JPH084670A - スクロール型圧縮機のシール機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 シール部材が熱膨張されたとしてもシール部
材のシール機能を損なうことがないスクロール型圧縮機
のシール機構を提供すること。 【構成】 溝１５、１６は固定スクロール１及び可動ス
クロール９の渦巻壁１２、１４の端面に形成されてい
る。渦巻状のチップシール１７、１８はナイロン系の樹
脂よりなり、内端部２８が幅広に構成されている。この
チップシール１７、１８が各溝１５、１６内に収容さ
れ、圧縮室１００の密閉性を確保している。チップシー
ル１７、１８の溝１５、１６に対するクリアランス２０
０が、その幅方向のクリアランス２０１に比較して渦巻
方向のクリアランス２０２、２０３に多く設けられてい
る。また、渦巻方向のクリアランス２０２、２０３は渦
巻壁１２、１４の内端部２４側のクリアランス２０２に
比較して外端部側のクリアランス２０３に大きく設けら
れている。そして、幅方向のクリアランス２０１は渦巻
外周の略全周に渡って一定幅に設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スクロール型圧縮機に
おいて、圧縮室の密閉性を確保するためのシール機構に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、スクロール型圧縮機において
は、それぞれ基板及び渦巻壁を有する固定スクロール及
び可動スクロールが、渦巻壁において互いに噛み合わさ
れてそれらの間に圧縮室が形成されている。そして、可
動スクロールが固定スクロールの軸線の周りで公転され
ることにより、圧縮室が中心側に移動されてガスの圧縮
が行われる。

【０００３】そして、前記圧縮室の密閉性を確保するた
めに、固定スクロール及び可動スクロールの渦巻壁の端
面には渦巻の延長方向に沿って溝が形成され、この溝内
には対向するスクロールの基板に接触する渦巻形状のシ
ール部材が収容されている。

【０００４】ところが、前述したように圧縮室は外側部
から中心部に向かって容量減少しながら移動される。従
って、圧縮室内の圧力は中心部が最も高くなり、同中心
部が高温となってシール部材が熱膨張し、溝との間のク
リアランスが無くなってしまう。このため、熱膨張によ
りシール部材が溝からはみ出すこともあり、その場合に
は、はみ出した部分が基板との摩擦により欠損して、シ
ール機能が低下したりする。また、シール部材の欠損分
離されたものが異物となって圧縮機能が低下されて、最
悪の場合には圧縮機の故障に繋がっていた。さらに、シ
ール部材が溝からはみ出すと、シール部材と、それと接
触するスクロール基板との間の摩擦力が大きくなり、可
動スクロールの回転に大きなトルクを要して、エネルギ
ーロスを招いた。

【０００５】前記のような問題点を解決するために、実
開昭６２−９５１０１号公報に開示されているものがあ
る。すなわち、図５に示すように、シール部材としての
チップシール３５の幅を渦巻壁内端部３６付近では狭
く、外端部３７付近では広く形成したものである。つま
り、前述したように高温になる内端部３６付近において
チップシール３５と溝３８との幅方向のクリアランス４
０１を、チップシール３５の熱膨張の少ない外端部３７
に比較して大きく確保し、熱膨張時に最適なシール形態
を得ようというものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、チップシー
ル３５は幅に比較して全長が長い渦巻形状であるため、
熱膨張時において幅方向よりも渦巻方向の膨張量が多
い。しかし、前記公報に開示されたものでは、渦巻壁内
端部３６付近において、チップシール３５の幅方向のク
リアランス４０１と渦巻方向のクリアランス４０２とが
略一定に形成されている。このため、熱膨張によりチッ
プシール３５の幅方向のクリアランス４０１が最適状態
となったとしても、膨張量の多い渦巻方向のクリアラン
ス４０２がなくなってしまったり、さらにはチップシー
ル３５の先端部が溝３８内よりはみ出したりすることも
あり、従来の問題点を解決するには至らなかった。

【０００７】また、幅方向のクリアランス４０１が大き
いために、スクロール中心側の圧縮室内の高いガス圧が
クリアランス４０１を通ってガスが漏れ、圧縮効率が低
下するおそれがあった。

【０００８】さらに、中心側の圧縮室は可動スクロール
の公転により断続的に形成されるため、そのスクロール
中心部の圧力も断続的に変化する。このため、チップシ
ール３５の内端部分が溝３８内において首振り状に振れ
ることもあり、チップシール３５の耐久性低下に繋がっ
ていた。

【０００９】加えて、チップシール３５はスクロール中
心部における高圧等を考慮すると、前記公報のように、
チップシール３５の内端部の幅を狭くすると、前記と同
様に耐久性に問題が生じる。

【００１０】本発明は上記従来技術に存在する問題点に
着目してなされたものであって、その目的は、シール部
材が熱膨張されたとしてもシール部材のシール機能を損
なうことがなく、効率的な圧縮を行うことができるスク
ロール型圧縮機のシール機構を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに請求項１の発明では、両スクロールの渦巻壁端面に
は渦巻壁の延長方向に沿って溝を形成し、各溝内には対
向するスクロールの基板に接触する渦巻形状のシール部
材を収容してなり、溝とシール部材との間のクリアラン
スを同シール部材の幅方向よりも渦巻方向において大き
くした。

【００１２】請求項２の発明では、シール部材の内端部
は、他の部分よりも幅広く形成されているものである。
請求項３の発明では、渦巻方向のクリアランスを渦巻内
端側に比較して外端側を大きくしたものである。

【００１３】請求項４の発明では、シール部材と溝との
幅方向のクリアランスは渦巻形状に沿ってほぼ一定の幅
に形成されている。請求項５の発明では、幅方向及び渦
巻方向のクリアランスは、シール部材の膨張時に、同シ
ール部材と溝との間の間隙をほとんどなくすとともに、
シール部材の膨張動作を許容する程度の大きさである。

【００１４】請求項６の発明では、幅方向のクリアラン
スに対して渦巻方向内端側のクリアランスは１．５〜１
０倍である。請求項７の発明では、幅方向のクリアラン
スに対して渦巻方向内端側のクリアランスは３倍程度で
ある。

【００１５】請求項８の発明では、幅方向のクリアラン
スに対して渦巻方向外端側のクリアランスは２〜３０倍
である。請求項９の発明では、幅方向のクリアランスに
対して渦巻方向外端側のクリアランスは１０倍程度であ
る。

【００１６】請求項１０の発明では、シール部材は樹脂
製である。

【００１７】

【作用】上記構成の請求項１の発明においては、溝とシ
ール部材との間のクリアランスを同シール部材の幅方向
に比較して渦巻方向に大きく設けてある。このため、圧
縮機の運転時にシール部材が膨張しても、それを許容し
且つ適度なクリアランスを確保でき、シール機能の低下
を防止することができる。また、シール部材が溝からは
み出すことによる圧縮機の圧縮性能の低下も防止でき
る。

【００１８】請求項２の発明においては、シール部材の
内端部付近が幅広に形成されているため、高圧となるス
クロールの中心部においても対向する基板との間のシー
ル機能を確保できるとともに、耐久性にも優れる。

【００１９】請求項３の発明においては、例えば、渦巻
外端側に渦巻方向のクリアランスを大きく設けているた
め、シール部材において大部分を占める部位の渦巻方向
の膨張が外端側に集中しても、その膨張を許容できる。

【００２０】請求項４の発明においては、シール部材と
溝との間の幅方向のクリアランスは渦巻形状に沿ってほ
ぼ一定の幅に形成されている。このため、シール部材の
膨張動作が円滑に行われる。

【００２１】請求項５〜９の発明においては、シール部
材の膨張時にシールと溝との関係が最適な状態となり、
所望のシール機能が発揮される。請求項１０の発明にお
いては、シール部材は磨耗係数が小さい樹脂製であるた
め、基板との間の摺動抵抗を低く押さえられ、可動スク
ロールの効率の良い回転を確保できる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明のスクロール型圧縮機のシール
機構を具体化した一実施例を図１〜図４に従って説明す
る。

【００２３】図１に示すように、アルミニウム材よりな
る固定スクロール１はセンタハウジングを兼用し、その
前後両端面にはフロントハウジング２及びリヤハウジン
グ３が固定されている。回転軸４はベアリング５により
フロントハウジング２内に回転可能に支持され、その内
端には偏心軸６が突設されている。ブッシュ７は偏心軸
６に回転可能に支持され、その外周にはベアリング８が
嵌合されている。

【００２４】アルミニウム材よりなる可動スクロール９
は前記ベアリング８を介してブッシュ７に相対回転可能
に支持され、周知の規制機構１０により、自らの軸心の
周りでの回転を阻止される。そして、この可動スクロー
ル９は、回転軸４が回転されたとき、偏心軸６によりブ
ッシュ７及びベアリング８を介して、回転軸４の軸線の
周りで公転される。

【００２５】図１に示すように、前記固定スクロール１
は、基板１１とその内周面に一体に立設された渦巻壁１
２とを備えている。同様に、図１及び図２に示すよう
に、可動スクロール９も、基板１３とその内周面に一体
に立設された渦巻壁１４とを備えている。そして、両ス
クロール１、９は渦巻壁１２、１４において互いに噛み
合わされ、各渦巻壁１２、１４の軸線方向の端面が対向
するスクロール９、１の基板１３、１１に対向されてい
る。

【００２６】両渦巻壁１２、１４の内端部２４は強度確
保等のために他の部分よりも厚くなっている。内端縁２
５はほぼ円弧状に形成されている。溝１５、１６は前記
両スクロール１、９の渦巻壁１２、１４の端面に、渦巻
形状の延長方向へ延びるように形成され、その内端部２
６は幅広く、内端縁２７は円弧状に形成されている。シ
ール部材としての渦巻状のチップシール１７、１８はナ
イロン系の樹脂よりなり、溝１５、１６と相似形であ
る。従って、チップシール１７、１８の内端部２８は幅
広く、内端縁２９は円弧状に形成されている。このチッ
プシール１７、１８がそれに対応した形状を有する各溝
１５、１６内に収容され、その外面が対向する相手側ス
クロール９、１の基板１３、１１に圧接されている。こ
れにより渦巻壁１２、１４の端面と基板１３、１１との
間がシールされている。そして、このシールによって、
両スクロール１、９の基板１１、１３及び渦巻壁１２、
１４に囲まれた圧縮室１００が形成される。

【００２７】受圧リング３０は可動スクロール９とフロ
ントハウジング２との間に配置され、可動スクロール９
に対してその軸線方向に作用する圧縮反力を受けるよう
になっている。受圧リング３０に作用する圧縮反力はフ
ロントハウジング２により受け止められる。

【００２８】図１に示すように、吸入室１９は前記両ス
クロール１、９の渦巻壁１２、１４の外周部間に形成さ
れ、その内部には冷媒ガスが吸入される。吐出孔２０は
固定スクロール１の基板１１に形成され、前記圧縮室１
００をリヤハウジング３内の吐出室２１に連通させる。
吐出弁２２は吐出孔２０の外端部に配設され、リテーナ
２３によりその開放位置が規制される。

【００２９】本実施例においては、特に図３及び図４に
示すように、前記チップシール１７、１８と溝１５、１
６との間のクリアランス２００おいて、その幅方向のク
リアランス２０１に比較して渦巻方向のクリアランス２
０２、２０３が大きく確保されている。また、渦巻方向
のクリアランス２０２、２０３は内端部側に比較して外
端部側に大きく確保されている。そして、幅方向のクリ
アランス２０１は渦巻外周の全周にわたってほぼ一定幅
に設けられているため、チップシール１７、１８の溝１
５、１６に対する嵌合性が良い。幅方向のクリアランス
２０１に対して渦巻方向の内端側のクリアランス２０２
は１．５〜１０倍程度、望ましくは３倍程度の大きさで
ある。渦巻方向の外端部側のクリアランス２０３は幅方
向のクリアランス２０１に対して２〜３０倍、望ましく
は１０倍程度である。

【００３０】次に、前記構成のスクロール型圧縮機のシ
ール機構についてその作用を説明する。圧縮機の回転軸
４が回転されると、偏心軸６の偏心回転により、可動ス
クロール９が回転軸４の軸心の周りで公転される。これ
により、冷媒ガスが吸入室１９から、両スクロール１、
９間の圧縮室１００内に取り込まれる。そして、可動ス
クロール９の公転に伴い、この圧縮室１００が渦巻壁１
２、１４の外周側から中心側に移動され、容積を徐々に
減少して圧縮作用を行う。従って、冷媒ガスは圧縮室１
００内において次第に圧縮され、吐出孔２０から吐出弁
２２を押し開いて吐出室２１内に吐出される。

【００３１】前記圧縮機の運転時、両スクロール１、９
間の圧縮室１００内の圧力は渦巻壁１２、１４の外周側
から中心側へ移動されるに従って次第に高くなってい
く。このため、中心側の温度が高くなり、チップシール
１７、１８及び渦巻壁１２、１４が熱膨張される。

【００３２】ナイロン系樹脂よりなるチップシール１
７、１８とアルミニウム材よりなる渦巻壁１２、１４と
の膨張率の差により、チップシール１７、１８が溝１
５、１６に対して相対的に膨張される。この時、溝１
５、１６とチップシール１７、１８との間に幅方向のク
リアランス２０１がほぼ一定幅で形成されているために
チップシール１７、１８は円滑に膨張動作を行う。つま
り、幅方向のクリアランス２０１は、チップシール１
７、１８と溝１５、１６との間の間隙をほとんどなくす
ように、チップシール１７、１８の熱膨張を吸収し、か
つ、チップシール１７、１８の熱膨張を妨げない最低値
程度が好ましい。従って、チップシール１７，１８の幅
方向の外側面と溝１５，１６の幅方向の内側面との間を
通って中心側のガス圧が外周側に逃げるのが防止され、
良好な圧縮効率を維持できる。

【００３３】チップシール１７、１８の熱膨張量はその
渦巻形状により幅方向に比べて渦巻方向の方が多い。本
実施例においては、前述したように幅方向のクリアラン
ス２０１に比べて渦巻方向のクリアランス２０２を大き
く確保しているため、チップシール１７、１８の渦巻方
向の膨張が充分に許容される。そして、この渦巻方向の
膨張により、チップシール１７、１８の内端縁２９は溝
１５、１６の内端縁２７に圧接されることなく、内端縁
２７に対して近接又は接触される。

【００３４】従って、チップシール１７、１８が溝１
５、１６からはみ出して欠損したり、チップシール１
７、１８と溝１５、１６との間に間隙がほとんど生じた
りすることなく、チップシール１７、１８は良好なシー
ル機能を維持できる。また、チップシール１７、１８と
溝１５、１６との間に間隙がほとんど生じないため、チ
ップシール１７、１８に対して内外から交互に圧縮荷重
が加えられても、チップシール１７、１８が溝１５、１
６内において首振りに似た妄動を行うことがなく、チッ
プシール１７、１８の耐久性が向上できる。

【００３５】なお、図２及び図３に示すようにチップシ
ール１７、１８は、その内端部２８付近が他の部位に比
較して幅広になっている。このため、チップシール１
７、１８は図中矢印３００で示す首部近辺を境にして渦
巻方向の両方向への膨張される。よって、同矢印３００
付近から外端部側に位置する部位、つまりチップシール
１７、１８において多くを占める部位の渦巻方向への膨
張が大きく、この大きな伸びは外端部側に伝播され、外
端部側の渦巻方向のクリアランス２０３が吸収すること
になる。本実施例においては、内端部の渦巻方向のクリ
アランス２０２に比較して外端部の渦巻方向のクリアラ
ンス２０３を大きくしている。このため、チップシール
１７、１８の膨張を有効に吸収して適度なシール機能を
確保できる。

【００３６】さらに、この実施例においては、チップシ
ール１７、１８の内端部２８側が厚く形成されているた
め、中心側に移動した圧縮室２００内の高圧力に耐える
ことができ、良好なシール機能を維持できる。

【００３７】しかも、チップシール１７、１８は磨耗係
数が小さいナイロン系樹脂製であるため、対向する基板
１３、１１との間の摺動抵抗を低く押さえられ、可動ス
クロール９の効率の良い回転を確保できる。

【００３８】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で、以下
のような態様で実施できる。 （１）チップシール１７、１８の幅方向のクリアランス
２０１をチップシール外端部側に比較して内端部側を大
きくすること。つまり、上記実施例のように、幅方向の
クリアランス２０１を一定に設けず、熱膨張の大きな部
位（内端部近辺）の幅方向のクリアランス２０１を大き
くすること。 （２）上記実施例において、チップシール１７、１８は
ナイロン系の樹脂により構成されていたが、これに限定
されるものではなく、他の合成樹脂材料としてポリエー
テルエーテルケトンやポリフェニレンサルファイド等に
よりチップシール１７、１８を構成しても良い。 （３）本発明を、内端部から外端部にかけて一定の幅に
構成されたチップシールにおいて具体化すること。

【００３９】

【発明の効果】上記構成の請求項１の発明によれば、圧
縮機の運転時にシール部材が膨張しても、それを許容し
且つ適度なクリアランスを確保でき、シール機能の低下
を防止することができる。また、シール部材が溝からは
み出すことによる圧縮機の圧縮性能の低下も防止でき
る。 請求項２の発明においては、高圧となるスクロー
ルの中心部においても対向する基板との接触を良好に維
持できるとともに、シールの耐久性も向上する。

【００４０】請求項３の発明においては、渦巻方向の膨
張が外端側に集中しても、その膨張を許容できる。請求
項４の発明においては、シール部材の膨張動作を円滑に
行うことができて、シール性の向上の一助となる。

【００４１】請求項５〜９の発明においては、シール部
材の膨張時に最適なシール形状となり、所望のシール機
能が発揮される。請求項１０の発明においては、基板と
の間の摺動抵抗を低く押さえられ、可動スクロールの効
率の良い回転を確保できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を具体化した一実施例を示す図であっ
て、圧縮機の縦断面図である。

【図２】可動スクロールの正面図である。

【図３】固定スクロール及び可動スクロールの渦巻内端
部を示す部分拡大図である。

【図４】固定スクロール及び可動スクロールの渦巻外端
部を示す部分拡大図である。

【図５】従来のシール機構を示す図であって、スクロー
ルの渦巻壁の内端部及び外端部を示す部分拡大図であ
る。

【符号の説明】

１…固定スクロール、９…可動スクロール、１１…固定
スクロールの基板、１２…固定スクロールの渦巻壁、１
３…可動スクロールの基板、１４…可動スクロールの渦
巻壁、１５…シール部材が収容される溝、１６…シール
部材が収容される溝、１７…シール部材としてのチップ
シール、１８…シール部材としてのチップシール、２０
０…シール部材と溝との間のクリアランス、２０１…幅
方向のクリアランス、２０２…内端部側の渦巻方向のク
リアランス、２０３…外端部側の渦巻方向のクリアラン
ス。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 靖 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 (72)発明者 深沼 哲彦 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 (72)発明者 鈴木 康 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装 株式会社内 (72)発明者 宮川 尚之 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装 株式会社内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板及び渦巻壁を有する固定スクロール
   と、基板及び渦巻壁を有する可動スクロールとをそれら
   の渦巻壁において互いに噛み合わせて、両スクロール間
   に圧縮室を形成し、可動スクロールを固定スクロールの
   軸心の周りで公転させることにより、圧縮室を渦巻壁の
   外周側から中心側に移動させてガスの圧縮作用を行うよ
   うにしたスクロール型圧縮機において、 前記両スクロールの渦巻壁端面には渦巻壁の延長方向に
   沿って溝を形成し、各溝内には対向するスクロールの基
   板に接触する渦巻形状のシール部材を収容してなり、溝
   とシール部材との間のクリアランスを同シール部材の幅
   方向よりも渦巻方向において大きくしたスクロール型圧
   縮機のシール機構。
2. 【請求項２】 シール部材の内端部は、他の部分よりも
   幅広く形成されている請求項１に記載のシール機構。
3. 【請求項３】 渦巻方向のクリアランスを渦巻内端側に
   比較して外端側を大きくした請求項１又は２に記載のシ
   ール機構。
4. 【請求項４】 シール部材と溝との間の幅方向のクリア
   ランスは渦巻形状に沿ってほぼ一定の幅に形成されてい
   る請求項１〜３のいずれかに記載のシール機構。
5. 【請求項５】 幅方向及び渦巻方向のクリアランスは、
   シール部材の膨張時に、同シール部材と溝との間の間隙
   をほとんどなくすとともに、シール部材の膨張動作を許
   容する程度の大きさである請求項１〜４のいずれかに記
   載のシール機構。
6. 【請求項６】 幅方向のクリアランスに対して渦巻方向
   内端側のクリアランスは１．５〜１０倍である請求項５
   に記載のシール機構。
7. 【請求項７】 幅方向のクリアランスに対して渦巻方向
   内端側のクリアランスは３倍程度である請求項５に記載
   のシール機構。
8. 【請求項８】 幅方向のクリアランスに対して渦巻方向
   外端側のクリアランスは２〜３０倍である請求項５に記
   載のシール機構。
9. 【請求項９】 幅方向のクリアランスに対して渦巻方向
   外端側のクリアランスは１０倍程度である請求項５に記
   載のシール機構。
10. 【請求項１０】 シール部材は樹脂製である請求項１〜
    ９のいずれかに記載のシール機構。