(57)【要約】【課題】吐出弁の部品点数を削減し、その組付けを容易にしたスクロール型流体機械を提供する。【解決手段】流体機械としてのスクロール型流体機械は、ケーシング２８内の吐出室６０に圧縮作動ガスを吐出する吐出弁６２を備え、この吐出弁６２の弁体６６は、吐出室６０内を流路に沿って流れる閉弁ガス流ＧＦを受け、弁体６６に閉弁力を付与するガス受面６８を有する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングと、
前記ケーシング内に互い噛み合うように配置された可動及び固定スクロールを有し、これらスクロールが互いに協働して作動ガスの吸込みから圧縮までの工程を実施するスクロールユニットと、
前記ケーシング内に前記固定スクロールの基板により区画され、前記スクロールユニットから吐出弁を通じて吐出された圧縮作動ガスを一旦受取り、受取った圧縮作動ガスを前記ケーシングの送出ポートを通じて送出させる吐出室と
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を貫通する弁孔と、
前記弁孔内に摺動自在に嵌合され、前記弁孔を開閉する弁体と、
前記弁体を閉位置に向けて付勢する付勢手段と
を備えており、
前記付勢手段は、
前記吐出室内に設けられ、前記吐出室内にて前記送出ポートに向かう前記圧縮作動ガスの一部に前記弁体の軸線と交差する閉弁ガス流を生起させる流路と、
前記弁体に一体的に設けられ、前記吐出室内に露出して前記閉弁ガス流を受けることにより、前記閉弁ガス流の流圧を前記弁体の閉弁力に変換するガス受面とを含む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、
前記弁体に一体に形成され、前記弁体との間にて前記ガス受面を挟むスライダ部と、
吐出室内に設けられ、前記弁体の開閉時、前記スライダ部の摺動を案内する摺動ガイドと
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。
【請求項３】
前記付勢手段は、
前記吐出室内にて前記流路の両側をそれぞれ延び、前記吐出室内を前記閉弁ガス流の流れ方向でみて上流域及び前記送出ポート側の下流域に仕切る仕切り壁と、
前記弁孔に内周面に設けられ、前記弁体の開弁初期に前記圧縮作動ガスの吐出を前記上流域に向ける初期吐出溝と
を更に含む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】
前記ガス受面は、テーパ面、傾斜面及び湾曲面の何れかであ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５】
前記吐出弁は、前記弁体の軸線回りの回転を阻止する回り止めを更に含んでいることを特徴とする請求項１又は４に記載のスクロール型流体機械。
【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流体機械に係わり、特に、その吐出弁を改良したスクロール型流体機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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には、ケーシング内に可動及び固定スクロールからなるスクロールユニットを備え、このスクロールユニットにより圧縮プロセスにより圧縮された作動ガスを逆止弁としての吐出弁を通じてケーシング内の吐出室内に一旦吐出し、そして、吐出室の送出ポートから圧縮作動ガスを所望の機器に送出する。具体的には、スクロール型圧縮機が自動車用空調システムの冷凍回路に組込まれている場合、吐出室の送出ポートは凝縮器に接続され、この凝縮器に圧縮作動ガスが供給される。
【０００３】
この種のスクロール型圧縮機の吐出弁には一般にリード弁（特許文献１）やリフト弁（特許文献２）が使用される。
【０００４】
【特許文献１】
実開平５−７３２８３号公報
【特許文献２】
特開２００２−３６４５６４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したリード弁やリフト弁からなる吐出弁はその弁体の他に、リード弁の場合には弁体リテーナ、そして、リフト弁の場合には弁ばねを必要とするから、これら弁体リテーナや弁ばねは吐出弁の部品点数を増加させる一方、圧縮機内への吐出弁の組込みに手間がかかり、その組込みの自動化を阻害している。
【０００６】
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、吐出弁の部品点数を削減し、且つ、その組込みを容易に行うことができるスクロール型流体機械を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明のスクロール型流体機械（請求項１）は、スクロールユニットを収容したケーシング及び吐出弁を備えており、吐出弁は固定スクロールの基板を貫通する弁孔と、この弁孔内に摺動自在に嵌合され、弁孔を開閉する弁体と、弁体を閉位置に向けて付勢する付勢手段とを備え、そして、付勢手段が吐出室内に設けられ、吐出室内にてケーシングの送出ポートに向かう圧縮作動ガスの一部に弁体の軸線と交差する閉弁ガス流を生起させる流路と、弁体に一体的に設けられ、吐出室内に露出して閉弁ガス流を受けることにより、閉弁ガス流の流圧を弁体の閉弁力に変換するガス受面とから構成されている。
【０００８】
上述の吐出弁によれば、スクロールユニットにより圧縮された作動ガスは、閉弁ガス流により発生される弁体の閉弁力に抗して弁体を開作動させ、圧縮作動ガスを弁孔を通じて吐出室に吐出する。この後、スクロールユニットからの圧縮作動ガスの吐出が終了し、弁体の閉弁力がスクロールユニット側の作動ガス圧に打勝つと、弁体は閉弁力により閉作動し、弁孔を閉じる。
【０００９】
好ましくは、吐出弁は、弁体に一体に形成され、弁体との間にてガス受面を挟むスライダ部と、吐出室内に設けられ、弁体の開閉時、スライダ部の摺動を案内する摺動ガイドとを更に含むことができる（請求項２）。この場合、弁体は自身と摺動ガイドの双方にて摺動自在に支持されているので、弁体はガス受面に加わる閉弁ガス流に拘わらず、円滑に開閉作動する。
【００１０】
更に、付勢手段は、吐出室内にて流路の両側をそれぞれ延び、吐出室内を閉弁ガス流の流れ方向でみて上流域及び送出ポート側の下流域に仕切る仕切り壁と、弁孔に内周面に設けられ、弁体の開弁初期に圧縮作動ガスの吐出を上流域に向ける初期吐出溝とを更に含むことができる（請求項３）。このような構成によれば、スクロールユニット内にて圧縮された作動ガスは吐出弁の開弁初期にて吐出室の上流域に吐出され、この上流域に内圧が下流域に比べて上昇される。従って、吐出弁の開弁後期にあっては、上流域内の圧縮作動ガスが下流域に向け、流路内を閉弁ガス流として強力に流れ、ガス受面は弁体に強い閉弁力を付与する。
【００１１】
なお、上述した摺動ガイド及び仕切壁は、固定スクロールの基板又はケーシングに形成することができる。
更にまた、弁体のガス受面は、テーパ面、傾斜面及び湾曲面の何れかであって（請求項４）、このようなガス受面は閉弁ガス流を受けると、弁体の閉弁方向に分力、つまり、閉弁力を発生させる。そして、ガス受面が弁体の周方向に部分的に形成されている場合、吐出弁は弁体の軸線回りの回転を阻止する回り止めを更に含んでいるのが好ましく（請求項５）、このような回り止めは、ガス受面に対する閉弁ガス流の衝突を確実にする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１を参照すると、スクロール型流体機械としての圧縮機が示されており、このスクロール型圧縮機は、大きく分けて駆動セクション２及び圧縮セクション４からなり、水平に延びる軸線を有する。
駆動セクション２はハウジング６を備え、このハウジング６は圧縮セクション４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。ハウジング６内には水平軸線上に回転軸８が配置され、この回転軸８もまた段付き形状をなし、一端側の小径軸部と、他端の大径端１０を有する。大径端１０はハウジング６の大径端側に位置し、ニードル軸受１２を介してハウジング６に回転自在に支持されている。一方、回転軸８の小径軸部もまたボール軸受１４を介してハウジング６の小径端に回転自在に支持されている。
【００１３】
また、ハウジング６内にはボール軸受１４とニードル軸受１２との間にリップシール１６が配置されており、このリップシール１６は回転軸８の小径軸部に相対的に摺接し、ハウジング６内を気密に区画している。
更に、回転軸８の小径軸部はハウジング６の小径端から突出し、その突出端に駆動ディスク１８がナット２０を介して取付けられている。駆動ディスク１８は電磁クラッチ２２を介して駆動プーリ２４に連結されており、駆動プーリ２４は電磁クラッチ２２のソレノイドを内蔵し、プーリ軸受２６を介してハウジング６の小径端に回転自在に支持されている。
【００１４】
スクロール型圧縮機が自動車の空調システムに組込まれる場合、駆動プーリ２４は自動車のエンジンからの動力を受けて一方向に回転駆動され、そして、電磁クラッチ２２は駆動プーリ２４から駆動ディスク１８、即ち、回転軸８に伝達される駆動力を断続する。従って、電磁クラッチ２２がオン作動したとき、電磁クラッチ２２は駆動プーリ２４と駆動ディスク１８を一体的に連結し、駆動ディスク１８、即ち、回転軸８を駆動プーリ２４とともに一方向に回転させる。これに対し、電磁クラッチ２２がオフ作動されているとき、電磁クラッチ２２は駆動プーリ２４と駆動ディスク１４との間の連結を解除し、駆動プーリ２４から回転軸８への動力の伝達を断つ。
【００１５】
一方、圧縮セクション４はケーシング２８を備えており、このケーシング２８はハウジング６の大径端に向けて開口したカップ形状をなしている。ケーシング２８の開口端はハウジング６の大径端にシールリング３０を介して気密に嵌合され、そして、複数の連結ねじ３２を介してハウジング６の大径端に連結されている。
【００１６】
ケーシング２８内にはスクロールユニットが収容され、このスクロールユニットは互いに噛み合う可動スクロール３４及び固定スクロール３６からなっている。これら可動及び固定スクロール３４，３６の渦巻きラップ３４ａ，３６ａは互いに協働し、シールを介して圧縮室３８を形成しており、この圧縮室３８は可動スクロール３４の旋回運動に伴い、渦巻きラップ３４ａ，３６ａ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。
【００１７】
上述した可動スクロール３４の旋回運動を達成するため、可動スクロール３４の基板４０はハウジング６側に向けて突出するボス４２を有し、このボス４２はニードル軸受４４を介して偏心ブッシュ４６に回転自在に支持されている。この偏心ブッシュ４６はクランクピン４８に支持され、このクランクピン４８は回転軸８の大径端１０から偏心して突出している。従って、回転軸８の回転に伴い、可動スクロール３４はクランクピン４８及び偏心ブッシュ４６を介して旋回運動する。
【００１８】
また、偏心ブッシュ４６にはこの偏心ブッシュ４６と回転軸８の大径端１０との間に挟持されるようにしてカウンタウエイト５０が取付けられており、このカウンタウエイト５０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３４の旋回運動に対するバランスウエイトとなる。
更に、ハウジング６の大径端と可動スクロール３４の基板４０との間には自転阻止機構としてのボールカップリング５２が介装されている。例えば、ボールカップリング５２はハウジング６の大径端及び基板４０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５４と、これらリングプレート５４の環状レース間に挟持されたボール５６とからなり、ニードル軸受４４の軸線を中心とした可動スクロール３４の自転を阻止する。
【００１９】
一方、固定スクロール３６はケーシング２８内にて固定され、その基板５８とケーシング２８の内端壁との間にて吐出室６０が形成されており、この吐出室６は後述する吐出弁６２を介して圧縮室３８に接続されている。
なお、図１には示されていないが、ケーシング２８の周壁には圧縮室３８及び吐出室６０にそれぞれ連通する吸込ポート及び送出ポートが形成されており、これら吸込ポート及び送出ポートは、圧縮機が取付けられたとき、ハウジング６及びケーシング２８の上部に位置付けられる。
【００２０】
上述したスクロール型圧縮機によれば、回転軸８の回転に伴い、クランクピン４８及び偏心ブッシュ４６を介して可動スクロール３４が偏心回転いわゆる旋回運動し、この際、可動スクロール３４はボールカップリング５２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３４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３６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３８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６２を通じて吐出室６０内に吐出され、この後、吐出室６０から送出ポートを通じて送出される。具体的には、送出ポートは前述した空調システムを構成する冷凍回路の凝縮器に接続されており、圧縮作動ガスは圧縮機から凝縮器に供給される。
【００２１】
図２及び図３は、前述した吐出弁６２を具体的に示している。
吐出弁６２は、固定スクロール３６の基板５８の中央に形成された断面円形の弁孔６４を有する。この弁孔６４は圧縮機の水平軸線と平行にして基板５８を貫通し、スクロールユニット内の圧縮室３８と吐出室６０との間を連通させている。
【００２２】
弁孔６４には筒状の弁体６６が摺動自在に嵌合され、この弁体６６は弁孔６４を開閉する。即ち、弁体６６はその先端がテーパ状をなし、同じくテーパ形状をなした弁孔６４内の弁座面に着座し、弁孔６４を閉塞することができる。
そして、弁孔６４の閉塞時にあっても、弁体６６の後端は基板５８から吐出室６０内に突出しており、その突出端もまたテーパ形状をなし、このテーパ面がガス受面６８として形成されている。
【００２３】
一方、吐出室６０内には、弁体６６の後端部を摺動自在に案内する一対の円弧ガイド７０が設けられている。これら円弧ガイド７０はケーシング２８の内端壁２８ａから弁体６６に向けて一対に突設され、図４から明らかなように互いに所定の間隔Ｄを存して離間対向している。従って、弁体６６の後端部が一対の円弧ガイド７０間に嵌合されているとき、ガス受面６８は間隔Ｄを通じて吐出室６０内に常時露出することができる。
【００２４】
即ち、前述の間隔Ｄは吐出室６０内に形成される流路７２の一部を規定しており、この流路は、吐出室６０内の圧縮作動ガスが送出ポートに向けて流れる際、その圧縮作動ガスの一部に弁体６６の軸線と交差する方向に流れ、そして、間隔Ｄを通じてガス受面６８に側方から衝突する閉弁ガス流ＧＦを生起する。
図２〜図４には流路７２を単に一点鎖線の矢印のみで示してあるが、図５には吐出室６０内に形成されるべき流路７２を具体的に示してある。
【００２５】
吐出室６０内の圧縮作動ガスが閉弁ガス流ＧＦとして流路７２に沿って流れると、閉弁ガス流ＧＦが弁体６６のガス受面６８に衝突し、このとき、ガス受面６８は閉弁ガス流ＧＦの衝突力（流圧）に基づき、弁体６６側に向かう分力を閉弁力ＣＦとして発生させる。従って、弁体６６は閉弁力ＣＦを受けて閉作動し、弁孔６４を閉塞する。
【００２６】
しかしながら、スクロールユニット内の圧縮室３８内にて作動ガスが圧縮され、この圧縮作動ガスの圧縮圧が弁孔６４を通じて弁体６６に開弁力として加わると、この開弁力は閉弁力ＣＦよりも十分に大きく、従って、弁体６６は閉弁力ＣＦに抗して開作動して弁孔６４を開き、圧縮室３８内の圧縮作動ガスが弁孔６４を通じて吐出室６０内に吐出される。
【００２７】
この後、圧縮作動ガスの吐出が終了して、圧縮室３８内での作動ガスの圧力が低下すると、弁体６６は閉弁力ＣＦにより閉作動し、弁孔６４を閉塞する。この際、圧縮室３８内の圧力は吐出室６０の内圧よりも低圧となるから、弁体６６は圧縮室３８側に向けて弁孔６４内を吸い戻される。このような吸い戻し力は閉弁力ＣＦを助けることなり、弁体６６の閉作動を確実にする。
【００２８】
従って、上述の吐出弁６２の弁体６６は、圧縮作動ガスの吐出が終了する度に、吐出室６２内の閉弁ガス流ＧＦ及びガス受面６８により発生される閉弁力により閉作動することから、弁体６６のための弁ばねを必要することはない。この結果、吐出弁６２の部品点数が削減されるので、その組付けも容易となり、更には、吐出弁の自動組付けもまた可能となる。
【００２９】
上述したように弁体６６は閉弁ガス流ＧＦにより閉作動されることから、閉弁ガス流ＧＦは常時安定して生起されているのが好ましい。それ故、図５に示されるように必要に応じて、吐出室６０にアキュムレータ７４を接続したり、送出ポートの下流に逆止弁７６を設け、吐出室６０内での圧縮作動ガス圧を平均化させるようにしてもよい。
【００３０】
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、図６に示めされる吐出弁６２の弁体６６はそのガス受面６８の後側に円筒形状のスライダ７８を一対に有しており、このスライダ７８は摺動ガイド８０内に摺動自在に嵌合されている。この摺動ガイド８０は中空の円筒形状をなし、前述した一対の円弧ガイド７０と一対に形成することができる。
【００３１】
図６の吐出弁６２の場合、弁体６６は弁孔６４及び摺動ガイド８０の双方にて摺動自在に支持されることから、その支持が両持ち構造となり、弁体６６の開閉動作が円滑となる。
図７に示されるように、吐出室６０内には一対の仕切壁８２を付加することができる。これら仕切壁８２は対応する側の円弧ガイド７０からケーシング２８の周壁まで延び、吐出室６０内を送出ポート側の下流域８４と、送出ポートとは反対側の上流域８６とに仕切っている。
【００３２】
この場合、図８に示されるように弁孔６４には吐出室６０側の開口縁に切欠溝８８が形成され、この切欠溝８８は吐出室６０の上流域８６に開口している。このような切欠溝８８は弁体６６が開弁されるとき、その開弁初期、つまり、弁孔６４が完全に開かれる前に、圧縮作動ガスを先ず吐出室６０の上流域８６に吐出させる初期吐出溝として働き、この上流域８６内の作動ガス圧を下流域８４に比べて上昇させる。この結果、圧縮室３８側から圧縮作動ガスの吐出が終了する際には、流路７２に沿って閉弁ガス流ＧＦが強力に流れ、弁体６６の閉作動を確実にもたらすことができる。
【００３３】
図９及び図１０に示される吐出弁６２の弁体６６は流路７２に沿う貫通孔９０を有し、貫通孔９０の両開口縁部はその弁体６６側の部位が傾斜面としてそれぞれ形成され、この場合、貫通孔９０の流路７２の上流側に開口した開口縁の傾斜面がガス受面９２となる。
図９及び図１０の弁体６６にあっても、ガス受面９２に閉弁ガス流ＧＦを受けることで閉弁力ＣＦが発生され、弁体６６は閉作動する。なお、このような弁体６６の場合、吐出弁６２は弁体６６の回り止めを備えており、この回り止めにより、弁体６６のガス受面９２は常時閉弁ガス流ＧＦを受けることができる。具体的には、弁体６６の回り止めは例えば、弁孔６４や円弧ガイド７０の内周面に形成した溝又は突条と、弁体６６の外周面に形成され、円弧ガイド７０の溝又は突条に摺動自在に嵌合する突条又は溝とにより実現される。
【００３４】
更に、ガス受面はテーパ面や傾斜面に限らず、弁体６６に閉弁力を付与できる形状であれば、湾曲面等の如何なる形状であってもよい。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のスクロール型流体機械（請求項１）によれば、吐出室内に閉弁ガス流を生起させる流路を設け、弁体に閉弁ガス流を受けるガス受面を設けてあるから、弁体の閉作動に弁ばねを使用する必要はない。この結果、吐出弁の部品点数の削減が可能となり、その組付けもまた容易となる。
【００３６】
また、弁体が自身及びスライダの両方にて摺動案内されるので（請求項２）、弁体の開閉動作を円滑にすることができる。
そして、吐出室内が仕切壁により仕切られ、吐出弁の開弁初期にて、吐出室の上流域に初期吐出溝を通じて圧縮作動ガスが吐出されれば（請求項３）、閉弁ガス流を確実に生起させることができる。
【００３７】
更に、ガス受面は弁体の外周面にテーパ面、傾斜面又は湾曲面等を形成することで（請求項４）、容易に得られ、そして、吐出弁に弁体の回り止めが設けられていれば（請求項５）、ガス受面は閉弁ガス流を確実に受け止めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】スクロール型圧縮機の縦断面図である。
【図２】図１の一実施例の吐出弁周辺を詳細に示す図である。
【図３】図２の吐出弁を組み込んだケーシングの破断斜視図である。
【図４】図３のケーシングを示した斜視図である。
【図５】本発明の作用を説明するための概略図である。
【図６】変形例の吐出弁を示した断面図である。
【図７】変形例のケーシング内端壁を示した斜視図である。
【図８】図７のケーシングと組み合わされる吐出弁の断面図である。
【図９】別の変形例の吐出弁を示した断面図である。
【図１０】図９の吐出弁を組み込んだケーシングの破断斜視図である。
【符号の説明】
２８                ケーシング
３４                可動スクロール
３６                固定スクロール
５８                基板
６０                吐出室
６２                吐出弁
６４                弁孔
６６                弁体
６８                ガス受面
７０                円弧ガイド
７８                スライダ
８０                摺動ガイド
８２                仕切壁
８４                下流域
８６                上流域
８８                切欠溝（初期吐出溝）
９２                ガス受面
【図１】
2005002836.tif 000003
【図２】
2005002836.tif 000004
【図３】
2005002836.tif 000005
【図４】
2005002836.tif 000006
【図５】
2005002836.tif 000007
【図６】
2005002836.tif 000008
【図７】
2005002836.tif 000009
【図８】
2005002836.tif 000010
【図９】
2005002836.tif 000011
【図１０】
2005002836.tif 000012