(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
端板に渦巻き状のラップを立設させた固定スクロールと、当該固定スクロールに対向して嵌合される端板に渦巻き状のラップを立設させた旋回スクロールとが、それぞれ各上記端板、ラップの高さ方向に段部を有し、上記固定、旋回スクロールに設置される各上記段部は、上記旋回スクロールが公転運動するに伴い、上記旋回スクロールのラップ壁面と端板、および上記固定スクロールのラップ壁面と端板とにより囲まれて形成される複数の空間の密閉具合が保たれるように配設され、かつ上記密閉空間の容積が漸次減少することで流体を圧縮するスクロール型圧縮機において、
上記固定または、かつ旋回スクロールの、少なくとも上記段部の外側を構成する上記ラップの外周端が摺動する側面の一部に、径方向に、インボリュート曲線で設定されたラップの厚みと比べて肉薄となる凹み部を具えることを特徴とするスクロール型圧縮機。
【請求項２】
上記凹み部を構成するラップ部分の加工精度を、上記段部の内側のラップ部分の加工精度に対し緩めたことを特徴とする請求項１に記載のスクロール型圧縮機。
【請求項３】
前記凹み部は、前記固定スクロールまたは前記旋回スクロールのラップの両側壁に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のスクロール型圧縮機。
【請求項４】
前記凹み部は、前記固定スクロールおよび前記旋回スクロールのラップの同側片側壁に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のスクロール型圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はスクロール型圧縮機に関し、特に固定スクロールおよび旋回スクロールのラップの構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のスクロール型圧縮機は、例えば図２に示すように、ハウジング４３内に固定された固定スクロール部材１と、ハウジング４３内に公転自在に支承された旋回スクロール部材２とを有している。この固定スクロール部材１は端板１１と、その内面に立設されたうず巻状ラップ１２からなり、旋回スクロール部材２は、端板２１と、この内面に立設されたうず巻状ラップ２２からなる。そして、これらうず巻き状ラップ１２、２２は、それぞれ基礎円から生成されるインボリュート曲線により内外壁が構成されている。
【０００３】
このスクロール型圧縮機は、各うず巻き状ラップ１２、２２同士を180〔°〕位相をずらして、かつ所定の距離だけずらした状態で組み合わせて配置し、固定スクロール部材１に対して旋回スクロール部材２を動力源Ｍと連接されているシャフト３を介して公転旋回運動させることにより、各うず巻き状ラップ１２、２２間に形成される複数の圧縮室２４の容積を漸次減少させ、この圧縮室内の流体の圧縮を行って最終的には固定スクロール部材端板１１の中央に設置される吐出ポート１３から高圧となった流体を吐出するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、かかるスクロール型圧縮機においては、各スクロール部材のうず巻き状ラップ１２、２２および端板１１、２１の組み合わせで構成される圧縮機構Ｃの最外周に形成される三日月状の密閉の容積が、圧縮機の取りこみ可能な流体の容積となる。
【０００５】
このため流体の取りこみ量、すなわち圧縮機出力を大きくするためにはうず巻きの巻き数を多くするか、またはうず巻き状ラップの高さを大きくしなければならない。
【０００６】
しかしながら、うず巻き状ラップのうず巻きの巻き数を多くすることは、すなわち圧縮機の径の増大を招き、うず巻き状ラップの高さを大きくすると、流体の圧縮反力に対するうず巻き状ラップの剛性低下を招く問題があった。
【０００７】
かかる問題を解決する一つの手法として、特許第１２９６４１３号に開示されたものがある。この技術では、図３に示す固定スクロール部材１と旋回スクロール部材２とにおいて、圧縮機出力を増大させるため、そのうず巻き状ラップ１２、２２の高さ方向にそれぞれ段部Ｒ１、Ｒ２と、端板１１、２１の高さ方向にそれぞれ段部Ｐ１、Ｐ２とを設置しており、また旋回スクロール部材２が公転旋回運動した場合、これら段部Ｒ１、Ｐ２と、Ｒ２、Ｐ１とがそれぞれ噛み合うことで圧縮室２４等の密封を保つようになされている。
【０００８】
この従来技術においては、うず巻き状ラップおよび端板に段部を設置することで、スクロール外周のうず巻き状ラップ高さが相対的に大きくなるため、最外周に形成される三日月状の密閉の容積が大きくなることにより、圧縮機出力の増大を可能としつつ、流体の圧縮反力が最も作用するうず巻き状ラップの中心部においてラップ高さは相対的に低くなるため、剛性面の問題が回避される。
【０００９】
このような段部を有するスクロール部材のうず巻き状ラップの形状は、段部を有しない通常のスクロール部材（図２記載）のラップと同じく、基礎円から生成されるインボリュート曲線により、ラップ内外壁２２ａ、２２ｂ、１２ａ、１２ｂが構成されている。またラップを機械加工で形成する場合は、段部を有しない通常のスクロール部材（図２記載）と同じく、エンドミル等の切削工具が広く用いられている。
【００１０】
しかしながら、段部を有しない通常のスクロール部材では、加工工程としては切削工具がうず巻き状ラップに沿ってワンパス（いわゆる一筆書き状）で加工が可能であるのに対し、段部を有しているスクロール部材では、うず巻き状ラップの端板１１、２１に設置される段部Ｐ１、Ｐ２より外周部と、この段部Ｐ１、Ｐ２より内方部とで、それぞれ加工工程を分割する必要がある。
【００１１】
具体的には、固定スクロール１の例を図４に示すように、工具の経路の一例としては、ＰＯ点からラップ中央部の１２ｃ点を通過し、ＰＩ点まで加工を行う第１工程Ｔ１（すなわち段部Ｐ１の内方のラップを加工する工程）と、１２ｄからＰＯ点、ＰＩ点を通過し１２ｄ点まで加工を行う第２工程Ｔ２（段部Ｐ１の外方のラップを加工する工程）とが必要である。
【００１２】
このようにスクロール部材に段部を有した場合、通常の段部を有しないスクロール部材と比較して、加工する工程が増加するため、スクロール部材のうず巻き状ラップ面形状に加工誤差が生じ、例えば図３に示すように、嵌合する固定および旋回スクロール１、２のうず巻き状ラップ１２、２２における図中点Ｃ、Ｃ´点で示す外周側のみが当接し、ラップ１２、２２の図中点Ａ、Ａ´あるいはＢ、Ｂ´で示す中心部が離れることにより、高圧圧縮室２５、２６のシールが不完全となる場合があり、圧縮機の性能が不安定となる未だ不十分な問題があった。
【００１３】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたもので、固定および旋回スクロールにおける噛み合わせの信頼性を向上させ、性能（吸込／吐出効率・圧縮効率）を安定かつ良化し、かつ比較的安価なスクロール型圧縮機を実現することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため本発明においては、以下の手段を採用した。
請求項１に記載のスクロール型圧縮機は、端板に渦巻き状のラップを立設させた固定スクロールと、当該固定スクロールに対向して嵌合される端板に渦巻き状のラップを立設させた旋回スクロールとが、それぞれ各上記端板、ラップの高さ方向に段部を有し、上記固定、旋回スクロールに設置される各上記段部は、上記旋回スクロールが公転運動するに伴い、上記旋回スクロールのラップ壁面と端板、および上記固定スクロールのラップ壁面と端板とにより囲まれて形成される複数の空間の密閉具合が保たれるように配設され、かつ上記密閉空間の容積が漸次減少することで流体を圧縮するスクロール型圧縮機において、上記固定または、かつ旋回スクロールの、少なくとも上記段部の外側を構成する上記ラップの外周端が摺動する側面の一部に、径方向に、インボリュート曲線で設定されたラップの厚みと比べて肉薄となる凹み部を具えることを特徴としている。
【００１５】
請求項１に記載のスクロール型圧縮機によれば、固定または旋回スクロールの段の外側を構成するラップの外周端が摺動する側面の一部に、径方向に、インボリュート曲線で設定されたラップの厚みと比べて肉薄となる凹み部を設けるようにしたことにより、これら固定および旋回スクロールにおけるラップの少なくとも中心部壁面を確実に当接させ、固定スクロールと旋回スクロールとの噛み合わせの信頼性を向上させる。かくして、スクロール型圧縮機の性能（吸込／吐出効率、圧縮効率）を安定かつ良化する。
【００１６】
請求項２に記載のスクロール型圧縮機によれば、請求項１に記載のスクロール型圧縮機において、上記凹み部を構成するラップ部分の加工精度を、上記段部の内側のラップ部分の加工精度に対し精度を緩めたことを特徴としている。
【００１７】
請求項２に記載のスクロール型圧縮機によれば、上記凹み部を構成するラップ部分の加工精度を上記段部の内側のラップ部分の加工精度に対し精度を緩めたため、これら固定および旋回スクロールにおけるラップの少なくとも中心部壁面を確実に当接させ、固定スクロールと旋回スクロールとの噛み合わせの信頼性を向上させるとともに、ラップ部の凹み部分を加工する際の加工時間の短縮を図ることが可能となり加工コストの低減が可能となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
（１）第１の実施の形態
以下、図面に基づいて、本発明における第１の実施の形態について説明する。
本願発明においては、固定スクロール１のラップ１２および旋回スクロール２のラップ２２の形状が特徴であるため、以下ではスクロール部材について詳述することとし、その他基本的な構成については、従来のスクロール型圧縮機（図２）と同様であるため説明を省略する。
【００１９】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るスクロール型圧縮機の要部を示す拡大図である。図１において、図３との対応部分には同一符号を付して示してある。図１に示す固定スクロール１および旋回スクロール２のうず巻き状ラップは、基礎円から生成されるインボリュート曲線に基づき設定されている。ここで本願発明の特徴点として、固定スクロール１のラップ１２´は、例えば固定スクロール１の段部Ｐ１の外側を構成するラップ１２´の外側壁の腹側１２´ｂと、当該段部Ｐ１の外側を構成する内側壁の背側１２´ａとに凹み部１２´ｆ、１２´ｅが設けられてなる。
【００２０】
このとき、この凹み部１２´ｆ、１２´ｅは、その他の凹み部１２´ｆ、１２´ｅが形成されていない、すなわち上述したインボリュート曲線で設定されているラップ１２´の厚みと比べて20〔μ〕〜70〔μ〕程度の差をもって形成されるようになされている。
【００２１】
これにより、この固定スクロール１は、対向する旋回スクロール２と嵌合される際、固定スクロール１や旋回スクロール２に段部Ｐ１、Ｐ２を設置したことに起因する加工誤差が生じている場合においても、凹み部１２´ｆ、１２´ｅが設けられていることから、そのラップ１２´、２２における図中点Ｃ、Ｃ´で示す外周側で過剰な当接を避け、その加工誤差を緩和するようにして、それぞれのラップ１２´、２２における図中点Ａ、Ａ´、またはＢ、Ｂ´で示す中心側を確実に当接させることができ、これら固定スクロール１と旋回スクロール２との噛み合わせの信頼性を向上することができる。
【００２２】
従って、旋回スクロール２のラップ２２と、固定スクロール１のラップ１２´とで囲まれてなる圧縮室２５または２６のシールを安定して構成することができ、圧縮室２５、２６間、または圧縮室２５、２４間における圧縮途中の流体の漏洩を防止することが可能となり、スクロール型圧縮機の吸込／吐出効率や圧縮効率等の性能を安定かつ良化することができる。
【００２３】
（２）第２の実施の形態
本発明における第２の実施の形態について、以下に説明する。図１に示すように、固定スクロール１のラップ１２´は、例えば固定スクロール１の段部Ｐ１の外側を構成するラップ１２´の外側壁の腹側１２´ｂと、当該段部Ｐ１の外側を構成する内側壁の背側１２´ａとに、凹み部１２´ｆ、１２´ｅが設けられてなる点については上述した第１の実施の形態と同一である。
【００２４】
この第２の実施の形態で特徴的な点は、凹み部１２´ｆ、１２´ｅを構成するラップ部分の加工精度を、段部Ｐ１の内側のラップ部分、言い換えると基礎円から生成されるインボリュート曲線で規定されているラップ１２´の背側１２´ａと腹側１２´ｂとの加工精度に対し精度を緩めている。
【００２５】
この場合、背側１２´ａ、腹側１２´ｂにおいては、表面粗さがＲａ1.6程度で形成されているのに対して、凹み部１２´ｆ、１２´ｅにおいては、表面粗さがＲａ3.2程度で形成されている。
【００２６】
このように、第２の実施の形態によるスクロール型圧縮機においては、凹み部１２´ｆ、１２´ｅの加工精度を緩和するようにして、ラップ１２´に凹み部分を設けているため、ラップ１２´、２２同士の過剰な当接を回避でき、ラップ１２´、２２の摩耗等の発生を未然に防止できる。
【００２７】
また、第２の実施の形態によるスクロール型圧縮機では、ラップ１２´の凹み部１２´ｆ、１２´ｅの加工精度を緩和することで、当該凹み部１２´ｆ、１２´ｅを加工する際の加工時間の短縮を図ることが可能となり、加工コストを低減させることができる。
【００２８】
なお、上述した第１の実施の形態におけるスクロール型圧縮機の構造については、ラップ１２´、２２における図中点Ｃ、Ｃ´で示す外周側で過剰な当接を避けているため、圧縮室２４のシールが不充分になるものの、圧縮室２４内の流体は圧縮開始直後であることから、流体圧力が十分に上昇しておらず、すなわち差圧が低いことより、図中点Ｃ、Ｃ´での流体の漏洩は、内方側Ａ、Ａ´、Ｂ、Ｂ´点で漏洩する場合と比較してスクロール型圧縮機の吸込／吐出効率や圧縮効率等に与える影響が非常に小さいので問題にならない。
【００２９】
また、上述した第１の実施の形態においては、固定スクロール１における段部Ｐ１の外側を構成するラップ１２´の外側壁の腹側１２´ｂと、当該段部Ｐ１の外側を構成する内側壁の背側１２´ａとに凹み部１２´ｆ、１２´ｅを設けるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、凹み部は、この他例えば旋回スクロール２における段部Ｐ２の外側を構成するラップ２２の外側壁の腹側２２ｂと、当該段部Ｐ２の外側を構成する内側壁の背側２２ａとに設けるようにしたり、固定スクロール１における段部Ｐ１の外側を構成するラップ１２´の外側壁の腹側１２´ｂと、旋回スクロール２における段部Ｐ２の外側を構成するラップ２２の外側壁の腹側２２ｂとに設けるようにしたり、固定スクロール１における段部Ｐ１の外側を構成するラップ１２´の内側壁の背側１２´ａと、旋回スクロール２の段部Ｐ２の外側を構成するラップ２２の内側壁の背側２２ａとに設けるようにしても、上述した本実施の形態と同様な効果を奏することができる。
【００３０】
さらに、上述した第２の実施の形態においては、凹み部の加工精度として表面粗さについて言及したが、本質的にはラップの外側壁に凹みを設置した上で、このラップの外側壁が相手ラップに対し過剰な当接をしない程度の加工精度の緩和ならば表面粗さに限定されるものではないのは当然である。
【００３１】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、固定または、かつ旋回スクロールの段の外側を構成するラップの一部または全部に凹み部を設けるようにしたことにより、これら固定および旋回スクロールにおけるラップの少なくとも中心側壁面を確実に当接させることができるため、固定スクロールと旋回スクロールとの噛み合わせの信頼性を向上させることができ、かくして性能（吸込／吐出効率・圧縮効率）を、安定かつ良化し得るスクロール型圧縮機を実現することができる。
【００３２】
また、凹み部を構成するラップ部分の加工精度を、段部の内側のラップ部分の加工精度に対し精度を緩めたことにより、ラップ部の凹み部を加工する際の加工時間の短縮を図ることが可能となり、加工コストを低減し得るスクロール型圧縮機を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本実施の形態によるスクロール型圧縮機の要部拡大図である。
【図２】  従来のスクロール型圧縮機の縦断面図である。
【図３】  従来のスクロール型圧縮機の要部拡大図である。
【図４】  従来の固定スクロールの加工工程の説明に供する要部拡大図である。
【符号の説明】
１        固定スクロール
１２      ラップ
１２´    ラップ
１２´ａ  背側
１２´ｂ  腹側
１２´ｅ  凹み部
１２´ｆ  凹み部
２        旋回スクロール
２２ａ    背側
２２ｂ    腹側
２２      ラップ
２５      高圧圧縮室
２６      高圧圧縮室
３        回転シャフト
４        密閉容器
５        フレーム
６        オルダムリンク
Ｐ１      段部
Ｐ２      段部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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