(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ここで、旋回スクロールは、駆動源であるモータ等のシャフトに設けられた偏心部に固定されている。旋回スクロールと偏心部との固定は、旋回スクロール背面に設けられた係合室に偏心部が挿入され、ドライブベアリングを介して為されている。この係合室は、旋回スクロール背面の中央に位置しているとともに、偏心部が挿入可能に形成されているため、流体が内部に流入しにくい凹形状(いわゆる袋小路)となっている。
【0006】
したがって、従来のように、旋回スクロール外周側に位置する作動室流入口付近から旋回スクロール背面側に流体を流入させる機構では、係合室内の潤滑を十分に行うのは困難であった。このような事情から、流体を作動室から係合室に確実に供給することが求められている。
【0007】
一方、流体を作動室内から旋回スクロール背面側に流入させることは、スクロール圧縮機の圧縮効率を低下させる要因ともなる。したがって、作動室から係合室への流体供給量(流入度合い、潤滑油供給量)も重要である。
【0008】
本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、係合室内のベアリングへの流体供給の確実性を向上させると共に、係合室への流体供給量を製造において容易に調整することができるスクロール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】
【0009】
請求項1に記載の発明は、固定側底板と、渦巻状に形成され前記固定側底板の表面に立設された固定側ラップと、を有する固定スクロールと、表面が前記固定側底板の表面に対向して配置される旋回側底板と、渦巻状に形成され前記旋回側底板の表面に立設された旋回側ラップと、を有する旋回スクロールと、前記旋回スクロールに連結する偏心部を有し、駆動力を受けて回転するシャフトと、前記旋回側底板の背面に一体に設けられ、前記偏心部が挿入される係合室を形成するとともにベアリングを介して前記偏心部と係合する係合部と、を備え、前記固定スクロール及び前記旋回スクロールが流体の作動室を構成し、前記旋回スクロールが前記固定スクロールに対して旋回することにより前記作動室内のオイル含有流体を圧縮するスクロール圧縮機であって、前記旋回スクロールは、前記旋回側底板に形成され前記作動室と前記係合室とを連通させる貫通孔と、前記旋回側底板の表面を覆うように前記旋回側底板の表面上に配置される耐磨耗板と、を備え、前記貫通孔は、前記旋回側ラップの側面により区画された前記旋回側底板表面の縁部に形成されると共に、一部が前記耐磨耗板と前記旋回側ラップの側面との間に形成された隙間に対向して配置されている。
【0010】
請求項2に記載の発明は、請求項1において、前記貫通孔は、前記旋回側ラップの側面により区画された前記旋回側底板表面の縁位置を含んで形成されている。
【0011】
請求項3に記載の発明は、請求項1において、前記耐磨耗板は、縁に切欠きを有し、前記隙間は、前記切欠きと前記旋回側ラップの側面の間に形成されている。
【0012】
請求項4に記載の発明は、固定側底板と、渦巻状に形成され前記固定側底板の表面に立設された固定側ラップと、を有する固定スクロールと、表面が前記固定側底板の表面に対向して配置される旋回側底板と、渦巻状に形成され前記旋回側底板の表面に立設された旋回側ラップと、を有する旋回スクロールと、前記旋回スクロールに連結する偏心部を有し、駆動力を受けて回転するシャフトと、前記旋回側底板の背面に一体に設けられ、前記偏心部が挿入される係合室を形成するとともにベアリングを介して前記偏心部と係合する係合部と、を備え、前記固定スクロール及び前記旋回スクロールが流体の作動室を構成し、前記旋回スクロールが前記固定スクロールに対して旋回することにより前記作動室内のオイル含有流体を圧縮するスクロール圧縮機であって、前記旋回スクロールは、前記旋回側底板に形成され前記作動室と前記係合室とを連通させる貫通孔と、前記貫通孔を覆って前記旋回側底板の表面上に配置される耐磨耗板と、を備え、前記耐磨耗板は、少なくとも一部が前記貫通孔に対向して配置された耐磨耗板貫通孔を有し、前記貫通孔と前記耐磨耗板貫通孔との重なり部分の面積は、前記貫通孔の開口面積よりも小さい。
【発明の効果】
【0013】
請求項1に記載の発明によれば、旋回側ラップで区画された旋回側底板の縁部に形成された貫通孔の一部と、旋回側底板表面に配置された耐磨耗板が形成する隙間とが対向して重なっているため、作動室に流入し圧縮されたオイル含有流体が隙間及び貫通孔を介して係合室に直接的に供給される。これにより、係合室への流体供給の確実性は向上する。さらに、流体の係合室への供給度合いは、隙間と貫通孔の重なり部分の面積で調整することができ、例えば貫通孔の位置や大きさ等により容易に調整することができる。重なり部分の面積を小さくすることで供給量を少なくすることができる。つまり、本発明によれば、製造において流体の係合室への供給度合いを容易に設計・調整することができる。
【0014】
請求項2に記載の発明によれば、旋回側底板の表面から見た貫通孔の輪郭線と当該表面に区画された縁位置とが重なり、貫通孔は隙間が形成される位置に確実に配置される。これにより、複雑な設計なく容易且つ確実に、貫通孔の一部と隙間を対向させることができる。また、本発明によれば、耐磨耗板に対して調整に関する加工をする必要がなく、製造コストの増加を抑制することができる。
【0015】
請求項3に記載の発明によれば、貫通孔と隙間との重なり部分の面積を、貫通孔の位置・大きさの他に、切欠きの大きさによっても調整することができる。
【0016】
請求項4に記載の発明によれば、貫通孔及び耐磨耗板貫通孔を介して作動室から係合室に直接的に流体供給が為され、流体供給の確実性は向上する。また、本発明によれば、貫通孔及び耐磨耗板貫通孔の重なり部分の面積を調整することで流体の供給度合いを調整でき、例えば貫通孔と耐磨耗板貫通孔の相対位置を変更するなど、製造において容易に設計・調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【
図1】第一実施形態のスクロール圧縮機の構成を示す断面図である。
【
図2】第一実施形態の旋回スクロールの表面を示す概念図である。
【
図3】第一実施形態の旋回スクロールの一部を示す断面図である。
【
図4】第一実施形態の旋回スクロールの表面の一部を示す概念図である。
【
図5】第二実施形態のスクロール圧縮機の構成を示す断面図である。
【
図6】第二実施形態の旋回スクロールの表面の一部を示す概念図である。
【
図7】第三実施形態のスクロール圧縮機の構成を示す断面図である。
【
図8】第三実施形態の旋回スクロールの表面の一部を示す概念図である。
【
図9】第一実施形態の変形態様における旋回スクロールの表面の一部を示す概念図である。
【
図10】第三実施形態の変形態様における旋回スクロールの表面の一部を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。実施形態では、ガスヒートポンプ式空気調和装置に設けられるスクロール圧縮機を例示している。なお、図面は、概念図であり、正確な寸法を規定するものではない。また、各実施形態で同様の構成については同符号を付して説明する。
【0019】
<第一実施形態>
第一実施形態のスクロール圧縮機は、
図1に示すように、主に、フロントハウジング11と、リアハウジング12と、固定スクロール2と、旋回スクロール3と、係合部4と、シャフト5と、を備えている。フロントハウジング11とリアハウジング12は、スクロール圧縮機の内部空間を形成し、固定スクロール2、旋回スクロール3、係合部4、及びシャフト5を収容している。フロントハウジング11には、シャフト5がベアリング91を介して挿入されている。
【0020】
リアハウジング12は、フロントハウジング11に固定されている。リアハウジング12外周部には、内部に流体を流入させる吸入ポート121と、内部の流体を外部に吐出させる吐出ポート122が設けられている。また、リアハウジング12は、後述する固定側底板21との間に吐出室12Aを形成している。
【0021】
固定スクロール2は、固定側底板21と、固定側ラップ22と、耐磨耗板23と、を備えている。固定側底板21は、円盤状の鏡板であって、固定スクロール2の底板を構成している。固定側底板21は、リアハウジング12に固定されている。固定側底板21の略中央には吐出孔211が形成されている。吐出孔211は、後述する作動室3Aと吐出室12Aとを連通させる貫通孔である。
【0022】
固定側ラップ22は、渦巻状の板部材であって、固定側底板21のフロントハウジング11側の面(以下、表面と称する)21aに立設されている。耐磨耗板23は、固定側底板21の表面21a上に配置され、旋回スクロール3と表面21aとの摩擦による磨耗を抑制する板部材である。耐磨耗板23は、固定側ラップ22設置部分を除いた表面21aを覆っている。なお、耐磨耗板23の吐出孔211に対応する部分には、貫通孔231が形成されている。
【0023】
旋回スクロール3は、固定スクロール2と実質的に同形状であって、旋回側底板31と、旋回側ラップ32と、耐磨耗板33と、を備えている。旋回側底板31は、円盤状の鏡板であって、旋回スクロール2の底板を構成している。旋回側底板31のリアハウジング12側の面(以下、表面と称する)31aは、固定側底板21の表面21aに対向している。旋回側底板31は、ボールカップリング92により、旋回(公転)可能且つ自転抑制可能にフロントハウジング11に係合している。
【0024】
また、旋回側底板31の略中央部分には、表面31a側から背面31b側に貫通する貫通孔311が複数形成されている。換言すると、旋回側底板31は、略中央部分に、貫通孔311を形成する円筒状の貫通孔形成部311aを有している。貫通孔311は、潤滑穴であって、旋回側底板31の表面31a側の領域(後述する作動室3A)と後述する係合室4Aとを連通させている。
【0025】
旋回側ラップ32は、渦巻状の板部材であって、旋回側底板31の表面31aに立設されている。旋回側ラップ32の先端部は、固定スクロール2の耐磨耗板23に当接している。旋回スクロール3が固定スクロール2に対して旋回すると、旋回側ラップ32の先端部が耐磨耗板23上を摺動する。
【0026】
ここで、旋回側ラップ32は、
図2〜
図4に示すように、旋回側底板31の表面31aを渦巻状に区画している。貫通孔311は、旋回側底板31において、旋回側ラップ32(旋回側ラップ32の側面32a)で区画された表面31aの縁31c位置を含んで形成されている。本実施形態では、背面31b側から見て円形となる貫通孔311の輪郭線が縁31cと交差する位置に貫通孔311が形成されている。つまり、表面31a側から見た場合、貫通孔311の輪郭線は、旋回側ラップ32との重なりにより、円形の一部欠けている形状となる。
【0027】
耐磨耗板33は、旋回側底板31の表面31a上に配置され、固定側ラップ22の先端部と表面31aとの摩擦による磨耗を抑制する板部材である。耐磨耗板33は、旋回側ラップ32設置部分を除いた表面31aに配置されている。耐磨耗板33の縁33aは、旋回側ラップ32の側面32aに沿って配置されている。耐磨耗板33の縁33aと旋回側ラップ32の側面32aとの間には僅かな隙間(クリアランス)Aが形成されている。換言すると、縁33aと側面32aが隙間Aを形成している。隙間Aは、例えば油膜程度(例えば数十μm)あるいは数百μmの隙間である。
【0028】
旋回側底板31の縁31c位置に重なって形成された貫通孔311の一部と、側面32aと縁33aが形成する隙間Aとは、対向配置され、軸方向(シャフト5回転軸方向)に重なっている。一般に耐磨耗板23、33は、底板21、31よりも硬い材料で薄く形成されており、本実施形態では鋼材により厚さおよそ0.5mmに形成されている。
【0029】
旋回側ラップ32は、固定側ラップ22と角度をずらしてかみ合わされている。旋回ラップ32と耐磨耗板23が当接し且つ固定側ラップ22と耐磨耗板33が当接することで、旋回側底板31、固定側底板21、旋回側ラップ32、及び固定側ラップ22に囲まれて略気密的な空間である作動室3Aが、固定スクロール2と旋回スクロール3の間に形成されている。このように固定スクロール2と旋回スクロール3は、流体が流入する作動室3Aを構成している。
【0030】
係合部4は、旋回側底板31の背面31b略中央に旋回側底板31と一体に形成されている。係合部4は、旋回側底板31の背面31bから筒状に突出し、後述する偏心部52が挿入される係合室4Aを形成している。
【0031】
シャフト5は、一端側から受けた駆動力で回転し、駆動力を他端側に伝達する伝達部材である。具体的に、シャフト5は、駆動軸部51と、偏心部52と、を備えている。駆動軸部51は、円柱状のシャフト部材であって、フロントハウジング11にベアリング91を介して回転自在に内挿されている。駆動軸部51の一端側には駆動源となる装置(エンジンやモータ等)が接続され、駆動軸部51の他端側(リアハウジング12側)には、円盤状のクランク部材511が一体的に形成されている。なお、本実施形態のスクロール圧縮機は、ガスヒートポンプ式空気調和装置に用いられるため、シャフト5に接続される駆動源はガスエンジンとなる。なお、スクロール圧縮機の駆動源は、灯油、ガソリンなどの液体燃料を使用するエンジンを駆動源とするエンジン駆動式空気調和装置のエンジンであっても良い。
【0032】
偏心部52は、駆動軸部51のクランク部材511に一体的に形成された円柱部材である。偏心部52は、駆動軸部51の中心から偏心した位置に設けられており、図示しないクランクピンと偏心ブッシュとからなっている。偏心部52は、ドライブベアリング93に回転自在に挿入されている。ドライブベアリング93は、係合部4内の係合室4Aに固定(圧入)されている。つまり、偏心部52は、ドライブベアリング93を介して係合室4Aに挿入されている。このように旋回スクロール3と偏心部52は、ドライブベアリング93及び係合部4を介して係合している。
【0033】
ここで、本実施形態のスクロール圧縮機の動作及び作用効果について説明する。偏心部52は、駆動源からの駆動力が駆動軸部51から伝達されると回転する。偏心軸52の回転に伴い、ボールカップリング92で自転が阻止された旋回スクロール3は、固定スクロール2に対して旋回する。ミスト状のオイルを含んだ流体(冷媒ガス)は、旋回スクロール3の旋回運動により、吸入ポート121からハウジング11、12内に流入する。流体は、作動室3Aの外周端から内部に取り込まれる。作動室3Aは、旋回運動により流体が内部へ向かうに伴い、その容積を滑らかに小さくする。したがって、作動室3Aに流入した流体は、移動に伴って圧縮され、中央付近の吐出孔211から吐出弁212を押して吐出室12Aに吐出される。そして、圧縮流体は、吐出ポート122からスクロール圧縮機の外部経路に送出される。なお、吐出ポート122には、オイル分離機(図示せず)が設けられており、オイル分離機により、吐出された流体からオイルが取り除かれる。
【0034】
一方、吸入ポート121からハウジング11、12内部に流入した流体の一部は、ボールカップリング92を通って、ベアリング等が配置された各摺動部分にも送られる。これにより、各摺動部分が潤滑される。ただし、作動室3Aの外周端付近から旋回側底板31の背面31b側に流入した流体は、袋小路となっている係合室4Aには流入しにくい。
【0035】
ここで本実施形態では、貫通孔311と隙間Aとが軸方向にオーバーラップしている。貫通孔311は、作動室3A中央付近に形成されて作動室3Aと係合室4Aとを連通させている。したがって、圧縮され作動室3A中央まで流入した流体は、差圧により、耐磨耗板33の縁部33aと旋回側ラップ32の側面32aとの僅かな隙間Aを通って貫通孔311に到達し、貫通孔311を通って係合室4Aに流入する。係合室4Aに流入したオイル含有流体は、係合室4A内に配置されたドライブベアリング93を潤滑する。
【0036】
本実施形態によれば、僅かな隙間A及びそれに重なる貫通孔311を介して作動室3Aから係合室4Aに流体を直接的に流入させることができるため、係合室4Aへの流体供給の確実性が向上する。また、貫通孔311の位置や大きさにより隙間Aと貫通孔311の重なり面積(ラップ面積)(
図4斜線部分参照)を調整することができ、流体の係合室4Aへの流体供給量を容易に調整することができる。
【0037】
耐磨耗板33がなく貫通孔311が作動室3Aにそのまま直接開口している場合は流体の流出量が大きくなり圧縮効率の低下も大きくなってしまい、しかしながら微小な貫通孔を旋回側底板31に形成することも容易ではない。本実施形態では、設計において貫通孔311の位置を変更して重なり面積を調整することで適切な流体供給量に容易に変更できる。つまり、本実施形態によれば、流体流出による圧縮効率の低下を抑制しつつ、係合室4Aへの確実な流体供給が可能となる。また、元々ある公差等の隙間Aを利用できるため、製造コストの増加も抑制することができる。他の部材や部品、ポンプ等を用いた複雑な構成を必要とせず、低コスト化が可能となる。
【0038】
<第二実施形態>
第二実施形態のスクロール圧縮機は、貫通孔311の形成位置が異なる点と、耐磨耗板33が縁(端面)に切欠き331を有する点で第一実施形態と異なっている。以下、異なっている部分について説明する。
【0039】
第二実施形態の貫通孔311は、
図5及び
図6に示すように、旋回側底板31において、旋回側ラップ32(旋回側ラップ32の側面32a)で区画された表面31aの縁部31dのうち、縁31cを除いた位置に形成されている。つまり、貫通孔311は、旋回側底板31において、縁31cから内側(区画された領域側)に離れた縁31c周辺に形成されている。縁部31dは、旋回側底板31表面31aのうち縁31cを含む縁31cの内側近辺を意味する。
【0040】
耐磨耗板33は、縁33aの一部に内側(区画された領域側)に切欠きされた(凹んだ)切欠き331を有している。切欠き311は、旋回側ラップ32の側面32a側に開放された凹形状(切欠き形状)となっている。切欠き331により形成される空間(隙間A)は、貫通孔311の一部と対向し軸方向に重なっている。つまり、切欠き331と貫通孔311を介して作動室3Aと係合室4Aとが連通している。切欠き331が形成する隙間により、貫通孔311との重なり部分が形成される。
【0041】
第二実施形態によれば、切欠き331及びそれに重なる貫通孔311を介して作動室3Aから係合室4Aに流体を直接的に流入させることができるため、係合室4Aへの流体供給の確実性が向上する。また、切欠き331の大きさを変更するだけで貫通孔311と切欠き331の重なり面積(
図6斜線部分参照)を調整することができ、流体の係合室4Aへの流体供給量を容易に調整することができる。本実施形態によれば、最小限の加工により、コスト増加を抑えて製造することができる。なお、貫通孔311の大きさや位置によっても重なり面積を調整できる。
【0042】
このように第二実施形態によれば、流量調整のための設計が容易となり、加工も切欠き331を形成することで済み製造コスト増加を抑制できる。例えば図に示すように、重なり面積を小さくすることで、流体流出による圧縮効率の低下を抑制しつつ、係合室4Aへの確実な流体供給も可能となる。切欠き331は、例えば耐磨耗板33形成の際のプレス加工により形成できる。
【0043】
<第三実施形態>
第三実施形態のスクロール圧縮機は、貫通孔311の形成位置が縁31cに限らず、耐磨耗板33に耐磨耗板貫通孔332が形成されている点で第一実施形態と異なっている。以下、異なっている点について説明する。
【0044】
貫通孔311は、
図7及び
図8に示すように、作動室3Aと係合室4Aとを連通させる穴であって、旋回側底板31の縁31c以外の位置に形成されている。耐磨耗板33は、貫通孔311に対向する位置に、貫通孔311よりも開口面積が小さい耐磨耗板貫通孔332が形成されている。つまり、貫通孔311と耐磨耗板貫通孔332は、対向配置すなわち互いに軸方向に重なる位置に形成されている。耐磨耗板貫通孔332は、作動室3Aと耐磨耗板33の裏面側とを連通させている。これにより、貫通孔311と耐磨耗板貫通孔332を介して作動室3Aと係合室4Aとが連通している。
【0045】
本実施形態における耐磨耗板貫通孔332の直径は1mm未満(およそ0.2mm〜0.7mm)であり、本実施形態の貫通孔311の直径のおよそ1/4以下となっている。本実施形態において、耐磨耗板貫通孔332は、開口全体が貫通孔311に対向するように配置されている。つまり、両貫通孔311、332の重なり部分の面積(ここでは貫通孔322の開口面積に等しい)は、貫通孔311の開口面積より小さくなっている。
【0046】
第三実施形態によれば、貫通孔311、332を介して作動室3Aから係合室4Aに流体を直接的に流入させることができるため、係合室4Aへの流体供給の確実性が向上する。また、耐磨耗板貫通孔332の開口面積や位置を変更するだけで貫通孔311と耐磨耗板貫通孔332との重なり面積(
図8斜線部分参照)を調整することができ、流体の係合室4Aへの流体供給量を容易に調整することができる。ただし、耐磨耗板33への加工において、耐磨耗板貫通孔332よりもプレス加工が可能な切欠き331のほうが形成しやすく、第二実施形態のほうがコスト的に有利である。
【0047】
<変形態様>
本発明は、上記実施形態に限られない。例えばシャフト5に接続される駆動源は、エンジンに限らず、モータ等の電動機であっても良い。また、貫通孔311は、少なくとも1つあれば良いが複数であれば効果的である。
【0048】
第一実施形態において、貫通孔311は、縁31c位置を含むものに限られず、隙間Aと軸方向に重なる部分(ラップ部)が形成されるように縁部31dに位置すれば良い。
【0049】
また、第一実施形態において、背面31b側及び表面31a側から見た場合に、貫通孔311の輪郭線と縁31cが接するように、貫通孔311が形成されても良い。例えば輪郭線が円形である場合、
図9に示すように、輪郭線が縁31cに接するように貫通孔311が形成されることで、貫通孔311の開口面積における重なり面積を小さくすることができ、圧縮効率低下を抑えつつ直接的に流体供給可能な構成とすることができる。
【0050】
また、第三実施形態において、耐磨耗板貫通孔332は、開口全体が貫通孔311に対向しなくても良く、例えば
図10に示すように、一部が貫通孔311に対向するように配置されても良い。つまり、耐磨耗板貫通孔332又は貫通孔311の位置を変更することで重なり面積を変更しても良い。この場合、耐磨耗板貫通孔332の開口面積は貫通孔311の面積以上であっても良い。また、各貫通孔の輪郭は円形に限らず、楕円や多角形であっても良い。開口の重なり面積(合わせ面積)により潤滑油量が決まるため、開口形状によっても潤滑油供給量が調節できる。また、第一実施形態〜第三実施形態は、適宜組み合わせても良い。