JP2010196663A - 圧縮機 - Google Patents
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Abstract
【課題】圧縮機の内部で生じる熱を良好に放出することができ、またさらなる小型化、大容量化を実現することのできる圧縮機を提供する。
【解決手段】旋回スクロール20X、固定スクロール30Xにおいて、端板21の両面に、ラップ壁22A、22B、32A、32Bを設け、端板21の両面側に圧縮空間50A、50Bを形成する。旋回スクロール20Xの端板21の主軸12側に形成した凹部23に、主軸12のボス18をドライブブッシュ24を介して挿入し、凹部23とドライブブッシュ24との間を冷媒中に含まれる潤滑油によって潤滑し、旋回スクロール20Xの中心部に溜まる熱を、この潤滑油を介して外部に放出する。また、旋回スクロール20Xと固定スクロール30Xのラップ高さを外周側から内周側に向けて漸次縮小する。
【選択図】図2
【解決手段】旋回スクロール20X、固定スクロール30Xにおいて、端板21の両面に、ラップ壁22A、22B、32A、32Bを設け、端板21の両面側に圧縮空間50A、50Bを形成する。旋回スクロール20Xの端板21の主軸12側に形成した凹部23に、主軸12のボス18をドライブブッシュ24を介して挿入し、凹部23とドライブブッシュ24との間を冷媒中に含まれる潤滑油によって潤滑し、旋回スクロール20Xの中心部に溜まる熱を、この潤滑油を介して外部に放出する。また、旋回スクロール20Xと固定スクロール30Xのラップ高さを外周側から内周側に向けて漸次縮小する。
【選択図】図2
Description
本発明は、空気調和機等に用いられるスクロール型の圧縮機に関する。
空気調和機等に用いられるスクロール型の圧縮機は、固定スクロールと旋回スクロールとを備える。固定スクロール、旋回スクロールは、それぞれ円板状の端板の一面側に、渦巻状のラップ壁が一体に形成されたものである。このような固定スクロールと旋回スクロールを、ラップ壁を噛み合わせた状態で対向させて固定スクロールに対して旋回スクロールを公転旋回運動させ、双方のラップ壁の間に形成される圧縮空間を外周側から内周側に移動させつつその容積を減少させることで、圧縮空間内の流体の圧縮を行う。
圧縮機において、スクロール型の圧縮機の小型化、大容量化が常に要求される。圧縮機の小型化、大容量化を図ろうとした場合、固定スクロール、旋回スクロールのラップ壁を高くすることが考えられる。
しかし、ラップ壁を過度に高くすると、ラップ壁の強度信頼性が低下するという問題が生じる。これに対し、ラップ壁の剛性を高めると、圧縮機の大型化、重量増大につながり、好ましくない。
しかし、ラップ壁を過度に高くすると、ラップ壁の強度信頼性が低下するという問題が生じる。これに対し、ラップ壁の剛性を高めると、圧縮機の大型化、重量増大につながり、好ましくない。
そこで、旋回スクロールの端板の両面にラップ壁を形成するとともに、固定スクロール側には、旋回スクロールの端板の両面のラップ壁のそれぞれに対向するラップ壁を2組設けることで、ラップ壁の高さを抑えつつ、圧縮空間容積を増大させることが行われている(例えば、特許文献1参照。)。
スクロール式の圧縮機においては、前述したように、固定スクロールに対して旋回スクロールを公転旋回運動させることで、固定スクロールと旋回スクロールの間に形成された圧縮空間を外周側から内周側に向けて旋回移動させつつ、その容積を減少させていく。このとき、圧縮空間の容積が減少し、圧縮空間内の冷媒の圧力が高まるにともなって冷媒温度が上昇する。その結果、この冷媒の熱により、固定スクロール、旋回スクロールの温度が中心部ほど高くなる。
特に、特許文献1に記載された技術のように、旋回スクロールの端板の両側にラップ壁が設けられた場合、固定スクロール、旋回スクロールの中心部に蓄積される熱が放出されにくくなっており、耐久性、信頼性等の観点で好ましくない。
特に、特許文献1に記載された技術のように、旋回スクロールの端板の両側にラップ壁が設けられた場合、固定スクロール、旋回スクロールの中心部に蓄積される熱が放出されにくくなっており、耐久性、信頼性等の観点で好ましくない。
さらに、圧縮機のさらなる小型化、大容量化が常に要求されており、この点においても改善の必要がある。
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、圧縮機の内部で生じる熱を良好に放出することができ、またさらなる小型化、大容量化を実現することのできる圧縮機を提供することを目的とする。
かかる目的のもと、本発明は、スクロール型の圧縮機であって、外殻を形成するハウジング内に回転自在に支持された主軸と、主軸の中心に対してオフセットした位置に回転自在に連結された旋回スクロールと、ハウジングに固定され、旋回スクロールと対向することで冷媒を圧縮する圧縮空間を形成する固定スクロールと、を備える。旋回スクロールは、円板状の端板の両面にそれぞれ渦巻き状の旋回スクロール側ラップ壁が形成され、固定スクロールは、旋回スクロールの端板の両面に形成された旋回スクロール側ラップ壁のそれぞれに対向する一対の固定スクロール側ラップ壁が形成される。そして、旋回スクロールの端板の一面側の中央部に凹部が形成され、主軸の先端部に主軸の中心軸から偏心して設けられた偏心ボスが、凹部内に軸受を介して挿入されていることを特徴とする。
このように、旋回スクロールの端板の両面に旋回スクロール側ラップ壁が形成され、それぞれの旋回スクロール側ラップ壁に対向する固定スクロール側ラップ壁が形成されることで、端板の両面においてそれぞれ冷媒が圧縮される。
このような構成において、旋回スクロールの端板の一面側の中央部に形成された凹部と、主軸の中心から偏心して設けられた偏心ボスとの間は、潤滑油によって潤滑されている。この潤滑油によって、固定スクロールおよび旋回スクロールの中央部の熱を放出することができる。
このように、旋回スクロールの端板の両面に旋回スクロール側ラップ壁が形成され、それぞれの旋回スクロール側ラップ壁に対向する固定スクロール側ラップ壁が形成されることで、端板の両面においてそれぞれ冷媒が圧縮される。
このような構成において、旋回スクロールの端板の一面側の中央部に形成された凹部と、主軸の中心から偏心して設けられた偏心ボスとの間は、潤滑油によって潤滑されている。この潤滑油によって、固定スクロールおよび旋回スクロールの中央部の熱を放出することができる。
旋回スクロールと固定スクロールとの間に形成される圧縮空間は、外周側から内周側に向けてその断面積が漸次縮小するが、本発明においては、さらに、旋回スクロール側ラップ壁と固定スクロール側ラップ壁とのラップ高さが、外周側から内周側に向けて漸次縮小する。
これにより、圧縮機の圧縮比をさらに高めることができる。
これにより、圧縮機の圧縮比をさらに高めることができる。
ところで、旋回スクロールの端板の一面側の中央部に、偏心ボスを挿入するための凹部が形成されているため、旋回スクロールの端板の一面側においては、圧縮室の面積が、旋回スクロールの端板の他面側よりも小さくなり、旋回スクロールの端板の一面側と他面側とで圧力バランスが崩れる。そこで、旋回スクロールおよび固定スクロールにおいて、端板の一方の側に形成された旋回スクロール側ラップ壁および固定スクロール側ラップ壁のラップ高さと、端板の他方の側に形成された旋回スクロール側ラップ壁および固定スクロール側ラップ壁のラップ高さとを、互いに異ならせるのが好ましい。
これにより、旋回スクロールの端板の一面側と他面側とで圧力バランスを取ることが可能となる。
これにより、旋回スクロールの端板の一面側と他面側とで圧力バランスを取ることが可能となる。
旋回スクロールおよび固定スクロールにおいて、端板の一方の側に形成された旋回スクロール側ラップ壁および固定スクロール側ラップ壁と、端板の他方の側に形成された旋回スクロール側ラップ壁および固定スクロール側ラップ壁とを、互いに異なる方向に巻く渦巻き状とすることもできる。これにより、端板の一方の側と他方の側とで、冷媒の圧縮空間で生じる圧縮力の方向を、主軸の軸線を挟んで対向する方向とすることができる。
また、本発明は、スクロール型の圧縮機であって、外殻を形成するハウジング内に回転自在に支持された主軸と、主軸の中心に対してオフセットした位置に回転自在に連結された旋回スクロールと、ハウジングに固定され、旋回スクロールと対向することで冷媒を圧縮する圧縮空間を形成する固定スクロールと、を備え、旋回スクロールは、円板状の端板の両面にそれぞれ渦巻き状の旋回スクロール側ラップ壁が形成され、固定スクロールは、旋回スクロールの端板の両面に形成された旋回スクロール側ラップ壁のそれぞれに対向する一対の固定スクロール側ラップ壁が形成され、旋回スクロールと固定スクロールとの間に形成される圧縮空間は、外周側から内周側に向けてその断面積が漸次縮小し、旋回スクロール側ラップ壁と固定スクロール側ラップ壁とのラップ高さが、外周側から内周側に向けて漸次縮小することを特徴とすることもできる。
さらに、旋回スクロールおよび固定スクロールにおいて、端板の一方の側に形成された旋回スクロール側ラップ壁および固定スクロール側ラップ壁と、端板の他方の側に形成された旋回スクロール側ラップ壁および固定スクロール側ラップ壁とを、互いに異なる方向に巻く渦巻き状とすることもできる。
さらに、旋回スクロールおよび固定スクロールにおいて、端板の一方の側に形成された旋回スクロール側ラップ壁および固定スクロール側ラップ壁と、端板の他方の側に形成された旋回スクロール側ラップ壁および固定スクロール側ラップ壁とを、互いに異なる方向に巻く渦巻き状とすることもできる。
本発明によれば、旋回スクロールの端板の両面に旋回スクロール側ラップ壁が形成され、それぞれの旋回スクロール側ラップ壁に対向する固定スクロール側ラップ壁が形成されることで、端板の両面においてそれぞれ冷媒が圧縮され、圧縮機の圧縮能力を高めることができる。このような構成において、旋回スクロールの端板の一面側の中央部に形成された凹部と、主軸の中心から偏心して設けられた偏心ボスとの間は、潤滑油によって潤滑されるので、旋回スクロールの中央部の熱を放出することができ、圧縮機の内部で生じる熱を良好に放出することができる。
また、旋回スクロール側ラップ壁および固定スクロール側ラップ壁の高さが、外周側から内周側に向けて漸次縮小するようにすることで、圧縮機の圧縮比をさらに高めることができ、さらなる小型化、大容量化を実現することができる。
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
[第一の実施の形態]
図1は、本実施の形態における圧縮機の構成を説明するための断面図である。
この図1に示すように、圧縮機10Xは、縦型のスクロール型で、ハウジング11内に、主軸12と、主軸12とともに回転する旋回スクロール20Xと、ハウジング11に固定された固定スクロール30Xと、を備える。
このような圧縮機10Xにおいては、ハウジング11の一端側に形成された冷媒導入ポートP1からハウジング11内に冷媒が導入され、旋回スクロール20Xと固定スクロール30Xとの間に形成された圧縮空間において冷媒が圧縮される。そして、圧縮された冷媒は、ハウジング11の他端側に形成された冷媒吐出ポートP2から吐出される。
[第一の実施の形態]
図1は、本実施の形態における圧縮機の構成を説明するための断面図である。
この図1に示すように、圧縮機10Xは、縦型のスクロール型で、ハウジング11内に、主軸12と、主軸12とともに回転する旋回スクロール20Xと、ハウジング11に固定された固定スクロール30Xと、を備える。
このような圧縮機10Xにおいては、ハウジング11の一端側に形成された冷媒導入ポートP1からハウジング11内に冷媒が導入され、旋回スクロール20Xと固定スクロール30Xとの間に形成された圧縮空間において冷媒が圧縮される。そして、圧縮された冷媒は、ハウジング11の他端側に形成された冷媒吐出ポートP2から吐出される。
図2に示すように、旋回スクロール20Xは、円板状の端板21の両面側に、それぞれ渦巻き状で所定の高さを有したラップ壁(旋回スクロール側ラップ壁)22A、22Bが一体に形成されている。
一方、固定スクロール30Xは、旋回スクロール20Xを挟んで対向する一対の端板31A、31Bを有し、端板31A、31Bには、それぞれ旋回スクロール20Xのラップ壁22A、22Bに対向して噛み合う渦巻き状のラップ壁(固定スクロール側ラップ壁)32A、32Bが形成されている。ここで、固定スクロール30Xは、旋回スクロール20Xを挟んだ一方の側に位置する前記の端板31Aおよびラップ壁32Aからなる上部固定スクロール部材33Aと、他方の側に位置する端板31Bおよびラップ壁32Bからなる下部固定スクロール部材33Bと、から構成されている。図1に示したように、上部固定スクロール部材33Aと下部固定スクロール部材33Bとは、旋回スクロール20Xの外周側において、複数本のボルト34により一体に締結されている。
一方、固定スクロール30Xは、旋回スクロール20Xを挟んで対向する一対の端板31A、31Bを有し、端板31A、31Bには、それぞれ旋回スクロール20Xのラップ壁22A、22Bに対向して噛み合う渦巻き状のラップ壁(固定スクロール側ラップ壁)32A、32Bが形成されている。ここで、固定スクロール30Xは、旋回スクロール20Xを挟んだ一方の側に位置する前記の端板31Aおよびラップ壁32Aからなる上部固定スクロール部材33Aと、他方の側に位置する端板31Bおよびラップ壁32Bからなる下部固定スクロール部材33Bと、から構成されている。図1に示したように、上部固定スクロール部材33Aと下部固定スクロール部材33Bとは、旋回スクロール20Xの外周側において、複数本のボルト34により一体に締結されている。
このようにして、旋回スクロール20Xと固定スクロール30Xは、旋回スクロール20Xの端板21の一方の側においてラップ壁22Aとラップ壁32Aを互いに組み合わせるとともに、端板21の他方の側においてラップ壁22Bとラップ壁32Bを互いに組み合わせている。これにより、旋回スクロール20Xと固定スクロール30Xとは、旋回スクロール20Xの両面側においてそれぞれ圧縮空間50A、50Bを形成している。
そして、旋回スクロール20Xの主軸12側に形成された圧縮空間50Aと、他面側に形成された圧縮空間50Bとは、端板21に形成された連通孔25を介して連通している。
これにより、外周部の吸入孔51から上下の圧縮空間50A、50Bに導入された冷媒は、固定スクロール30Xに対する旋回スクロール20Xの公転により、外周側から内周側に順次送られて圧縮される。圧縮空間50Aで圧縮された冷媒は、連通孔25を通って他面側の圧縮空間50Bで圧縮された冷媒と合流する。合流した冷媒は、図1に示したように、固定スクロール30Xの上部に形成された吐出孔37、吐出孔37に設けられたリード弁38、固定スクロール30Xの上方に固定スクロール30Xを覆うように設けられた上部カバー39に設けられたリード弁40を介し、ハウジング11の他端側に形成された冷媒吐出ポートP2から吐出される。
そして、旋回スクロール20Xの主軸12側に形成された圧縮空間50Aと、他面側に形成された圧縮空間50Bとは、端板21に形成された連通孔25を介して連通している。
これにより、外周部の吸入孔51から上下の圧縮空間50A、50Bに導入された冷媒は、固定スクロール30Xに対する旋回スクロール20Xの公転により、外周側から内周側に順次送られて圧縮される。圧縮空間50Aで圧縮された冷媒は、連通孔25を通って他面側の圧縮空間50Bで圧縮された冷媒と合流する。合流した冷媒は、図1に示したように、固定スクロール30Xの上部に形成された吐出孔37、吐出孔37に設けられたリード弁38、固定スクロール30Xの上方に固定スクロール30Xを覆うように設けられた上部カバー39に設けられたリード弁40を介し、ハウジング11の他端側に形成された冷媒吐出ポートP2から吐出される。
主軸12は、その両端部が、ハウジング11に軸受13、14を介して回転自在に支持されている。主軸12は、ハウジング11内面に固定された固定子15と、主軸12の外周面に固定され、固定子15と対向する回転子16とからなるモータ17によって回転駆動される。なお、主軸12は、一端をハウジング11を貫通して外部に突出させ、エンジンや外部に設けられたモータ等の図示しない駆動源が主軸12の一端に連結されることで回転駆動される構成とすることもできる。
図2に示したように、主軸12の他端部には、主軸12の中心軸から予め定められた寸法だけ偏心した位置に、ボス18が突出形成されている。旋回スクロール20Xの主軸12側には、ボス18を収容する凹部23が形成されている。ボス18が、凹部23にドライブブッシュ(軸受)24を介して挿入されることで、このボス18に、旋回スクロール20Xが回転自在に保持されている。これにより、旋回スクロール20Xは、主軸12の中心に対し、予め定められた寸法だけ偏心して設けられ、主軸12がその軸線周りに回転すると、旋回スクロール20Xは、主軸12の中心に対して偏心した寸法を半径とした回転(公転)を行う。なお、旋回スクロール20Xが公転しつつも自転はしないよう、旋回スクロール20Xと主軸12との間には、オルダムリング19が介在している。
また、主軸12には、ハウジング11の底部のオイル溜りから吸い上げた潤滑油を主軸12の上端部から主軸12と凹部23との間のドライブブッシュ24に供給するための潤滑油流路12aが形成されている。
また、主軸12には、ハウジング11の底部のオイル溜りから吸い上げた潤滑油を主軸12の上端部から主軸12と凹部23との間のドライブブッシュ24に供給するための潤滑油流路12aが形成されている。
さて、ここで、旋回スクロール20Xと固定スクロール30Xとの間に形成される圧縮空間50A、50Bの断面積が、外周側から内周側に向けて漸次縮小する度合いを高めるため、旋回スクロール20Xの端板21の両面側において、旋回スクロール20Xと固定スクロール30Xのラップ高さが外周側から内周側に向けて漸次縮小するようにする。これには、旋回スクロール20Xのラップ壁22A、22B、固定スクロール30Xのラップ壁32A、32Bの高さが、外周側から内周側に漸次縮小されるように形成する。ラップ壁22A、22B、32A、32Bの高さは、固定スクロール30Xの外周側から内周側に向けて漸次段階的に(階段状に)高くしても良いし、連続的に高くして螺旋状に形成しても良い。
図2の例においては、旋回スクロール20Xの端板21の厚さ方向の仮想中心線Cに対し、ラップ壁22A、22Bの先端部までの寸法が、最外周部の寸法H1に対し内周側の寸法H2が漸次小さくなるよう形成されている。また、旋回スクロールの端板21は、その厚さ方向の仮想中心線Cに対し、外周部の厚さT3に対し内周部の厚さT4、T5が大きくなるように形成されている。
一方、固定スクロール30Xの端板31A、31Bは、ラップ壁22A、22Bの先端部に所定の微小クリアランスで対向するよう、外周部の厚さT1に対し内周部の厚さT2が大きくなるように形成されている。これに伴い、固定スクロール30Xのラップ壁32A、32Bの先端部までの高さが、旋回スクロール20Xのラップ壁22A、22Bに対応して、最外周部の寸法H1に対し内周側の寸法H2が小さくなるよう形成されている。
このようにして、旋回スクロール20Xの端板21の両面側において、旋回スクロール20Xと固定スクロール30Xのラップ高さL1、L2が外周側から内周側に向けて漸次縮小している。
一方、固定スクロール30Xの端板31A、31Bは、ラップ壁22A、22Bの先端部に所定の微小クリアランスで対向するよう、外周部の厚さT1に対し内周部の厚さT2が大きくなるように形成されている。これに伴い、固定スクロール30Xのラップ壁32A、32Bの先端部までの高さが、旋回スクロール20Xのラップ壁22A、22Bに対応して、最外周部の寸法H1に対し内周側の寸法H2が小さくなるよう形成されている。
このようにして、旋回スクロール20Xの端板21の両面側において、旋回スクロール20Xと固定スクロール30Xのラップ高さL1、L2が外周側から内周側に向けて漸次縮小している。
また、図2の例では、旋回スクロール20Xおよび固定スクロール30Xにおいて、旋回スクロール20Xの端板21の一方の側に形成されたラップ壁22A、32Aのラップ高さと、端板21の他方の側に形成されたラップ壁22B、32Bのラップ高さとが、互いに異なっている。具体的には、主軸12側の、ボス18を収容する凹部23が形成されている側のラップ壁22A、32Aのラップ高さが、他方の側のラップ壁22B、32Bのラップ高さよりも高く設定されている。
上述したような構成によれば、旋回スクロール20Xの主軸12側には、ボス18を収容する凹部23が形成され、この凹部23にボス18がドライブブッシュ24を介して挿入されている。このような凹部23とドライブブッシュ24との間は、冷媒中に含まれる潤滑油によって潤滑される。これにより、旋回スクロール20Xの中心部に溜まる熱を、この潤滑油を介して外部に放出することができ、耐久性、信頼性を向上させることができる。
しかも、圧縮機10Xは、旋回スクロール20Xと固定スクロール30Xのラップ高さが外周側から内周側に向けて漸次縮小するようにしたので、旋回スクロール20Xと固定スクロール30Xとの間に形成される圧縮空間の断面が、径方向だけでなく高さ方向にも縮小されることになる。その結果、圧縮機10Xの圧縮比を高めることができる。また、旋回スクロール20X、固定スクロール30Xにおいて、外周部のラップ壁22A、22B、32A、32Bの高さを大きくすることで、旋回スクロール20X、固定スクロール30Xの外径を大きくすることなく、容量の増加が可能となる。これにより、圧縮機10Xのさらなる小型化、大容量化を図ることができる。
しかも、旋回スクロール20X、固定スクロール30Xにおいて、圧縮による負荷荷重が大きな中央部のラップ壁22A、22B、32A、32Bの高さを抑えることができるので、旋回スクロール20X、固定スクロール30Xの強度が向上し、高い信頼性を得ることができる。
また、旋回スクロール20Xの端板21の両面側に圧縮空間が形成されることで、圧縮機10Xの主軸12の軸線方向(スラスト方向)における圧縮荷重を釣り合わせることができ、スラスト荷重による損失を抑えることができる。
しかも、旋回スクロール20X、固定スクロール30Xにおいて、圧縮による負荷荷重が大きな中央部のラップ壁22A、22B、32A、32Bの高さを抑えることができるので、旋回スクロール20X、固定スクロール30Xの強度が向上し、高い信頼性を得ることができる。
また、旋回スクロール20Xの端板21の両面側に圧縮空間が形成されることで、圧縮機10Xの主軸12の軸線方向(スラスト方向)における圧縮荷重を釣り合わせることができ、スラスト荷重による損失を抑えることができる。
加えて、旋回スクロール20Xの端板21の一方の側に形成されたラップ壁22A、32Aのラップ高さと、端板21の他方の側に形成されたラップ壁22B、32Bのラップ高さとが、互いに異ならせるようにした。これにより、凹部23を形成することによる旋回スクロール20Xの端板21の一方側と他方の側とで圧縮空間の断面積が異なっていても、旋回スクロール20Xの端板21の両側で圧力バランスを取ることが可能となる。
[第二の実施の形態]
次に、本発明にかかる圧縮機の第二の実施の形態を示す。
以下においては、上記第一の実施の形態で示した構成と異なる点のみについて説明し、上記第一の実施の形態と共通する構成については同符号を付してその説明を省略する。
ここで、上記第一の実施の形態で示した圧縮機10Xの旋回スクロール20Xが、旋回スクロール20Xの中心部に主軸12のボス18が挿入されることで回転駆動されていたが、図3に示すように、以下に説明する圧縮機10Yは、例えば特開昭59−15690号公報に記載された技術のように、旋回スクロール20Yが、2本のクランク軸によって回転駆動される点が異なる。
次に、本発明にかかる圧縮機の第二の実施の形態を示す。
以下においては、上記第一の実施の形態で示した構成と異なる点のみについて説明し、上記第一の実施の形態と共通する構成については同符号を付してその説明を省略する。
ここで、上記第一の実施の形態で示した圧縮機10Xの旋回スクロール20Xが、旋回スクロール20Xの中心部に主軸12のボス18が挿入されることで回転駆動されていたが、図3に示すように、以下に説明する圧縮機10Yは、例えば特開昭59−15690号公報に記載された技術のように、旋回スクロール20Yが、2本のクランク軸によって回転駆動される点が異なる。
すなわち、図3に示すように、圧縮機10Yは、図1と同様にハウジング11内で旋回自在に設けられた旋回スクロール20Yと、ハウジング11に固定された固定スクロール30Yと、を備える。
旋回スクロール20Yは、円板状の端板21の両面側に、それぞれ渦巻き状で所定の高さを有したラップ壁(旋回スクロール側ラップ壁)22C、22Dが一体に形成されている。
一方、固定スクロール30Yは、旋回スクロール20Yを挟んで対向する一対の端板31C、31Dを有し、端板31C、31Dには、それぞれ旋回スクロール20Yのラップ壁22C、22Dに対向して噛み合う渦巻き状のラップ壁(固定スクロール側ラップ壁)32C、32Dが形成されている。
旋回スクロール20Yは、円板状の端板21の両面側に、それぞれ渦巻き状で所定の高さを有したラップ壁(旋回スクロール側ラップ壁)22C、22Dが一体に形成されている。
一方、固定スクロール30Yは、旋回スクロール20Yを挟んで対向する一対の端板31C、31Dを有し、端板31C、31Dには、それぞれ旋回スクロール20Yのラップ壁22C、22Dに対向して噛み合う渦巻き状のラップ壁(固定スクロール側ラップ壁)32C、32Dが形成されている。
ここで、旋回スクロール20Yは、特開昭59−15690号公報の第7図に記載された構成と同様、旋回スクロール20Yの外周部に配置された一対のクランク軸61、61によって、固定スクロール30Yの中心に対して、予め定められた寸法だけ偏心した寸法を半径とした回転(公転)を行う。すなわち、一対のクランク軸61、61は、それぞれ従動歯車62を有し、主軸12に設けられた駆動歯車63に噛み合っており、主軸12がモータ等により回転すると、クランク軸61、61が回転駆動される。各クランク軸61には、その中心に対して偏心した偏心ボス64が設けられており、この偏心ボス64が、旋回スクロール20Yの端板21に形成された凹部65に図示しない軸受等を介して挿入されている。
これにより、クランク軸61が回転すると、旋回スクロール20Yは、偏心ボス64の旋回に伴い、固定スクロール30Yの中心に対して公転する。
これにより、クランク軸61が回転すると、旋回スクロール20Yは、偏心ボス64の旋回に伴い、固定スクロール30Yの中心に対して公転する。
旋回スクロール20Yと固定スクロール30Yは、旋回スクロール20Yの端板21の一方の側においてラップ壁22Cとラップ壁32Cを互いに組み合わせるとともに、端板21の他方の側においてラップ壁22Dとラップ壁32Dを互いに組み合わせている。これにより、旋回スクロール20Yと固定スクロール30Yとは、旋回スクロール20Yの両面側においてそれぞれ圧縮空間50C、50Dを形成している。
旋回スクロール20Yの主軸12側に形成された圧縮空間50Cと、他面側に形成された圧縮空間50Dとは、端板21に形成された連通孔26を介して連通している。
これにより、外周部の吸入孔51から上下の圧縮空間50C、50Dに導入された冷媒は、固定スクロール30Yに対する旋回スクロール20Yの公転により、外周側から内周側に順次送られて圧縮される。圧縮空間50Cで圧縮された冷媒は、連通孔26を通って他面側の圧縮空間50Dで圧縮された冷媒と合流する。合流した冷媒は、固定スクロール30Yの上部に形成された吐出孔37、さらに、図1に示したように、吐出孔37に設けられたリード弁38、上部カバー39に設けられたリード弁40を介し、ハウジング11の他端側に形成された冷媒吐出ポートP2から吐出される。
旋回スクロール20Yの主軸12側に形成された圧縮空間50Cと、他面側に形成された圧縮空間50Dとは、端板21に形成された連通孔26を介して連通している。
これにより、外周部の吸入孔51から上下の圧縮空間50C、50Dに導入された冷媒は、固定スクロール30Yに対する旋回スクロール20Yの公転により、外周側から内周側に順次送られて圧縮される。圧縮空間50Cで圧縮された冷媒は、連通孔26を通って他面側の圧縮空間50Dで圧縮された冷媒と合流する。合流した冷媒は、固定スクロール30Yの上部に形成された吐出孔37、さらに、図1に示したように、吐出孔37に設けられたリード弁38、上部カバー39に設けられたリード弁40を介し、ハウジング11の他端側に形成された冷媒吐出ポートP2から吐出される。
さて、ここで、旋回スクロール20Yと固定スクロール30Yとの間に形成される圧縮空間50C、50Dの断面積が、外周側から内周側に向けて漸次縮小する度合いを高めるため、図2に示した構成と同様にして、旋回スクロール20Yの端板21の両面側において、旋回スクロール20Yと固定スクロール30Yのラップ高さL1、L2が外周側から内周側に向けて漸次縮小するようにする。これには、旋回スクロール20Yのラップ壁22C、22D、固定スクロール30Yのラップ壁32C、32Dの高さが、外周側から内周側に漸次縮小されるように形成する。ラップ壁22C、22D、32C、32Dの高さは、固定スクロール30Yの外周側から内周側に向けて漸次段階的に(階段状に)高くしても良いし、連続的に高くして螺旋状に形成しても良い。
ここで、ラップ壁22Cと22D、32Cと32Dは、端板21の上下で同形状、同位相とされている。
ここで、ラップ壁22Cと22D、32Cと32Dは、端板21の上下で同形状、同位相とされている。
上述したような構成によれば、圧縮機10Yは、旋回スクロール20Yと固定スクロール30Yのラップ高さが外周側から内周側に向けて漸次縮小するようにしたので、旋回スクロール20Yと固定スクロール30Yとの間に形成される圧縮空間の断面が、径方向だけでなく高さ方向にも縮小されることになる。その結果、圧縮機10Yの圧縮比を高めることができる。また、旋回スクロール20Y、固定スクロール30Yにおいて、外周部のラップ壁22C、22D、32C、32Dの高さを大きくすることで、旋回スクロール20Y、固定スクロール30Yの外径を大きくすることなく、容量の増加が可能となる。これにより、圧縮機10Yのさらなる小型化、大容量化を図ることができる。
しかも、旋回スクロール20Y、固定スクロール30Yにおいて、圧縮による負荷荷重が大きな中央部のラップ壁22C、22D、32C、32Dの高さを抑えることができるので、旋回スクロール20Y、固定スクロール30Yの強度が向上し、高い信頼性を得ることができる。
また、旋回スクロール20Yの端板21の両面側に圧縮空間50C、50Dが形成されることで、圧縮機10Yの主軸12の軸線方向(スラスト方向)における圧縮荷重を釣り合わせることができ、スラスト荷重による損失を抑えることができる。
しかも、旋回スクロール20Y、固定スクロール30Yにおいて、圧縮による負荷荷重が大きな中央部のラップ壁22C、22D、32C、32Dの高さを抑えることができるので、旋回スクロール20Y、固定スクロール30Yの強度が向上し、高い信頼性を得ることができる。
また、旋回スクロール20Yの端板21の両面側に圧縮空間50C、50Dが形成されることで、圧縮機10Yの主軸12の軸線方向(スラスト方向)における圧縮荷重を釣り合わせることができ、スラスト荷重による損失を抑えることができる。
[第三の実施の形態]
次に、本発明に係る第三の実施の形態について説明する。
以下において、上記第二の実施の形態で示した構成と異なる点のみについて説明し、上記第二の実施の形態と共通する構成については同符号を付してその説明を省略する。
ここで、本実施の形態で示す圧縮機10Zは、上記第二の実施の形態で示した圧縮機10Yに対し、旋回スクロール20Z、固定スクロール30Zのラップ壁(旋回スクロール側ラップ壁)22E、22F、ラップ壁(固定スクロール側ラップ壁)32E、32Fが、端板21、31の一方の側と他方の側とで互いに異なる方向に渦巻き状に形成されている点のみが異なる。
次に、本発明に係る第三の実施の形態について説明する。
以下において、上記第二の実施の形態で示した構成と異なる点のみについて説明し、上記第二の実施の形態と共通する構成については同符号を付してその説明を省略する。
ここで、本実施の形態で示す圧縮機10Zは、上記第二の実施の形態で示した圧縮機10Yに対し、旋回スクロール20Z、固定スクロール30Zのラップ壁(旋回スクロール側ラップ壁)22E、22F、ラップ壁(固定スクロール側ラップ壁)32E、32Fが、端板21、31の一方の側と他方の側とで互いに異なる方向に渦巻き状に形成されている点のみが異なる。
すなわち、図4に示すように、圧縮機10Zは、ハウジング11内で旋回自在に設けられた旋回スクロール20Zと、ハウジング11に固定された固定スクロール30Zと、を備える。
旋回スクロール20Zは、円板状の端板21の両面側に、それぞれ渦巻き状で所定の高さを有したラップ壁22E、22Fが一体に形成されている。
一方、固定スクロール30Zは、旋回スクロール20Zを挟んで対向する一対の端板31E、31Fを有し、端板31E、31Fには、それぞれ旋回スクロール20Zのラップ壁22E、22Fに対向して噛み合う渦巻き状のラップ壁32E、32Fが形成されている。
旋回スクロール20Zは、円板状の端板21の両面側に、それぞれ渦巻き状で所定の高さを有したラップ壁22E、22Fが一体に形成されている。
一方、固定スクロール30Zは、旋回スクロール20Zを挟んで対向する一対の端板31E、31Fを有し、端板31E、31Fには、それぞれ旋回スクロール20Zのラップ壁22E、22Fに対向して噛み合う渦巻き状のラップ壁32E、32Fが形成されている。
ここで、図5、図6に示すように、旋回スクロール20Zにおいて、端板21の一方の側に設けられたラップ壁22Eと他方の側に設けられたラップ壁22Fとは、渦巻き状の巻き方向が互いに異なり、その位相が線対称とされている。また、固定スクロール30Zも、一方のラップ壁32Eと他方の32Fとは、渦巻き状の巻き方向が互いに異なり、その位相が線対称とされている。
このような圧縮機10Zにおいては、旋回スクロール20Zと固定スクロール30Zは、旋回スクロール20Zの端板21の一方の側においてラップ壁22Eとラップ壁32Eを互いに組み合わせるとともに、端板21の他方の側においてラップ壁22Fとラップ壁32Fを互いに組み合わせている。これにより、旋回スクロール20Zと固定スクロール30Zとは、旋回スクロール20Zの両面側においてそれぞれ圧縮空間50E、50Fを形成している。
外周部の吸入孔51から上下の圧縮空間50E、50Fに導入された冷媒は、固定スクロール30Zに対する旋回スクロール20Zの公転により、外周側から内周側に順次送られて圧縮される。圧縮空間50Eで圧縮された冷媒は、連通孔26を通って他面側の圧縮空間50Fで圧縮された冷媒と合流する。合流した冷媒は、固定スクロール30Zの上部に形成された吐出孔37、さらに図1に示したように、吐出孔37に設けられたリード弁38、上部カバー39に設けられたリード弁40を介し、ハウジング11の他端側に形成された冷媒吐出ポートP2から吐出される。
外周部の吸入孔51から上下の圧縮空間50E、50Fに導入された冷媒は、固定スクロール30Zに対する旋回スクロール20Zの公転により、外周側から内周側に順次送られて圧縮される。圧縮空間50Eで圧縮された冷媒は、連通孔26を通って他面側の圧縮空間50Fで圧縮された冷媒と合流する。合流した冷媒は、固定スクロール30Zの上部に形成された吐出孔37、さらに図1に示したように、吐出孔37に設けられたリード弁38、上部カバー39に設けられたリード弁40を介し、ハウジング11の他端側に形成された冷媒吐出ポートP2から吐出される。
さて、ここで、旋回スクロール20Zと固定スクロール30Zとの間に形成される圧縮空間50E、50Fの断面積が、外周側から内周側に向けて漸次縮小する度合いを高めるため、固定スクロール30Zの端板21の両面側において、旋回スクロール20Zと固定スクロール30Zのラップ高さL1、L2が外周側から内周側に向けて漸次縮小するようにする。これには、旋回スクロール20Zのラップ壁22E、22F、固定スクロール30Zのラップ壁32E、32Fの高さが、外周側から内周側に漸次縮小されるように形成する。ラップ壁22E、22F、32E、32Fの高さは、固定スクロール30Zの外周側から内周側に向けて漸次段階的に(階段状に)高くしても良いし、連続的に高くして螺旋状に形成しても良い。
上述したような構成によれば、圧縮機10Zは、旋回スクロール20Zと固定スクロール30Zのラップ高さL1、L2が外周側から内周側に向けて漸次縮小するようにしたので、旋回スクロール20Zと固定スクロール30Zとの間に形成される圧縮空間の断面が、径方向だけでなく高さ方向にも縮小されることになる。その結果、圧縮機10Zの圧縮比を高めることができる。また、旋回スクロール20Z、固定スクロール30Zにおいて、外周部のラップ壁22E、22F、32E、32Fの高さを大きくすることで、旋回スクロール20Z、固定スクロール30Zの外径を大きくすることなく、容量の増加が可能となる。これにより、圧縮機10Zのさらなる小型化、大容量化を図ることができる。
しかも、旋回スクロール20Z、固定スクロール30Zにおいて、圧縮による負荷荷重が大きな中央部のラップ壁22E、22F、32E、32Fの高さを抑えることができるので、旋回スクロール20Z、固定スクロール30Zの強度が向上し、高い信頼性を得ることができる。
しかも、旋回スクロール20Z、固定スクロール30Zにおいて、圧縮による負荷荷重が大きな中央部のラップ壁22E、22F、32E、32Fの高さを抑えることができるので、旋回スクロール20Z、固定スクロール30Zの強度が向上し、高い信頼性を得ることができる。
また、旋回スクロール20Zの端板21の両面側に圧縮空間が形成されることで、圧縮機10Zの主軸12の軸線方向(スラスト方向)における圧縮荷重を釣り合わせることができ、スラスト荷重による損失を抑えることができる。
加えて、旋回スクロール20Zの端板21の一方の側のラップ壁22Eと他方の側のラップ壁22F、固定スクロール30Zの、一方のラップ壁32Eと他方の32Fは、渦巻き状の巻き方向が互いに異なり、その位相が線対称とされているので、一方の圧縮空間50Eと他方の圧縮空間50Fで冷媒を圧縮するときに主軸12の軸線に直交する方向の圧縮力は互いに反対方向となる。一方の圧縮空間50Eと他方の圧縮空間50Fで冷媒を圧縮するときに主軸12の軸線に直交する方向の圧縮力が同じ方向であると、特に圧縮比の高くなる本発明においては、ラップ壁22E、22Fとラップ壁32E、32Fの歯面荷重が増加しやすく、これに抗するために各部強度を高める必要が生じる。これに対し、本実施の形態においては、一方の圧縮空間50Eと他方の圧縮空間50Fで冷媒を圧縮するときに主軸12の軸線に直交する方向の圧縮力は互いに反対方向とすることで、ラップ壁22E、22Fとラップ壁32E、32Fの歯面荷重が増加するのを回避することができる。
なお、上記第三の実施の形態で示した構成は、上記第一の実施の形態と組み合わせることも可能である。
なお、上記各実施の形態においては、圧縮機10X、10Y、10Zを、縦型としたが、これを横型とする場合においても本発明を同様に適用することができる。
また、圧縮機10X、10Y、10Zの各部の詳細な構造については、本発明の主旨を逸脱しない限り適宜変更することが可能である。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
また、圧縮機10X、10Y、10Zの各部の詳細な構造については、本発明の主旨を逸脱しない限り適宜変更することが可能である。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
10X、10Y、10Z…圧縮機、11…ハウジング、12…主軸、12a…潤滑油流路、13…軸受、20X、20Y、20Z…旋回スクロール、21…端板、22A、22B、22C、22D、22E、22F…ラップ壁(旋回スクロール側ラップ壁)、23…凹部、24…ドライブブッシュ(軸受)、30X、30Y、30Z…固定スクロール、31A、31B、31C、31E…端板、32A、32B、32C、32D、32E、32F…ラップ壁(固定スクロール側ラップ壁)、50A、50B、50C、50D、50E、50F…圧縮空間
Claims (6)
- スクロール型の圧縮機であって、
外殻を形成するハウジング内に回転自在に支持された主軸と、
前記主軸の中心に対してオフセットした位置に回転自在に連結された旋回スクロールと、
前記ハウジングに固定され、前記旋回スクロールと対向することで冷媒を圧縮する圧縮空間を形成する固定スクロールと、を備え、
前記旋回スクロールは、円板状の端板の両面にそれぞれ渦巻き状の旋回スクロール側ラップ壁が形成され、前記固定スクロールは、前記旋回スクロールの前記端板の両面に形成された前記旋回スクロール側ラップ壁のそれぞれに対向する一対の固定スクロール側ラップ壁が形成され、
前記旋回スクロールの前記端板の一面側の中央部に凹部が形成され、前記主軸の先端部に前記主軸の中心軸から偏心して設けられた偏心ボスが、前記凹部内に軸受を介して挿入されていることを特徴とする圧縮機。 - 前記旋回スクロールと前記固定スクロールとの間に形成される前記圧縮空間は、外周側から内周側に向けてその断面積が漸次縮小し、
前記旋回スクロール側ラップ壁と前記固定スクロール側ラップ壁とのラップ高さが、外周側から内周側に向けて漸次縮小することを特徴とする請求項1に記載の圧縮機。 - 前記旋回スクロールおよび前記固定スクロールにおいて、前記端板の一方の側に形成された前記旋回スクロール側ラップ壁および前記固定スクロール側ラップ壁のラップ高さと、前記端板の他方の側に形成された前記旋回スクロール側ラップ壁および前記固定スクロール側ラップ壁のラップ高さとが、互いに異なることを特徴とする請求項1または2に記載の圧縮機。
- 前記旋回スクロールおよび前記固定スクロールにおいて、前記端板の一方の側に形成された前記旋回スクロール側ラップ壁および前記固定スクロール側ラップ壁と、前記端板の他方の側に形成された前記旋回スクロール側ラップ壁および前記固定スクロール側ラップ壁とが、互いに異なる方向に巻く渦巻き状とされていることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の圧縮機。
- スクロール型の圧縮機であって、
外殻を形成するハウジング内に回転自在に支持された主軸と、
前記主軸の中心に対してオフセットした位置に回転自在に連結された旋回スクロールと、
前記ハウジングに固定され、前記旋回スクロールと対向することで冷媒を圧縮する圧縮空間を形成する固定スクロールと、を備え、
前記旋回スクロールは、円板状の端板の両面にそれぞれ渦巻き状の旋回スクロール側ラップ壁が形成され、前記固定スクロールは、前記旋回スクロールの前記端板の両面に形成された前記旋回スクロール側ラップ壁のそれぞれに対向する一対の固定スクロール側ラップ壁が形成され、
前記旋回スクロールと前記固定スクロールとの間に形成される前記圧縮空間は、外周側から内周側に向けてその断面積が漸次縮小し、
前記旋回スクロール側ラップ壁と前記固定スクロール側ラップ壁とのラップ高さが、外周側から内周側に向けて漸次縮小することを特徴とする圧縮機。 - 前記旋回スクロールおよび前記固定スクロールにおいて、前記端板の一方の側に形成された前記旋回スクロール側ラップ壁および前記固定スクロール側ラップ壁と、前記端板の他方の側に形成された前記旋回スクロール側ラップ壁および前記固定スクロール側ラップ壁とが、互いに異なる方向に巻く渦巻き状とされていることを特徴とする請求項5に記載の圧縮機。
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