JP2008057332A

JP2008057332A - 圧縮機

Info

Publication number: JP2008057332A
Application number: JP2006231684A
Authority: JP
Inventors: Yujiro Morita; 雄二郎森田
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2006-08-29
Filing date: 2006-08-29
Publication date: 2008-03-13
Also published as: CN101512153A; WO2008026405A1; DE112007002025T5; US20100008802A1

Abstract

【課題】外部に開放したボルト穴部分のシール性向上の要求を満たすとともに、該部分の存在による設計上の自由度の低下の問題を解消可能な圧縮機の構造を提供する。
【解決手段】有底容器状のハウジングと駆動軸が挿通されるフロントハウジングとからなる外殻構成部材が互いに連結されて形成された外殻と、該外殻内に設けられた圧縮室形成体と、該圧縮室形成体を外殻構成部材に連結固定する連結要素とを有し、該連結要素が外殻の存在領域の範囲内のみに延在されるとともに、該連結要素が連結される外殻構成部材に形成される連結要素延在用の穴が非貫通穴に形成されている圧縮機。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧縮機の構造に関し、とくに、冷凍サイクルに設けられる冷媒圧縮用の圧縮機に用いて好適な圧縮機の構造に関する。

圧縮機、とくに冷凍サイクルに設けられる冷媒圧縮用の圧縮機（例えば、車両用空調装置の冷凍サイクルに設けられる圧縮機）においては、冷凍サイクルの性能低下を防ぎ、冷凍サイクル中に充満される冷媒の量を極力少なく抑える観点から、確実な冷媒の漏れ防止が施されていることが望まれる。とくに、近年フロン系冷媒の代替冷媒として検討されつつある二酸化炭素を冷媒として使用する場合には、より高圧仕様が要求されるので、一層、圧縮機に冷媒漏れ防止機能が要求される。

従来の圧縮機における外殻の構造としては、一般に、２部材あるいは３以上の部材から構成される構造が知られている。例えば、図２に示すスクロール型圧縮機においては、有底容器状（カップ状）のハウジング２１ａとフロントハウジング２１ｂとで外殻２１が形成され、これらハウジング２１ａ、２１ｂが連結部２２にて連結要素としてのボルト２３を用いて互いに連結されている。この連結部２２には、冷媒漏れ防止のためのシール性能が要求され、通常ガスケット等が介装される。フロントハウジング２１ｂには駆動軸２４が挿通されており、駆動軸２４周囲には軸封部材２５が設けられてこの部分がシールされている。外殻２１内には、圧縮室形成体としての可動スクロール２６と固定スクロール２７が設けられ、可動スクロール２６は駆動軸４側に連結され、固定スクロール２７は、有底容器状のハウジング２１ａの内面に形成された係合部２８に係合されるとともに、外部から挿入される連結要素としてのボルト２９により有底容器状のハウジング２１ａに連結固定される。ハウジング２１ａの外面上には、このボルト２９のシート部３０が形成されている。

このように構成された圧縮機においては、圧縮機内からの冷媒の漏れ対策を施すべき部位は、主として、ハウジング２１ａ、２１ｂの連結部２２、軸封部材２５設置部分、ボルト２９のシート部３０である。ハウジング２１ａ、２１ｂの連結部２２については、ガスケット等の介装、場合によっては、ハウジング２１ａ、２１ｂを溶接やろう付けすることにより、冷媒漏れを防止することが可能である。軸封部材２５設置部分については、軸封部材２５の種々の改良が提案されており（例えば、特許文献１）、高圧仕様の圧縮機に対してもかなり確実にシールできるようになってきている。ところが、ボルト２９のシート部３０のシール性向上については、特に優れたシール構造は開発されておらず、単にシール材を介装したり、ボルト２９の締め付け力の強化、緩み止め等を講じるに止まっている。この部分は、ボルト穴を介して外部に開放された部分であるから、より確実な冷媒漏れ対策が施されることが望まれる。とくに、二酸化炭素を冷媒として使用する高圧仕様の圧縮機に対しては、この部分のシール性向上が望まれる。また、ボルト２９は、比較的径方向外側部分に配置されるので、冷凍サイクルにおける冷媒配管のハウジング２１ａへの接続部位が制約されることになり、その分設計上の自由度が低下するという問題もある。

また、別のタイプの圧縮機においても同様の要求および問題がある。例えば図３に示す片斜板式可変容量圧縮機においては、外殻３１が、中央部に配置される圧縮室形成体を兼ねたセンターハウジング３１ａと、フロントハウジング３１ｂと、弁板３２を介してセンターハウジング３１ａに連結されたリアハウジング３１ｃとで形成されている。駆動軸３３に対しては、図２の圧縮機と同様、軸封部材３４が設けられてこの部分がシールされている。外殻３１は、各ハウジング３１ａ、３１ｂ、３１ｃおよび弁板３２間部分に、シールされるべき連結部３５ａ、３５ｂ、３５ｃを有し、さらに、ハウジング３１ｃ、弁板３２、ハウジング３１ａのボルト３６を介しての連結部分においても、ボルトシート部３７等のシール性向上が望まれる部分が存在する。とくに、ボルトシート部３７等においては、図２の圧縮機同様、より高いシール性が望まれるとともに、設計上の自由度低下の問題が存在している。

さらに、別のタイプの圧縮機においても同様の要求および問題がある。例えば図４に示す両斜板式可変容量圧縮機においては、外殻４１が、中央部に配置される圧縮室形成体を兼ねたハウジング４１ａ、４１ｂと、フロントハウジング４１ｃと、リアハウジング４１ｄとで形成されている。これらハウジング４１ｃ、４１ａ、４１ｂ、４１ｄはシールされるべき連結部４２ａ、４２ｂ、４２ｃを有することになり、通しボルト４３で連結されており、そのボルトシート部４４等のシール性向上が望まれる部分も存在する。駆動軸４５に対しては、図２の圧縮機と同様、軸封部材４６が設けられてこの部分がシールされている。上記ボルトシート部４４等においては、図２の圧縮機同様、より高いシール性が望まれるとともに、設計上の自由度低下の問題が存在している。なお、図４に示したような通しボルトで各ハウジングを連結する構造は、片斜板式可変容量圧縮機においても適用可能である（例えば、特許文献２）。
特開２００３−２４６９７６号公報特開２００５−１５５５９１号公報

そこで本発明の課題は、上記のような従来の圧縮機における、ボルト等からなる連結要素配設のためにハウジングに形成される外部に開放した穴部分のシール性向上の要求、および該部位に穴が形成されることによる外部配管接続構造が制約される等の設計上の自由度の低下の問題に着目し、この要求を満たすとともにこの問題を解消可能な圧縮機の構造を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る圧縮機は、有底容器状のハウジングと駆動軸が挿通されるフロントハウジングとからなる外殻構成部材が互いに連結されて形成された外殻と、該外殻内に設けられた圧縮室形成体と、該圧縮室形成体を外殻構成部材に連結固定する連結要素とを有し、該連結要素が外殻の存在領域の範囲内のみに延在されるとともに、該連結要素が連結される外殻構成部材に形成される連結要素延在用の穴が該外殻構成部材を貫通することなく該外殻構成部材の壁内に止められていることを特徴とするものからなる。連結要素としては、代表的にはボルトが使用できるが、場合によっては他の締結要素の仕様も可能である。

このような本発明に係る圧縮機の構造においては、ボルト等の連結要素が外殻の存在領域の範囲内のみに延在され、連結要素延在（挿入）用の穴が外殻構成部材を貫通することなく該外殻構成部材の壁内に止められているので、この外殻構成部材には連結要素延在（挿入）用の穴として外部に開放された穴は設けられないことになり、従来の構造における連結用ボルトやボルトシート部等は外部に現れないことになる。その結果、このボルトシート部等におけるシール性は考慮しなくて済み、この部分におけるシール性向上の要求自体が存在しなくなって、この部分における冷媒漏れのおそれは完全に除去される。換言すれば、シールすべき箇所の数が確実に低減されて、冷媒漏れに対するシール性が大幅に向上されることになる。

また、連結要素および連結要素延在（挿入）用の穴が外殻構成部材の外面に現れないので、外部パイプ接合等に関する設計上の制約が大幅に緩和され、設計の自由度が増大される。この連結要素の配設位置はとくに限定されず、外部からの配管接続の容易性や、周囲の機器や配管に対する圧縮機の設置、搭載の容易性等を考慮して適宜決定すればよい。

上記連結要素が連結される外殻構成部材、つまり、上記圧縮室形成体が連結要素により連結固定される外殻構成部材を、フロントハウジングとすることが可能な場合も考えられるが、この連結要素が連結される外殻構成部材は上記有底容器状のハウジングとすることが好ましい。この構成により、圧縮室形成体とともに連結要素を完全に有底容器状のハウジング内に納めることが可能になり、シール性能上望ましい密閉型の構造を容易に実現することが可能になる。

このような本発明に係る圧縮機は、シール性向上要求が高い、冷凍サイクルに設けられる冷媒圧縮用の圧縮機、中でも車両用空調装置の冷凍サイクルに設けられる冷媒圧縮用の圧縮機として好適なものである。とくに、高圧仕様が求められる二酸化炭素を冷媒として使用する場合に好適なものである。

このように、本発明に係る圧縮機によれば、冷媒漏れに対するシール性を大幅に向上することができ、併せて、外部配管や外部機器に対する制約が緩和されて設計の自由度を大幅に増大させることができる。

以下に、本発明の圧縮機の望ましい実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施態様に係る圧縮機を示しており、とくに本発明を斜板式固定容量圧縮機に適用した場合を示している。なお、図１は、説明の簡素化のために本発明を斜板式固定容量圧縮機に適用した場合について示しているが、本発明は、斜板式可変容量圧縮機、さらにはスクール型圧縮機（固定容量型および可変容量型の両方を含む）等にも同様に適用可能なものである。

図１において、１は圧縮機全体を示している。圧縮機１の外殻２は、本実施態様では、有底容器状（カップ状）のハウジング２ａと、駆動軸３が挿通されるフロントハウジング２ｂとからなる外殻構成部材が互いに連結されて形成されている。有底容器状のハウジング２ａとフロントハウジング２ｂとの間には、従来構造同様の連結部４が形成され、この連結部４において、両ハウジング２ａ、２ｂがボルト５を介して互いに連結されている。連結部４におけるシール形態は、従来構造同様に、ガスケット介装、溶接やろう付け等によればよい。

有底容器状のハウジング２ａ内には、圧縮室形成体としてのシリンダブロック体６が配置されており、シリンダブロック体６は、連結要素としてのボルト７を介して有底容器状のハウジング２ａに連結固定されている。この連結要素としてのボルト７は、外殻２の存在領域の範囲内のみに、とくに有底容器状のハウジング２ａの存在領域の範囲内のみに延在されており、圧縮機１の外部には一切現れない。また、ボルト７が連結される外殻構成部材（つまり、有底容器状のハウジング２ａ）に形成されるボルト７延在（挿入）用の穴８（本発明で言う連結要素延在用の穴）は、有底容器状のハウジング２ａを貫通することなく、該有底容器状のハウジング２ａの壁内（肉厚内）に止められている。したがって、この穴８も、圧縮機１の外部には一切現れない。

フロントハウジング２ｂ内には、駆動軸３周りに、従来構造と同等の軸封部材９が設けられており、圧縮機１の外部に対してこの部分がシールされている。

クランク室１０内には、駆動軸３と一体に回転可能な傾斜角固定の斜板１１が設けられている。斜板１１は、ピストン１２に保持された一対のシュー１３に摺接可能に配置されており、駆動軸３の回転に伴う斜板１１の回転運動が、一対のシュー１３との摺接を介してピストン１２の往復動に変換されるようになっている。ピストン１２は、シリンダブロック体６内に形成されたシリンダボア１４内で往復動され、吸入室１５から吸入された流体（とくに、冷媒）を圧縮した後、吐出室１６へと吐出する。１７は、外部配管と接続される吸入ポート、１８は、外部配管と接続される吐出ポートを、それぞれ示している。これら外部配管による接続を介して冷凍サイクル（図示略）が構成されるようになっている。

このように構成された圧縮機１においては、連結要素としてのボルト７が外殻２の存在領域の範囲内のみに、とくに有底容器状のハウジング２ａの存在領域の範囲内のみに延在され、かつ、ボルト７の挿入締結用に有底容器状のハウジング２ａに形成された穴８が非貫通穴に形成されているので、有底容器状のハウジング２ａの外面にはボルト７も穴８も現れない構造が実現される。すなわち、この有底容器状のハウジング２ａの外面には、吸入ポート１７、吐出ポート１８以外に、外部に向けて開放された穴は一切設けられないことになり、従来の構造におけるボルトシート部等も有底容器状のハウジング２ａの外面には存在しないことになる。したがって、従来の構造におけるボルトシート部等におけるシール性向上の課題は存在しなくなり、つまり、ボルト７の存在に伴うシール性向上の課題は存在しなくなり、ボルト７の存在に伴う冷媒漏れの問題は全く存在しない。ボルト７が内在されることにより、シールすべき箇所の数も確実に低減される。その結果、シール技術が確立されている連結部４や軸封部材９部分のみについてシール性能をを考慮すればよく、これらの部位に対しては従来技術で十分に対応可能である。これによって、冷媒漏れは確実に防止されることになり、高圧仕様、例えば冷媒として二酸化炭素を使用する場合にあっても、確実に冷媒漏れを防止することが可能になる。

また、ボルト７と穴８の両方が有底容器状のハウジング２ａの外面に現れないので、外部配管接合等に関する設計上の制約が大幅に緩和され、例えば上記吸入ポート１７、吐出ポート１８の位置の制約が大幅に緩和され、設計の自由度が増大される。

なお、前述したように、図１に示した上記実施態様は、本発明を適用した圧縮機の一例を示すものであって、本発明はこの例に何ら限定されるものではない。本発明は、図２〜図４に示したような別のタイプの圧縮機、さらには図示しない別のタイプの圧縮機に対しても適用可能なものである。

本発明に係る圧縮機の構造は、実質的にあらゆるタイプの圧縮機に適用可能であり、とくに車両用空調装置の冷凍サイクルに設けられる圧縮機、中でも、高圧仕様が要求される二酸化炭素冷媒を使用する冷凍サイクルに設けられる圧縮機に好適である。

本発明の一実施態様に係る圧縮機の縦断面図である。従来の圧縮機の縦断面図である。従来の別の圧縮機の縦断面図である。従来のさらに別の圧縮機の縦断面図である。

符号の説明

１圧縮機
２外殻
２ａ有底容器状のハウジング
２ｂフロントハウジング
３駆動軸
４連結部
５ボルト
６圧縮室形成体としてのシリンダブロック体
７連結要素としてのボルト
８穴（連結要素延在用の穴）
９軸封部材
１０クランク室
１１斜板
１２ピストン
１３シュー
１４シリンダボア
１５吸入室
１６吐出室
１７吸入ポート
１８吐出ポート

Claims

有底容器状のハウジングと駆動軸が挿通されるフロントハウジングとからなる外殻構成部材が互いに連結されて形成された外殻と、該外殻内に設けられた圧縮室形成体と、該圧縮室形成体を外殻構成部材に連結固定する連結要素とを有し、該連結要素が外殻の存在領域の範囲内のみに延在されるとともに、該連結要素が連結される外殻構成部材に形成される連結要素延在用の穴が該外殻構成部材を貫通することなく該外殻構成部材の壁内に止められていることを特徴とする圧縮機。
前記連結要素が連結される外殻構成部材が前記有底容器状のハウジングからなる、請求項１に記載の圧縮機。
前記連結要素がボルトからなる、請求項１または２に記載の圧縮機。
冷凍サイクルに設けられる冷媒圧縮用の圧縮機からなる、請求項１〜３のいずれかに記載の圧縮機。
二酸化炭素圧縮用の圧縮機からなる、請求項４に記載の圧縮機。