(57)【要約】【課題】吐出孔の加工仕上がりによらずにシール性を確保できる吐出弁を形成し、圧縮効率の向上を図ることの可能なスクロール型流体機械を提供する。【解決手段】固定スクロール(36)の背面(36a)に設けられ、長手方向一端には吐出孔(52)と合わさる位置に吐出孔を覆う凹部(54a)を有し、長手方向他端は固定スクロールの背面の外周側に固定されるリード弁(54)とを備え、凹部は、所定の深さ及び固定スクロールの背面のうち吐出孔の開口縁から所定の距離の周縁部分を覆う所定の内周寸法を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器内に設けられ、固定スクロール、及び、該固定スクロールの軸心周りに公転旋回運動される可動スクロールを有し、該可動スクロールの公転旋回運動により該可動スクロールの渦巻きラップ間に形成される圧縮室の容積を減少させながら作動流体の吸入、圧縮及び吐出の一連のプロセスを実施するスクロールユニットと、
一端が前記固定スクロールを貫通して該固定スクロールの背面に開口するとともに他端が前記圧縮室と連通して設けられ、前記スクロールユニットにより圧縮された作動流体を前記固定スクロールの背面側に吐出させる一または複数の吐出孔と、
前記固定スクロールの背面に設けられ、長手方向一端には前記吐出孔と合わさる位置に前記吐出孔を覆う凹部を有し、長手方向他端は前記固定スクロールの背面に固定されるリード弁とを備え、
前記凹部は、所定の深さ及び前記固定スクロールの背面のうち前記吐出孔の開口縁から所定の距離の周縁部分を覆う所定の内周寸法を有することを特徴とするスクロール型流体機械。
【請求項２】
前記所定の深さは３０μｍ以上であり、前記所定の距離は１００μｍ以上であることを特徴とする、請求項１に記載のスクロール型流体機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクロール型流体機械に係り、詳しくは、冷凍空調機やヒートポンプ式給湯器に好適なスクロール型流体機械に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種のスクロール型流体機械には、冷媒の吸入、圧縮及び吐出の一連のプロセスを実施するスクロールユニットが容器内に備えられている。詳しくは、このユニットは互いに噛み合う固定及び可動の各スクロールを備えており、可動スクロールはフレーム上を固定スクロールの軸心周りに公転旋回運動することにより、潤滑油を含む冷媒の吸入、圧縮及び吐出の一連のプロセスを実施している。
詳しくは、可動及び固定スクロールの鏡板面には、それぞれ渦巻き状のラップが立設され、これらラップが協働して圧縮室を形成し、この圧縮室の容積を減少することにより上記一連のプロセスを実施している。
【０００３】
ところで、このようなスクロール型流体機械では、各スクロールの中心部付近まで圧縮された冷媒が、固定スクロールの中心部分に貫通して孔が開けられた吐出孔を通り吐出室へ吐出される。この冷媒が圧縮不足になることがあり、そのような場合、吐出室の圧力より圧縮室の圧力の方が低い状態となる。そのため、吐出室の冷媒が圧縮室に逆流してしまい、圧力損失やエネルギー損失、また吐出損失が生じるという問題がある。
そこで、冷媒が吐出室から圧縮室へ逆流することを防ぐために、固定スクロールの背面に吐出孔を覆う吐出弁を設けるという構成が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１８９９４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
固定スクロールを貫通する吐出孔を加工する際、固定スクロールの背面側の吐出孔の周囲に微小な突起物、例えば盛り上がりやバリが形成される場合がある。
この点に関し、上記特許文献１に開示された従来技術では、２枚の吐出弁のうち吐出孔に接する側の吐出弁には、吐出孔に当たる部分を吐出孔と同じか大きい孔を穿設する構成としている。
【０００６】
しかしながら、このような構成では吐出孔を加工する際に形成される吐出孔周囲の微小な突起物である盛り上がりやバリを十分に覆うことができず、吐出弁のシール性が低下してしまうため、吐出空間の高圧な冷媒が圧縮室へ逆流してしまい、圧縮効率が低下するという問題がある。
本発明は、上述した課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、吐出孔の加工仕上がりによらずにシール性を確保できる吐出弁を形成し、圧縮効率の向上を図ることの可能なスクロール型流体機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するべく、請求項１のスクロール型流体機械は、容器内に設けられ、固定スクロール、及び、該固定スクロールの軸心周りに公転旋回運動される可動スクロールを有し、該可動スクロールの公転旋回運動により該可動スクロールの渦巻きラップ間に形成される圧縮室の容積を減少させながら作動流体の吸入、圧縮及び吐出の一連のプロセスを実施するスクロールユニットと、一端が前記固定スクロールを貫通して該固定スクロールの背面に開口するとともに他端が前記圧縮室と連通して設けられ、前記スクロールユニットにより圧縮された作動流体を前記固定スクロールの背面側に吐出させる一または複数の吐出孔と、前記固定スクロールの背面に設けられ、長手方向一端には前記吐出孔と合わさる位置に前記吐出孔を覆う凹部を有し、長手方向他端は前記固定スクロールの背面に固定されるリード弁とを備え、前記凹部は、所定の深さ及び前記固定スクロールの背面のうち前記吐出孔の開口縁から所定の距離の周縁部分を覆う所定の内周寸法を有することを特徴とする。
【０００８】
請求項２のスクロール型流体機械は、請求項１において、前記所定の深さは３０μｍ以上であり、前記所定の距離は１００μｍ以上であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１のスクロール型流体機械によれば、固定スクロールの背面に設けられたリード弁は、吐出孔と合わさる位置に凹部を備えており、凹部は所定の深さ及び固定スクロールの背面のうち吐出孔の開口縁から所定の距離の周縁部分を覆う所定の内周寸法を有している。これにより、吐出孔を加工する際に吐出孔の周囲に微小な突起物が形成されていたとしてもリード弁の凹部により確実に覆われるので、リード弁のシール性が向上することにより、吐出孔から吐出された高圧な作動流体が圧縮室へ逆流することを防止でき、圧縮効率を向上することができる。
さらに、リード弁に凹部を設けることにより、リード弁と固定スクロールの背面側の吐出孔の開口部周縁との接触面積が小さくなることによりリード弁の貼り付きが防止されるので、圧縮された作動流体が吐出孔から吐出されるという工程が滞ることによる圧縮室の圧力の上昇、及びこれに伴う吐出損失の発生を防止することができる。
【００１０】
請求項２のスクロール型流体機械によれば、凹部の所定の深さは３０μｍ以上であり、吐出孔の開口縁から凹部の内周縁までの所定の距離は１００μｍ以上であるので、確実に吐出孔及び微小な突起物を覆うことができ、リード弁のシール性が向上することにより、吐出孔から吐出された高圧な作動流体が圧縮室へ逆流することを防止するので、圧縮効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係るスクロール型流体機械の縦断面図である。
【図２】図１の固定スクロール及び吐出弁を拡大して示す図である。
【図３】図２の上面図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係る固定スクロール及び吐出弁を拡大して示す図である。
【図５】本発明のさらに他の実施形態に係る固定スクロール及び吐出弁を拡大して示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１には、本発明に係るスクロール型流体機械の１つであるスクロール圧縮機の縦断面図を示す。
スクロール圧縮機（以下、圧縮機）１は、冷凍空調装置やヒートポンプ式給湯器などの冷凍回路に組み込まれている。当該回路は、作動流体の一例である二酸化炭素冷媒（以下、冷媒）が循環する経路を備え、圧縮機１は経路から冷媒を吸入し、圧縮して経路に向けて吐出する。
【００１３】
同図に示すように、この圧縮機１はハウジング２を備え、ハウジング２の胴部４は、その上側及び下側が上蓋６及び下蓋８によってそれぞれ気密に嵌め合わされており、胴部４の内部が密閉され、高圧の吐出圧が作用している。また、胴部４には上記回路から取り込んだ冷媒を吸入する吸入管１０が接続され、上蓋６の適宜位置には、ハウジング２内の圧縮冷媒を上記回路へ送出する吐出管１２が接続されている。
胴部４には電動モータ１４が収容され、このモータ１４内には回転軸１６が配置されており、回転軸１６はモータ１４への通電によって駆動される。また、回転軸１６の上端側には軸受１７を介して主軸フレーム１８に回転自在に支持されている。
【００１４】
一方、回転軸１６の下端側は軸受２０を介して副軸フレーム２２に回転自在に支持されている。また、回転軸１６の下端側にはオイルポンプ２４が装着されており、ポンプ２４は下蓋８の内側、すなわちハウジング２の底部に形成された貯油室２６内の潤滑油を吸引する。この潤滑油は、回転軸１６の内部に軸線に沿って孔を開けられた給油路２８を経て各摺動部分や軸受等の潤滑、並びに、摺動面のシールとして機能する。このとき、冷媒の吐出圧が潤滑油の油面に作用しており、この冷媒の吐出圧が潤滑油の油面に作用することも給油路２８における潤滑油の上昇に寄与する。これにより、給油路２８の出口において、冷媒の吐出圧に略等しい高圧環境となる。
【００１５】
また、副軸フレーム２２の適宜位置には潤滑油の導入口３２が形成されており、圧縮機１内の各摺動部分に供給された潤滑油は、導入口３２を介して貯油室２６に貯留される。
スクロールユニット３０は、胴部４内においてモータ１４の上方に配置され、冷媒の吸入、圧縮及び吐出の一連のプロセスを実施する。
詳しくは、当該スクロールユニット３０は、可動スクロール３４及び固定スクロール３６から構成されており、可動スクロール３４は鏡板３８を備え、この鏡板３８には固定スクロール３６の鏡板４０に向けて延びた渦巻きラップが一体形成されている。これに対し、固定スクロール３６の鏡板４０にも可動スクロール３４の鏡板３８に向けて延びる渦巻きラップが一体形成されている。
【００１６】
これにより、固定スクロール３６に対して可動スクロール３４が旋回運動すると、各渦巻きラップが互いに噛み合い、協働して可動スクロール３４の外周側に形成された吸入室４２から吸入管１０を介して冷媒を吸入して、圧縮室を形成する。この圧縮室では、固定スクロール３６に対する可動スクロール３４の旋回運動により、渦巻きラップ中心に向けて移動しながら、その容積が減少され、冷媒の圧縮が行われる。
【００１７】
上述した可動スクロール３４に旋回運動を付与するため、可動スクロール３４の背面３４ａにはボス４４が凸状に設けられ、このボス４４は軸受４６を介してクランクピン４８に連結されている。このクランクピン４８は回転軸１６の上端側に一体形成され、回転軸１６の回転に伴い主軸フレーム１８上にて可動スクロール３４を公転旋回運動させる。
一方、可動スクロール３４の自転は自転阻止ピン６２により阻止されている。当該ピン６２は可動スクロール３４の背面３４ａに突き出して設けられ、主軸フレーム１８に形成される有底状のホール６４に遊びがある状態で嵌められている。即ち、可動スクロール３４の背面３４ａと主軸フレーム１８との間の空隙４５には、いわゆるピン−ホール式の回転阻止機構６０が形成されている。詳しくは、回転阻止機構６０は、例えば４組のピン６２及びホール６４を有して構成されている。
【００１８】
一方、固定スクロール３６は主軸フレーム１８に固定され、鏡板４０が圧縮室側と吐出室５０側とを仕切っている。
さらに、固定スクロール３６の中央部分の適宜位置には、圧縮室側に連通する吐出孔５２が鏡板４０を貫通して孔が設けられており、この吐出孔５２は、固定スクロール３６の背面側に配置された吐出弁５８により開閉される。この吐出弁５８は、リード弁５４と弁押さえ５６とから構成されている。吐出弁５８は吐出ヘッド６６で覆われており、この吐出ヘッド６６により、吐出弁５８の開弁時における音が抑制される。
【００１９】
上述した吐出弁５８は、図２に示すように、固定スクロール３６の背面３６ａに、リード弁５４と弁押さえ５６とが固定スクロール３６の背面３６ａの外周側に締結部材５９により締結されて構成されている。このリード弁５４の吐出孔５２と合わさる側には、吐出孔５２の開口部を覆う凹部５４ａが設けられている。
この凹部５４ａは、固定スクロール３６を貫通して吐出孔５２を加工する際に形成される吐出孔５２の開口部周囲の微小な突起物５２ａ、例えば盛り上がりやバリ等を覆う吐出孔５２の径よりも大きい所定の内径（所定の内周寸法）と所定の深さとを有しており、例えば深さは３０μｍ以上であり、凹部５４ａの内周縁と吐出孔５２の開口縁との距離Ｌは１００μｍ以上である。なお、凹部５４ａは切削加工により形成されてもよいが、押し切りやプレス加工により形成されてもよい。
【００２０】
リード弁５４の背面５４ｂは平らな板状であり、弁押さえ５６は吐出孔５２に向かって上向きに緩やかに傾斜している。この傾斜を有することにより、リード弁５４の開弁時の高さが制限される。
図３に、図２の上面図を示すように、リード弁５４の腕部分５４ｃの長手方向一側は、固定スクロール３６の背面３６ａの外周側に弁押さえ５６と共に締結部材５９により締結されており、腕部分５４ｃの長手方向他側には長手方向と直交する方向へ両側に張り出した円形部分であって、当該円形部分の吐出孔５２と合わさる側に凹部５４ａが形成されている。この凹部５４ａは、上述のように、吐出孔５２の開口縁から所定の距離Ｌ離れた内径を有しており、距離Ｌは例えば１００μｍ以上である。
【００２１】
以下、このように構成された本発明に係るスクロール型流体機械の作用について説明する。
上述した圧縮機１によれば、電動モータ１４により回転軸１６が回転すると、可動スクロール３４が公転旋回運動を開始する。この可動スクロール３４の公転旋回運動は、吸入管１０から冷媒をスクロールユニット３０の内部に向けて吸入し、圧縮室の容積を縮小させながら当該冷媒を圧縮する。そして、このように圧縮された高圧の冷媒は吐出孔５２から吐出されハウジング２内で潤滑油を分離しながら循環した後、吐出室５０から吐出管１２を通じて圧縮機外へ送出される。
【００２２】
このように可動スクロール３４の公転旋回運動が開始されて冷媒が圧縮されるが、上述したように固定スクロール３６の背面３６ａにはリード弁５４の腕部分５４ｃの長手方向一側が締結されており、腕部分５４ｃの長手方向他側には長手方向と直交する方向へ両側に張り出した円形部分に凹部５４ａが形成されており、この凹部５４ａは吐出孔５２を加工する際に吐出孔５２の周囲に形成される微小な突起物５２ａを覆う径の大きさと深さを有している。これにより、凹部５４ａにより吐出孔５２及び吐出孔５２の周囲に形成された微小な突起物５２ａが確実に覆われるので、リード弁５４のシール性が向上し、圧縮室の冷媒の圧力が吐出室５０より低い場合でも吐出孔５２から吐出された高圧な冷媒が吐出孔５２を介して圧縮室へ逆流することを防止でき、圧縮効率を向上することができる。
【００２３】
また、リード弁５４の吐出孔５２と合わさる位置に凹部５４ａを設けることにより、リード弁５４と吐出孔５２の開口部周縁との接触面積が小さくなることからリード弁５４の貼り付きが防止され、圧縮された冷媒が吐出孔５２から吐出されるという工程がスムーズに行われるので、この工程が滞ることによる圧縮室の圧力の上昇、及びこれに伴う吐出損失の発生を防ぐことができる。
【００２４】
そして、リード弁５４に形成される凹部５４ａは、深さは例えば３０μｍ以上であり、凹部５４ａの内周縁と吐出孔５２の開口縁との距離Ｌは例えば１００μｍ以上であるので、吐出孔５２を加工する際に形成される微小な突起物５２ａを凹部５４ａにより確実に覆うことができ、リード弁のシール性が向上するので、圧縮効率を向上することができる。
次に、本発明の他の実施形態について説明する。
【００２５】
図４に示すように、吐出孔５２の開口部を覆うリード弁５４の凹部５４ｄは、凹部５４ｄの周端部から凹部５４ｄの中央部に向かって深さが増大するように湾曲して形成されている。このように形成することにより、上記一実施形態と同様の効果を得ることができる。
図５にさらに他の実施形態を示すように、吐出孔５２の開口部を覆うリード弁５４の凹部５４ｅは、リード弁５４の締結部材５９により締結されている長手方向一側と対向する長手方向他側の先端部近傍にある凹部５４ｅの周端部から、長手方向一側に向かう当該周端部へ深さが増大するように形成されている。このように形成することにより、上記一実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００２６】
以上で本発明の実施形態の説明を終えるが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。
例えば、上記実施形態では、吐出孔５２を覆うリード弁５４について説明したが、圧縮室で冷媒の過圧縮が発生し、圧縮室内の圧力が吐出室５０より大きくなった場合に圧縮室内の圧力を吐出室５０へ逃がすために設ける孔にも同様にリード弁５４を適用することができる。
【符号の説明】
【００２７】
１  スクロール圧縮機
３６  固定スクロール
３６ａ  背面
５２  吐出孔
５４  リード弁
５４ａ  凹部
５６  弁押さえ
５８  吐出弁
Ｌ  距離
【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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