JP2013148020A - スクロール式流体機械 - Google Patents
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Abstract
【課題】可動スクロール部材を固定スクロール部材に向けて付勢しながらも、弾性体から可動スクロール部材に加わる荷重を低減することができるスクロール式流体機械を提供すること。
【解決手段】電動コンプレッサにおいて、可動スクロール部材45の背面65aと弾性体71との間に背圧室75が区画されている。区画壁32には、弾性体71のシール部72aよりも内側に圧接する円環状のシール部材67が装着されている。区画壁32と弾性体71との間の隙間のうちシール部材67より外周側の外側領域S2が背圧室75よりも低圧な吸入室51に連通している。
【選択図】図2
【解決手段】電動コンプレッサにおいて、可動スクロール部材45の背面65aと弾性体71との間に背圧室75が区画されている。区画壁32には、弾性体71のシール部72aよりも内側に圧接する円環状のシール部材67が装着されている。区画壁32と弾性体71との間の隙間のうちシール部材67より外周側の外側領域S2が背圧室75よりも低圧な吸入室51に連通している。
【選択図】図2
Description
本発明は、可動スクロール部材の背面と弾性体との間に背圧室が区画されているスクロール式流体機械に関する。
従来より、スクロール式流体機械としてのスクロールコンプレッサにおいては、固定スクロール部材に対し、可動スクロール部材が旋回可能に設けられ、この可動スクロール部材の公転運動により、両スクロール部材の渦巻壁間に形成された圧縮室が渦巻壁の中心側に容積を減少しながら移動されて冷媒ガスの圧縮が行われる。
スクロールコンプレッサとしては、可動スクロール部材に作用するスラスト方向の圧縮反力に抗して圧縮室の密閉性を高めるために、ハウジングと可動スクロール部材の基板との間に、可動スクロール部材を固定スクロール部材に向けて付勢する弾性体を介在させたものが存在する(例えば、特許文献1参照。)。
図4に示すように、ハウジング80内において可動スクロール部材81の基板82の背面側には、円環状でかつ平板状をなす弾性体83が配設されている。弾性体83は、可動スクロール部材81の基板82の背面側に設けられた接触部82aが摺接するようにハウジング80内に固定されている。弾性体83は、弾性体83の外周部を固定スクロール部材86の端面と、この弾性体83に対して可動スクロール部材81と反対側に設けられた対向壁85とで挟持することでハウジング80内に固定されるとともに、弾性体83の外周部がシールされている。また、対向壁85には、弾性体83の弾性変形を許容する許容空間が形成されている。そして、弾性体83が、可動スクロール部材82の圧接によって対向壁85側に弾性変形することで、可動スクロール部材81が固定スクロール部材86に向けて付勢されている。
また、ハウジング80内において、可動スクロール部材81の基板82の背面側には背圧室87が区画形成されている。この背圧室87の圧力によって可動スクロール部材81が固定スクロール部材86に向けて付勢されている。なお、背圧室87は、弾性体83の内周側を介して、弾性体83と対向壁85との間の隙間に連通しており、弾性体83における可動スクロール部材81と反対側の面には、背圧室87と同じ圧力が作用している。そして、可動スクロール部材81は、弾性体83の弾性変形に基づく付勢力のみならず、背圧室87の圧力に基づく付勢力によっても固定スクロール部材86に向けて付勢されている。
ところが、特許文献1において、弾性体83における可動スクロール部材81の反対側(対向壁85側)の面には、背圧室87の圧力(背圧力)が作用している。一方、弾性体83において、可動スクロール部材81側の面のうち、接触部82aより内側の部分には、背圧室87の圧力が作用しているが、接触部82aより外側の部分には、背圧室87の圧力より低圧の吸入圧力が作用している。このため、弾性体83において、接触部82aより外側の部分は、背圧室87の圧力と吸入圧力との差圧に基づいた荷重が加わってしまい、可動スクロール部材81には余分な負荷が掛かり、可動スクロール部材81の公転運動の妨げとなっている。
本発明は、可動スクロール部材を固定スクロール部材に向けて付勢しながらも、弾性体から可動スクロール部材に加わる荷重を低減することができるスクロール式流体機械を提供することにある。
上記問題点を解決するために、請求項1に記載の発明は、ハウジング内に固定された固定側基板、及び該固定側基板に一体の固定側渦巻壁からなる固定スクロール部材と、前記固定側渦巻壁に噛み合わされる可動側渦巻壁、及び該可動側渦巻壁に一体の可動側基板からなる可動スクロール部材と、を備え、前記可動スクロール部材の公転運動により両渦巻壁間に形成された作用室の容積が変更され、前記ハウジング内に、該ハウジング内を前記固定スクロール部材及び前記可動スクロール部材が収容されるスクロール収容室に区画する区画壁が設けられるとともに、前記区画壁と、該区画壁に対向する前記固定スクロール部材の端面との間には、環状でかつ平板状をなす弾性体の外周部がシール部で挟持されるとともに、該弾性体には前記可動側基板の背面側に設けられた環状の接触部が摺接し、前記可動スクロール部材の背面と前記弾性体との間に背圧室が区画されているスクロール式流体機械に関する。このスクロール式流体機械において、前記区画壁には、前記弾性体の前記シール部よりも内側に圧接する環状のシール部材が装着されるとともに、前記区画壁と前記弾性体との間の隙間のうち前記シール部材より外周側が前記背圧室よりも低圧な低圧領域に連通し、前記シール部材より内周側が前記背圧室に連通している。
これによれば、区画壁と弾性体との間の隙間のうち、シール部材より外周側は背圧室より低い圧力領域となる。また、区画壁と弾性体との間の隙間のうち、シール部材より内周側は背圧室と同じ圧力領域となるが、この圧力領域は、シール部材によってその外側の低圧領域からシールされる。よって、区画壁と弾性体との間の隙間において背圧室の圧力が作用する部分を、シール部材より内側と対向する部分だけとすることができる。よって、シール部材が設けられない場合と比べると、弾性体において、背圧室の圧力と低圧領域の圧力との差圧が作用する面積を小さくすることができる。その結果として、背圧室の圧力と低圧領域との圧力の差圧に基づいて弾性体に加わる荷重を、シール部材を設けない場合と比べて低減することができる。
また、前記シール部材は、前記可動スクロール部材が公転運動したときの前記弾性体への接触部の軌跡で囲まれる領域の内側に配設されてもよい。
これによれば、接触部の軌跡で囲まれる領域は、可動スクロール部材の接触部によって弾性体が区画壁に圧接される領域である。この領域の内側にシール部材を配設することで、接触部が弾性体に圧接すると、その弾性体をシール部材に確実に圧接させることができ、シール部材の内側と外側に確実に区画することができる。
これによれば、接触部の軌跡で囲まれる領域は、可動スクロール部材の接触部によって弾性体が区画壁に圧接される領域である。この領域の内側にシール部材を配設することで、接触部が弾性体に圧接すると、その弾性体をシール部材に確実に圧接させることができ、シール部材の内側と外側に確実に区画することができる。
また、前記シール部材は円環状であり、前記シール部材の外径は前記接触部の内径以上に形成されてもよい。これによれば、背圧室の圧力と低圧領域の圧力との差圧により、弾性体が接触部から引き剥がされる虞が低減する。
本発明によれば、可動スクロール部材を固定スクロール部材に向けて付勢しながらも、弾性体から可動スクロール部材に加わる荷重を低減することができる。
以下、本発明のスクロール式流体機械を、車両用空調装置に用いられる電動コンプレッサに具体化した一実施形態について詳述する。
図1に示すように、電動コンプレッサ10のハウジング11は、第1ハウジング構成体21と第2ハウジング構成体22の二つのハウジング構成体を接合固定することで構成されている。第1ハウジング構成体21は、円筒部23の一端(図面左端)側に底部24を有する有底円筒状をなし、アルミニウム合金のダイカスト鋳物によって構成されている。第2ハウジング構成体22は有蓋円筒状をなし、アルミニウム合金のダイカスト鋳物によって構成されている。ハウジング11内には、第1ハウジング構成体21と第2ハウジング構成体22とで囲まれて密閉空間12が形成されている。
図1に示すように、電動コンプレッサ10のハウジング11は、第1ハウジング構成体21と第2ハウジング構成体22の二つのハウジング構成体を接合固定することで構成されている。第1ハウジング構成体21は、円筒部23の一端(図面左端)側に底部24を有する有底円筒状をなし、アルミニウム合金のダイカスト鋳物によって構成されている。第2ハウジング構成体22は有蓋円筒状をなし、アルミニウム合金のダイカスト鋳物によって構成されている。ハウジング11内には、第1ハウジング構成体21と第2ハウジング構成体22とで囲まれて密閉空間12が形成されている。
底部24の内壁面の中央部には、円筒状の軸支部24aが一体に突設されている。また、円筒部23の開口端側には、中央部に挿通孔32aが貫通形成された円筒状の区画壁32が固定されている。第1ハウジング構成体21内には回転軸33が収容されている。回転軸33の左端側は、ベアリング34を介することで、軸支部24aによって回転可能に支持されている。回転軸33の右端側は区画壁32の挿通孔32aに挿通されている。そして、回転軸33は、挿通孔32a内のベアリング35を介して区画壁32によって回転可能に支持されている。区画壁32と回転軸33との間には、回転軸33を封止する軸シール部材38が配置されている。よって、密閉空間12内には、区画壁32を境として、第1ハウジング構成体21の底部24側にモータ収容室12aが区画されている。
モータ収容室12a内において、第1ハウジング構成体21の円筒部23の内周面には、ステータ36が設けられている。モータ収容室12a内において回転軸33には、ステータ36の内周側に位置するようにしてロータ37が固定されている。ステータ36及びロータ37によって電動モータ13が構成されている。電動モータ13は、ステータ36への給電によって、ロータ37と回転軸33とを一体的に回転させる。
第1ハウジング構成体21内において、円筒部23の開口端側には固定スクロール部材41が収容配置されている。固定スクロール部材41は、円板状をなす固定側基板61の外周側に円筒状の外周壁62が立設されるとともに、固定側基板61において外周壁62の内周側に固定側渦巻壁63が立設されて形成されている。固定スクロール部材41は、外周壁62の端面62aを以て、区画壁32の円環状をなす周壁部64に接合されている(図2参照)。よって、密閉空間12内には、固定スクロール部材41の固定側基板61、外周壁62、及び区画壁32によって囲まれるとともに、回転軸33が軸シール部材38によって封止されることで、スクロール収容室58が区画形成されている。
回転軸33において、スクロール収容室58内に位置する固定スクロール部材41側の端面には、回転軸33の軸線Lに対して偏心した位置に偏心軸43が設けられている。偏心軸43にはブッシュ44が固定されている。ブッシュ44には、スクロール収容室58内に収容配置された可動スクロール部材45が、固定スクロール部材41と対向するようにベアリング46を介して相対回転可能に支持されている。可動スクロール部材45は、円板状をなす可動側基板65に、固定スクロール部材41へ向かって可動側渦巻壁66が立設されて形成されている。図2(a)に示すように、可動側基板65における背面65aの外周縁部には、接触部として、円環状をなす凸状部65bが設けられている。凸状部65bの先端面は、内周縁部が外周縁部よりも若干高くされている。
図1に示すように、固定スクロール部材41と可動スクロール部材45とは、スクロール収容室58内で、固定側渦巻壁63と可動側渦巻壁66が互いに噛み合わされるとともに、各渦巻壁63,66の先端面が相手のスクロール部材41,45の各基板61,65に接触している。よって、固定側基板61と、固定側渦巻壁63と、可動側基板65と、可動側渦巻壁66は、スクロール収容室58内において作用室としての圧縮室47を区画形成する。
可動側基板65と、この可動側基板65に対向する区画壁32との間には、自転阻止機構48が配設されている。自転阻止機構48は、可動側基板65の背面65aの外周部に複数設けられた円環孔48aと、区画壁32の周壁部64に複数(図面においては一つのみ示す)突設され円環孔48aに遊嵌されたピン48bとからなっている。
スクロール収容室58内において、固定スクロール部材41の外周壁62と可動スクロール部材45の可動側渦巻壁66の最外周部との間には、吸入室51が区画形成されている。外周壁62の外周面には、凹部62bが形成されている。凹部62bと第1ハウジング構成体21の内周面とによって囲まれて、吸入室51につながる吸入通路39が形成されている。
第1ハウジング構成体21の円筒部23において、モータ収容室12aに対応した外周面には、吸入口50が形成されている。吸入口50には、図示しない外部冷媒回路の蒸発器につながる外部配管が接続されている。吸入口50はモータ収容室12aと連通されている。モータ収容室12aは、区画壁32の周壁部64に貫通形成された透孔40を介して吸入通路39に接続されている。よって、外部冷媒回路からの低圧冷媒ガスは、吸入口50、モータ収容室12a、透孔40及び吸入通路39を介して吸入室51へと導入される。
密閉空間12の一部は、第2ハウジング構成体22と固定スクロール部材41との接合によって、吐出室52として区画されている。第2ハウジング構成体22には、吐出室52に連通する吐出口53が形成されている。吐出口53には、図示しない外部冷媒回路の凝縮器につながる外部配管が接続されている。そして、吐出室52の高圧冷媒ガスは、吐出口53を介して外部冷媒回路へと導出される。
固定スクロール部材41の中心には吐出孔41aが形成され、この吐出孔41aを介して中心側の圧縮室47と吐出室52とが接続されている。吐出室52内において固定スクロール部材41には、吐出孔41aを開閉するためのリード弁よりなる吐出弁55が配設されている。吐出弁55の開度は、固定スクロール部材41に固定配置されたリテーナ56によって規制される。
そして、電動モータ13によって回転軸33が回転駆動されると、可動スクロール部材45が偏心軸43を介して固定スクロール部材41の軸心(回転軸33の軸線L)の周りで公転される。このとき、可動スクロール部材45は、自転阻止機構48によって自転が阻止されて、公転運動のみが許容される。この可動スクロール部材45の公転運動により、圧縮室47が両スクロール部材41,45の両渦巻壁63,66の外周側から中心側へ容積を減少しつつ移動されることで、吸入室51から圧縮室47内に取り込まれた低圧冷媒ガスの圧縮が行われる。圧縮済みの高圧冷媒ガスは、吐出孔41aから吐出弁55を介して吐出室52に吐出される。
図1及び図2(a)に示すように、可動側基板65の背面65a側には、背圧室75が区画形成されている。背圧室75と吐出圧力領域としての吐出室52とは、途中に絞り76a(図3(a)参照)を有する圧力供給通路76を介して接続されている。よって、吐出室52から背圧室75に供給された高圧冷媒ガスによって、可動スクロール部材45が、その背面65a側から固定スクロール部材41に向けて付勢されている。具体的には、可動スクロール部材45は、凸状部65bの内側領域に作用する高圧冷媒ガスによって固定スクロール部材41に向けて付勢されている。
背圧室75と密閉空間12のモータ収容室12a(吸入圧力領域)とは、区画壁32に設けられた抽気通路77を介して接続されている。区画壁32において抽気通路77の途中には、背圧室75の圧力とモータ収容室12aの圧力との差に応じて抽気通路77の開度を調節する調節弁78が配設されている。調節弁78は、背圧室75の圧力とモータ収容室12aの圧力との差を一定に保つように動作される。従って、電動コンプレッサ10の通常運転状態では、調節弁78の動作によって、背圧室75の圧力、すなわち背圧室75の圧力に基づく可動スクロール部材45の付勢力はほぼ一定に保たれることとなる。
スクロール収容室58内において、可動側基板65の背面65a側には、円環状でかつ平板状をなす弾性体71が配設されている。弾性体71の材質としては、例えばSK材等の金属材料が使用されている。弾性体71は、その外周部72が、区画壁32の周壁部64(外周縁部64a)と、固定スクロール部材41の外周壁62(端面62a)とにシール部72aで狭持されることにより、ハウジング11内に固定されている。また、区画壁32の周壁部64の外周縁部64aと、固定スクロール部材41の外周壁62の端面62aとの間は、シール部72aの介在によってシールされている。
図3(a)に示すように、弾性体71の外周部72には、弾性体71の周方向に沿って延びる長孔71aが貫通形成されている。この長孔71aと、区画壁32の外周縁部64a及び固定スクロール部材41の外周壁62の端面62aとで囲まれた空間は、吐出室52と背圧室75とを接続する圧力供給通路76の一部(詳しくは絞り76a)を構成している。弾性体71の外周部72には、固定スクロール部材41の凹部62b(吸入通路39)と、区画壁32の透孔40とを接続する透孔71bが複数貫通形成されている。弾性体71の内周部73には、自転阻止機構48のピン48bが挿通されるピン孔71cが複数貫通形成されている。
区画壁32の周壁部64において、外周縁部64aよりも内周側の円環状領域は、弾性体71に対して可動スクロール部材45と反対側で対向する対向壁64bをなしている。この対向壁64bには、回転軸33の軸線Lを中心とした円環状に凹部64cが形成されている。この凹部64cの形成によって、対向壁64bにおいて弾性体71の内周部73と対向する位置には、回転軸33の軸線Lを中心とした円環凸状に、支持部64dが残存されている。支持部64dの先端面は、区画壁32の外周縁部64aと同一平面上に存在する。よって、弾性体71は、外周部72のシール部72aが区画壁32と固定スクロール部材41によって狭持保持されるのみならず、内周部73が支持部64dによって当接支持されている。
凹部64cの形成によって、自然状態にある弾性体71の内周部73と、区画壁32の対向壁64bとの間には、空間(許容空間)が形成されることとなる。また、可動スクロール部材45の凸状部65bの先端が、固定スクロール部材41の外周壁62の端面62aよりも区画壁32側に必ず突出するように、各スクロール部材41,45の寸法が設計されている。したがって、電動コンプレッサ10の組立済の状態では、可動スクロール部材45の凸状部65bが、弾性体71に対し円環状に圧接し、弾性体71が円環状に対向壁64b側に弾性変形されることとなる。また、凸状部65bの先端が弾性体71に圧接するため、凸状部65bと弾性体71とで囲まれる領域は、背圧室75と同じ圧力領域となり、背圧室75に導入された高圧冷媒ガスの圧力が作用している。
ここで、弾性体71の内周部73は、区画壁32の支持部64dによって、円環状領域で当接支持されている。したがって、弾性体71の弾性変形は、外周部72と内周部73の間の部分が凹部64c内へ膨らみ出るようにして行われる。そして、弾性体71が、可動スクロール部材45の圧接によって対向壁64b側に弾性変形することで、可動スクロール部材45が固定スクロール部材41に向けて付勢されることとなる。したがって、固定スクロール部材41と可動スクロール部材45とは、弾性体71の弾性変形に基づく付勢力、及び前述した背圧室75の圧力に基づく付勢力によって、各渦巻壁63,66の先端面が相手のスクロール部材41,45の基板61,65に圧接され、圧縮室47の密閉性が確保されることとなる。
弾性体71と凸状部65bとの圧接は、可動スクロール部材45の固定スクロール部材41(弾性体71)に対する何れの旋回位置でも確実に維持される。よって、背圧室75のうち、可動スクロール部材45の凸状部65bの内側に区画される部分は、スクロール収容室58のその他の領域(吸入室51)からシールされている。
図1及び図2に示すように、区画壁32において、外周縁部64a(シール部72a)より内側であり、かつ凹部64cの内底面64eには、回転軸33の軸線Lを中心とした円環状に装着溝64fが形成されている。この装着溝64fには、O−リングよりなるシール部材67が装着されている。ここで、図3(a)に、可動スクロール部材45が公転運動するときの凸状部65bの最外周部の軌跡を辿って形成される円を仮想円Cで示す。仮想円Cの直径は、シール部材67の外径より大きくなっている。また、シール部材67の外径は、凹部64cの直径より小さく、かつ凸状部65b(接触部)の直径よりも大きくなっている。そして、本実施形態では、シール部材67は、仮想円Cより内側(凸状部65bの軌跡で囲まれる領域の内側)に配設されるとともに、仮想円Cに対し同心円状に配設されている。また、弾性体71において、凹部64cの外周寄りには、吸入室51と連通する連通孔71dが弾性体71を厚み方向に貫通して形成されている。
図3(a)の破線に示すように、可動スクロール部材45は、凸状部65bの周方向の一部が、シール部材67を外側へ越えた状態で公転運動する。この状態では、図2(a)に示すように、凸状部65bの弾性体71に向けた圧接により、弾性体71が凹部64cの内底面64eに当接するとともに、シール部材67に弾性体71が圧接する。このため、対向壁64bと弾性体71との間の隙間は、シール部材67を境にして外側と内側に区画される。そして、対向壁64bと弾性体71との間の隙間のうち、シール部材67の内側領域S1(図3aの粗ドット表示部)は、背圧室75と連通して背圧室75と同じ圧力領域となる。一方、対向壁64bと弾性体71との間の隙間のうち、シール部材67の外側領域S2は、シール部材67によって内側領域S1から気密にシールされるとともに、連通孔71dによって、背圧室75より低圧領域の吸入室51と連通し、吸入圧力領域となる。
一方、図2(b)に示すように、可動スクロール部材45は、凸状部65bの一部がシール部材67の内側に位置する状態で公転運動する。そして、凸状部65bの弾性体71に向けた圧接により、弾性体71が凹部64cの内底面64eに当接するとともに、シール部材67に弾性体71が圧接する。このため、対向壁64bと弾性体71との間の隙間は、シール部材67を境にして外側と内側に区画される。そして、対向壁64bと弾性体71との間の隙間のうち、シール部材67の内側領域S1は、背圧室75と連通して背圧室75と同じ圧力領域となる。一方、対向壁64bと弾性体71との間の隙間のうち、シール部材67の外側領域S2は、シール部材67によって内側領域S1から気密にシールされるとともに、連通孔71dによって吸入室51と連通し吸入圧力領域となる。したがって、凸状部65bがシール部材67の内側に位置しても、シール部材67の外側領域S2は吸入圧力領域となる。
次に、電動コンプレッサ10の作用について説明する。
さて、可動スクロール部材45は、弾性体71の弾性変形に基づく付勢力、及び背圧室75の圧力に基づく付勢力によって固定スクロール部材41に向けて付勢され、各渦巻壁63,66の先端面が相手のスクロール部材41,45の基板61,65に圧接され、圧縮室47の密閉性が確保されている。
さて、可動スクロール部材45は、弾性体71の弾性変形に基づく付勢力、及び背圧室75の圧力に基づく付勢力によって固定スクロール部材41に向けて付勢され、各渦巻壁63,66の先端面が相手のスクロール部材41,45の基板61,65に圧接され、圧縮室47の密閉性が確保されている。
図2(a)及び(b)に示すように、この電動コンプレッサ10において、対向壁64bと弾性体71との間の隙間のうちシール部材67の外側領域S2は、背圧室75の圧力より低圧の吸入圧力領域となり、弾性体71におけるシール部材67より外側の部分には吸入圧力が作用している。また、対向壁64bと弾性体71との間の隙間のうち、シール部材67の内側領域S1には、背圧室75と同じ圧力領域となり、弾性体71におけるシール部材67より内側の部分には、背圧室75と同じ圧力が作用している。このとき、背圧室75の圧力と吸入圧力との差圧に基づいて弾性体71に加わる荷重は、
(弾性体71における内側領域S1の面積(粗ドット表示部)−凸状部65bの内側面積)×(背圧室の圧力−吸入圧力)…式1
で表される。
(弾性体71における内側領域S1の面積(粗ドット表示部)−凸状部65bの内側面積)×(背圧室の圧力−吸入圧力)…式1
で表される。
図3(b)に示すように、シール部材67が設けられない場合は、弾性体71の全体に背圧室75の圧力が作用している。具体的には、弾性体71において、凹部64cの周縁より内側部分の全体に、背圧室75の圧力が作用している。このとき、背圧室75の圧力と吸入圧力との差圧によって弾性体71に加わる荷重は、
(弾性体71における凹部64cの周縁より内側部分の面積(密ドット表示部)−凸状部65bの内側面積)×(背圧室の圧力−吸入圧力)…式2
で表される。式1と式2では[凸状部65bの内側面積]と[背圧室の圧力−吸入圧力」は同じ値となるため、[弾性体71における内側領域S1の面積]と[弾性体71における凹部64cの周縁より内側部分の面積]との大小によって、弾性体71に加わる荷重の大小が決まる。弾性体71において、[弾性体71における内側領域S1の面積]の方が[弾性体71における凹部64cの周縁より内側部分の面積]より小さいため、式1で得られる値が、式2で得られる値より小さくなる。したがって、シール部材67を設けない場合と比べると、シール部材67を設けた場合の方が、弾性体71に加わる荷重が小さくなる。
(弾性体71における凹部64cの周縁より内側部分の面積(密ドット表示部)−凸状部65bの内側面積)×(背圧室の圧力−吸入圧力)…式2
で表される。式1と式2では[凸状部65bの内側面積]と[背圧室の圧力−吸入圧力」は同じ値となるため、[弾性体71における内側領域S1の面積]と[弾性体71における凹部64cの周縁より内側部分の面積]との大小によって、弾性体71に加わる荷重の大小が決まる。弾性体71において、[弾性体71における内側領域S1の面積]の方が[弾性体71における凹部64cの周縁より内側部分の面積]より小さいため、式1で得られる値が、式2で得られる値より小さくなる。したがって、シール部材67を設けない場合と比べると、シール部材67を設けた場合の方が、弾性体71に加わる荷重が小さくなる。
上記構成の本実施形態においては次のような効果を奏する。
(1)弾性体71の弾性変形に基づく付勢力、及び背圧室75の圧力に基づく付勢力によって可動スクロール部材45を固定スクロール部材41に向けて付勢するようにした。また、区画壁32に、弾性体71の外周部72よりも内側に圧接する円環状のシール部材67を装着した。そして、シール部材67により、区画壁32と弾性体71との間の隙間を、背圧室75と同じ圧力領域の内側領域S1と、吸入圧力と同じ圧力領域の外側領域S2に区画した。よって、弾性体71において、背圧室75の圧力が作用する部分を内側領域S1と対向する部分だけとし、シール部材67が設けられない場合と比べると、背圧室75の圧力と吸入圧力との差圧が作用する面積を小さくすることができる。その結果として、背圧室75の圧力と吸入圧力との差圧に基づいて弾性体71に加わる荷重を、シール部材67を設けない場合と比べて低減することができ、可動スクロール部材45の公転運動に加わる負荷を低減することができる。
(1)弾性体71の弾性変形に基づく付勢力、及び背圧室75の圧力に基づく付勢力によって可動スクロール部材45を固定スクロール部材41に向けて付勢するようにした。また、区画壁32に、弾性体71の外周部72よりも内側に圧接する円環状のシール部材67を装着した。そして、シール部材67により、区画壁32と弾性体71との間の隙間を、背圧室75と同じ圧力領域の内側領域S1と、吸入圧力と同じ圧力領域の外側領域S2に区画した。よって、弾性体71において、背圧室75の圧力が作用する部分を内側領域S1と対向する部分だけとし、シール部材67が設けられない場合と比べると、背圧室75の圧力と吸入圧力との差圧が作用する面積を小さくすることができる。その結果として、背圧室75の圧力と吸入圧力との差圧に基づいて弾性体71に加わる荷重を、シール部材67を設けない場合と比べて低減することができ、可動スクロール部材45の公転運動に加わる負荷を低減することができる。
(2)シール部材67により、区画壁32と弾性体71との間の隙間を、背圧室75と同じ圧力領域の内側領域S1と、吸入圧力と同じ圧力領域の外側領域S2に区画した。弾性体71において、外側領域S2と対向する部分には、両面側に吸入圧力が作用し、差圧に基づく荷重が発生していない。よって、背圧室75の圧力と吸入圧力との差圧に基づいて弾性体71に加わる荷重を極力小さくすることができる。
(3)シール部材67を、凸状部65bの軌跡で囲まれる仮想円Cの内側(領域)に配設した。仮想円Cの内側は、凸状部65bによって弾性体71が対向壁64bに圧接される領域である。この領域にシール部材67を配設することで、弾性体71とシール部材67を確実に圧接させ、区画壁32と弾性体71との間の隙間を、シール部材67の内側と外側に確実に区画することができる。
(4)シール部材67の外径を、仮想円Cの直径より小さくし、シール部材67を弾性体71の内周部73寄りに配設した。このため、弾性体71において、背圧室75の圧力と吸入圧力との差圧が作用する部分を小さくし、かつ、吸入圧力が作用する部分を大きくすることができる。その結果として、背圧室75の圧力と吸入圧力との差圧に基づいて弾性体71に加わる荷重をより低減することができる。
(5)弾性体71に連通孔71dを形成し、区画壁32と弾性体71との間の隙間のうち、シール部材67の外側領域S2と吸入室51とを連通させた。これにより、弾性体71において、外側領域S2と対向する部分には、両面側に吸入圧力が作用し、差圧に基づく荷重が発生しない。よって、弾性体71に連通孔71dを形成するだけの簡単な構成で、弾性体71に加わる荷重を低減することができる。
(6)弾性体71の弾性変形に基づく付勢力、及び背圧室75の圧力に基づく付勢力によって可動スクロール部材45を固定スクロール部材41に向けて付勢するようにした。また、弾性体71とシール部材67との圧接により、区画壁32と弾性体71との間の隙間を、背圧室75と同じ圧力領域の内側領域S1と、吸入圧力と同じ圧力領域の外側領域S2に区画し、区画壁32と弾性体71との間の隙間において、背圧室75の圧力が作用する部分を内側領域S1と対向する部分だけとした。よって、弾性体71とシール部材67を併せ持つ電動コンプレッサ10だからこそ、背圧室75の圧力と吸入圧力との差圧に基づいて弾性体71に加わる荷重を、シール部材67を設けない場合と比べて低減することができる。
(7)シール部材67の外径を凸状部65bの内径以上に形成した。図2(a)に示すように、凸状部65bとシール部材67の間では、弾性体71には可動スクロール部材45側に背圧室75の圧力、可動スクロール部材45とは反対側に吸入圧力が作用する。したがって、シール部材67の外径が凸状部65bの内径より小さいと、凸状部65bとシール部材67の間の領域が大きくなって、背圧室75の圧力と吸入圧力との差圧により、弾性体71が凸状部65bから引き剥がされる虞がある。これに対して、シール部材67の外径を凸状部65bの内径以上にすることで、凸状部65bとシール部材67の間の領域を小さくし、弾性体71が凸状部65bから引き剥がされる虞を低減することができる。
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 実施形態では、シール部材67を、仮想円Cより内側に配設したが、シール部材67の外径を仮想円Cの直径と同じにし、仮想円C上にシール部材67を配置してもよい。
○ 実施形態では、シール部材67を、仮想円Cより内側に配設したが、シール部材67の外径を仮想円Cの直径と同じにし、仮想円C上にシール部材67を配置してもよい。
○ 実施形態では、弾性体71に連通孔71dを形成し、吸入室51と外側領域S2とを連通させたが、これに限らない。例えば、図2(a)の2点鎖線に示すように、固定スクロール部材41の外周壁62、及び区画壁32の周壁部64に、吸入室51と外側領域S2とを連通させる連通路69を形成し、吸入室51と外側領域S2とを連通させてもよい。
○ 実施形態では、弾性体71は、区画壁32と固定スクロール部材41との接合部分において外周部72のシール部72aが狭持されることにより、ハウジング11内に固定されていた。これを変更し、外周部72をボルト止めすることで、弾性体71をハウジング11内に固定してもよい。
○ 実施形態では、シール部材67より外周側の外側領域S2を低圧領域としての吸入室51と連通させたが、背圧室75より低圧であれば、外側領域S2と連通する領域は吸入室51以外であってもよい。
○ シール部材67は、円環状に限らず、多角環状など適宜の形状を採用し得る。
○ 実施形態では、スクロール式流体機械を電動コンプレッサ10に具体化したが、これに限定されるものではなく、車両のエンジンによって駆動されるタイプのスクロールコンプレッサや、電動モータ及びエンジンの両方を駆動源とする所謂ハイブリッドタイプのスクロールコンプレッサに具体化してもよい。
○ 実施形態では、スクロール式流体機械を電動コンプレッサ10に具体化したが、これに限定されるものではなく、車両のエンジンによって駆動されるタイプのスクロールコンプレッサや、電動モータ及びエンジンの両方を駆動源とする所謂ハイブリッドタイプのスクロールコンプレッサに具体化してもよい。
○ 実施形態では、スクロール式流体機械を冷媒ガスを圧縮する圧縮機に具体化したが、ランキンサイクル等に適用される膨張機に具体化してもよい。この場合は、冷媒ガスが膨張する膨張室が作用室となる。
上記実施形態から把握できる技術的思想について記載する。
(イ)前記区画壁と前記弾性体との間の隙間のうち前記シール部材より外周側と、前記背圧室より低圧な低圧領域とは、前記弾性体を厚み方向に貫通する連通孔によって連通している請求項1〜請求項3のうちいずれか一項に記載のスクロール式流体機械。
(イ)前記区画壁と前記弾性体との間の隙間のうち前記シール部材より外周側と、前記背圧室より低圧な低圧領域とは、前記弾性体を厚み方向に貫通する連通孔によって連通している請求項1〜請求項3のうちいずれか一項に記載のスクロール式流体機械。
(ロ)前記スクロール式流体機械は、圧縮機である請求項1〜請求項3、及び技術的思想(イ)のうちいずれか一項に記載のスクロール式流体機械。
10…スクロール式流体機械としての電動コンプレッサ、11…ハウジング、32…区画壁、41…固定スクロール部材、45…可動スクロール部材、47…作用室としての圧縮室、58…スクロール収容室、61…固定側基板、62a…端面、63…固定側渦巻壁、65…可動側基板、65a…背面、65b…接触部としての凸状部、66…可動側渦巻壁、67…シール部材、71…弾性体、72…外周部、72a…シール部、75…背圧室。
Claims (3)
- ハウジング内に固定された固定側基板、及び該固定側基板に一体の固定側渦巻壁からなる固定スクロール部材と、
前記固定側渦巻壁に噛み合わされる可動側渦巻壁、及び該可動側渦巻壁に一体の可動側基板からなる可動スクロール部材と、を備え、
前記可動スクロール部材の公転運動により両渦巻壁間に形成された作用室の容積が変更され、
前記ハウジング内に、該ハウジング内を前記固定スクロール部材及び前記可動スクロール部材が収容されるスクロール収容室に区画する区画壁が設けられるとともに、前記区画壁と、該区画壁に対向する前記固定スクロール部材の端面との間には、環状でかつ平板状をなす弾性体の外周部がシール部で挟持されるとともに、該弾性体には前記可動側基板の背面側に設けられた環状の接触部が摺接し、
前記可動スクロール部材の背面と前記弾性体との間に背圧室が区画されているスクロール式流体機械であって、
前記区画壁には、前記弾性体の前記シール部よりも内側に圧接する環状のシール部材が装着されるとともに、前記区画壁と前記弾性体との間の隙間のうち前記シール部材より外周側が前記背圧室よりも低圧な低圧領域に連通し、前記シール部材より内周側が前記背圧室に連通していることを特徴とするスクロール式流体機械。 - 前記シール部材は、前記可動スクロール部材が公転運動したときの前記弾性体への接触部の軌跡で囲まれる領域の内側に配設される請求項1に記載のスクロール式流体機械。
- 前記シール部材は円環状であり、前記シール部材の外径は前記接触部の内径以上に形成される請求項1又は請求項2に記載のスクロール式流体機械。
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2012
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