(57)【要約】  チップシールを廃すると共に、運転時に於いてスクロールどうしが干渉してしまうことを抑止することができるスクロール圧縮機およびその製造方法を提供する。  本発明のスクロール圧縮機１０では、固定スクロール２０は、固定スクロール基板２１と、固定スクロール基板２１の上面から渦巻状に上方に向かって立設された固定スクロール壁体２２と、を有している。また、可動スクロール３０は、可動スクロール基板３１と、可動スクロール基板３１の上面から渦巻状に上方に向かって立設された可動スクロール壁体３２と、を有している。そして、可動スクロール３０の第１可動スクロール壁体部３３の角度範囲は、固定スクロール２０の第１固定スクロール壁体部２３の角度範囲よりも、広く形成されている。
2018193497.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機本体側に固定された固定スクロールと、前記固定スクロールの軸を中心として旋回可能に配置された可動スクロールと、を具備し、
前記固定スクロールは、固定スクロール基板と、前記固定スクロール基板から渦巻状に前記可動スクロール側に向かって立設された固定スクロール壁体と、を有し、
前記可動スクロールは、可動スクロール基板と、前記可動スクロール基板から渦巻状に前記固定スクロール側に向かって立設された可動スクロール壁体と、を有し、
前記固定スクロール壁体は、半径方向中心側から、第１固定スクロール壁体部と、前記第１固定スクロール壁体部よりも立設高さが長い第２固定スクロール壁体部と、を有し、
前記可動スクロール壁体は、半径方向中心側から、第１可動スクロール壁体部と、前記第１可動スクロール壁体部よりも立設高さが長い第２可動スクロール壁体部と、を有し、
前記第１可動スクロール壁体部の角度範囲は、前記第１固定スクロール壁体部の角度範囲よりも、広いことを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項２】
前記固定スクロール壁体は、前記固定スクロール基板から離間するに従い幅が狭くなるテーパ形状であり、
前記可動スクロール壁体は、前記可動スクロール基板から離間するに従い幅が狭くなるテーパ形状であることを特徴とする請求項１に記載のスクロール圧縮機。
【請求項３】
前記固定スクロール壁体は、前記第１固定スクロール壁体部および前記第２固定スクロール壁体部よりも半径方向外側に、前記第２固定スクロール壁体部よりも立設高さが長い第３固定スクロール壁体部を更に有し、
前記可動スクロール壁体は、前記第１可動スクロール壁体部および前記第２可動スクロール壁体部よりも半径方向外側に、前記第２可動スクロール壁体部よりも立設高さが長い第３可動スクロール壁体部を更に有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスクロール圧縮機。
【請求項４】
前記可動スクロール壁体の前記第２可動スクロール壁体部の終点角度は、前記固定スクロール壁体の前記第２固定スクロール壁体部の終点角度よりも、大きいことを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載のスクロール圧縮機。
【請求項５】
スクロール基板と、前記スクロール基板から渦巻状に立設されたスクロール壁体と、を有するスクロール基材を、金型を用いて成形する成形工程と、
前記スクロール基材の表面を研削加工する研削工程と、を具備し、
前記成形工程では、前記スクロール壁体を、前記スクロール基板から離間するに従い幅が狭くなるテーパ形状に成形し、
前記研削工程では、前記スクロール壁体の側面を前記テーパ形状が維持されるように研削し、前記スクロール壁体の端面を、半径方向中心部における前記スクロール壁体の立設高さが、半径方向外側における前記スクロール壁体の立設高さよりも短くなるように、研削することを特徴とするスクロール圧縮機の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクロール圧縮機およびその製造方法に関し、特に、チップシールを不要にすると共に運転時に於けるスクロールどうしの干渉を抑止したスクロール圧縮機およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的なスクロール圧縮機は、スクロール本体に固定スクロールが取りつけられ、この固定スクロールに対して可動スクロールが旋回可能に組み合わされている。スクロール圧縮機を運転すると、旋回中心を回転軸にして可動スクロールが旋回することで、スクロール圧縮機の周辺部から、固定スクロールと可動スクロールとの間に導入された流体は、両者の間で圧縮されながら、中心部に向かって移動する。中心部に達した流体は圧縮された状態で系外に供給される。【０００３】
この種のスクロール圧縮機では、可動スクロールと固定スクロールとの接触箇所にチップシールを配置することで、両者の直接的な接触を防止し、運転時に於ける破損を防止している。しかしながら、チップシールはゴム等の弾性体から成るため、運転を継続すると形状等が変形すると共に弾性力が劣化してしまう。【０００４】
係る問題に対処するべく、特許文献１には、チップシールを廃したスクロール圧縮機が提案されている。この文献に記載されたスクロール圧縮機では、運転時においてはスクロール圧縮機の中央部が周辺部よりも高温である性質に着目し、旋回スクロールの歯先および歯底を、径方向外側に向かって次第に固定スクロール側から離れるように形成している。このようにすることで、運転時に於ける固定スクロールと旋回スクロールとの機械的接触を抑制し、旋回スクロールの耐久性を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４６３５６６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記した特許文献１に記載されたスクロール圧縮機では、旋回スクロールの歯先および歯底を、径方向外側に向かって次第に固定スクロール側から離れるように形成していたため、鋳造や切削による旋回スクロールの製造が簡単でない課題があった。【０００７】
更に、特許文献１に記載されたスクロール圧縮機では、運転時に於いて、旋回スクロールのラップ歯底と固定スクロールのラップ歯先を優先的に接触させていたが、このようにすることで、両者が運転時に干渉するようになり、過度の負荷が発生することでスクロール圧縮機が破損してしまうことも考えられる。【０００８】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、チップシールを廃すると共に、運転時に於いてスクロールどうしが干渉してしまうことを抑止することができるスクロール圧縮機およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のスクロール圧縮機は、圧縮機本体側に固定された固定スクロールと、前記固定スクロールの軸を中心として旋回可能に配置された可動スクロールと、を具備し、前記固定スクロールは、固定スクロール基板と、前記固定スクロール基板から渦巻状に前記可動スクロール側に向かって立設された固定スクロール壁体と、を有し、前記可動スクロールは、可動スクロール基板と、前記可動スクロール基板から渦巻状に前記固定スクロール側に向かって立設された可動スクロール壁体と、を有し、前記固定スクロール壁体は、半径方向中心側から、第１固定スクロール壁体部と、前記第１固定スクロール壁体部よりも立設高さが長い第２固定スクロール壁体部と、を有し、前記可動スクロール壁体は、半径方向中心側から、第１可動スクロール壁体部と、前記第１可動スクロール壁体部よりも立設高さが長い第２可動スクロール壁体部と、を有し、前記第１可動スクロール壁体部の角度範囲は、前記第１固定スクロール壁体部の角度範囲よりも、広いことを特徴とする。【００１０】
更に本発明のスクロール圧縮機では、前記固定スクロール壁体は、前記固定スクロール基板から離間するに従い幅が狭くなるテーパ形状であり、前記可動スクロール壁体は、前記可動スクロール基板から離間するに従い幅が狭くなるテーパ形状であることを特徴とする。【００１１】
更に本発明のスクロール圧縮機では、前記固定スクロール壁体は、前記第１固定スクロール壁体部および前記第２固定スクロール壁体部よりも半径方向外側に、前記第２固定スクロール壁体部よりも立設高さが長い第３固定スクロール壁体部を更に有し、前記可動スクロール壁体は、前記第１可動スクロール壁体部および前記第２可動スクロール壁体部よりも半径方向外側に、前記第２可動スクロール壁体部よりも立設高さが長い第３可動スクロール壁体部を更に有することを特徴とする。【００１２】
更に本発明のスクロール圧縮機では、前記可動スクロール壁体の前記第２可動スクロール壁体部の終点角度は、前記固定スクロール壁体の前記第２固定スクロール壁体部の終点角度よりも、大きいことを特徴とする。【００１３】
更に本発明のスクロール圧縮機の製造方法は、スクロール基板と、前記スクロール基板から渦巻状に立設されたスクロール壁体と、を有するスクロール基材を、金型を用いて成形する成形工程と、前記スクロール基材の表面を研削加工する研削工程と、を具備し、前記成形工程では、前記スクロール壁体を、前記スクロール基板から離間するに従い幅が狭くなるテーパ形状に成形し、前記研削工程では、前記スクロール壁体の側面を前記テーパ形状が維持されるように研削し、前記スクロール壁体の端面を、半径方向中心部における前記スクロール壁体の立設高さが、半径方向外側における前記スクロール壁体の立設高さよりも短くなるように、研削することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のスクロール圧縮機は、圧縮機本体側に固定された固定スクロールと、前記固定スクロールの軸を中心として旋回可能に配置された可動スクロールと、を具備し、前記固定スクロールは、固定スクロール基板と、前記固定スクロール基板から渦巻状に前記可動スクロール側に向かって立設された固定スクロール壁体と、を有し、前記可動スクロールは、可動スクロール基板と、前記可動スクロール基板から渦巻状に前記固定スクロール側に向かって立設された可動スクロール壁体と、を有し、前記固定スクロール壁体は、半径方向中心側から、第１固定スクロール壁体部と、前記第１固定スクロール壁体部よりも立設高さが長い第２固定スクロール壁体部と、を有し、前記可動スクロール壁体は、半径方向中心側から、第１可動スクロール壁体部と、前記第１可動スクロール壁体部よりも立設高さが長い第２可動スクロール壁体部と、を有し、前記第１可動スクロール壁体部の角度範囲は、前記第１固定スクロール壁体部の角度範囲よりも、広いことを特徴とする。従って、立設される高さが短い第１可動スクロール壁体部の角度範囲が広く形成されることで、スクロール圧縮機が運転された際に於いて発熱した際に、この発熱に伴い発生する熱膨張により生じる課題を緩和することができる。具体的には、スクロール圧縮機で流体を圧縮すると、固定スクロールおよび可動スクロールの半径方向中心部は、流体が圧縮されることから、半径方向外周部よりも高温状態となり、熱膨張量が大きくなる。また、可動スクロールは固定スクロールよりも放熱環境が良くないことから、可動スクロールは固定スクロールよりも高温となり、その分熱膨張量も多くなる。そこで本発明では、立設される高さが短い第１可動スクロール壁体部を径方向に長く形成し、第１可動スクロール壁体部の固定スクロール側の端部が、固定スクロール基板の表面と干渉することを抑制している。【００１５】
更に本発明のスクロール圧縮機では、前記固定スクロール壁体は、前記固定スクロール基板から離間するに従い幅が狭くなるテーパ形状であり、前記可動スクロール壁体は、前記可動スクロール基板から離間するに従い幅が狭くなるテーパ形状であることを特徴とする。従って、固定スクロール壁体をテーパ形状にすることで、固定スクロール壁体と固定スクロール基板とが接合する部分に於いて、固定スクロール壁体の厚みを厚く確保でき、固定スクロール壁体と固定スクロール基板との接合部分の機械強度を大きくすることができる。また、固定スクロール壁体および可動スクロール壁体をストレート形状とした場合と比較すると、固定スクロールおよび可動スクロールを軽量化でき、更に、スクロールにより圧縮できる流体の体積を大きくすることができる。【００１６】
更に本発明のスクロール圧縮機では、前記固定スクロール壁体は、前記第１固定スクロール壁体部および前記第２固定スクロール壁体部よりも半径方向外側に、前記第２固定スクロール壁体部よりも立設高さが長い第３固定スクロール壁体部を更に有し、前記可動スクロール壁体は、前記第１可動スクロール壁体部および前記第２可動スクロール壁体部よりも半径方向外側に、前記第２可動スクロール壁体部よりも立設高さが長い第３可動スクロール壁体部を更に有することを特徴とする。従って、固定スクロールおよび可動スクロールは、運転時に於いては、半径方向外側の方が半径方向内側よりも低温となる。よって、固定スクロール壁体および固定スクロール壁体の半径方向外側部分に、立設高さが長い第３固定スクロール壁体部および第３可動スクロール壁体部を形成することで、固定スクロールと可動スクロールとの間隙を少なくし、両者の間から流体が漏れることを抑制し、流体の圧縮効率を向上することができる。【００１７】
更に本発明のスクロール圧縮機では、前記可動スクロール壁体の前記第２可動スクロール壁体部の終点角度は、前記固定スクロール壁体の前記第２固定スクロール壁体部の終点角度よりも、大きいことを特徴とする。従って、放熱環境が良くない可動スクロールの第２可動スクロール壁体部を、半径方向外側に配置することで、使用状況下にて高温になった第２可動スクロール壁体部の端部が、固定スクロールの固定スクロール基板と干渉することを抑制することができる。【００１８】
更に本発明のスクロール圧縮機の製造方法は、スクロール基板と、前記スクロール基板から渦巻状に立設されたスクロール壁体と、を有するスクロール基材を、金型を用いて成形する成形工程と、前記スクロール基材の表面を研削加工する研削工程と、を具備し、前記成形工程では、前記スクロール壁体を、前記スクロール基板から離間するに従い幅が狭くなるテーパ形状に成形し、前記研削工程では、前記スクロール壁体の側面を前記テーパ形状が維持されるように研削し、前記スクロール壁体の端面を、半径方向中心部における前記スクロール壁体の立設高さが、半径方向外側における前記スクロール壁体の立設高さよりも短くなるように、研削することを特徴とする。従って、成形工程にてスクロール壁体をテーパ形状とし、研削工程でスクロール壁体の側面をテーパ形状が維持されるように研削することで、スクロール壁体の削りしろを少なくしつつ、スクロール壁体をテーパ形状とすることができる。また、スクロール壁体の端面を、半径方向中心部における前記スクロール壁体の立設高さが、半径方向外側部分におけるスクロール壁体の立設高さよりも短くなるように、研削することで、スクロールの熱環境に応じて、スクロール壁体の立設高さを調節することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係るスクロール圧縮機を示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係るスクロール圧縮機を構成する固定スクロールを示す図であり、（Ａ）は斜視図であり、（Ｂ）は上面図であり、（Ｃ）は断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係るスクロール圧縮機を構成する可動スクロールを示す図であり、（Ａ）は斜視図であり、（Ｂ）は上面図であり、（Ｃ）は断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係るスクロール圧縮機を示す図であり、（Ａ）は固定スクロールを示す上面図であり、（Ｂ）は固定スクロールの固定スクロール壁体の立設高さを示すグラフであり、（Ｃ）は可動スクロールを示す上面図であり、（Ｄ）は可動スクロールの可動スクロール壁体の立設高さを示すグラフである。
【図５】本発明の実施形態に係るスクロール圧縮機の製造方法を示す図であり、（Ａ）および（Ｂ）は可動スクロールを研削する工程を示す断面図であり、（Ｃ）は可動スクロールの端面を研削する工程を示す展開図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図を参照して本形態のスクロール圧縮機１０およびその製造方法を説明する。以下の説明では、同一の部位には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００２１】
図１を参照して、本実施の形態に係るスクロール圧縮機１０の構成を説明する。スクロール圧縮機１０は、スクロール本体１１（圧縮機本体）と、スクロール本体１１に固定された固定スクロール２０と、固定スクロール２０に対して旋回可能に組み合わされた可動スクロール３０と、を主要に具備している。
【００２２】
スクロール圧縮機１０の機能は、可動スクロール３０を固定スクロール２０に対して旋回させることで、スクロール本体１１の半径方向外側に配置された吸入口１４から導入された流体を圧縮し、圧縮された流体をスクロール本体１１の半径方向中央部分から外部に供給することである。スクロール圧縮機１０は、例えば、乗用車等の車両に搭載されて冷暖房を行う空気調和機に組み込まれ、イソブタン等の冷媒を圧縮する。
【００２３】
本実施形態に係るスクロール圧縮機１０では、後述するように、チップシールを不要にすることでその構成を簡略化することができる。更に、スクロール圧縮機１０では、各スクロールのスクロール壁の形状を最適化することで、各スクロールを軽量化すると共に、スクロール圧縮機１０を運転する際にスクロール同士が干渉することを抑止することができる。
【００２４】
スクロール圧縮機１０の構成を詳述すると、固定スクロール２０と可動スクロール３０とは、互いにスクロール壁体どうしをかみ合わせる状態を維持するように、紙面上横方向に一定の拘束力が加えられている。また、可動スクロール３０とシャフト１２との間には、可動スクロール３０を旋回させるための駆動力をシャフト１２から可動スクロール３０に伝達すると共に、可動スクロール３０の自転を防止する自転防止機構１３が配置されている。自転防止機構１３は、例えば、オルダムリングおよび軸受部材等から構成される。
【００２５】
ここでは、車両の空気調和機にスクロール圧縮機１０が備えられる場合を示しており、シャフト１２の左端側には電磁クラッチ５０が備えられている。電磁クラッチ５０は、車両に搭載されたエンジン等の回転力供給源とシャフト１２との間に配置され、電磁クラッチ５０に制御電流が供給されている間はエンジンの回転力をシャフト１２に伝達させ、電磁クラッチ５０に制御電流が供給されていない間はエンジンの回転力はシャフト１２に伝達させない。
【００２６】
スクロール圧縮機１０では、電動機（モータ）やエンジンによる回転運動により、クランクシャフトであるシャフト１２を回転させることで、シャフト１２の偏心部に回転可能に接続された可動スクロール３０を旋回させる。これにより、固定スクロール２０と可動スクロール３０との間隙に進入した流体を、圧縮しながら中央部に向かって移動させ、固定スクロール２０の中央部に形成された後述する吐出孔２８から、圧縮後の流体を外部に供給する。
【００２７】
図２を参照して、本形態のスクロール圧縮機１０に組み込まれる固定スクロール２０の構成を説明する。図２（Ａ）は固定スクロール２０を全体的に示す斜視図であり、図２（Ｂ）は図２（Ａ）の状態の固定スクロール２０を上方から見た上面図であり、図２（Ｃ）は固定スクロール２０の断面図である。ここで、図２（Ａ）の上方、図２（Ｂ）は紙面を手前に貫く方向、および、図２（Ｃ）の左方が、ここでは図示しない可動スクロール３０に接近する方向である。
【００２８】
図２（Ａ）を参照して、固定スクロール２０は、固定スクロール基板２１と、固定スクロール基板２１の上面から渦巻状に上方に向かって立設された固定スクロール壁体２２と、を有している。固定スクロール２０は、一体成形されたアルミニウム等の金属材料から成り、後述するように、射出成形した金属体を研削加工することで製造される。固定スクロール２０は、全体としては、扁平な略円筒形状を呈している。固定スクロール２０の周辺部には、固定スクロール２０を上下方向に貫通する孔部２６が４つ形成されている。孔部２６に挿入されるボルトなどの締結手段を介して、図１に示したように、固定スクロール２０はスクロール圧縮機１０のスクロール本体１１に固定される。ここでは、後述する可動スクロール３０が旋回する際の中心となる軸２７を点線で示している。
【００２９】
図２（Ｂ）を参照して、固定スクロール壁体２２は、この視点では、半径方向中心から半径方向外側に向かって、反時計回りに渦巻形状を形成している。また、固定スクロール基板２１の中心部付近を円形に貫通する吐出孔２８が形成されている。吐出孔２８からは、上記したように、可動スクロール３０が旋回することで圧縮された流体が、固定スクロール２０と可動スクロール３０との間隙から外部に吐出される。
【００３０】
図２（Ｃ）を参照して、固定スクロール基板２１は、略円板状を呈する板状の部材であり、紙面上に於ける固定スクロール基板２１の左側主面から、固定スクロール壁体２２が左方に向かって突出している。固定スクロール壁体２２の両側面は、固定スクロール基板２１から離れる方向に幅が狭くなるテーパ形状を呈している。固定スクロール壁体２２の半径方向内側側面が、厚み方向内側に向かって垂直方向から傾斜する傾斜角は、例えば、１．５度程度である。同様に、固定スクロール壁体２２の半径方向外側側面が、厚み方向内側に向かって垂直方向から傾斜する傾斜角も、例えば、１．５度程度である。固定スクロール壁体２２をテーパ形状とすることで、固定スクロール壁体２２の厚みを薄くしつつ、固定スクロール壁体２２と固定スクロール基板２１との接合部分を大きくし、両者の接合強度を大きくすることができる。また、固定スクロール壁体２２をテーパ形状とすることで、固定スクロール壁体２２をストレート形状とした場合と比較して、より多くの流体を圧縮することができる。
【００３１】
後述するように、本実施形態では、運転時に於いてスクロール圧縮機１０の中央部分が外周部分よりも高温となる性質に鑑み、固定スクロール壁体２２の立設高さを、中央部分を外周部分よりも低くしている。かかる事項は図４を参照して後述する。ここで、固定スクロール壁体２２の立設高さは、固定スクロール壁体２２の歯先の位置と称されることもある。
【００３２】
また、固定スクロール基板２１の紙面上左側主面は、半径方向内側部分でも、半径方向外側部分でも高さが変わらない平坦面とされている。換言すると、固定スクロール壁体２２が固定スクロール基板２１に連続する連続部の高さは、半径方向内側部分でも、半径方向外側部分でも、同一とされている。ここで、固定スクロール壁体２２が固定スクロール基板２１に連続する連続部の高さは、固定スクロール壁体２２の歯底の位置と称されることもある。
【００３３】
図３を参照して、可動スクロール３０の構成を説明する。図３（Ａ）は可動スクロール３０を全体的に示す斜視図であり、図３（Ｂ）は図３（Ａ）の状態の可動スクロール３０を上方から見た上面図であり、図３（Ｃ）は可動スクロール３０の断面図である。ここで、図３（Ａ）の上方、図３（Ｂ）は紙面を手前に貫く方向、および、図３（Ｃ）の左方が、図示しない固定スクロール２０に接近する方向である。
【００３４】
図３（Ａ）を参照して、可動スクロール３０は、可動スクロール基板３１と、可動スクロール基板３１の上面から渦巻状に上方に向かって立設された可動スクロール壁体３２と、を有している。可動スクロール３０は、固定スクロール２０と同様に、一体成形されたアルミニウム等の金属材料から成り、後述するように、射出成形した金属体を研削加工することで製造される。可動スクロール３０は、全体としては、扁平な略円筒形状を呈している。
【００３５】
図３（Ｂ）を参照して、可動スクロール壁体３２は、この視点では、半径方向中心から半径方向外側に向かって、反時計回りに渦巻形状を形成している。図２に示した固定スクロール２０に、この図に示す可動スクロール３０を組み合わせると、固定スクロール２０の固定スクロール壁体２２と、可動スクロール３０の可動スクロール壁体３２との間に、スクロール圧縮機１０に導入された流体を圧縮するための空間が形成される。
【００３６】
図３（Ｃ）を参照して、可動スクロール基板３１は、固定スクロール基板２１と同様に、略円板状を呈する板状の部材であり、紙面上に於ける可動スクロール基板３１の左側主面から、可動スクロール壁体３２が左方に向かって突出している。可動スクロール壁体３２の両側面は、固定スクロール壁体２２と同様に、可動スクロール基板３１から離れる方向に幅が狭くなるテーパ形状を呈している。可動スクロール壁体３２の半径方向内側側面が、厚み方向内側に向かって垂直方向から傾斜する傾斜角は、例えば、１．５度程度である。同様に、可動スクロール壁体３２の半径方向外側側面が、厚み方向内側に向かって垂直方向から傾斜する傾斜角も、例えば、１．５度程度である。
【００３７】
上記した固定スクロール壁体２２と同様に、可動スクロール壁体３２の立設高さは、中央部分が外周部分よりも低くされている。かかる事項は図４を参照して後述する。本実施形態では、固定スクロール壁体２２の立設高さと、可動スクロール壁体３２の立設高さとを、放熱条件に応じて異ならせているが、かかる事項も図４を参照して後述する。
【００３８】
また、固定スクロール壁体２２と同様に、可動スクロール基板３１の紙面上左側主面は、半径方向内側部分でも、半径方向外側部分でも高さが変わらない平坦面とされている。
【００３９】
図４を参照して、固定スクロール２０の固定スクロール壁体２２の立設高さ、および、可動スクロール３０の可動スクロール壁体３２の立設高さを説明する。図４（Ａ）は固定スクロール２０を示す上面図であり、図４（Ｂ）は固定スクロール２０の固定スクロール壁体２２の立設高さを示すグラフであり、図４（Ｃ）は可動スクロール３０を示す上面図であり、図４（Ｄ）は可動スクロール３０の可動スクロール壁体３２の立設高さを示すグラフである。
【００４０】
ここで、図４（Ｂ）および図４（Ｄ）のグラフにおいて、横軸は各スクロール壁体の半径方向内側端部を０度とした場合の回転角度を示しており、縦軸は各スクロール壁体の立設高さを示している。ここで、立設高さとは、スクロール壁体とスクロール基板との接続部から、スクロール壁体の端面までの長さのことである。また、ここでは、運転状況下でない常温下に於ける固定スクロール２０および可動スクロール３０の寸法等を示している。
【００４１】
図４（Ａ）および図４（Ｂ）を参照して、固定スクロール壁体２２の高さを説明する。図４（Ａ）に示すように、固定スクロール壁体２２は、固定スクロール２０の半径方向中心付近から半径方向外周部に向かって、渦巻状に形成されている。また、固定スクロール壁体２２の立設高さは、半径方向中心部の方が半径方向外周部よりも低くなるように形成されている。
【００４２】
固定スクロール壁体２２の立設高さは、スクロール圧縮機１０の運転時に於ける熱分布を考慮して決定されている。具体的には、流体が高圧に圧縮される固定スクロール２０の半径方向中心部が半径方向外周部よりも高温となる。よって、仮に、固定スクロール壁体２２の立設高さを均一とした場合は、熱膨張量が不均一と成り、固定スクロール壁体２２の半径方向中央部に於ける立設高さが半径方向外側よりも高くなる。従って、半径方向中央部に於ける固定スクロール壁体２２が、図３（Ｃ）に示す、可動スクロール３０の可動スクロール基板３１と干渉してしまい、焼き付き等の問題が生じてしまう恐れがある。
【００４３】
係る問題に鑑みて本形態では、半径方向中心部における固定スクロール壁体２２の立設高さを、半径方向外側よりも低くしている。具体的には、固定スクロール壁体２２は、半径方向内側から、第１固定スクロール壁体部２３と、第２固定スクロール壁体部２４と、第３固定スクロール壁体部２５と、を有している。そして、この順番で立設高さが低く形成されている。第１固定スクロール壁体部２３と第３固定スクロール壁体部２５との立設高さの差Ｈ１０は、例えば、５５μｍである。第２固定スクロール壁体部２４と第３固定スクロール壁体部２５との立設高さの差Ｈ１１は、例えば、３５μｍである。
【００４４】
ここで、第１固定スクロール壁体部２３の角度範囲は０度以上θ１０未満（例えば２５５度）であり、第２固定スクロール壁体部２４の角度範囲はθ１０（例えば２５５度）以上θ１１（例えば４５５度）未満であり、４５５度以上の角度範囲の部分は第３固定スクロール壁体部２５とされている。
【００４５】
ここで、図２に示した固定スクロール２０と、図３に示した可動スクロール３０とは、図１に示したように互いに組みあわされるが、本形態では両者の間にチップシールを有さないので、両者の間隙は微少に形成される。具体的には、図２に示された固定スクロール２０の固定スクロール壁体２２の上端部と、図３に示した可動スクロール３０の可動スクロール基板３１の上面との間隙は、固定スクロール２０と可動スクロール３０との間で圧縮される流体が顕著に漏出しない程度とされる。また、図２に示された固定スクロール２０の固定スクロール基板２１の上面部と、図３に示した可動スクロール３０の可動スクロール壁体３２の上端部との間隙は、固定スクロール２０と可動スクロール３０との間で圧縮される流体が顕著に漏出しない程度とされる。
【００４６】
図４（Ｄ）を参照して、半径方向中心部における可動スクロール壁体３２の立設高さは、半径方向外側よりも低くされている。具体的には、可動スクロール壁体３２は、半径方向内側から、第１可動スクロール壁体部３３と、第２可動スクロール壁体部３４と、第３可動スクロール壁体部３５と、を有している。そして、この順番で立設高さが低く形成されている。第１可動スクロール壁体部３３と第３可動スクロール壁体部３５との立設高さの差Ｈ２０は、例えば、５５μｍである。第２可動スクロール壁体部３４と第３可動スクロール壁体部３５との立設高さの差Ｈ２１は、例えば、３５μｍである。
【００４７】
ここで、第１可動スクロール壁体部３３の角度範囲は０度以上θ２０未満（例えば３１５度）であり、第２可動スクロール壁体部３４の角度範囲はθ２０（例えば３１５度）以上θ２１（例えば４７５度）未満であり、４７５度以上の角度範囲の部分は第３可動スクロール壁体部３５とされている。
【００４８】
ここで、固定スクロール壁体２２の、第１固定スクロール壁体部２３、第２固定スクロール壁体部２４および第３固定スクロール壁体部２５と、可動スクロール壁体３２の第１可動スクロール壁体部３３、第２可動スクロール壁体部３４および第３可動スクロール壁体部３５とでは、それぞれ、立設高さが同一または略同一である。
【００４９】
本実施形態では、上記したように、固定スクロール壁体２２および可動スクロール壁体３２の両方において、半径方向中心部分が半径方向外部よりも、立設高さが低く形成されている。このようにすることで、スクロール圧縮機１０の運転状況下に於いて、固定スクロール２０の両方の中心部付近が周辺部よりも高温となり、熱膨張により固定スクロール壁体２２の中心部分の立設高さが周辺部よりも高くなっても、固定スクロール壁体２２の中心部分の立設高さは比較的低く形成されているので、固定スクロール壁体２２の端面が可動スクロール３０の可動スクロール基板３１に干渉することを抑止できる。同様に、可動スクロール壁体３２の中心部分の立設高さが低く形成されていることで、可動スクロール基板３１の端面が、固定スクロール２０の固定スクロール基板２１に干渉することが抑止されている。
【００５０】
更に本形態では、可動スクロール壁体３２のうち最も内側に形成されて最も立設高さが低い第１可動スクロール壁体部３３の角度範囲を、固定スクロール壁体２２のうち最も内側に形成されて最も立設高さが低い第１固定スクロール壁体部２３の角度範囲よりも、大きく形成している。このようにすることで、固定スクロール２０と可動スクロール３０の放熱性に起因したスクロールどうしの干渉を抑止することができる。
【００５１】
具体的には、図１の断面図を参照すると、固定スクロール２０は体積が大きく外部との接触面積が大きい一方、可動スクロール３０は体積が小さく外部との接触面積が小さい。よって、放熱特性の観点から、可動スクロール３０は固定スクロール２０に劣るので、スクロール圧縮機１０の運転状況下では、可動スクロール３０は固定スクロール２０よりも高温となる。特に、半径方向中心部付近では、可動スクロール３０は固定スクロール２０よりも高温となる。更に、可動スクロール３０の高温を呈する領域は、固定スクロール２０の高温を呈する領域よりも広い。このことから、仮に、固定スクロール壁体２２と可動スクロール壁体３２とで、半径方向中心部に於ける立設高さを同一とした場合、可動スクロール壁体３２の熱膨張量が大きくなり、可動スクロール壁体３２の半径方向中心部が固定スクロール基板２１に干渉してしまう恐れがある。
【００５２】
この対策として、本実施形態では、立設高さが低い第１可動スクロール壁体部３３の角度範囲を、第１固定スクロール壁体部２３の角度範囲よりも広くしている。換言すると、展開された第１可動スクロール壁体部３３の長さを、第１固定スクロール壁体部２３よりも長くしている。このようにすることで、スクロール圧縮機１０の運転中に於いて、可動スクロール３０が固定スクロール２０よりも広い領域で高温となっても、可動スクロール壁体３２が固定スクロール基板２１に干渉することが抑止されている。
【００５３】
更に、可動スクロール３０の第２可動スクロール壁体部３４の終点角度θ２１は４７５度である一方、固定スクロール２０の第２固定スクロール壁体部２４の終点角度θ１１は４４５度である。即ち、第２可動スクロール壁体部３４の終点角度θ２１は、第２固定スクロール壁体部２４の終点角度θ１１よりも大きい。このようにすることで、立設高さが低く形成される部分の可動スクロール壁体３２の範囲が、立設高さが低く形成される部分の固定スクロール壁体２２の範囲よりも広くなり、上記した、可動スクロール壁体３２と固定スクロール基板２１との干渉を抑止する効果を更に顕著とすることができる。
【００５４】
更に本形態では、固定スクロール壁体２２の最外周部に立設高さが長い第３固定スクロール壁体部２５を形成し、可動スクロール壁体３２の最外周部に立設高さが長い第３可動スクロール壁体部３５を形成している。このようにすることで、最外周部に於いて両スクロールの間隙を小さくでき、圧縮するべき流体の外部への漏出を抑止することができる。
【００５５】
次に、図５を参照して、上記した構成を有するスクロール圧縮機１０の製造方法を説明する。図５（Ａ）および図５（Ｂ）は可動スクロール壁体３２の側面を研削する工程を示す断面図であり、図５（Ｃ）は可動スクロール壁体３２の端面を研削する工程を示す展開図である。
【００５６】
図５（Ａ）を参照して、先ず、可動スクロール３０となるスクロール基材を、金型を用いて成形する。この成形方法としては鋳造または鍛造を採用することができる。また、本工程では、成形工程にてキャビティ内に充填された空気と酸素とを置換するＰＦ法（Ｐｏｒｅ Ｆｒｅｅ Ｄｉｅ Ｃａｓｔｉｎｇ）を採用することができる。ＰＦ法を採用することで、成形体である可動スクロール３０に含まれる気泡を減少させ、製造される可動スクロール３０の機械強度を向上することができる。また、本工程では、可動スクロール壁体３２の側面がテーパ形状と成るように成型を行っている。このようにすることで、後の工程で研削するべき部分を減少することができる。
【００５７】
図５（Ｂ）を参照して、旋盤等の検索用機械を用いて、可動スクロール３０の可動スクロール壁体３２の側面を研削加工し、可動スクロール壁体３２の側面の位置および角度を所定のものとする。また、本工程では、可動スクロール３０の可動スクロール基板３１の上面も、所定の位置および平坦度となるように研削加工する。この図では、加工前の形状を点線で示している。
【００５８】
図５（Ｃ）を参照して、可動スクロール壁体３２の端面（ここでは上面）を研削加工することで、可動スクロール壁体３２の上方端部に段差を形成する。具体的には、可動スクロール壁体３２の、角度範囲の０度からθ２０（例えば３１５度）未満までの研削厚みＨ２０は５５μｍであり、角度範囲がθ２０（例えば３１５度）以上θ２１（例えば４７５度）未満の範囲の研削厚みＨ２１は３５μｍである。一方、可動スクロール壁体３２の、角度範囲がθ２１（例えば４７５度）以上の部分では研削量がゼロである。このように、可動スクロール壁体３２の端面を研削加工することで、可動スクロール壁体３２の半径方向中央部付近の立設高さを、半径後方外側部分よりも容易に低くすることができ、上記した運転時の干渉を抑止することができる。
【００５９】
ここで、固定スクロール２０の製造方法も上記した可動スクロール３０と同様であり、金型を用いた成型と研削加工を経て、図２に構成を示す固定スクロール２０が製造される。
【００６０】
上記の工程にて固定スクロール２０および可動スクロール３０が製造されたら、図１に示すように、固定スクロール２０、可動スクロール３０をスクロール本体１１に組み込み、更に、スクロール本体１１に自転防止機構１３、シャフト１２、電磁クラッチ５０を組み込むことで、スクロール圧縮機１０が製造される。
【００６１】
以上、本発明の実施形態を示したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００６２】
１０    スクロール圧縮機
１１    スクロール本体
１２    シャフト
１３    自転防止機構
１４    吸入口
２０    固定スクロール
２１    固定スクロール基板
２２    固定スクロール壁体
２３    第１固定スクロール壁体部
２４    第２固定スクロール壁体部
２５    第３固定スクロール壁体部
２６    孔部
２７    軸
２８    吐出孔
３０    可動スクロール
３１    可動スクロール基板
３２    可動スクロール壁体
３３    第１可動スクロール壁体部
３４    第２可動スクロール壁体部
３５    第３可動スクロール壁体部
５０    電磁クラッチ
【図１】
2018193497.tif 000003
【図２】
2018193497.tif 000004
【図３】
2018193497.tif 000005
【図４】
2018193497.tif 000006
【図５】
2018193497.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成29年7月4日(2017.7.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機本体側に固定された固定スクロールと、前記固定スクロールと同種の材料から成り前記固定スクロールの軸を中心として旋回可能に配置された可動スクロールと、を具備し、前記固定スクロールは、固定スクロール基板と、前記固定スクロール基板から渦巻状に前記可動スクロール側に向かって立設された固定スクロール壁体と、を有し、前記可動スクロールは、可動スクロール基板と、前記可動スクロール基板から渦巻状に前記固定スクロール側に向かって立設された可動スクロール壁体と、を有し、前記固定スクロール壁体は、半径方向中心側から、第１固定スクロール壁体部と、前記第１固定スクロール壁体部よりも立設高さが長い第２固定スクロール壁体部と、を有し、前記可動スクロール壁体は、半径方向中心側から、第１可動スクロール壁体部と、前記第１可動スクロール壁体部よりも立設高さが長い第２可動スクロール壁体部と、を有し、前記第１可動スクロール壁体部の角度範囲は、前記第１固定スクロール壁体部の角度範囲よりも、広いことを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項２】
前記固定スクロール壁体は、前記固定スクロール基板から離間するに従い幅が狭くなるテーパ形状であり、前記可動スクロール壁体は、前記可動スクロール基板から離間するに従い幅が狭くなるテーパ形状であることを特徴とする請求項１に記載のスクロール圧縮機。
【請求項３】
前記固定スクロール壁体は、前記第１固定スクロール壁体部および前記第２固定スクロール壁体部よりも半径方向外側に、前記第２固定スクロール壁体部よりも立設高さが長い第３固定スクロール壁体部を更に有し、前記可動スクロール壁体は、前記第１可動スクロール壁体部および前記第２可動スクロール壁体部よりも半径方向外側に、前記第２可動スクロール壁体部よりも立設高さが長い第３可動スクロール壁体部を更に有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスクロール圧縮機。
【請求項４】
前記可動スクロール壁体の前記第２可動スクロール壁体部の終点角度は、前記固定スクロール壁体の前記第２固定スクロール壁体部の終点角度よりも、大きいことを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載のスクロール圧縮機。
【請求項５】
スクロール基板と、前記スクロール基板から渦巻状に立設されたスクロール壁体と、を有するスクロール基材を、金型を用いて成形する成形工程と、前記スクロール基材の表面を研削加工する研削工程と、を具備し、前記成形工程では、前記スクロール壁体を、前記スクロール基板から離間するに従い幅が狭くなるテーパ形状に成形し、前記研削工程では、前記スクロール壁体の側面を前記テーパ形状が維持されるように研削し、前記スクロール壁体の端面を、半径方向中心部における前記スクロール壁体の立設高さが、半径方向外側における前記スクロール壁体の立設高さよりも短くなるように、研削することを特徴とするスクロール圧縮機の製造方法。
【国際調査報告】
2018193497.tif 000008
2018193497.tif 000009
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