(57)【要約】【課題】  シールオフ点を変更することなく、圧縮効率を向上させることができるスクロール圧縮機を提供する。【解決手段】  スクロール圧縮機は固定スクロールの固定渦巻体６０と、可動スクロールの可動渦巻体６２とを備え、固定及び可動渦巻体６０，６２の中央端部６４，８６はその先端のサイズが異なり、中央端部６４の先端は中央端部８６の先端よりも小さい。【選択図】      図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定スクロールの固定渦巻体に対して可動スクロールの可動渦巻体を旋回運動させ、作動流体の吸入から圧縮を経て前記固定スクロールの吐出孔からの作動流体の吐出までの一連のプロセスを実行するスクロール圧縮機において、
前記吐出孔は、前記固定渦巻体における前記中央端部の内面との間に一定のクリアランスを存して位置付けられ、
前記可動渦巻体の中央端部はその先端が前記固定渦巻体の中央端部の先端よりも大であることを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項２】
前記固定及び可動渦巻体の中央端部はその先端面を形成する小径円弧面と、この小径円弧面と前記中央端部の内面のシールオフ点との間を直接又は間接的に接続する大径円弧面とをそれぞれ有し、
前記小径円弧面の曲率半径は前記可動渦巻体に比べて前記固定渦巻体の方が小さく、これに対し、前記大径円弧面の曲率半径は前記可動渦巻体に比べて前記固定渦巻体の方が大であることを特徴とする請求項１に記載のスクロール圧縮機。
【請求項３】
前記固定及び可動渦巻体の中央端部は、互いに噛み合うような段付き形状をなしていることを特徴とする請求項２に記載のスクロール圧縮機。
【請求項４】
前記固定スクロールは、前記可動渦巻体の可動チップシールを摺接させ、且つ、前記吐出孔との間に一定のクリアランスを存して配置された渦巻状のボトムプレートを備えていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のスクロール圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の空調に使用される冷凍回路に好適したスクロール圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のスクロール圧縮機は、固定スクロールの固定渦巻体に対して可動スクロールの可動渦巻体を旋回運動させることで、作動流体として冷媒を吸入し、そして、吸入した冷媒を圧縮した後、固定スクロールの吐出孔から突出することができる。
固定及び可動渦巻体間に形成される圧縮室の気密性を確保するため、固定及び可動スクロールは相手側の渦巻体のチップシールを相対的に摺接させる渦巻状のボトムプレートを備えており（例えば特許文献１参照）、また、冷媒の圧縮反力に対する強度を確保するため、固定及び可動渦巻体の中央端部は段付き形状をなしている（例えば特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平10-9157号公報
【特許文献２】特開平10-68392号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１，２に開示されているような従来のスクロール圧縮機の場合、固定及び可動渦巻体の中央端部は同一の形状及びサイズを有していることから、固定渦巻体内面のシールオフ点により、吐出孔の位置、固定スクロール側のボトムプレートのサイズ及び可動渦巻体の可動チップシールの中央端位置がこの順序にて一義的に設定され、可動チップシールの中央端位置は冷媒の圧縮効率を決定する重要な要因である。
【０００４】
従って、従来のスクロール圧縮機はその圧縮効率がシールオフ点から自動的に決定されてしまい、圧縮効率の更なる向上が困難であった。
本発明は上述の事情に基づいてなされ、その目的とするところはシールオフ点を変更することなく、圧縮効率の更なる向上を図ることができるスクロール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】
【０００５】
上記の目的を達成するため、本発明のスクロール圧縮機は、固定渦巻体の中央端部の内面と吐出孔との間に一定のクリアランスを確保した状態で、固定及び可動渦巻体における中央端部のサイズを異ならせ、この場合、可動渦巻体の中央端部はその先端が固定渦巻体の中央端部の先端よりも大に設定されている（請求項１）。
より具体的には、固定及び可動渦巻体の中央端部はその先端面を形成する小径円弧面と、この小径円弧面と対応する渦巻体内面のシールオフ点との間を直接又は間接的に接続する大径円弧面とをそれぞれ有しており、小径円弧面の曲率半径は可動渦巻体に比べて固定渦巻体の方が小さく、これに対し、大径円弧面の曲率半径は可動渦巻体に比べて固定渦巻体の方が大となっている（請求項２）。
【０００６】
請求項１，２のスクロール圧縮機によれば、作動流体の圧縮が完了し、作動流体が吐出孔を通じて吐出されるとき、可動渦巻体の中央端部はその先端（小径円弧面）が固定渦巻体における中央端部の内面（大径円弧面）に沿って旋回し、一方、固定渦巻体の中央端部はその先端（小径円弧面）が可動渦巻体における中央端部の内面（大径円弧面）に沿って相対的に旋回する。
【０００７】
好ましくは、固定及び可動渦巻体の中央端部は互いに噛み合うような段付き形状をなし（請求項３）、この場合、各渦巻体における中央端部の小径円弧面及び大径円弧面はそれぞれが大小の円弧面から形成される。
そして、固定スクロールは、可動渦巻体の可動チップシールを摺接させ、且つ、吐出孔との間に一定のクリアランスを存して配置された渦巻状のボトムプレートを備え（請求項４）、可動渦巻体の旋回運動中、可動チップシールはボトムプレート上を気密に摺接する。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１〜４のスクロール圧縮機は、固定渦巻体における中央端部の先端を可動渦巻体における中央端部の先端よりも小さくしたから、固定渦巻体における中央端部内面のシールオフ点を不動としたとき、このシールオフ点から延びる円弧面はその曲率半径が大きくなる。
それ故、固定渦巻体側の前記内面との間に一定のクリアランスを存して位置付けられる吐出孔が固定スクロールの中央側に移動することから、吐出孔の移動に伴い、吐出孔に一定のクリアランスを存して配置される固定スクロール側のボトムプレートを固定スクロールの中央側により延出させることができる。
【０００９】
この結果、ボトムプレートに摺接する可動渦巻体の可動チップシールもまた、その中央端部の先端側により延出させることができることから、作動流体の圧縮プロセスはその完了時点が延長され、作動流体の圧縮効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１はスクロール圧縮機を示し、このスクロール圧縮機は車両を空調するための冷凍回路に組み込まれ、冷凍回路を循環する冷媒の圧縮に使用される。
スクロール圧縮機はリアケーシング１０及びフロントケーシング１２を備え、リアケーシング１０内にスクロールユニット１４が収容されている。スクロールユニット１４はリアケーシング１０に固定された固定スクロール１６と、この固定スクロール１６に対して噛み合うように組付けられた可動スクロール１８とからなり、この可動スクロール１８の旋回運動により、スクロールユニット１４は冷媒の吸入から圧縮を経て吐出までの一連のプロセスを連続して実行する。
【００１１】
より詳しくは、リアケーシング１０内にはその端壁とスクロールユニット１４の固定スクロール１６との間に吐出室２０が形成され、この吐出室２０は固定スクロール１６の端壁１６ａに形成された吐出孔２４にリードバルブタイプの吐出弁２５を介して接続可能である一方、リアケーシング１０に形成した吐出ポート（図示しない）を介して冷凍回路の冷媒循環経路に接続されている。
【００１２】
なお、リアケーシング１０には冷媒の吸入ポート（図示しない）もまた形成されており、この吸入ポートは冷媒循環経路からリアケーシング１０内に冷媒を導入し、導入された冷媒はスクロールユニット１４内に吸入される。
一方、フロントケーシング１２内には駆動軸２６が配置され、この駆動軸２６は大径端部２８及び小径軸部３０を有する。大径端部２８はニードル軸受３２を介してフロントケーシング１２に回転自在に支持され、小径軸部３０はボール軸受３４を介してフロントケーシング１２に回転自在に支持されている。更に、小径軸部３０とフロントケーシング１２との間にはリップシール３６が配置され、このリップシール３６はフロントケーシング１２内を気密に区画している。
【００１３】
駆動軸２６の小径軸部３０はフロントケーシング１２から突出し、この突出端が電磁クラッチを内蔵した駆動プーリ３８に連結され、この駆動プーリ３８は軸受４０を介してフロントケーシング１２に回転自在に支持されている。駆動プーリ３８はベルトを介して車両のエンジン側の出力プーリに接続され、エンジンからの動力を受けて回転される。従って、エンジンの駆動中、駆動プーリ３８内の電磁クラッチがオン作動されていれば、駆動軸２６は駆動プーリ３８とともに回転される。
【００１４】
一方、駆動軸２６の大径端部２８からは可動スクロール１８に向けてクランクピン４２が突出され、このクランクピン４２は偏心ブッシュ４４及びニードル軸受４６を介して可動スクロール１８のボス４８を支持している。従って、駆動軸２６が回転されると、クランクピン４２及び偏心ブッシュ４４を介して可動スクロール１８が旋回運動する。
なお、図１中、参照符号５０は可動スクロール１８に対するカウンタウエイトを示し、このカウンタウエイト５０は偏心ブッシュ４４に取付けられている。
【００１５】
更に、フロントケーシング１２と可動スクロール１８の端壁１８ａとの間には自転阻止カップリングが配置されている。この実施例の場合、自転阻止カップリングはいわゆるＥＭカップリング５２からなり、ＥＭカップリング５２はそれぞれリング形状をなす可動プレート５４及び固定プレート５６双方の環状レース溝間にボール５８を挟み込んで構成されている。
【００１６】
図２は、固定スクロール１６と可動スクロール１８との噛み合い状態をより明瞭に示している。
固定スクロール１６はその端壁１６ａと一体成形された固定渦巻体６０を有し、可動スクロール１８にもその端壁１８ａと一体成形された可動渦巻体６２を有する。これら固定及び可動渦巻体６０，６２の内外面はその中央端部を除き、インボリュート曲面から形成されている。
【００１７】
なお、前述した吐出孔２４は、固定渦巻体６０の中央端部６４の近傍に位置付けられ、この中央端部６４の内面との間には一定のクリアランスが確保されている。
一方、固定スクロール１６には端壁１６ａの内面上に耐摩耗性材料からなる固定ボトムプレート６６を備え、この固定ボトムプレート６６は、図３から明らかなように渦巻形状をなし、固定渦巻体６０のターン間に形成される渦巻スペースに配置されている。固定ボトムプレート６６には可動渦巻体６２の可動チップシール６８（図１参照、図２では省略）が摺接され、固定ボトムプレート６６は可動渦巻体６２とともに可動チップシール６８が旋回運動する際、その旋回運動領域をカバーする大きさを有する。しかしながら、図３から明らかなように固定ボトムプレート６６は吐出孔２４を閉塞するものではなく、固定ボトムプレート６６における中央端部６６ａの先端と吐出孔２４との間には一定のクリアランスが確保されている。
【００１８】
なお、可動スクロール１８もまた上述した固定ボトムプレート６６と同様な可動ボトムプレート７０（図１参照）を備えており、可動スクロール１８の旋回運動中、可動ボトムプレート７０に対して固定渦巻体６０の固定チップシール７２（図１参照、図２では省略）が相対的に摺接する。
図４から明らかなように、固定渦巻体６０の中央端部６４は段付き形状をなし、固定スクロール１６の端壁１６ａ側に位置した根元部分７４は固定チップシール７２側のチップ部分７６よりも厚みが厚い。このように中央端部６４が段付き形状をなしていれば、冷媒の圧縮反力に対する強度を充分に確保しつつ、固定スクロール１６の軽量化に寄与する。
【００１９】
より詳しくは、中央端部６４はその先端面がチップ部分７６の先端面を形成する小径円弧面７８と、根元部分７４の先端面を形成する小径円弧面８０とから形成されており、小径円弧面７８の曲率半径ＦＲS1は、小径円弧面８０の曲率半径ＦＲS2よりも小さい。
そして、中央端部６４は小径円弧面７８，８０から直接又は間接的に連なる大径円弧面８２，８４をそれぞれ有し、これら大径円弧面８２，８４は固定渦巻体６０における内面のシールオフ点（前述したインボリュート曲面の始点）に接続されている。図４中、大径円弧面８２，８４の曲率半径はＦＲL1，ＦＲL2で示され、曲率半径ＦＲL1は曲率半径ＦＲL2よりも大きい。なお、実際上、小径円弧面７８，８０及び大径円弧面８２，８４は、これら円弧面に正接する平坦面を介して互いに接続されている。
【００２０】
一方、図５に示されるように可動渦巻体６２の中央端部８６もまた、前述した中央端部６４と同様な段付き形状をなし、可動スクロール１８の軽量化を図りつつ、その中央端部８６に充分な強度を付与することができる。
より詳しくは、中央端部８６はその先端面が小径円弧面８８，９０から形成され、そして、これら小径円弧面８８，９０に平坦面を介して連なる大径円弧面９２，９４を有する。これら大径円弧面９２，９４もまた可動渦巻体６２の内面側のシールオフ点に接続されている。図５中、小径円弧面８８，９０の曲率半径はＭＲS1，ＭＲS2で示され、大径円弧面９２，９４の曲率半径はＭＲL1，ＭＲL2で示されている。なお、図５は可動渦巻体６２の中央端部８６をその可動チップシール６８側からみた図である。
【００２１】
前述した曲率半径ＦＲ，ＭＲは可動渦巻体６２の旋回運動を実現するため、以下の関係を有する。即ち、
ＦＲS1＋ＳＲ＋Ｃ＝ＭＲL2
ＦＲS2＋ＳＲ＋Ｃ＝ＭＲL1
ＭＲS1＋ＳＲ＋Ｃ＝ＦＲL2
ＭＲS2＋ＳＲ＋Ｃ＝ＦＲL1
なお、ＳＲは可動渦巻体６２の旋回半径、Ｃはクリアランスを表す。
【００２２】
そして、この発明の場合、曲率半径ＦＲ，ＭＲ間には以下の関係が成立している。
ＦＲS1＜ＭＲS1，ＦＲS2＜ＭＲS2，ＦＲL1＞ＭＲL1,ＦＲL2＞ＭＲL2
上式が成立していれば、固定渦巻体６０での中央端部６４の大径円弧面８４は、可動渦巻体６２での中央端部８６の大径円弧面９４に比べ、その曲率半径が大であるから、その分だけ、大径円弧面８４はシールオフ点からみて大きく窪むことになる。
【００２３】
それ故、大径円弧面８４と吐出孔２４との間のクリアランスが一定に確保される場合、吐出孔２４は図６中に２点鎖線で示す従来の位置から実線の位置まで固定渦巻体６０の中央側に移動される。
このような吐出孔２４の移動に伴い、前述した固定ボトムプレート６６の中央端部６６ａは、吐出孔２４との間に一定のクリアランスを確保すべく、図６中、２点鎖線で示す従来位置から実線の位置まで吐出孔２４側に延出可能となり、そして、固定ボトムプレート６６の中央端部６６ａが固定渦巻体６０の中央側に移動する分だけ、可動渦巻体６２の可動チップシール６８もまた、その中央端部８６側の先端６８ａを図６中に示す２点鎖線の従来位置から破線の位置まで延ばすことができる。
【００２４】
従って、冷媒の圧縮プロセスの終了時期は、可動チップシール６８の先端６８ａが可動渦巻体６２の中央側に移動した分だけ延長されることなり、この結果、冷媒の圧縮効率を向上させることができる。
本発明は、上述の実施例に制約されるものではなく種々の変形が可能である。
例えば、固定及び可動渦巻体６０，６２の中央端部６４，８６は必ずしも段付き形状でなくともよく、また、自転阻止カップリングや吐出弁の構成もまた、図示のものに限定されることはない。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】スクロール圧縮機を示した断面図である。
【図２】固定渦巻体と可動渦巻体の噛み合い状態を示した図である。
【図３】固定ボトムプレートを示した平面図である。
【図４】固定渦巻体の中央端部を詳細に示す図である。
【図５】可動渦巻体の中央端部を詳細に示す図である。
【図６】本発明の作用を説明するための図である。
【符号の説明】
【００２６】
１６          固定スクロール
１８          可動スクロール
２４          吐出孔
６０          固定渦巻体
６２          可動渦巻体
６４          中央端部（固定渦巻体）
６６          固定ボトムプレート
６８          可動チップシール
７０          可動ボトムプレート
７２          固定チップシール
７８，８０    小径円弧面（固定渦巻体）
８２，８４    大径円弧面（固定渦巻体）
８６          中央端部（可動渦巻体）
８８，９０    小径円弧面（可動渦巻体）
９２，９４    大径円弧面（可動渦巻体）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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