(57)【要約】  【課題】吸入口と連通されたクランク室内に対する旋回スクロールの背面を通じた加熱を抑制し、クランク室における吸入気体の温度上昇を抑制するほか、旋回スクロールの背面における熱の影響を小さくすることにより、圧縮機の体積効率及び圧縮機の信頼性を向上させることにある。  【解決手段】固定スクロールに１１噛合うことで圧縮室１３を形成する旋回スクロール１２と、該旋回スクロール１２を旋回させる駆動軸１９と、該旋回スクロール１２の自転を防止する複数の従動軸２０と、前記旋回スクロール１２の背面に形成され、前記駆動軸１９及び前記従動軸２０を収容するクランク室１８とを備えたスクロール型圧縮機において、前記旋回スクロール１２の背面の少なくとも一部に断熱性の被膜層３０が形成される。  【選択図】  図１
2005083202.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定スクロールに噛合うことで圧縮室を形成する旋回スクロールと、
該旋回スクロールを旋回させる駆動軸と、
該旋回スクロールの自転を防止する複数の従動軸と、
前記旋回スクロールの背面に形成され、前記駆動軸及び前記従動軸を収容するクランク室とを備えたスクロール型圧縮機において、
前記旋回スクロールの背面の少なくとも一部に断熱性の被膜層が形成されたことを特徴とするスクロール型圧縮機。
【請求項２】
前記被膜層が、前記旋回スクロールよりも熱伝導率の低い樹脂により形成されていることを特徴とする請求項１記載のスクロール型圧縮機。
【請求項３】
前記クランク室に臨むバランスウエイトが前記駆動軸に備えられ、該バランスウエイトの表面に断熱性の被膜層が形成されることを特徴とする請求項１又は２記載のスクロール型圧縮機。
【請求項４】
前記スクロール型圧縮機は、車両用燃料電池の電極に圧縮気体を供給するものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載のスクロール型圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はスクロール型圧縮機に関し、特に、旋回スクロールの背面にクランク室を備えるスクロール型圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のスクロール型圧縮機としては、例えば、特開２００１−２２７４８２号公報に示される構成のものが知られている。
この種の圧縮機は、図５に示されるように、密閉容器１０１内一側に配置される吐出室１０２に吐出口１０２ａを臨ませた圧縮機構部１０３と、該圧縮機構部１０３に隣接配置され該圧縮機構部１０３を駆動する電動機部１０４と、同電動機部１０４の回転力を圧縮機構部１０３に伝達するためのクランク軸１０５とを収容配置し、外部から導入され吸入口１０６から吸入されるガスを圧縮機構部１０３にて圧縮して吐出口１０２ａより吐出室１０２に吐出し、同吐出ガスを吐出室１０２に連通し、電動機部１０４を収容する電動機室１０７、密閉容器１０１の他側に備える油分離室１０８等の吐出ガス通路１０９を介して油分離室１０８に連通する吐出管１１０から外部へ導出する高圧タイプの密閉型圧縮機において、吐出ガスが吐出ガス通路１０９を通過する時に熱を奪われ、吐出管１１０から外部に吐出される時には冷やされてしまうことを防止するために、吐出ガス通路１０９となる部品の表面に熱伝導率の低い材料１１１が貼着して、暖房運転時の立ち上がりが悪い、という問題を解決していることを目的としている。
【特許文献１】特開２００１−２２７４８２号公報（第２−３頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一方、旋回スクロールの背面側に吸入口と連通するクランク室が設けられるようなスクロール型圧縮機の場合、旋回スクロールが圧縮室の熱により高温となることから、旋回スクロールの熱がクランク室の吸入気体の温度上昇を招くという問題がある。
圧縮前の吸入気体の温度が上昇すると、それに伴い圧縮室の温度も上昇する。圧縮室の温度が上昇すると旋回スクロールに熱が伝わり、更にクランク室の吸入気体の温度を上昇させるという悪循環を招き、その結果、圧縮機の体積効率が低下する。
又、前記スクロール型圧縮機における旋回スクロールは、吸入口近傍では吸入気体によって直接冷却されるため局部的に低温に保たれている一方、吸入口より遠い位置では、圧縮熱や摺動発熱等の熱影響を受けて高温になっている。つまり、旋回スクロール上における温度分布が異なり、旋回スクロールにおける吸入口近傍では旋回スクロールの変形が小さく、これに対して吸入口より離れた部位では、旋回スクロールの変形が大きくなるから、軸受等の偏磨耗等を生じて圧縮機の信頼性を損なうおそれがある。
その上、高回転域が使用領域として見込まれるような圧縮機においては、圧縮機の高回転域における軸受等の摺動部分の発熱が圧縮室の熱に比しても無視できなくなり、更に旋回スクロールの温度上昇に伴うクランク室の吸入空気の温度上昇を招き、体積効率及び信頼性の低下を招くことになる。
【０００４】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、吸入口と連通されたクランク室内に対する旋回スクロールの背面を通じた加熱を抑制し、クランク室における吸入気体の温度上昇を抑制するほか、旋回スクロールの背面における吸入側への放熱の影響を小さくすることにより、圧縮機の体積効率及び圧縮機の信頼性を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を達成するため、請求項１記載の発明は、固定スクロールに噛合うことで圧縮室を形成する旋回スクロールと、該旋回スクロールを旋回させる駆動軸と、該旋回スクロールの自転を防止する複数の従動軸と、前記旋回スクロールの背面に形成され、前記駆動軸及び前記従動軸を収容するクランク室とを備えたスクロール型圧縮機において、前記旋回スクロールの背面の少なくとも一部に断熱性の被膜層が形成されたことを特徴としている。
請求項１記載の発明によれば、旋回スクロールの背面に断熱性の被膜層が形成されていることから、旋回スクロールの熱が被膜層により遮られ、吸入口と連通されたクランク室における吸入気体の温度上昇を抑制することができ、圧縮機の体積効率及び信頼性の向上を図ることができる。
【０００６】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のスクロール型圧縮機において、前記被膜層が、前記旋回スクロールよりも熱伝導率の低い樹脂により形成されていることを特徴とする。
請求項２記載の発明によれば、被膜層が旋回スクロールよりも熱伝導率の低い樹脂であることから、旋回スクロールの熱は被膜層により遮られ、圧縮機の体積効率及び信頼性の向上が確実となる。
【０００７】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載のスクロール型圧縮機において、前記クランク室に臨むバランスウエイトが前記駆動軸に備えられ、該バランスウエイトの表面に断熱性の被膜層が形成されることを特徴とする。
請求項３記載の発明によれば、吸入口と連通されたクランク室に臨むバランスウエイトの表面に断熱性の被膜層が形成されることから、バランスウエイトを通じたクランク室における吸入気体の温度上昇を抑制することでき、圧縮機の体積効率及び信頼性の向上をさらに図ることができる。
【０００８】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項記載のスクロール型圧縮機において、前記スクロール型圧縮機は、車両用燃料電池の電極に圧縮気体を供給するものであることを特徴とする。
請求項４記載の発明によれば、車両用燃料電池の電極に圧縮気体（水素、酸素又は空気等）を供給するようなスクロール型圧縮機の場合、大径円盤状の旋回スクロールが使われている。従って、熱がスクロール型圧縮機の信頼性及び体積効率の低下に及ぼす影響が大きく、このような大型のスクロール型圧縮機に請求項１〜３のいずれかの一項記載の発明を採用することは、より好適である。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、吸入口と連通されたクランク室内に対する旋回スクロールの背面を通じた加熱を抑制し、吸入気体の温度上昇を確実に抑制するほか、旋回スクロールの背面における熱の影響を小さくすることにより、圧縮機の体積効率及び圧縮機の信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
（第１の実施形態）
以下、第１の実施形態に係るスクロール型圧縮機を図１に基づいて説明する。
この実施形態のスクロール型圧縮機は、燃料電池用スクロール型圧縮機（以下、単に圧縮機と称する）であり、図１においてその一例を示している。
図１に示される圧縮機は、主に圧縮機構部、クランク機構部、駆動モータ部とからなり、燃料電池の酸素極に空気を圧送するものである。
【００１１】
圧縮機における圧縮機構部は、固定スクロール１１と、旋回スクロール１２と、該固定スクロール１１と旋回スクロール１２とにより形成された圧縮室１３とからなる。
固定スクロール１１は、円盤状の固定基盤１１ａと、この固定基盤１１ａから立設される渦巻状の固定ラップ１１ｂと、固定ラップ最外壁１１ｃとからなる。
そして、固定基盤１１ａと固定ラップ最外壁１１ｃにより固定スクロールハウジングが形成される。
この固定スクロールハウジング側面には圧縮室１３内に空気を吸入するための吸入口１３ａが設けられており、固定基盤１１ａの中央には、燃料電池の酸素極に配管などで結合される吐出口１３ｂが設けられている。
【００１２】
旋回スクロール１２は、円盤状の旋回基盤１２ａと、この旋回基盤１２ａから立設される渦巻状の旋回ラップ１２ｂとからなり、旋回基盤１２ａの背面側中央には、主軸受としてころ軸受１４を保持する有底円筒状の主保持部１２ｃが設けられ、その外周側に３箇所（図１においては１箇所のみ示す）に均等に配設され、従軸受としてのラジアルボールベアリング１５を支承する有底円筒状の従保持部１２ｄが設けられている。
【００１３】
圧縮機におけるクランク機構部は、旋回スクロール１２に旋回運動（公転運動）を行わせる駆動クランク機構１６と、旋回スクロール１２の自転を防止する従動クランク機構１７と、それらを収納するクランク室１８とからなる。
このクランク室１８は吸引口１３ａと連通されており、クランク室１８内には吸入空気が充満される。
駆動クランク機構１６は、主保持部１２ｃと、駆動軸１９のクランクピン１９ａと、このクランクピン１９ａを支承するころ軸受１４とにより構成される。
従動クランク機構１７は、従保持部１２ｄと、従動軸２０のクランクピン２０ａを支承するラジアルボールベアリング１５とにより構成され、従動軸２０のリヤ側は、複列のボールベアリング２０ｃにより支承されている。
【００１４】
また、旋回スクロール１２の旋回時に生じる慣性モーメントを打ち消すために、駆動軸１９にはバランスウエイト１９ｂ、１９ｃ、１９ｄが、従動軸２０にはバランスウエイト２０ｂが設けられており、振動の低減化が図られている。
【００１５】
駆動モータ部は、センターハウジング２１と、このセンターハウジング２１にボルト固定されたリヤハウジング２２と、両者２１、２２の間で駆動モータ２３を収容するモータ室２４とにより構成されている。
まず、駆動モータ２３は、この駆動モータ２３の中央を貫通する駆動軸１９と、この駆動軸１９に嵌入されたロータ２５と、さらにその外周側に設けられ、コイル２６が巻回されたステータ２７とからなる同期モータである。
従って、駆動モータ２３は、図示しないインバータにより回転数等が制御され得る。
駆動軸１９は、ボールベアリング１９ｅによりフロント側が支承されており、リヤハウジング２２の中央にて、ボールベアリング１９ｆにより支承される。
【００１６】
さらに、この駆動モータ２３を覆うセンターハウジング２１には、ステータ２７の位置に合わせてウォータジャケット２８が設けられており、駆動モータ２３が冷却水により冷却されるようになっている。
【００１７】
この駆動モータ部は前記クランク機構部とともにセンターハウジング２１内に収容され、該クランク機構部と該駆動モータ部とはセンターハウジング２１の略中央に一体成形されて配設された支持フレーム２９により仕切られている。
なお、前記ボールベアリング１９ｅとボールベアリング２０ｃとは、該支持フレーム２９に嵌入されている。
また、該支持フレーム２９は、駆動軸１９の周面とボールベアリング１９ｅとの間隙、及び従動軸２０の周面とボールベアリング２０ｃとの間隙を除いて、前記クランク機構部と前記駆動モータ部とを互いに隔絶している。
【００１８】
この実施形態の圧縮機では、旋回スクロール１２の背面に断熱性の被膜層３０が形成されている。
この被膜層３０は、旋回スクロール１２の材料であるアルミ系金属材料よりも熱伝導率の低い樹脂により形成されるものであり、ここでは静電塗装により旋回基盤１２ａの背面に一様に形成されている。
この被膜層３０は、圧縮室１３における圧縮空気の熱や、駆動軸１９のクランクピン１９ａ及びころ軸受１４の摺動熱をクランク室１８に伝わりにくくするためのものである。
【００１９】
この実施形態では、図２に示されるように、旋回基盤１２ａの背面において、主保持部１２ｃと従保持部１２ｄを除くように全面的に被膜層３０（図中のハッチングに示される領域）が形成されている。
これは旋回スクロール１２が高速の旋回運動をする場合に、駆動軸１９のクランクピン１９ａ及びころ軸受１４の摺動、あるいは、従動軸２０のクランクピン２０ａ及びラジアルボールベアリング１５の摺動による熱を、主保持部１２ｃあるいは従保持部１２ｄを通じて放熱するためである。
【００２０】
次に、この実施形態に係る圧縮機の作用について説明する。
駆動モータ２３に電力が供給されると、駆動軸１９が回転し、駆動クランク機構１６を介して旋回スクロール１２が固定スクロール１１に噛み合いつつ旋回する。
そして、吸入口１３ａから圧縮室１３に空気が吸入され、旋回スクロール１２の旋回とともに、この吸入空気が圧縮され、吐出口１３ｂから圧縮空気が吐出されて、燃料電池の酸素極にこの圧縮空気が供給される。
なお、吸入口１３ａから空気が吸入されると、吸入空気は圧縮室１３及びクランク室１８に充満されることになる。
【００２１】
圧縮室１３において吸入空気が圧縮されるとき、圧縮空気の熱が旋回スクロール１２の温度を上昇させることになるが、旋回基盤１２ａの背面に形成されている断熱性の被膜層３０が旋回スクロール１２の熱を遮ることになり、旋回スクロール１２の熱はクランク室１８に伝わりにくい状態にある。
従って、クランク室１８内の吸入空気は、旋回スクロール１２の熱による温度上昇が抑制されている。
また、旋回スクロール１２の旋回運動により、主保持部１２ｃにおけるころ軸受１４とクランクピン１９ａが互いに摺動し、両者１４、１９ａの摺動による発熱が旋回スクロール１２の温度を上昇させることになるが、旋回基盤１２ａの背面に形成されている断熱性の被膜層３０は、こうした旋回スクロール１２の熱を遮ることになる。
【００２２】
この実施形態に係る圧縮機によれば以下の効果を奏する。
（１）旋回スクロール１２の旋回基盤１２ａの背面に断熱性の被膜層３０が形成されていることから、圧縮空気による旋回スクロール１２の熱が被膜層３０により遮られ、クランク室１２における吸入空気の温度上昇を抑制することができ、圧縮機の体積効率の向上を図ることができる。
（２）旋回スクロール１２の旋回基盤１２ａの背面に断熱性の被膜層３０が形成されていることから、旋回スクロール１２の旋回運動によるころ軸受１４及びクランクピン１９ａの摺動の熱が被膜層３０により遮られ、クランク室１８における吸入空気の温度上昇を抑制することができ、圧縮機の体積効率の向上を図ることができる。
（３）クランク室１８における吸入空気の温度上昇を抑制することにより、旋回スクロール１２における吸入口１３ａ近傍と吸入口１３ａより離れた位置との温度差を低減し、旋回スクロール１２上の変形量の差異を低減することができるため、圧縮機の信頼性の向上を図ることができる。
（４）旋回基盤１２ａの背面における主保持部１２ｃと従保持部１２ｄは被膜層３０が除かれているから、旋回スクロール１２が高速の旋回運動をしても、ころ軸受１４、ラジアルボールベアリング１５、クランクピン１９ａ、２０ａの熱を、主保持部１２ｃあるいは従保持部１２ｄを通じて放熱することができ、クランクピン１９ａ、ころ軸受１４、クランクピン２０ａ及びラジアルボールベアリング１５を損傷させるおそれが少ない。
【００２３】
次に、第１の実施形態の別例に係る圧縮機について説明する。
この第１の実施形態の別例では、旋回スクロール１２の背面における断熱性の被膜層３１が、旋回スクロール１２の背面の全面に形成されず、一部にのみ形成されている。
この別例では、図３に示されるように、旋回スクロール１２の旋回基盤１２ａの背面において、被膜層３１が主保持部１２ｃを中心とする一部の領域（図中のハッチングに示される領域）に形成されている。
ここでは、被膜層３１が主保持部１２ｃを除くように形成され、被膜層３１の領域は環状となっている。
因みに、旋回スクロール１２の中心付近は圧縮室１３に近いことから圧縮室１３の熱を受けやすく、また、高回転域が使用領域として見込まれる場合には、ころ軸受１４とクランクピン１９ａといった摺動部分の発熱が圧縮室１３の熱に比較して無視できなくなる。
旋回スクロール１２の背面の一部の領域に形成される被膜層３１は、こうした熱を旋回スクロール１２の背面に移動させないようにすることができる。
この別例に係る圧縮機によれば、旋回スクロール１２の背面の全面ではなくその一部にのみ断熱性の被膜層３１が形成される場合でも、放熱面積低減によりクランク室１８内の吸入空気の温度上昇を低減し、体積効率及び信頼性向上を図ることが可能である。
【００２４】
（第２の実施形態）
第２の実施形態に係る圧縮機を図４に示す。
この実施形態の圧縮機は、先の第１の実施形態と基本的に同一であることから、説明の便宜上、先に説明した第１の実施形態で用いた符号を一部共通して用い、共通する構成についてはその説明を省略し、第１の実施形態の説明を援用する。
【００２５】
この実施形態の圧縮機は、図４に示されるように、旋回スクロール１２の背面に断熱性の被膜層３２が形成されているほか、駆動軸１９に設けられてクランク室１８に収容されるバランスウエイト１９ｂの表面に断熱性の被膜層３３が形成されている。
これは、圧縮室１３の圧縮空気の熱、あるいはクランクピン１９ａ及びころ軸受１４の摺動による熱が駆動軸１９及びバランスウエイト１９ｂを伝わってもクランク室１８に熱を伝わりにくくするためである。
【００２６】
また、旋回スクロール１２の旋回基盤１２ａの背面に形成される被膜層３３は、第１の実施形態の被膜層３０とは異なり、主保持部１２ｃ、従保持部１２ｄにおいても樹脂により被膜されている。
これは、主保持部１２ｃにおけるころ軸受１４及びクランクピン１９ａの摺動による熱、あるいは従保持部１２ｄにおけるラジアルボールベアリング１５及びクランクピン２０ａの摺動による熱をクランク室１８へ伝わりにくくするためである。
なお、旋回スクロール１２が毎分１０００回転程度の低速の旋回運動を行う場合、クランクピン１９ａ及びころ軸受１４との摺動、クランクピン２０ａとラジアルボールベアリング１５との摺動による発熱が少なく済むことから、主保持部１２ｃ、従保持部１２ｄにおいても樹脂により被膜することが可能である。
【００２７】
この実施形態に係る圧縮機によれば、主保持部１２ｃ及び従保持部１２ｄを含む旋回スクロール１２の背面に形成された被膜層３２により、クランク室１８への旋回スクロール１２の熱の移動を確実に抑制することができるほか、バランスウエイト１９ｂの表面の被膜層３３により、駆動軸１９及びバランスウエイト１９ｂを通じたクランク室１８に対する加熱を抑制することができる。
従って、クランク室１８における吸入空気の温度上昇をより確実に抑制することができ、圧縮機の体積効率及び信頼性の一層の向上を図ることができる。
【００２８】
なお、本発明は、上記した第１、第２の実施形態に限定されるものではなく発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能であり、例えば、次のように変更してもよい。
【００２９】
○  上記の第１、第２の実施形態では、被膜層は樹脂をスプレーコーティングすることにより形成されているが、これに限らず、例えば、被膜層を旋回スクロールに貼着してもよく、また、被膜層は樹脂に限らず、シリコンゴム、セラミック等の低熱伝導率の材料により形成してもよい。
【００３０】
○  上記の第１、第２の実施形態では、圧縮機により圧縮する気体を空気としたが、空気に限らず冷媒ガスとしてもよい。
【００３１】
○  上記の第１の実施形態の別例では、旋回スクロールの背面において、主保持部を中心とする一部の領域に被膜層を形成したが、被膜層が形成される領域は、主保持部を中心とする一部の領域に限定される趣旨ではなく、旋回スクロールの背面における熱分布の状態に応じて、被膜層を形成する領域を適宜設定すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】この発明の第１の実施形態に係るスクロール型圧縮機の断面図である。
【図２】第１の実施形態に係るスクロール型圧縮機の旋回スクロールを背面側から見た斜視図である。
【図３】第１の実施形態の別例に係るスクロール型圧縮機の旋回スクロールを背面側から見た斜視図である。
【図４】第２の実施形態に係るスクロール型圧縮機の断面図である。
【図５】従来技術における密閉型圧縮機の断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１１  固定スクロール
１２  旋回スクロール
１２ａ  旋回基盤
１２ｃ  主保持部
１２ｄ  従保持部
１３  圧縮室
１３ａ  吸引口
１４  ころ軸受
１５  ラジアルボールベアリング
１８  クランク室
１９  駆動軸
１９ｂ、１９ｃ、１９ｄ、２０ｂ  バランスウエイト
２０  従動軸
２３  駆動モータ
３０、３１、３２、３３  被膜層
【図１】
2005083202.tif 000003
【図２】
2005083202.tif 000004
【図３】
2005083202.tif 000005
【図４】
2005083202.tif 000006
【図５】
2005083202.tif 000007