(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々が端板及び該端板と一体の渦巻体を有した固定スクロール及び可動スクロールを備え、前記固定及び可動スクロール間で前記渦巻体及び前記端板がその渦巻体の先端面に設けたチップシールを介して互いに摺接することにより前記渦巻体間に形成される作動流体の圧力室を区画するスクロール型流体機械であって、
少なくとも一方のスクロールに設けられているチップシールは、前記先端面に形成されたシール溝に嵌合されて取り付けられ、前記可動スクロールの旋回に伴って、対向する端板の範囲から断続的に外れる範囲が、前記渦巻体の先端面から突出する軸方向の厚さが他の部分より薄い薄肉部として形成され、
前記薄肉部は、前記固定スクロールに設けられているチップシールの外周端側に形成され、対向する前記端板と隙間を有して非接触であり、
前記薄肉部の軸方向の厚さは一定である、スクロール型流体機械。
【請求項２】
前記薄肉部の軸方向の厚さは、外周端に向けて薄くなるよう傾斜している請求項１記載のスクロール型流体機械。
【請求項３】
前記チップシールは、前記渦巻体の先端面に形成されたシール溝に嵌合して設けられており、
前記薄肉部は前記シール溝の深さが他の部分よりも深く形成されていることで形成されている請求項１記載のスクロール型流体機械。
【請求項４】
前記チップシールは、前記渦巻体の先端面に形成されたシール溝に嵌合して設けられており、
前記シール溝は、開口側が狭くなる断面台形状をなしている請求項１から３のいずれか一項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関する。
【背景技術】
【０００２】
スクロール型流体機械は、例えば車両の空調装置に含まれる圧縮機として用いられている。このようなスクロール型流体機械は、円板状の端板から渦巻体が突設された固定スクロール及び可動スクロールを噛み合わせ、可動スクロールを固定スクロールに対して旋回運動させる。これにより、両渦巻体間に形成される作動流体の圧力室の容積が中央側に向かうにつれて減少して、作動流体が圧縮される。
【０００３】
このようなスクロール型流体機械では、各スクロールの渦巻体の先端面にチップシールが設けられている。チップシールは対向する端板と摺接することで、圧力室の気密性を確保している。また、チップシールは、金属からなる各スクロール同士が触れて摩耗するのを防ぐ潤滑機能も有している。
【０００４】
このような機能を有するチップシールは、渦巻体の全域に亘って設けることが理想であるが、そうすると可動スクロールの旋回軌跡よりも外側にまで延びる範囲が生じる場合がある。可動スクロールの旋回軌跡よりも外側にまで延びたチップシールは、対向する端板と接しないために、渦巻体の先端面から外れるおそれがある。
【０００５】
これに対し、特許文献１には、固定スクロール側のチップシールを、その外周端部が可動スクロールの端板外周端により形成される旋回軌跡の外側近傍に位置するよう取り付けることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２２１１７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１では、固定スクロール側のチップシールの外周端部における、可動スクロールの旋回軌跡より外側の範囲を規定しているが、渦巻体の全域に亘ってチップシールを設けた場合、可動スクロールの旋回軌跡内であっても、可動スクロールの旋回の過程で対向する端板と断続的に接触と非接触を繰り返す範囲がチップシールの外周側には存在する。そのような範囲では、端板と非接触状態から接触状態となる度に、端板のエッジ部分が衝突してせん断方向に大きな力を受けるためにチップシールが破損したり、摩耗が激しくなったりするという問題がある。
【０００８】
また、一般的に可動スクロールは、端板中央のボス部が軸受を介して支持されているが、このボス部に軸受が圧入される際、可動スクロールの端板外周部分に固定スクロール側への歪みが生じて、固定スクロールの外周側のチップシールはさらに摩耗しやすくなるという問題もある。
【０００９】
このような問題に対しては、チップシールを設ける範囲を常に端板と接する範囲内に制限することで対処できるが、そうすると作動流体の漏出（ブローバイ）が増加し、スクロール型流体機械の性能低下を招いてしまう。又は、可動スクロールの端板の径を拡大することでチップシールと端板とが接する範囲を拡げることもできるが、これは重量の増加を招き、却って性能を低下させるおそれがある。
【００１０】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、チップシールを渦巻体の全域まで延ばし気密性を向上させて性能向上を図りつつ、チップシール外周側の摩耗を抑えることのできる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】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明のスクロール型流体機械は、各々が端板及び該端板と一体の渦巻体を有した固定スクロール及び可動スクロールを備え、前記固定及び可動スクロール間で前記渦巻体及び前記端板がその渦巻体の先端面に設けたチップシールを介して互いに摺接することにより前記渦巻体間に形成される作動流体の圧力室を区画するスクロール型流体機械であって、少なくとも一方のスクロールに設けられているチップシールは、前記先端面に形成されたシール溝に嵌合されて取り付けられ、前記可動スクロールの旋回に伴って、対向する端板の範囲から断続的に外れる範囲が、前記渦巻体の先端面から突出する軸方向の厚さが他の部分より薄い薄肉部として形成され、前記薄肉部は、前記固定スクロールに設けられているチップシールの外周端側に形成され、対向する前記端板と隙間を有して非接触であり、前記薄肉部の軸方向の厚さは一定である。
【００１３】
好ましくは、前記薄肉部の軸方向の厚さは、外周端に向けて薄くなるよう傾斜している。又は、前記チップシールは、前記渦巻体の先端面に形成されたシール溝に嵌合して設けられており、前記薄肉部は前記シール溝の深さが他の部分よりも深く形成されていることで形成されていてもよい。
【００１４】
また、前記チップシールは、前記渦巻体の先端面に形成されたシール溝に嵌合して設けられており、前記シール溝は、開口側が狭くなる断面台形状をなしていてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のスクロール型流体機械によれば、チップシールを渦巻体の全域まで延ばし気密性を向上させて性能向上を図りつつ、チップシール外周側の摩耗を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係るスクロール圧縮機の概略構成図である。
【図２】（ａ）可動端板が薄肉部全域において離間しているときの固定スクロールの平面図、及び（ｂ）可動端板が薄肉部全域において接近しているときの固定スクロールの平面図である。
【図３】(ａ）図２（ａ）Ａ１−Ａ１線に沿う断面図、及び（ｂ）図２（ｂ）のＡ２−Ａ２線に沿う断面図である。
【図４】(ａ）図２（ａ）Ｂ１−Ｂ１線に沿う断面図、及び（ｂ）図２（ｂ）のＢ２−Ｂ２線に沿う断面図である。
【図５】本実施形態における薄肉部の第１変形例を示す断面図である。
【図６】本実施形態における薄肉部の第２変形例を示す断面図である。
【図７】本実施形態におけるシール溝の変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は本発明に係るスクロール圧縮機（スクロール型流体機械）１を示し、この圧縮機１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（作動流体）の圧縮に使用される。
【００１８】
圧縮機１はリアハウジング２及びフロントハウジング４を備え、リアハウジング２内にスクロールユニット６が収容されている。スクロールユニット６はリアハウジング２に固定された固定スクロール８と、この固定スクロール８に対して噛み合うように組付けられた可動スクロール１０とからなり、この可動スクロール１０の旋回運動によりスクロールユニット６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。
【００１９】
より詳しくは、リアハウジング２内にはその端板２ａとスクロールユニット６の固定スクロール８との間に吐出室１２が形成され、この吐出室１２は固定スクロール８の固定端板８ａに形成された吐出孔１４にリードバルブタイプの吐出弁１６を介して接続可能である一方、リアハウジング２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。
【００２０】
なお、リアハウジング２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ハウジング２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６内に吸入される。
【００２１】
一方、フロントハウジング４内には駆動軸１８が配置され、この駆動軸１８は大径端部２０及び小径軸部２２を有する。大径端部２０はニードル軸受２４を介してフロントハウジング４に回転自在に支持され、小径軸部２２はボール軸受２６を介してフロントハウジング４に回転自在に支持されている。更に、小径軸部２２とフロントハウジング４との間にはリップシール２８が配置され、このリップシール２８はフロントハウジング４内を気密に区画している。
【００２２】
駆動軸１８の小径軸部２２はフロントハウジング４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３０に連結され、この駆動プーリ３０は軸受３２を介してフロントハウジング４に回転自在に支持されている。駆動プーリ３０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３０内の電磁クラッチがオン作動されていれば、駆動軸１８は駆動プーリ３０とともに回転される。
【００２３】
一方、駆動軸１８の大径端部２０からは可動スクロール１０に向けてクランクピン３４が突出され、このクランクピン３４は偏心ブッシュ３６及びニードル軸受３８を介して可動スクロール１０のボス４０を支持している。従って、駆動軸１８が回転されると、クランクピン３４及び偏心ブッシュ３６を介して可動スクロール１０が旋回運動する。
【００２４】
更に、フロントハウジング４と可動スクロール１０の可動端板１０ａ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４２からなり、ＥＭカップリング４２はそれぞれリング形状をなす可動プレート４４及び固定プレート４６双方の環状レース溝間にボール４８を挟み込んで構成されている。
【００２５】
固定スクロール８はその固定端板８ａと一体成形された固定渦巻体５０を有し、可動スクロール１０もその可動端板１０ａと一体成形された可動渦巻体５２を有している。固定及び可動渦巻体５０，５２の内外面はその大部分がインボリュート曲線から形成され、例えばアルミニウム合金から成形されている。
【００２６】
なお、上述した吐出孔１４は、固定渦巻体５０の中央端部５０ｂの近傍に位置付けられ、この中央端部５０ｂ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。
【００２７】
固定渦巻体５０の先端面５０ａには固定チップシール５４が設けられ、可動渦巻体５２の先端面５２ａには可動チップシール５６が設けられている。詳しくは、固定及び可動チップシール５４,５６は、固定及び可動渦巻体５０，５２の先端面５０ａ，５２ａに形成されたシール溝６０，６２に嵌合する形で取り付けられている。固定及び可動チップシール５４,５６は、上述したアルミニウム合金から成形される固定及び可動渦巻体５０,５２の約１／３０以下程度の弾性係数を有する、例えばポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）などのエンジニアリング・プラスチックから成形される。
【００２８】
固定渦巻体５０及び可動端板１０ａは固定チップシール５４を介して互いに摺接され、一方、可動渦巻体５２及び固定端板８ａは可動チップシール５６を介して互いに摺接される。固定及び可動スクロール８，１０間でのこれらの摺接により固定及び可動渦巻体５０，５２間には冷媒の圧縮室（圧力室）５８が区画して形成され、上述した一連のプロセスが連続して実行される。
【００２９】
ここで、固定チップシール５４について詳しく説明する。図２（ａ）（ｂ）には固定スクロールの平面図、図３（ａ）（ｂ）及び図４(ａ）（ｂ）にはそれぞれ固定チップシールと可動端板との関係を示す断面図がそれぞれ示されており、以下これらの図を参照しつつ説明する。
【００３０】
まず、図２（ａ）（ｂ）に示すように、固定チップシール５４は、固定渦巻体５０の中央端部５０ｂから外周端部５０ｃに亘って延びている。ここで図２（ａ）（ｂ）では、点線により可動端板１０ａの範囲が示されており、図２（ａ）では、固定チップシール５４において可動端板１０ａと被る範囲が最も少ない状態を示しており、図２（ｂ）は、固定チップシール５４において可動端板１０ａと被る範囲が最も多い状態を示している。
【００３１】
固定チップシール５４は、図２（ａ）に示す状態で、可動端板１０ａと被っている範囲である主部５４ａに対し、可動端板１０ａと被っていない範囲が薄肉部５４ｂとして形成されている。
【００３２】
薄肉部５４ｂは、図３（ａ）（ｂ）に示すように、主部５４ａに比べて、先端部分が切り欠かれて、固定渦巻体５０の先端面５０ａから突出する軸方向の厚さが薄く形成されている。つまり、固定チップシール５４は外周側の所定範囲において段差状に軸方向の厚さが薄くなっている。この薄肉部５４ｂの軸方向の厚さは、例えば、図３（ｂ）にて点線で示すように、可動端板１０ａが最大限歪んだ場合でも、外周端が可動端板１０ａと接触しない厚さに設定されている。
【００３３】
このように固定チップシール５４には、可動スクロール１０の旋回に伴って、対向する可動端板１０ａから断続的に外れる範囲が、軸方向の厚さが他の部分より薄い薄肉部５４ｂとして形成されている。これにより、図３（ｂ）、図４（ｂ）より明らかなように、可動端板１０ａが薄肉部５４ｂに被った際にも、薄肉部５４ｂは可動端板１０ａと一定の隙間を有し接触することはない。従って、可動スクロール１０が旋回することで可動端板１０ａが薄肉部５４ｂの範囲を断続的に通過しても、可動端板１０ａのエッジ部分が固定チップシール５４に衝突することはなくなる。特に、可動端板１０ａの歪みを考慮して薄肉部５４ｂの厚さを設定することで、確実に固定チップシール５４は可動端板１０ａと接触することはなくなる。
【００３４】
一方で、固定チップシール５４は、固定渦巻体５０の外周端部５０ｃにまで延びており、薄肉部５４ｂにおいて可動端板１０ａと接触していなくとも、薄肉部５４ｂは圧縮上流側に形成されているため圧縮室５８内は低圧である上、スクロールユニット６内にある潤滑油が薄肉部５４ｂと可動端板１０ａとの間の隙間を埋める役割を果たすため、作動流体の漏出（ブローバイ）は十分に抑えられる。これにより圧縮機１の圧縮効率は高まり、性能向上を図ることができる。
【００３５】
このように本実施形態に係るスクロール型流体機械は、固定チップシール５４を固定渦巻体５０の全域まで延ばし気密性を向上させて性能向上を図りつつ、固定チップシール５４外周側の摩耗を抑えることができる。
【００３６】
以上で本発明の実施形態についての説明を終えるが、本発明はこの形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。
【００３７】
上記実施形態では、薄肉部５４ｂの軸方向の厚さは一定であるが、薄肉部の軸方向の厚さは対向する端板と接触しない厚さであればよい。そこで、例えば図５には、本実施形態の第１変形例が示されている。
【００３８】
図５は、図３（ｂ）に対応した断面図であり、固定チップシール５４’の薄肉部５４ｂ’の軸方向の厚さが、外周端に向けて薄くなるよう傾斜している。当該第１変形例においても上記実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００３９】
また、チップシールの薄肉部は、渦巻体の先端面から突出する軸方向の厚さが他の部分より薄ければよいことから、上記実施形態及び第１変形例のように固定チップシール５４、５４’自体の厚さを薄くする代わりに、図６に示す第２変形例のように、固定チップシール５４''の厚さは全域一定とし、固定渦巻体５０''のシール溝６０''の深さを他の部分よりも深くすることで薄肉部５４ｂ''を形成しても、同様の効果を得ることができる。
【００４０】
また、上記実施形態及び各変形例のシール溝６０，６０’，６０''は断面矩形状をなしているが、シール溝の断面形状はこれに限られるものではなく、例えば図７に示すシール溝の変形例のように、開口側が狭くなる断面台形状をなしたいわゆるアリ溝としたシール溝６０'''であってもよい。これにより、対向する端板と接しない薄肉部５４ｂ'''においても、固定チップシール５４'''をシール溝６０'''から抜けにくくすることができる。
【００４１】
また、上記実施形態及び各変形例では、可動スクロール１０が固定端板８ａの範囲内で旋回することから、固定スクロール８の固定チップシール５４，５４’，５４''，５４'''のみに薄肉部５４ｂ，５４ｂ’，５４ｂ''，５４ｂ'''を形成しているが、可動スクロールが固定端板の範囲外に旋回するようなスクロール型流体機械の場合には、可動スクロールの可動チップシールにも同じように薄肉部を形成してもよい。この場合は、可動チップシールにおいて、可動スクロールの旋回に伴って、対向する固定端板の範囲から断続的に外れる範囲を薄肉部とする。なお、固定端板においても中央側の背面に高圧の吐出室があることで歪みが生じるため、可動チップシールの薄肉部も、固定端板の歪みを許容な軸方向の厚さに設定するのが好ましい。
【符号の説明】
【００４２】
１  圧縮機（スクロール型流体機械）
６  スクロールユニット
８  固定スクロール
８ａ  固定端板
１０  可動スクロール
１０ａ  可動端板
５０  固定渦巻体
５０ａ  先端面
５０ｂ  中央端部
５０ｃ  外周端部
５２  可動渦巻体
５２ａ  先端面
５４  固定チップシール
５４ａ  主部
５４ｂ  薄肉部
５６  可動チップシール
５８  圧縮室（圧力室）
６０、６２  シール溝
【図１】
0006618317.tif 000002
【図２】
0006618317.tif 000003
【図３】
0006618317.tif 000004
【図４】
0006618317.tif 000005
【図５】
0006618317.tif 000006
【図６】
0006618317.tif 000007
【図７】
0006618317.tif 000008