JP4648021B2 - スクロール型流体機械 - Google Patents
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Description
詳しくは、スクロールユニットは互いに噛み合うような固定スクロール及び可動スクロールを備えており、可動スクロールが固定スクロールに対して旋回運動する。これにより、各スクロールで形成される空間の容積が減少し、上記一連のプロセスが行われる。
すなわち、この吐出圧力を有する冷媒が圧縮機の内部を介して可動スクロールの背面側に導入されると、この背面側に作用する圧力も同様に変動することになる。また、その正面側の冷媒が背面側に直ちに伝達されるとは限らず、これではスラスト荷重を効果的に相殺できないとの懸念がある。換言すれば、従来の技術ではスラスト荷重の低減については依然として課題が残されている。
また、この作動圧力の高いCO2冷媒を使用するためには、スクロールユニットは簡素、且つ、剛性を備えることが望ましく、例えば、可動スクロール自体に連通孔を設ける、或いは、その背面側から正面側への逆流を防止する逆止弁を設ける、又は、背面側に弾性部材を設ける等の構造は、スクロールユニットによる上記一連のプロセスにとって障害となり得る点にも留意しなければならない。
更に、請求項3記載の発明では、冷媒導入孔には、循環経路中のガスクーラからの冷媒が機械室に向けて導入されていることを特徴としている。
また、請求項6記載の発明では、機械室内の冷媒は、冷媒導出孔を介して循環経路中の蒸発器に向けて導出されることを特徴としている。
更に、請求項7記載の発明では、冷媒はCO2冷媒であることを特徴としている。
更に、第2圧力制御手段は、可動スクロールの背面側への冷媒が導入された機械室内の圧力を所定の圧力に保持することから、この背面側の負荷がより一層安定する。
また、請求項2記載の発明によれば、第1圧力制御手段が冷媒導入孔の上流側の循環経路に配設されると、現有の流体機械でも適用可能となる。一方、第1圧力制御手段が冷媒導入孔自体に配設されると、現有の循環経路に対して流体機械を交換すれば適用可能となる。
また、機械室にはガスクーラにより冷却された冷媒が導入されるため、機械室内のモータ等の熱損傷が回避される。
更にまた、請求項6記載の発明によれば、機械室内の冷媒が蒸発器に向けて導出されることから、第2圧力制御手段による制御可能な範囲が広くなり、制御上の利点が多くなる。
また、請求項7記載の発明によれば、冷凍回路に作動圧力の高いCO2冷媒が使用されても、十分な耐久性が確保されるし、しかも、自然系のCO2冷媒が使用されると、環境負荷の軽減に大きく寄与する。
図1は、本実施形態に係るスクロール型流体機械を示す。
当該流体機械はハウジング20を備えた回転式のスクロール型圧縮機4であり、この圧縮機4は車両の空調システムの冷凍回路2に組み込まれている。具体的には、この冷凍回路2には圧縮機4、ガスクーラ6、二重管式の内部熱交換器10、膨張弁12及び蒸発器14が順次配置され、圧縮機4は内部熱交換器10の出口側の循環経路16から自然系冷媒であるCO2冷媒(以下、単に冷媒と称す)を吸入し、この冷媒を圧縮してガスクーラ6の入口側に向けて吐出する。
駆動ケーシング22の開口端部分には環状の支持ブロック46が配設され、駆動ケーシング22内、具体的には、支持ブロック46と駆動ケーシング22の有底部分との空間がモータ室(機械室)26として形成されている。このモータ室26には段付きの回転軸30が配置され、この回転軸30は小径軸部32と大径軸部34とを有する。小径軸部32はニードル軸受38を介して駆動ケーシング22の有底部分に回転自在に支持され、大径軸部34はボール軸受36を介して支持ブロック46に回転自在に支持されている。
一方、圧縮ケーシング24の開口端部分にも環状の支持ブロック48が配設され、支持ブロック48の背面側が上記支持ブロック46の正面側に当接されている。また、支持ブロック48の正面側には3本のシールリング49が等間隔に配設されている。
また、可動スクロール54の背面側と支持ブロック48の正面側との間には緩衝用の間隙が形成され、更に、ボス62の外周側と支持ブロック48の内周側との間にも冷媒導入用の間隙が形成され、この冷媒導入用の間隙を介して緩衝用の間隙とモータ室26とが連通されている。
そして、上記圧縮機4では、電動モータ40の通電による回転軸30の回転に伴い、偏心ブッシュ66を介して可動スクロール54が固定スクロール56の軸心周りを旋回運動する。この際、可動スクロール54の自転は複数個の回転阻止機構50の働きにより阻止された状態にある。この結果、可動スクロール54はその旋回姿勢を一定に維持した状態で固定スクロール56に対して旋回運動し、この旋回運動は吸入ポート25を通じて圧縮室58内に冷媒を吸い込み、この吸い込んだ冷媒を圧縮し、圧縮冷媒を吐出室80内に吐出する。
ところで、上記ステップS201にて圧力PMが吐出圧力Pdよりも小さい場合には、圧力PMが早急の昇圧化を要するものと推定され、ステップS205に進む。
また、入口側制御弁88の閉弁によって内部熱交換器10に供給された高圧中温ガス状態の冷媒は、蒸発器14からの冷媒との熱交換が行われた後に膨張弁12に供給され、絞り作用による膨張を受けて蒸発器14内に噴出され、冷媒の気化熱により蒸発器14の周囲の空気が冷却される。次いで、冷気が車室内に送り込まれて車室内の冷房が行われる。なお、蒸発器14内の冷媒は、循環経路16を介して圧縮機4の吸入ポート25に戻り、この後、圧縮機4により再度圧縮され、上述の如く循環する。
更に、冷凍回路2に作動圧力の高いCO2冷媒が使用されても、スクロールユニット52では十分な耐久性が確保される。
更にまた、可動スクロール54の背面側にはガスクーラ6からの高圧の冷媒が負荷として作用し、入口側制御弁88がこの背面側の負荷の安定化を図る。よって、蒸発器14からの低圧の冷媒がモータ室26内に導入される場合に比してモータ室26内の圧力が速やかに上昇し、より安定した圧縮のプロセスが得られる。また、モータ室26にはガスクーラ6により冷却された中温の冷媒が導入されるため、モータ40等の熱損傷も回避される。更に、蒸発器14からの低温の冷媒がモータ室26内に導入され、これがスクロールユニット52に導入される場合に比して冷凍能力の低下も防止される。
更に、入口側制御弁88がガスクーラ6と冷媒導入孔27との間の循環経路7に配設されると、現有の圧縮機4でも適用可能となる。また、出口側制御弁90が冷媒導出孔28と蒸発器14との間の循環経路8に配設されても同様の効果を奏する。一方、入口側制御弁88が冷媒導入孔27自体に配設されると、現有の循環経路に対して圧縮機を交換すれば適用可能となる。これは、出口側制御弁90が冷媒導出孔28自体に配設された場合も同様である。
以上で本発明の一実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。
また、上記実施形態の如く作動圧力の高いCO2冷媒を用いると、顕著な効果を有するが、冷媒としては代替フロンを用いても良く、この場合には、凝縮器からの冷媒が循環経路7を介してモータ室26内に導入される。
4 スクロール型圧縮機
6 ガスクーラ
7,8 循環経路
10 内部熱交換器
14 蒸発器
20 ハウジング
22 駆動ケーシング
24 圧縮ケーシング
26 モータ室(機械室)
27 冷媒導入孔
28 冷媒導出孔
30 回転軸
40 電動モータ
52 スクロールユニット
54 可動スクロール
56 固定スクロール
60 基板
88 入口側制御弁(第1圧力制御手段)
90 出口側制御弁(第2圧力制御手段)
Claims (7)
- 駆動ケーシング及び該駆動ケーシングに気密に嵌合された圧縮ケーシングを有するハウジングと、
前記駆動ケーシング内に形成され、該駆動ケーシングに支持された回転軸を通電により駆動させるモータを備えた機械室と、
前記圧縮ケーシング内に収容され、前記回転軸によって駆動されて旋回運動することにより、固定スクロールと協働して冷凍回路の循環経路内を循環する冷媒の吸入、圧縮及び吐出の一連のプロセスを行う可動スクロールを有するスクロールユニットと、
前記可動スクロールの正面側に作用する前記冷媒の吐出圧力にバランスさせるべく、前記循環経路から前記機械室に向けて導入され、前記可動スクロールの背面側に負荷される冷媒の圧力を制御する第1圧力制御手段と、
導入された前記機械室内の冷媒の圧力を所定の圧力にすべく、前記機械室から前記循環経路に向けて導出される冷媒の圧力を制御する第2圧力制御手段と
を具備することを特徴とするスクロール型流体機械。 - 前記駆動ケーシングは、前記循環経路の冷媒が前記機械室に向けて導入される冷媒導入孔を備え、
前記第1圧力制御手段は、前記冷媒導入孔の上流側の循環経路、又は前記冷媒導入孔自体に配設されることを特徴とする請求項1に記載のスクロール型流体機械。 - 前記冷媒導入孔には、前記循環経路中のガスクーラからの冷媒が前記機械室に向けて導入されていることを特徴とする請求項2に記載のスクロール型流体機械。
- 前記駆動ケーシングは、導入された前記機械室内の冷媒が前記循環経路に向けて導出される冷媒導出孔を備え、
前記第2圧力制御手段は、前記冷媒導出孔自体、又は前記冷媒導出孔の下流側の循環経路に配設されることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載のスクロール型流体機械。 - 前記機械室内の冷媒は、前記冷媒導出孔を介して前記循環経路中の内部熱交換器に向けて導出されることを特徴とする請求項4に記載のスクロール型流体機械。
- 前記機械室内の冷媒は、前記冷媒導出孔を介して前記循環経路中の蒸発器に向けて導出されることを特徴とする請求項4に記載のスクロール型流体機械。
- 前記冷媒は、CO2冷媒であることを特徴とする請求項1に記載のスクロール型流体機械。
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