JP2002089449A

JP2002089449A - 圧縮機

Info

Publication number: JP2002089449A
Application number: JP2000275895A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Motonami; 博之元浪; Kazuhiro Kuroki; 和博黒木; Kazuo Kobayashi; 和男小林; Shinji Tsubakii; 慎治椿井; Naohiro Nakajima; 尚宏中島; Yasushi Watanabe; 靖渡辺
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2000-09-12
Filing date: 2000-09-12
Publication date: 2002-03-27

Abstract

(57)【要約】【課題】弁体が弁収容空間部内を移動することによっ
てガスの流通ポートを開閉するフロート弁を備える圧縮
機において、弁収容空間部における弁体の移動を案内す
る弁ガイド面の摩耗の低減を図る。【解決手段】吐出ポート５０に連通する弁収容空間部
５６と、弁収容空間部５６内に収容されるとともに、該
弁収容空間部５６を移動して吐出ポート５０を開閉する
弁体５４とからなるフロート型の吐出弁５２を備えたス
クロール型圧縮機において、前記弁収容空間部５６内に
円筒状の弁ガイド部材５８を嵌着する。この弁ガイド部
材５８は、弁体５４と同様な鉄系金属によって製作し
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば車両空調に
適用されるスクロール型の圧縮機に関し、詳しくは弁体
がガスの流れを許容する開位置と、ガスの流れを阻止す
る閉位置との間で移動することによってポートを開閉す
るフロート弁を備えた圧縮機に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開平３−２４２４８３号公報に記載さ
れたスクロール型の圧縮機では、吐出ポートを開閉する
吐出弁として、フロート弁が用いられている。このフロ
ート弁は、吐出ポートと連通する弁収容空間部内に軸方
向（ガス流れ方向）に移動可能に収容された略円盤状の
弁体を備えており、この弁体が上流側と下流側の圧力差
で、ガスの流れを許容する開位置と、ガスの流れを阻止
する閉位置との間で移動することによって、吐出ポート
を開閉する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、車両空調用
圧縮機の場合、車両に対する搭載性の関係から圧縮機の
構成部材を可能な範囲で軽量材料によって製作するのが
一般的であり、スクロール型圧縮機の場合も前記弁収容
空間部を構成するスクロールは、アルミによって製作さ
れている。一方、弁体は鉄を主体とする金属製である。
このため、吐出弁として上記のようなフロート弁を採用
した場合、弁体が弁収容空間部内を軸方向に移動するこ
とに伴い、弁体の外周面と弁収容空間部の内周面との間
で摺接すると、弁体よりも硬度の低いアルミ製の弁収容
空間部の内周面が摩耗してしまうといった問題が生ず
る。このような摩耗問題は、フロート弁を、可動スクロ
ール側に吐出ポートを備える圧縮機（例えば特開平６−
２８０７５７号公報参照）の吐出弁に適用した場合によ
り顕著となってしまう。それは、可動スクロールの公転
（旋回運動）に伴って弁体が回転しながら開閉動作をす
ることに起因する。

【０００４】本発明は、上述した従来の問題点に鑑みて
なされたものであり、その目的とするところは、弁体が
弁収容空間部内を移動することによってガスの流通ポー
トを開閉するフロート弁を備える圧縮機において、弁収
容空間部における弁体の移動を案内する弁ガイド面の摩
耗の低減を図ることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するた
め、本発明に係る圧縮機は、特許請求の範囲の各請求項
に記載の通りの構成を備えた。従って、請求項１に記載
の発明によれば、弁体を収容する弁収容空間部の弁ガイ
ド面が、弁体と同等以上の硬度を有する構成としたこと
によって、弁体との摺接による弁ガイド面の摩耗を低減
することが可能となる。

【０００６】また、請求項２に記載の発明によれば、前
記弁収容空間部内に硬質材料からなる弁ガイド部材を嵌
入し、その弁ガイド部材の内周面によって弁ガイド面を
構成したので、弁ガイド面として必要な硬度を容易に得
ることができる。この場合、コスト低減を図る意味で、
弁ガイド部材を弁体と同一の鉄を主体とする金属製とす
ることが好ましい。

【０００７】また、請求項３に記載した発明では、請求
項２に記載の圧縮機において、弁ガイド部材を弁収容空
間部内に圧入によって固定する一方、その弁ガイド部材
に弁体の開位置を規制するストッパを一体に備える構成
としたので、弁ガイド部材を固定する手段としての別部
品が不要となることに加え、弁収容空間部側に弁体の開
位置規制用のストッパを取り付けなくて済む。

【０００８】また、請求項４に記載の発明によれば、可
動スクロール側に吐出ポートを備えたスクロール型の圧
縮機に、請求項１に記載の構成のフロート弁を備えるこ
とによって、弁収容空間部の摩耗を効果的に低減するこ
とが可能となる。このため、可動スクロールを従来と同
様のアルミを用いて製作できるため、圧縮機の軽量化を
損なうこともない。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。本実施の形態は、スクロール型圧
縮機に適用したものであり、図１はスクロール型圧縮機
の全体を示す縦断面図、図２はフロート型吐出弁を示す
拡大断面図、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図であ
る。図１に示すように、固定スクロール２にはセンター
ハウジング４の一端面が接合されており、そのセンター
ハウジング４の他端面にはモータハウジング６が接合さ
れている。センターハウジング４とモータハウジング６
とには、回転軸８がラジアルベアリング１０，１２を介
して回転可能に支持されており、その回転軸８のセンタ
ーハウジング４側には、偏心軸１４が一体に形成されて
いる。

【００１０】偏心軸１４には相互に平行な２つの平面部
（２面幅）１４ａが形成され、その平面を介してブッシ
ュ１６が一体回転するように嵌合されている。ブッシュ
１６の一端部にはバランスウエイト１８が一体回転する
ように取り付けられ、また、ブッシュ１６の他端部側に
は可動スクロール２０が固定スクロール２と対向するよ
うにニードルベアリング２２を介して相対回転可能に取
り付けられている。なお、ニードルベアリング２２は、
可動スクロール２０における可動スクロール基板２４の
背面に突設された筒部２４ａ内に収容されている。

【００１１】固定スクロール２の固定スクロール基板２
６及び固定渦巻壁２８、可動スクロール２０の可動スク
ロール基板２４及び可動渦巻壁３０は、固定渦巻壁２８
と可動渦巻壁３０が複数の点で接触することで三日月状
の作動室（密閉空間）３２を形成する。可動スクロール
２０は偏心軸１４の回転（旋回運動）に伴って公転（旋
回運動）し、そのとき、バランスウエイト１８は可動ス
クロール２０の公転に伴う遠心力を相殺する。回転軸８
と一体に回転する偏心軸１４、ブッシュ１６、及び偏心
軸１４と可動スクロール２０の筒部２４ａとの間に介在
されたニードルベアリング２２は公転機構を構成する。

【００１２】可動スクロール基板２４とセンターハウジ
ング４との間には旋回リング３４が介在され、その旋回
リング３４には円柱状の複数本（本実施の形態では４
本）の自転阻止ピン３６が貫通して固着されている。セ
ンターハウジング４と旋回リング３４との間には環状の
受圧プレート３８が介在され、その受圧プレート３８に
は自転阻止ピン３６と同数の自転阻止孔４０が周方向に
配列されている。可動スクロール基板２４には自転阻止
ピン３６と同数の自転阻止孔４２が周方向に配列されて
いる。受圧プレート３８の自転阻止孔４０と、可動スク
ロール基板２４の自転阻止孔４２は、いずれも等間隔角
度位置に配置されており、それら自転阻止孔４０，４２
には自転阻止ピン３６の端部が挿入されている。上述し
た旋回リング３４の自転阻止ピン３６、受圧プレート３
８の自転阻止孔４０及び可動スクロール基板２４の自転
阻止孔４２によって可動スクロール２０の自転防止機構
が構成されている。

【００１３】モータハウジング６の内周面にはステータ
４６が固着されており、回転軸８にはロータ４８が固着
されている。ステータ４６及びロータ４８はモータを構
成し、ステータ４６への通電によりロータ４８及び回転
軸８が一体となって回転する。

【００１４】回転軸８の偏心軸１４が回転することに伴
い、可動スクロール２０が公転し、入口４４から導入さ
れた冷媒ガスが両スクロール２，２０の周縁側から固定
スクロール基板２６と可動スクロール基板２４との間へ
流入する。可動スクロール２０の公転に伴い、自転阻止
ピン３６の周面が自転阻止孔４０，４２の周面に沿って
摺接する。自転阻止孔４０，４２の内径Ｄ、自転阻止ピ
ン３６の外径ｄ及びブッシュ１６の公転半径ｒの間に
は、Ｄ＝ｄ＋ｒの関係が設定されている。この関係によ
って可動スクロール２０の公転半径がｒに規定され、旋
回リング３４は可動スクロール２０の公転半径ｒの１／
２の半径で公転する。

【００１５】偏心軸１４の回転に伴い、旋回リング３４
は自転しようとするが、３本以上の自転阻止ピン３６が
受圧プレート３８側の自転阻止孔４０の内周面に接して
いるため、旋回リング３４が自転することはない。ま
た、可動スクロール２０はブッシュ１６の中心軸線回り
に自転しようとするが、可動スクロール基板２４側の自
転阻止孔４２の内周面が自転しない旋回リング３４上の
３本以上の自転阻止ピン３６に接しているため、可動ス
クロール２０が自転することはない。

【００１６】すなわち、偏心軸１４が回転するとき、該
偏心軸１４にニードルベアリング２２を介して相対回転
可能に取り付けられた可動スクロール２０は、自転する
ことなく回転軸８の中心軸線回りに公転する。可動スク
ロール２０が公転することに伴い、入口４４から導入さ
れた冷媒ガスが作動室３２へ流入され、作動室３２は外
周側から容積を減少しつつ内周側へ移動し、両スクロー
ル２，２０の渦巻壁２８，３０の内周端部間に向かって
収束していく。

【００１７】可動スクロール基板２４の中心部には、吐
出ポート５０が形成され、該吐出ポート５０は最終の作
動室３２と連通されている。この吐出ポート５０が本発
明でいうガスの流通ポートに対応する。可動スクロール
基板２４の背面（偏心軸１４との対向面）側には、図２
及び図３に示すように、吐出ポート５０を開閉するフロ
ート型の吐出弁５２が設けられている。この吐出弁５２
が本発明でいうフロート弁に対応する。吐出弁５２は、
略円盤状の弁体５４、該弁体５４を収容する弁収容空間
部（円形凹部）５６、該弁収容空間部５６の摩耗防止の
ために設けられた弁ガイド部材５８から構成されてい
る。

【００１８】弁収容空間部５６は可動スクロール基板２
４に円形状に凹設され、その底面が吐出ポート５０に連
通されている。弁収容空間部５６内には円筒状の弁ガイ
ド部材５８が嵌入されている。弁ガイド部材５８は弁収
容空間部５６の開口側に底板６０を有し、その底板６０
にはガス通路６２が形成されている。このガス通路６２
は図４（Ａ）に示すような中心部に形成した比較的大径
の円形孔６２ａ又は図４（Ｂ）に示すような複数の細孔
６２ｂによって構成される。また、弁収容空間部５６の
内周面には、環状の取付溝６４が形成され、その取付溝
６４に嵌着されたサークリップ６６によって弁ガイド部
材５８が抜け止めされている。

【００１９】弁ガイド部材５８内には、弁体５４が軸方
向に移動可能に収容されている。すなわち、本実施の形
態においては、弁ガイド部材５８の内周面が弁体５４の
移動を案内する弁ガイド面を構成するものであって、弁
体５４は弁ガイド部材５８の内周面に摺接しつつ移動す
る。また、弁体５４の外周面は、図３に示すように、凹
凸を交互に有する略歯車形状に形成されており、弁ガイ
ド部材５８の内周面に対して円周方向に関して断続的に
接触されている。そして、弁ガイド部材５８の内周面
と、弁体５４における外周面の凹部との隙間によってガ
ス流出用のガス通路６８が形成されている。

【００２０】弁体５４は、吐出ポート５０と弁収容空間
部５６との段差、すなわち弁収容空間部５６の底部に接
して吐出ポート５０を閉じる閉位置と、弁ガイド部材５
８の底板６０に当接して吐出ポート５０を開く開位置と
の間を移動する。この弁ガイド部材５８の底板６０が本
発明でいうストッパに対応する。

【００２１】作動室３２の容積の減少によって圧縮され
た冷媒ガスは、最終の作動室３２から吐出ポート５０及
びガス通路６８，６２を経由して筒部２４ａ内の空間７
０に吐出される。空間７０は回転軸８（偏心軸１４を含
む）の軸線に沿って形成された通路７２を介してモータ
ハウジング６内に連通している。そして、モータハウジ
ング６内の冷媒ガスは、回転軸８の別の通路７４からモ
ータハウジング６の壁に設けた出口７６を経て外部冷媒
回路へと出ていく。なお、弁体５４の移動は、該弁体５
４に作用する作動室３２と空間７０との圧力差で行われ
る。

【００２２】本実施の形態に係るスクロール型圧縮機で
は、吐出ポート５０を開閉するために備えられる吐出弁
５２に関して、弁収容空間部５６の内周面の摩耗を防止
するために、弁収容空間部５６と弁体５４との間に弁ガ
イド部材５８を介在したものである。すなわち、従来の
可動スクロール２０は、軽量材料としてのアルミ製が一
般的であり、鉄系金属から製作される弁体５４に比べて
硬度が低い。そのため、弁収容空間部５６内を弁体５４
が移動するフロート型の場合、弁体５４と摺接する弁収
容空間部５６の内周面に摩耗が生じ易い。特に可動スク
ロール２０側に吐出ポート５０を設定するタイプのスク
ロール型圧縮機の場合は、可動スクロール２０が公転す
ることに伴い、弁体５４が回転しつつ開閉動作してしま
う。このため、摩耗がより顕著に発生することになる。

【００２３】そこで、本実施の形態においては、弁ガイ
ド部材５８をアルミ製の可動スクロール２０よりも硬質
の材料、すなわち弁体５４と同様に鉄を主体とする鉄系
金属製としたものであり、このことによって、弁ガイド
部材５８における弁ガイド面の摩耗を効果的に低減する
ことが可能となる。摩耗の進行は、弁体５４の傾きを招
き、場合によっては、作動不良といったトラブルを起こ
す可能性があるが、本実施の形態によれば、こういった
問題を解消して弁体５４の機能を長期にわたって維持す
ることが可能となる。

【００２４】また、可動スクロール２０については、従
来と同様のアルミ合金を用いて製作できるため、圧縮機
の軽量化を損なうことにならない。また、弁ガイド部材
５８を底板６０付きの円筒状に形成し、その底板６０に
よって弁体５４の開位置を規制するストッパを構成した
ので、弁収容空間部５６側にわざわざ弁開位置規制用の
ストッパを設けなくて済む。

【００２５】（変更例）図示の実施の形態では、弁ガイ
ド部材５８をサークリップ６６によって抜け止めした
が、弁ガイド部材５８を弁収容空間部５６内に圧入によ
って固定する構成にしてもよい。このような構成とした
ときは、弁ガイド部材５８を固定する手段としての別部
品が不要となる。また、弁体５４の外周面を周方向に断
続する凹凸状に形成する代わりに、弁ガイド部材５８の
内周面に軸方向に沿って所定長さで延びる複数のスリッ
トを設けてもよい。

【００２６】また、弁収容空間部５６内に弁ガイド部材
５８を嵌入する構成に変えて、弁収容空間部５６の内周
面に硬度を高めるための表面硬化処理あるいはコーティ
ングを施すことで、弁収容空間部５６の内周面に高硬度
の弁ガイド面を形成することも可能である。そして、こ
のような構成としたときは、部品点数を増やすことな
く、弁収容空間部５６における弁ガイド面の摩耗を低減
できるとともに、組付性が低下するといった不具合も生
じない。また、上述した実施の形態においては、弁ガイ
ド部材５８を鉄系金属材料から形成するとしたが、要す
るに弁体５４と同等以上の硬度を有する硬質材料で形成
されていれば足りる。

【００２７】また、吐出弁５２の場合で説明したが、フ
ロート型の吸入弁に本発明を適用してもよい。また、吐
出弁５２が固定スクロール２側に設けられているスクロ
ール型圧縮機に適用してもよい。また、ピストンを往復
動させてガス圧縮を行うピストン式圧縮機に適用しても
よい。

【００２８】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
圧縮機において、弁体を収容する弁収容空間部の摩耗を
低減して耐久性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態に係るスクロール型圧縮機の縦断
面図である。

【図２】吐出弁を示す拡大断面図である。

【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。

【図４】弁ガイドボックスを示す斜視図であり、（Ａ）
はガス通路を大径の円形孔によって形成する例を示し、
（Ｂ）は複数の細孔によって形成する例を示す。

【符号の説明】

２固定スクロール２０可動スクロール３２作動室５０吐出ポート５２吐出弁５４弁体５６弁収容空間部５８弁ガイド部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小林和男愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地株式会社豊田自動織機製作所内 (72)発明者椿井慎治愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地株式会社豊田自動織機製作所内 (72)発明者中島尚宏愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地株式会社豊田自動織機製作所内 (72)発明者渡辺靖愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地株式会社豊田自動織機製作所内Ｆターム(参考） 3H003 AC03 CC06 3H029 AA02 AA16 AB03 BB44 CC04 CC15 CC25 CC38 3H039 AA02 AA12 BB04 CC03 CC08 CC29 CC30 CC35

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガスの流通ポートに連通する弁収容空間
部と、前記弁収容空間部内に収容されるとともに、該弁
収容空間部の内周面を弁ガイド面として該弁ガイド面に
摺接しつつ前記流通ポートからのガス流通を許容する開
位置と、ガス流通を阻止する閉位置との間で移動する弁
体とを有するフロート弁をガスの流路上に備えた圧縮機
であって、前記弁収容空間部の弁ガイド面は、前記弁体と同等以上
の硬度を有することを特徴とする圧縮機。
【請求項２】請求項１に記載の圧縮機であって、前記
弁収容空間部内に硬質材料からなる弁ガイド部材が嵌入
されており、該弁ガイド部材の内周面が前記弁ガイド面
を構成していることを特徴とする圧縮機。
【請求項３】請求項２に記載の圧縮機であって、前記
弁ガイド部材は、前記弁収容空間部内に圧入によって固
定されるとともに、前記弁体の開位置を規制するストッ
パを備えていることを特徴とする圧縮機。
【請求項４】固定スクロールと、可動スクロールとを
組み合わせることによって、複数の接触点で三日月状の
作動室を形成し、前記可動スクロールに公転運動を与え
ることによって、前記作動室を外周側より容積を減少し
ながら内周側へ移動させてガスの吸入・圧縮を行うスク
ロール型の圧縮機であって、前記可動スクロールに、ガスの吐出ポートに連通する弁
収容空間部と、前記弁収容空間部内に収容されるととも
に、該弁収容空間部の内周面を弁ガイド面として該弁ガ
イド面に摺接しつつ前記流通ポートからのガス吐出を許
容する開位置と、ガス流通を阻止する閉位置との間で移
動する弁体とを有するフロート弁が備えられており、前
記弁収容空間部の弁ガイド面は、前記弁体と同等以上の
硬度を有することを特徴とする圧縮機。