JPH0749091A - 圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 可動スクロール部材に公転運動を与えるブッ
シュの傾転およびシャフト軸方向の移動を規制し、長期
にわたって精度よく作動するスクロール型圧縮機の提
供。 【構成】 フロントハウジング４００に回転自在に支持
されているシャフト１００の先端面に駆動キー１００ａ
が一体に形成されており、一方、ブッシュ１０１には、
上記駆動キー１００ａに嵌合し回転駆動力を受ける溝１
０１ａが設けられている。また、ブッシュ１０１ａには
バランスウェート１０２が一体に取り付けられている。
そして、駆動キー１００ａの先端面には、ブッシュ１０
１の端面に当接してその傾転およびシャフト軸方向への
動きを規制するためのサークリップ９００が配設されて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は圧縮機に関し、例えば自
動車用空調装置用の冷媒圧縮機として用いて有効であ
る。

【０００２】

【従来の技術】このようなスクロール型圧縮機は、多く
の特許や文献に開示され、その動作原理は良く知られて
いる。スクロール型圧縮機においては、互いに噛み合っ
た固定スクロール部材と可動スクロール部材とによって
形成される複数の接触線に挟まれる密閉空間が創成され
る。そして、可動スクロールが公転運動を行うと、上記
接触線は渦巻体の壁に沿って中心方向へ移動し、挟まれ
た密閉空間もそれに伴い、容積が減少しながら中心方向
へ移動し圧縮を行う。

【０００３】ところで、上記接触線は同時に複数形成さ
れるために、渦巻体の形状は所定の形状からの誤差は数
ミクロンのオーダーまで押さえ込む必要があり、また両
スクロール部材の相対位置の精度も厳しいものを要求さ
れる。そこで、可動スクロールの公転運動の半径を、ス
クロール部材の形状に沿って可変とする手段が多くの特
許明細書により提案されている。

【０００４】例えば、特公昭５８−１９８７５号公報で
は、シャフト端部に円筒状の駆動ピンを設け、可動スク
ロールに公転運動を与えるブッシュに穴を穿設し、該穴
に回転自在に上記駆動ピンを嵌合する構成としている。
また、上記駆動ピン位置は、シャフトの中心から公転運
動の半径より大きな距離だけ離れており、かつブッシュ
の中心とシャフトの中心を結ぶ線より回転方向へずれた
ところに設置することを提案している。

【０００５】また、特開昭６２−１６２７８６号公報に
は、可動スクロールとこの可動スクロールにシャフトか
らの回転を伝える中間部材（上記特公昭５８−１９８７
５号公報の技術におけるブッシュ）とを、シャフトの軸
線と直角な面内でスライド可能に取り付けたものが開示
されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特公昭
５８−１９８７５号公報のものはブッシュに設けた穴に
単に駆動ピンを嵌合しているのみであり、同様に特開昭
６２−１６２７８６号公報のものは、ブッシュに設けた
ガイド用溝にシャフト端面に設けたガイドを嵌合してい
るに過ぎないためブッシュが可動スクロールの方向に移
動してしまう構造であった。このためブッシュが可動ス
クロールの端板に摺接を始めるので、必要以上の駆動力
を要し、また甚だしくは焼き付けを起こしてしまう。ま
た、スクロール型圧縮機においては、可動スクロールの
公転運動時に、この可動スクロールにその偏心方向に向
かう遠心力が作用する。そしてこの遠心力は上記ブッシ
ュを傾転させようとする回転モーメントとして働くた
め、上記構成のスクロール型圧縮機のようにブッシュが
係止されていない構造では、ブッシュが傾転してしま
う。また、圧縮機の作動中、可動スクロールには圧縮に
よる圧縮反力が作用し、この圧縮反力もまた上記ブッシ
ュを傾転させようとする回転モーメントとして働きブッ
シュは傾転してしまう。この結果、上記ブッシュを支持
するニードルベアリングに片当たりが生じるとともに、
ブッシュ端面とこれに対抗するシャフト端面との間に片
当たりが生ずるという問題が起こる。

【０００７】本発明は上記問題点に鑑み、ブッシュの傾
転およびシャフト軸方向の移動を規制することによっ
て、長期にわたって精度よく作動するスクロール型圧縮
機を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、端板上に形成された渦巻体を有し、前記ハウ
ジング内に設けられた固定スクロール部材と、端板上に
形成された渦巻体を有し、前記固定スクロール部材と中
心をずらして噛み合うように組み込まれた可動スクロー
ル部材と、駆動力を受けて回転するシャフトと、前記シ
ャフト端部に公転運動の半径だけ前記シャフトの中心か
ら偏心して配置され、前記可動スクロール部材に公転運
動を与えるブッシュと、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とを有し、
前記可動スクロール部材の公転運動によって、前記可動
スクロール部材と前記固定スクロール部材間の密閉空間
が容積を減少しながら渦巻体の中心方向へ移動し、前記
密閉空間内の流体の圧縮が行われるスクロール型圧縮機
において、前記可動スクロール部材の端板には前記ブッ
シュの回転を許容しつつ公転駆動力を受けるための前記
ブッシュとの係合部が形成されており、前記ブッシュに
は回転伝達面を持った形状の溝が設けられており、前記
シャフト端部には前記回転伝達面に当接する面を持った
形状の駆動キーが設けられており、前記ブッシュは、該
ブッシュが前記駆動キーの回転伝達面に沿って移動可能
なように前記駆動キーに嵌合され、前記記駆動キーの先
端に、前記ブッシュの端面に当接してその傾転および軸
方向への移動を規制するための係止手段を配していると
いう技術手段を採用する。

【０００９】

【作用および効果】本発明の圧縮機は上記構成を備えて
いるため、バランスウェートに働く遠心力によってブッ
シュが傾転しようとしたり、あるいはシャフト軸方向に
移動しようとしても、その端面が駆動キーの先端に配さ
れた係止手段に当接するため、その傾転およびシャフト
軸方向への移動が規制される。このため、可動スクロー
ル部材端板に設けられたブッシュとの係合部の片当たり
を防ぐことができるとともに、ブッシュ端面とこれに対
抗するシャフト端面との間の片当たりを防ぐことができ
る。また、ブッシュのシャフト方向への移動を規制して
いるため、ブッシュが可動スクロールの端板に摺接する
ことがないので、無駄な駆動力を消費せず、また焼付を
引き起こすことがないので長期にわたって精度よく作動
するスクロール型圧縮機を提供することできる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明を自動車用空調装置の冷凍サイ
クルの圧縮機に適用した一実施例を図を参照して詳細に
説明する。図１は本発明の実施例を示す。本圧縮機はリ
アハウジング５００と、該リアハウジング５００の開口
部を閉塞するように、図示しないボルトによって締結配
設されるフロントハウジング４００とによってハウジン
グが形成される。フロントハウジング４００は中心部に
保持穴を有し、その中にベアリング７００が装着され、
シャフト１００を回転自在に支持している。又、フロン
トハウジング４００は円筒状のボス部４０１を有してお
り、内部にシャフトシール８００が組み込まれている。
該ボス部４０１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１００に伝達さ
れる。リアハウジング５００の内部には、固定スクロー
ル部材３００が嵌挿され、図示しないボルトによって上
記リアハウジング５００の底部に固定されている。そし
て、該リアハウジング５００は上記固定スクロール部材
３００と０リング８０１とによって高圧室５０１及び低
圧室５０２に分離されるとともに、高圧室５０１及び低
庄室５０２とそれぞれ連通した、図示しない吐出口及び
吸入口を有している。

【００１１】リアハウジング５００内には可動スクロー
ル部材２００が固定スクロール部材３００に対して角度
をずらして渦巻体同士が噛み合うように配置される。可
動スクロール部材２００は、回り止め機構に連桔されて
おり、自転を規制されている。さらに、可動スクロール
部材２００は後述する本発明に係わるブッシュ１０１と
連結され、公転運動を行い、冷媒ガスの圧縮が行われ
る。

【００１２】公転運動の半径Ｒは、両スクロール部材の
形状によって決定されるため、その半径Ｒだけ両スクロ
ールの中心が離れるように可動スクロール２００が配置
されている。つまり、シャフト１００が回転することに
よりブッシュ１０１を介して可動スクロール部材２００
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、密閉空間は容積を減少しながら
中心方向へ移動する。このようにして、冷媒の圧縮が行
われる。また、固定スクロール部材５００の中央部に
は、上記圧縮された冷媒ガスを高圧室５０１に吐出する
ための吐出ポート５０３が穿設されている。また、吐出
された冷媒ガスが高圧室５０１から渦巻休の密閉空間へ
逆流することを防止する吐出弁５０４及び該吐出弁５０
４のリフト量を規制するストッパ５０５も取付けられて
いる。

【００１３】次に、可動スクロール部材２００の駆動機
構を各図を参照して説明する。図２に該駆動機構の構成
を示す。シャフト１００の端面には．これと一体に駆動
キー１００ａが形成されている。該駆動キー１００ａ
は、図３及び図４に示すようにシャフトの中心を通る線
に対して回転方向とは逆方向にある角度θだけ傾くよう
に形成されている。一方、ブッシュ１０１には、図５に
示すように、上記駆動キー１００ａに嵌合し回転駆動力
を受ける溝１０１ａが設けられている。該溝１０１ａ
は、上記駆動キー１００ａより本実施例での溝の長手方
向寸法が長いように設置されている。また、溝の巾寸法
については、該ブッシュ１０１が駆動キー１００ａと接
しつつ、長手方向へ円滑に摺動できる様に数十μ駆動キ
ー巾寸法より大きく設定してある。更に円滑な摺動移動
を保証するために、駆動キー１００ａ及び溝１０１ａの
二面巾面については、研磨加工により表面粗さを数μに
抑えてある。更に、上記ブッシュ１０１には、上記可動
スクロール部材２００の公転運動による遠心力を相殺す
るように、バランスウェート１０２が一体に取付けられ
ている。なお、このバランスウェート１０２はシャフト
１００に一体に取り付けられてもよい。

【００１４】以上述べたシャフト１００及び駆動キー１
００ａとブッシュ１０１及び溝１０１ａの位置関係及び
作用について、図６ないし図９を参照して説明する。全
ての構成部品が組付けられ、圧縮機として完成された状
態でのシャフト１００及びブッシュ１０１の相対位置関
係を図６に示す。シャフトの中心１００ｂとブッシュの
中心１０１ｂ間の距離は、前述した公転半径Ｒと略等し
いＲＩとなっている。駆動キー１００ａは、その長手方
向がシャフトの中心１００ｂとブッシュ中心１０１ｂを
通る線に対してシャフト１００の回転方向とは逆方向に
ある角度θだけ傾くように設置されている。この状態で
シャフト１００が１００ｃに示す方向に回転すると、ブ
ッシュ１０１は駆動キー１００ａを介して回転駆動力を
受け、同様に１００ｃ方向に回転を開始する。ここで、
可動スクロール部材２００はベアリング等を介してブッ
シュ１０１に係合されているため、ブッシュ１０１の回
転により、可動スクロ一ル部材２００は公転運動を行
い、圧縮を開始する。この時、可動スクロール部材２０
０には圧縮による圧縮反力が作用し、その結果、ブッシ
ュの中心１０１ｂに第８図Ｆに示すような圧縮反力が作
用する。

【００１５】該反力は、溝１０１ａを介して駆動キー１
００ａで支持されるが、前述した様に該駆動キー１００
ａはθの角度傾いて設置されている為、駆動キー１００
ａに沿ったブッシュ１０１を押し上げようとする圧縮反
力の分力Ｆ・sin θが生じる。この分力Ｆ・sin θによ
って、ブッシュ１０１，即ち可動スクロール部材２００
は初期の公転半径ＲＩより大きい半径で公転しようとす
る。これにより、可動スクロール部材２００及び固定ス
クロール部材３００の渦巻体の形状に多少の誤差があろ
うとも、可動スクロール部材２００の渦巻体が固定スク
ロール部材３００の渦巻体に当接するまで、公転半径を
自動的に大きくしながら公転運動を行うことになる。そ
のため、スクロール部材２００、３００問の接触線が確
実に形成でき、密閉空間の密閉度が増し、圧縮機の性能
向上に寄与する。

【００１６】上記分力Ｆ・sin θによるブッシュ１０１
の相対位置移動の説明を図９、ブッシュ移動による公転
半径の増大を示す図を図１０に夫々掲げる。ブッシュ１
０１を押し上げようとする分力、即ち、可動スクロール
部材２００の渦巻体を固定スクロール部材３００の渦巻
体へ押し付ける力は、Ｆ・sin θの式からも分かるよう
にθの大きさを適当に設定することにより、最適なもの
とすることができる。即ち、θを０°から９０°の範囲
で大きくしていくと、分力、即ち渦巻体間のシール力を
増すことができる。しかし、該シール力が過大となる
と、圧縮機の機械損失が増大し、消費馬力が大きいとい
う弊害が生じる。本発明者らが実験・検討したところ、
３０°から６０°の間でθを設定すれば、種々の運転条
件においても十分なシール力が得られることが分かって
いる。

【００１７】さらに、式Ｆ・sin θから明らかなよう
に、シール力は圧縮反力Ｆの大きさにも左右される。そ
して、該圧縮反力Ｆは圧縮機の運転状態で決定される。
そして、両スクロール間の密閉空間の圧力Ｐとの間に単
調増加の函数関係があるため、熱負荷が大きく且つ圧縮
機の回転数が低いような運転条件においては、圧縮機内
部の圧力Ｐは大きくなり、上記圧縮反力Ｆも大きいもの
となり、その結果、シール力Ｆ・sin θも増大する。こ
のように、シール力Ｆ・sin θは圧縮機内部の圧力Ｐが
大きい時、即ち、密閉空間同士の間の差圧が大きい時ほ
ど大きくなるものである為、上記θを適当なものに設定
しさえすれば、運転条件・圧力条件に応じてシール力も
増減するという大変理にかなった機構となっている。

【００１８】シール力Ｆ・sin θを決定するものとし
て、角度θ、圧縮反力Ｆの他に、可動スクロール部材２
００自身の公転運動による遠心力もあるが、これは前述
したブッシュ１０１に一体に取付けられたバランスウェ
ート１０２によって完全に相殺されるため、無視するこ
とができる。以上の作用の駆動機構と両スクロール部
材、密閉空間の圧力Ｐ、圧縮反力Ｆ及びシール力の位置
関係を図１１に示す。

【００１９】次に、図８、図９を参照して、ブッシュ１
０１の移動量の規制について説明する。上述したよう
に、ブッシュ１０１は駆動キー１００ａの長手方向に沿
って移動可能であるが、例えば運転途中で前記マグネッ
トクラッチの離脱により回転を停止する場合がある。こ
の時各部の慣性力によって、ブッシュ１０１が駆動キー
１００ａに沿って逆に滑り降りるように移動する。この
結果、可動スクロール部材２００の渦巻体は固定スクロ
ール部材３００の渦巻体に激しく衝突して、降り戻りが
止められることになる。これを許すならば、停止時に両
スクロール同士の衝突音が異音とし発生するのみなら
ず、スクロール部材の渦巻体破損という事態をも引き起
こしかねない。これらを防止するために、従来は別の係
止機構を設けねばならなかったが、上述してきた構成を
採用するならば、何ら新たな機構を設ける必要がない。
図８に示す例では、溝１０１ａの長手寸法は駆動キー１
００ａの長手寸法に対して大きくしてあるが、この寸法
を適当なものに選択すれば、ブッシュ１０１が降り戻さ
れた時に、スクロール部材の渦巻体同士が衝突する前に
駆動キー１００ａと溝１０１ａの円弧部同士が合わさ
り、ブッシュ１０１、即ち可動スクロール部材２００の
移動が規制され、スクロール部材の渦巻体同士の衝突は
未然に防ぐことができる。

【００２０】また、溝の長手方向寸法を渦巻体同士の衝
突に至らない範囲で十分大きくしておけば、時として起
こる起動時における液圧縮に対して両渦巻体２００、３
００が接触せずに回転することを許容し、特別な液圧縮
時用のリリーフ弁等を不要とすることができる。このよ
うに、公転半径調整用の機構のみで、可動スクロール部
材の移動範囲規制及び液圧縮時のリリーフ機構としても
作用させることのできる利点を有する。

【００２１】本発明では、ブッシュ１０１のシャフト軸
方向への移動および傾転を規制するために、駆動キー１
００ａの先端に従来より知られている図１２に示すよう
なサークリップ９００等の係止手段が設けられている。
このサークリップ９００は公知のごとく開口端９０１を
開いた状態で駆動キー１００ａの先端に取り付けられ
る。取り付けられた状態では、係止面９０２がブッシュ
１０１の端面１０１ｆに当接し、駆動キー１００ａとブ
ッシュ１０１間の軸方向移動が規制される。これによ
り、ブッシュ１０１が傾転することが防止できる。

【００２２】以上述べてきたように、本例の圧縮機では
シャフト１００の端部に回転方向と逆方向にθ角度傾い
て設けた駆動キー１００ａで、該駆動キー１００ａに嵌
合し、かつ該駆動キーの長手寸法より大きな寸法を有す
る溝１０１ａを有するブッシュ１０１を使用して、可動
スクロール部材２００を駆動する為、冷媒ガスの圧縮反
力で両渦巻体の接触線部での押付力が必要にして十分に
自動的に得られ、接触線を確実に形成し、シールが確実
に行われる。

【００２３】また、駆動キー１００ａの長手方向に沿っ
てブッシュ１０１が移動可能であるので、渦巻体形状の
寸法誤差によって渦巻体のピッチや肉厚に変化があって
もこれに応じて自動的に公転半径を調整し、これも確実
に接触線を形成し、シールを確保するとともに、正確な
運動を行わせることができる。更に別な機構を付加する
ことなしに、圧縮機停止時における可動スクロール部材
２００の降り戻しによる渦巻体同士の衝突を未然に防
ぎ、これの破損を防止することができる。また、液圧縮
時における高圧発生防止というリリーフ機構も有してい
る。

【００２４】なお、上記実施例では駆動キー１００ａが
シャフト１００の中心軸線に対して偏心するように構成
されているが、ブッシュ１０１の嵌合溝１０１ａがブッ
シュ１０１の中心軸線に対して偏心しているようにして
も同様の作用および効果が得られることはいうまでもな
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明圧縮機の一実施例を示す断面図である。

【図２】図１に図示したシャフト及びブッシュを示す斜
視図である。

【図３】図１の実施例におけるシャフトの駆動部の正面
図である。

【図４】図３のシャフトの側面図である。

【図５】図１の実施例におけるブッシュの正面図であ
る。

【図６】図５の右方向から見た正面図である。

【図７】図６のVII 一VII 線での断面図である。

【図８】図８は図１の実施例におけるブッシュに作用す
る力の力学的説明図である。

【図９】図８における力の作用により、ブッシュが移動
する方向を説明する図である。

【図１０】図９のようにブッシュが移動した後の公転半
径の増大を説明する模式図である。

【図１１】図１の実施例におけるブッシュと可動スクロ
ールの接触線及び内部圧力の力学的及び相対位置関係を
説明する図である。

【図１２】従来からのサークリップを示す図で、図１２
（ａ）はその正面図、図１２（ｂ）は図１２（ａ）の
（ｂ）−（ｂ）線に沿う断面図である。

【符号の説明】

１００ シャフト １００ａ 駆動キー １０１ ブッシュ １０１ａ 溝 １０２ バランスウェート ２００ 可動スクロール部材 ３００ 固定スクロール部材 ４００ フロントハウジング ５００ リヤハウジング ６００ 回り止め機構 ７００ ベアリング ８００ シャフトシール ９００ サークリップ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 端板上に形成された渦巻体を有する固定
   スクロール部材と、 端板上に形成された渦巻体を有し、前記固定スクロール
   部材と中心をずらして噛み合うように組み込まれた可動
   スクロール部材と、 駆動力を受けて回転するシャフトと、 前記シャフト端部に公転運動の半径だけ前記シャフトの
   中心から偏心して配置され、前記可動スクロール部材に
   公転運動を与えるブッシュと、 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とを有し、 前記可動スクロール部材の公転運動によって、前記可動
   スクロール部材と前記固定スクロール部材間の密閉空間
   が容積を減少しながら渦巻体の中心方向へ移動し、前記
   密閉空間内の流体の圧縮が行われるスクロール型圧縮機
   において、 前記可動スクロール部材の端板には前記ブッシュの回転
   を許容しつつ公転駆動力を受けるための前記ブッシュと
   の係合部が形成されており、 前記ブッシュには回転伝達面を持った形状の溝が設けら
   れており、 前記シャフト端部には前記回転伝達面に当接する面を持
   った形状の駆動キーが設けられており、 前記ブッシュは、該ブッシュが前記駆動キーの回転伝達
   面に沿って移動可能なように前記駆動キーに嵌合され、 前記記駆動キーの先端に、前記ブッシュの端面に当接し
   てその傾転および軸方向への移動を規制するための係止
   手段を配していることを特徴とする圧縮機。
2. 【請求項２】 吸入口と吐出口を有するハウジングと、 前記ハウジングに回転自在に支持され、端部に少なくと
   も一つの回転伝達面を持った形状の駆動キーを有するシ
   ャフトと、 前記駆動キーの回転伝達面に沿って移動可能なように前
   記駆動キーと嵌合する回転伝達面を持った形状の溝を有
   するブッシュと、 前記ブッシュに回転自在に係合し、前記ハウジング内を
   公転する可動スクロール部材と、 前記可動スクロール部材と係合し、前記可動スクロール
   部材との間で密閉空間を形成する固定スクロール部材と
   を備え、 前記シャフトの駆動キーの先端に、前記ブッシュの端面
   に当接してその傾転および軸方向への移動を規制するた
   めの係止手段を配したことを特徴とする圧縮機。
3. 【請求項３】 前記係止手段はサークリップであること
   を特徴とする請求項１または２記載の圧縮機。