JP2005214163A - スクロール圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】 ボルトを使用することなく簡単な構成でハウジングに対して固定スクロールが固定可能なスクロール圧縮機を提供する。
【解決手段】 スクロール圧縮機は、ハウジング２０に対して固定スクロール５６の回転を阻止する回り止め手段と、ハウジング２０に対して固定スクロール５６の軸線方向の動きを規制する規制手段とを備える。前記規制手段は、固定スクロール５６の基板５６ｂから吐出室８０内に延出する連接部９４と、連接部９４の先端に設けられ、端壁２５と当接し且つ吐出室８０の内周面にシール１０８を介して密着した受圧壁部１０２とを有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、スクロール圧縮機に関する。

例えば自動車用空調システムの圧縮機として用いられるスクロール圧縮機は、ハウジング内にスクロールユニットを備える。スクロールユニットは、固定及び可動スクロールを備え、これら固定及び可動スクロールのそれぞれは、基板とこの基板に一体的に形成された渦巻きラップとを有する。固定スクロールの基板は、ハウジングに対して締結ボルトを用いて固定され、そして、Ｏリングを介してハウジング内に吐出室を区画する。
特開２０００−２５７５７２号公報

従来技術のようにハウジングに対して締結ボルトを用いて固定スクロールを固定する場合、ハウジング及び固定スクロールにボルト挿通孔及びねじ孔をそれぞれ形成する必要があることに加え、更に、吐出室の気密性を確保すべく、この締結ボルトのヘッドとハウジングの外面におけるボルト挿通孔の開口端との間にＯリング又はガスケット等のシール部材を配置しなければならない。このため、ハウジングに対する固定スクロールの締結構造が複雑になるばかりでなく、ボルト締結のための軸力や締結トルクを管理する必要上、その締結作業もまた煩雑となってしまう。また、この場合、エンジン等から伝わる振動により、締結ボルトの締め付けが次第に緩んで吐出室の気密性が低下する虞もある。

本発明は上述の事情に基づいてなされたもので、その目的とするところは、締結ボルトを使用することなく簡単な構成でハウジングに対する固定スクロールの固定が可能なスクロール圧縮機を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明によれば、端壁を有するハウジング内に、可動及び固定スクロールからなるスクロールユニットを収容し、前記ハウジングの前記端壁と前記固定スクロールの基板との間にて吐出室を形成したスクロール圧縮機において、前記ハウジングに対して前記固定スクロールの回転を阻止する回り止め手段と、前記ハウジングに対して前記固定スクロールの軸線方向の動きを規制する規制手段とを備え、前記規制手段は、前記基板から前記吐出室内に延出する連接部と、前記連接部の先端に設けられ、前記端壁と当接し且つ前記吐出室の内周面にシールを介して密着した受圧壁部とを有する、ことを特徴とするスクロール圧縮機が提供される（請求項１）。

上記した構成によれば、回り止め手段及び規制手段によって、締結ボルトを用いることなく、ハウジングに対して固定スクロールが簡単な構成で位置決めされる。従って、この構成では、吐出室の気密性が長期に亘り良好に維持される。また、この構成では、締結ボルトや、締結ボルトとその挿通孔との間を気密にシールするＯリング又はガスケットを必要とせず、更には、ハウジングや固定スクロールに対するボルト挿通孔及びねじ孔の加工やボルト締結作業も必要ないことから、生産コストの低減が可能である。

請求項２の本発明は、前記連接部及び前記受圧壁部は前記基板と一体に成形されていることを特徴としている。
上記した構成によれば、連接部及び受圧壁部と基板との相対位置の変化が防止されるので、吐出室の気密性が長期に亘り確実に維持される。
請求項３の本発明は、前記回り止め手段が、前記固定スクロールと前記ハウジングとの間に亘って延びるピンを含むことを特徴としており、この構成によれば、簡単な構成により回り止め手段を実現することができる。

上記した構成の具体的態様として、前記連接部は、前記固定スクロールの軸線上に配置され、前記吐出室に配置される吐出弁との干渉を避ける切欠部を有する（請求項４）。

以上説明したように、本発明のスクロール圧縮機によれば、ハウジングに対して固定スクロールが簡単な構成にて位置決めされ、圧力室の気密性が長期に亘り良好に保たれるとともに、生産コストの低減も可能である。

図１は一実施例のスクロール圧縮機を示している。
このスクロール圧縮機は、例えば、自動車用空調装置における冷凍回路の圧縮機として用いられる。より詳しくは、冷凍回路は、作動流体としての冷媒が循環する循環管路を備え、圧縮機は蒸発器に循環管路を介して接続され、この循環管路の往路には凝縮器及び膨張弁が介挿される。なお、このスクロール圧縮機は、冷蔵庫及び冷凍庫の冷凍回路にも適用可能であり、又原理的には膨張機としても使用可能である。

このスクロール圧縮機はハウジング２０を備え、ハウジング２０はそれぞれＡｌ合金製の駆動ケーシング２２及び圧縮ケーシング２４を有する。駆動ケーシング２２は、圧縮ケーシング２４側が大径となる段付きの筒形状をなし、それぞれ開口した両端を有する。一方、圧縮ケーシング２４は、一端が端壁２５により閉塞され且つ他端が駆動ケーシング２２の大径端に向けて開口した筒形状をなし、その開口端が駆動ケーシング２２の大径端にシールリング２６を介して気密に嵌合され、そして、複数の連結ねじ（図示せず）を介して駆動ケーシング２２の大径端に連結されている。圧縮ケーシング２４における周壁の内周面は段付き形状をなし、圧縮ケーシング２４の周壁は、端壁２５により閉塞された小径部２４ａと、小径部２４ａに環状の段差面２８を介して軸線方向に連なる大径部２４ｂとを有する。

駆動ケーシング２２内には回転軸３０が配置され、この回転軸３０もまた段付き形状をなし、一端側の小径軸部３２と、その他端の大径端部３４とを有する。
回転軸３０の大径端部３４は球軸受３６を介して駆動ケーシング２２に回転自在に支持されている。また、回転軸３０の小径軸部３２もまたボール軸受３８を介して駆動ケーシング２２の小径端に回転自在に支持されている。

更に、駆動ケーシング２２内にはボール軸受３８と球軸受３６との間に軸封止ユニット、即ち、リップシール４０が配置されており、このリップシール４０は回転軸３０の小径軸部３２に相対的に摺接し、駆動ケーシング２２内を気密に区画している。
更に、回転軸３０の小径軸部３２は駆動ケーシング２２の小径端から突出し、その突出端に駆動ディスク４２がナット４４を介して取付けられている。駆動ディスク４２は電磁クラッチ４６を介して駆動プーリ４８に連結されており、駆動プーリ４８は電磁クラッチ４６のソレノイドを内蔵し、プーリ軸受５０を介して駆動ケーシング２２の小径端に回転自在に支持されている。

駆動プーリ４８には駆動ベルト（図示せず）が掛け回されており、そして、電磁クラッチ４６は駆動プーリ４８から駆動ディスク４２、即ち、回転軸３０に伝達される駆動力を断続する。従って、電磁クラッチ４６がオン作動したとき、電磁クラッチ４６は駆動プーリ４８と駆動ディスク４２を一体的に連結し、駆動ディスク４２、即ち、回転軸３０を駆動プーリ４８とともに一方向に回転させる。これに対し、電磁クラッチ４６がオフ作動されているとき、電磁クラッチ４６は駆動プーリ４８と駆動ディスク４２との間の連結を解除し、駆動プーリ４８から回転軸３０の動力の伝達を断つ。

一方、圧縮ケーシング２４内にはスクロールユニット５２が収容され、このスクロールユニット５２は、それぞれＡｌ合金製の可動スクロール５４及び固定スクロール５６を有する。可動スクロール５４及び固定スクロール５６は互いに噛み合うような渦巻きラップ５４ａ，５６ａを有し、これら渦巻きラップ５４ａ，５６ａは、それらの径方向内面及び外面にて相互に局所的に摺接し、これらの摺接個所は可動スクロール５４の旋回運動に伴なってそれらの周方向に移動する。また、可動スクロール５４及び固定スクロール５６は、渦巻きラップ５４ａ，５６ａの軸線方向両側に、渦巻きラップ５４ａ，５６ａと一体的に形成された基板５４ｂ，５６ｂをそれぞれ有し、渦巻きラップ５４ａ，５６ａの先端は、チップシールを介して相手側の基板５４ｂ，５６ｂの内面にそれぞれ摺接自在になっている。従って、可動スクロール５４及び固定スクロール５６は、互いに協働して、渦巻きラップ５４ａ，５６ａ間にチップシールを介して圧縮室５８を形成することができる。そして、この圧縮室５８は可動スクロール５４の旋回運動により、渦巻きラップ５４ａ，５６ａの径方向外周側から中心に向けて移動し、この際、その容積が減少される。

上述した可動スクロール５４の旋回運動を達成するため、可動スクロール５４の基板５６ａは駆動ケーシング２２側に向けて突出するボス６２を有しており、このボス６２はニードル軸受６４を介して偏心ブッシュ６６に回転自在に支持されている。この偏心ブッシュ６６はクランクピン６８に支持され、クランクピン６８は回転軸３０の大径端部３４から偏心して突出している。従って、回転軸３０の回転に伴い、クランクピン６８及び偏心ブッシュ６６を介して可動スクロール５４が旋回運動することなる。

また、偏心ブッシュ６６にはこの偏心ブッシュ６６と大径端部３４との間に挟持されるようにしてカウンタウエイト７０が取付けられており、このカウンタウエイト７０は複数の大小の円弧状プレートを重ね合わせて構成され、可動スクロール５４の旋回運動に対するバランスウエイトとなる。より詳しくは、カウンタウエイト７０は偏心ブッシュ６６に連結ピン７１を介して取付けられ、この連結ピン７１回りの回転がクランクピン６８により阻止されている。従って、カウンタウエイト７０もまた可動スクロール５４と同様に、その旋回姿勢を一定にした状態で旋回運動する。

更に、駆動ケーシング２２の大径端と可動スクロール５４の基板５４ｂとの間には自転阻止機構としてのボールカップリング７２が介装されている。例えば、ボールカップリング７２は駆動ケーシング２２の大径端及び基板５４ｂにそれぞれ支持され、その周方向に等間隔を存して環状レースを有した一対のリングプレート７４と、これらリングプレート７４の環状レース間に挟持されたボール７６とからなり、ニードル軸受６４の軸線を中心とした可動スクロール５４の自転を阻止する。

一方、固定スクロール５６は、締結ボルトによらずに、後述する回り止め手段及び規制手段によって位置決めされた状態で、圧縮ケーシング２４内に配置されている。この位置決めされた状態下では、固定スクロール５６の基板５６ｂの外縁部は、Ｏリング７８を介して周方向全域に亘り圧縮ケーシング２４の段差面２８に当接される。従って、スクロールユニット５２の一端側には、圧縮ケーシング２４の内面と固定スクロール５６の基板５６ｂとの間、換言すれば、圧縮ケーシング２４の小径部２４ａ内に吐出室８０が形成され、この吐出室８０はＯリング７８により吸入室８１側から気密を存して区画される。なお、吸入室８１は、圧縮ケーシング２４における大径部２４ｂの内周面とスクロールユニット５２の外周面との間に確保されている。

また、固定スクロール５６の基板５６ｂには、その中央近傍に圧縮室５８に連なる吐出孔８２が形成され、この吐出孔８２はリード弁からなる吐出弁８４により開閉される。この吐出弁８４はその弁押さえ８６とともに、基板５６ｂの外面に形成されたねじ孔にねじ込まれたボルト８８を介して取付けられている。
なお、図１には示されていないが、圧縮ケーシング２４の周壁には吸入室８１及び吐出室８０にそれぞれ連通する吸込口及び送出口が形成されており、吸込口は、冷凍回路を形成する循環管路の復路に接続され、そして、送出口は循環管路の往路に接続される。

上述したスクロール圧縮機によれば、回転軸３０の回転に伴い、クランクピン６８及び偏心ブッシュ６６を介して可動スクロール５４が旋回運動し、この際、可動スクロール５４の自転がボールカップリング７２の働きにより阻止された状態にある。この結果、可動スクロール５４はその旋回姿勢を一定に維持した状態で、固定スクロール５６に対して旋回運動し、この旋回運動により、以下の一連のプロセスが実施される。まず、吸込口を通じて吸入室８１に外部から冷媒が吸い込まれ、そして、吸入室８１内の冷媒は、スクロールユニット５２の外周にて吸入室８１と連通した圧縮室５８内に吸い込まれる。圧縮室５８内に吸い込まれた冷媒は、渦巻きラップ５４ａ，５６ａに沿った渦巻き中心方向への圧縮室５８の移動に伴ない、その容積減少により圧縮される。圧縮冷媒は、渦巻き中心近傍にて圧縮室５８が吐出孔８２に連通したときに、その圧力により吐出弁８４が開弁されて吐出室８０内に吐出される。この後、圧縮冷媒は吐出室８０から送出口を通じて外部に供給される。なお、スクロールユニット５２においては、渦巻き方向に沿って相互に離間した複数の圧縮室５８が同時に形成され、一連のプロセスにおける各工程が同時に進行する。

以下では、固定スクロール５６の回り止め手段及び規制手段について説明する。
まず、回り止め手段は、圧縮ケーシング２４に対する固定スクロール５６の回転を阻止するための手段であって、このスクロール圧縮機では、圧縮ケーシング２４と固定スクロール５６との間を亘って延びるピン９０により構成される。より詳しくは、基板５６ｂの外面及び段差面２８には、相互に連通可能な貫通孔９２及び有底孔がそれぞれ形成されており、有底孔及び貫通孔９２内をピン９０が延びている。ピン９０は軸線方向でみて同一径を有し、有底孔に対しては圧入されているが、貫通孔９２は有底孔よりも孔径が大きく、貫通孔９２には差し込まれているのみである。それ故、ピン９０によっては、固定スクロール５６の軸線方向の動きを規制することはできない。

そこで、次に説明する規制手段が、圧縮ケーシング２４に対する固定スクロール５６の軸線方向の動きを規制する。この規制手段は、基板５６ｂから吐出室８０内に延出する連接部９４を有する。連接部９４は、円柱形状を有し、基板５６ｂの外面中央近傍に一体に形成されて、小径部２４ａ内の基板５６ｂの軸線上を延びている。それ故、連接部９４と吐出弁８４及び弁押さえ８６との干渉を避けるよう、連接部９４の基板５６ｂ側には切欠部９６が設けられている。切欠部９６は、連接部９４の軸線方向に離間した一対の端面９８，１００を有し、これら端面９８，１００は互いに平行であるとともに等しい面積を有する。一方の端面９８は、基板５６ｂの外面により形成され、その略中央に吐出孔８２が開口している。

また、規制手段は、連接部９４の先端に一体に設けられた受圧壁部１０２を有し、受圧壁部１０２は、小径部２４ａよりも僅かに小径な円盤形状をなす。受圧壁部１０２は、基板５６ｂ及び連接部９４と同軸上に配置されて、その背面１０４にて端壁２５と当接し、その外周面１０６は、吐出室８０、即ち小径部２４ａの内周面にＯリング１０８を介して密着している。受圧壁部１０２は、連接部９４側に受圧面１１０を有し、受圧面１１０は、基板５６ｂの外面と平行であるとともに、この基板５６ｂの外面における連接部９４の外周縁と段差２８の内周縁により囲まれた部分（以下、この部分を単に基板５６ｂの外面という）と等しい面積を有する。

この規制手段によれば、図２に模式的に示したように、吐出室８０内は、外周が同一径の小径部２４ａにより区画されるとともに、その軸線方向両側が基板５６ｂの外面と受圧面１１０により気密に区画される。ここで、基板５６ｂの外面と受圧面１１０とは互いに平行であり且つ面積が等しいことから、吐出室８０における冷媒の圧力（吐出圧）Ｐｄは、図中矢印線で示したように、これら外面及び受圧面１１０に対して軸線方向に沿って反対向きに等しく付与される。従って、基板５６ｂの外面及び受圧面１１０に付与された圧力Ｐｄは連接部９４を介して互いに打ち消し合い、吐出室８０の圧力Ｐｄによって固定スクロール５６が軸線方向に付勢されることはない。一方、基板５６ｂの内面に対しては、可動スクロール５４の渦巻きラップ５４ａがチップシールを介して摺接されるとともに、圧縮室５８内の冷媒の圧力が付与されているので、固定スクロール５６は、僅かながら軸線方向でみて端壁２５に向かって付勢されている。従って、固定スクロール５６は、基板５６ｂの外縁部がＯリング７８を介して段差面２８に密着された状態を維持され、規制手段は圧縮ケーシング２４に対して固定スクール５６の軸線方向の動きを規制することができる。

なお、連接部９４に設けられた切欠部９６においても、両端面９８，１００は互いに平行であり且つ面積が等しいことから、吐出室８０の圧力Ｐｄは、これら端面９８，１００に等しく付与され、圧力Ｐｄによって固定スクロール５６が軸線方向に付勢されることはない。ただし、図２中、吐出孔８２，吐出弁８４，弁押さえ８６，Ｏリング７８，１０８等を説明のため省略しており、厳密には、圧力Ｐｄは、吐出弁８４を一部介して端面９８に付与される。

上述のスクロール圧縮機は、その組立てに際し、貫通孔９２にピン９０を差し込みながら圧縮ケーシング２４内に固定スクロール５６を配置すればよく、簡単に組立てることができる。
このスクロール圧縮機によれば、固定スクロール５６は圧縮ケーシング２４に対して回り止め手段及び規制手段により位置決めされ、締結ボルトを用いることなく簡単な構成で圧縮ケーシング２４内に固定して配置される。従って、このスクロール圧縮機では、締結ボルトを使用していないので、エンジン等から圧縮機に伝わる振動等により、その締結ボルトが緩むことは有り得ず、吐出室８０の気密性は長期に亘り良好に維持される。

また、このスクロール圧縮機では、締結ボルトのためのボルト挿通孔の気密性を確保するためのＯリング又はガスケットを必要とせず、更には、固定スクロール５６及び圧縮ケーシング２４へのねじ孔やボルト挿通孔の加工、ボルト締結作業も必要ないことから、生産コストの低減が可能である。
本発明は上述の一実施例に制約されるものではなく、種々の変形が可能である。

例えば、回り止め手段のピンは、基板５６ｂと段差面２８との間に代えて、圧縮ケーシング２４の端壁２５と受圧壁部１０２との間に亘って設けても良く、ピンの数も固定スクロール５６の回転さえ阻止できれば１つ又は２つ以上でもよい。
また、上記した一実施例においては、回り止め手段としてピンを用いたけれども、ピンに代えて、圧縮ケーシング２４及び固定スクロール５６に互いに係合する一対のキー及びキー溝や、或いは、内歯及び外歯を設けても良い。ただし、ピンによれば簡単に回り止め手段を構成することができるので好ましい。

更に上記した一実施例においては、連接部９４を基板５６ｂの軸線上に設けたけれども、連接部をその軸線から離間して設けてもよく、その場合には必要に応じて切欠部を連接部に形成すればよい。又、連接部は、角柱形状を有していてもよく、その数も２つ以上であってもよい。
そして、上記した一施例においては、連接部９４及び受圧壁部１０２と基板５６ｂとを一体に形成したけれども、基板、連接部、及び受圧壁部をそれぞれ別体で用意し、例えばボルトにより連結してもよい。ただし、そのボルトが緩むと、基板と受圧壁部との間隔が変化して基板と段差面との間における気密性が低下し、規制手段の効果が損なわれる虞があるので、連接部及び受圧壁部と基板とを一体に形成するのが好ましい。

本発明の一実施例のスクロール圧縮機の縦断面図である。 図１のスクロール圧縮機における規制手段の作用を説明するための模式図である。

符号の説明

２０ ハウジング
２５ 端壁
５２ スクロールユニット
５４ 可動スクロール
５６ 固定スクロール
５４ａ，５６ａ 渦巻きラップ
５４ｂ，５６ｂ 基板
８０ 吐出室
９４ 連接部
１０２ 受圧壁部
１０８ Ｏリング（シール）

Claims (4)

1. 端壁を有するハウジング内に、可動及び固定スクロールからなるスクロールユニットを収容し、前記ハウジングの前記端壁と前記固定スクロールの基板との間にて吐出室を形成したスクロール圧縮機において、
   前記ハウジングに対して前記固定スクロールの回転を阻止する回り止め手段と、
   前記ハウジングに対して前記固定スクロールの軸線方向の動きを規制する規制手段とを備え、
   前記規制手段は、前記基板から前記吐出室内に延出する連接部と、
   前記連接部の先端に設けられ、前記端壁と当接し且つ前記吐出室の内周面にシールを介して密着した受圧壁部とを有する、
   ことを特徴とするスクロール圧縮機。
2. 前記連接部及び前記受圧壁部は前記基板と一体に成形されていることを特徴とする請求項１に記載のスクロール圧縮機。
3. 前記回り止め手段は、前記固定スクロールと前記ハウジングとの間に亘って延びるピンを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載のスクロール圧縮機。
4. 前記連接部は、前記固定スクロールの軸線上に配置され、前記吐出室に配置される吐出弁との干渉を避ける切欠部を有することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のスクロール圧縮機。

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