(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシング内に圧縮室を形成すべく互いに噛み合うように配置され、前記圧縮室内への作動ガスの吸込み及び前記圧縮室内での作動ガスの圧縮を互いに協働して行う可動及び固定スクロールと、
前記ケーシング内に設けられ、前記圧縮作動ガスを前記圧縮室から前記ケーシング内の前記固定スクロールに隣接した吐出室に吐出させる吐出弁と
を具備したスクロール型流体機械において、
前記吐出弁は、
前記固定スクロールの基板に設けられ、前記圧縮室に開口した弁口を有する吐出孔と、
前記吐出室から前記吐出孔内に延びるガイドロッドと、
前記ガイドロッドに摺動自在に支持され、閉位置にて前記弁口に嵌合して前記弁口を閉塞する弁体と
を含み、
前記吐出弁は、前記弁体が前記閉位置から開弁方向に移動されたときに開かれた主圧縮ガス流路を有し、この主圧縮ガス流路は前記吐出孔の内周面と前記弁体との間に確保され、環状をなし、
前記ガイドロッドは、前記弁口と前記吐出室との間を繋ぐ副圧縮ガス流路を有し、当該副圧縮ガス流路は、前記弁体が前記閉位置から開弁方向に移動したときに開かれることを特徴とするスクロール型流体機械。
【請求項２】
前記吐出弁は、前記吐出室内にて前記弁体と前記ケーシングの内壁面との間に配置され、前記弁体を前記閉位置に向けて押圧付勢する弁ばねを更に含む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関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のスクロール型流体機械、つまり、スクロール型圧縮機は圧縮プロセスにより圧縮された作動ガスの吐出を許容する逆止弁としての吐出弁を備える。吐出弁は、固定スクロールの基板に形成された吐出孔と、当該吐出孔を閉塞可能な弁体とを有する。弁体としては、前記基板の背面に取り付けられるリード弁体の他に、吐出孔内に収容される弁体も知られている（特許文献１）。後者の弁体は、作動ガスの圧縮プロセスにて吐出孔の内部空間がデッドスペースとなるのを防止する。
【特許文献１】特開2002-364564号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述した公報の吐出弁では、弁体とともにそのガイドも吐出孔内に収容されているので、十分な開弁ストロークを確保し難い。このため、この吐出弁は開弁時の圧力損失が大きく、圧縮機の消費動力の増加を招いてしまう。
本発明は上述の事情に基づいてなされたもので、その目的とするところは、吐出弁の開弁ストロークが十分に確保され、圧力損失の低減された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】
【０００４】
上記の目的を達成するため、本発明によれば、ケーシング内に圧縮室を形成すべく互いに噛み合うように配置され、前記圧縮室内への作動ガスの吸込み及び前記圧縮室内での作動ガスの圧縮を互いに協働して行う可動及び固定スクロールと、前記ケーシング内に設けられ、前記圧縮作動ガスを前記圧縮室から前記ケーシング内の前記固定スクロールに隣接した吐出室に吐出させる吐出弁とを具備したスクロール型流体機械において、前記吐出弁は、前記固定スクロールの基板に設けられ、前記圧縮室に開口した弁口を有する吐出孔と、前記吐出室から前記吐出孔内に延びるガイドロッドと、前記ガイドロッドに摺動自在に支持され、閉位置にて前記弁口に嵌合して前記弁口を閉塞する弁体とを含み、前記吐出弁は、前記弁体が前記閉位置から開弁方向に移動されたときに開かれた主圧縮ガス流路を有し、この主圧縮ガス流路は前記吐出孔の内周面と前記弁体との間に確保され、環状をなし、前記ガイドロッドは、前記弁口と前記吐出室との間を繋ぐ副圧縮ガス流路を有し、当該副圧縮ガス流路は、前記弁体が前記閉位置から開弁方向に移動したときに開かれることを特徴とするスクロール型流体機械が提供される（請求項１）。
【０００５】
本発明のスクロール型流体機械では、吐出弁の弁体がガイドロッドにより案内されて閉位置と開位置との間を円滑且つ安定に移動する。また、ガイドロッドが吐出室から吐出孔内に延び、開弁時、弁体が吐出室内に突出可能なため、十分な開弁ストローク確保され、吐出弁での圧力損失が低下する結果、圧縮機の消費動力が削減される。
また、ガイドロッドの副圧縮ガス流路により吐出弁における圧縮作動ガスの流路断面積が増大され、吐出弁での圧力損失が一層低下する。
【０００７】
好適な態様として、前記吐出弁は、前記吐出室内にて前記弁体と前記ケーシングの内壁面との間に配置され、前記弁体を前記閉位置に向けて押圧付勢する弁ばねを更に含む（請求項２）。この場合、弁体の移動方向が開弁方向から閉弁方向に反転するときに、弁ばねがこの反転の遅れを防止するので、弁体の移動が一層安定する。
【発明の効果】
【０００８】
以上説明したように、本発明の請求項１及び２のスクロール型流体機械によれば、弁体の円滑且つ安定した移動により圧縮機の動作が安定するとともに、弁体の十分な開弁ストローク確保され、吐出弁での圧力損失が低下する結果、圧縮機の消費動力の削減を図ることができ、吐出弁の流路断面積の増大によっても圧力損失が低下する結果、消費動力の一層の削減を図ることができる。
【０００９】
また、請求項２のスクロール型流体機械によれば、弁体の移動方向の反転の遅れが防止され、圧縮機の動作安定性が更に向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１はスクロール型流体機械としての第１実施例のスクロール型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。
【００１１】
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２４が回転自在に支持されており、駆動プーリ２４と一体に設けられた電磁クラッチ２６が小径軸部１４の突出端に取付けられている。駆動プーリ２４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、そして、駆動プーリ２４の回転は電磁クラッチ２６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２６がオン作動されると、駆動軸１０は駆動プーリ２４と一体的に回転する。
【００１２】
一方、圧縮側ケーシング６は駆動側ケーシング４の大径端に向けて開口したカップ形状をなしている。圧縮側ケーシング６内には互いに噛み合うように配置された可動スクロール２８及び固定スクロール３０が収容されている。これら可動及び固定スクロール２８，３０は、基板２８ａ,３０ａに形成された渦巻きラップ２８ｂ，３０ｂを有し、渦巻きラップ２８ｂ，３０ｂが互いに協働することにより、チップシールを介して圧縮室３２を形成する。この圧縮室３２は可動スクロール２８の旋回運動に伴い、渦巻きラップ２８ｂ，３０ｂの径方向外側から中心に向けて移動し、その容積が減少される。
【００１３】
上述した可動スクロール２８に旋回運動を付与するため、可動スクロール２８と駆動軸１０の大径端部１２とは、クランクピン３４、偏心ブッシュ３６及びニードル軸受３８を介して互いに連結され、そして、可動スクロール２８の自転が可動スクロール２８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４０により阻止されている。なお、図１中の参照符号４２はカウンタウエイトを示し、このカウンタウエイト４２は偏心ブッシュ３６に取付けられている。
【００１４】
一方、固定スクロール３０は圧縮側ケーシング６内にて固定され、その基板３０ａが圧縮側ケーシング６内を圧縮室３２側と吐出室４４とに仕切り、そして、基板３０ａと圧縮側ケーシング６の端壁との間に後述する吐出弁４６が設けられている。
なお、図１には示されていないが、圧縮側ケーシング６の周壁には圧縮室３２及び吐出室４４にそれぞれ連通する吸込口及び送出口が形成されている。
【００１５】
上述したスクロール型圧縮機によれば、駆動軸１０の回転に伴い、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２８が偏心回転いわゆる旋回運動し、この際、可動スクロール２８は旋回スラストベアリング４０の働きにより、その自転が阻止される。この結果、可動スクロール２８はその旋回姿勢を一定に維持した状態で、固定スクロール３０に対して旋回運動することになり、この旋回運動は吸込口から圧縮室３２内への作動ガスの吸込み、そして、吸い込んだ作動ガスの圧縮プロセスを行い、最終的に圧縮作動ガスは吐出弁４６を通じて吐出室４４内に吐出され、この後、吐出室４４から送出口を通じて送出される。
【００１６】
以下、上述のスクロール型圧縮機に適用された吐出弁４６について説明する。
図２に拡大して示されるように、吐出弁４６は固定スクロール３０の基板３０ａに形成された吐出孔４８を有し、この吐出孔４８は基板３０ａの中央部を貫通し、圧縮室３２と吐出室４４との間を連通している。吐出孔４８は圧縮室３２側の端が弁口５０として形成され、この弁口５０は圧縮室３２に向けて先細状の切頭円錐形状をなしている。
【００１７】
吐出孔４８内には例えば合成樹脂製の弁体５２が収容されており、この弁体５２は固定スクロール３０の基板３０ａの厚みに等しい軸方向長さを有する。弁体５２の先端は弁口５０に合致する弁体部５４として形成され、この弁体部５４もまた切頭円錐形状をなしている。ここで、弁体部５４の最小外径は弁口５０の最小内径に一致するが、その最大外径は弁口５０の最大内径、即ち、吐出孔４８の内径よりも小さい。従って、弁体５２が図１に示す閉位置にあるとき、弁体部５４の先端面は圧縮室３２に対する弁口５０の開口面上に正確に位置付けられ、吐出孔４８内に圧縮室３２に連なるデッドスペースは存在しない。
【００１８】
また、弁体５２は、弁体部５４にこの順序で一体に連なる小円筒部５６及び大円筒部５８を有し、大円筒部５８の外端面により弁体５２の後端面が形成されている。小円筒部５６の外周面と吐出孔４８の内周面との間には、環状の空所が確保される一方、好適な態様として、大円筒部５８の外周面は、吐出孔４８の内周面に摺接するガイド面として形成されている。大円筒部５８の外周面には、周方向に等間隔にて複数の軸方向溝６０が形成され、これら軸方向溝６０は大円筒部５８の両端面にて開口し、小円筒部５６を囲む前記空所と吐出室４４との間を連通する。
【００１９】
更に、弁体５２は、弁体部５４、小円筒部５６及び大円筒部５８を貫通するガイド孔６２を有し、ガイド孔６２の横断面形状は、例えば正方形をなす。ガイド孔６２には、吐出室４４から弁口５０の開口面まで延びるガイドロッド６４が挿通され、弁体５２はガイドロッド６４により摺動自在に支持されている。より詳しくは、圧縮側ケーシング６の内端壁には直方体形状のベース６６が固定され、ガイドロッド６４は、固定スクロール３０の基板３０ａと対向するベース６６の正面から一体に延びている。図３に示したように、ガイドロッド６４は、吐出孔４８と平行に延びる２枚の板部６４ａと、これら板部６４ａの先端同士を連結する端壁部６４ｂとを有し、端壁部６４ｂは、ガイド孔６２の横断面形状と略同一の正方形をなす。端壁部６４ｂの外面は弁口５０の開口面内に正確に位置し、このため弁体５２が閉位置にあるとき、ガイド孔６２は端壁部６４ｂにより気密に閉塞される。一方、板部６４ａの幅及び板部６４ａの外面同士の距離はそれぞれ端壁部６４ｂの一辺の長さに等しく、従って、ガイド孔６２の内周面は、板部６４ａの外面及び側面と摺接する。
【００２０】
なお、弁体５２とベース６６との間には、圧縮コイルばねからなる弁ばね６８が配置され、ガイドロッド６４は、この弁ばね６８も貫通している。弁ばね６８は、弁体５２の後端面を圧縮室３２側に向けて常に付勢している。
以下、上述した吐出弁４６の動作について説明する。
この吐出弁４６では、圧縮室３２内の作動ガスの圧力が上昇し、この圧力が弁ばね６８の押圧付勢力に打ち勝つと、図２に示されるように弁体５２は、その大円筒部５８のガイド面及びガイドロッド６４に案内されながら吐出孔４８内から吐出室４４へと向かって、つまり閉位置から開弁方向に移動する。この開弁方向での移動により、その弁体部５４が吐出孔４８の弁口５０からリフトして弁口５０が開き、圧縮室３２内の圧縮作動ガスは、吐出孔４８を通じて吐出室４４内に吐出される。
【００２１】
弁体５２の開弁方向での移動は、弁体５２が吐出室４４内へと部分的に突出してから、弁ばね６８の押圧付勢力と圧縮室３２内での圧縮作動ガスの圧力とが釣合った時点で停止する。この弁体５２の停止位置は、吐出弁４６の開度が最大になる開位置である。圧縮作動ガスの吐出後、弁ばね６８の押圧付勢力が圧縮室３２内での圧縮作動ガスの圧力よりも勝ると、弁体５２は、弁ばね６８の押圧付勢力により吐出孔４８内を弁口５０に向けて、つまり閉弁方向に移動する。この移動の際も、弁体５２はその大円筒部５８のガイド面及びガイドロッド６４により案内され、その弁体部５４が弁口５０を閉じることで、圧縮作動ガスの吐出動作が終了する。
【００２２】
前述の説明から既に明らかなように、この吐出弁４６によれば、弁体５２が閉位置にあるとき、吐出孔４８内には圧縮室３２内での作動ガスの圧縮に悪影響を及ぼすデッドスペースが存在しないので、スクロール型圧縮機の圧縮損失が避けられ、その消費動力の削減を図ることができる。
そして、この吐出弁４６によれば、閉位置と開位置との間での弁体５２の移動が、ガイドロッド６４及び大円筒部５８のガイド面により案内されるので、吐出弁４６の開閉動作は円滑且つ安定である。しかも、ガイドロッド６４は、吐出室４４から吐出孔４８内に延び、吐出室４４内への弁体５２の部分的な突出を許容するので、閉位置と開位置との間での十分な開弁ストロークが確保される。このため、開弁時、吐出弁４６を通過する際の圧力損失も低下し、圧縮機の消費動力を一層削減することができる。
【００２３】
更に、ガイドロッド６４は、平行な２枚の板部６４ａの間に規定された空間が、弁口５０近傍から吐出室４４内まで延びる圧縮作動ガスの副流路を形成し、この副流路は、弁体５２が閉位置から開弁方向に移動すると開かれる。つまり、この吐出弁４６にあっては、ガイドロッド６４が圧縮作動ガスの副流路を有し、この副流路によっても、吐出弁４６を通過する際の圧力損失がより低下する。
【００２４】
なお、大円筒部５８には軸方向溝６０が形成され、軸方向溝６０が、圧縮作動ガスを吐出室４４内に吐出させる圧縮作動ガスの主流路の一部を形成しているので、大円筒部５８により吐出弁４６を通過する際の圧力損失が増大することはない。
一方、この吐出弁４６では、弁体５２の移動方向が開弁方向から閉弁方向に反転するときに、弁ばね６８がこの反転の遅れを防止するので、弁体５２の移動が一層安定する。
【００２５】
また、弁体５２の移動を許容する弁ばね６８の伸縮時、弁ばね６８の伸縮は、ガイドロッド６４により案内されるが、好適な態様として、弁ばね６８の内周にカイドロッド６４の４つの角が摺接しているので、弁ばね６８の座屈が確実に防止される。
本発明は上述の第１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、軸方向溝６０は、弁体５２の大円筒部５８の外周面ではなく、大円筒部５８が摺接する吐出孔４８の内周面領域に形成してもよい。
【００２６】
図４は、第２実施例の吐出弁７０を示しており、この吐出弁７０は弁ばね６８を有さない。この場合でも、弁体５２は、圧縮室３２室と吐出室４４との間での圧縮作動ガスの圧力差により開方向及び閉方向に移動し、これにより吐出弁７０は開作動及び閉作動可能である。
また、図５に示した第３実施例の吐出弁７２のように、ガイドロッド７４が中実の角柱状をなしてもよく、図６に示した第４実施例の吐出弁７６のように弁ばね６８を有さなくてもよい。
【００２７】
更には、図７に示した第５実施例の吐出弁７８のように、弁体８０は、弁体部５４に連なる外径一定の円筒部８２からのみなってもよい。この場合、吐出孔４８の内周面と弁体８０との間に確保される圧縮作動ガスの主流路は環状をなし、ガイドロッド６４のみにより弁体８０の移動が案内される。また、図８に示した第６実施例のように、弁体８０を用いたときも、吐出弁８４は弁ばね６８を有さなくてもよい。
【００２８】
また、図９（ａ），（ｂ）に示したように、互いに交差した２枚の板部８８ａを有するガイドロッド８８や、１枚の板部９０ａのみを有するガイドロッド９０を用いてもよい。これらの場合、ガイドロッド８８，９０は、圧縮作動ガスの副流路として、板部８８ａ，９０ａにより互いに仕切られた４つ又は２つの空間を有する。
更に、図９（ｃ），（ｄ），（ｅ）に示したように、ガイドロッド９２の端壁部９２ｂは円板形状を有していてもよく、この場合、弁体５２のガイド孔の横断面形状も円形状をなし、ガイドロッドの外周を規定する板部６４ａ，８８ａ，９０ａの側面や外面も曲面状に形成される。
【００２９】
最後に、上述した各弁体５２，８０は合成樹脂に限らず、金属製であってもよいのは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】第１実施例のスクロール型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吐出弁を拡大して示した図である。
【図３】図３の吐出弁に適用されたガイドロッドの一部を切り欠いて、ベースとともに示した斜視図である。
【図４】第２実施例の吐出弁を示した図である。
【図５】第３実施例の吐出弁を示した図である。
【図６】第４実施例の吐出弁を示した図である。
【図７】第５実施例の吐出弁を示した図である。
【図８】第６実施例の吐出弁を示した図である。
【図９】図３の吐出弁に適用される変形例のガイドロッドの横断面を示した図である。
【符号の説明】
【００３１】
６    圧縮側ケーシング
２８    可動スクロール
２８ａ  可動スクロールの基板
２８ｂ  可動スクロールの渦巻きラップ
３０    固定スクロール
３０ａ  固定スクロールの基板
３０ｂ  固定スクロールの渦巻きラップ
３２    圧縮室
４４    吐出室
４６    吐出弁
４８    吐出孔
５０    弁口
５２    弁体
５４    弁体部
５６    小円筒部
５８    大円筒部
６２    ガイド孔
６４    ガイドロッド
６８    弁ばね
【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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【図８】
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【図９】
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