JP2009162083A - 圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮機のコストを低減しつつ、圧縮機の信頼性を高めることが目的とされる。
【解決手段】
スクロール圧縮機１は、圧縮機構１５と、筐体１１と、仕切機構６とを備える。圧縮機構１５は、冷媒を圧縮する機構であって、可動スクロール２６を有する。筐体１１は、圧縮機構１５を収納し、低圧空間２９１及び高圧空間２８１が内部に設けられている。仕切機構６は、筐体１１内で可動スクロール２６に接触して、低圧空間２９１と高圧空間２８１とを仕切る機構であって、環状部材６１と、筐体１１に固定された固定部材６２とを有する。固定部材６２には、環状溝６２１と通路６２２とが設けられている。環状溝６２１には、環状部材６１が嵌まる。通路６２２は、圧縮機構１５で圧縮された冷媒を環状溝６２１へと送り込む。
【選択図】図１

Description

本発明は圧縮機に関し、特に低圧空間と高圧空間とを仕切る仕切機構を備えるものに関する。

従来から圧縮機において、圧縮機内に生じる高圧空間と低圧空間とを仕切るための仕切機構が提案されている。スクロール圧縮機においては、圧縮機構と、圧縮機構の下に固定されたハウジングとで、高圧空間と低圧空間とが仕切られている。

スクロール圧縮機について具体的には、ハウジングは、上に突出した部分を有する。かかる部分は、上から見た形状が環状であり、圧縮機構側に開口した環状溝が設けられている。環状溝には、縦方向に弾むウェーブワッシャがはめ込まれており、その上に環状のシーリング部品が嵌め込まれている。

圧縮機の駆動が停止しているときは、圧縮機構の可動スクロールが、シーリング部品に乗りかかる。このとき、可動スクロールの自重によって、シーリング部品を介してウェーブワッシャが溝の底の方へと押し込まれた状態になる。

圧縮機の駆動を開始すると、可動スクロールがハウジングに対して浮き始める。このとき、シーリング部材は、ウェーブワッシャの反発力によって可動スクロールの方へと押されるので、可動スクロールに接触した状態のままである。よって、可動スクロールがハウジングに対して浮いても、可動スクロールとハウジングとの間はシールされたままである。

その後、高圧空間の圧力が高まると、ウェーブワッシャの反発力がなくても、その圧力によってシーリング部材は可動スクロールの方へと押される。しかも、高圧空間と低圧空間との圧力差によって、シーリング部品は低圧空間の方にも押される。よって、高圧空間と低圧空間とは仕切られたままである。

なお、本発明に関連した技術を以下に示す。
特公平８−６６９６号公報

しかし、従来の圧縮機で用いられているウェーブワッシャは、圧縮機の駆動時にのみ必要な部品であるにも拘わらず、高価なものである。このため、ウェーブワッシャは、圧縮機のコストを増大させる原因の一つであった。

また、ウェーブワッシャは、シーリング部品と接触するため、シーリング部品の磨耗を助長していた。このため、圧縮機の信頼性が低下するおそれがあった。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、圧縮機のコストを低減しつつ、圧縮機の信頼性を高めることが目的とされる。

第１の発明にかかる圧縮機は、圧縮機構と、筐体と、仕切機構とを備える。圧縮機構は、冷媒を圧縮する機構であって、可動部を有する。筐体は、圧縮機構を収納し、低圧空間及び高圧空間が内部に設けられている。仕切機構は、筐体内で可動部に接触して、低圧空間と高圧空間とを仕切る機構であって、環状部材と、筐体に固定された固定部材とを有する。固定部材には、環状溝と通路とが設けられている。環状溝には、環状部材が嵌まる。通路は、圧縮機構で圧縮された冷媒を環状溝へと送り込む。

第２の発明にかかる圧縮機は、第１の発明にかかる圧縮機であって、通路の環状溝への出口は、環状溝の底面に設けられている。

第３の発明にかかる圧縮機は、第２の発明にかかる圧縮機であって、通路の出口は、底面の端に位置する。

第４の発明にかかる圧縮機は、第１乃至第３の発明のいずれか一つにかかる圧縮機であって、通路は出口付近で拡がっている。

第５の発明にかかる圧縮機は、第１乃至第４の発明のいずれか一つにかかる圧縮機であって、環状部材の下端部には、切欠き及び窪みのいずれか少なくとも一方が設けられている。

第１の発明にかかる圧縮機によれば、圧縮機構で圧縮された冷媒を、通路を介して環状溝へと送り込むことで、環状溝に嵌められた環状部材を浮き上がらせることができる。よって、圧縮機の駆動開始時であっても、可動部と固定部材との間をシールすることができ、以って低圧空間と高圧空間とを仕切ることができる。

しかも、圧縮された冷媒を用いて環状部材を浮き上がらせるので、ウェーブワッシャなどの部材が不要であり、以って圧縮機の構造が簡略される。よってコストを低減しつつ、圧縮機の信頼性を高めることができる。

第２の発明にかかる圧縮機によれば、冷媒が環状溝の底から環状溝内に送り込まれるので、環状部材が下から押し上げられる。よって、環状部材が浮き上がりやすくなる。

第３の発明にかかる圧縮機によれば、底面の端に通路の出口を配置することで、環状部材が浮き上がりやすくなる。

第４の発明にかかる圧縮機によれば、通路が出口付近で拡がっているので、環状部材の下面に圧力がかかりやすい。よって、環状部材が浮き上げりやすくなる。

第５の発明にかかる圧縮機によれば、環状溝に冷媒を送り込むことで、環状部材が容易に浮き上がる。

１．スクロール圧縮機
＜スクロール圧縮機の構造＞
図１は、本発明の実施の形態にかかる圧縮機であるスクロール圧縮機１を概念的に示す図である。なお、図１には方向９１が示されており、以下では方向９１の矢印の先側を「上側」、それとは反対側を「下側」という。

スクロール圧縮機１は、筐体１１、圧縮機構１５、モータ１６、クランク軸１７、軸受３２，６０、及び仕切機構６を備える。

筐体１１は、上端が閉塞した筒状であって、方向９１に沿って延びている。筐体１１内には、圧縮機構１５、モータ１６、クランク軸１７、軸受３２，６０、及び仕切機構６が収納されている。

モータ１６は、固定子５１と回転子５２とを有する。固定子５１は環状であって、筐体１１の内壁１１ａに固定されている。回転子５２は、回転軸９０を中心として回転可能であって、固定子５１の内周側に設けられ、固定子５１にエアギャップを介して対向している。なお図１では、回転軸９０に沿う方向と、方向９１とは一致している。

クランク軸１７は、方向９１に沿って延び、主軸１７ａと偏心部１７ｂとを有する。主軸１７ａは、回転軸９０を中心として回転する部分であって、回転子５２に接続されている。主軸１７ａの下側の部分は、軸受６０で摺動自在に支持されている。

偏心部１７ｂは、回転軸９０から偏って配置された部分であって、主軸１７ａの上側に接続されている。

仕切機構６は、後述する空間（高圧空間）２８１と空間（低圧空間）２９１とを仕切る機構であり、環状部材６１と固定部材６２とを有する。環状部材６１には、例えばゴムなどの樹脂で作られたものが採用される。

固定部材６２は、具体的に図１ではハウジングであって、筐体１１の内壁１１ａに隙間なく嵌められて固定されている。例えば圧入や焼ばめ等の方法で、固定部材６２は内壁１１ａに嵌められる。固定部材６２は、シールを介して内壁１１ａに嵌められても良い。

固定部材６２には、上側に開口した窪み３１と、窪み３１から下へと貫通した孔３３が、それぞれ回転軸９０近傍に設けられている。窪み３１には、クランク軸１７の偏心部１７ｂが収まる。

なお、仕切機構６の、空間２８１と空間２９１とを仕切る構成については、「２．仕切機構」で詳細に説明する。

軸受３２は、孔３３の内周面に固定されている。軸受３２は、クランク軸１７の主軸１７ａを、孔３３を貫通させた状態で摺動自在に支持する。

圧縮機構１５は、固定スクロール２４と可動スクロール２６とを有し、冷媒を圧縮する。冷媒には、例えばクロロフルオロカーボン（ＣＦＣ）、ハイドロクロロフルオロカーボン（ＨＣＦＣ）、ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）や、二酸化炭素を主成分として含むものが採用できる。なお、可動スクロール２６は、圧縮機構の可動部と把握することができる。

固定スクロール２４は、鏡板２４ａと圧縮部材２４ｂとを含む。圧縮部材２４ｂは、鏡板２４ａの下側に連結されている。圧縮部材２４ｂは、渦巻き状に延びており、渦巻きの間に溝２４ｃを形成する。

固定スクロール２４の上側の面は凹状を呈する。当該面のうち凹状を呈する部分４２で囲まれた空間４５は、蓋４４で塞がれている。蓋４４は、圧力の異なる二つの空間、すなわち空間４５と、その上側の空間２９とを仕切る。

可動スクロール２６は、鏡板２６ａ、圧縮部材２６ｂ及び軸受２６ｃを有する。圧縮部材２６ｂは、鏡板２６ａの上側に連結されており、渦巻き状に延びる。

圧縮部材２６ｂは、固定スクロール２４の溝２４ｃに収まる。圧縮機構１５では、圧縮部材２４ｂと圧縮部材２６ｂとの間の空間４０が、鏡板２４ａ，２６ａで密閉されることで、圧縮室として用いられる。

軸受２６ｃは、鏡板２６ａの下側に連結されており、クランク軸１７の偏心部１７ｂを摺動自在に支持する。偏心部１７ｂが回転軸９０の周りを回転することで、可動スクロール２６は回転軸９０の周りを公転する。

＜冷媒の流れ＞
圧縮室（空間４０）で圧縮された冷媒は、固定スクロール２４の中心近傍に設けられた吐出用の孔４１から、空間４５へと排出される。よって、空間４５の圧力は高い。他方、蓋４４で空間４５とは仕切られた空間２９の圧力は小さいままである。

空間４５内の冷媒は、固定スクロール２４及び固定部材６２に設けられた通路４６を通って、固定部材６２の下側の空間２８へと流れる。

なお、上述したスクロール圧縮機１では、窪み３１内の空間２８１の圧力は高く、空間２８の圧力と同程度である。また、仕切機構６に対して窪み３１とは反対側の空間２９１の圧力は低く、空間２９の圧力と同程度である。以下、空間２８，２８１を高圧空間と、空間２９，２９１を低圧空間と、それぞれ称す。

２．仕切機構
図２は、図１に示される領域IIを拡大して示した図である。また図３は、図２に示される領域IIIを拡大して示した図である。仕切機構６は、筐体１１内で可動スクロール２６の鏡板２６ａに下から接触し、高圧空間２８１と低圧空間２９１とを仕切る。具体的には以下のとおりである。

仕切機構６の固定部材６２は、上に突出した部分６２３を有する。突出した部分６２３は、上から見た形状が環状である。

仕切機構６には、環状溝６２１と通路６２２とが設けられている。環状溝６２１は、突出した部分６２３に設けられており、可動スクロール２６側に位置する。具体的には、環状溝６２１は、上から見たときの形状が環状であり、可動スクロール２６側に開口している。環状溝６２１には、環状部材６１が嵌められる。

通路６２２は、圧縮機構１で圧縮された冷媒を環状溝６２１へと送り込む。具体的には、通路６２２は、圧縮された冷媒が流れる通路４６と、環状溝６２１とを連通させる。よって、圧縮された冷媒の一部が、環状溝６２１へと流れ込む。

環状溝６２１に圧縮された冷媒が流れ込むことで、環状溝６２１に嵌められた環状部材６１が浮き上がる。よって、可動スクロール２６と固定部材６２との間をシールすることができ、以って低圧空間２９１と高圧空間２８１とを仕切ることができる。

そして、スクロール圧縮機１の駆動開始時であっても、環状溝６２１には圧縮された冷媒が送り込まれる。よって、上述したのと同様に、可動スクロール２６と固定部材６２との間をシールすることができる。

具体的に、スクロール圧縮機１の駆動開始時において、可動スクロール２６と固定部材６２との間がシールされる過程を、図４を用いて説明する。なお図４は、図２に示される領域IIIを拡大して示した図である。

スクロール圧縮機１の駆動を開始すると、高圧空間２８１の圧力が高まり、その圧力によって可動スクロール２６が上に持ち上げられる。このため、可動スクロール２６は、固定部材６２の突出した部分６２３から浮き上がる。

これに並行して、圧縮された冷媒が、通路６２２を介して環状溝６２１に流れ込むので、環状部材６１は圧縮された冷媒の圧力で浮き上がり、鏡板２６ａの下面２６ａ１に接触する。そして、可動スクロール２６が突出した部分６２３から浮き上がる際には、環状部材６１は、鏡板２６ａの下面２６ａ１に接触したままである。

可動スクロール２６が突出した部分６２３から浮き上がると、環状溝６２１に対して高圧空間２８１側及び低圧空間２９１側の両方において、鏡板２６ａと突出した部分６２３との間に隙間ができる。このため、環状部材６１の高圧空間２８１側の面と、低圧空間２９１側の面とには圧力差が生じる。

よって、環状部材６１は、鏡板２６ａの下面２６ａ１に接触した状態のまま低圧空間２９１側へと押されて、環状溝６２１の低圧空間２９１側の側面６２１ｂに接触する。これにより、高圧空間２８１の冷媒が低圧空間２９１へと流れるのが遮断される。つまり、可動スクロール２６と固定部材６２との間がシールされ、以って低圧空間２９１と高圧空間２８１とが仕切られる。

なお、環状部材６１を浮き上がりやすくするという観点からは、図２乃至図４に示されるように、通路６２２の環状溝６２１への出口６２２ａは、環状溝６２１の底面６２１ａに設けられることが好ましい。なぜなら、圧縮された冷媒で、環状部材６１を下から押し上げることができるからである。

上述した仕切機構６によれば、圧縮された冷媒を用いて環状部材６１を浮き上がらせるので、ウェーブワッシャなどの部材が不要であり、以ってスクロール圧縮機１の構造が簡略される。よってコストを低減しつつ、スクロール圧縮機１の信頼性を高めることができる。

３．仕切機構の変形例
＜変形例１＞
図５は、上述したスクロール圧縮機１の変形例を示す図である。図５では、固定部材６２に設けられた通路６２２の出口６２２ａが、環状溝６２１の底面６２１ａの端に配置されている。これにより、環状部材６１は浮き上がりやすくなる。

＜変形例２＞
図６及び図７は、上述したスクロール圧縮機１の変形例を示す図である。図６及び図７では通路６２２は、高圧空間２８と、環状溝６２１とを連通させている。具体的に図６では、通路６２２が方向９１に沿って真っ直ぐ延びている。図７では、通路４６の高圧空間２８の出口４６ａ近傍から、環状溝６２１へと斜めに真っ直ぐ延びている。

本変形例にかかるスクロール圧縮機１によれば、図６及び図７のいずれの場合であっても、圧縮機構１５で圧縮された冷媒は、通路４６を通って一旦、高圧空間２８へと流れ込んだ後、その一部が通路６２２を通って環状溝６２１へと流れる。よって、図２に示される通路６２２と同様に、圧縮された冷媒を環状溝６２１へと送り込むことができる。

しかも、本変形例にかかる通路６２２は真っ直ぐ延びているので、途中で屈曲している通路６２２（図２）に比べて、固定部材６２への通路６２２の形成が容易である。

＜変形例３＞
図８及び図９は、上述したスクロール圧縮機１の変形例を示す図である。図８及び図９では、通路６２２が出口６２２ａ付近で拡がっている。具体的に図８では、通路６２２は、出口６２２ａ付近で階段状に拡がっている。図９では通路６２２は、出口６２２ａ付近で、環状溝６２１に近づくに従って拡がっている。

本変形例にかかるスクロール圧縮機１によれば、図８及び図９のいずれの場合であっても、通路６２２が出口６２２ａ付近で拡がっているので、環状部材６１の下面に圧力がかかりやすい。よって、環状溝６２１に冷媒を送り込んだ際に、環状部材６１は浮き上げりやすい。

＜変形例４＞
図１０及び図１１は、上述したスクロール圧縮機１の変形例を示す図である。図１０及び図１１のいずれにおいても、環状部材６１は、環状溝６２１に送り込まれた冷媒によって浮き上がりやすい形状を呈する。

図１０では、環状部材６１の下端部６１１に切欠き６１ａが設けられている。具体的には、切欠き６１ａは、下端部６１１の高圧空間２８１側に設けられている。

図１１では、環状部材６１の下端部６１１に窪み６１ｂが設けられている。具体的には、窪み６１ｂは、通路６２２に向かって開口している。

本変形例にかかるスクロール圧縮機１によれば、図１０及び図１１のいずれの場合であっても、環状部材６１について、圧縮された冷媒の圧力を受ける面積が広くなる。よって、環状溝６２１に冷媒を送り込んだ際に、環状部材６１は浮き上がりやすい。

本発明の実施の形態にかかるスクロール圧縮機を概念的に示す図である。 図１に示される領域IIを拡大して示した図である。 図２に示される領域IIIを拡大して示した図である。 可動スクロールと固定部材との間をシールした仕切機構を示す図である。 変形例１にかかるスクロール圧縮機を示す図である。 変形例２にかかるスクロール圧縮機を示す図である。 変形例２にかかるスクロール圧縮機を示す図である。 変形例３にかかるスクロール圧縮機を示す図である。 変形例３にかかるスクロール圧縮機を示す図である。 変形例４にかかるスクロール圧縮機を示す図である。 変形例４にかかるスクロール圧縮機を示す図である。

符号の説明

６ 仕切機構
１１ 筐体
１５ 圧縮機構
２６ 可動部
６１ 環状部材
６２ 固定部材
２８１ 高圧空間
２９１ 低圧空間
６２１ 環状溝
６２１ａ 底面
６２２ 通路
６２２ａ 出口

Claims (5)

1. 冷媒を圧縮する機構であって、可動部（２６）を有する圧縮機構（１５）と、
   前記圧縮機構を収納し、低圧空間（２９１）及び高圧空間（２８１）が内部に設けられた筐体（１１）と、
   前記筐体内で前記可動部に接触し、前記低圧空間と前記高圧空間とを仕切る仕切機構（６）と
   を備え、
   前記仕切機構は、
   環状部材（６１）と、
   前記筐体に固定された部材であって、前記環状部材が嵌まる環状溝（６２１）と、前記圧縮機構で圧縮された前記冷媒を前記環状溝へと送り込む通路（６２２）とが設けられた固定部材（６２）と
   を有する、
   圧縮機。
2. 前記通路（６２２）の前記環状溝（６２１）への出口（６２２ａ）は、前記環状溝の底面（６２１ａ）に設けられている、請求項１記載の圧縮機。
3. 前記通路（６２２）の前記出口（６２２ａ）は、前記底面（６２１ａ）の端に位置する、請求項２記載の圧縮機。
4. 前記通路（６２２）は前記出口（６２２ａ）付近で拡がっている、請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載の圧縮機。
5. 前記環状部材（６１）の下端部には、切欠き及び窪みのいずれか少なくとも一方が設けられている、請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載の圧縮機。

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