯具を変えて行われる。
これら削り取り部４１〜４６において、加工公差を無視したときの元の伸開線は、この図面における点線となる。従って、この点線と実線との差分が削り取り代となる。
【００１７】
この削り取り代は、対応する削り取り部の削り取り代を合算した値が、加工公差と略同一となるように設定されればよい。本実施の形態においては、渦巻体１０側に設ける削り取り部４１、４２と渦巻体２０側に設ける削り取り部４３、４４とが同一とされ、また、渦巻体１０側に設ける削り取り部４５と渦巻体２０側に設ける削り取り部４６とが同一とされているが、両渦巻体１０、２０の削り取り代を両渦巻体１０、２０にどのように配分して設けてもよく、特に、この実施の形態に拘束されるものではない。また、加工公差は領域Ｂが領域Ｃ1，Ｃ2に対し約２倍となるので、第１逃げにおける削り取り部４１〜４４の削り取り代が第２逃げにおける削り取り部４５、４６の削り取り代の約半分となる。
【００１８】
この実施の形態の場合、両渦巻体１０、２０は、Ｃ1，Ｃ2の領域では前記第１逃げを介在させて最接近または接触しながら、また、Ｂの領域では第２逃げを介在させて最接近または接触しながら円軌道運転を行う。従って、前記Ｃ1，Ｃ2の領域において無駄な逃げが無く、加工公差に対応した必要最小限の逃げが形成されるため、圧縮機の性能が向上する。また、削り取り部は両渦巻体に分散形成されるため、両渦巻体それぞれの削り取り代が少なくなり、従って、渦巻体の壁厚の低下が少なくなり、渦巻体１０、２０の耐久性が向上する。
尚、両渦巻体１０、２０について、第１逃げを構成する削り取り部４１〜４４、および、第２逃げを構成する削り取り部４５、４６で伸開線を段階的に変化させる必要があるため、次に記す第２実施の形態に比較すれば製作が面倒となる。
【００１９】
図２は、第２の実施の形態であって、第１逃げおよび第２逃げを構成する削り取り部の形成態様が異なる。図２において、第１逃げは、渦巻体１０のａ1，ｂ11間に形成された削り取り部５１およびｂ1，ａ11間に形成された削り取り部５２から構成され、渦巻体２０には何らの加工も施されない。尚、この削り取り部５１、５２のそれぞれの削り取り代は、前記削り取り部４１、４３の削り取り代を合算した寸法（または、前記削り取り部４２、４４の削り取り代を合算した寸法）となる。
一方、第２逃げは、渦巻体２０のｂ2，ｂ21間に形成された削り取り部５３から構成され、渦巻体１０側には何らの加工も施されない。尚、この削り取り部５３の削り取り代は、前記削り取り部４５と４６の削り取り代を合算した寸法となる。
【００２０】
この第２の実施の形態の場合、各渦巻体に対しては、同一削り取り代の削り取り部を設けるだけでよいので、前記第１実施の形態の場合に比し、各渦巻体を構成する伸開線の変化が少なくなり、製作が容易となる。
尚、削り取り部を設ける渦巻体を上記と逆にし、対称的にそれぞれの削り取り部を設けてもよい。即ち、第１逃げを構成する削り取り部５１、５２を渦巻体２０側のａ21，ｂ2間およびｂ21，ａ2間に形成し、第２逃げを構成する削り取り部５３を渦巻体１０側のｂ11，ｂ1間に形成しても上記と同様の効果が得られる。
【００２１】
図３は、第３の実施の形態を示すもので、逃げを構成する削り取り部を渦巻体２０側にのみ形成したものである。即ち、第１逃げを構成する削り取り部６１、６２は、渦巻体２０の内壁ａ21、ｂ2間およびｂ21，ａ2間に形成されている。また、この削り取り部６１、６２の削り取り代は、前記第２実施の形態の削り取り部５１、５２と同一である。
第２逃げを構成する削り取り部６３は、渦巻体２０の内壁ｂ2，ｂ21間に形成されている。この削り取り部６３の削り取り代は、前記第２実施の形態の削り取り部５３と同一である。
この実施の形態の場合は、渦巻体２０にのみ削り取り部６１、６２、６３が構成されており、一方の渦巻体１０には全く削り取り部を設ける必要がないので、渦巻体１０の伸開線が単純となり製作が容易となる。
尚、削り取り部を渦巻体２０に設けず渦巻体１０に対称的に設けるごとくしても、上記と同一の効果が得られる。
【００２２】
図４は、第４の実施の形態を示すもので、第１逃げを構成する削り取り部を渦巻体２０側のみに、また、第２逃げを構成する削り取り部を渦巻体１０側と渦巻体２０側とに配分して設けたものである。
図４において、７１、７２は、第１逃げを構成する削り取り部であり、渦巻体２０のａ21，ｂ2間およびｂ21、ａ2間に形成されている。また、その削り取り代は、前記第３実施の形態の削り取り部６１、６２と同一である。
７３、７４は、第２逃げを構成する削り取り部であり、渦巻体２０のｂ2，ｂ21間および渦巻体１０のｂ11，ｂ1間に形成されている。その削り取り代は、前記削り取り部７１、７２と同一である。従って、第１逃げを構成する削り取り部７１、７３と第２逃げを構成する削り取り部７３とは一連に構成される。
従って、この実施の形態の場合は、渦巻体２０の伸開線の形状が単純化され、製作が容易となる。また、第１逃げを構成する削り取り部７１、７２と第２逃げを構成する削り取り部７３との間に段部が形成されないので、渦巻体２０の強度も向上する。また、第２逃げを構成する削り取り部７３、７４の削り取り代が両渦巻体に分散されるので、渦巻体の強度低下も少なくなる。
尚、これら削り取り部の設け方は、渦巻体１０と２０との間で対称的に移し替えても同じ効果が得られる。
【００２３】
図５は、第５の実施の形態を示すもので、第３の実施の形態において、各削り取り部の端部をスムースな曲線で接続したものある。即ち、第１逃げを構成する削り取り部８１、８２は、図３における削り取り部６１、６２に対応し、第２逃げを構成する削り取り部８３は、図３における削り取り部６３に対応している。そして、各削り取り部８１〜８３の端部は小さい曲線８１１、８１２、８２１、８２２により滑らかに接続されている。従って、削り取り部８１〜８３の端部に作用する応力集中が低減され、渦巻体２０の強度が向上する。
尚、これら削り取り部の設け方は、渦巻体１０と２０との間で対称的に移し替えても同じ効果が得られる。
【００２４】
【発明の効果】
請求項１〜５記載の発明によれば、従来のような余分な逃げが回避され、両渦巻体間には合理的な逃げが形成されるので、圧縮機の性能向上が図れる。また、渦巻体の耐久性向上が図れる。
【００２５】
請求項２記載の発明によれば、上記効果に加えて、上記第１逃げ及び第２逃げそれぞれを両渦巻体に設けた削り取り部で構成しているので、各渦巻体に対する削り取り代が小さくなり、渦巻体の耐久性がより向上する。
請求項３記載の発明によれば、第１逃げを一方の渦巻体に加工し、第２逃げを他方の渦巻体に加工しているので、削り取りが両渦巻体に分散されることにより渦巻体の耐久性が向上するとともに、各渦巻体の伸開線が２段階の変化となり、加工が容易となる。
請求項４記載の発明によれば、第１逃げおよび第２逃げを一方の渦巻体にのみ設けたので、他方の渦巻体の伸開線が段階的に変化させる必要がなく、加工がより容易となる。
請求項５記載の発明によれば、第１逃げおよび第２逃げを構成する削り取り部の端部を滑らかな線で繋いだので、削り取り部の端部エッジへの応力集中がなくなり、渦巻体の耐久性がより一層向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る渦巻体の中心側端部の構成略図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る渦巻体の中心側端部の構成略図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係る渦巻体の中心側端部の構成略図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態に係る渦巻体の中心側端部の構成略図である。
【図５】本発明の第５の実施の形態に係る渦巻体の中心側端部の構成略図である。
【図６】従来一般のスクロール型圧縮機におけるスクロール部材の構成略図である。
【図７】図６に示すスクロール部材の中心側端部の斜視図である。
【図８】図７のVIIIーVIII線断面図である。
【図９】従来のスクロール型圧縮機のスクロール部材に係る渦巻体の中心側端部の構成略図である。
【符号の説明】
１…固定スクロール部材、２…可動スクロール部材、３ａ，３ｂ…圧縮室、４…削り取り部、５…根元角部、１０…固定スクロール側渦巻体、２０…可動スクロール側渦巻体、
４１〜４４…第１の実施の形態における第１逃げを構成する削り取り部、４５、４６…第１の実施の形態における第２逃げを構成する削り取り部、
５１、５２…第２の実施の形態における第１逃げを構成する削り取り部、５３…第２の実施の形態における第２逃げを構成する削り取り部、
６１、６２…第３の実施の形態における第１逃げを構成する削り取り部、６３…第３の実施の形態における第２逃げを構成する削り取り部、
７１、７２…第４の実施の形態における第１逃げを構成する削り取り部、７３、７４…第４の実施の形態における第２逃げを構成する削り取り部、
８１、８２…第５の実施の形態における第１逃げを構成する削り取り部、８３…第５の実施の形態における第２逃げを構成する削り取り部、
ａ1，ｂ1…固定スクロール側渦巻体の中心側端部において応力が大きくなる境界点を示す、ａ2，ｂ2…可動スクロール側渦巻体の中心側端部において応力が大きくなる境界点を示す、
Ｌ11，Ｌ12…固定スクロール側の境界点ａ1，ｂ1から引いた法線、Ｌ21，Ｌ22…可動スクロール側の境界点ａ2，ｂ2から引いた法線、
ａ21，ｂ21…法線Ｌ11，Ｌ12が可動スクロール側渦巻体の壁面を横切る点、ａ11，ｂ11…法線Ｌ21，Ｌ22が固定スクロール側渦巻体の壁面を横切る点、
Ｃ1，Ｃ2…一方の渦巻体側のみに大きなＲが付けられている状態で両スクロール部材が接触する領域、Ｂ…両渦巻体に大きなＲが付けられている状態で両スクロール部材が接触する領域、Ｄ…Ｃ1，Ｃ2，Ｂを含む領域。
Claims (5)
- 渦巻体を有する二つのスクロール部材が、互いに接触しながら円軌道運転を行うように噛み合わされてなり、両渦巻体の応力が大きくなる中心側端部における根元角部には、他の部分の根元角部より補強された補強部が設けられたスクロール型圧縮機において、一方の渦巻体にのみ前記補強部が施された部分で両渦巻体が接触する領域には第１逃げを、両渦巻体に補強部が施された部分で両渦巻体が接触する領域には、前記第１逃げより大きな逃げを有する第２逃げをそれぞれ設けたことを特徴とするスクロール型圧縮機。
- 請求項１において、第１逃げおよび第２逃げを、それぞれ両渦巻体に形成した削り取り部により構成したことを特徴とするスクロール型圧縮機。
- 請求項１において、第１逃げを一方の渦巻体に形成した削り取り部により構成し、第２逃げを他方の渦巻体に形成した削り取り部により構成したことを特徴とするスクロール型圧縮機。
- 請求項１において、第１逃げおよび第２逃げを、何れか一方の渦巻体にのみ形成した削り取り部により構成したことを特徴とするスクロール型圧縮機。
- 請求項１において、第１逃げおよび第２逃げの端部を段階的とせず連続的に変化する線により形成したことを特徴とするスクロール型圧縮機。
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