JPS646353B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は冷暖房装置用圧縮機に係り、特に一対
のうず巻体を角度をずらせてかみ合わせ、一方の
うず巻体に相対的な円運動（公転運動のみ）を与
えて、両うず巻間に形成した密閉空間を中心方向
へ容積の減少を伴なわせながら移動させ、中心部
から圧縮ガスを吐出させるようにしたスクロール
型と呼ばれる冷媒圧縮機に関する。

一般の室内冷房の場合、室内温度が一旦設定温
度にまで達すると、その後に室内温度が上昇した
ときに補う冷凍能力は小さくてすむ。ところが冷
房装置は普通、室内温度や室内外の温度差等にし
たがつてオンオフされるようになつているため、
室内が設定温度にまで冷却された後は、オンオフ
の繰り返しが高感度のものほど多くなり、駆動源
に大きな負荷が断続的に加わつてしまう。また特
に自動車用冷房装置にあつては、上述の温度上の
問題に加え、回転数が刻々と変化する自動車エン
ジンによつて冷媒圧縮機を駆動するようになつて
いるので、その冷媒圧縮機の無駄な駆動を避ける
には、エンジンと圧縮機との動力伝達を掛け外し
する電磁クラツチを頻繁にオンオフしなければな
らず、その都度、エンジンにかかる負荷が変化す
るため小型車への適用には制限がある。

それ故に消費エネルギーに大きな無駄を生じる
ことなく、必要に応じて圧縮比を小さくして駆動
源の負担を軽減することの可能な圧縮機が必要と
なる。

スクロール型圧縮機においては、両うず巻体間
に形成される密閉空間の最初の容積を減少させる
ことで圧縮比を可変させることが可能となる。密
閉空間の最初の容積を減少させる構成としてうず
巻体の外端と、対向するうず巻体の外側壁間に形
成される通常の流体取り込み口よりもうず巻に沿
つて中心部に近ずいた位置に流体通孔を設け、該
流体通孔を開閉制御する構成が、特願昭56−3646
（特開昭57−148089号公報）に開示されている。

上記出願において開示された流体通孔の開閉制
御部材は、ばね性を有し、強磁性材料より成る板
状の弁部材を流体通孔の一端開口に対向するよう
配設し、ビス等でスクロール部材上に固定すると
ともに、該弁部材を電磁石装置によつて吸引する
構成となつていた。しかしこのような構成にあつ
ては、磁気吸引という面から見ると、漏れ磁束が
非常に多く効率が悪くなるという欠陥を有するも
のであつた。また弁部材をビス等により固着する
構成では組付性も悪くなる欠陥を有していた。さ
らに容積減少率を大きくする為複数対の流体通孔
を設けた場合、該複数の流体通孔を同時に良好な
シール性を保ちつつ開閉制御する機構としては不
十分であつた。

そこで本発明は、両うず巻体間に形成された密
閉空間の最初の容積減少を圧力損失なく効率良く
行うことと、複数の流体通孔を同時に開閉制御す
ることと、余分な突出などがない小型でコンパク
トなスクロール型圧縮機を提供することを目的と
する。

以下、本発明を図面に示す実施例を参照して詳
細に説明する。

第１図を参照して、図示の圧縮機１は、アルミ
ニウムあるいはアルミニウム合金で作られたフロ
ントエンドプレート１１と、これに設置されたカ
ツプ状部分１２とからなる圧縮機ハウジング１０
を有している。

フロントエンドプレート１１はその中心部に主
軸１３を挿通させるための貫通孔１１１を形成し
ており、背面には貫通孔１１１と同心状の環状突
起１１２が形成されている。一方、カツプ状部分
１２は、スチール板の絞り加工、あるいはアルミ
ダイカストによつて形成される。カツプ状部分１
２は、その開口部をフロントエンドプレートの環
状突起１１２上に嵌合し固着される。なお、Ｏ−
リング１４が接合部に挾持されてシールを行なつ
ている。

主軸１３の内端にはデイスクロータ１５が固定
されており、このデイスクロータ１５は貫通孔１
１１内にボールベアリング１６によつて回転可能
に支持されている。

フロントエンドプレート１１は、また、主軸１
３を取巻くように前方に伸びたスリーブ１７を有
している。スリーブ１７は、フロントエンドプレ
ート１１と一体に成形されても良いが、ここで
は、フロントエンドプレートとは別個にスチール
にて形成され、ねじ１８によつて、フロントエン
ドプレート１１の前面に取付けられている。スリ
ーブ１７内の前端部には、ボールベアリング１９
が設置されており、主軸１３を回転可能に支持し
ている。シヤフトシール組立体２０は、スリーブ
１７中で主軸１３上に組立てられている。

スリーブ１７の外面上には、ベアリング２１に
よつてプーリー２２が回転可能に支持されている
とともに、電磁石２３が固定されている。一方主
軸１３のスリーブ１７から突出した端部上には、
アーマチヤプレート２４が弾性支持されている。
即ち、プーリー２２、電磁石２３およびアーマチ
ヤプレート２４により、電磁クラツチが構成され
ており、これによつて、外部駆動源（例えば自動
車エンジン）の回転をベルトを介してプーリー２
２へ伝え、電磁石２３への通電によつて、アーマ
チヤプレート２４をプーリー２２へ吸着すること
によつて主軸１３へ回転力を伝達するようにして
いる。

フロントエンドプレート１１によつて開口部を
閉じられたカツプ状部分１２内には、固定スクロ
ール部材２５、可動スクロール部材２６、可動ス
クロール駆動機構２７および可動スクロール回転
阻止機構２８が設けられている。

固定スクロール部材２５は、一般に側板２５１
とその一面に固定されたうず巻体２５２とからな
つており、側板２５１の裏面には、円筒状の隔壁
２５３が軸方向に突出して形成されており、その
壁部は図示を省略した適当な取付手段によつてカ
ツプ状部分１２に固定されている。また側板２５
１の外周面には、溝が形成され、この溝中には、
シールリング３１が配置され、側板２５１の外周
面とカツプ状部分１２の内面との間をシールして
いる。従つて、固定スクロール部材２５の側板２
５１によつて、カツプ状部分の内部は、隔壁２５
３が存在する後方の室３２と、うず巻体２５２の
配置される前方の室３３とに分離され室３２は更
に隔壁２５３によつて吸入室３６と吐出室３２に
分離される。

室３３中には、可動スクロール部材２６が配置
されている。可動スクロール部材２６は側板２６
１とその一面に固定されたうず巻体２６２からな
り、うず巻体２６２はうず巻体２５２と180゜の角
度ずれをもつてかみ合わされて、両うず巻体の間
に密閉空間を形成している。可動スクロール部材
２６は、デイスクロータ１５の内端面に偏心して
結合した駆動輪２７１上に、ラジアルベアリング
２７２を介して、回転可能に設置されている。一
方、フロントエンドプレート１１へ固定結合され
た固定リング２８１と、これと対向するように可
動スクロール２６の側板２６１へ固定された可動
リング２８２と、両リングに形成したボール受穴
２８３，２８４中に配置したボール２８５とによ
つて回転阻止機構２８が構成されている。

圧縮機ハウジング１０は、カツプ状部分１２
に、外部の流体回路と接続するための吸入ポート
３４と吐出ポート３５を設けている。吸入ポート
３４からハウジング内の吸入室３６へ導入された
流体は、図示を省略した通孔を通つてさらに室３
３へも導かれ、両スクロール部材２５，２６間の
密閉空間へ取り込まれ、可動スクロール２６の円
軌道運動により圧縮されながら中心部へ移動し、
固定スクロール部材２５の側板２５１の中心部に
設けた吐出孔２５４から吐出弁３７を介して吐出
室３２１へ流出し、そこから吐出ポート３５を通
つて流体回路へ流出する。

ところで両スクロール部材２５，２６間の密閉
空間への流体の取り込みは普通、一方のうず巻体
２５２又は２６２の外端と他方のうず巻体の外側
面との間にそれぞれ形成される合計二つの流体取
り込み口を通して行われる。即ち可動スクロール
部材２６の円軌道運動にしたがつて流体取り込み
口が開閉され、その際に両スクロール部材２５，
２６間の密閉空間へ流体を取り込む。ここでうず
巻体２５２，２６２の外端の位置は最終伸開角
φendで表わされるので、流体取り込み口の位置
も最終伸開角φendで実質的に定まる。

さらに第２図をも参照して、固定スクロール部
材２５はうず巻体２５２の最終伸開角φendが4π
を越えるものであり、しかも室３６に直接開口し
た２つの流体通孔２５５および２５６を有してい
る。一方の流体通孔２５５は、うず巻体２５２の
或る伸開角φ₁の位置に対応し、かつうず巻体２
５２の内側に開口するように設けられている。他
方の流体通孔２５６は、うず巻体２５２の或る伸
開角（φ₁−π）の位置に対応し、かつうず巻体
２５２の外側に開口するように設けられている。
したがつて流体通孔２５５，２５６はいずれも、
流体取り込み口（二箇所）よりもうず巻方向に沿
つて中心に近づいた位置に対応することとなる。
ここで流体通孔２５５，２５６が設けられる角度
位置は、 φend＞φ₁＞φend−2π ……(1) で定まる範囲内に選ぶ。

さて流体通孔２５５，２５６の形成は、固定ス
クロール部材２５の側板２５１にうず巻体２５２
とは反対面からドリルを適用することにより行
う。

そのため流体通孔２５５，２５６は固定スクロ
ール部材２５の側板２５１を貫通して設けられ、
吸入室３６と固定、可動両スクロール部材２５，
２６の両うず巻体２５２，２６２で形成され空間
とを直接連通することになる。

その際、一方の流体通孔２５５はうず巻体２５
２の内側面に少し喰い込んだ位置に形成し、また
他方の流体通孔２５６はうず巻体２５２の外側面
に少し喰い込んだ位置に形成する。これらの流体
通孔２５５，２５６はまたいずれも、第３図から
もわかるように、可動スクロール部材２６のうず
巻体２６２が固定スクロール部材２５のうず巻体
２５２の流体通孔２５５（又は２５６）を設けた
部分に接触したときにも、チツプシール３８の部
分を越えてそのうず巻体２６２の反対側空間３９
へ連通してしまうことのないように設計される。
流体通孔２５５，２５６はうず巻体２５２に喰い
込んで形成されているため、そのような設計条件
を満しつつ断面積を十分に大きくとることができ
る。なお、流体通孔２５５，２５６は、うず巻方
向に沿つて複数個を隣接形成するか、それらの複
数個の孔を一体化せしめて長孔となし、それによ
り断面積の拡大を計つてもよい。

また固定スクロール部材２５の側板２５１のう
ず巻体２５２とは反対の面には、流体通孔２５
５，２５６の開口に対向するよう円環状吸引板４
０が配設されている。該吸引板４０の内径側には
軸方向に延びるフランジ部４０１が形成されてお
り、該フランジ部４０１は隔壁２５３の外側面上
に配設され、吸引板４０が該隔壁２５３上に沿つ
て摺動可能としている。ここで、隔壁２５３上で
該フランジ部４０１が摺動する部分には、第１図
に示す如くエンジニアプラスチツク樹脂４７等を
モールドすれば隔壁２５３の耐久性は向上するこ
とができる。吸引板４０の流体通孔２５５，２５
６と対向する部分に硬質ゴム等弾性を有する弁体
４５を配設することにより、シール性を向上させ
ることができる。吸入室３６内の吸引板４０の断
面Ｌ状空間内には励磁コイル４２を内包したコア
４１が配設され、該コア４１は一端を隔壁２５３
の段部とスナツプリング４６間に挾持された支持
部材４３に固着することによつて静止・固定され
ている。なお、吸引板４０は、フランジ部４０１
の端部と支持部材４３間に配設されたコイル状圧
縮スプリング４４の反発力により、常時固定スク
ロール部材２５の側板２５１に向けて押圧されて
いる。このため、流体通孔２５５，２５６は通常
の状態においては、吸引板４０によつて閉塞され
ている。なお、上記スプリングの付勢力は電磁石
の吸引力より少し弱いものとすれば吸引板の移動
が容易に行なえることとなる。

以上のような構成にて成る本発明において、コ
イル４２への通電を断つた状態、即ち流体通孔２
５５，２５６の開口が吸引板４０によつて閉塞さ
れている状態で可動スクロール部材２６を所定の
如く駆動させると、上述したうず巻体間に形成さ
れる流体取り込み口から流体を両うず巻体間に形
成される空間に取り込み、可動スクロール部材２
６の運動に伴つて該空間の容積を減少しつつ流体
を中心方向へ移動せしめ、吐出孔２５４から吐出
室３２１へ送り出す。このとき両うず巻体２５
２，２６２間に形成される密閉空間の容積は大き
いため、圧縮比は大きく大能力の圧縮機として働
く。

一方、コイル４２に励磁電流が印加されると、
吸引板４０がコイル状スプリング４４の付勢力に
抗してコア４１側に吸引されるため、貫通孔２５
５，２５６が開放される。この状態で可動スクロ
ール部材２６を駆動させると、第４ａ図〜第４ｃ
図に示すように流体取り込み口より流体をうず巻
体２５２，２６２間の最も外側に形成された空間
ａ，ｂに取り込むが、流体通孔２５５，２５６が
開放されているため、２つの空間ａ，ｂ内の流体
の該空間ａ，ｂの容積の減少を伴う移動によつ
て、流体通孔２５５，２５６を通つて吸入室３６
へ流出してしまう。このため該空間ａ，ｂ内の流
体は該ａ，ｂが流体通孔２５５，２５６を通して
吸入室３６と連通している状態では圧縮されるこ
とがない。その際流体通孔２５５，２５６を通し
て該空間ａ，ｂと吸入室３６とが連通しているた
め、何の圧力損失もなく空間ａ，ｂの流体の一部
が吸入室３６へ流出することになる。空間ａ，ｂ
が順次中心へ向つて移動し流体通孔２５５，２５
６から遮断された後流体の圧縮を行なうこととな
る。（なお、第４図において流体の圧縮を行なう
空間は斜線で示した。）このとき両うず巻体２５
２，２６２間に形成される密閉空間の最初の容積
は正常の状態に比して小さくなつているため、圧
縮比が小さく小能力の圧縮機として働く。このよ
うに本発明のスクロール型圧縮機においては、必
要に応じて能力の大小を切換えることができる。

また本発明のスクロール型圧縮機においては、
流体通孔２５５，２５６の開閉が円環状吸引板４
０により同時に行われるため、空間ａ，ｂ間の圧
力バランスがくずれることなく効率の良い圧縮作
用を行うことができる。

さらに本発明のスクロール型圧縮機において
は、円環状吸引板４０を吸引するための励磁コイ
ル４２、コア４１が吸入室３６内に配設されてい
るため、圧縮機ハウジング１０の外方にこれらの
電磁石装置を設けなくてもよく、圧縮機の小型化
が可能となる。この圧縮機の小型化はこの圧縮機
を特に自動車用冷房装置に使用する際には、狭い
エンジンルーム内に圧縮機を取付けなければなら
ないため実用上大きな効果を奏するものである。

なお、上述の実施例では流体通孔を一対設けた
場合について説明したが複数対の流体通孔を設け
容積減少比を大きくとつた場合においても同様と
なる。

上述したように、本発明にあつてはスクロール
部材の板体に穿設した流体通孔が、直接吸入室に
開口するものであるため、圧力損失はなく容積減
少率増大の効果はきわめて高いものである。

また本発明では、複数個の流体通孔の開口が円
環状吸引板により開閉されるものであるため、対
となつている流体通孔が同時に開閉され、対の密
閉空間の圧力バランスが確保できる。

さらに本発明は、該円環状吸引板を吸引する電
磁石装置が吸入室内に配設されているため、電磁
石装置が圧縮機外に突出することなく小型の圧縮
機を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すスクロール型圧
縮機の縦断面図、第２図は、固定スクロール部材
の正面図、第３図は流体通孔を設けた部分のみの
断面図、第４図ａは両うず巻体でで流体を取り込
んだ瞬間を示す説明図、第４図ｂ、第４図ｃは第
４図ａより可動スクロール部材の駆動が進行した
状態を示す説明図である。 ２５……固定スクロール部材、２５１……側
板、２５２……うず巻体、２５３……隔壁、２５
５，２５６……流体通孔、４０……吸引板、４２
……コイル、４４……コイル状圧縮スプリング、
４５……弁体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 板体の一面上にうず巻体を配設した第１のス
   クロール部材と、同様に板体の一面上にうず巻体
   を配設した第２のスクロール部材の両うず巻体を
   互いに角度をずらせ、かつ両うず巻体側壁が接触
   するようにかみ合い重ね合せた状態で第１のスク
   ロール部材を円軌道上を公転運動させて両うず巻
   体間に複数の閉塞空間を形成しつつ流体を取り込
   み、第１のスクロール部材の運動に伴つて、該閉
   塞空間を容積の減少を伴わせてうず巻体の中心方
   向に移動せしめて一方向性流体圧縮作用を行なわ
   せるようにし、一方のスクロール部材の背面側に
   隔壁を介して吸入室と吐出室を設けたスクロール
   型圧縮機において、該第２のスクロール部材の側
   板のうず巻体を配設した面とは反対側の面に円筒
   状隔壁を配設し、該側板とケーシング間に形成さ
   れる空間を外側の吸入室と内側の吐出室に２分
   し、該第２のスクロール部材の板体上で両うず巻
   体の形状を規定するインボリユート曲線の最終伸
   開角φendで実質的に定まる通常の流体取り込み
   口よりもうず巻体方向に沿つてうず巻の中心部に
   近づいた位置に直接上記吸入室に開口する少なく
   とも一対の流体通孔を穿設し、該流体通孔の上記
   吸入室への開口を同時に開閉するように磁性体よ
   り成る円環状吸引板を上記円筒状隔壁上に配設す
   るとともに、該吸引板は弾性体により常時該開口
   に向つて付勢されており、吸引板の一側面側には
   上記円筒状隔壁上に環状の電磁石装置が配設され
   ていることを特徴とするスクロール型圧縮機。 ２ 該弾性体はコイル状スプリングより成ること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のスクロ
   ール型圧縮機。 ３ 該コイル状スプリングは、電磁石装置の電磁
   力より少し弱い付勢力を持つことを特徴とする特
   許請求の範囲第２項記載のスクロール型圧縮機。 ４ 該円環状吸引板の流体通孔と対向する端面に
   は、流体通孔の開口密閉時にシールを確保する為
   の弁体を配設したことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載のスクロール型圧縮機。 ５ 該弁体は弾性を有する材質で構成したことを
   特徴とする特許請求の範囲第４項記載のスクロー
   ル型圧縮機。 ６ 該円環状吸引板の内径部には軸方向に延びる
   フランジ部を形成し、該フランジ部が該円筒状隔
   壁の外周面に接触していることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載のスクロール型圧縮機。 ７ 円筒状隔壁の外周面をエンジニアプラスチツ
   クでモールドしたことを特徴とする特許請求の範
   囲第６項記載のスクロール型圧縮機。