JPH0756274B2 - スクロール式圧縮機 - Google Patents

スクロール式圧縮機

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JPH0756274B2
JPH0756274B2 JP62067353A JP6735387A JPH0756274B2 JP H0756274 B2 JPH0756274 B2 JP H0756274B2 JP 62067353 A JP62067353 A JP 62067353A JP 6735387 A JP6735387 A JP 6735387A JP H0756274 B2 JPH0756274 B2 JP H0756274B2
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忠嗣 佐藤
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は容量可変型スクロール式圧縮機に関する。特に
スクロールの外周部から中心方向へ移動する流体ポケッ
トを，その移動の途中で中間圧力室を介して吸入室と連
通させ、中間圧力室と吸入室との連通を制御することに
よって流体の圧縮容量を可変した容量可変型スクロール
式圧縮機に関する。
〔従来技術〕
一般に、自動車用の空調システム等に用いられている冷
媒圧縮用の圧縮機は，電磁クラッチを介してエンジンに
よって駆動されている。エンジンの回転数は広範囲に変
化するため，低回転数で充分能力が発揮できるように設
計した固定容積型の圧縮機では，エンジンの高回転数時
において冷房能力が過大となる。従って，電磁クラッチ
の断接が頻繁に起り，エンジンの負荷の変動が激しく車
速および加速性能に対して悪影響を及ぼす。又圧縮機の
運転開始時にはエンジン回転数が増加するために燃費が
悪化する等の問題があった。このため冷媒の圧縮容量を
可変することによって，圧縮機の能力を調整する容量可
変型の圧縮機が提案されている。
従来の容量可変型スクロール式圧縮機では，固定スクロ
ール部材のうず巻体の板体上に配され，可動スクロール
部材のうず巻体先端と当接する耐摩耗板（ボトムプレー
ト）には第９図に示すように，固定スクロール部材の板
体に穿設されたバイパス孔に対応して半円状の切欠が設
けられていた。そして，この半円状の切欠はその径方向
寸法すなわち切欠深さについて，容量減少運転時の圧力
損失を考慮して，第８図に示すようにバイパス孔上に可
動スクロール部材のうず巻体212が重なるとき，可動ス
クロール部材のうず巻体212の先端に設けられたシール
材（チップシール）213がその径方向全幅をバイパス孔
に露出させる寸法としていた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし，このような切欠深さで切欠を設けると，うず巻
の中心に最も近い一対のバイパス孔に対応した切欠にお
いては，高い背面圧によってチップシール213がたわん
で，切欠のエッヂ部でチップシール213が切断されてし
まうことがある。
そこでチップシール213の切断の防止を計って第10図の
ようにボトムプレートの切欠深さを，チップシール213
がその径方向の幅の半分未満をバイパス孔に露出させる
寸法にすることが考えられるが，この場合，バイパス孔
の開口面積のうちボトムプレートで覆われる面積が多く
なり，容量減少運転時，この切欠部分での圧力損失が大
きなものになって，消費馬力の増加につながるという問
題が発生してしまう。そこで，本発明は，圧力損失を減
少させ，容量減少時の能力大幅に低減し容量減少率を高
めたスクロール式圧縮機を提供することを目的とする。
〔問題点を解決する為の手段〕
上述した従来技術の問題点を解決するた為に，本発明
は，板体の一面上にうず巻体を形成し該うず巻体の先端
面にシール部材を取付けた第１のスクロール部材と，前
記第１のスクロール部材と同様に板体の一面上にうず巻
体を形成するとともに該うず巻体の間に耐摩耗材よりな
るボトムプレートを配設した第２のスクロール部材とを
備え，前記第１及び第２のスクロール部材の両うず巻体
の側壁が接触するように配設し，前記第１のスクロール
部材を円軌道上を公転運動させて，両うず体間に閉塞さ
れた複数の空間を形成しつつ流体を取り込み，該第１の
スクロール部材の運動に伴い，該密閉空間を中心に移動
せしめ，かつ容積の減少を伴わせて一方向性流体圧縮作
用を行なわせるようにしたスクロール式圧縮機におい
て，前記第２のスクロール部材のうず巻体の流体取り込
み口よりうず巻方向に沿って中心部に近づいた位置で，
且つ前記うず巻体の側面に喰い込んだ位置に前記うず巻
体と一体の板体に設けた複数対のバイパス孔と，該バイ
パス孔を開閉する逆止弁とを有し，前記第１のスクロー
ル部材のうず巻体先端のシール部材と当接するととも
に，前記第２のスクロール部材の板体上に配設された前
記ボトムプレートの前記複数対のバイパス孔に対応する
部分に切欠きを有し，該切欠きは，前記バイパス孔上に
前記第１のスクロール部材のうず巻体が重なるとき，前
記シール部材の径方向の厚みの1/2以上で全厚み未満を
該バイパス孔に露出させるだけの径方向の寸法を有する
とともに，周方向ではうず巻体の壁に沿って穿設された
バイパス孔と同等以上の幅寸法を有していることを特徴
とする。
又，他の手段としては，最も内側にある一対のバイパス
孔部分に対応したボトムプレートの切欠の径方向の寸法
よりも，最も内側のバイパス孔より外側に位置するバイ
パス孔に対応する部分のボトムプレートの切欠の径方向
の寸法を大きくしたことを特徴とする。
更に，他の手段としては，うず巻体の流体取り込み口よ
りうず巻方向に沿って中心部に近ずいた位置に設けた複
数対のバイパス孔と，該バイパス孔を開閉する逆止弁と
を有し，前記第１のスクロール部材のうず巻体先端のシ
ール部材と当接するとともに前記第２のスクロール部材
の板体上に配設されたボトムプレートの前記複数対のバ
イパス孔に対応する部分に櫛形の切欠きを形成し，該切
欠きの径方向深さを，前記バイパス孔上に前記第１のス
クロール部材のうず巻き体が重なるとき，前記シール部
材の径方向の厚みの1/2以上で全厚み未満を該バイパス
孔に露出させるだけの寸法としたことを特徴とする。
〔作用〕
主軸の回転によって，第１のスクロール部材の公転運動
を行うと，流体吸入口から吸入室へ取り込まれた流体
は，両うず巻体間に形成された流体ポケットに取り込ま
れて圧縮されながら中心方向に移動し，吐出口から吐出
弁を介して吐出室に吐出される。この第１のスクロール
部材のうず巻体と第２のスクロール部材の板体との間に
は，耐摩耗性のボトムプレートとチップシールが配設さ
れている。このチップシールは，液圧縮運転時のような
高圧力時にボトムプレートのエッヂ部で切断されること
がなく，しかも圧縮機の容量減少運転時に圧力損失が大
きくならないようにされている。
〔実施例〕
以下，本発明の一実施例を添付図面に基づいて詳述す
る。
第１図は，本発明の一実施例による圧縮機の断面図，第
２図は第１図のＡ−Ａ断面図，第３図は第１図のＢ−
Ｂ′断面図（電磁弁の断面省略），第４図はボトムプレ
ートの切欠を示した正面図である。
本発明のスクロール式圧縮機１は第１図に示すようにフ
ロントエンドプレート11とこれに設置されたカップ状部
分12とから成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は主軸14を挿通させるための貫通
孔111が中心に形成されており，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。カップ状部分12
は，その開口部をフロントエンドプレート11の環状突起
112上に嵌合し固着される。なお,Oリング18が接合部に
挾持されてシールを行なっている。
主軸14の内端にデイスクロータ141が固定されており，
このデイスクロータ141は貫通孔111内にはボールベアリ
ング13によっ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14を取巻くよう
に前方に伸びたスリーブ15を有している。スリーブ15は
ねじ（図示せず）によって，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15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14を回
転可能に支持している。シヤフトシール組立体16は，ス
リーブ15中で主軸14上に組み立てられている。
スリーブ15の外面上には，ベアリング31によって，プー
リー171が回転可能に支持されるとともに，電磁石172が
固定されている。一方主軸14のスリーブ15から突出した
端子上には，アーマチャプレート30が弾性支持されてい
る。
即ち，プーリー171,電磁石172およびアーマチャプレー
ト30により，電磁クラッチ17が構成されており，これに
よって外部駆動源（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171へ伝え，電磁石172への通電に
よって，アーマチャプレート30をプーリー171へ吸着す
ることによって，主軸14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によって開口部を閉じられた
カップ状部分12内には，第２のスクロール部材である固
定スクロール部材20,第１のスクロール部材である可動
スクロール部材21,可動スクロール駆動機構22および可
動スクロール回転阻止機構23が設けられている。
固定スクロール部材20は，板体201とその一面に設けら
れたうず巻体202とからなっており，該うず巻体202の先
端面にはシール部材（チップシール）203が配設されて
いる。そして板体201の背面をカップ状部分12の底部か
ら軸方向へ突設する隔壁121に当接させたのち，カップ
状部分12の底部および隔壁を貫通して板体201に螺合す
るボルト23によって圧縮機ハウジング10へ固定されてい
る。従って，カップ状部分12の内部は固定スクロール部
材の側板201によってうず巻体202の配置される前方の室
25と後方の室26とに分離されている。さらに，後方の室
26は隔壁121によって吐出室261と，中間圧力室262と，
前方の室25の吸入室251に連通している吸入連通室263と
に分離されている。
室25中には，可動スクロール部材21が配置されている。
可動スクロール部材21は側板体211と，その一面に固定
され先端面にシール部材213を配設したうず巻体212から
なり，うず巻体212は，うず巻体202と180゜の角度ずれ
をもってかみ合わされて，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21は，ディスクロー
タ141の内端面に偏心して結合した円板状ブッシュ27上
に，ラジアルベアリング28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
れたフロントエンドプレート側固定リング232と，これ
と対向するように可動スクロール部材21の側板211へ固
定された可動スクロール側固定リング231と、両リング
に形成したボール受穴234,233中に配置したボール235と
によって回転阻止機構22が構成されている。
圧縮機ハウジング10には，第２図，第３図に示すように
外部の流体回路と接続するための流体吸込口35と流体排
出口36とが設けられている。冷媒ガスは流体吸入口35か
ら両スクロール体の外側に形成される吸入室251に導入
され，両スクロール部材20,21間の密閉空間へ取り込ま
れ，可動スクロール部材21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20の板体20
1の中心部に設けた吐出口204からボルト61で一端を板体
201に固定された吐出弁37を介して吐出室261へ吐出さ
れ，そこから流体排出口36を通って流体回路へ流出す
る。
ところで両スクロール部材20,21間の密閉室間への流体
の取り込みは普通，一方のうず巻体202又は212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２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21の円軌道運動にしたがって流体取り込
み口が開閉され，その際に両スクロール部材20,21間に
密閉空間へ流体を取り込む。
さらに，第２図を参照すると，固定スクロール部材20は
うず巻体202の最終伸角θandが４πを越えるものであ
り，しかも中間圧力室262に通じた２対の断面円形の流
体バイパス孔205a,206aおよび205b,206bを有している。
流体バイパス孔205a,206a,205b,206bの形成は，固定ス
クロール部材20の板体201にうず巻体202とは反対面から
ドリルを適用することにより行う。その際，流体バイパ
ス孔206a,206bはうず巻体202の内側面に少し喰い込んだ
位置に形成し，また流体バイパス孔205a,205bはうず巻
体202の外側面に少し喰い込んだ位置に形成する。
このためバイパス孔部の開口断面積を充分に大きくとる
ことができる。
また固定スクロール部材20の板体201には，固定，可動
両うず巻体202,212の最終伸開角φendで実質的に定まる
流体取り込み口の位置より外方の位置に，吸入室251と
吸込連通室263とを連通する連通部40が穿設されてい
る。
さらに，第３図に示すように固定スクロール部材20の板
体201のうず巻体202とは反対の面には,2対の流体バイパ
ス孔205a,206a,205b,206bのそれぞれを覆う板状の弁41
がボルト42で固定されており，逆止弁の役割を果してい
る。
吸入連通室263は，シリンダ49が設けられており，この
シリンダ49の側面部及び底面部にはそれぞれ開口部39及
び50が形成されている。そして，側面の開口部39は，連
通部40に，底面の開口部50は中間圧力室262に，それぞ
れ連通している。またシリンダ49の上端には中心部に連
通孔が形成された板体52がＯリング521を介して配設さ
れており，この板体52の上面には電磁弁45が取付けられ
ている。そして，この電磁弁45へ吐出室261からの高圧
ガス導入路（図示せず）を経て高圧ガスが導入される。
シリンダ49内にはピストン44が配設されており，ピスト
ン44には高圧ガス洩れを防止するためのピストンリング
47が取付けられている。
一方，ピストン44の下部には，緩衝部材43が装着されて
おり，後述のようにピストン44が開口部50が閉じた状態
において，緩衝部材43はピストン44と開口部50との間を
ワッシャー48を介してシーリングする。
固定スクロール部材20の板体201のうず巻体202側には耐
摩耗板（以下，ボトムプレートと称す）38が配されてお
り，可動スクロール部材21のうず巻体212の先端面に配
設されたチップシール213と当接している。このボトム
プレート38には第２図に示すように,4つの矩形の切欠30
5a,306a305b,306bが設けられており，それぞれの切欠の
位置は２対のバイパス孔205a,206a,205b,206bの位置に
対応している。
そして切欠各部の寸法は前述した従来の問題点を鑑み
て，切欠深さについては，第４図で示すように，バイパ
ス孔上に可動スクロール部材のうず巻体212が重なると
き，可動スクロール部材のうず巻体212の先端に設けら
れたチップシール213が径方向の幅において半分以上全
幅未満の範囲でバイパス孔に露出する寸法にし，周方向
寸法すなわち切欠巾については，第６図で示すようにバ
イパス孔の内径より大きい寸法にしてある。
第６図は本発明の第２の実施例におけるボトムプレート
の切欠形状を示している。この実施例では、うず巻の中
心に近い切欠において，チップシール213が液圧縮など
による高い背面圧によってたわんで，切欠のエッヂ部で
切断されてしまうこと着目し，うず巻中心に近い方の一
対のバイパス孔206a,206bに対応したボトムプレートの
切欠306a,306bの切欠深さをＨ′とし，うず巻中心に遠
い方の一対のバイパス孔205a,205bに対応したボトムプ
レートの切欠305a,305bの切欠深さをＨとした時,H′＜
Ｈとなるようにボトムプレートに切欠を設けている。
第７図は，本発明の第３の実施例におけるボトムプレー
トの切欠形状を示したものである。この実施例では、切
欠の径方向の奥壁から開口方向に突出した複数の桁381
を周方向に間隔を置いて設けており，いわゆる櫛形形状
を無している。なおチップシール212のたわみを防止で
きる範囲で，桁の巾ｗを小さくするとともに桁の本数を
少なくすれば，容量減少運転時の圧力損失は問題になら
ない。
次に，圧縮機の動作について説明する。第１図を参照し
て，主軸14の回転によって，可動スクロール部材21が公
転運動を行うと，流体吸入口35からい吸入室251へはい
った冷媒ガスは，両うず巻体202,212間に形成される流
体ポケットに取り込まれ，圧縮されながら，中心部へ移
動し，吐出口204から吐出弁60を介して吐出室261に吐出
される。
電磁弁45が開かれている状態では，シリンダ室49内に高
圧ガスが導入される。この高圧ガス力によって、シリン
ダ49内圧力は中間圧力室262の圧力より高くなって，ピ
ストン44は下方へ移動する。そして、ピストン44によっ
てシリンダ49の底面の開口部50が閉塞される。
開口部50が遮断されると，流体バイパス孔205a,205b,20
6a,206bからバイパスするガスによって中間圧力室262の
ガス圧力が上昇し，弁41が閉じられる。なお，この場
合，シリンダ49内圧力は中間圧力室262の圧力よりも高
い。従って流体バイパス孔205a,205b,206a,206bを通し
て吸入室251へバイパスガスを戻すことができない状態
となり，高い圧縮比となる。
圧縮比最大の状態から圧縮比を減少させるべく，電磁弁
45を閉じると，吐出室261からシリンダ49への高圧ガス
の導入が遮断される。シリンダ49に導入された高圧ガス
はピストンリング47の合い口すきまから漏れて，シリン
ダ49内圧力は徐々に低下する。シリンダ49内圧力が中間
圧力室262の出力よりも低下すると，ピストン44は徐々
に上方へ押さ上げられ，その結果，中間圧力室262と吸
入連通室263とが連通され，中間圧力室262の圧力が低下
する。中間圧力室262の圧力が低下する，弁41が開かれ
て，流体バイパス孔205a,205b及び206a,206bから中間圧
力室262ヘバイパスしたガスはシリンダ49を通って吸入
連通室263へはいる。従って両スクロール部材間に形成
された密閉空間から吐出室261に吐出される圧縮ガス量
が低下し，圧縮比が低下する。
〔効果〕
以上のように，本発明のスクロール式圧縮機は，固定ス
クロール部材のバイパス孔をうず巻体の側面に喰い込ん
だ位置にうず巻体と一体の板体に有するとともに，この
板体上に配設されたボトムプレートに該バイパス孔に対
応して形成された切欠の径方向寸法を前記バイパス孔上
に前記第１のスクロール部材のうず巻き体が重なるとき
前記シール部材の径方向の厚みの1/2以上で全厚み未満
を該バイパス孔に露出させるだけの大きさとし，周方向
の寸法をバイパス孔の幅と同等以上とすることによっ
て，バイパス孔付近の開口面積を増大させ圧力損失を減
少，しかも，圧縮機の内側の一対のバイパス孔に対応し
たボトムプレートの切欠の径方向寸法に対し，外側に位
置する切欠きの同寸法を巾広く形成することによってよ
り圧力損失を減少させている。また液圧縮などの高圧時
における高背圧力によって，チップシールがたわみ，ボ
トムプレートの最も内側にある切欠のエッヂ部に接触し
て生じるチップシールの損傷を防止している。また，前
記切欠の形状を櫛形にすることによっても，更に，バイ
パス孔部での圧力損失が減少し，チップシール切れが少
く，容量減少時の能力を大巾に低減し容量減少率を高め
たスクロール式圧縮機を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は，本発明の第１の実施例を示した圧縮機の断面
図，第２図は第１図のＡ−Ａ断面図，第３図は，第１図
のＢ−Ｂ′断面図，第４図は，第１の実施例におけるボ
トムプレートの切欠を示した断面図，第５図は，第１の
実施例におけるボトムプレートの切欠の拡大正面図，第
６図は，第２の実施例を示したボトムプレートの正面
図，第７図は，本発明の第３の実施例におけるボトムプ
レートの形状を示した図，第８図は，従来のボトムプレ
ートの切欠を示した断面図，第９図は，従来のボトムプ
レートの切欠を示した正面図，第10図は，他の従来のボ
トムプレートの切欠を示した断面図である。 １……スクロール式圧縮機,10……ハウジング,11……フ
ロントエンドプレート,12……カップ状部分,14……主
軸,20……第２のスクロール部材（固定スクロール部
材）,21……第１のスクロール部材（可動スクロール部
材）,22……可動スクロール駆動機構,23……可動スクロ
ール回転阻止機構,201,211……板体,202,212……うず巻
体,205a,205b,206a,206b……バイパス孔,213,203……チ
ップシール,35……流体吸入口,36…流体排出口,38……
ボトムプレート,305a,306a,305b,306b……ボトムプレー
トの切欠,381……ボトムプレートの切欠に形成された
桁。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】板体の一面上にうず巻体を形成し該うず巻
    体の先端面にシール部材を取り付けた第１のスクロール
    部材と，該第１のスクロール部材と同様に板体の一面上
    にうず巻体を形成するとともに該うず巻体の間に耐摩耗
    材よりなるボトムプレートを配設した第２のスクロール
    部材とを備え，前記第１及び第２のスクロール部材の両
    うず巻体の間に側壁が接触するように配設し，前記第１
    のスクロール部材を円軌道上に公転運動させて前記両う
    ず巻体の閉塞された複数の空間を形成しつつ流体を取り
    込み，該第１のスクロール部材の運動に伴い、該密閉空
    間を中心に移動せしめ，かつ容積の減少を伴わせて一方
    向性流体圧縮作用を行わせるようにしたスクロール式圧
    縮機において， 前記第２のスクロール部材のうず巻体の流体取り込み口
    よりうず巻き方向に沿って中心部に近づいた位置で，且
    つ前記うず巻体の側面に喰い込んだ位置に前記うず巻体
    と一体の板体に設けた複数対のバイパス孔と，該バイパ
    ス孔を開閉する逆止弁と有し，前記第１のスクロール部
    材のうず巻体先端のシール部材と当接するとともに前記
    第２のスクロール部材の板体上に配設された前記ボトム
    プレートの前記複数対のバイパス孔に対応する部分に切
    欠きを有し，該切欠きは，前記バイパス孔上に前記第１
    のスクロール部材のうず巻体が重なるとき，前記シール
    部材の経方向の厚みの1/2以上で全厚み未満を該バイパ
    ス孔に露出させるだけの径方向の寸法を有するととも
    に，周方向ではうず巻体の壁に沿って穿設されたバイパ
    ス孔と同等以上の幅の寸法を有していることを特徴とす
    るスクロール式圧縮機。
  2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載のスクロール式
    圧縮機において，最も内側にある一対のバイパス孔部分
    に対応したボトムプレートの切欠の径方向の寸法より
    も，最も内側のバイパス孔より外側に位置するバイパス
    孔に対応する部分のボトムプレートの切欠の径方向の寸
    法の方を大きくしたことを特徴とするスクロール式圧縮
    機。
  3. 【請求項３】板体の一面上にうず巻体を形成し該うず巻
    体の先端面にシール部材を取り付けた第１のスクロール
    部材と，該第１のスクロール部材と同様に板体に一面上
    にうず巻体を形成するとともに該うず巻体の間に耐摩耗
    材よりなるボトムプレートを配設した第２スクロール部
    材とを備え，前記第１及び第２のスクロール部材の両う
    ず巻体の間に側壁が接触するように配設し，前記第１の
    スクロール部材を円軌道上を公転運動させて前記両うず
    巻体に閉塞された複数の空間を形成しつつ流体を取り込
    み，該第１のスクロール部材の運動に伴い，該密閉空間
    を中心に移動せしめ，かつ容積の減少を伴わせて一方向
    性流体圧縮作用を行なわせるようにしたスクロール式圧
    縮機において， うず巻体の流体取り込み口よりうず巻方向に沿って中心
    部に近づいた位置に設けた複数対のバイパス孔と，該パ
    イパス孔を開閉する逆止弁とを有し，前記第１のスクロ
    ール部材のうず巻体先端のシール部材と当接するととも
    に前記第２のスクロール部材の板体上に配設された前記
    ボトムプレートの前記複数対のバイバス孔に対応する部
    分に櫛形の切欠きを形成し，該切欠きの径方向の深さを
    前記バイパス孔上に前記第１のスクロール部材のうず巻
    体が重なるとき，前記シール部材の経方向の厚みの1/2
    以上で全厚み未満を該バイパス孔に露出させるだけの寸
    法としたことを特徴とするスクロール式圧縮機。
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