JPH04153589A - スクロール型圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はスクロール型の圧縮機に関するもので、特に、
渦巻体の歯先クリアランスを適正比するために、固定ス
クロールの支持構造に改良を加えたものである。

〔従来の技術〕

スクロール型圧縮機の従来例の一つが特開昭５６１５６
４９２号公報に記載されている。この例に限らず従来に
おいては一般に、固定スクロール又は可動スクロールに
形成された渦巻体の歯先は、組付時に互いに相手方のス
クロールの端板表面との間に一定のクリアランスが形成
されるように支持するのが普通である。

特殊な従来例として、特開平１−５９４８２号公報には
、スクロールの変形を考慮に入れて、可動スクロールの
歯底面の溝深さを段階的に中央に向って深くし、運転状
態において渦巻体の歯先とスクロールの歯底面との間の
クリアランスが適正値を保つようにするという発明が開
示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来一般のスクロール型圧縮機においては、各スクロー
ルの渦巻体の歯先クリアランスは静止状態において一定
であるから、運転状態において、２つのスクロールの間
に形成される三日月形の流体ポケットが外周部から中心
部へ移行することによって流体が圧縮されるとき、中心
部での流体の圧力が外周部のそれに比べて高くなる結果
、スクロールの端板が中心部において軸方向に撓み、歯
先クリアランスが大となって、中心部にある圧力の高い
流体の漏れ量が大となる。そのため圧縮機の効率が低下
するので、歯先クリアランスを全面的に小さくして対応
すると、こんどは可動スクロールの摺動抵抗が大となり
、消費馬力が増加したり、スクロールの摩耗を生じたり
する。

特開平１−１５９４８２号公報に記載された発明は、こ
のような問題に対処したものと思われるが、スクロール
の歯底面の溝深さを段階的に変更することは、製造上の
困難を伴なうばかりか、歯先クリアランスが不連続とな
り、不連続の部分に流体の漏れが大となる個所が生じる
恐れがある。

本発明は、より簡単に、また確実にこの問題を解決する
手段を見出すことを発明の課題としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は前記の課題を解決するための手段として、吸入
口を有するシリンダハウジングと、該シリンダハウジン
グの後方に配置され、吐出口を有するリヤサイドハウジ
ングと、端板上に形成された渦巻体を有し前記端板の外
周部付近を前記シリンダハウジングと前記リヤサイドハ
ウジングとの間に挟持された固定スクロールと、端板上
に形成され前記固定スクロールの前記渦巻体と角度をず
らしてかみ合う渦巻体が形成された可動スクロールと、
前記シリンダハウジングの開口部を覆うように形成され
たフロントサイドハウジングと、前記フロントサイドハ
ウジングに回転自在に支持されたシャフトと、前記シャ
フトの端部に偏心して配置され前記可動スクロールに公
転運動を与えるクランク機構と、前記可動スクロール部
材の公転のみを許容し自転を阻止する回り止め機構を有
し、前記可動スクロールの公転連動によって前記可動ス
クロールと前記固定スクロールの各渦巻体の間に形成さ
れる流体ポケットが、容積を減少しながら渦巻体の中心
方向へ移動することによって流体の圧縮を行うことがで
きると共に、前記固定スクロールの前記端板を前記可動
スクロールの方に向って中高形状となるように弾性変形
させて支持することにより、前記固定スクロールと前記
可動スクロールの各渦巻体の歯先のクリアランスが外周
部よりも中心部において小となるように構成されている
ことを特徴とするスクロール型圧縮機を提供する。

［作　用］ スクロール型圧縮機においては、１対のスクロールの渦
巻体の間に形成される１個以上の三日月型の流体ポケッ
トが、可動スクロールの公転によって外周部から次第に
中心部へ移行する際に体積の減少を生じるために、吸入
口からシリンダハウジング内に吸入された流体が、スク
ロール外周部において流体ポケットに捕えられ、中心部
へ移行する間に圧縮されて、中心部から吐出口へ送出さ
れることによって、流体の圧縮作用が達成される。

固定スクロールの端板は、その外周部をシリンダハウジ
ングとりャサイドハウジングによって挟持、締結されて
いるから、外周部においては変形を生じないが、中心部
においては圧縮されることによって高圧となった流体の
圧力を受けて軸方向に変形しようとする。もし変形が許
されれば、可動スクロールの渦巻体の歯先とのクリアラ
ンスが大となり、中心部の流体の圧力が外周部のそれよ
りも高いということもあって、中心部において加圧され
た流体の漏れが著しくなる。この漏れは、可動スクロー
ルが外周部を回り止め機構によって支持されている反面
、中心部が支持されていないというスクロール型圧縮機
の一般的構造において、可動スクロールの端板の中心部
が加圧された流体の圧力によって変形すると、２つのス
クロールの中心部における歯先クリアランスの増大と共
に、−層著しいものとなる。

これに対して本発明の圧縮機においては、固定スクロー
ルを弾性変形させた状態で支持し、その端板の中央部が
可動スクロールの方に向って突出する中高形状を保持し
ているので、歯先クリアランスは周辺部で大きく中心部
で小さ（なっている。

そのため、固定スクロールの中心部が流体の高い圧力に
よって撓むことが防止されるし、流体圧によって相手方
の可動スクロールの中心部が多少撓んでも、固定スクロ
ールの中高形状により、中心部の歯先クリアランスが著
しく増大することはなく、圧縮された流体の内部漏れが
減少する。

また、スクロールの中心部における歯先クリアランスを
外周部のそれより小さくすることによって、中心部での
摺動抵抗が大きくなるとしても、中心部の面積は外周部
のそれよりも小さいから、全体の歯先クリアランスを小
さくする場合にくらべて消費馬力の増大は僅小であって
、問題を生じることはな（、外周部での摺動抵抗の減少
による消費馬力の低下が、それを補って余りあるものと
なる。

〔実施例〕

第１図に示された本発明によるスクロール型圧縮機の第
１実施例において、フロントサイドハウジング１、シリ
ンダハウジング２、リヤサイドハウジング３、及び固定
スクロール４の外周のフランジ部４４は数本の通しボル
ト６によって締結されることによって、外殻となるケー
スが形成される。

フロントサイドハウジング１に締結されるフロントヘッ
ド７は円筒状ボス部を有しており、その中に挿通される
シャフト８がベアリング１１によって回転自在に支持さ
れている。フロントヘッド７の円筒状ボス部においてシ
ャフト８の周りにはシール機構１２が組み込まれ、ケー
ス内に気密の空間を形成している。前記ボス部の外周上
には、図示しないマグネットクラッチが取付けられ、こ
のマグネットクラッチを介して自動車走行用エンジンの
回転力がシャフト８に伝達される。フロントサイドハウ
ジング１は中心部に保持穴を有し、その中にベアリング
１０が装着されてシャフト８を回転自在に支持している
。

固定スクロール４は、その端板４０上に渦巻体を形成さ
れており、端板４０の外周のフランジ部４４をシリンダ
ハウジング２と、リヤサイドハウジング３によって挟持
されることによってケース内に固定されており、前述の
ボルト６によってケースと一体に締結されている。また
、図示しないボルトによって、前記リヤサイドハウジン
グ３の円筒状支持部３１に対しても固定されている。そ
して、フロントへラド７、フロントヘッドハ、ウジング
１、シリンダハウジング２、及び固定スクロール４によ
って低圧室を形成すると共に、リヤサイドハウジング３
と固定スクロール４によって高圧室を形成し、それらの
高圧室及び低圧室に、それぞれ連通する図示しない吐出
口及び吸入口を設けている。

さらに、シリンダハウジング２内には可動スクロール５
が偏心輪１４に対して回動可能に支持されており、その
端板５０にも渦巻体が形成されていて、固定スクロール
４に対して角度をずらして渦巻体同士が噛み合うことに
より、それらの間に三日月形の流体ポケットを形成する
ように配置される。

可動スクロール５は、鋼球を有する回り止め機構（自転
阻止兼回転支持機構）９に連結されており、自転を規制
された状態で公転可能に支持されている。

可動スクロール５は、偏心輪１４を介してシャフト８と
連結され、それによって公転運動を与えられて固定スク
ロール４との間で冷媒ガスの圧縮を行う。また偏心輪１
４には可動スクロール５の公転運動による遠心力を相殺
するバランスウェートが取付けられている。

公転運動の半径Ｒは、両スクロール４及び５の形状によ
って決定されるため、その半径Ｒだけ両スクロールの中
心が離れており、固定スクロール４の中心の周りを可動
スクロール５の中心が回動するように配置されている。

つまり、シャフト８が回転することにより偏心輪１４を
介して可動スクロール５が半径Ｒの公転運動を行うこと
になる。これによって、両スクロールの間で形成される
接触線が渦巻体形状に沿って中心方向へ移動し、三日月
形の流体ポケットは容積を減少しながら中心方向へ移動
して冷媒の圧縮が行われる。また、固定スクロール４の
中央部には、上記のようにして圧縮された冷媒ガスを高
圧室に吐出するための吐出ボートが穿設されている。

さらに、吐出された冷媒ガスが高圧室から渦巻体の流体
ポケットへ逆流することを防止する図示しない吐出弁及
び該吐出弁のリフト量を規制する図示しないストッパも
取付けられている。

次に、固定スクロール４が中高の形状となる構成につい
て説明する。固定スクロール４は外周のフランジ部４４
を、シリンダハウジング２と、リヤサイドハウジング３
によって挟持されており、ボルト６で締結されている。

また、固定スクロール４の渦巻体の歯とは反対側におい
て端板４０に設けられている円筒状支持部４３は、リヤ
サイドハウジング３の底部にある円筒状支持部３１と、
図示しないボルトによって締結されている。ここで固定
スクロール４の円筒状支持部４３の高さｙは、リヤサイ
ドハウジング３の端面３２と円筒状支持部３１の端面の
高低差Ｘよりも、本実施例では１００庫高くしである。

以上の構成により、固定スクロール４とリヤサイドハウ
ジング３がボルト６等によって締め付けられると、固定
スクロールの端板４０は可動スクロール５に向って軸方
向に弾性変形を起こし、その結果、組み付は前は平坦で
あった固定スクロール４の歯底面４２は中高形状となる
。その中高量（外周部と中心部との高低差）は、約５０
−となる。この状態で他の部品を組み付け、例えば、渦
巻体（歯）の中央部の歯先クリアランス（固定スクロー
ル４の歯底面４２と可動スクロール５の渦巻体の歯先５
１とのすき間、あるいは、可動スクロール５の歯底面５
２と固定スクロール４の渦巻体の歯先４１とのすき間）
を３０μに調整した場合、渦巻体（歯）の外周部の歯先
クリアランスは３０．ｗ　＋５０ｍ　＝　８０ｍとなる
。

前述のように、図示実施例のスクロール型圧縮機は、図
示しないエンジンからベルトを介してシャフト８へ回転
トルクを受け、偏心輪１４を介して、可動スクロール５
へ回転トルクを伝達する。可動スクロール５は、自転阻
止兼回転支持機構９の作用により、公転運動を行ない、
可動スクロール５と固定スクロール４が摺動しながら冷
媒の圧縮を行う、したがって、固定スクロール４と可動
スクロール５との間に形成される流体ポケット（圧縮室
）からの圧縮ガスの漏れは、圧縮機の効率に大きく影響
を及ぼす。

そこで固定スクロール４と可動スクロール５の間の歯先
クリアランスを小さくして漏れを減少させようとすれば
、それによって住しる摺動抵抗の増加は、消費馬力の増
加に直接影響してくるので、効率低下の原因となる。従
って、固定スクロール４と可動スクロール５の歯先クリ
アランスの調整は効率の向上のためには重要な問題であ
る。

この場合、固定スクロール４と可動スクロール５の中心
付近では圧縮ガスが高圧となるため、同じ程度の歯先ク
リアランスであっても、外周部よりも漏れが多くなる。

また、固定スクロール４及び可動スクロール５の外周部
は中心付近に比べて摺動部の面積が広いため、歯先クリ
アランスが不足していると摺動抵抗が増大し、消費馬力
増加の原因となる。従って、歯先クリアランスは中心付
近で小さく外周部で大きくすることが望ましい。

さらに、圧縮機の作動中は固定スクロール４及び可動ス
クロール５の中心付近に高いガス圧が作用しているのに
対し、自転阻止兼回転支持機構９は、可動スクロールの
外周部でスラスト荷重を受けているため、可動スクロー
ル５の中心付近は端板５０が軸方向に変形して中門とな
り、中心付近での漏れの原因となる。

そこで本実施例では固定スクロール４の円筒状支持部４
３の高さｙをリヤサイドハウジング３の端面の高低差Ｘ
よりも大となし、弾性変形によって固定スクロール４を
中高とすることにより、作動時に可動スクロール５の中
央部がガス圧によって変形した状態でも、歯先のクリア
ランスを中央部で小さく、外周部で大きくし、内部漏れ
を低減させかつ消費馬力を低減させている。

このようにして、高圧となる固定スクロール４及び可動
スクロール５の中央部で歯先のクリアランスを小さくす
ることができるため、中央部のシール性が向上し、内部
漏れを低減することができる。また、低圧で漏れの少な
い固定スクロール４の外周部においては歯先の、クリア
ランスが比較的大きいため、歯先５１　（４１）と歯底
面４２　（５２）との摺動による消費馬力を低減するこ
ともできる。

方、可動スクロール５は、スラスト方向荷重を、歯とは
反対側の外周部にある自転阻止兼スラスト支持機構９に
よって支持されているため、作動中に中央部に高圧が作
用すると変形し、中央部の歯先のクリアランスが増大し
て内部漏れの原因となるところであるが上記のように固
定スクロール４が中高となっている状態では、中央部で
の歯先のクリアランスは小さく抑えられ、上記のような
漏れを防止することができる。

次に、固定スクロール４を中高に弾性変形させた時の効
果を、実験データに基づき説明する。前述のように、固
定スクロール４０円筒状支持部４３とフランジ部４４と
の距離をｙ、リヤサイドハウジング３の端面３１ａと外
周部端面３２との高低差をＸとすれば、弾性変形量はｙ
−ｘとなる。

第２図は、固定スクロール４（あるいは可動スクロール
５）の歯先の最高点と相手側の歯先とのクリアランスを
５０８に調節した場合の、それぞれの弾性変形量（ｙ−
ｘ）における性能を示した。

試験項目 ■　Ｑ；冷房能力（ｋｃａｌ／ｈｒ／ＰＳ）■　Ｌ：消
費馬力（ｐｓ） ■　Ｑ／Ｌ：単位消費馬方当りの冷房能力（ｋｃａ　Ｉ
　／　ｈｒ　／　Ｐ−５）■　ηＶ　二体積効率（％） 第２図より、冷房能力Ｑは、弾性変形量ｙ−ｘが５０−
の時に最高となっており、ｙ−ｘが増加するにつれて圧
縮ガスの漏れのために減少している。

一方、消費馬力りは、ｙ−ｘが０〜１００ａの範囲では
ｙ−ｘの増加につれて両スクロールの摺動抵抗が減少す
るため減少し、）’　　Ｘ＝１００ｐｍ以上では一定と
なっている。その結果、効率の目安となるＱ−／Ｌは、
ｙ　−ｘ　−１００ｍニおいてＱ／Ｌ−１２４０ｋｃａ
ｌ／ｈｒ／ＰＳという値を示して最高になっており、ｙ
−ｘが０１の時に比べて３％同上している。この時、固
定スクロール４の歯先の中高量は、実測では約５０ｔｎ
ａとなる。したがって、効率が最高値を示した）’Ｘ＝
１０Ｏｎの時が中高の適正値であり、その時の中高量は
約５０ｍである。

第３図に、第２の実施例を示す。本実施例では、固定ス
クロール４の円筒状支持部４３にプレート１５が配置さ
れ、プレート１５の固定スクロール４とは反対側には、
調節ねじ１６の先端が当接している。

調節ねし１６は、リヤサイドハウジング３の雌ねし穴に
外部からねし込まれており、調節ねじ１６を回転させる
ことにより、その位置を前後方向へ調節することができ
る。調節ねじ１６をねじ込むと、プレート１５が図中左
方へ押圧されるので、固定スクロール４の中央部分も可
動スクロール５側へ押圧される。したがって、固定スク
ロール４を中高の形状に弾性変形させることができる。

この時、調節ねじ１６のねじ込み量を調節すれば、固定
スクロール４の中高の程度（弾性変形量）を適切な値に
自由に調節することができる。なお、調節ねじ１６はプ
レート１５を介して固定スクロール４を押し出している
が、プレート１５を介することなく、直接固定スクロー
ル４と調節ねし１６を当接させてもよい。

また、第１の実施例において、リャサイドハウジンク３
の後部より締めるボルトは、必要がなしれば廃止しても
よい。また、フロントヘッド７、フロントサイドハウジ
ング１、シリンダハウジごグ２は、場合によっては一体
形とすることができる。

〔発明の効果〕

本発明においては、圧縮された流体の高い圧フが作用し
ているスクロールの中心部における歯タフリアランスを
外周部のそれよりも小とするもＣであって、それが固定
スクロールを弾性変形し大状態に支持することによって
達成されるため、きわめて簡単な構造により実現するこ
とができ、取運コストの面からも有利である。

漏れの生じやすいスクロールの中心部のシール性が向上
するのに対し、外周部では歯先クリアランスが若干大と
なるが、外周部は加圧される波付の圧力が低い部分であ
るから漏れが大きくなることはなく、しかも、面積の広
い外周部での歯先クリアランスが大きいことにより、摺
動抵抗が少くなって消費馬力が低減するという利点が生
じる。

また、可動スクロールが主として中心部において流体の
高い圧力により変形しても、固定スクロールは可動スク
ロールに向って中高となるように弾性変形を与えられて
支持されているので、中心部における歯先クリアランス
が著しく大きくなることはなく、漏れは最少限に押えら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例を示すスクロール型圧縮機の
断面図、第２図は固定スクロールの弾性変形量と性能の
変化を示す線図、第３図は他の実施例を示すスクロール
型圧縮機の断面図である。 ｌ・・・フロントサイドハウジング、 ２・・・シリンダハウジング、 ３・・・リヤサイドハウジング、 ３１・・・円筒状支持部、　　３１ａ・・・端面、３２
・・・端面、　　　　　　　４・・・固定スクロール、
４０・・・端板、　　　　　　４１・・・渦巻体の歯先
、４２・・・歯底面、　　　　　４３・・・円筒状支持
部、５・・・可動スクロール、　５０・・・端板、５１
・・・渦巻体の歯先、　　５２・・・歯底面、６・・・
ホルト、　　　　　　７・・・フロントヘッド、８・・
・シャフト、 ９・・・自転阻止兼回転支持機構、 １０　、１１　、１３−・・ベアリング、１２・・・シ
ール機構、　　　１４・・・偏心輪、４４・・・フラン
ジ部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　吸入口を有するシリンダハウジングと、該シリンダハ
   ウジングの後方に配置され、吐出口を有するリヤサイド
   ハウジングと、端板上に形成された渦巻体を有し前記端
   板の外周部付近を前記シリンダハウジングと前記リヤサ
   イドハウジングとの間に挟持された固定スクロールと、
   端板上に形成され前記固定スクロールの前記渦巻体と角
   度をずらしてかみ合う渦巻体が形成された可動スクロー
   ルと、前記シリンダハウジングの開口部を覆うように形
   成されたフロントサイドハウジングと、前記フロントサ
   イドハウジングに回転自在に支持されたシャフトと、前
   記シャフトの端部に偏心して配置され前記可動スクロー
   ルに公転運動を与えるクランク機構と、前記可動スクロ
   ール部材の公転のみを許容し自転を阻止する回り止め機
   構を有し、前記可動スクロールの公転運動によって前記
   可動スクロールと前記固定スクロールの各渦巻体の間に
   形成される流体ポケットが、容積を減少しながら渦巻体
   の中心方向へ移動することによって流体の圧縮を行うこ
   とができると共に、前記固定スクロールの前記端板を前
   記可動スクロールの方に向って中高形状となるように弾
   性変形させて支持することにより、前記固定スクロール
   と前記可動スクロールの各渦巻体の歯先のクリアランス
   が外周部よりも中心部において小となるように構成され
   ていることを特徴とするスクロール型圧縮機。