JP4329528B2 - スクロールコンプレッサ - Google Patents

Description

本発明は、例えば、空調装置の冷凍回路を構成する冷媒圧縮用のスクロールコンプレッサに関する。

この種のスクロールコンプレッサにおいては、ハウジング内に、固定側基板及び該固定側基板の前面に立設された固定側渦巻壁からなる固定側スクロール部材と、固定側渦巻壁に噛み合わされる可動側渦巻壁が可動側基板の前面に立設されてなる可動側スクロール部材とが備えられている。そして、可動側スクロール部材の自転運動不能状態での公転運動により、固定側渦巻壁と可動側渦巻壁と間に区画された圧縮室が容積を減少しながら移動することで冷媒ガスの圧縮が行われる。

ところで、近年、冷凍回路の冷媒として二酸化炭素を用いることが一般化されつつある。二酸化炭素冷媒を用いた場合には、フロン冷媒を用いた場合よりも冷凍回路内の圧力が非常に高くなる。従って、スクロールコンプレッサにおいては、可動側スクロール部材に対して、圧縮室の高圧力に基づく非常に大きなスラスト力が作用されることとなる。よって、可動側スクロール部材の摺動環境が厳しくなり、スクロールコンプレッサの耐久性が低下する問題を生じてしまう。

このような問題を解決するために、例えば、特許文献１の技術においては、可動側スクロール部材の可動側基板の背面に凹部が形成されている。凹部がハウジング内に設けられた背面側固定壁で塞がれることで、背圧室が区画されている。容積減少途中にある圧縮室と背圧室とは、導入通路を介して接続されている。背圧室には、圧縮室から導入通路を介して高圧冷媒ガスが導入されている。可動側スクロール部材において導入通路の途中には、背圧室から圧縮室への冷媒ガスの逆流を阻止する逆止弁が配設されている。

従って、前記背圧室内の圧力によって、圧縮室内の圧力に基づく力（スラスト力）に対抗する力（背圧力）が、可動側スクロール部材に作用される。よって、可動側スクロール部材の可動側基板と、該可動側基板の背面が摺動される背面側固定壁との間の摺動抵抗が低下される。

前記背圧室内の圧力つまりは可動側スクロール部材に作用する背圧力は、該可動側スクロール部材の可動側基板と背面側固定壁との間のクリアランス（冷媒ガスの通過断面積）が変動することで、好適に調節される。すなわち、例えば、圧縮室内の圧力が上昇すると可動側スクロール部材に作用するスラスト力が増大し、可動側基板と背面側固定壁との間のクリアランスが最小（ゼロ）となる。従って、該クリアランスを介した背圧室から吸入圧領域への冷媒ガスの導出が阻止され、背圧室内の圧力つまりは可動側スクロール部材に作用する背圧力は上昇傾向となる。

逆に、前記圧縮室内の圧力が低下すると可動側スクロール部材に作用するスラスト力が減少し、可動側基板と背面側固定壁との間のクリアランスが増大される。従って、該クリアランスを介した、背圧室から吸入圧領域への冷媒ガスの導出量が増大し、背圧室内の圧力つまりは可動側スクロール部材に作用する背圧力は下降傾向となる。

その際、前記逆止弁の開弁力によって、圧縮室の高圧冷媒ガスが背圧室へと導入される前に該背圧室の冷媒ガスは吸入圧領域へと導出される。従って、可動側スクロール部材は、スラスト力によって瞬時に可動側基板が背面側固定壁に対して接触されるため、圧縮室の高圧冷媒ガス言い換えれば圧縮仕事を与えた冷媒ガスが、導入通路及び背圧室を介して無駄に吸入圧領域へと流出されることを防止できる。これはスクロールコンプレッサの性能向上につながる。
特開２０００−２４９０８６号公報（第４−５頁、第１図）

ところが、前記特許文献１の技術においては、可動側基板と背面側固定壁との間のクリアランス（弁機能部分）以外にも、可動側スクロール部材において導入通路の途中に逆止弁が配設されており、特に該逆止弁を可動側スクロール部材に対して組み付けるのに手間がかかる問題があった。つまり、特許文献１の技術においては、背圧力の調節のための弁構成が複雑となっており、スクロールコンプレッサの製造コストや製造工数がかかる問題があった。

本発明の目的は、背圧力の調節のための弁構成が簡単なスクロールコンプレッサを提供することにある。

上記目的を達成するために請求項１及び２に記載の発明のスクロールコンプレッサは、ハウジング内に、可動側スクロール部材の前面を摺動可能に支持する前面側固定壁が設けられている。ハウジング内において可動側基板の背面側には、背圧室が区画されている。背圧室と吐出圧領域とは導入通路を介して接続されている。導入通路は可動側スクロール部材と前面側固定壁との摺動部分を経由されている。そして、該摺動部分のクリアランス（隙間）が、前面側固定壁に対する可動側スクロール部材の接離方向への変位に応じて変化することで、該クリアランスにおけるガスの通過断面積が変更されて背圧室内の圧力が調節される。

すなわち、例えば、前記圧縮室の圧力が低下して、可動側スクロール部材に作用するスラスト力が背圧力を下回ると、該可動側スクロール部材は背圧力によって、前面側固定壁に接近する方向へと変位される。従って、可動側スクロール部材と前面側固定壁との摺動部分のクリアランスが最小となり、該クリアランスにおける高圧ガスの通過断面積つまり導入通路の開度が最小となる。よって、吐出圧領域から背圧室への高圧ガスの導入が妨げられて背圧室内の圧力は下降傾向となり、可動側スクロール部材に作用する背圧力は減少される。

逆に、前記圧縮室の圧力が上昇して、可動側スクロール部材に作用するスラスト力が背圧力を上回ると、該可動側スクロール部材はスラスト力によって、前面側固定壁から離間する方向へと変位される。従って、可動側スクロール部材と前面側固定壁との摺動部分のクリアランスが最大となり、該クリアランスにおける高圧ガスの通過断面積つまり導入通路の開度が最大となる。よって、吐出圧領域から背圧室へと高圧ガスが導入されて背圧室内の圧力は上昇傾向となり、可動側スクロール部材に作用する背圧力は増大される。

以上のように、本発明において前記背圧室内の圧力調節つまり可動側スクロール部材に作用させる背圧力の調節には、導入通路の開度を、可動側スクロール部材と前面側固定壁との摺動部分のクリアランスの変更によって調節する手法が採用されている。従って、可動側スクロール部材に作用する背圧力を低下させる際には、吐出圧領域から背圧室への高圧ガスの導入を、可動側スクロール部材と前面側固定壁との摺動部分のクリアランスが最小となることで妨げることができる。よって、導入通路の開度を減少させるために、例えば特許文献１のような逆止弁を必要とせず、背圧力の調節のための弁構成を簡単とすることができる。

とくに、請求項１の発明は、前記「可動側スクロール部材の前面」とは、可動側基板の前面のことである。前面側固定壁は、固定側基板の前面において固定側渦巻壁とは異なる位置に立設されている。つまり、前面側固定壁は、固定側スクロール部材において固定側基板及び固定側渦巻壁とは別に、導入通路の専用として設けられている。従って、例えば、薄い固定側渦巻壁を前面側固定壁として用いる場合と比較して、或いは、固定側基板において可動側渦巻壁との摺動領域を前面側固定壁として用いる場合（この場合、可動側渦巻壁の先端面が「可動側スクロール部材の前面」をなす）と比較して、導入通路を、可動側スクロール部材と前面側固定壁との摺動部分を経由させること、つまり導入通路の配設が容易となる。
とくに、請求項２の発明は、前記ハウジング内には、圧縮室より吐出されたガスから潤滑油を分離するためのオイルセパレータと、該オイルセパレータで分離された潤滑油が貯留される貯留部とが設けられている。貯留部が吐出圧領域をなし、該貯留部が導入通路を介して背圧室へと接続されている。従って、貯留部の潤滑油は、導入通路を介して背圧室へと導入される。従って、例えば、可動側スクロール部材と前面側固定壁との摺動部分に対して十分な量の潤滑油を供給することができ、該摺動部分の潤滑状態を良好とすることができる。

請求項３の発明は請求項１又は２において、前記ハウジング内には、可動側基板の背面を摺動可能に支持する背面側固定壁が設けられている。可動側基板と背面側固定壁との間には、背圧室が区画されている。可動側スクロール部材の公転運動を許容しかつ該可動側スクロール部材の自転運動を阻止する自転阻止機構は、可動側基板と固定側基板との間に配設されている。

このように、前記自転阻止機構を可動側基板と固定側基板との間に配設することで、可動側基板の背面側のスペースが自転阻止機構の配設によって混雑することを防止できる。従って、可動側基板と背面側固定壁との間に区画される背圧室の配置位置や形状を、比較的自由に設定することができる。

請求項４の発明は請求項１において、前記ハウジング内には、圧縮室より吐出されたガスから潤滑油を分離するためのオイルセパレータと、該オイルセパレータで分離された潤滑油が貯留される貯留部とが設けられている。貯留部が吐出圧領域をなし、該貯留部が導入通路を介して背圧室へと接続されている。従って、貯留部の潤滑油は、導入通路を介して背圧室へと導入される。従って、例えば、可動側スクロール部材と前面側固定壁との摺動部分に対して十分な量の潤滑油を供給することができ、該摺動部分の潤滑状態を良好とすることができる。

請求項５の発明は請求項２又は４において、前記貯留部内には、導入通路の開口にフィルタが配設されている。従って、貯留部内の異物が導入通路へと入り込むことを防止でき、該異物が、例えば可動側スクロール部材と前面側固定壁との摺動部分に入り込むことを防止できる。

請求項６の発明は請求項１〜５のいずれか一項において、前記ガスは冷凍回路の冷媒であって、該冷媒としては二酸化炭素が用いられている。つまり、請求項１〜５のいずれか一項の発明は、可動側スクロール部材に対して大きなスラスト力が作用する、二酸化炭素冷媒の場合に特に有効となる。

上記構成の請求項１〜６の発明によれば、背圧力の調節のための弁構成が簡単となり、スクロールコンプレッサの製造コストや製造工数を削減することができる。

以下、本発明のスクロールコンプレッサを、車両空調装置の冷凍回路に用いられる電動コンプレッサにおいて具体化した一実施形態について詳述する。なお、冷凍回路の冷媒としては、二酸化炭素が用いられている。

図１に示すように、電動コンプレッサのハウジング１１は、第１ハウジング構成体１２と第２ハウジング構成体１３とを接合し固定することで構成されている。第１ハウジング構成体１２は、図面左方側が底となる有底円筒状をなしている。第２ハウジング構成体１３は、図面右方側が蓋となる有蓋円筒状をなしている。

前記第１ハウジング構成体１２において底部の内壁面の中央部には、円筒状の軸支部１２ａが一体に突設されている。第１ハウジング構成体１２内において開口端側には、軸支部材１４が収容固定されている。軸支部材１４は、挿通孔１５ａを有する中央部の円筒部１５と、該円筒部１５において図面右方側の端部に形成されたフランジ状の円盤部１６とからなっている。

前記第１ハウジング構成体１２内には回転軸１８が収容されている。回転軸１８の左端部は、軸支部１２ａ内に収容配置されたベアリング１９によって回転可能に支持されている。回転軸１８の右端部は、軸支部材１４の円筒部１５の挿通孔１５ａ内に収容されている。回転軸１８の右端部は、軸支部材１４の挿通孔１５ａ内において、ベアリング２０によって回転可能に支持されている。

前記ハウジング１１内には、軸支部材１４よりも図面左方側の領域にモータ室２２が区画されている。モータ室２２内において第１ハウジング構成体１２の円筒内面には、ステータ２５が取り付けられている。モータ室２２内において回転軸１８には、ステータ２５の径方向内側に位置するようにしてロータ２６が固定されている。これらステータ２５及びロータ２６によって電動モータが構成されている。従って、外部からのステータ２５への電力供給によって、ロータ２６と回転軸１８とが一体的に回転される。

前記第１ハウジング構成体１２内において開口端側には、軸支部材１４よりも外側に固定側スクロール部材３１が収容配置されている。固定側スクロール部材３１は、円盤状をなす固定側基板３２を備えている。固定側基板３２において前面３２ａの最外周部には、円筒状の外周壁３３が立設されている。固定側基板３２の前面３２ａにおいて外周壁３３よりも径方向内側には、固定側渦巻壁３４が立設されている。固定側渦巻壁３４の先端面にはチップシール３５が取り付けられている。固定側スクロール部材３１は、外周壁３３の先端面を以て、軸支部材１４の円盤部１６の最外周部に接合されている。

前記回転軸１８において軸支部材１４側の右端面には、該回転軸１８の軸線Ｌに対して偏心した位置に偏心軸３６が設けられている。偏心軸３６にはブッシュ３７が外嵌固定されている。ブッシュ３７の外側にはベアリング４９が支持されている。ベアリング４９の外側には可動側スクロール部材３８が支持されている。ブッシュ３７においてベアリング２０側の端部には、バランサ３７ａが設けられている。バランサ３７ａは、可動側スクロール部材３８が軸線Ｌ周りで偏在されることによる回転軸１８の回転アンバランスを緩和するためのものである。

前記可動側スクロール部材３８は、円盤状をなす可動側基板４０を備えている。可動側基板４０において固定側基板３２に向かう前面４０ａには、可動側渦巻壁４１が立設されている。可動側渦巻壁４１の先端面にはチップシール４４が取り付けられている。可動側基板４０において背面４０ｂの中央部には、円筒部４３が立設されている。円筒部４３は、ブッシュ３７のベアリング４９に外嵌されている。可動側基板４０において背面４０ｂの外周部は、背面側固定壁たる軸支部材１４の円盤部１６の背面１６ａに対して摺動可能に当接されている。

前記固定側スクロール部材３１と可動側スクロール部材３８とは、渦巻壁３４，４１を以って互いに噛み合わされている。固定側スクロール部材３１と可動側スクロール部材３８とは、各渦巻壁３４，４１の先端面が相手のスクロール部材３１，３８の基板３２，４０に対して摺動可能に当接されている。従って、固定側スクロール部材３１と可動側スクロール部材３８との間には、各基板３２，４０及び各渦巻壁３４，４１によって圧縮室４７が区画されている。

前記可動側スクロール部材３８の可動側基板４０の前面４０ａと、固定側スクロール部材３１の固定側基板３２の前面３２ａとの間には、自転阻止機構４８が複数配設されている（図面には一つのみ示す）。各自転阻止機構４８は、一対のピン４８ａ，４８ｂとリング４８ｃとからなっている。一方のピン４８ａは、可動側基板４０において前面４０ａの最外周部に植設されている。他方のピン４８ｂは、固定側基板３２において前面３２ａの外周部（外周壁３３よりも内側）に植設されている。リング４８ｃは、両ピン４８ａ，４８ｂの径方向への相対離間を拘束すべく、両ピン４８ａ，４８ｂの外側に配置されている。

前記固定側スクロール部材３１の外周壁３３と、可動側スクロール部材３８の可動側渦巻壁４１の最外周部との間には、吸入室５１が区画されている。軸支部材１４の円盤部１６の外周部には、吸入室５１とモータ室２２とを連通する吸入通路３９が形成されている。第１ハウジング構成体１２には、モータ室２２と連通する吸入口５０が形成されている。吸入口５０には、図示しない外部冷媒回路の蒸発器の出口につながる外部配管が接続されている。従って、外部冷媒回路からの低圧冷媒ガスは、吸入口５０、モータ室２２及び吸入通路３９を介して吸入室５１へと導入される。

前記ハウジング１１内において、第２ハウジング構成体１３と固定側スクロール部材３１との間には、吐出室５２が区画されている。固定側スクロール部材３１において固定側基板３２の中心部には、吐出孔３１ａが貫通形成されている。吐出室５２内において固定側スクロール部材３１の固定側基板３２の背面３２ｂには、吐出孔３１ａの開口を開閉するフラッパ弁よりなる吐出弁５８が取り付けられている。中心側の圧縮室４７と吐出室５２とは、吐出孔３１ａを介して接続されている。第２ハウジング構成体１３には、吐出室５２に連通する吐出口５３が形成されている。

前記吐出室５２内において吐出口５３の開口には、分離パイプ６８が取り付けられている。分離パイプ６８は、吐出室５２内の潤滑油（冷凍機油）が、例えば該吐出室５２の内壁面等を伝って吐出口５３へと移動され難くする、一種のオイルセパレータとしての機能を有している。第２ハウジング構成体１３の外側において吐出口５３には、図示しない外部冷媒回路のガスクーラの入口につながる外部配管が接続されている。従って、吐出室５２内の冷媒ガスは、分離パイプ６８及び吐出口５３を介して外部冷媒回路へと導出される。

前記回転軸１８が回転駆動されると、可動側スクロール部材３８が偏心軸３６を介して固定側スクロール部材３１の軸心（回転軸１８の軸線Ｌ）の周りで公転運動される。このとき、可動側スクロール部材３８は、自転阻止機構４８によって自転運動が阻止されて、公転運動のみが許容される。この可動側スクロール部材３８の公転運動により、圧縮室４７が両スクロール部材３１，３８の渦巻壁３４，４１の外周側から中心側へと容積を減少しつつ移動されることで、吸入室５１から圧縮室４７に取り込まれた低圧冷媒ガスの圧縮が行われる。圧縮済みの高圧冷媒ガスは、中心側の圧縮室４７から吐出孔３１ａ及び吐出弁５８を介して吐出室５２へと吐出される。

次に、前記可動側スクロール部材３８に作用させる背圧力の調節機能について説明する。
図２及び図３に示すように、前記可動側スクロール部材３８の可動側基板４０において背面４０ｂの外周部には、該可動側基板４０の外形円に沿う円環状の領域に環状凹部５５が形成されている。環状凹部５５は、軸支部材１４の円盤部１６の背面１６ａによって閉塞されている。従って、可動側基板４０の背面４０ｂと、軸支部材１４の円盤部１６の背面１６ａとの間には、円盤部１６で閉塞された環状凹部５５の内空間によって、背圧室５６が形成されている。

図２に示すように、前記軸支部材１４において円盤部１６の背面１６ａには、背圧室５６よりも径方向内側に内側チップシール６６が取り付けられている。可動側スクロール部材３８において可動側基板４０の背面４０ｂには、背圧室５６よりも径方向外側に外側チップシール６７が取り付けられている。内側チップシール６６が可動側基板４０の背面４０ｂに対して摺動可能に当接することで、また外側チップシール６７が軸支部材１４の円盤部１６の背面１６ａに対して摺動可能に当接することで、背圧室５６が周囲からシールされている。

前記軸支部材１４には、背圧室５６に対応して導出通路５７が形成されている。導出通路５７は、軸支部材１４の円盤部１６の背面１６ａで一端が開口されて（開口５７ａ）背圧室５６に連通されているとともに、軸支部材１４の円筒部１５の挿通孔１５ａ内で他端が開口されている（開口５７ｂ）。円筒部１５の挿通孔１５ａ内は、モータ室２２（図１参照）と連通されて該モータ室２２と同じ圧力雰囲気つまり吸入圧雰囲気となっている。導出通路５７において挿通孔１５ａ側の開口５７ｂ付近には、固定絞り５７ｃが配設されている。

前記可動側スクロール部材３８において可動側基板４０の最下部付近には、背圧室５６に対応して可動側通路５９が形成されている。可動側通路５９は、背圧室５６内で一端が開口されているとともに（開口５９ａ）、可動側基板４０の前面４０ａで他端が開口されている（５９ｂ）。固定側スクロール部材３１において固定側基板３２の最下部付近には、可動側通路５９に対応して固定側通路６０が形成されている。

前記固定側スクロール部材３１の固定側基板３２において前面３２ａの最下部付近には、外周壁３３よりも径方向内側でかつ固定側渦巻壁３４よりも径方向外側の位置に、可動側基板４０の前面４０ａ側に向かって前面側固定壁６９が立設されている。つまり、前面側固定壁６９は、固定側基板３２の前面３２ａにおいて固定側渦巻壁３４とは異なる位置に立設されている。前面側固定壁６９の先端面６９ａと可動側基板４０の前面４０ａとは摺動可能に当接されている（可動側スクロール部材と前面側固定壁との摺動部分）。つまり、本実施形態においては、可動側基板４０の前面４０ａが「可動側スクロール部材の前面」をなしている。

前記固定側通路６０は、前面側固定壁６９内を、固定側基板３２から可動側基板４０に向かって延在されている。固定側通路６０は、前面側固定壁６９の先端面６９ａで一端が開口されているとともに（開口６０ａ）、固定側基板３２の背面３２ｂの最下部付近つまりは吐出室５２内の最下部付近で他端が開口されている（開口６０ｂ）。

前記吐出室５２内の最下部付近には、分離パイプ６８の作用によって冷媒ガスから分離された潤滑油が、落下し貯留されている。つまり、吐出室５２内において最下部付近の領域は、分離パイプ６８で分離された潤滑油を貯留する貯留部５２ａとして把握することができる。貯留部５２ａ内において、固定側スクロール部材３１の固定側基板３２の背面３２ｂには、固定側通路６０の開口６０ｂにフィルタ６１が取り付けられている。フィルタ６１は、貯留部５２ａから固定側通路６０へと移動する潤滑油から異物を除去するためのものである。

前記固定側スクロール部材３１の前面側固定壁６９の先端面６９ａにおいて、固定側通路６０の開口６０ａの周囲には、連通凹部６２が形成されている。連通凹部６２は、可動側スクロール部材３８の公転運動により可動側通路５９の開口５９ｂが描く軌跡に沿う円環状をなしている。従って、可動側通路５９の開口５９ｂは、可動側スクロール部材３８が何れの公転位置にあっても連通凹部６２に対して常に臨むこととなる。固定側通路６０及び連通凹部６２並びに可動側通路５９が、吐出圧領域としての吐出室５２（貯留部５２ａ）と背圧室５６とを接続する導入通路をなしている。

前記固定側スクロール部材３１の前面側固定壁６９の先端面６９ａにおいて、連通凹部６２の周囲には、可動側スクロール部材３８の可動側基板４０の前面４０ａに対して摺動可能に当接するチップシール６３が配設されている。連通凹部６２と可動側通路５９の開口５９ｂとは、チップシール６３の内側つまり該チップシール６３によって周囲からシールされた環境下において連通されている。これは、導入通路の途中部からの高圧冷媒ガスの漏れ、つまりは電動コンプレッサの効率低下を防止することにつながる。

前記固定側スクロール部材３１の前面側固定壁６９の先端面６９ａにおいて、固定側通路６０の開口６０ａの周囲でかつ連通凹部６２によって取り囲まれた領域は、弁座６４をなしている。前面側固定壁６９の先端面６９ａにおいて、可動側通路５９の開口５９ｂの周囲に位置する領域つまり弁座６４に臨む領域は、弁部６５をなしている。

前記回転軸１８の軸線Ｌに沿う方向に関して、可動側スクロール部材３８（可動側基板４０）が固定側スクロール部材３１（前面側固定壁６９）から離間する側へと移動されると、弁部６５が弁座６４から離間して両者６４，６５間のクリアランス（隙間）が増大する。逆に、可動側スクロール部材３８が固定側スクロール部材３１に接近する側へと移動されると、弁部６５が弁座６４に接近して両者６４，６５間のクリアランスが減少する。

さて、前記電動コンプレッサの運転開始により、吐出室５２内の圧力が上昇すると、該吐出室５２の高圧冷媒ガスが、固定側通路６０及び連通凹部６２並びに可動側通路５９を経由して背圧室５６へと導入される。背圧室５６の冷媒ガスは、導出通路５７及び挿通孔１５ａを介してモータ室２２へと導出される。背圧室５６内の圧力は、吐出室５２からの高圧冷媒ガスの導入量と、導出通路５７を介した冷媒ガスの導出量とのバランスによって決定される。

前記可動側スクロール部材３８には、背圧室５６内の圧力に基づいて、固定側スクロール部材３１へ向けて付勢する軸線Ｌに沿う方向への力（背圧力）が作用されている。また、可動側スクロール部材３８には、圧縮室４７内の圧力に基づく軸線Ｌに沿う方向への力（スラスト力）が、固定側スクロール部材３１から離間する方向へと作用されている。従って、背圧力とスラスト力とのバランスに応じて、固定側スクロール部材３１に対する可動側スクロール部材３８の軸線Ｌに沿う方向への相対位置が決定される。

例えば、前記圧縮室４７内の圧力が低下してスラスト力が背圧力を下回ると、可動側スクロール部材３８は背圧力によって、可動側基板４０の背面４０ｂが軸支部材１４の円盤部１６の背面１６ａから離間する方向へと変位される。可動側スクロール部材３８の可動側基板４０が軸支部材１４の円盤部１６から離れて、該可動側基板４０の前面４０ａが固定側スクロール部材３１の前面側固定壁６９の先端面６９ａに対して接触すると、弁座６４と弁部６５との間のクリアランスが最小（ゼロ）となる。

前記弁座６４と弁部６５との間のクリアランスが最小となると、固定側通路６０と連通凹部６２との間における冷媒ガスの通過断面積つまり導入通路の開度が最小（ゼロ）となる。従って、吐出室５２から、固定側通路６０及び連通凹部６２並びに可動側通路５９を経由した背圧室５６への高圧冷媒ガスの導入が妨げられる。よって、背圧室５６内の圧力は下降傾向となり、可動側スクロール部材３８に作用する背圧力は減少される。

このように、前記可動側スクロール部材３８に作用する背圧力を低下させる際には、吐出室５２から背圧室５６への高圧冷媒ガスの導入を、弁座６４と弁部６５との間のクリアランスが最小となることで妨げることができる。従って、吐出室５２の高圧冷媒ガス言い換えれば圧縮仕事を与えた冷媒ガスが、導入通路及び背圧室５６並びに導出通路５７を介して無駄にモータ室２２へと流出されることを防止できる。これは電動コンプレッサの性能向上につながる。

前記圧縮室４７内の圧力が上昇してスラスト力が背圧力を上回ると、可動側スクロール部材３８はスラスト力によって、可動側基板４０の背面４０ｂが軸支部材１４の円盤部１６の背面１６ａに接近する方向へと変位される。可動側スクロール部材３８の可動側基板４０が軸支部材１４の円盤部１６に接触して、該可動側基板４０の前面４０ａと固定側スクロール部材３１の前面側固定壁６９の先端面６９ａとが離間すると、弁座６４と弁部６５との間のクリアランスが最大となる。

前記弁座６４と弁部６５との間のクリアランスが最大となると、固定側通路６０と連通凹部６２との間における冷媒ガスの通過断面積つまり導入通路の開度が最大となる。従って、吐出室５２から、固定側通路６０及び連通凹部６２並びに可動側通路５９を経由して背圧室５６へと高圧冷媒ガスが導入される。よって、背圧室５６内の圧力は上昇傾向となり、可動側スクロール部材３８に作用する背圧力は増大される。

この時、前記導出通路５７を介した背圧室５６からモータ室２２への冷媒ガスの導出は、該導出通路５７が備える固定絞り５７ｃによって緩慢となっている。従って、吐出室５２の高圧冷媒ガス言い換えれば圧縮仕事を与えた冷媒ガスが、導入通路及び背圧室５６並びに導出通路５７を介して無駄にモータ室２２へと流出されることを抑制できる。これは電動コンプレッサの性能向上につながる。

以上のように、前記可動側スクロール部材３８は、背圧室５６内の圧力に基づく背圧力が、圧縮室４７内の圧力に基づくスラスト力に応じた好適な大きさとなるように、その可動側基板４０の前面４０ａと固定側スクロール部材３１の前面側固定壁６９の先端面６９ａとの間のクリアランス（弁座６４と弁部６５との間のクリアランス）を変化させて、背圧室５６内の圧力を内部自律的に調節する。背圧室５６内の圧力が好適に調節されることで、可動側スクロール部材３８の公転運動に伴う摺動抵抗の発生を低減できる。

上記構成の本実施形態においては次のような効果を奏する。
（１）背圧室５６内の圧力の調節つまり可動側スクロール部材３８に作用させる背圧力の調節には、導入通路（固定側通路６０及び可動側通路５９並びに連通凹部６２）の開度を、可動側スクロール部材３８と前面側固定壁６９との摺動部分のクリアランスの変更によって調節する手法が採用されている。従って、可動側スクロール部材３８に作用する背圧力を低下させる際には、吐出室５２から背圧室５６への高圧冷媒ガスの導入を、可動側スクロール部材３８と前面側固定壁６９との摺動部分のクリアランスが最小となることで妨げることができる。よって、導入通路の遮断のために、例えば特許文献１のような逆止弁を必要とせず、背圧力の調節のための弁構成を簡単とすることができ、電動コンプレッサの製造コストや製造工数を削減することができる。

（２）本実施形態においては、可動側基板４０の前面４０ａが、特許請求の範囲で言うところの「可動側スクロール部材の前面」をなしており、前面側固定壁６９は、固定側基板３２の前面３２ａにおいて固定側渦巻壁３４とは異なる位置に立設されている。つまり、前面側固定壁６９は、固定側スクロール部材３１において固定側基板３２及び固定側渦巻壁３４とは別に、導入通路の専用として設けられている。従って、例えば、薄い固定側渦巻壁３４を前面側固定壁として用いる場合と比較して、或いは、固定側基板３２において可動側渦巻壁４１との摺動領域を前面側固定壁として用いる場合と比較して、導入通路を、可動側スクロール部材３８と前面側固定壁６９との摺動部分を経由させること、つまり導入通路の配設（特に弁座６４及び弁部６５の形成）が容易となる。

（３）背圧室５６は、可動側基板４０と軸支部材１４の円盤部１６との間に区画されている。自転阻止機構４８は、可動側基板４０と固定側基板３２との間に配設されている。つまり、自転阻止機構４８を可動側基板４０と固定側基板３２との間に配設することで、可動側基板４０の背面４０ｂ側のスペースが自転阻止機構４８の配設によって混雑することを防止できる。従って、可動側基板４０と軸支部材１４の円盤部１６との間に区画される背圧室５６は、その配置位置や形状の設定が比較的自由となる。よって、本実施形態においては、可動側基板４０において背面４０ｂの外周部に、該可動側基板４０の外形に沿う円環状の背圧室５６（環状凹部５５）を配置することができた。

（４）背圧室５６へは、吐出室５２の最下部付近の領域からつまり潤滑油の貯留部５２ａから、高圧冷媒ガスとともに潤滑油が導入される。従って、例えば、可動側スクロール部材３８の可動側基板４０と軸支部材１４の円盤部１６との摺動部分や、可動側基板４０と固定側スクロール部材３１の前面側固定壁６９との摺動部分に対して十分な量の潤滑油を供給することができ、該摺動部分の潤滑状態を良好とすることができる。

（５）貯留部５２ａ内には、固定側通路６０の開口６０ｂにフィルタ６１が配設されている。従って、貯留部５２ａ内の異物が固定側通路６０へと入り込むことを防止でき、該異物が、例えば可動側基板４０と固定側スクロール部材３１の前面側固定壁６９との摺動部分や、可動側基板４０と軸支部材１４の円盤部１６との摺動部分等に入り込むことを防止できる。よって、可動側基板４０の前面４０ａ及び背面４０ｂや、前面側固定壁６９の先端面６９ａや、円盤部１６の背面１６ａ等が異物によって損傷することを防止できる。

（６）冷凍回路の冷媒としては二酸化炭素冷媒が用いられている。本発明は、可動側スクロール部材３８に対して大きなスラスト力が作用する、二酸化炭素冷媒の場合に特に有効となる。

なお、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で例えば以下の態様でも実施できる。
○上記実施形態から導出通路５７を削除すること。この場合、背圧室５６内の圧力の低下を、内側チップシール６６又は外側チップシール６７からの冷媒ガスの漏れに期待するようにしてもよい。または、内側チップシール６６及び外側チップシール６７の少なくとも一方を削除して、可動側スクロール部材３８の可動側基板４０の背面４０ｂと軸支部材１４の円盤部１６の背面１６ａとの摺動部分のクリアランスから、背圧室５６の冷媒ガスを漏らすようにしてもよい。さらには、内側チップシール６６及び外側チップシール６７の少なくとも一方において、一部のシール機能を切り欠きの形成等によって低下させ、該シール機能の低下部分を介して、背圧室５６から冷媒ガスを漏らすようにしてもよい。何れにしても、背圧室５６から冷媒ガスが導出される経路を、導出通路として把握することができる。

○上記実施形態において背圧室５６へは、吐出室５２から貯留部５２ａを経由して高圧冷媒ガスが導入されていた。これを変更し、吐出室５２の上部（貯留部５２ａ以外の領域）から背圧室５６へ高圧冷媒ガスを導入するようにしてもよいし、吐出孔３１ａから背圧室５６へ高圧冷媒ガスを導入するようにしてもよいし、吐出行程にある圧縮室４７（吐出孔３１ａと連通された状態にある圧縮室４７）から背圧室５６へ高圧冷媒ガスを導入するようにしてもよい。或いは、電動コンプレッサ外の例えば吐出口５３につながる外部配管内から、高圧冷媒ガスを背圧室５６へと導入するようにしてもよい。

○上記実施形態において前面側固定壁６９は、固定側スクロール部材３１において固定側基板３２及び固定側渦巻壁３４とは別に、導入通路の専用として設けられていた。しかしこれに限定されるものではなく、上記実施形態から前面側固定壁６９を削除して、固定側基板３２が前面側固定壁を兼ねるようにしてもよいし（前者）、固定側渦巻壁３４が前面側固定壁を兼ねるようにしてもよい（後者）。このようにすれば、導入通路の専用の前面側固定壁を設ける場合と比較して、固定側スクロール部材３１の構成の簡素化を図り得る。

前者の場合、前記導入通路は、固定側スクロール部材３１の固定側基板３２の前面３２ａと、例えば可動側スクロール部材３８の可動側渦巻壁４１の先端面との摺動部分を経由されることとなる。この場合、可動側渦巻壁４１の先端面が「可動側スクロール部材の前面」となる。また、後者の場合、導入通路は、固定側スクロール部材３１の固定側渦巻壁３４の先端面と、可動側スクロール部材３８の可動側基板４０の前面４０ａとの摺動部分を経由されることとなる。この場合、可動側基板４０の前面４０ａが「可動側スクロール部材の前面」となる。

なお、前者の場合、前記可動側基板４０の前面４０ａに導入通路専用の壁（可動側渦巻壁４１以外の壁）を立設し、該壁の先端面と固定側基板３２の前面３２ａとの摺動部分を導入通路が経由されるようにしてもよい。この場合、導入通路専用の壁においてその先端面が「可動側スクロール部材の前面」となる。

○上記実施形態において前面側固定壁６９は、固定側スクロール部材３１に設けられていた。しかしこれに限定されるものではなく、例えば前面側固定壁６９に相当する部材を、固定側スクロール部材３１とは別に備えるようにしてもよい。

○上記実施形態を変更し、軸支部材１４の円筒部１５内に回転軸１８を封止するシール部材を配設することで、挿通孔１５ａ内をモータ室２２から遮断して該遮断空間を背圧室として用いること。この場合、上記実施形態の導出通路５７から固定絞り５７ｃを削除することで、該導出通路５７及び背圧室５６に相当する部分は、導入通路の一部として把握することができる。また、この場合、前記遮断空間と吸入圧領域（例えばモータ室２２や吸入室５１）とを接続するように、固定絞りを備えた導出通路を例えば軸支部材１４に設けるとよい。

○上記実施形態において吸入通路３９を削除するとともに、吸入口５０を吸入室５１へと直接開口させる。そして、軸支部材１４の円筒部１５の挿通孔１５ａ内を、背圧室として用いること。従って、挿通孔１５ａに連通されたモータ室２２は、背圧室の圧力雰囲気となる。この場合、上記実施形態の導出通路５７から固定絞り５７ｃを削除することで、該導出通路５７及び背圧室５６に相当する部分は、導入通路の一部として把握することができる。また、この場合、例えば、モータ室２２と吸入圧領域（例えば吸入室５１）とを接続するように、固定絞りを備えた導出通路を軸支部材１４に設けるとよい。

○上記実施形態において自転阻止機構４８は、可動側基板４０に植設されたピン４８ａと、固定側基板３２に植設されたピン４８ｂと、両ピン４８ａ，４８ｂの外側に配置されたリング４８ｃとからなっていた。しかしこれに限定されるものではなく、例えば、可動側基板４０の前面４０ａにピンを植設するとともに、該ピンが挿入されかつ該ピンの旋回を案内する円形凹部を固定側基板３２の前面３２ａに形成するようにしてもよい。

○上記実施形態において自転阻止機構４８は、可動側基板４０と固定側基板３２との間に配設されていた。これを変更し、自転阻止機構４８を、可動側基板４０と軸支部材１４の円盤部１６との間に配設すること。この場合、背圧室５６は、自転阻止機構４８を避けるようにして形成する。

○本発明は、電動コンプレッサに具体化すること言い換えれば電動モータのみを駆動源とするスクロールコンプレッサに具体化することに限定されるものではなく、車両のエンジンを駆動源とするスクロールコンプレッサや、電動モータ及びエンジンを駆動源とする所謂ハイブリッド駆動タイプのスクロールコンプレッサに具体化してもよい。

○フロン冷媒を用いた冷凍回路のスクロールコンプレッサに本発明を適用すること。
○冷凍回路以外に用いられる、例えばエアコンプレッサに本発明を適用すること。

電動コンプレッサの縦断面図。 図１の要部拡大図。 可動側スクロール部材の背面図。

符号の説明

１１…ハウジング、１６…背面側固定壁としての円盤部、３１…固定側スクロール部材、３２…固定側基板（ａ…前面）、３４…固定側渦巻壁、３８…可動側スクロール部材、４０…可動側基板（ａ…可動側スクロール部材の前面としての可動側基板の前面、ｂ…背面）、４１…可動側渦巻壁、４７…圧縮室、４８…自転阻止機構、５２ａ…吐出圧領域としての吐出室内の貯留部、５６…背圧室、５９…導入通路を構成する可動側通路、６０…同じく固定側通路（ｂ…貯留部における導入通路の開口）、６１…フィルタ、６２…導入通路を構成する連通凹部、６４…可動側基板と前面側固定壁との摺動部分において弁として機能する弁座、６５…同じく弁部、６８…オイルセパレータとしての分離パイプ、６９…前面側固定壁。

Claims (6)

1. ハウジング内には、固定側基板及び該固定側基板の前面に立設された固定側渦巻壁からなる固定側スクロール部材と、前記固定側渦巻壁に噛み合わされる可動側渦巻壁が可動側基板の前面に立設されてなる可動側スクロール部材とが配置されており、前記可動側スクロール部材の公転運動により、前記固定側渦巻壁と前記可動側渦巻壁との間に区画された圧縮室が容積を減少しながら移動されてガスの圧縮が行われるスクロールコンプレッサであって、
   前記ハウジング内には、前記可動側スクロール部材の前面を摺動可能に支持する前面側固定壁が設けられ、前記ハウジング内において前記可動側基板の背面側には背圧室が区画され、該背圧室と吐出圧領域とは導入通路を介して接続され、該導入通路は前記可動側スクロール部材と前記前面側固定壁との摺動部分を経由されており、該摺動部分のクリアランスが、前記前面側固定壁に対する前記可動側スクロール部材の接離方向への変位に応じて変化することで、該クリアランスにおけるガスの通過断面積が変更されて前記背圧室内の圧力が調節され、前記可動側スクロール部材の前面とは、前記可動側基板の前面のことであって、前記前面側固定壁は、前記固定側基板の前面において前記固定側渦巻壁とは異なる位置に立設されていることを特徴とするスクロールコンプレッサ。
2. ハウジング内には、固定側基板及び該固定側基板の前面に立設された固定側渦巻壁からなる固定側スクロール部材と、前記固定側渦巻壁に噛み合わされる可動側渦巻壁が可動側基板の前面に立設されてなる可動側スクロール部材とが配置されており、前記可動側スクロール部材の公転運動により、前記固定側渦巻壁と前記可動側渦巻壁との間に区画された圧縮室が容積を減少しながら移動されてガスの圧縮が行われるスクロールコンプレッサであって、
   前記ハウジング内には、前記可動側スクロール部材の前面を摺動可能に支持する前面側固定壁が設けられ、前記ハウジング内において前記可動側基板の背面側には背圧室が区画され、該背圧室と吐出圧領域とは導入通路を介して接続され、該導入通路は前記可動側スクロール部材と前記前面側固定壁との摺動部分を経由されており、該摺動部分のクリアランスが、前記前面側固定壁に対する前記可動側スクロール部材の接離方向への変位に応じて変化することで、該クリアランスにおけるガスの通過断面積が変更されて前記背圧室内の圧力が調節され、前記ハウジング内には、前記圧縮室より吐出されたガスから潤滑油を分離するためのオイルセパレータと、該オイルセパレータで分離された潤滑油が貯留される貯留部とが設けられ、前記貯留部が前記吐出圧領域をなし、該貯留部が前記導入通路を介して前記背圧室へと接続されていることを特徴とするスクロールコンプレッサ。
3. 前記ハウジング内には、前記可動側基板の背面を摺動可能に支持する背面側固定壁が設けられ、前記可動側基板と前記背面側固定壁との間に前記背圧室が区画されており、前記可動側スクロール部材の公転運動を許容しかつ該可動側スクロール部材の自転運動を阻止する自転阻止機構は、前記可動側基板と前記固定側基板との間に配設されている請求項１又は２に記載のスクロールコンプレッサ。
4. 前記ハウジング内には、前記圧縮室より吐出されたガスから潤滑油を分離するためのオイルセパレータと、該オイルセパレータで分離された潤滑油が貯留される貯留部とが設けられ、前記貯留部が前記吐出圧領域をなし、該貯留部が前記導入通路を介して前記背圧室へと接続されている請求項１に記載のスクロールコンプレッサ。
5. 前記貯留部内には、前記導入通路の開口にフィルタが配設されている請求項２又は４に記載のスクロールコンプレッサ。
6. 前記ガスは冷凍回路の冷媒であって、該冷媒としては二酸化炭素が用いられている請求項１〜５のいずれか一項に記載のスクロールコンプレッサ。

Images