(57)【要約】【課題】装置全体の複雑化を抑止しつつ圧縮率が向上されたスクロール圧縮機を提供する。【解決手段】本発明のスクロール圧縮機は、圧縮機本体側に固定された固定スクロール２１と、固定スクロール２１に対して旋回可能に配置された可動スクロール２０と、固定スクロール２１と可動スクロール２０との間隙として形成される圧縮空間４３と、可動スクロール２０に駆動力を与えるシャフト１８と、シャフト１８に取り付けられたファン１７と、ケーシング３１と、を具備する。また、本発明では、ファン１７は、シャフト１８と共に回転することで、ケーシング３１の内部に導入された流体を、圧縮空間に導入する。【選択図】図２
2019100334.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機本体側に固定された固定スクロールと、前記固定スクロールに対して旋回可能に配置された可動スクロールと、前記固定スクロールと前記可動スクロールとの間隙として形成される圧縮空間と、前記可動スクロールに駆動力を与えるシャフトと、前記シャフトに取り付けられたファンと、ケーシングと、前記シャフトを回転するモータと、を具備し、
前記ファンは、前記シャフトと共に回転することで、前記ケーシングの内部に導入された流体を、前記圧縮空間に導入することを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項２】
前記固定スクロールおよび前記可動スクロールと、前記ファンとの間には、前記ケーシングの内部空間を区画する内部ハウジングが配設され、
前記流体が流通する流通口を前記内部ハウジングに形成することを特徴とする請求項１に記載のスクロール圧縮機。
【請求項３】
前記流体が前記ケーシングの内部に導入される取入口を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスクロール圧縮機。
【請求項４】
前記ケーシングは、その内側側面を部分的に半径方向内側に突出させた当接部を有することを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載のスクロール圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクロール圧縮機に関し、特に、流体の圧縮率を高めることが出来るスクロール圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的なスクロール圧縮機は、スクロール本体に固定スクロールが固定され、この固定スクロールに対して可動スクロールが旋回可能に組み合わされている。スクロール圧縮機を運転すると、旋回中心を回転軸にして可動スクロールが旋回することで、スクロール圧縮機の周辺部から、固定スクロールと可動スクロールとの間に導入された流体は、両者の間で圧縮されながら、中心部に向かって移動する。中心部に達した流体は、圧縮された状態で系外に供給される。このような構成のスクロール圧縮機は例えば特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４６３５６６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記した一般的な構成を有するスクロール圧縮機では、それほど加圧されていない状態の流体を、可動スクロールと固定スクロールとの間の空間に導入するため、高い圧縮率を得ることが簡単でない課題があった。
【０００５】
また、その圧縮率を高めるべく、スクロール圧縮機の前段部分に流体を圧縮する圧縮機を介装すると、圧縮機で加圧した流体をスクロール圧縮機に供給できることから、高い圧縮率を得ることは出来る。しかしながら、新たに別体の圧縮機が必要になることから、装置全体の複雑化および高コスト化を招く課題が存在する。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、装置全体の複雑化を抑止しつつ圧縮率が向上されたスクロール圧縮機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のスクロール圧縮機は、圧縮機本体側に固定された固定スクロールと、前記固定スクロールに対して旋回可能に配置された可動スクロールと、前記固定スクロールと前記可動スクロールとの間隙として形成される圧縮空間と、前記可動スクロールに駆動力を与えるシャフトと、前記シャフトに取り付けられたファンと、ケーシングと、前記シャフトを回転するモータと、を具備し、前記ファンは、前記シャフトと共に回転することで、前記ケーシングの内部に導入された流体を、前記圧縮空間に導入することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のスクロール圧縮機は、圧縮機本体側に固定された固定スクロールと、前記固定スクロールに対して旋回可能に配置された可動スクロールと、前記固定スクロールと前記可動スクロールとの間隙として形成される圧縮空間と、前記可動スクロールに駆動力を与えるシャフトと、前記シャフトに取り付けられたファンと、ケーシングと、前記シャフトを回転するモータと、を具備し、前記ファンは、前記シャフトと共に回転することで、前記ケーシングの内部に導入された流体を、前記圧縮空間に導入することを特徴とする。従って、流体を圧縮するべくスクロール圧縮機を運転すると、ケーシングの内部でファンにより送風された冷媒が圧縮空間に導入されるので、圧縮空間に於ける流体の圧縮率を向上することができる。また、流体を圧縮室に導入するファンは、可動スクロールに駆動力を与えるシャフトにより回転するため、ファンを備えることによる部品点数の増加は抑止されている。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係るスクロール圧縮機を示す図であり、（Ａ）は斜視図であり、（Ｂ）はスクロール圧縮機を前方から見た図であり、（Ｃ）は（Ｂ）のＣ−Ｃ線に於ける断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係るスクロール圧縮機を示す分解斜視図である。
【図３】本発明の実施形態に係るスクロール圧縮機の内部ハウジングを示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係るスクロール圧縮機を示す図であり、前方ケーシング部とモータとの関連構成を示す断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係るスクロール圧縮機を示す図であり、（Ａ）は前方ケーシング部とステータとを示す斜視図であり、（Ｂ）は前方ケーシング部を部分的に示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図を参照して本形態のスクロール圧縮機１０およびその製造方法を説明する。以下の説明では、同一の部位には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。以下の説明では、上下前後左右の各方向を適宜用いるが、前方とはスクロール圧縮機１０の内部における流体の流れの上流側を示し、後方とは前方の反対側であり、左右とはスクロール圧縮機１０を前方から見た場合の左右を示している。
【００１１】
図１を参照して、本実施の形態に係るスクロール圧縮機１０の構成を説明する。図１（Ａ）はスクロール圧縮機１０の全容を示す斜視図であり、図１（Ｂ）はスクロール圧縮機１０を前方から見た側面図であり、図１（Ｃ）は図１（Ｂ）のＣ−Ｃ線に於ける断面図である。
【００１２】
図１（Ａ）および図１（Ｂ）を参照して、スクロール圧縮機１０では、ケーシング３１の内部に、スクロール圧縮機１０として機能する各部材が収納されている。また、図１（Ｃ）に示すように、ケーシング３１は、前方から、フロントケーシング１２、前方ケーシング部１１、後方ケーシング部２９およびリアケース２２から成り、各部材を収容する。前方ケーシング部１１および後方ケーシング部２９で、略円筒状の胴体部が形成されている。フロントケーシング１２が前方ケーシング部１１の前方開口を塞ぐ。フロントケーシング１２は、ビス等の締結手段により、前方ケーシング部１１の前方部分に締結される。また、リアケース２２が後方ケーシング部２９の後方開口を塞ぐ。リアケース２２は、ビス等の締結手段により、後方ケーシング部２９の後方部分に締結される。スクロール圧縮機１０を構成する各部材は、ステンレスまたはアルミニウム等の金属材料から構成されている。
【００１３】
図１（Ｃ）を参照して、ケーシング３１の内部には、前方側から、インバータ基板１５、モータ１６、内部ハウジング１９、ファン１７、可動スクロール２０および固定スクロール２１が配置されている。尚、固定スクロール２１の略中心部を貫通することで吐出口２４が形成されており、吐出口２４は後方から弁体２５で覆われている。内部ハウジング１９と可動スクロール２０との間で冷媒が圧縮されると、その圧力で弁体２５が開状態となる。
【００１４】
スクロール圧縮機１０の機能は、内蔵されたモータ１６の駆動力で可動スクロール２０を旋回することで、取入口１３から導入された冷媒（流体）を圧縮し、圧縮された冷媒を排気口１４から外部に排出することにある。取入口１３からは、ここでは図示しない蒸発器を経た冷媒が導入される。スクロール圧縮機１０は、ここでは図示しない凝縮器、膨張手段および蒸発器と冷媒配管を介して接続され、蒸気圧縮冷凍サイクルを構成している。この蒸気圧縮冷凍サイクルは、例えば、車両の室内の冷房または暖房を行う冷暖房装置として用いられる。
【００１５】
図２を参照して、本実施形態に係るスクロール圧縮機１０の構成を詳述する。図２では、スクロール圧縮機１０を構成する各部材を前後方向に分解して示している。また、スクロール圧縮機１０の中心線２７を一点鎖線で示している。
【００１６】
前方ケーシング部１１の前端部分に形成された収納空間３３には、インバータ基板１５が形成されている。インバータ基板１５は、円形に形成された基板の表面に、導電路および回路素子からなるインバータが組み込まれている。このインバータは、例えば、入力された商用交流電力を直流電力に変換するコンバータ回路と、この直流電力を所定の周波数の交流電力に変換するインバータ回路とから構成されている。インバータ基板１５は、上記したモータ１６に交流電力を供給する。スクロール圧縮機１０の運転時に於いてインバータ基板１５は発熱するが、後述するように、ケーシング３１に導入される冷媒の一部を、インバータ基板１５の近傍を流通させることで、インバータ基板１５を冷却している。このようにすることで、インバータ基板１５の過熱を抑制し、インバータ回路を安定的に動作させることができる。
【００１７】
前方ケーシング部１１の前方端部側には、区画壁３２が一体的に形成されており、前方ケーシング部１１の内部空間は、区画壁３２により、前方側と後方側に区画されている。区画壁３２の前方側は収納空間３３とされており、この収納空間３３に上記したインバータ基板１５が収納される。
【００１８】
前方ケーシング部１１の側方部を部分的に開口し、その開口部を筒状に側方に突出させることで、取入口１３が形成されている。
【００１９】
前方ケーシング部１１の内部に、略円柱状の外形を有するモータ１６が収納されている。後述するように、前方ケーシング部１１の内側側面と、モータ１６の外側側面との間には、冷媒の流通を許容する間隙が形成される。
【００２０】
シャフト１８は、略円柱状の鋼棒であり、その前方部分はモータ１６の内部に挿入されている。モータ１６の駆動力によりシャフト１８は回転する。
【００２１】
ファン１７にはシャフト１８が挿通している。ファン１７は、シャフト１８と共に回転する。ファン１７は、回転することで半径方向外側に向かって送風する遠心ファンでも良いし、回転することで後方に向かって送風する軸流ファンでも良い。
【００２２】
内部ハウジング１９は、ケーシング３１の内部空間を前後に仕切る壁状部材である。内部ハウジング１９の中央部に形成された孔部をシャフト１８が貫通している。内部ハウジング１９の中央部付近を前方に向かって略円柱状に突出させた収納部４０に、シャフト１８の回転運動により可動スクロール２０を旋回させる旋回機構２３が収納されている。内部ハウジング１９は、後方ケーシング部２６の前端部分に固定される。また、内部ハウジング１９を部分的に開口することで、内部ハウジング１９の前方側空間と後方側空間とを連通させ、冷媒を流通させる連通口２８が形成されている。連通口２８の具体的形状は後述する。
【００２３】
可動スクロール２０は、内部ハウジング１９の後方側に配置され、上記した旋回機構２３により旋回するスクロールである。
【００２４】
固定スクロール２１は、ネジ等の締結手段を介して後方ケーシング部２９に締結されている。可動スクロール２０が固定スクロール２１に対して旋回することで、可動スクロール２０と固定スクロール２１との間に形成される圧縮空間４３（図１（Ｃ））で冷媒が圧縮される。圧縮された冷媒は、固定スクロール２１の中央部に形成された図示しない孔部から後方に排出される。
【００２５】
リアケース２２は、固定スクロール２１を後方から被覆する。リアケース２２は、ボルト等の締結手段を介して、挿通する固定スクロール２１と共に、後方ケーシング部２９に締結される。リアケース２２の側方には、ケーシング３１の内部空間と外部とを連通する排気口１４が形成されている。排気口１４は略円筒状に側方に突出している。固定スクロール２１に対して可動スクロール２０が旋回することで圧縮された圧縮冷媒は、排気口１４を経由して外部に放出される。排気口１４から排出された冷媒は、ここでは図示しない凝縮器に送られる。
【００２６】
ここで、再び図１（Ｃ）を参照して、上記した構成を有するスクロール圧縮機１０の動作を説明する。先ず、インバータ基板１５に組み込まれたインバータ回路が、外部の電源から供給された電力を、所定の周波数の交流電力に変換する。モータ１６は、この交流電力が供給されることで、所定方向に所定速度で回転する。モータ１６はシャフト１８を回転させる。シャフト１８の回転に伴い、ファン１７も回転することで送風する。
【００２７】
ファン１７が回転すると、取入口１３から取り入れられた冷媒の一部は導入空間３０に導入される。ここで、取入口１３を左方から見た場合、取入口１３の後方部分はモータ１６と重畳する位置に配設され、取入口１３の前方部分はモータ１６の前端よりも前方に配設される。即ち、取入口１３の前方部分は、モータ１６の前方に形成された導入空間３０の左方に形成されている。
【００２８】
取入口１３の後方部分から、ケーシング３１の内部に導入された冷媒は、導入空間３０には導入されず、後方に向かって進行し、モータ１６の外側側面と前方ケーシング部１１の内側側面の間の間隙を経由し、モータ１６の後方に形成された流通空間３５に至る。冷媒がモータ１６の外側側面と前方ケーシング部１１の内側側面の間隙を流通することで、冷媒によりモータ１６が冷却される。よって、高速で回転するモータ１６が過熱状態となることが防止される。
【００２９】
一方、取入口１３の前方部分から、ケーシング３１の内部に導入された冷媒は、モータ１６の前方に形成された導入空間３０に導入される。導入空間３０の前方には区画壁３２が形成されており、区画壁３２の前方には、インバータ基板１５が収納される収納空間３３が形成されている。よって、導入空間３０に冷媒が導入されると、冷媒により区画壁３２を介して収納空間３３が冷却され、この結果、収納空間３３に内蔵されているインバータ基板１５が冷却される。よって、大電流を変換することでインバータ基板１５からは大量の熱エネルギが生じるが、区画壁３２および導入空間３０を介して冷媒でインバータ基板１５を冷却することで、インバータ基板１５が過熱することを防止し、インバータ基板１５に組み込まれたインバータ回路で電力を効率的に変換することができる。導入空間３０でインバータ基板１５を冷却した冷媒は、モータ１６の下方部分と、前方ケーシング部１１の内側側面の下方部分との間隙を通過し、上記と同様に、流通空間３５に流入する。ここで、図１（Ｃ）では、インバータ基板１５は、収納空間３３の内部に於いて前方側に配置されているが、インバータ基板１５を、収納空間３３の後方側に配置し、区画壁３２の全面に当接するようにしても良い。
【００３０】
モータ１６と前方ケーシング部１１との間隙を後方に向かって通過した冷媒は、流通空間３５に移動した後に、シャフト１８と共に回転するファン１７により後方に向かって送風される。その後、冷媒は、内部ハウジング１９に形成された連通口２８を経由して、可動スクロール２０と固定スクロール２１との間に形成される圧縮空間４３に導入される。本形態では、このように、高速で回転するファン１７により後方に向かって冷媒を送風し、この冷媒を圧縮空間４３に導入しているので、所謂加給状態を作り出すことができる。よって、圧縮空間４３では、圧縮した状態で導入される冷媒を、更に圧縮することになり、スクロール圧縮機１０全体としての圧縮率を向上することができる。また、加給のためのファン１７は既存のシャフト１８により回転されるため、ファン１７を回転させる専用部材が不要になり、部品点数の増加や構造の複雑化が抑止されている。
【００３１】
その後、旋回機構２３がシャフト１８の回転運動を旋回運動に変換することで、可動スクロール２０が旋回し、この結果、冷媒は圧縮されつつ中央部に移動する。その後、充分に圧縮された冷媒は、弁体２５が解放された吐出口２４から排出空間３４に移動し、排気口１４を経由して外部に排出される。
【００３２】
図３を参照して、内部ハウジング１９は前面視で略円形を呈しており、内部ハウジング１９を部分的に開口することで、連通口２８が形成されている。ここでは、内部ハウジング１９の外周部付近に２つの連通口２８が形成されている。ここでは連通口２８にハッチングを付している。
【００３３】
連通口２８は、内部ハウジング１９の半径方向外側に形成されている。このようにすることで、図１に示す可動スクロール２０の半径方向外部分に、連通口２８を介して冷媒を供給することができる。
【００３４】
更に、連通口２８は、対称的な位置および形状を呈している。具体的には、連通口２８は、内部ハウジング１９の中心点４１に対して、点対称な位置に配置されている。ここでは、連通口２８は、上端および下端に配置されているが、他の点対称な位置に配置されても良い。このようにすることで、冷媒が導入空間３０から流通空間３５に流通する際に、モータ１６の略全周に渡って冷媒を流通させることができ、モータ１６を効率的に冷却することができる。
【００３５】
更に、連通口２８は、内部ハウジング１９の中心点４１に対して、点対称な形状を呈している。また、連通口２８は、円周方向に沿って細長く形成されている。このようにすることで、可動スクロール２０の周辺部に均等に冷媒を供給することができる。ここで、連通口２８の個数は２つ以外でも良く、例えば、３以上の連通口２８を対称的に形成することもできる。
【００３６】
図４を参照して、前方ケーシング部１１とモータ１６との関連構成を説明する。この図は、前方ケーシング部１１とモータ１６の断面を部分的に示している。
【００３７】
モータ１６は、シャフト１８と共に回転する回転子３６と、回転子３６の周囲に円周状に配置された固定子３７と、から構成されている。例えば、回転子３６の縁部付近には永久磁石が配置され、固定子３７には電気磁石が配置され、固定子３７の電気磁石にインバータ基板１５から電流を供給することで、回転子３６がシャフト１８と共に回転する。
【００３８】
また、モータ１６は、前方ケーシング部１１に内蔵されている。前方ケーシング部１１の内壁を半径方向内側に向かって部分的に突出させることで当接部３８が形成されている。当接部３８の断面形状は、円周方向の長さが半径方向よりも長い略矩形形状である。当接部３８は、前方ケーシング部１１の円周方向に沿って略等間隔に複数が形成されている。また、当接部３８は、モータ１６の前端から後端に至るまで形成される。
【００３９】
当接部３８の半径方向内側端面は、平坦面または外側に向かって窪む湾曲面を呈している。当接部３８の半径方向内側端面が、モータ１６の固定子３７の半径方向外側側面に当接することで、前方ケーシング部１１の内部に於けるモータ１６の位置を固定している。
【００４０】
上記のように、前方ケーシング部１１の内側側面に形成された当接部３８でモータ１６を固定することで、前方ケーシング部１１の内側側面とモータ１６の外側側面との間に間隙４２を形成することができる。間隙４２は、モータ１６の前端から後端に至るまで形成される。スクロール圧縮機１０の運転状況下では、間隙４２を冷媒が流通する。よって、間隙４２を流通する冷媒によりモータ１６が冷却され、モータ１６が過熱されることを防止することができる。
【００４１】
図５を参照して、前方ケーシング部１１と固定子３７との関連構成を説明する。図５（Ａ）は前方ケーシング部１１および固定子３７を示す斜視図であり、図５（Ｂ）は前方ケーシング部１１の内側側面に形成される当接部３８を示す拡大斜視図である。
【００４２】
図５（Ａ）を参照して、上記したモータ１６を構成する固定子３７は、前方ケーシング部１１の内面を半径方向内側に向かって隆起させた当接部３８の内面に接触している。ここで、当接部３８（後述する第２当接部４５）が形成された部分の前方ケーシング部１１の内径は、固定子３７の該当する部分の外径よりも小さく形成されている。これは、固定子３７を強固に固定するべく大きな締め代を確保するためである。よって、前方ケーシング部１１の内部に固定子３７を挿入する際には、所謂焼き嵌めを行う。具体的には、前方ケーシング部１１を例えば２００℃程度に高温に加熱することで、前方ケーシング部１１を熱膨張させ、当接部３８（後述する第２当接部４５）が形成された部分の前方ケーシング部１１の内径を、固定子３７の外形よりも大きくする。この状態で、前方ケーシング部１１に固定子３７を挿入する。その後、前方ケーシング部１１を常温まで冷却すると、前方ケーシング部１１が熱収縮し、前方ケーシング部１１の当接部３８が、固定子３７の外面に強固に当接する。これにより、前方ケーシング部１１の内部に於ける固定子３７の位置が正確に且つ強固に固定される。
【００４３】
図５（Ｂ）を参照して、当接部３８は、前方部分を形成する第１当接部４４と、後方部分を形成する第２当接部４５とから構成されている。第１当接部４４が前方ケーシング部１１の内面から半径方向内側に向かって隆起する高さは、第２当接部４５が前方ケーシング部１１の内面から半径方向内側に向かって隆起する高さよりも、高い。よって、第１当接部４４の後端と、第２当接部４５の前端との間には、段差部４７が形成される。第２当接部４５の内側側面が、上記した固定子３７の外面に接触することで、固定子３７の半径方向に於ける位置が固定される。また、固定子３７の前端部が、段差部４７に当接することで、前後方向に於いて固定子３７の位置が規定される。よって、当接部３８が形成されていない領域では、前方ケーシング部１１の内面と固定子３７の外面との間には、上記した間隙４２が形成される。半径方向に於ける間隙４２の長さは、第２当接部４５の突出高さと同等である。上記を換言すると、第１当接部４４はモータ１６を軸方向に沿って固定する。第２当接部４５はモータ１６を軸方向に沿って固定する。
【００４４】
第１当接部４４の後端と第２当接部４５の前端との間には、凹状部４６が形成されている。凹状部４６は、円周方向に於いて、当接部３８の一端から他端まで連続して形成されている。凹状部４６が形成された部分の当接部３８の突出高さは、第２当接部４５よりも低い。凹状部４６を形成することで、固定子３７を焼き嵌めする工程をスムーズにすることができる。
【００４５】
以上、本発明の実施形態を示したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００４６】
１０   スクロール圧縮機
１１   前方ケーシング部
１２   フロントケーシング
１３   取入口
１４   排気口
１５   インバータ基板
１６   モータ
１７   ファン
１８   シャフト
１９   内部ハウジング
２０   可動スクロール
２１   固定スクロール
２２   リアケース
２３   旋回機構
２４   吐出口
２５   弁体
２６   後方ケーシング部
２７   中心線
２８   連通口
２９   後方ケーシング部
３０   導入空間
３１   ケーシング
３２   区画壁
３３   収納空間
３４   排出空間
３５   流通空間
３６   回転子
３７   固定子
３８   当接部
４０   収納部
４１   中心点
４２   間隙
４３   圧縮空間
４４   第１当接部
４５   第２当接部
４６   凹状部
４７   段差部
【図１】
2019100334.tif 000003
【図２】
2019100334.tif 000004
【図３】
2019100334.tif 000005
【図４】
2019100334.tif 000006
【図５】
2019100334.tif 000007