(57)【要約】【課題】圧縮機の軽量化を図ることができるスクロール型圧縮機を提供する。【解決手段】固定スクロール(42)に対して可動スクロール(32)を旋回運動させ、作動流体の吸入、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(30)を有し、可動スクロールの渦巻きラップ(36)の壁厚が、固定スクロールの渦巻きラップ(46)の壁厚よりも小である。【選択図】図２
2007182772.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定スクロールに対して可動スクロールを旋回運動させ、作動流体の吸入、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を有し、
前記可動スクロールの渦巻きラップの壁厚が、前記固定スクロールの渦巻きラップの壁厚よりも小であることを特徴とするスクロール型圧縮機。
【請求項２】
前記可動スクロールの渦巻きラップの壁厚と前記固定スクロールの渦巻きラップの壁厚との和を２で除した平均の壁厚に対し、
該平均の壁厚と前記可動スクロールの渦巻きラップの壁厚との差が、前記固定スクロールの渦巻きラップの壁厚に増加分として加えら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圧縮機。
【請求項３】
ハウジングと、
該ハウジング内を延び、一端側に小径軸部及び他端側にクランクピンを備えた大径軸部を有し、前記小径軸部及び前記大径軸部が前記ハウジングにそれぞれ軸受を介して回転自在に支持された回転軸と、
前記ハウジング内に収容され、前記回転軸の前記クランクピンにより駆動されて前記一連のプロセスを実施する前記スクロールユニットとを具備し、
前記スクロールユニットは、
前記クランクピンに回転自在に設けられ、前記大径軸部に対して離間対向した偏心ブッシュと、
該偏心ブッシュに偏心軸受を介して支持され、該偏心ブッシュとともに旋回運動する前記可動スクロールと、
前記偏心ブッシュに取り付けられ、前記可動スクロールとともに旋回運動して該可動スクロールに対するつり合いを確保するカウンタウエイトと
を含むことを特徴とする請求項１又は２に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】
本発明は、スクロール型圧縮機に係り、例えば空調システムを構成する冷凍回路のための圧縮機として好適なスクロール型圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の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の各渦巻きラップを有しており、可動スクロールが固定スクロールの軸心、つまり、可動スクロールの公転中心の周りを旋回運動する。これにより、各渦巻きラップ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】
ここで、上記可動スクロールはその基板の中心が自転中心とされ、この自転中心と上記公転中心との間の距離が固定スクロールに対する可動スクロールの旋回半径となる。換言すれば、可動スクロールは固定スクロールに対して偏心して旋回運動を行っており、アンバランスになる。そこで、カウンタウエイトを配置して可動スクロールの旋回運動によるアンバランス量を相殺している（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−３３２９７６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、現在の圧縮機には、地球温暖化対策として省動力化が求められており、上記スクロール型圧縮機もその軽量化を図る必要がある。
しかしながら、上記従来の技術による各渦巻きラップの壁厚は同一とされているので、各スクロールの重量の低減が困難になり、カウンタウエイトの軽量化も困難になる。このように、従来の技術では圧縮機の軽量化という点については格別の配慮がなされていない。
【０００５】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、圧縮機の軽量化を図ることができるスクロール型圧縮機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圧縮機は、固定スクロールに対して可動スクロールを旋回運動させ、作動流体の吸入、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を有し、可動スクロールの渦巻きラップの壁厚が、固定スクロールの渦巻きラップの壁厚よりも小であることを特徴としている。
また、請求項２記載の発明では、可動スクロールの渦巻きラップの壁厚と固定スクロールの渦巻きラップの壁厚との和を２で除した平均の壁厚に対し、平均の壁厚と可動スクロールの渦巻きラップの壁厚との差が、固定スクロールの渦巻きラップの壁厚に増加分として加えられていることを特徴としている。
【０００７】
更に、請求項３記載の発明では、ハウジングと、ハウジング内を延び、一端側に小径軸部及び他端側にクランクピンを備えた大径軸部を有し、小径軸部及び大径軸部がハウジングにそれぞれ軸受を介して回転自在に支持された回転軸と、ハウジング内に収容され、回転軸のクランクピンにより駆動されて一連のプロセスを実施するスクロールユニットとを具備し、スクロールユニットは、クランクピンに回転自在に設けられ、大径軸部に対して離間対向した偏心ブッシュと、偏心ブッシュに偏心軸受を介して支持され、偏心ブッシュとともに旋回運動する可動スクロールと、偏心ブッシュに取り付けられ、可動スクロールとともに旋回運動して可動スクロールに対するつり合いを確保するカウンタウエイトとを含むことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
従って、請求項１記載の本発明のスクロール型圧縮機によれば、可動スクロールの渦巻きラップの壁厚と固定スクロールの渦巻きラップの壁厚との大きさを異ならしめており、詳しくは、可動スクロールの渦巻きラップの壁厚が固定スクロールの渦巻きラップの壁厚よりも小さくされている。よって、可動スクロールの重量が低減されて圧縮機の軽量化が図られ、圧縮機の省動力化に寄与する。
【０００９】
また、請求項２記載の発明によれば、可動スクロールの渦巻きラップの壁厚の削減分が固定スクロールの渦巻きラップの壁厚に増加分として加えられている。この結果、各渦巻きラップを形成させるための基礎円の半径を等しくすれば、固定スクロールに対する可動スクロールの旋回半径が変わらず、スクロールユニットからの作動流体の吐出容積も同じになる。つまり、スクロールユニットの性能は現有の構成から変化することなく、可動スクロールの重量の軽減が達成可能となる。
【００１０】
更に、請求項３記載の発明によれば、上述の如く可動スクロールの重量が低減されるので、カウンタウエイトの重量が低減可能となる。すなわち、旋回部品のイナーシャが低減されることから、圧縮機の起動時におけるトルクショックが低減可能となり、圧縮機の耐久性向上に寄与する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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はスクロール型圧縮機を示している。この圧縮機２は車両用空調システムの冷凍回路に組み込まれており、圧縮機２は冷凍回路の蒸発器から冷媒を吸入し、この冷媒を圧縮して凝縮器に向けて吐出する。
この圧縮機２はハウジング４を備え、ハウジング４はフロントハウジング６及びリアハウジング８から形成され、これら各ハウジング６、８は穴１０に図示しないピンを介して位置決めされ、また、図示しない複数の連結ネジを介して互いに結合されている。
【００１２】
フロントハウジング６内には回転軸１２が配置されており、この回転軸１２はリアハウジング８側に位置した大径軸部１４と、リップシール２２を介してフロントハウジング６から突出した小径軸部１６とを有する。大径軸部１４はニードル軸受１８を介し、小径軸部１６はボール軸受２０を介してフロントハウジング６に回転自在にそれぞれ支持されている。
【００１３】
小径軸部１６の突出端には電磁クラッチ２４を内蔵した駆動プーリ２６が取り付けられ、この駆動プーリ２６は軸受２８を介してフロントハウジング６に回転自在に支持されている。また、駆動プーリ２６には車両のエンジンの動力が図示しない駆動ベルトを介して伝達されており、駆動プーリ２６の回転は電磁クラッチ２４を介して回転軸１２に伝達可能である。従って、上記エンジンの駆動中、電磁クラッチ２４がオン作動されると、回転軸１２は駆動プーリ２６と一体的に回転する。
【００１４】
ここで、リアハウジング８は有底部分を有するカップ状をなし、このリアハウジング８内にはスクロールユニット３０が収容されている。このスクロールユニット３０は可動スクロール３２及び固定スクロール４２から構成されており、可動スクロール３２は基板３４を備え、この基板３４には固定スクロール４２の基板４４に向けて延びたインボリュート（伸開線）による可動側ラップ（渦巻きラップ）３６が一体的に形成されている。これに対し、固定スクロール４２の基板４４にも可動スクロール３２の基板３４に向けて延びるインボリュートによる固定側ラップ（渦巻きラップ）４６が一体的に形成されている。なお、インボリュートはインボリュート基礎円に対する接線の端部分を結んだ軌跡である。
【００１５】
そして、可動側ラップ３６のチップシール３８が固定スクロール４２の基板４４に、固定側ラップ４６のチップシール４８が可動スクロール３２の基板３４にそれぞれ摺接され、各ラップ３６，４６が互いに協働して圧縮室を形成する。この圧縮室は、固定スクロール４２に対する可動スクロール３２の旋回運動に伴い、各ラップ３６，４６の径方向外周側から中心に向けて移動し、この際、その容積が減少する。
【００１６】
上述した可動スクロール３２に旋回運動を付与するため、可動スクロール３２の基板３４の背面側には大径軸部１４側に向けて突出するボス４０が配設されており、このボス４０はニードル軸受（偏心軸受）５４を介して偏心ブッシュ５２に回転自在に支持されている。偏心ブッシュ５２はクランクピン５０に支持され、このクランクピン５０は大径軸部１４から偏心して突出されている。従って、回転軸１２の回転に伴い、クランクピン５０及び偏心ブッシュ５２を介して可動スクロール３２が旋回運動する。そして、偏心ブッシュ５２には連結ピン５６を介してカウンタウエイト５８が、偏心ブッシュ５２と大径軸部１４との間に取り付けられており、このカウンタウエイト５８は複数の大小の円弧状プレートを重ね合わせて構成され、可動スクロール３２の旋回運動に対するバランスウエイトとして機能する。
【００１７】
また、フロントハウジング６の大径端と可動スクロール３２の基板３４との間にはボールカップリング６０が介装されている。ボールカップリング６０は、複数個の環状レースを有した一対のリングプレート７０と、これらリングプレート７０の環状レース間に挟持された複数個のボール７２とからなり、ニードル軸受５４の軸線を中心とした可動スクロール３２の自転を阻止している。
【００１８】
一方、固定スクロール４２はリアハウジング８内にて図示しない複数の固定ボルトを介して固定され、固定スクロール４２とリアハウジング８の有底部分との間に吐出室７４が形成されている。また、固定スクロール４２は上記圧縮室と吐出室７４とを互いに連通させる吐出孔７６を有し、この吐出孔７６は吐出弁７８によって開閉される。更に、リアハウジング８の周壁とスクロールユニット３０との間には吸入室８０が確保され、この吸入室８０は上述した蒸発器に接続されている。更にまた、リアハウジング８の有底部分には図示しない吐出口が形成され、吐出口は上述した凝縮器に接続されている。
【００１９】
ここで、本実施形態のスクロールユニット３０では、可動側ラップ３６の壁厚の大きさと固定側ラップ４６の壁厚の大きさとを異ならしめている。
具体的には、まず、スクロールユニット３０内に取り込まれる冷媒の容量はスクロールピッチと可動スクロール３２の旋回半径Ｒとの積に比例する。前者のスクロールピッチはインボリュート基礎円の周長（つまり、２π×インボリュート基礎円の半径ｒ）で求められ、後者の旋回半径Ｒは上記スクロールピッチ／２と渦巻きラップの壁厚（換言すれば、平均の壁厚Ｔ）との差から求められる。一方、リアハウジング８の胴径（圧縮機２の胴径）は上記インボリュート基礎円の半径ｒと旋回半径Ｒとの和に比例する。すなわち、圧縮機２の性能や大きさを変更しないためには、各スクロール３２，４２に関するインボリュート基礎円の半径ｒや、可動スクロール３２の旋回半径Ｒを従前のままの値に維持するのが好ましい。そこで、本実施形態では、上述した渦巻きラップの壁厚（平均の壁厚Ｔ）に着目している。
【００２０】
より具体的には、図２に示されるように、可動側ラップ３６の内壁や外壁はインボリュート基礎円３７に基づいて形成され（同図（ａ））、固定側ラップ４６の内壁や外壁はインボリュート基礎円４７に基づいて形成されており（同図（ｂ））、本実施形態においては、可動側ラップ３６の壁厚Ｔｍが固定側ラップ４６の壁厚Ｔｆよりも小さくされている。これら各壁厚Ｔｍ、Ｔｆは内壁と外壁との間の幅が略一定となる適宜位置（例えば、１スクロールピッチ）にて測定され、且つ、各スクロール３２，４２の強度を満たす範囲内にて設定されている。
【００２１】
そして、本実施形態では、上述した平均の壁厚Ｔが可動側ラップ３６の壁厚Ｔｍと固定側ラップ４６の壁厚Ｔｆとの和を２で除した値に相当し、この平均の壁厚Ｔと可動側ラップ３６の壁厚Ｔｍとの差（Ｔ−Ｔｍ）が固定側ラップ４６の壁厚Ｔｆに増加分として加えられている。これにより、上述した渦巻きラップの壁厚が平均の壁厚Ｔの値のままで変わらないことから、インボリュート基礎円３７の半径ｒｍとインボリュート基礎円４７の半径ｒｆとを等しくすれば、圧縮機２の性能や大きさは現有の構成のまま維持可能となる。
【００２２】
上述した圧縮機２によれば、回転軸１２の回転に伴い、可動スクロール３２が自転することなく旋回運動する。この可動スクロール３２の旋回運動は、吸入室８０からの冷媒の吸入工程や、吸入した冷媒の圧縮及び吐出工程を実施させ、この結果、高圧の冷媒が吐出孔７６を通じて吐出室７４内に吐出される。
以上のように、本実施形態によれば、可動側ラップ３６の壁厚Ｔｍが固定側ラップ４６の壁厚Ｔｆよりも小さくされている。よって、可動スクロール３２の重量が低減されるので圧縮機２の軽量化が図られ、圧縮機の省動力化に寄与する。
【００２３】
また、可動側ラップ３６の壁厚Ｔｍの削減分が固定側ラップ４６の壁厚Ｔｆに増加分として加えられている。この結果、各ラップ３６，４６を形成させるための各インボリュート基礎円３７，４７の半径を等しくすれば（ｒｍ＝ｒｆ）、固定スクロール４２に対する可動スクロール３２の旋回半径Ｒ（＝π×ｒｍ−Ｔ）が変わらず、スクロールユニット３０からの冷媒の吐出容積も同じになる。つまり、スクロールユニット３０の性能は現有の構成から変化することなく、可動スクロール３２の重量の軽減が達成可能となる。また、圧縮機２の胴径も現有の構成から変化することはない。
【００２４】
更に、固定側ラップ４６の壁厚Ｔｆが従来に比して大きくなることにより、固定スクロール４２の基板４４の厚さを小さくすることも可能になる。これにより、圧縮機の更なる軽量化が達成可能となる。
更にまた、上述の如く可動スクロール３２の重量が低減されるので、カウンタウエイト５８の重量が低減可能となる。これにより、旋回部品のイナーシャが低減されるので、圧縮機の起動時における回転軸１２に生ずるトルクショックが低減可能となり、圧縮機の耐久性向上に寄与する。
【００２５】
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、上記実施形態では車両用空調装置に具体化された例を示しているが、本発明のスクロール型圧縮機は冷房・冷凍システム全般に適用可能である。
【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圧縮機の断面図である。
【図２】（ａ）は図１の可動スクロールの断面図であり、（ｂ）は図１の固定スクロールの断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
２  スクロール型圧縮機
６  フロントハウジング（ハウジング）
８  リアハウジング（ハウジング）
１２  回転軸
１４  大径軸部
１６  小径軸部
１８  軸受
２０  軸受
３０  スクロールユニット
３２  可動スクロール
３６  可動側ラップ（渦巻きラップ）
４２  固定スクロール
４６  固定側ラップ（渦巻きラップ）
５０  クランクピン
５２  偏心ブッシュ
５４  軸受（偏心軸受）
５８  カウンタウエイト  
【図１】
2007182772.tif 000003
【図２】
2007182772.tif 000004