(57)【要約】【課題】スラスト荷重を確実に支持可能であって、圧縮機のコンパクト化を図ることができるスクロール型流体機械を提供する。【解決手段】圧縮ケーシング(24)内に収容され、可動スクロール(54)の正面側に作用する冷媒の圧力を支持すべく可動スクロールの背面側に配設される支持プレート(48)は、回転軸(30)の軸線を中心とした周方向に形成され、軸線方向に沿って延びて固定スクロール(56)の正面側に当接して固定スクロールにボルト固定される突出部(75)を含む。【選択図】図１
2007170226.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動ケーシング及び該駆動ケーシングに気密に嵌合された圧縮ケーシングを有するハウジングと、
前記圧縮ケーシング内に収容され、前記駆動ケーシングに支持された回転軸によって駆動されて旋回運動することにより、固定スクロールと協働して冷媒の吸入、圧縮及び吐出の一連のプロセスを行う可動スクロールを有するスクロールユニットと、
前記圧縮ケーシング内に収容され、前記可動スクロールの正面側に作用する冷媒の圧力を支持すべく該可動スクロールの背面側に配設される支持プレートとを具備し、
該支持プレートは、前記回転軸の軸線を中心とした周方向に形成され、該軸線方向に沿って延びて前記固定スクロールの正面側に当接して該固定スクロールにボルト固定される突出部を含むことを特徴とするスクロール型流体機械。
【請求項２】
前記突出部は、前記支持プレートの全周に亘って形成されていることを特徴とする請求項１に記載のスクロール型流体機械。
【請求項３】
前記突出部は、前記支持プレートの周方向に所定間隔を存して複数形成されていることを特徴とする請求項１に記載のスクロール型流体機械。
【請求項４】
前記各突出部の間には、前記可動スクロールの公転旋回運動を妨げることなく該可動スクロールの自転を阻止する自転阻止機構が配設されていることを特徴とする請求項３に記載のスクロール型流体機械。
【請求項５】
前記流体機械は、ＣＯ２冷媒を用いた冷凍回路の循環経路に介挿されていることを特徴とする請求項１に記載のスクロール型流体機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクロール型流体機械に係り、詳しくは、車両の空調システムの冷凍回路に組み込まれて好適なスクロール型流体機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の流体機械、つまり、スクロール型圧縮機には冷媒の吸入、圧縮及び吐出の一連のプロセスを実施するスクロールユニットが備えられている。
詳しくは、このユニットは互いに噛み合う固定及び可動スクロールを備えており、可動スクロールが固定スクロールに対して旋回運動する。これにより、各スクロールで形成される空間の容積が減少し、上記一連のプロセスが行われる。
【０００３】
上記圧縮のプロセスでは冷媒の吐出圧力によってスクロールユニット内に高圧の空間が形成される。そして、この圧力が可動スクロールの正面側から背面側に向けてスラスト荷重として加わり、可動スクロールを固定スクロールから離れる方向に移動させることになる。そこで、可動スクロールの背面側には例えばボールベアリングが配設され、上記スラスト荷重を支持している（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】実開平５−１８８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記従来技術の如くのボールベアリングや玉軸受を用いてスラスト荷重を支持する場合には、このボールベアリング等を用いるための専用のプレートやスペースが別途必要になり、これでは、圧縮機のコンパクト化を図り難いとの問題がある。
ここで、この問題の解決を図るにあたり、単に圧縮機のコンパクト化を図るのみならず、如何なる冷媒を用いた場合にもスラスト荷重を確実に支持することに留意しなければならない。詳しくは、近年、地球温暖化係数（ＧＷＰ）の小さな値を有する冷媒を用いた冷凍システムの開発が進められている。この種の冷媒の一例としては自然系のＣＯ２（炭酸）ガスがあり、環境負荷の低減に非常に大きく貢献できるものの、この冷媒の作動領域が高圧側では超臨界領域で使用されているが故に、上記スラスト荷重も非常に大きくなるからである。
【０００５】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、スラスト荷重を確実に支持可能であって、圧縮機のコンパクト化を図ることができるスクロール型流体機械を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成すべく、請求項１記載のスクロール型流体機械は、駆動ケーシング及び駆動ケーシングに気密に嵌合された圧縮ケーシングを有するハウジングと、圧縮ケーシング内に収容され、駆動ケーシングに支持された回転軸によって駆動されて旋回運動することにより、固定スクロールと協働して冷媒の吸入、圧縮及び吐出の一連のプロセスを行う可動スクロールを有するスクロールユニットと、圧縮ケーシング内に収容され、可動スクロールの正面側に作用する冷媒の圧力を支持すべく可動スクロールの背面側に配設される支持プレートとを具備し、支持プレートは、回転軸の軸線を中心とした周方向に形成され、軸線方向に沿って延びて固定スクロールの正面側に当接して固定スクロールにボルト固定される突出部を含むことを特徴としている。
【０００７】
また、請求項２記載の発明では、突出部は、支持プレートの全周に亘って形成されていることを特徴としている。
更に、請求項３記載の発明では、突出部は、支持プレートの周方向に所定間隔を存して複数形成されていることを特徴としている。
更にまた、請求項４記載の発明では、各突出部の間には、可動スクロールの公転旋回運動を妨げることなく可動スクロールの自転を阻止する自転阻止機構が配設されていることを特徴としている。
【０００８】
また、請求項５記載の発明では、流体機械は、ＣＯ２冷媒を用いた冷凍回路の循環経路に介挿されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
従って、請求項１記載の本発明のスクロール型流体機械によれば、突出部を有した支持プレートが可動スクロールの背面側に配設され、この突出部が固定スクロールにボルト固定されているので、支持プレートは可動スクロールの正面側から背面側に向けて生ずるスラスト荷重を支持可能となる。この結果、流体機械のコンパクト化が達成可能となるし、また、スクロールユニットでは安定した圧縮のプロセスが得られ、スクロールユニットの信頼性が向上する。
【００１０】
また、請求項２記載の発明によれば、突出部と固定スクロールとの固定が強固になり、スラスト荷重をより一層確実に支持可能となる。
更に、請求項３記載の発明によれば、支持プレートがスラスト荷重を確実に支持可能となるとともに、各突出部間の空間を例えばスクロールユニットに吸入される冷媒の導入経路として用いることができ、スクロールユニットの信頼性が更に向上する。
【００１１】
更にまた、請求項４記載の発明によれば、各突出部間の空間には自転阻止機構が配設されていることから、流体機械の胴径の小径化に寄与する。
また、請求項５記載の発明によれば、使用圧力の高いＣＯ２冷媒を用いても、スラスト荷重を確実に支持可能となり、また、ＣＯ２冷媒を用いれば、環境負荷の軽減に大きく貢献する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面により本発明の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係るスクロール型流体機械を示す。
当該流体機械はハウジング２０を備えた回転式のスクロール型圧縮機４であり、この圧縮機４は車両の空調システムの冷凍回路に組み込まれている。具体的には、この冷凍回路には圧縮機４、ガスクーラ、内部熱交換器、膨張弁及び蒸発器が順次配置され、圧縮機４は内部熱交換器の出口側経路から自然系冷媒であるＣＯ２冷媒（以下、単に冷媒と称す）を吸入し、この冷媒を圧縮してガスクーラの入口側に向けて吐出する。
【００１３】
ハウジング２０は駆動ケーシング２２及び圧縮ケーシング２４を有し、駆動ケーシング２２及び圧縮ケーシング２４はそれぞれ各ケーシング２４，２２に向けて開口したカップ形状をなし、その開口端が気密に嵌合されている。
駆動ケーシング２２の開口端部分には環状のベアリングプレート４６が配設され、駆動ケーシング２２内、具体的には、ベアリングプレート４６と駆動ケーシング２２の有底部分との空間がモータ室２６として形成されている。このモータ室２６には段付きの回転軸３０が配置され、この回転軸３０は小径軸部３２と大径軸部３４とを有する。小径軸部３２は軸受３８を介して駆動ケーシング２２の有底部分に回転自在に支持され、大径軸部３４は軸受３６を介してベアリングプレート４６に回転自在に支持されている。
【００１４】
回転軸３０は電動モータ４０への通電により駆動される。詳しくは、モータ室２６にはブラシレスの電動モータ４０が配設され、ロータ４２が回転軸３０の外周側に固着され、このロータ４２の外周側には所定間隔をおいてステータ４４が配置されている。そして、ステータ４４が通電されると、ロータ４２は回転軸３０と一体的に回転する。
一方、圧縮ケーシング２４の開口端部分にも環状のセンタープレート（支持プレート）４８が配設され、センタープレート４８の背面側が上記ベアリングプレート４６の正面側に当接されている。
【００１５】
ここで、圧縮ケーシング２４内、具体的には、センタープレート４８と圧縮ケーシング２４の有底部分との空間にはスクロールユニット５２が収容され、このスクロールユニット５２は可動スクロール５４及び固定スクロール５６を備えている。これら可動スクロール５４及び固定スクロール５６は互いに噛み合うような渦巻きラップ６１，７９をそれぞれ有し、これら渦巻きラップ６１，７９は互いに協働し、図示しないシール等を介して圧縮室５８を形成する。この圧縮室５８は可動スクロール５４の旋回運動により、渦巻きラップ６１，７９の径方向外周側から中心に向けて移動し、この際にその容積が減少される。
【００１６】
上述した可動スクロール５４の旋回運動を達成するため、可動スクロール５４の基板６０は駆動ケーシング２２側に向けて突出するボス６２を有しており、このボス６２は軸受６４を介して偏心ブッシュ６６に回転自在に支持されている。この偏心ブッシュ６６はクランクピン６８に支持され、クランクピン６８は大径軸部３４から偏心して突出している。従って、回転軸３０の回転に伴い、偏心ブッシュ６６を介して可動スクロール５４が旋回運動することなる。なお、偏心ブッシュ６６にはカウンタウエイト７０が取り付けられており、このカウンタウエイト７０が可動スクロール５４の旋回運動に対するバランスウエイトとなる。
【００１７】
固定スクロール５６は圧縮ケーシング２４の有底部分にボルト１０２を介して固定され、その基板７８が圧縮ケーシング２４内を圧縮室５８側と吐出室８０側とを仕切っている。基板７８にはその中央に圧縮室５８に連なる吐出孔８２が形成され、この吐出孔８２は図示しないリード弁により開閉される。このリード弁はその弁押さえ８４とともに基板７８の吐出室８０側に取り付けられている。
【００１８】
また、圧縮ケーシング２４の周壁には圧縮室５８に連通する吸入ポート２８が形成されており、吸入ポート２８は前述した内部熱交換器の出口側経路に接続されている。一方、圧縮ケーシング２４の有底部分には吐出室８０に連通する吐出ポート８６が形成されており、吐出室８０は吐出ポート８６を介してガスクーラに接続されている。
ところで、上述したセンタープレート４８は可動スクロール５４の背面側に配設され、この可動スクロール５４の正面側に作用する冷媒の圧力を支持している。より具体的には、図２に示されるように、センタープレート４８には、プレート本体７１の背面７３がベアリングプレート４６の正面側に当接される一方、プレート本体７１の中央部分にはボス係合部７２が穿設されている。また、このボス係合部７２の外周側には環状溝が形成されており、この環状溝内に基板６０の背面に接触する複数の摺動部材７４が受容されている。そして、この環状溝の外周側には、６つの柱状脚部（突出部）７５が等間隔に配設されている。
【００１９】
詳しくは、同図に示される如く、これら柱状脚部７５は、プレート本体７１から回転軸３０の軸線方向に沿って延びて形成されており、その根元部の内周側には応力集中を避けるためのフィレットが設けられている一方、その頂部が固定スクロール５６の基板７８の正面側に当接する長さに形成されている。この柱状脚部７５の長さは、各渦巻きラップ６１，７９の高さや各基板６０，７８の厚さの他、各渦巻きラップ６１，７９と各基板７８，６０との隙間の大きさによって適宜決定される。なお、この隙間の大きさは図示しないスペーサで調整されている。更に、柱状脚部７５の幅（厚み）は、可動スクロール５４の旋回半径やその周辺部品の嵌合状態を考慮して適宜決定される。
【００２０】
一方、各柱状脚部７５には、回転軸３０の軸線方向に沿って貫通されるボルト係合孔７６が穿設され、基板７８に穿設された孔を介してこの基板７８の背面側から挿入される６つのボルト１００が各ボルト係合孔７６に螺合されることにより、センタープレート４８が固定スクロール５６に強固に固定される。更に、各柱状脚部７５の空間は、吸入ポート２８から圧縮室５８に向かう吸入冷媒導入経路７７として形成されているとともに、本実施例ではピンを有する複数個の自転阻止機構５０が配設されている（図１）。なお、図２（ａ）のＩ−Ｉ矢視断面図がこの図１に該当する。
【００２１】
そして、上記圧縮機４では、電動モータ４０の通電による回転軸３０の回転に伴い、偏心ブッシュ６６を介して可動スクロール５４が固定スクロール５６の軸心周りを旋回運動する。この際、可動スクロール５４の自転は回転阻止機構５０の働きにより阻止された状態にある。この結果、可動スクロール５４はその旋回姿勢を一定に維持した状態で固定スクロール５６に対して旋回運動し、この旋回運動は吸入ポート２８及び吸入冷媒導入経路７７を通じて圧縮室５８内に冷媒を吸い込み、この吸い込んだ冷媒を圧縮し、圧縮冷媒を吐出室８０内に吐出する。
【００２２】
以上のように、本実施形態によれば、柱状脚部７５を有したセンタープレート４８が可動スクロール５４の背面側に配設され、この柱状脚部７５が固定スクロール５６の外周側にてボルト１００で固定されているので、センタープレート４８は可動スクロール５４の正面側から背面側に向けて生ずるスラスト荷重を支持可能となる。この結果、ボールベアリング等を用いるための専用のプレートやスペースが不要になって圧縮機のコンパクト化が達成可能となるし、また、スクロールユニット５２では安定した圧縮のプロセスが得られ、スクロールユニットの信頼性が向上する。
【００２３】
更に、各柱状脚部７５の間の空間がスクロールユニット５２に吸入される冷媒の導入経路７７として用いられており、吸入冷媒の圧力損失が抑制され、スクロールユニットの信頼性が更に向上する。
更にまた、各柱状脚部７５の間の空間には自転阻止機構５０が配設されていることから、圧縮機の胴径の小径化に寄与する。また、上記圧縮機４では、使用圧力の高いＣＯ２冷媒を用いてもスラスト荷重を確実に支持可能となるし、このようにＣＯ２冷媒を用いれば、環境負荷の軽減に大きく貢献する。
【００２４】
以上で本発明の一実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。
例えば、上記実施形態では、６つの柱状脚部７５が形成されているが、センタープレートの外周側にてその全周に亘って形成されていても良く、この場合にはセンタープレートと固定スクロールとの固定がより強固になり、スラスト荷重をより一層確実に支持可能となるとの効果を奏する。
【００２５】
また、上記ボルト係合孔７６にはタップが施されていても良く、更に、上述したボルト１００は圧縮ケーシング２４を貫通してボルト１０２の機能を兼ね備えていても良い。
更に、本発明の流体機械に使用される冷媒もＣＯ２冷媒に限定されるものではなく、他の冷媒の場合にも、上記と同様に、スラスト荷重を確実に支持可能であって、圧縮機のコンパクト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態に係るスクロール型流体機械を示した縦断面図である。
【図２】（ａ）は図１の流体機械における支持プレートの正面図であり、（ｂ）はＢ−Ｂ線矢視断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
４  スクロール型圧縮機（スクロール型流体機械）
２０  ハウジング
２２  駆動ケーシング
２４  圧縮ケーシング
３０  回転軸
４８  センタープレート（支持プレート）
５０  自転阻止機構
５２  スクロールユニット
５４  可動スクロール
５６  固定スクロール
７５  柱状脚部（突出部）
７７  吸入冷媒導入経路
７８  基板
１００  ボルト
【図１】
2007170226.tif 000003
【図２】
2007170226.tif 000004