JPH11182460A - スクロール型圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 容量可変機構のような多数の部品を組み込ま
なくても容易に容量可変機能を追加できること。 【解決手段】 カウンターウェイト３２ｂは固定ウェイ
ト２３ａ，２３ｃ，２３ｄに結合部材５５によって組み
合わせたスライドウェイト２３ｂとを有し、該スライド
ウェイト２３ｂには前記結合部材５５の径寸法よりも大
きな穴２３１ｂが形成されており、前記穴２３１ｂには
低速運転時及び高速運転時間で前記スライドウェイト２
３ｂの旋回半径を変化させる弾性体６０が介在されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はスクロール型圧縮機
に属し、特に、従動クランク機構をもつスクロール型圧
縮機に属する。

【０００２】

【従来の技術】従来のスクロール型圧縮機は、一対の渦
巻体を角度をずらせてかみ合わせ、相対的な円運動（公
転運動のみ）を与えて、両渦巻体間に形成する密閉空間
を中心方向へ移動させながら容積を減縮して中心部から
圧縮流体を吐出させるようにした容積式流体圧縮装置で
ある。

【０００３】従来技術のスクロール型圧縮機は、図１０
に示すように、外郭を構成するハウジング１０を有して
いる。ハウジング１０は、大径の有底円筒体からなるリ
アハウジング１０１と、フロントハウジング１００とを
有している。フロントハウジング１００はリアハウジン
グ１０１の開放端に固定された大径円筒部１０３と小径
円筒部１０５とを備えている。リアハウジング１０１と
フロントハウジング１００とは中心軸を同一にしてに配
設されている。

【０００４】ハウジング１０の中心軸線Ｘ上にはシャフ
ト１１が配されている。シャフト１１はフロントハウジ
ング１００の小径円筒部１０５を通ってハウジング１０
内にのびている。また、シャフト１１はフロントハウジ
ング１００の小径円筒部１０５に包囲された小径部１１
ａと、フロントハウジング１００の大径円筒部１０３に
包囲された大径部１１ｂとを有している。大径部１１ｂ
の端部には、軸線Ｘに平行にのびている駆動ピン１２が
軸線Ｘから偏心して固定されている。シャフト１１は大
径部１１ｂがボールベアリング１３を介してフロントハ
ウジング１００の大径部１１ｂにより回転自在に支承さ
れ、小径部１１ａがボールベアリング１４を介してフロ
ントハウジング１００の小径円筒部１０５により回転自
在に支承されている。

【０００５】小径円筒部１０５に径方向外方に電磁クラ
ッチ１５が配設されている。電磁クラッチ１５は、小径
円筒部１０５に回転自在に外嵌するとともに、図示しな
いＶ形ベルトを介して外部駆動源に接続されたプーリ１
５ａと小径部１１ａの端部に固定された回転伝達板１５
ｃとを備えている。駆動源によりシャフト１１が回転駆
動される。

【０００６】リアハウジング１０１内には、固定スクロ
ール１６が配設されている。固定スクロール１６は軸線
Ｘと同心に配設されてリアハウジング１０１に嵌合する
円板状の端板１６ａと、この端板１６ａの一方の面に形
成された渦巻体１６ｂとを備えている。固定スクロール
１６は端板１６ａの他方の面に形成された脚１６ｃを備
えている。固定スクロール１６は、脚１６ｃがリアハウ
ジング１０１の底部１０１ａに当接した状態でボルト１
７によってリアハウジング１０１に固定されている。固
定スクロール１６の端板１６ａによってリアハウジング
１０１の内部空間は吸入室１８と吐出室１９とに仕切ら
れている。

【０００７】さらに、リアハウジング１０１内には固定
スクロール１６に隣接して可動スクロール２０が配設さ
れている。可動スクロール２０は円板状の端板２０ａ
と、この端板２０ａの一方の面に形成された渦巻体２０
ｂと、端板２０ａの他方の面に形成された環状のボス２
０ｃとを備えている。端板２０ａの中心軸線Ｙは軸線Ｘ
から距離ｒｓ偏心している。可動スクロール２０の渦巻
体２０ｂは固定スクロール１６の渦巻体１６ｂと１８０
度の角度の位相差をもってかみ合っている。

【０００８】ボス２０ｃには端板２０ａと同心に配設さ
れた厚肉円板状のブッシュ２１がニードルベアリング２
２を介して回転自在に内嵌している。ブッシュ２１には
軸線Ｘに平行にのびる偏心した貫通穴２１ａが形成され
ている。また、径方向にのびるカウンターウェイト２３
が固定されている。貫通穴２１ａはシャフト１１の大径
部１１ｂに固定された駆動ピン１２を摺動可能に収容し
ている。ブッシュ２１に形成されたピン２１ｂがシャフ
ト１１の大径部１１ｂの端部に形成されたピン２１ｂよ
りもわずかに大径の穴に嵌合している。

【０００９】さらに、フロントハウジング１００の大径
円筒部１０３の端部に固定されたドーナツ板状のフロン
トハウジング側レース（レース部材）２４と、可動スク
ロール２０の端板２０ａに固定されたドーナツ板状の可
動スクロール側レース（レース部材）２５と周方向に互
いに間隔を隔ててフロントハウジング側レース２４と可
動スクロール側レース２５との間に介在する複数のボー
ル２６とによって、可動スクロール自転防止用のボール
カップリングが構成されている。

【００１０】上述した構成のスクロール型圧縮機は、可
動スクロール２０の公転にともなって、ボール２６がフ
ロントハウジング側レース２４，可動スクロール側レー
ス２５内を可動スクロール２０の公転半径ｒｓと略同一
半径の円軌道を描いて転走する。また、可動スクロール
２０の公転にともなって、ボール２６はフロントハウジ
ング側レース２４，可動スクロール側レース２５へ押し
つけられた状態で可動スクロール２０の公転半径ｒｓと
略同一半径に円軌道を描いて滑らかに転走することがで
きる。この結果、可動スクロール２０はフロントハウジ
ング１００、ひいては固定スクロール１６に対して所定
の角度関係でを維持しつつ公転することになる。

【００１１】図１１及び図１２は、図１０に示したカウ
ンターウェイト２３の具体例を示している。カウンター
ウェイト２３は、略半円板形状に形成されている第１乃
至第５の板部材２３ａ〜２３ｅを有しており、第１乃至
第５の板部材２３ａ〜２３ｅが積層された状態で合わさ
れ、その共通する下部がでリベット５０によって固定さ
れている。

【００１２】第１及び第２の板部材２３ａ，２３ｂは半
円板形状の中心から半径方向の周端までの寸法が同じも
のであり、第３乃至第５の板部材２３ｃ〜２３ｅは半円
板形状の中心から半径方向の周端までの寸法が同じ寸法
となっている。また、第４の板部材２３ｄは、上部へ突
出した突出板部２３１ｄを有している。第４の板部材２
３ｄには半円板形状の中心から突出板部２３１ｄにかか
るように半円板形状の中心に、図９に示したブッシュ２
１から突出している軸部２１ｄに貫通し第４の板部材２
３ｄを回動可能に軸支する軸穴２３１が形成されてい
る。

【００１３】スクロール型圧縮機は、図１３にも示すよ
うに、上述したフロントハウジング１００の小径円筒部
１０５に包囲された小径部１１ａ，シャフト１１の大径
部１１ｂ，ブッシュ２１，ニードルベアリング２２，可
動スクロール２０、カウンターウェイト２３によって従
動クランク機構が構成されている。

【００１４】この従動クランク機構は、圧縮時の壁側面
方向のシールを向上するため可動スクロール２０の渦巻
体２０ｂを渦巻体１６ｂへ押し付けるものである。この
壁への押し付け作用は可動スクロール２０の渦巻体２０
ｂに加わるガス圧縮負荷力（Ｆｇ）により偏心ブッシュ
２１をシャフト１１の大径部１１ｂの偏心した貫通穴２
１ａを中心に動かし、旋回半径（Ｒｏ）を変化させて行
うものであり、壁の制度要求を緩和させ壁にならってシ
ールさせる効果がある。

【００１５】Ｗｓ：可動スクロール２０の渦巻体２０ｂ
の重量，Ｗｃ：カウンターウェイト２３の重量，Ｒ：シ
ャフト１１の中心からカウンターウェイト２３の重心位
置までの距離、とすると、Ｆｃ＝Ｆｓとなるように設定
される。

【００１６】 Ｆｃ＝Ｗｃ／ｇ・Ｒ・ω² ，Ｆｓ＝Ｗｓ／ｇ／Ｒ・ω

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】従来、車両用のスクロ
ール型圧縮機では、高速運転時の過剰な冷房による馬力
の増加や電磁クラッチ１５のオン・オフ発生頻度を抑え
るために、圧縮機に容量可変機構を設けているが、この
容量可変機構によって圧縮機の全体形状が大きくなって
しまうとともに、部品点数が多くなり経済性に劣るとい
う問題がある。

【００１８】それ故に、本発明は、従来の圧縮機の形状
や構成をほとんど変更することなく、高速運転時に可変
容量の機能を付加することができ、経済性に優れている
スクロール型圧縮機を提供することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、シャフ
トを中心として動かす偏心ブッシュと、運転時に発生す
る前記可動スクロールの前記渦巻体の遠心力を相殺する
よう前記偏心ブッシュに旋回運動が可能となるよう取り
付けたカウンターウェイトとを備えているスクロール型
圧縮機において、前記カウンターウェイトは固定ウェイ
トと、該固定ウェイトに結合部材によって組み合わせた
スライドウェイトとを有し、該スライドウェイトには前
記結合部材が挿通されかつ前記結合部材の径寸法よりも
大きな穴が形成されており、前記穴には低速運転時及び
高速運転時間で前記スライドウェイトの旋回半径を変化
させる弾性体が介在されていることを特徴とするスクロ
ール型圧縮機が得られる。

【００２０】また、本発明によれば、シャフトを中心と
して動かす偏心ブッシュと、運転時に発生する前記可動
スクロールの前記渦巻体の遠心力を相殺するよう前記偏
心ブッシュに旋回運動が可能となるよう取り付けたカウ
ンターウェイトとを備えているスクロール型圧縮機にお
いて、前記カウンターウェイトは収容室を有し、該収容
室にはスライドウェイトと、低速運転時及び高速運転時
間で前記スライドウェイトの位置を変化させる弾性体と
が設けられていることを特徴とするスクロール型圧縮機
が得られる。

【００２１】

【作用】本発明のスクロール型圧縮機は、低速運転域で
は可動スクロールとカンターウェイトとが従来と変わら
ないバランスを保ち、従動クランク機構によって旋回半
径が大きくなる方向に調整される。可動スクロールの渦
巻体の壁は固定スクロールの渦巻体の壁に押付力が働く
ことからシール性が向上する。

【００２２】また、高速運転域になるにしたがって、ス
ライドウェイトの遠心力がバネ力に打ち勝ち、この結
果、スライドウェイトがスライドし、カンターウェイト
の重心位置がシャフトの中心より離れる方向へ変化す
る。これによって、可動スクロールの渦巻体の壁に押付
力が相殺されて、ついには従動クランク機構によって旋
回半径が小さくなる方向へ調整され、可動スクロールの
渦巻体壁と固定スクロールの渦巻体壁との間に隙間を生
じるようにある。このとき、ブローバイガス（漏れガ
ス）が発生し体積効率が減少する。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明のスクロール型圧縮
機の第１の実施の形態例について図１乃至図４を参照し
て説明する。なお、スクロール型圧縮機は図１０乃至図
１２で説明した構成のスクロール型圧縮機とほぼ同じ構
成であるため、同じ部分には同じ符号を付して構成が同
じ部分の説明を省略する。

【００２４】まず、図１０に示したように、スクロール
型圧縮機は、フロントハウジング１００の小径円筒部１
０５に包囲された小径部１１ａ，シャフト１１の大径部
１１ｂ，ブッシュ２１，ニードルベアリング２２，可動
スクロール２０、カウンターウェイト２３によって従動
クランク機構が構成されている。

【００２５】カウンターウェイト２３は、略半円板形状
に形成されている第１乃至第４の板部材２３ａ〜２３ｄ
を有しており、第１乃至第４の板部材２３ａ〜２３ｄが
積層された状態で合わされ、その共通する下部がでリベ
ットもしくはボルト５５のような結合部材によって固定
されている。第１、第３及び第４の板部材２３ａ，２３
ｃ，２３ｄはボルト５５によって固定された固定ウェイ
トとなっている。

【００２６】第２乃至第４の板部材２３ｂ〜２３ｄは半
円板形状の中心から半径方向の周端までの寸法が同じも
のであり、第１の板部材２３ａは半円板形状の中心から
半径方向の周端までの寸法が第２乃至第４の板部材２３
ｂ〜２３ｄよりも小さい寸法となっている。また、第３
の板部材２３ｃは、上部へ突出した突出板部２３１ｃを
有している。第３の板部材２３ｃには半円板形状の中心
から突出板部２３１ｃにかかるように半円板形状の中心
に、図９に示したブッシュ２１から突出している軸部２
１ｄに貫通し第３の板部材２３ｃを回動可能に軸支する
軸穴２３１が形成されている。

【００２７】さらに、第２の板部材２３ｂは第１及び第
２の板部材２３ａ，２３ｃの間にあって、半径方向へス
ライド可能なスライドウェイトとなっている。第２の板
部材２３ｂの下部にはボルト５５の径寸法よりも大きな
板穴２３１ｂが形成されている。板穴２３１ｂは３か所
に形成されており、板穴２３１ｂのそれぞれボルト５５
が挿通されている。

【００２８】ボルト５５上の板穴２３１ｂにはバネ部材
もしくはゴム部材のような弾性体６０が介在されてい
る。弾性体６０は第２の板部材２３ｂを上方へ押上げて
おり、第２の板部材２３ｂの上端面が第１及び第４の板
部材２３ａ，２３ｄの上端面と同一となる位置まで押し
上げている。この状態は低速運転時の状態である。

【００２９】以下、スクロール型圧縮機のカウンターウ
ェイトの動作を図１乃至図４、及び図１０を参照しなが
ら説明する。まず、低速運転時では可動スクロール２０
とカンターウェイト２３とが従来と変わらないバランス
を保ち、従動クランク機構によって旋回半径が大きくな
る方向に調整される。このとき、可動スクロール２０の
渦巻体２０ｂの壁は固定スクロール１６の渦巻体１６ｂ
の壁に押付力が働くことからシール性が向上する。

【００３０】また、高速運転時になるにしたがって図３
及び図４に示すように、スライドウェイト２３の遠心力
が弾性体６０のバネ力に打ち勝ち、この結果、第２の板
部材（スライドウェイト）２３ｂが中心から外側へスラ
イドし、カンターウェイト２３の重心位置がシャフト１
１の中心より離れる方向へ変化する。これによって、可
動スクロール２０の渦巻体２０ｂの壁に押付力が相殺さ
れて、ついには従動クランク機構によって旋回半径（図
１３に示したＲｏ）が小さくなる方向へ調整され、可動
スクロール２０の渦巻体２０ｂ壁と固定スクロール１６
の渦巻体１６ｂ壁との間に隙間を生じるようになる。こ
のとき、ブローバイガス（漏れガス）が発生し体積効率
が減少する。

【００３１】図５乃至図８は本発明のスクロール型圧縮
機の第２の実施の形態例を示している。なお、スクロー
ル型圧縮機は図１０乃至図１２で説明した構成のスクロ
ール型圧縮機とほぼ同じ構成であるため、同じ部分には
同じ符号を付して構成が同じ部分の説明を省略する。

【００３２】ます、第２の実施の形態例におけるカウン
ターウェイト２３は、図５及び図６に示すように、略半
円板形状に形成されている第１乃至第５の板部材２３ａ
〜２３ｅを有しており、第１乃至第５の板部材２３ａ〜
２３ｅが積層された状態で合わされ、その共通する下部
がでリベットもしくはボルト５５のような結合部材によ
って固定されている。第１乃至第５の板部材２３ａ〜２
３ｅはボルト５５によって固定された固定ウェイトとな
っている。

【００３３】第１及び第２の板部材２３ａ，２３ｂは半
円板形状の中心から半径方向の周端までの寸法が同じも
のであり、第３乃至第５の板部材２３ｃ〜２３ｅは半円
板形状の中心から半径方向の周端までの寸法が同じもの
である。第１及び第２の板部材２３ａ，２３ｂは半円板
形状の中心から半径方向の周端までの寸法が第３乃至第
５の板部材２３ｃ〜２３ｅよりも小さい寸法となってい
る。また、第４の板部材２３ｄは、上部へ突出した突出
板部２３１ｄを有している。第４の板部材２３ｄには半
円板形状の中心から突出板部２３１ｄにかかるように半
円板形状の中心に、図９に示したブッシュ２１から突出
している軸部２１ｄに貫通し第４の板部材２３ｄを回動
可能に軸支する軸穴２３１が形成されている。

【００３４】さらに、第１乃至第３の板部材２３ａ〜２
３ｃの下部にはスライドウェイト７０と、このスライド
ウェイト７０を上方に押し上げている弾性体８０とを収
容した収容室７５が形成されている。

【００３５】以下、第２の実施に形態例におけるスクロ
ール型圧縮機のカウンターウェイトの動作を図５乃至図
８、及び図１０を参照しながら説明する。まず、図５及
び図６に示したように、低速運転時では可動スクロール
２０とカンターウェイト２３とが従来と変わらないバラ
ンスを保ち、従動クランク機構によって旋回半径が大き
くなる方向に調整される。このとき、可動スクロール２
０の渦巻体２０ｂの壁は固定スクロール１６の渦巻体１
６ｂの壁に押付力が働くことからシール性が向上する。

【００３６】また、高速運転時になるにしたがって図７
及び図８に示すように、スライドウェイト７０の遠心力
が弾性体６０のバネ力に打ち勝ち、この結果、スライド
ウェイト７０が中心から半径方向の外側へスライドし、
カンターウェイト２３の重心位置がシャフト１１の中心
より離れる方向へ変化する。

【００３７】高速運転時にはシャフト１１の中心からカ
ウンターウェイト２３の重心位置までの距離Ｒが大きく
なり、Ｆｃ＞Ｆｓとなる。また、図１３に示したブッシ
ュ２１の動きを示すように、Ｆｃ＞Ｆｘ：壁押付力＋Ｆ
ｓとなったとき、壁引き離しの力が働く。

【００３８】これによって、可動スクロール２０の渦巻
体２０ｂの壁に押付力が相殺されて、ついには従動クラ
ンク機構によって旋回半径（図１２に示したＲｏ）が小
さくなる方向へ調整され、可動スクロール２０の渦巻体
２０ｂ壁と固定スクロール１６の渦巻体１６ｂ壁との間
に隙間を生じるようになる。このとき、ブローバイガス
（漏れガス）が発生し体積効率が減少する。

【００３９】図９において、Ｆｄ：駆動力，Ｆｇ：ガス
圧縮負荷力，α：アーム角を示している。壁押付力Ｆｘ
とガス圧縮負荷力Ｆｇとの関係において、駆動力Ｆｄと
圧縮負荷力Ｆｇは、作用−反作用の関係があり、Ｆｄ＝
Ｆｇとなるため駆動ピン１２周りにモーメント（偶力）
が生じ壁押付力Ｆｘが発生する。なお、壁押付力の算出
式は、Ｆｘ＝Ｆｇ・ｔａｎα、Ｆｇ＝Ｔ（軸トルク）／
Ｒｏである。

【００４０】なお、第１及び第２の実施の形態例で示し
た弾性体６０，８０、スライドウェイト（第２の板部
材）２３ｂ，７０の重量は、例えば、車両に圧縮機を搭
載するときに、この車両特性に合わせて設定される。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のスクロー
ル型圧縮機の実施の形態例によれば、従来の固定容積ス
クロール型圧縮機に対し、追加部品が弾性体のみである
ことから、容量可変機構のような多数の部品を組み込ま
なくても容易に容量可変機能を追加することができる。

【００４２】また、弾性体とスライドウェイトとの重量
という扱いやすい２つのパラメータで特性の設定ができ
るので、車両特性とのマッチング調整が容易にできる。

【００４３】したがって、本発明では、重心距離の変位
量を大きくすることが可能であり、重心距離の変異量は
小さいが圧縮機の全体形状を固定容積型の圧縮機と全く
同等の形状にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のスクロール型圧縮機における低速運転
時のカウンターウェイトの第１の実施の形態例を示す正
面図である。

【図２】図１のII-II 線断面図である。

【図３】図１に示したスクロール型圧縮機における高速
運転時のカウンターウェイトのの状態を示す正面図であ
る。

【図４】図３のIV-IV 線断面図である。

【図５】本発明のスクロール型圧縮機における低速運転
時のカウンターウェイトの第２の実施の形態例を示す正
面図である。

【図６】図５のVI-VI 線断面図である。

【図７】図５に示したスクロール型圧縮機における高速
運転時のカウンターウェイトのの状態を示す正面図であ
る。

【図８】図７のVIII-VIII 線断面図である。

【図９】スクロール型圧縮機における偏心ブッシュの動
きを説明するための説明図である。

【図１０】従来のスクロール型圧縮機を示す縦断面図で
ある。

【図１１】図９に示したスクロール型圧縮機におけるカ
ウンターウェイトの具体例を示す正面図である。

【図１２】図１１のXI-XI 線断面図である。

【図１３】図１０に示したスクロール型圧縮機における
従動クランク機構を説明するための分解斜視図である。

【符号の説明】

１０ ハウジング １１ シャフト １１ａ 小径円筒部 １１ｂ 大径円筒部 １６ 固定スクロール ２０ 可動スクロール ２３ カウンターウェイト ２３ｂ 第２の板部材（スライドウェイト） ６０，８０ 弾性体 ７０ スライドウェイト ７５ 収容室 １００ フロントハウジング １０１ リアハウジング １０５ 小径円筒部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シャフトを中心として動かす偏心ブッシ
   ュと、運転時に発生する前記可動スクロールの前記渦巻
   体の遠心力を相殺するよう前記偏心ブッシュに旋回運動
   が可能となるよう取り付けたカウンターウェイトとを備
   えているスクロール型圧縮機において、 前記カウンターウェイトは固定ウェイトと、該固定ウェ
   イトに結合部材によって組み合わせたスライドウェイト
   とを有し、該スライドウェイトには前記結合部材が挿通
   されかつ前記結合部材の径寸法よりも大きな穴が形成さ
   れており、前記穴には低速運転時及び高速運転時間で前
   記スライドウェイトの旋回半径を変化させる弾性体が介
   在されていることを特徴とするスクロール型圧縮機。
2. 【請求項２】 シャフトを中心として動かす偏心ブッシ
   ュと、運転時に発生する前記可動スクロールの前記渦巻
   体の遠心力を相殺するよう前記偏心ブッシュに旋回運動
   が可能となるよう取り付けたカウンターウェイトとを備
   えているスクロール型圧縮機において、 前記カウンターウェイトは収容室を有し、該収容室には
   スライドウェイトと、低速運転時及び高速運転時間で前
   記スライドウェイトの位置を変化させる弾性体とが設け
   られていることを特徴とするスクロール型圧縮機。