JP4301713B2 - スクロール圧縮機 - Google Patents
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- F04C18/0269—Details concerning the involute wraps
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気調和装置や冷凍装置等に具備されるスクロール圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スクロール圧縮機は、固定スクロールと旋回スクロールとを渦巻き状の壁体どうしを組み合わせて配置し、固定スクロールに対し旋回スクロールを公転旋回運動させることで壁体間に形成される圧縮室の容積を漸次減少させて該圧縮室内の流体の圧縮を行うものである。
【０００３】
スクロール圧縮機の設計上の圧縮比は、圧縮室の最小容積（壁体どうしのかみ合いが外れて圧縮室が消滅する直前の容積）に対する、圧縮室の最大容積（壁体どうしがかみ合って圧縮室が形成された時点の容積）の比であり、次式（I）で表される。
Ｖi＝｛Ａ(θsuc)・Ｌ｝／｛Ａ(θtop)・Ｌ｝＝Ａ(θsuc)／Ａ(θtop) … （I）
(I)式において、Ａ(θ)は旋回スクロールの旋回角θに応じて容積を変化させる圧縮室の旋回面に平行な断面積を表す関数、θsucは圧縮室が最大容積となるときの旋回スクロールの旋回角、θtopは圧縮室が最小容積となるときの旋回スクロールの旋回角、Ｌは壁体どうしのラップ（重なり）長である。
【０００４】
従来、スクロール圧縮機の圧縮比Ｖiの向上を図るには、両スクロールの壁体の巻き数を増やして最大容積時の圧縮室の断面積Ａ(θ)を大きくする手法が採られてきた。しかしながら、壁体の巻き数を増やす従来の手法ではスクロールの外形が拡大して圧縮機自体が大型化するため、大きさの制限が厳しい自動車用等の空気調和装置には採用し難いという問題点があった。
【０００５】
上記の問題点を解決すべく、特公昭60-17956号には、固定スクロール、旋回スクロールともに壁体の渦巻き状の上縁を中心側が低く外周端側が高い段付き形状とし、さらにこの上縁の段付き形状に対応して、両スクロールともに端板の側面を中心側が高く外周端側が低い段付き形状としたスクロール圧縮機が提案されている。
【０００６】
上記スクロール圧縮機において、最大容積時の圧縮室のラップ長をＬｌ、最小容積時の圧縮室のラップ長をＬｓとすると、設計上の圧縮比Ｖi’は次式（II）で表される。
Ｖi’＝｛Ａ(θsuc)・Ｌｌ｝／｛Ａ(θtop)・Ｌｓ｝ … （II）
(II)式においては、最大容積時の圧縮室のラップ長Ｌｌが最小容積時の圧縮室のラップ長Ｌｓよりも大きく、Ｌｌ／Ｌｓ＞１となるから、壁体の巻き数を増やさなくても、設計上の圧縮比を向上させることが可能である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようにスクロールに段付き形状を採用したスクロール圧縮機においては、壁体の低位の上縁と高位の上縁とを繋ぐ連結縁が、端板の底の深い底面と底の浅い底面とを繋ぐ連結壁面に摺接する際の気密性を如何に保つかが問題となる。
【０００８】
例えば、特公昭60-17956号では、連結縁にあたる部分の形状を渦巻き状の壁の両側面に滑らかに連続する半径ｔ／２の半円状に形成し、連結壁面にあたる部分の形状を隣り合う壁の中間点を中心として半径ｒO＋(ｔ／２)（ｒO；旋回スクロールの旋回半径）の半円を描くように形成すると記載されている。
【０００９】
しかしながら、上記のように連結縁を壁の両側面に滑らかに連続する半円状に形成するには非常に高い加工技術を要することが知られており、このため加工コストが大幅に膨らみ、量産化を阻む要因となる。
【００１０】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、固定スクロール、旋回スクロール間の気密性を確保しながらも、連結縁の加工性を高めてコストの削減を図ることを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための手段として、次のような構成のスクロール圧縮機を採用する。すなわち請求項１記載のスクロール圧縮機は、端板の一側面に立設された渦巻き状の壁体を有し、定位置に固定された固定スクロールと、端板の一側面に立設された渦巻き状の壁体を有し、前記各壁体どうしをかみ合わせて自転を阻止されつつ公転旋回運動可能に支持された旋回スクロールとを備え、前記各壁体の上縁は、複数の部位に分割されかつ該部位の高さが渦方向の中心側で低く外周端側で高くなる段付き形状とされ、同じく前記各端板の一側面は、前記各部位に対応し、その高さが渦方向の中心側で高く外周端側で低くなる複数の部位を有する段付き形状とされたスクロール圧縮機において、前記各端板の一側面のうち隣り合う前記部位どうしを繋ぐ連結壁面の形状が、前記各上縁のうち隣り合う前記部位どうしを繋ぐ連結縁の旋回軌跡が描く包絡線により決定され、前記連結壁面が２つの円弧の一端どうしを直線で滑らかに結んだ略円弧状に形成され、前記連結縁が前記壁体の渦方向に交する平面により形成されていることを特徴とする。
【００１２】
このスクロール圧縮機においては、連結壁面の形状を、連結縁の公転旋回運動時における旋回軌跡が描く包絡線により決定する。すなわち、連結縁を公転旋回面と平行に平面視し、旋回半径を半径とする円の中心を連結縁に沿って移動させたとき、移動した円の軌跡のアウトラインが連結壁面の公転旋回面に現れる形状となる。これにより、連結縁が如何なる形状であっても連結壁面との気密性を確保することができる。そこで、連結縁に比較的単純な形状を採用すれば加工性が向上する。
【００１４】
また、このスクロール圧縮機においては、連結縁を壁体の渦方向に交する平面により形成することにより、例えば連結縁を切削加工する場合において加工性が格段に向上する。
【００１５】
請求項２記載のスクロール圧縮機は、請求項１記載のスクロール圧縮機において、前記平面と前記壁体の側面との間が面取りされていることを特徴とする。
【００１６】
このスクロール圧縮機においては、平面と壁体の側面との間を面取りすることにより、壁体の連結縁周辺おける強度が確保されるとともに、加工精度の向上が図れる。
【００１７】
請求項３記載のスクロール圧縮機は、請求項１または２記載のスクロール圧縮機において、前記連結縁と前記連結壁面との間に微小な隙間が設けられることを特徴とする。
【００１８】
スクロール圧縮機を駆動すると、スクロール自体の熱膨張により接触圧が変化することがある。そこでこのスクロール圧縮機においては、連結縁と連結壁面との間にあらかじめ微小な隙間を設けておくことにより、両スクロールが熱膨張しても接触圧が必要以上に高くなったりせず、安定した駆動が実現される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明に係るスクロール圧縮機の第１の実施形態を図１ないし図９に示して説明する。
図１は本発明に係るスクロール圧縮機の全体構成を示す断面図である。図において符号１１はハウジングを示しており、このハウジング１１は、カップ状に形成されたハウジング本体１１ａと、ハウジング本体１１ａの開口端側に固定された蓋板１１ｂとで構成されている。
【００２０】
ハウジング１１の内部には、固定スクロール１２および旋回スクロール１３からなるスクロール圧縮機構が配設されている。固定スクロール１２は端板１２ａの一側面に渦巻き状の壁体１２ｂが立設された構成となっている。旋回スクロール１３は、固定スクロール１２と同様に端板１３ａの一側面に渦巻き状の壁体１３ｂが立設された構成となっており、特に壁体１３ｂは固定スクロール１２側の壁体１２ｂと同一形状をなしている。また、壁体１２ｂ，１３ｂの上縁には後述する圧縮室Ｃの気密性を高めるためのチップシール２７，２８が配設されている（チップシール２７，２８については後述する）。
【００２１】
固定スクロール１２はボルト１４によってハウジング本体１１ａに締結されている。旋回スクロール１３は固定スクロール１２に対して相互に公転旋回半径だけ偏心しかつ１８０゜だけ位相をずらした状態で、壁体１２ｂ，１３ｂどうしをかみ合わせて組み付けられており、蓋板１１ｂと端板１３ａとの間に設けられた自転阻止機構１５によって自転を阻止されつつ公転旋回運動可能に支持されている。
【００２２】
蓋板１１ｂにはクランク１６ａを備える回転軸１６が貫通され、ベアリング１７ａ，１７ｂを介して蓋板１１ｂに回転自在に支持されている。
【００２３】
旋回スクロール１３側の端板１３ａの他端面の中央にはボス１８が突設されている。ボス１８にはクランク１６ａの偏心部１６ｂが軸受１９およびドライブブッシュ２０を介して回動自在に収容されており、旋回スクロール１３は回転軸１６を回転させることによって公転旋回運動するようになっている。回転軸１６には、旋回スクロール１３に与えられたアンバランス量を打ち消すバランスウェイト２１が取り付けられている。
【００２４】
また、ハウジング１１の内部には、固定スクロール１２の周囲に吸入室２２が形成され、さらにハウジング本体１１ａの内底面と端板１２ａの他側面とに区画されて吐出キャビティ２３が形成されている。
【００２５】
ハウジング本体１１ａには吸入室２２に向けて低圧の流体を導く吸入ポート２４が設けられ、固定スクロール１２側の端板１２ａの中央には容積を漸次減少させながら中心に移動してきた圧縮室Ｃから吐出キャビティ２３に向けて高圧の流体を導く吐出ポート２５が設けられている。端板１２ａの他側面中央には、所定の大きさ以上の圧力が作用した場合にのみ吐出ポート２５を開く吐出弁２６が設けられている。
【００２６】
図２は固定スクロール１２、旋回スクロール１３それぞれの斜視図である。
固定スクロール１２側の壁体１２ｂは、その渦巻き状の上縁が２つの部位に分割され、かつ渦の中心側で低く外周端側で高い段付き形状となっている。旋回スクロール１３側の壁体１３ｂも壁体１２ｂと同様に、渦巻き状の上縁が２つの部位に分割され、かつ渦方向の中心側で低く外周端側で高い段付き形状となっている。
【００２７】
また、固定スクロール１２側の端板１２ａは、壁体１３ｂの上縁の各部位に対応し、一側面の高さが渦の中心で高く外周端で低くなる２つの部位を有する段付き形状となっている。旋回スクロール１３側の端板１３ａも端板１２ａと同様に、一側面の高さが渦方向の中心で高く外周端で低くなる２つの部位を有する段付き形状となっている。
【００２８】
壁体１２ｂの上縁は、中心寄りに設けられた低位の上縁１２ｃと外周端寄りに設けられた高位の上縁１２ｄの２つの部位に分けられ、隣り合う上縁１２ｃ，１２ｄ間には、両者を繋いで旋回面に垂直な連結縁１２ｅが存在している。壁体１３ｂの上縁も壁体１２ｂと同様に、中心寄りに設けられた低位の上縁１３ｃと外周端寄りに設けられた高位の上縁１３ｄの２つの部位に分けられ、隣り合う上縁１３ｃ，１３ｄ間には、両者を繋いで旋回面に垂直な連結縁１３ｅとが存在している。
【００２９】
また、端板１２ａの底面は、中心寄りに設けられた底の浅い底面１２ｆと外周端寄りに設けられた底の深い底面１２ｇの２つの部位に分けられ、隣り合う底面１２ｆ，１２ｇ間には、両者を繋いで垂直に切り立つ連結壁面１２ｈが存在している。端板１３ａの底面も端板１２ａと同様に、中心寄りに設けられた底の浅い底面１３ｆと外周端寄りに設けられた底の深い底面１３ｇの２つの部位に分けられ、隣り合う底面１３ｆ，１３ｇ間には、両者を繋いで垂直に切り立つ連結壁面１３ｈとが存在している。
【００３０】
連結縁１２ｅは、図３に示すように、壁体１２ｂを旋回スクロール１３の方向から見ると壁体１２ｂに直行する平面をなしており、さらに壁体１２ｂの内外両側面との間の角は面取りされてコーナ面Ｑが形成されている。
【００３１】
また、連結壁面１２ｈは、旋回スクロールの旋回に伴って連結縁１３ｅの旋回軌跡が描く包絡線により決定されており、端板１２ａを旋回軸方向から見ると２つの円弧の一端どうしを直線で滑らかに結んだ略円弧状をなしている。連結壁面１３ｈも連結壁面１２ｈと同様に、連結縁１２ｅの旋回軌跡が描く包絡線により決定された略円弧状をなしている。
【００３２】
壁体１２ｂにおいて上縁１２ｄと連結縁１２ｅとが突き合う部分には、図４に示すようにリブ１２ｉが設けられている。リブ１２ｉは、応力集中を避けるため上縁１２ｄと連結縁１２ｅとに滑らかに連続する凹曲面をなして壁体１２ｂと一体に形成されている。壁体１３ｂにおいて上縁１３ｄ，１３ｅが突き合う部分にも、同様の理由で同形状のリブ１３ｉが設けられている。
【００３３】
端板１２ａにおいて底面１２ｇと連結壁面１２ｈとが突き合う部分にも、肉盛りしたようにリブ１２ｊが設けられている。リブ１２ｊは、応力集中を避けるため底面１２ｇと連結壁面１２ｈとに滑らかに連続する凹曲面をなして壁体１２ｂと一体に形成されている。端板１３ａにおいて底面１３ｇと連結壁面１３ｈとが突き合う部分にも、同様の理由で同形状のリブ１３ｊが設けられている。
【００３４】
壁体１２ｂにおいて上縁１２ｃと，１２ｅが突き合う部分、および壁体１３ｂにおいて上縁１３ｃ，１３ｅが突き合う部分は、組み付け時にリブ１３ｊ，１２ｊとの干渉を避けるためにそれぞれ面取りされている。
【００３５】
さらに、壁体１２ｂの各上縁１２ｃ，１２ｄにはチップシール２７ｃ，２７ｄが、連結縁１２ｅにはチップシール（シール部材）２７ｅがそれぞれ配設されている。これと同様に壁部１３の各上縁１３ｃ，１３ｄにはチップシール２８ｃ，２８ｄが、連結縁１３ｅにはチップシール（シール部材）２８ｅがそれぞれ配設されている。
【００３６】
チップシール２７ｃ，２７ｄはいずれも渦巻き状をなし、上縁１２ｃ，１２ｄに渦方向に沿って形成された溝１２ｋ，１２ｌに嵌合されており、圧縮機の運転時には溝１２ｋ，１２ｌに導入される高圧の流体により背圧を受け、底面１３ｆ，１３ｇに押し当てられてシールとしての機能を発揮するようになっている。
【００３７】
チップシール２８ｃ，２８ｄも渦巻き状をなし、上縁１３ｃ，１３ｄに渦方向に沿って形成された溝１３ｋ，１３ｌに嵌合されており、圧縮機の運転時には溝１３ｋ，１３ｌに導入される高圧の流体により背圧を受け、底面１２ｆ，１２ｇに押し当てられてシールとしての機能を発揮するようになっている。
【００３８】
チップシール２７ｅは棒状をなし、連結縁１２ｅに沿って形成された溝１２ｍに嵌合されるとともに溝１２ｍからの離脱を防止する構造を採用されており、圧縮機の運転時には後述するように図示しない付勢手段によって連結壁面１３ｈに押し当てられてシールとしての機能を発揮する。チップシール２８ｅも、チップシール２７ｅと同様に連結縁１３ｅに沿って形成された溝１３ｍに嵌合されるとともに溝１３ｍからの離脱を防止する構造を採用されており、圧縮機の運転時には図示しない付勢手段によって連結壁面１２ｈに押し当てられてシールとしての機能を発揮する。
【００３９】
固定スクロール１２に旋回スクロール１３を組み付けると、低位の上縁１３ｄが底の浅い底面１２ｆに当接し、高位の上縁１３ｅが底の深い底面１２ｇに当接する。同時に、低位の上縁１２ｄが底の浅い底面１３ｆに当接し、高位の上縁１２ｅが底の深い底面１３ｇに当接する。これにより、両スクロール間には向かい合う端板１２ａ，１３ａと壁体１２ｂ，１３ｂとに区画されて圧縮室Ｃが形成される（図５〜図８参照）。
【００４０】
また、連結縁１２ｅと連結壁面１３ｈとの間、および連結縁１３ｅと連結壁面１２ｈとの間には、駆動時における両スクロールの熱膨張を考慮して、微小な隙間が設けられる。
【００４１】
圧縮室Ｃは旋回スクロール１３の公転旋回運動に伴い外周端から中心に向けて移動するが、連結縁１２ｅは、壁体１２ｂ，１３ｂの当接点が連結縁１２ｅよりも外周端寄りに存在する間は壁体１２を挟んで隣接する圧縮室Ｃ（一方は密閉状態にない）間で流体の漏れが生じないように連結壁面１３ｈに摺接し、壁体１２ｂ，１３ｂの当接点が連結縁１２ｅよりも外周端寄りに存在しない間は壁体１２を挟んで隣接する圧縮室Ｃ（共に密閉状態にある）間で均圧を図るべく連結壁面１３ｈには摺接しないようになっている。
【００４２】
連結縁１３ｅも同様に、壁体１２ｂ，１３ｂの当接点が連結縁１３ｅよりも外周端寄りに存在する間は壁体１３を挟んで隣接する圧縮室Ｃ（一方は密閉状態にない）間で流体の漏れが生じないように連結壁面１２ｈに摺接し、壁体１２ｂ，１３ｂの当接点が連結縁１３ｅよりも外周端寄りに存在しない間は壁体１３を挟んで隣接する圧縮室Ｃ（共に密閉状態にある）間で均圧を図るべく連結壁面１２ｈには摺接しないようになっている。なお、連結縁１２ｅと連結壁面１３ｈ、および連結縁１３ｅと連結壁面１２ｈの摺接は、旋回スクロール１３が１／２回転する間で同期して起こる。
【００４３】
上記のように構成されたスクロール圧縮機の駆動時における流体圧縮の過程を図５ないし図８に示して順に説明する。
【００４４】
図５に示す状態では、壁体１２ｂの外周端が壁体１３ｂの外側面に当接するとともに、壁体１３ｂの外周端が壁体１２ｂの外側面に当接し、端板１２ａ，１３ａ、壁体１２ｂ，１３ｂ間に流体が封入され、スクロール圧縮機構の中心を挟んで正対した位置に、最大容積の圧縮室Ｃが２つ形成される。この時点では、連結縁１２ｅと連結壁面１３ｈ、連結縁１３ｅと連結壁面１２ｈは摺接しているが、直後に解消される。
【００４５】
図５の状態から旋回スクロール１３がπ／２だけ旋回し図６に示す状態に至る過程では、圧縮室Ｃが密閉状態を保ちながら中心に向けて進行し、漸次容積を減少させて流体を圧縮し、圧縮室Ｃに先行する圧縮室Ｃ0も密閉状態を保ちながら中心に向けて進行し、漸次容積を減少させて引き続き流体を圧縮する。この過程では、連結縁１２ｅと連結壁面１３ｈ、連結縁１３ｅと連結壁面１２ｈそれぞれの摺接が解消されており、壁体１３を挟んで隣接する２つの圧縮室Ｃが連通状態となって均圧される。
【００４６】
図６の状態から旋回スクロール１３がπ／２だけ旋回し図７に示す状態に至る過程では、圧縮室Ｃが密閉状態を保ちながら中心に向けて進行し、漸次容積を減少させてさらに流体を圧縮し、圧縮室Ｃに先行する圧縮室Ｃ0も密閉状態を保ちながら中心に向けて進行し、漸次容積を減少させて引き続き流体を圧縮する。この過程でも、連結縁１２ｅと連結壁面１３ｈ、連結縁１３ｅと連結壁面１２ｈそれぞれの摺接は解消されており、隣接する２つの圧縮室Ｃ間の均圧は継続される。
【００４７】
図７に示す状態では、外周端に近い壁体１２ｂの内側面とその内方に位置する壁体１３ｂの外側面との間には後に圧縮室となる空間ｃが形成され、同じく外周端に近い壁体１３ｂの内側面とその内方に位置する壁体１２ｂの外側面との間にも後に圧縮室となる空間ｃが形成され、空間ｃには吸入室２２から低圧の流体が流入する。この時点で、連結縁１２ｅは連結壁面１３ｈに、連結縁１３ｅは連結壁面１２ｈにそれぞれに摺接を開始し、空間ｃに先行する圧縮室Ｃの密閉状態を保つようになる。
【００４８】
図７の状態から旋回スクロール１３がπ／２だけ旋回し図８に示す状態に至る過程では、空間ｃが大きさを拡大しながらスクロール圧縮機構の中心に向けて進行し、空間ｃに先行する圧縮室Ｃも密閉状態を保ちながら中心に向けて進行し、漸次容積を減少させて流体を圧縮する。この過程では、連結縁１２ｅと連結壁面１３ｈ、連結縁１３ｅと連結壁面１２ｈそれぞれの摺接が継続されており、空間ｃとの間を封止して圧縮室Ｃの密閉状態が保たれる。
【００４９】
図８の状態から旋回スクロール１３がさらにπ／２だけ旋回し再び図５に示す状態に至る過程では、空間ｃがさらに大きさを拡大しながらスクロール圧縮機構の中心に向けて進行し、空間ｃに先行する圧縮室Ｃも密閉状態を保ちながら中心に向けて進行し、漸次容積を減少させて流体を圧縮し、最終的に最小容積となる。この過程でも、連結縁１２ｅと連結壁面１３ｈ、連結縁１３ｅと連結壁面１２ｈそれぞれの摺接は継続されており、空間ｃとの間を封止して圧縮室Ｃの密閉状態が保たれる。
【００５０】
最大容積から最小容積（吐出弁２６開放時の容積）に至る圧縮室Ｃの大きさの変遷は、図５における圧縮室Ｃ→図６における圧縮室Ｃ→図７における圧縮室Ｃ→図８における圧縮室Ｃと見なせる。ここで、それぞれの状態における圧縮室を展開した形状を図９に示す。
【００５１】
最大容積となる（ａ）の状態では、圧縮室は旋回軸方向の幅が途中で狭くなる異形の短冊状をなし、その幅はスクロール圧縮機構の外周端側では底面１２ｇから上縁１２ｄまでの壁体１２ｂの高さ（もしくは底面１３ｇから上縁１３ｄまでの壁体１３ｂの高さ）にほぼ等しいラップ長Ｌｌとなり、中心側では底面１２ｆから上縁１２ｃまでの高さ（もしくは底面１３ｆから上縁１３ｃまでの壁体１３ｂの高さ）にほぼ等しいラップ長Ｌｓ（＜Ｌｌ）となる。
【００５２】
（ｂ）の状態では、圧縮室は（ａ）の状態と同じく幅が途中で狭くなる異形の短冊状をなすが、（ａ）の状態と比較して旋回方向の長さが短くなるとともに、ラップ長Ｌｌの部分が短く、ラップ長Ｌｓの部分が長くなる。
【００５３】
（ｃ）の状態では、圧縮室は中心側に移動することで旋回方向の長さがさらに短くなる。しかもラップ長Ｌｌの部分が消滅してしまい、幅が均一（ラップ長Ｌｓ）な短冊状となる。
【００５４】
最小容積となる（ｄ）の状態では、圧縮室は（ｃ）の状態と同じく幅が均一な短冊状をなすが、（ｃ）の状態と比較して旋回方向の長さが短くなる。この後は吐出弁２６が開放して流体が吐出される。
【００５５】
上記スクロール圧縮機においては、圧縮室の容積変化が、従来のように旋回面に平行な断面積の減少のみによって引き起こされるのではなく、図７に示したように旋回軸方向の幅の減少と断面積の減少とによって相乗的に引き起こされる。
【００５６】
したがって、壁体１２ｂ，１３ｂを段付き形状とし、スクロール圧縮機構の外周端寄りと中心寄りとで壁体１２ｂ，１３ｂのラップ長を変化させ、圧縮室Ｃの最大容積を大きくしたり最小容積を小さくしたりすることで、壁体１２ｂ，１３ｂどうしのラップ長が一定である従来のスクロール圧縮機に比べて圧縮比を向上させることができる。
【００５７】
上記スクロール圧縮機においては、連結縁１２ｅ，１３ｅを図３に示すような形状としたことにより、切削加工する場合においてその加工性が格段に向上する。連結縁１２ｅ，１３ｅは従来のような半円状ではなく、３つの平面により形成されているので、旋盤を使って切削加工を行う場合も単純な平面切削の工程を繰り返すだけで加工できるのである。しかも、連結縁１２ｅ，１３ｅにはコーナ面Ｑを形成したことから、壁体１２ｂ，１３ｂの連結縁１２ｅ，１３ｅ周辺の強度を確保するとともに、加工精度の向上が図れる。
【００５８】
また、上記スクロール圧縮機においては、組み付け後の連結縁１２ｅと連結壁面１３ｈとの間、および連結縁１３ｅと連結壁面１２ｈとの間に微小な隙間を設けておくことにより、固定スクロール１２、旋回スクロール１３が熱膨張しても両スクロール間の接触圧が必要以上に高くなることがない。これにより、スクロール圧縮機の安定した駆動が実現できる。
【００５９】
ところで、本実施形態においては連結縁１２ｅ，１３ｅを図３のように形成し、特に壁体との間の角にはコーナ面Ｑを設けたが、例えばコーナ面ではなく図１０（ａ）のように隣り合う両平面に滑らかに連続するラウンド面Ｒを採用しても構わないし、コーナ面を設けずに図１０（ｂ）のようにスクエアな形状としても構わない。
【００６０】
なお、上記各実施形態においては連結縁１２ｅ，１３ｅが旋回スクロール１３の旋回面に垂直に形成され、これに対応して連結壁面１２ｈ，１３ｈも旋回面に垂直に形成されているが、連結縁１２ｅ，１３ｅ、連結壁面１２ｈ，１３ｈは互いの対応関係を守っていれば旋回面に垂直である必要はなく、例えば旋回面に対して傾斜するように形成しても構わない。
【００６１】
また、上記各実施形態においては固定スクロール１２、旋回スクロール１３とともに１つの段差を有する段付き形状を採用したが、本発明に係るスクロール圧縮機は段差を複数有するものについても実施可能である。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る請求項１記載のスクロール圧縮機によれば、連結壁面の形状を、連結縁の公転旋回運動時における旋回軌跡が描く包絡線により決定することにより、連結縁が如何なる形状であっても連結壁面との気密性を確保することができる。そこで、連結縁に比較的単純な形状を採用すれば、加工性が向上してコストの削減が図れる。
【００６３】
また、連結縁を壁体の渦方向に交する平面により形成することにより、例えば連結縁を切削加工する場合において加工性が格段に向上するので、加工コストの削減を図ることができる。
【００６４】
請求項２記載のスクロール圧縮機によれば、平面と壁体の側面との間を面取りすることにより、壁体の連結縁周辺おける強度を確保するとともに、加工精度の向上が図れる。
【００６５】
請求項３記載のスクロール圧縮機によれば、連結縁と連結壁面との間にあらかじめ微小な隙間を設けておくことにより、両スクロールが熱膨張しても接触圧が必要以上に高くなったりしないので、安定した駆動を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るスクロール圧縮機の実施形態を示す側断面図である。
【図２】 固定スクロール、旋回スクロールそれぞれの斜視図である。
【図３】 連結縁ならびに連結壁面を旋回軸方向から見た平面図である。
【図４】 上縁と連結縁との間に設けられるリブ、および底面と連結壁面との間に設けられるリブを示す側断面図である。
【図５】 スクロール圧縮機の駆動時における流体圧縮の過程を示す状態説明図である。
【図６】 同じく、スクロール圧縮機の駆動時における流体圧縮の過程を示す状態説明図である。
【図７】 同じく、スクロール圧縮機の駆動時における流体圧縮の過程を示す状態説明図である。
【図８】 同じく、スクロール圧縮機の駆動時における流体圧縮の過程を示す状態説明図である。
【図９】 最大容積から最小容積に至る圧縮室の大きさの変遷を示す状態説明図である。
【図１０】 本発明に係るスクロール圧縮機の他の実施形態を示す図であって、連結縁ならびに連結壁面を旋回軸方向から見た平面図である。
【符号の説明】
１２ 固定スクロール
１２ａ 端板
１２ｂ 壁体
１２ｃ，１２ｄ 上縁
１２ｅ 連結縁
１２ｆ 底面
１２ｈ 連結壁面
１３ 旋回スクロール
１３ａ 端板
１３ｂ 壁体
１３ｃ，１３ｄ 上縁
１３ｅ 連結縁
１３ｆ 底面
１３ｈ 連結壁面
２７ｅ，２８ｅ チップシール
Ｑ コーナ面
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気調和装置や冷凍装置等に具備されるスクロール圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スクロール圧縮機は、固定スクロールと旋回スクロールとを渦巻き状の壁体どうしを組み合わせて配置し、固定スクロールに対し旋回スクロールを公転旋回運動させることで壁体間に形成される圧縮室の容積を漸次減少させて該圧縮室内の流体の圧縮を行うものである。
【０００３】
スクロール圧縮機の設計上の圧縮比は、圧縮室の最小容積（壁体どうしのかみ合いが外れて圧縮室が消滅する直前の容積）に対する、圧縮室の最大容積（壁体どうしがかみ合って圧縮室が形成された時点の容積）の比であり、次式（I）で表される。
Ｖi＝｛Ａ(θsuc)・Ｌ｝／｛Ａ(θtop)・Ｌ｝＝Ａ(θsuc)／Ａ(θtop) … （I）
(I)式において、Ａ(θ)は旋回スクロールの旋回角θに応じて容積を変化させる圧縮室の旋回面に平行な断面積を表す関数、θsucは圧縮室が最大容積となるときの旋回スクロールの旋回角、θtopは圧縮室が最小容積となるときの旋回スクロールの旋回角、Ｌは壁体どうしのラップ（重なり）長である。
【０００４】
従来、スクロール圧縮機の圧縮比Ｖiの向上を図るには、両スクロールの壁体の巻き数を増やして最大容積時の圧縮室の断面積Ａ(θ)を大きくする手法が採られてきた。しかしながら、壁体の巻き数を増やす従来の手法ではスクロールの外形が拡大して圧縮機自体が大型化するため、大きさの制限が厳しい自動車用等の空気調和装置には採用し難いという問題点があった。
【０００５】
上記の問題点を解決すべく、特公昭60-17956号には、固定スクロール、旋回スクロールともに壁体の渦巻き状の上縁を中心側が低く外周端側が高い段付き形状とし、さらにこの上縁の段付き形状に対応して、両スクロールともに端板の側面を中心側が高く外周端側が低い段付き形状としたスクロール圧縮機が提案されている。
【０００６】
上記スクロール圧縮機において、最大容積時の圧縮室のラップ長をＬｌ、最小容積時の圧縮室のラップ長をＬｓとすると、設計上の圧縮比Ｖi’は次式（II）で表される。
Ｖi’＝｛Ａ(θsuc)・Ｌｌ｝／｛Ａ(θtop)・Ｌｓ｝ … （II）
(II)式においては、最大容積時の圧縮室のラップ長Ｌｌが最小容積時の圧縮室のラップ長Ｌｓよりも大きく、Ｌｌ／Ｌｓ＞１となるから、壁体の巻き数を増やさなくても、設計上の圧縮比を向上させることが可能である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようにスクロールに段付き形状を採用したスクロール圧縮機においては、壁体の低位の上縁と高位の上縁とを繋ぐ連結縁が、端板の底の深い底面と底の浅い底面とを繋ぐ連結壁面に摺接する際の気密性を如何に保つかが問題となる。
【０００８】
例えば、特公昭60-17956号では、連結縁にあたる部分の形状を渦巻き状の壁の両側面に滑らかに連続する半径ｔ／２の半円状に形成し、連結壁面にあたる部分の形状を隣り合う壁の中間点を中心として半径ｒO＋(ｔ／２)（ｒO；旋回スクロールの旋回半径）の半円を描くように形成すると記載されている。
【０００９】
しかしながら、上記のように連結縁を壁の両側面に滑らかに連続する半円状に形成するには非常に高い加工技術を要することが知られており、このため加工コストが大幅に膨らみ、量産化を阻む要因となる。
【００１０】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、固定スクロール、旋回スクロール間の気密性を確保しながらも、連結縁の加工性を高めてコストの削減を図ることを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための手段として、次のような構成のスクロール圧縮機を採用する。すなわち請求項１記載のスクロール圧縮機は、端板の一側面に立設された渦巻き状の壁体を有し、定位置に固定された固定スクロールと、端板の一側面に立設された渦巻き状の壁体を有し、前記各壁体どうしをかみ合わせて自転を阻止されつつ公転旋回運動可能に支持された旋回スクロールとを備え、前記各壁体の上縁は、複数の部位に分割されかつ該部位の高さが渦方向の中心側で低く外周端側で高くなる段付き形状とされ、同じく前記各端板の一側面は、前記各部位に対応し、その高さが渦方向の中心側で高く外周端側で低くなる複数の部位を有する段付き形状とされたスクロール圧縮機において、前記各端板の一側面のうち隣り合う前記部位どうしを繋ぐ連結壁面の形状が、前記各上縁のうち隣り合う前記部位どうしを繋ぐ連結縁の旋回軌跡が描く包絡線により決定され、前記連結壁面が２つの円弧の一端どうしを直線で滑らかに結んだ略円弧状に形成され、前記連結縁が前記壁体の渦方向に交する平面により形成されていることを特徴とする。
【００１２】
このスクロール圧縮機においては、連結壁面の形状を、連結縁の公転旋回運動時における旋回軌跡が描く包絡線により決定する。すなわち、連結縁を公転旋回面と平行に平面視し、旋回半径を半径とする円の中心を連結縁に沿って移動させたとき、移動した円の軌跡のアウトラインが連結壁面の公転旋回面に現れる形状となる。これにより、連結縁が如何なる形状であっても連結壁面との気密性を確保することができる。そこで、連結縁に比較的単純な形状を採用すれば加工性が向上する。
【００１４】
また、このスクロール圧縮機においては、連結縁を壁体の渦方向に交する平面により形成することにより、例えば連結縁を切削加工する場合において加工性が格段に向上する。
【００１５】
請求項２記載のスクロール圧縮機は、請求項１記載のスクロール圧縮機において、前記平面と前記壁体の側面との間が面取りされていることを特徴とする。
【００１６】
このスクロール圧縮機においては、平面と壁体の側面との間を面取りすることにより、壁体の連結縁周辺おける強度が確保されるとともに、加工精度の向上が図れる。
【００１７】
請求項３記載のスクロール圧縮機は、請求項１または２記載のスクロール圧縮機において、前記連結縁と前記連結壁面との間に微小な隙間が設けられることを特徴とする。
【００１８】
スクロール圧縮機を駆動すると、スクロール自体の熱膨張により接触圧が変化することがある。そこでこのスクロール圧縮機においては、連結縁と連結壁面との間にあらかじめ微小な隙間を設けておくことにより、両スクロールが熱膨張しても接触圧が必要以上に高くなったりせず、安定した駆動が実現される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明に係るスクロール圧縮機の第１の実施形態を図１ないし図９に示して説明する。
図１は本発明に係るスクロール圧縮機の全体構成を示す断面図である。図において符号１１はハウジングを示しており、このハウジング１１は、カップ状に形成されたハウジング本体１１ａと、ハウジング本体１１ａの開口端側に固定された蓋板１１ｂとで構成されている。
【００２０】
ハウジング１１の内部には、固定スクロール１２および旋回スクロール１３からなるスクロール圧縮機構が配設されている。固定スクロール１２は端板１２ａの一側面に渦巻き状の壁体１２ｂが立設された構成となっている。旋回スクロール１３は、固定スクロール１２と同様に端板１３ａの一側面に渦巻き状の壁体１３ｂが立設された構成となっており、特に壁体１３ｂは固定スクロール１２側の壁体１２ｂと同一形状をなしている。また、壁体１２ｂ，１３ｂの上縁には後述する圧縮室Ｃの気密性を高めるためのチップシール２７，２８が配設されている（チップシール２７，２８については後述する）。
【００２１】
固定スクロール１２はボルト１４によってハウジング本体１１ａに締結されている。旋回スクロール１３は固定スクロール１２に対して相互に公転旋回半径だけ偏心しかつ１８０゜だけ位相をずらした状態で、壁体１２ｂ，１３ｂどうしをかみ合わせて組み付けられており、蓋板１１ｂと端板１３ａとの間に設けられた自転阻止機構１５によって自転を阻止されつつ公転旋回運動可能に支持されている。
【００２２】
蓋板１１ｂにはクランク１６ａを備える回転軸１６が貫通され、ベアリング１７ａ，１７ｂを介して蓋板１１ｂに回転自在に支持されている。
【００２３】
旋回スクロール１３側の端板１３ａの他端面の中央にはボス１８が突設されている。ボス１８にはクランク１６ａの偏心部１６ｂが軸受１９およびドライブブッシュ２０を介して回動自在に収容されており、旋回スクロール１３は回転軸１６を回転させることによって公転旋回運動するようになっている。回転軸１６には、旋回スクロール１３に与えられたアンバランス量を打ち消すバランスウェイト２１が取り付けられている。
【００２４】
また、ハウジング１１の内部には、固定スクロール１２の周囲に吸入室２２が形成され、さらにハウジング本体１１ａの内底面と端板１２ａの他側面とに区画されて吐出キャビティ２３が形成されている。
【００２５】
ハウジング本体１１ａには吸入室２２に向けて低圧の流体を導く吸入ポート２４が設けられ、固定スクロール１２側の端板１２ａの中央には容積を漸次減少させながら中心に移動してきた圧縮室Ｃから吐出キャビティ２３に向けて高圧の流体を導く吐出ポート２５が設けられている。端板１２ａの他側面中央には、所定の大きさ以上の圧力が作用した場合にのみ吐出ポート２５を開く吐出弁２６が設けられている。
【００２６】
図２は固定スクロール１２、旋回スクロール１３それぞれの斜視図である。
固定スクロール１２側の壁体１２ｂは、その渦巻き状の上縁が２つの部位に分割され、かつ渦の中心側で低く外周端側で高い段付き形状となっている。旋回スクロール１３側の壁体１３ｂも壁体１２ｂと同様に、渦巻き状の上縁が２つの部位に分割され、かつ渦方向の中心側で低く外周端側で高い段付き形状となっている。
【００２７】
また、固定スクロール１２側の端板１２ａは、壁体１３ｂの上縁の各部位に対応し、一側面の高さが渦の中心で高く外周端で低くなる２つの部位を有する段付き形状となっている。旋回スクロール１３側の端板１３ａも端板１２ａと同様に、一側面の高さが渦方向の中心で高く外周端で低くなる２つの部位を有する段付き形状となっている。
【００２８】
壁体１２ｂの上縁は、中心寄りに設けられた低位の上縁１２ｃと外周端寄りに設けられた高位の上縁１２ｄの２つの部位に分けられ、隣り合う上縁１２ｃ，１２ｄ間には、両者を繋いで旋回面に垂直な連結縁１２ｅが存在している。壁体１３ｂの上縁も壁体１２ｂと同様に、中心寄りに設けられた低位の上縁１３ｃと外周端寄りに設けられた高位の上縁１３ｄの２つの部位に分けられ、隣り合う上縁１３ｃ，１３ｄ間には、両者を繋いで旋回面に垂直な連結縁１３ｅとが存在している。
【００２９】
また、端板１２ａの底面は、中心寄りに設けられた底の浅い底面１２ｆと外周端寄りに設けられた底の深い底面１２ｇの２つの部位に分けられ、隣り合う底面１２ｆ，１２ｇ間には、両者を繋いで垂直に切り立つ連結壁面１２ｈが存在している。端板１３ａの底面も端板１２ａと同様に、中心寄りに設けられた底の浅い底面１３ｆと外周端寄りに設けられた底の深い底面１３ｇの２つの部位に分けられ、隣り合う底面１３ｆ，１３ｇ間には、両者を繋いで垂直に切り立つ連結壁面１３ｈとが存在している。
【００３０】
連結縁１２ｅは、図３に示すように、壁体１２ｂを旋回スクロール１３の方向から見ると壁体１２ｂに直行する平面をなしており、さらに壁体１２ｂの内外両側面との間の角は面取りされてコーナ面Ｑが形成されている。
【００３１】
また、連結壁面１２ｈは、旋回スクロールの旋回に伴って連結縁１３ｅの旋回軌跡が描く包絡線により決定されており、端板１２ａを旋回軸方向から見ると２つの円弧の一端どうしを直線で滑らかに結んだ略円弧状をなしている。連結壁面１３ｈも連結壁面１２ｈと同様に、連結縁１２ｅの旋回軌跡が描く包絡線により決定された略円弧状をなしている。
【００３２】
壁体１２ｂにおいて上縁１２ｄと連結縁１２ｅとが突き合う部分には、図４に示すようにリブ１２ｉが設けられている。リブ１２ｉは、応力集中を避けるため上縁１２ｄと連結縁１２ｅとに滑らかに連続する凹曲面をなして壁体１２ｂと一体に形成されている。壁体１３ｂにおいて上縁１３ｄ，１３ｅが突き合う部分にも、同様の理由で同形状のリブ１３ｉが設けられている。
【００３３】
端板１２ａにおいて底面１２ｇと連結壁面１２ｈとが突き合う部分にも、肉盛りしたようにリブ１２ｊが設けられている。リブ１２ｊは、応力集中を避けるため底面１２ｇと連結壁面１２ｈとに滑らかに連続する凹曲面をなして壁体１２ｂと一体に形成されている。端板１３ａにおいて底面１３ｇと連結壁面１３ｈとが突き合う部分にも、同様の理由で同形状のリブ１３ｊが設けられている。
【００３４】
壁体１２ｂにおいて上縁１２ｃと，１２ｅが突き合う部分、および壁体１３ｂにおいて上縁１３ｃ，１３ｅが突き合う部分は、組み付け時にリブ１３ｊ，１２ｊとの干渉を避けるためにそれぞれ面取りされている。
【００３５】
さらに、壁体１２ｂの各上縁１２ｃ，１２ｄにはチップシール２７ｃ，２７ｄが、連結縁１２ｅにはチップシール（シール部材）２７ｅがそれぞれ配設されている。これと同様に壁部１３の各上縁１３ｃ，１３ｄにはチップシール２８ｃ，２８ｄが、連結縁１３ｅにはチップシール（シール部材）２８ｅがそれぞれ配設されている。
【００３６】
チップシール２７ｃ，２７ｄはいずれも渦巻き状をなし、上縁１２ｃ，１２ｄに渦方向に沿って形成された溝１２ｋ，１２ｌに嵌合されており、圧縮機の運転時には溝１２ｋ，１２ｌに導入される高圧の流体により背圧を受け、底面１３ｆ，１３ｇに押し当てられてシールとしての機能を発揮するようになっている。
【００３７】
チップシール２８ｃ，２８ｄも渦巻き状をなし、上縁１３ｃ，１３ｄに渦方向に沿って形成された溝１３ｋ，１３ｌに嵌合されており、圧縮機の運転時には溝１３ｋ，１３ｌに導入される高圧の流体により背圧を受け、底面１２ｆ，１２ｇに押し当てられてシールとしての機能を発揮するようになっている。
【００３８】
チップシール２７ｅは棒状をなし、連結縁１２ｅに沿って形成された溝１２ｍに嵌合されるとともに溝１２ｍからの離脱を防止する構造を採用されており、圧縮機の運転時には後述するように図示しない付勢手段によって連結壁面１３ｈに押し当てられてシールとしての機能を発揮する。チップシール２８ｅも、チップシール２７ｅと同様に連結縁１３ｅに沿って形成された溝１３ｍに嵌合されるとともに溝１３ｍからの離脱を防止する構造を採用されており、圧縮機の運転時には図示しない付勢手段によって連結壁面１２ｈに押し当てられてシールとしての機能を発揮する。
【００３９】
固定スクロール１２に旋回スクロール１３を組み付けると、低位の上縁１３ｄが底の浅い底面１２ｆに当接し、高位の上縁１３ｅが底の深い底面１２ｇに当接する。同時に、低位の上縁１２ｄが底の浅い底面１３ｆに当接し、高位の上縁１２ｅが底の深い底面１３ｇに当接する。これにより、両スクロール間には向かい合う端板１２ａ，１３ａと壁体１２ｂ，１３ｂとに区画されて圧縮室Ｃが形成される（図５〜図８参照）。
【００４０】
また、連結縁１２ｅと連結壁面１３ｈとの間、および連結縁１３ｅと連結壁面１２ｈとの間には、駆動時における両スクロールの熱膨張を考慮して、微小な隙間が設けられる。
【００４１】
圧縮室Ｃは旋回スクロール１３の公転旋回運動に伴い外周端から中心に向けて移動するが、連結縁１２ｅは、壁体１２ｂ，１３ｂの当接点が連結縁１２ｅよりも外周端寄りに存在する間は壁体１２を挟んで隣接する圧縮室Ｃ（一方は密閉状態にない）間で流体の漏れが生じないように連結壁面１３ｈに摺接し、壁体１２ｂ，１３ｂの当接点が連結縁１２ｅよりも外周端寄りに存在しない間は壁体１２を挟んで隣接する圧縮室Ｃ（共に密閉状態にある）間で均圧を図るべく連結壁面１３ｈには摺接しないようになっている。
【００４２】
連結縁１３ｅも同様に、壁体１２ｂ，１３ｂの当接点が連結縁１３ｅよりも外周端寄りに存在する間は壁体１３を挟んで隣接する圧縮室Ｃ（一方は密閉状態にない）間で流体の漏れが生じないように連結壁面１２ｈに摺接し、壁体１２ｂ，１３ｂの当接点が連結縁１３ｅよりも外周端寄りに存在しない間は壁体１３を挟んで隣接する圧縮室Ｃ（共に密閉状態にある）間で均圧を図るべく連結壁面１２ｈには摺接しないようになっている。なお、連結縁１２ｅと連結壁面１３ｈ、および連結縁１３ｅと連結壁面１２ｈの摺接は、旋回スクロール１３が１／２回転する間で同期して起こる。
【００４３】
上記のように構成されたスクロール圧縮機の駆動時における流体圧縮の過程を図５ないし図８に示して順に説明する。
【００４４】
図５に示す状態では、壁体１２ｂの外周端が壁体１３ｂの外側面に当接するとともに、壁体１３ｂの外周端が壁体１２ｂの外側面に当接し、端板１２ａ，１３ａ、壁体１２ｂ，１３ｂ間に流体が封入され、スクロール圧縮機構の中心を挟んで正対した位置に、最大容積の圧縮室Ｃが２つ形成される。この時点では、連結縁１２ｅと連結壁面１３ｈ、連結縁１３ｅと連結壁面１２ｈは摺接しているが、直後に解消される。
【００４５】
図５の状態から旋回スクロール１３がπ／２だけ旋回し図６に示す状態に至る過程では、圧縮室Ｃが密閉状態を保ちながら中心に向けて進行し、漸次容積を減少させて流体を圧縮し、圧縮室Ｃに先行する圧縮室Ｃ0も密閉状態を保ちながら中心に向けて進行し、漸次容積を減少させて引き続き流体を圧縮する。この過程では、連結縁１２ｅと連結壁面１３ｈ、連結縁１３ｅと連結壁面１２ｈそれぞれの摺接が解消されており、壁体１３を挟んで隣接する２つの圧縮室Ｃが連通状態となって均圧される。
【００４６】
図６の状態から旋回スクロール１３がπ／２だけ旋回し図７に示す状態に至る過程では、圧縮室Ｃが密閉状態を保ちながら中心に向けて進行し、漸次容積を減少させてさらに流体を圧縮し、圧縮室Ｃに先行する圧縮室Ｃ0も密閉状態を保ちながら中心に向けて進行し、漸次容積を減少させて引き続き流体を圧縮する。この過程でも、連結縁１２ｅと連結壁面１３ｈ、連結縁１３ｅと連結壁面１２ｈそれぞれの摺接は解消されており、隣接する２つの圧縮室Ｃ間の均圧は継続される。
【００４７】
図７に示す状態では、外周端に近い壁体１２ｂの内側面とその内方に位置する壁体１３ｂの外側面との間には後に圧縮室となる空間ｃが形成され、同じく外周端に近い壁体１３ｂの内側面とその内方に位置する壁体１２ｂの外側面との間にも後に圧縮室となる空間ｃが形成され、空間ｃには吸入室２２から低圧の流体が流入する。この時点で、連結縁１２ｅは連結壁面１３ｈに、連結縁１３ｅは連結壁面１２ｈにそれぞれに摺接を開始し、空間ｃに先行する圧縮室Ｃの密閉状態を保つようになる。
【００４８】
図７の状態から旋回スクロール１３がπ／２だけ旋回し図８に示す状態に至る過程では、空間ｃが大きさを拡大しながらスクロール圧縮機構の中心に向けて進行し、空間ｃに先行する圧縮室Ｃも密閉状態を保ちながら中心に向けて進行し、漸次容積を減少させて流体を圧縮する。この過程では、連結縁１２ｅと連結壁面１３ｈ、連結縁１３ｅと連結壁面１２ｈそれぞれの摺接が継続されており、空間ｃとの間を封止して圧縮室Ｃの密閉状態が保たれる。
【００４９】
図８の状態から旋回スクロール１３がさらにπ／２だけ旋回し再び図５に示す状態に至る過程では、空間ｃがさらに大きさを拡大しながらスクロール圧縮機構の中心に向けて進行し、空間ｃに先行する圧縮室Ｃも密閉状態を保ちながら中心に向けて進行し、漸次容積を減少させて流体を圧縮し、最終的に最小容積となる。この過程でも、連結縁１２ｅと連結壁面１３ｈ、連結縁１３ｅと連結壁面１２ｈそれぞれの摺接は継続されており、空間ｃとの間を封止して圧縮室Ｃの密閉状態が保たれる。
【００５０】
最大容積から最小容積（吐出弁２６開放時の容積）に至る圧縮室Ｃの大きさの変遷は、図５における圧縮室Ｃ→図６における圧縮室Ｃ→図７における圧縮室Ｃ→図８における圧縮室Ｃと見なせる。ここで、それぞれの状態における圧縮室を展開した形状を図９に示す。
【００５１】
最大容積となる（ａ）の状態では、圧縮室は旋回軸方向の幅が途中で狭くなる異形の短冊状をなし、その幅はスクロール圧縮機構の外周端側では底面１２ｇから上縁１２ｄまでの壁体１２ｂの高さ（もしくは底面１３ｇから上縁１３ｄまでの壁体１３ｂの高さ）にほぼ等しいラップ長Ｌｌとなり、中心側では底面１２ｆから上縁１２ｃまでの高さ（もしくは底面１３ｆから上縁１３ｃまでの壁体１３ｂの高さ）にほぼ等しいラップ長Ｌｓ（＜Ｌｌ）となる。
【００５２】
（ｂ）の状態では、圧縮室は（ａ）の状態と同じく幅が途中で狭くなる異形の短冊状をなすが、（ａ）の状態と比較して旋回方向の長さが短くなるとともに、ラップ長Ｌｌの部分が短く、ラップ長Ｌｓの部分が長くなる。
【００５３】
（ｃ）の状態では、圧縮室は中心側に移動することで旋回方向の長さがさらに短くなる。しかもラップ長Ｌｌの部分が消滅してしまい、幅が均一（ラップ長Ｌｓ）な短冊状となる。
【００５４】
最小容積となる（ｄ）の状態では、圧縮室は（ｃ）の状態と同じく幅が均一な短冊状をなすが、（ｃ）の状態と比較して旋回方向の長さが短くなる。この後は吐出弁２６が開放して流体が吐出される。
【００５５】
上記スクロール圧縮機においては、圧縮室の容積変化が、従来のように旋回面に平行な断面積の減少のみによって引き起こされるのではなく、図７に示したように旋回軸方向の幅の減少と断面積の減少とによって相乗的に引き起こされる。
【００５６】
したがって、壁体１２ｂ，１３ｂを段付き形状とし、スクロール圧縮機構の外周端寄りと中心寄りとで壁体１２ｂ，１３ｂのラップ長を変化させ、圧縮室Ｃの最大容積を大きくしたり最小容積を小さくしたりすることで、壁体１２ｂ，１３ｂどうしのラップ長が一定である従来のスクロール圧縮機に比べて圧縮比を向上させることができる。
【００５７】
上記スクロール圧縮機においては、連結縁１２ｅ，１３ｅを図３に示すような形状としたことにより、切削加工する場合においてその加工性が格段に向上する。連結縁１２ｅ，１３ｅは従来のような半円状ではなく、３つの平面により形成されているので、旋盤を使って切削加工を行う場合も単純な平面切削の工程を繰り返すだけで加工できるのである。しかも、連結縁１２ｅ，１３ｅにはコーナ面Ｑを形成したことから、壁体１２ｂ，１３ｂの連結縁１２ｅ，１３ｅ周辺の強度を確保するとともに、加工精度の向上が図れる。
【００５８】
また、上記スクロール圧縮機においては、組み付け後の連結縁１２ｅと連結壁面１３ｈとの間、および連結縁１３ｅと連結壁面１２ｈとの間に微小な隙間を設けておくことにより、固定スクロール１２、旋回スクロール１３が熱膨張しても両スクロール間の接触圧が必要以上に高くなることがない。これにより、スクロール圧縮機の安定した駆動が実現できる。
【００５９】
ところで、本実施形態においては連結縁１２ｅ，１３ｅを図３のように形成し、特に壁体との間の角にはコーナ面Ｑを設けたが、例えばコーナ面ではなく図１０（ａ）のように隣り合う両平面に滑らかに連続するラウンド面Ｒを採用しても構わないし、コーナ面を設けずに図１０（ｂ）のようにスクエアな形状としても構わない。
【００６０】
なお、上記各実施形態においては連結縁１２ｅ，１３ｅが旋回スクロール１３の旋回面に垂直に形成され、これに対応して連結壁面１２ｈ，１３ｈも旋回面に垂直に形成されているが、連結縁１２ｅ，１３ｅ、連結壁面１２ｈ，１３ｈは互いの対応関係を守っていれば旋回面に垂直である必要はなく、例えば旋回面に対して傾斜するように形成しても構わない。
【００６１】
また、上記各実施形態においては固定スクロール１２、旋回スクロール１３とともに１つの段差を有する段付き形状を採用したが、本発明に係るスクロール圧縮機は段差を複数有するものについても実施可能である。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る請求項１記載のスクロール圧縮機によれば、連結壁面の形状を、連結縁の公転旋回運動時における旋回軌跡が描く包絡線により決定することにより、連結縁が如何なる形状であっても連結壁面との気密性を確保することができる。そこで、連結縁に比較的単純な形状を採用すれば、加工性が向上してコストの削減が図れる。
【００６３】
また、連結縁を壁体の渦方向に交する平面により形成することにより、例えば連結縁を切削加工する場合において加工性が格段に向上するので、加工コストの削減を図ることができる。
【００６４】
請求項２記載のスクロール圧縮機によれば、平面と壁体の側面との間を面取りすることにより、壁体の連結縁周辺おける強度を確保するとともに、加工精度の向上が図れる。
【００６５】
請求項３記載のスクロール圧縮機によれば、連結縁と連結壁面との間にあらかじめ微小な隙間を設けておくことにより、両スクロールが熱膨張しても接触圧が必要以上に高くなったりしないので、安定した駆動を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るスクロール圧縮機の実施形態を示す側断面図である。
【図２】 固定スクロール、旋回スクロールそれぞれの斜視図である。
【図３】 連結縁ならびに連結壁面を旋回軸方向から見た平面図である。
【図４】 上縁と連結縁との間に設けられるリブ、および底面と連結壁面との間に設けられるリブを示す側断面図である。
【図５】 スクロール圧縮機の駆動時における流体圧縮の過程を示す状態説明図である。
【図６】 同じく、スクロール圧縮機の駆動時における流体圧縮の過程を示す状態説明図である。
【図７】 同じく、スクロール圧縮機の駆動時における流体圧縮の過程を示す状態説明図である。
【図８】 同じく、スクロール圧縮機の駆動時における流体圧縮の過程を示す状態説明図である。
【図９】 最大容積から最小容積に至る圧縮室の大きさの変遷を示す状態説明図である。
【図１０】 本発明に係るスクロール圧縮機の他の実施形態を示す図であって、連結縁ならびに連結壁面を旋回軸方向から見た平面図である。
【符号の説明】
１２ 固定スクロール
１２ａ 端板
１２ｂ 壁体
１２ｃ，１２ｄ 上縁
１２ｅ 連結縁
１２ｆ 底面
１２ｈ 連結壁面
１３ 旋回スクロール
１３ａ 端板
１３ｂ 壁体
１３ｃ，１３ｄ 上縁
１３ｅ 連結縁
１３ｆ 底面
１３ｈ 連結壁面
２７ｅ，２８ｅ チップシール
Ｑ コーナ面
Claims (3)
- 端板の一側面に立設された渦巻き状の壁体を有し、定位置に固定された固定スクロールと、
端板の一側面に立設された渦巻き状の壁体を有し、前記各壁体どうしをかみ合わせて自転を阻止されつつ公転旋回運動可能に支持された旋回スクロールとを備え、
前記各壁体の上縁は、複数の部位に分割されかつ該部位の高さが渦方向の中心側で低く外周端側で高くなる段付き形状とされ、
同じく前記各端板の一側面は、前記各部位に対応し、その高さが渦方向の中心側で高く外周端側で低くなる複数の部位を有する段付き形状とされたスクロール圧縮機において、
前記各端板の一側面のうち隣り合う前記部位どうしを繋ぐ連結壁面の形状が、前記各上縁のうち隣り合う前記部位どうしを繋ぐ連結縁の旋回軌跡が描く包絡線により決定され、前記連結壁面が２つの円弧の一端どうしを直線で滑らかに結んだ略円弧状に形成され、前記連結縁が前記壁体の渦方向に交する平面により形成されていることを特徴とするスクロール圧縮機。 - 前記平面と前記壁体の側面との間が面取りされていることを特徴とする請求項１記載のスクロール圧縮機。
- 前記連結縁と前記連結壁面との間に微小な隙間が設けられることを特徴とする請求項１または２記載のスクロール圧縮機。
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