(57)【要約】 【課題】  圧縮空間の内部の水を水抜き孔６０を通して排出することができ、しかも、水抜き孔６０を通して外部から無用な浸入がないようにする。【解決手段】  スクロールコンプレッサの下部に、圧縮空間と外部とを連絡する水抜き孔６０がある。そして、水抜き孔６０の開口近くに、開閉弁７０がある。開閉弁７０は、圧縮空間の圧力を制御圧とした弁である。スクロールコンプレッサが運転時、開閉弁７０は閉であり、また、スクロールコンプレッサが停止時、開閉弁７０は開となる。  【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定スクロールと、その固定スクロールにかみ合い圧縮空間を区画する旋回スクロールと、その旋回スクロールを自転することなく旋回運動させる機構とを備え、前記固定スクロールおよび旋回スクロールの外周側から外気を吸い込み、それら両スクロールの中心部から圧縮空気を吐き出すスクロールコンプレッサにおいて、前記圧縮空間の内部から外部に連絡する水抜き孔と、その水抜き孔の開口近くに設けた開閉弁とを備え、その開閉弁が、スクロールコンプレッサの運転時に閉、停止時に開となるように構成したことを特徴とする、スクロールコンプレッサ。  
【請求項２】
前記開閉弁は、スクロールコンプレッサの運転／停止に応じて前記圧縮空間の中が加圧状態／常圧状態になることを利用し、その圧縮空間の中の圧力を制御圧として弁の開閉を行う、請求項１のスクロールコンプレッサ。
【請求項３】
前記開閉弁は、小径部分と大径部分とを含み、それら大小径部分の各受圧面積の差に相当する受圧面積を規定するピストンと、そのピストンを軸線方向に押す弁ばねとを備え、前記ピストンは、スクロールコンプレッサの運転時、圧縮空間の中の圧力を大小径部分の受圧面積の差に相当する部分に受け、その圧力に基づく力に打ち勝って開閉弁を閉じ、しかもまた、前記ピストンは、スクロールコンプレッサの停止時、前記弁ばねの力により開閉弁を開く、請求項２のスクロールコンプレッサ。
【請求項４】
前記圧力は、前記外気を吸い込む吸込み口から前記圧縮空気を吐き出す吐出し口に至る間の中間の圧力である、請求項２のスクロールコンプレッサ。
【請求項５】
前記水抜き孔は、スクロールコンプレッサを据え付けた状態で、前記固定および旋回の両スクロールの下方に位置する、請求項１のスクロールコンプレッサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、圧縮空間から水抜きを行うための水抜き孔を備えたスクロールコンプレッサに関し、特には、車両搭載のコンプレッサとして、エンジン駆動のレシプロ型コンプレッサを補助する電動コンプレッサに好適な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、スクロールコンプレッサは、エンジン駆動のレシプロ型コンプレッサに比べて小型で低騒音である。そこで、たとえば商用車において、エンジンルーム内のエンジン駆動のコンプレッサを補助するため、スクロールコンプレッサをエンジンルームの外に配置することは技術的に有効である。閉じられたエンジンルームの内部空間とは異なり、エンジンルームの外部はコンプレッサの据付け（たとえば、場所やそのスペースなど）に留意しなければならないし、発生音の影響に対処しなければならない。その点、スクロールコンプレッサがもつ小型、低騒音という特性は、エンジンルーム外部に配置するコンプレッサとして最適な特性である。
【０００３】
そこで、発明者は、車両に搭載、特にエンジンルームの外にスクロールコンプレッサを設置する場合について、いろいろな実験を重ねた。その結果、圧縮空間に発生する水の問題に気付いた。コンプレッサは、外気、つまり水分を含む大気を吸い込み、それを圧縮空気に変える。したがって、コンプレッサの停止時に圧縮空間内の空気が冷やされて水分を滴下し、その圧縮空間内に水が溜まる。車両の使用環境を考えると、圧縮空間に浸入した水は、夜間に凍結し、車両の始動時にコンプレッサに悪影響を与えることが考えられる。特に、スクロールコンプレッサは、互いにかみ合う固定スクロールと旋回スクロールとによって圧縮空間を区画しているため、スクロールの刃（スクロール先端部分）を傷めるおそれがある。
【０００４】
そのような水に起因する問題を解決するため、水抜き孔を設け、浸入した水を排出することは有効な対策である。水抜き孔について、先行技術を調査したところ、吐出ポートの付近に水抜き孔を設け、それを通して水を排出するという、特許文献１を発見した。特許文献１は、スクロールタイプではあるが、圧縮空気を得るためのコンプレッサではなく、真空ポンプである。しかし、スクロールタイプにおいて、浸入水を排出するため、水抜き孔を設けるという考え方を明らかにしている。
【特許文献１】特許第３３８８５５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の真空ポンプは、水抜き孔を設けることを示してはいるが、車両用のスクロールコンプレッサとして使用した場合、スクロール内部の圧縮空間と外気とは水抜き孔を通して常に連通するため、水抜き孔を通して外部から水等がスクロール内部に浸入する問題が残される。特に、車両の場合、高圧水による洗浄中に洗浄水が浸入することがあるだろうし、また、車両の運転中に泥水などが浸入することもあるだろう。そのような水あるいは水分を含む異物の浸入は、前記したように、圧縮空間内の水が凍結しスクロール部材の破損を生じたり、コンプレッサ機能を損ねることにもなりかねない。また、特許文献１が示す水抜き孔は、空気圧縮によって液化された水滴を排出するためのものであり、圧縮空間の中央付近に設けられている。したがって、コンプレッサの停止時に圧縮空間内の空気が冷やされることで生じた水分を有効に排出することはできない。
【０００６】
そこで、この発明は、圧縮空間の内部の水を水抜き孔を通して排出することができ、しかもまた、水抜き孔を通して外部から無用な浸入がないようにした技術を提供することを目的とする。
また、この発明は、スクロールコンプレッサの運転中には水抜き孔を外部から遮断し、停止時に水抜き孔を外部に開放するようにした技術を提供することを他の目的とする。  
この発明のその他の目的については、今後の説明から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、圧縮空間の内部の水を排出するために、圧縮空間から外部に連絡する水抜き孔を設けることを前提とする。その前提の下で、その水抜き孔の開口近くに特定の開閉弁を設ける。「開口近く」とは、水抜き孔の通路中、水抜き孔を外部に開放する開口に近いことを意味する。開口近くの開閉弁は、水を確実にかつ素早く排出することができる。  
【０００８】
開閉弁は、スクロールコンプレッサ１０の運転時に閉、停止時に開となるように構成する。たとえば、開閉弁を電磁的な制御弁とし、スクロールコンプレッサの運転／停止に伴う制御信号に応じて、弁の開閉を制御することもできる。しかし、好ましくは、スクロールコンプレッサの運転／停止に応じて圧縮空間の中が加圧状態／常圧（つまり、大気圧）状態になることを利用し、その圧縮空間の中の圧力を制御圧として弁の開閉を行うことが良い。そうすれば、電気的な信号を用いることなく、簡単なピストン構造あるいはスプール構造によって、弁を開閉制御することができる。      
【０００９】
最も好ましい開閉弁は、小径部分と大径部分とを含み、それら大小径部分の各受圧面積の差に相当する受圧面積を規定するピストンと、そのピストンを軸線方向に押す弁ばねとを備える構成である。段付き構造のピストンは、スクロールコンプレッサの運転時、圧縮空間の中の圧縮空気の圧力を大小径部分の受圧面積の差に相当する部分に受け、その圧力に基づく力が弁ばねの力に打ち勝って開閉弁を閉じる。それに対し、スクロールコンプレッサの停止時には、圧縮空間の中の圧力が大気圧になるので、弁ばねの力により開閉弁が開き、圧縮空間の内部の水を開状態の開閉弁を通して外部に排出する。      
【００１０】
ここで、大小径部分（段付き部分）の受圧面積の差に相当する部分に受ける圧力としては、コンプレッサにおける吸込み口から吐出し口に至る間の中間の圧力を適宜選択して適用することができる。それに応じて、弁ばねのばね定数を定めることができる。また、圧縮空間の内部の圧縮空気は、吸込み口から吐出し口に至るにつれて次第に圧力を高めていく。そのため、圧縮空間中互いに異なる部分二個所からの圧力を引き出すことにより、ピストンあるいはスプールの両端に、互いに異なる圧力を作用させる形態を採ることもできる。    
【００１１】
また、水は重力によって圧縮空間の中を下降するので、水抜き孔は、スクロールコンプレッサを据え付けた状態で、固定スクロールおよび旋回スクロールの下方に配置するのが良い。    
【実施例】
【００１２】
図１は、この発明の実施例であるスクロールコンプレッサ１０の断面構造を示す図である。この図１を参照しながら、まず、スクロールコンプレッサ１０の全体構造を明らかにし、その後に、この発明の特徴へと言及する。
【００１３】
スクロールコンプレッサ１０の外郭は、椀形状の第１ハウジング１０１と、皿形状の第２ハウジング１０２とである。第２ハウジング１０２は、外周のリング部分１０２ａと、そのリング部分の内周の円盤部分１０２ｂとを含む。円盤部分１０２ｂは、固定スクロール２０の鏡板を構成する部分でもある。したがって、円盤部分１０２ｂの内面は平坦であり、その平坦な面上に、渦巻き状の固定ラップ２２がある。固定ラップ２２は、円盤部分１０２ｂと一体であり、平坦な一面に対し直立に立っている。そして、固定ラップ２２の先端に溝があり、その中にチップシール２４が入っている。    
【００１４】
そのような固定ラップ２２を一体に携えた第２ハウジング１０２は、位置決めピン１０３によって位置決めされつつ、取付けボルト（図示しない）によって第１ハウジング１０１に対し一体に結合される。第２ハウジング１０２と結合した第１ハウジング１０１は、その内周側の空間部分に旋回スクロール３０を収容する。      
【００１５】
旋回スクロール３０は、平坦な一面に、渦巻き状の旋回ラップ３２を一体に備える。旋回ラップ３２も、固定ラップ２２と同様、平坦な一面に直立し、その先端にチップシール３４を保持する。旋回スクロール３０の平坦な一面の半径方向外側部分は、第２ハウジング１０２の外周のリング部分１０２ａに達し、そのリング部分１０２ａが保持するシール部材１０４と相俟って、第２ハウジング１０２の内周側の空間を密にシールする。しかもまた、旋回スクロール３０の旋回ラップ３２は、固定スクロール２０の固定ラップ２２とかみ合うことにより、圧縮空間を区画する。
【００１６】
スクロールコンプレッサ１０は、常に一定状態を維持する固定スクロール２０に対し、旋回スクロール３０を自転させることなく旋回運動させることによって、圧縮空気を作り出す。旋回スクロール３０を自転させることなく旋回運動させる機構は、第１ハウジング１０１の中心部分のクランク軸４０（クランク軸４０は、図示しない電気モータによって回転駆動される）と、クランク軸４０の周囲３カ所に配置した自転防止機構５０（自転防止機構５０は、従動クランク軸やオルダム継手によって構成される）とである。      
【００１７】
スクロールコンプレッサ１０は、第１ハウジング１０１の外周部分に吸込み口１０５、また、第２ハウジング１０２の中心部に吐出し口１０７をそれぞれもつ。外周部分の吸込み口１０５から吸い込まれる大気は、固定ラップ２２および旋回ラップ３２が取り囲む圧縮空間に入り、旋回ラップ３２の運動に伴って（旋回ラップ３２が、固定ラップ２２との接触部分を外周側から内周側へと移動させる）、次第に加圧されていく。加圧された圧縮空気は、第２ハウジング１０２の中心部の吐出し口１０７から配管およびエアドライヤを通してエアタンクに供給され、たとえば車両のブレーキ作動に利用される。    
【００１８】
エアタンク内部の圧縮空気は、予めエアドライヤによって水分を除去されているが、吸込み口１０５からスクロールコンプレッサ１０の内部に入る空気は、水分を含んでいる。したがって、すでに述べたように、固定ラップ２２および旋回ラップ３２が取り囲む圧縮空間に水が溜まることは必至である。そうした水の多くは、旋回ラップ３２の運動に伴って重力作用によって、スクロールコンプレッサ１０の下方側に流れていく。      
【００１９】
この発明では、そのような水を外部に排出するため、スクロールコンプレッサ１０の下部に水抜き孔６０を設け、しかもまた、その水抜き孔６０の開口近くに開閉弁７０を設けるようにしている。  
【００２０】
図２は、図１に符号２で示す部分の拡大図であり、（Ａ）はスクロールコンプレッサ１０が停止時、また、（Ｂ）はスクロールコンプレッサ１０が運転時の各状態をそれぞれ示している。水抜き孔６０は、第２ハウジング１０２の最も下方に位置し、内側の端部６０１がリング部分１０２ａの内周に臨み、外側の端部６０２が外部に臨んでいる。水抜き孔６０は、垂直に延びる孔であり、内側の端部６０１から外側の端部６０２に向かって、順次径を大きくする複数の段付きの孔構成になっている。すなわち、内側の端部６０１の側に小径な第１孔６１、第１孔６１に隣り合う中径な第２孔６２、第２孔６２に続く大径な第３孔６３、さらに、第３孔６３よりも大径な第４孔６４の順番である。  
【００２１】
そのような水抜き孔６０の中に、段付きのピストン７２を主体とした開閉弁７０がある。段付きのピストン７２は、小径部分７２１と大径部分７２２とを含み、それら両部分の各外周にシールリング７２１ｓ，７２２ｓをそれぞれ保持している。段付きのピストン７２は、小径部分７２１を第２孔６２に入れ、しかもまた、大径部分７２２を第３孔６３に入れ、それら大小径部分の各受圧面積の差に相当する受圧面積を規定している。そして、水抜き孔６０の第２孔６２と第３孔６３との段部分に、制御圧力通路８０の一端が開口している。制御圧力通路８０は、第２ハウジング１０２の内部に設けた内部通路であり、その他端は圧縮空間の内部に連絡している。固定スクロールおよび旋回スクロールが区画する圧縮空間の圧力は、外周の吸込み口１０５から中心部の吐出し口１０７に行くにつれて、次第に贈圧するが、この例では、径方向のほぼ中間に位置する部分の圧力（スクロールコンプレッサ１０が作り出す圧力よりは低い圧力）を導き出すようにしている。なお、段付きのピストン７２には、中心を貫く貫通孔７２３がある。  
【００２２】
また、水抜き孔６０中、段付きのピストン７２に隣り合う部分に弁座部材７４がある。弁座部材７４は、第３孔６３から第４孔６４にわたるように位置し、ストッパリング７５と自らの段部７４２との間に支持されている。弁座部材７４は、内側の端面にリング型の弁座７４０をもち、また、側面部分に内側の一端と外側の他端とを連絡するための切欠き７４３がある。さらにまた、弁座部材７４と段付きピストン７２との間に弁ばね７６がある。弁ばね７６は、スクロールコンプレッサ１０が停止するとき（つまり、圧力通路８０の圧力が大気圧のとき）、段付きピストン７２を水抜き孔６０の内側に押し、段付きピストン７２を弁座部材７４の弁座７４０から離座させるだけのばね力をもつ。しかし、弁ばね７６のばね力については、スクロールコンプレッサ１０が運転するに伴い、圧力空間に連絡する制御圧力通路８０の圧力が高まるとき、その圧力に基づく力よりは小さな値に設定する。そのような設定により、スクロールコンプレッサ１０の運転／停止に応じて、開閉弁７０を閉／開となるように制御することができる。なお、圧力空間の内部の水は、スクロールコンプレッサ１０の停止時に、水抜き孔６０中、第１孔６１、段付きピストン７２の貫通孔７２３、さらに弁座部材７４の切欠き７４３、第４孔６４を通して外部に排出される。  
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明の一実施例を示す断面構造図である。
【図２】図１の符号２で示す部分を拡大して示す図であり、（Ａ）が停止時、（Ｂ）が運転時の各状態を示す。
【符号の説明】
【００２４】
１０  スクロールコンプレッサ
２０  固定スクロール
３０  旋回スクロール
４０  クランク軸
５０  自転防止機構
６０  水抜き孔
７０  開閉弁
７２  ピストン（段付きピストン）
７４  弁座部材
７６  弁ばね
８０  制御圧力通路
１０５  吸込み口
１０７  吐出し口
【図１】
2007023790.tif 000003
【図２】
2007023790.tif 000004