(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鏡板から立ち上がる渦巻き状の羽根を持った固定スクロールと旋回スクロールとを噛み合せて、旋回スクロールが円軌道運動することにより羽根間の圧縮室が周辺部から中央部に移動しながら縮小するのを利用して、流体の吸入、圧縮、吐出を行なうとともに、圧縮された流体が前記旋回スクロールの鏡板側に導かれる構成としたスクロール圧縮機において、
旋回スクロールの羽根が立ち上がっている底面に当てがわれた耐摩耗板に、旋回スクロールの鏡板外周から外方へ部分的にはみ出すように張り出した複数の張り出し部を設け、
各張り出し部は旋回スクロールの各旋回位置にて旋回スクロ−ルを介さず耐摩耗板のみで固定スクロールのスラスト面から外れないように設けられていることを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項２】
鏡板から立ち上がる渦巻き状の羽根を持った固定スクロールと旋回スクロールとを噛み合せて、旋回スクロールが円軌道運動することにより羽根間の圧縮室が周辺部から中央部に移動しながら縮小するのを利用して、流体の吸入、圧縮、吐出を行なうとともに、圧縮された流体が前記旋回スクロールの鏡板側に導かれる構成としたスクロール圧縮機において、
各旋回位置で鏡板の外周が固定スクロールのスラスト面に及ばない構成の旋回スクロールの鏡板にこの鏡板の外周から外方へ部分的に張り出した複数の張り出し部を設け、
各張り出し部は旋回スクロールの各旋回位置にて固定スクロールのスラスト面から外れないように設けられていることを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項３】
旋回スクロールの羽根が立ち上がっている底面に当てがわれた耐摩耗板を有し、この耐摩耗板に旋回スクロールの張り出し部に対応する張り出し部が設けられている請求項２に記載のスクロール圧縮機。
【請求項４】
旋回スクロールの各張り出し部は旋回スクロールの旋回中心に重心を持つように設けられる請求項１〜３のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は固定スクロールと旋回スクロールとを組み合わせたスクロール圧縮機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
スクロール圧縮機は、本発明の実施の形態を示す図１に符号２を付して示してあり、この図を参照して、鏡板から立ち上がる渦巻き状の羽根７ａ、８ａを持った固定スクロール７と旋回スクロール８とを噛み合せて、旋回スクロール８が円軌道運動することにより羽根７ａ、８ａ間の圧縮室１１が周辺部から中央部に移動しながら縮小するのを利用して、流体の吸入、圧縮、吐出を行なう。
【０００３】
固定スクロール７は鏡板７ｂのスラスト面７ｂ１に彫り込んだ底面７ｂ２から羽根７ａが立ち上がっている。一方、旋回スクロール８は鏡板８ｂの前記スラスト面７ｂ１と摺動し合うように開放された底面８ｂ２から羽根８ａが立ち上がっている。
【０００４】
固定スクロール７および旋回スクロール８の鏡板７ｂ、８ｂは従来円形であって、旋回スクロール８の旋回によりその鏡板８ｂの外周部が図１に示すように固定スクロール７の前記彫り込み域７ｄの開口縁７ｃよりも内側へスラスト面７ｂ１から外れる量が大きいと、鏡板８ｂが前記開口縁７ｃの内側に外れた位置から開口縁７ｃを外側に向け越えてスラスト面７ｂ１へ再度乗り上げる際に、前記彫り込み域７ｄに落ち込み開口縁７ｃと干渉して騒音を発したり、損傷したり、動作が停止したりする。
【０００５】
そこで、従来、旋回スクロール８の鏡板８ｂは前記のような落ち込み干渉するようなことを防止できる充分な大きさに設計されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、旋回スクロール８の鏡板８ｂは固定スクロール７の鏡板７ｂとともに耐圧のために厚く設計され、それぞれがスクロール圧縮機２全体の重量の大半を占めており、スクロール圧縮機２が重量化する大きな原因になっている。
【０００７】
このスクロール圧縮機２は静音運転ができるので、居住空間の冷凍空調に好適であり、家屋や建物内部、あるいは乗用車などの乗り物の中の空調に利用される。この場合、スクロール圧縮機２はこれを駆動する電動機３とともに容器１内に収容した密閉型スクロール圧縮機として、さらに静かに運転できるとともにメンテナンスフリーに使用できるようにされることが多い。これに用いる容器１は圧力容器となり耐圧のために厚肉である。従って、胴径に比例して重くなるが、胴径は固定スクロール７や旋回スクロール８が形成するスクロール圧縮機２の外径に依存し、旋回スクロール８の鏡板８ｂの外径が間接的に影響する。
【０００８】
このため、近時の小型軽量化の要求の中、旋回スクロール８の鏡板８ｂの外径は極力小さく設計されるようになってきており、これが原因で、鏡板８ｂが固定スクロール７の鏡板７ｂのスラスト面７ｂ１から外れて彫り込み域７ｄに落ち込み開口縁７ｃと干渉することがときとして生じている。
【０００９】
特に、スクロール圧縮機やこれを電動機とともに内蔵した密閉型圧縮機が、共に移動するバッテリを電源として使用される乗用車などでは、重量は移動負荷となって省エネルギー上大きな問題となるし、ガソリン車に匹敵する駆動力が得られないので速度限界を上げるためにはさらなる軽量化が最重要な課題となる。
【００１０】
本発明の目的は、旋回スクロールの落ち込みを確実に防止しながらさらなる小型化および軽量化ができるスクロール圧縮機を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明のスクロール圧縮機は、鏡板から立ち上がる渦巻き状の羽根を持った固定スクロールと旋回スクロールとを噛み合せて、旋回スクロールが円軌道運動することにより羽根間の圧縮室が周辺部から中央部に移動しながら縮小するのを利用して、流体の吸入、圧縮、吐出を行なうスクロール圧縮機を対象としている。
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明の圧縮機は、特に、旋回スクロールの羽根が立ち上がっている底面に当てがわれた耐摩耗板に、旋回スクロールの鏡板外周から外方へ部分的にはみ出すように張り出した複数の張り出し部を設け、各張り出し部は旋回スクロールの各旋回位置にて固定スクロールのスラスト面から外れないように設けられていることを第１の特徴としている。
【００１３】
このような構成では、固定スクロールおよび旋回スクロール間の摺動による摩耗を軽減する耐摩耗板の部分的な複数の張り出し部が、旋回スクロールの鏡板の外周から部分的に外方にはみ出して、旋回スクロールの鏡板が及んでいない領域において固定スクロールのスラスト面に常に乗っていることにより、旋回スクロールの鏡板が固定スクロールのスラスト面側に移動しながら固定スクロール側に落ち込もうとしても、スラスト面に乗っている耐摩耗板がこれを掬い上げてスラスト面上へ案内して落ち込ませないので、旋回スクロールが固定スクロールに落ち込んで干渉し損傷したり騒音を発生したりするようなことを防止しながら、旋回スクロールを通常では固定スクロールに落ち込むような外径まで小さくできるようにして圧縮機をさらに小型化および軽量化することができる。
【００１４】
本発明のスクロール圧縮機はまた、旋回スクロールの鏡板にこの鏡板の外周から外方へ部分的に張り出した複数の張り出し部を設け、各張り出し部は旋回スクロールの各旋回位置にて固定スクロールのスラスト面から外れないように設けられていることを第２の特徴としている。
【００１５】
このような構成では、旋回スクロールの鏡板の部分的な複数の張り出し部が、固定スクロールのスラスト面に常に乗っていることにより、旋回スクロールの鏡板が固定スクロールに落ち込んで固定スクロールに干渉し損傷したり騒音を発生したりするようなことを回避しながら、旋回スクロールの鏡板は前記張り出し部以外の部分が固定スクロールに落ち込むような小さなものであってもよいようにして、その分だけ圧縮機をさらに小型化、軽量化することができる。
【００１６】
この場合、旋回スクロールの羽根が立ち上がっている底面に当てがわれた耐摩耗板を有し、この耐摩耗板に旋回スクロールの張り出し部に対応する張り出し部が設けられていると、耐摩耗板がアルミニウムどうしの旋回スクロールと固定スクロールとの間の摺動による摩耗を防止したり、同種金属間の潤滑不良による凝着を防止したりすることが、旋回スクロールの鏡板の前記張り出し部と固定スクロールとの間でも行なわれ、張り出し部を設けたことによる死角がなくなる。
【００１７】
また、旋回スクロールの各張り出し部が旋回スクロールの旋回中心に重心を持つように設けられると、張り出し部を設けることによって旋回スクロールの重心が旋回スクロールの旋回中心からずれて振動や旋回むら、騒音発生、寿命低下の原因になるようなことを回避することができる。
【００１８】
上記各場合において、さらに、耐摩耗板の張り出し部またはおよび旋回スクロールの鏡板の張り出し部は、固定スクロールに設けられた軸線方向の貫通穴の位置を外れて位置するように設けられていると、これら固定スクロールに必要な軸線方向の貫通穴を、耐摩耗板や旋回スクロールを避けて設けるのに、耐摩耗板や旋回スクロールの張り出し部以外の部分、従って、旋回スクロールの鏡板の固定スクロールに落ち込む大きさとしてもよい部分に対して外方へ逃げればよく、耐摩耗板や旋回スクロールの鏡板が固定スクロールに落ち込まない外径を持った従来の円形なものである場合に比し、圧縮機全体の小型化を図ることができ、その分軽量化もできる。特に、スクロール圧縮機がそれを駆動する電動機とともに容器に収容される密閉型スクロール圧縮機では、その胴径を小さくすることができ小型化および軽量化に大きく貢献することができる。
【００１９】
本発明のそれ以上の目的及び特徴は、以下の詳細な説明及び図面によって明らかになる。本発明の各特徴は、可能な限りにおいて、それ単独で、あるいは種々な組み合わせで複合して用いることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明における実施の形態に係るスクロール圧縮機について図を参照しながら説明し、本発明の理解に供する。
【００２１】
本実施の形態は横型でスクロール圧縮機をそれを駆動する電動機とともに容器に内蔵した冷凍サイクル用の密閉型スクロール圧縮機の場合の一例であり、圧縮対象は冷媒である。しかし、本発明はこれに限られることはなく、縦型のものでもその特徴に変わりはないし、スクロール圧縮機単体および密閉型スクロール圧縮機でもよい。また、冷媒以外の流体につき吸入、圧縮、吐出する冷凍サイクル以外の用途のものにも本発明は有効である。従って、いずれの場合も本発明の範疇に属する。
【００２２】
本実施の形態の密閉型スクロール圧縮機は図１に示すように、容器１内にスクロール圧縮機２とそれをクランク軸４により駆動する電動機３が収容されている。クランク軸４はそのスクロール圧縮機２側の主軸４ａを容器１内の長手方向の一方側に設けた主軸受部材５に軸受され、反対の端部は容器１内の長手方向の他方側に設けた副軸受部材６に軸受されている。
【００２３】
主軸受部材５には固定スクロール７がボルト止めされ、これら主軸受部材５と固定スクロール７との間部に、旋回スクロール８を挟み込んで固定スクロール７に噛み合せスクロール圧縮機２を構成している。旋回スクロール８と主軸受部材５との間には旋回スクロール８の自転を防止して円軌道運動するように案内するオルダムリングなどによる自転規制機構９が設けられていて、クランク軸４の主軸４ａにて旋回スクロール８を偏心駆動することにより旋回スクロール８を円軌道運動させる。このとき、固定スクロール７と旋回スクロール８との間に形成している圧縮室１１が外周側から中央部に移動しながら小さくなるのを利用して、容器１外に通じた吸入側接続口１２および固定スクロール７の外周部の吸入口穴１３から冷媒を吸入して圧縮していき所定圧以上になった冷媒が固定スクロール７の中央部の吐出口１４からリード弁１５を押し開いて容器１内に吐出させることを繰り返す。
【００２４】
電動機３は主軸受部材５と副軸受部材６との境界部に位置して、密閉容器１に固定された固定子３ａと、クランク軸４の途中の外まわりに一体に結合された回転子３ｂとで構成され、回転子３ｂの上下端面の外周部分にはバランスウエイト１６が設けられ、これにより回転子３ｂおよびクランク軸４が安定して回転し、旋回スクロール８を安定して円軌道運動させることができる。
【００２５】
クランク軸４の主軸４ａと反対の端部にはポンプ１７が設けられ、容器１の下端部のオイル溜め１８からポンプ１７によってオイル１９を吸入し、クランク軸４を通縦しているオイル供給穴２１を通じてスクロール圧縮機２の各部の軸受部２２やスクロール圧縮機２の各摺動部に供給する。供給後のオイル１９は供給圧や重力によって逃げ場を求めるようにして軸受部２２を通じ容器１内に流出して滴下し、最終的にオイル溜め１８に回収される。
【００２６】
一方、スクロール圧縮機２から吐出される冷媒ガスは電動機３の側に通されて電動機３を冷却した後、容器１の吐出側接続口２３から容器１外に吐出され冷凍サイクルに供給される。
【００２７】
このように、スクロール圧縮機２からの圧縮冷媒が吐出される容器１は圧力容器であって厚肉構造になり、鉄系であると重くなる。そこで、本実施の形態では軽量化の意味で鉄系に比し比重の小さな軽金属を採用している。軽金属は１つの例としてアルミニウムであり鉄系の場合よりは厚肉になるが軽量化でき有利ではある。しかし、本発明の他の特徴からは鉄系でも軽量化に問題がない場合もあり、容器１は軽金属に限定するものではない。
【００２８】
容器１は鉄系の固定子３ａとの焼き嵌めができない材料関係にあることから、固定子３ａは容器１の胴部１ａの内面の段差面２５に対しボルト２６により円周上の複数位置を取り付け固定している。また、容器１は前記胴部１ａとその両端にボルト２７により円周上の複数位置で取り付けられ固定された鏡板１ｂ、１ｃとで構成され、主軸受部材５はスクロール圧縮機２側の鏡板１ｂの内周に密に嵌め合わせるとともに、鏡板１ｂとの境界部に固定スクロール７を密に挟み込んでボルト２８により取りつけ固定してある。副軸受部材６は容器１の胴部１ａと一体成形してある。しかし、これらの全体構成の具体例については特に限定されるものではなく、以下に述べる以外は既に知られ、また、以降に提案されるどのような構成との組み合わせにも本発明は適用される。
【００２９】
本実施の形態では、固定スクロール７および旋回スクロール８もアルミニウム製として軽量化してあり、このため双方の摺動部の耐摩耗性が低く問題であるので、旋回スクロール８の鏡板８ｂの底面８ｂ２に例えば鋼鈑製の耐摩耗板６１を羽根８ａに対する逃げ孔８ｅを持って当てがってある。耐摩耗板６１は焼き入れ等の耐磨耗処理してあり、アルミニウムどうしが摺接して摩耗するのを防止する。ここで、この耐摩耗板６１を上記の目的に利用するために、耐摩耗板６１に、旋回スクロール８の鏡板８ｂ外周から外方へ部分的にはみ出すように張り出した図２に示すような複数の張り出し部６１ａを設け、各張り出し部６１ａは旋回スクロール８の図３（ａ）〜（ｄ）に示すようなどの旋回位置にても固定スクロール７のスラスト面７ｂ１から外れないように設けてある。
【００３０】
このようにすると、耐摩耗板６１の部分的な複数の張り出し部６１ａが、旋回スクロール８の鏡板８ｂの図２、図３に仮想線で示す外周８ｃから部分的に外方にはみ出して、旋回スクロール８の鏡板８ｂが及んでいない領域においても、図２、図３に耐摩耗板６１の旋回スクロール８に従った旋回時の包絡線６２で示すように、固定スクロール７のスラスト面７ｂ１に常に乗っていることにより、旋回スクロール８の鏡板８ｂが固定スクロール７の開口縁７ｃの内側からスラスト面７ｂ１側に移動しながら固定スクロール７の彫り込み域７ｄに落ち込もうとしても、スラスト面７ｂ１に乗っている耐摩耗板６１、つまりその張り出し部６１ａがこれを掬い上げてスラスト面７ｂ１上へ案内し落ち込まないようにするので、旋回スクロール８が固定スクロール７に落ち込んで干渉し損傷したり騒音を発生したりするようなことを防止することができる。これによって、旋回スクロール８は図２、図３に示すように通常では固定スクロール７に落ち込むような外径Ｄまで小さくして問題がなく圧縮機をさらに小型化および軽量化ができる。
【００３１】
また、旋回スクロール８の鏡板８ｂに図１、図２を共用して示すようにこの鏡板８ｂの外周から外方へ部分的に張り出した複数の張り出し部８ｄを設け、各張り出し部８ｄは旋回スクロール８の図３に示す各旋回位置にて固定スクロール７のスラスト面７ｂ１から外れないように設けることもできる。
【００３２】
このようにしても、旋回スクロール８の鏡板８ｂの部分的な複数の張り出し部８ｄが、図２、図３の前記包絡線６２で示すように固定スクロール７のスラスト面７ｂ１に常に乗っていることにより、旋回スクロール８の鏡板８ａが固定スクロール７に落ち込んで固定スクロール７に干渉し損傷したり騒音を発生したりするようなことを回避しながら、旋回スクロール８の鏡板８ｂは前記張り出し部８ｄ以外の部分が図２、図３に示すように固定スクロール７に落ち込むような大きさであってもよいので、その分だけ小型化、軽量化することができる。
【００３３】
この場合、固定スクロール７と旋回スクロール８とがアルミニウムどうしでなければ、前記耐磨耗板６１は省略してよい。しかし、アルミニウムどうしであれば耐摩耗板６１は摩耗防止のために必要であり、この耐摩耗板６１にも旋回スクロール８の張り出し部８ｄに対応する既述したような張り出し部６１ａを設ける。これにより、耐摩耗板６１がアルミニウムどうしの旋回スクロール８と固定スクロール７との間の摺動による摩耗を防止したり、同種金属間の潤滑不良による凝着を防止したりすることが、旋回スクロール８の鏡板８ｂの前記張り出し部８ｄと固定スクロール７との間でも行なわれ、張り出し部８ｄを設けたことによる死角がなくなる。
【００３４】
また、旋回スクロール８の各張り出し部８ｄが図２に示すように旋回スクロール８の旋回中心Ｏに重心Ｇが重なるように設ける。これにより、張り出し部８ｄを設けることによって旋回スクロール８の重心Ｇが旋回スクロール８の旋回中心Ｏからずれて振動や旋回むら、騒音発生、寿命低下の原因になるようなことを回避することができる。
【００３５】
さらに、耐摩耗板６１の張り出し部６１ａまたはおよび旋回スクロール８の鏡板８ｂの張り出し部８ｄは、図２、図３に示すように固定スクロール７に設けられた、ボルト止めや冷媒通路形成のために必須となる軸線方向の貫通穴６３を外れて位置するように設けてある。これにより、これら固定スクロール７に必要な軸線方向の貫通穴６３を、耐摩耗板６１や旋回スクロール８を避けて設けるのに、耐摩耗板６１や旋回スクロール８の張り出し部６１ａ、８ｄ以外の部分、従って、固定スクロール７に落ち込む大きさとしてもよい部分に対して外方へ逃げればよく、耐摩耗板６１や旋回スクロール８の鏡板８ｂが固定スクロール７に落ち込まない外径を持った従来の円形なものである場合に比し、圧縮機全体の小型化を図ることができ、その分軽量化もできる。特に、本実施の形態のスクロール圧縮機２がそれを駆動する電動機３とともに容器１に収容される密閉型スクロール圧縮機では、その胴径を小さくすることができ小型化および軽量化に大きく貢献することができる。
【００３６】
本実施の形態ではさらに、電動機３は用途上低電圧用を採用しており、少なくとも固定子３ａの巻線３１が銅線よりも比重が小さい軽金属導線を採用している。回転子３ｂに巻線がある場合は、これにも軽量金属導線を採用するのが軽量化が増す。しかし、固定子３ａの巻線３１だけでも実益があれば必ずしも双方に採用する必要はない。
【００３７】
容器１の各鏡板１ｂ、１ｃには脚部５２を一体形成し、これに吸振ブロック５３を介し取りつけ座５４を連結している。これにより、従来鏡板１ｂ、１ｃにブラケットを取りつけ、このブラケットに吸振ブロックを介し取りつけ座を連結していたのに比し、部品点数、組み立て工数が減少し、軽量化とともに低コスト化が図れる。
【００３８】
上記の軽金属導線は銅線と電気抵抗値が異なる分だけ低電圧用として適正な有効断面積の範囲も異なるが、銅線よりも比重が小さいことを利用して巻線３１の総体積にほぼ比例して圧縮機および電動機の重量が軽減し軽量化しやすい。低電圧用の電動機３は例えば、５０Ｖ以下、５０Ａ以上で用いられるものであって、最大出力は２５００Ｗ前後となる。これは、移動するバッテリを電源として電動機３を駆動することになる、例えば、大型の乗用車までの車内の空調を行なうのに適している。
【００３９】
軽金属導線としては上記の条件に対応するのに、アルミニウム線で５ｍｍ2〜１０ｍｍ2の範囲の有効断面積を持っているのが溶断防止や通電効率の面で好適であり、約２０〜３０％程度の軽量化が実現するし、巻線３１が柔らかいので銅線に比し巻付け作業や巻付け後の整形が容易になる利点もある。また、軽金属導線がリッツ線であると、低電圧用であることに対して太目の線径を選択するような場合に有効断面積が低下するようなことがないので特に好ましい。
【００４０】
以上示した各軽量化構造の１つを採用するだけでも、移動を主目的とした用途において圧縮機および電動機は移動負荷を軽減し、省エネルギーに貢献することができ、より多くの軽量化構造を複合して採用するほど有利である。また、移動を主目的としない、あるいは移動しない用途においてもその運搬や取扱いにおいて有利となり実益をもたらす。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、上記の説明で明らかなように、旋回スクロールの鏡板が固定スクロールに落ち込んで固定スクロールに干渉し損傷したり騒音を発生したりするようなことを回避しながら、旋回スクロールの鏡板の全体または前記張り出し部以外の部分が固定スクロールに落ち込むような大きさであってもよいので、その分だけ小型化、軽量化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る密閉型スクロール圧縮機を示す断面図である。
【図２】図１の密閉型スクロール圧縮機に収容されたスクロール圧縮機の固定スクロールと旋回スクロールとの耐摩耗板を介した、あるいは介さない状態の関係を示す正面図である。
【図３】図２の旋回スクロールの代表的な各旋回位置を示し、その（ａ）は０度と３６０度の旋回位置、その（ｂ）は９０度旋回位置、その（ｃ）は１８０度旋回位置、その（ｄ）は２７０度旋回位置をそれぞれ示している。
【符号の説明】
７  固定スクロール
７ａ  羽根
７ｂ  鏡板
７ｂ１  スラスト面
７ｂ２  底面
７ｃ  開口縁
７ｄ  彫り込み域
８  旋回スクロール
８ａ  羽根
８ｂ  鏡板
８ｂ２  底面
８ｃ  外周
８ｄ  張り出し部
６１  耐摩耗板
６１ａ  張り出し部
【図１】
0004503783.tif 000002
【図２】
0004503783.tif 000003
【図３】
0004503783.tif 000004