JP2004204680A - スクロールコンプレッサ - Google Patents

Abstract

【課題】安価な構成で、背圧室の調圧を好適に行うことが可能なスクロールコンプレッサを提供すること。
【解決手段】ハウジング１１内において可動スクロール部材４５の基板６５の背面６５ａ側には、背圧室１６が配置されている。背圧室１６は、可動スクロール部材４５と、ハウジング１１に設けられたセンタフレーム３１との間に区画形成されている。背圧室１６と圧縮途中にある圧縮室４７Ａ，４７Ｂとは、導入通路７６を介して接続されている。可動スクロール部材４５には、センタフレーム３１に摺動可能なことで背圧室１６をシールするシール部材７５が備えられている。シール部材７５において一部のシール機能を低下させることで、このシール機能低下部７５ａを介して背圧室１６と吸入室５１とが接続されている。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、車両空調装置の冷凍サイクルを構成する、冷媒圧縮用のスクロールコンプレッサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のスクロールコンプレッサにおいては、ハウジング内に固定された基板及び渦巻壁からなる固定スクロール部材と、該固定スクロール部材の渦巻壁に噛み合わされる基板及び渦巻壁からなる可動スクロール部材とが備えられている。そして、可動スクロール部材の公転により、両渦巻壁間に形成された圧縮室が容積を減少しながら移動されて冷媒ガスの圧縮が行われる。
【０００３】
ところで、近年、冷凍サイクルの冷媒として二酸化炭素が用いられるようになっている。二酸化炭素冷媒を用いた場合には、フロン冷媒を用いた場合よりも冷凍サイクル内の圧力が非常に高くなる。従って、スクロールコンプレッサにおいては、可動スクロール部材に対して、圧縮室内の圧力に基づく非常に大きなスラスト荷重が作用されることとなる。よって、可動スクロール部材の摺動環境が厳しくなり、スクロールコンプレッサの信頼性が低下する問題を生じてしまう。
【０００４】
このような問題を解決するために、例えば、特許文献１の技術においては、可動スクロール部材の背面に背圧用ポケットが凹設され、該背圧用ポケットがハウジングに設けられた固定壁で塞がれて背圧室が形成されている。容積減少途中にある圧縮室と背圧室とは、導入通路を介して接続されている。従って、背圧室内の圧力によって、圧縮室内の圧力に基づく力（スラスト荷重）に対抗する力（背圧力）が可動スクロール部材に作用され、可動スクロール部材と固定壁との間の摺動抵抗が低下される。また、可動スクロール部材が固定スクロール部材に対して押し付けられて、圧縮室のシール性が向上される。
【０００５】
前記背圧室内の圧力は、可動スクロール部材と固定壁との間の隙間（通過断面積）が変動することで、好適に調整される。すなわち、例えば、背圧室内の圧力が上昇すると、可動スクロール部材と固定壁との間の隙間が増大する。従って、該隙間を介した、背圧室から低圧領域への冷媒ガスの導出量が増大し、背圧室内の圧力の過大な上昇が抑制される。逆に、背圧室内の圧力が低下すると、可動スクロール部材と固定壁との隙間が減少する。従って、該隙間を介した、背圧室から低圧領域への冷媒ガスの導出量が絞られて、背圧室内の圧力の過小な低下が抑制される。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−２４９０８６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記特許文献１の技術においては、可動スクロール部材と固定壁との間の隙間全体を、背圧室から低圧領域への冷媒ガスの導出通路として利用している。従って、該隙間の変動によって背圧室内の圧力を好適に調整可能とするためには、例えば、可動スクロール部材及び固定壁の対向面を高精度で加工する必要があり、スクロールコンプレッサの加工コストが上昇する問題を生じていた。
【０００８】
特に、 二酸化炭素冷媒を用いた場合には、フロン冷媒を用いた場合よりも、背圧室内の圧力が非常に高い範囲で調整されることとなる。従って、背圧室内の圧力を好適に調整するためには、可動スクロール部材と固定壁との間の隙間を、最大でも非常に狭くなるように設定する必要がある。よって、前述した加工コストの上昇の問題がより深刻化されることとなっていた。
【０００９】
本発明の目的は、安価な構成で、背圧室の調圧を好適に行うことが可能なスクロールコンプレッサを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１の発明のスクロールコンプレッサは、ハウジング内において可動スクロール部材の基板の背面側に、背圧室が配置されている。背圧室は、可動スクロール部材と、ハウジングに設けられた固定壁との間に区画形成されている。背圧室と高圧領域とは導入通路を介して接続されている。可動スクロール部材及び固定壁の一方には、他方に摺動可能なことで背圧室をシールするシール部材が備えられている。そして、シール部材において一部のシール機能を低下させることで、このシール機能低下部を介して背圧室と低圧領域とが接続されている。
【００１１】
さて、スクロールコンプレッサの運転開始により、高圧領域の圧力が上昇すると、該高圧領域の高圧ガスが、導入通路を介して背圧室に導入される。従って、背圧室内の圧力が上昇し、該背圧室内の圧力によって可動スクロール部材には、固定スクロール部材へ向けて付勢する力が作用される。また、可動スクロール部材には、圧縮室内の圧力に基づく力が、固定スクロール部材から離間する方向に作用される。従って、背圧室内の圧力に基づく力と圧縮室内の圧力に基づく力とのバランスに応じて、固定壁に対する可動スクロール部材の相対位置が決定される。
【００１２】
例えば、前記背圧室内の圧力が上昇すると、可動スクロール部材が固定壁から離間する方向に変位される。従って、可動スクロール部材と固定壁との間の摺動抵抗を低下させることができる。また、可動スクロール部材が固定スクロール部材に対して押し付けられて、圧縮室のシール性が向上される。
【００１３】
前記可動スクロール部材と固定壁との間の隙間が大きくなると、該隙間をシールするシール部材においては、シール機能低下部におけるガスの通過断面積も大きくなる。従って、背圧室から低圧領域へ導出されるガスの量が増加し、背圧室内の圧力が低下する。背圧室内の圧力が低下すると、可動スクロール部材が固定壁に近接する方向に変位される。よって、可動スクロール部材と固定スクロール部材との間の摺動抵抗を低下させることができる。
【００１４】
前記可動スクロール部材と固定壁との間の隙間が小さくなると、シール部材のシール機能低下部におけるガスの通過断面積も小さくなる。従って、背圧室から低圧領域へ導出されるガスの量が減少し、背圧室内の圧力が上昇する。
【００１５】
つまり、本発明において可動スクロール部材は、背圧室内の圧力に基づく力が、圧縮室内の圧力に基づく力に応じた好適な大きさとなるように、固定壁との隙間（距離）を変化させて、シール機能低下部の通過断面積を自律的に調節する。従って、例えば、可動スクロール部材と固定壁との間の隙間全体を、背圧室から低圧領域へのガスの導出通路として利用する従来技術と比較して、可動スクロール部材及び固定壁の対向面を高精度で加工する必要がなくなる。よって、スクロールコンプレッサの加工コストの上昇なしに、背圧室の調圧を好適に行うことが可能となる。
【００１６】
請求項２の発明は請求項１において、前記シール機能低下部を簡単に設定する手法について言及するものである。すなわち、シール機能低下部は、円環状をなすシール部材の一部を離間することで形成されている。
【００１７】
請求項３の発明は請求項１又は２において、前記可動スクロール部材は、固定スクロール部材と固定壁との接合により形成されたスクロール収容室内に収容されている。固定スクロール部材と固定壁との接合部分には、可動スクロール部材と固定壁との間のスラストクリアランスを調整するためのシムが介在されている。従って、可動スクロール部材と固定壁との間のスラストクリアランス、つまり両者間の隙間の最大値は、スクロールコンプレッサの製造時において、厚みが異なる複数のシムの中から好適な厚みのものを選択しそして組み付けることで、好適値に調整される。
【００１８】
このように、スラストクリアランス調整用のシムを、ハウジングに固定された固定スクロール部材と、同じくハウジングに固定された固定壁との接合部分に介在させることで、例えば、可動スクロール部材と固定壁との摺動部分に介在させる場合と比較して、該シムの介在箇所におけるガス漏れを抑制することができる。
【００１９】
請求項４の発明は請求項１〜３のいずれかにおいて、前記ハウジング内において、固定壁に対して可動スクロール部材と反対側には、軸支部材が固定されている。軸支部材には、可動スクロール部材を支持する偏心軸を備えた回転軸が回転可能に支持されている。固定壁と軸支部材との間に形成されたバランサ収容室には、偏心軸に設けられたバランサが収容されている。バランサは、可動スクロール部材が軸線周りで偏在されることによる回転軸のアンバランスを緩和するためのものである。
【００２０】
つまり、本発明においては、回転軸を支持する軸支部材と、可動スクロール部材が摺動される固定壁とを別部材とした。そして、この軸支部材と固定壁との間にバランサ収容室を設け、該バランサ収容室にバランサを収容している。従って、例えば、軸支部材と固定部材とが一体物でかつ背圧室にバランサを収容する場合と比較して、背圧室のシールが容易となる。つまり、この比較例の場合、背圧室に回転軸の一部が入り込むこととなり、該背圧室のシールをリップシールによって行う必要がある。リップシールはその特性上、所望のシール性能を発揮すべく回転軸を強く締め付けるため、回転軸の動力損失が増大してしまい、背圧室の好適なシールと動力損失の軽減とを両立し得ないのである。
【００２１】
請求項５の発明は請求項１〜４のいずれかにおいて、前記背圧室と低圧領域は、前記シール機能低下部とは別の通路を介して接続されている。この通路上には、背圧室側と低圧領域側との圧力差が所定値以上となった場合に開放する差圧弁が配設されている。
【００２２】
上述したように、可動スクロール部材の変位によるシール機能低下部の通過断面積の調整は、背圧室内の圧力に基づく力と圧縮室内の圧力に基づく力とのバランスによって行われる。つまり、本発明においては、動作特性の異なる二つの弁（シール機能低下部及び差圧弁）を用いることで、背圧室の調圧を行うようにしている。従って、一方の弁のみでは好適に調圧することができない領域を、他方の弁との組み合わせによって互いにカバーする設定も実現可能となり、そうすれば背圧室の調圧をさらに好適に行い得ることとなる。
【００２３】
請求項６の発明は請求項１〜５のいずれかにおいて、前記高圧領域は容積減少途中にある二つの圧縮室であって、該二つの圧縮室が導入通路を介して背圧室にそれぞれ接続されている。このように、二つの圧縮室から背圧室へ高圧ガスを供給することで、該高圧ガス供給に伴う圧縮室の減圧に起因した可動スクロール部材の傾きを抑制することができる。つまり、例えば、一方の圧縮室のみから背圧室へ高圧ガスを供給する構成の場合、該圧縮室は背圧室への高圧ガスの供給によって減圧される一方、該圧縮室に対して可動スクロール部材の軸線を介した反対側に位置する他方の圧縮室は減圧されないこととなる。従って、両圧縮室の圧力に基づき可動スクロール部材に作用する力が、軸線を介した反対側でアンバランスとなり、可動スクロール部材が軸線に対して傾き易くなってしまうのである。
【００２４】
請求項７の発明は請求項１〜６のいずれかにおいて、前記ガスは、冷凍サイクルの二酸化炭素冷媒である。従来技術において述べたように、二酸化炭素冷媒を用いた場合には、フロン冷媒を用いた場合よりも、背圧室と低圧領域との間の冷媒通路の通過断面積を、最大でも非常に狭くなるように設定する必要がある。このような設定にも、シール部材の一部のシール機能を低下させる手法を用いることで、簡単かつ安価に対応することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のスクロールコンプレッサを、車両空調装置の冷凍サイクルに用いられる電動コンプレッサにおいて具体化した一実施形態について詳述する。なお、冷凍サイクルの冷媒としては、二酸化炭素が用いられている。
【００２６】
図１に示すように、電動コンプレッサのハウジング１１は、第１ハウジング構成体２１と第２ハウジング構成体２２の二つのハウジング構成体を接合固定することで構成されている。第１ハウジング構成体２１は、円筒部２３の図面右方側に底部２４を有する有底円筒状をなし、アルミニウム合金のダイカスト鋳物によって構成されている。第２ハウジング構成体２２は図面左方側が蓋となる有蓋円筒状をなし、アルミニウム合金のダイカスト鋳物によって構成されている。
【００２７】
前記第１ハウジング構成体２１において底部２４の内壁面の中央部には、円筒状の軸支部２４ａが一体に突設されている。第１ハウジング構成体２１内において円筒部２３の開口端側には、中央部に挿通孔３２ａが貫通形成された軸支部材３２が固定されている。第１ハウジング構成体２１内には回転軸３３が収容されている。回転軸３３の右端側は、ベアリング３４を介することで、第１ハウジング構成体２１の軸支部２４ａによって回転可能に支持されている。回転軸３３の左端側は軸支部材３２の挿通孔３２ａを挿通され、該挿通孔３２ａ内においてベアリング３５を介することで、軸支部材３２によって回転可能に支持されている。
【００２８】
前記ハウジング１１内には、軸支部材３２を境とした図面右方側の領域にモータ収容室１２が区画されている。モータ収容室１２内において、第１ハウジング構成体２１の円筒部２３の内周面には、ステータ３６が設けられている。モータ収容室１２内において回転軸３３には、ステータ３６の内周側に位置するようにしてロータ３７が固定されている。これらステータ３６及びロータ３７によって電動モータ１３が構成されている。電動モータ１３は、外部からステータ３６への電力供給によって、ロータ３７と回転軸３３とを一体的に回転させる。
【００２９】
前記第１ハウジング構成体２１内において円筒部２３の開口端側には、固定スクロール部材４１が収容配置されている。固定スクロール部材４１は、円板状をなす基板６１の外周側に円筒状の外周壁６２が立設されているとともに、基板６１において外周壁６２の内側に渦巻壁６３が立設されてなる。第１ハウジング構成体２１内において、固定スクロール部材４１と軸支部材３２との間には、固定壁としての円盤状のセンタフレーム３１が配設されている。センタフレーム３１の中央部には貫通孔３１ａが形成されている。貫通孔３１ａ内においてモータ収容室１２側の開口縁部には、円環状をなす当接部３１ｂが、内側に向かって突設されている。
【００３０】
前記固定スクロール部材４１は、外周壁６２の先端面を以て、センタフレーム３１の外周縁部に接合されている。固定スクロール部材４１とセンタフレーム３１との接合部分には、円環状をなすシム６８が介在されている。ハウジング１１内には、固定スクロール部材４１の基板６１、固定スクロール部材４１の外周壁６２及びセンタフレーム３１によって囲まれることで、スクロール収容室１５が区画形成されている。
【００３１】
前記回転軸３３においてセンタフレーム３１側の端面には、回転軸３３の軸線Ｌに対して偏心した位置に偏心軸４３が設けられている。偏心軸４３はその大部分が、センタフレーム３１の貫通孔３１ａ内に配置されている。偏心軸４３にはブッシュ４４が外嵌固定されている。ブッシュ４４には、スクロール収容室１５内に収容配置された可動スクロール部材４５が、固定スクロール部材４１と対向するように、ベアリング４６を介して相対回転可能に支持されている。
【００３２】
前記ブッシュ４４において軸支部材３２側の端部には、バランサ４４ａが設けられている。バランサ４４ａは、可動スクロール部材４５が軸線Ｌ周りで偏在されることによる回転軸３３のアンバランスを緩和するためのものである。バランサ４４ａは、貫通孔３１ａの外において、軸支部材３２とセンタフレーム３１との間に形成されたバランサ収容室１４内に配置されている。バランサ収容室１４は、ベアリング３５の隙間を介してモータ収容室１２に連通されている。従って、バランサ収容室１４は、モータ収容室１２と同じ圧力雰囲気となっている。
【００３３】
前記可動スクロール部材４５は、円板状をなす基板６５に、固定スクロール部材４１へ向かって渦巻壁６６が立設されてなる。基板６５において背面６５ａの中心側には、ボス部６７が突設されている。ボス部６７は、センタフレーム３１の貫通孔３１ａ内において、ブッシュ４４にベアリング４６を介して外嵌されている。ボス部６７の先端面には、円環状をなすチップシール７７が設けられている。貫通孔３１ａ内においてボス部６７は、チップシール７７を以てセンタフレーム３１の当接部３１ｂに摺動可能に当接されている。従って、貫通孔３１ａ内において、バランサ収容室１４に連続されたボス部６７の内側の空間と、該ボス部６７の外側の空間との連通は、チップシール７７によって遮断されている。
【００３４】
前記固定スクロール部材４１と可動スクロール部材４５とは、スクロール収容室１５内において渦巻壁６３，６６を以って互いに噛み合わされているとともに、各渦巻壁６３，６６の先端面が相手のスクロール部材４１，４５の基板６１，６５に接合されている。従って、固定スクロール部材４１の基板６１及び渦巻壁６３、可動スクロール部材４５の基板６５及び渦巻壁６６は、スクロール収容室１５内において圧縮室４７を区画形成する。
【００３５】
前記可動スクロール部材４５の基板６５とそれに対向するセンタフレーム３１との間には、自転阻止機構４８が配設されている。自転阻止機構４８は、可動スクロール部材４５において基板６５の背面６５ａの外周部に複数設けられた円環孔４８ａと、センタフレーム３１の端面３１ｃに複数（図面においては一つのみ示す）植設され円環孔４８ａに遊嵌されたピン４８ｂとからなっている。
【００３６】
前記スクロール収容室１５内において、固定スクロール部材４１の外周壁６２と可動スクロール部材４５の渦巻壁６６の最外周部との間には、吸入室５１が区画形成されている。軸支部材３２、シム６８及びセンタフレーム３１の外周側には、吸入室５１とモータ収容室１２とを接続する吸入通路３９が形成されている。
【００３７】
前記第１ハウジング構成体２１の円筒部２３において、モータ収容室１２に対応した外周面には、吸入口５０が形成されている。吸入口５０には、図示しない外部冷媒回路の蒸発器につながる外部配管が接続されている。吸入口５０はモータ収容室１２と連通されている。従って、外部冷媒回路からの低圧冷媒ガスは、吸入口５０、モータ収容室１２及び吸入通路３９を介して吸入室５１へと導入される。
【００３８】
前記ハウジング１１内において、第２ハウジング構成体２２と固定スクロール部材４１との間には、吐出室５２が区画形成されている。第２ハウジング構成体２２には、吐出室５２に連通する吐出口５３が形成されている。吐出口５３には、図示しない外部冷媒回路のガスクーラーにつながる外部配管が接続されている。従って、吐出室５２の高圧冷媒ガスは、吐出口５３を介して外部冷媒回路へと導出される。
【００３９】
前記固定スクロール部材４１において基板６１の中心には、吐出孔４１ａが貫通形成されている。中心側の圧縮室４７と吐出室５２とは、吐出孔４１ａを介して接続されている。吐出室５２内において固定スクロール部材４１の基板６１には、吐出孔４１ａを開閉するためのリード弁よりなる吐出弁５５が配設されている。吐出弁５５の開度は、固定スクロール部材４１の基板６１に固定配置されたリテーナ５６によって規制される。
【００４０】
そして、前記電動モータ１３によって回転軸３３が回転駆動されると、可動スクロール部材４５が偏心軸４３を介して固定スクロール部材４１の軸心（回転軸３３の軸線Ｌ）の周りで公転される。このとき、可動スクロール部材４５は、自転阻止機構４８によって自転が阻止されて、公転運動のみが許容される。この可動スクロール部材４５の公転運動により、圧縮室４７が両スクロール部材４１，４５の渦巻壁６３，６６の外周側から中心側へ容積を減少しつつ移動されることで、吸入室５１から圧縮室４７内に取り込まれた低圧冷媒ガスの圧縮が行われる。圧縮済みの高圧冷媒ガスは、吐出孔４１ａから吐出弁５５を介して吐出室５２へと吐出される。
【００４１】
次に、前記可動スクロール部材４５の背圧調整機能について説明する。
図１に示すように、前記スクロール収容室１５内において、可動スクロール部材４５の基板６５の背面６５ａ側には、背圧室１６が配置されている。背圧室１６は、可動スクロール部材４５の基板６５及びボス部６７と、センタフレーム３１とによって囲まれて形成されている。背圧室１６とバランサ収容室１４との連通は、可動スクロール部材４５のボス部６７とセンタフレーム３１の当接部３１ｂとの間に介在されたチップシール７７によって遮断されている。
【００４２】
図２及び図３（ａ）に示すように、前記可動スクロール部材４５の基板６５の背面６５ａにおいて、円環孔４８ａよりも外周側には、該円環孔４８ａ群を取り囲むようにして、円環状のシール収容溝６５ｂが形成されている。シール収容溝６５ｂ内には、チップシールよりなる円環状のシール部材７５が嵌入されている。可動スクロール部材４５の背面６５ａは、シール部材７５を以て、センタフレーム３１の端面３１ｃに対して摺動可能でかつ弾発的に当接されている。つまり、可動スクロール部材４５の背面６５ａとセンタフレーム３１の端面３１ｃとの間の隙間ＣＬにはシール部材７５が介在されており、該隙間ＣＬの全体を介した背圧室１６と吸入室５１との連通は、シール部材７５によって遮断されている。
【００４３】
なお、前記可動スクロール部材４５とセンタフレーム３１との間の隙間ＣＬ（距離）の最大値、つまり両者３１，４５間のスラストクリアランスは、電動コンプレッサの製造時において、厚みが異なる複数のシム６８の中から好適な厚みのものを選択しそして組み付けることで、好適値に調整されている。
【００４４】
図１及び図２に示すように、前記可動スクロール部材４５の基板６５には、導入通路７６が表裏方向に貫通形成されている。導入通路７６は二つ備えられている。背圧室１６と、高圧領域としての圧縮途中（容積減少途中）の圧縮室４７Ａとは、一方の導入通路７６を介して接続されている。背圧室１６と、圧縮室４７Ａとは別の圧縮途中の圧縮室４７Ｂとは、他方の導入通路７６を介して接続されている。各導入通路７６は、基板６５において偏心軸４３の軸線を中心としたほぼ１８０°点対称位置で、対応する圧縮室４７Ａ，４７Ｂにそれぞれ開口されている。
【００４５】
前記各導入通路７６上には固定絞り７６ａが配設されている。可動スクロール部材４５において基板６５の背面６５ａには、各導入通路７６の背圧室１６側が接続される収容凹部６５ｃが二箇所に形成されている。各収容凹部６５ｃ内には、リード弁よりなる逆止弁７８が収容配置されている。逆止弁７８は、圧縮室４７Ａ，４７Ｂから背圧室１６への冷媒ガスの供給は許容し、該背圧室１６から圧縮室４７Ａ，４７Ｂへの冷媒ガスの逆流は阻止する。
【００４６】
図２及び図３（ａ）に示すように、前記シール部材７５の一部には、その他の部位よりもシール機能が低下されたシール機能低下部７５ａが設けられている。シール機能低下部７５ａは、円環状をなすシール部材７５の一部を離間することで構成されている。背圧室１６と、低圧領域たる吸入室５１とは、可動スクロール部材４５とセンタフレーム３１との間の隙間ＣＬにおいて、シール部材７５のシール機能低下部７５ａを介して接続されている。なお、図２においてシール機能低下部７５ａ（シール部材７５の離間部分）は、理解を容易とするために寸法を誇張して描いてあり、実際には至極狭い隙間によって構成されている。
【００４７】
さて、図１に示すように、電動コンプレッサの運転開始により、圧縮途中の圧縮室４７Ａ，４７Ｂ内の圧力が背圧室１６内の圧力より上昇すると、逆止弁７８が開放されて、該圧縮室４７Ａ，４７Ｂの高圧冷媒ガスが、各導入通路７６を介して背圧室１６に導入される。従って、背圧室１６内の圧力が上昇し、該背圧室１６内の圧力によって可動スクロール部材４５には、固定スクロール部材４１へ向けて付勢する力（背圧力）Ｆ１が作用される。また、可動スクロール部材４５には、圧縮室４７内の圧力に基づく力（スラスト荷重）Ｆ２が、固定スクロール部材４１から離間する方向に作用される。従って、力Ｆ１と力Ｆ２とのバランスに応じて、センタフレーム３１に対する可動スクロール部材４５の相対位置が決定される。
【００４８】
図３（ａ）に誇張して示すように、例えば、前記背圧室１６内の圧力が上昇して力Ｆ１＞力Ｆ２となると、可動スクロール部材４５は、背面６５ａがセンタフレーム３１の端面３１ｃから離間する方向に変位される。従って、可動スクロール部材４５の背面６５ａとセンタフレーム３１の端面３１ｃとの間の摺動抵抗を低下させることができる。また、力Ｆ１＞力Ｆ２となれば、可動スクロール部材４５が固定スクロール部材４１に対して押し付けられて、圧縮室４７のシール性が向上される。
【００４９】
前記可動スクロール部材４５がセンタフレーム３１から離間して、該可動スクロール部材４５とセンタフレーム３１との間の隙間ＣＬが大きくなると、シール部材７５のシール機能低下部７５ａにおける冷媒ガスの通過断面積も大きくなる。従って、背圧室１６から吸入室５１へ導出される冷媒ガスの量が増加し、背圧室１６内の圧力が低下して力Ｆ１が低下する。
【００５０】
図３（ｂ）に誇張して示すように、前記背圧室１６内の圧力が低下して力Ｆ１＜力Ｆ２となると、可動スクロール部材４５は、背面６５ａがセンタフレーム３１の端面３１ｃへ近接する方向に変位される。よって、可動スクロール部材４５と固定スクロール部材４１との間の摺動抵抗を低下させることができる。
【００５１】
前記可動スクロール部材４５がセンタフレーム３１に近接して、該可動スクロール部材４５とセンタフレーム３１との間の隙間ＣＬが小さくなると、シール部材７５のシール機能低下部７５ａにおける冷媒ガスの通過断面積も小さくなる。従って、背圧室１６から吸入室５１へ導出される冷媒ガスの量が減少し、背圧室１６内の圧力が上昇して力Ｆ１が上昇する。
【００５２】
このように、前記可動スクロール部材４５は、背圧室１６内の圧力に基づく力Ｆ１が、圧縮室４７内の圧力に基づく力Ｆ２に応じた好適な大きさとなるように、背面６５ａとセンタフレーム３１の端面３１ｃとの隙間ＣＬ（距離）を変化させて、シール機能低下部７５ａの通過断面積を自律的に調節する。なお、本実施形態においては、圧縮室４７のシール性を向上して圧縮効率を高めるために、可動スクロール部材４５に作用する力Ｆ１が力Ｆ２を若干上回る状態が多くの時間もたらされるように、背圧室１６の調圧を行う設定とされている。
【００５３】
上記構成の本実施形態においては次のような効果を奏する。
（１）可動スクロール部材４５は、背圧室１６内の圧力に基づく力Ｆ１が、圧縮室４７内の圧力に基づく力Ｆ２に応じた好適な大きさとなるように、センタフレーム３１との隙間ＣＬを変化させて、シール部材７５におけるシール機能低下部７５ａの通過断面積を自律的に調節する。従って、例えば、可動スクロール部材４５とセンタフレーム３１との間の隙間ＣＬ全体を、背圧室１６から吸入室５１への冷媒ガスの導出通路として利用する従来技術と比較して、可動スクロール部材４５及びセンタフレーム３１の対向面３１ｃ，６５ａを高精度で加工する必要がなくなる。よって、電動コンプレッサの加工コストの上昇なしに、背圧室１６の調圧を好適に行うことが可能となる。
【００５４】
（２）シール部材７５のシール機能低下部７５ａは、円環状をなすシール部材７５の一部を離間することで形成されている。従って、シール機能低下部７５ａをシール部材７５に対して簡単に設定することができる。
【００５５】
（３）可動スクロール部材４５とセンタフレーム３１との間のスラストクリアランスを調整するためのシム６８は、ハウジング１１に固定された固定スクロール部材４１と、同じくハウジング１１に固定されたセンタフレーム３１との接合部分に介在されている。従って、例えば、シム６８を、可動スクロール部材４５とセンタフレーム３１との摺動部分に介在させる場合と比較して、該シム６８の介在箇所における冷媒ガスの漏れを抑制することができる。これは、電動コンプレッサの圧縮効率の向上につながる。
【００５６】
（４）回転軸３３がベアリング３５を介して支持される軸支部材３２と、可動スクロール部材４５が摺動されるセンタフレーム３１とは別部材とされている。そして、この軸支部材３２とセンタフレーム３１との間にバランサ収容室１４を形成し、該室１４にバランサ４４ａを収容している。従って、例えば、軸支部材３２とセンタフレーム３１とが一体物でかつ背圧室１６にバランサ４４ａを収容する場合（この態様も本発明を逸脱するものではない）と比較して、背圧室１６のシールが容易となる。
【００５７】
つまり、前記比較例の場合、背圧室１６に回転軸３３の一部が入り込むこととなり、該背圧室１６のシールをリップシールによって行う必要がある。リップシールはその特性上、所望のシール性能を発揮すべく回転軸３３を強く締め付けるため、回転軸３３の動力損失が増大してしまい、背圧室１６の好適なシールと動力損失の軽減とを両立し得ないのである。
【００５８】
なお、前記比較例において、特許文献１のように、可動スクロール部材４５の背面６５ａに背圧用ポケットを凹設し、該背圧用ポケットをセンタフレーム３１で閉塞して背圧室を形成すれば、前述したリップシールによる回転軸３３の封止の必要がなくなる。しかし、この場合、可動スクロール部材４５の背面には、背圧室内の圧力以外にも一部に吸入圧力が作用されることとなるため、背圧調整機能の好適な設定が複雑となる問題を生じてしまう。また、可動スクロール部材４５に背圧ポケットを凹設する必要があり、加工コストが上昇する問題を生じてしまう。
【００５９】
（５）高圧領域は、容積減少途中にある二つの圧縮室４７Ａ，４７Ｂである。導入通路７６は二つ備えられている。そして、一方の圧縮室４７Ａと背圧室１６とは一方の導入通路７６を介して接続されているとともに、他方の圧縮室４７Ｂと背圧室１６とは他方の導入通路７６を介して接続されている。このように、二つの圧縮室４７Ａ，４７Ｂから背圧室１６へ高圧冷媒ガスを供給することで、該高圧冷媒ガス供給に伴う圧縮室４７Ａ，４７Ｂの減圧に起因した可動スクロール部材４５の傾きを抑制することができる。
【００６０】
つまり、例えば、一方の圧縮室４７Ａのみから背圧室１６へ高圧ガスを供給する構成の場合（この態様も本発明の趣旨を逸脱するものではない）、該圧縮室４７Ａは背圧室１６への高圧冷媒ガスの供給によって減圧される一方、該圧縮室４７Ａに対して可動スクロール部材４５の軸線（偏心軸４３の軸線）を介した反対側に位置する他方の圧縮室４７Ｂは減圧されないこととなる。従って、両圧縮室４７Ａ，４７Ｂの圧力に基づき可動スクロール部材４５に作用する力が、軸線を介した反対側でアンバランスとなり、可動スクロール部材４５が軸線に対して傾き易くなってしまうのである。
【００６１】
（６）冷凍サイクルの冷媒には二酸化炭素冷媒が用いられている。従来技術において述べたように、二酸化炭素冷媒を用いた場合には、フロン冷媒を用いた場合よりも、背圧室１６と吸入室５１との間の冷媒ガス通路の通過断面積を、最大でも非常に狭くなるように設定する必要がある。このような設定にも、シール部材７５の一部のシール機能を低下させる手法を用いることで、簡単かつ安価に対応することができる。
【００６２】
なお、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で例えば以下の態様でも実施できる。
○上記実施形態を変更し、バランサ収容室１４を低圧領域として把握するとともに、該バランサ収容室１４と背圧室１６との間を遮断するチップシール７７を、シール部材として把握すること。そして、図４に示すように、チップシール７７の一部を離間させてシール機能低下部７７ａとし、該シール機能低下部７７ａを介して背圧室１６とバランサ収容室１４とを接続すること。
【００６３】
この場合、図１及び図４を参照しつつ作用を説明すると、例えば、前記背圧室１６内の圧力が上昇して力Ｆ１＞力Ｆ２となると、可動スクロール部材４５は、ボス部６７の先端面がセンタフレーム３１の当接部３１ｂから離間する方向に変位される。従って、ボス部６７の先端面とセンタフレーム３１の当接部３１ｂとの間の隙間が大きくなり、チップシール７７のシール機能低下部７７ａにおける冷媒ガスの通過断面積も大きくなる。よって、背圧室１６からバランサ収容室１４へ導出される冷媒ガスの量が増加し、背圧室１６内の圧力が低下して力Ｆ１が低下する。
【００６４】
前記背圧室１６内の圧力が低下して力Ｆ１＜力Ｆ２となると、可動スクロール部材４５は、ボス部６７の先端面がセンタフレーム３１の当接部３１ｂに近接する方向に変位される。従って、ボス部６７の先端面とセンタフレーム３１の当接部３１ｂとの間の隙間が小さくなり、チップシール７７のシール機能低下部７７ａにおける冷媒ガスの通過断面積も小さくなる。よって、背圧室１６からバランサ収容室１４へ導出される冷媒ガスの量が減少し、背圧室１６内の圧力が上昇して力Ｆ１が上昇する。
【００６５】
上記構成の本態様においても、安価な構成で背圧室１６の調圧を好適に行うことができる等、上記実施形態と同様な効果を奏する。
○図５に示すように、上記実施形態の構成に加え、背圧室１６と低圧領域（バランサ収容室１４）とを、シール機能低下部７５ａとは別の通路８１を介して接続する。そして、該通路８１上に、背圧室１６側とバランサ収容室１４側との圧力差が所定値以上となった場合に開放する差圧弁８２を配設すること。なお、差圧弁８２は、背圧室１６側の圧力とバランサ収容室１４側の圧力とが前後に作用する球状の弁体８２ａと、該弁体８２ａを閉弁方向に付勢する付勢バネ８２ｂと、バネ座８２ｃとからなっている。
【００６６】
上記実施形態において述べたように、シール機能低下部７５ａの通過断面積は、背圧室１６内の圧力に基づく力Ｆ１と圧縮室４７内の圧力に基づく力Ｆ２とのバランスに応じて調節される。つまり、図５の態様においては、動作特性の異なる二つの弁（シール機能低下部７５ａ及び差圧弁８２）を用いることで、背圧室１６の調圧を行うようにしている。従って、一方の弁７５ａ（８２）のみでは好適に調圧することができない領域を、他方の弁８２（７５ａ）との組み合わせによって互いにカバーする設定も実現可能となり、そうすれば背圧室１６の調圧をさらに好適に行い得ることとなる。
【００６７】
○上記実施形態においては、円環状をなすシール部材７５の１箇所を離間させてシール機能低下部７５ａを設定していた。これを変更し、シール部材の２、３、４、５或いは６箇所等、複数箇所を離間させて、シール部材の複数箇所にシール機能低下部を設定してもよい。
【００６８】
○上記実施形態においては、円環状をなすシール部材７５の一部を離間させてシール機能低下部７５ａを設定していた。これを変更し、シール部材の円環状を維持しつつ該シール部材の一部に溝を設けることで、シール機能低下部を設定してもよい。
【００６９】
○上記実施形態においては、二つの圧縮室４７Ａ，４７Ｂをそれぞれ独立した導入通路７６で背圧室１６に接続していた。これを変更し、二つの圧縮室４７Ａ，４７Ｂからそれぞれ延びる二つの導入通路７６を、途中で合流させて一つとして背圧室１６に接続すること。このようにすれば、可動スクロール部材４５（基板６５）に対する収容凹部６５ｃの加工が一箇所で済むし、逆止弁７８も一つで済む。従って、電動コンプレッサのコストを削減することができる。
【００７０】
○上記実施形態においては、圧縮途中にある圧縮室４７Ａ，４７Ｂから背圧室１６へ高圧冷媒ガスが導入される構成であった。これを変更し、中心側（圧縮済み）の圧縮室４７、又は吐出室５２を高圧領域として把握するとともに、該高圧領域に導入通路７６の上流側を接続することで、圧縮途中にある圧縮室４７Ａ，４７Ｂの冷媒ガスよりも高圧な冷媒ガスが背圧室１６に導入されるようにすること。
【００７１】
○上記実施形態においてスクロールコンプレッサは、電動コンプレッサに具体化されていた。しかし、これに限定されるものではなく、車両のエンジンによって駆動されるタイプのスクロールコンプレッサや、電動モータ及びエンジンの両方を駆動源として用いる所謂ハイブリッドタイプ（複合駆動型）のスクロールコンプレッサに具体化してもよい。
【００７２】
【発明の効果】
上記構成の本発明によれば、安価な構成で、背圧室の調圧を好適に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電動コンプレッサの縦断面図。
【図２】可動スクロール部材を取り出して示す背面図。
【図３】（ａ）は図１のシール部材付近の拡大図、（ｂ）はシール機能低下部の通過断面積が小さくなった状態を示す図。
【図４】別例を示す可動スクロール部材の背面図。
【図５】別の別例を示す電動コンプレッサの要部拡大断面図。
【符号の説明】
１１…ハウジング、１４…バランサ収容室、１５…スクロール収容室、１６…背圧室、３１…固定壁としてのセンタフレーム、３２…軸支部材、４１…固定スクロール部材、４３…偏心軸、４４ａ…バランサ、４５…可動スクロール部材、４７…圧縮室、４７Ａ，４７Ｂ…高圧領域としての圧縮途中にある圧縮室、５１…低圧領域としての吸入室、６１…固定スクロール部材の基板、６３…固定スクロール部材の渦巻壁、６５…可動スクロール部材の基板、６５ａ…背面、６６…可動スクロール部材の渦巻壁、６８…シム、７５…シール部材、７５ａ…シール機能低下部、７６…導入通路、８１…シール機能低下部とは別の通路、８２…差圧弁。

Claims (7)

1. ハウジング内に固定された基板及び渦巻壁からなる固定スクロール部材と、該固定スクロール部材の渦巻壁に噛み合わされる基板及び渦巻壁からなる可動スクロール部材とを備え、可動スクロール部材の公転により両渦巻壁間に形成された圧縮室が容積を減少しながら移動されてガスの圧縮が行われるスクロールコンプレッサであって、
   前記ハウジング内において可動スクロール部材の基板の背面側には、該可動スクロール部材とハウジングに設けられた固定壁との間に背圧室が区画形成され、該背圧室と高圧領域とは導入通路を介して接続され、前記可動スクロール部材及び固定壁の一方には、他方に摺動可能なことで背圧室をシールするシール部材が備えられ、該シール部材において一部のシール機能を低下させることで、このシール機能低下部を介して背圧室と低圧領域とが接続されていることを特徴とするスクロールコンプレッサ。
2. 前記シール機能低下部は、円環状をなすシール部材の一部を離間することで形成されている請求項１に記載のスクロールコンプレッサ。
3. 前記可動スクロール部材は、固定スクロール部材と固定壁との接合により形成されたスクロール収容室内に収容されており、固定スクロール部材と固定壁との接合部分には、可動スクロール部材と固定壁との間のスラストクリアランスを調整するためのシムが介在されている請求項１又は２に記載のスクロールコンプレッサ。
4. 前記ハウジング内において、固定壁に対して可動スクロール部材と反対側には軸支部材が固定されており、該軸支部材には、可動スクロール部材を支持する偏心軸を備えた回転軸が回転可能に支持されており、前記固定壁と軸支部材との間に形成されたバランサ収容室には、偏心軸に設けられたバランサが収容されている請求項１〜３のいずれかに記載のスクロールコンプレッサ。
5. 前記背圧室と低圧領域は、前記シール機能低下部とは別の通路を介して接続されており、この通路上には、背圧室側と低圧領域側との圧力差が所定値以上となった場合に開放する差圧弁が配設されている請求項１〜４のいずれかに記載のスクロールコンプレッサ。
6. 前記高圧領域は容積減少途中にある二つの圧縮室であって、該二つの圧縮室が導入通路を介して背圧室にそれぞれ接続されている請求項１〜５のいずれかに記載のスクロールコンプレッサ。
7. 前記ガスは、冷凍サイクルの二酸化炭素冷媒である請求項１〜６のいずれかに記載のスクロールコンプレッサ。

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