JP3742887B2 - スクロール圧縮機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、スクロール圧縮機に関し、特に、クランク軸内部に圧縮後のガス冷媒を通過させる通路が設けられたスクロール圧縮機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３と図４に、圧縮後のガス冷媒を通過させる通路がクランク軸内部に設けられた従来のスクロール圧縮機を示す。図３は、特開平４−３７０３８２号公報に開示されたスクロール圧縮機を示す部分断面図である。図４は、特公平６−６５８８０号公報に開示されたスクロール圧縮機を示す部分断面図である。なお、説明の便宜上、図３および図４には、本願発明との関連部分にのみ番号を付し、その部分の名称も本願発明に対応させて適宜変更している。
【０００３】
まず図３を参照して、密閉ケーシング１内にはステータ８とロータ９とを有するモータ１０が配置される。ロータ９にはクランク軸１１が嵌入され、クランク軸１１の一端には偏心部１１ａが設けられる。偏心部１１ａ内には可動スクロール３のボス部３ａが挿入され、このボス部３ａの上端にはシールリング２８が取付けられる。可動スクロール３下には固定スクロール２が配置される。この固定スクロール２と可動スクロール３とでガス冷媒を圧縮する圧縮室が形成される。この圧縮室と連通するように可動スクロール３に吐出ガス通路１４ａが形成される。この吐出ガス通路１４ａと連通するようにクランク軸１１内に連通孔２５が設けられる。
【０００４】
可動スクロール３の周囲にはハウジング６ａが配置され、このハウジング６ａ上に油溜まり１５が設けられる。ハウジング６ａには、リング体２６，シール体２９等のシール部材が取付けられる。リング体２６は、ハウジング６ａに設けられた凹部２７に取付けられる。
【０００５】
上記の構成を有するスクロール圧縮機に吸入管１６を通してガス冷媒が送り込まれる。このガス冷媒は、可動スクロール３と固定スクロール２とで形成される圧縮室内で圧縮され、吐出ガス通路１４ａおよび連通孔２５を通って密閉ケーシング１内に吐出される。そして、その後外部吐出管１７を通して外部へ放出される。
【０００６】
次に、図４を用いて、他の従来例について説明する。図４を参照して、本従来例では、固定スクロール２と可動スクロール３とが密閉ケーシング１の上部側に配置され、モータ１０が下部側に配置されている。そして、クランク軸１１の偏心部１１ａと可動スクロール３のボス部３ａとの間にはブシュ１８ａが挿入されている。また、可動スクロール３および固定スクロール２はハウジング６ａによって支持されている。
【０００７】
そして、図４に示される従来例では、ガス冷媒は、吸入管１６を通して密閉ケーシング１内に送り込まれ、その後固定スクロール２と可動スクロール３とで形成される圧縮室内に送り込まれる。この圧縮室内で圧縮されたガス冷媒は、吐出ガス通路１４ａを通してクランク軸１１内に送り込まれ、クランク軸１１に設けられた開口を通して図中の白色矢印に従って密閉ケーシング１内に放出される。その後、ガス冷媒は、モータ１０を冷却した後外部吐出管１７を通して密閉ケーシング１の外部に放出される。なお、図４において、黒色矢印は、潤滑油の流れを示している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の２つの従来例には、次に説明するようないくつかの問題があった。
【０００９】
ここで再び図３を参照して、本従来例では、圧縮後のガス冷媒が偏心部１１ａの内周面とボス部３ａの外周面との隙間に漏れるのを防止すべくシールリング２８を設置しているが、このシールリング２８は差圧を利用するタイプのものであるためスクロール圧縮機の起動初期のようにガス冷媒が十分に圧縮されていない時点では十分なシール機能を発揮しない。そのため、ガス冷媒が偏心部１１ａの内周面とボス部３ａの外周面との隙間に入り、偏心部１１ａの内周面とボス部３ａの外周面との隙間の潤滑油を押し退けてしまう。その結果、スクロール圧縮機の起動初期に偏心部１１ａの内周面とボス部３ａの外周面とが潤滑油不良のため焼付くという問題があった。この問題はガス冷媒の吐出脈動が発生した場合にも懸念される。また、シールリング２８はボス部３ａの上端の環状溝に取付けられるが、この場合シールリング２８は、その摺動により耐久性が低下し、ガス冷媒が上記隙間から漏洩して潤滑油不良による焼付を生じるという問題もあった。さらに、シールリング２８等のシール部材は、スクロール圧縮機に組込まれる際に可動スクロール３から脱落することもあり、生産性を低下させる一因ともなっていた。
【００１０】
次に、図４を参照して、本従来例の場合も、吐出ガス通路１４ａを通過後のガス冷媒が偏心部１１ａとブシュ１８ａとの間に入り、上記の場合と同様に、偏心部１１ａとブシュ１８ａとの間で焼付きが発生するという問題があった。
【００１１】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものである。この発明の目的は、圧縮後のガス冷媒が偏心部１１ａとボス部３ａとの間に入るのを効果的に抑制することにより焼付きの発生を抑制することが可能となるスクロール圧縮機を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１に記載のスクロール圧縮機は、可動スクロールと、クランク軸と、付勢手段とを備える。可動スクロールは、圧縮後のガス冷媒を吐出する吐出口を有する。クランク軸は、その一端に開口し吐出口と連通する吐出ガス通路が内部に形成され、可動スクロールを駆動させるものである。付勢手段は、クランク軸を可動スクロールに対し付勢することにより、吐出口と吐出ガス通路とが通ずる部分近傍からのガス冷媒の漏れを抑制するためのものである。
【００１３】
請求項２に記載のスクロール圧縮機は、密閉されたケーシングと、このケーシング内で軸受を介してクランク軸を保持するハウジングとを備える。クランク軸は軸受の一部が当接されるフランジ部を有する。付勢手段は、軸受とハウジングとの間に配置され、軸受およびフランジ部を可動スクロールに対し付勢する。
【００１４】
請求項３に記載のスクロール圧縮機は、シール部材をさらに備える。このシール部材は、クランク軸の一端と可動スクロールとの間に配置され、圧縮後のガス冷媒が吐出口と吐出ガス通路とが通ずる部分近傍から漏れるのを抑制する機能を有する。なお、上記の「クランク軸の一端」には、クランク軸の一端に凹部が設けられた場合にその凹部の底面も含まれるものと定義する。
【００１５】
請求項４に記載のスクロール圧縮機では、上記のシール部材が耐摩耗性を有する材質により構成される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図１と図２とを用いて、この発明の１つの実施の形態について説明する。図１は、この発明の１つの実施の形態におけるスクロール圧縮機を示す断面図である。なお、図示の便宜上、ハッチングを省略している部分もある。
【００１７】
図１を参照して、この発明に係るスクロール圧縮機は、密閉ケーシング１を備え、この密閉ケーシング１内に、圧縮要素４と、上部ハウジング６と、クランク軸１１と、モータ１０と、下部ハウジング７とが組込まれる。
【００１８】
圧縮要素４は、固定スクロール２と可動スクロール３とで構成され、吸入管１６を通して外部から密閉ケーシング１内に送り込まれたガス冷媒を圧縮する。可動スクロール３は、ボス部３ａを有する。このボス部３ａの内側にブシュ１８ｂが圧入されているクランク軸１１の偏心部１１ａが挿入される。この偏心部１１ａとボス部３ａとの間にはスライドブシュ１８が挿入される。偏心部１１ａの上端（クランク軸１１の上端）とボス部３ａの内側に位置する可動スクロール３の背面との間には耐摩耗性を有するシール板２０が設置される。
【００１９】
クランク軸１１は、たとえばころがり軸受である上部軸受１２ａとスラストプレート２１とウエーブワッシャ２２とを介在して上部ハウジング６に保持される。また、クランク軸１１は、下部軸受１２ｂを介して下部ハウジング７にも保持される。このクランク軸１１は、モータ１０のロータ９に嵌入される。ロータ９の周囲にはステータ８が存在する。なお、上記の上部ハウジング６により密閉ケーシング１内の空間が高圧室１３と低圧室５とに仕切られる。また、密閉ケーシング１の底部には油溜まり１５が設けられる。
【００２０】
上記のような構成を有するスクロール圧縮機内に吸入管１６を通してガス冷媒が送り込まれる。このガス冷媒は、固定スクロール２と可動スクロール３によって形成される圧縮室内に送り込まれ、この圧縮室内で圧縮される。そして、可動スクロール３に設けられた吐出口１４を通ってクランク軸１１内に形成された吐出ガス通路（図示せず）内に送り込まれる。このようにしてクランク軸１１内に送り込まれた圧縮後のガス冷媒は、クランク軸１１に設けられた吐出口（図示せず）から密閉ケーシング１内に放出され、外部吐出管（図示せず）を通してスクロール圧縮機の外部へと放出される。
【００２１】
次に、図２を用いて、本発明の特徴部分についてより詳しく説明する。図２は、図１における領域１９内を拡大した図である。
【００２２】
図２を参照して、クランク軸１１内には、吐出口１４と連通する吐出ガス通路２４と、油通路２３とが設けられる。吐出ガス通路２４は、クランク軸１１の一端に設けられた開口からクランク軸１１の内部へと延在する。圧縮された後のガス冷媒は、図中の矢印に従って圧縮室から吐出口１４と上記の開口とを通って吐出ガス通路２４内に送り込まれ、その後密閉ケーシング１内に放出される。一方、油溜まり１５に蓄えられた潤滑油は、油通路２３を通ってスライドブシュ１８の表面等に供給される。
【００２３】
クランク軸１１は、上部軸受１２ａ上に延在するようにフランジ部１１ｂを有する。上部軸受１２ａの内輪１２ａ１は、クランク軸１１に圧入される。この内輪１２ａ１の下にはリング状のスラストプレート２１が配置され、このスラストプレート２１の下にはウエーブワッシャ２２が配置される。
【００２４】
このウエーブワッシャ２２が本発明の付勢手段として機能することとなる。このウエーブワッシャ２２によってスラストプレート２１および内輪１２ａ１を介して、偏心部１１ａの上端が可動スクロール３のボス部の背面にシール板２０を介して押付けられることとなる。
【００２５】
それにより、スクロール圧縮機の起動初期や吐出脈動発生時等においても安定してクランク軸１１の上端が可動スクロール３の背面にシール板２０を介して押付けられ、吐出口１４と吐出ガス通路２４の開口端との間におけるシール性を高めることが可能となる。その結果、偏心部１１ａの上端近傍からガス冷媒が漏れるのを効果的に抑制することが可能となる。それにより、ブシュ１８ｂとスライドブシュ１８間における潤滑不良を効果的に抑制でき、焼付きの発生を効果的に抑制することが可能となる。
【００２６】
なお、付勢手段の一例としてウエーブワッシャ２２を挙げたが、これ以外のものであってもクランク軸１１を可動スクロール３の背面に押付ける方向の力をクランク軸１１に及ぼし得るものであれば採用可能である。たとえば、ウエーブワッシャ２２の代わりに板ばね等のばね材（弾性部材）を使用することも可能である。また、付勢手段としてモータ１０のマグネットプルフォースを積極的に使用することも考えられる。
【００２７】
また、図１および図２では、シール板２０を介してクランク軸１１を可動スクロール３の背面に押付ける場合を示したがクランク軸１１の上端を直接可動スクロール３の背面に当接させてもよい。
【００２８】
偏心部１１ａと可動スクロール３との間には上述のようにシール板２０が設けられている。このシール板２０は、たとえば耐摩耗性の高い金属製の板材により構成されてもよく、リング状の形状を有している。そして、シール板２０はボス部３ａ内に圧入され、シール板２０の外周においてもシール機能を発揮する。さらに、このシール板２０の表面の面粗度は良好なものであることが好ましく、面粗度を良好なものとするのは比較的容易である。面粗度の良好な、シール板２０を介在させることにより、偏心部１１ａと可動スクロール３の背面とを直接接触させる場合と比べ、異常摩耗の発生を効果的に抑制することが可能となる。それは、ボス部３ａの内側に位置する可動スクロール３の背面の加工が困難であることから、ボス部３ａの内側に位置する可動スクロール３の背面の面粗度を良好なものとし難く、この場合に異常摩耗が懸念されるからである。また、シール板２０の面粗度を良好なものとすることにより、シール板２０と可動スクロール３および偏心部１１ａとの間のシール性も良好なものとなり得る。それにより、偏心部１１ａの上端からガス冷媒が漏れることを効果的に抑制することが可能となる。
【００２９】
以上のようにこの発明の１つの実施の形態について説明を行なったが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００３０】
【発明の効果】
この発明の請求項１に記載のスクロール圧縮機では、付勢手段が設けられているので、スクロール圧縮機の起動初期や吐出脈動発生時でも安定してクランク軸を可動スクロールに対し付勢することが可能となる。それにより、クランク軸に設けられた吐出ガス通路の開口端の周囲に位置するクランク軸の一端を、吐出口の周囲に位置する可動スクロールに直接あるいは何らかの部材を介して押付けることが可能となる。そのため、上記の吐出口と上記の吐出ガス通路が通ずる部分近傍（可動スクロールとクランク軸の一端との間）におけるシール性を常に高めることが可能となり、起動初期や吐出脈動発生時においても、ガス冷媒がクランク軸の一端近傍から漏れることを効果的に抑制することが可能となる。その結果、ガス冷媒がクランク軸の偏心部と可動スクロールのボス部との間に侵入することを抑制でき、スクロール圧縮機の起動初期や吐出脈動発生時等における偏心部とボス部との間での焼付きの発生を効果的に抑制することが可能となる。なお、クランク軸を直接可動スクロールに押付けた場合には、クランク軸と可動スクロールとの間にシール部材を配置する必要がなくなる。それにより、コストダウンが図れるとともに生産性も向上させることが可能となる。
【００３１】
請求項２に記載のスクロール圧縮機では、軸受を介してクランク軸を保持するハウジングが設けられ、軸受とハウジングとの間に付勢手段が配置される。それにより、付勢手段によって軸受とクランク軸のフランジ部とを可動スクロールに対し付勢することができ、結果としてクランク軸の一端を可動スクロールに直接または何らかの部材を介在して間接的に押付けることが可能となる。それにより、請求項１の場合とほぼ同様の効果が得られる。
【００３２】
請求項３に記載のスクロール圧縮機では、シール部材がクランク軸の一端と可動スクロールとの間に配置されている。このシール部材はクランク軸あるいは可動スクロールとは別部材であり、その面粗度を良好に仕上げることは容易に行なえる。そして、面粗度が良好なシール部材をクランク軸と可動スクロールとの間に配置することにより、クランク軸と可動スクロールとが直接接触する場合と比べ、シール性を高めることが可能となる。それにより、クランク軸の一端近傍からガス冷媒が漏れることを効果的に抑制することが可能となる。
【００３３】
請求項４に記載のスクロール圧縮機では、上記のシール部材が耐摩耗性を有する材質により構成されている。それにより、クランク軸の一端と可動スクロールとが直接接して摺動する場合と比べ、クランク軸の一端と可動スクロールとの間の焼付きや異常摩耗の発生を効果的に抑制することが可能となる。それにより、可動スクロールに耐摩耗性の高い材料を使用する必要がなくなり、加工性を向上させることが可能となる。それに伴い、別部材としてのシール部材に要する費用はかかるものの結果としてコストダウンを図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の１つの実施の形態におけるスクロール圧縮機を示す断面図である。
【図２】図１における領域１９を拡大した図である。
【図３】従来のスクロール圧縮機の一例を示す部分断面図である。
【図４】従来のスクロール圧縮機の他の例を示す部分断面図である。
【符号の説明】
１ 密閉ケーシング
２ 固定スクロール
３ 可動スクロール
３ａ ボス部
４ 圧縮要素
５ 低圧室
６ 上部ハウジング
７ 下部ハウジング
１０ モータ
１１ クランク軸
１１ａ 偏心部
１１ｂ フランジ部
１２ａ 上部軸受
１２ａ１ 内輪
１４ 吐出口
１４ａ 吐出ガス通路
２０ シール板
２１ スラストプレート
２２ ウエーブワッシャ

Claims (4)

1. 圧縮後のガス冷媒を吐出する吐出口（１４）を有する可動スクロール（３）と、
   一端に開口し前記吐出口（１４）と連通する吐出ガス通路（２４）が内部に形成され、前記可動スクロール（３）を駆動させるクランク軸（１１）と、
   前記クランク軸（１１）を前記可動スクロール（３）に対し付勢することにより、前記吐出口（１４）と前記吐出ガス通路（２４）とが通ずる部分近傍からのガス冷媒の漏れを抑制するための付勢手段（２２）と、
   を備えた、スクロール圧縮機。
2. 前記スクロール圧縮機は、密閉されたケーシング（１）と、該ケーシング（１）内に設けられ軸受（１２ａ）を介して前記クランク軸（１１）を保持するハウジング（６）とを備え、
   前記クランク軸（１１）は前記軸受（１２ａ）の一部（１２ａ１）が当接されるフランジ部（１１ｂ）を有し、
   前記付勢手段（２２）は、前記軸受（１２ａ）と前記ハウジング（６）との間に配置され、前記軸受（１２ａ）および前記フランジ部（１１ｂ）を可動スクロール（３）に対し付勢する、請求項１記載のスクロール圧縮機。
3. 前記クランク軸（１１）の一端と前記可動スクロール（３）との間には、圧縮後の前記ガス冷媒が前記吐出口（１４）と前記吐出ガス通路（２４）とが通ずる部分近傍から漏れるのを抑制するためのシール部材（２０）が設置された、請求項１または２記載のスクロール圧縮機。
4. 前記シール部材は耐摩耗性を有する材質により構成される、請求項３記載のスクロール圧縮機。

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