(57)【要約】【課題】可動スクロールの自転阻止機構の耐久性及び精度を容易にして確保しつつ、可動スクロールの転覆を効果的に防止し、その効率を改善することができるスクロール型流体機械を提供する。【解決手段】固定スクロール(24)に対する可動スクロール(22)のフレーム(38)上における公転旋回運動を付与するべく可動スクロールに連結される回転軸(20)と、公転旋回運動を妨げることなく可動スクロールの自転を阻止する自転阻止機構(44)とを備えたスクロール型流体機械(1)であって、自転阻止機構は、可動スクロール側に支持されフレーム側に向けて突設されるピン(46)と、フレーム側にてピンが遊嵌されるホール(48)とからなり、ホールの開口縁部(48a)が接触されるピンの根元部(46a)は、可動スクロールの重心(52)と回転軸のラジアル方向にて略同一面(54)上に位置づけられる。【選択図】図２
2010024880.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定スクロールに対する可動スクロールのフレーム上における公転旋回運動を付与するべく前記可動スクロールに連結される回転軸と、前記公転旋回運動を妨げることなく前記可動スクロールの自転を阻止する自転阻止機構とを備えたスクロール型流体機械であって、
前記自転阻止機構は、前記可動スクロール側に支持され前記フレーム側に向けて突設されるピンと、前記フレーム側にて前記ピンが遊嵌されるホールとからなり、
前記ホールの開口縁部が接触される前記ピンの根元部は、前記可動スクロールの重心と前記回転軸のラジアル方向にて略同一面上に位置づけられることを特徴とするスクロール型流体機械。
【請求項２】
前記可動スクロールはアルミ系材料からなるとともに、前記ピンは鉄系材料からなり、
前記ピンは前記可動スクロールに支持された鉄系材料からなるプレートに突設され、前記根元部は前記プレート上に形成されることを特徴とする請求項１に記載のスクロール型流体機械。
【請求項３】
前記自転阻止機構は、前記ピンが前記フレームに支持された鉄系材料からなる円筒部材の内側に遊嵌されてなることを特徴とする請求項２に記載のスクロール型流体機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクロール型流体機械に係り、詳しくは、冷凍空調機やヒートポンプ式給湯機に組み込まれて好適なスクロール型流体機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のスクロール型流体機械、例えば密閉型スクロール圧縮機は、固定スクロールに対する可動スクロールのフレーム上における公転旋回運動を付与するべく可動スクロールに連結される回転軸と、公転旋回運動を妨げることなく可動スクロールの自転を阻止する自転阻止機構とを備えている。
そして、当該自転阻止機構は、可動スクロールからフレームに向けて突設されるピンと、フレームに穿設されてピンが遊嵌されるホールとからなるピン＆ホール式のものや（例えば特許文献１参照）、ピンがリングを介してホールに遊嵌されるピン＆リング式のものが知られている（例えば特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２０００−２７７７４号公報
【特許文献２】特許第３９６３０２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、ピンはホール内に遊嵌されており、回転軸のラジアル方向、スラスト方向にある程度自由に移動ができるため、可動スクロールの転覆を助長するおそれがある。可動スクロールの転覆は、圧縮室からの冷媒漏洩を招き、圧縮機の圧縮効率を低下させるとの問題がある。
また、一般に、ピンは自転阻止機構の耐久性を確保するために鉄系材料から形成されるが、可動スクロールはその軽量化のためにアルミ系材料から形成され、変形を生じやすい。可動スクロールに変形が生じると、ピンとホールとの相対的な位置関係にずれが生じ、自転阻止機構の精度を確保できないとの問題がある。
【０００４】
しかしながら、上記各従来技術では、これらの点につき格別な配慮がなされていない。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、可動スクロールの自転阻止機構の耐久性及び精度を容易にして確保しつつ、可動スクロールの転覆を効果的に防止し、その効率を改善することができるスクロール型流体機械を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するべく、請求項１記載のスクロール型流体機械は、固定スクロールに対する可動スクロールのフレーム上における公転旋回運動を付与するべく可動スクロールに連結される回転軸と、公転旋回運動を妨げることなく可動スクロールの自転を阻止する自転阻止機構とを備えたスクロール型流体機械であって、自転阻止機構は、可動スクロール側に支持されフレーム側に向けて突設されるピンと、フレーム側にてピンが遊嵌されるホールとからなり、ホールの開口縁部が接触されるピンの根元部は、可動スクロールの重心と回転軸のラジアル方向にて略同一面上に位置づけられることを特徴としている。
【０００６】
また、請求項２記載の発明では、請求項１において、可動スクロールはアルミ系材料からなるとともに、ピンは鉄系材料からなり、ピンは可動スクロールに支持された鉄系材料からなるプレートに突設され、根元部はプレート上に形成されることを特徴としている。
更に、請求項３記載の発明では、請求項２において、自転阻止機構は、ピンがフレームに支持された鉄系材料からなる円筒部材の内側に遊嵌されてなることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
従って、請求項１記載の本発明のスクロール型流体機械によれば、ホールの開口縁部が接触されるピンの根元部は、可動スクロールの重心と回転軸のラジアル方向にて略同一面上に位置づけられる。これにより、ピンの根元部と、可動スクロールの重心との回転軸のスラスト方向の距離Ｌを略ゼロとすることができる。ここで、可動スクロール２２の公転旋回運動に伴い、根元部４６ａには可動スクロール２２の外周の公転旋回方向に可動スクロール２２の自転を阻止する荷重Ｆが作用する。可動スクロールの転覆モーメントＭは、上記距離Ｌに上記荷重Ｆを乗じた値となることから、距離Ｌが略ゼロとなることにより、転覆モーメントＭも略ゼロとすることができるため、可動スクロールの転覆を効果的に防止し、スクロール型流体機械の効率を改善することができる。
【０００８】
また、請求項２記載の発明によれば、可動スクロールはアルミ系材料からなるとともに、ピンは鉄系材料からなり、ピンは可動スクロールに支持された鉄系材料からなるプレートに突設され、根元部はプレート上に形成される。これにより、根元部が可動スクロールの重心と回転軸のラジアル方向にて略同一面上に位置づけられることによって可動スクロールの鏡板の板厚が薄くなっても、ピンを可動スクロール側に強固に固定でき、自転阻止機構の耐久性を確保することができる。
【０００９】
しかも、ピンを可動スクロールとは別体に組み付けることができるため、ピンの位置精度を容易にして高めることができ、また、可動スクロールが変形したとしてもピンとホールとの相対的な位置関係を保持することができ、自転阻止機構の精度を容易にして確保することができる。
更に、請求項３記載の発明によれば、自転阻止機構は、ピンがフレームに支持された鉄系材料からなる円筒部材の内側に遊嵌されてなる。これにより、可動スクロールの鏡板の板厚が薄くなるのに対応してフレームの肉厚を厚くして嵩上げをしなくとも、従来のフレームをそのまま使用することができ、また、円筒部材の高さを調整してホールをフレームとは別に形成することができるため、ホールの位置及び寸法精度を容易にして高めることができ、自転阻止機構の精度を更に容易にして確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面により本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係るスクロール型流体機械の一例として、密閉型スクロール圧縮機の縦断面図を示している。
この圧縮機１は冷凍空調機やヒートポンプ式給湯機などの冷凍回路に組み込まれ、当該回路は作動流体の一例である二酸化炭素冷媒（以下、冷媒と称する）が循環する経路を備え、この経路から冷媒を吸入し、圧縮して経路に向けて吐出する。
【００１１】
圧縮機１はシェル２を備え、シェル２の円筒胴部をなすセンターシェル４は、その上側及び下側がトップシェル６及びボトムシェル８によってそれぞれ気密に嵌合され、センターシェル４の内部は密閉されて冷媒の吐出圧が作用している。センターシェル４には上記回路から取り込んだ冷媒を吸入する吸入管１０が接続され、トップシェル６の適宜位置には、シェル２内の圧縮冷媒を上記回路へ送出する吐出管１２が接続されている。
【００１２】
センターシェル４には、トップシェル６側から順にスクロールユニット１４、電動モータ１６、ポンプユニット１８が収容され、電動モータ１６内には回転軸２０が配置されており、回転軸２０は電動モータ１６への通電によって回転駆動される。
回転軸２０は、その上端側がスクロールユニット１４に、その下端側がポンプユニット１８に連結されており、回転軸２０が電動モータ１６によって回転駆動されることにより、スクロールユニット１４は、冷媒の吸入、圧縮及び吐出の一連のプロセスを実施する。
【００１３】
詳しくは、スクロールユニット１４は可動スクロール２２及び固定スクロール２４から構成され、可動スクロール２２はアルミ系材料から形成された鏡板２６を備え、この鏡板２６の鏡板面２６ａには固定スクロール２４の鏡板２８に向けて延びる渦巻き状のラップ３０が立設され、一方、固定スクロール２４の鏡板２８の鏡板面２８ａにも鏡板２６に向けて延びる渦巻き状のラップ３２が立設されている。
【００１４】
そして、これらラップ３０，３２を互いに対をなして配置し協働させることにより、鏡板２８に形成される冷媒の吸入室から吸入管１０を介して冷媒を吸入してラップ３０，３２の間に圧縮室が形成され、圧縮室は鏡板２６，２８の中心に向けてその容積を減少させながら移動する。
可動スクロール２２に公転旋回運動を付与するため、鏡板２６の背面２２ｂ側にはボス３４が形成され、ボス３４は軸受を介して回転軸２０の上端側に一体形成される偏心軸３６に回転自在に支持されている。
【００１５】
これに対し固定スクロール２４は、センターシェル４の内側に固定されるメインフレーム（フレーム）３８に支持、固定されており、固定スクロール２４の中央部分には圧縮室に連通する吐出孔４０が穿設されている。
一方、ポンプユニット１８は、ボトムシェル８の内側に貯油された潤滑油を吸引し、吸引された潤滑油は回転軸２０内に穿設された油路４２を経て回転軸２０の上端から電動モータ１６やスクロールユニット１４等に供給され、各摺動部分や軸受等の潤滑、並びに、摺動面のシールや潤滑に寄与する。
【００１６】
上述した圧縮機１によれば、回転軸２０の回転に伴って可動スクロール２２がメインフレーム３８の台座面３８ａ上を自転することなく公転旋回運動することにより、吸入管１０を介してスクロールユニット１４に吸入された冷媒は圧縮室を形成し、圧縮室内の冷媒はスクロールユニット１４の中心に向けて移動されながら圧縮された後に吐出孔４０よりシェル２内に吐出され、シェル２内を循環した後に吐出管１２を介して圧縮機１外へ送出される。
【００１７】
ところで、可動スクロール２２の自転は自転阻止機構４４により阻止されている。
図２の自転阻止機構４４の拡大断面図に示されるように、自転阻止機構４４は可動スクロール２２側に支持されフレーム３８に向けて突設されるピン４６と、フレーム３８側にてピン４６が遊嵌される円筒部材（ホール）４８とから構成されている。
ピン４６及び円筒部材４８は鉄系材料から形成され、ピン４６は、同じく鉄系材料から形成されるリング状のプレート５０に突設され、このプレート５０を介して可動スクロール２２側に支持されている。
【００１８】
詳しくは、プレート５０は、鏡板２６の外周部の板厚を薄くすることにより形成される背面２２ｂとの段差部２２ｃに埋設され、図示しない固定ピンなどにより可動スクロール２２に厳密に位置決め固定される。
円筒部材４８はフレーム３８のピン４６に対応する位置に厳密に位置決め固定される。
そして、プレート５０のピン４６が突設される突設面５０ａには円筒部材４８の上端面（開口縁部）４８ａが接触されるピン４６の根元部４６ａが形成され、根元部４６ａと可動スクロール２２の重心５２とは回転軸２０のラジアル方向にて略同一の面５４（点線で示す）上に位置づけられている。尚、面５４は可動スクロール２２の鏡板面２６ａと略平行となっている。
【００１９】
図３の可動スクロール２２の斜視図にも示されるように、プレート５０には、その外周方向に沿って例えば６つのピン４６が等間隔に厳密に位置決め固定され、これらのピン４６は、フレームに位置決め固定された６つの円筒部材４８の内側にそれぞれ遊嵌され、このように構成される自転阻止機構４４は、可動スクロール２２の自転を阻止しながら固定スクロール２４に対する円滑な公転旋回運動を実現する。
【００２０】
以下、図４に示される従来の可動スクロール２２の拡大断面図を参照して、可動スクロール２２を転覆させる方向に作用する転覆モーメントＭの発生原理について説明する。
可動スクロール２２の公転旋回運動に伴い、根元部４６ａには可動スクロール２２の外周の公転旋回方向に可動スクロール２２の自転を阻止する荷重Ｆが作用する。
根元部４６ａと面５４とは回転軸２０のスラスト方向に距離Ｌだけ離間しており、距離Ｌに荷重Ｆを乗じた転覆モーメントＭが可動スクロール２２を転覆させる方向に作用する。
【００２１】
一方、図５に示される本実施形態の可動スクロール２２の拡大断面図を参照すると、根元部４６ａに荷重Ｆが作用したとしても、作用距離Ｌが略ゼロとなることにより転覆モーメントＭも略ゼロとなる。
以上のように、本実施形態では、根元部４６ａと重心５２とが回転軸２０のラジアル方向にて略同一の面５４上に位置づけられることにより、距離Ｌを略ゼロとすることができるため、根元部４６ａに荷重Ｆが作用したとしても転覆モーメントＭも略ゼロとすることができ、可動スクロール２２の転覆を効果的に防止し、圧縮機１の圧縮効率を改善することができる。
【００２２】
また、可動スクロール２２はアルミ系材料からなるとともに、ピン４６は鉄系材料からなり、ピン４６は可動スクロール２２に支持された鉄系材料からなるプレート５０に突設され、根元部４６ａはプレート５０上に形成される。これにより、根元部４６ａが面５４と略同一面上に位置づけられることによって可動スクロール２２の鏡板２６の板厚が薄くなっても、ピン４６を可動スクロール２２側に強固に固定でき、自転阻止機構４４の耐久性を確保することができる。
【００２３】
しかも、ピン４６を可動スクロール２２とは別体に組み付けることができるため、ピン４６の位置精度を容易にして高めることができ、また、可動スクロール２２が変形したとしてもピン４６と円筒部材４８との相対的な位置関係を保持することができ、自転阻止機構４４の精度を容易にして確保することができる。
更に、自転阻止機構４４はピン４６を円筒部材４８の内側に遊嵌されて構成されることにより、可動スクロール２２の鏡板２６の板厚が薄くなるのに対応してフレーム３８の肉厚を厚くして嵩上げをしなくとも、従来のフレーム３８をそのまま使用することができる。
【００２４】
また、ピン＆ホール式の自転阻止機構の場合のホールを円筒部材４８の高さを調整してフレーム３８とは別に形成することができるため、ホールの位置及び寸法精度を容易にして高めることができ、自転阻止機構４４の精度を更に容易にして確保することができる。
以上で本発明の一実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。
【００２５】
例えば、上記実施形態では、冷凍空調機やヒートポンプ式給湯機などの冷凍回路に組み込まれる二酸化炭素冷媒を使用した密閉型スクロール圧縮機について説明しているが、本発明はこれに限らず種々の作動流体を使用した、種々の分野における圧縮機または膨脹機等のスクロール型流体機械に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態に係る密閉型スクロール圧縮機を示した縦断面図である。
【図２】図１の自転阻止機構を示した拡大断面図である。
【図３】図１の可動スクロールを示した斜視図である。
【図４】従来の可動スクロールにおける転覆モーメントの発生原理を示した可動スクロールの拡大断面図である。
【図５】図１の可動スクロールの転覆モーメントを示した可動スクロールの拡大断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  密閉型スクロール圧縮機（スクロール型流体機械）
２０  回転軸
２２  可動スクロール
２４  固定スクロール
３８  メインフレーム（フレーム）
４４  自転阻止機構
４６  ピン
４６ａ  根元部
４８  円筒部材（ホール）
５０  プレート
５２  重心
５４  面
【図１】
2010024880.tif 000003
【図２】
2010024880.tif 000004
【図３】
2010024880.tif 000005
【図４】
2010024880.tif 000006
【図５】
2010024880.tif 000007