WO2022158198A1

WO2022158198A1 - スクロール型圧縮機

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Publication number: WO2022158198A1
Application number: PCT/JP2021/046698
Authority: WO
Inventors: 淳夫手島; 泰造佐藤; 拓樹増山
Original assignee: Sanden Automotive Components Corp
Current assignee: Sanden Automotive Components Corp
Priority date: 2021-01-22
Filing date: 2021-12-17
Publication date: 2022-07-28
Anticipated expiration: 2023-07-22
Also published as: CN116710653B; US20240060494A1; US12092104B2; DE112021005986T5; JP7523370B2; CN116710653A; JP2022112750A

Abstract

【課題】スクロール型圧縮機において旋回スクロールの渦巻壁の巻き終わり部の先端部に作用する面圧を低減する。スクロール型圧縮機１０において、スラスト受け部としての対向面２３７と旋回スクロール５２の旋回基板５２１との間にはスラストプレート８１及び弾性変形が可能なスラストシート８２が設けられている。旋回基板５２１とスラストシート８２との間は第１シール材８３によってシールされ、第２隔壁部２３２の対向面２３７とスラストプレート８１との間は第１シール材８３よりも大径の第２シール材８４によってシールされている。背圧室Ｈ５は、スラストプレート８１、スラストシート８２、第１シール材８３及び第２シール材８４により吸入圧領域（空間Ｈ６）と区画されている。そして、スラストプレート８１のスラストシート８２側の面には円形凹部８１６が形成されている。

Description

スクロール型圧縮機

　本発明は、スクロール型圧縮機に関する。

　スクロール型圧縮機は、互いの渦巻壁が噛み合うように配置された固定スクロール及び旋回スクロールを有する。スクロール型圧縮機は、旋回スクロールが固定スクロールに対して公転旋回運動を行うことによって双方の渦巻壁の間に形成される圧縮室の容積が変化し、これにより、圧縮室に取り込まれた流体が圧縮される。この種のスクロール型圧縮機の一例が特許文献１に記載されている。

　図５は、特許文献１に記載されたスクロール型圧縮機の断面図である。特許文献１に記載されたスクロール型圧縮機において、旋回スクロール（可動スクロール）２２の基板（鏡板）３１の背面側には旋回スクロール２２を固定スクロール２１に押し付ける背圧荷重を生じさせる背圧室３９が形成されている。背圧室３９は、圧縮機構ハウジング７のフレーム部７Ｂと旋回スクロール２２の間（つまり、旋回スクロール２２の背面側）に設けられた円環状のスラストプレート３８と、旋回スクロール２２の基板３１の背面に取り付けられてスラストプレート３８の一方の面に当接する円環状の第１シール材４１と、フレーム部７Ｂのスラストプレート３８側の面に取り付けられてスラストプレート３８の他方の面に当接すると共に第１シール材４１よりも大径の円環状の第２シール材４２とにより、吸入圧領域である吸入部３７と区画されている。

特開２０２０－１５３２９５号公報

　特許文献１に記載されたスクロール型圧縮機において、旋回スクロール２２には、公転旋回運動で発生する遠心力によって、旋回スクロール２２を傾けようとする転覆モーメントが作用する。また、特許文献１に記載されたスクロール型圧縮機において、旋回スクロール２２を固定スクロール２１に押し付ける背圧荷重は、スラストプレート３８を駆動軸（回転軸）１４の軸方向から見たとき、図６においてハッチングで示されるように、スラストプレート３８の前記他方の面における第２シール材４２の径方向内側であって且つ第１シール材４１の径方向外側の部位に作用する。つまり、旋回スクロール２２には、前記背圧荷重が偏った状態で作用する。このため、旋回スクロール２２には、前記遠心力による転覆モーメントに加えて、前記背圧荷重の偏りによる転覆モーメントが作用することになる。

　旋回スクロール２２が傾くと、旋回スクロール２２渦巻壁（ラップ）３１の先端部の固定スクロール２１の基板（鏡板）２３への片当たりと、固定スクロール２１の渦巻壁（ラップ）２４の旋回スクロール２２の基板（鏡板）３１への片当たりとが発生する。特に、旋回スクロール２２の渦巻壁３１の巻き終わり部の先端部には接触力が集中すると共に、旋回スクロール２２の渦巻壁３１の巻き終わり部は渦巻壁（ラップ）において最も薄肉に形成されている。このため、旋回スクロール２２が傾いた場合、旋回スクロール２２の渦巻壁の巻き終わり部の先端部には高い面圧が作用する。

　近年、スクロール型圧縮機の更なる高効率化及び小型軽量化が求められている。スクロール型圧縮機の更なる高効率化及び小型軽量が進むと、旋回スクロールの傾きにより、旋回スクロールの渦巻壁の巻き終わり部の先端部にはさらに高い面圧が作用し、その結果、旋回スクロールのラップの巻き終わり部の先端部に摩耗や損傷が生じるおそれがある。

　そこで、本発明は、旋回スクロールの渦巻壁の巻き終わり部の先端部に作用する面圧を低減して、旋回スクロールの渦巻壁の巻き終わり部の先端部の摩耗や損傷を抑制することのできるスクロール型圧縮機を提供することを目的とする。

　本発明の一側面によると、スクロール型圧縮機が提供される。このスクロール型圧縮機は、駆動軸と、固定基板及び前記固定基板に立設された固定渦巻壁を有する固定スクロールと、旋回基板及び前記旋回基板に立設されて前記固定渦巻壁と噛み合う旋回渦巻壁を有する旋回スクロールとを有し、前記駆動軸の回転に伴い前記旋回スクロールが前記固定スクロールに対して公転旋回運動を行うことで前記固定スクロールと前記旋回スクロールとの間に形成される圧縮室の容積が変化し、前記圧縮室に取り込んだ流体を圧縮するように構成されている。前記スクロール型圧縮機は、前記旋回スクロールの前記旋回基板の背面側に設けられ、前記旋回基板よりも大径の円環状のプレート部材と、前記旋回スクロールの前記旋回基板の背面と前記プレート部材との間に設けられ、前記プレート部材と略同径で弾性変形が可能な円環状のシート部材と、前記旋回スクロールの前記旋回基板の背面の周縁部に取り付けられ、先端部が前記シート部材に摺動可能に接触する円環状の第１シール材と、圧縮反力によって前記旋回スクロールに作用するスラスト荷重を前記シート部材及び前記プレート部材を介して受けるスラスト受け部と、前記第１シール材よりも大径に形成され、前記プレート部材の前記スラスト受け部側の面及び前記スラスト受け部の一方に取り付けられ、先端部が前記プレート部材の前記スラスト受け部側の面及び前記スラスト受け部の他方に接触する円環状の第２シール材と、前記プレート部材、前記シート部材、前記第１シール材及び前記第２シール材によって吸入圧領域と区画され、前記旋回スクロールを前記固定スクロールに押し付ける背圧荷重を前記プレート部材及び前記旋回スクロールに作用させる背圧室とを有し、前記プレート部材の前記シート部材側の面には、円形凹部が形成されている。

　本発明の一側面によれば、旋回スクロールの渦巻壁の巻き終わり部の先端部に作用する面圧を低減して、旋回スクロールの渦巻壁の巻き終わり部の先端部の摩耗や損傷を抑制することのできるスクロール型圧縮機を提供することができる。

実施形態に係るスクロール型圧縮機の概略構成を示す断面図である。図１の要部拡大図である。スラストプレート及びスラストシートを示す斜視図である。スラストプレートの断面図である。従来のスクロール型圧縮機の一例を示す図（断面図）である。従来のスクロール型圧縮機における背圧荷重を説明するための図である。

　以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

　図１は、本発明の実施形態に係るスクロール型圧縮機の概略構成を示す断面図である。実施形態に係るスクロール型圧縮機１０は、例えば、車両用空調装置の冷媒回路に組み込まれ、当該冷媒回路から低圧の気体冷媒（流体）を受けて圧縮し、高圧化して当該冷媒回路に戻すように構成される。なお、図１における左側がスクロール型圧縮機１０における前側、図１における右側がスクロール型圧縮機１０における後側、図１における上側がスクロール型圧縮機１０における上側、及び、図１における下側がスクロール型圧縮機１０における下側である。

　スクロール型圧縮機１０は、ハウジング２０と、駆動軸３０と、駆動軸３０を回転駆動する電動モータ４０と、駆動軸３０を介して駆動されて（低圧の）気体冷媒を圧縮するスクロールユニット５０と、電動モータ４０を駆動制御するインバータ６０とを有する。駆動軸３０、電動モータ４０、スクロールユニット５０及びインバータ６０は、ハウジング２０に収容されている。また、スクロールユニット５０は、固定スクロール５１と、固定スクロール５１に対して公転旋回運動する旋回スクロール５２とを含む。

　ハウジング２０は、フロントハウジング２１、カバー部材２２、センターハウジング２３及びリアハウジング２４を含む。そして、これらが図示省略の締結具などによって締結されてスクロール型圧縮機１０のハウジング２０が構成されている。

　フロントハウジング２１は、前後に延びる円筒状の第１周壁部２１１と、第１周壁部２１１の内部を前後に仕切る第１隔壁部２１２とを有する。第１周壁部２１１の前端面がフロントハウジング２１の前端面を構成し、第１周壁部２１１の後端面がフロントハウジング２１の後端面を構成している。第１周壁部２１１の内部（すなわち、フロントハウジング２１の内部空間）は、第１隔壁部２１２により、インバータ６０が収容される前側のインバータ収容空間と、電動モータ４０が収容される後側のモータ収容空間とに仕切られている。つまり、本実施形態において、電動モータ４０及びインバータ６０は、フロントハウジング２１に収容されている。

　第１隔壁部２１２には駆動軸３０の前端部を支持する支持部２１３が設けられている。支持部２１３は、第１隔壁部２１２の後側の面から前記モータ収容空間内に円筒状に突出するように形成され、内部に装着された第１軸受２１４を介して駆動軸３０の前端部を回転自在に支持するように構成されている。

　フロントハウジング２１の前端面にはカバー部材２２が接合され、これにより、前記インバータ収容空間が閉塞されている（インバータ収容室が形成されている）。フロントハウジング２１の後端面にはセンターハウジング２３の前端面が接合されている。なお、フロントハウジング２１とカバー部材２２との間及びフロントハウジング２１とセンターハウジング２３との間には必要に応じてシール部材が配置され得る。

　センターハウジング２３は、前後に延びる円筒状の第２周壁部２３１と、第２周壁部２３１の内部を前後に仕切る第２隔壁部２３２とを有する。第２周壁部２３１の前端面がセンターハウジング２３の前端面を構成し、第２周壁部２３１の後端面がセンターハウジング２３の後端面を構成している。第２周壁部２３１の内部（すなわち、センターハウジング２３の内部空間）は、第２隔壁部２３２により、フロントハウジング２１の前記モータ収容空間に接続する前側の接続空間と、スクロールユニット５０を収容する後側のスクロール収容空間とに仕切られている。つまり、本実施形態において、スクロールユニット５０は、センターハウジング２３に収容されている。

　第２隔壁部２３２は、フロントハウジング２１（モータ収容空間）側に突出する中空突出部２３３を有している。中空突出部２３３は、フロントハウジング２１の第１隔壁部２１２に設けられた支持部２１３に対向するように、第２隔壁部２３２の径方向中央に設けられている。中空突出部２３３の頂部には、中空突出部２３３の内外を連通し且つ駆動軸３０が挿通される軸挿通孔２３４が形成されている。中空突出部２３３の内部には、駆動軸３０の後端側の部位を回転自在に支持する第２軸受２３５が装着されている。つまり、本実施形態において、駆動軸３０は、ハウジング２０内を前後方向に延びており、フロントハウジング２１側に設けられた第１軸受２１４とセンターハウジング２３側に設けられた第２軸受２３５とによって回転自在に支持されている。

　センターハウジング２３の後端面にはリアハウジング２４の前端面が接合されている。ここで、本実施形態において、センターハウジング２３の後端面、すなわち、第２周壁部２３１の後端面には、スクロールユニット５０を構成する固定スクロール５１の固定基板５１１（後述する）の外縁部（周縁部）を収容する円形の凹部２３６が形成されている。そして、固定基板５１１の外縁部（周縁部）が凹部２３６に収容されると共にセンターハウジング２３とリアハウジング２４とに挟持されている。これにより、固定スクロール５１が固定され、また、第２周壁部２３１の後側の開口が固定スクロール５１の固定基板５１１で閉塞される。なお、センターハウジング２３とリアハウジング２４との間には必要に応じてシール部材が配置され得る。

　リアハウジング２４は、有底円筒状に形成され、前後に延びる円筒状の第３周壁部２４１と、第３周壁部２４１の後側の開口を閉塞する底壁部２４２とを有する。そして、リアハウジング２４の前端面を構成する第３周壁部２４１の前端面がセンターハウジング２３の後端面である第２周壁部２３１の後端面に接合され、これによって、第３周壁部２４１の前側の開口が固定スクロール５１の固定基板５１１で閉塞されている。

　電動モータ４０は、例えば三相交流モータで構成されており、ステータコアユニット４１と、ロータ４２とを含む。

　ステータコアユニット４１は、フロントハウジング２１の第１周壁部２１１の内周面に固定されている。ステータコアユニット４１には、図示しない車載バッテリなどからの直流電流がインバータ６０によって交流電流に変換されて供給される。

　ロータ４２は、ステータコアユニット４１の径方向内側に所定の隙間を有して配置されている。ロータ４２には永久磁石が組み込まれている。ロータ４２は、円筒状に形成されており、その中空部に駆動軸３０が挿通された状態で駆動軸３０に固定されている。すなわち、ロータ４２は、駆動軸３０と一体化されており、駆動軸３０と一体に回転する。

　電動モータ４０は、インバータ６０からの給電によってステータコアユニット４１に磁界が発生すると、ロータ４２の前記永久磁石に回転力が作用してロータ４２が回転し、これによって、駆動軸３０を回転させる（回転駆動する）。

　スクロールユニット５０は、上述のように、固定スクロール５１と、固定スクロール５１に対して公転旋回運動する旋回スクロール５２とを含む。

　固定スクロール５１は、円板状の固定基板５１１と、固定基板５１１の一方の面に立設された固定渦巻壁５１２とを有する。固定渦巻壁５１２は、固定基板５１１の前記一方の面上を径方向内側の内端部（巻き初め部）から径方向外側の外端部（巻き終わり部）まで渦巻状（インボリュート曲線状）に延びている。固定スクロール５１は、固定基板５１１の前記一方の面（固定渦巻壁５１２が立設された面）が前方を向いた状態で固定基板５１１の外縁部（周縁部）が凹部２３６に収容された状態でセンターハウジング２３とリアハウジング２４とに挟持されて固定されている。

　旋回スクロール５２は、円板状の旋回基板５２１と、旋回基板５２１の一方の面に立設された旋回渦巻壁５２２と、旋回基板５２１の他方の面に突出形成された円筒部５２３とを有する。旋回渦巻壁５２２は、旋回基板５２１の前記一方の面上を径方向内側の内端部（巻き初め部）から径方向外側の外端部（巻き終わり部）まで渦巻状（インボリュート曲線状）に沿って延びている。旋回スクロール５２は、旋回渦巻壁５２２が固定スクロール５１の固定渦巻壁５１２に噛み合うように配置されている。すなわち、旋回スクロール５２は、センターハウジング２３の第２隔壁部２３２と固定スクロール５１との間に、旋回基板５２１の前記一方の面（旋回渦巻壁５２２が立設された面）が後方を向いた状態で配置されている。なお、以下では、旋回基板５２１の前記他方の面（円筒部５２３が形成された面）を旋回基板５２１の背面という。

　旋回スクロール５２は、駆動軸３０及びクランク機構７０を介して伝達される駆動力によって駆動される。駆動された旋回スクロール５２は、自転が阻止された状態で、固定スクロール５１に対して公転旋回運動するように構成されている。すなわち、クランク機構７０は、駆動軸３０と旋回スクロール５２とを連結すると共に、駆動軸３０の回転運動を旋回スクロール５２の旋回運動に変換するように構成されている。

　スクロールユニット５０は、旋回スクロール５２が固定スクロール５１に対して公転旋回運動を行うことで低圧の気体冷媒を取り込んで圧縮するように構成されている。

　図２は、図１の要部拡大図である。

　図２を参照すると、クランク機構７０は、駆動軸３０の後端に設けられた偏心ピン７１と、偏心ピン７１に取り付けられた偏心ブッシュ７２とを含む。

　偏心ピン７１は、駆動軸３０の後端面から駆動軸３０の軸方向に延びている。また、偏心ピン７１は、駆動軸３０に対して偏心している。すなわち、偏心ピン７１の中心線ＣＬ１は、駆動軸３０の中心線ＣＬ０からずれている。

　偏心ブッシュ７２は、偏心ピン７１に回転可能に取り付けられていると共に軸受７３を介して旋回スクロール５２の円筒部５２３の内側に回転可能に挿入されている。具体的には、偏心ブッシュ７２は、円柱状に形成されている。また、偏心ブッシュ７２には、偏心ピン７１が回転可能に挿通されるピン挿通孔７２ａが形成されている。ピン挿通孔７２ａは、偏心ブッシュ７２の中心線ＣＬ２から偏心した位置に形成されて偏心ブッシュ７２を軸方向に貫通している。そして、偏心ブッシュ７２は、ピン挿通孔７２ａに偏心ピン７１を挿通させることにより、偏心ピン７１に回転可能に取り付けられている。したがって、ピン挿通孔７２ａの中心線は、偏心ピン７１の中心線ＣＬ１に一致する。また、偏心ブッシュ７２は、外周面７２ｂを旋回スクロール５２の円筒部５２３の内側に取り付けられた軸受７３に外周面７２ｂを支持させることにより、軸受７３を介して旋回スクロール５２の円筒部５２３の内側に回転可能に挿入されている。

　偏心ブッシュ７２の前端近傍（すなわち、駆動軸３０側の端部近傍）の外周面には、偏心ブッシュ７２と一体に回転又は揺動するブッシュ・バランサ７２１が取り付けられており、駆動軸３０の後端近傍（すなわち、偏心ピン７１側の端部近傍）の外周面には、駆動軸３０と一体に回転するシャフト・バランサ３１が取り付けられている。

　ブッシュ・バランサ７２１は、公転旋回運動によって旋回スクロール５２に生じる遠心力を相殺し、主に固定渦巻壁５１２に対する旋回渦巻壁５２２の押し付け力を適正に維持する。また、ブッシュ・バランサ７２１及びシャフト・バランサ３１は、ロータ４２に取り付けられたロータ・バランサ４２１、４２２（図１参照）と協働して、駆動軸３０と駆動軸３０に固定又は連結されている部品とを含む可動系部品全体のバランスを取るために設けられている。

　センターハウジング２３の第２隔壁部２３２には、中空突出部２３３の径方向外側に位置すると共に旋回スクロール５２の旋回基板５２１の背面に間隔をあけて対向する円環状の対向面２３７が形成されている。また、第２隔壁部２３２の対向面２３７と旋回基板５２１（の背面）との間には、対向面２３７に近い側から順に、スラストプレート（プレート部材）８１及びスラストシート（シート部材）８２が設けられている。換言すれば、旋回基板５２１の背面側にはスラストプレート８１が設けられ、スラストプレート８１と旋回基板５２１（の背面）との間にスラストシート８２が設けられている。

　スラストプレート８１及びスラストシート８２は、円環状に形成されており、旋回基板５２１の背面に形成された円筒部５２３の径方向外側に配置されている。具体的には、スラストプレート８１は、旋回基板５２１の外径よりも大きな外径を有すると共に、円筒部５２３の外径よりも大きな内径を有している。また、スラストシート８２は、スラストプレート８１と内外径が略等しく（すなわち、略同径）に形成されている。スラストプレート８１は、比較的高い剛性を有し、実質的に撓まないように形成されている。他方、スラストシート８２は、バネ性を有する金属薄板などで形成されており、可撓性を有し、駆動軸３０の軸方向に弾性変形することが可能である。

　旋回スクロール５２の旋回基板５２１の背面とスラストシート８２との間には円環状の第１シール材８３が設けられている。第１シール材８３は、例えば摺動性を有する合成樹脂で形成されている。第１シール材８３は、先端部がスラストシート８２の旋回スクロール５２側の面に接触するように、旋回スクロール５２の旋回基板５２１の背面の周縁部に取り付けられている。具体的には、本実施形態において、第１シール材８３は、旋回スクロール５２の旋回基板５２１の背面から一部が突出するように、旋回スクロール５２の旋回基板５２１の背面の周縁部に形成された環状溝に嵌め込まれており、突出部の先端がスラストシート８２の旋回スクロール５２側の面に摺動可能に接触している。そして、第１シール材８３は、旋回スクロール５２の公転旋回運動時においては、スラストシート８２の旋回スクロール５２側の面上を摺動しながら、旋回スクロール５２の旋回基板５２１の背面とスラストシート８２との間をシールする。

　第２隔壁部２３２の対向面２３７とスラストプレート８１の間には円環状の第２シール材８４が設けられている。第２シール材８４は、例えば合成ゴムで形成されており、弾性を有している。第２シール材８４は、第１シール材８３よりも大径に形成されている。特に制限されないが、例えばＯリングが第２シール材８４として用いられ得る。第２シール材８４は、第２隔壁部２３２の対向面２３７及びスラストプレート８１の対向面２３７側の面の一方に取り付けられると共に先端部が他方に接触しており、第２隔壁部２３２の対向面２３７とスラストプレート８１との間をシールしている。具体的には、本実施形態において、第２シール材８４は、第２隔壁部２３２の対向面２３７から一部が突出するように、第２隔壁部２３２の対向面２３７に形成された環状溝に嵌め込まれており、突出部の先端がスラストプレート８１の対向面２３７側の面の周縁部に接触している。

　図３は、スラストプレート８１及びスラストシート８２を示す斜視図であり、図４は、スラストプレート８１及びスラストシート８２の断面図である。

　図２～図４に示されるように、スラストプレート８１は、対向面２３７側の面８１１から突出する２つの位置決めピン８１２と、旋回スクロール５２側の面８１３から突出する６つの自転阻止ピン８１４とを有する。また、スラストシート８２には、６つの自転阻止ピン８１４に対応する６つの挿通孔８２１が形成されている。

　本実施形態において、２つの位置決めピン８１２は、スラストプレート８１の対向面２３７側の面８１１から一部が突出するように、スラストプレート８１の中空部分８１５を挟んでその両側に形成された２つの第１圧入孔に圧入されて固定されている。

　また、２つの位置決めピン８１２は、第２隔壁部２３２の対向面２３７に形成された対応する２つの位置決め穴２３８（好ましくは一方が丸穴で他方が長穴に形成される）に軸方向に移動可能に挿入されている。

　そして、２つの位置決めピン８１２が第２隔壁部２３２の対向面２３７に形成された２つの位置決め穴２３８に挿入されることにより、スラストプレート８１は、回転しないように位置決めされた状態で駆動軸３０の軸方向に移動可能に第２隔壁部２３２の対向面２３７に取り付けられている。

　スラストプレート８１の旋回スクロール５２側の面８１３には、スラストプレート８１と同心の円形凹部８１６が形成されている。換言すれば、本実施形態において、スラストプレート８１の旋回スクロール５２側の面８１３は、円形凹部８１６の底面からなる第１環状面８１３ａと、円形凹部８１６の径方向外側に位置すると共に前記第１環状面８１３ａよりも１段高い第２環状面８１３ｂとで構成されている。円形凹部８１６は、駆動軸３０の軸方向から見たとき、旋回スクロール５２の公転旋回運動時に第１シール材８３がスラストシート８２の旋回スクロール５２側の面を摺動する領域、すなわち、旋回スクロール５２の公転旋回運動に伴う第１シール部材８３のスラストシート８２に対する摺動領域（の外形線）の内側に位置するように形成されている。また、本実施形態において、円形凹部８１６は、第１シール材８３の外径よりも小径に形成されている。但し、これに限られるものではない。円形凹部８１６は、第１シール部材８３の外径と略同径に形成されてもよい。

　６つの自転阻止ピン８１４は、スラストプレート８１の旋回スクロール５２側の面８１３から一部が突出するように、周方向等間隔で形成された６つの第２圧入孔に圧入されて固定されている。具体的には、本実施形態において、６つの第２圧入孔は、円形凹部８１６の底面からなる第１環状面８１３ａに周方向等間隔で形成されており、６つの自転阻止ピン８１４は、第２環状面８１３ｂよりも突出するように、第１環状面８１３ａに形成された６つの第２圧入孔に圧入されて固定されている。

　また、６つの自転阻止ピン８１４は、スラストシート８２に形成された６つの挿通孔８２１に挿通されてスラストシート８２を貫通すると共に、旋回スクロール５２の旋回基板５２１の背面に円筒部５２３を囲むように等間隔で形成された６つの円形穴５２４（図１及び図２には、そのうちの一つだけが示されている）に遊嵌されている。

　そして、６つの自転阻止ピン８１４がスラストシート８２の６つの挿通孔８２１に挿通されることにより、スラストシート８２は、スラストプレート８１に対する相対回転が阻止された状態でスラストプレート８１の旋回スクロール５２側の面８１３（第２環状面８１３ｂ）に取り付けられている。このとき、円形凹部８１６の内側空間、すなわち、第２環状面８１３ｂと第１環状面８１３ａとの段差により、スラストプレート８１とスラストシート８２との間には、スラストシート８２の内周側の部位が弾性変形するのを許容する許容空間が形成される。また、６つの自転阻止ピン８１４が旋回基板５２１の背面に形成された６つの円形穴５２４に遊嵌されることにより、旋回スクロール５２の自転が阻止される。なお、自転阻止ピン８１４（及び円形穴５２４）は３つ以上あればよく、自転阻止ピン８１４（及び円形穴５２４）の数は任意に設定され得る。

　図１に戻り、スクロール型圧縮機１０は、低圧の気体冷媒が流入する吸入室Ｈ１と、低圧の気体冷媒を圧縮する圧縮室Ｈ２と、圧縮室Ｈ２で圧縮された気体冷媒が吐出される吐出室Ｈ３と、圧縮室Ｈ２で圧縮された気体冷媒から潤滑油を分離する気液分離室Ｈ４と、旋回スクロール５２の旋回基板５２１の背面側に設けられた背圧室Ｈ５とを有している。

　吸入室Ｈ１は、フロントハウジング２１の第１周壁部２１１、フロントハウジング２１の第１隔壁部２１２、センターハウジング２３の第２周壁部２３１及びセンターハウジング２３の第２隔壁部２３２によって区画形成されている。すなわち、本実施形態においては、フロントハウジング２１の前記モータ収容空間とセンターハウジング２３の前記接続区間とによって吸入室Ｈ１が形成されている。第１周壁部２１１には、吸入口Ｐ１が形成されている。吸入口Ｐ１は、図示省略の接続管などを介して前記冷媒回路（の低圧側）に接続されている。このため、吸入室Ｈ１には、吸入口Ｐ１を介して前記冷媒回路からの低圧の冷媒が流入する。また、センターハウジング２３には、吸入室Ｈ１内の低圧の気体冷媒をスクロールユニット５０の径方向外側の空間Ｈ６に導くための冷媒通路Ｌ１が形成されている。

　圧縮室Ｈ２は、固定スクロール５１と旋回スクロール５２との間に形成される。具体的には、スクロールユニット５０において、旋回スクロール５２が固定スクロール５１に対して公転旋回運動すると、旋回渦巻壁５２２が固定渦巻壁５１２に接触し、固定基板５１１、固定渦巻壁５１２、旋回基板５２１及び旋回渦巻壁５２２によって三日月状の密閉空間が径方向外側で形成される。形成された三日月状の密閉空間が容積を徐々に減少させながら径方向内側へと移動する。この固定スクロール５１と旋回スクロール５２との間に形成される三日月状の密閉空間が圧縮室Ｈ２を構成する。スクロールユニット５０は、前記三日月状の密閉空間（すなわち、圧縮室Ｈ２）の形成時に空間Ｈ６から低圧の気体冷媒を取り込むことで低圧の気体冷媒を圧縮するように構成されている。

　吐出室Ｈ３は、リアハウジング２４の第３周壁部２４１と、リアハウジング２４の底壁部２４２と、固定スクロール５１の固定基板５１１とによって区画形成されている。つまり、リアハウジング２４の第３周壁部２４１の内部が吐出室Ｈ３を構成している。固定スクロール５１の固定基板５１１の径方向中央には、最も内側に移動した圧縮室Ｈ２と吐出室Ｈ３とを連通する吐出孔Ｌ２が形成されている。このため、吐出室Ｈ３には、スクロールユニット５０の圧縮室Ｈ２で圧縮された気体冷媒が吐出孔Ｌ２を介して吐出される。なお、吐出孔Ｌ２には、圧縮室Ｈ２から吐出室Ｈ３への気体冷媒の流通を許容するが、吐出室Ｈ３から圧縮室Ｈ２への気体冷媒の流通を規制する逆止弁（リード弁）９５が取り付けられている。

　気液分離室Ｈ４は、リアハウジング２４に設けられている。具体的には、本実施形態において、気液分離室Ｈ４は、リアハウジング２４の底壁部２４２を外周面から内部へと向かって下方に延びる円柱状空間として形成されている。吐出室Ｈ３と気液分離室Ｈ４とは連通孔Ｌ３を介して連通している。気液分離室Ｈ４には、気体冷媒に含まれる潤滑油を分離するオイルセパレータ１００が配置されている。ここでは遠心分離式のオイルセパレータが用いられているが、これに限られるものではなく、他の方式のオイルセパレータが用いられてもよい。気液分離室Ｈ４におけるオイルセパレータ１００より上部には、吐出口Ｐ２が設けられている。吐出口Ｐ２は、図示省略の接続管などを介して前記冷媒回路（の高圧側）に接続されている。

　背圧室Ｈ５は、旋回スクロール５２の旋回基板５２１とセンターハウジング２３の第２隔壁部２３２との間に形成されている。本実施形態において、背圧室Ｈ５は、第２隔壁部２３２の中空突出部２３３の内部空間を含む。背圧室Ｈ５は、スラストプレート８１、スラストシート８２、第１シール材８３及び第２シール材８４により、吸入室Ｈ１の圧力の領域（吸入圧領域）であるスクロールユニット５０の径方向外側の空間Ｈ６と区画されている。

　センターハウジング２３及びリアハウジング２４には、吐出室Ｈ３と背圧室Ｈ５とを接続すると共に、気液分離室Ｈ４と背圧室Ｈ５とを接続する潤滑油通路Ｌ４が形成されている。潤滑油通路Ｌ４の途中には、オリフィス（絞り部）ＯＬが配置されている。また、背圧室Ｈ５は、軸挿通孔２３４の内周面と駆動軸３０の外周面との間の微小隙間を介して吸入室Ｈ１に連通している。但し、これに限られるものではない。軸挿通孔２３４の内周面と駆動軸３０の外周面との間の隙間がシールされると共に、背圧室Ｈ５が途中にオリフィスや背圧制御弁などが設けられた放圧通路を介して吸入室Ｈ１に連通するように構成されてもよい。

　次に、スクロール型圧縮機１０の動作を説明する。

　インバータ６０からの給電によって電動モータ４０が駆動軸３０を回転させると、駆動軸３０の回転がクランク機構７０を介して旋回スクロール５２に伝達され、旋回スクロール５２は固定スクロール５１に対して公転旋回運動を行う。すると、前記冷媒回路からの低圧の気体冷媒が吸入口Ｐ１を介して吸入室Ｈ１に流入し、冷媒通路Ｌ１を通過して空間Ｈ６に至り、その後、固定スクロール５１と旋回スクロール５２との間に形成される圧縮室Ｈ２に取り込まれて圧縮される。圧縮室Ｈ２で圧縮された気体冷媒（高圧の気体冷媒）は、吐出孔Ｌ２（及び逆止弁９５）を介して吐出室Ｈ３に吐出され、その後、連通孔Ｌ３を介して気液分離室Ｈ４に流入する。気液分離室Ｈ４に流入した気体冷媒は、オイルセパレータ１００によって、そこに含まれた潤滑油が分離される。そして、オイルセパレータ１００によって潤滑油が分離された後の気体冷媒は、吐出口Ｐ２から前記冷媒回路へと導出される。他方、オイルセパレータ１００によって気体冷媒から分離された潤滑油は、気液分離室Ｈ４の底部に貯留される。なお、吐出室Ｈ３に吐出された気体冷媒に含まれた潤滑油の一部は、吐出室Ｈ３の底部に貯留される。

　スクロール型圧縮機１０の動作中、旋回スクロール５２には、圧縮反力によって、旋回スクロール５２を固定スクロール５１から離す方向のスラスト荷重が作用する。旋回スクロール５２に作用するスラスト荷重は、スラストシート８２及びスラストプレート８１を介して第２隔壁部２３２の対向面２３７に伝達される。換言すれば、第２隔壁部２３２に対向面２３７は、圧縮反力によって旋回スクロール５２に作用するスラスト荷重をスラストシート８２及びスラストプレート８１を介して受けるように構成されている。したがって、本実施形態においては、第２隔壁部２３２に対向面２３７が本発明の「スラスト受け部」に相当する。

　また、背圧室Ｈ５は、潤滑油通路Ｌ４を介して吐出室Ｈ３及び気液分離室Ｈ４に連通していると共に、軸挿通孔２３４の内周面と駆動軸３０の外周面との間の微小隙間を介して吸入室Ｈ１に連通している。このため、吐出室Ｈ３の底部及び／又は気液分離室Ｈ４の底部に貯留された潤滑油（及び気体冷媒の一部）は、潤滑油通路Ｌ４を介して背圧室Ｈ５に供給されるが、その際、オリフィスＯＬによって減圧される。また、背圧室Ｈ５と吸入室Ｈ１とは前記微小隙間を介して連通しており、背圧室Ｈ５から吸入室Ｈ１に流出する潤滑油（及び／又は気体冷媒）が制限される。このため、背圧室Ｈ５の圧力が吸入室Ｈ１の圧力Ｐｓと吐出室Ｈ３の圧力Ｐｄ（＝気液分離室Ｈ４の圧力）との間の中間圧力Ｐｍに保持される。この中間圧力（背圧）Ｐｍにより、旋回スクロール５２を固定スクロール５１に押し付ける方向の背圧荷重がスラストプレート８１及び旋回スクロール５２に作用する。つまり、背圧室Ｈ５は、旋回スクロール５２を固定スクロール５１に押し付ける方向の背圧荷重をスラストプレート８１及び旋回スクロール５２に作用させる。

　そして、旋回スクロール５２は、主にスラストプレート８１及び旋回スクロール５２に作用する背圧荷重によって押圧されて、圧縮反力に抗して固定スクロール５１に押し付けられる。これにより、固定渦巻壁５１２と旋回基板５２１との接触、及び、旋回渦巻壁５２１と固定基板５１１との接触が維持され、圧縮室Ｈ２における気体冷媒の圧縮効率の低下が防止される。

　以上のように、実施形態に係るスクロール型圧縮機１０において、旋回スクロール５２の旋回基板５２１の背面側、さらに言えば、第２隔壁部２３２の対向面（スラスト受け部）２３７と旋回基板５２１の旋回基板５２１との間には、円環状のスラストプレート８１及び円環状のスラストシート８２が設けられている。スラストプレート８１は、旋回基板５１２よりも大径に形成されている。スラストシート８２は、旋回基板５１２とスラストプレート８１との間に設けられ、スラストプレート８１と略同径に形成され、且つ駆動軸３０の軸方向に弾性変形が可能である。旋回基板５２１とスラストシート８２との間は、旋回基板５２１の背面の周縁部に取り付けられた摺動性を有する円環状の第１シール材８３によってシールされている。第２隔壁部２３２の対向面（スラスト受け部）２３４とスラストプレート８１との間は、対向面（スラスト受け部）２３４に取り付けられた第２シール材８４によってシールされている。第２シール材８４は、弾性を有し、第１シール材８３よりも大径に形成されている。背圧室Ｈ５は、スラストプレート８１、スラストシート８２、第１シール材８３及び第２シール材８４によって、スクロールユニット５０の外端部近傍の空間Ｈ６（吸入圧領域）と区画されている。そして、スラストプレート８１のスラストシート８２側の面には、円形凹部８１６が形成されている。円形凹部８１６は、駆動軸３０の軸方向から見たときに旋回スクロール５２の公転旋回運動に伴う第１シール部材８３のスラストシート８２に対する摺動領域（の外形線）の内側に位置している。

　実施形態に係るスクロール型圧縮機１０によれば、以下のような効果が得られる。

　スラストプレート８１のスラストシート８２側の面には、円形凹部８１６が形成されている。そして、この円形凹部８１６（の内部空間）により、スラストプレート８１とスラストシート８２との間には、スラストシート８２の弾性変形を許容する許容空間が形成される。このため、旋回スクロール５２が傾いた状態で固定スクロール５１に押し付けられた場合であっても、スラストシート８１が円形凹部８１６内に弾性変形することにより、旋回スクロール５２の旋回渦巻壁５２１が固定スクロール５１の固定基板５１１に過剰な接触力で接触することが抑制される。この結果、旋回スクロール５２の旋回渦巻壁５２２の巻き終わり部の先端部に作用する面圧を低減することができ、旋回スクロール５２の旋回渦巻壁５２２の巻き終わり部の先端部の摩耗や損傷が抑制される。

　また、スラストプレート８１は、駆動軸３０の軸方向に移動可能に第２隔壁部２３２の対向面（スラスト受け部）２３７に取り付けられ、対向面（スラスト受け部）２３７とスラストプレート８１との間は、対向面（スラスト受け部）２３７に取り付けられた弾性を有する第２シール材８４によってシールされている。つまり、第２シール材８４は、スラストプレート８１と第２隔壁部２３２の対向面２３７との間で押圧されて弾性変形すると共に、その弾性復元力により、旋回スクロール５２を固定スクロール５１に押し付ける方向にスラストプレート８１を押圧することが可能である。このため、旋回渦巻壁５２１と固定基板５１１との接触を維持しつつ、旋回渦巻壁５２１が固定基板５１１に過剰な接触力で接触すること抑制される。これによっても、旋回スクロール５２の旋回渦巻壁５２２の巻き終わり部の先端部に作用する面圧が低減され、旋回スクロール５２の旋回渦巻壁５２２の巻き終わり部の先端部の摩耗や損傷が抑制される。

　さらに、スラストプレート８１は、対向面（スラスト受け部）２３７側の面８１１から突出する２つの位置決めピン８１２を有している。そして、２つの位置決めピン８１２は、対向面（スラスト受け部）２３７に形成された２つの位置決め穴２３８に軸方向に移動可能に挿入されることにより、スラストプレート８１が回転しないようにスラストプレート８１を対向面（スラスト受け部）２３７に位置決めするように構成されている。このため、スラストプレート８１の駆動軸３０の軸方向への移動を可能としつつ、スラストプレート８１を対向面（スラスト受け部）２３７に容易に組付けることができる。

　さらにまた、スラストプレート８１は、旋回スクロール５２側の面８１３から突出する複数（６つ）の自転阻止ピン８１４を有している。そして、複数の自転阻止ピン８１４のそれぞれは、スラストシート８２を貫通して延びると共に旋回スクロール５２の旋回基板５２１の背面に形成された対応する円形穴５２４に遊嵌されて旋回スクロール５２の自転を阻止するように構成されている。このため、スラストシート８２の位置ずれや回転が阻止されると共に、公転旋回運動する旋回スクロール５２の自転が阻止される。

　以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に制限されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいてさらなる変形や変更が可能であることはもちろんである。

　１０…スクロール型圧縮機、３０…駆動軸、５０…スクロールユニット、５１…固定スクロール、５２…旋回スクロール、８１…スラストプレート（プレート部材）、８２…スラストシート（シート部材）、８３…第１シール材、８４…第２シール材、２３７…対向面（スラスト受け部）、５１１…固定基板、５１２…固定渦巻壁、５２１…旋回基板、５２２…旋回渦巻壁、８１２…位置決めピン、８１４…自転阻止ピン、８１６…円形凹部、Ｈ２…圧縮室、Ｈ５…背圧室

Claims

　駆動軸と、固定基板及び前記固定基板に立設された固定渦巻壁を有する固定スクロールと、旋回基板及び前記旋回基板に立設されて前記固定渦巻壁と噛み合う旋回渦巻壁を有する旋回スクロールとを有し、前記駆動軸の回転に伴い前記旋回スクロールが前記固定スクロールに対して公転旋回運動を行うことで前記固定スクロールと前記旋回スクロールとの間に形成される圧縮室の容積が変化し、前記圧縮室に取り込んだ流体を圧縮するように構成されたスクロール型圧縮機であって、
　前記旋回スクロールの前記旋回基板の背面側に設けられ、前記旋回基板よりも大径の円環状のプレート部材と、
　前記旋回スクロールの前記旋回基板の背面と前記プレート部材との間に設けられ、前記プレート部材と略同径で弾性変形が可能な円環状のシート部材と、
　前記旋回スクロールの前記旋回基板の背面の周縁部に取り付けられ、先端部が前記シート部材に摺動可能に接触する円環状の第１シール材と、
　圧縮反力によって前記旋回スクロールに作用するスラスト荷重を前記シート部材及び前記プレート部材を介して受けるスラスト受け部と、
　前記第１シール材よりも大径に形成され、前記プレート部材の前記スラスト受け部側の面及び前記スラスト受け部の一方に取り付けられ、先端部が前記プレート部材の前記スラスト受け部側の面及び前記スラスト受け部の他方に接触する円環状の第２シール材と、
　前記プレート部材、前記シート部材、前記第１シール材及び前記第２シール材によって吸入圧領域と区画され、前記旋回スクロールを前記固定スクロールに押し付ける背圧荷重を前記プレート部材及び前記旋回スクロールに作用させる背圧室と、
　を有し、
　前記プレート部材の前記シート部材側の面には、円形凹部が形成されている、
　スクロール型圧縮機。
　前記円形凹部は、前記駆動軸の軸方向から見て、前記旋回スクロールの公転旋回運動に伴う前記第１シール材の前記シート部材に対する摺動範囲の内側に位置している、請求項１に記載のスクロール型圧縮機。
　前記円形凹部は、前記第１シール材の外径と略同径又は前記第１シール材の外径よりも小径に形成されている、請求項１又は２に記載のスクロール型圧縮機。
　前記プレート部材は、前記駆動軸の軸方向に移動可能に設けられており、
　前記第２シール材は、弾性を有し、前記プレート部材と前記スラスト受け部との間で押圧されて弾性変形する、
　請求項１～３のいずれか一つに記載のスクロール型圧縮機。
　前記プレート部材は、前記スラスト受け部側の面から突出する２つの位置決めピンを有し、前記２つの位置決めピンは、前記スラスト受け部に形成された位置決め穴に軸方向に移動可能に挿入されることにより、前記プレート部材が回転しないように前記プレート部材を前記スラスト受け部に位置決めするように構成されている、請求項４に記載のスクロール型圧縮機。
　前記プレート部材は、前記旋回スクロール側の面から突出する複数の自転阻止ピンを有し、前記複数の自転阻止ピンのそれぞれは、前記シート部材を貫通して延びると共に前記旋回スクロールの前記旋回基板の背面に形成された対応する円形穴に遊嵌されて前記旋回スクロールの自転を阻止するように構成されている、請求項４又は５に記載のスクロール型圧縮機。