JPH06346861A

JPH06346861A - スクロール型圧縮機

Info

Publication number: JPH06346861A
Application number: JP13368993A
Authority: JP
Inventors: Masaya Nakamura; 雅哉中村; Akira Nakamoto; 昭中本; Masakazu Obayashi; 正和大林; Hiroyuki Motonami; 博之元浪
Original assignee: Toyoda Automatic Loom Works Ltd
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 1993-06-03
Filing date: 1993-06-03
Publication date: 1994-12-20

Abstract

(57)【要約】【目的】圧縮動作時に固定スクロール体と旋回スクロ
ール基板の撓みを抑制して、渦巻部の接触部の押付力に
よる渦巻部の付け根部の応力集中を緩和し、渦巻部の破
損を未然に防止する。【構成】基板１ａ及び渦巻部１ｂを有する固定スクロ
ール体１と、該固定スクロール体１に対向して自転防止
機構１０により自転不能に、かつ公転可能に設けられた
基板８ａ及び渦巻部８ｂを有する旋回スクロール体８と
を嵌合する。両スクロール体１，８の間に該旋回スクロ
ール体８の公転に基づいて外周側から中心部に向かって
容積減少する密閉状の圧縮室Ｐを形成する。固定スクロ
ール体１の基板１ａに形成した吐出孔１ｄから吐出弁１
２を押し退けて圧縮された冷媒ガスを吐出室１４へ吐出
するようにする。さらに、旋回スクロール基板８ａ及び
固定スクロール基板１ａの少なくとも一方の基板８ａの
内部に補強部材１５を挿入する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は例えば車両空調装置に
使用されるスクロール型圧縮機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、スクロール型圧縮機はハウジン
グ内に設けた基板及び渦巻部を有する固定スクロール体
と、同じく基板及び渦巻部を有する旋回スクロール体と
を嵌合してなるスクロール圧縮要素を備えている。そし
て、前記ハウジング内に吸入された冷媒ガスを前記スク
ロール圧縮要素により圧縮して吐出孔から吐出室へ吐出
するようになっている。両スクロール体の基板はそれぞ
れ円板状に形成され、それらの基板には渦巻部がそれぞ
れ一体に形成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】圧縮行程が進行する
と、圧縮室は両渦巻部の中心部に行くに従いその容積が
減少して圧力が上昇する。このため前記両基板の中心部
は外周部に比べて高い圧縮反力を受ける。圧縮機の軽量
化を図るため、旋回スクロール体及び固定スクロール体
は例えばアルミニウム合金等の軽量材により一体に成形
されている。従って、両基板の中心部が外側へ押圧され
て凸面状の撓みが生じる。この撓みが大きくなった場合
には両渦巻部相互の圧縮室を区画形成する接触部の押付
力が大きくなり、基板に対する渦巻部の付け根部の応力
集中が生じて、渦巻部が破損するという問題が生じる。

【０００４】又、旋回スクロール体の外周側には冷媒ガ
スの吸入室が設けられ、旋回スクロール基板の背面側は
吸入圧力雰囲気となっている。固定スクロール基板の背
面側には吐出室が形成されているので、該基板には圧縮
室の高圧力と吐出室の圧力の差圧が作用し、このため旋
回スクロール基板の方が固定スクロール基板よりも圧縮
反力による撓みが生じ易い。

【０００５】この発明の第１の目的は上記従来の技術に
存する問題点を解消して、固定スクロール基板及び旋回
スクロール基板うち少なくとも旋回スクロール基板の圧
縮圧力による撓みを抑制して、両渦巻部の接触部での押
圧け力を軽減して渦巻部の付け根部の応力集中を緩和
し、渦巻部の破損を未然に防止することができるスクロ
ール型圧縮機を提供することにある。

【０００６】又、この発明の第２の目的は上記第１の目
的に加えて、旋回スクロール基板のボス部にベアリング
を嵌合する際にボス部の変形を抑制することができるス
クロール型圧縮機を提供することにある。

【０００７】さらに、この発明の第３の目的は上記第１
の目的に加えて、補強部材の重量を軽減してスクロール
体を軽量化することができるスクロール型圧縮機を提供
することにある。

【０００８】さらに、この発明の第４の目的は上記第１
の目的に加えて、補強部材の重量をさらに軽減してスク
ロール体を軽量化することができるスクロール型圧縮機
を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は上記目的を達
成するため、基板及び渦巻部を有する固定スクロール体
と、該固定スクロール体に対向して自転防止機構により
自転不能に、かつ公転可能に設けられた基板及び渦巻部
を有する旋回スクロール体との間に該旋回スクロール体
の公転に基づいて外周側から中心部に向かって容積減少
する密閉状の圧縮室を形成し、固定スクロール体の基板
に形成した吐出孔から圧縮された冷媒ガスを吐出室へ吐
出するようにしたスクロール型圧縮機において、前記旋
回スクロール基板及び固定スクロール基板のうち少なく
とも一方のスクロール基板の内部に補強部材を挿入する
という手段をとっている。

【００１０】又、請求項２記載の発明は、請求項１にお
いて、旋回スクロール基板に挿入された板状の補強部材
の径を、該基板背面に一体形成されたボス部の径以上に
設定するという手段をとっている。

【００１１】さらに、請求項３記載の発明は、請求項１
において、固定スクロール基板に形成した吐出孔と連通
を開始する直前の圧縮室を形成する固定及び旋回の両渦
巻部と対応する領域に前記補強部材を挿入するという手
段をとっている。

【００１２】さらに、請求項４記載の発明は、請求項１
において、固定スクロール基板に形成した吐出孔と連通
を開始する直前の圧縮室を形成する固定及び旋回の両渦
巻部の接触部と対応して前記補強部材を帯状に挿入する
という手段をとっている。

【００１３】

【作用】請求項１記載の発明は、旋回スクロール体の旋
回運動により両渦巻部により形成される密閉状の圧縮室
内に吸入室の冷媒ガスが取り込まれ、圧縮室は中心部に
行くに従い容積を減少しつつガスを圧縮する。このガス
は固定スクロール基板に形成した吐出孔から吐出室に吐
出される。この冷媒ガスの圧縮行程では圧縮反力により
両スクロール基板が外側に押圧される。このときスクロ
ール基板の内部には補強部材が挿入されているので、該
基板の変形が抑制され、両渦巻部同士の接触部における
押付力が低減されて、渦巻部の付け根部の破損が防止さ
れる。

【００１４】又、請求項２記載の発明は、旋回スクロー
ル体のボス部と対応するように補強部材を旋回スクロー
ル基板に挿入したので、請求項１記載の発明の作用に加
えて、ボス部に対しラジアルベアリングを嵌入する際、
ボス部の変形が抑制される。

【００１５】又、請求項３記載の発明は、固定及び旋回
の両基板及び両渦巻部により形成される密閉状の圧縮室
が吐出孔と連通を開始する状態では、圧縮室の圧力が吐
出室へ圧縮ガスを吐出するため高圧力となる。この高圧
力の圧縮室を形成する両渦巻部には外方への圧縮反力が
増大する。しかし、両基板の内部には前記圧縮室を形成
する両渦巻部と対応して補強部材が挿入されているの
で、基板の撓みが抑制され、両渦巻部同士の接触部にお
ける押付力が低減されて、渦巻部の付け根部の破損が防
止される。この発明では渦巻部の応力集中が増大する基
板の領域のみに補強部材を挿入するので、比重の大きい
補強部材が小量で済み、スクロール体の重量を軽減する
ことができる。

【００１６】又、請求項４記載の発明は、両基板及び両
渦巻部により形成される密閉状の圧縮室が吐出孔と連通
を開始する状態では両渦巻部の中心部の接触部がなくな
り、かつ二つの独立した圧縮室が互いに連通される。そ
して、この圧縮室を形成する両渦巻部の接触部は減少す
るため、接触部での押付力が急激に増大する。しかし、
基板の内部には接触部と対応して補強部材が帯状に挿入
されているので、基板の撓みが抑制され、両渦巻部同士
の接触部における押付力が低減されて、渦巻部の付け根
部の破損が防止される。この発明では最も応力集中が生
じ易い部分のみに補強部材を挿入するので、比重の大き
い補強部材がさらに小量で済み、スクロール体の重量を
一層軽減することができる。

【００１７】

【実施例】以下、この発明を具体化した第１実施例を図
１〜図４に基づいて説明する。図３に示すように固定ス
クロール体１は基板１ａと、該基板１ａに一体形成され
た固定渦巻部１ｂと、さらに前記基板１ａの外周に一体
形成されたセンターハウジング部１ｃとにより構成され
ている。前記センターハウジング部１ｃのフロント側端
面には吸入口２ａを有するフロントハウジング２が接合
固定されている。又、センターハウジング部１ｃのリヤ
側端面には吐出口３ａを有するリヤハウジング３が接合
固定され、フロントハウジング２の中心部には回転軸４
がラジアルベアリングにより回転可能に支持されてい
る。この回転軸４の内端部には偏心軸５が連結され、該
軸５にはバランスウェイト６及びブッシュ７が嵌合され
ている。このブッシュ７の外周面には旋回スクロール体
８の基板８ａの中心部が相対回動可能にラジアルベアリ
ング９により支持されている。

【００１８】又、前記フロントハウジング２の内壁面と
旋回スクロール体８の基板８ａとの間には旋回スクロー
ル体８の自転を防止し、かつ公転動作を許容するための
自転防止機構１０が介装されている。旋回スクロール体
８の基板８ａには旋回渦巻部８ｂが形成され、両渦巻部
１ｂ，８ｂは図４に示すように複数箇所で接触されてい
る。両渦巻部１ｂ，８ｂの外側には吸入室１１が形成さ
れ、前記基板１ａには前記吐出孔１ｄを開閉する吐出弁
１２及びその開閉位置を規制するリテーナ１３が取り付
けられている。そして、旋回スクロール体８の公転運動
により両渦巻部１ｂ，８ｂにより形成された容積減少す
る圧縮室Ｐにより前記吸入室１１から冷媒ガスを取り込
んで渦巻部１ｂ，８ｂの中心側に容積減少しつつ移動さ
れる。さらに、圧縮された冷媒ガスは前記吐出孔１ｄか
らリヤハウジング３内に形成した吐出室１４へ吐出され
る。

【００１９】図１に示すように前記旋回スクロール基板
８ａにはこれを形成する例えばアルミニウム合金よりも
剛性の高い例えば鉄系の材料よりなる円板状の補強部材
１５が挿入されている。この補強部材１５の挿入範囲は
基板８ａと同一であり、基板の曲げ剛性を向上するよう
にしている。補強部材１５には複数箇所に円形の透孔１
５ａが形成され、基板８ａを形成するアルミニウム合金
が旋回スクロール体８の成型時に進入して連結部８ｄが
形成され、補強部材１５がサンドイッチ状に介在されて
いる。

【００２０】次に、前記のように構成したスクロール型
圧縮機についてその作用を説明する。エンジン等の動力
により図３に示す回転軸４が回転されると、偏心軸５及
びブッシュ７により旋回スクロール体８が自転防止機構
１０により自転を阻止された状態で所定の半径にて公転
運動を行う。この時吸入室１１から圧縮室Ｐに取り込ま
れた冷媒ガスは中心部に行くに従い容積減少されて基板
１ａに設けた吐出孔１ｄから吐出弁１２を押し退けて吐
出室１４に吐出される。この吐出室１４の冷媒ガスはリ
ヤハウジング３の上部に設けた吐出口３ａから外部冷媒
回路に吐出される。

【００２１】前記旋回スクロール基板８ａの背面側には
吸入室１１の低い吸入圧力が作用し、固定スクロール基
板１ｂの背面には吐出室１４の吐出圧力が作用する。こ
のため旋回スクロール基板１ａには圧縮反力による撓み
が生じ易い。しかし、この実施例においては基板８ａの
内部に旋回スクロール体８の部材よりヤング率の高い鉄
等の円板状の補強部材１５を挟み込むことにより、基板
８ａの剛性がアップする。このため圧縮室Ｐ内の圧縮反
力による基板８ａの撓みが少なくなるので、渦巻部８ｂ
の傾きが減少し両渦巻部１ｂ，８ｂの接触部での押付力
が抑制され、渦巻部１ｂ，８ｂの付け根部の応力集中が
抑制される。このため渦巻部１ｂ，８ｂが付け根部から
破損するのが防止される。

【００２２】次に、請求項２記載の発明を具体化した第
２実施例を図５に基づいて説明する。この実施例では旋
回スクロール基板８ａの中心部に対し円板状の補強部材
１５を挿入したものである。前記補強部材１５の径は基
板８ａに一体形成され、かつ偏心軸５を支持するラジア
ルベアリング９の嵌合用ボス部８ｃの外径Ｄと同じに設
定されている。

【００２３】この第２実施例ではボス部８ｃに対しラジ
アルベアリング９を嵌入する際、基板８ａの撓みが抑制
されるので、ボス部８ｃの変形が抑制され、偏心軸５及
びブッシュ６のボス部８ｃへの組付精度が向上する。

【００２４】次に、請求項３記載の発明を具体化した第
３実施例を図６〜図８に基づいて説明する。この実施例
では図７に示すように吐出孔１ｄと連通を開始する直前
の圧縮室Ｐｎを区画形成する両渦巻部１ｂ，８ｂと対応
して円形状の補強部材１５を旋回スクロール基板８ａに
埋設している。

【００２５】図６に示すように前記先行する微小圧縮室
Ｐｓを形成する両渦巻部１ｂ，８ｂは互いに近接した二
つの接触部Ｅ₁，Ｅ₂で接触され、この微小圧縮室Ｐｓ
に続く後行側の二つの中間圧の圧縮室Ｐｎ，Ｐｎを形成
する両渦巻部１ｂ，８ｂはその中間部において二つの接
触部Ｅ₃₀，Ｅ₄₀で互いに接触されている。そして、旋回
スクロール体８の旋回動作により前記微小圧縮室Ｐの容
積が図７に示すように零となって圧縮動作が終了する
と、両渦巻部１ｂ，８ｂの中心部の接触部Ｅ₁，Ｅ₂は
二箇所から一箇所（Ｅ₁₂）となる。この状態では二つの
中間圧縮室Ｐｎ，Ｐｎを形成する両渦巻部１ｂ，８ｂの
接触部は中心部一箇所（Ｅ₁₂）、中間部二箇所（Ｅ₃，
Ｅ₄）の計三箇所となる。

【００２６】その後、旋回スクロール体８の旋回動作が
僅かに進行すると、両渦巻部１ｂ，８ｂの中心部が互い
に離隔して図８に示すように接触部Ｅ₁₂が無くなり、こ
の結果、二つの中間圧縮室Ｐｎ，Ｐｎが一つの中間圧縮
室Ｐｄとなる。この圧縮室Ｐｄを形成する両渦巻部１
ｂ，８ｂの接触部は前述した三箇所（Ｅ₁₂，Ｅ₃，
Ｅ₄）から中間部の二箇所（Ｅ₃₁，Ｅ₄₁）に急激に減少
し、旋回スクロール体８の旋回動作及び圧縮室Ｐｄの圧
力により旋回渦巻部８ｂが固定渦巻部１ｂに強圧され
る。しかし、この第３実施例では図７に鎖線で示すよう
に吐出孔１ｄと連通を開始する直前の圧縮室Ｐｎ，Ｐｎ
を形成する両渦巻部１ｂ，８ｂと対応して旋回スクロー
ル基板８ａに円板状の補強部材１５が挿入されているの
で、基板８ａの撓みが抑制される。この結果、両渦巻部
１ｂ，８ｂ同士の接触部（Ｅ_3,Ｅ₃₁、Ｅ_4,Ｅ₄₁）におけ
る押付力が低減されて、渦巻部１ｂ，８ｂの付け根部の
破損が防止される。

【００２７】この第３実施例では応力集中が生じ易い部
分のみに補強部材１５を挿入するので、比重の大きい補
強部材１５が小量で済み、旋回スクロール体８の重量を
軽減することができる。

【００２８】ところで、図７に示すように中間圧縮室Ｐ
ｎ，Ｐｎが吐出孔１ｄと連通を開始する直前での両渦巻
部１ｂ，８ｂの接触部Ｅ₃，Ｅ₄と、図８に示すように
連通を開始した直後の接触部Ｅ₃₁，Ｅ₄₁とは、作図上位
置が若干異なるが、実際の位置は殆ど同一である。従っ
て、この明細書では圧縮室Ｐｎ，Ｐｎが吐出孔１ｄと連
通を開始する直前というとき、直後も含まれるものとす
る。

【００２９】又、渦巻部１ｂ，８ｂの中間部の接触部Ｅ
₃，Ｅ₄での押付力が最大となる位置、つまり圧縮室Ｐ
ｄが吐出孔１ｄと連通を開始する時点は、圧縮機の回転
数、冷房負荷等の運転条件によって変化する。このた
め、前記渦巻部１ｂ，８ｂの中間部の接触部Ｅ_31,Ｅ₄₁
も位置が渦巻部に沿って変動する。従って、この実施例
のように前記変動範囲全体をカバーするように補強部材
１５，１６を設けることが望ましい。

【００３０】次に、請求項４記載の発明を具体化した第
４実施例を図９に基づいて説明する。この実施例では帯
状の補強部材１５を固定スクロール基板１ａに形成した
吐出孔１ｄと連通を開始する直前の圧縮室Ｐｎ，Ｐｎを
形成する固定及び旋回の両渦巻部１ｂ，８ｂの中間部の
二つの接触部Ｅ₃，Ｅ₄及び両渦巻部１ｂ，８ｂの中心
部の接触部Ｅ₁₂と対応して局部的に挿入したものであ
る。

【００３１】この第４実施例では両基板１ａ，８ａ及び
両渦巻部１ｂ，８ｂにより形成される密閉状の圧縮室Ｐ
ｄが吐出孔１ｄと連通を開始する状態では両渦巻部の中
心部の接触部Ｅ₁₂がなくなり、かつ二つの独立した圧縮
室Ｐが互いに連通される。そして、この圧縮室Ｐｎを形
成する両渦巻部１ｂ，８ｂの接触部Ｅ₃₁，Ｅ₄₁は二箇所
に減少するため、両接触部Ｅ₃₁，Ｅ₄₁での押付力が急激
に増大する。しかし、両基板８ａの内部には二箇所の接
触部Ｅ₃₁，Ｅ₄₁及び両渦巻部１ｂ，８ｂの中心部と対応
して補強部材１５が帯状に挿入されているので、基板８
ａの撓みが抑制される。この結果、両渦巻部１ｂ，８ｂ
同士の接触部Ｅ₃₁，Ｅ₄₁における押付力が低減されて、
渦巻部の付け根部の破損が防止される。

【００３２】この第４実施例では最も応力集中が生じ易
い部分のみに補強部材１５を挿入するので、比重の大き
い補強部材１５がさらに小量で済み、旋回スクロール体
８の重量を一層軽減することができる。

【００３３】なお、この発明は前記実施例に限定される
ものではなく、次のように具体化することができる。（１）図１０に示す別例は基板８ａに金属のメッシュよ
りなる補強部材１５を埋設したものである。この実施例
では補強部材１５の重量を軽減することができるので、
旋回スクロール体８全体の重量が減少しその旋回運動に
要する動力が軽減される。

【００３４】（２）図１１に示す別例は基板８ａに対し
放射状の補強部材１５を挿入したものである。（３）補強部材１５を例えばグラスファイバーなどの無
機材を用いて基板８ａの剛性を上げるようにすることも
可能である。

【００３５】（４）前述した各実施例の補強部材１５を
図示しないが、固定スクロール基板１ａ内に埋設するこ
と。（５）丸棒材、角棒材等を複数本組み合わせて補強部材
１５を構成すること。

【００３６】（６）補強部材１５の肉厚を基板８ａの中
心部ほど段階的又は連続的に大きくなるようにするこ
と。

【００３７】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１〜４記載
の発明は、特許請求の範囲のように構成したので、次の
ような効果がある。

【００３８】請求項１記載の発明は、固定スクロール基
板及び旋回スクロール基板の圧縮室内の圧力による撓み
を抑制して、両渦巻部の接触部での押付力を軽減して渦
巻部の付け根部の応力集中を緩和し、渦巻部の破損を未
然に防止することができる。

【００３９】又、請求項２記載の発明は請求項１記載の
発明の効果に加えて、旋回スクロール基板のボス部に偏
心軸支持用のベアリングを嵌合する際にボス部の変形を
抑制して組付精度を向上することができる。

【００４０】さらに、請求項３記載の発明は請求項１記
載の発明の効果に加えて、補強部材の重量を軽減してス
クロール体を軽量化することができる。さらに、請求項
４記載の発明は請求項１記載の発明の効果に加えて、補
強部材の重量をさらに軽減してスクロール体を軽量化す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例のスクロール型圧縮機の
要部の縦断面図である。

【図２】旋回スクロール基板の断面図である。

【図３】スクロール型圧縮機の縦断面図である。

【図４】渦巻部の横断面図である。

【図５】この発明の第２実施例を示す要部の部分断面図
である。

【図６】この発明の第３実施例を示す渦巻部の横断面図
である。

【図７】第３実施例の渦巻部の横断面図である。

【図８】第３実施例の渦巻部の横断面図である。

【図９】この発明の第４実施例を示す要部の部分断面図
である。

【図１０】この発明の別例を示す要部の断面図である。

【図１１】この発明の別例を示す要部の断面図である。

【符号の説明】

１…固定スクロール体、１ａ…基板、１ｂ…固定渦巻
部、１ｄ…吐出孔、２…フロントハウジング、３…リヤ
ハウジング、８…旋回スクロール体、８ａ…基板、８ｂ
…旋回渦巻部、１５…補強部材、Ｅ₁₂，Ｅ₃，Ｅ₄，Ｅ
₃₁，Ｅ₄₁…接触部、Ｐｎ，Ｐｄ…圧縮室。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者元浪博之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】基板及び渦巻部を有する固定スクロール
体と、該固定スクロール体に対向して自転防止機構によ
り自転不能に、かつ公転可能に設けられた基板及び渦巻
部を有する旋回スクロール体との間に該旋回スクロール
体の公転に基づいて外周側から中心部に向かって容積減
少する密閉状の圧縮室を形成し、固定スクロール体の基
板に形成した吐出孔から圧縮された冷媒ガスを吐出室へ
吐出するようにしたスクロール型圧縮機において、前記旋回スクロール基板及び固定スクロール基板のうち
少なくとも一方のスクロール基板の内部に補強部材を挿
入したスクロール型圧縮機。
【請求項２】請求項１において、旋回スクロール基板
に挿入された板状の補強部材の径を、該基板背面に一体
形成されたボス部の径以上に設定したスクロール型圧縮
機。
【請求項３】請求項１において、前記補強部材は固定
スクロール基板に形成した吐出孔と連通を開始する直前
の圧縮室を形成する固定及び旋回の両渦巻部と対応する
領域に挿入されているスクロール型圧縮機。
【請求項４】請求項１において、前記補強部材は固定
スクロール基板に形成した吐出孔と連通を開始する直前
の圧縮室を形成する固定及び旋回の両渦巻部の接触部と
対応して帯状に挿入されているスクロール型圧縮機。