| 【発明の名称】 |
スクロール型圧縮機における吐出構造 |
| 【発明者】 |
【氏名】黒木 和博
【氏名】元浪 博之
【氏名】渡辺 靖
【氏名】藤井 俊郎
|
| 【要約】 |
【課題】可動スクロール基板に吐出ポートを設けた場合の圧縮効率を向上する。
【解決手段】可動スクロール基板３３には吐出ポート２５及び収容孔２６が凹設されている。収容孔２６は吐出ポート２５に連なっている。収容孔２６内には円板形状の弁体２９が遊動可能に収容されている。収容孔２６の周壁にはサークリップ３０が嵌め込み止着されている。収容孔２６の周壁にはガス通路２６１が切り欠き形成されている。収容孔２６内に遊動可能に収容された弁体２９は、実線で示すように吐出ポート２５と収容孔２６の底部２６３に接して吐出ポート２５を閉じる閉位置と、鎖線で示すようにサークリップ３０に当接して吐出ポート２５を開く開位置との間を移動する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】固定スクロール基板上に固定渦巻壁を形成した固定スクロールと、可動スクロール基板上に可動渦巻壁を形成した可動スクロールとが対向しており、自転不能に公転する前記可動スクロール側の可動渦巻壁と前記固定渦巻壁との間に前記可動スクロールの公転に基づいて容積減少する密閉空間を形成するスクロール型圧縮機において、前記可動スクロール基板に吐出ポートを設け、前記吐出ポートを開く開位置と前記吐出ポートを閉じる閉位置との間でガス流によって移動する弁体を備えた吐出開閉手段を前記可動スクロール基板に設けたスクロール型圧縮機における吐出構造。
【請求項２】前記吐出開閉手段は、前記吐出ポートに連なるように前記可動スクロール基板の背面に凹設された収容孔と、前記収容孔内に収容された前記弁体と、前記収容孔内からの前記弁体の離脱を阻止して前記弁体の開位置を規制する開位置規制手段とを備えている請求項１に記載のスクロール型圧縮機における吐出構造。
【請求項３】前記開位置規制手段は、前記収容孔の側壁に嵌め込まれたサークリップである請求項２に記載のスクロール型圧縮機における吐出構造。
【請求項４】回転軸の回転力を伝えて前記可動スクロールを公転させる公転機構を備え、前記公転機構は、前記回転軸と一体的に回転する偏心軸と、前記偏心軸と前記可動スクロールとの間に介在された軸受け手段とを備え、前記軸受け手段は、前記可動スクロール基板の背面から突設された筒内に収容されており、前記吐出開閉手段は、前記回転軸の軸方向に見て前記筒の包囲領域内にある請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のスクロール型圧縮機における吐出構造。
【請求項５】前記回転軸を駆動するモータを内蔵している請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のスクロール型圧縮機における吐出構造。
|
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固定スクロール基板上に固定渦巻壁を形成した固定スクロールと、可動スクロール基板上に可動渦巻壁を形成した可動スクロールとが対向しており、自転不能に公転する前記可動スクロール側の可動渦巻壁と前記固定渦巻壁との間に前記可動スクロールの公転に基づいて容積減少する密閉空間を形成するスクロール型圧縮機における吐出構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】前記密閉空間は、可動スクロールの公転に基づいて固定スクロール及び可動スクロールの渦巻壁の内終端部間に収束してゆく。前記内終端部間に収束した最終の密閉空間内の圧縮ガスは、最終の密閉空間に連通した吐出ポートから吐出される。吐出ポートは、例えば実開平４−９３７８１号公報に開示されるように固定スクロール基板に設けられたり、特開平２−２２７５８３号公報、特開平６−２６４８７５号公報に開示されるように可動スクロール基板に設けられる。
【０００３】固定スクロールの基板に吐出ポートを設ける構成では、固定スクロール基板の背面側に吐出室を設ける必要があるが、この吐出室の存在は圧縮機の全長を増大させる。
【０００４】可動スクロール基板に吐出ポートを設ける構成では、固定スクロール基板の背面側に吐出室を設ける必要がなくなり、この吐出室の存在による圧縮機の全長の増大という問題は解消する。
【０００５】特開平６−２６４８７５号公報の装置では、吐出ポートは撓み変形する吐出弁によって開閉され、吐出弁の開度はリテーナによって規制される。吐出弁及びリテーナはねじによって可動スクロール基板に取り付けられているが、このような取り付け構造に必要なスペースの確保が圧縮機の全長を増大させる。
【０００６】特開平２−２２７５８３号公報の装置では、可動スクロール基板に設けられた吐出ポートが回転軸内の吐出穴に連通しており、この吐出穴内に逆止弁が設けられている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】前記逆止弁はフロート弁型であり、フロート弁型の逆止弁は、撓み変形する前記吐出弁に比べて設置スペースを低減できるという利点を有する。しかし、回転軸内の吐出穴内に逆止弁を配置する構成は、前記最終の密閉空間から逆止弁に至るガス通路をも前記最終の密閉空間の一部とすることになり、前記ガス通路内のガスが次の最終の密閉空間で再圧縮される。このように再圧縮されるガス量が多いほど体積効率が低下し、圧縮効率が悪くなる。
【０００８】本発明は、可動スクロール基板に吐出ポートを設けた場合の圧縮効率を向上することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】そのために請求項１の発明では、可動スクロール基板に吐出ポートを設け、前記吐出ポートを開く開位置と前記吐出ポートを閉じる閉位置との間でガス流によって移動する弁体を備えた吐出開閉手段を前記可動スクロール基板に設けた。
【００１０】最終の密閉空間から吐出開閉手段に至るガス通路は短く、再圧縮されるガス量が従来よりも減る。請求項２の発明では、請求項１において、前記吐出ポートに連なるように前記可動スクロール基板の背面に凹設された収容孔と、前記収容孔内に収容された前記弁体と、前記収容孔内からの前記弁体の離脱を阻止して前記弁体の開位置を規制する開位置規制手段とを備えた前記吐出開閉手段を構成した。
【００１１】可動スクロール基板に凹設された収容孔内に弁体を収容した構成は、最終の密閉空間から吐出開閉手段に至るガス通路の短縮化に最適である。請求項３の発明では、請求項２において、前記収容孔の側壁に嵌め込まれたサークリップを前記開位置規制手段とした。
【００１２】サークリップは、開位置規制手段として最適である。請求項４の発明では、請求項１乃至請求項３のいずれか１項において、回転軸の回転力を伝えて前記可動スクロールを公転させる公転機構を備え、前記公転機構は、前記回転軸と一体的に回転する偏心軸と、前記偏心軸と前記可動スクロールとの間に介在された軸受け手段とを備え、前記軸受け手段は、前記可動スクロール基板の背面から突設された筒内に収容されており、前記吐出開閉手段は、前記回転軸の軸方向に見て前記筒の包囲領域内にあるようにした。
【００１３】前記筒の包囲領域内は、吐出ポートの配置位置として最適であり、従って筒の包囲領域内は吐出開閉手段の配置位置として最適である。請求項５の発明では、請求項１乃至請求項４のいずれか１項において、前記回転軸を駆動するモータを内蔵するようにした。
【００１４】可動スクロール基板上の吐出ポートから吐出されたガスは、モータの冷却に利用できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した第１の実施の形態を図１〜図３に基づいて説明する。
【００１６】図１に示すように、固定スクロール１１にはセンターハウジング１２が接合されており、センターハウジング１２にはモータハウジング１３が接合されている。センターハウジング１２とモータハウジング１３とには回転軸１４がラジアルベアリング１５，１６を介して回転可能に支持されており、回転軸１４には偏心軸１７が一体形成されている。
【００１７】偏心軸１７にはバランスウエイト１８及びブッシュ１９が支持されている。ブッシュ１９には可動スクロール２０が固定スクロール１１と対向するようにニードルベアリング２１を介して相対回転可能に支持されている。ニードルベアリング２１は、可動スクロール２０の可動スクロール基板３３の背面に突設された筒３３２内に収容されている。固定スクロール１１の固定スクロール基板３１及び固定渦巻壁３２、可動スクロール２０の可動スクロール基板３３及び可動渦巻壁３４は図２に示すように密閉空間Ｓｏ，Ｓ１を形成する。可動スクロール２０は偏心軸１７の回転に伴って公転し、バランスウェイト１８は可動スクロール２０の公転運動に伴う遠心力を相殺する。回転軸１４と一体的に回転する偏心軸１７、ブッシュ１９、及び偏心軸１７と可動スクロール２０の筒３３２との間に介在されたニードルベアリング２１は公転機構を構成する。ニードルベアリング２１は軸受け手段となる。
【００１８】可動スクロール基板３３とセンターハウジング１２との間には旋回リング２２が介在されている。旋回リング２２には円柱形状の複数本（本実施の形態では４本）の自転阻止ピン２３が貫通して止着されている。センターハウジング１２と旋回リング２２との間には環状の受圧プレート２４が介在されている。図３に示すように受圧プレート２４には自転阻止ピン２３と同数の自転阻止孔２４１が周方向に配列されている。可動スクロール基板３３には自転阻止ピン２３と同数の自転阻止孔３３１が周方向に配列されている。自転阻止孔２４１，３３１はいずれも等間隔角度位置に配置されている。自転阻止孔２４１，３３１には自転阻止ピン２３の端部が挿入されている。
【００１９】モータハウジング１３の内周面にはステータ２７が止着されており、回転軸１４にはロータ２８が支持されている。ステータ２７及びロータ２８はモータを構成し、ステータ２７への通電によりロータ２８及び回転軸１４が一体的に回転する。
【００２０】回転軸１４に一体形成された偏心軸１７の回転に伴い、可動スクロール２０が公転し、入口１１１から導入された冷媒ガスが両スクロール１１，２０の周縁側から固定スクロール基板３１と可動スクロール基板３３との間へ流入する。可動スクロール２０の公転に伴い、自転阻止ピン２３の周面が自転阻止孔３３１，２４１の周面に沿って摺接する。自転阻止孔３３１，２４１の径Ｄ、自転阻止ピン２３の径ｄ及びブッシュ１９の公転半径ｒの間にはＤ＝ｄ＋ｒの関係が設定されている。この関係によって可動スクロール２０の公転半径がｒに規定され、旋回リング２２は可動スクロール２０の公転半径ｒの１／２の半径で公転する。
【００２１】旋回リング２２は自転しようとする。しかし、３本以上の自転阻止ピン２３が固定配置された自転阻止孔２４１の内周面に接しているため、旋回リング２２が自転することはない。可動スクロール２０はブッシュ１９の中心軸線の周りで自転しようとする。しかし、可動スクロール基板３３側の自転阻止孔３３１の内周面が自転しない旋回リング２２上の３本以上の自転阻止ピン２３に接しているため、可動スクロール２０がブッシュ１９の中心軸線の周りに自転することはない。即ち、可動スクロール２０及び旋回リング２２は自転することなく公転する。図２に示す密閉空間Ｓ１，Ｓｏは、可動スクロール２０の公転に伴って容積減少しつつ両スクロール１１，２０の渦巻壁３２，３４の内終端部３２１，３４１間に向けて収束して行く。最終の密閉空間Ｓｏは容積零へ収束する。
【００２２】可動スクロール基板３３には吐出ポート２５が形成されている。吐出ポート２５は最終の密閉空間Ｓｏに連通している。可動スクロール基板３３の背面には収容孔２６が凹設されている。収容孔２６は吐出ポート２５に連なっている。収容孔２６内には円板形状の弁体２９が遊動可能に収容されている。収容孔２６の周壁には環状の取り付け溝２６２が形成されており、取り付け溝２６２にはサークリップ３０が嵌め込み止着されている。図３に示すように収容孔２６の周壁には複数のガス通路２６１が切り欠き形成されている。収容孔２６内に遊動可能に収容された弁体２９は、図１に実線で示すように吐出ポート２５と収容孔２６との段差、即ち収容孔２６の底部２６３に接して吐出ポート２５を閉じる閉位置と、図１に鎖線で示すようにサークリップ３０に当接して吐出ポート２５を開く開位置との間を移動する。サークリップ３０は、弁体２９の開位置を規制する開位置規制手段となる。収容孔２６、弁体２９及びサークリップ３０は、吐出開閉手段を構成する。吐出開閉手段は、回転軸１４の軸方向に見て筒３３２の包囲領域内にある。
【００２３】密閉空間Ｓ１，Ｓｏの容積減少によって圧縮された冷媒ガスは、最終の密閉空間Ｓｏから吐出ポート２５及びガス通路２６１を経由して筒３３２内の空間３５に吐出される。空間３５は、ニードルベアリング２１の隙間を経由して筒３３２外の空間３６に連通しており、空間３６は通路３７を介してモータハウジング１３内に連通している。モータハウジング１３内の冷媒ガスは、回転軸１４内の通路１４１及びモータハウジング１３の端壁上の出口１３１を経由して外部冷媒回路３８へ出てゆく。
【００２４】第１の実施の形態では以下の効果が得られる。
（１-1）弁体２９を収容する収容孔２６及び吐出ポート２５は、可動スクロール基板３３に形成されており、最終の密閉空間Ｓｏから吐出開閉手段に至るガス通路は実質的に吐出ポート２５のみとなる。再圧縮される冷媒ガス量は吐出ポート２５の容積の分のみとなり、可動スクロール基板３３に形成された吐出ポート２５のみのガス通路は短い。従って、再圧縮されるガス量が従来よりも少なくなって体積効率が高くなり、圧縮効率が向上する。
【００２５】（１-2）収容孔２６の側壁に嵌め込まれたサークリップ３０は、収容孔２６内からの弁体２９の離脱を阻止して弁体２９の開位置を規制する。サークリップ３０はその弾性に抗して縮径させて取り付け溝２６２に嵌め込むが、この嵌め込み作業は容易である。弁体２９の開位置を確定するサークリップ３０は、開位置規制手段として最適である。
【００２６】（１-3）最終の密閉空間Ｓｏは可動スクロール基板３３の中心部にあり、最終の密閉空間Ｓｏに連通する吐出ポート２５は筒３３２の包囲領域内にある。最終の密閉空間Ｓｏを容積零へ収束させるには吐出ポート２５を偏心軸１７の中心軸線付近に配置することが望ましい。偏心軸１７の中心軸線を包含する筒３３２の包囲領域内は、吐出ポート２５の配置位置として最適であり、従って筒３３２の包囲領域内は吐出開閉手段の配置位置として最適である。
【００２７】（１-4）吐出ポート２５から空間３５へ吐出された冷媒ガスはモータハウジング１３内を通過する。吐出冷媒ガスの温度は、ステータ２７及びロータ２８からなるモータの温度よりも低く、モータハウジング１３内を通過する冷媒ガスは前記モータを冷却する。吐出ポート２５からモータハウジング１３に至る本実施の形態におけるガス通路は、固定スクロール基板３１側に吐出ポートを設けた圧縮機における吐出ポートからモータハウジングに至るガス通路に比して構造簡明となる。
【００２８】次に、図４の第２の実施の形態を説明する。第１の実施の形態と同じ構成部には同じ符号が付してある。弁体３９には複数のガス通過孔３９１が貫設されている。ガス通過孔３９１は、回転軸１４の軸線方向に見て吐出ポート２５から外れた位置に配置されている。弁体３９が収容孔２６の底部２６３に接しているときにはガス通過孔３９１が閉じられる。
【００２９】この実施の形態においても第１の実施の形態と同様の効果が得られる。又、弁体３９にガス通過孔３９１を形成した構成は、弁体３９の軽量化に寄与し、弁体３９の応答性が向上する。
【００３０】次に、図５の第３の実施の形態を説明する。第１の実施の形態と同じ構成部には同じ符号が付してある。偏心軸１７の先端には位置規制突部１７１が一体形成されている。位置規制突部１７１の径は収容孔２６の径よりも小さくしてあり、位置規制突部１７１の先端面１７２は収容孔２６内に入り込んでいる。弁体２９は、実線で示すように収容孔２６の底部２６３に当接する閉位置と、鎖線で示すように位置規制突部１７１の先端面１７２に当接する開位置との間を移動する。
【００３１】開位置規制手段となる位置規制突部１７１は偏心軸１７に容易に形成でき、第１の実施に形態における取り付け溝２６２及びサークリップ３０が不要となる。次に、図６〜図９の第４の実施の形態を説明する。第１の実施の形態と同じ構成部には同じ符号が付してある。
【００３２】図６に示すように、センターハウジング１２には固定スクロール４０が接合されており、固定スクロール４０にはフロントカバー４１が接合されている。フロントカバー４１と固定スクロール４０との間には可動スクロール４２が収容されている。可動スクロール４２の可動渦巻壁４３側には筒４２１が突設されている。ブッシュ１９は筒４２１内に挿入されており、ブッシュ１９と筒４２１との間にはニードルベアリング２１が介在されている。即ち、可動スクロール４２は、筒４２１及び軸受け手段であるニードルベアリング２１を介してブッシュ１９に相対回転可能に支持されている。固定スクロール４０の固定スクロール基板４４及び固定渦巻壁４５、可動スクロール４２の可動スクロール基板４６及び可動渦巻壁４３は、図７及び図８に示すように密閉空間Ｓｏ，Ｓ１，Ｓ２を形成する。可動スクロール４２は偏心軸１７の回転に伴って公転する。
【００３３】可動スクロール基板４６の背面には円柱形状の複数本（本実施の形態では４本）の自転阻止ピン４７が止着されている。フロントカバー４１と可動スクロール基板４６との間には受圧プレート４８が介在されている。図９に示すように、受圧プレート４８及びフロントカバー４１には自転阻止ピン４７と同数の自転阻止孔４９が周方向に配列されている。自転阻止孔４９は等間隔角度位置に配置されており、自転阻止孔４９には自転阻止ピン４７の端部が挿入されている。
【００３４】回転軸１４に一体形成された偏心軸１７の回転に伴い、可動スクロール４２が公転し、固定スクロール４０の周壁の入口４０１から導入された冷媒ガスが両スクロール４０，４２の周縁側から固定スクロール基板４４と可動スクロール基板４６との間へ流入する。可動スクロール４２の公転に伴い、自転阻止ピン４７の周面が自転阻止孔４９の周面に沿って摺接する。自転阻止孔４９の径Ｄ、自転阻止ピン４７の径ｄ及びブッシュ１９の公転半径ｒの間にはＤ＝ｄ＋２ｒの関係が設定されている。この関係によって可動スクロール４２の公転半径がｒに規定される。
【００３５】可動スクロール４２はブッシュ１９の中心軸線、即ち偏心軸１７の中心軸線の周りで自転しようとする。しかし、可動スクロール基板４６に止着された３本以上の自転阻止ピン４７が自転阻止孔４９の内周面に接しているため、可動スクロール４２がブッシュ１９の中心軸線の周りに自転することはない。即ち、可動スクロール４２は自転することなく公転する。
【００３６】可動スクロール基板４６には吐出ポート５０が形成されている。図７に示すように、筒４２１の包囲領域内の可動スクロール基板４６の端面には収容孔２６、弁体２９及びサークリップ３０からなる吐出開閉手段が設けられている。収容孔２６は吐出ポート５０に連なっている。密閉空間Ｓ２，Ｓ１，Ｓｏは可動スクロール４２の公転に伴って容積減少しつつ両スクロール４０，４２の渦巻壁４５，４３の内終端部間に向けて収束して行く。圧縮された冷媒ガスは、最終の密閉空間から吐出ポート５０を経由して空間３５へ吐出される。
【００３７】回転軸１４には吐出通路５１が形成されている。吐出通路５１は、偏心軸１７の先端面から回転軸１４の途中まで延びた後に回転軸１４の周面に開口する。空間３５に吐出された冷媒ガスは、吐出通路５１を経由してモータハウジング１３内へ流入する。
【００３８】偏心軸１７、ブッシュ１９及びニードルベアリング２１は、可動スクロール４２を公転させるための公転機構を構成する。この公転機構及び回転軸１４は可動スクロール基板４６に対して可動渦巻壁４３側に配置されており、固定スクロール基板４４は筒４２１及び偏心軸１７を包囲する位置に配置される。公転機構及び回転軸を可動スクロール基板の背面側に配置した従来構成では、固定スクロール４０が図６のフロントカバー４１の位置付近に配置されることになり、吐出室を設けるためのスペースが本実施の形態の圧縮機のフロントカバー４１のさらに前側（図６において左側）に必要となる。従って、前記公転機構及び回転軸１４を可動スクロール基板４６に対して可動渦巻壁４３側に配置した構成は、回転軸１４の軸方向におけるスクロール型圧縮機の長さの短縮化を可能にする。
【００３９】このような利点を有するスクロール型圧縮機の可動スクロール基板４６に吐出開閉手段を設けた構成は、スクロール型圧縮機の長さの一層の短縮化、及び圧縮効率の向上をもたらす。
【００４０】
【発明の効果】以上詳述したように本発明では、可動スクロール基板に吐出ポートを設け、前記吐出ポートを開く開位置と前記吐出ポートを閉じる閉位置との間でガス流によって移動する弁体を備えた吐出開閉手段を前記可動スクロール基板に設けたので、可動スクロール基板に吐出ポートを設けた場合の圧縮効率を向上し得るという優れた効果を奏する。
|
| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３２１８
【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機製作所
|
| 【出願日】 |
平成１１年９月６日（１９９９．９．６） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６８７５５
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 博宣 （外１名）
|
| 【公開番号】 |
特開２００１−７３９７２（Ｐ２００１−７３９７２Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年３月２１日（２００１．３．２１） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−２５１５４０ |
|