(57)【要約】【課題】  スクロールにおける渦巻き壁の内終端部の根元に加わる最大引張応力を簡単な構成により低減してスクロールの疲労寿命を延ばし、優れた耐久性を確保した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、それぞれが基板３０ａ,３２ａ及び当該基板３０ａ,３２ａと一体の渦巻き壁３０ｂ,３２ｂを有した固定及び可動のスクロール３０,３２を備える。これらスクロール３０,３２のうち少なくとも一方のスクロール３０は、渦巻き壁３０ｂと反対の基板３０ａの外面中央域に形成された凹所６２を有する。【選択図】      図２
2006274827.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれが基板及び当該基板と一体の渦巻き壁を有した固定及び可動のスクロールを備えたスクロール圧縮機において、
前記スクロールのうち少なくとも一方のスクロールは、前記渦巻き壁と反対の前記基板の外面中央域に形成された凹所を有する
ことを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項２】
前記一方のスクロールは前記固定スクロールであり、
前記固定スクロールの前記基板に設けられた吐出孔は、前記凹所の底面にて、その少なくとも一部が開口した開口端を有する、
ことを特徴とする請求項１記載のスクロール圧縮機。
【請求項３】
前記凹所は、前記渦巻き壁の内終端部の根元から当該根元に働く最大応力の方向と略反対方向に位置付けられいることを特徴とする請求項１又は２に記載のスクロール圧縮機。
【請求項４】
前記凹所はＴ字の形状を有することを特徴とする請求項１乃至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及び可動スクロールを備え、固定スクロールに対する可動スクロールの旋回運動に伴い、冷凍回路の冷媒を吸入する吸入工程及び吸入した冷媒を圧縮し、そして、圧縮した冷媒を吐出ポートを通じ、冷凍回路の凝縮器に向けて吐出する圧縮／吐出工程を実行する。
より詳しくは、固定及び可動スクロールは共に、基板に一体に形成された渦巻き壁を有し、これら固定及び可動スクロールの渦巻き壁を互いに噛み合うように配置し、これらの渦巻き壁間にて圧縮室を形成している。圧縮室の容積は、可動スクロールの旋回運動に伴い増減され、この結果、前記吸入工程及び圧縮／吐出工程がそれぞれ実行される。
【０００３】
ところで、上述したスクロール圧縮機において、前記圧縮／吐出工程時、圧縮室内にて圧縮された冷媒は高温・高圧に達することから、固定及び可動スクロールの基板中央部にそれぞれ位置する渦巻き壁の内終端部は高温・高圧の冷媒に晒されるばかりでなく、固定及び可動側の内終端部は互いに摺接することから機械的にも大きな負荷を受ける。このため、これら渦巻き壁の内終端部の根元には過大な引張応力が集中し、渦巻き壁の内終端部の根元が基板から剥離してしまう虞がある。
【０００４】
そこで、固定及び可動側渦巻き壁における内終端部の根元にリセスを形成して直角の隅の存在を解消し、引張応力の集中を緩和させたスクロール圧縮機が知られている（特許文献１）。この圧縮機によれば、リセスにより引張応力の集中が緩和するとともに、最大引張応力が低減するものと考えられ、もって圧縮機の疲労寿命つまり耐久性が向上するものと考えられる。
【特許文献１】特開平7-109980号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来技術のスクロール圧縮機の場合、渦巻き壁の内終端部の根元にリセスを形成する作業が煩雑であり、圧縮機の生産性低下及びコスト上昇を招くという問題がある。
本発明は上述の事情に基づいてなされもので、その目的とするところは、スクロールにおける渦巻き壁の内終端部の根元に加わる最大引張応力を簡単な構成により低減してスクロールの疲労寿命を延ばし、優れた耐久性を確保した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】
【０００６】
上記の目的を達成するため、本発明によれば、それぞれが基板及び当該基板と一体の渦巻き壁を有した固定及び可動のスクロールを備えたスクロール圧縮機において、前記スクロールのうち少なくとも一方のスクロールは、前記渦巻き壁と反対の前記基板の外面中央域に形成された凹所を有することを特徴とするスクロール圧縮機が提供される（請求項１）。
【０００７】
好適な態様として、前記一方のスクロールは前記固定スクロールであり、前記固定スクロールの前記基板に設けられた吐出孔は、前記凹所の底面にて少なくとも一部が開口した開口端を有する（請求項２）。
好適な態様として、前記凹所は、前記渦巻き壁の内終端部の根元から当該根元に働く最大応力の方向と略反対方向に位置付けられている（請求項３）。
【０００８】
好適な態様として、前記凹所はＴ字の形状を有する（請求項４）
【発明の効果】
【０００９】
本発明の請求項１のスクロール圧縮機によれば、その作動時、凹所を有するスクロールでは、凹所を有さないスクロールに比べて、渦巻き壁の内終端部の根元に働く最大引張応力が緩和される。この結果としてスクロールの疲労寿命が延び、この圧縮機では耐久性が向上する。
請求項２のスクロール圧縮機では、固定スクロールに凹所を設けたことで、可動スクロールに凹所を設ける場合に比べ、圧縮機の耐久性向上を容易に達成することができる。
【００１０】
請求項３のスクロール圧縮機では、渦巻き壁の内終端部の根元から当該根元に働く最大応力の方向と略反対方向に凹所を位置付けたことで、渦巻き壁の内終端部の根元に働く最大引張応力の方向が確実に調整される。従って、この圧縮機では、耐久性が確実に向上する。
請求項４のスクロール圧縮機では、Ｔ字の形状の凹所を設けることで、基板外面に突条が形成されている圧縮機の耐久性向上を容易に達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は一実施例のスクロール圧縮機を示している。
圧縮機のハウジング２は駆動側ケーシング４及び圧縮側ケーシング６から形成され、これらケーシング４，６は連結ボルト８を介して互いに結合されている。駆動側ケーシング４内には駆動軸１０が配置され、この駆動軸１０は圧縮側ケーシング６側に位置した大径端部１２と、駆動側ケーシング４から突出した小径軸部１４とを有する。大径端部１２はニードル軸受１６を介して駆動側ケーシング４に回転自在に支持され、小径軸部１４はボール軸受１８を介して駆動側ケーシング４に回転自在に支持されている。更に、小径軸部１４にはリップシール２０が配置されている。このリップシール２０はボール軸受１８と大径端部１２との間に位置付けられ、駆動側ケーシング４内を気密に区画する。
【００１２】
また、駆動側ケーシング４の外側には、軸受２２を介して駆動プーリ２４ａが回転自在に支持されており、駆動プーリ２４ａは電磁クラッチ２４のドライブ側ユニットを構成している。電磁クラッチ２４のドリブン側ユニットは、小径軸部１４の突出端に取付けられている。駆動プーリ２４ａには、例えば車両のエンジンの動力が駆動ベルトを介して伝達され、駆動プーリ２４ａの回転は、電磁クラッチ２４を介して駆動軸１０に断続的に伝達可能である。従って、エンジンの駆動中、電磁クラッチ２４がオン作動されると、駆動軸１０は駆動プーリ２４ａと一体的に回転する。
【００１３】
一方、圧縮側ケーシング６内にはスクロールユニット２６が収容され、スクロールユニット２６と圧縮側ケーシング６の周壁６ｂとの間は吸入室２７として確保されている。また、スクロールユニット２６と圧縮側ケーシング６の端壁６ａとの間は吐出室２８として確保され、図示しないけれども、周壁６ｂには、吸入室２７及び吐出室２８のそれぞれを圧縮機の外部と連通させるための吸入ポート及び吐出ポートが形成されている。
【００１４】
スクロールユニット２６は、固定スクロール３０及び可動スクロール３２から構成され、可動スクロール３２は固定スクロール３０に対し旋回運動可能である。より詳しくは、固定及び可動スクロール３０,３２は、夫々が基板３０ａ,３２ａ及び基板３０ａ,３２ａの内面に一体に設けられた渦巻き壁３０ｂ,３２ｂからなり、渦巻き壁３０ｂ,３２ｂが互いに噛み合う様に配置されている。
【００１５】
この配置下で、渦巻き壁３０ｂ,３２ｂ同士は、その内壁面及び外壁面にて局所的に摺接するとともに、渦巻き壁３０ｂ,３２ｂの先端面は、相手のスクロール３０,３２の基板３０ａ,３２ａにチップシール（図示せず）を介して摺接している。かかる配置により、固定及び可動スクロール３０,３２間には圧縮室３６が形成され、圧縮室３６の位置及び容積は、可動スクロール３２の旋回運動に伴い変化する。
【００１６】
上述した可動スクロール３２に旋回運動を付与するため、可動スクロール３２と駆動軸１０の大径端部１２とは、クランクピン４０、偏心ブッシュ４２及びニードル軸受４４を介して互いに連結され、そして、可動スクロール３２の自転が可動スクロール３２と駆動側ケーシング４との間に配置されたボール型の旋回スラストベアリング４６により阻止されている。なお、図１中の参照符号４８はカウンタウエイトを示し、このカウンタウエイト４８は偏心ブッシュ４２に取付けられている。
【００１７】
一方、固定スクロール３０は圧縮側ケーシング６内にて複数の固定ボルト（図示せず）を介して固定され、固定スクロール３０の基板３０ａ（以下、固定基板３０ａという）と圧縮側ケーシング６の端壁６ａとの間に吐出室２８が形成されている。固定基板３０ａには、その略中央を貫通して圧縮室３６と吐出室２８を互いに連通させる吐出孔５２が形成され、吐出孔５２は吐出弁５４により開閉される。
【００１８】
吐出弁５４はリード弁体５４ａと、リード弁体５４ａの開度を規制するストッパプレート５４ｂからなり、これらリード弁体５４ａ及びストッパプレート５４ｂは、固定基板３０ａの径方向外側に設けられたねじ穴５８に取付けねじ５６をねじ込むことで、固定基板３０ａの外面に取付けられている。
ここで、図２は固定基板３０ａの外面を示しており、固定基板３０ａの外面からは突条６０が突出し、突条６０の突出面には、前述した固定ボルトための複数のボルト穴６０ａが形成されている。突条６０はＣ字状に延び、固定基板３０ａの外面における中央域を略囲む一方、突条６０の両端は、吐出孔５２からねじ孔５８に亘る吐出弁５４の配置を許容すべく、吐出孔５２とねじ孔５８を結ぶ線を挟んで所定幅にて相互に離間している。
【００１９】
その上、固定基板３０ａの外面の中央域には凹所６２が形成されている。より詳しくは、凹所６２はＴ字の形状を有し、Ｔ字の縦線及び横線にそれぞれ相当する凹所６２の２つの領域６２ａ,６２ｂは互いに異なる幅を有する。
縦線に相当する幅広領域６２ａは、吐出孔５２からねじ穴５８近傍まで径方向に延び、幅広領域６２ａの径方向外側の端部は、突条６０の両端により挟まれている。幅広領域６２ａの径方向内側の端部は、Ｔ字の横線に相当する幅狭領域６２ｂの中央部に直角に連なり、幅狭領域６２ｂは突条６０の一部分から、直径方向に離間した他の部分に亘り固定基板３０ａの中央域を横断して延びている。
【００２０】
幅広領域６２ａ及び幅狭領域６２ｂの底面は互いに面一をなすとともに、それぞれが固定基板３０ａに平行であり、固定基板３０ａの外面側に位置する吐出孔５２の開口端の大部分は、幅狭領域６２ｂの中央部の底面に開口している。なお、図２及び３に示したように、本実施例では、幅広領域６２ａの幅は２４mm、幅狭領域６２ｂの幅は１０mm、凹所の深さＤは約３mmである。
【００２１】
また、図４は、吐出孔５２及び凹所６２とともに、固定基板３０ａの内面に設けた固定スクロール３０の渦巻き壁３０ｂの形状を破線にて示した平面図であるが、図中、線の錯綜を避けるべく突条６０等を省略してある。図４に示したように、幅狭領域６２ｂの一部は、渦巻き壁３０ｂの内終端部６４近傍の部分に対し、固定基板３０ａの裏側に位置しており、内終端部６４が位置する固定基板３０ａの部分に比べて、内終端部６４近傍の部分が位置する固定基板３０ａの部分は薄肉である。
【００２２】
以下、上述したスクロール圧縮機の動作を説明する。
この圧縮機は、電磁クラッチ２４を介して例えばエンジンからの動力供給を受けて作動し、その作動中、駆動軸１０の回転に伴って可動スクロール３２が自転することなく旋回運動する。可動スクロール３２の旋回運動は、圧縮室３６を渦巻き壁３０ｂ,３２ｂの渦巻き方向でみて外側から内側に向けて移動させ、これにより吸入室２７から圧縮室３６内への作動流体、例えばガス冷媒の吸入工程、吸入したガス冷媒の圧縮工程、及び圧縮室３６から吐出弁５４を通じた吐出室２８内への高圧ガス冷媒の吐出工程をもたらす。そして、これら一連の工程の結果、圧縮機外部から吸入ポートを介して圧縮機内部に冷媒が流入し、高圧冷媒が吐出ポートから圧縮機外部へと送出される。
【００２３】
そして、上述した圧縮機では、その作動時、固定スクロール３０の基板３０ａの外面に凹所６２が設けられているので、渦巻き壁３０ｂの内終端部６４の根元への応力集中が緩和される。この結果、このスクロール圧縮機では、最大引張応力が緩和されたことで、固定スクロール３０の疲労寿命が延び、その耐久性が向上する。
具体的には、表１に解析結果を示したように、凹所６２を設けた実施例の場合、内終端部６４の根元に働く最大引張応力の大きさは２９８.８８MPaであり、最大引張応力の方向は、図４中、矢印Ａの方向である。これに対し、凹所６２を設けなかった比較例の場合での最大引張応力の大きさは３０７.０８MPaであり、最大引張応力の方向は矢印Ｂの方向である。つまり、実施例と比較例との間では、最大引張応力の方向が異なるのみならず、最大引張応力の大きさに２％以上の大差が認められる。
【００２４】
このように実施例のスクロール圧縮機で最大引張応力が緩和されたのは、凹所６２を設けたことにより、凹所６２を形成した固定基板３０ａの領域で剛性が低下したことに起因している。すなわち、圧縮機の作動時、凹所６２の領域で剛性が低下したことで固定基板３０ａに微小な変形が生じ、渦巻き壁３０ｂの内終端部６４の根元に働く最大引張応力の方向が調整されるとともに、最大引張応力の大きさが小さくなったのである。
【００２５】
【表１】
2006274827.tif 000003
【００２６】
なお、表２は、解析条件を示しており、実施例及び比較例の双方で同一の解析条件を使用した。
【００２７】
【表２】
2006274827.tif 000004
【００２８】
本発明は上述の一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り、例えば、一実施例の場合、固定基板３０ａにのみ凹所６２を形成したが、可動スクロール３２の基板３２ｂにも凹所を形成してもよい。ただし、可動スクロール３２の基板３２ｂの外面に凹所を設ける場合、ニードル軸受４４等の潤滑状態に及ぼす影響を考慮して凹所を設ける必要がある。これに比べ、固定スクロール３０にのみ凹所６２を設ける場合、凹所６２が軸受等の潤滑状態に及ぼす影響を考慮する必要がないので、スクロール圧縮機の耐久性向上を容易に達成することができる。
【００２９】
一実施例では、凹所６２はＴ字の形状を有していたけれども、凹所６２の形状は特に限定されることはない。ただし、渦巻き壁３０ｂの内終端部６４の根元に働く最大引張応力の方向を確実に調整するには、凹所６２は、渦巻き壁３０ｂの内終端部６４の根元から当該根元に働く最大応力の方向即ち矢印Ａ方向と略反対方向に位置付けられているのが好ましい。そして、固定基板３０ａの外面に突条６０が形成されている場合、突条６０の部分を避けるべく、凹所６２はＴ字の形状を有するのがより好ましい。
【００３０】
また、凹所６２の深さＤも特に限定されることはないが、最大引張応力を確実に緩和しながら強度を確保するには、深さＤは４mm以下の範囲にあるのが好ましい。
更に、渦巻き壁３０ｂの内終端部６４の根元と固定基板３０ａとの隅は、応力集中を更に抑制すべくＲ加工されているのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】一実施例のスクロール圧縮機を示した縦断面図である。
【図２】図１の圧縮機に適用された固定スクロールの平面図である。
【図３】図２中、III-III線に沿う断面図である。
【図４】図２の固定スクロールにおける渦巻き壁と凹所との位置関係を説明するための概略を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
３０            固定スクロール
３２            可動スクロール
３０ａ,３２ａ   基板
３０ｂ,３２ｂ   渦巻き壁
６２            凹所
【図１】
2006274827.tif 000005
【図２】
2006274827.tif 000006
【図３】
2006274827.tif 000007
【図４】
2006274827.tif 000008