(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
旋回スクロールの一旋回中に、固定スクロールの渦巻状ラップ外周部に位置する固定側歯先から前記旋回スクロールの旋回側端板外周部が離れる分離ゾーンを有しているスクロール型圧縮機において、
前記固定側歯先の腹側及び該固定側歯先の腹側と対向する前記旋回側端板外周部のいずれか一方または両方に、前記分離ゾーンに属する部分をゆるやかに傾斜させてなる傾斜面を備えていることを特徴とするスクロール型圧縮機。
【請求項２】
旋回スクロールの一旋回中に、固定スクロールの渦巻状ラップ外周部に位置する固定側歯先から前記旋回スクロールの旋回側端板外周部が離れる分離ゾーンを有しているスクロール型圧縮機において、
前記固定スクロールの渦巻状ラップが前記分離ゾーンに属する部分の歯丈を低く設定したことを特徴とするスクロール型圧縮機。
【請求項３】
前記旋回側端板外周部が、前記分離ゾーンに属している部分をゆるやかに傾斜させてなる傾斜面を備えていることを特徴とする請求項２記載のスクロール型圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気調和機の冷媒圧縮等に用いられるスクロール型圧縮機の構造に係り、特に、渦巻状スクロール部材の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スクロール型圧縮機は、たとえば車両用及び家庭用の空気調和機等において、冷媒等のガス流体を圧縮する圧縮機として従来より広く使用されている。
このスクロール型圧縮機は、固定スクロールに対して旋回スクロールが自転を阻止されながら公転旋回運動を行うように構成されており、回転軸を水平方向とした横型、回転軸を鉛直方向とした縦型、及び駆動源となる電動機をハウジング内に収容した密閉型などが用途に応じて使い分けられている。
【０００３】
ここで、従来のスクロール型圧縮機の一例を図面に基づいて簡単に説明する。なお、図６は運転中における固定スクロールと旋回スクロールとの相対位置関係を示す説明図、図７（ａ）は運転中における固定スクロールの渦巻状ラップの歯先と旋回スクロールの端板の外周部との相対位置関係図、図７（ｂ）は固定スクロールの渦巻状ラップの歯先と旋回スクロールの端板の外周部との接触状態図である。
【０００４】
図６、図７（ａ）及び（ｂ）において、図中の符号１は固定スクロール、２は旋回スクロール、９は固定スクロール１の渦巻状ラップ、１４は旋回スクロール２の端板である。
旋回スクロール２は、スクロール型圧縮機の運転に伴い、自転阻止機構であるオルダムリンクによって自転を阻止されながら、固定スクロール１に対して公転旋回半径の円軌道上を矢印３０（図６参照）の方向へ公転旋回運動する。この旋回運動により、旋回スクロール２の一旋回中においては、端板１４の外周部（旋回側端板外周部）１４ａが、固定スクロール１に立設されている渦巻状ラップ９の歯先（固定側歯先）９ａに対して、矢印３０ａ（図７参照）で示す方向に微少隙間を保って往復動することになる。
【０００５】
そして、上述した往復動期間中においては、旋回側端板外周部１４ａが固定側歯先９ａから離れてしまう、すなわち、旋回スクロール２の端板１４における外周部１４ａが固定スクロール１の渦巻状ラップ９における歯先９ａから離れてしまう分離ゾーン３１を有する構造のスクロール圧縮機が多い。すなわち、分離ゾーン３１に属する渦巻状ラップ９の歯先９ａは、旋回スクロール２が１回公転旋回運動する過程において、端板１４よりも外側に位置する状況が存在している構造のスクロール圧縮機が多い。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来構造のスクロール型圧縮機のように、旋回スクロール２の端板１４における外周部１４ａ（旋回側端板外周部）が、固定スクロール１における渦巻状ラップ９の歯先９ａ（固定側歯先）から離れてしまう分離ゾーン３１を有している場合には、以下に説明するような問題が懸念される。
【０００７】
すなわち、スクロール型圧縮機の運転によるガス流体の圧縮行程中、旋回スクロール２に圧縮されたガスの反力によるモーメントが作用して、旋回スクロール２の端板１４にその軸の垂直方向面の倒れが発生すると、旋回スクロール２の公転旋回運動中に、いったん離れた旋回スクロール２の端板１４の外周部１４ａが再度固定スクロール１の渦巻状ラップ９の歯先９ａに重なる時、図７（ｂ）に示すように、歯先９ａへの乗り上げが起こる。この結果、渦巻状ラップ９側の歯先９ａ及び旋回スクロール２側の端板１４における外周部１４ａは、そのいずれか一方または両方が摩耗して焼付きを生じる問題があった。
【０００８】
このような背景から、圧縮ガスによる反力の影響を受けた旋回スクロール２側の端板外周側において、固定スクロール１の歯先９ａ側へ向かうような倒れが発生しても、固定スクロール１側の渦巻状ラップ９の歯先９ａから外周側へ離れて分離した分離ゾーンの旋回側端板外周部が、固定側歯先に乗り上げることなくスムーズに戻ることが望まれる。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、分離ゾーンの旋回側端板外周部が固定側歯先に乗り上げることなくスムーズに戻ることができ、結果として摩耗や焼付きの発生を防止することができるスクロール型圧縮機の提供を目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
請求項１に記載のスクロール型圧縮機は、旋回スクロールの一旋回中に、固定スクロールの渦巻状ラップ外周部に位置する固定側歯先から前記旋回スクロールの旋回側端板外周部が離れる分離ゾーンを有しているスクロール型圧縮機において、前記固定側歯先の腹側及び該固定側歯先の腹側と対向する前記旋回側端板外周部のいずれか一方または両方に、前記分離ゾーンに属する部分をゆるやかに傾斜させてなる傾斜面を備えていることを特徴とするものである。
【００１０】
このようなスクロール型圧縮機によれば、前記固定側歯先の腹側及び該固定側歯先の腹側と対向する前記旋回側端板外周部のいずれか一方または両方に、前記分離ゾーンに属する部分をゆるやかに傾斜させてなる傾斜面を備えているので、この傾斜面が逃げとなり、いったん離れた旋回側端板外周部は、固定側歯先へ乗り上げることなく傾斜面に沿ってスムーズに戻ることができる。
【００１１】
請求項２に記載のスクロール型圧縮機は、旋回スクロールの一旋回中に、固定スクロールの渦巻状ラップ外周部に位置する固定側歯先から前記旋回スクロールの旋回側端板外周部が離れる分離ゾーンを有しているスクロール型圧縮機において、前記固定スクロールの渦巻状ラップが前記分離ゾーンに属する部分の歯丈を低く設定したことを特徴とするものである。
【００１２】
このようなスクロール型圧縮機によれば、前記固定スクロールの渦巻状ラップが前記分離ゾーンに属する部分の歯丈を低く設定してあるので、歯丈の低い部分が逃げとなり、いったん離れた旋回側端板外周部は、固定側歯先へ乗り上げることなくスムーズに戻ることができる。
【００１３】
また、上述した請求項２記載のスクロール型圧縮機においては、前記旋回側端板外周部が、前記分離ゾーンに属している部分をゆるやかに傾斜させてなる傾斜面を備えていることが好ましく、これにより、歯丈の低い部分及び傾斜面が逃げとなり、いったん離れた旋回側端板外周部は、固定側歯先へ乗り上げることなく傾斜面に沿ってスムーズに戻ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るスクロール型圧縮機の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図４に示す横型のスクロール圧縮機は、フロントハウジング４及びリアハウジング５で構成される密閉されたハウジングＨの内部に、スクロール型圧縮機構Ｃが収納設置されている。そして、フロントハウジング４の先端外形部には、本スクロール圧縮機の駆動動力を断続する電磁クラッチＭが設置され、該電磁クラッチＭとスクロール型圧縮機構Ｃとの間は、回転軸６を介して互いに連動するよう直結されている。なお、図４に示したスクロール圧縮機は、たとえば車両用の空気調和機に使用されるものであり、図示省略のベルトを介して車両走行用エンジン等から駆動動力を得るようになっている。
【００１５】
スクロール型圧縮機構Ｃは、固定スクロール１、旋回スクロール２、旋回スクロール２の公転旋回運動を許容するがその自転を阻止するオルダムリンク３、回転軸６を軸承するメインベアリング７等から構成される。なお、固定スクロール１はリアハウジング５に締結されている。
固定スクロール１は、端板８とその内面に立設された渦巻状ラップ９とを備え、端板８の中央には吐出ポート１１が設けられている。吐出ポート１１が開口する端板８の外面８ａには、吐出ポート１１を開閉する吐出弁１２及び吐出弁１２の可動範囲を限定するためのリテーナ１３が設置されている。
【００１６】
旋回スクロール２は、端板１４とその内面に立設された渦巻状ラップ１５とを備えている。
端板１４の外面に立設されたボス１６内には、偏心ブッシュ１７が旋回軸受１８を介して回転自在に嵌合されている。
スクロール型圧縮機構Ｃにおいては、上述した固定スクロール１と旋回スクロール２とを相互に所定距離だけ偏心させ、かつ１８０度だけ角度をずらして噛み合わせることによって、複数個の密閉空間２０が形成されている。
フロントハウジング４はリアハウジング５と一体に固定されており、このフロントハウジング４の内側端面に形成されたスラスト面２１と旋回スクロール２の背面とが摺接して旋回スクロール２を支持している。
【００１７】
さて、接続状態とした電磁クラッチＭから動力が回転軸６に伝達されると、本回転軸６、偏心ピン１９、偏心ブッシュ１７、ボス１６等からなる公転旋回機構を介して、旋回スクロール２はオルダムリンク３によって自転を阻止されながら公転旋回半径の円軌道上を公転旋回運動する。
スクロール型圧縮機の駆動に伴い、冷媒ガス等の被圧縮流体は吸入ポート１０から密閉ハウジングＨ内に入り、ガス通路（図示省略）を通って密閉空間２０内に吸入される。そして、旋回スクロール２の公転旋回運動により密閉空間２０の容積が減少するのに伴って圧縮されながら中央部に至り、固定スクロール１の端板８に設けられた吐出ポート１１より吐出弁１２を押し開いて吐出される。
【００１８】
このように構成されたスクロール圧縮機において、本発明では以下に説明する傾斜面（第１の実施形態）や固定スクロール側の渦巻状ラップに歯丈の低い部分（第２の実施形態）を設けて、旋回側端板外周部が固定側歯先へ乗り上げることを防止している。なお、各実施形態に関する以下の説明では、上述したスクロール圧縮機の要部のみを図示して詳細に説明する。
【００１９】
＜第１の実施形態＞
図１は本発明に係わる固定スクロールと旋回スクロールとの運転中の相対位置説明図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
図１及び２において、図中の符号１０１は固定スクロール、１０２は旋回スクロール、１０９は固定スクロール１０１の渦巻状ラップ、１０９ａは渦巻状ラップ１０９の歯先（固定側歯先）、１０９ｂは渦巻状ラップ１０９の腹側部、１１４は旋回スクロール１０２の端板、１１４ａは端板１１４の外周部（旋回側端板外周部）、１３１は分離ゾーンである。
【００２０】
この実施形態では、運転中に旋回スクロール１０２の端板１１４が固定スクロール１０１の渦巻状ラップ１０９の歯先１０９ａから離れる分離ゾーン１３１に対し、具体的には図１に示す固定スクロール１０１の渦巻状ラップ１０９のＰ１点からＰ２点に至る範囲に対し、渦巻状ラップ１０９の歯先１０９ａの腹側部１０９ｂに位置している角部を切り欠いて形成されたなだらかな傾斜面１０９ｃが設けられている。
【００２１】
この傾斜面１０９ｃは、図２に示す渦巻状ラップ１０９の断面形状において、腹側部１０９ｂの歯丈Ｌｂが背側部１０９ｄの歯丈Ｌｄよりも小さく（Ｌｂ＜Ｌｄ）なるように設けられている。換言すれば、運転中において白抜矢印１０３ａの方向に往復移動する旋回スクロール１０２の端板１１４が、いったん離れて戻ってくる方向を向いて位置している腹側部１０９ｂを背側部１０９ｄより低くした傾斜面１０９ｃとしてある。
また、上述した傾斜面１０９ｃは、渦巻状ラップ１０９の歯幅方向において、腹側となる歯先１０９ａの一部に設けておけばよい。
なお、歯先１０９ａの腹側部１０９ｂとは、固体スクロール１０１から立設された渦巻状ラップ１０９の内周（中心）側壁面を指している。
【００２２】
また、運転中において固定スクロール１０１の渦巻状ラップ１０９の歯先１０９ａと離れ及び重なりを繰返す往復運動、すなわち図２に示す矢印１３０ａの方向に往復運動をする旋回スクロール１０２の端板１１４の外周部１１４ａに対して、固定スクロール１０１と対向する側にの面に角部を切り欠いたなだらかな傾斜面１１４ｃが設けられている。この傾斜面１１４ｃは、上述した固定スクロール１０１側の歯先１０９ａに設けた傾斜面１０９ｃと同様に、分離ゾーン１３１に対して設けられている。また、この傾斜面１１４ｃは、外周部１１４ａの板厚ｔが中心側の板厚Ｔより小さく（ｔ＜Ｔ）なるように設けられている。
【００２３】
このような構成とすれば、運転中において離れ及び重なりを繰返す分離ゾーン１３１に位置している固定側歯先１０９ａ及び旋回側端板外周部１１４ａの両方に傾斜面１０９ｃ，１１４ｃを設けたので、旋回スクロール１０２が矢印３０の方向へ移動（符号１０２ａ→１０２）することにより、旋回側端板外周部１１４ａが重なるよう戻ってくる場合には、傾斜面１０９ｃ，１１４ｃに導かれて乗り上げることなくスムーズに重なることができる。このため、乗り上げを原因とする歯先１０９ａ等の摩耗や焼付きを防止し、スクロール圧縮機の耐久性や信頼性を向上させることができる。
【００２４】
換言すれば、スクロール型圧縮機の運転によるガス流体の圧縮行程において、旋回スクロール１０２に圧縮ガスによる反力によるモーメントが作用して旋回スクロール１０２の端板１１４に倒れが発生する場合においても、運転中にいったん離れた旋回スクロール１０２における端板１１４の外周部１１４ａが、再度固定スクロール１０１における渦巻状ラップ１０９の歯先１０９ａに重なる際、上述したなだらかな傾斜面１０９ｃ，１１４ｃが互いに協働して、旋回スクロール１０２の端板１１４に生じる倒れの逃げとなる。
従って、旋回側端板外周部１１４ａが固定側歯先１０９ａへ乗り上げることを防止し、旋回スクロール１０２における端板１１４の外周部１１４ａ及び固定スクロール１０１の渦巻状ラップ１０９の歯先１０９ａの摩耗及び焼付きを防ぐことができる。
【００２５】
上述した実施形態の説明では、分離ゾーン１３１に位置している固定側歯先１０９ａ及び旋回側端板外周部１１４ａの両方に傾斜面１０９ｃ，１１４ｃを設けてあるが、いずれか一方にのみ傾斜面を設ける構成としてもよい。
すなわち、固定側歯先１０９ａにのみ傾斜面１０９ｃを設けた構成や、旋回側端板外周部１１４ａにのみ傾斜面１１４ｃを設けた構成としても、逃げの余裕度は小さくなるものの、傾斜面１０９ｃまたは傾斜面１１４ｃのいずれか一方が逃げして機能する。このため、両方に傾斜面１０９ｃ，１１４ｃを設けたものと同様にして、旋回側端板外周部１１４ａが固定側歯先１０９ａへ乗り上げることを防止し、旋回スクロール１０２における端板１１４の外周部１１４ａ及び固定スクロール１０１の渦巻状ラップ１０９の歯先１０９ａの摩耗及び焼付きを防ぐことができる。
【００２６】
＜第２の実施形態＞
続いて、本発明の第２の実施形態を図１及び図３に基づいて説明する。なお、図３は固定スクロール１０１に立設される渦巻状ラップ１０９の展開形状図であり、紙面の上部が歯先１０９ａとなっている。
この実施形態では、運転中において、旋回側端板外周部１１４ａが固定側歯先１０９ａから離れる分離ゾーン１３１、すなわち、固定スクロール１０２における渦巻状ラップ１０９の点Ｐ１から点Ｐ２に至る範囲に属する部分の歯丈Ｌを低く設定してある。具体的に説明すると、渦巻状ラップ１０９の歯先１０９ａから旋回側端板外周部１１４ａが離反しない部分、たとえば渦巻状ラップ１０９上の点Ｐ３の歯丈Ｌｏより高さｈだけ低く（Ｌ＝Ｌｏ−ｈ）設定されている。なお、具体的なｈの寸法は、１０μｍ〜５０μｍ程度と小さなものでよい。
【００２７】
このような構成とすれば、分離ゾーン１３１に属する部分の歯丈Ｌを高さｈだけ低く設定してあるので、運転中において圧縮ガスによる反力のモーメントが作用して旋回スクロール１０２の端板１１４に倒れが発生する場合、固定スクロール１０１の渦巻状ラップ１０９における分離ゾーン１３１の歯丈低減分ｈが倒れの逃げとなる。このため、旋回スクロール１０２における端板１０９の外周部１０９ａと固定スクロール１０１における渦巻状ラップ１０９の歯先１０９ａとの干渉を防止でき、旋回側端板外周部１１４ａ及び固定側歯先１０９ａの摩耗及び焼付きを防ぐことができる。
【００２８】
また、上述したように固定歯先１０９ａの歯丈Ｌを高さｈだけ低くする構成については、第１の実施形態で説明した旋回側端板外周部１１４ａに設けた傾斜面１１４ｃとの組合せが可能である。すなわち、旋回スクロール１０２における端板１１４の外周部１１４ａには、固定スクロール１０１と対向する側の面になだらかな傾斜面１１４ｃを設ける。
このようにすれば、固定スクロール１０１側で高さｈだけ歯丈を低くしたことに加えて、旋回スクロール１０２側では外周部１１４ａになだらかな傾斜面１１４ｃを設けてあるので、歯丈ｈだけの場合と比較して端板１１４の倒れに対する逃げの余裕度が増加し、旋回側端板外周部１１４ａ及び固定側歯先１０９ａの摩耗及び焼付きをより確実に防ぐことができる。
【００２９】
さらに、上述した本発明の各実施形態では、図４に示した横型のスクロール圧縮機に適用するものとして説明してきたが、本発明は横型のスクロール圧縮機に限定されることはなく、たとえば図５に示す密閉・縦型のスクロール圧縮機についても適用可能である。
ここで、図５に基づいて密閉・縦型のスクロール圧縮機の構成を簡単に説明しておく。なお、図５において、図中の符号Ｈはハウジング、Ｃはスクロール型圧縮機構、ＥＭは電動モータ、１は固定スクロール、２は旋回スクロール、３はオルダムリンク、６は回転軸、９は固定スクロール１の渦巻状ラップ、１４は旋回スクロール２の端板、１５は端板１４に立設された渦巻状ラップである。
【００３０】
このスクロール圧縮機は、ハウジングＨ内にスクロール型圧縮機構Ｃ及び電動モータＥＭが一体的に収納されている。スクロール型圧縮機構Ｃを構成する旋回スクロール２は、回転軸６で連結されている電動モータＥＭを駆動源として固定スクロール１に対する公転旋回運動を行い、スクロール型圧縮機構Ｃに吸入した流体ガスを圧縮するように構成されている。なお、スクロール型圧縮機構Ｃの構成は、上述した横型と基本的に同じである。
【００３１】
なお、本発明の構成は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
【００３２】
【発明の効果】
上述した本発明のスクロール型圧縮機によれば、固定側歯先の腹側及び該固定側歯先の腹側と対向する旋回側端板外周部のいずれか一方または両方に、分離ゾーンに属する部分をゆるやかに傾斜させてなる傾斜面を備えているので、この傾斜面は、旋回側端板外周部が固定側歯先へ乗り上げるのを防止する逃げとして機能する。このため、いったん離れた旋回側端板外周部は、固定側歯先へ乗り上げることなく傾斜面に沿ってスムーズに戻ることができるので、互いに摩耗したり焼付きを生じたりすることが防止され、信頼性や耐久性の向上に大きな効果を奏する。
【００３３】
また、固定スクロールの渦巻状ラップが分離ゾーンに属する部分の歯丈を低く設定した構成とすることにより、歯丈の低い部分が逃げとして機能するので、いったん離れた旋回側端板外周部は、固定側歯先へ乗り上げることなくスムーズに戻ることができる。従って、互いに摩耗したり焼付きを生じたりすることが防止され、信頼性や耐久性の向上に大きな効果を奏する。
【００３４】
そして、上述したように固定スクロール側で歯丈を低くすることと、旋回側端板外周部が分離ゾーンに属している部分に傾斜面を設けることとを組み合わせた構成とすれば、歯丈の低い部分及び傾斜面が協働して余裕度の高い逃げを形成するので、いったん離れた旋回側端板外周部は、固定側歯先へ乗り上げることなく傾斜面に沿ってよりスムーズに戻ることができるようになる。従って、互いに摩耗したり焼付きを生じたりすることが防止され、信頼性や耐久性をより一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るスクロール型圧縮機の第１の実施形態を示す図で、スクロール圧縮機の運転中における固定スクロールと旋回スクロールとの相対位置を示す図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】本発明に係るスクロール型圧縮機の第２の実施形態を示す図で、固定スクロールに立設される渦巻状ラップの展開形状図である。
【図４】横型のスクロール型圧縮機構造例を示す断面図である。
【図５】密閉・縦型のスクロール型圧縮機構造例を示す断面図である。
【図６】スクロール圧縮機の従来例を示す図で、運転中における固定スクロールと旋回スクロールとの相対位置を示す図である。
【図７】図６に示した固定側歯先と旋回側端板外周部との位置関係を示す要部拡大図であり、（ａ）は相対位置関係図、（ｂ）は接触状態図である。
【符号の説明】
１０１    固定スクロール
１０２    旋回スクロール
１０９    渦巻状ラップ
１０９ａ  歯先（固定側歯先）
１０９ｂ  腹側部
１０９ｃ  傾斜面
１１４    端板
１１４ａ  外周部（旋回側端板外周部）
１１４ｃ  傾斜面
１３１    分離ゾーン
Ｌｏ，Ｌ  歯丈
【図１】
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【図２】
0003556935.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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