JP4829521B2 - スクロール型流体機械 - Google Patents

Description

本発明は、スクロール型流体機械に係わり、特に車両の空調システムのための冷凍回路のスクロール圧縮機として好適したスクロール型流体機械に関する。

スクロール型流体機械が上述した冷凍回路のスクロール圧縮機として使用される場合、このスクロール圧縮機は車両のエンジン又は電動モータにより駆動される。電動型のスクロール圧縮機の場合、圧縮機からの冷媒の吐出量をエンジンの負荷に拘わらず容易に調整でき、車室内の空調温度をきめ細かく制御するうえで好適する。
それ故、この種のスクロール圧縮機には電動モータと一体化したものが知られており（例えば、特許文献１参照）、このようなスクロール圧縮機はそのハウジング内に共に収容されたスクロールユニット及び電動子を備え、小形化が図られている。
特開平8-109889号公報

上記特許文献１のスクロール圧縮機は、外部から電動子のコイルに給電するための密封端子を備え、この密封端子はハウジングの外壁に気密に嵌合されている。より具体的には、ハウジングの外壁には貫通孔が形成され、この貫通孔内にＯリング及びスナップリングを介して密封端子が装着されている。
それ故、上述した特許文献１のスクロール圧縮機にあっては、密封端子の装着のために密封端子とは別にスナップリング等の止め具を必要とし、密封端子の組付けに手間が掛かり、スクロール圧縮機の生産性を低下させる。

本発明は上述の事情に基づいてなされたもので、その目的とするところは、ハウジング内の電動子とハウジング外の給電回路との間の電気的な接続を簡単に行うことができるスクロール型流体機械を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明のスクロール型流体機械は、ハウジングと、このハウジングにスクロールユニットとともに収容され、スクロールユニットを駆動する電動子と、この電動子とハウジング外の給電回路とを電気的に接続する接続装置とを備えており、この接続装置は、電動子のステータコイルに電気的に接続されたリードと、ハウジングの外壁に形成された貫通孔と、この貫通孔に挿通して配置され、ハウジングと同様な線膨脹係数を有する電気絶縁材料から形成されているとともに内部にリードをハウジング内からハウジング外に導出させるリード孔を有した管状のリードホルダであって、ハウジング内に位置付けられ、貫通孔よりも大径のヘッドと、ハウジング外に突出する突出端部と、この突出端部の外周面に一体に設けられ、その周方向に間隔を存して配置されているとともに前記外周面から外壁の外面に向けて羽根状に延出し、その先端とヘッドとの間にて外壁を挟み込み可能で且つ前記外周面に向けて近接するように弾性変形して貫通孔への突出端部側からのリードホルダの挿通を許容する複数のスナップアンカとを含む、リードホルダと、リードホルダの外面に取り付けられ、外壁とリードホルダとの間を気密にシールする第１シールと、リード孔の内面に取り付けられ、リードホルダとリードとの間を気密にシールする第２シールとを備えている（請求項１）。

上述したスクロール型流体機械の接続装置によれば、リードホルダは第１及び第２シールを備えているので、リードホルダのリード孔にリードを予め挿通しておけば、ハウジングにおける外壁の貫通孔にリードホルダを差し込むだけで、リードホルダをそのスナップアンカとヘッドとの間に外壁を挟み込んだ状態で外壁に取り付けることができ、よって、リードはリードホルダ内を通じてハウジング内から外部に導出される。
リードホルダは電気絶縁材料から成形されているので、リードとハウジングとの間の電気的な接続を確実に遮断し、そして、第１及び第２シールは外壁とリードホルダとの間及びリードホルダとリードとの間を気密にシールする。

請求項１のスクロール型流体機械は、ハウジングの貫通孔に差し込むだけで、ハウジングの外壁にリードホルダを簡単に組付け可能であるから、リードホルダを通じてハウジング外に導出されるリードにより電動子のコイルとハウジング外の給電回路との間の電気的な接続を容易に行うことができる。この結果、スクロール型流体機械の生産性が向上し、安価なスクロール型流体機械の提供が可能となる。また、リードホルダのヘッドとスナップアンカとの間にてハウジングの外壁が挟み込まれているので、組付け後、リードホルダはハウジングの外壁に安定して保持され、第１及び第２シールはハウジングとリードホルダとの間及びリードホルダとリードとの間のシール性を良好に維持可能となる。

図１はスクロール型流体機械としてのスクロール圧縮機を示し、この圧縮機は車両の空調システム、つまり、その冷凍回路のための圧縮機として使用される。
圧縮機は円筒形状のハウジング１０を備え、このハウジング１０は図１でみて左方から順に、ユニットケーシング１２、モータケーシング１４及びエンドカバー１６を有する。ユニットケーシング１２とモータケーシング１４との間及びモータケーシング１４とエンドカバー１６との間は共に複数の連結ボルト１８を介して相互に結合されている。

ユニットケーシング１２内にはスクロールユニット２０が収容されており、このスクロールユニット２０は固定スクロール２２及び可動スクロール２４を有する。可動スクロール２４はモータケーシング１４側に配置され、そして、固定スクロール２２は複数の固定ボルト２６を介してユニットケーシング１２の端壁１２ａに固定されている。
固定及び可動スクロール２２，２４はこれらの渦巻壁が互いに噛み合うように組み合わされ、渦巻壁間に複数の圧縮室２８が形成される。これら圧縮室２８は、固定スクロール２２に対する可動スクロール２４の旋回運動に伴い、固定スクロール２２の中央に向けて移動し、この移動過程にて容積が縮小する。

ユニットケーシング１２内には固定スクロール２２とその端壁１２ａとの間に吐出室３０が形成され、そして、固定スクロール２２の中央に吐出孔３２が貫通して形成されている。この吐出孔３２には前述した圧縮室２８が順次連通し、そして、吐出孔３２は吐出弁（図示しない）により開閉される。この吐出弁は吐出室３０側の固定スクロール２２の端面に取付けられている。

更に、ユニットケーシング１２の外周壁には吐出ポート３４が形成され、この吐出ポート３４は吐出室３０に連通する一方、前述した冷凍回路の冷媒循環経路（図示しない）に接続されている。
可動スクロール２４は電動モータから動力を受けることで、前述したように固定スクロール２２に対して旋回運動し、この際、可動スクロール２４の自転は阻止された状態にある。このため、可動スクロール２４とモータケーシング１４との間にはボールカップリング３６が配置されており、このボールカップリング３６は可動スクロール２４の自転を阻止するとともに可動スクロール２４からのスラスト荷重を受ける機能を果たし、このスラスト荷重はボールカップリング３６を介してモータケーシング１４に伝達される。

上述した電動モータは、モータケーシング１４内に収容された電動子３８を備え、この電動子３８は回転軸４０を有する。この回転軸４０はモータケーシング１４の一端からエンドカバー１６に亘って延び、回転軸４０の両端はモータケーシング１４及びエンドカバー１６に軸受４２，４４を介して回転自在に支持されている。
回転軸４０の一端は大径端部４６として形成され、この大径端部４６はユニットケーシング１２内に向けて露出した端面を有する。大径端部４６の端面からはクランクピン４８が可動スクロール２４に向けて突出し、クランクピン４８には偏心ブッシュ５０が取付けられている。この偏心ブッシュ５０は可動スクロール２４のボス２４ａにニードル軸受５２を介して回転自在に支持されている。

従って、回転軸４０が回転されると、回転軸４０の回転力はクランクピン４８、偏心ブッシュ５０、ニードル軸受５２を介して可動スクロール２４に伝達され、この結果、可動スクロール２４はボールカップリング３６により自転が阻止された状態で、固定スクロール２２に対して旋回運動し、その旋回半径は回転軸４０とクランクピン４８との間の軸線間距離により決定される。

電動子３８は、回転軸４０に取付けられたロータ５４を有し、このロータ５４がステータ５６により囲繞されている。ステータ５６はモータケーシング１４の内周面に固定されている。
エンドカバー１６の外周壁には吸入ポート５８が貫通して形成されている。吸入ポート５８は前述した冷凍回路の冷媒循環経路に接続され、冷媒循環経路からの冷媒をエンドカバー１６内に流入させることができる。

エンドカバー１６内に流入した冷媒は、電動子３８内の間隙、つまり、ロータ５４とステータ５６との間の間隙や、ステータ５６内に確保した軸方向間隙等を通過してモータケーシング１４の一端側に向かい、そして、モータケーシング１４からユニットケーシング１２内に導入される。
即ち、ハウジング１０内には吸入ポート５８からユニットケーシング１２内に至る冷媒経路が確保されており、冷媒が導入されるユニットケーシング１２内の部位は、吸入室６０として形成されている。この吸入室６０はスクロールユニット２０の可動スクロール２４を囲み、吐出室３０に対しては固定スクロール２２によって区画されている。

可動スクロール２４が旋回運動され、そして、前述した圧縮室２８が吸入室６０に開放されると、圧縮室２８は吸入室６０内の冷媒を吸入する。吸入された冷媒は可動スクロール２４の旋回運動に伴い、その圧縮室２８が固定スクロール２２の吐出孔３２に向けて移動する過程で圧縮される。圧縮室２８が吐出孔３２に到達し、且つ、圧縮室２８内の圧力が吐出弁の締切圧に打勝つと、吐出弁が開かれ、圧縮室２８内の圧縮冷媒は吐出孔３２を通じて吐出室３０に吐出される。

この後、圧縮冷媒は吐出室３０から吐出ポート３４を通じて冷媒循環経路に送出され、冷凍回路の凝縮器、レシーバ、膨張弁及び蒸発器等を経て吸入ポート５８に至り、そして、この吸入ポート５８からエンドカバー１６及びモータケーシング１４内の前述した冷媒経路を通過し、吸入室６０に戻される。
モータケーシング１４の冷媒経路を流れる冷媒は蒸発器から戻されるので、その温度は低く、電動子３８を効果的に冷却し、これにより、電動子３８の過熱が防止される。

電動子３８、即ち、そのステータコイル６２はハウジング１０外の給電回路、即ち、モータ駆動回路６４に接続装置６６を介して電気的に接続されており、モータ駆動回路６４は電動子３８への給電を通じて回転軸４０の回転を制御する。
図２を参照すると、第１実施例の接続装置６６が詳細に示されている。
接続装置６６はエンドカバー１６に形成した貫通孔６８を有し、この貫通孔６８に管状のリードホルダ７０が装着されている。このリードホルダ７０はエンドカバー１６と同様な線膨張係数を有し且つシール性や電気絶縁性を有する電気絶縁材料、例えば合成樹脂から一体成形されている。

リードホルダ７０はエンドカバー１６内に位置した一端を有し、この一端は貫通孔６８よりも大径のヘッド７２として形成されている。また、リードホルダ７０はエンドカバー１６外に突出した他端部を有し、この他端部の外周面から複数のスナップアンカ７４が一体に突設されている。これらスナップアンカ７４はリードホルダ７０のヘッド７２側に向けて延びる羽根状をなし、リードホルダ７０の周方向に等間隔を存して配置されている。スナップアンカ７４はその先端がリードホルダ７０の外周面に対して接離する方向に弾性変形可能であり、図２に示す状態では、スナップアンカ７４の先端とヘッド７２との間にてエンドカバー１６が挟み込まれている。

ステータコイル６２からは線状のリード、即ち、リードワイヤ７６が延びており、このリードワイヤ７６はリードホルダ７０内のリード孔７８を貫通し、エンドカバー１６外に導出されている。リードワイヤ７６の導出端部はねじ部８０として形成され、このねじ部８０を介してリードワイヤ７６は前述したモータ駆動回路６４に電気的に接続される。具体的には、モータ駆動回路６４の回路基板にはねじ部８０のための挿通孔が形成されており、この挿通孔に挿通したねじ部８０に導電ナットを取付け、この導電ナットを介してねじ部８０、つまり、リードワイヤ７６と回路基板上のプリント配線との間の電気的な接続を確立することができる。

リードホルダ７０のリード孔７８内には環状シール８２が取付けられ、この環状シール８２はリードワイヤ７６を気密に貫通させている。また、リードホルダ７０の外周面にも環状シール８４が取付けられており、この環状シール８４はエンドカバー１６の貫通孔６８に対してリードホルダ７０を気密に貫通させる。更に、リードホルダ７０のヘッド７２にも、その内端面に環状シール８６が取付けれており、この環状シール８６はエンドカバー１６の内面に当接し、ヘッド７２とエンドカバー１６との間を気密にシールしている。

上述した環状シール８２，８４，８６は、エンドカバー１６内の冷媒がリードホルダ７０の内外を通じて漏出するのを確実に阻止する。
上述した接続装置６６によれば、リードワイヤ７６がリードホルダ７０内を気密に貫通した状態で、エンドカバー１６内からリードホルダ７０の他端を貫通孔６８内に差し込むと、リードホルダ７０のスナップアンカ７４は貫通孔６８の内周面により押し込まれることで、弾性変形つまり縮閉し、この後、スナップアンカ７４が貫通孔６８から抜け出たとき、その復元力により拡開し、その先端がエンドカバー１６の外面に掛止される。この際、図２から明らかなようにリードホルダ７０のヘッド７２は環状シール８６を介してエンドカバー１６の内面に当接し、スナップアンカ７４との間にてエンドカバー１６を挟み込む。

従って、第１実施例の接続装置６６によれば、リードホルダ７０をエンドカバー１６の貫通孔６８に差し込むだけで、エンドカバー１６にリードホルダ７０を気密に組付けることができ、そして、同時にエンドカバー１６外へのリードワイヤ７６の導出を行うことができる。この結果、リードホルダ７０の組付けが頗る容易となり、スクロール圧縮機の生産性が向上し、安価なスクロール圧縮機を提供可能となる。

また、リードホルダ７０はそのヘッド７２とスナップアンカ７４との間にてエンドカバー１６、つまり、ハウジング１０の外壁を挟み込んでいるから、リードホルダ７０に外力が加わっても、リードホルダ７０がエンドカバー１６から外れることはなく、ステータコイル６２とモータ駆動回路６４との間の電気的な接続を安定して確保することができる。
更に、リードワイヤ７６はステータコイル６２の延長部から形成されているので、リードワイヤ７６の弛みを無くすことができ、電動子３８からの振動を受けても、リードワイヤ７６とステータコイル６２の電気的な接続が損なわれることもない。

しかも、リードホルダ７０はシール性及び電気絶縁性を共に有した合成樹脂から形成されているので、リードワイヤ７６とエンドカバー１６との間の電気的な接続を確実に遮断できるばかりなく、リードホルダ７０自体を通じて冷媒が漏出することもなく、更には、リードホルダ７０はエンドカバー１６（ハウジング１０）と同様な線膨張係数を有しているので、これらリードホルダ７０とエンドカバー１６との間の熱膨張差に起因して環状シール８２，８４，８６のシール能が劣化することもない。

図３は、第２実施例の接続装置６６を示す。
第２実施例の場合、リードワイヤ７６はステータコイル６２の延長部ではなく、ステータコイル６２にコネクタ８７を介して電気的に接続されている。例えば、コネクタ８７はソケット及びプラグの組合せからなり、この場合、リードホルダ７０の組付け後に、リードワイヤ７６とステータコイル６２との間の電気的な接続を行うことができる。

また、第１実施例の場合、環状シール８２，８４，８６は何れも矩形の断面形状を有するが、これら環状シール８２，８４，８６は円形の断面形状を有するＯリング９０，９２，９４に置き換え可能である。
また、リードホルダ７０とエンドカバー１６との間を気密にシールするには、リードホルダ７０に環状シール８４，８６の一方、又は、Ｏリング９２，９４の一方のみが備えられていればよい。

図４は、第３実施例の接続装置６６を示す。
第３実施例の場合、前述した環状シール８２，８４やＯリング９０，９２に代えて、リップシール９６，９８がリードホルダ７０に備えられている。
図５は、第４実施例の接続装置６６を示す。
第４実施例の場合、前述したシールに代えて、リードホルダ７０とリードワイヤ７６との間及びリードホルダ７０とエンドカバー１６との間のそれぞれに液状又はペースト状のシール剤を充填することで、両者間のシール１００，１０２が形成されている。

更に、図６に示すように前述したシールに代えて、ラバーやフッ素樹脂等からなるチューブシール１０４を使用することも可能であり、そして、リードワイヤ７６は板状のリードであってもよい。
最後に、本発明のスクロール型流体機械は、圧縮機以外にスクロール膨張機として使用することも可能である。

スクロール型流体機械としての圧縮機を示した断面図である。 第１実施例の接続装置を示した断面図である。 第２実施例の接続装置を示した断面図である。 第３実施例の接続装置を示した断面図である。 第４実施例の接続装置を示した断面図である。 シールとして使用可能なチューブを示した斜視図である。

符号の説明

１０ ハウジング
１６ エンドカバー（ハウジング）
２０ スクロールユニット
３８ 電動子
６２ ステータコイル
６６ 接続装置
６８ 貫通孔
７０ リードホルダ
７２ ヘッド
７４ スナップアンカ
８２ 環状シール（第２シール）
８４，８６ 環状シール（第１シール）
９０ Ｏリング（第２シール）
９２，９４ Ｏリング（第１シール）
９６ リップシール（第２シール）
９８ リップシール（第１シール）
１００ シール（第２シール）
１０２ シール（第１シール）
１０４ チューブシール（第１及び第２シール）

Claims (1)

1. ハウジングと、
   前記ハウジングにスクロールユニットとともに収容され、前記スクロールユニットを駆動する電動子と、
   前記電動子と前記ハウジング外の給電回路とを電気的に接続する接続装置と
   を備え、
   前記接続装置が、
   前記電動子のステータコイルに電気的に接続されたリードと、
   前記ハウジングの外壁に形成された貫通孔と、
   前記貫通孔に挿通して配置され、前記ハウジングと同様な線膨脹係数を有する電気絶縁材料から形成されているとともに内部に前記リードをハウジング内からハウジング外に導出させるリード孔を有した管状のリードホルダであって、
   前記ハウジング内に位置付けられ、前記貫通孔よりも大径のヘッドと、
   前記ハウジング外に突出する突出端部と、
   前記突出端部の外周面に一体に設けられ、その周方向に間隔を存して配置されているとともに前記外周面から前記外壁の外面に向けて羽根状に延出し、その先端と前記ヘッドとの間にて前記外壁を挟み込み可能で且つ前記外周面に向けて近接する方向に弾性変形して前記貫通孔に対する前記突出端部側からの前記リードホルダの挿通を許容する複数のスナップアンカと
   を含む、リードホルダと、
   前記リードホルダの外面に取り付けられ、前記外壁と前記リードホルダとの間を気密にシールする第１シールと、
   前記リード孔の内面に取り付けられ、前記リードホルダと前記リードとの間を気密にシールする第２シールと
   を備えていることを特徴するスクロール型流体機械。

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