(57)【要約】【課題】シール性を向上して圧縮効率の向上をはかることができるとともに、油膜切れの発生を防止して耐摩耗性を向上することができるスクロール型圧縮機を提供する。【解決手段】中央部に吐出孔が形成された固定スクロール部材と、固定スクロール部材と噛み合って圧縮室を形成する可動スクロール部材と、一方のスクロール部材の端板と他方のスクロール部材の渦巻壁の上端面との間に介装され該渦巻壁に沿って渦巻状に延びる耐摩耗板とを備え、該耐摩耗板に、圧縮室が吐出孔とは直接連通しない位置にて耐摩耗板の表裏を連通可能な切欠きもしくは孔が設けられていることを特徴とするスクロール型圧縮機。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央部に吐出孔が形成された端板と該端板の一方の面上に形成された渦巻壁とを有する固定スクロール部材と、端板と該端板の一方の面上に形成され前記固定スクロール部材の渦巻壁と噛み合う渦巻壁とを有し、自転が阻止された状態で旋回されることにより、自身の渦巻壁と前記固定スクロール部材の渦巻壁との間に前記固定スクロール部材の中央部に向けて容積が縮小されながら移動される圧縮室を形成する可動スクロール部材と、一方のスクロール部材の端板と他方のスクロール部材の渦巻壁の上端面との間に介装され該渦巻壁に沿って渦巻状に延びる耐摩耗板とを備え、該耐摩耗板に、前記圧縮室が前記吐出孔とは直接連通しない位置にて耐摩耗板の表裏を連通可能な切欠きもしくは孔が設けられていることを特徴とするスクロール型圧縮機。
【請求項２】
前記耐摩耗板が、前記一方のスクロール部材の端板と他方のスクロール部材の渦巻壁の上端面との間に、油膜相当の隙間をもって挟持されている、請求項１に記載のスクロール型圧縮機。
【請求項３】
前記切欠きもしくは孔が設けられた耐摩耗板が、前記固定スクロール部材の端板上に装着されている、請求項１または２に記載のスクロール型圧縮機。
【請求項４】
前記切欠きもしくは孔が設けられた耐摩耗板が、前記可動スクロール部材の端板上に装着されている、請求項１〜３のいずれかに記載のスクロール型圧縮機。
【請求項５】
前記耐摩耗板に設けられる切欠きもしくは孔は、該耐摩耗板が装着されるスクロール部材の渦巻壁外周端より渦巻形状に沿って内方に３６０°以上進んだ位相の部位に設けられている、請求項１〜４のいずれかに記載のスクロール型圧縮機。
【請求項６】
車両用空調装置の冷凍回路に用いられる、請求項１〜５のいずれかに記載のスクロール型圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクロール型圧縮機に関し、とくに、スクロール部材のシール性の向上および耐久性の向上をはかったスクロール型圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
スクロール型圧縮機においては、中央部に吐出孔が形成された端板と該端板の一方の面上に形成された渦巻壁とを有する固定スクロール部材と、端板と該端板の一方の面上に形成された渦巻壁とを有する可動スクロール部材とが設けられ、固定スクロール部材の渦巻壁と可動スクロール部材の渦巻壁とが互いに噛み合わされて両渦巻壁間、より正確には両渦巻壁間と両端板間に実質的にシールされた圧縮室（流体ポケットと呼ばれることもある。）が形成される。可動スクロール部材が自転を阻止された状態で固定スクロール部材に対し旋回（公転）されることにより、上記圧縮室が固定スクロール部材の中央部に向けて圧縮室容積が縮小されながら移動されることにより圧縮室内に取り込まれていた被圧縮流体の圧縮が行われ、固定スクロール部材の中央部に形成された吐出孔から圧縮された流体が吐出室に向けて吐出されるようになっている。
【０００３】
このようなスクロール型圧縮機においては、上記圧縮室を形成するために、両スクロール部材の渦巻壁同士は摺接されることになるが、一方のスクロール部材の渦巻壁の上端面と他方のスクロール部材の端板との間をシールするために、一般に、渦巻壁上端面に渦巻壁に沿って渦巻状に延びる溝を形成し、その溝に、同様に渦巻壁に沿って渦巻状に延びるチップシールを装着して、該チップシールを他方のスクロール部材の端板に摺接させるようにした構造が知られている。また、一方のスクロール部材の端板と、他方のスクロール部材の渦巻壁の上端面との間に、シール性を向上するとともに、両部材が摺接する際の耐摩耗性を向上するために、渦巻状に延びる耐摩耗板（ボトムプレートと呼ばれることもある。）が装着される構造も知られている。
【０００４】
また、被圧縮流体は圧縮動作に伴って相対的に高温高圧になるが、所定の温度になった場合のスクロール部材の熱膨張量を予め見込んで、スクロール型圧縮機の作動中に最も高温高圧に晒される渦巻壁中央端において、その部位における渦巻壁上端面に隙間を形成するための段差を設けておく構造も知られている。
【０００５】
所定の温度の熱膨張量を見込んでスクロール部材を設計しても負荷（熱負荷を含む）の変動が大きな使用状況では、２つのスクロール部材間で適切な隙間以下となり、油膜切れに起因する金属同士の接触や異常発熱により渦巻壁がその高さ方向で突っ張って渦巻壁を倒す方向のモーメントが生じるおそれがある。これとは逆に、過剰に隙間が残った場合には、圧縮室に対するシール性が低下し、圧縮性能の低下や騒音の増大を引き起こすおそれがある。
【０００６】
通常、スクロール型圧縮機の作動中スクロール部材が最も高温高圧に晒される渦巻壁中央端部位では、渦巻壁外周部部位に比べ熱や圧力に起因する変形が大きい。とくに、固定スクロール部材の中央部に形成された吐出孔と直接連通する位置まで移動されてきた圧縮室では、高温高圧に晒されるので、吐出孔に向かう流れが乱れて耐摩耗板をスクロール部材の端板から引き剥がす力が生じることがあり、また、この部位における一方のスクロール部材の端板やその上に装着された耐摩耗板と他方のスクロール部材の渦巻壁の上端面との間の隙間が、上述の如く適切な隙間以下となり、油膜切れに起因する金属同士の接触や異常発熱を生じることがあり、耐摩耗板等に損傷を与えるおそれが生じることもある。
【０００７】
とくに渦巻壁中央端部位において、吐出孔と直接連通する位置まで移動されてきた圧縮室が高温高圧に晒されることに起因する上記のような問題に対し、可動スクロール部材の中央部における端板上に渦巻状に溝を形成し、その部位に装着されている耐摩耗板の渦巻始端近傍に前記溝に連通する孔を設け、潤滑油が連通孔を通して耐摩耗板の両面間を行き来できるようにして、渦巻壁中央端部位における油膜切れを防止して焼き付きを防止し耐摩耗性を向上するようにした構造が提案されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００１−７３９７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、上記特許文献１の提案構造においては、以下のような問題が残されている。すなわち、耐摩耗板の両面間を連通する孔が、耐摩耗板の渦巻始端近傍、つまり、吐出孔と直接連通する圧縮室が形成される位置に設けられているため、耐摩耗板の背面側に積極的に連通孔を介して潤滑油を送り込もうとすると、圧縮ガスも送り込まれてしまうことになるので、ブローバイガスとして圧縮機吸入側に逃げてしまうガス量が増加してしまい、その分、吐出孔を通して吐出される圧縮ガス量が減少し、圧縮効率の低下につながることになる。
【０００９】
また、前述のようなチップシールを設ける場合、上記のような連通孔を耐摩耗板の渦巻始端近傍に形成しておくと、チップシールが圧縮動作毎に連通孔を横断することになる可能性が高いため、チップシールが削られやすくなり、耐摩耗性を低下させるおそれがあるという問題もある。
【００１０】
そこで本発明の課題は、吐出孔を通して吐出される圧縮ガス量の減少を招くことなく、渦巻壁中央部へと移動される圧縮室のシール性を向上し、圧縮効率の向上をはかることができるとともに、両スクロール部材間の潤滑を必要とされる部位に対して、潤滑油を適切に供給できるようにして油膜切れの発生を防止し、耐摩耗性を向上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。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明に係るスクロール型圧縮機は、中央部に吐出孔が形成された端板と該端板の一方の面上に形成された渦巻壁とを有する固定スクロール部材と、端板と該端板の一方の面上に形成され前記固定スクロール部材の渦巻壁と噛み合う渦巻壁とを有し、自転が阻止された状態で旋回されることにより、自身の渦巻壁と前記固定スクロール部材の渦巻壁との間に前記固定スクロール部材の中央部に向けて容積が縮小されながら移動される圧縮室を形成する可動スクロール部材と、一方のスクロール部材の端板と他方のスクロール部材の渦巻壁の上端面との間に介装され該渦巻壁に沿って渦巻状に延びる耐摩耗板とを備え、該耐摩耗板に、前記圧縮室が前記吐出孔とは直接連通しない位置にて耐摩耗板の表裏を連通可能な切欠きもしくは孔が設けられていることを特徴とするものからなる。
【００１２】
このような本発明に係るスクロール型圧縮機においては、耐摩耗板とスクロール部材端板の間に、耐摩耗板の表裏を連通可能な切欠きもしくは孔を通して圧縮中のガスとともに潤滑油が適正に供給され、油膜が常時形成され、油膜切れの発生が防止されて、耐摩耗性が向上される。この切欠きもしくは孔は、耐摩耗板の、圧縮室が吐出孔とは直接連通しない位置に設けられるので、圧縮室が吐出孔と直接連通する際の圧縮室のシール性がこの切欠きもしくは孔の存在によって低下することはなく、目標とする良好なシール性が確保されつつ、上記耐摩耗性が向上される。また、上記切欠きもしくは孔は、耐摩耗板の、圧縮室が吐出孔とは直接連通しない位置に設けられるので、吐出孔と直接連通する圧縮室から圧縮されたガスがこの切欠きもしくは孔を介して逃げることはなく、不要なブローバイガスの量が抑えられて圧縮効率が向上される。その結果、シール性向上による圧縮効率の向上が達成されつつ、必要な潤滑部位への適切な潤滑油の供給により耐摩耗性の向上が達成される。
【００１３】
また、最も高温高圧に晒される渦巻壁中央端部位における渦巻壁や端板の熱や圧力に起因する歪みに対する対策が、渦巻壁中央端部位ではなく、そこから渦巻方向外方に離れた位置にて講じられるので、渦巻壁中央端部位近傍の耐摩耗性向上のための特別な加工が不要となって、生産性の向上も可能となる。また、耐摩耗板の表面側から上記切欠きもしくは孔を介して耐摩耗板の背面側に導入される潤滑油の油膜および同時に導入されるガスによる圧力によって、耐摩耗板は渦巻壁端板上にフローティング支持されるので、相手側スクロール部材の渦巻壁上端面にはチップシールを装着しなくとも圧縮室のシールを補助することが可能になり、チップシールの省略が可能となって大幅なコスト低減が可能となる。さらに、チップシールを設ける場合にあっても、上記切欠きもしくは孔を容易にチップシールが横断しない位置に配置できるので、チップシールの耐摩耗性を低下させることもなく、この面からも優れた耐摩耗性の確保が可能になる。
【００１４】
上記耐摩耗板は、上記一方のスクロール部材の端板と他方のスクロール部材の渦巻壁の上端面との間に、適切な油膜相当の隙間をもって挟持されていることが好ましい。このような適切な寸法の隙間をもたせておくことで、熱や圧力に起因する歪みが生じようとする際にも、油膜厚みの所定範囲内の変動によって歪みを吸収することが可能になり、それによって上記のようなシール性と耐摩耗性の両方を良好に維持することが可能になる。
【００１５】
このような切欠きもしくは孔が設けられた耐摩耗板は、上記固定スクロール部材の端板上に装着されている形態とすることができ、上記可動スクロール部材の端板上に装着されている形態とすることもでき、両方に装着されている形態とすることもできる。切欠きもしくは孔を通して圧縮室が直接吐出孔に連通することを避ける点からは、少なくとも切欠きもしくは孔が設けられた耐摩耗板が固定スクロール部材の端板上に装着されていることが好ましい。
【００１６】
また、上記耐摩耗板に設けられる切欠きもしくは孔は、該耐摩耗板が装着されるスクロール部材の渦巻壁外周端より渦巻形状に沿って内方に３６０°以上進んだ位相の部位に設けられていることが好ましい。このようにすれば、耐摩耗板に背圧導入する切欠きまたは孔とスクロール部材渦巻壁外周開口部との間には必ず相手スクロール部材により耐摩耗板が挟まれる部位が存在することになるため、圧縮機性能を悪化させるブローバイをより一層少なくすることが可能になる。
【００１７】
このような本発明に係るスクロール型圧縮機の使用形態は、とくに限定されないが、被圧縮流体が冷媒である場合とくに有効であり、中でも、高い圧縮効率や優れた耐久性、さらにはコストダウンの要求が高い車両用空調装置の冷凍回路に用いられる場合とくに有効なものである。
【発明の効果】
【００１８】
このように本発明に係るスクロール型圧縮機によれば、渦巻壁中央部へと移動される圧縮室のシール性を向上することができるとともに、潤滑必要部位に対して潤滑油を適切に供給して油膜切れの発生を防止でき、スクロール部材の耐摩耗性を向上することができる。したがって、スクロール型圧縮機の圧縮効率の向上と耐久性の向上をともに達成できる。さらに、渦巻壁中央端部位における特別な加工を不要化して生産性の向上、コストダウンをはかることも可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施態様に係るスクロール型圧縮機１を示しており、例えば車両用空調装置の冷凍回路に用いられる冷媒圧縮用のスクロール型圧縮機を示している。本体ハウジング２とフロントハウジング３によって囲まれる空間内にスクロール型圧縮機構４が構成される。スクロール型圧縮機構４は、中央部に吐出孔５が形成された端板６ａと該端板６ａの一方の面上に形成された渦巻壁６ｂとを有する固定スクロール部材６と、端板７ａと該端板７ａの一方の面上に形成された渦巻壁７ｂとを有する可動スクロール部材７とによって構成される。固定スクロール部材６の渦巻壁６ｂと可動スクロール部材７の渦巻壁７ｂとが互いに位相をずらせて噛み合わされ、両渦巻壁６ｂ、７ｂ間と両端板６ａ、７ａ間には実質的にシールされた圧縮室８が形成される。可動スクロール部材７がボールカップリング等の自転阻止機構９によって自転を阻止された状態で、固定スクロール部材６に対し旋回（公転）されることにより、圧縮室８が固定スクロール部材６の中央部に向けて圧縮室容積が縮小されながら移動され、圧縮室８内に渦巻壁の渦巻外周開口部から取り込まれていた吸入室１０からの吸入被圧縮流体（被圧縮ガス）の圧縮が行われ、固定スクロール部材６の中央部に形成された吐出孔５から圧縮された流体が吐出室１１に向けて吐出されるようになっている。図１において、８ａは、吐出孔５に直接連通する位置まで移動されてきた圧縮室、８ｂは、吐出孔５とは直接連通しない圧縮室（吐出孔５に直接連通する位置までには至っていない圧縮室）を、それぞれ示している。吐出孔５とは直接連通しない圧縮室８ｂは、互いに位相をずらせて噛み合わされた固定スクロール部材６と可動スクロール部材７とによって、１８０°位相がずれた位置に一対形成される。可動スクロール部材７は、ベアリング１２、偏心ブッシュ１３を介して、端部にクランクピン１４を有するクランク機構１５を備えた回転駆動軸１６によって駆動され、駆動軸１６は、車両のエンジン等の駆動源からベルト等によってプーリ１７に伝達されてくる駆動力によって、電磁クラッチ１８のアーマチュア１９を介して回転駆動されるようになっている。
【００２０】
固定スクロール部材６の端板６ａと可動スクロール部材７の渦巻壁７ｂの上端面との間には、渦巻壁６ｂに沿って渦巻状に延びる耐摩耗板２１が装着されており、可動スクロール部材７の渦巻壁７ｂの上端面上には渦巻壁７ｂ上に形成された溝に挿入され渦巻壁７ｂに沿って渦巻状に延びるチップシール２２が装着されている。本実施態様では、後述の図４に示すように、可動スクロール部材７の端板７ａと固定スクロール部材６の渦巻壁６ｂの上端面との間にも、渦巻壁７ｂに沿って渦巻状に延びる耐摩耗板３１が装着されており、固定スクロール部材６の渦巻壁６ｂの上端面上には渦巻壁６ｂ上に形成された溝に挿入され渦巻壁６ｂに沿って渦巻状に延びるチップシール３２が装着されている。
【００２１】
耐摩耗板２１は、図２（Ａ）に示すように固定スクロール部材６の端板６ａ上の渦巻壁６ｂ間に装着されている。耐摩耗板２１には、図２（Ｂ）に示すように、耐摩耗板２１の表裏を連通可能な切欠き２３ａ、２３ｂが設けられており、各切欠き２３ａ、２３ｂは、位相が互いに１８０°ずれた位置に形成されている。図２（Ｃ）に固定スクロール部材６と可動スクロール部材７を噛み合わせた状態を示すが、切欠き２３ａ、２３ｂは、圧縮室８が吐出孔５とは直接連通しない位置に、すなわち、吐出孔５と直接連通する圧縮室８ａに対してではなく、圧縮室８ａの位置に移動するまでの、吐出孔５とは直接連通しない圧縮室８ｂに対して配置されている。図２には切欠き２３ａ、２３ｂを設ける形態を示したが、切欠き２３ａ、２３ｂに代えて、図３に示すように、耐摩耗板２１の表裏を連通可能な孔２４ａ、２４ｂを、切欠き２３ａ、２３ｂに対応する位置に設けることも可能である。
【００２２】
耐摩耗板３１は、図４（Ａ）に示すように可動スクロール部材７の端板７ａ上の渦巻壁７ｂ間に装着されている。耐摩耗板３１には、図４（Ｂ）に示すように、耐摩耗板３１の表裏を連通可能な切欠き３３ａ、３３ｂが設けられており、各切欠き３３ａ、３３ｂは、位相が互いに１８０°ずれた位置に形成されている。図４（Ｃ）に可動スクロール部材７と固定スクロール部材６を噛み合わせた状態を示すが、切欠き３３ａ、３３ｂは、圧縮室８が吐出孔５とは直接連通しない位置に、すなわち、吐出孔５と直接連通する圧縮室８ａに対してではなく、圧縮室８ａの位置に移動するまでの、吐出孔５とは直接連通しない圧縮室８ｂに対して配置されている。図４には切欠き３３ａ、３３ｂを設ける形態を示したが、切欠き３３ａ、３３ｂに代えて、図５に示すように、耐摩耗板３１の表裏を連通可能な孔３４ａ、３４ｂを、切欠き３３ａ、３３ｂに対応する位置に設けることも可能である。
【００２３】
このようなスクロール型圧縮機１においては、耐摩耗板２１、３１とスクロール部材端板６ａ、７ａの間に、耐摩耗板２１、３１の表裏を連通可能な切欠き２３ａ、２３ｂ、３３ａ、３３ｂもしくは孔２４ａ、２４ｂ、３４ａ、３４ｂを通して圧縮中のガスとともに潤滑油が適正に供給され、油膜が常時適切に形成され、油膜切れの発生が防止され、耐摩耗性が向上される。そして、これら切欠き２３ａ、２３ｂ、３３ａ、３３ｂもしくは孔２４ａ、２４ｂ、３４ａ、３４ｂが、吐出孔５とは直接連通しない圧縮室８ｂに対して設けられるので、吐出孔５と直接連通する圧縮室８ａのシール性が低下することはなく、目標とする良好なシール性が確保されつつ、上記の如く耐摩耗性が向上される。また、吐出孔５と直接連通する圧縮室８ａの高温高圧の圧縮ガスがこれら切欠き２３ａ、２３ｂ、３３ａ、３３ｂもしくは孔２４ａ、２４ｂ、３４ａ、３４ｂを介して逃げることはなく、不要なブローバイガスの量が抑えられて圧縮効率が向上される。高温高圧の圧縮ガスが存在する圧縮室８ａを形成する渦巻壁や端板部位に対して、特別な加工を要することも回避され、生産性の向上やコストダウンも可能となる。また、前述の如く、チップシールの省略も可能となるので、その場合にはさらに大幅なコスト低減が可能となる。さらに、図示の如くチップシールを設ける場合にあっても、切欠き２３ａ、２３ｂ、３３ａ、３３ｂもしくは孔２４ａ、２４ｂ、３４ａ、３４ｂは容易にチップシールが横断しない位置に配置できるので、チップシールの耐摩耗性を低下させることもない。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明に係るスクロール型圧縮機の構造は、あらゆるスクロール型圧縮機に適用でき、とくに、高い圧縮効率や優れた耐久性、さらにはコストダウンが求められる車両用空調装置の冷凍回路に用いられるスクロール型圧縮機に好適なものである。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施態様に係るスクロール型圧縮機の縦断面図である。
【図２】図１の圧縮機の固定スクロール部材側の正面図である。
【図３】図２（Ｂ）の変形例を示す耐摩耗板の正面図である。
【図４】図１の圧縮機の可動スクロール部材側の正面図である。
【図５】図４（Ｂ）の変形例を示す耐摩耗板の正面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  スクロール型圧縮機
２  本体ハウジング
３  フロントハウジング
４  スクロール型圧縮機構
５  吐出孔
６  固定スクロール部材
６ａ、７ａ  端板
６ｂ、７ｂ  渦巻壁
７  可動スクロール部材
８  圧縮室
８ａ  吐出孔と直接連通する圧縮室
８ｂ  吐出孔とは直接連通しない圧縮室
９  自転阻止機構
１０  吸入室
１１  吐出室
１２  ベアリング
１３  偏心ブッシュ
１４  クランクピン
１５  クランク機構
１６  駆動軸
１７  プーリ
１８  電磁クラッチ
１９  アーマチュア
２１、３１  耐摩耗板
２２、３２  チップシール
２３ａ、２３ｂ、３３ａ、３３ｂ  切欠き
２４ａ、２４ｂ、３４ａ、３４ｂ  孔
【図１】
2010038059.tif 000003
【図２】
2010038059.tif 000004
【図３】
2010038059.tif 000005
【図４】
2010038059.tif 000006
【図５】
2010038059.tif 000007