JP2005307948A - スクロール型流体機械 - Google Patents

Abstract

【課題】 カウンタウエイトの改良により、圧縮機の小型化、製造コストの低廉化や従動クランク機構の耐久性の向上を図ることができるスクロール型流体機械を提供する。
【解決手段】 可動スクロール(54)とともに旋回運動して可動スクロールに対する釣り合いを確保するカウンタウエイト(10)は、ボス部(62)に向けて開口する有底の凹部(13)を有し、凹部内に偏心軸受(64)を介してボス部を支持し、且つ、偏心軸受の径範囲内に配置されたクランクピン(68)に回転自在に設けられる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、スクロール型流体機械に係り、例えば車両用空調装置の冷凍回路に組込まれる圧縮機として好適なスクロール型流体機械に関する。

この種のスクロール型流体機械、すなわち、スクロール型圧縮機では、作動ガスの吸入、圧縮及び吐出の一連のプロセスを実施するスクロールユニットを備えている。
詳しくは、スクロールユニットは互いに噛み合うような固定スクロール及び可動スクロールを備えており、可動スクロールが固定スクロールに対して旋回運動する。これにより、各スクロールで形成される空間の容積が減少し、上記一連のプロセスが行われる。

この可動スクロールの旋回運動は、回転軸の運動が従動クランク機構を介して伝達されて達成する。この従動クランク機構としては、可動スクロールを回転自在に支持する偏心ブッシュと、偏心ブッシュを回転軸に偏心させて支持するクランクピンと、偏心ブッシュに取付けられるカウンタウエイトとを含む構造が知られている。このカウンタウエイトは可動スクロールの旋回運動に対するバランスウエイトとして機能している。

しかしながら、この従動クランク機構は、その部品点数の増加によって圧縮機の製造コストの増加を招くことになり、このコストの増加を回避可能な圧縮機の構造が開示されている（例えば、特許文献１、２）。
特開平０７−２７９８６４号公報（図２） 特開平０７−９１３８２号公報（図７）

ところで、上記特許文献１、２の構造によれば、カウンタウエイトが偏心軸受を介して可動スクロールのボス部を支持する凹部を備えており、偏心ブッシュが不要になる。しかしながら、これら特許文献１、２の構造では、クランクピンが偏心軸受の配置部分の外周側に配設されており、これでは、回転軸の径が大きくなり、圧縮機が大型になるとの問題がある。

更に、上記特許文献１の構造では、カウンタウエイトにおける偏心軸受の配置部分が貫通されており、これでは、カウンタウエイトの形状が複雑になるし、その径も大きくなってその製造に多くの工数を要するか、或いは圧縮機の大型化に繋がるとの問題がある。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、可動スクロールの旋回運動に対するバランスウエイトとして機能するカウンタウエイトの改良により、圧縮機の小型化、製造コストの低廉化や従動クランク機構の耐久性の向上等を図ることができるスクロール型流体機械を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するべく、請求項１記載のスクロール型流体機械は、ハウジングと、ハウジング内を延び、一端側に小径軸部及び他端にクランクピンを備えた大径軸部を有し、小径軸部及び大径軸部がハウジングにそれぞれ軸受を介して回転自在に支持された回転軸と、ハウジング内に収容され、回転軸のクランクピンにより駆動されて作動ガスの吸入、圧縮及び吐出の一連のプロセスを実施するスクロールユニットとを具備し、スクロールユニットは、大径軸部に向けて突出するボス部を備え、旋回運動することにより固定スクロールと協働して一連のプロセスを行う可動スクロールと、可動スクロールと大径軸部との間に位置付けられ、可動スクロールとともに旋回運動して可動スクロールに対する釣り合いを確保するカウンタウエイトであって、ボス部に向けて開口する有底の凹部を有し、凹部内に偏心軸受を介してボス部を支持し、且つ、偏心軸受の径範囲内に配置されたクランクピンに回転自在に設けられるカウンタウエイトとを含むことを特徴としている。

また、請求項２記載の発明では、偏心軸受は滑り軸受であることを特徴としている。
更に、請求項３記載の発明では、クランクピンは大径軸部に嵌合して配設されていることを特徴としている。
更にまた、請求項４記載の発明では、大径軸部はその回転軸線上にガイドピンを備え、カウンタウエイトはガイドピンに係合して大径軸部に組み付けられることを特徴としている。

従って、請求項１記載の本発明のスクロール型流体機械によれば、カウンタウエイトが偏心軸受を介してボス部をその内側で支持する凹部を備えている。よって、偏心ブッシュ等が不要になり、従動クランク機構の部品点数が削減される。そして、クランクピンは偏心軸受の径範囲内にて大径軸部に配置されており、この大径軸部の大径化、ひいては圧縮機の大型化が回避される。しかも、現有の回転軸に上記カウンタウエイトが適用可能となる。これらの結果、圧縮機の小型化、及び圧縮機の製造コストの低廉化が図られる。

更に、カウンタウエイトは、この偏心軸受の径範囲内にてクランクピンに回転自在に連結されている。よって、従来の構造に比してカウンタウエイトの形状が簡略化される。
また、請求項２記載の発明によれば、可動スクロールが滑り軸受を介してカウンタウエイトに回転自在に支持されている。換言すれば、作動ガスが滑り軸受に接触することで、この作動ガスに含まれる霧状の潤滑油が滑り軸受に供給される。よって、ハウジング内における滑り軸受の配設位置では良好な潤滑が達成でき、転動体を有する転がり軸受を配設させる場合に比して長期間に亘って使用可能となる。

更に、請求項３記載の発明によれば、クランクピンが回転軸とは別個独立して構成されることにより、回転軸の製造が容易になるし、また、回転軸とカウンタウエイトとの組み付けも容易になる。
更にまた、請求項４記載の発明によれば、回転軸線を明確にさせるガイドピンを設けることで、回転軸に対するカウンタウエイトの組み付けがより一層容易になる。

以下、図面により本発明の実施形態について説明する。
図１は、第１実施形態に係る圧縮機を示す。
当該圧縮機４は回転式のスクロール型圧縮機であり、この圧縮機４は冷凍回路に組込まれ、車両のエンジンルーム内に配置される。より具体的には、圧縮機４はエンジンルームと車室との間を区画するインストルメントパネル内に配置された蒸発器に冷媒循環経路の復路を介して接続されている。なお、この循環経路の往路には凝縮器及び膨張弁が介挿されている。

上記圧縮機４はハウジング２０を備え、ハウジング２０は駆動ケーシング２２及び圧縮ケーシング２４を有している。駆動ケーシング２２は圧縮ケーシング２４に向けて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は駆動ケーシング２２の大径端に向けて開口したカップ形状をなし、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、複数の連結ねじ２８を介して駆動ケーシング２２に連結されている。

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もまた段付き形状なし、一端側の小径軸部３２と、その他端側の大径軸部３４とを有する。小径軸部３２はボール軸受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。一方、大径軸部３４はニードル軸受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。

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。
そして、電磁クラッチ４６がオン作動されたときには、電磁クラッチ４６は駆動プーリ４８と駆動ディスク４２とを一体的に連結し、駆動ディスク４２、すなわち、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がオフ作動されたときには、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は可動スクロール５４及び固定スクロール５６を備えている。これら可動スクロール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は互いに協働し、シールを介して圧縮室５８を形成する。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。

可動スクロール５４の基板６０は大径軸部３４側に向けて突出するボス部６２を有している。そして、上述した可動スクロール５４の旋回運動を達成するため、このボス部６２はその外周側が滑り軸受（偏心軸受）６４に連結され、この滑り軸受６４の外周側がカウンタウエイト１０に連結されている。このように、可動スクロール５４のボス部６２は滑り軸受６４を介してカウンタウエイト１０に回転自在に支持されている。

このカウンタウエイト１０はクランクピン６８に支持されている。クランクピン６８は、回転軸３０の大径軸部３４に嵌合して配設されており、その大径軸部３４の端面３５から偏心して突出している。従って、可動スクロール５４は、回転軸３０の回転に伴い、クランクピン６８及びカウンタウエイト１０を介して旋回運動することなる。
当該カウンタウエイト１０の詳細は図２に示されている。

本実施形態のカウンタウエイト１０はディスク状をなし、略半円形の外周部１２の肉厚のみが増加されている。より具体的には、カウンタウエイト１０は大径軸部３４と可動スクロール５４との間に位置付けられており、大径軸部３４の端面３５に対向する軸対向面１１と、ボス部６２に向けて開口するボス収納凹部（凹部）１３とを有している。このボス収納凹部１３は円形の底面１４及びこの底面１４の周縁からボス部３２に向けて延びる側面１５からなり、ボス収納凹部１３は有底の中空部分として形成されている。また、底面１４と軸対向面１１とはクランクピン孔１６を介して連通されている。

そして、大径軸部３４の端面３５と軸対向面１１とを向かい合わせ、クランクピン６８をクランクピン孔１６及び端面３５に嵌合させることにより、回転軸３０にカウンタウエイト１０を組み付ける。一方、ボス収納凹部１３の側面１５と滑り軸受６４の外周面とを対向させることで、カウンタウエイト１０内に滑り軸受６４を組み込む。また、滑り軸受６４の内周面とボス部３２の外周面とを対向させ、底面１４とボス部３２の先端面とを対向させることにより、カウンタウエイト１０内に可動スクロール５４の一部分が組み込まれる。

このように、回転軸３０にカウンタウエイト１０を組み付けた状態において、クランクピン６８は滑り軸受６４の径範囲内に配置され、滑り軸受６４の外周側には配置されていない。そして、カウンタウエイト１０は可動スクロール５４の旋回運動に対するバランスウエイトとして機能し、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。

ここで、再び図１に示されるように、駆動ケーシング２２の大径端と可動スクロール５４の基板６０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。この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６０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、滑り軸受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は圧縮ケーシング２４内にて固定され、その基板７８が圧縮ケーシング２４内を圧縮室５８側と吐出室８０とに仕切っている。基板７８にはその中央に圧縮室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８４により開閉される。このリード弁８４はその弁押さえ８６とともに基板７８の外面にボルトを介して取付けられている。

なお、図示されていないが、圧縮ケーシング２４の周壁には圧縮室５８及び吐出室８０にそれぞれ連通する吸込口及び吐出口が形成されており、吸込口は前述した循環経路の復路に接続され、吐出口は循環経路の往路に接続されている。
そして、この圧縮機４では、回転軸３０の回転に伴い、クランクピン６８及びカウンタウエイト１０を介して可動スクロール５４が旋回運動する。この際、可動スクロール５４の自転がボールカップリング５２の働きにより阻止された状態にある。これにより、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にて固定スクロール５６に対して旋運動し、この旋回運動は循環経路の復路から吸込口を通じて圧縮室５８内に作動ガスを吸い込み、この吸い込んだ作動ガスの圧縮を行い、そして、圧縮された作動ガスを吐出室８０内に吐出する一連のプロセスを実施し、この後、この圧縮された作動ガスは吐出室８０から吐出口を通じて循環経路の往路に供給される。

一方、上述したスクロールユニット５２では、吸込口を通じて吸い込んだ作動ガスの一部を駆動ケーシング２２内に導くことができる。これにより、駆動ケーシング２２内は作動ガスで満たされる。この作動ガスは霧状の潤滑油を含んでいるので、作動ガスが駆動ケーシング２２内の滑り軸受６４及びニードル軸受３６や、ボールカップリング７２に接触すると、これらに潤滑油が付着し、その潤滑がなされる。

以上のように、本実施形態ではスクロールユニット５２に備えられたカウンタウエイト１０に多くの機能を持たせることに着目している。
そして、本実施形態の圧縮機４によれば、カウンタウエイト１０が滑り軸受６４を介して可動スクロール５４のボス部３２をその内側で支持するボス収納凹部１３を備えている。よって、従来の圧縮機の構造に比して偏心ブッシュ等が不要になり、従動クランク機構の部品点数が削減される。

しかも、クランクピン６８は滑り軸受６４の径範囲内にて大径軸部３４の端面３５に配置されており、この大径軸部３４の大径化、ひいては圧縮機４の大型化が回避される。更に、このカウンタウエイト１０は現有の回転軸に適用可能となる。
これらの結果、圧縮機４の小型化、及び圧縮機４の製造コストの低廉化が達成される。
また、カウンタウエイト１０は滑り軸受６４の径範囲内にてクランクピン６８に回転自在に連結されている。従って、従来の圧縮機の構造に比してカウンタウエイトの形状が簡略化される。

更にまた、可動スクロール５４が滑り軸受６４を介してカウンタウエイト１０に回転自在に支持されている。そして、駆動ケーシング２２内では霧状の潤滑油を含む作動ガスが満たされているので、滑り軸受６４に対する潤滑の良好化が図られる。
また、クランクピン６８が回転軸３０とは別個独立して構成されることにより、回転軸３０の製造が容易になり、しかも、回転軸３０とカウンタウエイト１０との組み付けも容易になる。

以上で本発明の一実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。
例えば、大径軸部３４の端面３５にはその回転軸線上にガイドピン６９が備えられていても良い。より具体的には、図３に示されるように、クランクピン６８が端面３５から偏心して突出しているのに対し、ガイドピン６９が大径軸部３４の回転軸線上にて端面３５から突出している。

一方、カウンタウエイト１０Ａは、図４に示されるように、ボス収納凹部（凹部）１３の底面１４と軸対向面１１とがクランクピン孔１６及びガイドピン孔１８を介して連通されている。なお、この実施形態においても、クランクピン６８は滑り軸受６４の外周側には配置されていない。
そして、大径軸部３４の端面３５と軸対向面１１とを向かい合わせ、ガイドピン６９をガイドピン孔１８に係合させると、回転軸３０に対するカウンタウエイト１０Ａの配設位置が直ちに決定される。次いで、クランクピン６８をクランクピン孔１６及び端面３５に嵌合させることにより、回転軸３０にカウンタウエイト１０Ａを組み付ける。

このように、ガイドピン６９が回転軸３０の回転軸線を明確にすることから、回転軸３０に対するカウンタウエイト１０Ａの組み付けがより一層容易になる。

本発明の第１実施形態に係るカーエアコン用圧縮機の断面図である。 図１のカウンタウエイトの説明図である。 本発明の第２実施形態に係るカーエアコン用圧縮機の断面図である。 図３のカウンタウエイトの説明図である。

符号の説明

４ スクロール型圧縮機（スクロール型流体機械）
１０、１０Ａ カウンタウエイト
１３ ボス収納凹部（凹部）
１６ クランクピン孔
１８ ガイドピン孔
２０ ハウジング
３０ 回転軸
３２ 小径軸部
３４ 大径軸部
３５ 端面
３６ ニードル軸受（軸受）
３８ ボール軸受（軸受）
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
６２ ボス部
６４ 滑り軸受（偏心軸受）
６８ クランクピン
６９ ガイドピン

Claims (4)

1. ハウジングと、
   該ハウジング内を延び、一端側に小径軸部及び他端にクランクピンを備えた大径軸部を有し、前記小径軸部及び前記大径軸部が前記ハウジングにそれぞれ軸受を介して回転自在に支持された回転軸と、
   前記ハウジング内に収容され、前記回転軸の前記クランクピンにより駆動されて作動ガスの吸入、圧縮及び吐出の一連のプロセスを実施するスクロールユニットとを具備し、
   該スクロールユニットは、
   前記大径軸部に向けて突出するボス部を備え、旋回運動することにより固定スクロールと協働して前記一連のプロセスを行う可動スクロールと、
   該可動スクロールと前記大径軸部との間に位置付けられ、該可動スクロールとともに旋回運動して該可動スクロールに対する釣り合いを確保するカウンタウエイトであって、前記ボス部に向けて開口する有底の凹部を有し、該凹部内に偏心軸受を介して前記ボス部を支持し、且つ、前記偏心軸受の径範囲内に配置された前記クランクピンに回転自在に設けられるカウンタウエイトと
   を含むことを特徴とするスクロール型流体機械。
2. 前記偏心軸受は、滑り軸受であることを特徴とする請求項１に記載のスクロール型流体機械。
3. 前記クランクピンは、前記大径軸部に嵌合して配設されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のスクロール型流体機械。
4. 前記大径軸部は、その回転軸線上にガイドピンを備え、
   前記カウンタウエイトは、前記ガイドピンに係合して前記大径軸部に組み付けられることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のスクロール型流体機械。

Images