JP5455287B2 - 圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は車両用空気調和装置等に対して使用可能な圧縮機に関する。

車両用空気調和装置には、スクロール型圧縮機が搭載される。スクロール型圧縮機は、リヤケースとフロントケースからなるハウジング側に固定された固定スクロールと、該固定スクロールに対して旋回する旋回スクロールとを備え、これら両スクロールは端板とその内面に立設された渦巻状ラップとを有し、前記固定スクロールの前記渦巻状ラップに対して前記旋回スクロールの前記渦巻状ラップを噛み合わせて、前記固定スクロールの前記渦巻状ラップと前記旋回スクロールの前記渦巻状ラップとの間に圧縮室を形成し、前記固定スクロールまたは前記旋回スクロールの渦巻状ラップの外側に配置された吸入室から前記圧縮室に吸入される流体が、前記圧縮室の容積変化により圧縮され、前記固定スクロールの前記端板の中心に設けられた吐出ポートを介して前記固定スクロールの前記端板の外側に設けられた吐出弁を開口させて吐出される。（たとえば、特許文献１参照）
特開２０００−１０８６４９号公報

このようなスクロール型圧縮機において、固定スクロールをリヤケースにボルト結合し、リヤケースをフロントケースにボルト結合する構造の場合、旋回スクロールの旋回運動に伴って、固定スクロールが加振され、振動することで、リヤケース・フロントケースに振動を発生させ、騒音が発生する場合があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、リヤケースおよびフロントケースの振動を低減し、騒音低減を実現する圧縮機を提供することを目的とする。

本発明者らが圧縮機の振動について調査したところ、以下のような振動が発生することを知見した。固定スクロール、リヤケース、フロントケースをそれぞれボルト結合した構造物について、固有値解析した結果、各固有値における振動（変形）モードとして図７に示したものが得られた。図７（ａ）に示した１次振動モードでは、固定スクロールとリヤケースとが紙面における左右に振動する。図７（ｂ）の２次振動モードでは、紙面における奥行き方向に振動する。図７（ｃ）に示した３次振動モードでは、上下方向に振動する。これらの場合図の上部の矢印で示した部位において、大きな変形が生ずる。４次〜６次振動モードでは、固定スクロールだけではなく、リヤケース、フロントケースを含めた複雑な振動が発生する。（ｄ）に示したように４次振動モードでは、リヤケースの矢印で示した部位の変形が大きい。また、（ｅ）に示したように４次〜５次振動モードではフロントケース断面形状が大きく変形する。さらに、６次振動モードでは、フロントケースのノーズ部（リヤケースとは反対側）が（ｆ）のように変形する。

そこで、本発明においては、以下の手段を採用した。
請求項１に記載の発明は、一側端部に開口を持つフロントケースと、前記フロントケースの前記開口を閉塞した状態で該フロントケースに固定されるリヤケースと、前記フロントケース内に収容されると共に前記リヤケースに対して固定される固定スクロールとを備えた圧縮機において、略三角形形状に略径方向外側へ突出するとともに、前記フロントケースと前記リヤケースとを固定するためのボルト穴が板厚方向に穿設されたリアフランジに、当該リアフランジの外縁に沿うとともに、軸方向に沿って前記フロントケースと反対の側に向かって膨出するリブが設けられていることを特徴とする。

車両空調機用圧縮機では、振動モード１〜３次として、固定スクロールが前後・左右・上下に揺動する振動モードが励起されるため、このようなリブを設けることは剛性（固有値）アップに有効である。すなわち、固定スクロールが加振されると、リヤケースと一体で振動する固有値が幾つか励起されるが、本実施形態においては、この固有値がリブにより増加し、振動低減に寄与することができる。
なお、略径方向に延在するリブを複数設けてもよい。また、リブは必ずしも放射状である必要はなく、径の内外方向に延在する向きであれば、径方向に対して傾斜した方向であってもよい。
特に、リヤケースとフロントケースとを固定するための締結部近傍にリブを設けることにより、締結部における剛性を向上させることができる。

請求項２に記載の発明は、周方向に隣り合った前記ボルト穴の中間部分に、前記リブとは異なる別のリブが、前記リヤケースの径方向おける中心から径方向に沿って放射状に延びるとともに、軸方向に沿って前記フロントケースと反対の側に向かって膨出するようにして設けられていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、一側端部に開口を持つフロントケースと、前記フロントケースの前記開口を閉塞した状態で該フロントケースに固定されるリヤケースと、前記フロントケース内に収容されると共に前記リヤケースに対して固定される固定スクロールとを備えた圧縮機において、前記リヤケースの外周縁に沿って環状にリブが設けられていることを特徴とする。

振動モード４〜６次として、固定スクロールだけでなく、リヤケース、フロントケースを含めた複雑な振動が励起される。すなわち、固定スクロールが加振されると、リヤケースに振動が伝達され、リヤケースとフロントケースが結合されていないリヤケースの外周縁部が面外方向に振動する固有値が励起される。これらの振動モードでは、リヤケースの最外周部分が上下に振れる振動が見られるため、本実施形態のように最外周の縁部にリング状の環状リブを設けると、剛性（固有値）がアップし、振動を低減することができる。環状リブは、軸方向に沿って膨出するものとすることができる。

本発明の圧縮機によれば、リヤケースおよびフロントケースの振動が抑制され、騒音低減を実現することができる。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る車両空調機用圧縮機の側断面図、図２はリヤケース５０の平面図である。図示の圧縮機では、ハウジングＨ１内にスクロール圧縮機構Ｃが格納されている。ハウジングＨ１は、フロントケース４０と、リヤケース５０とを組み合わせることにより形成される。一方のフロントケース４０は概ね中空円筒状の部材であり、一方の底面４１には回転軸６を通す小径の開口部４２が形成され、他方は中空の本体部分内径とほぼ同じ内径のまま開口して、スクロール圧縮機構Ｃ等の挿入口４３となっている。フロントケース４０の挿入口４３側には、フロントフランジ部４４が設けられている。

リヤケース５０は、前述したフロントケース４０の挿入口４３を塞ぐ蓋状の部材であり、リアフランジ部５１を備えている。このリアフランジ部５１および上述したフロントフランジ部４４は、軸方向に沿って見た場合の形状がほぼ円形であるリヤケース５０およびフロントケース４０に対して、周方向周りに９０度ピッチに位置して４箇所、外側へ突設するように設けられている。これらの各リアフランジ部５１には、同じく９０度ピッチに振り分けられたボルト穴５２を合計４箇所穿設してあり、それぞれが所定の組立位置で上述したフロントフランジ部４４のボルト穴４５と一致するようになっている。

上述したフロントケース４０およびリヤケース５０を組み合わせてなるハウジングＨ１内に収納されるスクロール圧縮機構Ｃは、固定スクロール６０、旋回スクロール２、オルダムリンク３、回転軸６を軸支するメインベアリング７等を具備して構成される。
固定スクロール６０は、ほぼ円形の固定側端板６１に渦巻状ラップ６２を立設したものである。

リヤケース５０には、中心軸周りに３箇所、ボルト穴５３が形成されている。ボルト穴５３は、フロントケース４０とリヤケース５０とを固定するためのボルト穴５２よりも内側の固定スクロール固定部８０に位置して設けられている（図２参照）。ボルト穴５３に対向する固定スクロール６０の同じ位置には、ボルト穴５４が形成され、ボルト５５によりリヤケース５０と固定スクロール６０とが固定されるようになっている。

この固定スクロール６０には、固定側端板６１の中央に吐出ポート９となる貫通孔が設けられている。この吐出ポート９は、スクロール圧縮機構Ｃで圧縮された高圧の流体を吐出する部分であり、該吐出ポート９には、高圧流体の圧力が作用することにより開閉される吐出弁１０が取り付けられている。
この吐出弁１０は弾性部材よりなり、リテーナ１１により開方向への可動範囲が規制されている。この吐出弁１０は、圧力を受けない自然状態では弁座１２に密着して吐出ポート９を閉じている。しかし、吐出ポート９内から圧力を受けた状態では、弾性変形により弁座１２へ密着していた自由端部側が離れるため、吐出ポート９を開くことができるようになっている。従って、吐出ポート９内の圧力が下がれば、吐出弁１０自体の弾性により自動的に吐出ポート９を閉じることができるようになっている。
なお、符号の１３は、吐出弁１０およびリテーナ１１の端部付近を固定側端板６１に固定して取り付ける固定ボルトである。

旋回スクロール２は、旋回側端板２ａとその内面に立設された渦巻状ラップ２ｂとを備えており、旋回側端板２ａの外面に立設されたボス１４内には偏心ブッシュ１５が旋回軸受１６を介して回転自在に嵌合されている。この偏心ブッシュ１５に穿設された穴には、回転軸６の固定スクロール側端部から突出する偏心ピン１７が回転自在に嵌合されている。
この旋回スクロール２は、上述した固定スクロール６０と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渦巻状ラップ２ｂ，６２を噛み合わせることによって、内部に複数個の密閉空間Ｐを形成できるようになっている。

また、図１における符号の１９はスラスト面、２０は吸入ポート、２１は吐出キャビティであり、フロントケース４０の内側端面に形成されたスラスト面１９と旋回スクロール２の背面とが摺接することにより旋回スクロール２を支持している。この旋回スクロール２は、図示省略の駆動源から回転軸６に駆動力が伝達されることにより、回転軸６、偏心ピン１７、偏心ブッシュ１５およびボス１４等からなる公転旋回機構を介して、オルダムリンク３によって自転を阻止されながら公転旋回半径の円軌道上を公転旋回運動する。

このため、スクロール圧縮機で圧縮される冷媒ガスなどの流体は吸入ポート２０から密閉されたハウジングＨ１内に入り、流体通路（図示せず）を通って密閉空間Ｐ内に吸入される。この流体は、旋回スクロール２の公転旋回運動により密閉空間Ｐの容積が減少し、かつ、該密閉空間Ｐの位置が中心部の吐出ポート９側へ移動していくのに伴って、圧縮されながらスクロール圧縮機構Ｃの中央部に至り、固定スクロール６０の固定側端板６１に設けられた吐出ポート９より吐出弁１０を押し開いて吐出キャビティ２１に入り、ここから図示省略の配管等に導かれてスクロール圧縮機の外部に吐出される。

図２に示したように、リヤケース５０には、略径方向に延在する複数のリブ７０が設けられている。リブ７０は、略三角形形状に略径方向外側へ突出するリアフランジ部５１の外縁に沿って設けられ、圧縮機の軸方向に沿って外側に膨出している。すなわち、リブ７０はボルト穴５２に隣接した位置から径方向内側に伸びて設けられている。すなわち、一対のリブ７０により、ボルト穴５２が挟まれた状態となっている。リブ７０は、リヤケース５０の円形状の外形と略同心であって径方向内側に位置する固定スクロール固定部８０よりも外側領域に設けられている。

車両空調機用圧縮機では、振動モード１〜３次として、固定スクロールが前後・左右・上下に揺動する振動モードが励起される（図７（ａ）〜（ｃ）参照）。このため、このようなリブ７０を設けることは剛性（固有値）アップに有効である。すなわち、固定スクロールが加振されると、リヤケースと一体で振動する固有値が幾つか励起されるが、本実施形態においては、この固有値がリブ７０により増加し、振動低減に寄与することができる。したがって、本実施形態の圧縮機によれば、騒音発生を防止することができる。

図３に示したように、周方向に隣り合ったボルト穴５２の中間部分に、更なる追加のリブ７１を設けてもよい。このリブ７１は、リブ７０と同様に圧縮機の軸方向に沿って外側に膨出し、また、略径方向に沿って延在している。固定スクロール固定部８０よりも外側領域に設けられているのもリブ７０と同様である。このようにリブ７１を追加することで、更に剛性を向上させることができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、上記第１実施形態と同様の構成については同一の符号を用い、その説明を省略する。
図４（ａ）（ｂ）に示したように、本実施形態に係るリヤケース５０Ｂには、周縁部に軸方向外側に突出する環状リブ７２が形成されている。環状リブ７２はボルト穴５２が形成されたリアフランジ部５１と一体化している。他の構成は上記第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。

振動モード４〜６次として、固定スクロールだけでなく、リヤケース５０Ｂ、フロントケース４０を含めた複雑振動が励起される。すなわち、固定スクロール６０が加振されると、リヤケース５０Ｂに振動が伝達され、リヤケース５０Ｂとフロントケース４０が結合されていないリヤケース５０Ｂの外周縁部が面外方向に振動する固有値が励起される。これらの振動モードには、リヤケース５０Ｂの最外周部分が上下に振れる振動が見られる（図７（ｄ）参照）。このため、本実施形態のように最外周の縁部にリング状の環状リブ７２を設けると、剛性（固有値）がアップし、振動を低減して騒音発生を防止することができる。

［第１参考実施形態］
次に、本発明の第１参考実施形態について説明する。なお、上記第１実施形態と同様の構成については同一の符号を用い、その説明を省略する。
図５に示したように、フロントケース４０Ｂには、略径方向外側に膨出して軸方向に延在するリブ７５を設ける。本実施形態では、リブ７５は周方向に間隔を隔てて４箇所設けられ、各々フロントフランジ部４４と連続して設ける。他の構成は上記第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。

振動モード４〜６次には、固定スクロール６０＋リヤケース５０の揺動により、フロントケース４０Ｂが面内変形する固有値が幾つか励起され、フロントケース４０Ｂが曲げられる（図７（ｅ）参照）。本実施形態では、リブ７５が設けられていることにより、剛性（固有値）がアップし、フロントケース４０Ｂの変形を抑制して振動を低減し、騒音発生を防止することができる。

［第２参考実施形態］
次に、本発明の第２参考実施形態について説明する。なお、上記第１実施形態と同様の構成については同一の符号を用い、その説明を省略する。
図６に示したように、フロントケース４０Ｃのクラッチ側端面（図１の紙面左側の端面）には、放射状に複数のリブ７６が形成されている。図の例では６列設けられている。符号７７はブラケットへの固定用ボルトの座である。他の構成は上記第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。

振動モード６次において、フロントケース４０Ｃのノーズ部分が、ボルト通し方向（固定用ボルトの座７７参照）に振れ、固定スクロール６０、リヤケース５０、フロントケース４０Ｃへと振動伝達されると、フロントケース４０Ｃが軸方向に曲がる固有値が幾つか励起される（図７（ｆ）参照）。
ボルト通し方向と垂直方向へは触れにくいため、本実施形態では、ボルト通し方向に放射状のリブ７６を設けることにより、剛性（固有値）アップを実現し、振動を低減し、騒音発生を防止することができる。

なお、本発明は、上記各実施形態を互いに組み合わせて適用してもよいのは言うまでもない。

本発明の第１実施形態に係る車両空調機用圧縮機の側断面図である。 同圧縮機に用いられるリヤケースの平面図である。 同リヤケースの変形例を示した平面図である。 （ａ）は車両空調機用圧縮機の第２実施形態に用いられるリヤケースの平面図、（ｂ）は同リヤケースの一部を示した断面図である。 車両空調機用圧縮機の第１参考実施形態に用いられるフロントケースの斜視図である。 車両空調機用圧縮機の第２参考実施形態に用いられるフロントケースをクラッチ側から見た図である。 従来の圧縮機における振動モードを示した図である。

４０ フロントケース
４０Ｂ フロントケース
４０Ｃ フロントケース
５０ リヤケース
５０Ｂ リヤケース
６０ 固定スクロール
７０ リブ
７１ リブ
７２ 環状リブ
７５ リブ
７６ リブ

Claims (3)

1. 一側端部に開口を持つフロントケースと、
   前記フロントケースの前記開口を閉塞した状態で該フロントケースに固定されるリヤケースと、
   前記フロントケース内に収容されると共に前記リヤケースに対して固定される固定スクロールとを備えた圧縮機において、
   略三角形形状に略径方向外側へ突出するとともに、前記フロントケースと前記リヤケースとを固定するためのボルト穴が板厚方向に穿設されたリアフランジに、当該リアフランジの外縁に沿うとともに、軸方向に沿って前記フロントケースと反対の側に向かって膨出するリブが設けられている、圧縮機。
2. 周方向に隣り合った前記ボルト穴の中間部分に、前記リブとは異なる別のリブが、前記リヤケースの径方向おける中心から径方向に沿って放射状に延びるとともに、軸方向に沿って前記フロントケースと反対の側に向かって膨出するようにして設けられている、請求項１に記載の圧縮機。
3. 前記リヤケースの外周縁に沿って環状にリブが設けられている、請求項１または２に記載の圧縮機。

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