(57)【要約】【課題】  ボルトを使用することなく簡単な構成でハウジングに対して固定スクロールが固定されたスクロール型流体機械を提供する。【解決手段】  スクロール型流体機械は、ハウジング２０内に収容され、可動及び固定のスクロール５４，５６を有したスクロールユニット５２と、固定スクロール５６の基板５６ｂとハウジング２０の内面との間に区画された吐出室８０とを備える。固定スクロール５６の基板５６ｂにはハウジング２０の内面側に向けて一体に突設され、前記内面の突条（凸条）９４に気密に当接して吐出室８０のためのシール周壁７８の一部を形成する突条８８を備えたことを特徴とする。【選択図】      図１
2005180280.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング内に収容され、可動及び固定のスクロールを有したスクロールユニットと、前記固定スクロールの基板と前記ハウジングの内面との間に区画された圧力室とを備えるスクロール型流体機械において、
前記固定スクロールの前記基板に前記ハウジングの内面側に向けて一体に突設され、前記内面に気密に当接して前記圧力室の周壁の一部を形成する突条を備えたことを特徴とするスクロール型流体機械。
【請求項２】
前記突条は前記圧力室の全周に亘って延び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流体機械。
【請求項３】
前記固定スクロールの前記突条は、前記ハウジングの内面にプロジェクション溶接されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のスクロール型流体機械。
【請求項４】
前記ハウジングの内面に一体に形成され、前記固定スクロールの前記突条に沿って延びるとともに前記突条に突き当てられた凸条と、
前記突条と前記凸条の突き合わせ面をプロジェクション溶接により互いに気密に接合した溶接部と、
前記前記突条及び凸条と一体に形成され、前記溶接部の両側を前記突条及び凸条に沿ってそれぞれ延びるガード部と
が設けられていることを特徴とする請求項３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】
例えば自動車用空調システムの圧縮機として用いられるスクロール型流体機械は、ハウジング内にスクロールユニットを備える。スクロールユニットは、固定及び可動スクロールを備え、これら固定及び可動スクロールのそれぞれは、基板とこの基板に一体的に形成された渦巻きラップとを有する。固定スクロールの基板は、ハウジングに対して締結ボルトを用いて固定され、固定スクロールの基板はＯリングを介してハウジングの内面との間に吐出室を区画する。一方、可動スクロールは固定スクロールに対して摺接しながら旋回運動可能であり、この旋回運動に伴って固定スクロールと可動スクロールとの間には、その周方向及び径方向に位置及び容積が変化する圧縮室が形成される。スクロールユニットは、この圧縮室を介して、流体の吸い込み、圧縮、及び吐出の一連の動作を行う。即ち、渦巻きラップの外周部にて圧縮室に流体を吸い込み、吸い込んだ流体を圧縮室内で圧縮し、そして、圧縮した流体を固定スクロールの基板中央近傍に形成された吐出孔を介して圧縮室から吐出室に吐出する。
【特許文献１】特開２０００−２５７５７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来技術のようにハウジングに対して締結ボルトを用いて固定スクロールを固定する場合、ハウジング及び固定スクロールにボルト挿通孔及びねじ孔をそれぞれ形成し、更に、吐出室の気密性を確保すべく、この締結ボルトのヘッドとハウジングの外面又はねじ孔の開口端との間にＯリング又はガスケット等のシール部材を配置しなければならない。このため、ハウジングに対する固定スクロールの締結構造が複雑になるばかりでなく、その締結作業もまた煩雑となってしまう。また、この場合、エンジン等から伝わる振動により、締結ボルトの締め付けが次第に緩んで吐出室の気密性が低下する虞もある。
【０００４】
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、締結ボルトを使用することなく簡単な構成でハウジングに固定スクロールが固定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】
【０００５】
上記の目的を達成するため、本発明によれば、ハウジング内に収容され、可動及び固定のスクロールを有したスクロールユニットと、前記固定スクロールの基板と前記ハウジングの内面との間に区画された圧力室とを備えるスクロール型流体機械において、前記固定スクロールの前記基板に前記ハウジングの内面側に向けて一体に突設され、前記内面に気密に当接して前記圧力室の周壁の一部を形成する突条を備えた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）。
【０００６】
上記した構成によれば、固定スクロールの基板に突設された突条が圧力室の周壁の一部を形成することにより、ボルトを用いることなく、ハウジングに対して固定スクロールが簡単な構成で固定される。従って、この構成では、圧力室の気密性が長期に亘り良好に維持される。また、この構成では、ボルトや、ボルト周辺の気密性を確保するためのＯリング又はガスケットを必要とせず、更には、固定スクロール及びハウジングに対するボルト挿通孔及びねじ孔の加工も必要ないことから、生産コストの低減が可能である。
【０００７】
請求項２の本発明では、前記突条は前記圧力室の全周に亘って延びていることを特徴としている。
上記した構成によれば、圧力室の周壁の全部が突条により形成されるので、固定スクロールの基板とハウジングの内面との間にＯリングを介挿する必要もなくなり、より簡単な構成でハウジングに固定スクロールを固定することができる。
【０００８】
請求項３の本発明では、前記固定スクロールの前記突条は、前記ハウジングの内面にプロジェクション溶接されていることを特徴としている。
上記した構成によれば、突条がプロジェクション溶接されるので、突条には瞬間的に熱エネルギーが付与されるのみであり、突条の変形を抑制することができる。それ故、この構成によれば、ハウジングに対して固定スクロールが正確に位置決めされるので、固定スクロールと可動スクロールとが相対的に正確に位置決めされ、可動スクロールは滑らかに旋回運動可能である。
【０００９】
請求項４の本発明では、前記ハウジングの内面に一体に形成され、前記固定スクロールの前記突条に沿って延びるとともに前記突条に突き当てられた凸条と、前記突条と前記凸条の突き合わせ面をプロジェクション溶接により互いに気密に接合した溶接部と、前記前記突条及び凸条と一体に形成され、前記溶接部の両側を前記突条及び凸条に沿ってそれぞれ延びるガード部とが設けられていることを特徴としている。
【００１０】
上記した構成によれば、溶接時の「塵」の飛散をガード部によって遮蔽することができ、「塵」によって生じた異物の噛み込み等によるスクロール型流体機械自身、又はこのスクロール型流体機械を組み込んだ自動車用空調装置等における不具合の発生を防止することができる。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように、本発明のスクロール型流体機械によれば、ハウジングに対して固定スクロールが簡単な構成にて固定され、圧力室の気密性が長期に亘り良好に保たれるとともに、生産コストの低減も可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は一実施例のスクロール型流体機械を示している。
このスクロール型流体機械は、例えば、自動車用空調装置における冷凍回路の圧縮機として用いられるけれども、冷蔵庫及び冷凍庫の冷凍回路にも適用可能であり、又原理的には膨張機としても使用可能である。
この流体機械はハウジング２０を備え、ハウジング２０はそれぞれＡｌ合金製の駆動ケーシング２２及び圧縮ケーシング２４を有する。駆動ケーシング２２は、圧縮ケーシング２４側が大径となる段付きの筒形状をなし、それぞれ開口した両端を有する。一方、圧縮ケーシング２４は、駆動ケーシング２２の大径端に向けて開口したカップ形状をなし、その開口端が駆動ケーシング２２の大径端にシールリング２６を介して気密に嵌合され、そして、複数の連結ねじ２８を介して駆動ケーシング２２の大径端に連結されている。
【００１３】
駆動ケーシング２２内には回転軸３０が配置され、この回転軸３０もまた段付き形状をなし、一端側の小径軸部３２と、その他端の大径端部３４とを有する。
回転軸３０の大径端部３４はニードル軸受３６を介して駆動ケーシング２２に回転自在に支持されている。ここで、ニードル軸受３６は開放型であって、その両側の空間をその内部を通じて自由に流通させることができる。
【００１４】
また、回転軸３０の小径軸部３２もまたボール軸受３８を介して駆動ケーシング２２の小径端に回転自在に支持されている。
更に、駆動ケーシング２２内にはボール軸受３８とニードル軸受３６との間に軸封止ユニット、即ち、リップシール４０が配置されており、このリップシール４０は回転軸３０の小径軸部３２に相対的に摺接し、駆動ケーシング２２内を気密に区画している。
【００１５】
更に、回転軸３０の小径軸部３２は駆動ケーシング２２の小径端から突出し、その突出端に駆動ディスク４２がナット４４を介して取付けられている。駆動ディスク４２は電磁クラッチ４６を介して駆動プーリ４８に連結されており、駆動プーリ４８は電磁クラッチ４６のソレノイドを内蔵し、プーリ軸受５０を介して駆動ケーシング２２の小径端に回転自在に支持されている。
【００１６】
駆動プーリ４８には駆動ベルト（図示せず）が掛け回されており、そして、電磁クラッチ４６は駆動プーリ４８から駆動ディスク４２、即ち、回転軸３０に伝達される駆動力を断続する。従って、電磁クラッチ４６がオン作動したとき、電磁クラッチ４６は駆動プーリ４８と駆動ディスク４２を一体的に連結し、駆動ディスク４２、即ち、回転軸３０を駆動プーリ４８とともに一方向に回転させる。これに対し、電磁クラッチ４６がオフ作動されているとき、電磁クラッチ４６は駆動プーリ４８と駆動ディスク４２との間の連結を解除し、駆動プーリ４８から回転軸３０の動力の伝達を断つ。
【００１７】
一方、圧縮ケーシング２４内にはスクロールユニット５２が収容され、このスクロールユニット５２は、それぞれＡｌ合金製の可動スクロール５４及び固定スクロール５６を有する。可動スクロール５４及び固定スクロール５６は互いに噛み合うような渦巻きラップ５４ａ，５６ａを有し、これら渦巻きラップ５４ａ，５６ａは、それらの径方向内面及び外面にて相互に局所的に摺接し、これらの摺接個所は可動スクロール５４の旋回運動に伴なってそれらの周方向に移動する。また、可動スクロール５４及び固定スクロール５６は、渦巻きラップ５４ａ，５６ａの軸線方向両側に、渦巻きラップ５４ａ，５６ａと一体的に形成された基板５４ｂ，５６ｂをそれぞれ有し、渦巻きラップ５４ａ，５６ａの先端は、シールを介して相手側の基板５４ｂ，５６ｂの内面にそれぞれ摺接自在になっている。従って、可動スクロール５４及び固定スクロール５６は、互いに協働して、渦巻きラップ５４ａ，５６ａ間にシールを介して圧縮室５８を形成することができる。そして、この圧縮室５８は可動スクロール５４の旋回運動により、渦巻きラップ５４ａ，５６ａの径方向外周側から中心に向けて移動し、この際、その容積が減少される。
【００１８】
上述した可動スクロール５４の旋回運動を達成するため、可動スクロール５４の基板５６ａは駆動ケーシング２２側に向けて突出するボス６２を有しており、このボス６２は開放型のニードル軸受６４を介して偏心ブッシュ６６に回転自在に支持されている。この偏心ブッシュ６６はクランクピン６８に支持され、このクランクピン６８は回転軸３０の大径端部３４から偏心して突出している。従って、回転軸３０の回転に伴い、クランクピン６８及び偏心ブッシュ６６を介して可動スクロール５４が旋回運動することなる。
【００１９】
また、偏心ブッシュ６６にはこの偏心ブッシュ６６と大径端部３４との間に挟持されるようにしてカウンタウエイト７０が取付けられており、このカウンタウエイト７０は複数の大小の円弧状プレートを重ね合わせて構成され、可動スクロール５４の旋回運動に対するバランスウエイトとなる。より詳しくは、カウンタウエイト７０は偏心ブッシュ６６に連結ピン７１を介して取付けられ、この連結ピン７１回りの回転がクランクピン６８により阻止されている。従って、カウンタウエイト７０もまた可動スクロール５４と同様に、その旋回姿勢を一定にした状態で旋回運動する。
【００２０】
更に、駆動ケーシング２２の大径端と可動スクロール５４の基板５４ｂとの間には自転阻止機構としてのボールカップリング７２が介装されている。例えば、ボールカップリング７２は駆動ケーシング２２の大径端及び基板５４ｂにそれぞれ支持され、その周方向に等間隔を存して環状レースを有した一対のリングプレート７４と、これらリングプレート７４の環状レース間に挟持されたボール７６とからなり、ニードル軸受６４の軸線を中心とした可動スクロール５４の自転を阻止する。
【００２１】
一方、可動スクロール５４と相対的に旋回運動する固定スクロール５６は、圧縮ケーシング２４に周壁７８を介して一体的に固定されている。周壁７８は、固定スクロール５６の基板５６ｂの外面から突出して圧縮ケーシング２４の内面に設けられた段差面７９まで達するとともに、基板５６ｂの外縁近傍をほぼその周方向に沿って全周に亘って延びている。従って、スクロールユニット５２の一端側には、圧縮ケーシング２４の内面と固定スクロール５６の基板５６ｂとの間に圧力室としての吐出室８０が形成され、この吐出室８０はシール周壁７８により吸入室８１側から気密を存して区画されている。なお、吸入室８１は、圧縮ケーシング２４の内周面とスクロールユニット５２の外周面との間に確保されている。
【００２２】
また、固定スクロール５６の基板５６ｂには、その中央近傍に圧縮室５８に連なる吐出孔８２が形成され、この吐出孔８２はリード弁からなる吐出弁８４により開閉される。この吐出弁８４はその弁押さえ８６とともに、基板５６ｂの外面に形成されたねじ孔８７にねじ込まれたボルトを介して取付けられている。
なお、図２には示されていないが、圧縮ケーシング２４の周壁には吸入室８１及び吐出室８０にそれぞれ連通する吸込口及び送出口が形成されており、吸込口は、冷凍回路を形成する循環管路の復路に接続され、そして、送出口は循環管路の往路に接続される。
【００２３】
上述したスクロール型流体機械によれば、回転軸３０の回転に伴い、クランクピン６８及び偏心ブッシュ６６を介して可動スクロール５４が旋回運動し、この際、可動スクロール５４の自転がボールカップリング７２の働きにより阻止された状態にある。この結果、可動スクロール５４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５６に対して旋回運動し、この旋回運動により、以下の一連のプロセスが実施される。まず、吸込口を通じて吸入室８１に外部から冷媒が吸い込まれ、そして、吸入室８１内の冷媒は、スクロールユニット５２の外周にて吸入室８１と連通した圧縮室５８内に吸い込まれる。圧縮室５８内に吸い込まれた冷媒は、渦巻きラップ５４ａ，５６ａに沿った渦巻き中心方向への圧縮室５８の移動に伴ない、その容積減少により圧縮される。圧縮冷媒は、渦巻き中心近傍にて圧縮室５８が吐出孔８２に連通したときに、その圧力によりリード弁８４が開弁されて吐出室８０内に吐出される。この後、圧縮冷媒は吐出室８０から送出口を通じて外部に供給される。なお、スクロールユニット５２においては、渦巻き方向に沿って相互に離間した複数の圧縮室５８が同時に形成され、一連のプロセスにおける各工程が同時に進行する。
【００２４】
上記したシール周壁７８は、以下のようにして形成することができる。
まず、図２（ａ）及び（ｂ）に示したように、固定スクロール５６の基板５６ｂの外面には、突条８８が一体に形成され、この突条８８は、一定の突出高さにて、基板５６ｂの外縁近傍をほぼその周方向に全周に亘り延びている。より具体的には、突条８８は、渦巻き状に延びる渦巻き部分９０と、この渦巻き部分９０の両端を閉じる直線部分９２とからなる。なお、吐出孔８２のみならず、吐出弁８４及び弁押さえ８６を固定するためのねじ孔８７も、基板５６ｂにおける突条８８の内側の領域に形成されている。
【００２５】
一方、圧縮ケーシング２４の内面には環状の段差面７９が形成され、この段差面７９にも、図３（ａ）に示したように、固定スクロール５６の突条８８と合致するような凸条、即ち、突条９４が形成されている。
ここにおいて、本実施例では好適な態様として、突条８８，９４には、それらの平坦な当接面９６，９８の両側に、周溝１００，１０２がそれぞれ形成されている。これら周溝１００，１０２は突条８８，９４の両側にガード部１０４，１０６を一体に形成し、これらガード部１０４，１０６の先端は当接面９６，９８から所定の長さだけ後退して位置付けられている。
【００２６】
そして、突条８８，９４の先端同士が当接するよう、圧縮ケーシング２４内に固定スクロール５６を位置決めした後、圧縮ケーシング２４に対して固定スクロール５６を押圧しながら、圧縮ケーシング２４と固定スクロール５６との間に電流を流し、突条８８，９４の先端同士を抵抗溶接（プロジェクション溶接）する。
このプロジェクション溶接により、突条８８，９４の当接面９６，９８同士が溶融して接合され、突条８８，９４を一体化したシール周壁７８が形成される（図３（ｂ）参照）。なお、図３（ｂ）中、作図上の都合により当接面９６，９８を示したけれども、これら当接面９６，９８は上述したように相互に溶接されているので、もはやこのように明確には存在しない。また、ガード部はその先端が互いに近接若しくは当接し、溶接された当接面９６，９８の両側に環状のトラップ室を形成する。
【００２７】
抵抗溶接用の電極のうち一方の電極１０７としては、図２（ｃ）に破線で示したように、固定スクロール５６の渦巻きラップ５６ａに沿って延びる渦巻き状をなし、渦巻きラップ５６ａを回避して基板５６ｂの内面に直接当接可能なものを用いることができる。なお、電極１０７の渦巻き形状は、突条８８の渦巻き部分９０の形状と合致している。つまり、基板５６ｂの反対側ではあるけれども、突条８８の渦巻き部分９０も渦巻きラップ５６ａに沿って延び、その直線部分９２が渦巻きラップ５６ａを横断している。なお、電極のうち他方については、圧縮ケーシング２４の端壁の外面に当接可能なものを用いることができる。
【００２８】
上述のスクロール型流体機械によれば、固定スクロール５６は圧縮ケーシング２４に対してシール周壁７８を介して一体的に固定され、締結ボルトを用いることなく簡単な構成で圧縮ケーシング２４に固定されている。従って、このスクロール型流体機械では、締結ボルトを使用していないので、エンジン等から圧縮機に伝わる振動等により、その締結ボルト（以下、単にボルトという）が緩むことは有り得ず、吐出室８０の気密性は長期に亘り良好に維持される。また、このスクロール型流体機械では、締結ボルトのためのボルト挿通孔の気密性を確保するためのＯリング又はガスケットを必要とせず、更には、固定スクロール５６及び圧縮ケーシング２４へのねじ孔やボルト挿通孔の加工も必要ないことから、生産コストの低減が可能である。
【００２９】
そして、上述のスクロール型流体機械では、シール周壁７８が吐出室８０の全周に亘って延びているので、固定スクロール５６の基板５６ｂと圧縮ケーシング２４の内面との間にＯリングを介挿する必要がなく、より簡単な構成で圧縮ケーシング２４に固定スクロール５６を固定することができる。
更に、上述のスクロール型流体機械では、固定スクロール５６の突条８８は、圧縮ケーシング２４の内面、即ち、圧縮ケーシング２４の突条９４にプロジェクション溶接されているので、突条８８，９４には溶接電流により瞬間的に熱エネルギーが付与されるのみであり、溶融による突条８８，９４の変形を抑制することができる。それ故、このスクロール型流体機械では、圧縮ケーシング２４に対して固定スクロール５６が正確に位置決めされるので、固定スクロール５６と可動スクロール５４とが相対的に正確に位置決めされ、可動スクロール５４は滑らかに旋回運動可能である。
【００３０】
また、上述のスクロール型流体機械では、固定スクロール５６及び圧縮ケーシング２４の突条８８，９４の先端に、相互にプロジェクション溶接される当接面、即ち、溶接面９６，９８の近傍にて、これら溶接面９６，９８の両側をカバーするガード部１０４，１０６がトラップ室を形成しているので、溶接時に溶接面９６，９８から飛散する「塵」をガード部１０４，１０６によって遮蔽し、トラップ室内に捕獲することができる。それ故、このスクロール型流体機械では、固定スクロールと可動スクロールとの間の摺動面や吐出弁の弁体と固定スクロールの基板との間に「塵」が異物として噛み込むこともなく、スクロール型流体機械自身、又はこのスクロール型流体機械を組み込んだ自動車用空調装置等における不具合の発生を防止することができる。
【００３１】
本発明は上述の一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る。
例えば、固定スクロール５６に代えて、図４（ａ）及び（ｂ）に示した固定スクロールを用いてもよい。この固定スクロールでは、基板５６ｂに偏心した円形状の突条１０８が形成され、圧縮ケーシング２４にも、この突条１０８の形状に合致する円形状の突条が形成される。又、固定スクロール５６に代えて、図５（ａ），（ｂ）及び（ｃ）に示した固定スクロールを用いてもよい。この固定スクロールでは、渦巻きラップ５６ａに対して基板５６ｂが相対的に大きくなっており、基板５６ｂの外周近傍に沿って同心上に延びる円形状の突条１１０が形成されている。この突条１１０の場合には、電極１０７に代えて円形状の電極１１２を用いることができ、突条１１０と電極１１２との形状を完全に合致させることができるので、溶接電流が均等に流れ、周壁の全周に亘り良好な気密性を確保することができる。ただし、基板５６ｂを拡径した場合には、圧縮ケーシング２４を拡径する必要があり、また、渦巻きラップ５６ａを縮径した場合には、可動スクロール５４の渦巻きラップ５４ａについても縮径する必要がある。
【００３２】
また、上記した一実施例では、シール周壁７８の全部を相互に溶接された突条８８，９４により形成したけれども、圧縮ケーシング２４に対して固定スクロール５６を固定することができれば、シール周壁７８はその周方向に断続的に延びていてもよい。この場合には、図６に示したように、圧縮ケーシング２４と固定スクロール５６との間に、Ｏリング１１４を介挿し、このＯリング１１４により吐出室８０と吸入室８１との間を気密に区画すればよい。
【００３３】
更に、上記した一実施例では、固定スクロール５６及び圧縮ケーシング２４の両方に突条８８，９４を形成したけれども、少なくとも一方に突条を形成すれば、圧縮ケーシング２４に対して固定スクロール５６をプロジェクション溶接することができる。
そして、上記した一実施例では、圧縮ケーシング２４及び固定スクロール５６は共にＡｌ合金製であったけれども、Ａｌ合金以外の例えば鉄等の材料からなるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施例のスクロール型流体機械の縦断面図である。
【図２】図１のスクロール型流体機械に用いられる固定スクロールの（ａ）上面図、（ｂ）縦断面図、及び（ｃ）下面図である。
【図３】図１の領域IIIを模式的に示した拡大図であって、（ａ）プロジェクション溶接前、（ｂ）プロジェクション溶接後である。
【図４】図１のスクロール型流体機械に用いられる固定スクロールの変形例の（ａ）上面図、（ｂ）縦断面図、及び（ｃ）下面図である。
【図５】図１のスクロール型流体機械に用いられる固定スクロールの他の変形例の（ａ）上面図、（ｂ）縦断面図、及び（ｃ）下面図である。
【図６】本発明の変形例のスクロール型流体機械の縦断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
２０              ハウジング
５２              スクロールユニット
５４              可動スクロール
５６              固定スクロール
５４ａ，５６ａ    渦巻きラップ
５４ｂ，５６ｂ    基板
７８              周壁
８０              圧力室（吐出室）
８８              突条
９４              凸条（突条）
【図１】
2005180280.tif 000003
【図２】
2005180280.tif 000004
【図３】
2005180280.tif 000005
【図４】
2005180280.tif 000006
【図５】
2005180280.tif 000007
【図６】
2005180280.tif 000008