(57)【要約】【課題】可動スクロールに対して適当な背圧が作用するスクロール型流体機械を提供する。【解決手段】スクロール型流体機械は、ハウジング内に配置され、固定スクロールに対して旋回可能な可動スクロール(30)と、可動スクロール(30)の鏡板(30a)の背面に一体に形成されたボス(28)と、ボス(28)に軸受(26)を介して囲まれた端部及びボス(28)の内側の領域に高圧にて潤滑油を供給すべく前記端部の何れかの箇所に開口した内部流路(16a)を有する駆動軸(16)と、ボス(28)の内側の領域に配置され、内部流路(16a)の開口とボス(28)の外側の領域との間を区画するシールリング(64)とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング内に配置され、固定スクロールに対して旋回可能な可動スクロールと、
前記可動スクロールの鏡板の背面に一体に形成されたボスと、
前記ボスに軸受を介して囲まれた端部及び前記ボスの内側の領域に高圧にて潤滑油を供給すべく前記端部の何れかの箇所に開口した内部流路を有する駆動軸と、
前記ボスの内側の領域に配置され、前記内部流路の開口と前記ボスの外側の領域との間を区画するシール部材と
を備えることを特徴とするスクロール型流体機械。
【請求項２】
前記駆動軸の外面に形成され、前記シール部材によって相互に区画された領域同士を連通する連通溝を更に備え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】
前記駆動軸の外周面に形成され、前記軸受によって囲まれた前記駆動軸の外周面の領域を縦断する油溝を更に備える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流体機械。
【請求項４】
ＣＯ２ガスを圧縮するのに用いられることを特徴とする請求項１乃至３の何れか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関する。
【背景技術】
【０００２】
スクロール型流体機械は、例えば冷媒の圧縮に使用され、ハウジング内に固定スクロールに対し旋回可能に配置された可動スクロールを備える。可動スクロールは固定スクロールとの間に圧力室を形成し、可動スクロールの旋回運動に伴い、圧力室は、冷媒の吸入、圧縮及び吐出工程を実行する。
可動スクロールを旋回させるべく、可動スクロールの鏡板の背面には、ボスが一体に形成される。ボスは、軸受を介して駆動軸の端部を囲み、駆動軸の回転によって可動スクロールは旋回させられる。
【０００３】
駆動軸には、その端面に開口した内部流路が形成され、内部流路を通じて、ボスの内側に潤滑油が供給される。潤滑油には、圧力室から吐出された冷媒の圧力（吐出圧力）が作用しており、この潤滑油によって、軸受が潤滑されるのみならず、可動スクロールの鏡板の背面に対して吐出圧力が作用する（例えば、特許文献１参照）。
ただし、可動スクロールの鏡板と当該鏡板に対向するハウジングの部分との間に環状のシール部材が設けられ、吐出圧力が背圧として作用するのは、シール部材よりも内側に位置する鏡板の部分である。
【特許文献１】特開2005-351098号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のスクロール型流体機械では、シール部材の直径が大きいため、可動スクロールの鏡板の背面に対し、広範な領域に亘り吐出圧力が背圧として作用する。このため、特にＣＯ２ガスを圧縮する場合、固定スクロールに対して可動スクロールを押し付けるように作用する荷重が過剰になり、可動スクロールの円滑な旋回が阻害される虞がある。
本発明は上述した事情に基づいてなされ、その目的とするところは、可動スクロールに対して適当な背圧が作用するスクロール型流体機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するべく、本発明によれば、ハウジング内に配置され、固定スクロールに対して旋回可能な可動スクロールと、前記可動スクロールの鏡板の背面に一体に形成されたボスと、前記ボスに軸受を介して囲まれた端部及び前記ボスの内側の領域に高圧にて潤滑油を供給すべく前記端部の何れかの箇所に開口した内部流路を有する駆動軸と、前記ボスの内側の領域に配置され、前記内部流路の開口と前記ボスの外側の領域との間を区画するシール部材とを備えることを特徴とするスクロール型流体機械が提供される（請求項１）。
好ましくは、スクロール型流体機械は、前記駆動軸の外面に形成され、前記シール部材によって相互に区画された領域同士を連通する連通溝を更に備える（請求項２）。
好ましくは、スクロール型流体機械は、前記駆動軸の外周面に形成され、前記軸受によって囲まれた前記駆動軸の外周面の領域を縦断する油溝を更に備える（請求項３）。
【０００６】
好ましくは、スクロール型流体機械は、ＣＯ２ガスを圧縮するのに用いられる（請求項４）。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の請求項１のスクロール型流体機械では、シール部材がボスの内側の領域に配置されているため、可動スクロールの鏡板の背面において、潤滑油によって高圧が作用する領域が狭い。このため、当該スクロール型流体機械では、固定スクロールに向けて押し付けるように、可動スクロールに適当な荷重が作用し、可動スクロールの円滑な旋回が確保される。
【０００８】
また、ボスの内側の領域にシール部材を配置したことによって、シール部材の小型化が図られる。
請求項２のスクロール型流体機械では、連通溝を通じて、潤滑油がボスの外側に供給される。これにより、ボスの外側の領域に、潤滑油が円滑に供給されるとともに、可動スクロールの鏡板の背面に適当な圧力が作用する。
【０００９】
請求項３のスクロール型流体機械では、油溝を通じて、駆動軸の端部と軸受との間に潤滑油が十分に供給され、可動スクロールの円滑な旋回が確保される。
請求項４のスクロール型流体機械では、ＣＯ２ガスを圧縮しても、固定スクロールに向けて押し付けるように、可動スクロールに適当な荷重が作用し、可動スクロールの円滑な旋回が確保される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態のスクロール型流体機械を示す。この流体機械は、例えば冷凍システム、空調システム、又は給湯システム等に適用され、作動流体としての冷媒等を圧縮する。
このスクロール型流体機械は、ハウジング（密閉容器）２を備えている。ハウジング２は、円筒部４と、円筒部４の上端及び下端に気密にそれぞれ嵌合された上蓋６及び下蓋８とからなる。円筒部４にはハウジング２内に作動流体を導入するための吸入管１０が接続され、上蓋６には、ハウジング２内で圧縮された作動流体を吐出するための吐出管１２が接続されている。
【００１１】
円筒部４内には電動モータ１４が収容され、電動モータ１４は円筒状のステータ１４ａを有する。ステータ１４ａは円筒部４に固定され、ステータ１４ａの内側には円柱状のロータ１４ｂが回転可能に同心上に配置されている。
ロータ１４ｂは駆動軸１６によって軸線方向に貫通され、駆動軸１６はロータ１４ｂと一体に回転可能である。従って、駆動軸１６は電動モータ１４への通電によって回転駆動される。
【００１２】
駆動軸１６の下端は、仕切り壁１８の中央孔まで達している。仕切り壁１８の中央孔には、駆動軸１６の下端を囲む鍔付きのスリーブ２０が固定され、スリーブ２０と駆動軸１６との間にニードルベアリング２２が介挿されている。
一方、駆動軸１６の上端部は、偏心ブッシュ２４に成形され、偏心ブッシュ２４は、すべり軸受２６を介してボス２８に囲まれている。ボス２８は、可動スクロール３０の鏡板（基板）３０ａの背面に一体に形成されている。
【００１３】
可動スクロール３０は、上ブロック３２と下ブロック（センタフレーム）３４との間に形成されたスペース内に旋回可能に配置され、上ブロック３２及びセンタフレーム３４は、それぞれ円筒部４に溶接により固定されている。
より詳しくは、センタフレーム３４の上端部には、可動スクロール３０の鏡板３０ａを旋回可能に収容する凹所が形成され、凹所の底面３６の中央には、ボス２８を受け入れる中間孔３８が開口している。中間孔３８の底面とセンタフレーム３４の下端との間にはシャフト孔が延び、シャフト孔と駆動軸１６との間には、すべり軸受４０が介挿されている。
【００１４】
上ブロック３２の下端部には、可動スクロール３０の渦巻き壁３０ｂと噛み合う渦巻き壁４２が形成されており、上ブロック３２と可動スクロール３０との間には圧力室４４が形成される。つまり上ブロック３２は、固定スクロールとしての機能を有する。このため以下では、上ブロック３２を固定スクロール３２とも称する。
可動スクロール３０の鏡板３０ａと凹所の底面３６とは、駆動軸１６の軸線方向にて所定の隙間を存して対向しており、これらの間には、可動スクロール３０の旋回中、可動スクロール３０の自転を阻止する自転阻止装置が設けられる。自転阻止装置は、例えば、複数のピン４６を有し、各ピン４６の根元は、鏡板３０ａの背面に開口したピン穴に圧入されている。各ピン４６の先端部は、凹所の底面３６に開口した有底穴４８に受け入れられている。
【００１５】
可動スクロール３０の旋回に伴って、圧力室４４の位置は、可動スクロール３０の径方向外側から渦巻き壁３０ｂに沿って径方向内側に移動し、且つ、圧力室４４の容積は減少する。つまり、圧力室４４は、径方向外側にて吸入した作動流体を圧縮することができ、圧力室４４に作動流体を供給するべく、固定スクロール３２には、径方向外側の圧力室４４と吸入管１０の内端とを繋ぐ連通路（図示せず）が形成されている。
【００１６】
そして、固定スクロール３２には吐出孔５０が形成され、吐出孔５０は固定スクロール３２の略中央部を軸線方向に貫通している。圧力室４４で圧縮された作動流体は、吐出孔５０を通じて圧力室４４から吐出される。
吐出孔５０は、吐出弁５２としてのリード弁によって開閉され、吐出弁５２はカバー５４によって覆われている。カバー５４内の空間は、固定スクロール３２、センタフレーム３４及びロータ１４ｂにそれぞれ形成された、作動流体及び作動流体に含まれる潤滑油のための下降流路（図示せず）や、ステータ１４ａにおけるスロット間の隙間を通じて仕切り壁１８まで繋がっている。そして、ステータ１４ａ、センタフレーム３４及び固定スクロール３２の外周には、仕切り壁１８から上蓋６、即ち吐出管１２まで達する作動流体のための上昇流路が形成されている。
【００１７】
仕切り壁１８は、ハウジング２内を上下に区画し、仕切り壁１８と下蓋８との間には、潤滑油を貯留する貯油室５５が区画される。仕切り壁１８には潤滑油の導入孔１８ａが形成され、仕切り壁１８の上面に付着した潤滑油は、導入孔１８ａを通じて貯油室５５に流入する。
仕切り壁１８には、スリーブ２０の下端を閉塞するようにエンドプレート５６も固定され、スリーブ２０の鍔に形成された凹みには、内歯を有するアウタロータ５８ａと外歯を有するインナロータ５８ｂとが収容されている。
【００１８】
アウタロータ５８ａは凹みの外周面に固定され、インナロータ５８ｂは駆動軸１６の下端に一体的に回転可能に嵌合している。すなわち、スリーブ２０、エンドプレート５６、アウタロータ５８ａ、及びインナロータ５８ｂはトロコイドポンプ６０を構成し、スリーブ２０、エンドプレート５６は、トロコイドポンプ６０のケーシングを構成している。
エンドプレート５６の下面に開口したトロコイドポンプ６０の入口は、貯油室５５を望み、仕切り壁１８に固定されたノズル６２を通じて、貯油室５５の底近傍と連通している。一方、エンドプレート５６の上面に開口したトロコイドポンプ６０の出口には、駆動軸１６の下端面が面している。
【００１９】
駆動軸１６には、自身を軸線方向に貫通する内部流路１６ａが形成され、内部流路１６ａの入口は、駆動軸１６の下端面に開口している。このため内部流路１６ａは、トロコイドポンプ６０の出口と連通している。
図２に拡大して示したように、内部流路１６ａの出口は、駆動軸１６の上端面にて開口している。なお、内部流路１６ａの出口は、ボス２８の内側の領域にて開口していればよい。
【００２０】
ボス２８の内側の領域には、シール部材として環状のシールリング６４が配置され、シールリング６４は、内部流路１６ａの出口と、ボス２８の外側の領域との間を区画している。
より詳しくは、ボス２８の先端側の内周面には、周溝６６が形成され、周溝６６にシールリング６４の径方向外側の部分が嵌合している。シールリング６４の径方向内側の部分は、駆動軸１６の上端部、即ち偏心ブッシュ２４の外周面に摺接し、これにより、ボス２８と偏心ブッシュ２４との間の隙間を密封している。
【００２１】
ただし、図３に示したように、偏心ブッシュ２４の外周面には螺旋状の油溝６８が形成され、油溝６８は、シールリング６４によって相互に区画された領域同士を連通している。なお、油溝６８は、駆動軸１６の軸線方向でみて、すべり軸受２６よりも上方から、シールリング６４よりも下方まで延びており、すべり軸受２６と摺接する偏心ブッシュ２４の領域を縦断している。
【００２２】
上述したスクロール型流体機械にあっては、電動モータ１４に電力を供給すると、ロータ１４ｂ及び駆動軸１６が回転駆動され、駆動軸１６の回転は、偏心ブッシュ２４及びすべり軸受２６により、可動スクロール３０の旋回運動に変換される。可動スクロール３０が旋回している間、可動スクロール３０の自転運動は自転阻止装置によって阻止される。
可動スクロール３０が固定スクロール３２に対して旋回するのに伴い、圧力室４４は、吸入管１０を通じて、潤滑油を含む作動流体を吸入し、吸入した作動流体を圧縮し、そして、吐出孔５０を通じて吐出する一連のプロセスを実行する。
【００２３】
圧力室４４から吐出された潤滑油を含む作動流体は、下降流路を通じて仕切り壁１８まで下降し、潤滑油は仕切り壁１８に対し衝突して付着する。これにより潤滑油が分離された作動流体は、上昇流路を通じて上昇し、吐出管１２を通じて吐出される。
仕切り壁１８に付着した潤滑油は、導入孔１８ａを通じて貯油室５５内に流入する。貯油室５５内の潤滑油は、駆動軸１６の回転に伴いトロコイドポンプ６０が作動するため、駆動軸１６の内部流路１６ａ内を上昇し、内部流路１６ａの出口から流出する。
【００２４】
貯油室５５の潤滑油には、圧力室４４から吐出された作動流体の圧力（吐出圧力）が作用している。このため、内部流路１６ａの出口から流出した潤滑油の圧力は吐出圧力に略等しく高圧である。
ここで、駆動軸１６とボス２８との隙間には、シールリング６４が配置されているため、可動スクロール３０の鏡板３０ａの背面において、吐出圧力が背圧として作用する領域は、ボス２８の内側に制限される。つまり、このスクロール型流体機械では、ボス２８の内側の領域が高圧領域として規定される。
【００２５】
そして、油溝６８を通じてボス２８の内側から外側へと潤滑油が漏れ出すため、ボス２８の外側においても、可動スクロール３０の鏡板３０ａの背面には、ある程度の圧力（中間圧力）が作用する。このため、センタフレーム３４の凹所や中間孔３８におけるボス２８の外側の領域は、中間圧領域として規定される。なお、漏れ出した潤滑油は、他のすべり軸受４０や摺動部の潤滑に供される。
【００２６】
上述したスクロール型流体機械では、シール部材としてのシールリング６４がボス２８の内側の領域に配置されているため、可動スクロール３０の鏡板３０ａの背面において、潤滑油によって高圧が作用する領域が狭い。このため、当該スクロール型流体機械では、固定スクロール３２に向けて押し付けるように可動スクロール３０に適当な荷重が作用し、可動スクロール３０の円滑な旋回が確保される。
【００２７】
また、ボス２８の内側の領域にシールリング６４を配置したことによって、シールリング６４の小型化が図られる。
上述したスクロール型流体機械では、油溝６８の一部が、シールリング６４によって相互に区画された領域同士を連通する連通溝を形成し、この連通溝を通じて、潤滑油がボス２８の外側に供給される。これにより、ボス２８の外側の領域に、潤滑油が円滑に供給されるとともに、可動スクロール３０の鏡板３０ａの背面に適当な圧力が作用する。
【００２８】
上述したスクロール型流体機械では、油溝６８を通じて、すべり軸受２６と偏心ブッシュ２４との間に潤滑油が十分に供給され、可動スクロール３０の円滑な旋回が確保される。
本発明は、上述した一実施形態に限定されることはなく、種々の変形が可能である。
例えば、シールリングを保持するための周溝を偏心ブッシュ２４に形成し、シールリングをボス２８に対して摺接させてもよい。
【００２９】
また、シール部材は、ボス２８の内側の領域に配置され、且つ、内部流路１６ａの出口を囲んでいればよい。例えば、図４に示したように、駆動軸１６の端面、即ち偏心ブッシュ２４の端面と可動スクロール３０の鏡板３０ａの背面との間にシールリング７０を配置してもよい。この場合、図５及び図６に示したように、油溝６８とは別に、偏心ブッシュ２４の端面に連通溝７２が形成され、連通溝７２を通じて、シールリング７０によって相互に区画された領域同士が連通する。
【００３０】
なお、この場合も、シールリングを保持するための周溝を、偏心ブッシュ２４の端面及び可動スクロール３０の鏡板３０ａのうちいずれに形成してもよい。
上述したスクロール型流体機械は、種々の作動流体の圧縮に適用可能であるが、好ましい使用例として、ＣＯ２ガスの圧縮に用いられる。なぜならば、冷媒としてＣＯ２ガスを用いる場合、吐出圧力が従来のＨＦＣ系冷媒を用いた場合に比べて高くなるけれども、このスクロール型流体機械では、高圧領域がボス２８の内側に制限されるため、固定スクロール３２に向けて押し付けるように、可動スクロール３０に適当な荷重が作用するためである。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態のスクロール型流体機械を示す縦断面図である。
【図２】図１のボス近傍の領域を拡大した図である。
【図３】図２において、駆動軸及び偏心ブッシュの断面を外周面に代えて示す図である。
【図４】変形例のスクロール型流体機械におけるボス近傍を拡大した図である。
【図５】図４において、駆動軸及び偏心ブッシュの断面を外周面に代えて示す図である。
【図６】図５の偏心ブッシュの端面をシールリングとともに示す平面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１６      駆動軸
１６ａ    内部流路
２４      偏心ブッシュ
２６      すべり軸受
２８      ボス
３０      可動スクロール
３０ａ    鏡板
６４      シールリング
【図１】
2009114943.tif 000003
【図２】
2009114943.tif 000004
【図３】
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【図４】
2009114943.tif 000006
【図５】
2009114943.tif 000007
【図６】
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