JP2000345973A - スクロール型圧縮機 - Google Patents

スクロール型圧縮機

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    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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    • F04C18/0215—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents both members having co-operating elements in spiral form where only one member is moving
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 自転阻止機構として、ボールを規制するリン
グとボールを受けるスラストレースとが一体に作られて
いる構造を用いているにも拘らず、固定スクロールと可
動スクロールとの軸方向隙間を正確に調整できるスクロ
ール型圧縮機の提供。 【解決手段】 一体成形したボール転走溝レース９１，
９２を有するボールカップリングを可動スクロール２の
自転阻止機構９として用いる。このボールカップリング
にボール転走溝レースの変形を運転時に矯正する値を越
えた軸方向予圧を付与して、スクロール型圧縮機を組み
立てる。

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
に関する。
【０００２】
【従来の技術】スクロール型圧縮機は、固定スクロール
とこれに軸方向で対向した可動スクロールとを含んでい
る。固定スクロールと可動スクロールとの間には、複数
の密閉空間が形成される。運転時には可動スクロールを
自転阻止機構により自転を阻止しつつ円軌道運動させ
る。可動スクロールの円軌道運動にしたがい、密閉空間
が移動しつつ容積を変える。かくして密閉空間により流
体の圧縮移送が行われる。
【０００３】スクロール型圧縮機の自転阻止機構として
は、ボールカップリング方式のものが使用されることが
ある。一般的なボールカップリング方式の自転阻止機構
は、ボールを規制するリングとボールを受けるスラスト
レースとが別体に作られている。その構造の自転阻止機
構においては、可動スクロールと固定スクロールとの軸
方向隙間を調整するためにシムと呼ばれる部品を用いて
いる。即ち、シムの厚みを適宜選択し、圧縮機の性能に
問題のない範囲で自転阻止機構や可動スクロールと固定
スクロールとの間に軸方向予圧が発生しないように組み
立てている。
【０００４】最近では、ボールを規制するリングとボー
ルを受けるスラストレースとが一体に作られた自転阻止
機構を使用したスクロール型圧縮機が提案されている。
そのボールカップリングは、リング板状に一体成形した
対のボール転走溝レースと、これらのボール転走溝レー
ス間に介在した複数のボールとを有し、可動スクロール
とこれに対向したフロントハウジングなどの固定部との
間に、対のボール転走溝レースが軸方向で互いに対向す
るように介装される。各ボール転走溝レースは多数のボ
ール転走溝を周方向に配設したものである。各ボール転
走溝は円環状に形成されたものである。ボールは対のボ
ール転走溝レースのボール転走溝間に挟まれ、圧縮機の
運転時にボール転走溝に沿って転動する。このボールカ
ップリングは、部品点数が少ないというメリットをも
つ。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たボールカップリングのボール転走溝レースは、その構
造上及び製造上、「ゆがみ」や「ひねり」等の変形が発
生しやすいという問題をもつ。即ち、ボール転走溝レー
スが、単品での「ひねり」や、母材に組み付けられた時
の「ゆがみ」等を起しやすい。このため、固定スクロー
ルと可動スクロールとの軸方向隙間を正確に調整でき
ず、所定の性能が得られなかったり、また、ボールがボ
ール転走溝の正規の位置に存在し難いためボールの挙動
が不安定になり、レースの剥離や騒音の発生の原因にな
ることがある。
【０００６】それ故に本発明の課題は、自転阻止機構と
して、ボールを規制するリングとボールを受けるスラス
トレースとが一体に作られているボールカップリングを
用いているにも拘らず、固定スクロールと可動スクロー
ルとの軸方向隙間を正確に調整できるスクロール型圧縮
機を提供することにある。
【０００７】本発明の他の課題は、そのボールカップリ
ングのボール転走溝レースの変形をボールの転走で矯正
し、ボールの挙動の安定化を図ったスクロール型圧縮機
を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、一体成
形したボール転走溝レースを有するボールカップリング
を可動スクロールの自転阻止機構として用いたスクロー
ル型圧縮機において、前記ボールカップリングに前記ボ
ール転走溝レースの変形を組立時および運転時に矯正す
る値を越えた軸方向予圧を付与して組み立てたことを特
徴とするスクロール型圧縮機が得られる。
【０００９】前記ボールカップリングは、前記ボール転
走溝レースを一対と、これらのボール転走溝レース間に
介在した複数のボールとを含み、前記一対のボール転走
溝レースは、圧縮機の軸方向で互いに対向するよう配置
され、互いに対向した面に前記ボールを受ける円環状の
ボール転走溝を有し、一方が前記可動スクロールに固定
され、他方が圧縮機の固定部分に固定されていてもよ
い。
【００１０】前記軸方向予圧は、運転時に前記ボールが
前記ボール転走溝を転走し前記ボール転走溝レースの変
形を矯正した後も、残存圧として残っていてもよい。
【００１１】冷凍回路に包含され、前記残存圧は、圧縮
機の寿命、冷凍サイクルの成績係数、及び圧縮機の体積
効率との関係で決まる設定範囲内にあってもよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１を参照して、本発明の実施の
形態に係るスクロール型圧縮機を説明する。
【００１３】図示のスクロール型圧縮機は車両用空調装
置に使用するのに適したものであり、固定スクロール１
と、これと対になった可動スクロール２と、これらを内
包したケーシング３と、このケーシング３の開放端に固
定されここを閉塞したフロントハウジング４とを含んで
いる。固定スクロール１は、固定うず巻体１ａと、これ
の軸方向一端に一体に固定された固定端板１ｂとを含ん
でいる。可動スクロール２は、可動うず巻体２ａと、こ
れの軸方向一端に一体に固定された可動端板２ｂとを含
んでいる。固定うず巻体１ａと可動うず巻体２ａが互い
にかみ合った状態で固定端板１ｂと可動端板２ｂが互い
に軸方向で対向し、これらの間に冷媒等の流体を圧縮し
つつ移送するための幾つかの密閉空間５を形成してい
る。
【００１４】固定端板１ｂはケーシング３に固定され、
ケーシング３との間に吐出室７を形成している。固定端
板１ｂには、密閉空間５で圧縮された流体を吐出室７に
吐出させる吐出口８が形成されている。
【００１５】可動端板２ｂとフロントハウジング４との
間には、可動スクロール２の自転を阻止するが公転は許
すための自転阻止機構９が備えられている。この自転阻
止機構９については、後文にて詳述する。
【００１６】さらに可動端板２ｂの可動うず巻体２ａと
は反対側の面には環状突部２ｃが一体に形成されてい
る。環状突部２ｃの内側には偏心ブッシュ１１がドライ
ブベアリング１２を介して回転可能に配置されている。
【００１７】フロントハウジング４の中央には大径部１
３ａをもつシャフト１３が貫通している。シャフト１３
はシャフトベアリング１４で支持され、さらにその大径
部１３ａをメインベアリング１５で支持されている。シ
ャフト１３の大径部１３ａは、偏心ブッシュ１１に係合
した偏心ピン１６を備えている。なお、偏心ブッシュ１
１には、可動スクロール２の動作時のモーメントに対抗
するバランサー１７が備えられている。
【００１８】フロントハウジング４の円筒部４ａの外側
にはラジアルベアリング１９を介してロータ２１が回転
自在に支持されている。ロータ２１は、例えば、自動車
のエンジンにて回転駆動される。ロータ２１は、電磁ク
ラッチ２２を介してシャフト１３に接続されている。し
たがって、電磁クラッチ２２がオンのときにはシャフト
１３はロータ２１と一体になって回転するが、電磁クラ
ッチ２２が切断されるとシャフト１３はロータ２１から
切り離される。
【００１９】シャフト１３が回転すると、偏心ピン１６
及び偏心ブッシュ１１の作用により、可動スクロール２
が円軌道上で公転する。このとき、可動スクロール２の
自転は自転阻止機構９により阻止される。結果として、
密閉空間５が流体を圧縮しつつ中央へ移送され、流体を
吐出口８を通して吐出室７へ吐出させる。吐出室７の流
体は吐出ポートから冷凍回路に流出し、また吸入ポート
からケーシング３内の吸入空間に戻り、密閉空間５に取
り込まれる。
【００２０】次に、図２をも参照して、自転阻止機構９
について説明する。
【００２１】この自転阻止機構９は、ボールカップリン
グと一般に呼ばれるものであり、リング板状に一体成形
され軸方向で互いに対向したバネ性を有する対のボール
転走溝レース９１，９２と、これらのボール転走溝レー
ス９１，９２間に介在した複数の金属製ボール９３とを
有している。一方のボール転走溝レース９１は可動スク
ロール２に固定されている。他方のボール転走溝レース
９２はフロントハウジング４に固定されている。ボール
転走溝レース９１，９２の各々は多数のボール転走溝９
１ａ，９２ａを周方向に配設したものである。ボール転
走溝９１ａ，９２ａの各々は円環状に形成されたもので
ある。ボール９３は対のボール転走溝レース９１，９２
のボール転走溝９１ａ，９２ａ間に挟まれ、圧縮機の運
転時にボール転走溝９１ａ，９２ａに沿って転動する。
この自転阻止機構９は、部品点数が少ないというメリッ
トをもつ一方、ボール９３の挙動が安定し難く、かつボ
ール転走溝レース９１，９２が、その構造上、製造上、
「ゆがみ」や「ひねり」等の変形が発生しやすいという
問題がある。
【００２２】これらの問題を解決するため、圧縮機を組
み立てる際に、ボールカップリング即ち自転阻止機構９
に、後文にて詳述するような値の軸方向予圧を付与す
る。なお、ケーシング３とフロントハウジング４との間
に介在させたシム３１の厚みを増加させると軸方向予圧
は減少し、またシム３１の厚みを減少させると軸方向予
圧は増大する。故に、シム３１の厚みを適宜選択するこ
とにより、軸方向予圧の値は簡単に設定できる。
【００２３】次に、図３をも参照して、ボールカップリ
ングに付与する軸方向予圧の設定について説明する。こ
こではスクロール型圧縮機を冷凍サイクルに使用する場
合を示す。
【００２４】軸方向予圧量はシム厚に反比例して変動す
るが、さらに静シャフトトルクに比例する値をもつの
で、その静シャフトトルクを測定することにより軸方向
予圧量を知ることができる。
【００２５】また、圧縮機の寿命、冷凍サイクルの成績
係数（ＣＯＰ）、及び圧縮機の体積効率は、軸方向予圧
量に対し図３のグラフに示した関係をもつ。この関係に
したがって、軸方向予圧量の好ましい設定範囲が定ま
る。具体的には、性能と信頼性を両立させ得る軸方向予
圧量の設定範囲を実験にて求める。そして、その実験に
て求めた設定範囲を、圧縮機の組立時にシャフトを回転
させた時の回転トルク値、即ち、静シャフトトルク値を
代用して管理する。
【００２６】運転時にボール９３がボール転走溝９１
ａ，９２ａを転走しボール転走溝レース９１，９２の変
形を矯正した後も、図３に示す設定範囲の残存圧がある
ように軸方向予圧を設定するということである。即ち、
ボールカップリングにボール転走溝レース９１，９２の
各々の上述した変形を運転時に矯正する値を越えた軸方
向予圧を付与して圧縮機の組み立てを行い、圧縮機の寿
命、冷凍サイクルの成績係数、及び圧縮機の体積効率と
の関係で決まる設定範囲内の残存圧をもたせる。
【００２７】上述したスクロール型圧縮機によると、ボ
ールカップリングに適切な軸方向予圧が存在するため、
組み付け時における可動スクロール２の壁高さ（即ち、
可動うず巻体２ａの軸方向寸法）の測定精度が向上す
る。またボール転走溝レース９１，９２の形状が矯正さ
れるため、ボール９３がボール転走溝９１ａ，９２ａの
正規位置に存在しやすくなってボール９３の挙動が安定
する。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
自転阻止機構として、ボールを規制するリングとボール
を受けるスラストレースとが一体に作られている構造を
用いているにも拘らず、固定スクロールと可動スクロー
ルとの軸方向隙間を正確に調整できるスクロール型圧縮
機を提供することができる。また、そのボールカップリ
ングのボール転走溝レースの変形をボールの転走で矯正
するので、ボールの挙動が安定する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に実施の形態に係るスクロール型圧縮機
の縦断面図。
【図２】図１のスクロール型圧縮機に使用された自転阻
止機構（ボールカップリング）の一部のみを示した斜視
図。
【図３】図１のスクロール型圧縮機における軸方向予圧
の設定範囲を説明するためのグラフ。
【符号の説明】
１ 固定スクロール ２ 可動スクロール ３ ケーシング ４ フロントハウジング ５ 密閉空間 ７ 吐出室 ８ 吐出口 ９ 自転阻止機構 １３ シャフト ２１ ロータ ２２ 電磁クラッチ ３１ シム ９１，９２ ボール転走溝レース ９１ａ，９２ａ ボール転走溝 ９３ ボール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鶴谷 金告 三重県桑名市大字東方字尾弓田3066 エヌ ティエヌ株式会社内 Ｆターム(参考） 3H029 AA02 AA15 AA21 AB03 BB24 BB32 CC05 CC08 CC16 CC17 3H039 AA02 AA12 BB03 BB08 CC02 CC18 CC23 CC34 3J012 AB04 BB02 CB07 FB10 HB04 3J101 AA02 AA42 AA53 AA63 BA77 FA41 FA60 GA29

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 一体成形したボール転走溝レースを有す
    るボールカップリングを可動スクロールの自転阻止機構
    として用いたスクロール型圧縮機において、前記ボール
    カップリングに前記ボール転走溝レースの変形を運転時
    に矯正する値を越えた軸方向予圧を付与して組み立てた
    ことを特徴とするスクロール型圧縮機。
  2. 【請求項２】 前記ボールカップリングは、前記ボール
    転走溝レースを一対と、これらのボール転走溝レース間
    に介在した複数のボールとを含み、前記一対のボール転
    走溝レースは、圧縮機の軸方向で互いに対向するよう配
    置され、互いに対向した面に前記ボールを受ける円環状
    のボール転走溝を有し、一方が前記可動スクロールに固
    定され、他方が圧縮機の固定部分に固定されている請求
    項１記載のスクロール型圧縮機。
  3. 【請求項３】 前記軸方向予圧は、運転時に前記ボール
    が前記ボール転走溝を転走し前記ボール転走溝レースの
    変形を矯正した後も、残存圧として残っている請求項２
    記載のスクロール型圧縮機。
  4. 【請求項４】 冷凍回路に包含され、前記残存圧は、圧
    縮機の寿命、冷凍サイクルの成績係数、及び圧縮機の体
    積効率との関係で決まる設定範囲内にある請求項３記載
    のスクロール型圧縮機。
JP15385199A 1999-06-01 1999-06-01 スクロール型圧縮機 Expired - Lifetime JP4398539B2 (ja)

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