(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、前記ハウジングに収容される固定スクロールと、前記ハウジングに収容され、かつ、前記固定スクロールにかみ合う可動スクロールと、前記ハウジングに収容され、かつ、前記可動スクロールを公転させる駆動機構とから構成され、前記可動スクロールの端板に第２の端板が対向して配設され、前記ハウジングに固定された仕切り板が前記端板と前記第２の端板との間に配置されることによって、前記駆動機構が収容される前記ハウジングの駆動室と、前記固定スクロールと前記可動スクロールとがかみ合うことにより形成される容積変化室とは、空間的に遮断されていることを特徴とするスクロール型流体機械。
【請求項２】
前記仕切り板と前記可動スクロールの前記端板又は前記第２の端板との間に、シール部材が配設されることを特徴とする請求項１記載のスクロール型流体機械。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧縮機及び膨張機等のスクロール型流体機械に関し、特に潤滑油が圧縮又は膨張された流体に混入することを防止するスクロール型流体機械に関する。
【０００２】
なお、本書において、「圧縮」と「膨張」とを「容積変化」と総称することがある。
【０００３】
【従来の技術】
特開平９−３１０６８５号公報に記載された従来のスクロール型圧縮機について説明する。
【０００４】
図４において、スクロール型圧縮機のハウジング１０は、大径の有底円筒体から成るリアハウジング１０ａと、リアハウジング１０ａの開放端に固定された、大径円筒部１０ｂ１及び小径円筒部１０ｂ２から成るフロントハウジング１０ｂとを備えている。リアハウジング１０ａとフロントハウジング１０ｂとは、同心状に配設されている。
【０００５】
ハウジング１０の中心軸線Ｘ上に配設されたシャフト１１が、フロントハウジング１０ｂの小径円筒部１０ｂ２を通って、ハウジング１０内に延びている。シャフト１１は、フロントハウジング１０ｂの小径円筒部１０ｂ２に包囲された小径部１１ａと、フロントハウジング１０ｂの大径円筒部１０ｂ１に包囲された大径部１１ｂとを備えている。大径部１１ｂの端面には、軸線Ｘに平行に延びる駆動ピン１２が、軸線Ｘから偏心して固定されている。シャフト１１は、大径部１１ｂがボールベアリング１３を介してフロントハウジング１０ｂの大径円筒部１０ｂ１により回転自在に支承され、小径部１１ａがボールベアリング１４を介してフロントハウジング１０ｂの小径円筒部１０ｂ２により回転自在に支承されている。
【０００６】
フロントハウジング１０ｂの小径円筒部１０ｂ２の径方向外方に電磁クラッチ１５が配設されている。電磁クラッチ１５は、フロントハウジング１０ｂの小径円筒部１０ｂ２に回転自在に外嵌すると共に、図示しないＶベルトを介して図示しない外部駆動源に接続されたプーリ１５ａと、フロントハウジング１０ｂの小径円筒部１０ｂ２に固定された励磁コイル１５ｂと、シャフト１１の小径部１１ａの端部に固定された回転伝達板１５ｃとを備えている。電磁クラッチ１５を介して、図示ない外部駆動源によりシャフト１１が回転駆動される。
【０００７】
リアハウジング１０ａ内には、固定スクロール１６が配設されている。固定スクロール１６は、軸線Ｘと同心に配設されてリアハウジング１０ａに嵌合する円板状の端板１６ａと、端板１６ａの一方の面に形成されたうず巻き体１６ｂと、端板１６ａの他方の面に形成された脚１６ｃとを備えている。端板１６ａの中心部には吐出穴１６ａ１が形成されている。固定スクロール１６は、脚１６ｃがリアハウジング１０ａの底部１０ａ１に当接した状態で、ボルト１７により、リアハウジング１０ａに固定されている。固定スクロールの端板１６ａにより、リアハウジング１０ａの内部空間は吸入室１８と吐出室１９とに仕切られている。
【０００８】
リアハウジング１０ａ内には、固定スクロール１６に隣接して公転部材としての可動スクロール２０が配設されている。可動スクロール２０は、円板状の端板２０ａと、端板２０ａの一方の面に形成されたうず巻き体２０ｂと、端板２０ａの他方の面に形成された環状のボス２０ｃとを備えている。端板２０ａの中心軸線は、軸線Ｘから偏心している。可動スクロール２０のうず巻き体２０ｂは、固定スクロール１６のうず巻き体１６ｂとかみ合っている。
【０００９】
ボス２０ｃには、端板２０ａと同心に配設された厚肉円板状のブッシュ２１が、ニードルベアリング２２を介して回転自在に内嵌している。ブッシュ２１には、軸線Ｘに平行に延びる偏心貫通穴２１ａが形成され、また、径方向に延びるバランスウエイト２３が固定されている。貫通穴２１ａは、シャフト１１の大径部１１ｂに固定された駆動ピン１２を、摺動可能に収容している。
【００１０】
フロントハウジング１０ｂの大径円筒部１０ｂ１の端部に固定された固定レース２４と、可動スクロール２０の端板２０ａに固定された可動レース２５と、周方向に互いに間隔を隔てて固定レース２４と可動レース２５との間に介在する複数のボール２６とにより、可動スクロール２０の自転を防止するためのボールカップリング、即ち、自転防止機構が構成されている。
【００１１】
上述したボールカップリングを備えたスクロール型圧縮機の作動について説明する。図示しない外部駆動源により、電磁クラッチ１５を介して、シャフト１１が回転駆動される。シャフト１１が回転すると、ブッシュ２１が軸線Ｘの回りを公転し、可動スクロール２０が軸線Ｘの回りを公転する。可動スクロール２０の公転により、互いにかみ合う可動スクロール２０のうず巻き体２０ｂと固定スクロール１６のうず巻き体１６ｂとの間に形成される空間、すなわち圧縮室２９が、その容積を減少させつつ、うず巻きの中心方向へ移動する。この結果、外部流体回路からハウジング１０に形成された図示しない吸入ポートを通って吸入室１８に流入した流体が、両うず巻きの外周端部から圧縮室２９内に取り込まれ、圧縮室２９内で圧縮され、固定スクロール１６に形成された吐出穴１６ａ１を通って、吐出室１９に流出する。吐出室１９に流入した圧縮流体は、リアハウジング１０ａに形成された図示しない吐出ポートを通って、外部流体回路へ流出する。
【００１２】
流体を圧縮する際に可動スクロール２０に加わる軸線Ｘ方向の反力と、径方向の可動スクロール自転阻止力とは、可動レース２５、ボール２６、固定レース２４を介してフロントハウジング１０ｂに伝達される。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来のスクロール型圧縮機では、ハウジング１０内におけるボールベアリング１３、ニードルベアリング２２、固定レース２４、可動レース２５及び複数のボール２６等が配設された駆動室と、可動スクロール２０のうず巻き体２０ｂと固定スクロール１６のうず巻き体１６ｂと間に形成される圧縮室２９とは、空間的に完全には遮断されていない。したがって、駆動室に存在する潤滑油が、圧縮室２９へ流入して圧縮された流体に混入する。これは、特に被圧縮（膨張機においては、「被膨張」）流体に潤滑油が混入することを嫌い、清浄な流体を扱う必要のある用途において重要な課題となる。
【００１４】
そこで、本発明は、前記従来のスクロール型圧縮機の欠点を改良し、潤滑油が圧縮又は膨張された流体に混入することを防止できるスクロール型流体機械を提供しようとするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するため、次の手段を採用する。
【００１６】
１．ハウジングと、前記ハウジングに収容される固定スクロールと、前記ハウジングに収容され、かつ、前記固定スクロールにかみ合う可動スクロールと、前記ハウジングに収容され、かつ、前記可動スクロールを公転させる駆動機構とから構成され、前記可動スクロールの端板に第２の端板が対向して配設され、前記ハウジングに固定された仕切り板が前記端板と前記第２の端板との間に配置されることによって、前記駆動機構が収容される前記ハウジングの駆動室と、前記固定スクロールと前記可動スクロールとがかみ合うことにより形成される容積変化室とは、空間的に遮断されているスクロール型流体機械。
【００１７】
２．前記仕切り板と前記可動スクロールの前記端板又は前記第２の端板との間に、シール部材が配設される前記１記載のスクロール型流体機械。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明のスクロール型流体機械の第１実施の形態例並びに第２実施の形態例及び第２実施の形態例の２つの設計変更例のスクロール型圧縮機について説明する。
【００２２】
まず、第１実施の形態例のスクロール型圧縮機について図１を参照して説明する。スクロール型圧縮機のハウジング１０は、大径の有底円筒体から成るリアハウジング１０ａと、リアハウジング１０ａの開放端に固定された、略段付円錐部１０ｂ１及び小径円筒部１０ｂ２から成るフロントハウジング１０ｂとを備えている。リアハウジング１０ａとフロントハウジング１０ｂとは、同心状に配設されている。
【００２３】
ハウジング１０の中心軸線Ｘ上に配設されたシャフト１１が、フロントハウジング１０ｂの小径円筒部１０ｂ２を通って、ハウジング１０内に延びている。シャフト１１は、フロントハウジング１０ｂの小径円筒部１０ｂ２に包囲された小径部１１ａと、フロントハウジング１０ｂの略段付円錐部１０ｂ１に包囲された大径部１１ｂとを備えている。大径部１１ｂの端面には、軸線Ｘに平行に延びる駆動ピン１２が、軸線Ｘから偏心して固定されている。シャフト１１は、大径部１１ｂがボールベアリング１３を介してフロントハウジング１０ｂの略段付円錐部１０ｂ１により回転自在に支承され、小径部１１ａがボールベアリング１４を介してフロントハウジング１０ｂの小径円筒部１０ｂ２により回転自在に支承されている。シャフト１１は、従来の技術と同様に、外部駆動源により回転駆動される。
【００２４】
リアハウジング１０ａの円板状の底板１０ａ１の内側には、固定スクロール１０ａ２が形成され、固定スクロール１０ａ２はうず巻き体１０ａ３を備えている。リアハウジング１０ａの円筒板１０ａ５には、流体の吸入穴１０ａ６が開けられ、底板１０ａ１の中心部には、流体の吐出穴１０ａ４が開けられている。
【００２５】
リアハウジング１０ａ内には、固定スクロール１０ａ２に隣接して公転部材としての可動スクロール２０が配設されている。可動スクロール２０は、円板状の端板２０ａと、端板２０ａの一方の面に形成されたうず巻き体２０ｂと、端板２０ａの他方の面に形成された環状のボス２０ｃとを備えている。端板２０ａの中心軸線は、軸線Ｘから偏心している。可動スクロール２０のうず巻き体２０ｂは、固定スクロール１０ａ２のうず巻き体１０ａ３とかみ合っている。
【００２６】
ボス２０ｃには、端板２０ａと同心に配設された駆動ピン１２が、ニードルベアリング２２を介して回転自在に内嵌している。駆動ピン１２には、径方向に延びるバランスウエイト２３が固定されている。
【００２７】
フロントハウジング１０ｂの略段付円錐部１０ｂ１の内面段部１０ｂ３に固定された固定レース２４と、可動スクロール２０の端板２０ａに固定された可動レース２５と、周方向に互いに間隔を隔てて固定レース２４と可動レース２５との間に介在する複数のボール２６とにより、可動スクロール２０の自転を防止するためのボールカップリング、即ち、自転阻止機構が構成されている。
【００２８】
第１実施の形態例のスクロール型圧縮機の要点について説明すると、可動スクロール２０の端板２０ａの背面には、環状溝２０ｄが形成され、環状溝２０ｄ内にＯリング等のシール部材２７が装着されている。端板２０ａの背面と、フロントハウジング１０ｂの略段付円錐部１０ｂ１の内面とに包囲されることによって、駆動室２８が閉鎖した空間として形成される。駆動室２８は、圧縮室２９に対して空間的に遮断されている。シール部材２７を略段付円錐部１０ｂ１の内面側に設けることもできる。
【００２９】
シャフト１１が回転すると、駆動ピン１２が軸線Ｘの回りを公転し、可動スクロール２０が軸線Ｘの回りを公転する。可動スクロール２０の公転により、互いにかみ合う可動スクロール２０のうず巻き体２０ｂと固定スクロール１０ａ２のうず巻き体１０ａ３との間に形成された圧縮室２９が、その容積を減少させつつ、うず巻きの中心方向へ移動する。この結果、外部流体回路からリアハウジング１０ａに形成された吸入ポート（図示せず）を通って、円筒板１０ａ５の流入穴１０ａ６より流入した流体が、両うず巻きの外周端部から圧縮室２９内に取り込まれて圧縮される。圧縮された流体は、底板１０ａ１の吐出穴１０ａ４より吐出され、リアハウジング１０ａに形成された吐出ポート（図示せず）を通って外部流体回路へ流出する。この際、駆動室２８が圧縮室２９に対して空間的に遮断されているから、駆動室２８内に存在する潤滑油は、圧縮室２９へ流入しないので、圧縮された流体に混入しない。
【００３０】
次に、本発明の第２実施の形態例のスクロール型圧縮機について図２（ａ）を参照して説明する。第２実施の形態例については、第１実施の形態例と対比して相違する点の構造のみを説明する。
【００３１】
可動スクロール２０の端板２０ａから環状のボス２０ｃの部分が分割され、ボス２０ｃと可動レース２５とが一体に形成される。一体に形成された部材を、以下「駆動板３０」という。駆動板３０は、数本のボルト３１によって端板２０ａに固定される。端板２０ａと駆動板３０との間には、環状の仕切り板３２が介在している。仕切り板３２の周縁部は、リアハウジング１０ａとフロントハウジング１０ｂとに挾持されている。シール部材２７は、端板２０ａに設けられているが、仕切り板３２又は駆動板３０に設けることもできる。なお、駆動室２８に潤滑油の流入穴１０ｂ４と流出穴１０ｂ５とが設けられているが、駆動室２８内で潤滑油を保持する方式を採用することもできる。
【００３２】
また、本発明の第２実施の形態例の第１設計変更例について図２（ｂ）を参照して説明する。本第１設計変更例では、可動スクロール部材２０の端板２０ａとは別個に、第２の端板２０ｅを設ける。第２の端板２０ｅは、ボス２０ｃに嵌合されて端板２０ａに対向する。端板２０ａと第２の端板２０ｅとの間に、環状の仕切り板３２が介在している。
【００３３】
続いて、本発明の第２実施の形態例の第２設計変更例について図３を参照して説明する。本設計変更例は、第２実施の形態例において、仕切り板３２の穴部３２ａの径が、駆動板３０に連結される端板２０ａの柱部２０ｅの公転運動に支障がないようなサイズに形成されている。そして、仕切り板３２の穴部３２ａの周囲が、シール部材２７によってシールされる。
【００３４】
なお、本書では、駆動板も第２の端板と呼称する。
【００３５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、潤滑油が圧縮又は膨張された流体に混入することを防止し、しかも、コンパクトで低廉なコストのスクロール型流体機械を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施の形態例のスクロール型圧縮機の要部の断面図である。
【図２】（ａ）は、本発明の第２実施の形態例のスクロール型圧縮機の要部の断面図、（ｂ）は同第２実施の形態例の第１設計変更例のスクロール型圧縮機の要部の断面図である。
【図３】本発明の第２実施の形態例の第２設計変更例のスクロール型圧縮機の要部の断面図である。
【図４】従来のスクロール型圧縮機の断面図である。
【符号の説明】
１０    ハウジング
１０ａ    リアハウジング
１０ａ１    底板
１０ａ２    固定スクロール
１０ａ３    うず巻き体
１０ａ４    吐出穴
１０ａ５    円筒板
１０ａ６    吸入穴
１０ｂ    フロントハウジング
１０ｂ１    略段付円錐部
１０ｂ２    小径円筒部
１０ｂ３    内面段部
１０ｂ４    流入穴
１０ｂ５    流出穴
１１    シャフト
１１ａ    小径部
１１ｂ    大径部
１２    駆動ピン
１３    ボールベアリング
１４    ボールベアリング
２０    可動スクロール
２０ａ    端板
２０ｂ    うず巻き体
２０ｃ    ボス
２０ｄ    環状溝
２０ｅ    第２の端板
２２    ニードルベアリング
２３    バランスウエイト
２４    固定レース
２５    可動レース
２６    ボール
２７    シール部材
２８    駆動室
２９    圧縮室
３０    駆動板
３１    ボルト
３２    仕切り板
３２ａ    穴部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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