(57)【要約】【課題】スクロール型圧縮機において、ガス洩れ、発熱、動力損失を抑制し、渦巻形状のチップシールの摩耗量を減らす。【解決手段】可動渦巻壁２５の先端面２５１には樹脂製の皮膜３３がコーティングされている。チップシール３１の外終端３１１からチップシール３１の渦巻形状に合わせて延びる領域（延長領域）における可動渦巻壁２５の先端面２５１には突条３３１が設けられている。突部としての突条３３１は、皮膜３３と一体形成されており、突条３３１は、皮膜３３の一部である。先端面２５１からの突条３３１の高さは、先端面２５１からの皮膜３３の高さ（厚み）よりも大きくしてある。突条３３１の幅は、可動渦巻壁２５の先端部の厚みと同程度にしてある。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に渦巻壁を形成した固定スクロールと、基板上に渦巻壁を形成した可動スクロールとが対向しており、自転不能に公転する前記可動スクロール側の渦巻壁と前記固定スクロール側の渦巻壁との間に前記可動スクロールの公転に基づいて容積減少する密閉空間を形成するスクロール型圧縮機において、
前記可動スクロール側の渦巻壁の先端面に渦巻状のチップシールを設けると共に、前記固定スクロール側の渦巻壁の先端面に渦巻状のチップシールを設け、少なくとも一方のチップシールの外終端の延長領域における渦巻壁の先端面に突部を固定して設けたスクロール型圧縮機。
【請求項２】
前記可動スクロール側の渦巻壁の先端面と、前記固定スクロール側の渦巻壁の先端面との両方に前記突部を設けた請求項１に記載のスクロール型圧縮機。
【請求項３】
前記突部は、樹脂製の皮膜である請求項１及び請求項２のいずれか１項に記載のスクロール型圧縮機。
【請求項４】
樹脂製の皮膜は、前記先端面の全体に設けられている請求項３に記載のスクロール型圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自転不能に公転する可動スクロール側の渦巻壁と固定スクロール側の渦巻壁との間に、可動スクロールの公転に基づいて容積減少する密閉空間を形成するスクロール型圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
スクロール型圧縮機では、密閉空間の気密性を高めて密閉空間からのガス漏れを抑制することが重要である。そこで、例えば特許文献１，２に開示されるように、渦巻壁の先端部に渦巻形状のチップシールを設け、固定スクロールと可動スクロールとの軸方向における隙間（アキシャルクリアランス）を実質的に無くす対策が図られる。可動スクロール側のチップシールは、可動スクロールの公転に伴って固定スクロール側の基板に摺接し、固定スクロール側のチップシールは、可動スクロールの公転に伴って可動スクロール側の基板に摺接する。
【特許文献１】特開平９−１１２４５５号公報
【特許文献２】特開２００３−４２０７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
渦巻形状のチップシールの長さが大きくなるほど、密閉空間からのガス洩れは少なくなる。しかし、チップシールの長さが大きくなるほど、チップシールの摺接対象とチップシールとの間における摺接範囲が増える。そのため、チップシールの長さが大きくなるほど、摺接による発熱、動力損失が大きくなり、しかもチップシールの摩耗量も増え、摩耗粉が増える。摩耗粉は、ガスと共に圧縮機外に排出されるが、例えばスクロール型圧縮機を用いて燃料電池の電極に圧縮空気を供給するような場合には、前記摩耗粉を極力減らすことが要求される。
【０００４】
特許文献１では、チップシールを短くした構成が開示されているが、渦巻形状のチップシールの長さを小さくしてゆくほど、密閉空間からのガス洩れが多くなる。
本発明は、スクロール型圧縮機において、ガス洩れ、発熱、動力損失を抑制し、渦巻形状のチップシールの摩耗量を減らすことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そのために請求項１の発明では、可動スクロール側の渦巻壁の先端面に渦巻状のチップシールを設けると共に、前記固定スクロール側の渦巻壁の先端面に渦巻状のチップシールを設け、少なくとも一方のチップシールの外終端の延長領域における渦巻壁の先端面に突部を固定して設けた。
【０００６】
延長領域とは、外終端からチップシールの渦巻形状に合わせて延びる領域のことである。チップシールの外終端側に設けられた突部は、ガス洩れの抑制に寄与する。突部の先端と相手側の基板との間に僅かなクリアランスを設けてやれば、突部と相手側の基板との間での摺接は、無くなる。突部の長さ程度だけ渦巻状のチップシールの長さを短くすることにより、チップシールとその摺接対象（基板）との間における摺接範囲が減る。その結果、摺接による発熱、動力損失が減り、チップシールの摩耗量も減る。
【０００７】
請求項２の発明では、請求項１において、前記可動スクロール側の渦巻壁の先端面と、前記固定スクロール側の渦巻壁の先端面との両方に前記突部を設けた。
可動スクロールと固定スクロールとの両方に突部を設けた構成は、可動スクロールと固定スクロールとのいずれか一方にのみ突部を設けた場合に比べ、発熱、動力損失及びチップシールの摩耗量の抑制効果に優れる。
【０００８】
請求項３の発明では、請求項１及び請求項２のいずれか１項において、前記突部を樹脂製の皮膜とした。
樹脂製の皮膜は、突部と相手側の基板との間におけるクリアランスを可及的に小さくする上で有利である。
【０００９】
請求項４の発明では、請求項３において、樹脂製の皮膜を前記先端面の全体に設けた。
先端面の全体に設けられた皮膜の存在は、渦巻壁の先端と相手側の基板との直接接触を回避する上で有効である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のスクロール型圧縮機は、ガス洩れ、発熱、動力損失を抑制し、しかもチップシールの摩耗量を減らすことができるという優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を具体化した第１の実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。
図１に示すように、リヤハウジング１１には軸支部材１３及び固定スクロール１２が嵌入して固定されており、リヤハウジング１１にはフロントハウジング２６が接合されている。リヤハウジング１１及びフロントハウジング２６は、スクロール型圧縮機１０の全体ハウジングを構成する。リヤハウジング１１の端壁と軸支部材１３とには回転軸１４がラジアルベアリング１５，１６を介して回転可能に支持されている。
【００１２】
軸支部材１３を貫通して固定スクロール１２側に突出する回転軸１４の端部には偏心軸１７が一体形成されている。偏心軸１７の中心軸線Ｃ２は、回転軸１４の回転中心軸線Ｃ１から偏心した位置に設定されている。偏心軸１７にはブッシュ１８が嵌合して支持されており、ブッシュ１８にはバランスウェイト１９が一体形成されている。ブッシュ１８には可動スクロール２０が固定スクロール１２と対向するようにラジアルベアリング２１を介して相対回転可能に支持されている。ラジアルベアリング２１は、可動スクロール２０の可動スクロール基板２２の背面に突設された筒部２２１の筒内に収容されている。
【００１３】
固定スクロール１２の固定スクロール基板２３及び固定渦巻壁２４、可動スクロール２０の可動スクロール基板２２及び可動渦巻壁２５は、密閉空間Ｓｏ，Ｓ１を形成する。可動スクロール２０は、偏心軸１７の回転に伴って公転し、バランスウェイト１９は、可動スクロール２０の公転運動に伴う遠心力を相殺する。
【００１４】
可動スクロール基板２２には円柱形状の複数本の自転阻止ピン２７（３本以上であるが、図では１本のみ図示）が止着されている。軸支部材１３には自転阻止ピン２７と同数の円形の自転阻止孔１３１が周方向に配列されている。自転阻止孔１３１には自転阻止ピン２７の端部が挿入されている。
【００１５】
リヤハウジング１１の内周面にはステータ２８が止着されており、回転軸１４にはロータ２９が止着されている。ステータ２８のステータコイル２８１への通電によりロータ２９及び回転軸１４が一体的に回転する。ステータ２８及びロータ２９は、電動機を構成する。
【００１６】
図３（ｂ），（ｃ）に示すように、可動渦巻壁２５の先端面２５１には渦巻形状の収容溝２５２が形成されており、収容溝２５２には渦巻形状のチップシール３１が収容されている。図２（ｂ），（ｃ）に示すように、固定渦巻壁２４の先端面２４１には渦巻形状の収容溝２４２が形成されており、収容溝２４２には渦巻形状のチップシール３２が収容されている。チップシール３１，３２は、例えばポリテトラフルオロエチレンといった樹脂製である。
【００１７】
図３（ｃ）に示すように、可動渦巻壁２５の先端面２５１には樹脂製の皮膜３３がコーティングされている。図２（ｃ）に示すように、固定渦巻壁２４の先端面２４１には樹脂製の皮膜３４がコーティングされている。皮膜３３，３４の材質は、例えばパーフルオロアルコキシである。
【００１８】
図３（ａ），（ｂ），（ｄ）に示すように、チップシール３１の外終端３１１からチップシール３１の渦巻形状に合わせて延びる領域（延長領域）における可動渦巻壁２５の先端面２５１には突条３３１が設けられている。突部としての突条３３１は、皮膜３３と一体形成されており、突条３３１は、皮膜３３の一部である。先端面２５１からの突条３３１の高さは、先端面２５１からの他部位の皮膜３３の高さ（厚み）よりも大きくしてある。突条３３１の幅は、可動渦巻壁２５の先端部の厚みと同程度にしてある。
【００１９】
図２（ａ），（ｂ），（ｄ）に示すように、チップシール３２の外終端３２１からチップシール３１の渦巻形状に合わせて延びる領域（延長領域）における固定渦巻壁２４の先端面２４１には突条３４１が設けられている。突部としての突条３４１は、皮膜３４と一体形成されており、突条３４１は、皮膜３４の一部である。先端面２４１からの突条３４１の高さは、先端面２４１からの他部位の皮膜３４の高さ（厚み）よりも大きくしてある。突条３４１の幅は、固定渦巻壁２４の先端部の厚みと同程度にしてある。
【００２０】
回転軸１４と一体的に回転する偏心軸１７の回転に伴い、可動スクロール２０が公転する。可動スクロール２０の公転に伴い、空気がリヤハウジング１１の周壁及び固定スクロール１２の周壁１２１に形成された入口１２３から周壁１２１内の吸入室１２２へ導入される。吸入室１２２へ導入された空気は、両スクロール１２，２０の周縁側から固定スクロール基板２３と可動スクロール基板２２との間へ流入する。
【００２１】
可動スクロール２０の公転に伴い、自転阻止ピン２７の周面が自転阻止孔１３１の周面に沿って摺接し、可動スクロール２０は、自転することなく公転する。可動渦巻壁２５と固定渦巻壁２４との間に形成される密閉空間Ｓ１，Ｓｏは、可動スクロール２０の公転に伴って容積減少しつつ両スクロール１２，２０の中心部に向けて収束して行く。図３（ｃ）に示すように、チップシール３１は、可動渦巻壁２５によって隔てられて隣合う密閉空間の間の圧力差によって、収容溝２５２の側面と、固定スクロール基板２３とに接して密閉空間Ｓｏ，Ｓ１のシール性を高める。図２（ｃ）に示すように、チップシール３２は、固定渦巻壁２４によって隔てられて隣合う密閉空間の間の圧力差によって、収容溝２４２の側面と、可動スクロール基板２２とに接して密閉空間Ｓｏ，Ｓ１のシール性を高める。
【００２２】
図１に示すように、フロントハウジング２６内には吐出室３０が形成されている。密閉空間Ｓ１，Ｓｏの容積減少によって圧縮された空気は、固定スクロール基板２３に形成された吐出ポート２３１から吐出室３０へ吐出される。吐出室３０内の圧縮空気は、フロントハウジング２６の端壁に形成された出口２６１から燃料電池ＦＣに供給される。可動スクロール２０に対する密閉空間Ｓ１，Ｓｏ内の圧縮反力は、軸支部材１３で受け止められる。
【００２３】
第１の実施形態では以下のような効果が得られる。
（１−１）可動渦巻壁２５の先端面２５１から固定スクロール基板２３に向けて突出する突条３３１と固定スクロール基板２３との間のクリアランスを可及的に小さくしてやると、突条３３１を設けた可動渦巻壁２５の外終端を形成壁面の一部とする密閉空間におけるシール性が向上する。同様に、固定渦巻壁２４の先端面２４１から可動スクロール基板２２に向けて突出する突条３４１と可動スクロール基板２２との間のクリアランスを可及的に小さくしてやると、突条３４１を設けた固定渦巻壁２４の外終端を形成壁面の一部とする密閉空間におけるシール性が向上する。つまり、チップシール３１，３２の外終端側に設けられた突条３３１，３４１は、密閉空間からのガス洩れの抑制に寄与する。このような突条３３１，３４１の存在は、チップシール３１，３２の長さを従来よりも短くしつつ、密閉空間からのガス洩れの抑制を従来程度に確保できることを可能にする。
【００２４】
突条３３１と相手側の固定スクロール基板２３との間に僅かなクリアランスを設けてやれば、突条３３１と相手側の固定スクロール基板２３との間での摺接は、無くなる。突条３３１，３４１の長さ程度分だけチップシール３１，３２の長さを短くできるので、チップシール３１，３２とそれらの摺接対象（可動スクロール基板２２及び固定スクロール基板２３）との間における摺接範囲が減る。その結果、チップシール３１，３２と基板２３，２２との摺接による発熱、動力損失が減り、チップシール３１，３２の摩耗量も減る。
【００２５】
（１−２）樹脂製の皮膜３３，３４の一部である突条３３１，３４１がスクロール型圧縮機１０の製造時点で基板２３，２２に接触していたとする。このような場合、スクロール型圧縮機１０の慣らし運転によって突条３３１，３４１を削って突条３３１，３４１の厚み（先端面２５１，２４１からの高さ）を適正な大きさに修正し、突条３３１，３４１と基板２３，２２との間における摺接抵抗を極力減らすことができる。従って、突条３３１，３４１を樹脂製とした構成は、突条３３１，３４１と相手側の基板２３，２２との間における摺接抵抗を極力減らす上で有利である。
【００２６】
（１−３）スクロール型圧縮機１０の運転に伴ってスクロール型圧縮機１０が発熱し、可動スクロール２０や固定スクロール１２が熱変形する。そうすると、可動渦巻壁２５の先端面２５１と固定スクロール基板２３とが接近したり、固定渦巻壁２４の先端面２４１と可動スクロール基板２２とが接近したりする。先端面２５１，２４１と基板２３，２２とが直接接触したとすると、摺接部位に傷が生じ、シール性が悪くなるおそれがある。特に、燃料電池ＦＣに空気を供給するのに用いられる無給油式のスクロール型圧縮機１０では、先端面２５１，２４１と基板２３，２２とが直接接触したときの摺接部位には傷が生じ易い。
【００２７】
皮膜３３，３４と基板２３，２２とが接触する場合には、樹脂製の皮膜３３，３４が削られるのみで特に問題は生じない。前記した熱変形を考慮して皮膜３３，３４の厚みを適度に設定しておけば、渦巻壁２５，２４の先端面２５１，２４１と相手側の基板２３，２２との直接接触を回避することができる。先端面２５１，２４１の全体に設けられた皮膜３３，３４の存在は、渦巻壁２５，２４の先端面２５１，２４１と相手側の基板２３，２２との直接接触を回避する上で有効である。
【００２８】
本発明では、図４〜図７の各実施形態も可能である。これらの実施形態では、第１の実施形態と同じ構成部には同じ符号が用いてある。又、これらの実施形態では、固定スクロール１２側についてのみ言及するが、可動スクロール２０側にも同様の構成を設けることができる。
【００２９】
図４の第２の実施形態では、固定渦巻壁２４の先端面２４１に突条２４３が一体形成されている。つまり、突部としての突条２４３の材質は、固定スクロール１２の材質と同じである。第２の実施形態では、第１の実施形態における（１−１）項と同様の効果が得られる。又、突条２４３は、固定スクロール１２の型成形時に形成できるので、突条２４３の形成は、第１の実施形態における突条３４１の形成と同様に容易である。
【００３０】
図５の第３の実施形態では、チップシール３２の外終端３２１の両側における先端面２４１にも突条３４１が設けられている。第３の実施形態では、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００３１】
図６の第４の実施形態では、チップシール３２と同じ材質からなる突部としての突条３５が先端面２４１に止着されている。第４の実施形態では、第１の実施形態における（１−１）項と同様の効果が得られる。
【００３２】
図７の第５の実施形態では、第４の実施形態における突条３５とチップシール３２とが一体形成されており、突条３５が先端面２４１に止着されている。第５の実施形態では、第１の実施形態における（１−１）項と同様の効果が得られる。
【００３３】
本発明では以下のような実施形態も可能である。
（１）第２の実施形態において、突条２４３の先端面に樹脂製の皮膜をコーティングしてもよい。
【００３４】
（２）固定スクロール１２側のチップシールの外終端の延長領域における渦巻壁の先端面にのみ突部を設けてもよい。
（３）可動スクロール２０側のチップシールの外終端の延長領域における渦巻壁の先端面にのみ突部を設けてもよい。
【００３５】
前記した実施形態から把握できる技術的思想について以下に記載する。
〔１〕前記突部は、前記渦巻壁に一体形成されている請求項１及び請求項２のいずれか１項に記載のスクロール型圧縮機。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】第１の実施形態を示す圧縮機全体の側断面図。
【図２】（ａ）は、図１のＡ−Ａ線断面図。（ｂ）は、図２（ａ）のＣ−Ｃ線断面図。（ｃ）は、図２（ａ）のＤ−Ｄ線断面図。（ｄ）は、図２（ａ）のＥ−Ｅ線断面図。
【図３】（ａ）は、図１のＢ−Ｂ線断面図。（ｂ）は、図３（ａ）のＦ−Ｆ線断面図。（ｃ）は、図３（ａ）のＧ−Ｇ線断面図。（ｄ）は、図３（ａ）のＨ−Ｈ線断面図。
【図４】第２の実施形態を示す断面図。
【図５】第３の実施形態を示す断面図。
【図６】第４の実施形態を示す断面図。
【図７】第５の実施形態を示す断面図。
【符号の説明】
【００３７】
１０…スクロール型圧縮機。１２…固定スクロール。２０…可動スクロール。２２…可動スクロール側の基板である可動スクロール基板。２３…固定スクロール側の基板である固定スクロール基板。２４…固定スクロール側の渦巻壁である固定渦巻壁。２４１，２５１…先端面。２５…可動スクロール側の渦巻壁である可動渦巻壁。３１，３２…チップシール。３１１，３２１…外終端。３３，３４…皮膜。２５３，３３１，３４１，３５…突部としての突条。Ｓｏ，Ｓ１…密閉空間。
【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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