(57)【要約】【課題】構成部品が少なくて高効率なコンプレッサを得る。【解決手段】ケース（１０、１２）内にスクロール状のスリット（１４ｃ）を形成した円錐形状の第１面（１４ａ）を有する第１円盤（１４）と、第１面（１４ａ）と線接触可能な第２面（１８ａ）を形成した第２円盤（１８）と、スリット（１４ｃ）に係合して該スリット（１４ｃ）と第２面（１８ａ）との間をシール可能なブレード（３８）と、回転することにより第２円盤（１８）を第１面（１４ａ）に沿うように揺動させることが可能な斜板（２２ａ）とを設け、斜板（２２ａ）の回転により第１面（１４ａ）と第２面（１８ａ）との接触線（Ｃ）が回転移動するように構成した。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケースと、
該ケース内に設けられスクロール状のスリットを形成した円錐形状の第１面を有する第１円盤と、
前記第１円盤の第１面と線接触可能な第２面を形成した第２円盤と、
前記スリットに係合して該スリットと前記第２面との間をシール可能なブレードと、
回転することにより前記第２円盤を前記第１面に沿うように揺動させることが可能な斜板と、
を有し、
前記第１面と前記第２面との間に、前記ブレードと前記線接触した線とに囲まれた圧縮室を形成するとともに、
前記圧縮室の半径方向外側に流体を前記圧縮室へ流入させるための開口部と前記圧縮室の半径方向内側に流体を前記圧縮室から吐出させるための吐出孔とを設け、前記斜板の回転により前記第１面と前記第２面との接触線が回転するように移動して、前記開口部から吸入し前記圧縮室に閉じこめた流体を径方向内側へ移動させながら圧縮して前記吐出孔から吐出するように構成したことを特徴とする円錐スクロールコンプレッサ。
【請求項２】
前記第２円盤の第２面は、前記第１円盤の第１面と同じ角度の円錐面に形成して、該第２面に前記ブレードを固定したことを特徴とする請求項１に記載の円錐スクロールコンプレッサ。
【請求項３】
前記第１円盤と前記第２円盤との間に、両者が回転方向に相対移動するのを阻止する手段を設けたことを特徴とする請求項２に記載の円錐スクロールコンプレッサ。
【請求項４】
前記第１面の円錐の頂点を中心とした球体を有し、該球体が前記第１円盤と前記第２円盤とで挟まれるように構成したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の円錐スクロールコンプレッサ。
【請求項５】
前記ブレードを前記第２面に常に押しつける予圧板を前記球体側へ一体的に設けたことを特徴とする請求項４に記載の円錐スクロールコンプレッサ。
【請求項６】
前記ブレードを、少なくとも径方向内側と径方向外側の２ピースで構成したことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の円錐スクロールコンプレッサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として冷蔵庫や冷房装置等に用いるコンプレッサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、冷蔵庫や冷房装置に用いるコンプレッサとしては、特開２００１−２４８５５１号公報に記載されたような斜板式コンプレッサや、特開２００１−１７３５８１号公報に記載されたようなスクロールコンプレッサが知られている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２４８５５１号公報
【特許文献２】
特開２００１−１７３５８１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の斜板式やスクロール式のコンプレッサは、いずれも流体の吸入・排出のための弁の構造が複雑で製造コストが高くなるとともに、内部に摩擦部分が多いため効率が悪いという問題がある。
【０００５】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、構成部品が少なくて高効率なコンプレッサを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載した本発明の円錐スクロールコンプレッサは、ケースと、該ケース内に設けられスクロール状のスリットを形成した円錐形状の第１面を有する第１円盤と、第１円盤の第１面と線接触可能な第２面を形成した第２円盤と、スリットに係合して該スリットと第２面との間をシール可能なブレードと、回転することにより第２円盤を第１面に沿うように揺動させることが可能な斜板と、を有し、第１面と第２面との間に、ブレードと線接触した線とに囲まれた圧縮室を形成するとともに、圧縮室の半径方向外側に流体を圧縮室へ流入させるための開口部と圧縮室の半径方向内側に流体を圧縮室から吐出させるための吐出孔とを設け、斜板の回転により第１面と第２面との接触線が回転するように移動して、開口部から吸入し圧縮室に閉じこめた流体を径方向内側へ移動させながら圧縮して吐出孔から吐出するように構成したことを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載した本発明の円錐スクロールコンプレッサは、第２円盤の第２面は、第１円盤の第１面と同じ角度の円錐面に形成して、該第２面にブレードを固定したことを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載した本発明の円錐スクロールコンプレッサは、第１円盤と第２円盤との間に、両者が回転方向に相対移動するのを阻止する手段を設けたことを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載した本発明の円錐スクロールコンプレッサは、第１面の円錐の頂点を中心とした球体を有し、該球体が第１円盤と第２円盤とで挟まれるように構成したことを特徴とする。
【００１０】
請求項５に記載した本発明の円錐スクロールコンプレッサは、ブレードを第２面に常に押しつける予圧板を球体側へ一体的に設けたことを特徴とする。
【００１１】
請求項６に記載した本発明の円錐スクロールコンプレッサは、ブレードを、少なくとも径方向内側と径方向外側の２ピースで構成したことを特徴とする。
【００１２】
【作用】
請求項１に記載した本発明の円錐スクロールコンプレッサにあっては、ケースと、該ケース内に設けられスクロール状のスリットを形成した円錐形状の第１面を有する第１円盤と、第１円盤の第１面と線接触可能な第２面を形成した第２円盤と、スリットに係合して該スリットと第２面との間をシール可能なブレードと、回転することにより第２円盤を第１面に沿うように揺動させることが可能な斜板と、を有し、第１面と第２面との間に、ブレードと線接触した線とに囲まれた圧縮室を形成するとともに、圧縮室の半径方向外側に流体を圧縮室へ流入させるための開口部と圧縮室の半径方向内側に流体を圧縮室から吐出させるための吐出孔とを設け、斜板の回転により第１面と第２面との接触線が回転するように移動して、開口部から吸入し圧縮室に閉じこめた流体を径方向内側へ移動させながら圧縮して吐出孔から吐出するように構成したため、斜板が回転することにより、開口部から吸入した流体を圧縮室に閉じこめ、順次、径方向内側へ移動させながら圧縮して吐出孔から吐出する。
【００１３】
請求項２に記載した本発明の円錐スクロールコンプレッサにあっては、第２円盤の第２面は、第１円盤の第１面と同じ角度の円錐面に形成して、該第２面にブレードを固定したため、第２面およびブレードと第１面との間に圧縮室を形成して、吸入した流体の圧縮・吐出を行う。
【００１４】
請求項３に記載した本発明の円錐スクロールコンプレッサにあっては、第１円盤と第２円盤との間に、両者が回転方向に相対移動するのを阻止する手段を設けたため、第１円盤と第２円盤とは相互に回転方向の位相のずれを生じることなく、吸入した流体の圧縮・吐出を行う。
【００１５】
請求項４に記載した本発明の円錐スクロールコンプレッサにあっては、第１面の円錐の頂点を中心とした球体を有し、該球体が第１円盤と第２円盤とで挟まれるように構成したため、第２円盤とは第１面の円錐の頂点を中心として揺動しながら、吸入した流体の圧縮・吐出を行う。
【００１６】
請求項５に記載した本発明の円錐スクロールコンプレッサにあっては、ブレードを第２面に常に押しつける予圧板を球体側へ一体的に設けたため、ブレードは第２面に予圧板によって常に押しつけられて両者間をシールし、吸入した流体の圧縮・吐出を行う。
【００１７】
請求項６に記載した本発明の円錐スクロールコンプレッサにあっては、ブレードを、少なくとも径方向内側と径方向外側の２ピースで構成したため、両者を接着しながら組み立てることで圧縮室を形成し、吸入した流体の圧縮・吐出を行う。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づき説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る円錐スクロールコンプレッサであり、主要部の断面を表す。
【００１９】
図１において、第１ケース１０と、一方側が有底となった第２ケース１２が一体的に結合されている。
この第１ケース１２の内部に、第１円盤１４がボルト１６ａ、１６ｂなどで固定されている。この第１円盤１４は、緩やかな円錐形状の第１面１４ａを形成しており、図１に見るように中心より上側で、相対する第２円盤１８の円錐形状の第２面１８ａと線接触している。
第１円盤１４の第１面１４ａと、第２円盤１８の第２面１８ａとは同じ円錐角に形成されている。
【００２０】
第２円盤１８は、ベアリング２０を介して駆動軸２２と一体の斜板２２ａによって第１円盤１４側へ常に斜めに押しつけられ、第１面１４ａと第２面１８ａとが周上のどこかで線接触している。
【００２１】
第１円盤１４と第２円盤１８との間には球体２４が挟まれるように設けられ、後述するように第２円盤１８が揺動する際に、その揺動中心が第１円盤１４の第１面１４ａの円錐頂点１４ｂおよび、第２円盤１８の第２面１８ａの円錐頂点１８ｂと常に一致するようになっている。
【００２２】
駆動軸２２は第１ケース１０にベアリング２６、２８によって支持されており、図示しない動力源により図１の左側から見て時計回り方向に回転する。
また、駆動軸２２は、一体になった斜板２２ａとともに、動的バランスがとってあり、回転に伴う振動等が起きないようになっている。
第１ケース１０には、駆動軸２２との間のシールリング３０と、吸入管３２が一体的に設けられている。
【００２３】
第１円盤１４の第１面１４ａを図１の左側正面から見ると、図２のような形状をしている。
すなわち、第１面１４ａには渦巻き（スクロール）状のスリット１４ｃが形成されており、その中央側端部付近に窪み１４ｄと吐出孔１４ｅが設けられている。吐出孔１４ｅは、第２ケース１２に一体になった吐出管３４とＯリング３６を介して連通している。
【００２４】
スリット１４ｃは、図１に見るように断面形状が、少なくとも第１面１４ａに近い部分において、円錐頂点１４ｂを中心とした同心円の一部で形成された形状になっている。
スリット１４ｃには、これとほぼ同じ正面形状のブレード３８が嵌装されるとともに、ブレード３８は第２円盤１８の第２面１８ａに一体的に固定されている。
【００２５】
ブレード３８は、図１の断面図で示すように、スリット１４ｃにおける円錐頂点１４ｂを中心とした同心円の一部で形成された形状に、ほぼ沿った断面形状になっており、後述のように第１円盤１４に対して第２円盤１８が揺動運動可能なようになっている。
また、ブレード３８は、径方向内側の第１ピース３８ａと径方向外側の第２ピース３８ｂとで構成されているが、両者は一体的に接着されている。
【００２６】
スリット１４ｃとこれに沿うブレード３８のシール面３８ｄ、３８ｅとの間には摺動可能な程度の隙間が設けてあり、後述のように駆動軸２２および斜板２２ａの回転により第１円盤１４に対して第２円盤１８が揺動すると、ブレード３８はスリット１４ｃ内を軸方向に出入りするように摺動する。
【００２７】
次に、図１および図２に示した円錐スクロールコンプレッサの作動を説明する。
図１および図２は、第１円盤１４と第２円盤１８が、中心より上側において第１面１４ａと第２面１８ａとが、図２に示す線Ｃで線接触している状態を表している。
【００２８】
この状態において、第１面１４ａと第２面１８ａとの間は、図２に示すように、吐出孔１４ｅが閉じていると見なした場合、ブレード３８および線接触している線Ｃとに囲まれた圧縮室（空間）が２カ所形成されている。
すなわち、径方向外側にあって広い間隔のハッチングで示した圧縮室ａと、径方向内側にあって狭い間隔のクロスハッチングで示した圧縮室ｂとの２カ所がそれにあたる。
【００２９】
図１および図２は、線接触している線Ｃが上側にある状態を示すが、図１の状態から駆動軸２２および斜板２２ａが時計回り方向へ１８０°回転し、図３に示すような状態になると、第２円盤１８が揺動するため線接触している線Ｃが回転するように移動して図２から１８０°移動した位置にくる。
【００３０】
このように、線接触している線Ｃが回転するように移動すると、前述の圧縮室ａは時計回り方向へ回転移動し、徐々に内側へ移るとともに容積が減少して、図３の状態からさらに１８０°回転すると、図２における圧縮室ｂの状態に変化する。
【００３１】
また、図２において空間ｃは、スリット１４ｃが形成する開口部１４ｆと連通しており、線接触している線Ｃが時計回り方向へ回転するように移動すると、徐々にその容積を増していくので、開口部１４ｆから流体を吸入することになり、やがて、線Ｃが移動して図４に示すように開口部１４ｆを閉じるようになると、あらたに圧縮室ｃが形成されることになる。
【００３２】
したがって、斜板２２ａの回転により、第１面１４ａと第２面１８ａとの接触線Ｃが回転するように移動して、開口部１４ｆから吸入し圧縮室ａ、ｂおよびｃに閉じこめた流体を径方向内側へ移動させながら圧縮して、吐出孔１４ｅおよび吐出管３４を経て吐出する。
【００３３】
図４における第１面１４ａと第２面１８ａとの間に形成された圧縮室ｃの容積が、この実施の形態における１回転あたりの吸入量になる。
この圧縮室ｃも、前述の圧縮室ａから圧縮室ｂへの変化と同様に、順次圧縮されていき、吸入された流体は吐出孔１４ｅから吐出される。
このように、圧縮は連続的に行われ、吸入、吐出に伴う弁は必要ないとともに、吐出圧の脈動もほとんど生じないので、作動音が小さい。
また、該第２面１８ａにブレード３８を固定したため、ブレード３８と第２面１８ａとの間のもれがなくなり、容積効率が高くなるメリットを有する。
【００３４】
次に、図１に示した実施の形態における第１円盤１４、第２円盤１８、ブレード３８、および球体２４の組み立て方法について、図５により説明する。
始めに、第２円盤１８にブレード３８の第２ピース３８ｂを接着しておく。
続いて、第１円盤１４のスリット１４ｃに第１ピース３８ａを右側から挿入する。
【００３５】
次に、球体２４を挟むように第１円盤１４と第２円盤１８とを、図１のように寄せて第１ピース３８ａと第２ピース３８ｂとを接着して、第２円盤１８と一体化することで主要部分の組み立てができる。
【００３６】
このように、ブレード３８を第１ピース３８ａと第２ピース３８ｂとに分割した構造としたため、各部品、第１円盤１４、第２円盤１８、第１ピース３８ａ、および第２ピース３８ｂが弾性を有しない材料で作られていても組み立てることができる。
これらの各部品の材料は金属であっても、合成樹脂等であってもよい。
【００３７】
以上、説明したように、本発明の円錐スクロールコンプレッサは、弁が不要で構成部品が少ないため、製造コストが安くて内部摩擦が少なくなり、効率の高いコンプレッサを得ることができるとともに、吐出圧の脈動がない連続的な圧縮を行うので、騒音が少ないというメリットも得られる。
【００３８】
次に、図６は本発明の円錐スクロールコンプレッサにおける第２の実施の形態を示す主要部の断面図である。
ここでは、図１乃至図５に示した実施の形態と異なる部分を中心に説明し、実質的に同じ部分の説明および図示を省略する。
図６は、図１に対応した断面図であり、第１円盤１４、第２円盤１８、ブレード３８、および球体２４のみを描いてある。
【００３９】
図６に示した実施の形態は、第１円盤１４と第２円盤１８との間に、両者の相互の回転位相がずれないような機能を持たせた。
すなわち、第１面１４ａと第２面１８ｂの外周部に互いに噛み合う傘歯車１４ｆおよび１８ｃを形成して、線接触している部分の外側で常に噛み合うようになっている。
【００４０】
このため、作動中において、スリット１４ｃとブレード３８との相互摩擦が回避できて、これによって両者の摩耗を防ぐことが可能になる。
これにより、第１円盤１４およびブレード３８の材料選択の自由度が向上する。流体を圧縮する作動については、図１乃至図５に示した実施の形態と同じであるため、説明を省略する。
【００４１】
図６に示した円錐スクロールコンプレッサも、弁が不要で構成部品が少ないため、製造コストが安くて内部摩擦が少なくなり、効率の高いコンプレッサを得ることができるとともに、吐出圧の脈動がない連続的な圧縮を行うので、騒音が少ないというメリットも得られる。
さらに、第１円盤１４と第２円盤１８との相互回転位相のずれがないため、スリット１４ｃおよびブレード３８の摩耗を防ぐことができるので、耐久性も向上する。
【００４２】
次に、図７は本発明の円錐スクロールコンプレッサにおける第３の実施の形態を示す主要部の断面図である。
ここでは、図１乃至図５および図６に示した実施の形態と異なる部分を中心に説明し、実質的に同じ部分の説明および図示を省略する。
【００４３】
図７は、図１に対応した断面図であり、第１円盤１４、第２円盤１８、ブレード３８、および球体２４を中心に描いてある。
図１と異なる点は以下の２点である。
（１）第２円盤１８の第１円盤１４に相対する第２面１８ａが平面であり、ブレード３８が単一の部品であるとともに第２円盤１８とは一体になっていない。
（２）ブレード３８を第２面１８ａに常に押しつけるための予圧板４０が球体２４と一体的に設けられている。
【００４４】
ブレード３８は組み立てを可能にするため、弾性を有する材料でできている。予圧板４０は弾性体でできており、ところどころに形成した腕４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ，４０ｅ、４０ｆ、４０ｇがブレード３８を第２面１８ａ側に押圧している。
【００４５】
続いて図７に示した実施の形態の作動について説明する。
図７に示した実施の形態は、第２円盤１８の第２面が平面であり、ブレード３８が第２円盤１８と一体になっていないが、予圧板４０の作用でブレード３８が常に第２面に押しつけられているので、実質的な差はない。
【００４６】
したがって、流体を圧縮する作動は図１乃至図５および図６に示した実施の形態と同様であるので、詳細な説明は省略するが、第２面１８ａが第１面１４ａと線接触しながら揺動することで、連続的な圧縮を行う。
図７に示した円錐スクロールコンプレッサも、弁が不要で構成部品が少ないため、製造コストが安くて内部摩擦が少なくなり、効率の高いコンプレッサを得ることができるとともに、吐出圧の脈動がない連続的な圧縮を行うので、騒音が少ないというメリットも得られる。
【００４７】
以上、説明したように、本発明における各実施の形態の円錐スクロールコンプレッサによれば、以下のような効果が得られるとともに、当業者の一般的な知識に基づいて、第１円盤１４やブレード３８を成形するに際して、適切な材料の選択と成形方法を組み合わせるなどの、変更や改良を加えた態様で実施することができる。また、冷蔵庫や冷房装置以外にも適用できることは言うまでもない。
【００４８】
【発明の効果】
本発明の円錐スクロールコンプレッサによれば、以下のような効果を得ることができる。
請求項１に記載した本発明の円錐スクロールコンプレッサによれば、ケースと、該ケース内に設けられスクロール状のスリットを形成した円錐形状の第１面を有する第１円盤と、第１円盤の第１面と線接触可能な第２面を形成した第２円盤と、スリットに係合して該スリットと第２面との間をシール可能なブレードと、回転することにより第２円盤を第１面に沿うように揺動させることが可能な斜板と、を有し、第１面と第２面との間に、ブレードと線接触した線とに囲まれた圧縮室を形成するとともに、圧縮室の半径方向外側に流体を圧縮室へ流入させるための開口部と圧縮室の半径方向内側に流体を圧縮室から吐出させるための吐出孔とを設け、斜板の回転により第１面と第２面との接触線が回転するように移動して、開口部から吸入し圧縮室に閉じこめた流体を径方向内側へ移動させながら圧縮して吐出孔から吐出するように構成したため、弁が不要で構成部品が少なくできるので、製造コストが安くて内部摩擦が少なくなり、効率の高いコンプレッサを得ることができるとともに、吐出圧の脈動がない連続的な圧縮を行い、騒音が少ないというメリットも得られる。
【００４９】
請求項２に記載した本発明の円錐スクロールコンプレッサによれば、第２円盤の第２面は、第１円盤の第１面と同じ角度の円錐面に形成して、該第２面にブレードを固定したため、ブレードと第２面との間のもれがなく、容積効率の高いコンプレッサを得ることができる。
【００５０】
請求項３に記載した本発明の円錐スクロールコンプレッサによれば、第１円盤と第２円盤との間に、両者が回転方向に相対移動するのを阻止する手段を設けたため、スリットとブレードとの間の摩擦が回避できて、両者の摩耗を防いで耐久性や信頼性を高めるとともに、両者の材料選択の自由度が広くなる。
【００５１】
請求項４に記載した本発明の円錐スクロールコンプレッサによれば、第１面の円錐の頂点を中心とした球体を有し、該球体が第１円盤と第２円盤とで挟まれるように構成したため、第２円盤が第１面に線接触しながら揺動する際に、揺動中心が安定するので、スムーズな圧縮作用を行うことができる。
【００５２】
請求項５に記載した本発明の円錐スクロールコンプレッサによれば、ブレードを第２面に常に押しつける予圧板を球体側へ一体的に設けたため、第２面が平面の構成であっても、ブレードと第２面の間のシールを確実にして、効率の高いコンプレッサを得ることができる。
【００５３】
請求項６に記載した本発明の円錐スクロールコンプレッサによれば、ブレードを、少なくとも径方向内側と径方向外側の２ピースで構成したため、両者を別々にスリット内に組み込むことができるので、弾性を有しない材料でも組み立てが可能になり、材料選択の自由度が広がる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の円錐スクロールコンプレッサの主要部断面図である。
【図２】図１の円錐スクロールコンプレッサにおいて、第１円盤を左側から見た正面図である。
【図３】図１の円錐スクロールコンプレッサにおいて、駆動軸を１８０°回転させた断面図である。
【図４】図１の円錐スクロールコンプレッサにおいて、吸入完了の状態を示す第１円盤の正面図である。
【図５】図１の円錐スクロールコンプレッサにおいて、主要部の組み立て方法を説明する図である。
【図６】本発明の円錐スクロールコンプレッサにおける第２の実施の形態を示す要部断面図である。
【図７】本発明の円錐スクロールコンプレッサにおける第３の実施の形態を示す要部断面図である。
【符号の説明】
１０：第１ケース
１２：第２ケース
１４：第１円盤
１６：ボルト
１８：第２円盤
２０：ベアリング
２２：駆動軸
２２ａ：斜板
２４：球体
２６、２８：ベアリング
３０：シールリング
３２：吸入管
３４：吐出管
３６：Ｏリング
３８：ブレード
４０：予圧板
【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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【図７】
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