JPH05202864A

JPH05202864A - スクロール型圧縮機

Info

Publication number: JPH05202864A
Application number: JP1500492A
Authority: JP
Inventors: Tetsuhiko Fukanuma; 哲彦深沼; Tatsushi Mori; 達志森; Yuji Izumi; 雄二泉; Tetsuo Yoshida; 哲夫吉田
Original assignee: Toyoda Automatic Loom Works Ltd
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 1992-01-30
Filing date: 1992-01-30
Publication date: 1993-08-10

Abstract

(57)【要約】【目的】固定及び可動スクロールの各中央始端部の強度
を十分に確保しつつ圧縮流体の吐出抵抗を効果的に低減
することができ、かつ圧縮効率を低下させることのない
スクロール型圧縮機を提供すること。【構成】固定及び可動渦巻壁１３，１５の各中央始端部
１３１，１５１を厚肉化すると共に、各中央始端部１３
１，１５１の内側に可動スクロール３の公転に伴って密
接可能な一対の平面部１３ａ，１５ａを対向形成する。
固定渦巻壁１３の平面部１３ａから少し離れた位置には
長円形状の吐出口１６を設定する。更に、可動渦巻壁１
５の中央始端部１５１の内側先端縁に斜状面１５ｂを形
成し、両平面部１３ａ，１５ａが密接したときでも、圧
縮室５１と吐出口１６とを連通させる通路を構成可能と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、固定基端壁と固定渦巻
壁とを有する固定スクロールと、可動基端壁と可動渦巻
壁とを有する可動スクロールとを備え、可動スクロール
をその自転を拘束した状態で固定スクロールと噛合させ
つつ公転駆動することによって、固定スクロールと可動
スクロールとの間に密閉形成される圧縮室の容積を順次
減少させ、該圧縮室に閉じ込められた流体を圧縮するス
クロール型圧縮機に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開昭５９−２１８３８０号公報には、
図８〜図１０に示すような圧縮機が開示されている。こ
の圧縮機は、ハウジング９０内に固定された固定スクロ
ール９１と、可動スクロール９２とを有する。可動スク
ロール９２は、ハウジング９０内で公転可能に支持され
ている。

【０００３】固定スクロール９１は、固定基端壁９１１
と、この固定基端壁９１１の一側に一体形成された固定
渦巻壁９１２とを有している。固定渦巻壁９１２の内壁
面及び外壁面はインボリュート曲線に沿って形状設定さ
れている。同様に、可動スクロール９２は、可動基端壁
９２１と、この可動基端壁９２１の一側に一体形成され
た可動渦巻壁９２２とを有している。可動渦巻壁９２２
の内壁面及び外壁面もまたインボリュート曲線に沿って
形状設定されている。そして、固定渦巻壁９１２と可動
渦巻壁９２２とは互いに噛合されている。

【０００４】この圧縮機では、ステータ９３と駆動軸９
５に取着されたロータ９４との相互作用に基づいて駆動
軸９５が回転される。駆動軸９５の回転は、駆動軸９５
に対して僅かに偏心する偏心軸９５ａと自転阻止機構９
６とを介して、可動スクロール９２の公転運動に変換さ
れる。この公転運動に伴い、固定スクロール９１と可動
スクロール９２との間に密閉形成される複数の圧縮室９
７が、順次容積を減少させながら固定スクロール９１の
中心部へ移動される。

【０００５】固定基端壁９１１の中央には吐出口９８が
設けられている。図８，９に示すように、最終段階まで
圧縮された圧縮室９７１内のガスは吐出口９８を通って
吐出室９９へ吐出される。可動スクロール９２の旋回に
伴って、圧縮室９７１に続く次サイクルの圧縮室９７２
内の流体も、吐出口９８から順次吐出される。

【０００６】図９，１０に示すように、可動渦巻壁９２
２の中央始端部９２２ａには、斜状面９２２ｂが切欠き
形成されている。この斜状面９２２ｂと固定渦巻壁９１
２の中央始端部９１２ａの内壁面とによって、最終圧縮
段階にある圧縮室９７１と吐出口９８とを連通させる通
路が構成される。この通路の存在により、圧縮室９７１
内のガスが吐出口９８を通って吐出室９９に吐出される
際の吐出抵抗が低減される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の圧縮機にあ
っては、固定渦巻壁９１２及び可動渦巻壁９２２の各先
端部は、密閉された圧縮室を形成すべく相手方スクロー
ルの基端壁９２１，９１１に押圧された状態で摺接す
る。又、固定渦巻壁９１２及び可動渦巻壁９２２の各中
央始端部９１２ａ，９２２ａは、最終圧縮段階において
最も高圧状態にあるガスの圧力を受ける。それ故、各中
央始端部９１２ａ，９２２ａの強度は十分に確保されね
ばならない。

【０００８】しかし、可動渦巻壁９２２の中央始端部９
２２ａの先端位置に斜状面９２２ｂを形成するというこ
とは、中央始端部９２２ａの強度を著しく低下させる。
故に、上記摺接及び高圧の影響によって中央始端部９２
２ａが破損する危険性が大きい。特に、高速回転、高圧
縮という条件下での運転が要求される車両用圧縮機とし
て、従来のスクロール型圧縮機を適用することは、信頼
性の点で極めて困難である。

【０００９】第二に、従来の圧縮機では図９に示すよう
に、吐出口９８の円形状の内壁面と可動渦巻壁９２２の
中央始端部９２２ａの湾曲した内壁面とによって囲まれ
た半月状の開口部を通って、圧縮室９７１内の圧縮ガス
が吐出口９８に吐出される。可動スクロール９２の公転
に伴い、可動渦巻壁９２２の中央始端部９２２ａは吐出
口９８と圧縮室９７１との連通面積を次第に減少させる
が、吐出終了間際には、吐出口９８と圧縮室９７１との
連通面積が急激に小さくなる。このため、たとえ斜状面
９２２ｂが中央始端部９２２ａに設けられていたとして
も、肝心の吐出終了間際において吐出抵抗が十分に低減
されない。

【００１０】第三に、スクロール型圧縮機においては、
最終圧縮段階にある圧縮室９７１が吐出を完了すると同
時に、次サイクルの圧縮室９７２と連通し、当該圧縮室
９７２が最終圧縮段階に入ることが理想的である。しか
しながら、従来の圧縮機においては、前述の如く吐出抵
抗が非常に大きいために、前サイクルの圧縮室９７１内
の圧縮ガスは迅速に吐出されない。そのため、前サイク
ルの圧縮室９７１が圧縮ガスを吐出しきらないうちに、
次サイクルの圧縮室９７２が前サイクルの圧縮室９７１
に連通してしまう。従って、前サイクルの圧縮室９７１
内に残っている圧縮ガスが、両圧縮室の連通と同時に次
サイクルの圧縮室９７２内に再膨張する。かかる再膨張
は圧縮効率の低下を招く。

【００１１】本発明の目的は、固定及び可動スクロール
の各中央始端部の強度を十分に確保しつつ圧縮流体の吐
出抵抗を効果的に低減することができ、かつ圧縮効率を
低下させることがないスクロール型圧縮機を提供するこ
とにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、固定渦巻壁及び可動渦巻壁の厚肉化された
各中央始端部の内側に対向形成されると共に、可動スク
ロールの公転に伴って周期的に相互に密接可能な一対の
平面部と、固定基端壁において固定渦巻壁に形成された
平面部から離れた位置に設けられると共に、前記一対の
平面部に沿って開口面積を確保するように形状設定され
た吐出口と、可動渦巻壁の厚肉化された中央始端部の一
部を切り欠いて形成されると共に、前記一対の平面部が
密接した際に圧縮室と前記吐出口とを連通させる通路を
構成する斜状面とを備えてなるスクロール型圧縮機とし
た。

【００１３】

【作用】固定渦巻壁及び可動渦巻壁の各中央始端部に相
対向する一対の平面部を設けるために各中央始端部を厚
肉化しているので、各中央始端部の強度が従来よりも向
上する。従って、圧縮室を形成するために両渦巻壁が相
手方スクロールの基端壁に圧接状態で摺動され、かつ最
終圧縮段階の高圧力にさらされても、各中央始端部が破
損するということがない。特に、固定基端壁に設けられ
る吐出口の位置を固定渦巻壁に形成される一方の平面部
から離れた位置としたため、吐出口が存在しても固定基
端壁に繋がる固定渦巻壁の根本部位が脆弱化されるとい
うことがない。

【００１４】吐出口は前記一対の平面部に沿って開口面
積を確保するように形状設定されているため、両平面部
が密接せんとする最終圧縮段階においても、圧縮室と吐
出口との連通面積が従来よりも大きく確保される。又、
可動渦巻壁の厚肉化された中央始端部の一部を切り欠い
て斜状面を形成し、これにより両平面部が密接する際に
圧縮室と吐出口とを連通させる通路を確保している。従
って、最終圧縮段階にある圧縮室の圧縮流体が完全に吐
出されるに至る間、吐出抵抗は従来以上に低減される。

【００１５】本発明によれば、吐出抵抗が低減されてい
るため、前サイクルの圧縮室が吐出を完全に終了する時
期と、次サイクルの圧縮室が前サイクルの圧縮室に連通
する時期との間のタイムラグがほぼなくなる。従って、
前サイクルの圧縮室に残留するガスが、次サイクルの圧
縮室内に再膨張することがなく、圧縮効率の低下が防止
される。

【００１６】

【実施例】以下に、本発明を具体化した一実施例を図１
〜図６に従って説明する。図１に示すように、本実施例
のスクロール型圧縮機は互いに接合される一対のハウジ
ング１，９を備えている。ハウジング１内には固定スク
ロール２が固定されると共に、可動スクロール３が配設
されている。この可動スクロール３は固定スクロール２
に対して噛合されており、この噛合によって両スクロー
ル２，３間には複数の圧縮室５が形成されている。

【００１７】ハウジング１，９内にはラジアルベアリン
グ４ａを介して駆動軸４が支持されており、この駆動軸
４の端部には駆動軸４の軸心から偏心する偏心ピン１０
が設けられている。この偏心ピン１０の基端側にはカウ
ンタウェイト１１が固定され、偏心ピン１０の先端側に
は駆動ブッシュ７が嵌合されている。可動スクロール３
は軸受け７ａを介して駆動ブッシュ７に支持されてい
る。

【００１８】可動スクロール３と対向する固定基板２１
上には固定リング２２が止着されており、可動スクロー
ル３の背面には可動リング２３が止着されている。固定
リング２２及び可動リング２３にはそれぞれ、円形状の
複数の公転位置規制孔が等間隔にて透設されている。そ
して、相対向する公転位置規制孔間にはシュー２４がそ
れぞれ介在されている。このように、固定基板２１、固
定リング２２、可動リング２３及びシュー２４によって
自転阻止機構８が構成されている。この自転阻止機構８
の作用により、偏心ピン１０の公転に伴って可動スクロ
ール３が自転することなく公転される。

【００１９】固定スクロール２は、固定基端壁１２と、
この固定基端壁１２の一側に一体形成された固定渦巻壁
１３とを有している。図２に示すように、固定渦巻壁１
３の中央始端部１３１の内壁面側を除いて、固定渦巻壁
１３の内壁面及び外壁面は、所定の基礎円に基づいて描
かれるインボリュート曲線Ｉ_in，Ｉ_outに沿って形状設
定されている。更に、固定渦巻壁１３の中央始端部１３
１における内側輪郭は半径ｒの円弧Ｓ₁と、半径Ｒ（Ｒ
＝ｒ＋ｑ，ｑは可動スクロール３の公転半径）の円弧Ｓ
₂と、これら円弧Ｓ₁，Ｓ₂の共通接線Ｓ₃とに沿って
設定されている。

【００２０】従って、図２，３，５に示すように、固定
渦巻壁１３の中央始端部１３１は従来の固定渦巻壁９１
２の中央始端部９１２ａよりも厚肉化されている。又、
この中央始端部１３１の共通接線Ｓ₃に対応する部位に
は、固定渦巻壁１３の内壁面の一部を構成する平面部１
３ａが形成される。

【００２１】図２，５に示すように、固定基端壁１２に
は長円形状の吐出口１６が貫設されている。この吐出口
１６は固定渦巻壁１３の平面部１３ａから少し離れた位
置に設けられている。従って、固定渦巻壁１３の平面部
１３ａは、段部１２ａを介して吐出口１６の内壁と繋が
っている。吐出口１６は共通接線Ｓ₃に平行な直線状の
長縁１６ａを有している。又、吐出口１６の長円形状に
もかかわらず、長縁１６ａの長さをある程度確保するこ
とによって、吐出口１６は本実施例の圧縮機と同じサイ
ズを有する従来の圧縮機に設けられた円形状の吐出口９
８とほぼ同じ開口面積を確保している。

【００２２】図１に示すように、可動スクロール３は、
可動基端壁１４と、この可動基端壁１４の一側に一体形
成された可動渦巻壁１５とを有している。図２に示すよ
うに、前記固定渦巻壁１３と同様、可動渦巻壁１５の中
央始端部１５１の内壁面側を除いて、可動渦巻壁１５の
内壁面及び外壁面は所定の基礎円に基づいて描かれるイ
ンボリュート曲線Ｉ_in，Ｉ_outに沿って形状設定されて
いる。更に、中央始端部１５１における内側輪郭は、半
径ｒの円弧Ｆ₁と、半径Ｒ（Ｒ＝ｒ＋ｑ，ｑは可動スク
ロール３の公転半径）の円弧Ｆ₂と、これら円弧Ｆ₁，
Ｆ₂の共通接線Ｆ₃とに沿って設定されている。

【００２３】従って、図２，３，６に示すように、可動
渦巻壁１５の中央始端部１５１は従来の可動渦巻壁９２
２の中央始端部９２２ａよりも厚肉化されている。又、
この中央始端部１５１の共通接線Ｆ₃に対応する部位に
は、固定渦巻壁１５の内壁面の一部を構成する平面部１
５ａが形成される。このように、固定渦巻壁１３及び可
動渦巻壁１５の各中央始端部１３１，１５１は厚肉化さ
れているので、これら各中央始端部１３１，１５１の強
度は従来のものに比してかなり高い。

【００２４】図２に示すように、固定渦巻壁１３側の円
弧Ｓ₁，Ｓ₂がそれぞれ可動渦巻壁１５側の円弧Ｆ₂，
Ｆ₁に接することにより、圧縮室５１が構成される。そ
して、図４に示すように、可動スクロール３の公転に伴
い、固定渦巻壁１３側の平面部１３ａと可動渦巻壁１５
側の平面部１５ａとが周期的に密接する。

【００２５】図２，３，６に示すように、可動渦巻壁１
５の中央始端部１５１の先端縁には、吐出口１６の長縁
１６ａとほぼ等しい長さの範囲にわたって斜状面１５ｂ
が切欠き形成されている。厚肉化された中央始端部１５
１の強度は十分に高いので、斜状面１５ｂの形成が中央
始端部１５１の強度を損なうことはない。

【００２６】最終圧縮段階において相対向する両平面部
１３ａ，１５ａが接合する際、厚肉化された中央始端部
１５１によって、吐出口１６はほぼ完全に隠蔽される。
このとき、可動渦巻壁１５の斜状面１５ｂは、固定渦巻
壁１３の内壁面及び段部１２ａとの間に、圧縮室５と吐
出口１６とを連通させる連通路を確保する。

【００２７】さて、このスクロール型圧縮機を車両用ク
ーラーの圧縮機として用いた場合、駆動軸４は電磁クラ
ッチ（図示略）を介してエンジンの駆動系と連結され
る。エンジンの回転に伴って駆動軸４が回転されると、
駆動軸４の回転が偏心ピン１０、駆動ブッシュ７及び自
転阻止機構８を介して可動スクロール３の公転運動に変
換される。可動スクロール３の公転に伴い、可動渦巻壁
１５は最終圧縮段階にある圧縮室５１の容積を次第に減
少させる。圧縮された冷媒ガスは吐出口１６の外側に設
けられた吐出弁６ａを押し開き、吐出室６へ吐出され
る。

【００２８】図２に示すように、最終圧縮段階にある圧
縮室５１においては、可動渦巻壁１５の平面部１５ａ
は、固定渦巻壁１３の平面部１３ａ及び吐出口１６の長
縁１６ａとほぼ平行になる。可動スクロール３が更に旋
回すると、吐出口１６が中央始端部１５１によってほぼ
隠蔽される。このとき、吐出口１６の長縁１６ａと可動
渦巻壁１５の平面部１５ａとによって囲まれた細長の隙
間から、圧縮された冷媒ガスが吐出室６に吐出されるこ
とになる。

【００２９】この実施例においては、冷媒ガスの通過す
る隙間が、常に長縁１６ａに沿って細長く確保される。
そのため、可動スクロール３の公転に伴って前記隙間の
開口面積が次第に減少するときでも、圧縮ガスの吐出終
了に至るまでの一瞬々々において、吐出口１６と圧縮室
５１との間の連通面積は従来よりも大きくなる。

【００３０】又、可動渦巻壁１５に形成された斜状面１
５ｂと、固定渦巻壁１３の内壁面及び段部１２ａとによ
って、相対向する両平面部１３ａ，１５ａが密接される
際に圧縮室５と吐出口１６とを連通させる連通路が構成
される。この連通路の存在により、段部１２ａの存在に
もかかわらず、圧縮室５１から吐出口１６への圧縮ガス
の吐出抵抗が大きく低減される。

【００３１】このように本実施例によれば、最終圧縮段
階の冷媒ガスを円滑かつ確実に吐出室６に吐出した後
に、次サイクルの圧縮室５２が前サイクルの圧縮室５１
と連通して最終圧縮段階に入ることができる。従って、
前サイクルの圧縮室５１に圧縮ガスがほとんど残留せ
ず、圧縮ガスが次サイクルの圧縮室５２内に再膨張する
という事態が防止される。これにより、圧縮効率の低下
が防止される。又、固定及び可動渦巻壁１３，１５の各
中央始端部１３１，１５１に過大な圧力に基づく負荷が
長時間作用することが防止され、両渦巻壁１３，１５を
疲弊させる状況が緩和される。

【００３２】又、図４に示すように、固定渦巻壁１３の
平面部１３ａと可動渦巻壁１５の平面部１５ａとが互い
に密接するとき、可動渦巻体壁１５の中央始端部１５１
が斜状面１５ｂに対応する部位を除いて吐出口１６をほ
ぼ覆い隠す。それ故、最終圧縮段階にある圧縮室５１が
吐出を終了する以前に、前サイクルの圧縮室５１と次サ
イクルの圧縮室５２とが吐出口１６を介して同時に連通
するという事態を生じない。

【００３３】ところで、固定渦巻壁１３の平面部１３ａ
の延長上に吐出口１６の内壁面が位置するように、吐出
口１６を固定渦巻壁１３の中央始端部１３１に隣接配置
した場合、中央始端部１３１の根元が最も破損し易い箇
所となる。これに対し、本実施例においては、固定渦巻
壁１３の平面部１３ａから少し離れた位置に吐出口１６
を形成し、固定渦巻壁１３と吐出口１６の間に段部１２
ａを存在させている。この段部１２ａの存在により、固
定渦巻壁１３の中央始端部１３１の根元の強度が向上す
るため、中央始端部１３１が根元で破損する虞れがな
い。

【００３４】尚、本発明は前記実施例に限定されるもの
ではなく、図７に示すような態様にて実施してもよい。
即ち、前記実施例における長円形状の吐出口１６に代え
て、略円形状の吐出口１７Ａ，１７Ｂを複数配設しても
よい。この場合、これら吐出口１７Ａ，１７Ｂの輪郭を
構成する各円の共通接線Ｅが固定渦巻壁１３の平面部１
３ａと平行になるように、各吐出口１７Ａ，１７Ｂが配
設されることが望ましい。

【００３５】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、固
定渦巻壁及び可動渦巻壁の厚肉化された各中央始端部の
内側に対向形成した一対の平面部と、固定基端壁におい
て固定渦巻壁に形成された平面部から離れた位置に、前
記一対の平面部に沿って開口面積を確保するように形状
設定した吐出口と、可動渦巻壁の厚肉化された中央始端
部の一部を切り欠いて形成した斜状面とを備えているの
で、固定及び可動スクロールの各中央始端部の強度を十
分に確保しつつ圧縮流体の吐出抵抗を効果的に低減する
ことができ、かつ圧縮効率を低下させることがないとい
う優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を具体化したスクロール型圧縮機の縦断
面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線における固定及び可動スクロー
ルを示す要部断面図である。

【図３】図２の状態における固定及び可動スクロールの
要部縦断面図である。

【図４】固定及び可動スクロールの両平面部が接合した
状態を示す図２相当図である。

【図５】固定スクロールの中央部を示す斜視図である。

【図６】可動スクロールの中央部を示す斜視図である。

【図７】本発明の別例を示す図５相当図である。

【図８】従来のスクロール型圧縮機の縦断面図である。

【図９】図８のＢ−Ｂ線における固定及び可動スクロー
ルを示す要部断面図である。

【図１０】図９の状態における固定及び可動スクロール
の要部縦断面図である。

【符号の説明】

２…固定スクロール、３…可動スクロール、１２…固定
基端壁、１３…固定渦巻壁、１４…可動基端壁、１５…
可動渦巻壁、１３ａ，１５ａ…平面部、１５ｂ…斜状
面、１６…吐出口、１６ａ…長縁、１７Ａ，１７Ｂ…吐
出口、５１，５２…圧縮室、１３１，１５１…中央始端
部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者吉田哲夫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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】固定基端壁と固定渦巻壁とを有する固定
スクロールと、可動基端壁と可動渦巻壁とを有する可動
スクロールとを備え、可動スクロールをその自転を拘束
した状態で固定スクロールと噛合させつつ公転駆動する
ことによって、固定スクロールと可動スクロールとの間
に密閉形成される圧縮室の容積を順次減少させ、該圧縮
室に閉じ込められた流体を圧縮するスクロール型圧縮機
において、前記固定渦巻壁及び前記可動渦巻壁の厚肉化された各中
央始端部の内側に対向形成されると共に、可動スクロー
ルの公転に伴って周期的に相互に密接可能な一対の平面
部と、前記固定基端壁において前記固定渦巻壁に形成された平
面部から離れた位置に設けられると共に、前記一対の平
面部に沿って開口面積を確保するように形状設定された
吐出口と、前記可動渦巻壁の厚肉化された中央始端部の一部を切り
欠いて形成されると共に、前記一対の平面部が密接した
際に前記圧縮室と前記吐出口とを連通させる通路を構成
する斜状面とを備えたスクロール型圧縮機。
【請求項２】前記吐出口は、前記固定渦巻壁に形成さ
れた平面部と平行な長縁を有する長円形状に形状設定さ
れている請求項１に記載のスクロール型圧縮機。