JP4126815B2

JP4126815B2 - スクロール型圧縮機

Info

Publication number: JP4126815B2
Application number: JP23079299A
Authority: JP
Inventors: 幸男小川; 敏浩大島; 剛竹本; 伸一渡辺; 公彦佐藤
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1999-08-17
Filing date: 1999-08-17
Publication date: 2008-07-30
Anticipated expiration: 2019-08-17
Also published as: JP2001055989A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スクロール型圧縮機に関するもので、蒸気圧縮式冷凍サイクルの圧縮機に適用して有効である。
【０００２】
【従来の技術】
スクロール型圧縮機は、周知のごとく、渦巻き状の渦巻壁及び渦巻壁が設けられた基盤からなる一対（２個）のスクロールのうち、一方側のスクロール（旋回スクール）を他方側のスクロール（固定スクロール）に対して旋回させることにより、両スクロールによって形成された作動室の体積を拡大縮小させて、冷媒等の流体を吸入圧縮するものである。
【０００３】
このとき、スクロール型圧縮機の作動室は、旋回スクロールの旋回とともに渦巻外方側から渦巻中心側に移動しながらその体積を縮小させていくので、渦巻中心側に位置する作動室の内圧が最も高い。しかも、渦巻壁と基盤との繋ぎ部（渦巻壁の根本部）は、応力が集中し易いので、渦巻中心側の渦巻壁と基盤との繋ぎ部には、その他の部位（繋ぎ部）に比べて亀裂破損等の不具合が発生し易い。
【０００４】
そこで、一般的には、図６に示すように、繋ぎ部１２ａの形状を円弧形状として（Ｒ部を形成して）応力集中を緩和するとともに、渦巻壁１２の先端側のうち繋ぎ部１２ａに対応する角部１２ｂに面取りを施すことにより、渦巻壁１２の先端角部１２ｂと繋ぎ部１２ａとの干渉を防止している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、応力集中を緩和するには、繋ぎ部（Ｒ部）１２ａの曲率半径ｒ（歯底ｒ）をなるべく大きくすることが望ましいが、歯底ｒを大きくすると、これに伴って先端角部１２ｂの面取り長さＬも大きくせざるを得ないので、先端角部１２ｂと繋ぎ部１２ａとの間に生じる隙間δが大きくなってしまい、この隙間δから漏れ出す流体量が大きくなり、スクロール型圧縮機の効率（性能）が低下してしまうという問題が発生する。
【０００６】
この問題に対しては、例えば特開平１０−６８３９２号公報に記載のごとく、渦巻中心側のみにＲ部を形成して、その他の部位にはＲ部形成しない又はＲ部の曲率半径ｒを渦巻中心側に比べて小さくするといった手段が知られているが、この手段では、渦巻壁の部位によって曲率半径が相違するので、スクロールの製造時に、渦巻壁の部位によって加工用工具（ツール、カッター）を組み替える必要がある。したがって、この手段では、スクロールの製造工数（製造時間）が大きくなるので、製造原価低減を図ることが難しい。
【０００７】
また、加工用工具を組み替える度に、加工中のスクロール（ワーク）に対して加工用工具を位置決めする必要があるため、さらに製造工数の増大を招くとともに、位置決め精度バラツキによる製品（スクロール）寸法バラツキを誘発するおそれもある。
【０００８】
本発明は、上記点に鑑み、渦巻中心側における繋ぎ部の亀裂破損、及び圧縮機の効率低下を防止しつつ、製造原価低減を図ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、両渦巻壁（１２２、１３２）と両基盤（１２１、１３１）との繋ぎ部（１２ａ）は円弧形状に形成されているとともに、この繋ぎ部（１２ａ）の曲率半径（ｒ）は、両渦巻壁（１２２、１３２）の渦方向全周に渡って一定であり、
さらに、両渦巻壁（１２２、１３２）の先端側であって、繋ぎ部（１２ａ）に対応する角部（１２ｂ）には、繋ぎ部（１２ａ）と略相似な円弧形状からなる丸み部（１２ｃ）が形成されており、
丸み部（１２ｃ）の曲率半径（Ｒ）は繋ぎ部（１２ａ）の曲率半径（ｒ）より大きいことを特徴とする。
【００１０】
これにより、渦巻中心側から渦巻外周側に渦方向全周に渡って加工用工具を組み替えることなく、１つに加工用工具にて加工することができるので、両スクロール（１２０、１３０）の製造工数低減を図りつつ、加工用工具の組み替え作業に伴う製品（スクロール）寸法バラツキの誘発を未然に防止できる。
【００１１】
また、繋ぎ部（１２ａ）に対応する角部（１２ｂ）には、繋ぎ部（１２ａ）と略相似な円弧形状からなる丸み部（１２ｃ）が形成されているので、繋ぎ部（１２ａ）の曲率半径（ｒ）を大きくしても、角部（１２ｂ）に面取りを施したものに比べて、角部（１２ｂ）と繋ぎ部（１２ａ）との間に生じる隙間（δ）を小さくすることができる。
【００１２】
以上に述べたように、本発明によれば、渦巻中心側における繋ぎ部（１２ａ）の亀裂破損、及びスクロール圧縮機の効率低下を防止しつつ、スクロール型圧縮機の製造原価低減を図ることができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明では、渦巻壁（１２）と基盤（１１）との繋ぎ部（１２ａ）は円弧形状に形成されているとともに、この繋ぎ部（１２ａ）の曲率半径（ｒ）は、渦巻壁（１２）の渦方向全周に渡って一定であり、
さらに、渦巻壁（１２）の先端側であって、繋ぎ部（１２ａ）に対応する角部（１２ｂ）には、繋ぎ部（１２ａ）と略相似な円弧形状からなる丸み部（１２ｃ）が形成されており、
丸み部（１２ｃ）の曲率半径（Ｒ）は繋ぎ部（１２ａ）の曲率半径（ｒ）より大きいことを特徴とする。
【００１４】
これにより、請求項１に記載の発明と同様に、渦巻中心側における繋ぎ部（１２ａ）の亀裂破損、及びスクロール圧縮機の効率低下を防止しつつ、スクロール型圧縮機の製造原価低減を図ることができる。
【００１５】
なお、本発明では、少なくとも、一方側のスクロールの繋ぎ部（１２ａ）の曲率半径（ｒ）が渦巻全周に渡って一定であればよい。
【００１６】
請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載のスクロール型圧縮機において、繋ぎ部（１２ａ）は、円弧部分の長さ（Ｌｏ）がｒπ／２未満となる不完全Ｒ部であることを特徴とする。
また、請求項４に記載の発明のごとく、請求項３に記載のスクロール型圧縮機において、渦巻壁（１２）から繋ぎ部（１２ａ）と基盤（１１）との繋ぎ部（１１ａ）までの寸法（ａ）は、曲率半径（ｒ）の１／２より大きくすることが望ましい。
【００１７】
因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
本実施形態は、本発明に係るスクロール型圧縮機（以下、圧縮機）を車両用冷凍サイクルに適用したものであって、図１は本実施形態に係る圧縮機１００の軸方向断面図である。
【００１９】
図１中、１１１はフロントハウジングであり、１１２はフロントハウジングに対して固定されて、後述する旋回スクロール１３０が旋回可動する空間を構成するシェルである。そして、シェル１１２に一体形成された固定側基盤１２１には、渦巻状の固定側渦巻壁１２２が一体形成されており、この固定側渦巻壁１２２及び固定側基盤１２１により固定スクロール１２０が構成されている。
【００２０】
また、１３１は、固定渦巻壁１２２と噛み合うように接触する渦巻状の旋回側渦巻壁１３２が一体形成された旋回側基盤であり、この旋回側基盤１３１及び旋回側渦巻壁１３２により固定スクロール１２０に対して旋回可動する旋回スクロール１３０が構成されている。なお、以下、両渦巻壁１２２、１３２を総称するするときは渦巻壁１２と表記し、両基盤１２１、１３１を総称するときは基盤１１と表記する。
【００２１】
そして、渦巻壁１２と基盤１１とを繋ぐ繋ぎ部（渦巻壁１２の根本部）１２ａは、図２に示すように、円弧形状に形成されているとともに、この円弧形状の繋ぎ部（Ｒ部）１２ａの曲率半径ｒは、渦巻壁１２の渦巻中心側から渦巻外周側に渦方向全周に渡って一定に形成されている。因みに、渦巻壁１２、基盤１１及び繋ぎ部１２ａは、エンドミル削り等の切削加工にて仕上げられている。
【００２２】
ここで、繋ぎ部１２ａの曲率半径ｒは、渦巻壁１２と基盤１１との繋ぎ部１２ａのうち渦巻中心側で発生する応力の集中を緩和し、繋ぎ部１２ａに亀裂破損等の不具合が発生しない程度の寸法である。
【００２３】
一方、渦巻壁１２の先端側であって、繋ぎ部１２ａに対応する角部１２ｂには、図３に示すように、繋ぎ部１２ａと略相似な円弧形状となるように丸み部１２ｃが形成されており、この丸み部１２ｃも繋ぎ部１２ａと同様に、渦方向全周に渡って一定の曲率半径Ｒで形成されている。なお、丸み部１２ｃの曲率半径Ｒは、繋ぎ部１２ａの曲率半径ｒより大きく（Ｒ＞ｒ）なっている。
【００２４】
また、図１中、１４０は、車両用走行エンジン等の外部駆動源（図示せず）から駆動力を得て旋回スクロール１３０を旋回駆動するシャフトであり、この旋回スクロール１３０は、シャフト１４０の旋回スクロール１３０側端部のうち、その回転中心から偏心した部位に形成された偏心部（クランク部）１４１に軸受１４２を介して連結されている。
【００２５】
因みに、本実施形態では、偏心部１４１と軸受１４２との間には、可動スクール１３０を偏心部１４１に対して微少に変位可能とするブッシング１４３が配設されており、このブッシング１４３を介して旋回スクロール１３０がその遠心力や圧縮反力等によりブッシング１４３の径方向に微少に変位することによって、両渦巻壁１２２、１３２の接触面圧が高められている。
【００２６】
また、１５０はシャフト１４０が回転して旋回スクロール１３０が旋回する際に、旋回スクロール１３０が偏心部１４１周りに回転（自転）することを防止する自転防止機構であり、この自転防止機構１５０は、旋回側基盤１３１及びフロントハウジング１１１に圧入されたピン１５１及び両ピン１５１が挿入されたリング１５２から構成されている。このため、シャフト１４０が回転すると、旋回スクロール１３０はシャフト１４０の回転と共に自転せずに、シャフト１４０周りを旋回（公転）する。
【００２７】
ところで、両渦巻壁１２２、１３２は、図４に示すように、複数箇所にて接触して流体（本実施形態では冷媒）が閉じ込めらる作動室（圧縮室）Ｐを形成しており、渦巻外方側に形成された作動室Ｐは、旋回スクロール１３０の旋回とともに渦巻外方側から渦巻中側に移動しながら、その体積を縮小させて冷媒を圧縮していく。なお、旋回スクロール１３０は、図４（ａ）→図４（ｂ）→図４（ｃ）→図４（ｄ）→図４（ａ）の順に旋回可動する。
【００２８】
また、図１中、１２３は作動室Ｐにて圧縮された流体を吐出する吐出ポートであり、この吐出ポート１２３は、吐出ポート１２３から吐出される流体の脈動を平滑化する吐出室１１３に連通している。そして、吐出室１１３は、固定側基盤１２１（シェル１１２）及びリアハウジング１１４から構成されている。
【００２９】
１２４は吐出室１１３から作動室Ｐに流体が逆流することを防止するリード弁状の吐出弁であり、１２５は吐出弁１２４の最大開度を規制するストッパ（弁止板）である。１４４はシャフト１４０を回転可能に支持する軸受であり、１４５は流体が圧縮機１００外に洩れることを防止するリップシールである。
【００３０】
次に、本実施形態の特徴を述べる。
【００３１】
本実施形態によれば、渦巻壁１２と基盤１１とを繋ぐ繋ぎ部１２ａの曲率半径ｒは、渦巻壁１２の渦巻中心側から渦巻外周側に渦方向全周に渡って一定に形成されているので、渦巻中心側から渦巻外周側に渦方向全周に渡ってエンドミル（加工用工具）を組み替えることなく、１つにエンドミルにて加工することができる。したがって、両スクロール１２０、１３０の製造工数低減を図りつつ、エンドミルの組み替え作業に伴う製品（スクロール）寸法バラツキの誘発を未然に防止できる。
【００３２】
また、渦巻壁１２の先端側であって、繋ぎ部１２ａに対応する角部１２ｂには、繋ぎ部１２ａと略相似な円弧形状となるように丸み部１２ｃが形成されているので、繋ぎ部１２ａの曲率半径ｒを大きくしても、角部１２ｂに面取りを施したものに比べて、角部１２ｂと繋ぎ部１２ａとの間に生じる隙間δを小さくすることができる。
【００３３】
なお、図３の破線は面取りを施した場合を示すものであり、この図からも明らかなように、丸み部１２ｃとすれば、角部１２ｂに面取りを施した場合に比べて、角部１２ｂはの先端側が繋ぎ部１２ａにより近づくので、隙間δを小さくすることができる。
【００３４】
以上に述べたように、本実施形態によれば、渦巻中心側における繋ぎ部１２ａの亀裂破損、及び圧縮機１００の効率低下を防止しつつ、圧縮機１００の製造原価低減を図ることができる。
【００３５】
因みに、角部１２ｂの丸み部１２ｃは、専用工具（専用刃物）にて行うため、丸み部１２ｃを角部１２ｂに設ける作業の工数と、角部１２ｂに面取りを施す作業の工数とは、変わらない。
【００３６】
（第２実施形態）
第１実施形態では、繋ぎ部１２ａは、円弧部分の長さＬｏが曲率半径ｒのπ／２（＝２πｒ／４）倍となる（円弧部分と渦巻壁１２の壁面及び基盤１１とが滑らかに繋がるような）完全なＲ部であったが、本実施形態は、図５に示すように、円弧部分の長さＬｏがｒπ／２未満となるような不完全なＲ部としたものである。
【００３７】
ところで、円弧部分の長さＬｏが過度に小さくなると、曲率半径ｒを大きくしても、実質的な曲率半径ｒが小さくなり、繋ぎ部１２ａに応力集中が発生し易くなる。そこで、本実施形態では、渦巻壁１２から繋ぎ部１２ａと基盤１１との繋ぎ部１１ａまでの寸法ａを曲率半径ｒの１／２より大きくしている。
【００３８】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、両スクロールの繋ぎ部１２ａは、渦巻全周に渡って等しい曲率半径ｒを有するように円弧状に形成されていたが、本発明は、少なくとも、一方側のスクロールの繋ぎ部１２ａの曲率半径ｒが渦巻全周に渡って一定であればよい。
【００３９】
また、本発明に係る圧縮機は、車両用空調装置にその適用が限定されるものではなく、その他のものに適用してもよい。
【００４０】
また、上述の実施形態では、吐出室１１３に冷媒中に混合された潤滑油（冷凍機油）を分離するオイルセパレータ（油分離器）を有していないものであったが、本発明はオイルセパレータを有する圧縮機にも適用することができる。
【００４１】
また、オイルセパレータにて分離された潤滑油を両スクロール１２０、１３０等の摺動部に送る前に、潤滑油中の塵埃を除去するオイルフィルタを設けても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るスクロール型圧縮機の軸方向断面図である。
【図２】渦巻壁の根本部の拡大図である。
【図３】図１のＡ部拡大図である。
【図４】旋回スクロールの作動を示す説明図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係るスクロール型圧縮機における渦巻壁の根本部の拡大図である。
【図６】従来の技術に係るスクロール型圧縮機における渦巻壁の根本部の拡大図である。
【符号の説明】
１１…基盤、１２…渦巻壁、１２ａ…繋ぎ部、１２ｂ…角部、
１２ｃ…丸み部、１２０…固定スクロール、１２１…固定側基盤、
１２２…固定側渦巻部、１３０…旋回スクロール、１３１…旋回側基盤、
１３２…旋回側渦巻部、δ…隙間。

Claims

流体を吸入圧縮するスクロール型圧縮機であって、
ハウジング（１１１、１１２、１１４）と、
前記ハウジング（１１１、１１２、１１４）に対して固定され、渦巻き状の固定側渦巻壁（１２２）、及び前記固定側渦巻壁（１２２）が設けられた固定側基盤（１２１）を有する固定スクロール（１２０）と、
前記固定側渦巻壁（１２２）と噛み合うように接触する旋回側渦巻壁（１３２）、及び前記旋回側渦巻壁（１３２）が設けられた旋回側基盤（１３１）を有し、前記固定スクロール（１２０）に対して旋回しながら流体を吸入圧縮する作動室（Ｐ）を形成する旋回スクロール（１３０）とを備え、
前記両渦巻壁（１２２、１３２）と前記両基盤（１２１、１３１）との繋ぎ部（１２ａ）は円弧形状に形成されているとともに、この繋ぎ部（１２ａ）の曲率半径（ｒ）は、前記両渦巻壁（１２２、１３２）の渦方向全周に渡って一定であり、
さらに、前記両渦巻壁（１２２、１３２）の先端側であって、前記繋ぎ部（１２ａ）に対応する角部（１２ｂ）には、前記繋ぎ部（１２ａ）と略相似な円弧形状からなる丸み部（１２ｃ）が形成されており、
前記丸み部（１２ｃ）の曲率半径（Ｒ）は前記繋ぎ部（１２ａ）の曲率半径（ｒ）より大きいことを特徴とするスクロール型圧縮機。
渦巻き状の渦巻壁（１２）及び前記渦巻壁（１２）が設けられた基盤（１１）を有する一対のスクロール（１２０、１３０）のうち、一方側のスクロール（１３０）を他方側のスクロール（１２０）に対して旋回させることにより、流体を吸入圧縮するスクロール型圧縮機であって、
前記渦巻壁（１２）と前記基盤（１１）との繋ぎ部（１２ａ）は円弧形状に形成されているとともに、この繋ぎ部（１２ａ）の曲率半径（ｒ）は、前記渦巻壁（１２）の渦方向全周に渡って一定であり、
さらに、前記渦巻壁（１２）の先端側であって、前記繋ぎ部（１２ａ）に対応する角部（１２ｂ）には、前記繋ぎ部（１２ａ）と略相似な円弧形状からなる丸み部（１２ｃ）が形成されており、
前記丸み部（１２ｃ）の曲率半径（Ｒ）は前記繋ぎ部（１２ａ）の曲率半径（ｒ）より大きいことを特徴とするスクロール型圧縮機。
前記繋ぎ部（１２ａ）は、円弧部分の長さ（Ｌｏ）がｒπ／２未満となる不完全Ｒ部であることを特徴とする請求項１または２に記載のスクロール型圧縮機。
前記渦巻壁（１２）から前記繋ぎ部（１２ａ）と前記基盤（１１）との繋ぎ部（１１ａ）までの寸法（ａ）は、前記曲率半径（ｒ）の１／２より大きいことを特徴とする請求項３に記載のスクロール型圧縮機。