JP2013253554A - 二段スクロール圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化が可能な軸貫通型の二段スクロール圧縮機を提供する。
【解決手段】二段スクロール圧縮機は、旋回スクロール（５）と、旋回スクロールの渦巻状の第１歯部（５１）と係合する渦巻状の第１溝部（３４）を有する第１固定スクロール（３）と、旋回スクロールの渦巻状の第２歯部（５２）と係合する渦巻状の第２溝部（４１）を有する第２固定スクロール（４）と、第１及び第２固定スクロールによって回転可能に支持された駆動軸（２）であって、偏心したクランク部（２１）によって旋回スクロールを軸支する駆動軸と、旋回スクロールの自転を防止する自転防止機構（６）とを具備しており、自転防止機構が、第１及び第２固定スクロールにより両端支持された複数のピン（６１）と、複数のピンがそれぞれ貫通する、旋回スクロールに形成された複数の貫通穴（６２）とを具備しており、複数のピンが、各固定スクロールの各溝部よりも内周側に配置される。
【選択図】図２

Description

本発明は、二段スクロール圧縮機に関するものであり、より詳しくは、旋回スクロール及び固定スクロールを貫通する駆動軸を有する軸貫通型の二段スクロール圧縮機に関するものである。

特許文献１に、直列に二つの圧縮室を有する軸貫通型の二段スクロール圧縮機が示されている。この圧縮機では、オルダムリングからなる自転防止機構が、旋回スクロールと固定スクロールとによって形成される圧縮室よりも半径方向外側に配置されるか、又は旋回スクロールの端板の内部に配置されて、旋回スクロールの自転が防止される。

特開平８−１７０５９２号公報

特許文献１に示されるような自転防止機構によって自転防止機能は充分達成されるが、自転防止機構によって、圧縮機の外形の増大が引き起こされることも事実である。つまり、圧縮室よりも半径方向外側に配置された自転防止機構によって圧縮機の外径が拡大され、旋回スクロールの端板の内部に配置された自転防止機構によって圧縮機の軸方向の全長が拡大される。

本発明は前述した従来技術の課題に鑑みてなされたもので、その目的は、小型化が可能な軸貫通型の二段スクロール圧縮機を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明は、軸方向で互いに反対向きに延びる渦巻状の第１歯部（５１）及び第２歯部（５２）を有する旋回スクロール（５）と、旋回スクロール（５）の第１歯部（５１）と係合する渦巻状の第１溝部（３４）を有する第１固定スクロール（３）と、旋回スクロール（５）の第２歯部（５２）と係合する渦巻状の第２溝部（４１）を有する第２固定スクロール（４）と、第１及び第２固定スクロール（３，４）によって回転可能に支持された駆動軸（２）であって、該駆動軸（２）の中心軸線（Ａｘ）から偏心したクランク部（２１）を有し、クランク部（２１）によって旋回スクロール（５）を軸支する駆動軸（２）と、旋回スクロール（５）の自転を防止する自転防止機構（６）と、を具備する二段スクロール圧縮機であって、自転防止機構（６）が、第１及び第２固定スクロール（３，４）により両端支持された複数のピン（６１）と、複数のピン（６１）がそれぞれ貫通する、旋回スクロール（５）に形成された複数の貫通穴（６２）であって、複数のピン（６１）に規制される旋回スクロール（５）の公転運動を可能にする複数の貫通穴（６２）とを具備しており、複数のピン（６１）が、第１固定スクロール（３）の第１溝部（３４）及び第２固定スクロール（４）の第２溝部（４１）よりも内周側に配置されている二段スクロール圧縮機を提供する。

これによれば、自転防止機構のピンを、固定スクロールの渦巻状の溝部よりも内周側の空きスペースに配置することが可能になるので、自転防止機構によって固定スクロール及び旋回スクロールの外径が拡大されることが避けられる。また、このような自転防止機構のピンは、第１及び第２固定スクロールよりも軸方向に突出することなくそれら固定スクロールにより支持され得るので、自転防止機構によって圧縮機の軸方向の全長が延長されることはない。従って、コンパクトな二段スクロール圧縮機を提供することが可能になる。

また、自転防止機構のピンは、その両端が支持されるので撓みの発生が少なく、従って外径を細くすること、及び従って対応する貫通穴の内径を小さくすることが可能になる。その結果、固定スクロールの渦巻状の溝部よりも内周側の空きスペースが比較的狭い場合でも自転防止機構をそこに配置することが可能になる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の実施形態による圧縮機の模式的な縦断面図である。 図１のＩ−Ｉ断面による前記圧縮機の模式的な横断面図である。

以下、図１及び図２を参照して、本発明の実施形態による二段スクロール圧縮機１について説明する。
本発明の実施形態による二段スクロール圧縮機１（以下「圧縮機」と呼ぶ）は、軸貫通型のものであって、例えば車両用空調装置の冷凍サイクル装置の構成要素として用いられる。この圧縮機１は、その中心に配置された駆動軸２と、第１固定スクロール３と、この第１固定スクロール３に同芯に結合された第２固定スクロール４と、第１固定スクロール３及び第２固定スクロール４の間に配置された旋回スクロール５と、旋回スクロール５の自転を防止する自転防止機構６と、第１固定スクロール３の図１の上側に結合されたモータハウジング７と、モータハウジング７の上端を閉じる上端板８と、第２固定スクロール４の下側に結合されたベースハウジング９とを具備している。

上端板８、モータハウジング７、第１固定スクロール３、第２固定スクロール４、及びベースハウジング９は、例えば図２に示される第２固定スクロール４の外周部の６箇所の取付穴部１０を通るボルト（図示せず）によって、隣接するものと結合されており、またそれらの接合面は図示しないＯリングによって気密封止されている。また、図１に示される３箇所の穴９３は、図示しないブラケットを介してこの圧縮機１を例えば車両のエンジン等に固定するための取付穴である。

モータハウジング７内には、それに固定されたステータ１１と、駆動軸２に固定されてステータ１１内で回転するロータ１２から構成されるモータが収容されている。駆動軸２は、第１固定スクロール３に設けられたメタルブッシュである第１軸受１３と第２固定スクロール４に設けられたやはりメタルブッシュである第２軸受１４によって回転可能に支持されている。駆動軸２は、第１軸受１３と第２軸受１４によって支持されるので、第１固定スクロール３と第２固定スクロール４の間に挟まれている旋回スクロール５を貫通している。また、駆動軸２は、前記第１軸受１３と第２軸受１４との間に、それら軸受の中心を結ぶ駆動軸２の中心軸線Ａｘから所定の偏心量で偏心したクランク部２１を有しており、このクランク部２１によって旋回スクロール５を軸支している。

このように、第１圧縮室１５及び第２圧縮室１６が旋回スクロール５の両側に形成され、駆動軸２が旋回スクロール５を貫通し、第１圧縮室１５及び第２圧縮室１６が第１軸受１３と第２軸受１４とによって軸方向に挟まれているので、各圧縮室から受ける圧縮反力によって旋回スクロール５及び駆動軸２が傾くことなく支持される。

第１固定スクロール３は、図１において水平に延びる円盤部３１と、旋回スクロール５の旋回運動を可能にする内径を有する円柱状の空間を形成する環状部３２とから一体に形成された、厚肉有底の略円筒状を呈しており、円盤部３１の下側の面が、旋回スクロール５と摺動接触する摺動支持面を構成する。この摺動支持面には、旋回スクロール５の図１の上側の渦巻状の歯部である第１歯部５１と係合して第１圧縮室１５を形成するための渦巻状の第１溝部３４が形成されている。第１固定スクロール３は、その外周面から外周側の第１溝部３４に通じる第１吸入ポート３５と、内周側の第１溝部３４からモータ室１７に通じる第１吐出ポート３６と、円盤部３１の外周部を軸方向に貫通する第２吸入ポート３７も有している。また、第１固定スクロール３は、自転防止機構６の後述するピン６１が嵌合挿入される第１ピン保持穴３８を３個有する。

第２固定スクロール４は円盤状に形成されており、図１におけるその上面が旋回スクロール５と摺動接触する摺動支持面を構成する。摺動支持面には、旋回スクロール５の図の下側の渦巻状の歯部である第２歯部５２と係合して第２圧縮室１６を形成するための渦巻状の第２溝部４１が形成されている。第２固定スクロール４は、第２溝部４１から、ベースハウジング９が形成する吐出室１８に通じる第２吐出ポート４２も有している。また、第２固定スクロール４は、自転防止機構６のピン６１が嵌合挿入される３個の第２ピン保持穴４３を第１固定スクロール３の３個の第１ピン保持穴３８と対応する位置に有している。

旋回スクロール５は、略円板状に形成されていて、図１で水平に延びるその上面及び下面に前述した第１歯部５１及び第２歯部５２がそれぞれ立設されており、また、第１固定スクロール３が形成する円柱状の空間内で、駆動軸２の中心軸線Ａｘを中心に公転するように駆動軸２のクランク部２１によって軸支されている。旋回スクロール５には、自転防止機構６の３本のピン６１がそれぞれ貫通する３個の円形の貫通穴６２が形成されている。

ベースハウジング９は、第２固定スクロール４の下側に固定されており、第２固定スクロール４の第２吐出ポート４２から吐出された高圧の冷媒のための吐出室１８を内部に形成し、またその中央に圧縮機吐出ポート１９を有している。

自転防止機構６は、軸線方向に延びて第１固定スクロール３及び第２固定スクロール４によって両端支持された３本のピン６１と、前記複数のピン６１がそれぞれ貫通する、旋回スクロール５に形成された３個の円形の貫通穴６２とを具備している。貫通穴６２はピン６１に規制される旋回スクロール５の公転運動を可能にする内径をそれぞれ有している。本実施形態では、ピン６１は３本設けられており、そのうち２本の第１ピン６１ａ及び第２ピン６１ｂが同一の比較的太い直径を有しており、残りの１本の第３ピン６１ｃは比較的細い直径を有している。旋回スクロール５の３個の貫通穴６２である第１、第２、及び第３貫通穴６２ａ、６２ｂ、６２ｃは第１、第２、及び第３ピン６１ａ、６１ｂ、６１ｃの直径に対応した内径を有している。

また、本実施形態の第１ピン６１ａ〜第３ピン６１ｃは、各固定スクロールの渦巻状の各溝部よりも内周側の、溝部の形成されない空きスペースに配置されている。このため、ピン６１及び貫通穴６２を設けたことによって各固定スクロール３、４及び旋回スクロール５の外径は拡大されていない。また、ピン６１は第１及び第２固定スクロールよりも軸方向に突出しないので、ピン６１によって圧縮機１の軸方向の全長も延長されていない。

また、自転防止機構６のピン６１は、各固定スクロールの第１ピン保持穴３８及び第２ピン保持穴４３によって隙間なく嵌合保持されていればよく、従って必ずしもそれら保持穴に固定されている必要はない。

二段スクロール圧縮機１はこのように構成されているので、ロータ１２及びステータ１１等から構成されるモータが始動されると、駆動軸２及び従って旋回スクロール５が回転されて、第１固定スクロール３の第１吸入ポート３５から吸入された低圧の冷媒が、第１圧縮室１５で中間圧まで圧縮され、第１吐出ポート３６からモータ室１７内へ吐出され、モータ室１７内の冷媒は第２吸入ポート３７から第２圧縮室１６内へ吸入されてそこで高圧に圧縮され、第２吐出ポート４２から吐出室１８へ吐出される。吐出室１８内の冷媒は、ベースハウジング９に設けられた圧縮機吐出ポート１９を経て通常は凝縮器（図示せず）へ向けて吐出される。

旋回スクロール５は、自転防止機構６によって自転防止されて、駆動軸２の中心軸線Ａｘを中心にしてクランク部２１の偏心量に等しい公転半径で公転する。このとき、自転防止機構６の３本のピン６１が３個の貫通穴６２にそれぞれ内接して貫通穴６２の位置を規制することにより旋回スクロール５の自転防止された公転運動が可能にされる。

ところで、この圧縮機１を組み立てる際には、第１固定スクロール３と第２固定スクロール４との間の位置決めを正確に行わないと所定の圧縮性能を得ることができない。第１固定スクロール３と第２固定スクロール４は前述したとおり外周部の６箇所の取付穴部１０を通るボルトによって結合され、これにより位置決めはある程度は為されるがまだ不十分である。但し、本実施形態の圧縮機１では、自転防止機構６のピン６１が、第１固定スクロール３及び第２固定スクロール４の第１ピン保持穴３８及び第２ピン保持穴４３によって両端を隙間なく嵌合支持されるので、この圧縮機１を組み立てる際の第１及び第２固定スクロール４の互いの位置決めを、自転防止機構６の３本のピン６１のうちの少なくとも２本を利用することにより正確に実現することが可能になる。

また、自転防止機構６のピン６１は両端支持されて撓み難いので、第３ピン６１ｃのように外径を細くすることも可能である。

２ 駆動軸
３ 第１固定スクロール
４ 第２固定スクロール
５ 旋回スクロール
６ 自転防止機構
１５ 第１圧縮室
１６ 第２圧縮室
２１ クランク部
３４ 第１溝部
４１ 第２溝部
６１ ピン
６２ 貫通穴

Claims (2)

1. 軸方向で互いに反対向きに延びる渦巻状の第１歯部（５１）及び第２歯部（５２）を有する旋回スクロール（５）と、
   前記旋回スクロール（５）の前記第１歯部（５１）と係合する渦巻状の第１溝部（３４）を有する第１固定スクロール（３）と、
   前記旋回スクロール（５）の前記第２歯部（５２）と係合する渦巻状の第２溝部（４１）を有する第２固定スクロール（４）と、
   前記第１及び第２固定スクロール（３，４）によって回転可能に支持された駆動軸（２）であって、該駆動軸（２）の中心軸線（Ａｘ）から偏心したクランク部（２１）を有し、前記クランク部（２１）によって前記旋回スクロール（５）を軸支する駆動軸（２）と、
   前記旋回スクロール（５）の自転を防止する自転防止機構（６）と、を具備する二段スクロール圧縮機であって、
   前記自転防止機構（６）が、前記第１及び第２固定スクロール（３，４）により両端支持された複数のピン（６１）と、前記複数のピン（６１）がそれぞれ貫通する、前記旋回スクロール（５）に形成された複数の貫通穴（６２）であって、前記複数のピン（６１）に規制される前記旋回スクロール（５）の公転運動を可能にする複数の貫通穴（６２）とを具備しており、
   前記複数のピン（６１）が、前記第１固定スクロール（３）の前記第１溝部（３４）及び前記第２固定スクロール（４）の前記第２溝部（４１）よりも内周側に配置されていることを特徴とする、二段スクロール圧縮機。
2. 該二段スクロール圧縮機の組立時に、前記複数のピン（６１）のうち少なくとも２本のピンが、前記第１固定スクロール（３）と前記第２固定スクロール（４）との相対的な位置決めピンとして働く、請求項１に記載の二段スクロール圧縮機。

Images