JP2003013872A - スクロール型圧縮機およびスクロール型圧縮機の冷媒圧縮方法 - Google Patents

スクロール型圧縮機およびスクロール型圧縮機の冷媒圧縮方法

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JP2003013872A
JP2003013872A JP2001196969A JP2001196969A JP2003013872A JP 2003013872 A JP2003013872 A JP 2003013872A JP 2001196969 A JP2001196969 A JP 2001196969A JP 2001196969 A JP2001196969 A JP 2001196969A JP 2003013872 A JP2003013872 A JP 2003013872A
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refrigerant
scroll
motor chamber
suction
pressure
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Hiroyuki Motonami
博之 元浪
Kazuhiro Kuroki
和博 黒木
Takeshi Mizufuji
健 水藤
Kazuya Kimura
一哉 木村
Shinji Tsubakii
慎治 椿井
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Original Assignee
Toyota Industries Corp
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    • F04C29/045Heating; Cooling; Heat insulation of the electric motor in hermetic pumps

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷媒の圧縮機構を駆動する駆動源として電動
モータを備えたスクロール型圧縮機において、可動スク
ロールに作用する力を好適に調節し、摺動抵抗を低減す
るのに有効な技術をを提供する。 【解決手段】 スクロール型圧縮機100において、セ
ンターハウジング4には、モータ室45と、圧縮機構2
1の吸入部とを連通する絞り通路97が設けられてい
る。導入経路94を通じてモータ室45へ導入された冷
媒は、絞り通路97を通じて吸入部へ移動する。絞り通
路97は、その経路断面積が導入経路94よりも小さく
絞られた形状になっている。モータ室45から絞り通路
97を通じて吸入部へ移動する冷媒の流量が絞られるこ
とで、モータ室45は吸入冷媒の圧力と吐出冷媒の圧力
との間の所定の中間圧に調節される。これにより、可動
スクロール20の背面部20aを背面側から前面側へ向
けて押圧する力Fbが付与されることとなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷媒の圧縮機構を
駆動する駆動源として電動モータを備え、回転圧縮機等
として用いられるスクロール型圧縮機に関する。
【0002】
【従来の技術】特開平5−312156号公報には、エ
アコン、冷凍機などの回転圧縮機として利用される一般
的な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、固定スクロールに対して可動スクロー
ルを旋回させることによって、両スクロール間に形成さ
れる圧縮室で冷媒を圧縮して高圧化し、固定スクロール
の吐出部から吐出するように構成されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
なスクロール型圧縮機では、冷媒の圧縮動作に伴い、圧
縮室で高圧化された冷媒の圧力が固定スクロールおよび
可動スクロールに作用するため、この高圧化された冷媒
によって可動スクロールは背面側へ押圧される。固定ス
クロールに対し可動スクロールが旋回するとき、この押
圧力が可動スクロールに作用すると、可動スクロールと
この背面側に配置されたハウジングとの間の摺接部に摺
動抵抗が発生する。そして、この摺動抵抗が大きいと圧
縮機の効率が低下するという問題がある。そこで本発明
は、以上の点に鑑みてなされたものであり、その課題と
するところは、冷媒の圧縮機構を駆動する駆動源として
電動モータを備えたスクロール型圧縮機において、可動
スクロールに作用する力を好適に調節し、摺動抵抗を低
減するのに有効な技術を提供することを課題とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明のスクロール型圧縮機は請求項1〜4に記載
の通りに構成される。また、本発明のスクロール型圧縮
機の冷媒圧縮方法は、請求項5〜7に記載の通りであ
る。なお、本発明は、スクロール型圧縮機において、固
定スクロールの吐出部からモータ室へ導入した吐出冷媒
が低圧側領域へ移動するのを規制することで、モータ室
を吐出圧と吸入圧との間の中間圧に設定し、可動スクロ
ールに作用する力を調節することができるようにした技
術である。
【0005】請求項1に記載したスクロール型圧縮機で
は、可動スクロールと固定スクロールを有し、可動スク
ロールが固定スクロールに対して旋回する。このとき、
固定スクロールと可動スクロールが対向する位置に形成
される圧縮室で、吸入冷媒が圧縮され圧力が高められ
る。固定スクロールは、高圧化された冷媒を吐出冷媒と
して吐出する吐出部を有している。このスクロール型圧
縮機は、可動スクロールが電動モータを介して駆動され
るいわゆる電動式になっている。電動モータを収容する
モータ室は、可動スクロールの背面部に通じている。例
えば、可動スクロールの背面部がモータ室に面する場
合、可動スクロールの背面部とモータ室との間にシール
部材等の介在物が設けられる場合、可動スクロールの背
面部とモータ室とが連通路を通じて連通される場合等が
ある。このように、モータ室の圧力、あるいはモータ室
の圧力に近い圧力が、可動スクロールの背面部に作用す
るようになっている。本発明のスクロール型圧縮機は、
更に、導入経路と、規制経路を有している。導入経路
は、固定スクロールの吐出部から吐出された吐出冷媒が
存在する吐出領域と、モータ室とを連通するものであ
る。吐出領域の吐出冷媒は、例えばモータ室との圧力差
によって導入経路を介してモータ室へ導入される。規制
経路は、モータ室と吸入側領域との間の冷媒の流れを規
制するものである。導入経路を介してモータ室に導入さ
れた冷媒は、吸入側領域へ移動するのが規制経路によっ
て規制される。例えば、モータ室と吸入側領域との間に
絞り通路を設け、この絞り通路によって吸入側領域へ移
動する冷媒の流れを絞ることで規制することができる。
また、例えば、モータ室と吸入側領域との間に形成され
るクリアランスによって、吸入側領域へ移動する冷媒の
流れを規制することができる。また、例えば、モータ室
と吸入側領域との間に制御弁を設け、この制御弁によっ
て吸入側領域へ移動する冷媒の流れを規制することがで
きる。また、これら絞り通路、クリアランス、制御弁の
うちの複数を組み合わせて冷媒の流れを規制するように
構成することもできる。ここでいう「吸入側領域」に
は、吸入冷媒が圧縮室へ導入される直前の吸入部、圧縮
室のうち所定の圧縮過程にある箇所等が含まれるものと
する。これにより、モータ室は、吐出冷媒の圧力と吸入
側領域の圧力との間の所定の中間圧に設定され、この冷
媒の圧力が可動スクロールの背面部を固定スクロール側
へ押圧する押圧力となる。ここでいう「所定の中間圧」
とは、一定値であってもよいし、あるいは一定の圧力範
囲を示すものであってもよい。可動スクロールには、そ
の前面部が圧縮室から受ける力と、その背面部がモータ
室から受ける力が作用する。モータ室を絞り手段を用い
て中間圧に設定することで、可動スクロールに作用する
力のバランスが好適に調節される。例えば可動スクロー
ルとその背面側のハウジングが摺接する摺接部におい
て、この摺接部の摺動抵抗が低下するように可動スクロ
ールを前面側へ変位させることによって、圧縮機の効率
が低下するのを抑えることができる。以上のように、請
求項1に記載のスクロール型圧縮機によれば、モータ室
と吸入側領域との間の冷媒の流れを規制する規制経路に
よって可動スクロールに作用する力を好適に調節するこ
とができる。
【0006】ここで、請求項1に記載の規制手段は、請
求項2に記載のような絞り通路によって構成されるのが
好ましい。この絞り通路は、モータ室と吸入側領域とを
連通するとともに、モータ室から吸入側領域へ移動する
冷媒の流れを絞る形状となっている。すなわち、この絞
り通路は、モータ室から吸入側領域へ移動する冷媒の流
れを絞ることで、この冷媒に圧力損失を付与する形状を
有する。例えば経路断面積が導入経路よりも小さい形状
の絞り通路によって吸入側領域へ移動する冷媒の流れを
絞ることができる。これにより、モータ室は、吐出冷媒
の圧力と吸入側領域の圧力との間の所定の中間圧に設定
され、この冷媒の圧力が可動スクロールの背面部を固定
スクロール側へ押圧する押圧力となる。以上のように、
請求項2に記載のスクロール型圧縮機によれば、可動ス
クロールに作用する力の調節を絞り通路を用いて簡便に
行うことができる。
【0007】また、請求項1に記載の規制手段は、請求
項3に記載のようにモータ室と吸入側領域との間のクリ
アランスによって構成されるのが好ましい。このクリア
ランスは、圧縮機の組付時に形成されるものであり、例
えば可動スクロールとその背面側のハウジングが摺接す
る摺接部のクリアランスを用いることができる。この場
合、モータ室から吸入側領域へ移動する冷媒の流れがク
リアランスによって規制される。これにより、モータ室
は、吐出冷媒の吐出圧力と吸入側領域の吸入圧力との間
の中間圧になる。このクリアランスは微小であるため、
モータ室の圧力は上昇していく。圧縮室から受ける力と
のバランスによって可動スクロールがその前面側へ変位
し、摺接部のクリアランスが大きくなると、モータ室の
圧力上昇は抑えられる。そして、今度は、モータ室から
吸入側領域へ移動する冷媒の流量が増えることで、モー
タ室の圧力は低下し、可動スクロールがその背面側へ変
位することで摺接部のクリアランスは小さくなる。この
ように、可動スクロールがハウジングに対して背面側あ
るいは前面側に変位し、摺接部のクリアランスの大きさ
が変化することで、モータ室の圧力は所定の範囲に調節
されることとなる。これにより、可動スクロールに作用
する力のバランスが好適に調節される。以上のように、
請求項3に記載のスクロール型圧縮機によれば、可動ス
クロールに作用する力を既存のクリアランスを用いて簡
便に行うことができる。
【0008】また、導入経路は、請求項4に記載のよう
にモータ室への冷媒の流れを規制するように構成される
のが好ましい。例えば、導入経路自体を流路面積の小さ
い絞り形状としたり、あるいは導入経路に絞り部材を設
けることができる。これにより、モータ室へ移動する冷
媒の量が過度に増えるのを阻止し、圧縮機の効率の低下
を極力抑えることができる。
【0009】請求項5に記載したスクロール型圧縮機の
冷媒圧縮方法では、吐出冷媒をモータ室へ導入する。そ
して、モータ室の冷媒が吸入側領域へ移動するのを規制
することで、モータ室は、吐出冷媒の吐出圧力と吸入側
領域の吸入圧力との間の所定の中間圧に設定され、この
冷媒の圧力が可動スクロールの背面部を固定スクロール
側へ押圧する押圧力となる。可動スクロールには、その
前面部が圧縮室から受ける力と、その背面部がモータ室
から受ける力が作用する。モータ室の中間圧に設定する
ことで、可動スクロールに作用する力のバランスが好適
に調節される。例えば可動スクロールとその背面側のハ
ウジングが摺接する摺接部において、この摺接部の摺動
抵抗が低下するように可動スクロールを前面側へ変位さ
せることによって、圧縮機の効率が低下するのを抑える
ことができる。従って、請求項5に記載のスクロール型
圧縮機の冷媒圧縮方法によれば、モータ室の冷媒が吸入
側領域へ移動するのを規制することで、可動スクロール
に作用する力を好適に調節することができる。
【0010】また、請求項6に記載したスクロール型圧
縮機の冷媒圧縮方法では、絞り通路を用いることで、モ
ータ室は、吐出冷媒の吐出圧力と吸入側領域の吸入圧力
との間の所定の中間圧に設定され、この冷媒の圧力が可
動スクロールの背面部を固定スクロール側へ押圧する押
圧力となる。従って、請求項6に記載のスクロール型圧
縮機の冷媒圧縮方法によれば、可動スクロールに作用す
る力の調節を、モータ室から吸入側領域へ移動する冷媒
を絞る絞り通路を用いて簡便に行うことができる。
【0011】また、請求項7に記載したスクロール型圧
縮機の冷媒圧縮方法によれば、可動スクロールに作用す
る力を、モータ室と吸入側領域との間の既存のクリアラ
ンスを用いて簡便に行うことができる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の第1および第2
実施の形態を図面に基づいて説明する。なお第1および
第2実施の形態は、本発明を、吸入冷媒を固定スクロー
ルと可動スクロールとの間の圧縮室において圧縮し高圧
化し、固定スクロールの吐出部から吐出冷媒として吐出
するスクロール型圧縮機に適用したものである。
【0013】〔第1実施の形態〕まず、第1実施の形態
を図1および図2を参照しながら説明する。ここで、図
1は第1実施の形態のスクロール型圧縮機100の全体
を示す縦断面図である。図2は図1中のII−II線断
面矢視図である。なお、図1および図2中の矢印UP
は、スクロール型圧縮機100の上方を示すものであ
る。
【0014】図1に示すように、スクロール型圧縮機1
00において、固定スクロール2の一端面にはセンター
ハウジング4の一端面が接合されており、そのセンター
ハウジング4の他端面にはモータハウジング6が接合さ
れている。また、固定スクロール2の他端面にはフロン
トハウジング5が接合されている。従って、これらハウ
ジング4〜6と固定スクロール2によって圧縮機本体が
構成されている。センターハウジング4とモータハウジ
ング6とには、駆動軸8がラジアルベアリング10,1
2を介して回転可能に支持されており、その駆動軸8の
センターハウジング4側には、駆動軸8に対して偏心し
た偏心軸14が一体に形成されている。
【0015】偏心軸14にはブッシュ16が一体回転す
るように嵌合されている。ブッシュ16の一端部にはバ
ランスウエイト18が一体回転するように取り付けら
れ、また、ブッシュ16の他端部側には、可動スクロー
ル20が固定スクロール2と対向するようにニードルベ
アリング22を介して相対回転可能に取り付けられてい
る。この固定スクロール2および可動スクロール20等
によって、冷媒の圧縮を行う圧縮機構21が構成されて
いる。なお、ニードルベアリング22は、可動スクロー
ル20における可動スクロール基板24の背面(図1中
の右側)に突設された筒状のボス部24a内に収容され
ている。このニードルベアリング22およびラジアルベ
アリング10等によって、可動スクロール20の軸受け
機構23が構成されている。
【0016】固定スクロール2は、円板状の固定スクロ
ール基板26の片面に立設した渦巻状、いわゆるインボ
リュート状の固定渦巻壁(ラップ)28を有している。
同様に可動スクロール20は、円板状の可動スクロール
基板24の片面に立設した渦巻状(インボリュート状)
の可動渦巻壁(ラップ)30を有している。そして、各
スクロールは、渦巻壁28,30が互いに噛合すように
配置されている。
【0017】固定スクロール2の固定スクロール基板2
6及び固定渦巻壁28、可動スクロール20の可動スク
ロール基板24及び可動渦巻壁30は、固定渦巻壁28
と可動渦巻壁30が摺接部(複数の点)において摺接す
ることで、三日月状の圧縮室(密閉空間)32を形成す
る。可動スクロール20は偏心軸14の回転(旋回運
動)に伴って公転(旋回運動)し、そのとき、バランス
ウエイト18は可動スクロール20の公転に伴う遠心力
を相殺する。駆動軸8と一体に回転する偏心軸14、ブ
ッシュ16、及び偏心軸14と可動スクロール20のボ
ス部24aとの間に介在されたニードルベアリング22
とによって、駆動軸8の回転力を可動スクロール20に
公転運動として伝えるようになっている。
【0018】センターハウジング4の端面には、同一円
周線上に複数(例えば4個)の自転阻止用の凹部34が
等間隔角度位置に形成されている。センターハウジング
4に固定された固定ピン36と、可動スクロール基板2
4に固定された可動ピン38とは、凹部34に挿入され
た状態で止着されている。可動スクロール20は偏心軸
14の回転に伴って凹部34及び固定ピン36、可動ピ
ン38によって自転が阻止される。すなわち、凹部34
及び固定ピン36、可動ピン38によって可動スクロー
ル20の自転防止機構が形成されている。
【0019】固定スクロール基板26には、本発明にお
ける吐出部としての吐出孔50を開閉するリード弁式の
吐出弁52が設けられている。この吐出弁52は、吐出
孔50に対応した形状のリード弁54、このリード弁5
4を保持する弁押え56、リード弁54および弁押え5
6を固定スクロール基板26に固定する固定ボルト58
を有し、固定スクロール基板26に形成された吐出チャ
ンバ25に収納されている。なお、リード弁54の開閉
動作は、吐出孔50に連通する圧縮室32と吐出チャン
バ25との圧力差で行われる。すなわち、圧縮室32側
の圧力が吐出チャンバ25側の圧力よりも高い場合は、
リード弁54は開放され、圧縮室32側の圧力が吐出チ
ャンバ25側の圧力よりも低い場合は、リード弁54は
閉止される。また、弁押え56は、リード弁54を保持
するとともに、リード弁54の最大開度を規制するよう
に構成されている。
【0020】固定スクロール2、センターハウジング4
およびモータハウジング6からなるケーシングの外周部
には、電動モータ49を制御するインバータ60が取付
けられている。このインバータ60は、比較的発熱度の
高いスイッチング素子62、比較的発熱度の低いコンデ
ンサ64等を有し、これら構成部品は、高発熱部品と低
発熱部品とに区分されてインバータケース70内に収容
されている。スイッチング素子62はインバータケース
70の筒部70aの外周に配置され、コンデンサ64は
取付基板65に配置されている。インバータケース70
の筒部70aは、その一端が吸入ポート44に接続さ
れ、他端が外部回路の冷媒帰還管路(図示省略)に接続
されている。
【0021】また、ユニットハウジング70内のスイッ
チング素子62と、モータハウジング6内の電動モータ
49とは、モータハウジング6内とユニットハウジング
70内に貫通する3本の導通ピン66及び導線67,6
8によって接続されており、電動モータ49の駆動に必
要な電力は、これらの導通ピン66及び導線67,68
を介して供給される。
【0022】なお、導線68とステータコイル46aと
の接続箇所は、電動モータ49の圧縮機構部側に設けら
れている。また、インバータ60はハウジングに対して
一体化されており、電動モータ49とインバータ60と
の接続箇所はハウジングの径方向の外周部に設けられて
いる。すなわち、軸方向の外周部にインバータ等を設け
る場合に比して軸長さを極力おさえたコンパクトな大き
さになっている。また、電動モータ49とインバータ6
0との接続箇所は、各々が互いに近接する位置に設けら
れている。これにより電動モータ49とインバータ60
とを極力最短距離で接続することができる。従って、接
続部材の長さを短くすることができ、材料コストおよび
重量の低減や、電圧降下を抑制することによる性能アッ
プが可能となる。
【0023】モータハウジング6の内周面にはステータ
46が固着されており、駆動軸8にはロータ48が固着
されている。駆動軸8、ステータ46及びロータ48等
によって電動モータ49が構成され、ステータ46のス
テータコイル46aへの通電によりロータ48及び駆動
軸8が一体となって回転する。電動モータ49は、モー
タハウジング6とセンターハウジング4とによって形成
される密閉されたモータ室45に収容されている。可動
スクロール20の背面部20aは、このモータ室45に
面している。
【0024】駆動軸8の偏心軸14が回転することに伴
い、可動スクロール20が公転(旋回)し、固定スクロ
ール2に形成された吸入ポート44から導入された冷媒
は、両スクロール2,20の周縁側から固定スクロール
基板26と可動スクロール基板24との間へ流入する。
また、可動スクロール20の公転に伴い、可動ピン38
が固定ピン36の周面に沿って摺動する。そして、偏心
軸14が回転するとき、該偏心軸14にニードルベアリ
ング22を介して相対回転可能に取り付けられた可動ス
クロール20は、自転することなく駆動軸8の中心軸線
回りに公転する。可動スクロール20が公転することに
伴い、吸入ポート44から導入された冷媒は圧縮室32
へ流入され、昇圧されながら固定スクロール2の中心方
向へ導かれ、高圧化される。そして、高圧化された冷媒
は、固定スクロール基板26の中心位置に形成され、最
も高圧となる圧縮室32と連通する吐出孔50へ流入し
ていく。
【0025】フロントハウジング5には、吐出チャンバ
25から吐出された吐出冷媒中の潤滑油を分離するオイ
ルセパレータ80が設けられている。このオイルセパレ
ータ80は、遠心力を用いた分離機構を有するタイプで
あり、油分離室81、筒部材82、筒部材82の下方に
取り付けられたフィルター84、分離された潤滑油を一
旦貯留する貯留部85等によって構成されている。ま
た、油分離室81と貯留部85との間には、これらを連
通する通孔83が設けられている。吐出チャンバ25か
ら吐出された吐出冷媒は、図1中の実線矢印で示すよう
にオイルセパレータ80へ導入されると、油分離室81
で筒部材82と衝突し、この筒部材82のまわりを旋回
しながら下降していく。この際、吐出冷媒に含まれる潤
滑油は遠心力によって分離され重力にしたがって図1中
に破線矢印で示すように移動する。そして、この潤滑油
は、通孔83、フィルター84を通過した後、一旦貯留
部85に貯留される。一方、潤滑油が分離された吐出冷
媒は、筒部材82の開口部82aから吐出ポート86へ
移動し、その後、外部回路のコンデンサ(図示省略)へ
移送される。
【0026】なお、フロントハウジング5と固定スクロ
ール2との各端面間にはガスケット90が装着されてい
る。図2に示すように、このガスケット90の下方には
貯留部85と連通する給油孔91が形成され、また、ガ
スケット90の上方には給油孔93が形成されている。
この給油孔91と給油孔93とは、給油溝92を介して
連通している。また、給油孔93に対応した位置には、
貯留部85に存在する潤滑油および吐出冷媒を、モータ
室45へ導入する導入経路94が設けられている。この
導入経路94は、固定スクロール基板26の端部に形成
された第1導入路95、センターハウジング4に形成さ
れた第2導入路96によって構成されている。従って、
本発明における吐出領域である貯留部85は、導入経路
94によってモータ室45と連通され、潤滑油および吐
出冷媒は圧力差によってモータ室45へ導入されること
となる。
【0027】センターハウジング4には、モータ室45
と、圧縮機構21の吸入部(本発明における吸入側領域
に対応している)とを連通する絞り通路97が設けられ
ている。この絞り通路97が本発明における規制経路に
対応している。これにより、導入経路94を通じてモー
タ室45へ導入された冷媒は、絞り通路97を通じて圧
縮機構21の吸入部へ移動する。導入経路94、モータ
室45、絞り通路97による冷媒流れは、電動モータ4
9の冷却に寄与する。
【0028】ここで、絞り通路97は、その経路断面積
が前記導入経路94よりも小さくなるように絞られた形
状、いわゆる絞り形状に形成されている。従って、スク
ロール型圧縮機100の運転にともなって導入経路94
からモータ室45へ冷媒が導入されると、モータ室45
から絞り通路97を通じて圧縮機構21の吸入部へ移動
する冷媒の流量が絞られ、モータ室45の圧力は上昇し
ていく。そして、モータ室45は、吸入冷媒の圧力Ps
と吐出冷媒の圧力Pdとの間の所定の中間圧Pm(Ps
<Pm<Pd)に調節される。このとき、モータ室45
の圧力と、可動スクロール20の背面部20aに作用す
る圧力は、ほぼ等しくなっている。この中間圧Pmによ
って、可動スクロール20の背面部20aを、背面側
(図1中右側)から前面側(図1中左側)へ向けて押圧
する力Fbが付与されることとなる。この力Fbは、中
間圧Pmと受圧面積Sとの積であらわすことができる。
【0029】一方、可動スクロール20には圧縮室32
の冷媒の圧力による力Faが作用する。従って。可動ス
クロール20に作用する力Faと力Fbとのバランスに
応じて、センターハウジング4に対する可動スクロール
20の相対位置が定まる。例えば、Fa<Fbとなるよ
うに中間圧Pmが調節されると、可動スクロール20の
背面部20aと、センターハウジング4の前面部4aと
の間に作用する摺動抵抗を低減させることができる。こ
れにより、圧縮機の効率低下の抑制や耐久性の向上につ
ながる。なお、モータ室45の圧力が高くなり過ぎた場
合は、モータ室45の冷媒を、背面部20aと前面部4
aとのクリアランスを介して圧縮機構21の吸入部へ戻
すことで、モータ室45は所定の中間圧Pmに調節され
る。また、Fa>Fbとなるように中間圧Pmが設定さ
れると、可動スクロール20の背面部20aと、センタ
ーハウジング4の前面部4aとの間に作用する摺動抵抗
が増大する一方、固定渦巻壁28と可動渦巻壁30との
摺動抵抗が低下する。従って、中間圧Pmは、可動スク
ロール20に作用する力FaとFbがほぼ等しくなるよ
うに調節されるのが好ましい。
【0030】なお、絞り通路97の形状(経路断面積、
長さ等)は、導入経路94の形状(経路断面積、長さ
等)、モータ室45の所望の圧力(中間圧Pmの設定
値)、受圧面積S等に応じて適宜定めることができる。
また、モータ室45の素早い昇圧時間、所望の冷媒移動
量、圧縮機としての圧縮効率の確保等を考慮したうえ
で、導入経路94および絞り通路97の形状を定めるの
が好ましい。
【0031】導入経路94からモータ室45へ導入され
た潤滑油は、一部が絞り通路97を通じて吸入部へ送ら
れ、また一部が固定スクロール2と可動スクロール20
との間の微小なクリアランスを介して両スクロールが摺
接する箇所、すなわち可動渦巻壁30の外周側へ送られ
る。モータ室45へ導入された潤滑油は軸受け機構23
の潤滑性を高めるのに使用され、可動渦巻壁30の外周
側へ供給された潤滑油は両スクロールが摺接する箇所の
潤滑性およびシール性を高めるのに使用される。そし
て、この潤滑油は、圧縮室32で圧縮され高圧化されて
吐出される吐出冷媒とともに吐出孔50から吐出され
る。
【0032】上記構成のスクロール型圧縮機において、
電動モータ49が駆動されると、外部回路のエバポレー
タ(図示省略)から帰還する冷媒はインバータケース7
0の筒部70a、吸入ポート44を介して圧縮機内へ導
入される。この際、筒部70aを通過する冷媒によって
インバータ60が冷却される。なお、本実施の形態で
は、吸入冷媒によってインバータ60を冷却する構成を
採用しているが、インバータ60の発熱量は電動モータ
49の発熱量に比べて極めて少ない。従って、モータ室
45内に全ての吸入冷媒を流通させて電動モータ49を
冷却する場合に比べると、吸入冷媒でインバータ60を
冷却したときの該吸入冷媒の温度上昇は僅かであり、効
率を低下させるには至らない。そして、この冷媒は可動
スクロール20の公転に伴って圧縮室32で圧縮されて
高圧化され、吐出冷媒として吐出ポート86から外部回
路のコンデンサ(図示省略)へ移送される。
【0033】以上のように第1実施の形態によれば、可
動スクロール20に作用する力の調節を、モータ室45
から圧縮機構21の吸入部へ移動する冷媒を絞る絞り通
路97を用いて簡便に行うことができる。なお、上記第
1実施の形態の絞り通路97に、経路断面積の変更可能
な制御弁、例えば電磁弁を設け、この電磁弁によって可
動スクロール20に作用する力の調節を行うように構成
することもできる。
【0034】〔第2実施の形態〕次に、第2実施の形態
を図3を参照しながら説明する。ここで、図3は第2実
施の形態のスクロール型圧縮機110の全体を示す縦断
面図である。なお、第2実施の形態のスクロール型圧縮
機110の主な構成は、第1実施の形態と同様であるの
で、ここでは第1実施の形態と異なる構成についてのみ
説明する。また、図3において図1に示す要素と同一の
要素には同一の符号を付している。
【0035】図3に示すように、スクロール型圧縮機1
10は、センターハウジング4に第1実施の形態のスク
ロール型圧縮機100のような絞り通路97を有してい
ない。可動スクロール20は、その背面部20aがセン
ターハウジングの前面部4aとの間に所定のクリアラン
スCLをもって組み付けられている。このクリアランス
CLが本発明の規制経路に対応している。導入経路94
を通じてモータ室45へ導入された冷媒は、可動スクロ
ール20の背面部20aと、センターハウジングの前面
部4aとの間に形成されるクリアランスCLによって、
圧縮機構21の吸入部へ移動するのが規制される。
【0036】ここで、このクリアランスCLは微小であ
り、導入経路94よりも経路断面積が小さいため、スク
ロール型圧縮機110の運転にともなって導入経路94
からモータ室45へ冷媒が導入されると、モータ室45
の圧力は上昇していく。そして、モータ室45は、吸入
冷媒の圧力Psと吐出冷媒の圧力Pdとの間の中間圧P
m(Ps<Pm<Pd)となる。このとき、モータ室4
5の圧力と、可動スクロール20の背面部20aに作用
する圧力は、ほぼ等しくなっている。この中間圧Pmに
よって、可動スクロール20の背面部20aを、背面側
(図1中右側)から前面側(図1中左側)へ向けて押圧
する力Fbが付与されることとなる。この力Fbは、中
間圧Pmと受圧面積Sとの積であらわすことができる。
【0037】一方、可動スクロール20には圧縮室32
の冷媒の圧力による力Faが作用する。従って。可動ス
クロール20に作用する力Faと力Fbとのバランスに
応じて、センターハウジング4に対する可動スクロール
20の相対位置が定まる。例えば、モータ室45の圧力
が上昇しFa<Fbとなると、可動スクロール20は、
その背面部20aがセンターハウジング4の前面部4a
から離れるように変位していく。これにより、可動スク
ロール20の背面部20aと、センターハウジング4の
前面部4aとの間に作用する摺動抵抗が低減され、圧縮
機の効率低下の抑制や耐久性の向上につながる。
【0038】可動スクロール20の変位にともなって背
面部20aと前面部4aとの間のクリアランスCLの経
路断面積が大きくなると、モータ室45の圧力上昇は抑
えられる。そして、今度は、クリアランスCLを通じて
モータ室45から吸入部へ移動する冷媒の流量が増加す
ることでモータ室45の圧力が低下する。このとき、F
a>Fbとなり、可動スクロール20は、その背面部2
0aがセンターハウジング4の前面部4aに近づくよう
に変位することでクリアランスCLの経路断面積は小さ
くなる。これにより、可動スクロール20の背面部20
aと、センターハウジング4の前面部4aとの間に作用
する摺動抵抗が増大する一方、固定渦巻壁28と可動渦
巻壁30との摺動抵抗が低下する。可動スクロール20
がこのような変位を繰り返し、クリアランスCLの経路
断面積が変化することで、モータ室45は所定の範囲の
中間圧Pmに調節されることとなる。すなわち、可動ス
クロール20は、クリアランスCLとの関係においてモ
ータ室45の圧力を調節するバルブ機構として機能す
る。中間圧Pmは、可動スクロール20に作用する力F
aとFbがほぼ等しくなり、可動スクロール20の変位
を極力抑えることができるように調節されるのが好まし
い。導入経路94、モータ室45、クリアランスCLに
よる冷媒流れは、電動モータ49の冷却に寄与する。
【0039】なお、クリアランスCLは、導入経路94
の形状(経路断面積、長さ等)、モータ室45の所望の
圧力(中間圧Pmの設定値)、受圧面積S等に応じて適
宜定めることができる。また、モータ室45の素早い昇
圧時間、所望の冷媒移動量、圧縮機としての圧縮効率の
確保等を考慮したうえで、導入経路94の形状を定める
のが好ましい。
【0040】以上のように第2実施の形態によれば、可
動スクロール20に作用する力を、可動スクロール20
の背面部20aと、センターハウジングの前面部4aと
の間に形成される既存のクリアランスCLを用いて簡便
に行うことができる。
【0041】なお、本発明は上記実施の形態のみに限定
されるものではなく、種々の応用や変形が考えられる。
例えば、上記実施の形態を応用した次の各形態を実施す
ることもできる。
【0042】(A)上記第1実施の形態では、モータ室
45から圧縮機構21の吸入部へ移動する冷媒の流れを
規制する規制経路として絞り通路97を用い、上記第2
実施の形態では、規制経路としてクリアランスCLを用
いる場合について記載したが、規制経路として電磁弁等
の制御弁を用いることもできる。また、これら絞り通路
97、クリアランスCL、制御弁のうちの複数を組み合
わせて規制経路を構成することもできる。
【0043】(B)また、上記実施の形態では、モータ
室45の冷媒が圧縮機構21の吸入部へ移動する場合に
ついて記載したが、モータ室45の冷媒の移動先は、圧
縮室32であってもよい。
【0044】(C)また、上記実施の形態では、可動ス
クロール20の背面部20aがモータ室45に面する場
合について記載したが、例えば、可動スクロール20の
背面部20aとモータ室45とを連通路を介して連通さ
せたり、可動スクロール20の背面部20aとモータ室
45との間にシール部材等の介在物を設けてもよい。可
動スクロール20の背面部20aとモータ室45との間
にシール部材を設ける場合、背面部20aに作用する圧
力は、モータ室45の圧力に比してシール部材の圧力損
失分だけ小さくなる。
【0045】(D)また、上記実施の形態の導入経路9
4を、モータ室45への冷媒の移動を規制する構成とす
ることもできる。例えば、導入経路94自体を流路面積
の小さい絞り形状としたり、あるいは導入経路94に絞
り部材を設けることができる。これにより、モータ室4
5へ移動する冷媒の量が過度に増えるのを阻止し、圧縮
機の効率の低下を極力抑えることができる。なお、導入
経路94と、絞り経路97のうちの少なくとも一方を、
冷媒の移動を規制する構成とすればよい。
【0046】(E)また、上記実施の形態では、電動モ
ータ49を制御するインバータ60を設ける場合につい
て記載したが、このインバータ60を省略することもで
きる。
【0047】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
冷媒の圧縮機構を駆動する駆動源として電動モータを備
えたスクロール型圧縮機において、可動スクロールに作
用する力を好適に調節し、摺動抵抗を低減するのに有効
な技術を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施の形態のスクロール型圧縮機100の
全体を示す縦断面図である。
【図2】図1中のII−II線断面矢視図である。
【図3】第2実施の形態のスクロール型圧縮機110の
全体を示す縦断面図である。
【符号の説明】
2…固定スクロール 4…センターハウジング、4a…前面部 8…駆動軸 20…可動スクロール、20a…背面部 21…圧縮機構 32…圧縮室 45…モータ室 49…電動モータ 94…導入経路 95…第1導入路 96…第2導入路 97…絞り通路(規制経路) 100,110…スクロール型圧縮機 CL…クリアランス(規制経路)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水藤 健 愛知県刈谷市豊田町2丁目1番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 (72)発明者 木村 一哉 愛知県刈谷市豊田町2丁目1番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 (72)発明者 椿井 慎治 愛知県刈谷市豊田町2丁目1番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 Fターム(参考) 3H039 AA05 AA12 CC24 CC26 CC32 CC33

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 固定スクロールと、可動スクロールと、
    前記両スクロールの対向位置に形成される圧縮室と、前
    記可動スクロールを駆動する電動モータと、該電動モー
    タを収容する一方、前記可動スクロールの背面部に通じ
    るモータ室とを有し、 前記可動スクロールを前記固定スクロールに対して旋回
    させることで、吸入冷媒を前記圧縮室で圧縮して高圧化
    し、前記固定スクロールに形成された吐出部から吐出冷
    媒として吐出するスクロール型圧縮機であって、 吐出領域と前記モータ室とを連通する導入経路と、前記
    モータ室と吸入側領域との間の冷媒の流れを規制する規
    制経路とを備えていることを特徴とするスクロール型圧
    縮機。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載したスクロール型圧縮機
    であって、 前記規制経路は、前記モータ室と前記吸入側領域とを連
    通する一方、前記吸入側領域へ移動する冷媒の流れを絞
    る絞り通路によって構成されていることを特徴とするス
    クロール型圧縮機。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載したスクロール型圧縮機
    であって、 前記規制経路は、前記モータ室と前記吸入側領域との間
    のクリアランスによって構成されていることを特徴とす
    るスクロール型圧縮機。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3のいずれかに記載したスク
    ロール型圧縮機であって、 前記導入経路は、前記モータ室への冷媒の流れを規制す
    るように構成されていることを特徴とするスクロール型
    圧縮機。
  5. 【請求項5】 固定スクロールと、可動スクロールと、
    前記両スクロールの対向位置に形成される圧縮室と、前
    記可動スクロールを駆動する電動モータと、該電動モー
    タを収容する一方、前記可動スクロールの背面部に通じ
    るモータ室とを有し、 前記可動スクロールを前記固定スクロールに対して旋回
    させることで、吸入冷媒を前記圧縮室で圧縮して高圧化
    し、前記固定スクロール側から吐出冷媒として吐出する
    スクロール型圧縮機において、 前記吐出冷媒を前記モータ室へ導入し、前記モータ室の
    冷媒が吸入側領域へ移動するのを規制することで、前記
    モータ室を、前記吐出冷媒の圧力と前記吸入側領域の圧
    力との間の所定の中間圧に設定することを特徴とするス
    クロール型圧縮機の冷媒圧縮方法。
  6. 【請求項6】 請求項5に記載したスクロール型圧縮機
    の冷媒圧縮方法であって、 前記モータ室と前記吸入側領域とを連通する一方、前記
    吸入側領域へ移動する冷媒を絞る絞り通路を介して、前
    記モータ室の冷媒が吸入側領域へ移動するのを規制する
    ことを特徴とするスクロール型圧縮機の冷媒圧縮方法。
  7. 【請求項7】 請求項5に記載したスクロール型圧縮機
    の冷媒圧縮方法であって、 前記モータ室と前記吸入側領域との間のクリアランスを
    介して、前記モータ室の冷媒が吸入側領域へ移動するの
    を規制することを特徴とするスクロール型圧縮機の冷媒
    圧縮方法。
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