JPH09112452A - スクロール型圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 磨耗や焼き付き等の不具合を防止してスクロ
ール型圧縮機の小型化を図る。 【構成】 円筒状のカラー１０をクランク部９にすきま
ばめにて回転可能に挿入する。そして、そのカラー１０
の円筒外側面１０ａを、軸受１１の転動体１１ｂが回転
接触する軌道面とする。これにより、円周外側面１０ａ
のほぼ同じ位置に、常時最大圧縮反力Ｆが作用すること
を防止することができるとともに、クランク部９の円周
外側面とカラー１０の円周内面との面圧は小さくなる。
したがて、クランク部９とカラー１０と磨耗や焼き付き
等の不具合発生を防止することができるので、軸受１１
の小型化が可能となり、延いては、スクロール型圧縮機
の小型化を図ることができる。

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
関するもので、車両用空調装置に用いて好適である。

【０００２】

【従来の技術】スクロール型圧縮機の概略構造は、図７
に示すように、可動スクロール４および固定スクロール
２と、可動スクロール４を公転運動させるためのクラン
ク軸５およびクランク軸５の回転中心に対して所定量偏
心した位置に設けられたクランク部９と、そのクランク
部９と可動スクロール２との間に介在して可動スクロー
ル２を回転可能に支持する軸受１１とから構成されてい
る。

【０００３】ところで、スクロール型圧縮機は、両スク
ロール２、４によって形成される作動室２２の容積を可
動スクロール２を公転運動させることにより縮小させて
冷媒を圧縮しているので、可動スクロール２には常時圧
縮反力が作用している。そのために、軸受１１は、この
圧縮反力に耐え得るように磨耗や焼き付き等を考慮して
選定されなければならず、必然的に軸受の大型化、延い
てはスクロール型圧縮機の大型化を招いていた。

【０００４】そこで、従来からシェル型（内輪を持たな
いタイプ）の針状ころ軸受（ニードルベアリング）を用
いてスクロール型圧縮機の小型化を図っている。なお、
シェル型の針状ころ軸受を用いているため、従来は、ク
ランク部９の円周外側面が転動体１１ａが回転接触する
軌道面を形成していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、シェル型の針
状ころ軸受を用いてスクロール型圧縮機の小型化を図っ
ているので、内輪の肉厚分しか小型化が図れず小型化に
は自ずと限界がある。したがって、さらに小型化を図る
ためには、軸受そのものの小型化を図らなければならな
い。

【０００６】そこで、発明者等は、磨耗や焼き付きの原
因を究明することにより軸受の小型化を図るために種々
の研究調査を行ったところ、次のことが明らかになっ
た。すなわち、図８に示す稼働中のスクロール型圧縮機
の作動室ａと作動室ｂとに着目すれば、作動室ａの容積
と作動室ｂの容積とは異なっている。したがって、両作
動室ａ、ｂ間には圧力差（作動室ａ内圧力＞作動室ｂ内
圧力）が生じており、この圧力差により両スクロール
２、４の接点ａ、ｂを結ぶ線分の略垂直二等分線状に圧
縮反力Ｆが作用する。

【０００７】そして、この圧縮反力Ｆは、図９に示すよ
うに、吐出圧力Ｐｄおよび吸入圧力Ｐｓに依らず可動ス
クロール４の公転角度が約７０°〜１３０°の間で最大
となる。したがって、転動体１１ａの軌道面をなすクラ
ンク部９の円周外側面のうち、可動スクロール４の公転
角度が約７０°〜１３０°に相当する位置に、常に最大
圧縮反力Ｆが作用するので、磨耗や焼き付き等の不具合
が発生していた。

【０００８】そしてさらに、転動体１１ａとクランク部
９の円周外側面との接触面積は小さいので、両者に作用
する面圧が高くなり、磨耗や焼き付き等の不具合発生を
より一層助長していた。なお、図９は吸入容積が約８０
ｃｃのスクロール型圧縮機の場合を示していり、横軸は
可動スクロールの公転角度を示し、縦軸は圧縮反力Ｆを
示している。

【０００９】本発明は、上記点に鑑み、磨耗や焼き付き
等の不具合を防止してスクロール型圧縮機の小型化を図
ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、以下の技術的手段を用いる。請求項１に
記載の発明では、円筒状のカラー（１０）を可動スクロ
ール（４）を回転可能に保持するクランク部（９）に回
転可能に挿入されている。そして、そのカラー（１０）
の円筒外側面（１０ａ）が、軸受（１１）の転動体（１
１ｂ）が回転接触する軌道面を形成し、カラー（１０）
の円筒内面（１０ｂ）とクランク部（９）の円周外側面
（９ａ）との接触面積は、カラー（１０）の円筒外側面
（１０ａ）と転動体（１１ｂ）との接触面積より大きい
ことを特徴とする。

【００１１】請求項２に記載の発明では、請求項１に記
載のスクロール型圧縮機において、カラー（１０）の円
筒内面（１０ｂ）に、潤滑油を導く油溝（１０ｃ、１０
ｄ）が形成されていることを特徴とする。請求項３に記
載の発明では、請求項２または３に記載のスクロール型
圧縮機において、カラー（１０）の肉厚を、２〜４ｍｍ
としたことを特徴とする。

【００１２】請求項４に記載の発明では、請求項１ない
し３のいずれか１つに記載のスクロール型圧縮機におい
て、カラー（１０）は、前記クランク部（９）にすきま
ばめにて挿入されていることを特徴とする。次に作用効
果を述べる。請求項１〜３に記載の発明によれば、前述
の最大圧縮反力Ｆは、可動スクロール（４）のボス部
（４ｃ）から外輪（１１ａ）、転動体（１１ｂ）、カラ
ー（１０）を介してクランク部（９）に作用する。ま
た、転動体（１１ｂ）とカラー（１０）とは、円周外側
面同士の接触なので、その接触面積は小さくなり、面圧
が高くなる。

【００１３】ところが、カラー（１０）は回転可能にク
ランク部（９）に組付けられているので、カラー（１
０）は可動スクロール（２）の公転運動に連動して、ク
ランク部（９）周りに自転する。つまり、クランク部
（９）に対する最大圧縮反力Ｆが作用する位置は変わら
ないが、カラー（１０）が自転するので、カラー（１
０）に対する最大圧縮反力Ｆが作用する位置は移動す
る。

【００１４】したがって、転動体（１１ｂ）の軌道面を
なすカラー（１０）の円周外側面（１０ａ）のほぼ同じ
位置に、常時最大圧縮反力Ｆが作用することを防止する
ことができるので、磨耗や焼き付き等の不具合を防止す
ることができる。また、カラー（１０）の円筒内面（１
０ｂ）とクランク部（９）の円周外側面（９ａ）との接
触面積は、カラー（１０）の円筒外側面（１０ａ）と転
動体（１１ｂ）との接触面積より大きいので、クランク
部（９）とカラー（１０）との面圧は小さくなり、クラ
ンク部（９）とカラー（１０）と磨耗や焼き付き等の不
具合発生を防止することができる。

【００１５】以上のように、カラー（１０）を転動体
（１１ｂ）とクランク部（９）との間に介在させること
により磨耗や焼き付き等の不具合発生を防止することが
できるので、軸受（１１）の小型化を図ることができ、
延いては、スクロール型圧縮機（１００）の小型化を図
ることができる。請求項２に記載の発明によれば、カラ
ー（１０）の円筒内面（１０ｂ）に、潤滑油を導く油溝
（１０ｃ、１０ｄ）が形成されているので、カラー（１
０）とクランク部（９）との接触面に潤滑油が行き渡る
ようにすることができる。したがって、カラー（１０）
とクランク部（９）との磨耗や焼き付き等の不具合発生
をより一層防止することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施の形
態について説明する。 （第１実施形態）図１は、本実施形態に係るスクロール
型圧縮機（以下、単に圧縮機と呼ぶ。）の詳細構造を示
す断面図であり、図２は後述するクランク軸５、クラン
ク部９、カラー１０、軸受１１および可動スクロール４
の分解斜視図である。

【００１７】図３の１はフロントハウジングで、このフ
ロントハウジング１内に圧入された軸受７によりクラン
ク軸５が回転可能に支持されている。このクランク軸５
は一端側に連結される図示されていない電磁クラッチを
介して走行用エンジンにより駆動力を得て回転するよう
に構成されている。なお、クランク軸５を電磁クラッチ
を介さないで直接電動モータ等によって駆動してもよ
い。

【００１８】また、クランク軸５の他端側には、クラン
ク機構を形成する円周外側面を有するクランク部９がク
ランク軸５の回転中心より所定量偏心した位置に設けら
れており、このクランク部９により、円筒状のカラー１
０がすきまばめ程度のはめあいにて回転可能に支持され
ている。なお、クランク部９およびカラー１０は共に高
炭素クロム軸受鋼鋼材（ＳＵＪ）を焼き入れしたもので
あり、カラー１０に作用する荷重、振動および熱応力等
を考慮するとカラー１０の肉厚は約２〜４ｍｍが適切で
ある。因みに、本実施形態では約２ｍｍである。

【００１９】４は渦巻き状の歯部４ｂと端板部４ａとか
ら構成された可動スクロールで、その端板部４ａの略中
心には、軸受１１が圧入されているボス部４ｄが形成さ
れている。なお、この軸受１１は外輪１１ａと、その外
輪１１ａの内壁面に沿って配置された転動体１１ｂとか
らなるシェル型（内輪を持たないタイプ）の針状ころ軸
受（ニードルベアリング）である。

【００２０】以上の構成により、可動スクロール４は、
軸受１１およびカラー１０を介してクランク部９に回転
可能に保持されており、カラー９の円筒外側面１０ａ
は、転動体１１ｂが回転接触する軌道面を形成している
（図３参照）。そして、可動スクロール４、クランク軸
５の回転に伴ってその偏心量を公転半径としてクランク
軸５周りを公転運動する。また、クランク軸５には、可
動スクロール４およびクランク部９の公転運動に伴う振
動を相殺するバランスウェイト８が組付けられている。

【００２１】また、６はクランク軸５とフロントハウジ
ング１との隙間を密閉して圧縮機１００内の冷媒（およ
び冷媒に混合された潤滑油）が圧縮機１００外に漏れ出
すことを閉止するリップシールで、図示されていないサ
ークリップ（止め輪）によってフロントハウジング１内
に固定されている。２は、渦巻き状の歯部２ｂと端板部
２ａとから構成された固定スクロールで、この固定スク
ロール２は、その歯部２ｂが可動スクロール４の歯部４
ｂと噛み合うようにしてフロントハウジング１にボルト
１７にて固定されている。

【００２２】そして、両スクロール２、４の歯部２ｂ、
４ｂおよび端板部２ａ、４ａによって冷媒が吸入圧縮さ
れる複数個の作動室２２が形成される。この作動室２２
は、歯部２ｂ、４ｂの先端部に組付けられた図示されて
いないチップシールによって密閉性が保持されている。
１２は軸受１１周りの可動スクロール４の自転を防止す
る自転防止用ピンで、この自転防止用ピン１２は、可動
スクロール４の端板部４ａに形成された複数の止まり穴
４ｃに挿入されている。そして、この自転防止用ピン１
２の一端側が、フロントハウジング１の端面１ａおよび
リング１３で形成された円形溝１３ａ内に挿入されて、
周知の可動スクロール４の自転防止機構が構成されてい
る。因みに、リング１３の内径は、可動スクロール４の
公転直径にほぼ等しい。

【００２３】また、固定スクロール２の端板部２ａの略
中央部には、圧縮された冷媒を作動室２２から吐出する
吐出口２３が形成されており、この吐出口２３の端板部
２ａ側には、作動室２２内へ冷媒が逆流することを防止
する吐出弁１４および吐出弁１４の最大開度を規制する
弁ストッパ１５が、ボルト１６によって端板部２ａに固
定されている。

【００２４】そして、固定スクロール２の端板部２ａに
は、リアハウジング３がボルト１８によって組付けられ
ており、このリアハウジング３および端板部２ａによっ
て吐出口２３から吐出した冷媒の圧力脈動を平滑化する
吐出室２４が形成されている。なお、この吐出室２４に
て平滑化された冷媒は、吐出ポート２０より圧縮器１０
０から凝縮器１０１に吐出される。また、蒸発器１０３
を流出した冷媒は、フロントハウジング１に形成された
吸入ポート１９から吸入され、軸受７と可動スクロール
４の端板部４ａとの隙間を経て歯部４ｂの渦巻き終端部
に形成される吸入室２１より作動室２２内に吸入され
る。

【００２５】次に本実施形態の作用効果を述べる。図３
は図１のＡ−Ａ断面を示しており、図４は前述の最大圧
縮反力Ｆが作用する部位（図３のＢ部）の拡大図であ
り、図４から明らかなように最大圧縮反力Ｆは、可動ス
クロール４のボス部４ｃから外輪１１ａ、転動体１１
ｂ、カラー１０を介してクランク部９に作用する。そし
て、転動体１１ｂとカラー１０とは、図４に示されるよ
うに、円周外側面同士の接触なので、その接触面積Ａは
小さくなり、面圧が高くなる。

【００２６】ところが、カラー１０は回転可能にクラン
ク部９に組付けられているので、カラー１０は可動スク
ロールの公転運動に連動して、クランク部９周りに自転
する。つまり、クランク部９に対する最大圧縮反力Ｆが
作用する位置は変わらないが、カラー１０が自転するの
で、カラー１０に対する最大圧縮反力Ｆが作用する位置
が移動する。

【００２７】したがって、転動体１１ｂの軌道面をなす
カラー１０の円周外側面１０ａのほぼ同じ位置に、最大
圧縮反力Ｆが作用することを防止することができるの
で、磨耗や焼き付き等の不具合を防止することができ
る。また、クランク部９とカラー１０とは、ほぼ等しい
半径を有するクランク部９の円周外側面９ａとカラー１
０の円筒内面１０ｂとが面接触するので、接触面積Ｂは
接触面積Ａに比べて大きくなる。そのため、クランク部
９とカラー１０との面圧は、転動体１１ｂとカラー１０
との面圧に比べて小さくなる。したがって、クランク部
９とカラー１０と磨耗や焼き付き等の不具合発生を防止
することができる。

【００２８】以上のように、カラー１０を転動体１１ｂ
とクランク部９との間に介在させることにより磨耗や焼
き付き等の不具合発生を防止することができるので、軸
受１１の小型化を図ることができ、延いては、スクロー
ル型圧縮機１００の小型化を図ることができる。また、
本実施形態では、カラーの肉厚を厚くすることによりカ
ラーの剛性を容易に高くすることができる。したがっ
て、軸受１１の長寿命化を図ることができる。

【００２９】（第２実施形態）本実施形態は、カラー１
０とクランク部９との潤滑を図る潤滑油を導く油溝をカ
ラー１０の円筒内面１０ｂに形成したものである。具体
的には、図６に示すように、カラー１０の円筒内面１０
ｂに螺旋状の油溝１０ｃ、１０ｄとを形成し、カラー１
０とクランク部９との接触面に潤滑油が行き渡るように
したものである。油溝１０ｃと油溝１０ｄとは、カラー
１０の一端側から他端側までわたる間に約１８０度回転
するように形成されており、さらに両油溝１０ｃ、１０
ｄは、互いに１８０度位相がずれている。なお、本実施
形態では、油溝１０ｃ、１０ｄの幅は約１ｍｍであり、
深さは約０．５ｍｍであり、肉厚、材質および熱処理は
第１実施形態と同じである。

【００３０】上述のように、カラー１０とクランク部９
との接触面に潤滑油が行き渡るように油溝１０ｃ、１０
ｄが形成されているので、カラー１０とクランク部９と
の磨耗や焼き付き等の不具合発生をより一層防止するこ
とができる。ところで、図６に示すように、クランク機
構をクランク軸５に設けられて駆動キー５ａと、この駆
動キーが挿入されるキー溝９ａが形成されたブッシュ９
ｃとからなる周知の可変偏心機構を有する従動クランク
機構としても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態に係るスクロール型圧縮機の軸方向
断面図である。

【図２】本実施形態に係るスクロール型圧縮機の分解斜
視図である。

【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。

【図４】図４のＢ部拡大図である。

【図５】第２実施形態に係るカラーの斜視図である。

【図６】従動クランク機構を有する本発明に係るスクロ
ール型圧縮機の軸方向断面図である。

【図７】従来技術に係るスクロール型圧縮機の軸方向断
面図である。

【図８】従来技術の問題点を説明するための説明図であ
る。

【図９】従来技術の問題点を説明するための可動スクロ
ールと公転角度と圧縮反力との関係を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

１…フロントハウジング、２…固定スクロール、３…リ
アハウジング、４…可動スクロール、５…クランク軸、
６…リップシール、７…軸受、８…バランスウェイト、
９…クランク部、１０…カラー、１１…軸受、１２…自
転防止用ピン、１３…リング、１４…吐出弁、１５…弁
ストッパ、１６、１７、１８…ボルト、１９…吸入ポー
ト、２０…吐出ポート、２１…吸入室、２２…作動室、
２３…吐出口、２４…吐出室。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジング（１）と、 前記ハウジング（１）内に回転可能に支持されたクラン
   ク軸（５）と、 前記クランク軸（５）の回転中心から所定量偏心した位
   置に設けられ、前記クランク軸（５）の回転と連動して
   前記クランク軸（５）の回転中心周りに回転するクラン
   ク部（９）と、 前記ハウジング（１）に固定され、渦巻き状の歯部（２
   ｂ）と、端板部（２ａ）とからなる固定スクロール
   （２）と、 前記ハウジング（１）と前記固定スクロール（２）とに
   よって形成される空間内に配置され、渦巻き状の歯部
   （４ｂ）と、端板部（４ａ）と、その端板部（４ａ）に
   形成されたボス部（４ｄ）とからなる可動スクロール
   （４）と、 前記ボス部（４ｄ）に圧入され、外輪（１１ａ）と、そ
   の外輪（１１ａ）の内壁面に沿って配置された転動体
   （１１ｂ）とからなる軸受（１１）と、 前記クランク部（９）と前記軸受（１１）との間に配置
   され、前記クランク部（９）に回転可能に挿入された円
   筒状のカラー（１０）とを具備し、 前記可動スクロール（４）は、前記軸受（１１）および
   前記カラー（１０）を介して前記クランク部（９）に回
   転可能に保持されており、 前記カラー（１０）の円筒外側面（１０ａ）は、前記転
   動体（１１ｂ）が回転接触する軌道面を形成し、 前記カラー（１０）の円筒内面（１０ｂ）と前記クラン
   ク部（９）の円周外側面（９ａ）との接触面積は、前記
   カラー（１０）の円筒外側面（１０ａ）と前記転動体
   （１１ｂ）との接触面積より大きいことを特徴とするス
   クロール型圧縮機。
2. 【請求項２】 前記カラー（１０）の円筒内面（１０
   ｂ）には、前記カラー（１０）と前記クランク部（９）
   との潤滑を図る潤滑油を導く油溝（１０ｃ、１０ｄ）が
   形成されていることを特徴とする請求項１に記載のスク
   ロール型圧縮機。
3. 【請求項３】 前記カラー（１０）の肉厚は、２〜４ｍ
   ｍであることを特徴とする請求項２または３に記載のス
   クロール型圧縮機。
4. 【請求項４】 前記カラー（１０）は、前記クランク部
   （９）にすきまばめにて挿入されていることを特徴とす
   る請求項１ないし３のいずれか１つに記載のスクロール
   型圧縮機。