JP2010007517A - 圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮された流体の旋回スクロール部材側への逆流を低減して、圧縮効率を向上させることのできる圧縮機を提供する。
【解決手段】吐出孔２１ｂを、固定スクロール部材２１と旋回スクロール部材２２との間に形成される圧縮室２０ａが最小容積となるときの旋回スクロール部材２２の渦巻体２２ａの中央端部側の外側面よりも中央部側に位置するように形成したので、吐出孔２１ｂに流入した冷媒が旋回スクロール部材２２の渦巻体２２ａの中央端部側の外側から圧縮室２０ａ内に逆流する量を低減することができ、圧縮効率の向上を図ることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、ハウジング内に固定された固定スクロール部材と、固定スクロール部材に対して旋回可能に設けられた旋回スクロール部材とを備えた圧縮機に関するものである。

従来、この種の圧縮機としては、一端面に渦巻体が設けられた固定スクロール部材と、固定スクロール部材に対して旋回するように設けられ、固定スクロール部材の渦巻体と噛み合う渦巻体が設けられた旋回スクロール部材とを備え、固定スクロール部材の径方向略中央部に、固定スクロール部材と旋回スクロール部材との間に形成される圧縮室において圧縮された流体を圧縮室外に吐出する吐出孔及び吐出弁が設けられたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

前記圧縮機は、固定スクロール部材に対して旋回スクロール部材を旋回させることにより、固定スクロール部材と旋回スクロール部材との間に形成される圧縮室を固定スクロール部材の径方向中央部側に移動させるとともに、容積を小さくして流体を圧縮し、圧縮された流体を吐出孔から吐出するようになっている。
特開２００１−１１５９７７号公報

従来の圧縮機では、圧縮室の容積が最小となるときに、旋回スクロール部材の渦巻体の中央端部側の内側及び外側に吐出孔が位置する。この場合、圧縮室内の圧縮された流体は、渦巻体の中央端部側の内側に位置する吐出孔内に流入して渦巻体の中央端部側の外側に位置する吐出孔から旋回スクロール部材側に逆流するため、圧縮機の圧縮効率が低い。

本発明の目的とするところは、圧縮された流体の旋回スクロール部材側への逆流を低減して、圧縮効率を向上させることのできる圧縮機を提供することにある。

本発明は前記目的を達成するために、一端面に渦巻体が設けられた固定スクロール部材と、固定スクロール部材に対して旋回するように設けられ、固定スクロール部材の渦巻体と噛み合う渦巻体が設けられた旋回スクロール部材とを備え、固定スクロール部材の径方向略中央部に、固定スクロール部材と旋回スクロール部材との間に形成される圧縮室において圧縮された流体を吐出室に吐出する吐出孔及び吐出弁が設けられた圧縮機において、前記吐出孔を、吐出弁が開弁する直前の固定スクロール部材と旋回スクロール部材との間に形成される圧縮室が最小容積となるときの旋回スクロール部材の渦巻体の中央端部側の外側面よりも中央部側に位置するように形成している。

これにより、固定スクロール部材と旋回スクロール部材との間に形成される圧縮室が最小容積となるときの旋回スクロール部材の渦巻体の中央端部側の外側面よりも中央部側に吐出孔が位置することから、吐出孔に流入した流体が旋回スクロール部材の渦巻体の中央端部側の外側から圧縮室内に逆流する量を低減することが可能となる。

本発明によれば、吐出孔に流入した流体が旋回スクロール部材の渦巻体の中央端部側の外側から圧縮室内に逆流する量を低減することができるので、圧縮効率の向上を図ることができる。

図１乃至図４は本発明の一実施形態を示すもので、図１は圧縮機の断面図、図２は固定スクロール部材の正面図、図３は固定スクロール部材の吐出孔に対する旋回スクロール部材の渦巻体の位置関係を示す図、図４は吐出孔から吐出される冷媒の流通する状態を示す圧縮機の要部側面断面図である。

この圧縮機は、ＨＦＣ−１３４ａや二酸化炭素等の冷媒を吸入及び吐出するハウジング１０と、ハウジング１０内に吸入された冷媒を圧縮する圧縮部２０と、圧縮部２０を駆動する駆動シャフト３０と、駆動シャフト３０に外部からの動力を伝達する電磁クラッチ４０とを備えている。

ハウジング１０は、アルミニウム合金を鋳造することにより、円筒状に形成された第１ハウジング１１と第２ハウジング１２とからなる。第１ハウジング１１はハウジング１０の一端面及び側面を形成しており、その内部の一端側には冷媒吐出室１３が設けられている。また、第１ハウジング１１の側面には図示しない冷媒吸入口及び冷媒吐出口が設けられている。第２ハウジング１２はハウジング１０の他端面を形成しており、ボルト１５によって第１ハウジング１１に結合されている。

圧縮部２０は、第１ハウジング１１内の一端側に固定された固定スクロール部材２１と、第１ハウジング１１内の他端側に配置された旋回スクロール部材２２とからなる。

固定スクロール部材２１は第１ハウジング１１内を仕切るように設けられ、第１ハウジング１１と固定スクロール部材２１との間には冷媒吐出室１３が形成されている。固定スクロール部材２１の旋回スクロール部材２２側の面には、渦巻体２１ａが設けられている。また、固定スクロール部材２１のほぼ中央部には固定スクロール部材２１と旋回スクロール部材２２との間に形成される圧縮室２０ａの冷媒を冷媒吐出室１３内に吐出する吐出孔２１ｂが設けられている。更に、固定スクロール部材２１の冷媒吐出室１３側の面には、可撓性を有する板状の部材からなり吐出孔２１ｂを開閉する吐出弁２３と、吐出弁２３の開度を所定の開度に規制するためのリテーナ２４とが設けられ、吐出弁２３の一端側及びリテーナ２４の一端側が重ねられてボルト２５で固定スクロール部材２１に固定されている。

可動スクロール部材２２の固定スクロール部材２１側の面には渦巻体２２ａが設けられ、その反対側の面には第２ハウジング１２側に延びるボス部２２ｂが設けられている。また、可動スクロール部材２２と第２ハウジング１２との間には旋回スクロール部材２２の旋回位置を規制するための旋回位置規制機構２６が設けられている。

吐出孔２１ｂは、吐出弁２３が開弁する直前の固定スクロール部材２１と旋回スクロール部材２２との間に形成される圧縮室２０ａが最小容積となるときの旋回スクロール部材２２の渦巻体２２ａの中央端部側の外側面よりも中央部側に位置するように設けられている。吐出孔２１ｂは、固定スクロール部材２１の渦巻体２１ａ側の面から冷媒吐出室１３側の面に向かって、吐出弁２３の一端側（固定端側）に対して他端側方向に斜めに延びるように、固定スクロール部材２１を貫通している。吐出孔２１ｂは、ドリル等の工具によって固定スクロール部材２１を斜めに貫通することによって、渦巻体２１ａ側の面の開口部の輪郭が楕円形状となるように形成されている。

駆動シャフト３０は、一端側がローラベアリング３１を介して第２ハウジング１２に回動自在に支持され、他端側がボールベアリング３２を介して第２ハウジング１２に回動自在に支持されている。駆動シャフト３０の一端面には、その軸心に対して偏心した位置に偏心ピン３３が設けられ、偏心ピン３３は偏心ブシュ３４内に挿入されている。また、偏心ブシュ３４は、ローラベアリング３５を介して可動スクロール部材２２のボス部２２ｂに回転自在に支持されている。

電磁クラッチ４０は、駆動シャフト３０に対して同軸状に回転するロータ４１と、ロータ４１に一体に設けられたプーリ４２と、ロータ４１に対して同軸状に回転するアーマチュア４３と、アーマチュア４３と一体に回転するハブ４４と、ロータ４１及びアーマチュア４３の軸方向の対向面を磁力によって互いに吸着可能な電磁コイル４５とから構成されている。

ロータ４１は、環状に形成された磁性体からなり、ローラベアリング４１ａを介して第２ハウジング１２に回転自在に支持されている。ロータ４１の一端面側には、環状の凹部４１ｂが設けられ、凹部４１ｂ内には電磁コイル４５が収容されている。ロータ４１の他端面は、アーマチュア４３と軸方向に対向しており、電磁コイル４５によってアーマチュア４３を吸着するようになっている。

プーリ４２はロータ４１の外周面に設けられ、図示しないＶベルトが巻き掛けられるようになっている。

アーマチュア４３は、環状の板状部材によって形成された磁性体からなり、一端面がロータ４１の他端面と僅かな間隙を介して対向しており、電磁コイル４５によってロータ４１の他端面に吸着されるようになっている。

ハブ４４は、円板状に形成された金属製の部材からなり、中央に駆動シャフト３０の端部が連結され、駆動シャフト３０がナット４４ａによってハブ４４に固定されている。ハブ４４は連結板４４ｂ及び板バネ４４ｃを介してアーマチュア４３に連結されており、板バネ４４ｃの弾性変形によってアーマチュア４３がロータ４１側へ変位可能になっている。

電磁コイル４５は、絶縁皮膜を施した導線の巻腺からなり、ステータ４５ａの内部にエポキシ等の樹脂部材によってモールド固定されている。ステータ４５ａは環状に形成された断面略コ字状の磁性体からなり、ロータ４１の凹部４１ａ内に固定されている。また、ステータ４５ａは、環状の連結部材４５ｂを介して第２ハウジング１２に連結されている。

以上のように構成された圧縮機においては、エンジンの動力が電磁クラッチ４０のプーリ４２に入力されると、プーリ４２と一体にロータ４１が回転する。その際、電磁コイル４５の通電停止時は、ロータ４１とアーマチュア４３の軸方向の対向面が互いに間隔をおいて保持されているため、ロータ４１がアーマチュア４３に対して空転し、ロータ４１の回転力はアーマチュア４３に伝達されない。また電磁コイル４５が通電されると、電磁コイル４５の磁力によってアーマチュア４３がロータ４１側に吸引され、ロータ４１とアーマチュア４３が互いに圧着して摩擦係合する。これにより、ロータ４１の回転力が伝達され、アーマチュア４３の回転力が駆動シャフト３０に伝達される。

駆動シャフト３０が回転すると、圧縮部２０の旋回スクロール部材２２が偏心ブシュ３４の回転によって所定の旋回運動を行う。これにより、ハウジング１０に設けられた冷媒吸入口から第１ハウジング１１内に流入した冷媒は、固定スクロール部材２１と旋回スクロール部材２２との間の圧縮室２０ａで圧縮され、吐出孔２１ｂから冷媒吐出室１３に吐出された後、冷媒吐出口から吐出される。

旋回スクロール部材２２と固定スクロール部材２１との間の圧縮室２０ａが最小容積となる際に、吐出孔２１ｂは、図３に示すように、旋回スクロール部材２２の渦巻体２２ａの中央端部側の外側面よりも中央部側に位置するように設けられているため、吐出孔２１ｂに流入した冷媒の旋回スクロール部材２２の渦巻体２２ａの中央端部側の外側から圧縮室２０ａに逆流する量が減少する。また、圧縮室２０ａの冷媒は、吐出孔２１ｂが固定スクロール部材２１の渦巻体２１ａ側の面から冷媒吐出室１３側の面に向かって、吐出弁２３の一端側（固定端側）に対して他端側方向に斜めに延びるように、固定スクロール部材２１を貫通しているため、図４に示すように、吐出弁２３の一端側（固定端側）に対して他端側方向に斜めに吐出される。

本実施形態の圧縮機によれば、吐出孔２１ｂを、固定スクロール部材２１と旋回スクロール部材２２との間に形成される圧縮室２０ａが最小容積となるときの旋回スクロール部材２２の渦巻体２２ａの中央端部側の外側面よりも中央部側に位置するように形成したので、吐出孔２１ｂに流入した冷媒が旋回スクロール部材２２の渦巻体２２ａの中央端部側の外側から圧縮室２０ａ内に逆流する量を低減することができ、圧縮効率の向上を図ることができる。

また、吐出孔２１ｂを楕円形状に形成したので、最小容積となる圧縮室２０ａの幅が小さい場合においても、必要な開口面積を確保することができる。

また、吐出孔２１ｂを、固定スクロール部材２１の中心軸に対して斜め方向に延びるように開口することにより楕円形状に形成したので、固定スクロール部材２１の中心軸に対して斜め方向に吐出孔２１ｂを形成することにより、吐出孔２１ｂを楕円形状に形成することができ、楕円形状の吐出孔２１ｂを容易に加工することができる。

また、吐出孔２１ｂを、固定スクロール部材２１の渦巻体２１ａ側の面から冷媒吐出室１３側の面に向かって、吐出弁２３の一端側（固定端側）に対して他端側方向に斜めに延びるように、固定スクロール部材２１を貫通することにより形成したので、圧縮室２０ａの冷媒を吐出弁２３の一端側（固定端側）に対して他端側方向に斜めに吐出させることができ、吐出弁２３による圧力損失を低減することが可能となる。

尚、前記実施形態では、固定スクロール部材２１を斜めに貫通することによって、吐出孔２１ｂの渦巻体２１ａ側の面の開口部の輪郭を楕円形状に形成したものを示したが、固定スクロール部材２１と旋回スクロール部材２２との間に形成される圧縮室２０ａが最小容積となるときの旋回スクロール部材２２の渦巻体２２ａの中央端部側の外側面よりも中央部側に吐出孔２１ｂが位置していればよく、例えば、固定スクロール部材２１の中心軸に沿って楕円形状の吐出孔を形成してもよいし、固定スクロール部材２１の中心軸に沿って長方形等、非円形形状の吐出孔を形成するようにしてもよい。

また、前記実施形態では、吐出孔２１ｂを、固定スクロール部材２１の渦巻体２１ａ側の面から冷媒吐出室１３側の面に向かって、吐出弁２３の一端側（固定端側）に対して他端側方向に斜めに延びるように、固定スクロール部材２１を貫通するようにしたものを示したが、固定スクロール部材２１の渦巻体２１ａ側の面から冷媒吐出室１３側の面に向かって、吐出弁２３の一端側（固定端側）以外の方向に斜めに延びるように、固定スクロール部材２１を貫通すれば前記実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。

本発明の一実施形態を示す圧縮機の断面図 固定スクロール部材の正面図 固定スクロール部材の吐出孔に対する旋回スクロール部材の渦巻体の位置関係を示す図 吐出孔から吐出される冷媒の流通する状態を示す圧縮機の要部側面断面図

符号の説明

２０ａ…圧縮室、２１…固定スクロール部材、２１ａ…渦巻体、２１ｂ…吐出孔、２２…旋回スクロール部材、２２ａ…渦巻体、２３…吐出弁。

Claims (5)

1. 一端面に渦巻体が設けられた固定スクロール部材と、固定スクロール部材に対して旋回するように設けられ、固定スクロール部材の渦巻体と噛み合う渦巻体が設けられた旋回スクロール部材とを備え、固定スクロール部材の径方向略中央部に、固定スクロール部材と旋回スクロール部材との間に形成される圧縮室において圧縮された流体を吐出室に吐出する吐出孔及び吐出弁が設けられた圧縮機において、
   前記吐出孔を、吐出弁が開弁する直前の固定スクロール部材と旋回スクロール部材との間に形成される圧縮室が最小容積となるときの旋回スクロール部材の渦巻体の中央端部側の外側面よりも中央部側に位置するように形成した
   ことを特徴とする圧縮機。
2. 前記吐出孔を、非円形形状に形成した
   ことを特徴とする請求項１記載の圧縮機。
3. 前記吐出孔を、楕円形状に形成した
   ことを特徴とする請求項１記載の圧縮機。
4. 前記吐出孔を、固定スクロール部材の中心軸に対して斜め方向に延びるように開口することにより、一端面側の開口部の輪郭が楕円形状となるように形成した
   ことを特徴とする請求項１記載の圧縮機。
5. 前記吐出弁を、固定スクロール部材の他端面側に設けられ、一端側が固定スクロール部材に固定された板状部材から構成し、
   吐出孔を、固定スクロール部材の一端面から他端面に向かって、吐出弁の一端側以外の方向に斜めに延びるように形成した
   ことを特徴とする請求項４記載の圧縮機。

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