JPH01138388A - スクロール型圧縮機の回転阻止機構 - 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】 発明の目的 （産業上の利用分野） この発明は、可動スクロール部材を固定スクロール部材
に対して公転させることにより冷媒ガスの圧縮を行うよ
うにしたスクロール型圧縮機に係り、特に前記可動スク
ロール部材が一定の円軌跡上で公転する際にそれ自体が
回転するのを阻止するための回転阻止機構に関するもの
である。

（従来の技術） 従来のこの種の回転阻止機構としては、可動スクロール
部材の側面に一方向へ延びるガイド溝を形成すると共に
、そのガイド溝と対向する圧縮機内の固定の面にガイド
溝と直交する方向へ延びる別のガイド溝を形成し、両ガ
イド溝間に四角枠状の回転阻止リングを摺動可能に介装
して、回転防止リングの両溝自移動により可動スクロー
ル部材が公転のみを許容されてその回転が阻止されるよ
うに構成したものが知られている。

ところが、この従来構成では、可動スクロール部材の公
転に伴い回転阻止リングがガイド溝に面接触した状態で
一方向及びその直交方向に摺動されるため、囲動抵抗が
大きくて摩耗しやすいという第１の問題がある。

又、前記従来構成では、両ガイド溝に沿った回転阻止リ
ングの縦方向摺動と横方向摺動との直線運動の合成運動
に基づき、可動スクロール部材の公転が許容されるよう
になっているので、両スクロール部材のうず巻体を確実
に接触させるためには両ガイド溝及び回転閉止リングの
摺動面に高い精度が要求され、その精度が低い場合には
、可動スクロール部材が正しい公転軌跡を描くことがで
きず両うず巻体の接触部に不要な隙間が生じて、圧縮性
能低下を招来するという第２の問題がある。

さらに、前記の従来構成では、両ガイド溝に沿った回転
阻止リングの縦及び横方向の直線運動の合成運動で可動
スクロール部材の公転が許容される方式であるため、液
圧縮やスラッシング等により高圧圧縮状態になった時、
公転半径が直ちに変更されて両うず巻体の接触部に高圧
を逃、がすための隙間が生じるとは限らない。又、高圧
圧縮状態では可動スクロール部材と固定スクロール部材
との間がスラスト方向へも開いて高圧を逃がすことが必
要になるが、従来構成では可動スクロール部材が固定位
置のガイド溝との間に回転阻止リングを挾持していると
ともに、その反対側には固定スクロール部材が配置され
ているため、可動スクロール部材が固定スクロール部材
に対し軸線方向に離間移動されて、両うず巻体の端面と
対向するスクロール部材の基板との間に隙間が生じるこ
ともない。従って、高圧圧縮時にはうず巻体を破損しや
すいという第３の問題がある。

前記のような問題点に鑑み、例えば実開昭５９−１４２
４８３号公報や米国特許第４．１６０゜６２９号明ｍ書
及び図面に示されるような回転阻止機構も従来から提案
されている。

前者では第９図に示すように、フロントハウジング４６
の内側面に固定レース４０及び固定リング３１がスプリ
ングビン３２により固定されると共に、可動スクロール
部材４２の側面に可動レース４１及び可動リング３３が
スプリングビン３４により固定され、両リング３１．３
３にはそれらの中心を一致させた時互いに重なり合うこ
とが可能な周方向の各位置に複数の円形透孔状のポケッ
ト３５．３６が形成され、両レース４０．４１間、　に
おいて対向する各ポケット３５．３６内にポール素子４
３が収容され、両ポケット３５．３６の縁部及び両レー
ス４０．４１でポール素子４３が挾まれることにより可
動スクロール部材４２の回転が阻止されて公転のみが許
容されるようになっている。

又、後者においては第１０図に示すように、固定レース
４０と可動レース４１との対向面で両レース４０．４１
の中心を一致させた時互いに重なり合うことが可能な周
方向の各位置に複数の側面円形状の凹所４４．４５が形
成され、対向する両凹所４４，４５間にはポール素子４
３が保持リング３７により保持した状態で介装され、両
凹所４４．４５の周縁に設けられたポール素子４３と同
径の円弧状部３８．３９間でポール素子４３が挾まれる
ことにより、可動スクロール部材４２の回転が阻止され
て公転が許容されるようになっている。

（発明が解決しようとする問題点） この各従来構成によれば、ポール素子４３がポケット３
５．３６又は凹所４４．４５内で自在に移動されるため
、前述した可動スクロール部材４２の公転精度に関する
第２の問題点は解決することができる。

ところが、第９図の従来構成では、ポール素子４３が固
定側のレース４ｏ及びリング３１に対しＰｌ、Ｐ２の２
点で接触すると共に、可動側のレース４１及びリング３
３に対しＰ３．Ｐ４の２点で接触した状態にあり、又、
第１０図の従来構成では、ポール素子４３が両凹所４４
，４５の円弧状部３８．３９に面接触した状態にあるた
め、可動スクロール部材４２の公転時に、ポール素子４
３がポケット３５．３６又は凹所４４．４５内で滑りを
生じながら転勤されることになり、前述した摩耗に関す
る第１の問題点については十分に解決されたものとは言
えなかった。

又、前記両従来構成では、ポール素子４３が固定レース
４０と可動レース４１との間に挾持されて、可動スクロ
ール部材４２のスラスト方向への移動が拘束された状態
にあるため、前述した高圧圧縮に関する第３の問題につ
いても解決されていなかった。

この発明は、前記のような従来構成に存する問題点に着
目してなされたものであって、摩耗に対する信頼性及び
高圧圧縮時の信頼性を高めることができるスクロール型
圧縮機の回転阻止機構を提供することを目的としている
。

発明の構成 （問題点を解決するための手段） この発明は、前記の目的を達成するために、ハウジング
内に固定配置された固定レースと、その固定レースに対
向して可動スクロール部材に固定された可動レースと、
各レースの対向面上で両レースの中心を一致させた時互
いに重なり合うことが可能な周方向の各位置にそれぞれ
形成・された複数の凹所と、両レースの対向する凹所間
に介装された複数のポール素子とを備え、前記両レース
の各凹所は、常にポール素子の外周面と点接触するよう
に、ポール素子の径よりも大きな径の円弧斜面で構成し
ている。

（作用） 従って、この発明の回転阻止機構においては、常にポー
ル素子が固定及び可動の各レースの凹所に対しそれぞれ
面接触又は複数点接触することがなく１点にて点接触し
た状態で、摺動抵抗を生じることなく円滑に転勤され、
可動スクロール部材の回転が阻止されてその公転のみが
許容される。

又、液圧縮やスラッシング等により高圧圧縮状態になる
と、両凹所とポール素子との位置関係が変位することに
より、可動スクロール部材が半径方向に移動されて、両
うず巻体の接触部に隙間が生じると共に、可動スクロー
ル部材が固定スクロール部材に対しスラスト方向にも離
間移動されて、両うず巻体の端面とそれらに対向するス
クロール部材の基板との間に隙間が形成される。

そのために、この発明の回転阻止機構によれば、開動抵
抗を生じることなく可動スクロール部材の回転を阻止す
ることができて、その可動スクロール部材の正確な公転
のみを許容することができ、摩耗に対する信頼性を高め
ることができると共に、高圧圧縮時には、可動スクロー
ル部材の半径方向及びスラスト方向への移動が許容され
て、両うず巻体の破損を防止して高圧圧縮時の信頼性を
高めることもできる。

（実施例） 以下、この発明を具体化したスクロール型圧縮代の一実
施例を第１図〜第７図に従って詳細に説明する。

第１図に示すように、センタハウジング１の開口端部に
はフロントハウジング２が固定され、センタハウジング
１の右端部にはリヤハウジング３が一体的に設けられて
いる。

フロントハウジング２の中央部には円筒状のボス部４が
一体に形成され、その中心孔４ａには左右一対のラジア
ルボ・−ルベアリング５により回転軸６が支承され、外
端部において駆動源に接続される。又、回転軸６とボス
部４との間にはシャフトシール機構７が介装されている
。

前記回転軸６の内端部にはクランク機構を構成する偏心
軸８が連結されており、この偏心軸８上にはバランサ９
及び連結部材としてのブツシュ１０が相対回転可能に支
承されている。前記バランサ９及びブツシュ１０は前記
偏心軸８を中心に一体的に相対回動するように連結ビン
１１により結合され、前記連結ビン１１の回転軸６側突
出部を回転軸６の内端面中心部に凹設した係合凹部６ａ
に緩く係合して、ブツシュ１０が偏心軸８を中心に微小
幅（例えば１１１ｍ）内で回動し得るようになっている
。

前記ブツシュ１０上には可動スクロール部材１２が、円
形状をなす基板１２ａの背面中心部に一体形成したボス
部１２ｂにおいてラジアルベアリング１３を介して回転
可能に支承されている。

前記可動スクロール部材１２の基板１２ａ側面には、第
３図に示すようにうず巻体１２ｃが一体的に形成されて
いる。

一方、センタハウジング１とフロントハウジング２の接
合部に形成された環状の係止段部には、固定レース１５
が図示しないキー等により回動不能に係合されている。

この固定レース１５を境としてフロントハウジング２側
には吸入ＷＡが形成されるとともに、センタハウジング
１側には作動室Ｂが形成されており、吸入室Ａにはフロ
ントハウジング２の外周上部に貫設した吸入口２ａを介
して外部回路から冷媒ガスが導入される。さらに、固定
レース１５の外側部には第２図に示すように吸入通路１
５ａが複数箇所に設けられ、この吸入通路１５ａを介し
て吸入室Ａから作動室Ｂへ冷媒ガスが導入される。

第１図及び第２図に示すように、前記固定レース１５に
対向して可動スクロール部材１２の基板１２ａ背而には
、可動レース１６がボス部１２ｂに嵌合した状態で図示
しないキー等により固定されている。固定レース１５と
可動レース１６との対向面上には、両レース１５．１６
の中心を一致させた時互いに重なり合うことが可能な周
方向の各位置に複数の側面円形状の凹所１７．１８が等
間隔をおいて形成され、対向する各凹所１７゜１８間に
はポール素子１９がそれぞれ介装されている。

そして、この実施例においては、第４図に示すように各
凹所１７，１８が、ポール素子１９の半径Ｒ１よりも大
きい半径Ｒ２、Ｒ３の円弧斜面で球面状に形成され、各
ポール素子１９が両凹所１７．１８に挾まれた状態で、
凹所１７．１８に対しＰａ　、Ｐｂの各１点においての
み点接触するようになっている。従って、前記回転軸６
により偏心軸８及びブツシュ１０を介して可動スクロー
ル部材１２が一定の円軌跡を描きながら第２図の反時計
方向に公転された場合、各ポール素子１９が両凹所１７
．１８間に挾まれた状態でその両凹所１７．１８の内面
を転勤しながら公転円軌跡と同一の公転半径Ｒｏｒで移
動することができ、これによって可動スクロール部材１
２の回転が阻止されてその公転のみが許容される。つま
り、各ポール素子１９が両凹所１７．１８間から外れな
ければ可動スクロール部材１２は回転し得ない。

第１図に示すように、前記センタハウジング１とリヤハ
ウジング３の間の境界に形成された係止段部には、固定
スクロール部材２０が円形状をなす厚肉の基板２０ａの
外周縁において回動不能にかつ半径方向へ移動不能に嵌
着されている。この基板２０ａの前面には第３図に示す
ようにうず巻体２０ｂが前記可動スクロール部材１２の
うず巻体１２Ｃと常時２箇所以上で局部的に接触するよ
うに一体的に形成されている。そして、両スクロール部
材１２．２０のうず巻体１２ｃ、２０ｂの自由端が対向
する他方のスクロール部材１２゜２０の基板１２ａ、２
０ａの内面に接触するとともに、前記両レース１５．１
６間に間隔りが保持された状態で可動スクロール部材１
２の公転が行われるようにポール素子１９の直径及び凹
所１７゜１８の深さが設定されている。

前記基板２０ａのほぼ中心部には、該基板２０ａとリヤ
ハウジング３とにより形成された吐出室りへ圧縮した冷
媒ガスを吐出するための吐出通路２０ｃが透設されてい
る。この吐出通路２０ｃはリテーナ２１にて位置規制さ
れる吐出弁２２により通常は閉じられている。さらに、
前記吐出室りの底部におけるリヤハウジング３には吐出
口３ａが透設されている。

次に前記のように構成されたスクロール型圧縮機につい
て作用を説明する。

さて、回転軸６が回転されると、その回転に伴い偏心軸
８等を介して、その偏心軸８の偏心量に従い可動スクロ
ール部材１２及び可動レース１６が一体的に一定の円軌
跡上で公転される。このとき、両レース１５．１６の凹
所１７，１８が球面状をなしているため、ポール素子１
９が凹所１フル部材１２の回転が阻止されてその公転の
みが許容される。

このため、可動スクロール部材１２のうず巻体１２Ｃが
固定スクロール部材２０のうず巻体２０ｂに局部的に接
触しながら第３図の時計方向へ公転されて、両うず巻体
１２ｃ、２０ｂの接触部が固定側うず巻体２Ｏｂ上を中
心へ向かって移動する。

従って、両うず巻体１２ｃ、２Ｏｂ間に形成された圧縮
室Ｃは容積を減少しながら中心部へ移動されて冷媒ガス
の圧縮を行い、その圧縮された冷媒ガスは吐出通路２０
Ｃから吐出室りへ吐出されて吐出口３ａから外部回路へ
圧送される。

そして、前記のように凹所１７．１８が球面状であるた
めに各ポール素子１９と凹所１７，１８とはＰａ　、Ｐ
ｂの各１点においてのみの点接触となり、各ポール素子
１９は凹所１７，１８内を摺動を伴うことなく円滑に転
勤されて早期摩耗のおそれはない。

又、液圧縮やスラッシング等により高圧圧縮状態のとき
には前記係合凹部６ａと連結ビン１１との間の隙間の範
囲内で可動スクロール部材１２がその回転面内において
公転範囲から変位すると共に、スラスト方向にも変位し
て、両スクロール部材１２．２０間に隙間が形成され、
高圧・圧縮を回避できる。すなわち、第５図に示すよう
に、可動レース１６側の凹所１８とポール素子１９との
接触点Ｐｂに作用する力には、ガスが可動スクロール部
材１２を押す力と、偏心軸８が可動スクロール部材１２
を押す力の合力Ｆ１、ガス圧縮に伴い公転面の半径方向
中心側に作用する反力Ｆ２、及び可動スクロール部材１
２の基板１２ａに作用するガスの圧力に基づくスラスト
方向への力Ｆ３がある。そして、通常運転時には前記合
力Ｆ１が前記反力Ｆ２に対して勝っているため、これら
の力Ｆ１〜Ｆ３の合力Ｆ４が凹所１７，１８に対するポ
ール素子１９の両接触点Ｐａ、Ｐｂ間を結ぶ直線よりも
外周側に作用した状態にあり、この力Ｆ４の分力Ｆ５．
Ｆ６がポール素子１９の中心方向及び可動レース１６の
外周方向に付与される。

従って、この外周方向への力Ｆ６の作用下で可動スクロ
ール部材１２のうず巻体１２ｃが固定スクロール部材２
０のうず巻体２０ｂと接触した状態に保持され、圧縮室
Ｃの気密性が確保される。

ところが、高圧圧縮状態になると、第６図に示すように
、接触点ｐｂに作用する力Ｆ１〜Ｆ３の内、前記反力Ｆ
２及びスラスト方向の力Ｆ３が大きくなって、力Ｆ１〜
Ｆ３の合力Ｆ４が接触点ρａ、ｐｂ間を結ぶ直線よりも
公転面の中心側に作用した状態になり、この力Ｆ４の分
力Ｆ５゜Ｆ６がポール素子１９の中心方向及び可動レー
ス１６の中心方向に付与される。それにより、可動スク
ロール部材１２が可動レース１６と共に中心方向へ移動
されて、第７図に示すように公転半径ＲＯｒが小さくな
り、両スクロール部材１２．２０のうず巻体１２ｃ、２
０ｂの接触部に隙間が形成されると共に、可動スクロー
ル部材１２の中心方向への移動により接触点Ｐａ　、Ｐ
ｂがそれぞれ凹所１７，１８の中心側に移動し、可動ス
クロール部材１２が可動レース１６と共に力Ｆ３に従っ
て固定スクロール部材２０から離間するスラスト方向へ
移動されて、両レース１５．１６の間隔りが小さくなり
、両うず巻体１２Ｃ，２０ｂの端面と対向するスクロー
ル部材２０．１２の基板２０ａ１２ａとの間にも隙間が
形成される。従って、前記の両隙間から圧縮室Ｃの圧力
が低減され、うず巻体１２ｃ、２０ｂが破損するおそれ
を防止することができる。

なお、凹所１７，１８の曲率を変化させた場合には接触
点Ｐａ　、Ｐｂを結ぶ線の傾きが若干変位するが、ポー
ル素子１９が凹所１７．１８内に位置している限りその
線の傾き方向が第５図〜第７図の逆になることはあり得
ず、従って力の方向が逆転することはあり得ず、凹所１
７．’１８の曲率が変化しても前述した作用と同様な作
用を得ることができる。

（別の実施例） 次に、この発明の別の実施例を第８図に従って説明する
と、この実施例では固定及び可動レース１５．１６に設
けられた凹所１７，１８が半径を無限大とした斜面より
なる円錐状に形成されている。従って、この実施例にお
いても前述した実施例と同様に、ポール素子１９が各凹
所１７．１８の内側縁間にＰａ　、Ｐｂの各１点のみで
点接触した状態に保持されなから摺動抵抗なく円滑に転
動され、早期摩耗のおそれを防止しながら可動スクロー
ル部材１２の回転を阻止することができると共に、高圧
圧縮時には、可動スクロール部材１２が半径方向及びス
ラスト方向に移動されて、圧縮室Ｃの減圧が行われ、う
ず巻体１２Ｇ、２０ｂの破損が防止される。

なお、この発明は前記各実施例に限定されるものではな
く、例えば、凹所の内面を楕円の曲率にしたりする等、
この発明の趣旨から逸脱しない範囲で任意に変更して具
体化することも可能である。

発明の効果 以上詳述したようにこの発明によれば、抵抗を生じるこ
となく可動スクロール部材の回転を駆出することができ
て、その可動スクロール部材の正確な公転のみを許容す
ることができるばかりでなく、回転素子部分の早期摩耗
のおそれを防止することができると共に、高圧圧縮時に
は、可動スクロール部材の半径方向及びスラスト方向へ
の移動が許容されて、速やかに減圧が行われ、両うず巻
体の破損を防止して高圧圧縮時の信頼性、を高めること
もできるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を具体化したスクロール型圧縮機の一
実施例を示す縦断面図、第２図は第１図のＸ−Ｘ線にお
ける断面図、第３図は第１図のＹ−Ｙ線における断面図
、第４図は回転阻止機構を拡大して示す部分断面図、第
５図〜第７図は回転阻止機構の動作を順に示す部分断面
図、第８図は回転阻止機構の別の実施例を示す部分断面
図、第９図及び第１０図は従来の回転阻止機構をそれぞ
れ示す部分断面図である。 １・・・センタハウジング、６・・・回転軸、１２・・
・可動スクロール部材、１２ｃ・・・うず巻体、１５川
固定レース、１６・・・可動レース、１７．１８・・・
凹所、１９・・・ポール素子、２０・・・固定スクロー
ル部材、２０ｂ・・・うず巻体。 特許出願人　　　株式会社　豊田自動ａ機製作所＾　　
　　　　　　　　　Ｙ 第４Ｆ！ＩＡ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．ハウジング内に固定配置された固定スクロール部材
   のうず巻体と、ハウジング内に一定の円軌跡上で公転可
   能に配置された可動スクロール部材のうず巻体とを、少
   なくとも２箇所において部分接触した状態で重ね合わせ
   、前記可動スクロール部材を回転軸の回転に伴いクラン
   ク機構を介して公転させることにより冷媒ガスの圧縮を
   行うようにしたスクロール型圧縮機において、 前記ハウジング内に固定配置された固定レースと、その
   固定レースに対向して可動スクロール部材に固定された
   可動レースと、各レースの対向面上で両レースの中心を
   一致させた時互いに重なり合うことが可能な周方向の各
   位置にそれぞれ形成された複数の凹所と、両レースの対
   向する凹所間に介装された複数のポール素子とを備え、 前記両レースの各凹所は、常にポール素子の外周面と点
   接触するように、ポール素子の径よりも大きな径の円弧
   斜面で構成したスクロール型圧縮機の回転阻止機構。