JP2004100563A - スクロール型圧縮機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】背圧室19は旋回スクロールの端板部6aの背後に形成されて、作動室9等から圧力導入孔6dを介して高圧の流体が導入される。背圧室19のシール性能を高めるために、ハウジング3,8a,18と一体的に設けられたハウジング要素(ミドルハウジング13)と、旋回スクロールの端板部6aの背面とそれに対向しているミドルハウジング13の表面のいずれか一方の面に形成された環状の溝6eと、該溝内に可動な状態で装着されて他方の面に摺動接触する環状のシール手段(シールリング11)と、更に、シャフト1とミドルハウジング13との隙間に環状のシャフトシール手段(シャフトシール12)が設けられる。シャフトシール12はU形又はJ形のリップシールを構成する。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、スクロール型圧縮機に係り、特に、スクロール型圧縮機の旋回スクロールに作用するスラスト荷重を支持する背圧室のシール装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
良く知られているように、スクロール型圧縮機においては、流体を圧縮する際に発生する圧縮反力によって旋回スクロールに大きな軸方向力、即ち、スラスト荷重が作用する。このスラスト荷重を相殺するために、ハウジングの一部によって旋回スクロールの端板部を背後から支持するのが普通である。しかしながら、旋回スクロールがハウジングに対して単なる回転ではなく公転運動をするのと、それらの間の隙間をシールする必要があるので、スラスト荷重の支持部に転がり軸受等を使用することができない。従って、旋回スクロールの端板部の背面と、それに対向しているハウジングの表面との間は摺動接触の状態となるので、圧縮圧力が高くてスラスト荷重が大きい場合には摺動面の摩耗が激しくなる。また、摺動面の摩擦による動力損失も無視できないほど大きくなる。
【0003】
この問題に対応するために、旋回スクロールの端板部の背面と、それに対向しているハウジングの表面との間に閉じた空間としての背圧室を形成して、その背圧室へ圧縮された流体を導入することにより、摩擦を低減させた状態でスラスト荷重を支持する試みがなされている。しかしながら、従来の背圧室はシール性能が低くて、背圧室へ供給される流体の漏洩量が多いので、結果として圧縮機の動力損失が増大し、運転効率を低下させる要因となっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来技術における前述のような問題に対処して、スクロール型圧縮機に設けられる背圧室のシール性能を向上させて動力損失を低減させると共に、旋回スクロールに高いスラスト荷重を発生する所謂「超臨界圧流体」の圧縮にも効率よく対応することができるようなスクロール型圧縮機を提供することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、従来技術における前述のような問題に対応することができる解決手段として、特許請求の範囲の請求項1に記載されたスクロール型圧縮機を提供する。
【0006】
本発明のスクロール型圧縮機においては、作動室内の圧力上昇に伴って旋回スクロールに作用するスラスト荷重を支持するためにハウジングと一体的に設けられたハウジング要素を設けて、旋回スクロールの端板部の背面とそれに対向しているハウジング要素の表面との間に閉じた空間としての背圧室を形成する。そして、それらの背面及び表面のいずれか一方の面に形成された少なくとも1個の環状の溝の中に環状のシール手段を可動な状態で装着すると共に、シャフトとハウジング要素との隙間に環状のシャフトシール手段を可動な状態で装着して、それら2つのシール手段によって、旋回スクロールの端板部の背後に形成された背圧室の周辺にできる隙間を閉塞する。各シール手段は、背圧室内の高圧に押されて移動することにより相手方の面に押し付けられるので、背圧室から高圧の流体が低圧側へ漏れ出るのを効率よく阻止することができる。
【0007】
これらのシール手段によって背圧室内に高圧の流体を封じ込めることができるので、作動室内で流体を圧縮することによって旋回スクロールに大きなスラスト荷重が作用する場合でも、背圧室において旋回スクロールの端板部を支持して反対方向に同じ大きさのスラスト荷重を作用させることにより、スラスト荷重は相殺されて軸受等の負担になることがなく、摺動接触部分にも大きい摩擦力が作用しないので摩耗を低減することが可能になり、大きい動力損失を発生させることがない。また、背圧室から漏れ出る高圧の流体による動力損失も少なくなる。
【0008】
シャフトシール手段は、ハウジング要素の端部においてシャフトを軸承する軸受の軸方向内側に設けてもよいし、軸受の軸方向外側に設けてもよい。
【0009】
背圧室は、旋回スクロールや固定スクロールの端板部等に形成された圧力導入孔によって作動室と連通させることができる。それによって、作動室内において圧縮された流体を圧力導入孔を通じて背圧室へ取り込むことができる。また背圧室は、圧力導入孔によって吐出室へ連通させて、吐出室にある高圧の流体を背圧室へ取り込むこともできる。
【0010】
環状のシャフトシール手段をU形或いはJ形の断面形状を有するものとすると共に、それを合成樹脂やゴムのような弾性のある材料から製作することにより、シャフトシール手段が内部に背圧室の流体圧力を受けた時に半径方向の内外に向かって拡開するように構成することができる。この場合は、シャフトシール手段がリップシールを構成するので、作用する圧力に応じてリップとなる部分の押し付け力が変化するので、無用の摩擦や摩耗がなくて無駄な動力消費のない優れたシール性能を発揮することができる。
【0011】
本発明のスクロール型圧縮機においては、背圧室の流体圧力を適正に維持するために制御弁を付設することが望ましい。この制御弁としては、背圧室の流体の圧力が目標制御圧を超えた時に、背圧室と低圧の吸入室とを連通させることによって背圧室の圧力を目標制御圧まで低下させるように作動するものであってもよいし、背圧室の流体の圧力が目標制御圧以下になった時に、高圧の作動室等から背圧室へ加圧された流体を導入することによって背圧室の圧力を目標制御圧まで上昇させるように作動するものであってもよい。
【0012】
発明者等の試作実験から見て、背圧室の目標制御圧は、吸入室における流体の吸入圧よりも若干高い圧力、即ち、0.5乃至2.5MPaだけ高い任意の圧力とすることが好適である。
【0013】
本発明のスクロール型圧縮機は、共通のハウジングの内部にモータを内蔵することにより、シャフトをモータによって直接に駆動するように構成することができる。それによって、駆動機構が簡素化されて動力損失も少なくなる。また、この形式においては、吸入室へ流入する被圧縮流体を予めモータの内部を通過させるとか、或いは、モータに設けられた冷却流体通路を通過させるように構成することができる。それによって、被圧縮流体を利用してモータを内部から、或いは冷却流体通路から効率よく冷却することができる。被圧縮流体が冷凍サイクルにおける冷媒である場合には、モータの冷却に低温の戻り冷媒を使用することができるので、この冷却方法は特に好適である。
【0014】
言うまでもなく、本発明のスクロール型圧縮機は、内蔵されたモータによって駆動され得るだけでなく、外部の動力源によって駆動されるように構成することもできる。その好適な例として、車両に搭載された内燃機関によって駆動することができる。
【0015】
本発明のスクロール型圧縮機においては背圧室のシール性能が高いことから、旋回スクロールに非常に大きなスラスト荷重が作用する場合でも、そのスラスト荷重を無理なく相殺することができるので、被圧縮流体として二酸化炭素のような所謂「超臨界圧流体」を使用しても問題を生じない。
【0016】
【発明の実施の形態】
図1及び図2を用いて本発明のスクロール型圧縮機に関する第1実施例を説明する。図1に示す1はシャフトであって、その下端には軸心に対して所定量だけ偏心したクランク部1aが形成されている。2はモータであって、電力の供給を受けた時にシャフト1を回転駆動する。第1実施例の場合はモータ2が圧縮機のハウジング部分と一体化されたモータハウジング3の内部に構成されている。4はモータハウジング3の上部に取り付けられたフロントラジアル軸受であって、同じく下部に取り付けられたリアラジアル軸受5と共に、シャフト1を回転可能に支持している。なお、本発明はモータ一体型のスクロール型圧縮機に限って適用される訳ではなく、シャフト1を回転駆動する動力源が、例えば車両に搭載されている内燃機関のように、圧縮機本体とは別体のものであってもよい。
【0017】
6は旋回スクロールであって、概ね円板状の端板部6aと、それから軸方向に突出するように形成された渦巻き形の羽根部6bと、端板部6aの背面に形成された円筒状のボス部6c等からなっている。旋回スクロール6の全体は、ボス部6cに圧入して取り付けられている旋回スクロール軸受16を介して、シャフト1のクランク部1aによって回転可能に支持されていて、シャフト1の中心軸線の回りに公転運動をする。7は旋回スクロール6の公転運動のみを許す複数個の自転防止ピンであって、旋回スクロール6の自転運動を阻止する。
【0018】
8は固定スクロールであって、旋回スクロール6と同様な端板部8aと渦巻き形の羽根部8bを備えていて、旋回スクロール6と噛み合うように組み付けられている。固定スクロール8の外筒は、スクロール型圧縮機の圧縮機部分のハウジングを兼ねている。固定スクロール8の渦巻き形の羽根部8bと旋回スクロール6の渦巻き形の羽根部6bが噛み合うことによって、それらの羽根部6b及び8bの間に軸線方向に見た時に三日月形に見える作動室9が複数個形成される。
【0019】
そして、図示しない冷凍サイクルから戻って来て吸入ポート8dから吸入室14内へ導入される気体冷媒のような流体を、外周において作動室9が吸入室14に向かって開いた時に作動室9の内部へ吸入し、旋回スクロール6が公転運動をする間に、作動室9が旋回スクロール6及び固定スクロール8の中心部に向かって半径方向に移動しながら縮小することによって流体を圧縮する。最後に作動室9が中心部の作動室9aに向かって開いた時に、吐出圧に達した冷媒が固定スクロール8の端板部8aに設けられた吐出孔8cを通過して、端板部8aと、図示しないボルト等によって固定スクロール8に固定されているリアハウジング18との間に形成された吐出室15内へ吐出される。
【0020】
18aはリアハウジング18に形成された吐出ポートであって、図示しない配管によって冷凍サイクルに連通しており、吐出室15内へ吐出された高圧の冷媒を冷凍サイクルの凝縮器へ導く。17は吐出弁であって、吐出室15内の冷媒が吐出孔8cを介して逆流しないように端板部8a上に装着されている。なお、図1に示す10はバランサであって、シャフト1に固定されているか、或いはクランク部1aの偏心量を増減させることができるように、シャフト1に対して半径方向に僅かに移動可能に嵌合されている。
【0021】
次に、第1実施例の特徴とする部分の構造について説明する。図1に示すように、旋回スクロール6の端板部6aの中心に近い部分の背面には背圧室19となる閉じた空間が形成されている。そして、背圧室19と、所定の位置に形成される作動室9との間を連通させるように、圧力導入孔6dが端板部6aと渦巻き形の羽根部6bの一部を貫通して設けられているので、作動室9の中で所定の大きさの高圧まで加圧された流体(冷媒)が背圧室19内へ導入され、ミドルハウジング(ハウジング要素)13を足掛かりにして旋回スクロール6の端板部6aを固定スクロール8に向かって押圧する。
【0022】
第1実施例の場合は、背圧室19内の冷媒を、ミドルハウジング13によって支持されたシャフトシール12によってシールするために、シャフト1の下端に近い部分に、シャフトシール12が摺動可能に接触する第1の大径部1bが形成されていると共に、シャフト1をリアラジアル軸受5によって軸承するために、第2の大径部1cが、ミドルハウジング13の端部付近に対応するシャフト1上に一体的に形成されている。シャフトシール12については後に詳しく説明する。
【0023】
また、ミドルハウジング13と旋回スクロール6の端板部6aとの間に形成される隙間から冷媒が漏洩するのを防止して背圧室19の背圧を維持するために、端板部6aに形成された円環状の溝6e内に断面形状が長方形或いは正方形であるシールリング(シール手段)11が可動な状態で装着されて、ミドルハウジング13に摺接している。シールリング11の材質は、合成樹脂或いはゴム、金属、その他の無機材料等である。なお、第1実施例においては円環状の溝6e及びシールリング11がそれぞれ1個づつ設けられているが、必要に応じて、これらを同心円状に複数個形成することができる。
【0024】
本発明のスクロール型圧縮機において他の1つの特徴的な部分であるシャフトシール12が図2の(A)及び(B)に拡大して示されている。シャフトシール12は合成樹脂或いは合成ゴム等の若干弾性のある材料から製作されている。シャフトシール12は図2の(B)に示すように全体として円環状のものであるが、部分的な断面形状は図2の(A)に示すようにJ形或いはU形である。シャフトシール12は、そのような形状や弾性のある材質によって、背圧室19に対する取り付け方向を選ぶことにより、背圧室19の冷媒圧力を内部に受けた時に半径方向の内外に向かって拡開することができる。
【0025】
第1実施例の場合はシャフトシール12が、図1に示すようにシャフト1の第1の大径部1bの外周面と、ミドルハウジング13の軸方向の中間部分に形成された段付きの円環状隆起部分13aの内周面との間に設けられるので、円環状のシャフトシール12の内側のリップ12aの内周面が第1の大径部1bの外周面に摺動可能に接触すると共に、外側のリップ12bの外周面がミドルハウジング13の円環状隆起部分13aの内周面に接触している。シャフトシール12は、段付きの円環状隆起部分13aの段部によって軸方向にも支持されている。そして、シャフトシール12は背圧室19の冷媒圧力を内部にはらむように受けることによって僅かに変形し、内外のリップ12a,12bを接触相手の面に向かって半径方向の内外に押し付けるので高いシール性が得られる。
【0026】
このようにして、ミドルハウジング13とシャフト1との隙間から背圧室19内の冷媒が低圧側へ漏れ出るのをシャフトシール12によって確実に防止することができるが、それと同時にミドルハウジング13と旋回スクロール6の端板部6aとの間の隙間から背圧室19内の冷媒が漏れ出るのを防止するために、前述のように、端板部6aに形成された円環状の溝6eの中にシールリング11が設けられているので、シールリング11は背圧室19内の冷媒圧力を受けて僅かに拡径して円環状の溝6eの外周面に押し付けられると共に、円環状の溝6e内に作用する冷媒圧力によって軸方向に僅かに浮上してミドルハウジング13の表面に押し付けられるので、この隙間も確実にシールされる結果、背圧室19内の冷媒が吸入室14へ漏れ出るのを防止することができる。
【0027】
従って、背圧室19から低圧側へ冷媒が漏れ出るのを確実に防止することができることから、背圧室19の冷媒圧力を端板部6aに受ける旋回スクロール6が固定スクロール8に向かって付勢され、作動室9内において冷媒を圧縮することによって発生する圧縮反力に起因する軸方向のスラスト荷重が相殺され、旋回スクロール6は固定のミドルハウジング13によって、背圧室19内の高圧の冷媒を介して摩擦を伴うことなく支持される。それによってスクロール型圧縮機全体の運転効率が高くなり、スラスト荷重を受けて摩耗をする部分がなくなる。また、旋回スクロール6及び固定スクロール8の羽根部6b及び8bの軸方向の先端縁部が、適度の軸方向力によって相手方の面に押し付けられるので、これらの間の摺動部分における冷媒の漏れや摩耗も軽減される。
【0028】
このように、シャフトシール12やシールリング11を使用した簡単で安価なシール機構によって確実に背圧室19をシールすることができるので、動力損失が少なくて運転効率が高く、耐久性においても優れているスクロール型圧縮機を低コストで製造することが可能になる。
【0029】
図3に本発明の第2実施例としてのスクロール型圧縮機を示す。図1及び図2に示す第1実施例のスクロール型圧縮機と共通の部分については同じ参照符号を付すことによって重複する説明を省略する。第2実施例のスクロール型圧縮機の殆どの構造が図1に示す第1実施例のスクロール型圧縮機のそれと同じであるが、ミドルハウジング13とシャフト1に対するシャフトシール12の取り付け位置が異なっている。即ち、第1実施例と比べて、第2実施例においてはシャフト1の第1の大径部1bと第2の大径部1cの位置関係が逆になっており、シャフトシール12がミドルハウジング13の端部においてシャフト1の中間に形成された第1の大径部1bに係合していると共に、シャフト1の先端のクランク部1aの側に形成された第2の大径部1cが、リアラジアル軸受5を介してミドルハウジング13によって軸承されるように構成されている。
【0030】
従って、ミドルハウジング13の端部に段付きの円環状隆起部分13aが形成されていて、それによって図2に示したものと同様な形状、材質のシャフトシール12が支持されている。第2実施例におけるシャフトシール12はリアラジアル軸受5を通じて背圧室19の冷媒圧力を受けるので、実質的に第1実施例におけるシャフトシール12と同様な作用する。また、第2実施例のスクロール型圧縮機が奏する効果は、前述の第1実施例における効果と実質的に同様である。
【0031】
次に、図4に本発明の第3実施例としてのスクロール型圧縮機を示す。この場合も、第1実施例や第2実施例のスクロール型圧縮機と共通の部分については同じ参照符号を付している。第3実施例の圧縮機の特徴は、第1実施例の圧縮機においてシールリング11を収容するために旋回スクロール6の端板部6aに形成された環状の溝6eの代わりに、ミドルハウジング13の側に環状の溝13aを形成している点にある。第3実施例においてはミドルハウジング13の環状の溝13aの中にシールリング11が装着され、そのシールリング11が旋回スクロール6の端板部6aに形成された平面に摺動接触する。このように具体的構成において若干異なる部分があるが、第3実施例の作用効果は第1実施例のそれと実質的に同じである。
【0032】
図5の(A)及び(B)に本発明の第4実施例としてのスクロール型圧縮機の要部を示す。第4実施例においても、スクロール型圧縮機の本体は前述の第1実施例から第3実施例に示したものと同様なものであるが、その背圧室19の圧力を制御するために差圧式制御弁20が設けられている点に特徴がある。第4実施例の差圧式制御弁20は背圧室19と吸入室14の間に設けられる。即ち、背圧室19にある冷媒の一部を低圧の吸入室14へバイパスすることによって背圧室19の圧力を制御するものである。
【0033】
図5の(A)及び(B)によって具体的な構成例を説明する。22は弁体となるボールであって、吸入室14の延長部分となっている空間14a、或いは吸入室14そのものの中に配置され、空間14a内に装填された圧縮バネ23によって付勢されて、空間14aと背圧室19との間の隔壁21に開口するように形成された弁座21aを空間14aの側から閉塞することができる。隔壁21として例えばミドルハウジング13の一部分を利用して、その部分に差圧式制御弁20を構成することができる。その他にも、差圧式制御弁20は旋回スクロール6或いは固定スクロール8の内部に構成してもよい。背圧室19と作動室9(或いは吐出室15でもよい)との間には絞り24が設けられる。絞り24は前述の圧力導入孔6d(例えば図1参照)を細径のものとすることによって構成することができる。
【0034】
圧縮バネ23の強さ、即ち荷重Fbは、背圧室19の目標制御圧をPco、吸入室14及び吸入室14の延長部分となっている空間14aの圧力、即ち吸入圧をPs、弁座21aにおけるボール22の投影面積をS1として、次の条件式を満たすように設定される。
Fb=(Pco−Ps)・S1
【0035】
第4実施例のスクロール型圧縮機はこのような構成の差圧式制御弁20を備えているから、背圧室19内の圧力Pcが目標制御圧Pcoよりも低いPc<Pcoの状態では、図5の(A)に示すように、ボール22は圧縮バネ23の付勢によって弁座21aを閉塞し、作動室9(或いは吐出室15)から絞り24を介して徐々に流入する冷媒によって背圧室19内の圧力Pcが上昇するのを許す。それによって、ほどなく目標のPc=Pcoの状態に達する。
【0036】
更に、その状態を超えて背圧室19内の圧力Pcが目標制御圧Pcoよりも高いPc>Pcoの状態になると、ボール22は背圧室19内の圧力Pcによって生じる力が圧縮バネ23の荷重Fbを超えた時に、図5の(B)に示すように移動して弁座21aを開くので、背圧室19内の圧力Pcが目標制御圧Pcoまで低下する。このようにして、背圧室19内の圧力Pcは常に目標制御圧Pcoに合致するように制御される。その結果、旋回スクロール6が背圧室19から適正な大きさのスラスト荷重を受けて、作動室9内の冷媒の圧縮反力によって発生するスラスト荷重に釣り合ってそれを相殺するため、端板部6aとミドルハウジング13の表面との間に過大な摩擦力が発生することが防止される。
【0037】
ちなみに、発明者等の試作実験によって、背圧室19の目標制御圧Pcoの好適値は、吸入圧Ps+0.5MPaから吸入圧Ps+2.5MPaの範囲内にあることが判明している。なお、差圧式制御弁20は、図示実施例のように弁体としてボールを使用するボール弁型のものに限らず、ニードル弁型、ポペット弁型のもの等を使用することができることは言うまでもない。
【0038】
図6の(A)及び(B)に本発明の第5実施例としてのスクロール型圧縮機の要部を示す。第5実施例においても、スクロール型圧縮機の本体は前述の第1実施例から第3実施例に示したものと同様なものであるが、その背圧室19の圧力を制御するために差圧式制御弁25が設けられている点に特徴がある。第5実施例の差圧式制御弁25は背圧室19と作動室9(或いは吐出室15でもよい)との間に設けられる。即ち、作動室9にある高圧の冷媒の一部を調量して背圧室19へ導くことによって背圧室19の圧力を制御するものである。その際の調量は背圧室19の圧力と吸入室14の圧力を比較することによって行なわれる。
【0039】
図6の(A)及び(B)によって具体的な構成例を説明する。26は弁体となるボールであって、作動室9(或いは吐出室15)に連通している空間9bの中に配置され、空間9bと、背圧室19に連通している空間19aとの間の隔壁29に開口するように形成された弁座29aを空間9bの側から閉塞することができる。隔壁29として例えば旋回スクロール6の端板部6aを利用して、差圧式制御弁25を旋回スクロール6の内部に構成してもよい。背圧室19に連通している空間19aは、差圧式制御弁25の一部をなすシリンダ30の中に挿入されたピストン31によって形成されている。ピストン31に関して空間19aと反対側には、吸入室14に連通している空間14bが形成される。
【0040】
空間14b内には圧縮バネ28が装着されていて、前述の空間19aを圧縮する(縮小する)方向にピストン31を常時付勢している。差圧式制御弁25においては、空間19aが縮小すると共に空間14bが拡大するようにピストン31が移動する時に、ピストン31と一体化されたロッド27がボール26を突き上げて弁座29aを開口させるように構成されている。
【0041】
圧縮バネ28の強さ、即ち荷重Fbは、背圧室19の目標制御圧をPco、弁座29aにおけるボール26の投影面積をS2、背圧室19に連通する空間19aにおいて圧力Pcを受けるロッド27の端面の面積をS3、吸入室14に連通している空間14bの圧力、即ち吸入圧をPs、作動室9に連通している空間9bの圧力をPhとして、次の条件式を満たすように設定される。
Fb=(Pco−Ps)・S3+(Ph−Pco)・S2
【0042】
第5実施例のスクロール型圧縮機はこのような構成の差圧式制御弁25を備えているから、背圧室19内の圧力Pcが目標制御圧Pcoよりも高いPc>Pcoの状態では、図6の(A)に示すように、ピストン31がロッド27と共に下降するので、ボール26は作動室9(或いは吐出室15)に連通している空間9bの圧力Phによって付勢されて弁座29aを閉塞し、作動室9から差圧式制御弁25を経て背圧室19へ流入する冷媒の流れを遮断する。それによって、背圧室19の圧力Pcは目標のPc=Pcoの状態に達する。
【0043】
更に、背圧室19にはシールリング11やシャフトシール12が設けられているが僅かな漏れもあるから、時間が経過すると背圧室19内の冷媒の圧力が低下してPcが目標制御圧Pcoよりも低いPc<Pcoの状態になる。その場合には、ピストン31が圧縮バネ28の荷重Fbによる付勢を受けて上昇し、ロッド27によってボール26を突き上げるので、ボール26は図6の(B)に示すように移動して弁座29aを開く。それによって、作動室9(或いは吐出室15)の高圧の冷媒の一部が再び背圧室19内へ流入し、その圧力Pcが目標制御圧Pcoまで上昇する。このような作動を繰り返して背圧室19内の圧力Pcは常に目標制御圧Pcoに合致するように制御される。その結果、旋回スクロール6が背圧室19から適正な大きさのスラスト荷重を受けて、作動室9内の冷媒の圧縮反力によって発生するスラスト荷重に釣り合ってそれを相殺するため、端板部6aとミドルハウジング13の表面との間に過大な摩擦力が発生することが防止される。
【0044】
ちなみに、この場合も発明者等の試作実験によって、背圧室19の目標制御圧Pcoの好適値は、吸入圧Ps+0.5MPaから吸入圧Ps+2.5MPaの範囲内にあることが判明している。なお、差圧式制御弁25は、図示実施例のように弁体としてボールを使用するボール弁型のものに限らず、ニードル弁型、ポペット弁型のもの等を使用することができることは言うまでもない。
【0045】
図7に本発明の第6実施例としてのスクロール型圧縮機を示す。前述の第1実施例等のスクロール型圧縮機と共通の部分については同じ参照符号を付すことによって重複する説明を省略する。第6実施例のスクロール型圧縮機の殆どの構造が図1に示す第1実施例のそれと同じであるが、第6実施例においては、第1実施例等のように旋回スクロール6の端板部6aに一部の作動室9と背圧室19とを連通させる圧力導入孔6dを設けていない。その代わりに、第6実施例においては、固定スクロール8の端板部8aや外殻部分に圧力導入孔32を形成して、それによって吐出室15と背圧室19とを連通させている。言うまでもなく、この圧力導入孔32を細径のものとすることにより、絞り通路としての機能を持たせることも可能である。
【0046】
圧力導入孔32以外の構成は前述の第1実施例等と同じであるから、第6実施例のスクロール型圧縮機が奏する効果は、前述の第1実施例乃至第3実施例における効果と実質的に同様である。
【0047】
本発明の各実施例として取り上げたスクロール型圧縮機は、旋回スクロール6の端板部6aの背面とハウジング要素(ミドルハウジング13)の表面との間の隙間をシール手段(シールリング11)によってシールすると共に、ハウジング要素とシャフトとの間の隙間をシャフトシール手段(シャフトシール12)によってシールするので、背圧室19から高圧の冷媒等の流体が低圧側へ大量に漏れ出るのを確実に防止することが可能になり、スクロール型圧縮機の効率を高く維持することができる。更に、作動室9内における流体の圧縮反力として発生するスラスト荷重が非常に大きくても、背圧室19によってそのスラスト荷重に見合う大きさの反対方向の大きなスラスト荷重を発生させて釣り合わせるので、旋回スクロール6の端板部6aを低摩擦の状態で支持してスラスト荷重を相殺することにより、摩擦による摺動部分の摩耗や動力損失を低く抑えることができる。
【0048】
このように、シール性の高い背圧室19を設けることによって、旋回スクロール6の端板部6aに作用するスラスト荷重を効率良く、且つ摺動接触部分に摩擦による動力損失や摩耗を伴うことなく相殺することができるので、高圧まで圧縮しても完全には液化しない流体(所謂「超臨界圧流体」、例えば二酸化炭素)等を冷媒とする冷凍サイクルに使用されたスクロール型の冷媒圧縮機のように、旋回スクロール6に非常に大きいスラスト荷重が作用するような用途にも、このスクロール型圧縮機を適用することができる。
【0049】
なお、前述の第1実施例から第6実施例に示すスクロール型圧縮機は、いずれもモータ2が圧縮機本体と一体化されたものであるが、このような形式によれば動力源であるモータ2の出力回転を、モータ2とスクロール型圧縮機との共通のシャフト1によって直接に旋回スクロール6を駆動することができるので、機構が簡素化されて動力損失も少なくなるという利点がある。
【0050】
更に、このような形式の他の利点は、吸入室14へ流入する被圧縮流体を、固定スクロール8に設けられた吸入ポート8dのような入口から直接に流入させる代わりに、モータ2の内部空間を通過させるとか、モータ2に形成される図示しない冷却流体通路を通過させた後に吸入室14へ流入させるように構成することができる。このように構成すれば、被圧縮流体によってモータ2を内部から、或いは冷却流体通路から効率よく冷却することができる。特に被圧縮流体が冷凍サイクルにおける冷媒である場合には、吸入室14へ流入する戻り冷媒は低温となっているからモータ2の冷却に適しているし、戻り冷媒に液体が含まれていてもモータ2を冷却する際に液体冷媒が蒸発するので、液体圧縮による羽根部6b及び8b等の破損を避けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示す縦断面図である。
【図2】第1実施例の要部を拡大して示すもので、(A)は断面図、(B)は平面図である。
【図3】第2実施例を示す縦断面図である。
【図4】第3実施例を示す縦断面図である。
【図5】第4実施例の要部を拡大して示すもので、(A)は閉弁状態の断面図、(B)は開弁状態の断面図である。
【図6】第5実施例の要部を拡大して示すもので、(A)は閉弁状態の断面図、(B)は開弁状態の断面図である。
【図7】第6実施例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
1…シャフト
2…モータ
6…旋回スクロール
6a…端板部
6b…渦巻き形の羽根部
6d…圧力導入孔
6e…円環状の溝
8…固定スクロール
8a…端板部
8b…渦巻き形の羽根部
9…作動室
11…シールリング(シール手段)
12…シャフトシール
13…ミドルハウジング(ハウジング要素)
14…吸入室
15…吐出室
19…背圧室
20,25…差圧式制御弁
32…圧力導入孔
Claims (15)
- ハウジングと、前記ハウジングによって軸支されていると共に一部に偏心したクランク部を有するシャフトと、渦巻き形の羽根部及び端板部を有し前記シャフトのクランク部によって駆動されることにより公転運動をする旋回スクロールと、該旋回スクロールと噛み合う渦巻き形の羽根部及び端板部を有すると共に前記ハウジングに固定された固定スクロールとを備えていて、前記旋回スクロールが前記シャフトのクランク部によって駆動されて公転運動をする時に、前記旋回スクロールの羽根部と前記固定スクロールの羽根部との間に形成される複数個の作動室が前記ハウジング内の外周部に形成された吸入室から流体を吸入して中心部に向かって移動する間に、該作動室の容積が連続的に縮小することにより該作動室内において流体を圧縮して前記ハウジング内に形成された吐出室へ流体を吐出するように構成されたスクロール型圧縮機であって、更に、
前記作動室内の圧力上昇に伴って前記旋回スクロールに作用するスラスト荷重を支持するために前記ハウジングと一体的に設けられたハウジング要素と、前記旋回スクロールの端板部の背面とそれに対向している前記ハウジング要素の表面との間に空間として形成された少なくとも1個の背圧室と、前記背面と表面のいずれか一方の面に形成された少なくとも1個の環状の溝と、該環状の溝内に可動な状態で装着されて他方の面に摺動接触する環状のシール手段と、前記シャフトと前記ハウジング要素との隙間に可動な状態で装着された環状のシャフトシール手段と、前記シール手段と前記シャフトシール手段とによって隙間を密封されることによって前記旋回スクロールの端板部の背後に形成された前記背圧室へ加圧された流体を供給する圧力導入孔とを備えていることを特徴とするスクロール型圧縮機。 - 請求項1において、前記シャフトシール手段が、前記ハウジング要素の端部において前記シャフトを軸承する軸受の軸方向内側に設けられていることを特徴とするスクロール型圧縮機。
- 請求項1において、前記シャフトシール手段が、前記ハウジング要素の端部において前記シャフトを軸承する軸受の軸方向外側に設けられていることを特徴とするスクロール型圧縮機。
- 請求項1ないし3のいずれかにおいて、前記圧力導入孔が前記作動室と前記背圧室とを連通していることを特徴とするスクロール型圧縮機。
- 請求項1ないし3のいずれかにおいて、前記圧力導入孔が前記吐出室と前記背圧室とを連通していることを特徴とするスクロール型圧縮機。
- 請求項1ないし5のいずれかにおいて、前記シャフトシール手段がU形或いはJ形の断面形状を有し、且つ弾性のある材料からなっていることにより、内部に前記背圧室の流体圧力を受けた時に半径方向の内外に向かって拡開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。
- 請求項1ないし6のいずれかにおいて、前記背圧室の流体の圧力が目標制御圧を超えると、前記背圧室と前記吸入室とを連通させることによって前記背圧室の圧力を前記目標制御圧まで低下させるように作動する制御弁を備えていることを特徴とするスクロール型圧縮機。
- 請求項1ないし6のいずれかにおいて、前記背圧室の流体の圧力が目標制御圧以下になると、前記前記背圧室へ加圧された流体を導入することによって前記背圧室の圧力を前記目標制御圧まで上昇させるように作動する制御弁を備えていることを特徴とするスクロール型圧縮機。
- 請求項7又は8において、前記背圧室の前記目標制御圧が、前記吸入室における流体の吸入圧よりも0.5乃至2.5MPaだけ高い任意の圧力であることを特徴とするスクロール型圧縮機。
- 請求項1ないし9のいずれかにおいて、前記シャフトが前記ハウジングに内蔵されたモータによって直接に回転駆動され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。
- 請求項10において、前記モータの内部が前記吸入室に連通していて、前記モータが、その内部を通過した後に前記吸入室へ流入して圧縮される流体によって冷却され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。
- 請求項10において、前記モータの冷却流体通路が前記吸入室に連通していて、前記モータが、前記冷却流体通路を通過した後に前記吸入室へ流入して圧縮される流体によって冷却され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。
- 請求項1ないし9のいずれかにおいて、前記シャフトが外部の動力源によって回転駆動され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。
- 請求項13において、前記外部の動力源が車両に搭載された内燃機関であることを特徴とするスクロール型圧縮機。
- 請求項1ないし14のいずれかにおいて、前記作動室において圧縮される流体が所謂「超臨界圧流体」であることを特徴とするスクロール型圧縮機。
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---|---|---|---|---|
JP2006009640A (ja) * | 2004-06-24 | 2006-01-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | スクロール圧縮機 |
JP2006138305A (ja) * | 2004-11-11 | 2006-06-01 | Lg Electronics Inc | スクロール圧縮機の容量可変装置 |
JP2008082309A (ja) * | 2006-09-29 | 2008-04-10 | Denso Corp | 圧縮機 |
WO2008072513A1 (ja) * | 2006-12-07 | 2008-06-19 | Sanden Corporation | 圧縮機 |
CN102985696A (zh) * | 2010-07-06 | 2013-03-20 | 三电有限公司 | 涡旋式压缩机 |
CN106593866A (zh) * | 2017-01-19 | 2017-04-26 | 珠海凌达压缩机有限公司 | 一种涡旋压缩机和电动汽车 |
JP2018150847A (ja) * | 2017-03-10 | 2018-09-27 | サンデンホールディングス株式会社 | スクロール型圧縮機 |
JP2021092279A (ja) * | 2019-12-11 | 2021-06-17 | Ntn株式会社 | 軸シール |
WO2021117601A1 (ja) * | 2019-12-11 | 2021-06-17 | Ntn株式会社 | 軸シール |
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Families Citing this family (5)
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Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4596520A (en) * | 1983-12-14 | 1986-06-24 | Hitachi, Ltd. | Hermetic scroll compressor with pressure differential control means for a back-pressure chamber |
JPH051677A (ja) * | 1991-06-27 | 1993-01-08 | Hitachi Ltd | スクロール圧縮機 |
US5362210A (en) * | 1993-02-26 | 1994-11-08 | Tecumseh Products Company | Scroll compressor unloader valve |
JP3129365B2 (ja) * | 1993-08-30 | 2001-01-29 | 三菱重工業株式会社 | スクロ−ル型流体機械 |
JP3560492B2 (ja) * | 1999-02-25 | 2004-09-02 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | スクロール型圧縮機 |
JP2001182676A (ja) * | 1999-12-22 | 2001-07-06 | Denso Corp | スクロール型圧縮機 |
JP2001329979A (ja) * | 2000-05-24 | 2001-11-30 | Toyota Industries Corp | スクロール型圧縮機における潤滑構造 |
JP2002054582A (ja) * | 2000-08-11 | 2002-02-20 | Fujitsu General Ltd | スクロール圧縮機 |
JP2002161874A (ja) * | 2000-11-27 | 2002-06-07 | Matsushita Electric Works Ltd | スクロールポンプ |
-
2002
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- 2003-09-05 DE DE10341104A patent/DE10341104B4/de not_active Expired - Fee Related
Cited By (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006009640A (ja) * | 2004-06-24 | 2006-01-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | スクロール圧縮機 |
JP2006138305A (ja) * | 2004-11-11 | 2006-06-01 | Lg Electronics Inc | スクロール圧縮機の容量可変装置 |
JP4680616B2 (ja) * | 2004-11-11 | 2011-05-11 | エルジー エレクトロニクス インコーポレイティド | スクロール圧縮機の容量可変装置 |
JP2008082309A (ja) * | 2006-09-29 | 2008-04-10 | Denso Corp | 圧縮機 |
WO2008072513A1 (ja) * | 2006-12-07 | 2008-06-19 | Sanden Corporation | 圧縮機 |
US8079837B2 (en) * | 2006-12-07 | 2011-12-20 | Sanden Corporation | Compressor |
CN102985696A (zh) * | 2010-07-06 | 2013-03-20 | 三电有限公司 | 涡旋式压缩机 |
CN106593866A (zh) * | 2017-01-19 | 2017-04-26 | 珠海凌达压缩机有限公司 | 一种涡旋压缩机和电动汽车 |
JP2018150847A (ja) * | 2017-03-10 | 2018-09-27 | サンデンホールディングス株式会社 | スクロール型圧縮機 |
JP2021092279A (ja) * | 2019-12-11 | 2021-06-17 | Ntn株式会社 | 軸シール |
WO2021117601A1 (ja) * | 2019-12-11 | 2021-06-17 | Ntn株式会社 | 軸シール |
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JP2022056876A (ja) * | 2020-09-30 | 2022-04-11 | Ntn株式会社 | 軸シール |
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