WO2014192666A1 - スクロール型圧縮機 - Google Patents

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卿在 李
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    • F04C29/005—Means for transmitting movement from the prime mover to driven parts of the pump, e.g. clutches, couplings, transmissions

Definitions

  • the present invention relates to a scroll compressor used in a refrigeration cycle of a vehicle air conditioner, and more particularly to a scroll compressor having an improved scroll spiral wall shape.
  • the scroll compressor includes a fixed scroll 10 having an end plate and a spiral wall 10 c erected from the end plate, and an end plate and the end plate disposed opposite to the fixed scroll 10.
  • the compression chamber 15 formed between the scroll walls of both scrolls is moved to the center while reducing the volume to compress the working fluid.
  • Each of the spiral walls 10c and 11c is formed so as to draw an involute curve, and the compression chamber 15 is partitioned and formed by the outer curved surface of the fixed scroll spiral wall 10c and the inner curved surface of the orbiting scroll spiral wall 11c.
  • the first compression chamber, and the second compression chamber defined by the contact between the inner curved surface of the scroll wall 10c of the fixed scroll and the outer curved surface of the spiral wall 11c of the orbiting scroll are provided.
  • the spiral walls come into contact with each other by centrifugal force accompanying the turning of the orbiting scroll 11, and this centrifugal portion is brought into contact with the contact portions of the spiral walls 10c and 11c.
  • a force such as a force acts in a direction perpendicular to the contact surface. Since the spiral wall and the end plate are integrally connected to each other, the orbiting scroll 11 is the end portion 102, 112 of the spiral wall (the end of the wall surface for forming the compression chamber 15 and contributes to the compression.
  • the contact load acting on the contact portion of the spiral wall is on both sides in the vicinity of the contact portion. Are transmitted to and supported by the end plates 10a and 11a via connecting portions (connecting portions 10b and 11b) between the spiral walls 10c and 11c and the end plates 10a and 11a.
  • the contact load acting on the contact portion of the spiral wall is The contact portion is transmitted to and supported by the end plate only through a connecting portion between the spiral wall extending to one side and the end plate.
  • the shear stress in the vicinity of the contact portion generated at the connection portion between the spiral wall and the end plate is about twice as large as when the portion that is not the winding end portion is in contact, and the connection portion near the winding end portion is If the strength is not sufficient, the spiral wall may be damaged.
  • Patent Document 1 As a conventional technique for improving the strength of the scroll end of the scroll spiral wall, in Patent Document 1, an inclined surface or a stepped surface that gradually decreases in height is extended to the end of the scroll spiral wall, and centrifugal It has been proposed to distribute the stress concentration due to force.
  • Patent Document 2 the outer wall and the inner wall of the spiral wall of the orbiting scroll are formed along the involute curve up to the end of winding, and the upper surface of the end of winding is set relatively lower than the other parts to There is also disclosed a configuration in which a portion that does not contribute to compression is provided, and a contact is provided in this portion so that a plurality of contacts are present at all crank angles to disperse the pressing force and suppress the occurrence of wear and seizure. Yes.
  • the former configuration is to reduce the centrifugal force acting on the end of the winding by providing an inclined surface or a stepped surface at the end of the spiral wall, and the end of the spiral wall is the opposite spiral wall.
  • the end of the spiral wall is at a swivel angle that contacts the spiral wall of the other scroll, the end of the winding provided with the inclined surface or staircase surface is not reduced.
  • the above-described shear stress is generated, and there is a concern about the same inconvenience as before.
  • Even in the latter configuration although an end portion that does not contribute to compression with a reduced height is provided at the end of the winding, since a contact is provided at that portion, the shear stress applied to the end of winding is reduced. Rather, there is a concern about the same inconvenience due to the contact load acting on the winding end portion described above.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and has as its main object to provide a scroll compressor capable of preventing breakage at the end of winding of a scroll spiral wall.
  • a scroll compressor includes an end plate, a fixed scroll having a spiral wall standing from the end plate, and an opposed end to the fixed scroll.
  • a compression chamber is compressed by moving the compression chamber toward the center while reducing the volume, and a wall surface for forming the compression chamber on at least one spiral wall of the fixed scroll and the orbiting scroll
  • An extension portion that does not come into contact with the other spiral wall is extended from the winding end portion that is the end of the wire.
  • the scroll walls since at least one of the scroll walls has an extension portion that does not come into contact with the opposite spiral wall from the end of the winding, the end of one of the spiral walls comes into contact with the other spiral wall. Even if the contact load acts on the winding end portion so as to press one spiral wall radially outward, not only the connection portion of the winding end portion and the end plate extending to one side near the contact site, The connecting portion between the extension portion and the end plate can also support the shear load, thereby reducing the shear stress.
  • the extension portion may be configured to form a non-contact state with the counterpart spiral wall by retracting the inner wall surface from the counterpart spiral wall facing it. With such a configuration, it is not necessary to reduce the thickness of the mating spiral wall, and it is possible to ensure the strength of the mating spiral wall.
  • the extension portion may be configured to form a non-contact state with the counterpart spiral wall by retracting an outer wall surface of the counterpart spiral wall facing the extension portion.
  • the extension may be set such that the height from the end plate is lower than the height of the spiral wall. Since the extension part is extended from the winding end part used as the terminal of the wall surface for forming a compression chamber, it is not a part which contributes to compression. Therefore, by reducing the height of the unnecessary extension that does not contribute to compression, it is possible to secure the joint area with the end plate at the end of the winding and reduce the shear stress, while minimizing the weight of the scroll. It is good to.
  • the transition portion from the winding end portion to the extension portion is formed so that the height gradually decreases. Also good.
  • the height in the vicinity of the winding end portion of the extension portion it is possible to prevent the deformation by supporting the spiral wall that tends to fall outside due to cutting resistance during the processing of the spiral wall.
  • By reducing the height at a location far from the end of the winding it is possible to reduce the portion of the scroll where the contribution of preventing the falling of the spiral wall due to the cutting resistance at the end of the winding is small while securing the contact area with the end plate. An increase in weight can be suppressed.
  • the suction port for introducing the fluid to be compressed into the compression chamber may be provided on the peripheral wall of the fixed scroll facing the extension portion.
  • At least one spiral wall of the fixed scroll and the orbiting scroll does not come into contact with the other spiral wall from the winding end portion that is the end of the wall surface for forming the compression chamber. Since the extension portion is extended, it is possible to increase the area of connection with the end plate that supports the shear load even at the winding end portion. For this reason, even when the scroll end of the scroll wall comes into contact with the scroll wall of the opposite scroll and the contact load pushing the spiral wall in the radial direction acts on the spiral wall, It is possible to reduce the shear stress, and it is possible to prevent the spiral wall near the end of winding from being damaged.
  • the extension part in a non-contact state even if the non-contact state is formed by retracting the inner wall surface of the extension part from the spiral wall on the opposite side, the counterpart to face the extension part
  • the non-contact state may be formed by retracting the outer wall surface of the spiral wall on the side, and the former configuration eliminates the need to reduce the thickness of the spiral wall on the other side. It is possible to ensure the strength of the spiral wall, and the latter configuration eliminates the need to reduce the thickness of the extension portion, so that it is easy to ensure the strength of the extension portion.
  • the scroll area is secured while ensuring the joining area with the end plate of the winding end part and reducing the shear stress. It becomes possible to suppress the weight of the to the minimum necessary.
  • the transition part from the winding end part to the extension part is configured so that the height gradually decreases, thereby supporting the spiral wall that tends to fall outward due to cutting resistance during the processing of the spiral wall to prevent deformation.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of the overall configuration of a scroll compressor according to the present invention.
  • 2 (a) is a perspective view showing a fixed scroll used in the scroll compressor according to the present invention
  • FIG. 2 (b) is a perspective view showing a turning scroll used in the scroll compressor according to the present invention.
  • FIG. FIG. 3 (a) is a view of the fixed scroll used in the scroll compressor according to the present invention as seen from the spiral wall side (the spiral wall of the orbiting scroll is indicated by an imaginary line), and FIG. It is the figure which looked at the turning scroll used with the scroll compressor which concerns on this invention from the end-plate side (The spiral wall of a turning scroll is shown with a broken line).
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing the relationship between the fixed scroll and the orbiting scroll.
  • FIG. 5 is a perspective view showing the vicinity of the winding end portion of the orbiting scroll.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example in which the inner wall surface of the extension provided in the orbiting scroll is retracted from the spiral wall of the fixed scroll facing the extension.
  • FIG. 7 is an enlarged perspective view showing a connecting portion between the end plate, the spiral wall, and the extension portion in the vicinity of the winding end portion of the orbiting scroll.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration example in which the outer wall surface of the spiral wall of the fixed scroll facing the extension provided in the orbiting scroll is retracted.
  • FIG. 9A is a view showing a state in which the conventional fixed scroll and the orbiting scroll are combined (the spiral wall of the orbiting scroll is indicated by a virtual line), and FIG. 9B is the winding end portion of the orbiting scroll. It is an enlarged plan view showing the vicinity.
  • FIG. 1 shows an electric compressor 1 suitable for a refrigeration cycle using a refrigerant as a working fluid.
  • an electric motor 3 is arranged on the right side in the figure in a housing 2 made of an aluminum alloy, and a compression mechanism 4 driven by the electric motor is arranged on the left side in the figure.
  • the right side in the drawing is the front of the electric compressor, and the left side in the drawing is the rear of the electric compressor.
  • the housing 2 is provided with a drive shaft 8 that is rotatably supported by bearings 6 and 7 on a block member (shaft support member) 5 and a front wall portion 2a that are fixed in the middle of the housing.
  • a motor accommodating space 31 for accommodating the electric motor 3 is formed in a portion of the housing 2 in front of the block member 5, and a stator 33 constituting the electric motor 3 is accommodated therein.
  • the stator 33 is composed of a cylindrical iron core 34 and a coil 35 wound around the iron core 34, and is fixed to the inner surface of the housing 2.
  • a rotor 36 made of a magnet rotatably accommodated inside the stator 33 is fixed to the drive shaft 8, and the rotor 36 is rotated by a rotating magnetic force formed by the stator 33.
  • the compression mechanism 4 is of a scroll type having a fixed scroll 10 and a turning scroll 11 disposed opposite thereto, and the fixed scroll 10 is also shown in FIG. 2 (a), FIG. 3 (a), and FIG.
  • a disc-shaped end plate 10a fixed inside the rear portion of the housing 2, and a cylindrical outer periphery that is provided over the entire periphery along the outer edge of the end plate 10a and is erected forward.
  • the wall 10d is composed of a spiral spiral wall 10c erected on the inner side of the outer peripheral wall 10d from the end plate 10a toward the front via a connecting portion 10b.
  • the orbiting scroll 11 includes a disk-shaped end plate 11a and a connecting portion 11b that extends rearward from the end plate 11a. And a boss portion 11d formed on the back surface of the end plate 11a.
  • the boss portion 11d is provided at the rear end portion of the drive shaft 8 and is formed at the rear end portion of the drive shaft 8.
  • the eccentric shaft 8 a that is eccentric in this manner is connected via the bush 12 and the bearing 13, and is supported so as to be capable of revolving around the axis of the drive shaft 8.
  • the fixed scroll 10 and the orbiting scroll 11 are meshed with each other with their respective spiral walls 10c and 11c, and the leading ends of the respective spiral walls 10c and 11c are minutely attached to the inner surfaces of the end plates 10a and 11a of the mating scroll. Opposite the clearance. Therefore, the compression chamber 15 is defined in a space surrounded by the end plate 10 a and the spiral wall 10 c of the fixed scroll 10 and the end plate 11 a and the spiral wall 11 c of the orbiting scroll 11.
  • a thin plate-shaped annular thrust trace 16 is sandwiched between the outer peripheral wall 10 d of the fixed scroll 10 and the block member 5, and the fixed scroll 10 and the block member 5 are abutted via the thrust trace 16. ing.
  • the thrust trace 16 is formed of a material having excellent wear resistance, and is formed in a size having an outer edge shape that matches the outer edge shape of the end surface of the block member 5. A hole through which the boss portion 11d is inserted is formed.
  • the fixed scroll 10, the thrust trace 16, and the block member 5 are positioned and fixed by positioning pins 9.
  • the block member 5 is formed in a cylindrical shape whose inner surface is gradually increased in diameter toward the compression mechanism 4. From the front side farthest from the thrust trace 16, the block member 5 and the drive shaft 8 are formed.
  • a weight accommodating portion 24 for accommodating the Oldham ring 18 and an Oldham accommodating portion 25 for accommodating the Oldham ring 18 as an anti-rotation mechanism disposed between the end face of the block member 5 and the end plate 11a of the orbiting scroll 11 are formed.
  • the orbiting scroll 11 generates a rotation force with the rotation of the drive shaft 8
  • the orbiting scroll 11 revolves around the axis of the drive shaft 8 while being restricted by the Oldham ring 18.
  • the above-described outer peripheral wall 10d of the fixed scroll 10 is formed with a suction port 26 for sucking a refrigerant introduced from a suction port 40, which will be described later, through the motor housing space 31, and the fixed scroll 10 in the housing is also provided.
  • a discharge chamber 28 in which the refrigerant gas compressed in the compression chamber 15 is discharged through a discharge hole 27 formed substantially at the center of the fixed scroll 10 is defined between the rear side wall 2b of the housing 2 and the rear side. ing.
  • the refrigerant gas discharged into the discharge chamber 28 is separated from oil in the gas to some extent, and is pumped from a discharge port (not shown) to an external refrigerant circuit. Further, the separated oil and the refrigerant mixed with oil are also stored in a storage chamber 32 provided below the discharge chamber 28.
  • a suction port 40 for sucking refrigerant gas is formed on the side surface of the housing 2 facing the motor housing space 31, and a gap between the stator 33 and the housing 2 or between the block member 5 and the housing 2 is illustrated.
  • the refrigerant that has flowed into the motor housing space 31 from the suction port 40 is guided to the suction port 26 through a passage that is not connected and a gap formed between the fixed scroll 10 and the housing 2.
  • Reference numeral 50 denotes an inverter housing chamber that is formed in the upper portion of the housing 2 and accommodates an inverter driving circuit (not shown) that performs power feeding control of the electric motor 3.
  • the inverter driving circuit and the stator 33 are connected via a relay terminal (not shown). Electrical connection is made and power is supplied to the motor 3 from the inverter drive circuit.
  • the compression chamber 15 Due to the revolving motion of the orbiting scroll 11, the compression chamber 15 is moved from the outer peripheral side of the scroll walls 10c, 11c of both scrolls to the center side while gradually reducing the volume, so that the compression chamber 15 is sucked into the compression chamber 15 from the suction port 26.
  • the refrigerant gas is compressed, and the compressed refrigerant gas is discharged into the discharge chamber 28 through the discharge hole 27 formed in the end plate 10 a of the fixed scroll 10. And it is sent to an external refrigerant circuit through the discharge port which is not illustrated.
  • the spiral wall 10 c of the fixed scroll 10 and the spiral wall 11 c of the orbiting scroll 11 form the compression forming portions 101 and 111 for forming the compression chamber 15 and the compression chamber 15. 5 and the end portions 102 and 112 of the wall surface of the orbiting scroll 11, and the spiral wall 11c of the orbiting scroll 11 is further extended from the end portion 112 as shown in FIG. 113 is provided.
  • the compression forming portions 101, 111 of the scroll walls 10c, 11c of each scroll are formed in curved surfaces along the involute curve from the winding start portion to the winding end portions 102, 112 located at the center portion of each scroll.
  • the winding end portions 102 and 112 are portions that contact the other spiral wall on the outermost side of the spiral walls 10c and 11c (end point of the contact contributing to compression), and the compression chamber 15 starts to be closed. It is a position to be done.
  • the extension 113 formed on the orbiting scroll 11 extends so as not to contact the spiral wall 10c of the fixed scroll 10, and even if it is formed along the involute curve, it is formed not along the involute curve.
  • the extension 113 is fixed to the extension 113 by retracting the inner wall surface of the extension 113 from the spiral wall 10c of the fixed scroll 10 facing the extension 113.
  • the scroll 10 is not in contact with the spiral wall 10c.
  • the height of the extension 113 from the end plate 11a is set to be lower than the height of the spiral wall 11c.
  • the transition portion from the winding end 112 to the extension 113 is gradually increased.
  • the height from the end plate is reduced.
  • the extension 113 is provided at a portion facing the suction port 26 provided on the peripheral wall of the fixed scroll 10, and the fluid to be compressed introduced through the suction port 26 wraps around the extension 113. It is introduced into the compression chamber 15.
  • the orbiting scroll 11 revolves around the axis of the fixed scroll 10, and when the winding end portion 112 abuts on the spiral wall 10 c of the fixed scroll 10, the fluid to be compressed is confined in the compression chamber 15.
  • the compression of the confined fluid to be compressed is started, even if the winding end portion 112 comes into contact with the spiral wall 10c of the fixed scroll 10 and a contact load acts on the winding end portion 112 radially outwardly, Since the spiral wall 11c of the scroll 11 is provided with an extension portion 113 that does not come into contact with the spiral wall 10c of the fixed scroll 10 from the winding end portion 112, it extends to the compression forming portion 111 as shown in FIG.
  • the swirl wall 11c is not only connected by the connecting portion 111b connecting the end plate 11a, but also by the connecting portion 113b connecting the extension 113 to the end plate 11a. It will undergo contact load that acts to shear the wall 11c from the end plate 11a. Therefore, a sufficient area for supporting the shear load is secured in the vicinity of the winding end portion 112, the shear stress in the vicinity of the winding end portion 112 can be reduced, and the spiral wall of the winding end portion 112 can be prevented from being damaged.
  • the non-contact state with the spiral wall 10c of the fixed scroll 10 is formed by retracting the inner wall surface of the extension 113 from the spiral wall 10c of the fixed scroll 10 facing the extension wall 113. It is not necessary to reduce the thickness of the spiral wall 10c of the fixed scroll 10, and the strength of the spiral wall 10c of the fixed scroll 10 can be ensured.
  • the extension portion 113 is formed so that the transition portion from the winding end portion 112 gradually decreases in height from the end plate 11a, the spiral wall tends to fall outward due to cutting resistance during processing. 11c can be supported to prevent deformation, and an increase in the weight of the orbiting scroll 11 can be suppressed while ensuring a contact area with the end plate 11a.
  • the spiral wall 111 exists only on one side of the winding end portion, the spiral wall is deformed radially outward due to cutting resistance during processing, and after processing tends to be inclined inward due to the elasticity of the spiral wall itself, If the spiral walls come into contact with each other at that location, there is a concern that the winding end portion may be damaged.
  • the outer peripheral wall of the fixed scroll 10 where the suction port 26 for introducing the fluid to be compressed into the compression chamber 15 faces the extension portion 113. Even in the case of 10d, an increase in the suction resistance of the fluid to be compressed can be avoided, and there is no inconvenience due to the provision of the extension 113.
  • the non-contact state is formed by retracting the inner wall surface of the extension 113 from the spiral wall 10c of the fixed scroll 10 facing the extension 113 is shown in FIG.
  • the non-contact state may be formed by retracting the outer wall surface of the spiral wall 10c of the fixed scroll 10 facing the extension 113.
  • the extension portion 113 is formed from the winding end portion 112 on the spiral wall 11c of the orbiting scroll 11 is shown, but instead of this configuration or together with this configuration, the fixed scroll 10 Similarly, an extension may be formed at the winding end portion 102 of the spiral wall 10c.
  • the scroll type electric compressor is adopted.
  • a similar configuration may be adopted for a scroll type compressor in which driving force is transmitted from the outside.

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Abstract

スクロール型圧縮機において、スクロールの渦巻壁の巻き終り部における破損を防止する。 【解決手段】端板及びこの端板から立設された渦巻壁を有する固定スクロールと、端板及びこの端板から立設された渦巻壁を有する旋回スクロール１１と、旋回スクロール１１に回転動力を伝達する駆動軸とを備え、旋回スクロール１１の公転運動により被圧縮流体を圧縮させるスクロール型圧縮機において、旋回スクロール１１の渦巻壁１１ｃに、圧縮室を形成するための壁面（圧縮形成部１１１）の終端となる巻き終わり部１１２から、固定スクロールの渦巻壁と接触しない延長部１１３を延設する。

Description

スクロール型圧縮機
　本発明は、車両用空調装置の冷凍サイクル等に用いられるスクロール型圧縮機に関し、特にスクロールの渦巻壁の形状を改良したスクロール型圧縮機に関する。
　スクロール型圧縮機は、図９に示されるように、端板及びこの端板から立設された渦巻壁１０ｃを有する固定スクロール１０と、この固定スクロール１０に対向配置されて端板及びこの端板から立設された渦巻壁１１ｃを有する旋回スクロール１１とを備え、これら一対のスクロールをそれぞれの渦巻壁１０ｃ，１１ｃを互いに組み合わせ、旋回スクロール１１を自転が規制された状態で偏心軸を有する回転軸にて旋回（公転運動）させることにより、両スクロールの渦巻壁間に形成された圧縮室１５を容積を減少させながら中心へ移動させて作動流体の圧縮を行うようにしている。
　それぞれの渦巻壁１０ｃ、１１ｃは、インボリュート曲線を描くように形成され、圧縮室１５は、固定スクロールの渦巻壁１０ｃの外側曲面と旋回スクロールの渦巻壁１１ｃの内側曲面とが接することにより区画形成された第１の圧縮室と、固定スクロールの渦巻壁１０ｃの内側曲面と旋回スクロールの渦巻壁１１ｃの外側曲面とが接することにより区画形成された第２の圧縮室とを備えている。
　このようなスクロール型圧縮機においては、後述する図４に示されるように、旋回スクロール１１の旋回に伴う遠心力等によって渦巻壁同士が接触し、渦巻壁１０ｃ、１１ｃの接触部位に、この遠心力等による力が接触面に対して直交する方向に作用する。渦巻壁と端板とは一体となって連接しているので、旋回スクロール１１が、渦巻壁の巻き終わり部１０２，１１２（圧縮室１５を形成するための壁面の終端であり、圧縮に寄与する接点の終了点、即ち、圧縮室１５の閉じこみを開始する位置）でない箇所同士が接触する旋回角位置にあるときは、渦巻壁の接触部位に作用する接触荷重は、その接触部位近傍の両側に延在する渦巻壁１０ｃ、１１ｃと端板１０ａ，１１ａとの連接部分（連接部１０ｂ、１１ｂ）を介して端板１０ａ，１１ａに伝えられ支持される。
　これに対して、旋回スクロール１１が、スクロールの渦巻壁の巻き終わり部１０２，１１２が相手側のスクロールの渦巻壁に接触する旋回角位置にあるときには、渦巻壁の接触部位に作用する接触荷重は、その接触箇所に対して、片側に延在する渦巻壁と端板との連接部分のみを介して端板に伝えられ支持されることとなる。このため、渦巻壁と端板との連接部分に発生する接触部位近傍のせん断応力は、巻き終わり部でない箇所が接触している時に比して２倍ほどとなり、巻き終わり部近傍の連接部の強度を十分に確保しないと渦巻壁が破損する恐れがある。
　スクロールの渦巻壁の巻き終わり部の強度改善に関する従来技術として、特許文献１においては、スクロールの渦巻壁の巻き終り端部に、高さを漸次小さくする傾斜面や階段面を延設し、遠心力による応力集中を分散させることが提案されている。また、特許文献２には、旋回スクロールの渦巻壁の外壁と内壁を巻き終り部までインボリュート曲線に沿って形成すると共に巻き終り部の上面を他の部分よりも相対的に低く設定して流体の圧縮に寄与しない部分を設け、この部分に接点を設けることで、全てのクランク角で複数の接点を存在させて押接力を分散させ、摩耗や焼き付きの発生を抑えるようにした構成も開示されている。
特開平３－２６４７８９号公報 特開２００９－１７４４０７号公報
　前者の構成は、渦巻壁の巻き終わり部に傾斜面や階段面を設けることによって巻き終わり端部に作用する遠心力を低減するものであって、渦巻壁の巻き終わり部が相手側の渦巻壁に接触する際のせん断応力を低減するものでないため、渦巻き壁の巻き終わり部が相手側のスクロールの渦巻壁と接触する旋回角にあるときには、この傾斜面や階段面を設けた巻き終わり部にも上述したせん断応力が発生し、従来と同様の不都合が懸念されるものである。また、後者の構成においても、巻終わり部において高さを低くした圧縮に寄与しない端部を設けるものの、その部分に接点が設けられているため、巻き終り部分に掛かるせん断応力が低減されるわけではなく、上述した巻き終わり部に作用する接触荷重により、同様の不都合が懸念される。
　本発明は、係る事情に鑑みてなされたものであり、スクロールの渦巻壁の巻き終り部における破損を防止することが可能なスクロール型圧縮機を提供することを主たる課題としている。
　上記課題を達成するために、本発明に係るスクロール型圧縮機は、端板及びこの端板から立設された渦巻壁を有する固定スクロールと、この固定スクロールに対向配置され、端板及びこの端板から立設された渦巻壁を有する旋回スクロールと、前記旋回スクロールに回転動力を伝達する駆動軸とを備え、前記旋回スクロールの公転運動により、前記固定スクロールと前記旋回スクロールとによって形成される圧縮室を容積を減少させながら中心側に移動させることで被圧縮流体を圧縮させるものであって、前記固定スクロール及び前記旋回スクロールの少なくとも一方の渦巻壁に、前記圧縮室を形成するための壁面の終端となる巻き終わり部から、相手側の渦巻壁と接触しない延長部を延設したことを特徴としている。
　したがって、少なくともいずれか一方のスクロールの渦巻壁に、巻き終わり部から相手側の渦巻壁と接触しない延長部が設けられているので、一方の渦巻き壁の巻き終わり部が他方の渦巻壁に接触することにより接触荷重が一方の渦巻壁を径方向外側に押圧するように巻き終わり部に作用しても、接触部位近傍の片側に延在する巻き終わり部と端板との連接部分のみならず、延長部と端板との連接部分によってもせん断荷重を支持することが可能となり、以ってせん断応力を低減することが可能となる。
　ここで、前記延長部は、その内側壁面をこれと対峙する前記相手側の渦巻壁から退避させることで前記相手側の渦巻壁との非接触状態を形成するようにしてもよい。このような構成とすることで、相手側の渦巻壁の厚みを薄くする必要がなくなり、相手側の渦巻壁の強度を確保することが可能となる。
　また、前記延長部は、これと対峙する前記相手側の渦巻壁の外側壁面を退避させることで前記相手側の渦巻壁との非接触状態を形成するようにしてもよい。このような構成とすることで、延長部の厚みを薄くする必要がなくなり、延長部の強度を確保することが可能となる。
　前記延長部は、前記端板からの高さが前記渦巻壁の高さよりも低く設定するようにしてもよい。延長部は、圧縮室を形成するための壁面の終端となる巻き終わり部から延設されているので、圧縮に寄与する部分ではない。そこで、圧縮に寄与しない不要な延長部の高さを低くすることで、巻終わり部の端板との接合面積を確保してせん断応力を低減しつつ、スクロールの重量を必要最小限度に抑えるようにするとよい。
　このような延長部の端板からの高さを渦巻壁の高さよりも低く設定する態様としては、巻き終わり部から延長部への移行部分を、徐々に高さが低くなるように形成してもよい。
　このような構成においては、延長部の巻き終わり部近傍において高さを高くすることで、渦巻壁の加工時に切削抵抗により外側へ倒れようとする渦巻壁を支えて変形を防ぐことができ、また、巻き終わり部から遠い箇所において高さを低くすることで、端板との接触面積を確保しつつ巻き終わり部の切削抵抗による渦巻壁の倒れ防止の寄与度が少ない部分を小さくしてスクロールの重量の増加を抑えることが可能となる。
　尚、圧縮室に被圧縮流体を導入する吸入ポートは、前記延長部と対峙する固定スクロールの周壁に設けるようにするとよい。
　このような構成とすることで、吸入ポートが延長部と対峙する固定スクロールの周壁に設けられる場合でも、延長部の高さが低くなっているので、被圧縮流体の吸入抵抗の増大を避けることが可能となる。
　以上述べたように、本発明によれば、固定スクロール及び旋回スクロールの少なくとも一方の渦巻壁に、圧縮室を形成するための壁面の終端となる巻き終わり部から、相手側の渦巻壁と接触しない延長部を延設するようにしたので、巻き終わり部においてもせん断荷重を支える端板との連接面積を大きくすることが可能となる。このため、スクロールの渦巻壁の巻き終わり部が相手側のスクロールの渦巻壁と接触して渦巻壁を径方向に押す接触荷重が渦巻壁に作用した場合でも、巻終わり部近傍の連接部でのせん断応力を低減することが可能となり、巻き終り部近傍の渦巻壁の破損を防止することが可能となる。
　延長部を非接触状態に形成する態様としては、延長部の内側壁面をこれと対峙する相手側の渦巻壁から退避させることで非接触状態を形成するようにしても、延長部と対峙する相手側の渦巻壁の外側壁面を退避させることで非接触状態を形成するようにしてもよく、前者の構成とすることで、相手側の渦巻壁の厚みを薄くする必要がなくなるので、相手側の渦巻壁の強度を確保することが可能となり、また、後者の構成とすることで、延長部の厚みを薄くする必要がなくなるので、延長部の強度を確保しやすいものとなる。
　また、延長部の端板からの高さを渦巻壁の高さよりも低く設定する構成を採用することで、巻終わり部の端板との接合面積を確保してせん断応力を低減しつつ、スクロールの重量を必要最小限度に抑えることが可能となる。
　特に、巻き終わり部から延長部への移行部分を徐々に高さが低くなる構成とすることで、渦巻壁の加工時に切削抵抗により外側に倒れようとする渦巻壁を支えて変形を防ぐことができ、また、渦巻壁の倒れ防止効果寄与度が少ない延長部の部分の高さを低くすることでスクロールに重量の増加を抑えることが可能となる。
図１は、本発明に係るスクロール型圧縮機の全体構成例を示す断面図である。 図２（ａ）は、本発明に係るスクロール型圧縮機で用いられる固定スクロールを示す斜視図であり、図２（ｂ）は、本発明に係るスクロール型圧縮機で用いられる旋回スクロールを示す斜視図である。 図３（ａ）は、本発明に係るスクロール型圧縮機で用いられる固定スクロールを渦巻壁側から見た図であり（旋回スクロールの渦巻壁を仮想線で示す）、図２（ｂ）は、本発明に係るスクロール型圧縮機で用いられる旋回スクロールを端板側から見た図である（旋回スクロールの渦巻壁を破線で示す）。 図４は、固定スクロールと旋回スクロールとの関係を示した説明図である。 図５は、旋回スクロールの巻き終わり部付近を示す斜視図である。 図６は、旋回スクロールに設けられた延長部の内側壁面をこれと対峙する固定スクロールの渦巻壁から退避させた構成例を示す図である。 図７は、旋回スクロールの巻き終わり部付近での端板と渦巻壁及び延長部との連接部分を示す拡大斜視図である。 図８は、旋回スクロールに設けられた延長部と対峙する固定スクロールの渦巻壁の外側壁面を退避させた構成例を示す図である。 図９（ａ）は、従来の固定スクロールと旋回スクロールとを組み合わせた状態を示す図であり（旋回スクロールの渦巻壁を仮想線で示す）、図９（ｂ）は、旋回スクロールの巻き終わり部付近を示す拡大平面図である。
　以下、本発明に係るスクロール型圧縮機として、圧縮機構と電動機とが一体化した電動圧縮機を用いた場合の実施形態を添付図面を参照しながら説明する。
　図１において、冷媒を作動流体とする冷凍サイクルに適した電動圧縮機１が示されている。この電動圧縮機１は、アルミ合金で構成されたハウジング２内に、図中右側において電動機３を配設し、また、図中左方において電動機により駆動される圧縮機構４を配設している。尚、図１において、図中右側を電動圧縮機の前方、図中左側を電動圧縮機の後方としている。
　ハウジング２には、その内側中程に固定されたブロック部材（軸支部材）５と前壁部２ａとにベアリング６，７を介して回転可能に支持された駆動軸８が設けられている。
　ハウジング２内のブロック部材５より前方側の部分には、電動機３を収容するモータ収容空間３１が形成され、ここに電動機３を構成するステータ３３が収容されている。このステータ３３は、円筒状をなす鉄心３４とこれに巻回されたコイル３５とで構成され、ハウジング２の内面に固定されている。前記駆動軸８には、ステータ３３の内側において回転可能に収容されたマグネットからなるロータ３６が固装され、このロータ３６がステータ３３によって形成される回転磁力によって回転するようになっている。
　圧縮機構４は、固定スクロール１０とこれに対向配置された旋回スクロール１１とを有するスクロールタイプのもので、固定スクロール１０は、図２（ａ）、図３（ａ）、図４にも示されるように、ハウジング２の後部内側において固定された円板状の端板１０ａと、この端板１０ａの外縁に沿って全周に亘って設けられると共に前方に向かって立設された円筒状の外周壁１０ｄと、その外周壁１０ｄの内側において前記端板１０ａから前方に向かって連接部１０ｂを介して立設された渦巻状の渦巻壁１０ｃとから構成されている。
　また、旋回スクロール１１は、図２（ｂ），図３（ｂ）、図４にも示されるように、円板状の端板１１ａと、この端板１１ａから後方に向かって連接部１１ｂを介して立設された渦巻状の渦巻壁１１ｃとから構成され、端板１１ａの背面に形成されたボス部１１ｄに、駆動軸８の後端部に設けられると共に駆動軸８の軸心に対して偏心する偏心軸８ａがブッシュ１２及びベアリング１３を介して連結され、駆動軸８の軸心を中心として公転運動可能に支持されている。
　固定スクロール１０と旋回スクロール１１とは、それぞれの渦巻壁１０ｃ、１１ｃをもって互いに噛み合わされ、それぞれの渦巻壁１０ｃ、１１ｃの立設方向の先端が相手側のスクロールの端板１０ａ，１１ａの内面に微小クリアランスを隔てて対向している。したがって、固定スクロール１０の端板１０ａ及び渦巻壁１０ｃと、旋回スクロール１１の端板１１ａ及び渦巻壁１１ｃとによって囲まれた空間に圧縮室１５が画成されている。
　また、固定スクロール１０の外周壁１０ｄとブロック部材５との間には、薄板状の環状のスラストレース１６が挟持され、固定スクロール１０とブロック部材５とは、このスラストレース１６を介して突き合わされている。
　このスラストレース１６は、耐摩耗性に優れる素材で形成されているもので、ブロック部材５の端面の外縁形状に合わせた外縁形状を有する大きさに形成され、中央には、旋回スクロール１１の前記ボス部１１ｄが貫挿する孔が形成されている。そして、固定スクロール１０、スラストレース１６、及びブロック部材５は、位置決めピン９により、位置決めされて固定されている。
　ブロック部材５は、内面が圧縮機構４へ向かうにつれて段階的に径が大きく形成された筒状に形成されているもので、スラストレース１６から最も離れた前方側から、ブロック部材５と駆動軸８との間をシールするシール部材２１を収容するシール収容部２２、前記ベアリング６が収容されるベアリング収容部２３、前記ブッシュ１２と一体をなして駆動軸８の回転に伴って回転するバランスウエイト１９を収容するウエイト収容部２４、ブロック部材５の端面と旋回スクロール１１の端板１１ａとの間に配設された自転防止機構としてのオルダムリング１８を収容するオルダム収容部２５が形成されている。
　したがって、旋回スクロール１１は、駆動軸８の回転に伴って自転力が発生するが、オルダムリング１８により自転が規制されつつ駆動軸８の軸心に対して公転運動するようになっている。
　ところで、前述した固定スクロール１０の外周壁１０ｄには、後述する吸入口４０から導入された冷媒をモータ収容空間３１を介して吸入する吸入ポート２６が形成され、また、ハウジング内の固定スクロール１０の背後には、圧縮室１５で圧縮された冷媒ガスが固定スクロール１０の略中央に形成された吐出孔２７を介して吐出される吐出室２８がハウジング２の後側壁２ｂとの間に画成されている。吐出室２８に吐出された冷媒ガスは、ここで、ガス中のオイルがある程度分離され、図示しない吐出口から外部冷媒回路へ圧送される。また、分離されたオイルやオイル混じりの冷媒は、吐出室２８の下方に設けられた溜り室３２にも溜められるようになっている。
　そして、モータ収容空間３１に臨むハウジング２の側面には、冷媒ガスを吸入する吸入口４０が形成され、ステータ３３とハウジング２との間の隙間や、ブロック部材５とハウジング２との間の図示しない通路、及び固定スクロール１０とハウジング２との間に形成される隙間を介して、吸入口４０からモータ収容空間３１に流入した冷媒を前記吸入ポート２６に導くようにしている。
　尚、５０は、ハウジング２の上部に形成されて電動機３の給電制御をおこなう図示しないインバータ駆動回路を収容するインバータ収容室であり、インバータ駆動回路と前記ステータ３３とを図示しない中継ターミナルを介して電気的に接続し、インバータ駆動回路から電動機３に対して給電するようにしている。
　したがって、電動機３が回転して駆動軸８が回転すると、圧縮機構４において、旋回スクロール１１が偏心軸８ａを中心として回転するので、旋回スクロール１１は、固定スクロール１０の軸心の周りを公転する。この際、旋回スクロール１１は、オルダムリング１８からなる自転阻止機構によって自転が阻止されているので、公転運動のみが許容されることとなる。
　この旋回スクロール１１の公転運動により、圧縮室１５は両スクロールの渦巻壁１０ｃ、１１ｃの外周側から中心側へ容積を徐々に小さくしつつ移動するので、吸入ポート２６から圧縮室１５に吸入された冷媒ガスは圧縮され、この圧縮された冷媒ガスは固定スクロール１０の端板１０ａに形成された吐出孔２７を介して吐出室２８に吐出する。そして、図示しない吐出口を介して外部冷媒回路へ送出される。
　このような電動圧縮機１において、固定スクロール１０の渦巻壁１０ｃと旋回スクロール１１の渦巻壁１１ｃとは、圧縮室１５を形成するための圧縮形成部１０１，１１１と、圧縮室１５を形成するための壁面の終端となる巻き終わり部１０２，１１２とを備え、旋回スクロール１１の渦巻壁１１ｃにあっては、図５にも示されるように、さらに、巻き終わり部１１２から延設された延長部１１３が設けられている。
　それぞれのスクロールの渦巻壁１０ｃ，１１ｃの圧縮形成部１０１，１１１は、各スクロールの中心部分に位置する巻始めの部分から巻き終わり部１０２，１１２にかけてインボリュート曲線に沿った曲面に形成されている。巻き終わり部１０２，１１２は、このような渦巻壁１０ｃ、１１ｃの最も外側で相手側の渦巻壁と接触する部位（圧縮に寄与する接点の終了点）であり、圧縮室１５の閉じ込みが開始される位置である。
　旋回スクロール１１に形成された延長部１１３は、固定スクロール１０の渦巻壁１０ｃと接触しないように延設されているもので、インボリュート曲線に沿って形成されるものでも、インボリュート曲線に沿わずに形成されるものでもよく、この例においては、図６に詳述されるように、延長部１１３の内側壁面をこれと対峙する固定スクロール１０の渦巻壁１０ｃから退避させることで、延長部１１３と固定スクロール１０の渦巻壁１０ｃとを非接触にしている。
　また、この延長部１１３は、端板１１ａからの高さが渦巻壁１１ｃの高さよりも低く設定されており、この例においては、巻き終わり部１１２から延長部１１３への移行部分が、徐々に端板からの高さが低くなるように形成されている。
　この延長部１１３は、固定スクロール１０の周壁に設けられた吸入ポート２６と対峙する部位に設けられ、吸入ポート２６を介して導入された被圧縮流体は、この延長部１１３の周囲を回り込んで圧縮室１５に導入されるようになっている。
　以上の構成において、旋回スクロール１１が、固定スクロール１０の軸心の周りを公転し、巻き終わり部１１２が固定スクロール１０の渦巻壁１０ｃに当接すると被圧縮流体が圧縮室１５に閉じ込められ、この閉じ込められた被圧縮流体の圧縮が開始されるが、この巻き終わり部１１２が固定スクロール１０の渦巻壁１０ｃに接触して、巻き終わり部１１２に径方向外側に接触荷重が作用しても、旋回スクロール１１の渦巻壁１１ｃには、巻き終わり部１１２から固定スクロール１０の渦巻壁１０ｃと接触しない延長部１１３が設けられているので、図７に示されるように、圧縮形成部１１１に延在する渦巻壁１１ｃを端板１１ａに連接する連接部１１１ｂのみならず、延長部１１３を端板１１ａに連接する連接部１１３ｂによっても、渦巻壁１１ｃを端板１１ａからせん断するように作用する接触荷重を受けることになる。このため、巻き終わり部１１２近傍においてこのせん断荷重を支える面積が十分確保され、巻き終わり部１１２近傍でのせん断応力を低減でき、巻き終わり部１１２の渦巻壁の破損を防ぐことが可能となる。
　また、上述の構成においては、延長部１１３の内側壁面をこれと対峙する固定スクロール１０の渦巻壁１０ｃから退避させることで固定スクロール１０の渦巻壁１０ｃとの非接触状態が形成されているので、固定スクロール１０の渦巻壁１０ｃの厚みを薄くする必要がなくなり、固定スクロール１０の渦巻壁１０ｃの強度を確保することが可能となる。
　しかも、延長部１１３は、巻き終わり部１１２からの移行部分が、徐々に端板１１ａからの高さが低くなるように形成されているので、加工時に切削抵抗により外側へ倒れようとする渦巻壁１１ｃを支えて変形を防ぐことができ、また、端板１１ａとの接触面積を確保しつつ旋回スクロール１１の重量の増加を抑えることが可能となる。
　スクロールの渦巻壁をエンドミルにより加工する際に、工具がその渦巻壁の加工箇所を加工しているときは、その加工箇所は切削抵抗により工具に押しつけられているので工具に沿うように端板から垂直となっているが、工具が通過した後は、切削抵抗から解放された渦巻壁自体の弾性により、渦巻壁が内側に向けて傾くという事象（いわゆるスプリングバック）が発生する。この事象は、巻き終わり部以外の箇所の加工においては、加工箇所の両側が渦巻壁１１１で支えられるため、無視できる程度に小さいものとなるが、従来構造の渦巻壁の巻き終わり部１１２の加工においては、巻き終わり部の片側にしか渦巻壁１１１が存在しないため、加工時の切削抵抗により渦巻壁が径方向の外側に変形し、加工後は渦巻壁自身の弾性により内側に傾きがちとなり、その箇所において渦巻壁同士が接触すると巻き終わり部が破損する不都合が懸念される。
　そこで、延長部の端板からの高さを巻き終わり部から徐々に低くすることで、巻き終わり近傍においては、延長部の高さを確保して加工時に切削抵抗により外側に倒れようとする渦巻壁を支えて変形を防ぐことが可能となり、また、巻き終わり部から遠い箇所においては、巻き終わり部の切削抵抗による傾きを防止する効果の寄与度は少なくなるので、高い必要のない延長部の高さを低く設定してスクロールの重量の増加を回避することが可能となる。
　しかも、延長部の端板からの高さを巻き終わり部から徐々に低くしているので、圧縮室１５に被圧縮流体を導入する吸入ポート２６が延長部１１３と対峙する固定スクロール１０の外周壁１０ｄに設けられる場合にも、被圧縮流体の吸入抵抗の増大を避けることが可能となり、延長部１１３を設けたことによる不都合はない。
　なお、上述の構成においては、延長部１１３の内側壁面をこれと対峙する固定スクロール１０の渦巻壁１０ｃから退避させることで非接触状態を形成する例を示したが、図８に示されるように、延長部１１３と対峙する固定スクロール１０の渦巻壁１０ｃの外側壁面を退避させることで非接触状態を形成するようにしてもよい。
　このような構成とすることで、延長部１１３の厚みを薄くする必要がなくなり、延長部１１３の強度を確保することが可能となる。
　また、上述の構成においては、旋回スクロール１１の渦巻壁１１ｃにその巻き終わり部１１２から延長部１１３を形成した構成例を示したが、この構成に代えて、又は、この構成と共に固定スクロール１０の渦巻壁１０ｃの巻き終わり部１０２に同様に延長部を形成するようにしてしてもよい。
　さらに、上述の例では、スクロール型の電動圧縮機に採用した例を示したが、外部から駆動力が伝達されるスクロール型圧縮機に同様の構成を採用してもよい。
　１　電動圧縮機
　８　駆動軸
　１０　固定スクロール
　１０ａ　端板
　１０ｃ　渦巻壁
　１１　旋回スクロール
　１１ａ　端板
　１１ｃ　渦巻壁
　１５　圧縮室
　２６　吸入ポート
　１０１，１１１　圧縮形成部
　１０２、１１２　巻き終わり部
　１１３　延長部

Claims (6)

  1. 　端板及びこの端板から立設された渦巻壁を有する固定スクロールと、この固定スクロールに対向配置され、端板及びこの端板から立設された渦巻壁を有する旋回スクロールと、前記旋回スクロールに回転動力を伝達する駆動軸とを備え、前記旋回スクロールの公転運動により、前記固定スクロールと前記旋回スクロールとによって形成される圧縮室を容積を減少させながら中心側に移動させることで被圧縮流体を圧縮させるスクロール型圧縮機において、
    　前記固定スクロール及び前記旋回スクロールの少なくとも一方の渦巻壁に、前記圧縮室を形成するための壁面の終端となる巻き終わり部から、相手側の渦巻壁と接触しない延長部を延設したことを特徴とするスクロール型圧縮機。
  2. 　前記延長部は、その内側壁面をこれと対峙する前記相手側の渦巻壁から退避させることで前記相手側の渦巻壁との非接触状態が形成されていることを特徴とする請求項１記載のスクロール型圧縮機。
  3. 　前記延長部は、これと対峙する前記相手側の渦巻壁の外側壁面を退避させることで前記相手側の渦巻壁との非接触状態が形成されていることを特徴とする請求項１記載のスクロール型圧縮機。
  4. 　前記延長部は、前記端板からの高さが前記渦巻壁の高さよりも低く設定されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のスクロール型圧縮機。
  5. 　前記巻き終わり部から前記延長部への移行部分は、徐々に高さが低くなることを特徴とする請求項４記載のスクロール型圧縮機。
  6. 　前記圧縮室に被圧縮流体を導入する吸入ポートは、前記延長部と対峙する前記固定スクロールの周壁に設けられていることを特徴とする請求項４又は５記載のスクロール型圧縮機。
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