JP4773877B2 - 空調用圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、空調用圧縮機に関するものであり、いわゆるスクロールタイプの空調用圧縮機において冷媒や潤滑油の外部への漏れを防止するための工夫を加えたものである。

従来、空調用圧縮機であるスクロール圧縮機の固定スクロールをハウジングに固定する方法としては、当該ハウジングの外側からボルト止めする方法や、固定スクロールにフランジを付設し、それを周辺部材にボルト止めする方法があった（たとえば、特許文献１、２）。

特開２００２−２１３３６９号公報 特開２０００−３５２３８９号公報

しかしながら、ハウジングの外側からボルトで固定する場合、潤滑油や冷媒の漏れを防止するために、必ずシールが必要となる。特に冷媒の地球環境悪化防止を考慮したＣＯ₂圧縮機では、低圧部に対する高圧部の圧力が高く、分子が小さいので、シールには、特に注意が必要である。また、固定スクロールにフランジ部を設け、当該フランジ部を利用して固定する場合は、余計なスペースが必要となり、小型化が要請される空調用圧縮機には適さない。

そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ハウジング外部への冷媒や潤滑油の漏れを気にすることなく固定スクロールをコンパクトで容易に固定できる空調用圧縮機を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、この発明による空調用圧縮機は、固定スクロールに対して旋回スクロールが旋回するときの自転防止機構として前記固定スクロール側に嵌合されるリングと、前記旋回スクロールに固定されて、前記固定スクロールに対向して合わせられるときに前記リングの内側に挿入されるピンと、を有する空調用圧縮機において、前記固定スクロールの前記リングが嵌合される穴と同軸で底面に孔が穿たれ、当該孔を通した固定手段で前記リング嵌合側から、回転しない後方部材に当該固定スクロールが固定されるようにしたものである。

この発明では、リングを嵌合するための穴を利用して、固定スクロールをボルト等の固定手段で圧縮機内部の不回転後方部材に固定できるので、冷媒や潤滑油がハウジング外部に漏洩する心配が無用となる。また、加工という点においても、元々リング穴用の穴加工をしていたので、それと同時に加工することができ、工数を減らすことができる。さらに、新たに付足すような構造がないので、小型化の要請にも対応することができる。

つぎの発明による空調用圧縮機は、前記空調用圧縮機において、前記固定手段は、ボルトであり、前記孔の直径は、前記リングの内径よりも大きく、前記リングが嵌合される穴の直径よりも小さいようにしたものである。

圧縮機の吐出圧力によっては、できるだけ太いボルトで固定スクロールを固定したい場合がある。そのような場合、ボルトの頭部が入る孔の直径は、リングの内径よりも大きく、かつリングが嵌合される穴の直径よりも小さいものを使えば、リング自体の嵌合には全く支障がない状態で、かつ、太いボルトが利用できるようになる。

つぎの発明による空調用圧縮機は、前記空調用圧縮機において、前記固定手段は、ボルトであり、前記孔の直径は、前記リングの内径よりも小さいようにしたものである。

固定手段を挿入する上記孔の直径がリングの内径よりも小さければ、リングの座りもよく、適当な潤滑油がたまるので、ピン−リング間の焼き付き防止に資する。また、加工も容易となる。

つぎの発明による空調用圧縮機は、前記空調用圧縮機において、前記固定スクロールは、当該固定スクロールの背面側に常に押しつけられる力を受ける構造を有し、前記固定手段は、ピンであるようにしたものである。

旋回スクロールの背面から当該旋回スクロールを固定スクロール側に押しつける、所謂旋回背圧方式であれば、固定スクロールが浮き上がることがないので、ボルトの代わりにピンを用いることができる。また、固定スクロールと旋回スクロールのかみ合わせによって形成される圧縮室内部のガスによって生じる固定スクロールを押しつける力が、それと反対向きの吐出室のガスによる力よりも大きくなる構造（圧縮室と吐出室の面積の差も一要因）を当該圧縮機が有している場合も、固定スクロールは浮き上がることがないので、ボルトの代わりにピンを用いることができる。これにより、加工のみならず、組み立ても至極容易となる。

この発明に係る空調用圧縮機によれば、ハウジング外部への冷媒や潤滑油の漏れを気にすることなく固定スクロールを容易に固定できる。また、ピン−リング機構のリング穴を巧みに利用して取り付け孔を設けるので、加工も容易で工数を減少させることが可能である。

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものが含まれるものとする。

図１−１は、本発明の実施例に係る空調用圧縮機を示す断面図である。この圧縮機１は、例えば、電気自動車用空気調和機の冷媒ガス圧縮機として用いられ、冷媒ガスを圧縮して空気調和機の冷媒回路（冷凍サイクル）に供給する機能を有する。圧縮機１は、圧縮室側ハウジング２と、電動機側ハウジング４とで、軸受支持板３を挟み、ボルト５で密封する構造を有する。

内部の電動機６で回転するシャフト７は、軸受支持板３に支持される軸受け８に支持される。当該シャフト７の圧縮室側先端には、偏心シャフト１０が設けられ、その傍らにバランスウェイト９も設けられる。圧縮室側ハウジング２の内部では、端板の表面に渦巻き状の壁体（ラップ）を立設した固定スクロール１３と、端板の表面に固定スクロール１３の壁体と実質的に同一形状の渦巻き状の壁体を立設した旋回スクロール１２とが対向して合わさり、互いの壁体間に三日月状の圧縮室１４を構成する。なお、この圧縮機１では電動機６を内蔵するタイプであるが、これに限らず、動力を自動車のエンジンからベルトで伝達させるタイプのものでもよい。

上記偏心シャフト１０は、軸受１１を介して旋回スクロール１２に嵌合される。これにより、旋回スクロール１２は、固定スクロール１３に対して旋回させられる。このとき、何らかの機構がなければ、旋回スクロール１２は、自身が回転してしまい、圧縮室１４を適切に構成することができなくなるので、自転を防止するためにピン−リング機構をこの圧縮機は有する。

ピン−リング機構は、旋回スクロール１２側に固定されるピン１５が、固定スクロール１３側の穴に嵌合されるリング１６内に挿入され、旋回スクロール１２の旋回の際にピン１５がリング１６内を摺動回転するようになっている。これにより、旋回スクロール１２は、旋回するが、自転はしないようになる。

この発明では、固定スクロール１３のリング１６が嵌合される穴の底面に合わせて同軸で孔１７が穿たれ、孔１７を通した固定手段で、リング１６嵌合側（ピン側）から、回転しない後方部材、ここではハウジング２の内側に固定スクロール１３が固定される。ボルト１９の数は、リング１６の数に等しくなるようにしてもよい。たとえば、図２に示すように、固定スクロールに設けられるリング１６が６つであれば、ボルト１９も６つにすることができる。なお、図１−１は、固定手段としてボルト１９、特に六角穴付きボルトが採用されたときの図である。

本来、ボルト１９は、固定に要する力から本数と直径が割り出されるが、この数とリング１６の数が合わないときは、固定スクロール１３が浮こうとする力の源である吐出室Ｈの圧力が加わる面の直径Ｄを調節して、ボルトの数を調節すればよい。

図１−２は、当該固定手段付近を示す拡大図である。ボルト１９が挿入される孔の直径２１は、リング１６の内径２０よりも大きく、リング１６が嵌合される穴の直径２２よりも小さい。これにより、リング１６は、嵌合のときに当該直径２１、２２の差で形成される段差で止まり、従来通り、まったく支障なく嵌合され、機能を発揮する。そして、ボルト１９が挿入される孔も大きくとることができ、太いボルト１９で、固定スクロール１３を固定することができる。

ここでは、ボルト１９を圧縮室側ハウジング２の内壁に螺入しているが、圧縮機の種類によっては、固定スクロール１３の後ろ側（図面左側）に、背圧ブロックや、容量制御装置等、回転せずに固定されるものが位置するものもある。その場合は、当該ブロックや、当該装置の筐体にねじ穴をきればよい。また、ボルト１９の長さを調節すれば、リング１６内に溜まる潤滑油の量を調節して、ピンとリングの焼き付きを防止することができる。

上記のように、ボルト１９で固定スクロール１３を固定すれば、ハウジング外部への冷媒や潤滑油の漏れを気にすることなく固定スクロール１３を容易に固定できる。また、この発明にかかる空調用圧縮機１は、ピン−リング機構のリング穴を巧みに利用して取り付け孔を設けるので、加工も容易である。具体的には、ボルト１９用の孔は、リング１６を嵌入する穴と同軸にすればよいので、位置決めはそのままに、ドリル工具を変更するだけでよい。さらに、メンテナンスや修理の際にリング１６を裏から引っかけやすく、交換しやすくなるという効果もある。

（変形例）
図１−３は、ボルト孔の形態の変形例を示す断面図である。ここでのボルト２６は、当該ボルトの頭部が挿入される孔の直径２５が、リング１６の内径２０よりも小さい。このように比較的細いボルト２６を用いても、圧縮機の仕様によっては、固定スクロール１３を固定でき、上記と同様の機能を発揮できる。図１−４は、寸切りボルトを利用した実施形態を示す断面図、図１−５は、ピンを利用した実施形態を示す断面図である。ボルトは、頭部をもたない所謂寸切りボルト２８を利用しても、上記と全く同様の機能を発揮できる。

また、旋回スクロール１２の背面側（紙面右側）から高圧冷媒で当該旋回スクロール１２を固定スクロール１３に常に押しつける所謂旋回背圧構造を有する圧縮機であれば、固定スクロール１３が旋回スクロール１２側に浮くことがないので、ボルトのようにねじを切っていないピンであっても、固定スクロール１３は、固定される。

また、固定スクロールと旋回スクロールのかみ合わせによって形成される圧縮室内部のガスによって生じる固定スクロールを背面側に押しつける力が、それと反対向きの吐出室のガスによる力よりも大きくなる構造（圧縮室と吐出室の面積の差も一要因）を当該圧縮機が有している場合も、固定スクロールは浮き上がることがなく、固定スクロールは、ピン固定スクロールの背面側に常に押しつけられる力を受けるので、ボルトの代わりにピンを用いることができる。これにより、加工のみならず、組み立ても至極容易となる。

このような構成にしても、図１−２で示した空調用圧縮機と同様な効果を得ることができる。なお、固定手段として寸切りボルト２８やピン２９を用いるときでも、それらを通す孔の直径は、リングの内径よりも大きく、かつリングの外径よりも小さくするか、またはリングの内径よりも小さくすればよい。

本発明にかかる空調用圧縮機は、空調に用いる冷媒の圧縮に有用であり、特に、漏れやすいＣＯ２冷媒の漏れを防止するための空調用圧縮機の生産、使用に適している。

本発明の実施例に係る空調用圧縮機を示す断面図である。 当該固定手段付近を示す拡大図である。 ボルト孔の形態の変形例を示す断面図である。 寸切りボルトを利用した実施形態を示す断面図である。 ピンを利用した実施形態を示す断面図である。 固定スクロールのリング穴を示す正面図である。

符号の説明

１ 圧縮機
２ 圧縮室側ハウジング
３ 軸受支持板
４ 電動機側ハウジング
５、１９ ボルト
６ 電動機
７ シャフト
９ バランスウェイト
１０ 偏心シャフト
１１ 軸受
１２ 旋回スクロール
１３ 固定スクロール
１４ 圧縮室
１５、２９ ピン
１６ リング
１７ 孔
２０ 内径
２１、２２、２５ 直径
２６、２８ ボルト

Claims (4)

1. 固定スクロールに対して旋回スクロールが旋回するときの自転防止機構として前記固定スクロール側に嵌合されるリングと、
   前記旋回スクロールに固定されて、前記固定スクロールに対向して合わせられるときに前記リングの内側に挿入されるピンと、
   を有する空調用圧縮機において、
   前記固定スクロールの前記リングが嵌合される穴と同軸で底面に孔が穿たれ、当該孔を通した固定手段で前記リング嵌合側から、回転しない後方部材に当該固定スクロールが固定されることを特徴とする空調用圧縮機。
2. 前記固定手段は、ボルトであり、前記孔の直径は、前記リングの内径よりも大きく、前記リングが嵌合される穴の直径よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の空調用圧縮機。
3. 前記固定手段は、ボルトであり、前記孔の直径は、前記リングの内径よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の空調用圧縮機。
4. 前記固定スクロールは、当該固定スクロールの背面側に常に押しつけられる力を受ける構造を有し、前記固定手段は、ピンであることを特徴とする請求項１に記載の空調用圧縮機。

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