(57)【要約】【課題】スクロールユニットの耐久性、耐摩耗性、更には、その体積効率を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(1)に備えられた可動スクロール(22)の鏡板(26)は、鏡板の外周から外方へ部分的に張り出して鏡板の鏡板面(26a)に対する固定スクロール(24)の鏡板(28)の摺動面積を拡大する張り出し部(46)を有し、張り出し部は、可動スクロールのラップ(30)の最外周部における渦巻終端(30a)からインボリュート伸開角にて−１８０°〜９０°までの間に設けられることを特徴としている。【選択図】図１
2009257146.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鏡板の鏡板面に所定のインボリュート曲線に基づく渦巻き状のラップが対をなしてそれぞれ立設された非対称の固定及び可動スクロールを備え、前記固定スクロールに対し前記可動スクロールが公転旋回運動することにより、前記ラップ間に潤滑油を含む作動流体の圧縮室を形成し、該圧縮室が前記ラップの最内周部に向けてその容積を減少させながら移動するスクロール型流体機械であって、
前記可動スクロールの前記鏡板は、該鏡板の外周から外方へ部分的に張り出して該鏡板の前記鏡板面に対する前記固定スクロールの前記鏡板の摺動面積を拡大する張り出し部を有し、
前記張り出し部は、前記可動スクロールの前記ラップの最外周部における渦巻終端からインボリュート伸開角にて−１８０°〜９０°までの間に設けられることを特徴とするスクロール型流体機械。
【請求項２】
前記張り出し部は、複数設けられ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】
前記固定スクロールの前記鏡板には、前記圧縮室の形成に際し作動流体が外部から吸入される吸入部が設けられ、
前記張り出し部は、前記吸入部の径方向外周側に円弧状をなして設けられ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４】
前記張り出し部は、前記吸入部の前記径方向外周側からインボリュート伸開角にて−９０°の位置近傍にも円弧状をなして設けられ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】
前記可動スクロールは、その加工に際し前記鏡板の径方向が前記鏡板面の反対側からチャック固定される円筒部を有し、
前記張り出し部は、前記円筒部におけるチャック固定を可能とする固定しろを残した高さ位置から前記鏡板面の高さ位置にかけて張り出されることを特徴とする請求項１乃至４の何れか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、スクロール型流体機械に係り、詳しくは、冷凍空調機やヒートポンプ式給湯機に組み込まれて好適な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、例えば密閉型スクロール圧縮機は、ハウジング内で固定スクロールに対し可動スクロールが公転旋回運動することにより、潤滑油を含む作動流体の吸入、圧縮及び吐出の一連のプロセスを実施するスクロールユニットを備えている。
詳しくは、可動及び固定スクロールの鏡板の鏡板面には、それぞれ渦巻き状のラップが立設され、これらラップが協働してラップ間に作動流体の圧縮室を形成し、この圧縮室がラップの最内周部に向けてその容積を減少させながら移動することにより上記一連のプロセスを実施している。
【０００３】
そして、特許文献１には、可動スクロールの鏡板に、この鏡板の外周から外方へ部分的に張り出して張り出し部を設けることにより、可動スクロールの落ち込みやそれに伴う可動スクロールの損傷、騒音を防止するものが開示されている。
【特許文献１】特開２００１−３１７４７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来技術は、張り出し部を稼動スクロールの旋回位置にて固定スクロールのスラスト面から外れないように、あくまでも可動スクロールの落ち込みを防止するものであり、可動スクロールの鏡板の鏡板面に対する固定スクロールの鏡板の摺動面積と可動スクロールの鏡板の磨耗量との関係については格別な配慮がなされておらず、可動スクロール、ひいてはスクロールユニットの耐久性、耐摩耗性、更には、作動流体に含まれる潤滑油の圧縮室からの漏洩を低減することにより圧縮機の体積効率を向上することにつき依然として課題が残されている。
【０００５】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、スクロールユニットの耐久性、耐摩耗性、更には、その体積効率を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ことを目的とする。
【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記載のスクロール型流体機械は、鏡板の鏡板面に所定のインボリュート曲線に基づく渦巻き状のラップが対をなしてそれぞれ立設された非対称の固定及び可動スクロールを備え、固定スクロールに対し可動スクロールが公転旋回運動することにより、ラップ間に潤滑油を含む作動流体の圧縮室を形成し、圧縮室がラップの最内周部に向けてその容積を減少させながら移動するスクロール型流体機械であって、可動スクロールの鏡板は、鏡板の外周から外方へ部分的に張り出して鏡板の鏡板面に対する固定スクロールの鏡板の摺動面積を拡大する張り出し部を有し、張り出し部は、可動スクロールのラップの最外周部における渦巻終端からインボリュート伸開角にて−１８０°〜９０°までの間に設けられ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、請求項１において、張り出し部は、複数設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、請求項１において、固定スクロールの鏡板には、圧縮室の形成に際し作動流体が外部から吸入される吸入部が設けられ、張り出し部は、吸入部の径方向外周側に円弧状をなして設けられることを特徴としている。
【０００８】
更にまた、請求項４記載の発明では、請求項３において、張り出し部は、吸入部の径方向外周側からインボリュート伸開角にて−９０°の位置近傍にも円弧状をなして設けられることを特徴としている。
また、請求項５記載の発明では、請求項１乃至４の何れかにおいて、可動スクロールは、その加工に際し鏡板の径方向が鏡板面の反対側からチャック固定される円筒部を有し、張り出し部は、円筒部におけるチャック固定を可能とする固定しろを残した高さ位置から鏡板面の高さ位置にかけて張り出されることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１記載の本発明のスクロール型流体機械によれば、可動スクロールの鏡板は、この鏡板の外周から外方へ部分的に張り出して鏡板面に対する固定スクロールの鏡板の摺動面積を拡大する張り出し部を有する。特に、張り出し部を可動スクロールのラップの最外周部における渦巻終端からインボリュート伸開角にて−１８０°〜９０°までの間に設けることにより、可動スクロールの鏡板面に対する固定スクロールの鏡板の摺動面積が比較的小さくなる箇所の鏡板の面積を拡大してその摺動面積を確保することができるため、この箇所において集中的に発生する鏡板面の摩耗を低減することができる。従って、可動スクロール、ひいてはスクロールユニットの耐久性、耐摩耗性を向上することができ、更に、作動流体に含まれる潤滑油の圧縮室からの漏洩を低減することができるため、スクロール型流体機械の体積効率を向上することができる。
【００１０】
また、請求項２記載の発明によれば、張り出し部が複数設けられることにより、摺動面積が比較的小さくなる箇所が局所的に複数に亘ったとしても、それに応じて鏡板の面積を局所的に拡大して摺動面積を確保することができる。
具体的には、請求項３記載の発明によれば、張り出し部は、作動流体の吸入部の径方向外周側に円弧状をなして設けられ、更に、請求項４記載の発明によれば、この位置からインボリュート伸開角にて−９０°の位置近傍にも円弧状をなして設けられる。これらの箇所は可動スクロールの鏡板面に対する固定スクロールの鏡板の摺動面積が比較的小さくなる箇所であって、鏡板の磨耗量も比較的大きい箇所であるため、これらの箇所に張り出し部を設けることにより、可動スクロール、ひいてはスクロールユニットの耐久性、耐摩耗性を効果的に向上することができ、スクロール型流体機械の体積効率を更に向上することができて好ましい。
【００１１】
更にまた、請求項５記載の発明によれば、張り出し部は、円筒部におけるチャック固定を可能とする固定しろを残した鏡板の高さ位置から鏡板面の高さ位置にかけて張り出されることにより、鏡板の加工方法や加工工程を変更することなく張り出し部を形成することができるため、簡易にして、可動スクロール、ひいてはスクロールユニットの耐久性、耐摩耗性を向上することができ、スクロール型流体機械の体積効率を向上することができて好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面により本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係るスクロール型流体機械の一例として、密閉型スクロール圧縮機の縦断面図を示しており、この圧縮機１は冷凍空調機やヒートポンプ式給湯機などの冷凍回路に組み込まれている。当該回路は作動流体の一例である二酸化炭素冷媒（以下、冷媒と称する）が潤滑油を含んで循環する経路を備え、圧縮機１は経路から冷媒を吸入し、圧縮して経路に向けて吐出する。
【００１３】
圧縮機１はシェル２を備え、シェル２の円筒胴部をなすセンターシェル４は、その上側及び下側がトップシェル６及びボトムシェル８によってそれぞれ気密に嵌合され、センターシェル４の内部は密閉されて冷媒の吐出圧が作用している。センターシェル４には上記回路から取り込んだ冷媒を吸入する吸入管１０が接続され、トップシェル６の適宜位置には、シェル２内の圧縮冷媒を上記回路へ送出する吐出管１２が接続されている。
【００１４】
センターシェル４には、上から順にスクロールユニット１４、電動モータ１６、ポンプユニット１８が収容され、電動モータ１６内には回転軸２０が配置されており、回転軸２０は電動モータ１６への通電によって回転駆動される。回転軸２０は、その上端側がスクロールユニット１４に、その下端側がポンプユニット１８に連結されており、回転軸２０が電動モータ１６によって回転駆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、圧縮及び吐出の一連のプロセスを実施する一方、ポンプユニット１８は、ボトムシェル８の内側に貯油された潤滑油を吸引して回転軸２０内の穿孔を上昇させ、回転軸２０の上端からスクロールユニット１４や軸受け等に供給している。
【００１５】
詳しくは、スクロールユニット１４は非対称となる可動スクロール２２及び固定スクロール２４から構成され、可動スクロール２２は鏡板２６を備え、この鏡板２６の鏡板面２６ａには固定スクロール２４の鏡板２８に向けて延びる渦巻き状のラップ３０が立設され、一方、固定スクロール２４の鏡板２８の鏡板面２８ａにも鏡板２６に向けて延びる渦巻き状のラップ３２が立設されている。
【００１６】
そして、これらラップ３０，３２は所定のインボリュート曲線に基づいて形成され、これらを互いに対をなして配置し協働させることにより、鏡板１２の外周側に形成された冷媒の吸入部３４から冷媒を吸入してラップ３０，３２間に圧縮室３６を形成する。圧縮室３６は、固定スクロール２４に対する可動スクロール２２の公転旋回運動により、これらラップ３０，３２の径方向の外周側からラップ３０，３２の最内周部に向けてその容積を減少させながら移動する。
【００１７】
可動スクロール２２に公転旋回運動を付与するため、鏡板２６の背面側にはボス３８が形成され、ボス３８は軸受を介して回転軸２０の上端側に一体形成される偏心軸４０に回転自在に支持されている。なお、可動スクロール２２の自転は図示しない自転阻止ピンにより阻止されている。
一方、固定スクロール２４はセンターシェル４の内側に固定されるメインフレーム４２に支持、固定されており、ラップ３２の最内周部である固定スクロール２４の中央部分には圧縮室３６に連通可能な吐出孔４４が穿設されている。
【００１８】
上述した圧縮機１によれば、回転軸２０の回転に伴って可動スクロール２２が自転することなく公転旋回運動することにより、吸入管１０を介してスクロールユニット１４に吸入された冷媒は圧縮室３６を形成し、圧縮室３６内の冷媒はスクロールユニット１４の中心に向けて移動されながら圧縮された後に吐出孔４４よりシェル２内に吐出され、シェル２内を循環した後に吐出管１２を介して圧縮機１外へ送出される。
【００１９】
ところで、可動スクロール２２の鏡板２６には、鏡板２６の外周から外方へ部分的に張り出して鏡板２６の鏡板面２６ａに対する固定スクロール２４の鏡板２８の摺動面積を拡大する張り出し部４６が設けられている。
可動スクロール２２は、その加工に際し鏡板２６の径方向が鏡板面２６ａの反対側からチャック固定される円筒部４８を有し、張り出し部４６は、円筒部４８におけるチャック固定を可能とする固定しろＧを残した高さ位置から鏡板面２６ａの高さ位置にかけて張り出されている。
【００２０】
図２には、図１のスクロールユニット１４を可動スクロール２２のＡ−Ａ方向の断面（斜線で示す）からみた平面図が示されている。本実施形態の場合、張り出し部４６は、可動スクロール２２のラップ３０の最外周部における渦巻終端３０ａに位置づけられるインボリュート開始点Ｏからインボリュート伸開角にて−１８０°〜９０°までの間に張り出し部４６Ａ，４６Ｂとして２つ設けられている。
【００２１】
一方の張り出し部４６Ａは、吸入部３４の径方向外周側に円弧状をなして設けられ、他方の張り出し部４６Ｂは、吸入部３４の外周側近傍からインボリュート伸開角にて−９０°の位置近傍に円弧状をなして設けられている。これら張り出し部４６Ａ，４６Ｂの面積は、張り出し部４６Ａ，４６Ｂ以外の箇所の鏡板面２６ａに対する鏡板２８の摺動面積と略同面積を確保するべく設定され、それに伴い張り出し部４６Ａ，４６Ｂの円弧状形状も決定される。
【００２２】
以上のように、本実施形態では、可動スクロール２２の鏡板２６は、この鏡板２６の外周から外方へ部分的に張り出して鏡板面２６ａに対する固定スクロール２４の鏡板２８の摺動面積を拡大する張り出し部４６Ａ，４６Ｂを有する。特に、張り出し部４６Ａ，４６Ｂを可動スクロール２２のラップ３０の最外周部における渦巻終端３０ａからインボリュート伸開角にて−１８０°〜９０°までの間に設けることにより、可動スクロール２２の鏡板面２６ａに対する固定スクロール２４の鏡板２８の摺動面積が比較的小さくなる箇所の鏡板２６ａの面積を拡大してその摺動面積を確保することができるため、この箇所において集中的に発生する鏡板面２６ａの摩耗を低減することができる。従って、可動スクロール２２、ひいてはスクロールユニット１４の耐久性、耐摩耗性を向上することができ、更に、冷媒に含まれる潤滑油の圧縮室３６からの漏洩を低減することができるため、圧縮機１の体積効率を向上することができる。
【００２３】
また、張り出し部４６Ａは、冷媒の吸入部３４の径方向外周側に円弧状をなして設けられ、一方、張り出し部４６Ｂは、張り出し部４６Ａの位置からインボリュート伸開角にて−９０°の位置近傍も円弧状をなして設けられる。これらの箇所は可動スクロール２２の鏡板面２６ａに対する固定スクロール２４の鏡板２８の摺動面積が比較的小さくなる箇所であって、鏡板２６の磨耗量も比較的大きい箇所であるため、これらの箇所に張り出し部４６Ａ，４６Ｂを設けることにより、可動スクロール２２、スクロールユニット１４の耐久性、耐摩耗性、ひいては圧縮機１の体積効率を更に向上することができて好ましい。
【００２４】
更に、張り出し部４６Ａ，４６Ｂは、円筒部４８におけるチャック固定を可能とする固定しろＧを残した鏡板２６の高さ位置から鏡板面２６ａの高さ位置にかけて張り出されるため、鏡板２６の加工方法や加工工程を変更することなく張り出し部４６Ａ，４６Ｂを形成することができる。従って、簡易にして、可動スクロール２２、スクロールユニット１４の耐久性、耐摩耗性、ひいては圧縮機１の体積効率を向上することができて好ましい。
【００２５】
以上で本発明の一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。
例えば、上記実施形態では、張り出し部４６を張り出し部４６Ａ，４６Ｂとして２つ設けているが、２つ以上でも良く、いずれにせよ複数設けることにより、摺動面積が比較的小さくなる箇所が局所的に複数に亘ったとしても、それに応じて鏡板の面積を局所的に拡大して摺動面積を確保することができる。なお、張り出し部４６を例えば張り出し部４６Ａの位置に一箇所のみ設けるようにしても良い。
【００２６】
また、上記実施形態では、冷凍空調機やヒートポンプ式給湯機などの冷凍回路に組み込まれる二酸化炭素冷媒を使用した密閉型スクロールの圧縮機１について説明しているが、本発明はこれに限らず種々の作動流体を使用した、種々の分野における圧縮機又は膨脹機等の流体機械に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態に係る密閉型スクロール圧縮機を示した縦断面図である。
【図２】図１のスクロールユニットを可動スクロールのＡ−Ａ方向の断面からみた平面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１      圧縮機（スクロール型流体機械）
２２    可動スクロール
２４    固定スクロール
２６    鏡板
２６ａ  鏡板面
２８    鏡板
２８ａ  鏡板面
３０    ラップ
３０ａ  渦巻終端
３２    ラップ
３４    吸入部
３６    圧縮室
４６    張り出し部
４６Ａ  張り出し部
４６Ｂ  張り出し部
４８    円筒部
【図１】
2009257146.tif 000003
【図２】
2009257146.tif 000004