JPH09195958A

JPH09195958A - スクロール型圧縮機

Info

Publication number: JPH09195958A
Application number: JP496796A
Authority: JP
Inventors: Motohiko Ueda; 元彦上田; Mikio Matsuda; 三起夫松田
Original assignee: Nippon Soken Inc
Current assignee: Soken Inc
Priority date: 1996-01-16
Filing date: 1996-01-16
Publication date: 1997-07-29
Anticipated expiration: 2016-01-16
Also published as: JP3713782B2

Abstract

(57)【要約】【課題】スクロール型圧縮機において、チップシール
による作動室の密閉性を十分に確保する。【解決手段】チップシール（１１、１２が挿入される
溝２ｄ、４ｄは両スクロール２、４の歯部２ａ、４ａの
先端部２ｃ、４ｃ方向に向かうほど、その溝幅Ｌが大き
くなるように傾斜面２ｅ、４ｅを有するように台形状に
形成されている。そして、各チップシール１１、１２の
線膨張率は、両歯部２ａ、４ａの線膨張率より大きくな
っている。これにより、各チップシール１１、１２に作
用する熱応力Ｐ₀の一部が、各チップシール１１、１２
を各端板部２ｂ、４ｂに押し付ける押付力となるので、
チップシール（１１、１２）と各端板部（２ｂ、４ｂ）
との密閉性が向上する。

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
機に関するもので、車両空調装置の圧縮機に用いて好適
である。

【０００２】

【従来の技術】スクロール型圧縮機の構造は、例えば、
特開昭６２−１９９９８３号公報に記載の如く、可動ス
クロールの渦巻き状の歯部を固定スクロールの渦巻き状
の歯部に噛み合わせた状態で可動スクロールを回転軸周
りに公転させて、両歯部と両スクロールの端板部とによ
って形成される複数個の作動室の容積を順次縮小させて
冷媒等の流体を圧縮するものである。そして、この作動
室の密閉性を確保するために、両歯部の先端には両端板
部と両歯部との隙間を密閉するチップシールが配置され
ている。

【０００３】また、従来から図６に示すように、隣り合
う作動室Ｖｃ内圧力が相違することを利用してチップシ
ールによる密閉性を向上させるために、チップシール１
１が挿入される溝２ｄの溝幅は、チップシール１１の幅
より大きくなっている。これは、チップシール１１と溝
２ｄとの隙間から高圧側作動室Ｖｃの圧力を溝２ｄの底
部に導いて、チップシール１１を端板部４ｂに押付ける
力をチップシール１１に作用させるものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記手段で
は、チップシール１１を端板部４ｂに押付ける押付力
は、チップシール１１に作用する圧力の受圧面積１１ｃ
に依存するので、押付力を大きくするには、チップシー
ル１１を大型化しなければならない。しかし、チップシ
ール１１は、歯部２ａの先端部２ｃに配置されているた
め、歯部２ａの厚み以上に大きくすることができない。
また、歯部２ａの厚みを大きくしてチップシール１１の
受圧面積１１ｃを大きくする手段が考えられるが、この
手段では、スクロール型圧縮機全体の大型化を招くので
得策ではない。そのため、現状では作動室Ｖｃの密閉性
を十分に確保することができない。

【０００５】本発明は、上記点に鑑み、スクロール型圧
縮機において、チップシールによる作動室の密閉性を十
分に確保することを目的とする。

【０００６】

【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、両歯部（２ａ、４ａ）と両端板部（２
ｂ、４ｂ）とによって形成される作動室（Ｖｃ）の温度
上昇に応じて各チップシール（１１、１２）に各端板部
（２ｂ、４ｂ）方向の力を作用させることを特徴とす
る。

【０００７】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、溝（２ｄ、４ｄ）は
両歯部（２ａ、４ａ）の先端部（２ｃ、４ｃ）方向に向
かうほど、その溝幅（Ｌ）が大きくなるように傾斜面
（２ｅ、４ｅ）が形成されている。そして、各チップシ
ール（１１、１２）の線膨張率は、両歯部（２ａ、４
ａ）の線膨張率より大きいことを特徴とする。

【０００８】請求項３に記載の発明によれば、請求項２
に記載のスクロール型圧縮機において、各チップシール
（１１、１２）には、溝（２ｄ、４ｄ）の傾斜面（２
ｅ、４ｅ）に平行な傾斜面（１１ａ、１２ａ）が形成さ
れている。そして、各チップシール（１１、１２）は、
両傾斜面（２ｅ、４ｅ、１１ａ、１２ａ）が接するよう
に前記溝（２ｄ、４ｄ）に挿入されていることを特徴と
する。

【０００９】請求項４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、溝（２ｄ、４ｄ）の
底部と各チップシール（１１、１２）との間には、線膨
張率の異なる２種類の板状の部材を張り合わせた熱変形
部材（７０）が配置されていることを特徴とする。請求
項５に記載の発明では、請求項４に記載のスクロール型
圧縮機において、熱変形部材（７０）を構成する部材の
うち各チップシール（１１、１２）側の部材の線膨張率
は、溝（２ｄ、４ｄ）の底部側の部材の線膨張率より小
さいことを特徴とする。

【００１０】次に作用効果を述べる。請求項１〜５に記
載の発明によれば、両歯部（２ａ、４ａ）と両端板部
（２ｂ、４ｂ）とによって形成される作動室（Ｖｃ）の
温度上昇に応じて各チップシール（１１、１２）に各端
板部（２ｂ、４ｂ）方向の力を作用させるので、チップ
シール（１１、１２）と各端板部（２ｂ、４ｂ）との面
圧が高くなる。したがって、チップシール（１１、１
２）と各端板部（２ｂ、４ｂ）との密閉性が向上する。

【００１１】ところで、作動室（Ｖｃ）内圧力は、スク
ロールの中心に向かう程、作動室（Ｖｃ）の容積が小さ
くなるので上昇して行く。また、圧縮機の圧縮仕事は、
断熱変化と考えられるので、スクロールの中心に向かう
程、作動室（Ｖｃ）内温度は上昇する。したがって、本
発明によれば、作動室（Ｖｃ）の温度上昇に応じて各チ
ップシール（１１、１２）に作用する力が大きくなるの
で、作動室（Ｖｃ）内圧力の高いスクロールの中心にお
いても十分に密閉性を確保することができる。

【００１２】請求項２に記載の発明によれば、溝（２
ｄ、４ｄ）は両歯部（２ａ、４ａ）の先端部（２ｃ、４
ｃ）方向に向かうほど、その溝幅（Ｌ）が大きくなるよ
うに傾斜面（２ｅ、４ｅ）が形成されている。そして、
各チップシール（１１、１２）の線膨張率は、両歯部
（２ａ、４ａ）の線膨張率より大きいので、後述するよ
うに、各チップシール（１１、１２）に作用する熱応力
（Ｐ₀）の一部が、各チップシール（１１、１２）を各
端板部（２ｂ、４ｂ）に押し付ける押付力となる。した
がって、各チップシール（１１、１２）と各端板部（２
ｂ、４ｂ）との面圧が高くなので、チップシール（１
１、１２）と各端板部（２ｂ、４ｂ）との密閉性が向上
する。

【００１３】また、熱応力（Ｐ₀）は、チップシール
（１１、１２）の温度が上昇する程、大きくなるので、
上記効果と同様な効果を得ることができる。請求項３に
記載の発明によれば、溝（２ｄ、４ｄ）の傾斜面（２
ｅ、４ｅ）に平行な傾斜面（１１ａ、１２ａ）が形成さ
れている。そして、各チップシール（１１、１２）は、
両傾斜面（２ｅ、４ｅ、１１ａ、１２ａ）が接するよう
に前記溝（２ｄ、４ｄ）に挿入されているので、各チッ
プシール（１１、１２）は、チップシール（１１、１
２）の傾斜面（１１ａ、１２ａ）が形成されていない場
合に比べて安定して、各端板部（２ｂ、４ｂ）方向に変
位しようとする。したがって、溝（２ｄ、４ｄ）内での
チップシール（１１、１２）の倒れ等の不具合が抑制さ
れるので、より確実に密閉性の向上を図ることができ
る。

【００１４】請求項４に記載の発明によれば、溝（２
ｄ、４ｄ）の底部と各チップシール（１１、１２）との
間には、線膨張率の異なる２種類の板状の部材を張り合
わせた熱変形部材（７０）が配置されているので、作動
室（Ｖｃ）内の温度上昇とともに熱変形部材（７０）
は、後述するように湾曲する。したがって、この熱変形
部材（７０）の湾曲により、各チップシール（１１、１
２）には、各チップシール（１１、１２）を各端板部
（２ｂ、４ｂ）方向の押し付ける力が作用する。延いて
は、上述と同様な効果を得ることができる。

【００１５】

【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。）の構造を示す断
面図であり、５はフロントハウジング（ハウジング）
で、このフロントハウジング５内に圧入された軸受３０
により回転軸１が回転可能に支持されている。この回転
軸１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、回転軸１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。

【００１６】２は渦巻き状の歯部２ａと端板部２ｂとか
ら構成されたアルミニウム合金製の可動スクロールで、
その端板部２ｂの略中心にはボス部２ｃが形成されてお
り、このボス部２ｃには軸受３１が圧入されている。な
お、この軸受３１は外輪と、その外輪の内壁面に沿って
配置された転動体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。

【００１７】３は、可動スクロール２の遠心力を相殺す
るバランスウェイトで、このバランスウェイト３の重心
位置は、可動スクロール２の遠心力を相殺するために回
転軸１を挟んで可動スクロール２の重心位置と反対側に
位置している。また、回転軸１の回転中心より所定量偏
心した位置には駆動キー１ａ（偏心部）が設けられてお
り、この駆動キー１ａは、バランスウェイト３のボス部
３ａに形成された駆動溝３ｂに挿入されている。なお、
駆動溝３ｂの長手方向寸法は、これに対応する駆動キー
１ａの長手方向寸法より大きくなっており、これにより
バランスウェイト３は駆動キー１ａに対して回転軸１の
径方向に変位可能となっている。

【００１８】そして、バランスウェイト３のボス部３ａ
は、軸受３１の内径に挿入されていており、これにより
可動スクロール２は回転軸１に回転可能に支持される。
したがって、可動スクロール２は、駆動キー１ａの偏心
量を公転半径として駆動キー１ａより駆動力を得て回転
軸１の回転中心周りを公転運動する。また、１０は回転
軸１とフロントハウジング５との隙間を密閉して圧縮機
内の冷媒（および冷媒に混合された潤滑油）が圧縮機外
に漏れ出すことを閉止するリップシールで、サークリッ
プ（止め輪）４３によってフロントハウジング５内に固
定されている。

【００１９】４は、渦巻き状の歯部４ａと端板部４ｂと
から構成されたアルミニウム合金製の固定スクロール
で、この固定スクロール４は、その歯部４ａが可動スク
ロール７の歯部２ａと噛み合うようにしてフロントハウ
ジング５に図示されていないボルトにて固定されてい
る。そして、両スクロール２、４の歯部２ａ、４ａおよ
び端板部２ｂ、４ｂによって冷媒が吸入圧縮される複数
個の作動室Ｖｃが形成される。この作動室Ｖｃは、後述
する両歯部２ａ、４ａの先端部２ｃ、４ｃに組付けられ
たチップシール１１、１２にって密閉性が保持されてい
る。

【００２０】そして、両スクロール２、４の両歯部２
ａ、４ａの先端部２ｃ、４ｃには、両歯部２ａ、４ａの
渦巻き形状に沿って溝２ｄ、４ｄが形成されており、こ
れらの溝２ｄ、４ｄは、図２に示すように、両歯部２
ａ、４ａの先端部２ｃ、４ｃ方向に開口している。そし
て、溝２ｄ、４ｄの溝幅Ｌは、両歯部２ａ、４ａの先端
部２ｃ、４ｃに向かうほど、その溝幅Ｌが大きくなるよ
うな傾斜面２ｅ、４ｅを有する台形状に形成されてい
る。

【００２１】因みに、傾斜面２ｅ、４ｅは、図３に示す
ように、片側のみ傾斜させたものでもよい。また、図４
に示すように、両溝２ｄ、４ｄの断面形状を半円形とし
てもよい。なお、この場合は、両チップシール１１、１
２の断面形状も半円形とすることが望ましい。さらに、
溝２ｄ、４ｄにはチップシール１１、１２が、所定の圧
力で両歯部２ａ、４ａの先端部２ｃ、４ｃから出没可能
に挿入されており、これらのチップシール１１、１２
は、溝２ｄ、４ｄの傾斜面２ｅ、４ｅに平行に接するよ
うに傾斜面１１ａ、１２ａが形成されている。なお、チ
ップシール１１、１２は、ポリエーテルエーテルケトン
（ＰＥＥＴ）等の耐磨耗性に優れ、かつ、両歯部２ａ、
４ａより線膨張率の大きい樹脂である。因みに、アルミ
ニウムの線膨張率は約２．１×１０^-5／℃であり、ＰＥ
ＥＴは４．８×１０^-5／℃である。

【００２２】図１の６は可動スクロール２の軸受３１周
りの自転を防止する自転防止機構で、この自転防止機構
６は、可動スクロール２およびフロントハウジング５の
それぞれに固定された一対のリング６ａと、両リング６
ａ間に挟まれたボール６ｂとから構成されている。ま
た、固定スクロール４の端板部４ｂの略中央部には、圧
縮された冷媒を作動室Ｖｃから吐出する吐出口８が形成
されており、この吐出口８の端板部４ｂ側には、作動室
Ｖｃ内へ冷媒が逆流することを防止する吐出弁８ａおよ
び吐出弁８ａの最大開度を規制する弁ストッパ９が、ボ
ルト４２によって端板部４ｂに固定されている。

【００２３】そして、固定スクロール４の端板部４ｂに
は、リアハウジング７が図示されていないボルトによっ
て固定スクロール４に組付けられており、このリアハウ
ジング７および端板部４ｂによって吐出口８から吐出し
た冷媒の圧力脈動を平滑化する吐出室Ｖｄが形成されて
いる。なお、この吐出室Ｖｄにて平滑化された冷媒は、
図示されていない吐出ポートより圧縮器から図示されて
いない空調装置の凝縮器に向けて吐出される。また、図
示されていない空調装置の蒸発器を流出した冷媒は、フ
ロントハウジング５に形成された図示されていない吸入
ポートから吸入され、軸受３０と可動スクロール２の端
板部２ａとの隙間を経て歯部２ａの渦巻き終端部に形成
される吸入室より作動室Ｖｃ内に吸入される。

【００２４】次に、本実施形態の作用効果を述べる。圧
縮機が停止している時ないし起動直後等の作動室Ｖｃ内
温度が常温の時は、両チップシール１１、１２の壁面１
１ｂ、１２ｂは、図２の（Ａ）に示すように、組付け時
の所定の押付力（予圧）Ｐ₁で両端板部２ｂ、４ｂに圧
接している。次に、圧縮機の運転とともに作動室Ｖｃ内
温度が上昇すると、これに伴って両スクロール２、４お
よびチップシール１１、１２の温度が上昇する。する
と、チップシール１１、１２の線膨張率は、両スクロー
ル２、４の線膨張率より大きいので、両チップシール１
１、１２は両溝２ｄ、４ｄの溝幅Ｌより拡大しようとす
る。しかし、両チップシール１１、１２は両溝２ｄ、４
ｄの溝幅Ｌよって、その溝幅Ｌ方向の拡大が規制されて
いるので、両チップシール１１、１２には熱応力Ｐ₀が
作用する。

【００２５】そして、傾斜面２ｅ、４ｅは両歯部２ａ、
４ａの先端部２ｃ、４ｃに向かうほど、その溝幅Ｌが大
きくなるように傾斜しているので、両チップシール１
１、１２には、前記熱応力Ｐ₀のうち両端板部２ｂ、４
ｂに向かう方向成分の分力が作用する。そして、両チッ
プシール１１、１２はこの分力によって、端板部２ｂ、
４ｂ方向に変位しようとするが、端板部２ｂ、４ｂによ
って変位が規制されるので、両チップシール１１、１２
には、この分力による押付力が作用する。つまり、両チ
ップシール１１、１２の壁面１１ｂ、１２ｂには、押付
力Ｐ₁と上述の熱応力Ｐ₀による押付力との和の押付力
Ｐ₂が作用する。

【００２６】したがって、両チップシール１１、１２の
壁面１１ｂ、１２ｂを両端板部２ｂ、４ｂに押し付ける
押付力Ｐ₂が増加するので、両チップシール１１、１２
の密閉性が向上する。ところで、両スクロール２、４の
中心部位に向かう程、作動室Ｖｃの容積が小さくなって
作動室Ｖｃ内圧力が上昇するので、作動室Ｖｃの密閉性
を確保するには、両スクロール２、４の中心部位に向か
う程、押付力Ｐ₂を大きくする必要がある。しかし、作
動室Ｖｃ内圧力の上昇とともに作動室Ｖｃ内温度が上昇
するので、両スクロール２、４の中心部位に向かう程、
押付力Ｐ₂は上述のように大きくなる。したがって、両
スクロール２、４の全域に渡って高い密閉性を得ること
ができる。

【００２７】また、両チップシール１１、１２の線膨張
率を両スクロール２、４の線膨張率より大きいものと
し、かつ、両チップシール１１、１２および両溝２ｄ、
４ｄにの両歯部２ａ、４ａの先端部２ｃ、４ｃに向かう
ほど、その幅が大きくなるように傾斜面を設ける（両チ
ップシール１１、１２および両溝２ｄ、４ｄの断面形状
を台形とする）といった簡便な手段で、作動室Ｖｃの密
閉性を向上させることができるので、圧縮機の製造原価
の上昇を抑制しつつ、圧縮機の性能向上を図ることがで
きる。

【００２８】（第２実施形態）本実施形態は、線膨張率
の異なる２種類の板状の部材を張り合わせた所謂バイメ
タル（熱変形部材）の熱変形を利用したものでる。すな
わち、図５の（Ｂ）に示すように、両溝２ｄ、４ｄの底
部と両チップシール１１、１２との間にバイメタル７０
を配置したものである。このバイメタル７０は、両チッ
プシール１１、１２側に両溝２ｄ、４ｄの底部側よりも
線膨張率の小さい部材が配置されるように異なる２種類
の板状の部材が張り合わせられており、本実施形態で
は、両チップシール１１、１２側はニッケルと鉄との合
金で、両溝２ｄ、４ｄの底部側はニッケルと鉄とクロム
との合金である。そして、バイメタル７０は、図５の
（Ａ）に示すように、両溝２ｄ、４ｄの底部に歯部２
ａ、４ａの渦巻に沿って複数個配置されている。なお、
バイメタル７０は、両チップシール１１、１２側に両溝
２ｄ、４ｄの底部側よりも線膨張率の大きい部材が配置
されるように（本実施形態の逆）してもよい。

【００２９】以上の構成により、作動室Ｖｃ内温度が上
昇とともにバイメタル７０の温度が上昇すると、両チッ
プシール１１、１２側と両溝２ｄ、４ｄの底部側との線
膨張率の差異によって、バイメタル７０は図５の（Ｂ）
に示すように湾曲する。したがって、このバイメタル７
０を湾曲させる力によって、両チップシール１１、１２
は、両チップシール１１、１２の壁面１１ｂ、１２ｂを
両端板部２ｂ、４ｂに押し付ける押付力が作用するの
で、第１実施形態と同様な効果を得ることができる。

【００３０】また、従来の技術の欄で述べた作動室Ｖｃ
内圧力を利用する手段と、本実施形態に係るバイメタル
７０を用いた手段とを併用してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１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歯部の
拡大図である

【図３】本実施形態に係るスクロール型圧縮機のチップ
シールと、これが挿入される溝の第１変形例である。

【図４】本実施形態に係るスクロール型圧縮機のチップ
シールと、これが挿入される溝の第２変形例である。

【図５】本発明の第２実施形態に係るスクロール型圧縮
機の説明図で、（Ａ）はスクロール形状を示す正面図で
あり、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。

【図６】従来技術に係るチップシールと、これが挿入さ
れる溝の拡大図である。

【符号の説明】

１…回転軸、１ａ…駆動キー、２…可動スクロール、３
…バランスウェイト、４…固定スクロール、５…フロン
トハウジング、６…自転防止機構、７…リアハウジン
グ、８…吐出口、９…弁ストッパ、１０…リップシー
ル、１１、１２…チップシール。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ハウジング（５）と、前記ハウジング（５）内に回転可能に支持された回転軸
（１）と、前記回転軸（１）の回転中心から偏心した位置に形成さ
れた偏心部（１ａ）と、前記偏心部（１ａ）に回転可能に結合し、渦巻き状の歯
部（２ａ）と端板部（２ｂ）とを有する可動スクロール
（２）と、前記可動スクロール（２）の歯部（２ａ）に噛み合う渦
巻き状の歯部（４ａ）と端板部（４ｂ）とを有し、前記
ハウジング（５）に組付けられた固定スクロール（４）
と、前記両歯部（２ａ、４ａ）の先端部（２ｃ、４ｃ）に形
成され、前記両歯部（２ａ、４ａ）の先端部（２ｃ、４
ｃ）方向に開口する溝（２ｄ、４ｄ）と、前記両歯部（２ａ、４ａ）の溝（２ｄ、４ｄ）に前記両
歯部（２ａ、４ａ）の先端部（２ｃ、４ｃ）から出没可
能に挿入され、前記両端板部（２ｂ、４ｂ）に接するチ
ップシール（１１、１２）とを有し、前記両歯部（２ａ、４ａ）と前記両端板部（２ｂ、４
ｂ）とによって形成される作動室（Ｖｃ）の温度上昇に
応じて前記各チップシール（１１、１２）に前記各端板
部（２ｂ、４ｂ）方向の力を作用させることを特徴とす
るスクロール型圧縮機。
【請求項２】前記溝（２ｄ、４ｄ）は前記両歯部（２
ａ、４ａ）の先端部（２ｃ、４ｃ）方向に向かうほど、
その溝幅（Ｌ）が大きくなるように傾斜面（２ｅ、４
ｅ）が形成されており、前記各チップシール（１１、１２）の線膨張率は、前記
両歯部（２ａ、４ａ）の線膨張率より大きいことを特徴
とする請求項１に記載のスクロール型圧縮機。
【請求項３】前記各チップシール（１１、１２）に
は、前記溝（２ｄ、４ｄ）の傾斜面（２ｅ、４ｅ）に平
行な傾斜面（１１ａ、１２ａ）が形成されており、前記各チップシール（１１、１２）は、前記両傾斜面
（２ｅ、４ｅ、１１ａ、１２ａ）が接するように前記溝
（２ｄ、４ｄ）に挿入されていることを特徴とする請求
項２に記載のスクロール型圧縮機。
【請求項４】前記溝（２ｄ、４ｄ）の底部と前記各チ
ップシール（１１、１２）との間には、線膨張率の異な
る２種類の板状の部材を張り合わせた熱変形部材（７
０）が配置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。
【請求項５】前記熱変形部材（７０）を構成する部材
のうち前記各チップシール（１１、１２）側の部材の線
膨張率は、前記溝（２ｄ、４ｄ）の底部側の部材の線膨
張率より小さいことを特徴とする請求項４に記載のスク
ロール型圧縮機。