(57)【要約】【課題】  固定及び可動スクロールの耐久性を簡単にして向上することができる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としての圧縮機は、可動及び固定スクロール３０，３２を備え、これらスクロールおける内終端壁３６Eの根元とその端板３４との間の境界域には冷媒の圧縮／吐出工程時、内終端壁３６Eの根元に集中する引っ張り応力を緩和する溝形状の凹み６４がプレス加工により形成され、この凹み６４は引っ張り応力を相殺する残留圧縮歪みを有する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定スクロール及び可動スクロールを備え、前記固定スクロールに対する前記可動スクロールの旋回運動に伴い、前記固定及び可動スクロール間に形成された圧縮室の容積が増減されて作動流体の吸込プロセス及び圧縮プロセスを実行し、圧縮した作動流体を前記固定スクロール中央の吐出ポートを通じて吐出するスクロール型流体機械において、
前記固定及び可動スクロールの各々は、
端板と、
前記端板に一体に形成され、前記圧縮室の周壁を形成する渦巻き壁と、
前記渦巻き壁における内終端部の根元と前記端板との間の境界域に形成され、前記内終端部及び前記端板の双方に滑らかに連なり且つ残留圧縮歪みを有した断面円弧形状の凹みと
を備えることを特徴とするスクロール型流体機械。
【請求項２】
前記凹みはプレス加工により形成さ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流体機械。
【請求項３】
前記固定及び可動スクロールはアルミニウム合金からなることを特徴とする請求項２に記載のスクロール型流体機械。
【請求項４】
前記凹みは前記内終端部の根元から前記端板に亘って形成さ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。
【請求項５】
前記凹みは、前記内終端部の輪郭形状に沿い連続して延びる溝形状をなしていることを特徴とする請求項４に記載のスクロール型流体機械。
【請求項６】
前記溝形状の凹みの横断面は、前記内終端部の先端に対応する部分から前記凹みの両端に向けて徐々に減少した曲率半径を有することを特徴とする請求項５に記載のスクロール型流体機械。
【請求項７】
前記凹みは、前記内終端部の輪郭形状に沿い互いに離間して配置された複数のディンプルからなることを特徴とする請求項４に記載のスクロール型流体機械。
【請求項８】
前記内終端部の先端に位置するディンプルの底の曲率半径は、前記内終端部の基部側に位置するディンプルの曲率半径よりも大であることを特徴とする請求項７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、特に車両用空調装置における冷凍回路の圧縮機として使用される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は固定スクロール及び可動スクロールを備え、固定スクロールに対する可動スクロールの旋回運動に伴い、冷凍回路の冷媒を吸込む吸込工程及び吸い込んだ冷媒を圧縮し、そして、圧縮した冷媒を吐出ポートを通じ、冷凍回路の凝縮器に向けて吐出する圧縮／吐出工程を実行する。
より詳しくは、固定及び可動スクロールは共に、端板に一体に形成された渦巻き壁を有し、これら固定及び可動スクロールの渦巻き壁を互いに噛み合うように配置し、これらの渦巻き壁間にて圧縮室を形成している。このような圧縮室の容積は可動スクロールの旋回運動に伴い増減され、この結果、前記吸込工程及び圧縮／吐出工程がそれぞれ実行される。
【０００３】
ところで、上述したスクロール型圧縮機において、前記圧縮／吐出工程時、圧縮室内にて圧縮された冷媒は高温・高圧に達することから、吐出ポート側の固定及び可動スクロールにおける渦巻き壁の内終端部は高温・高圧の冷媒に晒されるばかりでなく、互いに摺接することから機械的にも大きな負荷を受ける。
このため、渦巻き壁の内終端部にはその根元と端板との間に形成される鋭角な隅、つまり、これらの境界域に過大な引っ張り応力が集中し、渦巻き壁の内終端部がその端板から剥離してしまう虞がある。
【０００４】
このようなことから、上述の境界域にリセスを形成して鋭角の隅の存在を解消し、境界域への引っ張り応力の集中を緩和させた固定及び可動スクロール、つまり、このような固定及び可動スクロールを備えた圧縮機が知られている（特許文献１）。
【特許文献１】特開平7-109980号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した公報のスクロール型圧縮機の場合、固定及び可動スクロールに前述のリセスが切削加工や型成形により形成されていても、その引っ張り応力の緩和効果はそのリセスの形状や大きさのみから生じるものであり、固定及び可動スクロールが要求する引っ張り応力の緩和効果を十分に発揮することができない。
また、切削加工や型成形ではその応力緩和に好適した複雑な形状や、また、小さなリセスの形成が不能である。
【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、固定及び可動スクロールにおける渦巻き壁の内終端部に加わる引っ張り応力を簡単且つ最適に緩和し、その耐久性を十分に向上させる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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の目的を達成するため、本発明のスクロール型流体機械は、前述の圧縮機と同様な固定及び可動スクロールと、これらスクロールにおける渦巻き壁の内終端部の根元とその端板との間の境界域に形成され、内終端部及び端板の双方に滑らかに連なり且つ残留圧縮歪みを有した断面円弧形状の凹みとを備えている（請求項１）。
具体的には、凹みはプレス加工により形成され（請求項２）、そして、固定及び可動スクロールはアルミニウム合金からなる（請求項３）。
【０００８】
好ましくは、上述の凹みは渦巻き壁の内終端部の根元から端板に亘って形成されており（請求項４）、そして、凹みは渦巻き壁の内終端部の輪郭形状に沿い連続して延びる溝形状をなすことができる（請求項５）。この場合、溝形状をなす凹みの横断面は渦巻き壁の内終端部の先端に対応する部分から凹みの両端に向けて徐々に減少した曲率半径を有しているのが好ましい（請求項６）。
【０００９】
また、溝形状の代わりに、凹みは渦巻き壁の内終端部の輪郭形状に沿い互いに離間して配置された複数のディンプルであってもよく（請求項７）、この場合、渦巻き壁の内終端部の先端に位置するディンプルの底の曲率半径は、その内終端部の基部側に位置するディンプルの曲率半径よりも大であるのが好ましい（請求項８）。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１のスクロール型流体機械によれば、渦巻き壁における内終端部の根元と端板との間の境界域に形成された凹みは作動流体の圧縮／吐出工程時、前記内終端部の根元に加わる引っ張り応力の集中を緩和するばかりでなく、凹みの残留圧縮歪みが引っ張り応力を更に緩和又は相殺する結果、渦巻き壁における内終端部の機械的強度を簡単にして増加させることができ、スクロール型流体機械の耐久性が大幅に向上する。
【００１１】
請求項２，３のスクロール型流体機械によれば、複雑な形状や小さな凹みであっても、プレス加工により容易にえることができ、この際、固定及び可動スクロールがアルミニウム合金からなっていれば、アルミニウム合金はその延性が鋳鉄等に比べて高いので、凹みのプレス形成に好適する。
請求項４，５，７のスクロール型流体機械によれば、渦巻き壁の内終端部の根元でも、引っ張り応力の緩和が要求される部位に凹所を適切に形成でき、しかも、請求項６，８のスクロール型流体機械によれば、内終端部の根元の中でも、特に引っ張り応力が集中する箇所の機械的強度を増加させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１はスクロール型流体機械としての圧縮機を示し、この圧縮機は車両用空調装置の冷凍回路に組み込まれ、冷凍回路の冷媒（作動流体）を圧縮するために使用される。
圧縮機はハウジング２を備え、このハウジング２は駆動ケーシング４及び圧縮ケーシング６からなる。これらケーシング４，６は複数の連結ボルト８により相互に連結されている。
【００１３】
駆動ケーシング４内には駆動軸１０が配置され、この駆動軸１０は圧縮ケーシング６側に大径端部１２を有し、この大径端部１２から小径軸部１４が延びている。大径端部１２はニードル軸受１６を介して駆動ケーシング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にはボール軸受１８と大径端部１２との間にリップシール２０が取付けられ、このリップシール２０は小径軸部１４に相対的に摺接し、駆動ケーシング４内を気密に区画している。
【００１４】
駆動軸１０における小径軸部１４は駆動ケーシング４から突出し、その突出端に電磁クラッチ２２を内蔵した駆動プーリ２４が取付けられており、この駆動プーリ２４は、軸受２６を介して駆動ケーシング４に回転自在に支持されている。
駆動プーリ２４は車両のエンジンからの動力を受けて回転され、駆動プーリ２４の回転はその電磁クラッチ２２を介して駆動軸１０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２２がオン作動されれば、駆動軸１０は駆動プーリ２４とともに回転される。
【００１５】
一方、圧縮ケーシング６内にはスクールユニット２８が収容され、このスクロールユニット２８は可動スクロール３０及び固定スクロール３２を備えている。これら可動及び固定スクロール３０，３２は共に鋳造又は鍛造用のアルミニウム合金からなり、端板３４と、この端板３４に一体に形成された渦巻き壁３６とから形成されている。
図１から明らかなように可動及び固定スクロール３０，３２は端板３４同士が互いに対向し、且つ、渦巻き壁３６同士が互いに噛み合うようにして配置され、これにより、渦巻き壁３６間に圧縮室３８が形成されている。このような圧縮室３８の容積は、固定スクロール３２に対する可動スクロール３０の旋回運動に伴い増減され、これにより、圧縮室３８内への冷媒の吸込工程及び冷媒の圧縮／吐出工程が実行されることになる。
【００１６】
上述した可動スクロール３０に旋回運動を付与するため、可動スクロール３０の端板３４には駆動ケーシング４内に突出するボス４０を有し、このボス４０はニードル軸受４２を介して偏心ブッシュ４４に回転自在に支持されている。この偏心ブッシュ４４はクランクピン４６に支持されており、このクランクピン４６は駆動軸１０の大径端部１２から偏心した状態で突出している。従って、駆動軸１０が回転されると、クランクピン４６及び偏心ブッシュ４４を介して可動スクロール３０が旋回運動する。
【００１７】
また、偏心ブッシュ４４には可動スクロール３０に対するカウンタウエイト４８が取付けられているとともに、駆動ケーシング４と可動スクロール３０との間には可動スクロール３０のための複数の自転ストッパ、いわゆるボールカップリング５０が設けられており、これらボールカップリング５０は可動スクロール３０の周方向に等間隔を存して配置されている。
【００１８】
一方、固定スクロール３２は圧縮ケーシング６内にて固定されており、固定スクロール３２の端板３４と圧縮ケーシング６の内壁との間にて吐出室５２が形成されている。この吐出室５２は固定スクロール３２の吐出ポート５４及び吐出弁５６を通じて圧縮室３８に連通可能である。
より詳しくは、吐出ポート５４は固定スクロール３２における端板３４の中央に貫通して形成され、吐出弁５６により開閉される。吐出弁５６は吐出室５２側から吐出ポート５４を開閉するリード弁体５８と、このリード弁体５８の開度を規制するストッパプレート６０とからなり、これらリード弁体５８及びストッパプレート６０は共に取付けねじ６２を介して固定スクロール３２の端板３４に取付けられている。
【００１９】
なお、図１には示されていないが、圧縮ケーシング６の周壁には圧縮室３８及び吐出室５２のそれぞれに連通する吸込口及び吐出口が形成されており、吸込口は冷凍回路の蒸発器に冷媒管路を介して接続され、吐出口は冷凍回路の凝縮器に接続される。
上述したスクロール型圧縮機によれば、駆動軸１０の回転に伴い可動スクロール３０が旋回運動し、この際、可動スクロール３０の自転は阻止された状態にある。前述したように可動スクロール３０の旋回運動は前述した圧縮室３８を吐出ポート５４に向けてスクロールユニット２８の径方向内側に移動させる一方、吐出ポート５４から離れる方向にその径方向外側に移動させ、これに伴い、圧縮室３８の容積が増減される。
【００２０】
この結果、圧縮室３８内に吸込口を通じて冷媒が吸い込まれ、そして、吸い込まれた冷媒は圧縮室３８が吐出ポート５４に向けて移動し、その容積が減少していく過程にて圧縮される。そして、圧縮室３８が吐出ポート５４に達すると、圧縮室３８内の冷媒の圧力は吐出弁５６の締切圧に打ち勝って吐出弁５６を開き、圧縮冷媒が圧縮室３８から吐出ポート５４を通じて吐出室５２内に吐出される。
【００２１】
上述した冷媒の圧縮／吐出工程において、圧縮室３８から吐出ポート５４を通じて吐出される冷媒の圧力及び温度は非常に高い。このため、可動及び固定スクロール３０，３２において、それらの渦巻き壁３６の内終端部３６Eに引っ張り応力が加わり、特に、この引っ張り応力は内終端部３６Eの根元と端板３４との間の境界域に集中する。
このような引っ張り応力の集中を緩和するため、本実施例では各スクロール３０，３２の前記境界領域にそれぞれ凹所６４が形成されている。より詳しくは、図２から明らかなように固定スクロール３２における渦巻き壁３６の内終端部３６Eはその先端がやや先細の円弧形状をなす。そして、凹み６４は内終端部３６Eの先端形状に沿って延びる溝形状をなし、その延在範囲は図２中の参照符号Ａで示されている。
【００２２】
また、図３から明らかなように、溝形状をなす凹み６４は内終端部３６Eの根元及び端板３４に亘って形成され、更に詳しくは、図４に示されるように、凹み６４の横断面形状は、曲率半径Ｒ1を有する円弧底と、曲率半径Ｒ1よりも小さな曲率半径Ｒ2を有し且つ前記底と端板３４との間を滑らかに接続する円弧縁から規定されている。従って、凹み６４は内終端部３６Eの根元と端板３４との間を滑らかに接続している。
【００２３】
なお、図３中、参照符号６５で示したねじ孔は圧縮ケーシング６に固定スクロール３２を固定する固定ボルトを螺合させるために使用される。
更に、凹み６４は残留圧縮歪みを有し、この残留圧縮歪みは凹み６４を切削加工や型成形ではなくプレス加工により形成することで得られる。即ち、図５に示されるように固定スクロール３０は傾斜したプレス台６６に載置され、この状態で、内終端部３６Eの根元と端板３４との間の境界域にプレスバー６８をプレスラム７０により押圧することで、その渦巻き壁３６と干渉することなく凹み６４が形成される。ここで、プレスバー６８の先端が形成すべき凹み６４の溝形状に応じたＵ字形状をなしていることは言うまでもない。
【００２４】
前述したように可動及び固定スクロール３０，３２は共にアルミニウム合金からなっているので、鋳鉄等に比べて延性が高く、凹み６４を容易に形成できる。また、プレス加工は、形成すべき凹み６４の位置や範囲に対する自由度が高いので、図４に示したように凹み６４が複雑な形状を有していたり、また、凹み６４が小さく又はその深さが深くても、所望の形状の凹み６４を正確に得ることができ、この際、切削加工とは異なり、凹み６４にばりが生じることもない。
【００２５】
なお、図示しないけれども、上述した凹み６４は可動スクロール３０における内終端部３６Eの根元とその端板３４との間の境界域にも同様にして形成されている。
前述の説明から既に明らかなように、凹み６４は各スクロール３０，３２にて、前記境界域を滑らかに接続しているので、冷媒の圧縮／吐出工程時、前記境界域への引っ張り応力の集中を緩和することができる。また、凹み６４は内終端部３６Eの幅を増加させるものではないので、冷媒の圧縮／吐出工程時、圧縮室３８のデッドスペースを増加させることもない。
【００２６】
更に、凹み６４にはプレス加工により残留圧縮歪みが付与されているので、この残留圧縮歪みは引っ張り応力を相殺するように働くことから、引っ張り応力に対する渦巻き壁３６の内終端部３６Eの機械的強度が増加する。この結果、渦巻き壁３６の内終端部３６E、つまり、可動及び固定スクロール３０，３２の耐久性を大幅に向上することができるから、圧縮機の作動上の信頼性を高めることができる。
【００２７】
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及び図７に示されるように、溝形状をなす凹み６４は内終端部３６Eの先端にて最大の溝幅を有し、そして、その溝幅は凹み６４の両端側に向けて、つまり、内終端部３６Eの両側面に沿って徐々に減少されている。この場合、凹み６４の横断面でみて、内終端部３６Eの先端に対応する位置にて凹み６４の底を規定する曲率半径Ｒ3は最大となり、そして、内終端部３６Eの先端から離れるに従い、凹み６４の底を規定する曲率半径Ｒ4は徐々に減少する。
【００２８】
図６及び図７に示した凹み６４によれば、内終端部３６Eの根元でも引っ張り応力が最も大きくなる内終端部３６Eの先端にて、大きな凹み６４が確保されているので、引っ張り応力を最適に緩和することができる。
また、溝形状の凹み６４に代えて、図８及び図９に示されるように内終端部３６Eの輪郭、つまり、その根元に沿い互いに離間した複数のディンプル７２をプレス加工により形成してよい。このようなディンプル７２は前述した凹み６４と同様な引っ張り応力の緩和効果を発揮するばかりでなく、圧縮機の圧縮効率を低下させることがない。つまり、溝形状をなす凹み６４にあっては、その溝長を長く確保すると、圧縮／吐出工程の終期にて、吐出ポート５４に次に接続される圧縮室３８が凹み６４を通じて先の圧縮室３８に連通してしまう虞があるが、ディンプル７２の場合には、図９から明らかなように互いに独立しているので、上述したような圧縮効率の低下を招く連通が生じることはない。
【００２９】
更に、凹みとしてディンプル７２が使用される場合には、図１０に示されるように内終壁部３６Eの先端に対応した位置のディンプル７２ａの直径（その底を規定する曲率半径）を他のディンプル７２ｂの直径よりも大きく確保してもよいし、ディンプル７２ｂにあってはその配置が内終端部３６Eの基部に近づくに連れ、その直径を段階的に縮径させてよい。このようにすれば、図７及び図７に示した凹み６４と同様な効果を発揮することができる。なお、図９及び図１０では内終端部３６Eの根元が展開された状態で示されている。
【００３０】
上述した凹み６４やディンプル７２のためのプレス加工は複数回に分けて行うこともできるし、また、そのプレス加工は可動及び固定スクロールの仕上後、又は、その仕上加工前の何れでも実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】スクロール型流体機械としての圧縮機を示した縦断面図である。
【図２】図１の固定スクロールの正面図である。
【図３】図２中、III-III線に沿う断面図である。
【図４】図３の一部の拡大図である。
【図５】固定スクロールに対する凹みのプレス加工を説明するための図である。
【図６】変形例の凹みを示した図である。
【図７】図６の凹みの横断面図である。
【図８】変形例の凹みとしてのディンプルの分布を示した図である。
【図９】図８のディンプルの断面図である。
【図１０】変形例のディンプルを示した断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
３０    可動スクロール
３２    固定スクロール
３４    端板
３６    渦巻き壁
３６E   内終端部
６４    凹み
７２    ディンプル（凹み）
【図１】
2005171780.tif 000003
【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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【図１０】
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