JP6750548B2 - スクロール型圧縮機 - Google Patents

Description

本発明はスクロール型圧縮機に関する。

特許文献１に従来のスクロール型圧縮機が開示されている。このスクロール型圧縮機は、ハウジングと、回転軸と、固定スクロールと、可動スクロールと、自転防止機構と、背圧室と、背圧供給路と、絞り通路とを備えている。

回転軸はハウジングに回転可能に軸支されている。固定スクロールはハウジングに固定されている。可動スクロールは、ハウジングに収納され、回転軸によって駆動されて固定スクロールとともに圧縮室を形成する。自転防止機構は、ハウジングと可動スクロールとの間に設けられ、回転軸の回転による可動スクロールの自転を防止する。背圧室は、可動スクロールの背面側でハウジングと可動スクロールとによって形成され、可動スクロールを圧縮室側に付勢する。背圧供給路は、圧縮室で高圧とされた冷媒又は潤滑油を背圧室に供給する。絞り通路は、圧縮室に冷媒を供給するための吸入領域と背圧室とを接続する。絞り通路は、具体的には、回転軸に貫設され、ハウジングと回転軸との間に設けられた軸受装置によって通路断面積が小さくされている。

このスクロール型圧縮機では、圧縮室で高圧とされた冷媒又は潤滑油が背圧室に供給され、背圧室内の冷媒又は潤滑油が絞り通路でその量が制限されて吸入領域に排出される。このため、背圧室内には適度な量で適度な背圧の冷媒又は潤滑油が存在することとなり、可動スクロールを固定スクロールに押圧する押圧力が適度に付与され、この押圧力によって圧縮室の気密性が好適に維持される。

特許第５３１５９３３号公報

しかし、上記従来のスクロール型圧縮機では、比較的長尺の回転軸に絞り通路を貫設しており、製造コストの高騰化を生じてしまっている。また、上記従来のスクロール型圧縮機では、絞り通路が常に開いており、背圧不足によって効率が低下する懸念がある。

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、製造コストの低廉化及び効率の向上を実現可能なスクロール型圧縮機を提供することを解決すべき課題としている。

本発明のスクロール型圧縮機は、ハウジングと、前記ハウジングに回転可能に軸支された回転軸と、前記ハウジングに固定された固定スクロールと、前記ハウジングに収納され、前記回転軸によって駆動されて前記固定スクロールとともに圧縮室を形成する可動スクロールと、前記ハウジングと前記可動スクロールとの間に設けられ、前記回転軸の回転による前記可動スクロールの自転を防止する自転防止機構と、前記ハウジングと前記可動スクロールとによって形成され、前記可動スクロールを前記圧縮室側に付勢する背圧室と、前記圧縮室で高圧とされた冷媒又は潤滑油を前記背圧室に供給する背圧供給路と、前記圧縮室に冷媒を供給するための吸入領域と前記背圧室とを接続する絞り通路とを備えたスクロール型圧縮機において、
前記自転防止機構は、前記可動スクロールの前記背面側の面に凹設された３以上のリングポケットと、各前記リングポケット内に遊嵌される円筒状のリングと、前記ハウジングに固定され、各前記リング内に突出する円柱状のピンとを有し、
前記可動スクロールの外周側に前記吸入領域が位置し、
前記絞り通路は、少なくとも一つの前記リングポケットと前記吸入領域とを前記リングポケットの特定位置で連通し、
前記特定位置は、前記回転軸の軸心と前記偏心軸の軸心との中点を中心とし、前記リングポケットのピッチ円半径を半径とする仮想円と、前記リングポケットの内周面とが交差する位置であることを特徴とする。

本発明のスクロール型圧縮機では、絞り通路が自転防止機構の少なくとも一つのリングポケットと可動スクロールの外周側に位置する吸入領域とを連通しているため、回転軸に絞り通路を貫設する従来のスクロール型圧縮機よりも、絞り通路を短くすることが可能である。また、絞り通路は、リングポケットとリングとの間隙を介するので、絞り効果が高く、効率が向上する。

したがって、本発明のスクロール型圧縮機では、製造コストの低廉化及び効率の向上を実現することが可能である。

絞り通路はリングポケットの特定位置で連通している。この特定位置は、回転軸の軸心と偏心軸の軸心との中点を中心とし、リングポケットのピッチ円半径を半径とする仮想円と、リングポケットの内周面とが交差する位置である。このため、絞り通路は、回転軸の１回転時に１回はリングによって開閉されることとなり、背圧室内の冷媒や潤滑油が間欠的に吸入領域に排出されることとなる。このため、絞り通路が常時開放されている場合に比べて吸入領域に排出する冷媒や潤滑油の量を減らすことが可能となり、スクロール型圧縮機の効率が向上する。

絞り通路は、複数本設けることも可能であるが、１本であることが好ましい。絞り通路を１本形成するだけであれば、製造コストの低廉化の効果がより大きくなる。

本発明のスクロール型圧縮機では、製造コストの低廉化及び効率の向上を実現することが可能である。

図１は、実施例の電動スクロール型圧縮機の断面図である。 図２は、実施例の電動スクロール型圧縮機の要部拡大断面図である。 図３は、実施例の電動スクロール型圧縮機に係り、ある回転角度における固定スクロール及び可動スクロールの断面図である。 図４は、実施例の電動スクロール型圧縮機に係り、ある回転角度における自転防止機構の断面図である。 図５は、図４の一部拡大断面図である。 図６は、図５の状態から９０°回転が進んだ状態の図５と同様の一部拡大断面図である。 図７は、図６の状態から９０°回転が進んだ状態の図５及び図６と同様の一部拡大断面図である。

以下、本発明を電動スクロール型圧縮機に具体化した実施例を図面を参照しつつ説明する。この電動スクロール型圧縮機では、図１に示すように、有底筒状のフロントハウジング１と蓋状のリヤハウジング３とが接合されている。フロントハウジング１とリヤハウジング３との間には、フロントハウジング１側の固定ブロック５と、リヤハウジング３側の固定スクロール７とが挟持されている。フロントハウジング１、リヤハウジング３及び固定ブロック５がハウジング８に相当する。

固定スクロール７は、リヤハウジング３側に位置する固定基板７ａと、固定基板７ａから前方に延び、渦巻状をなす固定渦巻壁７ｂとを有している。固定基板７ａはリヤハウジング３とともに吐出室１１を形成している。固定基板７ａとリヤハウジング３との間には、吐出室１１回りに位置するＯリング１３が設けられている。

固定ブロック５と固定スクロール７との間には可動スクロール９が設けられている。可動スクロール９は、固定ブロック５側に位置する可動基板９ａと、可動基板９ａから後方に延び、渦巻状をなす可動渦巻壁９ｂとを有している。固定渦巻壁７ｂと可動渦巻壁９ｂとは互いに噛み合っており、固定基板７ａ、固定渦巻壁７ｂ、可動基板９ａ及び可動渦巻壁９ｂは圧縮室１０を形成する。可動基板９ａは固定ブロック５とともに背圧室１５を形成している。可動基板９ａと固定ブロック５との間には、背圧室１５回りに位置するシールリング１７が設けられている。

固定ブロック５にはフロントハウジング１内に突出するボス部５ａが形成され、ボス部５ａ内にはメイン軸受１９及びシール部材２１が設けられている。フロントハウジング１には固定ブロック５に向かって突出するボス部１ａが形成され、ボス部５ａ内にはモータ軸受２３が設けられている。メイン軸受１９とモータ軸受２３との間に回転軸２５が回転軸心Ｏ周りで回転可能に設けられている。シール部材２１はメイン軸受１９とモータ軸受２３との間で回転軸２５と当接している。背圧室１５はシールリング１７及びシール部材２１によって封止されている。また、フロントハウジング１と固定ブロック５とによりモータ室２７が形成されている。モータ室２７は、フロントハウジング１に形成された図示しない吸入口によって外部の蒸発器と接続される吸入室とされている。

モータ室２７内では、フロントハウジング１にステータ２９が固定され、回転軸２５にはロータ３１が固定されている。ステータ２９には、図示しないハーネスにより電流が流れるようになっている。ステータ２９及びロータ３１がモータ機構Ｍに相当する。

背圧室１５内に位置する回転軸２５の先端には、回転軸心Ｏに対して偏心する偏心軸心Ｑ方向に突出する偏心ピン２５ａが形成されている。偏心ピン２５ａには、図２にも示すように、ブッシュ３３が嵌合されている。ブッシュ３３は、円柱状のブッシュ本体３３ａと、ウェイト３３ｂとが一体とされている。可動スクロール９の可動基板９ａには、回転軸２５側に突出する可動ボス９ｃが形成され、ボス部９ａ内にはブッシュ軸受３５が設けられている。ブッシュ軸受３５はブッシュ本体３３ａを軸支している。

可動スクロール９の可動基板９ａの背面には、図４に示すように、６個のリングポケット３７が凹設されている。各リングポケット３７内には円筒状のリング３９が遊嵌されている。また、固定ブロック５の後面には、各リング３９内に突出する円柱状のピン４１が固定されている。各リングポケット３７の内周面、リング３９の外周面及び内周面並びにピン４１の外周面は回転軸心Ｏ及び偏心軸心Ｑと平行に延びている。このため、各リング３９はリングポケット３７の内周面を転動し、各ピン４１はリング３９の内周面を転動する。全てのリングポケット３７、リング３９及びピン４１が自転防止機構４２を構成している。

図１及び図２に示すように、可動スクロール９の可動基板９ａ及び可動渦巻壁９ｂの中心側には背圧孔４３が形成されている。背圧孔４３は、可動渦巻壁９ｂが僅かに傾斜したり、固定スクロール７の固定基板７ａから僅かに離間したりすることにより、圧縮室１０と背圧室１５とを連通させる。背圧孔４３が背圧供給路に相当する。

固定ブロック５にはモータ室２７と可動スクロール９の外周側とを連通する吸入通路４５が貫設されている。このため、可動スクロール９の外周側は吸入ポート４７とされている。吸入室を兼ねるモータ２７、吸入通路４５及び吸入ポート４７が吸入領域４９に相当する。

図１に示すように、固定スクロール７の固定基板７ａには吐出ポート５１が貫設されており、固定基板７ａの後面には、吐出室１１内において、吐出ポート５１を塞ぐ吐出弁５３と、リテーナ５５と設けられている。リヤハウジング３には、吐出室１１と吐出通路５７によって連通する油分離室５９が形成されている。油分離室５９内には、吐出通路５７から吐出される高圧の冷媒から潤滑油を分離するための分離筒６１が設けられている。

油分離室５９の下端にはフィルタ６３が設けられ、フィルタ６３内はリヤハウジング３、固定スクロール７及び固定ブロック５に形成された給油通路６５によって固定ブロック５及び固定スクロール７の外周側に連通している。給油通路６５には、途中で通路断面積が小さくされた絞りが形成されている。固定ブロック５及び固定スクロール７の外周側はモータ室２７に連通している。油分離室５９の上端には、外部の凝縮器に接続される吐出口５９ａが形成されている。

この電動スクロール型圧縮機では、ステータ２９に通電が行われると、ロータ３１が回転軸心Ｏ周りで回転し、ブッシュ３３が回転軸心Ｏ周りで公転する。このため、圧縮室１０が外周側から回転軸心Ｏに近づいて容積を縮小する。このため、圧縮室１０は、モータ室２７、吸入通路４５及び吸入ポ−ト４７内の低圧の冷媒を吸入して圧縮する。そして、圧縮室１０内の高圧の冷媒は吐出弁５３を押し開いて吐出室１１に吐出される。吐出室１１内の高圧の冷媒は、油分離室５９内において分離筒６１によって潤滑油を分離した後、吐出口５９ａから排出される。油分離室５９内に貯留された潤滑油はフィルタ６３及び給油通路６５を経て適量がモータ室２７に還流される。モータ室２７内の潤滑油はモータ軸受２３を潤滑する。

また、圧縮室１０内の高圧の冷媒及び潤滑油は背圧孔４３を経て適量が背圧室１５に供給される。このため、背圧室１５の圧力が高められ、可動スクロール９が固定スクロール７に向かって押し付けられる。また、背圧室１５内の潤滑油はメイン軸受１９、ブッシュ軸受３５、シールリング１７、シール部材２１及び自転防止機構４２を潤滑する。

この間、この電動スクロール型圧縮機では、図３に示すように、固定渦巻壁７ｂの中心が回転軸心Ｏに位置し、可動渦巻壁９ｂの中心が偏心軸心Ｑに位置する。そして、回転軸２５の回転によって圧縮室１０に作用する圧縮反力Ｆは、回転軸心Ｏと偏心軸心Ｑとの中点である作用点Ｐから可動渦巻壁９ｂを線分ＯＱと直交する方向に作用する。このため、図５〜７に示すように、自転防止機構４２では、リング３９及びピン４１は、圧縮反力Ｆによってリングポケット３７を押圧し、可動スクロール９の自転を防止する。可動スクロール９の公転に伴い、圧縮反力Ｆが作用するリングポケット３７は順に移り変わっている。

例えば、図４に示すように、対向するリングポケット３７内では、リング３９が圧縮反力Ｆでリングポケット３７を押圧している。このため、作用点Ｐを中心とし、リングポケット３７のピッチ円半径を半径とする仮想円Ｃを仮想すると、仮想円Ｃと、リングポケット３７の内周面とが交差する位置Ｓが決定される。この電動スクロール型圧縮機では、一つのリングポケット３７の内周面と吸入ポート４７とは、位置Ｓからリングポケット３７の接線方向に延びる絞り通路６７によって連通している。図６及び図７においては、図示しないリングポケット３７において圧縮反力Ｆが作用している。なお、図３及び図４に示す断面は、同じ方向からみたものである。

この電動スクロール型圧縮機では、絞り通路６７が自転防止機構４２の一つのリングポケット３７と可動スクロール９の外周側に位置する吸入領域４９とを連通しているため、回転軸に絞り通路を貫設する従来のスクロール型圧縮機よりも、絞り通路６７を短くすることが可能である。また、絞り通路６７は１本形成されているだけである。

特に、絞り通路６７はリングポケット３７の特定位置で連通している。このため、絞り通路６７は、回転軸２５の１回転時に１回はリング３９によって開閉されることとなり、背圧室１５内の冷媒や潤滑油が間欠的に吸入領域４９に排出されることとなる。このため、絞り通路６７が常時開放されている場合に比べて吸入領域４９に排出する冷媒や潤滑油の量を減らすことが可能となり、電動スクロール型圧縮機の性能が向上している。

したがって、この電動スクロール型圧縮機では、製造コストの低廉化及び効率の向上を実現することが可能である。

以上において、本発明を実施例に即して説明したが、本発明は上記実施例に制限されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。

例えば、上記実施例では、可動スクロール９の可動基板９ａ及び可動渦巻壁９ｂに形成した背圧孔４３を背圧供給路としたが、背圧室１５に接続した給油通路６５を背圧供給路とすることも可能である。

また、上記実施例では、本発明を電動スクロール型圧縮機に具体化したが、ベルトで駆動されるスクロール型圧縮機に本発明を具体化することも可能である。

本発明は車両用空調装置に利用可能である。

８…ハウジング（１…フロントハウジング、３…リヤハウジング）
２５…回転軸
７…固定スクロール
１０…圧縮室
９…可動スクロール
４２…自転防止機構
１５…背圧室
４３…背圧供給路（背圧孔）
４９…吸入領域（２７…モータ室（吸入室）、４５…吸入通路、４７…吸入ポート）
６７…絞り通路
３７…リングポケット
３９…リング
４１…ピン
Ｐ…作用点
Ｃ…仮想円
Ｓ…位置

Claims (2)

1. ハウジングと、前記ハウジングに回転可能に軸支された回転軸と、前記ハウジングに固定された固定スクロールと、前記ハウジングに収納され、前記回転軸によって駆動されて前記固定スクロールとともに圧縮室を形成する可動スクロールと、前記ハウジングと前記可動スクロールとの間に設けられ、前記回転軸の回転による前記可動スクロールの自転を防止する自転防止機構と、前記ハウジングと前記可動スクロールとによって形成され、前記可動スクロールを前記圧縮室側に付勢する背圧室と、前記圧縮室で高圧とされた冷媒又は潤滑油を前記背圧室に供給する背圧供給路と、前記圧縮室に冷媒を供給するための吸入領域と前記背圧室とを接続する絞り通路とを備えたスクロール型圧縮機において、
   前記自転防止機構は、前記可動スクロールの前記背面側の面に凹設された３以上のリングポケットと、各前記リングポケット内に遊嵌される円筒状のリングと、前記ハウジングに固定され、各前記リング内に突出する円柱状のピンとを有し、
   前記可動スクロールの外周側に前記吸入領域が位置し、
   前記絞り通路は、少なくとも一つの前記リングポケットと前記吸入領域とを前記リングポケットの特定位置で連通し、
   前記特定位置は、前記回転軸の軸心と前記偏心軸の軸心との中点を中心とし、前記リングポケットのピッチ円半径を半径とする仮想円と、前記リングポケットの内周面とが交差する位置であることを特徴とするスクロール型圧縮機。
2. 前記絞り通路は１本である請求項１記載のスクロール型圧縮機。

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