(57)【要約】【課題】本発明は、低速運転時の流体の漏れの抑制と、高速運転時の摺動損失の抑制と、が両立されたスクロール圧縮機を得るものである。【解決手段】本発明に係るスクロール圧縮機１は、軸受け１７、１８で回転自在に保持され、回転軸を中心として回転する主軸部５１ａと、主軸部５１ａの上端面に連結され、回転軸から偏心した偏心軸上で揺動スクロール４１に係合する偏心軸部５１ｃと、主軸部５１ａの上端面に連結され、回転軸を基準として偏心軸の反対にその重心が位置するバランスウェイト部５１ｄと、を有するクランク軸５１を備え、クランク軸５１の主軸部５１ａの上端面に連結された部分、及び、該部分によって回転又は揺動される部材の全てから定まる重心は、回転軸を基準として偏心軸の反対に位置するものである。【選択図】図１
2014118954.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を吸入する吸入口と、圧縮された前記流体を吐出する吐出口と、を有する密閉容器と、
前記密閉容器内に設けられ、前記流体と共に潤滑油が供給され、それぞれ、台板部と、前記台板部に設けられた渦巻突起部と、を有し、互いの前記渦巻突起部を噛み合わせて圧縮室を形成する固定スクロール及び揺動スクロールと、
上端外周面及び下端外周面が軸受けで回転自在に保持され、回転軸を中心として回転する主軸部と、前記主軸部の上端面に連結され、前記回転軸から偏心した偏心軸上で前記揺動スクロールに係合する偏心軸部と、前記上端面に連結され、前記回転軸を基準として前記偏心軸の反対にその重心が位置するバランスウェイト部と、を有するクランク軸と、
を備え、
前記クランク軸の前記上端面に連結された部分、及び、該部分によって回転又は揺動される部材の全てから定まる重心は、前記回転軸を基準として前記偏心軸の反対に位置する、
ことを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項２】
前記バランスウェイト部は、前記偏心軸部を介して前記上端面に連結された、
ことを特徴とする請求項１に記載のスクロール圧縮機。
【請求項３】
前記偏心軸部は、前記上端面に連結された小径部と、前記小径部に連結され、前記揺動スクロールに係合する大径部と、を有する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載のスクロール圧縮機。
【請求項４】
前記偏心軸部は、前記小径部と前記大径部とが別部材で構成され、
前記大径部を有する部材は、前記小径部の外周面の上端側の一部に嵌着された、
ことを特徴とする請求項３に記載のスクロール圧縮機。
【請求項５】
前記小径部を有する部材は、前記小径部の外周面に前記偏心軸と平行な平面部を有し、
前記大径部を有する部材は、前記大径部の内周面に前記平面部と嵌合する平面部を有する、
ことを特徴とする請求項４に記載のスクロール圧縮機。
【請求項６】
前記小径部を有する部材及び前記大径部を有する部材の前記平面部は、前記偏心軸の偏心方向と直交する、
ことを特徴とする請求項５に記載のスクロール圧縮機。
【請求項７】
前記クランク軸は、前記主軸部の外周面に連結されたピポッド部を有し、
前記主軸部は、前記軸受けに前記ピポッド部を介して保持された、
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機。
【請求項８】
前記流体は、組成中に、炭素の二重結合を有するハロゲン化炭化水素、炭化水素、及び、それらの混合物のいずれかを含む冷媒である、
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクロール圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のスクロール圧縮機では、密閉容器内の、固定スクロールの渦巻突起部と揺動スクロールの渦巻突起部とで形成された圧縮室で、流体が圧縮される。揺動スクロールは、スラストプレートによって揺動自在に保持され、且つ、オルダムリングによって自転が規制された状態で、クランク軸によって駆動される。クランク軸は、上端外周面と下端外周面が軸受けで保持された主軸部と、主軸部の上端面に連結され、主軸部の回転軸から偏心した偏心軸上で揺動スクロールに係合する偏心軸部と、を有する。揺動スクロールは、主軸部によって偏心軸部が回転されることによって、スラストプレート上を旋回する。また、主軸部の上端面には、揺動スクロールが偏心軸部に係合されることによって生じるアンバランスを相殺するために、バランスウエイト部が連結される。バランスウェイト部は、主軸部の回転軸を基準として偏心軸部の偏心軸の反対に、その重心が位置するように連結される（例えば、特許文献１を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６１−２６１６８９号公報（第１頁右下欄第６行〜第３頁左下欄第１６行、第１〜７図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のスクロール圧縮機では、クランク軸の主軸部の上端面に連結された部分、及び、その部分によって回転又は揺動される部材の全て（主軸部の上端面に連結された偏心軸部、主軸部の上端面に連結されたバランスウェイト部、揺動スクロール等）から定まる重心は、主軸部の回転軸と一致するように設定される。そのような場合には、クランク軸の回転速度に拘わらず、クランク軸の主軸部の上端面に連結された部分、及び、その部分によって回転又は揺動される部材の全てに生じる遠心力が釣り合う。
【０００５】
しかし、そのような場合には、揺動スクロールがスラストプレート上に保持されているため、クランク軸が低速で回転する場合には、バランスウェイト部に作用する重力が支配的となり、バランスウェイト部の重心方向、つまり、主軸部の回転軸を基準として偏心軸部の偏心軸の反対の方向に、クランク軸の上端部が撓む。そのため、固定スクロールの渦巻突起部の側面と揺動スクロールの渦巻突起部の側面との間にクリアランスが生じて、流体が圧縮室から漏れてしまい、スクロール圧縮機の性能が低下する。
【０００６】
また、上述の流体の漏れが抑制されることを目的として、例えば、バランスウェイト部の重量が減らされる等、クランク軸の主軸部の上端面に連結された部分、及び、その部分によって回転又は揺動される部材の全てから定まる重心が、主軸部の回転軸を基準として偏心軸部の偏心軸と同じ側に設定されることも可能である。
【０００７】
しかし、そのような場合には、クランク軸の主軸部の上端面に連結された部分、及び、その部分によって回転又は揺動される部材の全てに生じる遠心力が釣り合わず、クランク軸が高速で回転する場合には、主軸部の回転軸を基準として偏心軸部の偏心軸と同じ側に、クランク軸の上端部が撓む。そのため、固定スクロールの渦巻突起部の側面と揺動スクロールの渦巻突起部の側面との間に摺動損失が生じて、スクロール圧縮機の性能が低下する。
【０００８】
つまり、従来のスクロール圧縮機では、クランク軸が低速で回転する場合に生じる流体の漏れの抑制と、クランク軸が高速で回転する場合に生じる摺動損失の抑制と、が両立されず、特に、インバータ駆動方式のスクロール圧縮機のように、クランク軸が複数の回転速度で回転される場合には、流体の漏れ及び摺動損失が生じることが全ての回転速度で抑制されず、スクロール圧縮機の性能が維持されないという問題点があった。
【０００９】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、クランク軸が低速で回転する場合に生じる流体の漏れの抑制と、クランク軸が高速で回転する場合に生じる摺動損失の抑制と、が両立され、クランク軸の回転速度の広い範囲において性能が維持されたスクロール圧縮機を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るスクロール圧縮機は、流体を吸入する吸入口と、圧縮された前記流体を吐出する吐出口と、を有する密閉容器と、前記密閉容器内に設けられ、前記流体と共に潤滑油が供給され、それぞれ、台板部と、前記台板部に設けられた渦巻突起部と、を有し、互いの前記渦巻突起部を噛み合わせて圧縮室を形成する固定スクロール及び揺動スクロールと、上端外周面及び下端外周面が軸受けで回転自在に保持され、回転軸を中心として回転する主軸部と、前記主軸部の上端面に連結され、前記回転軸から偏心した偏心軸上で前記揺動スクロールに係合する偏心軸部と、前記上端面に連結され、前記回転軸を基準として前記偏心軸の反対にその重心が位置するバランスウェイト部と、を有するクランク軸と、を備え、前記クランク軸の前記上端面に連結された部分、及び、該部分によって回転又は揺動される部材の全てから定まる重心は、前記回転軸を基準として前記偏心軸の反対に位置するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るスクロール圧縮機は、クランク軸の主軸部の上端面に連結された部分、及び、その部分によって回転又は揺動される部材の全てから定まる重心が、主軸部の回転軸を基準として偏心軸の反対に位置するものであるため、クランク軸が低速で回転する場合に生じる流体の漏れの抑制と、クランク軸が高速で回転する場合に生じる摺動損失の抑制と、が両立され、クランク軸の回転速度の広い範囲において性能が維持される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機の、縦断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機の、要部上面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機の、クランク軸が低速で回転する場合の要部断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機の、クランク軸が高速で回転する場合の要部断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機の変形例の、クランク軸が低速で回転する場合の要部断面図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係るスクロール圧縮機の、クランク軸が低速で回転する場合の要部断面図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係るスクロール圧縮機の、要部上面図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係るスクロール圧縮機の、クランク軸が高速で回転する場合の要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係るスクロール圧縮機について、図面を用いて説明する。なお、以下では、本発明に係るスクロール圧縮機が、空気調和装置の冷媒回路に適用され、圧縮する流体が冷媒である場合を説明するが、他の用途に適用され、圧縮する流体が他の流体であってもよい。また、以下で説明する構成、動作等は、一例であり、本発明に係るスクロール圧縮機は、そのような構成、動作等に限定されない。また、各図において、同一又は類似する部材又は部分には同一の符号を付している。また、細かい構造については、適宜図示を簡略化又は省略している。また、重複又は類似する説明については、適宜簡略化又は省略している。
【００１４】
実施の形態１．
実施の形態１に係るスクロール圧縮機について説明する。
＜スクロール圧縮機の構成＞
以下に、実施の形態１に係るスクロール圧縮機の構成について説明する。
図１は、本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機の、縦断面図である。なお、図１では、中心線の左側と中心線の右側とで断面方向が９０°異なるように図示されている。図１に示されるように、スクロール圧縮機１は、主に、密閉容器１１と、固定スクロール３１と、揺動スクロール４１と、クランク軸５１と、を備える。
【００１５】
密閉容器１１は、密閉容器上部１１ａと、密閉容器中部１１ｂと、密閉容器下部１１ｃと、を有する。密閉容器中部１１ｂには、冷媒回路と接続され、冷媒を密閉容器１１内に吸い込む吸込口１２が設けられる。密閉容器上部１１ａには、冷媒回路と接続され、圧縮した冷媒を密閉容器１１外に吐き出す吐出口１３が設けられる。密閉容器中部１１ｂには、上側フレーム１４ａと下側フレーム１４ｂとが設けられる。上側フレーム１４ａには、吸込口１２から吸い込まれた冷媒を圧縮室６１に供給する吸込ポート１５が設けられる。
【００１６】
冷媒は、例えば、組成中に、炭素の二重結合を有するハロゲン化炭化水素、炭化水素、又は、それらを含んで成る混合物である。炭素の二重結合を有するハロゲン化炭化水素としては、例えば、オゾン層破壊係数がゼロであるＨＦＣ冷媒、フロン系低ＧＷＰ冷媒と呼ばれるＨＦＯ１２３４ｙｆ、ＨＦＯ１２３４ｚｅ、ＨＦＯ１２４３ｚｆ等が例示される。混合物としては、炭素の二重結合を有するハロゲン化炭化水素ＨＦＯ１２３４ｙｆ、ＨＦＯ１２３４ｚｅ、ＨＦＯ１２４３ｚｆ等に、炭素の二重結合を有しないＲ３２、Ｒ４１等が混合された冷媒である。炭化水素としては、例えば、自然冷媒であるプロパンやプロピレン等が例示される。
【００１７】
上側フレーム１４ａには、固定スクロール３１が固定される。固定スクロール３１は、台板部３１ａと、台板部３１ａに設けられた渦巻突起部３１ｂと、を有する。固定スクロール３１は、吐出ポート部３１ｃを有する。また、固定スクロール３１には、吐出弁３２が設けられる。
【００１８】
上側フレーム１４ａのスラスト軸受け部には、スラストプレート１６が設けられ、スラストプレート１６の上面に、揺動スクロール４１が揺動自在に保持される。揺動スクロール４１は、台板部４１ａと、台板部４１ａに設けられた渦巻突起部４１ｂと、を有する。揺動スクロール４１は、例えば、鋳鉄等の鉄系金属、又は、Ａｌ−Ｓｉ系の合金属で形成される。固定スクロール３１の渦巻突起部３１ｂと、揺動スクロール４１の渦巻突起部４１ｂと、が噛み合うことで、圧縮室６１が形成される。
【００１９】
揺動スクロール４１の、渦巻突起部４１ｂが設けられた面の裏面の中央には、ボス部４１ｃが設けられる。ボス部４１ｃの穴には、揺動軸受け４２が設けられる。揺動スクロール４１のボス部４１ｃに、揺動軸受け４２を介して、クランク軸５１の偏心軸部５１ｃが収納されることで、揺動スクロール４１のボス部４１ｃとクランク軸５１とが回転自在に係合される。
【００２０】
クランク軸５１は、主軸部５１ａと、主軸同軸部５１ｂと、偏心軸部５１ｃと、上側バランスウェイト部５１ｄと、下側バランスウェイト部５１ｅを有する。クランク軸５１は、１つの部材で構成されてもよく、複数の部材で構成されてもよい。
【００２１】
主軸部５１ａは、上側フレーム１４ａに設けられた主軸受け１７によって、上端外周面が回転自在に保持される。主軸部５１ａと主軸受け１７との間には、スリーブ５２が設けられる。スリーブ５２は、主軸部５１ａと主軸受け１７とを円滑に回転運動させるために設けられる。また、主軸部５１ａは、下側フレーム１４ｂに設けられた副軸受け１８によって、下端外周面が回転自在に保持される。副軸受け１８は、例えば、ボールベアリングであり、下側フレーム１４ｂの軸受け収納部に圧入固定される。主軸部５１ａの外周面には、電動機ロータ５３が設けられる。また、密閉容器中部１１ｂには、電動機ステータ１９が設けられる。電動機ロータ５３と電動機ステータ１９とによって、主軸部５１ａは、回転軸を中心として回転する。なお、クランク軸５１の、主軸受け１７と副軸受け１８との間の領域の円柱形状部が、主軸部５１ａと定義される。
【００２２】
偏心軸部５１ｃは、主軸同軸部５１ｂを介して、主軸部５１ａの上端面に連結される。偏心軸部５１ｃは、主軸部５１ａの回転軸から偏心した偏心軸を有する。偏心軸部５１ｃは、主軸同軸部５１ｂと連結される箇所は小径であり、揺動スクロール４１のボス部４１ｃに係合される箇所は大径である。なお、偏心軸部５１ｃは、主軸同軸部５１ｂを介さずに主軸部５１ａの上端面に連結されてもよい。
【００２３】
上側バランスウェイト部５１ｄは、偏心軸部５１ｃに連結される。上側バランスウェイト部５１ｄの重心は、主軸部５１ａの回転軸を基準として、偏心軸部５１ｃの偏心軸の反対に位置する。下側バランスウェイト部５１ｅは、主軸部５１ａに連結される。下側バランスウェイト部５１ｅの重心は、主軸部５１ａの回転軸を基準として、偏心軸部５１ｃの偏心軸の９０°方向に位置する。下側バランスウェイト部５１ｅによって、クランク軸５１が回転する際の動バランスが釣り合う。上側バランスウェイト部５１ｄと下側バランスウェイト部５１ｅとは、例えば、揺動スクロール４１と同様に、鋳鉄等の鉄系金属、又は、Ａｌ−Ｓｉ系の合金属で形成されてもよく、比重が比較的大きい黄銅等の非鉄金属で形成されてもよい。
【００２４】
上側フレーム１４ａには、オルダムリング２０が設けられる。オルダムリング２０の爪部２０ａは、上側フレーム１４ａに形成された溝に係合する。オルダムリング２０の爪部２０ａが設けられた面の裏面に設けられた爪部２０ｂは、揺動スクロール４１のボス部４１ｃが設けられた面に形成された溝に係合する。オルダムリング２０によって、揺動スクロール４１の自転が規制される。
【００２５】
密閉容器下部１１ｃは、油溜め６２を有する。下側フレーム１４ｂには、容積型のオイルポンプ２１が設けられる。オイルポンプ２１には、クランク軸５１の主軸部５１ａの下端面に連結されたポンプ軸部５１ｆによって、クランク軸５１の回転力が伝達される。また、クランク軸５１の中央にはクランク軸５１の下端面からクランク軸５１の上端面までを貫通する油穴５１ｇが設けられる。油穴５１ｇは、オイルポンプ２１に連通する。
【００２６】
図２は、本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機の、要部上面図である。図２に示されるように、偏心軸部５１ｃは、その大径部が円柱形状であり、主軸部５１ａの回転軸から偏心した偏心軸を有する。偏心軸の偏心量は、固定スクロール３１の渦巻突起部３１ｂ及び揺動スクロール４１の渦巻突起部４１ｂの形状に応じて設定される。偏心軸部５１ｃに連結される上側バランスウェイト部５１ｄは、例えば、主軸部５１ａの回転軸と同軸の扇型である。上側バランスウェイト部５１ｄの重心は、主軸部５１ａの回転軸を基準として、偏心軸部５１ｃの偏心軸の反対に位置する。
【００２７】
そして、主軸部５１ａの上端面に連結された部分、及び、その部分によって回転又は揺動される部材の全てから定まる重心、つまり、図１に示される構成では、主軸同軸部５１ｂと偏心軸部５１ｃと上側バランスウェイト部５１ｄと揺動スクロール４１との全てから定まる重心が、主軸部５１ａの回転軸を基準として、偏心軸部５１ｃの偏心軸の反対に位置するように、例えば、上側バランスウェイト部５１ｄの重量、形状等が設定される。
【００２８】
＜スクロール圧縮機の動作＞
以下に、実施の形態１に係るスクロール圧縮機の動作について説明する。
（基本動作）
まず、基本動作について説明する。
冷媒回路中の冷媒が、吸込口１２から密閉容器１１内に吸い込まれ、上側フレーム１４ａの吸込ポート１５から、固定スクロール３１の渦巻突起部３１ｂと揺動スクロール４１の渦巻突起部４１ｂとで形成される圧縮室６１に流入する。また、オイルポンプ２１によって吸い上げられた潤滑油は、クランク軸５１の油穴５１ｇを介して各摺動箇所に供給され、圧縮室６１に流入する。
【００２９】
摺動箇所は、例えば、揺動スクロール４１の台板部４１ａとスラストプレート１６との間、固定スクロール３１の渦巻突起部３１ｂの側面と揺動スクロール４１の渦巻突起部４１ｂの側面との間、固定スクロール３１の渦巻突起部３１ｂの先端面に設けられたシールと揺動スクロール４１の台板部４１ａの渦巻突起部４１ｂ間の歯底面との間、揺動スクロール４１の渦巻突起部４１ｂの先端面に設けられたシールと固定スクロール３１の台板部３１ａの渦巻突起部３１ｂ間の歯底面との間、オルダムリング２０の爪部２０ａと上側フレーム１４ａに設けられた溝との間、オルダムリング２０の爪部２０ｂと固定スクロール３１の台板部３１ａに設けられた溝との間、揺動軸受け４２と偏心軸部５１ｃの大径部の外周面との間、主軸受け１７とスリーブ５２の外周面との間等である。
【００３０】
例えば、揺動スクロール４１の台板部４１ａとスラストプレート１６との間を潤滑し、揺動スクロール４１の台板部４１ａの渦巻突起部４１ｂが設けられた面に漏れた潤滑油は、吸込ポート１５から流入する冷媒と共に、圧縮室６１に流入する。圧縮室６１に流入した潤滑油は、固定スクロール３１の渦巻突起部３１ｂの側面と揺動スクロール４１の渦巻突起部４１ｂの側面との間、固定スクロール３１の渦巻突起部３１ｂの先端面に設けられたシールと揺動スクロール４１の台板部４１ａの渦巻突起部４１ｂ間の歯底面との間、揺動スクロール４１の渦巻突起部４１ｂの先端面に設けられたシールと固定スクロール３１の台板部３１ａの渦巻突起部３１ｂ間の歯底面との間等の摺動に利用される。
【００３１】
これらの摺動箇所は、摺動に伴って高温になるが、密閉容器１１内に吸入された比較的温度が低い冷媒が流入する空間に位置し、その流入した冷媒によって冷却される。また、吸込口１２は、上側フレーム１４ａの吸込ポート１５と、電動機ステータ１９及び電動機ロータ５３と、の近傍に設けられており、密閉容器１１内に吸入された比較的温度の低い冷媒によって、電動機ステータ１９、電動機ロータ５３等が冷却される。
【００３２】
一方、電動機ステータ１９に電源が印加されると、電動機ロータ５３と共に、クランク軸５１が回転駆動される。電源には、５０Ｈｚや６０Ｈｚの一般商用電源が使用されるが、冷媒循環量を可変するために、６００ｒｐｍ〜１５０００ｒｐｍの範囲で駆動回転数を変化させて駆動させることができるインバータ電源も使用される。クランク軸５１が回転駆動されると、偏心軸部５１ｃが、主軸部５１ａと共に回転する。偏心軸部５１ｃは、揺動軸受け４２内で回転する。また、揺動スクロール４１は、オルダムリング２０によって自転が規制されている。そのため、偏心軸部５１ｃの旋回運動のみが、揺動スクロール４１へ伝達される。
【００３３】
圧縮室６１に流入した冷媒及び潤滑油は、揺動スクロール４１の旋回運動によって、固定スクロール３１及び揺動スクロール４１の中心側へ移動する。この際、固定スクロール３１の渦巻突起部３１ｂと揺動スクロール４１の渦巻突起部４１ｂとで形成される圧縮室６１が、形状を変化させて体積を小さくしていくことで、冷媒及び潤滑油は圧縮される。この際、圧縮された冷媒によって、固定スクロール３１と揺動スクロール４１とには、軸方向に離れようとする荷重が働く。上側フレーム１４ａのスラスト軸受け部に設けられたスラストプレート１６で構成される軸受けによって、揺動スクロール４１の台板部４１ａの渦巻突起部４１ｂが設けられた面の裏面から、その荷重が支えられる。
【００３４】
圧縮室６１で圧縮された冷媒及び潤滑油は、固定スクロール３１の吐出ポート部３１ｃを通り、固定スクロール３１に設けられた吐出弁３２を押し開けて、密閉容器１１内の高圧部を通り、吐出口１３から密閉容器１１外に吐き出される。吐き出された冷媒及び潤滑油は、冷媒回路内を巡って、スクロール圧縮機１の吸込口１２に戻る。
【００３５】
（低速回転時の動作）
次に、クランク軸５１が低速で回転する場合の動作について説明する。
図３は、本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機の、クランク軸が低速で回転する場合の要部断面図である。なお、図３では、偏心軸部５１ｃが、主軸部５１ａの上端面に主軸同軸部５１ｂを介さずに連結される場合を示している。図３に示されるように、クランク軸５１が低速で回転する場合に、固定スクロール３１の渦巻突起部３１ｂの側面と揺動スクロール４１の渦巻突起部４１ｂの側面との隙間がほぼなくなるように、各部材の寸法が設定されている。そのため、冷媒の漏れが生じることが抑制され、また、摺動損失が生じることが抑制される。
【００３６】
（高速回転時の動作）
次に、クランク軸５１が高速で回転する場合の動作について説明する。
図４は、本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機の、クランク軸が高速で回転する場合の要部断面図である。なお、図４では、偏心軸部５１ｃが、主軸部５１ａの上端面に主軸同軸部５１ｂを介さずに連結される場合を示している。スクロール圧縮機１では、主軸部５１ａの上端面に連結された部分、及び、その部分によって回転又は揺動される部材の全てから定まる重心が、主軸部５１ａの回転軸を基準として、偏心軸部５１ｃの偏心軸の反対に位置するように設定されている。そのため、図４に示されるように、クランク軸５１が高速で回転する場合には、遠心力によって、特に、偏心軸部５１ｃの小径部が撓み、固定スクロール３１の渦巻突起部３１ｂの側面と揺動スクロール４１の渦巻突起部４１ｂの側面との隙間が広がることとなって、摺動損失が生じることが抑制される。
【００３７】
クランク軸５１が高速で回転する際は、オイルポンプ２１から各摺動箇所に供給される潤滑油の量が多くなる。そのため、例えば、揺動スクロール４１の台板部４１ａとスラストプレート１６との間を潤滑し、揺動スクロール４１の台板部４１ａの渦巻突起部４１ｂが設けられた面に漏れる潤滑油が増加する等によって、圧縮室６１に流入する潤滑油が増加し、この潤滑油がオイルシールの役割を果たすこととなって、冷媒の漏れが生じることが抑制される。
【００３８】
＜スクロール圧縮機の作用＞
以下に、実施の形態１に係るスクロール圧縮機の作用について説明する。
スクロール圧縮機１では、主軸部５１ａの上端面に連結された部分、及び、その部分によって回転又は揺動される部材の全てから定まる重心が、主軸部５１ａの回転軸を基準として、偏心軸部５１ｃの偏心軸の反対に位置するように設定される。そのため、クランク軸５１が低速で回転される際も、高速で回転される際も、冷媒の漏れが生じることが抑制され、また、摺動損失が生じることが抑制される。
【００３９】
また、スクロール圧縮機１では、上側バランスウェイト部５１ｄが、主軸部５１ａの上端面に、偏心軸部５１ｃを介して連結される。そのため、主軸部５１ａに生じる撓みが抑制され、主軸受け１７と副軸受け１８との間に軸芯ずれが生じて、主軸受け１７と主軸部５１ａの外周面との平行性が損なわれることが抑制される。なお、主軸部５１ａの上端面に連結された主軸同軸部５１ｂが十分に長いような場合には、上側バランスウェイト部５１ｄが、主軸同軸部５１ｂに、偏心軸部５１ｃを介さずに連結されてもよい。
【００４０】
また、スクロール圧縮機１では、偏心軸部５１ｃが、小径部と大径部とを有し、主軸部５１ａの上端面には、小径部が連結される。そのため、揺動スクロール４１のボス部４１ｃに係合される大径部に生じる撓みが抑制され、揺動軸受け４２と偏心軸部５１ｃの大径部の外周面との平行性が損なわれることが抑制される。
【００４１】
また、近年、地球温暖化対策への取り組みが強化され、家庭用空気調和装置、業務用空気調和装置等に使用されているＲ４１０Ａ冷媒の代替として、地球温暖化係数（ＧＷＰ）の低い、フロン系低ＧＷＰ冷媒、炭化水素系自然冷媒等への移行が検討されている。これらの冷媒で、従来と同等以上の冷凍能力、暖房能力、効率が発揮されるには、冷媒の循環量が増加される必要がある。冷媒の循環量は、Ｒ４１０Ａに対して、ＨＦＯ１２３４ｙｆ等のフロン系低ＧＷＰ冷媒で、約２〜２．５倍、プロパン等の炭化水素系自然冷媒で、約１．５〜２倍に増加される必要がある。そして、そのような場合には、圧縮機は、運転回転数が増加されるか、又は、ストロークボリュームが増加される必要がある。また、ＨＦＯ１２３４ｙｆ、ＨＦＯ１２３４ｚｅ、ＨＦＯ１２４３ｚｆ等は、低圧冷媒のため圧力損失が大きく、冷凍サイクルにおいて性能の低下を起こしやすい。これらの低圧冷媒に、ＨＦＯ１２３４ｙｆ、ＨＦＯ１２３４ｚｅ、ＨＦＯ１２４３ｚｆ等よりも高圧冷媒であるＲ３２、Ｒ４１等が混合される場合には、圧力損失が改善されることとなるため、実用的である。
【００４２】
更に、近年、家庭用空気調和装置、業務用空気調和装置等の性能は、定格条件での成績係数（いわゆるＣＯＰ）だけでなく、実際に使用される状態に近いＡＰＦに代表される通年エネルギー消費効率等、実使用条件で１年間運転した場合の運転効率で評価される傾向となっている。つまり、家庭用空気調和装置、業務用空気調和装置等の性能は、運転中の大半を占める低速運転時の消費電力まで問われている。そして、これに搭載される圧縮機は、低速運転時から高速運転時までの全ての状態において、高効率であることが要求されている。
【００４３】
一方、スクロール圧縮機１が、空気調和装置の冷媒回路に適用され、圧縮する流体がフロン系低ＧＷＰ冷媒、炭化水素系自然冷媒等である場合には、クランク軸５１が高速で回転されても摺動損失が生じることが抑制されるため、運転回転数を増加させて冷媒の循環量を増加させることが可能である。また、クランク軸５１の偏心軸の偏心量を大きくしても、固定スクロール３１の渦巻突起部３１ｂの側面と揺動スクロール４１の渦巻突起部４１ｂの側面との隙間が狭まる構造ではないため、ストロークボリュームを大きくして冷媒の循環量を増加させることが可能である。また、低速運転時から高速運転時までの全ての状態において、高効率であるため、近年の家庭用空気調和装置、業務用空気調和装置等の性能に対する要求を満たすことができる。
【００４４】
＜変形例＞
図５は、本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機の変形例の、クランク軸が低速で回転する場合の要部断面図である。スクロール圧縮機１では、主軸部５１ａが、スリーブ５２を介して主軸受け１７に保持されるが、図５に示されるように、主軸部５１ａの外周面にピポッド部５１ｈが連結され、ピポッド部５１ｈがスリーブ５２に接触していてもよい。
【００４５】
主軸受け１７が設けられた上側フレーム１４ａの取付誤差、副軸受け１８が設けられた下側フレーム１４ｂの取付誤差、各部材の製造誤差等によって、主軸受け１７と副軸受け１８との間に軸芯ずれが生じる。また、重力及びクランク軸５１が回転する際の遠心力によって、クランク軸５１が撓むため、主軸受け１７及び副軸受け１８と、主軸部５１ａとの間に軸芯ずれが生じる。このように、主軸部５１ａの外周面にピポッド部５１ｈが連結され、ピポッド部５１ｈがスリーブ５２に接触している場合には、ピポッド部５１ｈが傾きを吸収することによって、スリーブ５２の外周面は、常時平行に主軸受け１７と摺動することが可能となる。特に、クランク軸５１が高速で回転される場合には、主軸部５１ａが大きく撓むことになるため、ピポッド部５１ｈが更に効果的に作用する。
【００４６】
実施の形態２．
実施の形態２に係るスクロール圧縮機について説明する。なお、以下では、実施の形態１に係るスクロール圧縮機と重複又は類似する説明については、適宜簡略化又は省略している。
【００４７】
＜スクロール圧縮機の構成＞
以下に、実施の形態２に係るスクロール圧縮機の構成について説明する。
図６は、本発明の実施の形態２に係るスクロール圧縮機の、クランク軸が低速で回転する場合の要部断面図である。図６に示されるように、スクロール圧縮機２は、クランク軸５１が、回転部材５４と、旋回部材５５と、下側バランスウェイト部材５６と、で構成される。
【００４８】
回転部材５４は、クランク軸５１の、主軸部５１ａと、偏心軸部５１ｃの小径部５１ｃ−１と、が連結されたものである。回転部材５４の主軸部５１ａの外周面には、スリーブ５２の内周面と接触するピポッド部５１ｈが連結される。なお、回転部材５４の主軸部５１ａの外周面に、ピポッド部５１ｈが連結されなくてもよい。また、回転部材５４が、主軸同軸部５１ｂを介して、主軸部５１ａと、偏心軸部５１ｃの小径部５１ｃ−１とを連結してもよい。旋回部材５５は、クランク軸５１の、偏心軸部５１ｃの大径部５１ｃ−２と、上側バランスウェイト部５１ｄとが、連結されたものである。旋回部材５５には、回転部材５４の小径部５１ｃ−１と嵌合する穴が形成される。下側バランスウェイト部材５６は、クランク軸５１の下側バランスウェイト部５１ｅである。
【００４９】
図７は、本発明の実施の形態２に係るスクロール圧縮機の、要部上面図である。図７に示されるように、回転部材５４の小径部５１ｃ−１には、偏心軸に平行で、且つ、偏心軸の偏心方向と直交する平面部５４ａ（いわゆるＤカット）が設けられる。また、旋回部材５５の大径部５１ｃ−２には、回転部材５４の小径部５１ｃ−１の平面部５４ａと嵌合する平面部５５ａ（いわゆるＤカット）が設けられる。平面部５４ａ、５５ａは、旋回部材５５の上側バランスウェイト部５１ｄに偏心軸から近い側に設けられる。
【００５０】
旋回部材５５は、偏心軸部５１ｃの大径部５１ｃ−２と上側バランスウェイト部５１ｄとが、別部材で構成されてもよい。そのような場合には、上側バランスウェイト部５１ｄが偏心軸部５１ｃの大径部５１ｃ−２に取り付けられる際に、回転部材５４の主軸部５１ａの上端面に連結された部分、及び、その部分によって回転又は揺動される部材の全てから定まる重心の位置が、微調整されることが可能となる。上側バランスウェイト部５１ｄの、偏心軸部５１ｃの大径部５１ｃ−２への固定方向は、焼嵌め、圧入、隙間嵌め等、強固に固定できる方法が望ましい。
【００５１】
＜スクロール圧縮機の動作＞
以下に、実施の形態２に係るスクロール圧縮機の動作について説明する。
（高速回転時の動作）
クランク軸５１が高速で回転する場合の動作について説明する。
図８は、本発明の実施の形態２に係るスクロール圧縮機の、クランク軸が高速で回転する場合の要部断面図である。スクロール圧縮機２では、主軸部５１ａの上端面に連結された部分、及び、その部分によって回転又は揺動される部材の全てから定まる重心が、回転部材５４の主軸部５１ａの回転軸を基準として、偏心軸部５１ｃの偏心軸の反対に位置するように設定されている。そのため、図８に示されるように、クランク軸５１が高速で回転する場合には、遠心力によって、特に、回転部材５４の偏心軸部５１ｃの小径部５１ｃ−１が撓み、固定スクロール３１の渦巻突起部３１ｂの側面と揺動スクロール４１の渦巻突起部４１ｂの側面との隙間が広がることとなって、摺動損失が生じることが抑制される。
【００５２】
＜スクロール圧縮機の作用＞
以下に、実施の形態２に係るスクロール圧縮機の作用について説明する。
スクロール圧縮機２では、クランク軸５１の偏心軸部５１ｃが、複数の部材で、つまり、小径部５１ｃ−１を有する回転部材５４と、大径部５１ｃ−２を有する旋回部材５５と、で構成される。そのため、揺動スクロール４１のボス部４１ｃに係合される旋回部材５５の大径部５１ｃ−２に生じる撓みが抑制され、揺動軸受け４２と旋回部材５５の大径部５１ｃ−２の外周面との平行性が損なわれることが抑制される。
【００５３】
また、スクロール圧縮機２では、回転部材５４の小径部５１ｃ−１の外周面及び旋回部材５５の大径部５１ｃ−２の内周面に、平面部５４ａ、５５ａが設けられる。そのため、回転部材５４の小径部５１ｃ−１と旋回部材５５の大径部５１ｃ−２との位置及び角度の関係がずれることが抑制され、主軸部５１ａの上端面に連結された部分、及び、その部分によって回転又は揺動される部材の全てから定まる重心が、主軸部５１ａの回転軸を基準として、偏心軸部５１ｃの偏心軸の反対に位置することが、強固に維持される。
【００５４】
また、スクロール圧縮機２では、平面部５４ａ、５５ａが、偏心軸に平行で、且つ、偏心軸の偏心方向と直交するように設けられる。そのため、偏心軸部５１ｃが、主軸部５１ａの回転軸を基準として、偏心軸部５１ｃの偏心軸の反対に撓むことが、確実化され、固定スクロール３１の渦巻突起部３１ｂの側面と揺動スクロール４１の渦巻突起部４１ｂの側面との隙間が、偏りを生じることなく均一に広げられる。なお、スクロール圧縮機２では、平面部５４ａ、５５ａが、旋回部材５５の上側バランスウェイト部５１ｄに偏心軸から近い側に設けられているが、旋回部材５５の上側バランスウェイト部５１ｄに偏心軸から遠い側に設けられてもよい。そのような場合にも、偏心軸部５１ｃが、主軸部５１ａの回転軸を基準として、偏心軸部５１ｃの偏心軸の反対に撓むことが、確実化される。
【００５５】
また、平面部５４ａ、５５ａの大きさを変更することで、偏心軸部５１ｃのたわみ量を容易に設定することが可能である。そのため、容量が異なる圧縮機等への展開、つまり、容量が異なる圧縮機に対する部材、製造工程等の共通化が図られる。
【００５６】
＜変形例＞
スクロール圧縮機２では、回転部材５４の小径部５１ｃ−１の外周面及び旋回部材５５の大径部５１ｃ−２の内周面に、平面部５４ａ、５５ａが設けられるが、平面部５４ａ、５５ａが設けられず、他の固定方法によって、旋回部材５５の大径部５１ｃ−２が、回転部材５４の小径部５１ｃ−１に固定されもよい。他の固定方法は、例えば、焼嵌め、接着、溶接等、回転部材５４の小径部５１ｃ−１と旋回部材５５の大径部５１ｃ−２との位置及び角度の関係がずれにくい固定方法であることが望ましい。なお、回転部材５４の小径部５１ｃ−１の外周面にピポッド部が連結され、回転部材５４の小径部５１ｃ−１と旋回部材５５の大径部５１ｃ−２とがピポッド部を介して固定されてもよい。
【００５７】
以上、実施の形態１及び実施の形態２について説明したが、本発明は各実施の形態の説明に限定されない。例えば、各実施の形態、各変形例等を組み合わせることも可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１、２  スクロール圧縮機、１１  密閉容器、１１ａ  密閉容器上部、１１ｂ  密閉容器中部、１１ｃ  密閉容器下部、１２  吸込口、１３  吐出口、１４ａ  上側フレーム、１４ｂ  下側フレーム、１５  吸込ポート、１６  スラストプレート、１７  主軸受け、１８  副軸受け、１９  電動機ステータ、２０  オルダムリング、２０ａ、２０ｂ  爪部、２１  オイルポンプ、３１  固定スクロール、３１ａ  台板部、３１ｂ  渦巻突起部、３１ｃ  吐出ポート部、３２  吐出弁、４１  揺動スクロール、４１ａ  台板部、４１ｂ  渦巻突起部、４１ｃ  ボス部、４２  揺動軸受け、５１  クランク軸、５１ａ  主軸部、５１ｂ  主軸同軸部、５１ｃ  偏心軸部、５１ｃ−１  偏心軸部の小径部、５１ｃ−２  偏心軸部の大径部、５１ｄ  上側バランスウェイト部、５１ｅ  下側バランスウェイト部、５１ｆ  ポンプ軸部、５１ｇ  油穴、５１ｈ  ピポッド部、５２  スリーブ、５３  電動機ロータ、５４  回転部材、５４ａ、５５ａ  平面部、５５  旋回部材、５６  下側バランスウェイト部材、６１  圧縮室、６２  油溜め。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2014118954.tif 000009
【図８】
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