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

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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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