(57)【要約】【課題】固定側及び可動側ボトムプレートの強度及び加工性の向上を図りつつ圧縮機の圧縮効率が向上できるスクロール圧縮機を提供する。【解決手段】少なくとも固定及び可動スクロール(16,18)のいずれか一方の端壁(16a,18a)が、圧縮室(71)に露出され、且つ同一の端壁に当接される当接面(68c,70c)から該当接面に所定の板厚を存して連なる摺接面(68b,70b)までの範囲内に位置づけられる露出面(16b,18b)を有する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吐出孔を有する端壁、及び該端壁に一体成形される固定渦巻体を有する固定スクロールと、
前記端壁に対峙する端壁、及び該端壁に一体成形され、前記固定渦巻体と協働して形成された圧縮室からの作動流体を前記吐出孔から吐出させる可動渦巻体を有する可動スクロールと、
前記可動渦巻体に摺接される摺接面、及び該摺接面から所定の板厚を存して前記固定スクロールの端壁に当接される当接面を有する渦巻状の固定側ボトムプレートと、
前記固定渦巻体に摺接される摺接面、及び該摺接面から所定の板厚を存して前記可動スクロールの端壁に当接される当接面を有する渦巻状の可動側ボトムプレートとを具備し、
少なくとも前記固定及び可動スクロールのいずれか一方の前記端壁が、前記圧縮室に露出され、且つ同一の前記端壁に当接される前記当接面から該当接面に所定の板厚を存して連なる前記摺接面までの範囲内に位置づけられる露出面を有することを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項２】
前記露出面は、前記摺接面と面一に位置づけられることを特徴とする請求項１記載のスクロール圧縮機。
【請求項３】
前記固定側及び可動側ボトムプレートが同一形状をなしていることを特徴とする請求項１又は２記載のスクロール圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の空調に使用される冷凍回路に好適したスクロール圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のスクロール圧縮機は、固定スクロールの端壁に一体成形された固定渦巻体、及び可動スクロールの端壁に一体成形された可動渦巻体が協働することで圧縮室が形成され、この圧縮室に作動流体としての冷媒を吸入し、そして、吸入された冷媒を圧縮した後、圧縮された冷媒が固定スクロールの吐出孔から吐出する。
この圧縮室の気密性を確保するため、固定及び可動スクロールには相手側の渦巻体がチップシールを介して摺接する渦巻状の固定側及び可動側ボトムプレートが配されている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−９１５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この特許文献１に開示されたスクロール圧縮機では、固定スクロールの吐出孔周辺に固定側ボトムプレートが存在せず、固定スクロールの端壁が圧縮室へ露出されて露出面を形成している。このため、吐出孔周辺では、この露出面と固定側ボトムプレートにおける可動渦巻体の摺接面とは固定側ボトムプレートの板厚分だけ段差を有しており、この段差と露出面の面積とで構成される空間の体積がデッドボリュームとなって、圧縮機の圧縮効率が低下するとの問題がある。
【０００４】
そこで、固定側ボトムプレートの中央端部の先端を鋭利な形状にして固定渦巻体の中央端部を巻き込むように形成し、このデッドボリュームを小さくすることが考えられる。しかし、先端が鋭利な形状となるため、固定側ボトムプレートの加工が困難な上、この先端に割れを生じやすくなり、固定側ボトムプレートの信頼性が低下してしまう。
一方、特許文献１の可動スクロールの端壁では、可動渦巻体の中央端部全体を巻き込むようにして可動側ボトムプレートで覆われており、上述のようなデッドボリュームはほとんど存在しない。しかし、可動側ボトムプレートの中央端部は可動渦巻体の中央端部の鋭利な先端を巻き込むように形成されているため、可動側ボトムプレートの中央端部が可動渦巻体の中央端部の先端と当接して曲率半径の大きな凹状となってしまう。このため、可動側ボトムプレートを製作する際の金型、いわゆるプレス型の構造が鋭利な形状とならざるを得ず、このプレス型の強度が低下して耐久性が低くなるとの問題がある。
【０００５】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、固定側及び可動側ボトムプレートの強度及び加工性の向上を図りつつ圧縮機の圧縮効率が向上できるスクロール圧縮機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するべく、請求項１記載のスクロール圧縮機は、吐出孔を有する端壁、及び該端壁に一体成形される固定渦巻体を有する固定スクロールと、端壁に対峙する端壁、及び該端壁に一体成形され、固定渦巻体と協働して形成された圧縮室からの作動流体を吐出孔から吐出させる可動渦巻体を有する可動スクロールと、可動渦巻体に摺接される摺接面、及び該摺接面から所定の板厚を存して固定スクロールの端壁に当接される当接面を有する渦巻状の固定側ボトムプレートと、固定渦巻体に摺接される摺接面、及び該摺接面から所定の板厚を存して可動スクロールの端壁に当接される当接面を有する渦巻状の可動側ボトムプレートとを具備し、少なくとも固定及び可動スクロールのいずれか一方の端壁が、圧縮室に露出され、且つ同一の端壁に当接される当接面から該当接面に所定の板厚を存して連なる摺接面までの範囲内に位置づけられる露出面を有することを特徴としている。
【０００７】
また、請求項２記載の発明では、露出面は、摺接面と面一に位置づけられることを特徴としている。
更に、請求項３記載の発明では、固定側及び可動側ボトムプレートが同一形状をなしていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
従って、請求項１記載の本発明のスクロール圧縮機によれば、固定スクロールの端壁が露出面を有する場合には、この露出面と固定側ボトムプレートにおける可動渦巻体の摺接面との段差が低減され、この段差から生じるデッドボリュームが低減される。よって、デットボリュームを低減するために、固定渦巻体を巻き込むように固定側ボトムプレートが形成されることはない。これにより、固定側ボトムプレートの強度を確保しながら圧縮機の圧縮効率が向上される。
【０００９】
一方、可動スクロールの端壁が露出面を有する場合には、この露出面の面積だけ可動渦巻体と可動側ボトムプレートとはクリアランスを有する。よって、可動側ボトムプレートは可動渦巻体を巻き込むようには形成されない。これにより、プレス型が鋭利な形状となるのが防止され、可動側ボトムプレートのプレス型の寿命が向上する。
また、請求項２記載の発明によれば、固定スクロールの端壁の露出面と固定側ボトムプレートの摺接面との段差、及び可動スクロールの端壁の露出面と可動側ボトムプレートの摺接面との段差が解消され、これら段差から生じるデッドボリュームがゼロとなるため、圧縮機の圧縮効率が大幅に向上する。
【００１０】
更にまた、請求項３記載の発明によれば、固定側及び可動側ボトムプレートを共通化できるため、部品の共通化によるコストの低減および生産性向上が図られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１はスクロール圧縮機を示し、このスクロール圧縮機は車両を空調するための冷凍回路に組み込まれ、冷凍回路を循環する冷媒の圧縮に使用される。
スクロール圧縮機はリアケーシング１０及びフロントケーシング１２を備え、リアケーシング１０内にスクロールユニット１４が収容されている。スクロールユニット１４は、リアケーシング１０に固定された固定スクロール１６と、この固定スクロール１６に対して組付けられた可動スクロール１８とから構成される。
【００１２】
リアケーシング１０内にはその端壁とスクロールユニット１４の固定スクロール１６との間に吐出室２０が形成される。固定スクロール１６の端壁１６ａに吐出孔２４が穿設され、この吐出孔２４にリードバルブタイプの吐出弁２５を介して吐出室２０が接続可能である一方、リアケーシング１０に形成した吐出ポート（図示しない）を介して冷凍回路の冷媒循環経路に接続されている。
【００１３】
なお、リアケーシング１０には冷媒の吸入ポート（図示しない）もまた形成されており、この吸入ポートは冷媒循環経路からリアケーシング１０内に冷媒を導入し、導入された冷媒はスクロールユニット１４内に吸入される。
一方、フロントケーシング１２内には駆動軸２６が配置され、この駆動軸２６は大径端部２８及び小径軸部３０を有する。大径端部２８はニードル軸受３２を介してフロントケーシング１２に回転自在に支持され、小径軸部３０はボール軸受３４を介してフロントケーシング１２に回転自在に支持されている。更に、小径軸部３０とフロントケーシング１２との間にはリップシール３６が配置され、このリップシール３６はフロントケーシング１２内を気密に区画している。
【００１４】
駆動軸２６の小径軸部３０はフロントケーシング１２から突出し、この突出端が電磁クラッチを内蔵した駆動プーリ３８に連結され、この駆動プーリ３８は軸受４０を介してフロントケーシング１２に回転自在に支持されている。駆動プーリ３８はベルトを介して車両のエンジン側の出力プーリに接続され、エンジンからの動力を受けて回転される。従って、エンジンの駆動中、駆動プーリ３８内の電磁クラッチがオン作動されていれば、駆動軸２６は駆動プーリ３８とともに回転される。
【００１５】
一方、駆動軸２６の大径端部２８からは可動スクロール１８に向けてクランクピン４２が突出され、このクランクピン４２は偏心ブッシュ４４及びニードル軸受４６を介して可動スクロール１８のボス４８を支持している。従って、駆動軸２６が回転されると、クランクピン４２及び偏心ブッシュ４４を介して可動スクロール１８が旋回運動する。
より詳しくは、固定スクロール１６は、端壁１６ａとその端壁１６ａに一体成形される固定渦巻体６０とから構成され、可動スクロール１８は、端壁１６ａと対峙する端壁１８ａとその端壁１８ａに一体成形される可動渦巻体６２とから構成される。これら固定及び可動渦巻体６０、６２の内外面は、その中央端部を除きインボリュート曲面から形成され、固定及び可動渦巻体６０、６２の渦巻状のラップ先端には固定及び可動チップシール６４、６６がそれぞれ配されている。
【００１６】
一方、固定及び可動渦巻体６０、６２のターン間に形成される各渦巻スペースには、耐摩耗性材料からなり、所定の板厚を有する渦巻状の固定側及び可動側ボトムプレート６８、７０がそれぞれ配されている。これら固定側及び可動側ボトムプレート６８、７０に相手側の渦巻体のチップシールである可動及び固定チップシール６６、６４をそれぞれ相対的に摺接させながら、固定渦巻体６０に対して可動渦巻体６２が協働することにより気密性の高い圧縮室７１が形成される。そして、この圧縮室７１で圧縮された冷媒は固定渦巻体６０の中央端部６０ａ近傍の吐出孔２４から吐出される。このように、固定スクロール１６に対して可動スクロール１８が旋回運動されることにより、スクロールユニット１４は、冷媒の吸入から圧縮を経て、固定スクロール１６の吐出孔２４からの冷媒の吐出までの一連のプロセスを連続して実行する。
【００１７】
なお、図１中、参照符号５０は可動スクロール１８に対するカウンタウエイトを示し、このカウンタウエイト５０は偏心ブッシュ４４に取付けられている。
更に、フロントケーシング１２と可動スクロール１８の端壁１８ａとの間には自転阻止カップリングが配置されている。この実施例の場合、自転阻止カップリングはいわゆるＥＭカップリング５２からなり、ＥＭカップリング５２はそれぞれリング形状をなす可動プレート５４及び固定プレート５６双方の環状レース溝間にボール５８を挟み込んで構成されている。
【００１８】
以下、端壁１６ａ、１８ａに対する固定側及び可動側ボトムプレート６８、７０の位置関係について順に説明する。
まず、図２から４に示されるように固定側ボトムプレート６８には、圧縮室７１側の上面に可動チップシール６６が摺接し、摺接面６８ｂが形成され、摺接面６８ｂから所定の板厚ｔ１を存して連なる反対側の下面に端壁１６ａが当接し、当接面６８ｃが形成されている。そして、固定側ボトムプレート６８は、可動スクロール１８の旋回運動に伴い可動チップシール６６が摺接面６８ｂへ摺接する際に、その旋回運動領域をカバーする大きさを有している。また、固定側ボトムプレート６８は吐出孔２４を閉塞するものではなく、固定側ボトムプレート６８における中央端部６８ａと吐出孔２４との間には一定のクリアランスが確保されている。
【００１９】
図３に示される固定渦巻体６０の中央端部６０ａの拡大図を参照すると、この中央端部６０ａ近傍は固定側ボトムプレート６８が存在しておらず、吐出孔２４周辺の端壁１６ａが露出し、露出面１６ｂが形成されている。そして、図４に示されるように、露出面１６ｂが当接面６８ｃに比して摺接面６８ｂ側に固定側ボトムプレート６８の所定の板厚ｔ１を超えない範囲で高くなっている。
【００２０】
より詳しくは、露出面１６ｂは、摺接面６８ｂまでα１の段差量だけ摺接面６８ｂのほうが圧縮室７１側に高くなっている。換言すると、端壁１６ａは、当接面６８ｃからみて所定の立ち上がり段差量（ｔ１−α１）だけ板厚を厚くして形成される。この段差量（ｔ１−α１）は、端壁１６ａの板厚及び固定側ボトムプレート６８の板厚ｔ１の公差を考慮した上で、可動チップシール６６が摺接面６８ｂに摺接するように、当接面６８ｃから摺接面６８ｂまでの範囲内とされている。
【００２１】
このように、中央端部６０ａ近傍の端壁１６ａには、段差量（ｔ１−α１）分だけ嵩上げされた露出面１６ｂが存在し、この露出面１６ｂを有する端壁１６ａ部分は、周囲を固定渦巻体６０及び固定側ボトムプレート６８の内周壁に囲まれている。そして、摺接面６８ｂを包含する可動チップシール６６が摺動する面と、露出面１６ｂとの間には、吐出孔の開口面積を除いた露出面１６ｂだけの面積Ｓ１に摺接面６８ｂ及び露出面１６ｂの段差量α１を乗じた体積Ｖ１＝Ｓ１・α１を有する空間が形成される。好ましくは、α１＝０、すなわち当接面６８ｃからの立ち上がり段差量を板厚ｔ１と同じにすることにより、露出面１６ｂと摺接面６８ｂとが面一となり、Ｖ１＝０となる。
【００２２】
次に、図５から７に示されるように可動側ボトムプレート７０は、固定側ボトムプレート６８と同様に、固定チップシール６４の摺接面７０ｂ、端壁１８ａに当接する当接面７０ｃを有し、摺接面７０ｂに固定チップシール６４が摺接しながら可動スクロールの旋回運動を可能とする大きさをなしている。好ましくは、可動側ボトムプレート７０は固定側ボトムプレート６８と同一形状をなしており、互いに表裏を変えて転用可能となっている。
【００２３】
図６に示されるように、可動渦巻体６２の中央端部６２ａ近傍における可動側ボトムプレート７０が存在しない箇所には、端壁１８ａが露出し、且つ段差量（ｔ２−α２）分だけ嵩上げされた露出面１８ｂが形成されている。ここで、ｔ２は可動側ボトムプレート７０の板厚であり、α２は摺接面７０ｂと露出面１８ｂとの段差量である。また、図７に示されるように、段差量（ｔ２−α２）は、各板厚公差を考慮して、固定チップシール６４が摺接面７０ｂに摺接すべく、当接面７０ｃから摺接面７０ｂまでの範囲内に入るように適宜決定される。
【００２４】
この露出面１８ｂを有する端壁１８ａ部分は、周囲を可動渦巻体６２及び可動側ボトムプレート７０の内周壁に囲まれ、これらの間にクリアランスを形成している。そして、摺接面７０ｂを包含する固定チップシール６４が摺動する面と、露出面１８ｂとの間には、露出面１８ｂの面積Ｓ２に摺接面７０ｂ及び露出面１８ｂの段差量α２を乗じた体積Ｖ２＝Ｓ２・α２を有する空間が形成される。好ましくは、α２＝０、すなわち当接面７０ｃからの立ち上がり段差量を板厚ｔ２と同じにすることにより、露出面１８ｂと摺接面７０ｂとが面一となり、Ｖ２＝０となる。
【００２５】
以上のように、本実施形態では、固定スクロール１６の端壁１６ａが露出面１６ｂにおいて（ｔ１−α１）の段差量分だけ凸状に隆起しているため、Ｖ１の値は、露出面１６ｂが隆起していない場合に比してΔＶ＝Ｓ１・（ｔ１−α１）だけ体積が低減され、Ｓ１・α１となる。ここで、圧縮室７１で圧縮された冷媒は、固定渦巻体６０の中央端部６０ａにおけるシールオフ点（上述したインボリュート曲面の始点）から剥離した後、このＶ１の体積を有する空間においてその圧力を低下させるものであり、Ｖ１はいわゆるデッドボリュームとして存在している。よって、露出面１６ｂと摺接面６８ｂとの段差が低減されることにより、ΔＶ＝Ｓ１・（ｔ１−α１）分だけデッドボリュームが低減されることとなり、吐出孔２４からの冷媒の圧力低下を低減でき、圧縮機の圧縮効率が向上する。
【００２６】
また、このデットボリュームを低減することを目的として、固定渦巻体６０を巻き込むようにして固定側ボトムプレート６８の中央端部６８ａの先端を鋭利な形状で延ばす必要はない。これにより、固定側ボトムプレート６８の強度を確保して固定側ボトムプレート６８の先端の信頼性を確保し、且つその加工性の向上を図りながら、圧縮機の圧縮効率が向上できる。
【００２７】
更に、可動スクロール１８の端壁１８ａが露出面１８ｂを有し、この露出面１８ｂの面積Ｓ２だけ可動渦巻体６２と可動側ボトムプレート７０とはクリアランスを有する。よって、可動側ボトムプレート７０は可動渦巻体６２をすべて巻き込むようには形成されないため、可動側ボトムプレート７０の中央端部７０ａが可動渦巻体６２の中央端部６２ａの先端と当接して曲率半径の大きな凹状とはならない。これにより、可動側ボトムプレート７０の中央端部７０ａの先端が鋭利な形状となるのが防止され、このプレス型の寿命が向上する。
【００２８】
更にまた、α１＝α２＝０とすることにより、Ｖ１＝Ｖ２＝０となってデッドボリュームが解消される。また、固定側ボトムプレート６８の先端の信頼性確保、加工性向上を図り、且つ可動側ボトムプレート７０のプレス型の耐久性向上を実現できる。よって、固定側及び可動側ボトムプレート６８、７０の加工性を向上しながら、圧縮機の圧縮効率が大幅に向上する。
【００２９】
また、固定側及び可動側ボトムプレート６８、７０を同一形状とすることにより、部品の共通化によるコストの低減、及び固定側及び可動側ボトムプレート６８、７０の加工、組み付けが更に容易になるため、生産効率が大幅に向上する。
以上で本発明の実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。
【００３０】
例えば、上記実施形態では、固定及び可動スクロール１６、１８の端壁１６ａ、１８ａの両方がそれぞれ嵩上げされた露出面１６ｂ、１８ｂを有しているが、端壁１６ａ、１８ａのいずれか一方がこの露出面を有し、他方は従来の端壁、すなわち固定スクロールの場合には嵩上げされていない露出面を有する端壁、一方、可動スクロールの場合には露出面自体を有さない端壁でも良く、いずれか一方がこの嵩上げされた露出面を有する限り、ボトムプレートの強度及び加工性の向上を図りつつ圧縮機の圧縮効率向上が図られる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】スクロール圧縮機を示した断面図である。
【図２】図１の固定スクロールをII方向からみた平面図である。
【図３】図２の中央部近傍の拡大図である。
【図４】図３の断面図である。
【図５】図１の可動スクロールをV方向からみた平面図である。
【図６】図５の中央部近傍の拡大図である。
【図７】図６の断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１６    固定スクロール
１６ａ  端壁
１６ｂ  露出面
１８    可動スクロール
１８ａ  端壁
１８ｂ  露出面
２４    吐出孔
６０    固定渦巻体
６２    可動渦巻体
６８    固定側ボトムプレート
６８ｂ  摺接面
６８ｃ  当接面
７０    可動側ボトムプレート
７０ｂ  摺接面
７０ｃ  当接面
７１    圧縮室
【図１】
2007297943.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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