JPH0122953Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は容積式流体装置、特に一対のうず巻体
を互いに角度をずらせてかみ合せ、かつ相対的な
円軌道運動を加え、両うず巻体間に形成される密
閉空間を低圧領域より高圧領域に、あるいは高圧
領域より低圧領域に移動させることにより流体を
圧縮、膨張あるいは移送するようにしたスクロー
ル型流体装置に関するものである。

このようなスクロール型流体装置は、米国特許
第801182号明細書等によつて開示され、その動作
原理は良く知られている。

ところでこのようなスクロール型流体装置は、
両うず巻体間に形成される流体ポケツトの移動に
よる容積の変化によつて流体の圧縮、膨張あるい
は移送を行なつている。この流体ポケツトは、両
うず巻体の接線方向の接触と各うず巻体の軸方向
端面と他方の側板の表面との接触によつて両うず
巻体間に形成され、接線方向の接触部は一方のス
クロール部材の円軌道運動によつて摺動しながら
移動することとなる。

従つて流体圧縮を確実に行なうためには、摺動
接触部のシールが確実に行なわれる必要がある。
このため各うず巻体の軸端面にシール部材（以下
チツプシールと呼ぶ）を配設し、チツプシール２
０′を対向するスクロール部材の側板に押圧する
ようにした構造が米国特許第3994636号に開示さ
れている。このようなチツプシール２０′を用い
た構造にあつては、チツプシールと側板の間の摺
動による側板の摩耗が問題となる場合があり、こ
のためうず巻体壁間に側板１５１′を覆うように
耐摩耗性を有する板２３′を配設することによつ
て摩耗を防ぐ構造が知られている。ここで、一方
のスクロール部材の側板の中央部には、流体ポケ
ツト内の流体を排出するか、あるいは流体ポケツ
ト内に流体を吸入するために貫通孔が穿設されて
おり、この貫通孔Ａは一般にドリルあるいはエン
ドミルによつて形成されるため第１図に示すよう
なうず巻体の内壁端面に沿つた円形状となり、こ
の貫通孔Ａに対向する耐摩耗性板にも同形状の通
気孔２３１′を穿設して流体ポケツトと外部流体
回路を連通させていた。

このような構造を圧縮機として用いると、第２
図に示すように側板１５１′に穿設した貫通孔Ａ
の占有領域が広くなるため、貫通孔Ａを穿設した
スクロール部材１５′と対向するスクロール部材
のうず巻体１６２′の内端が貫通孔Ａの一部に対
向する位置に達する時期が早くなり、これにより
うず巻体の中央部に形成される高圧流体ポケツト
内の高圧流体が完全に排出される以前に中間圧力
にある隣接の流体ポケツトＢに逆流するタイミン
グが早くなるため、再膨張する残留流体が増加し
圧縮動力損失が大きくなる欠陥を有するものであ
つた。また第３図に示すようにうず巻体中央部の
シール性を向上させるためチツプシール２０′を
うず巻体１６２′の最内端付近まで延在させる構
成とすると、貫通孔Ａがうず巻体１５２′の内端
に穿設されているため、チツプシール２０′と貫
通孔Ａが干渉してチツプシール２０′が損傷して
しまうので、チツプシール２０′の配設位置が限
られてしまうという欠陥を有するものであつた。

それ故に本考案の目的は、流体ポケツトに連通
するための中央部の孔にうず巻体の内端が対向す
る時期をなるべく遅らせ、これにより高圧流体ポ
ケツト内の残留流体を低減させて圧縮動力の損失
を少なくしたスクロール型流体装置を提供するこ
とにある。

さらに本考案の他の目的は、うず巻体中央部の
シール性を向上させるためにうず巻体内端に延在
させるチツプシールの保護を図ることである。

以下、本考案を実施例を示す図面を参照して説
明（第６図から第９図は本考案における貫通孔と
耐摩耗性板についての説明）する。

第４図は本考案の一実施例を用いたカークーラ
用圧縮機の縦断面図で、圧縮機１はフロントエン
ドプレート１１とこれに配置されたカツプ状部分
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、中央部に中
心孔を有し、該中心孔内にボールベアリング１３
を配設することによつて中心孔を貫通する主軸１
４を回転自在に支承している。

また圧縮機ハウジング１０内には、固定スクロ
ール部材１５と可動スクロール部材１６とが配設
されている。ここで、固定スクロール部材１５は
側板１５１とその一面上に設けたうず巻体１５２
及び該うず巻体１５２を固着した面とは反対側の
側板上に設けた脚部１５３とより構成され、該脚
部１５３をカツプ状部分１２の外方よりカツプ状
部分を貫通して螺合する複数のボルト１７によつ
てカツプ状部分１２の底部１２１上に固定する。
なお、カツプ状部分１２内に固定された固定スク
ロール部材１５の側板１５１は、その外側面とカ
ツプ状部分１２の内壁間をシールすることによつ
てカツプ状部分１２の内部空間を吸入室１８と吐
出室１９とに仕切つている。

側板１５１の中央部には流体ポケツト内の圧縮
された流体を吐出室１９へ吐出させる貫通孔１５
４を穿設している。

可動スクロール部材１６は側板１６１とその一
面上に設けたうず巻体１６２とより構成され、該
うず巻体１６２は、前述した固定スクロール部材
１５のうず巻体１５２に対して180゜の角度ずれを
もつてかみ合わされている。また可動スクロール
部材１６は駆動機構及び回転阻止機構と連結され
ていて、主軸１４の回転によつて所定の円軌道上
を公転運動を行ない、流体の圧縮を行なうことと
なる。ここで、両スクロール部材１５，１６のう
ず巻体１５２，１６２の軸方向端面には溝が設け
られ、その中に各々うず巻状のチツプシール２０
が嵌入されており、これによりうず巻体端面と該
うず巻体と対向する側板間のシールを行なつてい
る。

なお、可動スクロール部材の駆動機構及び回転
阻止機構は種々の公知の機構にて実施され得るた
め、ここでの詳細な説明は省略する。

このような構成の圧縮機にあつては、主軸１４
の回転に伴つて可動スクロール部材１６が所定の
円軌道上を公転運動を行なうと、両うず巻体間の
線接触部がうず巻体表面に沿つて中心方向へ移動
し、この結果流体ポケツトが容積を減少しながら
うず巻体の中心方向へ移動する。従つて、外部流
体回路からケーシング１０上の吸入ポート２１を
通つて吸入室１８へ流入した流体は、両うず巻体
の外終端部から取り込まれ、圧縮された流体は両
うず巻体の中央部の流体ポケツトから固定スクロ
ール部材１５の側板１５１に穿設した貫通孔１５
４を通つて吐出室１９へ吐出され、そこからケー
シング１０上の吐出ポート２２を介して外部流体
回路へ流出することとなる。

ところで、上述した動作のうちうず巻体の軸方
向端面に設けられたチツプシール２０は、対向す
る他方のスクロール部材の側板表面と互いに摺動
接触する。この時チツプシール２０は両側の流体
ポケツト間の圧力差によつて側板に押しつけられ
るため、スクロール部材の側板材質がアルミニウ
ムのような軽合金である場合長時間の運転によつ
て摩耗が発生することとなるため、両スクロール
部材の側板上にうず巻体壁間を覆うような耐摩耗
性板２３を配設している。なお固定スクロール部
材１５の側板１５１上に配設される耐摩耗性板２
３は、該側板１５１の中央部に穿設した貫通孔１
５４と対向する部分に通気部２３１を形成してい
る。

ここで、本考案における貫通孔及び耐摩耗性板
の働きに関係した基本的な考えを第６図から第９
図により説明する。貫通孔１５４は耐摩耗性板２
３によりその一部が覆われている。このため貫通
孔１５４は耐摩耗性板２３の通気部２３１と連通
する部分のみで流体ポケツトと連通し、貫通孔１
５４の全ての開口が流体ポケツトと連通すること
はできなくなる。

このような構成を用いると、耐摩耗性板２３に
よつて貫通孔１５４の一部が覆われているためチ
ツプシール２０が貫通孔１５４にはみだしても損
傷を受けることがなく、また可動スクロール部材
１６のうず巻体１６１内端部が吐出室１９と連通
する貫通孔１５４と対向するタイミングが遅くな
るため、中間圧力の流体ポケツトへ逆流する高圧
流体ポケツト部の残留流体量が小さくなる。この
ため圧縮動力損失を減少させることが可能とな
る。このため圧縮動力損失を低減できる。

また耐摩耗性板２３に穿設した通気部２３１に
接触するうず巻体の部分が内端部付近に限られて
くるので、チツプシール２０を該通気部２３１と
接触しないような構成をとつてもうず巻体の内端
部まで延材させることができ、高圧流体ポケツト
部のシール性を向上できることになる。

なお、耐摩耗性板２３によつて覆われている部
分の貫通孔１５４部には高圧流体が残留すること
となるため、このスペースが再膨張容量となり圧
縮動力損失を増加させることとなる。このため、
第６図から第９図に示すように耐摩耗性板２３で
覆われる貫通孔１５４の部分である空間部Ｄを埋
めるための充填部材２４を耐摩耗性板２３の背面
に設けておけば高圧流体の再膨張容量を減少させ
ることができる。なお、該耐摩耗性板２３の背面
に充填部材２４を溶接等により一体に固着した構
造にすれば簡単に充填部材２４を組付けできる。

第１０図及び第１１図は本考案の一の実施例を
示すもので、固定スクロール部材１５の側板１５
１に穿設する貫通孔１５４の位置を変更させたも
のである。即ち貫通孔１５４をその一部がうず巻
体１５２の中央端部に食い込むように形成し、う
ず巻体１５２の壁面の一部にも貫通孔１５４の食
い込んだ部分と同形状の凹部１５５を形成させる
ことによつて流体ポケツトがこの凹部１５５を介
して貫通孔１５４と連通できるように構成してい
る。

このように構成することにより、前記した耐摩
耗性板２３で貫通孔１５４の一部を覆うのと同じ
く、可動スクロール部材のうず巻体内端部が吐出
室と連通する貫通孔１５４と対向するタイミング
が遅くなり、中間圧力の流体ポケツトへ逆流する
高圧流体ポケツト部の残留流体量が小さくなる。
このため圧縮動力損失を減少させ、圧縮動力損失
を低減できる。

また貫通孔１５４に接触するうず巻体の部分が
内端部付近に限られてくるので、チツプシールを
貫通孔１５４と接触しない構成をとつてもうず巻
体の内端部まで延在させることができ、高圧流体
ポケツト部のシール性を向上できる。

また、ここでも、耐摩耗性板２３にこの貫通孔
１５４の一部を覆うような通気部２３１を穿設し
たものを側板１５１の側面上に配設すれば、より
うず巻体１６２の内端部が貫通孔１５４に対向す
るタイミングが遅れるとともに、うず巻体１６２
の内端部が通気孔に接触する部分が限定できるこ
ととなる。

第１２図はスクロール型圧縮機の圧縮サイクル
を示すもので、第２図で示す固定スクロール部材
と可動スクロール部材の各々の中央端部によつて
囲まれて形成される中央室Ｃにおける残留容積０
の時は理想圧縮カーブであるＣ−Ｅの線で表わさ
れる。第１図に示す従来の固定スクロール部材中
央部の構成では中央室Ｃの高圧ガスが次に進行し
てくる圧縮室に流れ込むので該圧縮室の圧力を高
めるため、C′−D′−E′の圧縮カーブとなり、C′−
D′−E′−Ｅからなる斜線部に対応する圧縮動力損
失を生じていたが、第６図、第８図及び第１０図
に示すように本考案の構成にあつては中央室と次
の圧縮室の連通するクランク角がＣからC′へと大
きくなり中央室の残留容積を減少させることがで
きるので、流れ込む高圧ガスの量が少なく、圧縮
カーブがC′−D″−E″となり、C′−D″−E″−Ｅか
らなる斜線部の圧縮動力損失となるため、圧縮動
力損失を低減させることができる。

以上のように本考案によれば、側板に形成され
る貫通孔の位置と耐摩耗性板に形成される通気部
の位置とを選ぶことにより、流体ポケツトに連通
するための中央部の孔にうず巻体の内端が対向す
る時期を遅らせている。したがつて、高圧流体ポ
ケツトの容積が十分に小さくなるまで圧縮作用を
行なうので、高圧流体ポケツト内の再膨張を行な
う残留流体を低減させ圧縮動力損失を小さくする
ことができ、また圧力損失を増大させることなく
再膨張容積を減少できる。さらに本考案では、シ
ール性向上のためのチツプシールの保護も図るこ
とができるものである。

さらに本考案では、前記構成に加え、貫通孔の
一部を耐摩耗性板で覆うことにより、以上の効果
をより高めることが可能である。

特に本考案では、耐摩耗性板に貫通孔の一部を
覆うような形状の通気部を形成しているので、次
に列挙する効果を奏する。

対に形成された２つの圧縮室が１つの中央室
につながるまでの時間を長く確保して、中央室
の再膨張容積を低減し、エネルギー効率を高め
ることができる。

うず巻体の実質的な巻き数が増えるためトル
ク変動を小さくできる。

うず巻体の実質的な巻き数が増えるため高い
圧縮比までの圧縮が可能になる。

チツプシールの中央部近傍部分を耐摩耗性板
で常に受けることができるため、チツプシール
の損耗を防ぎ、耐久性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の貫通孔の穿設位置と耐摩耗性板
の通気孔との位置関係を示す説明図、第２図は中
央に移動してゆく圧縮室と貫通孔（吐出ポート）
の関係を示す説明図、第３図は第２図のＸ−
X′線中央部分縦断面図、第４図は本考案の一実
施例を示すスクロール型流体装置の縦断面図、第
５図は耐摩耗性板の組付状態を示す説明図、第６
図から第９図は本考案の貫通孔と耐摩耗性板につ
いて説明する図で、第６図は固定スクロール部材
の中央部拡大説明図、第７図は充填部材の組付状
態を示す説明図、第８図は充填部材を組付けた状
態を示す固定スクロール部材の中央拡大説明図、
第９図は第８図のＹ−Y′線縦断面図、第１０図
は本考案の一実施例を示す固定スクロール部材の
中央部拡大説明図、第１１図は第１０図のＺ−
Z′線縦断面図、第１２図は圧縮機の圧縮サイクル
を説明するための図である。 １５……固定スクロール部材、１５４……貫通
孔、１５５……凹部、１６……可動スクロール部
材、２０……チツプシール、２３……耐摩耗性
板、２３１……通気部、２４……充填部材。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 側板の一面上にうず巻体を形成した一対のうず
   巻体を両うず巻体が互いに角度をずらせてかみ合
   うように重ね合せ、一方のスクロール部材の相対
   的な円軌道運動によつて両うず巻体間に形成され
   る密閉された流体ポケツトを移動させることによ
   つて流体ポケツト内の容積を変化させるスクロー
   ル型流体装置において、一方の側板上に穿設され
   る貫通孔の一部をうず巻体の中央端部に食い込ま
   せるように形成し、かつうず巻体の内端壁に上記
   貫通孔の一部と同形状の凹部を形成し、その上、
   上記貫通孔を穿設した側板上にうず巻体壁間を覆
   うように配設した耐摩耗性板には、上記貫通孔の
   一部を覆うような形状の通気部を形成したことを
   特徴とするスクロール型流体装置。