JP4130113B2

JP4130113B2 - スクロール型圧縮機

Info

Publication number: JP4130113B2
Application number: JP2002293510A
Authority: JP
Inventors: 治雄神谷; 貴史角; 将晶奥田; 和秀内田
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 2002-10-07
Filing date: 2002-10-07
Publication date: 2008-08-06
Anticipated expiration: 2022-10-07
Also published as: JP2004124906A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空調装置の冷媒圧縮機として使用するのに適したスクロール型圧縮機であって、特に二酸化炭素（ＣＯ₂ ）等の高圧ガスを冷媒とする車両用空調装置に用いられるスクロール型圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に良く知られているようにスクロール型圧縮機においては、その構造上の特徴から必然的に運転時において旋回スクロールにスラスト荷重が作用する。このスラスト荷重を支持するために、旋回スクロールの端板部の背面と、それに対向するハウジングの一部（ミドルハウジング）の平坦な端面部とを摺動面として、それらを摺動係合させているのが普通である。このようなスラスト荷重支持面における摺動摩擦を軽減するために、様々の工夫がなされている。
【０００３】
ところで、近年においてフロン系の冷媒が地球環境に及ぼす影響が指摘されるようになって来たために、それに代わるものとして二酸化炭素（ＣＯ₂ ）等を冷媒とする冷凍サイクルが注目されているが、ＣＯ₂ 等を冷媒として使用する場合には、フロン系冷媒を使用する場合に比べて冷凍サイクルの運転時の圧力が非常に高いという特徴があるので、冷媒圧縮機としてスクロール型圧縮機を用いる場合には、旋回スクロールに軸方向に従来にも増して非常に大きなスラスト荷重が作用する。従って高負荷運転の状態において摺動面に大きな摩耗や焼き付きが発生し易くなるため、スクロール型圧縮機の信頼性が低下するという問題がある。また、同時に摺動面の摩擦による機械損失も大きくなるため、スクロール型圧縮機の性能面においても問題を生じる。
【０００４】
これらの問題に対処するための手段として、旋回スクロールに作用するスラスト荷重の支持面の一方である旋回スクロールの端板部の背面に溝状の背圧室を、ミドルハウジングの平坦な端面部に対応するようにして設けて、この背圧室に加圧された流体をダイレクトに導いて摺動面の間で拡散させて、旋回スクロールのスラスト荷重を浮動的に支持することが、従来より公知である（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、この方法も背圧室、即ち作動室のシール性が確保できないという問題があった。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−３１０６８７号公報（第２，３頁、第１，２図）
【０００６】
そこで本出願人は、特願２００１−１９９２０７号（国内優先：特願２００２−６２１１５号）において、背圧室のシール性を確保するために、背圧室シール手段として、耐摩耗性と耐油性を有し弾性のあるゴム、合成樹脂或いは金属のような材料から製作されたシール手段を、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少なくとも一条形成された背圧室を構成する環状の溝に装着したものを提案している。この場合、環状の溝とシール手段の内周面或いは外周面との寸法関係は、環状の溝に対してシール手段の一部分を圧入するような寸法になっていた。しかし、実際の圧縮機運転中では、シール手段の熱膨張や膨潤のためにシール手段の内径寸法或いは外形寸法は初期組付け状態より大きくなり、シール手段の内周面では圧入代が過小となり十分なシール性が得られず、またシール手段の外周面では圧入代が過大となり滑らかな可動ができなくなるといった問題があった。
また、上記出願では、背圧室シール手段をカーボン等の材質として、このシール手段の内周面及び外周面のシールは、Ｏリングによって行うようにしているが、いずれにしても、背圧室である環状の溝の側面とシール手段との間の隙間については、何ら注目していなかった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題はシール手段の熱膨張や膨潤のために圧縮機の組付け初期状態と実際の運転状態でシール手段に寸法変化が生じることが原因で発生するという点に着目することによってなされたものであり、その目的は、背圧室シール手段としてのシールリングの可動性及びシール性を向上させると共に、圧縮機の性能を向上させたスクロール型圧縮機を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載のスクロール型圧縮機を提供する。
請求項１に記載のスクロール型圧縮機は、旋回スクロール又はミドルハウジングに１個或いは複数個の環状の溝が配置されていて、この溝は、連通孔によって任意の圧力が導入されると共に、溝内には、溝内を移動可能に組み付けられた略円筒形状のシール手段が設けられており、このシール手段が、溝の内周面に沿って組み付けられている第１のシール手段と、溝の外周面に沿って組み付けられている第２のシール手段とからなり、第１のシール手段の内径ｄ１と溝の内周面の径Ｄ１との差（隙間ａ）と、溝の外周面の径Ｄ２と第２のシール手段の外径ｄ２との差（隙間ｂ）との大小関係を規定したものである。これにより、背圧室である溝が旋回スクロールに設けられている場合においては、溝内に導入された圧力と吸入室内の圧力との差圧により、シール手段が溝内を上方に移動してミドルハウジングと接触することで、背圧室のシール性を向上させることができる。また溝がミドルハウジングに設けられている場合においては、溝内に導入された圧力と吸入室内の圧力との差圧により、シール手段が溝内を下方に移動して旋回スクロールと接触することで、背圧室のシール性を向上させることができる。更に、圧縮機運転中に第１のシール手段と第２のシール手段とが熱膨張や膨潤した場合であっても、第１のシール手段と溝の内周面との隙間ａが大きくなりすぎることはなく、第１のシール手段と溝の内周面とのシール性を確保することができ、また第２のシール手段と溝の外周面との隙間ｂも小さくなりすぎることもなく、シール手段の上方又は下方への可動性が確保でき、そのシール性が向上する。
【０００９】
請求項２に記載のスクロール型圧縮機は、旋回スクロール又はミドルハウジングに１個或いは複数個の環状の溝が配置されていて、この溝は、連通孔によって任意の圧力が導入されると共に、溝内には、溝内を移動可能に組み付けられた略円筒状のシール手段が設けられていて、このシール手段として、縦断面形状がコの字状又は略Ｈ状のシール手段を用い、シール手段と溝との隙間ａ及び隙間ｂとの大小関係を請求項１と同様にしたものである。請求項２では第１のシール手段と第２のシール手段とを用いていたが、ここでは単体のシール手段を用いている。これにより、シール手段の倒れ（傾き）が防止でき、一層シール性を高めることができる。他の作用効果は、請求項１と同様である。
【００１０】
請求項３に記載のスクロール型圧縮機は、旋回スクロール又はミドルハウジングに１個或いは複数個の環状の溝が配置されていて、この溝は、連通孔によって任意の圧力が導入されると共に、溝内には、溝内を移動可能に組み付けられた略円筒状のシール手段が設けられていて、このシール手段として、縦断面形状が略四角形のシール手段を用い、シール手段と溝との隙間ａ及び隙間ｂとの大小関係を請求項１及び２と同様にしたものである。この場合においては、シール手段の傾きがほぼ完全に防止できると共に、シール面も十分に確保できる。また、形状が単純で、製作が容易である。他の作用効果は、請求項１，２と同様である。
請求項４のスクロール型圧縮機は、シール手段の材質として、耐摩耗性と耐油性を有し弾性のあるゴム、合成樹脂、或いは金属、カーボン等に規定したものである。
【００１１】
請求項５のスクロール型圧縮機は、旋回スクロールを公転運動させる、偏心クランクを有するシャフトが、ハウジングに直接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したものであり、これにより、外部に駆動源を有していない場合においても、利用できる。
請求項６のスクロール型圧縮機は、シャフトが外部の原動機によって駆動されるようにしたものであり、車両のように外部に内燃機関のような駆動源をもつ場合のように車両用空調装置に好適である。
【００１２】
請求項７のスクロール型圧縮機は、圧縮された後の冷媒の圧力が、冷媒の臨界圧力以上の高さとなるように設定したものであり、これにより、例えばＣＯ₂ 等のような流体においても、冷媒として使用可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に従って本発明の実施の形態のスクロール型圧縮機について説明する。図１は本発明の第１実施形態のスクロール型圧縮機の全体構造を示す断面図である。シャフト１は、モータケーシング３に固定されているフロントラジアル軸受４と、ミドルハウジング１３に固定されているリアラジアル軸受５とによって、回転自在に支持されており、このシャフト１の一端には、軸の中心に対し所定量偏心したクランク部１ａが設けられている。モータ２は、モータケーシング３に固定されているモータステータ２ａと、シャフト１に固定されているモータロータ２ｂからなり、図示しない電源から電力を供給されることにより回転し、シャフト１を回転させる。
【００１４】
旋回スクロール６は、略円形をした旋回スクロール端板部６ａと、この端板部６ａの片側に形成され、円筒形状をしたボス部６ｃと、このボス部６ｃが形成されている端板部６ａの他面側に形成されている渦巻き形状をした旋回スクロール羽根部６ｂとからなる。ボス部６ｃには、旋回スクロール軸受１６が圧入固定されており、シャフト１のクランク部１ａに回転自在に支持されている。従って、旋回スクロール６は、シャフト１の回転により公転運動をする。なお、シャフト１のクランク部１ａには、バランサ１０が設けられており、旋回スクロール６が公転運動することでシャフト１に発生するアンバランスを補正している。
【００１５】
旋回スクロール６に対して偏心した位置で対向して、回転方向に１８０度ずらして噛み合う固定スクロール８が設けられる。固定スクロール８は、カップ形状をした固定スクロール端板部８ａと、旋回スクロール羽根部６ｂと略同形状をした渦巻状の固定スクロール羽根部８ｂとからなり、この旋回スクロール羽根部６ｂと相対するように組み付けられる。旋回スクロール６の渦巻状の羽根部６ｂと固定スクロール８の渦巻状の羽根部８ｂとが噛み合うことによって、それらの渦巻状の羽根部６ｂ，８ｂ間に冷媒を取り込んで圧縮する三日月状の作動室９が複数個形成されるが、２つのスクロール６及び８の共通の中心部領域には、圧縮された冷媒の圧力が最も高くなる高圧作動室が１つだけ形成される。
【００１６】
モータケーシング３、ミドルハウジング１３、固定スクロール８及びリアハウジング１８とは、図示しないボルト等で締結されて圧縮機のハウジングを構成している。固定スクロール８と旋回スクロール６の２つの渦巻状の羽根部６ｂ，８ｂが噛み合わされた外周側に吸入室１４が形成されている。吸入室１４の吸入ポート８ｄは、固定スクロール端板部８ａの外周部に形成され、図示しない冷凍サイクルの低圧側と接続している。更に固定スクロール端板部８ａには、吐出孔８ｃが設けられており、これは作動室９の容積がほぼ零になる位置、即ち高圧作動室に開口し得る位置に形成されている。なお、固定スクロール端板部８ａの背後には、ボルト等によってリアハウジング１８が締結され、この端板部８ａとで吐出室１５を形成している。この吐出室１５内の固定スクロール端板部８ａには、吐出孔８ｃを覆う位置に図示しないボルト等で吐出弁１７が固定されている。またリアハウジング１８には、吐出ポート１８ａが形成されていて、図示しない冷凍サイクルの高圧側と接続されている。
【００１７】
したがって、図示しない冷凍サイクルから吸入ポート８ｄを通過し、吸入室１４に流入した冷媒を作動室９内に吸入し、渦巻中央部に向って作動室９の容積を縮小させることで圧縮し、高圧作動室で吐出圧に達した冷媒は、固定スクロール端板部８ａに設けられた吐出孔８ｃを通過し、吐出室１５へ吐出される。吐出室１５へ吐出された冷媒は、リアハウジング１８に設けられた吐出ポート１８ａを通過し、図示しない冷凍サイクルへ吐き出される。
【００１８】
本発明の特徴に対応して、旋回スクロール端板部６ａの背面であって、ミドルハウジング１３の平端面と相対する側に、端板部６ａの中心を中心にした環状の溝６ｅが１つ又は複数（図１においては１つしか示されていない）形成されていて、ミドルハウジング１３の平端面とで背圧室１９を形成している。また、旋回スクロール端板部６ａ内には、任意の圧力を背圧室１９内に導くための連通孔６ｄが設けられている。即ち、連通孔６ｄは、任意の作動室９と溝６ｅとを連通している。更に、この背圧室１９内には、連通孔６ｄより導入された冷媒を吸入室１４へ漏らさないための環状のシール手段（シールリング）１１が設けられている。このシール手段１１は、耐摩耗性と耐油性を有し弾力のあるゴム、合成樹脂、或いは金属、カーボン等の材質から形成されている。
なお、符号７は、旋回スクロール６の公転を許すが自転を阻止する自転防止機構であり、旋回スクロール端板部６ａの背面に設けられた自転防止用ポケット７ａと、ミドルハウジング１３の端面から軸方向に突出する自転防止ピン７ｂとが相互に係合する対から構成され、これが旋回スクロール６の円周上に少なくとも３ヶ所設けられる。
【００１９】
図２，３，４は、上述した図１の第１実施形態のスクロール型圧縮機の背圧室１９に使用される略円筒状のシール手段（シールリング）１１のそれぞれの実施例の拡大図である。図２の第１実施例のシール手段１１は、背圧室１９である溝６ｅの内周面６ｅ₁ に沿って組み付けられる環状の第１のシール（インナーシール）手段１１Ａと、溝６ｅの外周面６ｅ₂ に沿って組み付けられる同じく環状の第２のシール（アウタシール）手段１１Ｂとにより構成されている。第１のシール手段１１Ａの下方には、溝６ｅの内周面６ｅ₁ とのシール性を確保するため、溝６ｅの内周面６ｅ₁ に向けてスカート状に拡がった突出部１１ｅが形成され、同様に第２のシール手段１１Ｂの下方には、その外周面６ｅ₂ とのシール性を確保するため、外周面６ｅ₂ に向けてスカート状に拡がった突出部１１ｅが形成されている。更にこのシール手段１１は、第１のシール手段１１Ａの内径ｄ１と溝６ｅの内周面６ｅ₁ の径Ｄ１との差（ｄ１−Ｄ１）＝隙間ａと、溝６ｅの外周面６ｅ₂ の径Ｄ２と第２のシール手段１１Ｂの外径ｄ２との差（Ｄ２−ｄ２）＝隙間ｂとの関係が
ｄ１−Ｄ１＝ａ＜Ｄ２−ｄ２＝ｂ
の関係になるように形成されている。
【００２０】
図３の第２実施例のシール手段１１は、溝６ｅの内周面６ｅ₁ に沿った第１の面１１ａ₁ を有する内側部分１１ａと、溝６ｅの外周面に沿った第２の面１１ｂ₁ を有する外側部分１１ｂと、内側部分１１ａと外側部分１１ｂとをつなぐ中間部分１１ｃとが一体的に環状に形成されており、その縦断面形状がコの字状又は略Ｈ状になるように構成されている。内側部分１１ａと外側部分１１ｂとしては、第１実施例と同様にその下部にスカート状の突出部１１ｅがそれぞれ形成されている。また、中間部分１１ｃには、背圧室１９内の圧力が過大になるのを防止するための複数の孔１１ｄが形成されている。更にまた、この第２実施例のシール手段１１においても、第１実施例と同じように、内側部分１１ａの第１の面１１ａ₁ の内径ｄ１と溝６ｅの内周面６ｅ₁ の径Ｄ１との差（ｄ１−Ｄ１）＝隙間ａと、溝６ｅの外周面６ｅ₂ の径Ｄ２と外側部分１１ｂの第２の面１１ｂ₁ の外径ｄ２との差（Ｄ２−ｄ２）＝隙間ｂとの関係が、
ｄ１−Ｄ１＝ａ＜Ｄ２−ｄ２＝ｂ
の関係になるように形成されている。
【００２１】
図４の第３実施例のシール手段１１は、その縦断面形状が略四角形をした環状に形成されている。このシール手段１１の内周側の下方部分及び外周側の下方部分には、第１，２実施例と同様にスカート状に拡がった突出部１１ｅがそれぞれ形成されている。また、このシール手段１１の幅の略中央部には、第２実施例と同様に、背圧室１９内の圧力が過大になるのを防止するための複数の孔１１ｄが、その周方向に間隔をあけて形成されている。更にまた、第３実施例のシール手段１１においても、第１，２実施例と同じように、シール手段１１の内径ｄ１と溝６ｅの内周面６ｅ₁ の径Ｄ１との差（ｄ１−Ｄ１）＝隙間ａと、溝６ｅの外周面６ｅ₂ の径Ｄ２とシール手段の外径ｄ２との差（Ｄ２−ｄ２）＝隙間ｂとの関係が、
ｄ１−Ｄ１＝ａ＜Ｄ２−ｄ２＝ｂ
の関係になるように形成されている。
【００２２】
次に、上述したようなシール手段１１が、背圧室１９に組み込まれたスクロール型圧縮機の作動について説明する。
圧縮機運転時、旋回スクロール端板部６ａには、作動室９と吸入室１４の差圧により、図１中の上方向にスラスト荷重Ｆｓが発生する。このスラスト荷重Ｆｓにより、旋回スクロール端板部６ａは、ミドルハウジング１３と接触しようとするが、背圧室１９（溝６ｅ）内に所定の圧力を導くことで、このスラスト荷重Ｆｓを低減することができる。このとき、シール手段１１は背圧室１９に導入された圧力と吸入室１４内の圧力の差圧により、図１中の上方に移動しミドルハウジング１３と接触することで、シール手段１１とミドルハウジング１３との摺動面で形成される隙間からの冷媒漏れを封止する。また、溝６ｅ（背圧室１９）の内周面６ｅ₁ とシール手段１１の内周側とで形成される隙間ａからの漏れは、シール手段１１のスカート状の突出部１１ｅを圧入する形で溝６ｅにシール手段１１を収容しており、このシール手段１１の溝６ｅ内への初期接触のために、冷媒はこの隙間ａに入り込みにくくなっており、背圧室１９内に導入された圧力により内周方向に広がることで、シール手段１１が溝６ｅの内周面とより一層強く接触することでシール性を確保することができる。さらに、溝６ｅの外周面６ｅ₂ とシール手段の外周側とで形成される隙間ｂからの漏れは、前記と同様に突出部１１ｅで初期接触しているためにシール性を確保できる。
【００２３】
また、溝６ｅの内周面６ｅ₁ とシール手段１１の内周側（溝６ｅの内周面６ｅ₁ と初期接触していない部分）とで形成される隙間ａと、溝６ｅの外周面６ｅ₂ とシール手段１１の外周側（溝６ｅの外周面６ｅ₂ と初期接触していない部分）とで形成される隙間ｂをシール手段１１の材質（熱膨張が異なる）に合わせて適切に設定することにより、実際の圧縮機運転中にシール手段１１が熱膨張や膨潤した場合であっても、シール手段１１の内周側の隙間ａが大きくなりすぎることはなく、溝６ｅの内周面６ｅ₁ とのシール性を確保することができ、また、溝６ｅの外周面６ｅ₂ との隙間ｂも小さくなりすぎることもなく、シール手段１１の図１における上方への可動性も向上する。
【００２４】
図５は、本発明の第２実施形態のスクロール型圧縮機の全体構造を示す断面図である。この第２実施形態では、背圧室１９としての環状の溝６ｅの内周面６ｅ₁ 及び外周面６ｅ₂ にそれぞれ環状の凹部６ｆ₁ ，６ｆ₂ が形成されており、これらの凹部６ｆ₁ ，６ｆ₂ にＯリング１２ａ，１２ｂがそれぞれ嵌め込まれていて、シール手段１１との間でシールを行っている。なお、凹部６ｆ₁ ，６ｆ₂ はそれぞれ、旋回スクロール６の中心を中心とする環状に形成されている。第２実施形態において採用されるシール手段１１の構造が、それぞれ図６，７，８に実施例として示されている。その他の圧縮機の構造については、第１実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００２５】
図６は、第２実施形態のスクロール型圧縮機の背圧室１９に使用されるシール手段１１の第４実施例の拡大図である。この第４実施例のシール手段１１は、スカート状の突出部１１ｅを切除しており、この突出部１１ｅを除いて基本的に図２の第１実施例のシール手段１１と同様の構造をしている。この第４実施例では、シール手段１１の組付け初期状態のシール性を確保するための突出部１１ｅを取り除いているため、それを保証するために、溝６ｅの内周面６ｅ₁ と外周面６ｅ₂ とにそれぞれ環状の凹部６ｆ₁ ，６ｆ₂ とが形成され、これらの凹部６ｆ₁ ，６ｆにそれぞれＯリング１２ａ，１２ｂが嵌合されている。このＯリングとシール手段１１とが組付け初期状態でも接触することでシール性を確保している。このシール手段１１も、第１のシール（インナーシール）手段１１Ａと第２のシール（アウタシール）手段１１Ｂとから構成され、第１のシール手段１１Ａの内径ｄ１と溝６ｅの内周面６ｅ₁ の径Ｄ１との差（ｄ１−Ｄ１）＝隙間ａと、溝６ｅの外周面６ｅ₂ の径Ｄ２と第２のシール手段１１Ｂと差（Ｄ２−ｄ２）＝隙間ｂとの大小関係が、前述したのと同様に規定されている。
【００２６】
図７は、第２実施形態において使用されるシール手段１１の第５実施例の拡大図である。この第５実施例のシール手段１１は、スカート状の突出部１１ｅを切除しており、この突出部１１ｅを除いて基本的に図３の第２実施例のシール手段１１と同様の構造をしている。即ち、シール手段１１は、縦断面形状がコの字状又は略Ｈ形状をしていて、環状に形成されている。この第５実施例では、突出部１１ｅが設けられていないために、第４実施例と同様に溝６ｅの内周面６ｅ₁ 及び外周面６ｅ₂ にそれぞれ環状の凹部６ｆ₁ ，６ｆ₂ が形成されており、ここにＯリング１２ａ，１２ｂがそれぞれ嵌合されている。また、溝６ｅの内周面６ｅ₁ とシール手段１１の内周側との隙間ａと、溝６ｅの外周面６ｅ₂ とシール手段１１の外周側との隙間ｂとの大小関係も、前述したのと同様に規定されている。
【００２７】
図８は、第２実施形態において使用されるシール手段１１の第６実施例の拡大図である。この第６実施例のシール手段１１は、スカート状の突出部１１ｅを切除しており、この突出部１１ｅを除いて基本的に図４の第３実施例のシール手段１１と同様の構造をしている。即ち、シール手段１１は、縦断面形状が略四角形状をしていて、環状に形成されている。この第６実施例でも突出部６ｅが設けられていないために、第４，５実施例と同様に溝６ｅの内周面６ｅ₁ 及び外周面６ｅ₂ にそれぞれ環状の凹部６ｆ₁ ，６ｆ₂ が形成されており、ここにＯリング１２ａ，１２ｂがそれぞれ嵌合されている。また、溝６ｅの内周面６ｅ₁ とシール手段１１の内周側との隙間ａと、溝６ｅの外周面６ｅ₂ とシール手段１１の外周側との隙間ｂとの大小関係も、前述したのと同様に規定されている。
【００２８】
このように、第２実施形態のスクロール型圧縮機に使用される第４，５，６実施例に係るシール手段１１では、その構造にスカート状の突出部１１ｅが設けられていないが、この突出部１１ｅの役割をＯリング１２ａ，１２ｂが果たしており、第１実施形態のスクロール型圧縮機に使用される第１，２，３実施例に係るシール手段１１と同様の機能を有するものである。
【００２９】
図９は、本発明の第３実施形態のスクロール型圧縮機の全体構造を示す断面図である。前述した第１実施形態では、背圧室１９とシール手段１１とが旋回スクロール６の背面側に設けられていたが、この第３実施形態では、これに代えてこれらがミドルハウジング１３側に設けられている。その他の構造は、第１実施形態と同様である。即ち、旋回スクロール６の背面と対面するミドルハウジング１３の平坦面に、背圧室１９となる、ミドルハウジング１３の中心を中心とした環状の溝１３ａを形成し、この溝１３ａにシール手段１１が嵌め込まれている。この場合、シール手段１１としては、図２，３，４に示される第１，２，３実施例のシール手段１１のいずれかが使用される。なお、背圧室１９は、旋回スクロール６に設けられる連通孔６ｄによって、適宜の作動室９と連通している。
【００３０】
図１０は、本発明の第４実施形態のスクロール型圧縮機の全体構造を示す断面図である。前述した第２実施形態では、背圧室１９とシール手段１１とが旋回スクロール６の背面側に設けられていたが、この第４実施形態では、これに代えて、第３実施形態のようにこれらがミドルハウジング１３側に設けられている。その他の構造は、第２実施形態と同様である。即ち、旋回スクロール６の背面と対面するミドルハウジング１３の平坦面に、背圧室１９となる、ミドルハウジング１３の中心を中心とした環状の溝１３ａを形成し、この溝１３ａにシール手段１１が嵌め込まれている。この場合、シール手段１１としては、図６，７，８に示される第４，５，６実施例のシール手段１１のいずれかが使用される。そのため、溝１３ａの内周面及び外周面に環状の凹部がそれぞれ形成され、これらの凹部にＯリング１２ａ，１２ｂが嵌合されている。なお背圧室１９は、旋回スクロール６に設けられる連通孔６ｄによって、適宜の作動室９と連通している。
【００３１】
第３，４実施形態では、背圧室１９及びシール手段１１がミドルハウジング１３側に設けられているため、圧縮機運転中のシール手段１１の作用は、第１，２実施形態の場合と異なり、図９，１０においてシール手段１１が下方に動くことで、旋回スクロール６とミドルハウジング１３との摺動面から冷媒が漏れるのをシールしている。
【００３２】
なお、上記第１〜４実施形態のスクロール型圧縮機では、モータ２がハウジング内部に設けられていて、このモータ２によりシャフト１が回転駆動されているもので説明しているが、モータが内蔵されていないで、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シャフトを回転駆動させるスクロール型圧縮機にも適用できるものである。また、本発明のスクロール型圧縮機においては、圧縮する流体である冷凍サイクル内を流れる冷媒が、圧縮された後の冷媒の圧力が冷媒の臨界圧力以上の高さに設定されている、例えばＣＯ₂ 等のような冷媒が好適である。
【００３３】
以上説明したように、本発明においては、背圧室である溝の内周面とシール手段の内周側との間隙ａ及び溝の外周面とシール手段の外周側との隙間ｂとをシール手段の材質に合わせて適切に設定することで、圧縮機運転中にシール手段が熱膨張や膨潤した場合であっても、これらの隙間ａ，ｂが適切に保たれ、シール手段の上方又は下方への可動性が確保されると共に、そのシール性も向上する。したがって、効率が良い背圧式スラスト支持機構を内蔵したスクロール型圧縮機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態のスクロール型圧縮機の全体構造を示す断面図である。
【図２】第１実施形態で採用される第１実施例のシール手段の拡大図である。
【図３】第１実施形態で採用される第２実施例のシール手段の拡大図である。
【図４】第１実施形態で採用される第３実施例のシール手段の拡大図である。
【図５】本発明の第２実施形態のスクロール型圧縮機の全体構造を示す断面図である。
【図６】第２実施形態で採用される第４実施例のシール手段の拡大図である。
【図７】第２実施形態で採用される第５実施例のシール手段の拡大図である。
【図８】第２実施形態で採用される第６実施例のシール手段の拡大図である。
【図９】本発明の第３実施形態のスクロール型圧縮機の全体構成を示す断面図である。
【図１０】本発明の第４実施形態のスクロール型圧縮機の全体構成を示す断面図である。
【符号の説明】
６…旋回スクロール
６ａ…旋回スクロール端板部
６ｂ…旋回スクロール羽根部
６ｄ…連通孔
６ｅ…溝
６ｅ₁ …溝の内周面
６ｅ₂ …溝の外周面
６ｆ₁ ，６ｆ₂ …凹部
８…固定スクロール
９…作動室
１１…シール手段（シールリング）
１１Ａ…第１のシール手段（インナーシール手段）
１１Ｂ…第２のシール手段（アウタシール手段）
１２ａ，１２ｂ…Ｏリング
１３…ミドルハウジング
１３ａ…溝
１９…背圧室
ａ，ｂ…隙間

Claims

ハウジングと、前記ハウジングに固定されているモータと、前記モータにより回転し、偏心クランクを有するシャフトと、前記偏心クランクにより公転運動する渦巻状の羽根部を有する旋回スクロールと、前記旋回スクロールの羽根部と対面するように羽根部を形成している固定スクロールを有し、前記固定スクロールに対し前記旋回スクロールを公転運動させることにより、流体を吸入圧縮する作動室の体積を拡大縮小させるスクロール型圧縮機であって、
旋回スクロール側に位置する前記シャフトの端部を回転可能に支持し、前記作動室内の圧力上昇に伴い前記旋回スクロールに作用するシャフト軸方向荷重を支持するミドルハウジングと、前記旋回スクロール又は前記ミドルハウジングに１個或いは複数個配置されている環状の溝と、前記溝へ任意の圧力を導入する連通孔と、前記溝内に配置されており前記溝内を移動可能に組み付けられている略円筒形状をしたシール手段とを有していて、
前記シール手段は、前記溝の内周面に沿って組み付けられている第１のシール手段と前記溝の外周面に沿って組み付けられている第２のシール手段とからなり、
前記第１のシール手段の内径ｄ１と前記溝の内周面の径Ｄ１との差（ｄ１−Ｄ１）と、前記溝の外周面の径Ｄ２と前記第２のシール手段の外径ｄ２との差（Ｄ２−ｄ２）との関係が、
ｄ１−Ｄ１＜Ｄ２−ｄ２
なる関係にあることを特徴とするスクロール型圧縮機。
ハウジングと、前記ハウジングに固定されているモータと、前記モータにより回転し、偏心クランクを有するシャフトと、前記偏心クランクにより公転運動する渦巻状の羽根部を有する旋回スクロールと、前記旋回スクロールの羽根部と対面するように羽根部を形成している固定スクロールを有し、前記固定スクロールに対し前記旋回スクロールを公転運動させることにより、流体を吸入圧縮する作動室の体積を拡大縮小させるスクロール型圧縮機であって、
旋回スクロール側に位置する前記シャフトの端部を回転可能に支持し、前記作動室内の圧力上昇に伴い前記旋回スクロールに作用するシャフト軸方向荷重を支持するミドルハウジングと、前記旋回スクロール又は前記ミドルハウジングに１個或いは複数個配置されている環状の溝と、前記溝へ任意の圧力を導入する連通孔と、前記溝内に配置されており前記溝内を移動可能に組み付けられている略円筒形状をしたシール手段とを有していて、
前記シール手段が、前記溝の内周面に沿った第１の面を有する内側部分と、前記溝の外周面に沿った第２の面を有する外側部分と、前記内側部分と前記外側部分とをつなぐ中間部分とからなり、その縦断面形状がコの字状又は略Ｈ形状をしており、
前記第１の面の内径ｄ１と前記溝の内周面の径Ｄ１との差（ｄ１−Ｄ１）と、前記溝の外周面の径Ｄ２と前記第２の面の外径ｄ２との差（Ｄ２−ｄ２）との関係が、
ｄ１−Ｄ１＜Ｄ２−ｄ２
なる関係にあることを特徴とするスクロール型圧縮機。
ハウジングと、前記ハウジングに固定されているモータと、前記モータにより回転し、偏心クランクを有するシャフトと、前記偏心クランクにより公転運動する渦巻状の羽根部を有する旋回スクロールと、前記旋回スクロールの羽根部と対面するように羽根部を形成している固定スクロールを有し、前記固定スクロールに対し前記旋回スクロールを公転運動させることにより、流体を吸入圧縮する作動室の体積を拡大縮小させるスクロール型圧縮機であって、
旋回スクロール側に位置する前記シャフトの端部を回転可能に支持し、前記作動室内の圧力上昇に伴い前記旋回スクロールに作用するシャフト軸方向荷重を支持するミドルハウジングと、前記旋回スクロール又は前記ミドルハウジングに１個或いは複数個配置されている環状の溝と、前記溝へ任意の圧力を導入する連通孔と、前記溝内に配置されており前記溝内を移動可能に組み付けられている略円筒形状をしたシール手段とを有していて、
前記シール手段は、その断面形状が略四角形をしており、
前記シール手段の内径ｄ１と前記溝の内周面の径Ｄ１との差（ｄ１−Ｄ１）と、前記溝の外周面の径Ｄ２と前記シール手段の外径ｄ２との差（Ｄ２−ｄ２）との関係が、
ｄ１−Ｄ１＜Ｄ２−ｄ２
なる関係にあることを特徴とするスクロール型圧縮機。
前記シール手段が、耐摩耗性と耐油性を有し弾性のあるゴム、合成樹脂、或いは金属、カーボン等の材質からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のスクロール型圧縮機。
前記シャフトが前記ハウジングに直接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請求項１〜４のいずれか一項に記載のスクロール型圧縮機。
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請求項１〜４のいずれか一項に記載のスクロール型圧縮機。
圧縮すべき流体が冷凍サイクル内を流れる冷媒であって、かつ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請求項１〜６のいずれか一項に記載のスクロール型圧縮機。