JP4875346B2 - スクロール型圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、車両用空気調和装置等に搭載されるスクロール型圧縮機に関するものである。

車両用空気調和装置等に搭載されるスクロール型圧縮機としては、旋回スクロールの渦巻状壁体の先端（歯先）と、固定スクロールの歯底との間の隙間を調整するシムが、フロントハウジングとリアプレートとの間に挟み込まれたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平８−１５１９８３号公報（図３参照）

しかしながら、上記特許文献のものでは、シムが外気に触れる位置に配置されているため、シムが経年劣化しやすいといった問題点があった。

本発明は上記課題に鑑みなされたもので、旋回スクロールの渦巻状壁体の先端と、固定スクロールの歯底との間の隙間を調整するシムが外気に触れることによるシムの経年劣化を防止することができるスクロール型圧縮機を提供することを目的としている。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
本発明によるスクロール型圧縮機は、内部に空間を有するハウジングと、前記ハウジング内に配置され、前記空間内に取り込まれた流体を圧縮するとともに、固定スクロールおよび旋回スクロールを備えたスクロール圧縮機構と、前記スクロール圧縮機構を駆動する回転軸とを備えたスクロール型圧縮機であって、前記旋回スクロールの渦巻状壁体の先端と、前記固定スクロールの歯底との間の隙間を調整するシムが、前記ハウジング内に配置されているとともに、前記旋回スクロールと前記シムとの間で、かつ、前記回転軸に取り付けられたバランスウェイトと干渉しない、軸方向にオフセットした位置で、かつ、半径方向内側に前記回転軸の一端部から軸方向に沿って突出した偏心ピンが嵌合される前記旋回スクロールのボスの半径方向外側に、前記旋回スクロールの軸方向のスラスト力を軸受け支持するスラスト軸受が配置されており、前記旋回スクロールのボスと、前記スラスト軸受との間に、前記旋回スクロールのボスの旋回を許容する隙間が周方向に沿って設けられている。
このようなスクロール型圧縮機によれば、シムが、ハウジングの内部に形成された空間内に配置され、外気に触れないようになっているので、シムの経年劣化（酸化）を防止することができる。
また、このようなスクロール型圧縮機によれば、スラスト軸受が、バランスウェイトと干渉しない位置（すなわち、軸方向にオフセットした位置）に配置されているので、スラスト軸受の内径を小さくすることができ、旋回スクロールとの接触面積を増大させることができて、スラスト軸受と旋回スクロールとの面圧を小さくすることができるとともに、これら部材の長寿命化を図ることができて、圧縮機全体の耐久性を向上させることができる。

上述のスクロール型圧縮機において、前記スラスト軸受と前記旋回スクロールとの間に、第一のスラストプレートが配置されているとさらに好適である。
このようなスクロール型圧縮機によれば、第一のスラストプレートにより摺動面の耐久性を向上させることができる。
また、スラスト軸受を鉄系の材料よりも軽い材料で作ることができるので、スラスト軸受の軽量化を図ることができるとともに、圧縮機全体の軽量化を図ることができる。

上述のスクロール型圧縮機において、前記第一のスラストプレートと前記旋回スクロールとの間に、第二のスラストプレートが配置されているとさらに好適である。
このようなスクロール型圧縮機によれば、第一のスラストプレートと第二のスラストプレートとの接触面が摺動面となり、旋回スクロールの旋回端板の外面が摺動面となることを回避することができるので、旋回スクロールの長寿命化を図ることができて、圧縮機全体の耐久性を向上させることができる。

上述のスクロール型圧縮機において、前記シムの表面に、前記固定スクロールおよび／または前記旋回スクロールの材料よりも軟らかい材料からなるコーティングが施されているとさらに好適である。
このようなスクロール型圧縮機によれば、固定スクロールと旋回スクロールとが、互いに近づくような方向に移動したとしても、一方の歯先と他方の底面（歯底）とが接触する前に、コーティングの部分が変形して、移動速度を低減させたり、あるいは移動を止めることができるので、一方の歯先と他方の底面（歯底）との接触による衝撃を和らげることができたり、あるいは一方の歯先と他方の底面（歯底）とが接触することを防止することができる。

本発明によれば、旋回スクロールの渦巻状壁体の先端（歯先）と、固定スクロールの歯底との間の隙間を調整するシムを外気と触れない配置して、シムの経年劣化を防止することができるという効果を奏する。

以下、本発明によるスクロール型圧縮機の第１実施形態を、図面を参照しながら説明するが、本発明がこれに限定解釈されるものでないことは勿論である。なお、図１は、本実施形態のスクロール型圧縮機１０を示す図であって、その回転軸の軸線を含む断面で見た場合の断面図である。

図１に示すように、本実施形態によるスクロール型圧縮機１０は、内部に密閉空間ｍを有するハウジング１１と、このハウジング１１内に配置され、密閉空間ｍ内に取り込まれた冷媒ガスを圧縮するスクロール圧縮機構１２と、このスクロール圧縮機構１２を駆動する回転軸１３と、この回転軸１３を駆動するとともに、スクロール圧縮機構１２を公転駆動する駆動部１４とを主たる要素として構成されたものである。

ハウジング１１は、フロントケース１５と、モータケース１６と、フレーム１７とを備えており、これらを組み合わせてから複数本のボルト１８で結合することにより、内部に密閉空間ｍが形成されるようになっている。そして、フロントケース１５の内部にはスクロール圧縮機構１２が収容され、モータケース１６の内部には駆動部１４が収容されている。
フロントケース１５の側部前側（モータケース１６の側）には、冷媒ガスを吸入する吸入口（図示せず）が、密閉空間ｍに連通するように形成されており、フロントケース１５の底部中央部には、スクロール圧縮機構１２で圧縮された後の圧縮冷媒ガスを吐出する吐出口１５ａが形成されている。
なお、符号１９は、フロントケース１５およびフレーム１７間の接合部分をシールして、密閉空間ｍの密閉状態を保つＯリングであり、符号２０は、モータケース１６およびフレーム１７間の接合部分をシールして、密閉空間ｍの密閉状態を保つＯリングである。

スクロール圧縮機構１２は、固定スクロール２１と、旋回スクロール２２とを備えるものである。
固定スクロール２１は、固定端板２１ａとその内面に立設された渦巻状壁体２１ｂとを備え、固定端板２１ａの中央部には、吐出ポート２１ｃが形成されている。この吐出ポート２１ｃは、ボルト２３を介して固定端板２１ａの後側表面（背面）に取り付けられた吐出弁２４により開閉される。
また、固定スクロール２１は、ボルト２５を介してフロントケース１５の底部に固定されている。

旋回スクロール２２は、旋回端板２２ａとその内面に立設された渦巻状壁体２２ｂとを備えている。旋回端板２２ａの外面に立設されたボス２２ｃ内には、偏心ブッシュ２６が、ニードル軸受２７を介して回転自在に嵌合され、この偏心ブッシュ２６に穿設された穴に、回転軸１３の一端部から突出した偏心ピン１３ａが嵌合されている。そして、固定スクロール２１と旋回スクロール２２とを相互に所定距離だけ偏心させ、かつ１８０度だけ角度をずらして噛み合わせることにより、複数の圧縮室Ｃが形成されるようになっている。

図２に示すように、フレーム１７と旋回スクロール２２との間には、旋回スクロール２２の渦巻状壁体２２ｂの先端（歯先）と、固定スクロール２１の歯底との間の隙間（あるいは、固定スクロール２１の渦巻状壁体２１ｂの先端（歯先）と、旋回スクロール２２の歯底との間の隙間）を調整するシム２８、および旋回スクロール２２の軸方向のスラスト力を軸受け支持するスラスト軸受２９が、フレーム１７の側から順に設けられている。スラスト軸受２９の、ボス２２ｃの半径方向外側に位置する旋回端板２２ａの外面と接触する面には、周方向に沿って、９０度間隔に４つのリング穴（平面視円形状の凹所）３０が設けられている。また、それぞれのリング穴３０内にはリング（平面視輪状の板状部材）３１が圧入（もしくは遊嵌）されており、各リング３１の内側には、旋回端板２２ａの外面に立設されたピン３２が嵌り込むようになっていて、いわゆる「ピン−リング式自転防止機構」が構成されている。したがって、回転軸１３を回転させたときに、旋回スクロール２２が偏心ブッシュ２６回りに自転せず公転旋回運動のみを行うようになっている。
一方、偏心ブッシュ２６にはバランスウェイト３３が設けられており、旋回スクロール２２の公転に伴う遠心力を相殺するようになっている。
なお、リング穴３０およびリング３１の数は、４つに限定されるものではなく、理論的には２つ以上あれば足りる。

回転軸１３は、駆動部１４により、その軸線回りに回転するロータシャフトであり、その一端部の先端には、偏心した軸線を有する前述した偏心ピン１３ａが突出形成されている。そして、この回転軸１３は、その一端部がボール軸受３４を介してフレーム１７に軸承され、その他端部がニードル軸受３５を介してモータケース１６の底部に軸承されている。
なお、符号３６，３７はそれぞれ、固定スクロール２１およびフロントケース１５間の接合部分をシールして、密閉空間ｍの密閉状態を保つＯリングである。

駆動部１４は、いわゆる「電動モータ」であり、ロータ１４ａとステータ１４ｂを備えたものである。そして、ロータ１４ａは、ボール軸受３４とニードル軸受３５との間に位置する回転軸１３に固定されており、ステータ１４ｂは、モータケース１６に圧入することによって固定されている。

このような構成を有するスクロール型圧縮機１０では、駆動部１４のステータ１４ｂが通電状態になると回転軸１３が回転し、この回転が偏心ピン１３ａ、偏心ブッシュ２６、およびボス２２ｃを介してスクロール圧縮機構１２の旋回スクロール２２に伝達される。このとき旋回スクロール２２は、前述のピン−リング式自転防止機構により自転を阻止されながら公転旋回半径を半径とする円軌道上で公転旋回運動を行う。

そうすると、冷媒ガスが吸入ポート（図示せず）を介してハウジング１１の密閉空間ｍに入り、図示省略の経路を経てスクロール圧縮機構１２の圧縮室Ｃに吸入される。そして、旋回スクロール２２の公転旋回運動によって圧縮室Ｃの容積が減少するのに伴い冷媒ガスが圧縮されながら中央部に至り、吐出ポート２１ｃからフロントケース１５の吐出ポート１５ｃを経て冷媒が外部に吐出される。

本実施形態によるスクロール型圧縮機１０によれば、シム２８が、密閉空間ｍ内に収容されたフレーム１７と旋回スクロール２２との間に配置され、外気に全く触れないようになっているので、シム２８の経年劣化（酸化）を防止することができる。
また、フレーム１７とスラスト軸受２９とは、別部材で構成されており、スラスト軸受２９が、バランスウェイト３３と干渉しない位置（すなわち、軸方向にオフセットした位置）に配置されているので、スラスト軸受２９の内径を小さくすることができ、旋回スクロール２２との接触面積を増大させることができて、スラスト軸受２９と旋回スクロール２２との面圧を小さくすることができるとともに、これら部材の長寿命化を図ることができて、圧縮機全体の耐久性を向上させることができる。

本発明によるスクロール型圧縮機の第２実施形態を、図３を用いて説明する。
本実施形態におけるスクロール型圧縮機は、スラスト軸受２９と旋回スクロール２２との間に、（第１の）スラストプレート３８が設けられているという点で前述した第１実施形態のものと異なる。その他の構成要素については前述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、前述した第１実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。

スラストプレート３８は、スラスト軸受２９のリング穴３０と対応する各位置に、リング３１の内径と略等しい内径を有する、板厚方向に貫通した貫通穴３８ａが形成された平面視輪状の板状部材であり、スラスト軸受２９に固定されている。

本実施形態によるスクロール型圧縮機によれば、スラストプレート３８により摺動面の耐久性を向上させることができる。
また、スラスト軸受２９を鉄系の材料よりも軽い材料で作ることができるので、スラスト軸受２９の軽量化を図ることができるとともに、圧縮機全体の軽量化を図ることができる。
その他の作用効果は、前述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。

本発明によるスクロール型圧縮機の第３実施形態を、図４を用いて説明する。
本実施形態におけるスクロール型圧縮機は、スラストプレート３８と旋回スクロール２２との間に、補強プレート（第２のスラストプレート）３９が設けられているという点で前述した第２実施形態のものと異なる。その他の構成要素については前述した第２実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、前述した第２実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。

補強プレート３９は、旋回スクロール２２に立設されたピン３２と対応する各位置に、ピン３２の外径と略等しい内径を有する、板厚方向に貫通した貫通穴３９ａが形成された鉄系の材料からなる平面視輪状の板状部材であり、ピン３２に固定（あるいはピン３２に固定され、かつ、旋回端板２２ａの外面に圧入）されている。

本実施形態によるスクロール型圧縮機によれば、スラストプレート３８と補強プレート３９との接触面が摺動面となり、旋回端板２２ａの外面が摺動面となることを回避することができるので、旋回スクロール２２の長寿命化を図ることができて、圧縮機全体の耐久性を向上させることができる。
その他の作用効果は、前述した第２実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。
なお、補強プレート３９が、旋回スクロール２２に立設されたピン３２に固定され、かつ、旋回端板２２ａの外面に圧入されている場合、補強プレート３９は、ピン３２および旋回端板２２ａの双方に対して固定されていることとなるので、補強プレート３９が、ピン３２および旋回端板２２ａから脱落（外れて）してしまうことを確実に防止することができる。

本発明によるスクロール型圧縮機の第４実施形態を、図５を用いて説明する。
本実施形態におけるスクロール型圧縮機は、旋回スクロール２２に立設されていたピン３２が、スラスト軸受２９に立設されており、スラスト軸受２９の、ボス２２ｃの半径方向外側に位置する旋回端板２２ａの外面と接触する面に形成されていたリング穴３０が、ボス２２ｃの半径方向外側に位置する旋回端板２２ａの外面に形成されているという点で前述した実施形態のものと異なる。その他の構成要素については前述した実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、前述した実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。

本実施形態のものでは、補強プレート３９によってリング３１が固定されるように、すなわち、補強プレート３９の一表面（摺動面と反対側の面）と、リング３１の一端面（補強プレート３９の一表面と対向する端面）とが接触して、リング３１がリング穴３０内から外に飛び出さないように（抜けでないように）なっている。
作用効果については、前述した実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。

なお、上述したスクロール型圧縮機は、上述したような密閉型だけでなく、半密閉型や開放型のスクロール型圧縮機とすることもできる。
また、圧縮機としては上述したような横置き型のものに限定されるものではなく、縦置き型のものであっても良い。

さらに、上述したシム２８の表面に、固定スクロール２１および／または旋回スクロール２２の材料よりも軟らかい材料（例えば、すず、ポリ４フッ化エチレン、モリブデン等）がコーティングされているとさらに好適である。
これにより、固定スクロール２１と旋回スクロール２２とが、互いに近づくような方向に移動したとしても、一方の歯先と他方の底面（歯底）とが接触する前に、コーティングの部分が変形して、移動速度を低減させたり、あるいは移動を止めることができるので、一方の歯先と他方の底面（歯底）との接触による衝撃を和らげることができたり、あるいは一方の歯先と他方の底面（歯底）とが接触することを防止することができる。
このようなコーティングは、シム２８以外にも、旋回スクロール２２のボス２２ｃの半径方向外側に位置する旋回端板２２ａの外面や、補強プレート３９の表面にも施すことができる。旋回スクロール２２のボス２２ｃの半径方向外側に位置する旋回端板２２ａの外面にコーティングが施された場合、旋回端板２２ａの外面（すなわち、摺動面）を強化することができ、耐久性を向上させることができる。

本発明によるスクロール型圧縮機の第１実施形態を示す図であって、その回転軸の軸線を含む断面で見た場合の断面図である。 図１の要部拡大図である。 本発明によるスクロール型圧縮機の第２実施形態を示す図であって、図２と同様の図である。 本発明によるスクロール型圧縮機の第３実施形態を示す図であって、図２と同様の図である。 本発明によるスクロール型圧縮機の第４実施形態を示す図であって、図２と同様の図である。

１０ スクロール型圧縮機
１１ ハウジング
１２ スクロール圧縮機構
１３ 回転軸
２１ 固定スクロール
２２ 旋回スクロール
２２ｂ 渦巻状壁体
２８ シム
２９ スラスト軸受
３３ バランスウェイト
３８ （第１の）スラストプレート
３９ 補強プレート（第２のスラストプレート）
ｍ 空間

Claims (4)

1. 内部に空間を有するハウジングと、
   前記ハウジング内に配置され、前記空間内に取り込まれた流体を圧縮するとともに、固定スクロールおよび旋回スクロールを備えたスクロール圧縮機構と、
   前記スクロール圧縮機構を駆動する回転軸とを備えたスクロール型圧縮機であって、
   前記旋回スクロールの渦巻状壁体の先端と、前記固定スクロールの歯底との間の隙間を調整するシムが、前記ハウジング内に配置されているとともに、
   前記旋回スクロールと前記シムとの間で、かつ、前記回転軸に取り付けられたバランスウェイトと干渉しない、軸方向にオフセットした位置で、かつ、半径方向内側に前記回転軸の一端部から軸方向に沿って突出した偏心ピンが嵌合される前記旋回スクロールのボスの半径方向外側に、前記旋回スクロールの軸方向のスラスト力を軸受け支持するスラスト軸受が配置されており、
   前記旋回スクロールのボスと、前記スラスト軸受との間に、前記旋回スクロールのボスの旋回を許容する隙間が周方向に沿って設けられていることを特徴とするスクロール型圧縮機。
2. 前記スラスト軸受と前記旋回スクロールとの間に、第一のスラストプレートが配置されていることを特徴とする請求項１に記載のスクロール型圧縮機。
3. 前記第一のスラストプレートと前記旋回スクロールとの間に、第二のスラストプレートが配置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圧縮機。
4. 前記シムの表面に、前記固定スクロールおよび／または前記旋回スクロールの材料よりも軟らかい材料からなるコーティングが施されてい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圧縮機。

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