JP4118112B2 - スクロール型圧縮機 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、空調装置等の冷凍サイクルにおいて冷媒を圧縮する冷媒圧縮機として使用することができるスクロール型圧縮機に係り、特に、旋回スクロールに作用するスラスト荷重を支持するために背圧室を設けたものに関する。
【0002】
【従来の技術】
スクロール型圧縮機において、旋回スクロールの端板部の背面、或いはそれに対向してそれを支持するために設けられたミドルハウジングのような、ハウジングと一体の部分の表面に窪み空間として環状の背圧室を形成し、この背圧室へ吐出側から圧縮された流体(空調装置等の場合は冷媒)を導入して背圧を発生させることにより、旋回スクロールを固定スクロールに向かって軸線方向に付勢し、作動室内において流体(冷媒)を圧縮する際に圧縮反力として発生して旋回スクロールを固定スクロールから遠ざけるように軸線方向に作用するスラスト荷重の少なくとも一部を相殺して、旋回スクロールの端板部の背面と、それに対向しているハウジング側の平坦面との間に作用する摺動摩擦を軽減する、所謂背圧室式のスラスト荷重支持手段は一般的に知られている。
【0003】
背圧室は、通常、旋回スクロールの端板部の背面と、それに対向してそれを支持するために設けられたミドルハウジングの表面とのいずれか一方に、環状の溝として少なくとも一条形成されるか、或いは、それらの中心部に一個の室として形成される。このような背圧室から高圧の流体(冷媒)が多量に漏れ出るのを未然に防止するために、リング状等のシール材が背圧室内に設けられる。背圧室のシール材は耐摩耗性と耐油性を有する材料から製作され、背圧室の外周面や内周面に沿って装着される。
【0004】
背圧室にシール材を設けたものでは、シール材と、背圧室を形成された旋回スクロールの端板部或いはミドルハウジングを構成している材料との間の熱膨張の差や、シール材の膨潤等によって、圧縮機の運転時には背圧室の溝の深さとシール材の厚さ(軸方向の高さ寸法)との間の寸法関係が、運転状態の変化或いは経時変化によって初期の圧縮機組み付け状態に比べて変化するという問題がある。
【0005】
それに対応するために、初期の圧縮機の組み付け時に、定常運転時におけるシール材の熱膨張や経時変化による膨潤を見込んでシール材の組み付け時の寸法を小さめに設定するので、圧縮機の起動時には低温のためにシール材とそれに接触するミドルハウジング或いは旋回スクロールの端板部との間の隙間が大きくなる結果、圧縮機を起動しても温度が十分に上昇するまでの間は背圧室のシール性が良くないので、背圧室の圧力が十分に上昇せず、スラスト荷重を十分に支持することができないために、旋回スクロール及び固定スクロールの渦巻き形の羽根部の先端に隙間が生じて作動室のシール性が低下し、作動室において十分な圧縮が行われないことから背圧室の圧力の上昇が更に遅れるという問題が生じる。
【0006】
この問題は、定常運転時におけるシール材の熱膨張や膨潤による寸法変化を予め見込んで、シール材の寸法をその分だけ小さく設定したことが原因となって生じた渦巻き形の羽根部の先端の隙間によるものであるが、仮に組み付け時にシール材の軸方向の寸法をその隙間の分だけ大きく設定すると、圧縮機の運転中にシール材に熱膨張や膨潤が生じた時に、シール材が、摺接する相手方のミドルハウジングの表面或いは旋回スクロールの端板部の背面に強く押し付けられて大きな摩擦を生じることから、機械損失が増大することによって圧縮機の効率が低下するとか、シール材や相手方の面の摩耗が異常に増加するという問題が生じる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来技術におけるこれらの問題に鑑み、スクロール型圧縮機の旋回スクロールに作用するスラスト荷重を背圧室によって支持する場合に、背圧室の流体圧が低くてスラスト荷重を十分に支持することができない起動直後のような運転状態においても、旋回スクロール及び固定スクロールの渦巻き形の羽根部の先端に隙間が生じることを防止することにより、始動直後から十分に作動室において流体の圧縮を行なうことができると共に背圧室に設けられたシール材の摩耗が増加するのも防止することができ、シール材の摩擦による機械損失が少なくて効率が高く、始動後の早い時期から背圧室によるスラスト荷重の支持を可能にするような、始動性能に優れているスクロール型圧縮機を提供することを解決課題としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、従来技術における前述のような問題に対応することができる解決手段として、特許請求の範囲の請求項1に記載されたスクロール型圧縮機を提供する。
【0009】
本発明のスクロール型圧縮機においては、旋回スクロールの端板部の背面と、それに対向しているミドルハウジングの表面のいずれか一方に少なくとも一個の第1の溝を設けることにより背圧室を形成して、その背圧室内へ作動室において圧縮された高圧の流体を導入することにより背圧室を加圧するので、旋回スクロールをミドルハウジングによって軸線方向に支持する摺動接触面に作用するスラスト荷重の少なくとも一部が相殺されて小さくなり、作動室内の圧力が非常に高くなる場合でも、旋回スクロールのスラスト荷重支持面においては摩擦が少なくなって機械損失が低減する。
【0010】
この場合に、環状の第1の溝からなる背圧室内へ導入された高圧の流体が吸入室等の低圧側へ漏洩するのを防止するために、背圧室内に少なくとも一個の環状のシールリングを装着する。このシールリングは、背圧室内へ導入される高圧流体によって軸方向に押されて、相手方の面であるミドルハウジングの表面、或いは旋回スクロールの端板部の背面に押し付けられることにより、高いシール性を発揮する。
【0011】
本発明のスクロール型圧縮機においては背圧室を形成する第1の溝に加えて、更に、旋回スクロールの端板部の背面と、それに対向しているミドルハウジングの表面とのいずれか一方に環状の第2の溝を設けて、それによって環状の摺動材を支持させる点に特徴がある。
【0012】
摺動材は、少なくとも圧縮機の始動時に、旋回スクロールの端板部の背面からミドルハウジングの表面へ伝達されるスラスト荷重を支持するので、熱膨張や膨潤を考慮して第1の溝に装着されたシールリングの軸方向の寸法が予め小さめに設定されていても、摺動材がスラスト荷重を支持するために、旋回スクロール及び固定スクロールの渦巻き形の羽根部の先端における隙間が過大となることが防止される。従って、スクロール型圧縮機の起動直後でも作動室において圧力が迅速に上昇すると共に、その圧力が導入される背圧室における流体の圧力も迅速に上昇するので、旋回スクロールに作用するスラスト荷重が起動後の早い時期から背圧室によって円滑に支持されるようになる。
【0013】
この場合、シールリングの軸方向における高さをt1とすると共に、摺動材の軸方向における高さをt2とした時に、それらがt1>t2なる関係を有するように構成すると、シールリングと摺動材が同等の熱膨張率を有すると共に、同等の膨潤率を有する場合には、摺動材の熱膨張量や膨潤量が、同じ温度及び同じ使用期間におけるシールリングの熱膨張量や膨潤量よりも少なくなるので、摺動材の膨張によって旋回スクロールとミドルハウジングの間の摩擦が過度に大きくなるのを防止することができる。
【0014】
また、シールリングの突出量をh1とすると共に摺動材の突出量をh2とした時に、それらが初期の組み付け状態及び非作動状態においてh1<h2なる関係を有する一方、定常運転の状態において、h1>h2なる関係を有するように構成すると、背圧室へ十分に高い流体の圧力が供給されていない始動直後には一時的に摺動材が相手方の面と接触してスラスト荷重を支持するので、旋回スクロールが作動室の圧縮反力によって軸方向に後退することが防止される。そのため、旋回スクロールと固定スクロールの渦巻き形の羽根部の先端において大きい隙間が生じないので、始動直後から作動室において流体の効果的な圧縮が行われる結果、作動室の圧力と、それを導入している背圧室の圧力も迅速に上昇する。それによって、シールリングが相手方の面に向かって押し出されて、背圧室のシール性を高めるから、背圧室が早期からスラスト荷重を支持するようになり、摺動材を相手方の面から遠ざけて摩擦を軽減することができる。
【0015】
摺動材を装着する第2の溝は、旋回スクロールの端板部の背面の一部に設けられていてもよいし、それに対向しているミドルハウジングの表面の一部に設けられていてもよい。また、第1の溝を第2の溝と同じ面に設けると、2つの溝を形成するための工程が簡単になる。
【0016】
第2の溝に装着される摺動材と、第1の溝に装着されるシールリングは、耐摩耗性、耐油性、及び弾性を有するゴム、合成樹脂、金属、或いはカーボンのいずれか1つ以上の材料から製作することができる。
【0017】
本発明のスクロール型圧縮機は、所謂モータ直結型として、ハウジングに直接に取り付けられたモータによってそのシャフトを直接に回転駆動するように構成してもよいし、車両に搭載された内燃機関のような外部の原動機によって、そのシャフトを回転駆動するように構成してもよい。
【0018】
本発明のスクロール型圧縮機は、空調装置等の冷凍サイクル内を流れる冷媒を圧縮する冷媒圧縮機として使用するのに適しているが、用途が冷媒圧縮機に限られるわけではない。冷媒圧縮機として使用する場合、本発明のスクロール型圧縮機は非常に高いスラスト荷重に耐えることができるので、特に、圧縮された後の冷媒の圧力がその冷媒の臨界圧力以上の高さとなるように設定されているものに適用することができる。
【0019】
【発明の実施の形態】
図1及び図2を用いて本発明のスクロール型圧縮機に関する第1実施例を説明する。図1に示す1はシャフトであって、その下端には軸心に対して所定量だけ偏心したクランク部1aが形成されている。2はモータであって、電力の供給を受けた時にシャフト1を回転駆動する。図示実施例の場合はモータ2が圧縮機のハウジング部分と一体化されたモータハウジング3の内部に構成されている。4はモータハウジング3の上部に取り付けられたフロントラジアル軸受であって、同じく下部に取り付けられたリアラジアル軸受5と共に、シャフト1を回転可能に支持している。なお、本発明はモータ一体型のスクロール型圧縮機に限って適用される訳ではなく、シャフト1を回転駆動する動力源が、例えば車両に搭載されている内燃機関のように、圧縮機本体とは別体のものであってもよい。
【0020】
6は旋回スクロールであって、概ね円板状の端板部6aと、それから軸線方向に突出するように形成された渦巻き形の羽根部6bと、端板部6aの背面に形成された円筒状のボス部6c等からなっている。旋回スクロール6の全体は、ボス部6cに圧入して取り付けられている旋回スクロール軸受16を介して、シャフト1のクランク部1aによって回転可能に支持されていて、シャフト1の中心軸線の回りに公転運動をする。7は旋回スクロール6の公転運動のみを許す複数個の自転防止ピンであって、旋回スクロール6の自転運動を阻止する。
【0021】
8は固定スクロールであって、旋回スクロール6と同様な端板部8aと渦巻き形の羽根部8bを備えていて、旋回スクロール6と噛み合うように組み付けられている。固定スクロール8の外筒は、スクロール型圧縮機の圧縮機部分のハウジングを兼ねている。固定スクロール8の渦巻き形の羽根部8bと旋回スクロール6の渦巻き形の羽根部6bが噛み合うと共に、羽根部6b及び8bの先端縁部がそれぞれ相手方の端板部8a及び6aの内面に接触することによって、それらの羽根部6b及び8bの間に軸線方向に見た時に三日月形に見える作動室9が複数個形成される。
【0022】
そして、図示しない冷凍サイクルから戻って来て吸入ポート8dから吸入室14内へ導入される気体冷媒のような流体を、外周において作動室9が吸入室14に向かって開いた時に作動室9の内部へ吸入し、旋回スクロール6が公転をする間に旋回スクロール6及び固定スクロール8の中心部に向かって作動室9が半径方向に移動しながら縮小することによって流体を圧縮する。最後に作動室9が中心部の作動室9aに向かって開いた時に、吐出圧に達した冷媒が固定スクロール8の端板部8aに設けられた吐出孔8cを通過して、端板部8aと、図示しないボルト等によって固定スクロール8に固定されているリアハウジング18との間に形成された吐出室15内へ吐出される。
【0023】
18aはリアハウジング18に形成された吐出ポートであって、図示しない配管によって冷凍サイクルに連通しており、吐出室15内へ吐出された高圧の冷媒を冷凍サイクルの凝縮器へ導く。17は吐出弁であって、吐出室15内の冷媒が吐出孔8cを介して逆流しないように端板部8a上に装着されている。なお、図1に示す10はシャフト1に固定されたバランサであって、シャフト1に対して偏心して支持されている旋回スクロール6が公転運動をする時に発生する振動を抑制する。
【0024】
次に、本発明の特徴に対応する第1実施例の細部構造について説明する。図1と、その一部を拡大して示す図2から明らかなように、6eは旋回スクロール6の端板部6aの背面に形成された円環状の溝(第1の溝)を示しており、この溝6eは端板部6aの中心の周りにおいてミドルハウジング13の表面と対向して摺動状態で接触することによって、それとの間に円環状の背圧室19となる空間を形成している。そして、背圧室19と、中心部に近い所定の位置に形成される作動室9との間を連通させるように圧力導入孔6dが設けられているので、作動室9の中で所定の大きさの高圧まで加圧された流体(冷媒)が背圧室19内へ導入され、ミドルハウジング13を足掛かりにして旋回スクロール6の端板部6aを固定スクロール8に向かって押圧する。なお、第1実施例においては、背圧室19は円環状の溝6eによって単一の環状に形成されているが、これを例えば同心円状に複数個形成することができることは言うまでもない。
【0025】
第1実施例の場合は、旋回スクロール6の端板部6aの背面に形成された円環状の溝6eからなる背圧室19の中に、内外2条のシールリングが相互に別体のものとして設けられている。即ち、背圧室19を形成する環状の溝6eの外周面6oに沿って、閉じた円環状のアウタシールリング11が設けられられていると共に、それとは別に、環状の溝6eの内周面6iに沿って、閉じた円環状のインナシールリング12が設けられている。これらのシールリング11及び12によって、背圧室19(溝6e)の周りの旋回スクロール6の端板部6aの背面と、それに対向しているミドルハウジング13の表面との間から冷媒が漏れ出るのを防止している。
【0026】
第1実施例の場合は、背圧室19の中に断面形が長方形のアウタシールリング11と、やはり長方形の断面形状を有するインナシールリング12が別体のものとして同心円状に装着されている。しかしながら、シールリング11,12の断面形状は長方形に限らず、外周面或いは内周面が円錐状に傾斜している梯形や、外周面或いは内周面の一部に環状の突条を有するような形状であってもよい。これら2つのシールリング11,12はいずれも連続した円環状であって、内燃機関のピストンリングに設けられる合い口のような切れ目を有しない。なお、シールリング11,12の材料は、耐摩耗性、耐油性、及び弾性を有するゴム、合成樹脂、金属、或いはカーボン等である。
【0027】
図2に示したように、シールリング11,12の軸方向の寸法である高さt1は、初期組み付け時から溝6e、即ち背圧室19の深さよりも僅かに大きくなっているので、非作動時の静止状態において、シールリング11,12は旋回スクロール6の端板部6aの表面からh1だけ突出している。なお、背圧室19内に圧力導入孔6dを介して作動室9の冷媒圧力が作用すると、シールリング11,12は下面に圧力を受けることによって浮き上がって軸方向に移動し、相手方であるミドルハウジング13の表面に軽く押し付けられる。
【0028】
図示していないが、シールリング11,12の断面形が長方形でなはくて、例えば、アウタシールリング11の外周面やインナシールリング12の内周面が円錐面である場合には、背圧室19内に作用する冷媒の圧力によってシールリング11,12の断面形が僅かに傾斜して、シールリング11及び12のエッジ部分が相手方の面に押し付けられることによって、その部分の面圧が高くなることによりシール作用をする。また、シールリング11,12の外周面或いは内周面の一部に突条が形成されている場合にも、突条の部分において面圧が高くなる。なお、アウタシールリング11の外径は溝6eの外周径よりも僅かに大きく、インナシールリング12の内径は溝6eの内周径よりも僅かに小さくする。従って、シールリング11,12を溝6e内へ装着する時に若干弾性変形をさせる。
【0029】
第1実施例において最も特徴的な点は、背圧室19として旋回スクロール6の端板部6aに設けられた溝6eの内側に略同心円状に環状の溝(第2の溝)6fが設けられて、その溝6fによってサブリング21と呼ぶ環状の摺動材が装着されていることである。しかも、サブリング21の寸法とシールリング11,12の寸法との間には特別の条件が設定されていて、それが本発明に特有の作用効果をもたらす点に特徴がある。
【0030】
サブリング21の高さt2(軸方向の厚さ)はシールリング11,12の高さt1よりも十分に小さくする。それによって、サブリング21及びシールリング11,12の材質が同じか、或いは熱膨張率等が同程度のものである場合には、同じ温度におけるサブリング21の熱膨張量がシールリング11,12のそれよりも小さくなる。それによって、シールリング11,12やサブリング21が熱膨張や膨潤をした時に、同じ条件ならば、サブリング21の軸方向(高さ方向)における寸法変化はシールリング11,12のそれよりも小さくなる。従って、サブリング21が熱膨張や膨潤によって高さt2が増加しても、相手方のミドルハウジング13の表面に強く押し付けられて摩擦が増加するようなことはない。
【0031】
しかしながら、組み付け時及び非作動の靜止時には、シールリング11,12が背圧室19の外面である端板部6aの背面から突出している突出量h1よりもサブリング21の突出量h2の方を大きくする。それによって、始動直後であるために低温で、しかも背圧室19内にシールリング11,12を押し上げるのに十分な流体圧が作用していない状態においては、作動室9内において冷媒を圧縮することによって発生する圧縮反力によって旋回スクロール6が微小な距離だけ軸方向に後退すると、先ずサブリング21の先端がミドルハウジング13の表面に接触してスラスト荷重を支持するようになる。
【0032】
このように、シールリング11,12とサブリング21の高さ寸法に関して、t1>t2であって且つh1<h2であるという大小関係を設定していることもまた、第1実施例によって代表される本発明の各実施例の特徴の一つであって、それによって、始動時にはサブリング21が相手方の面に接触してスラスト荷重を支持する一方、定常運転状態には背圧室19の冷媒圧力によってシールリング11,12が押し上げられて背圧室19のシール性を高めるので、背圧室19がスラスト荷重を支持するようになり、サブリング21が相手方の面から離れて、高さに関して見かけ上はh1>h2という関係になる。
【0033】
サブリング(摺動材)21の材料は、シールリング11,12と同様に、耐摩耗性、耐油性、及び弾性を有するゴム、合成樹脂、金属、或いはカーボン等である。サブリング21の高さt2は溝6fの深さよりも大きいので、サブリング21は端板部6aの表面からh2だけ突出している。この突出量h2は、背圧室19内にシールリング11,12を押し上げる冷媒の圧力が作用していない状態、即ち、起動前におけるシールリング11,12の突出量h1よりも若干大きくなっている。そのために、起動前と、起動後も背圧室19内に十分に高い冷媒圧力が作用する前には、サブリング21だけがミドルハウジング13の表面と接触することになる。
【0034】
このように摺動材であるサブリング21を介在させることによって、スクロール型圧縮機の起動時と、起動後も未だに作動室9内において圧縮される冷媒の圧力が十分に高くなるまでは、サブリング21がミドルハウジング13の表面に接触して摺動し、作動室9における冷媒の圧縮によって発生する圧縮反力としてのスラスト荷重が、旋回スクロール6の端板部6aからサブリング21を介してミドルハウジング13に伝達されることによって支持される。
【0035】
通常のスクロール型圧縮機の起動時や起動直後の過渡的な状態においては、背圧室19内に十分に高い流体圧力が作用しないために、シールリング11,12を押し上げる力が作用せず、背圧室19のシール性が悪くて、旋回スクロール6に作用するスラスト荷重を支持することができないので、旋回スクロール6が軸方向に移動して渦巻き形の羽根部6b及び8bの先端に大きい隙間が発生する結果、作動室9のシール性が悪くなって冷媒が洩れるために作動室9内の圧力上昇が遅れて、背圧室19の流体圧力も上昇しないという悪循環に陥るが、このような時期に限って、固体の摺動材であるサブリング21が一時的にスラスト荷重を支持するので、渦巻き形の羽根部6b及び8bの先端における隙間が大きくならないために作動室9の圧力上昇が迅速になる。
【0036】
作動室9内の冷媒の圧力が高まると、圧力導入孔6dを介して背圧室19内の圧力も高まるので、その圧力を受けたシールリング11,12が軸方向に僅かに移動して、ミドルハウジング13の表面に押し付けられることにより摺接し、背圧室19内の冷媒が漏れ出るのを防止して圧力を維持する。それによって、背圧室19が旋回スクロール6に作用するスラスト荷重を冷媒のような流体を介して支持して、端板部6aの表面と相手方のミドルハウジング13の表面との間の摩擦及び摩耗を低減するので、スクロール型圧縮機の耐久性及び効率が向上する。このような定常運転の状態においては、サブリング21によるスラスト荷重の支持は行われないので、サブリング21や、それに摺動接触するミドルハウジング13の表面が摩耗するとか、大きな摩擦を生じて効率を低下させる恐れはない。
【0037】
図3に本発明の第2実施例としてのスクロール型圧縮機の要部のみを示す。第2実施例のスクロール型圧縮機の全体構成は、図1に示した第1実施例のそれと同様なものである。第2実施例においても、図2に示された第1実施例のスクロール型圧縮機の要部と共通の部分については、同じ参照符号を付すことによって重複する説明を省略する。第2実施例の圧縮機の特徴は、背圧室19を形成する溝6eの中に装着されるシールリング22がH形の断面形状を有する単一のものであるという点にある。溝6e内へ加圧された冷媒を導入するための手段は、例えば、図1に示された圧力導入孔6dのようなものでよい。
【0038】
シールリング22は、第1実施例における内外2つのシールリング11,12にそれぞれ対応するシールリング部11a,12aを備えていると共に、それらを連結する連結部22aをも備えている。このように、シールリング22においては、シールリング部11a,12aが連結部22aによって連結されて一体化されているが、第1実施例における個々のシールリング11,12と概ね同様な作用をするので、第2実施例のスクロール型圧縮機は、実質的に第1実施例のそれと同様な作用効果を奏する。しかし、シールリング22が無孔の連結部22aを有することによって受圧面積が大きくなるので、背圧室19へ供給される冷媒圧力が低くてもシールリング22をミドルハウジング13の表面に向かって押し付けることができる。また、シールリング22が単体であるために製造や組み付けが簡単になり、より低コスト化することが可能になる。
【0039】
図4に本発明の第3実施例としてのスクロール型圧縮機の要部のみを示す。第3実施例は、第2実施例におけるシールリング22の代わりに使用することができるシールリング23を備えている点に特徴を有するもので、シールリング23においても第2実施例におけるシールリング22と同様に、内外のシールリング部11a及び12aを連結部23aによって連結して一体化したものであるが、連結部23aに連通孔23bを備えている点に特徴がある。
【0040】
連通孔23bは連結部23aの上下の空間を均圧化するために設けられたものであって、この場合も、溝6e内へ加圧された冷媒を導入するための手段は図1に示された圧力導入孔6dのようなものである。連結部23aの下部の空間内へ導入された冷媒の一部は、連通孔23bを通過して上部の空間内へも回り込むことができる。それによって、第3実施例におけるシールリング23のシールリング部11a,12aは、第1実施例における2つのシールリング11及び12と殆ど同様な作用をすることになるので、第3実施例の作用効果は、第1実施例のそれと実質的に同じである。
【0041】
図5に、第1実施例の変形例としての第4実施例の要部のみを示す。第4実施例が第1実施例と異なる点は、サブリング21が第1実施例のそれよりも大径であって、サブリング21を装着する溝6fが、背圧室19を形成している溝6eから見て半径方向における外側に設けられていることである。それ以外の点においては、第4実施例は第1実施例と同じ構成を有する。従って、作用効果も第1実施例のそれと同じである。
【0042】
図1及び図2に示す第1実施例の変形例として図5に示す第4実施例があるように、図3に示す第2実施例の変形例として、図6に要部のみを示す第5実施例が存在する。また、図4に示す第3実施例の変形例として、図7に要部のみを示す第6実施例が存在する。第5実施例及び第6実施例のいずれの場合も、サブリング21を装着する溝6fが、背圧室19を形成している溝6eよりも外側にある点だけが異なり、実質的な作用効果等は全て同じであるから、個別の実施例についての詳細な説明は省略する。
【0043】
図8に本発明の第7実施例としてのスクロール型圧縮機を示す。図1及び図2に示す第1実施例のスクロール型圧縮機と共通の部分については同じ参照符号を付すことによって重複する説明を省略する。第7実施例のスクロール型圧縮機の特徴は、第1実施例の圧縮機においてサブリング21を装着するために旋回スクロール6の端板部6aに形成された環状の溝6fに代わるものとして、第7実施例においてはミドルハウジング13の側に環状の溝(第2の溝)13fを形成していることと、環状の溝6eによって構成されている背圧室19を、ミドルハウジング13の側に形成された環状の溝(第1の溝)13aによって構成している点にある。そのために、旋回スクロール6の端板部6aにおいて環状の溝13a及び13fに対応する部分はいずれも平面となっている。
【0044】
第7実施例のスクロール型圧縮機においても、背圧室19を構成する環状の溝13aの中に2つのシールリング11及び12が装着されることや、旋回スクロール6の端板部6aに設けられた圧力導入孔6dによって、作動室9内において加圧された冷媒をミドルハウジング13に形成された背圧室19内へ導入していることは第1実施例の場合と同じであるが、この場合は、シールリング11,12が、ミドルハウジング13に設けられた環状の溝13aからなる背圧室19内の冷媒圧力によって、旋回スクロール6の端板部6aの背面に向かって軽く押し付けられる。また、サブリング21もミドルハウジング13の環状の溝13fによって支持されているので、始動時のような過渡期に限って端板部6aの背面に接触する。しかし、第7実施例の奏する効果は第1実施例のそれと同じである。
【0045】
図8に示す第7実施例が図1及び図2に示す第1実施例と概ね均等であることから明らかなように、図3に示す第2実施例から図7に示す第6実施例までの各実施例についても、それらの背圧室19を、ミドルハウジング13の側に形成した環状の溝13aによって構成することが可能であり、それによって実質的に同じ作用効果が得られる。
【0046】
但し、図3に示すようなH形の断面形状を有する無孔のシールリング22を使用する場合には、旋回スクロール6の端板部6aに設けられた圧力導入孔6dのみによって、ミドルハウジング13の環状に形成された溝13aからなる背圧室19の底部へ作動室9の冷媒圧力を導入することができないので、このような場合に限って、圧力導入孔をミドルハウジング13の内部にわたって形成する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示す縦断面図である。
【図2】第1実施例の要部を拡大して示す斜視図である。
【図3】第2実施例の要部のみを示す縦断面図である。
【図4】第3実施例の要部のみを示す縦断面図である。
【図5】第4実施例の要部のみを示す縦断面図である。
【図6】第5実施例の要部のみを示す縦断面図である。
【図7】第6実施例の要部のみを示す縦断面図である。
【図8】第7実施例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
6…旋回スクロール
6a…端板部
6b…渦巻き形の羽根部
6e…環状の溝(第1の溝)
6f…環状の溝(第2の溝)
8…固定スクロール
8a…端板部
8b…渦巻き形の羽根部
9…作動室
11…アウタシールリング
12…インナシールリング
13…ミドルハウジング
13a…環状の溝(第1の溝)
13f…環状の溝(第2の溝)
19…背圧室
21…サブリング(摺動材)
22,23…シールリング
22a,23a…連結部
23b…連通孔
Claims (10)
- ハウジングと、前記ハウジングによって軸支されていると共に一部に偏心したクランク部を有するシャフトと、渦巻き形の羽根部及び端板部を有し前記シャフトのクランク部によって駆動されることにより公転運動をする旋回スクロールと、該旋回スクロールと噛み合う渦巻き形の羽根部及び端板部を有すると共に前記ハウジングに固定された固定スクロールとを備えていて、前記旋回スクロールが前記シャフトのクランク部によって駆動されて公転運動をする時に、前記旋回スクロールの羽根部と前記固定スクロールの羽根部との間に形成される複数個の作動室が外周部から中心部に向かって移動する間に、該作動室の容積が連続的に縮小することにより該作動室内において流体を圧縮するスクロール型圧縮機であって、更に、
前記作動室内の流体の圧縮圧力が上昇するのに伴って前記旋回スクロールに作用する前記シャフトの軸線方向のスラスト荷重を支持するために、前記旋回スクロールの背後に前記ハウジングの一部として設けられたミドルハウジングと、
前記旋回スクロールの端板部の背面及びそれに対向してそれを支持している前記ミドルハウジングの表面のいずれか一方に少なくとも一条環状に形成されて背圧室を構成する第1の溝と、
前記第1の溝内へ高圧の流体を導入するための通路と、
前記第1の溝の中に作用する流体の圧力によって押し出されるように前記第1の溝の中に装着された少なくとも一個の環状のシールリングと、
前記第1の溝と略同心円になるように、前記旋回スクロールの端板部の背面及びそれに対向している前記ミドルハウジングの表面のいずれか一方に環状に形成された第2の溝と、
前記第2の溝の中に装着されて、少なくとも始動時において前記旋回スクロールの端板部の背面から前記ミドルハウジングの表面へスラスト荷重を伝達する環状の摺動材とを備えていて、
前記シールリングの軸方向における高さをt1とすると共に、前記摺動材の軸方向における高さをt2とした時に、それらが、
t1>t2
なる関係を有するように構成されていることを特徴とするスクロール型圧縮機。 - 請求項1において、前記シールリングの前記第1の溝からの突出量をh1とすると共に、前記摺動材の前記第2の溝からの突出量をh2とした時に、それらが初期の組み付け状態及び非作動状態において、
h1<h2
なる関係を有する一方、
定常運転の状態において、
h1>h2
なる関係を有するように構成されていることを特徴とするスクロール型圧縮機。 - ハウジングと、前記ハウジングによって軸支されていると共に一部に偏心したクランク部を有するシャフトと、渦巻き形の羽根部及び端板部を有し前記シャフトのクランク部によって駆動されることにより公転運動をする旋回スクロールと、該旋回スクロールと噛み合う渦巻き形の羽根部及び端板部を有すると共に前記ハウジングに固定された固定スクロールとを備えていて、前記旋回スクロールが前記シャフトのクランク部によって駆動されて公転運動をする時に、前記旋回スクロールの羽根部と前記固定スクロールの羽根部との間に形成される複数個の作動室が外周部から中心部に向かって移動する間に、該作動室の容積が連続的に縮小することにより該作動室内において流体を圧縮するスクロール型圧縮機であって、更に、
前記作動室内の流体の圧縮圧力が上昇するのに伴って前記旋回スクロールに作用する前記シャフトの軸線方向のスラスト荷重を支持するために、前記旋回スクロールの背後に前記ハウジングの一部として設けられたミドルハウジングと、
前記旋回スクロールの端板部の背面及びそれに対向してそれを支持している前記ミドル ハウジングの表面のいずれか一方に少なくとも一条環状に形成されて背圧室を構成する第1の溝と、
前記第1の溝内へ高圧の流体を導入するための通路と、
前記第1の溝の中に作用する流体の圧力によって押し出されるように前記第1の溝の中に装着された少なくとも一個の環状のシールリングと、
前記第1の溝と略同心円になるように、前記旋回スクロールの端板部の背面及びそれに対向している前記ミドルハウジングの表面のいずれか一方に環状に形成された第2の溝と、
前記第2の溝の中に装着されて、少なくとも始動時において前記旋回スクロールの端板部の背面から前記ミドルハウジングの表面へスラスト荷重を伝達する環状の摺動材とを備えていて、
前記シールリングの前記第1の溝からの突出量をh1とすると共に、前記摺動材の前記第2の溝からの突出量をh2とした時に、それらが初期の組み付け状態及び非作動状態において、
h1<h2
なる関係を有する一方、
定常運転の状態において、
h1>h2
なる関係を有するように構成されていることを特徴とするスクロール型圧縮機。 - 請求項1ないし3のいずれかにおいて、前記第1の溝と前記第2の溝が共に、前記旋回スクロールの端板部の背面及びそれに対向してそれを支持している前記ミドルハウジングの表面のいずれか一方に設けられていることを特徴とするスクロール型圧縮機。
- 請求項1ないし4のいずれかにおいて、前記第2の溝に装着される前記摺動材が、耐摩耗性、耐油性、及び弾性を有するゴム、合成樹脂、金属、或いはカーボンのいずれか1つ以上の材料から製作されていることを特徴とするスクロール型圧縮機。
- 請求項1ないし5のいずれかにおいて、前記第1の溝に装着される前記シールリングが、耐摩耗性、耐油性、及び弾性を有するゴム、合成樹脂、金属、或いはカーボンのいずれか1つ以上の材料から製作されていることを特徴とするスクロール型圧縮機。
- 請求項1ないし6のいずれかにおいて、前記シャフトが前記ハウジングに直接に取り付けられたモータによって回転駆動されるように構成されていることを特徴とするスクロール型圧縮機。
- 請求項1ないし7のいずれかにおいて、前記シャフトが車両に搭載された内燃機関のような外部の原動機によって回転駆動されるように構成されていることを特徴とするスクロール型圧縮機。
- 請求項1ないし8のいずれかにおいて、圧縮すべき前記流体が冷凍サイクル内を流れる冷媒であることを特徴とするスクロール型圧縮機。
- 請求項9において、圧縮された後の前記冷媒の圧力が冷媒の臨界圧力以上の高さとなるように設定されていることを特徴とするスクロール型圧縮機。
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