(57)【要約】【課題】低コストで信頼性及び性能が高いスクロール圧縮機を得る。【解決手段】スクロール圧縮機１００は、揺動スクロール２の揺動スクロールスラスト軸受面２ｃに、該揺動スクロールスラスト軸受面２ｃの中心部から所定距離離れた位置に突設された１つの円柱状のリーマボルト４と、該揺動スクロールスラスト軸受面２ｃの中心部に突設された１つの円柱状の揺動スクロール挿通部２ｄと、を備えている。また、スクロール圧縮機１００は、スラストベアリング３に、リーマボルト４が挿通されるリーマボルト穴２６と、揺動スクロール挿通部２ｄが挿通されるスラストベアリング中心空間部３ａと、が形成されている。そして、スクロール圧縮機１００は、揺動スクロール２の揺動によってスラストベアリング３に作用する摩擦力の大部分を、リーマボルト４よりも曲率半径が大きい揺動スクロール挿通部２ｄで支持する。【選択図】図２
2014101835.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器と、
一方の面に固定スクロール渦巻状突起が形成され、前記密閉容器内に固定された固定スクロールと、
該固定スクロールと対向する面に揺動スクロール渦巻状突起が形成され、該揺動スクロール渦巻状突起と前記固定スクロール渦巻状突起との間に圧縮室を形成する揺動スクロールと、
前記揺動スクロールを揺動させ、前記圧縮室に吸入された冷媒ガスを前記揺動スクロール渦巻状突起及び前記固定スクロール渦巻状突起の中心側へ移動させながら圧縮する回転駆動手段と、
前記揺動スクロールの前記揺動スクロール渦巻状突起が形成されていない側の面であるスラスト軸受面と対向して設けられ、冷媒ガスの圧縮過程で前記揺動スクロールに作用する荷重を支持するフレームと、
該フレームと前記揺動スクロールの前記スラスト軸受面との間に設けられ、前記揺動スクロールと共に揺動し、前記フレームと摺動するスラストベアリングと、
を備えたスクロール圧縮機において、
前記揺動スクロールの前記スラスト軸受面又は前記スラストベアリングの前記揺動スクロールとの対向面の一方において、前記揺動スクロール及び前記スラストベアリングの中心部から所定距離離れた位置に突設された１つの円柱状の第１の挿通部と、
前記揺動スクロールの前記スラスト軸受面又は前記スラストベアリングの前記揺動スクロールとの対向面の他方において、前記揺動スクロール及び前記スラストベアリングの中心部から所定距離離れた位置に形成され、前記第１の挿通部が挿通された１つの第１の穴部と、
前記揺動スクロールの前記スラスト軸受面又は前記スラストベアリングの前記揺動スクロールとの対向面の一方の中心部に突設され、前記第１の挿通部よりも大きな曲率半径で形成された１つの円柱状の第２の挿通部と、
前記揺動スクロールの前記スラスト軸受面又は前記スラストベアリングの前記揺動スクロールとの対向面の一方の中心部に形成され、前記第２の挿通部が挿通された丸穴形状の１つの第２の穴部と、
を備え、
前記揺動スクロールの揺動によって前記スラストベアリングに作用する摩擦力を、前記第１の挿通部及び前記第２の挿通部で支持することを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項２】
前記第１の穴部は、丸穴形状に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圧縮機。
【請求項３】
前記第１の穴部は、２つの半円形状部及びこれら半円形状部の接線となる２本の直線部から成る長穴形状に形成され、該長穴形状の長手方向が当該第１の穴部の形成部材の中心部を向くように配置されており、
前記第１の挿通部と前記第１の穴部との間の前記長手方向のクリアランスは、前記第２の挿通部と前記第２の穴部との間のクリアランスよりも大きく設定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圧縮機。
【請求項４】
前記第１の穴部は、楕円形状に形成され、該楕円形状の長手方向が当該第１の穴部の形成部材の中心部を向くように配置されており、
前記第１の挿通部と前記第１の穴部との間の前記長手方向のクリアランスは、前記第２の挿通部と前記第２の穴部との間のクリアランスよりも大きく設定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圧縮機。
【請求項５】
前記第１の挿通部と前記第１の穴部との間のクリアランスは、前記第２の挿通部と前記第２の穴部との間のクリアランスよりも大きく設定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圧縮機。
【請求項６】
前記第１の挿通部と前記第１の穴部との間における前記第１の穴部の短手方向のクリアランスは、前記第２の挿通部と前記第２の穴部との間のクリアランスよりも大きく設定されていることを特徴とする請求項３又は請求項４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、例えば空気調和装置や冷凍装置に採用される冷凍サイクルの一構成要素として使用されるスクロール圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
スクロール圧縮機は、冷媒ガスの圧縮過程で揺動スクロールに作用するスラスト軸受荷重を、フレームで支持する構成となっている。このため、従来のスクロール圧縮機には、揺動スクロールのスラスト軸受面の摺動性確保のため、揺動スクロールのスラスト軸受面とフレームとの間にスラストベアリング（スラスト軸受部材）を設けたものが提案されている。（例えば、特許文献１参照）。このような構成のスクロール圧縮機においては、スラストベアリングは、例えば次のように設けられている。
【０００３】
揺動スクロールのスラスト軸受面には、揺動スクロールの中心部から所定距離離れた位置の２箇所にリーマボルトが取り付けられている。また、スラストベアリングには、リーマボルトと対応する位置のそれぞれにリーマボルト穴が形成されている。そして、スラストベアリングのリーマボルト穴にリーマボルトが挿通されることにより、スラストベアリングは揺動スクロールのスラスト軸受面に位置決めされる。また、スラストベアリングの２箇所に形成されたリーマボルト穴は、一方が丸穴形状（円形状）に形成され、もう一方が丸穴形状（円形状）又は長穴形状（２つの半円形状部及びこれら半円形状部の接線となる２本の直線部から成る形状）に形成されている。そして、これら２つのリーマボルト穴は、スラストベアリングの中心部に対して概ね対称位置に配置されている。
【０００４】
また、リーマボルト穴はリーマボルトの頭部外周との間に所定のクリアランスを持つように形成されている。そして、２つのリーマボルト穴が丸穴形状と長穴形状の組合せで構成される場合では、リーマボルトと長穴形状のリーマボルト穴の長手方向のクリアランスは、リーマボルトと丸穴形状のリーマボルト穴のクリアランスより大きく設定され、長穴形状のリーマボルト穴の長手方向は、スラストベアリングの中心方向を向くようにされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−０７４４７７号公報（第５―１０頁、第２―３図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のような従来のスクロール圧縮機は、揺動スクロールが揺動して冷媒ガスの圧縮を開始すると、揺動スクロールと共に揺動するスラストベアリングとフレームとが摺動することとなり、両者の摺動によって摩擦力が発生する。つまり、冷媒ガスの圧縮により揺動スクロール（つまりスラストベアリング）に作用するスラスト荷重をＦｔｈ、スラストベアリングとフレームとの間の摩擦係数をμとすると、Ｆｔｈ×μの摩擦力が発生する。このため、従来のスクロール圧縮機は、Ｆｔｈ×μの荷重を２本のリーマボルトで支持することとなる。
【０００７】
また、スクロール圧縮機は、固定スクロールの固定スクロール渦巻状突起と揺動スクロールの揺動スクロール渦巻状突起との間に圧縮室が形成されており、揺動スクロールを揺動させることによって、圧縮室に吸入された冷媒ガスを揺動スクロール渦巻状突起及び固定スクロール渦巻状突起の中心側へ移動させながら圧縮する構成となっている。このため、上記のＦｔｈ×μの荷重は、概ねスラストベアリングの中心部に作用する。したがって、一方のリーマボルトが支持する荷重をＦ１、Ｆ１の支持点とＦｔｈ×μの荷重作用点（スラストベアリングの中心部）との距離をＬ１、もう一方のリーマボルトが支持する荷重をＦ２、Ｆ２の支持点とＦｔｈ×μの荷重作用点（概ねスラストベアリング中心）との距離をＬ２とすると、Ｆ１：Ｆ２＝Ｌ２：Ｌ１となる。２つのリーマボルト穴がスラストベアリングの中心部に対して、概ね対称に位置する場合においては、Ｌ１≒Ｌ２、すなわちＦ１≒Ｆ２であり、支持すべき荷重Ｆｔｈ×μを２本のリーマボルトでほぼ均等に支持することとなる。このリーマボルトによる荷重Ｆｔｈ×μの支持は、スラストベアリングのリーマボルト穴とリーマボルトが接触及び摺動することにより行われる。このため、スラストベアリングのリーマボルト穴とリーマボルトが接触及び摺動することにより、スラストベアリングのリーマボルト穴の摩耗が発生する。
【０００８】
ここで、近年、スクロール圧縮機の高速運転化が要求されてきている。また、近年、地球温暖化係数の小さいＲ３２等の新冷媒の使用も要求されてきているが、このような新冷媒は動作圧力が高く、リーマボルトで支持すべき荷重Ｆｔｈ×μが増大してきている。このため、２本のリーマボルトで荷重Ｆｔｈ×μを支持する従来のスクロール圧縮機は、スラストベアリングのリーマボルト穴とリーマボルトが接触及び摺動することにより発生するリーマボルト穴の摩耗が増大してしまい、スラストベアリングの動作不良が発生してしまうという課題があった。
【０００９】
なお、スラストベアリングのリーマボルト穴とリーマボルトの接触により生じる摩耗を抑制するため、スラストベアリングのリーマボルト穴とリーマボルトとの間のクリアランスを非常に小さく管理し、両者の接触面積を増加して接触面圧を低減することが考えられる。また、スラストベアリングのリーマボルト穴とリーマボルトの接触により生じる摩耗を抑制するため、摩耗特性に優れ、強度の高い素材から成るスラストベアリング及びリーマボルトを使用することが考えられる。しかしながら、このようにスクロール圧縮機を構成すると、スラストベアリング及びリーマボルトのコストが増加してしまい、スクロール圧縮機のコスト増加を招いてしまうという課題があった。
【００１０】
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、低コストで信頼性及び性能が高い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】
【００１１】
本発明に係るスクロール圧縮機は、密閉容器と、一方の面に固定スクロール渦巻状突起が形成され、前記密閉容器内に固定された固定スクロールと、該固定スクロールと対向する面に揺動スクロール渦巻状突起が形成され、該揺動スクロール渦巻状突起と前記固定スクロール渦巻状突起との間に圧縮室を形成する揺動スクロールと、前記揺動スクロールを揺動させ、前記圧縮室に吸入された冷媒ガスを前記揺動スクロール渦巻状突起及び前記固定スクロール渦巻状突起の中心側へ移動させながら圧縮する回転駆動手段と、前記揺動スクロールの前記揺動スクロール渦巻状突起が形成されていない側の面であるスラスト軸受面と対向して設けられ、冷媒ガスの圧縮過程で前記揺動スクロールに作用する荷重を支持するフレームと、該フレームと前記揺動スクロールの前記スラスト軸受面との間に設けられ、前記揺動スクロールと共に揺動し、前記フレームと摺動するスラストベアリングと、を備えたスクロール圧縮機において、前記揺動スクロールの前記スラスト軸受面又は前記スラストベアリングの前記揺動スクロールとの対向面の一方において、前記揺動スクロール及び前記スラストベアリングの中心部から所定距離離れた位置に突設された１つの円柱状の第１の挿通部と、前記揺動スクロールの前記スラスト軸受面又は前記スラストベアリングの前記揺動スクロールとの対向面の他方において、前記揺動スクロール及び前記スラストベアリングの中心部から所定距離離れた位置に形成され、前記第１の挿通部が挿通された１つの第１の穴部と、前記揺動スクロールの前記スラスト軸受面又は前記スラストベアリングの前記揺動スクロールとの対向面の一方の中心部に突設され、前記第１の挿通部よりも大きな曲率半径で形成された１つの円柱状の第２の挿通部と、前記揺動スクロールの前記スラスト軸受面又は前記スラストベアリングの前記揺動スクロールとの対向面の一方の中心部に形成され、前記第２の挿通部が挿通された丸穴形状の１つの第２の穴部と、を備え、前記揺動スクロールの揺動によって前記スラストベアリングに作用する摩擦力を、前記第１の挿通部及び前記第２の挿通部で支持するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係るスクロール圧縮機は、揺動スクロールの揺動によってスラストベアリングに作用する摩擦力を、揺動スクロール又はスラストベアリングの中心部に突設された１つの第２の挿通部と、従来のスクロール圧縮機のリーマボルト設置位置に対応する位置に設けられた１つの第１の挿通部と、で支持する構成となっている。つまり、本発明に係るスクロール圧縮機は、Ｆｔｈ×μの荷重作用点（概ねスラストベアリング中心）に近い第２の挿通部がＦｔｈ×μの大部分を支持する構成となっている。このとき、スクロール圧縮機の構成上、揺動スクロール又はスラストベアリングの中心部に突設された第２の挿通部は、その曲率半径を、揺動スクロール及びスラストベアリングの中心部から所定距離離れた位置に設けられる第１の挿通部の曲率半径よりも大きく形成することができる。つまり、第２の挿通部は、第１の挿通部（従来のリーマボルトに相当）よりも大きな接触面でＦｔｈ×μの大部分を支持することができるので、第１の挿通部（従来のリーマボルトに相当）よりも接触面圧を低減できる。このため、本発明に係るスクロール圧縮機は、第１の挿通部及び第２の挿通部で支持すべき荷重Ｆｔｈ×μが増大しても、従来のスクロール圧縮機において発生していたスラストベアリングのリーマボルト穴の摩耗と比べ、第１の穴部及び第２の穴部の摩耗を抑制できる。つまり、本発明に係るスクロール圧縮機は、スラストベアリングの動作不良を防止できる。したがって、本発明に係るスクロール圧縮機は、スラストベアリング及びリーマボルトの上記のようなコスト増加を防止しつつ、つまり、低コストで信頼性及び性能が高いスクロール圧縮機を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【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揺動スクロール及びスラストベアリングを拡大して示す斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機の揺動スクロール及びスラストベアリングを組み付けた状態を示す底面図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係るスクロール圧縮機の揺動スクロール及びスラストベアリングを組み付けた状態を示す底面図である。
【図５】本発明の実施の形態３に係るスクロール圧縮機の揺動スクロール及びスラストベアリングを組み付けた状態を示す底面図である。
【図６】本発明の実施の形態４に係るスクロール圧縮機の揺動スクロール及びスラストベアリングを組み付けた状態を示す底面図である。
【図７】本発明の実施の形態５に係るスクロール圧縮機の揺動スクロール及びスラストベアリングを組み付けた状態を示す底面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施の形態１．
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。図１に基づいて、スクロール圧縮機１００の構成及び動作について説明する。このスクロール圧縮機１００は、例えば冷蔵庫や冷凍庫、自動販売機、空気調和装置、冷凍装置、給湯器等の各種産業機械に用いられる冷凍サイクルの構成要素の一つとなるものである。なお、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。
【００１５】
スクロール圧縮機１００は、冷凍サイクルを循環する冷媒を吸入し、圧縮して高温高圧の状態として吐出させるものである。このスクロール圧縮機１００は、センターシェル７、アッパーシェル２２、ロアシェル２３により構成される密閉容器２４内に、固定スクロール１と固定スクロール１に対して揺動する揺動スクロール２を組み合わせた圧縮機構を備えている。また、スクロール圧縮機１００は、密閉容器２４内に電動回転機械等からなる回転駆動手段を備えている。図１に示すように、密閉容器２４内において、圧縮機構が上側に、回転駆動手段が下側に、それぞれ配置されている。
【００１６】
密閉容器２４は、センターシェル７の上部及び下部にアッパーシェル２２及びロアシェル２３が設けられて構成されている。ロアシェル２３は、潤滑油を貯留する油溜めとなっている。また、センターシェル７には、冷媒ガスを吸入するための吸入パイプ１５が接続されている。アッパーシェル２２には、冷媒ガスを吐出するための吐出パイプ１７が接続されている。なお、センターシェル７内部は低圧室１８に、アッパーシェル２２内部は高圧室１９になっている。
【００１７】
固定スクロール１は、固定スクロール台板１ｂと、固定スクロール台板１ｂの一方の面に立設された渦巻状突起である固定スクロール渦巻状突起１ａと、で構成されている。また、揺動スクロール２は、揺動スクロール台板２ｂと、揺動スクロール台板２ｂの一方の面に立設され、固定スクロール渦巻状突起１ａと実質的に同一形状の渦巻状突起である揺動スクロール渦巻状突起２ａと、で構成されている。なお、揺動スクロール台板２ｂの他方の面（揺動スクロール渦巻状突起２ａの形成面とは反対側の面（背面））は、揺動スクロールスラスト軸受面２ｃとして作用する。また、揺動スクロール台板２ｂの揺動スクロールスラスト軸受面２ｃよりも中心側は下方に向かって突出した凸部２ｄとなっている（以下、便宜的に揺動スクロール挿通部２ｄと称する）。
【００１８】
揺動スクロールスラスト軸受面２ｃには、１本のリーマボルト４が挿入されている。また、リーマボルト４は、その頭部が揺動スクロールスラスト軸受面２ｃから突出するように挿入されている。スクロール圧縮機１００を組み立てる際、揺動スクロールスラスト軸受面２ｃにリーマボルト４が挿入された状態において、スラストベアリング３に形成されたリーマボルト穴２６にリーマボルト４の頭部を位置させる。スラストベアリング３は、リング状に形成されており、中心部（以下、便宜的にスラストベアリング中心空間部３ａと称する）に揺動スクロール挿通部２ｄが位置するようになっている。そして、スラストベアリング３の下面が、揺動スクロール挿通部２ｄの先端面に対して、下に位置している。なお、リーマボルト４、スラストベアリング３については、図２及び図３で詳細に説明する。
【００１９】
揺動スクロール２は、圧縮機運転中に生じるスラスト軸受荷重がスラストベアリング３を介してフレーム２０で支持されるようになっている。なお、フレーム２０がスラスト軸受荷重に対して十分な硬度を持たない場合は、図１に示すように、スラストベアリング３とフレーム２０の間に、スラスト軸受荷重に対して十分な硬度を持つ素材から成るスラストプレート５を挿入する構造としてもよい。換言すると、フレーム２０のスラストベアリング３と対向する側の面を、スラストプレート５で形成してもよい。
【００２０】
揺動スクロール２及び固定スクロール１は、揺動スクロール渦巻状突起２ａと固定スクロール渦巻状突起１ａとを互いに組み合わせ、密閉容器２４内に装着されている。揺動スクロール２及び固定スクロール１が組み合わされた状態では、固定スクロール渦巻状突起１ａと揺動スクロール渦巻状突起２ａの巻方向が互いに逆となる。揺動スクロール渦巻状突起２ａと固定スクロール渦巻状突起１ａとの間には、相対的に容積が変化する圧縮室３０が形成される。なお、固定スクロール１及び揺動スクロール２には、固定スクロール渦巻状突起１ａ及び揺動スクロール渦巻状突起２ａの先端面からの冷媒漏れを低減するため、固定スクロール渦巻状突起１ａ及び揺動スクロール渦巻状突起２ａの先端面（上端面、下端面）にシール３１，３２が配設されている。
【００２１】
固定スクロール１は、フレーム２０に図示省略のボルト等によって固定されている。固定スクロール１の固定スクロール台板１ｂの中央部には、圧縮され、高圧となった冷媒ガスを吐出する吐出口１６が形成されている。そして、圧縮され、高圧となった冷媒ガスは、固定スクロール１の上部に設けられている高圧室１９に排出されるようになっている。高圧室１９に排出された冷媒ガスは、吐出パイプ１７を介して冷凍サイクルに吐出されることになる。なお、吐出口１６には、高圧室１９から吐出口１６側への冷媒の逆流を防止する吐出弁３３が設けられている。
【００２２】
揺動スクロール２は、自転運動を阻止するためのオルダムリング１４により、固定スクロール１に対して自転運動することなく公転旋回運動（揺動運動）を行うようになっている。また、揺動スクロール２の揺動スクロール渦巻状突起２ａ形成面とは反対側の面の略中心部には、中空円筒形状のボス部２ｅが形成されている。このボス部２ｅには、主軸８の上端に設けられた偏心軸部８ａが挿入される。
【００２３】
オルダムリング１４は、そのオルダム爪が揺動スクロール挿通部２ｄ及び揺動スクロールスラスト軸受面２ｃに形成されたオルダム溝（図２に示すオルダム溝６ａ）に収容されるように設置されている。また、スラストベアリング３にはオルダムリング逃がし溝６ｂ（図２参照）が設けられている。このオルダムリング逃がし溝６ｂは、揺動スクロールスラスト軸受面２ｃに形成されたオルダム溝６ａと干渉を回避するために形成されている。なお、オルダムリング１４は、揺動スクロール台板２ｂの揺動スクロール渦巻状突起２ａ形成面側に設置するようにしてもよい。
【００２４】
回転駆動手段は、主軸８に固定された回転子１１、固定子１０、及び回転軸である主軸８等で構成されている。回転子１１は、主軸８に焼き嵌め固定され、固定子１０への通電が開始することにより回転駆動し、主軸８を回転させるようになっている。すなわち、固定子１０及び回転子１１で電動回転機械を構成している。回転子１１は、センターシェル７に焼き嵌め固定された固定子１０とともに主軸８に固定されている第１バランスウェイト１２の下部に配置されている。なお、固定子１０には、センターシェル７に設けられた電源端子９を介して電力が供給されるようになっている。
【００２５】
主軸８は、回転子１１の回転に伴って回転し、揺動スクロール２を旋回させるようになっている。この主軸８の上部（偏心軸部８ａ近傍）は、フレーム２０に設けられた主軸受２１によって支持されている。一方、主軸８の下部は、副軸受３５によって回転自在に支持されている。この副軸受３５は、密閉容器２４の下部に設けられたサブフレーム３４の中央部に形成された軸受収納部に圧入固定されている。また、サブフレーム３４には、容積型のオイルポンプ（図示省略）が設けられている。このオイルポンプで吸引された潤滑油は、主軸８の内部形成された図示省略の油穴等を介して各摺動部に送られる。
【００２６】
また、主軸８の上部には、揺動スクロール２が偏心軸部８ａに装着されて揺動することにより生じるアンバランスを相殺するため、第１バランスウェイト１２が設けられている。回転子１１の下部には、揺動スクロール２が偏心軸部８ａに装着されて揺動することにより生じるアンバランスを相殺するため、第２バランスウェイト１３が設けられている。第１バランスウェイト１２は主軸８の上部に焼き嵌めによって固定され、第２バランスウェイト１３は回転子１１の下部に回転子１１と一体的に固定される。
【００２７】
次に、スクロール圧縮機１００の動作について説明する。
電源端子９に通電すると、固定子１０の電線部に電流が流れ、磁界が発生する。この磁界は、回転子１１を回転させるように働く。つまり、固定子１０と回転子１１にトルクが発生し、回転子１１が回転する。回転子１１が回転すると、それに伴い主軸８が回転駆動される。主軸８が回転駆動されると、オルダムリング１４により自転を抑制された揺動スクロール２は、揺動運動を行う。
【００２８】
回転子１１が回転するとき、主軸８の上部に固定されている第１バランスウェイト１２と、回転子１１の下部に固定されている第２バランスウェイト１３と、で揺動スクロール２及びスラストベアリング３の偏心公転運動に対する静的及び動的バランスを保っている。これにより、主軸８の上部に偏心支持され、オルダムリング１４により自転を抑制された揺動スクロール２が揺動されて公転旋回を始め、公知の圧縮原理により冷媒を圧縮する。
【００２９】
これにより、冷媒ガスの一部はフレーム２０の吸入ポート（図示せず）を介して圧縮室３０内へ流れ、吸入過程が開始される。また、冷媒ガスの残りの一部は、固定子１０の鋼板の切り欠き（図示せず）を通って、電動回転機械と潤滑油を冷却する。圧縮室３０は、揺動スクロール２の揺動運動により揺動スクロール２の中心へ移動し、さらに体積が縮小される。この工程により、圧縮室３０に吸入された冷媒ガスは圧縮されていく。圧縮された冷媒は、固定スクロール１の吐出口１６を通り、吐出弁３３を押し開けて高圧室１９に流入する。そして、吐出パイプ１７を介して密閉容器２４から吐出される。
【００３０】
圧縮室３０内の冷媒ガスの圧力により発生するスラスト軸受荷重は、スラストベアリング３を支持するフレーム２０で受けている。リーマボルト４は、スラスト軸受荷重により生じるスラストベアリング３とフレーム２０との間の摩擦力とスラストベアリング３の遠心力との合力を支持している。また、主軸８が回転することで第１バランスウェイト１２と第２バランスウェイト１３に生じる遠心力及び冷媒ガス荷重は、主軸受２１及び副軸受３５で受けている。なお、低圧室１８内の低圧冷媒ガスと高圧室１９内の高圧冷媒ガスとは、固定スクロール１、フレーム２０により仕切られ、気密が保たれる。固定子１０への通電を止めると、スクロール圧縮機１００が運転を停止する。
【００３１】
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揺動スクロール及びスラストベアリングを拡大して示す斜視図である。また、図３は、このスクロール圧縮機の揺動スクロール及びスラストベアリングを組み付けた状態を示す底面図である。図２及び図３に基づいて、リーマボルト４、スラストベアリング３について詳細に説明する。
【００３２】
図２に示すように、揺動スクロールスラスト軸受面２ｃには、互いに円柱状のリーマボルト４の頭部及び揺動スクロール挿通部２ｄが突設されている。リーマボルト４は、揺動スクロールスラスト軸受面２ｃの中心部から所定距離離れた位置（揺動スクロール挿通部２ｄの外周側）に突設されている。揺動スクロール挿通部２ｄは、揺動スクロールスラスト軸受面２ｃの中心部に突設されている。また、リーマボルト４は、スラストベアリング３の中心部から所定距離離れた位置に形成されたリーマボルト穴２６に挿通され、揺動スクロール挿通部２ｄは、スラストベアリング３の中心部に形成されたスラストベアリング中心空間部３ａに挿通される。つまり、スラストベアリング３は、自身に形成されているリーマボルト穴２６及びスラストベアリング中心空間部３ａとリーマボルト４及び揺動スクロール挿通部２ｄとによって、揺動スクロールスラスト軸受面２ｃに位置決めされるようになっている。リーマボルト穴２６は、リーマボルト４の本数に合わせて１つ形成されている。なお、リーマボルト穴２６は、円形状に限らず種々の形状に形成することができる。リーマボルト穴２６の形状の詳細については、実施の形態２以降で説明する。
【００３３】
ここで、揺動スクロールスラスト軸受面２ｃの中心部から所定距離離れた位置に突設されるリーマボルト４の頭部は、揺動スクロール２のボス部２ｅとの干渉を避けて設置しなければならない等、設置上の制約が生じる。このため、リーマボルト４の頭部は、ある一定の曲率半径以上に大きくすることができない。一方、揺動スクロールスラスト軸受面２ｃの中心部に突設される揺動スクロールスラスト軸受面２ｃは、揺動スクロール２のボス部２ｅを囲うように形成することができるので、リーマボルト４の頭部に比べ、揺動スクロールスラスト軸受面２ｃの曲率半径を大きくすることができる。
【００３４】
なお、リーマボルト４の頭部が本発明の第１の挿通部に相当し、リーマボルト穴２６が本発明の第１の穴部に相当する。なお、ここでは、揺動スクロールスラスト軸受面２ｃに第１の挿通部を、スラストベアリング３に第１の穴部を、設けた場合を例に説明するが、揺動スクロールスラスト軸受面２ｃに第１の穴部を、スラストベアリング３に第１の挿通部を、設けるようにしてもよい。このような構成にすることで、スラストベアリング３の第１の穴部がなくなり、スラスト面積がより広くなるので、スラスト面圧を下げることができ、信頼性能の向上が更に図れることになる。また、リーマボルト自体をなくせるので部品点数の削減にもなる。一方、揺動スクロールスラスト軸受面２ｃに第１の挿通部を、スラストベアリング３に第１の穴部を、設けた場合、揺動スクロール台板２ｂの強度を確保できるという効果が得られる。
【００３５】
また、揺動スクロール挿通部２ｄが本発明の第２の挿通部に相当し、スラストベアリング中心空間部３ａが、本発明の第２の穴部に相当する。なお、ここでは、揺動スクロールスラスト軸受面２ｃに第２の挿通部を、スラストベアリング３に第２の穴部を、設けた場合を例に説明するが、揺動スクロールスラスト軸受面２ｃの中心部に第２の穴部を、スラストベアリング３の中心部に第２の挿通部を、設けるようにしてもよい。このような構成にすることで、スラストベアリング３の第２の穴部がなくなり、スラスト面積がより広くなるので、スラスト面圧を下げることができ、信頼性能向上が更に図れることになる（なお、この場合でも、ボス部２ｅを挿通する貫通穴は必要である）。一方、揺動スクロールスラスト軸受面２ｃに第２の挿通部を、スラストベアリング３に第２の穴部を、設けた場合、揺動スクロール台板２ｂの強度を確保できるという効果が得られる。なお、揺動スクロールスラスト軸受面２ｃに第２の挿通部を設ける場合、揺動スクロールスラスト軸受面２ｃの中心部に突設されたボス部２ｅを第２の挿通部として用いてもよい。
【００３６】
図３に示すように、リーマボルト穴２６はリーマボルト４の頭部を挿通できる穴形状に形成されており、スラストベアリング中心空間部３ａは円形の丸穴形状に形成されている。また、揺動スクロール挿通部２ｄとリーマボルト４の頭部は円形に形成されており、リーマボルト穴２６とリーマボルト４の頭部は所定のクリアランスを持つよう設定されている。同様に、揺動スクロール挿通部２ｄとスラストベアリング中心空間部３ａも所定のクリアランスを持つよう設定されている。
【００３７】
なお、スラストベアリング３が揺動スクロールスラスト軸受面２ｃに設置された状態において、揺動スクロール挿通部２ｄの先端面と、スラストベアリング３の下面との位置関係は上述した通りである。また、リーマボルト４の頭部の端面は、スラストベアリング３が揺動スクロールスラスト軸受面２ｃに設置された状態において、スラストベアリング３の下面に対して、上に位置している。
【００３８】
スクロール圧縮機１００の構成を以下にまとめる。
１本のリーマボルト４と揺動スクロール挿通部２ｄを用いて、揺動スクロールスラスト軸受面２ｃに対してスラストベアリング３の位置決めをしている。このような構成としたので、スラストベアリング３を揺動スクロール２に挿入した１本のリーマボルト４と揺動スクロール挿通部２ｄで支持することとなる。
【００３９】
ここで、上述のように揺動スクロール２が揺動して冷媒ガスの圧縮を開始すると、揺動スクロール２と共に揺動するスラストベアリング３とフレーム２０とが摺動することとなり、両者の摺動によって摩擦力が発生する。つまり、冷媒ガスの圧縮により揺動スクロール２（つまりスラストベアリング３）に作用するスラスト荷重をＦｔｈ、スラストベアリング３とフレーム２０との間の摩擦係数をμとすると、Ｆｔｈ×μの摩擦力（荷重）が発生する。また、上述のように、スクロール圧縮機１００は、固定スクロール渦巻状突起１ａと揺動スクロール渦巻状突起２ａとの間に圧縮室３０が形成されており、揺動スクロール２を揺動させることによって、圧縮室３０に吸入された冷媒ガスを揺動スクロール渦巻状突起２ａ及び固定スクロール渦巻状突起１ａの中心側へ移動させながら圧縮する構成となっている。このため、上記のＦｔｈ×μの荷重は、概ねスラストベアリング３の中心部に作用する。
【００４０】
このため、図３に示すように、リーマボルト４の支持荷重をＦ１、Ｆ１の支持点とＦｔｈ×μの荷重作用点（概ねスラストベアリング３の中心部）との距離をＬ１、揺動スクロール挿通部２ｄの支持荷重をＦ３、Ｆ３の支持点とＦｔｈ×μ荷重作用点との距離をＬ３とすると、Ｆ１：Ｆ３＝Ｌ３：Ｌ１となる。つまり、１本のリーマボルト４と揺動スクロール挿通部２ｄとでスラストベアリングを支持する場合、Ｌ１＞＞Ｌ３、すなわちＦ３＞＞Ｆ１であり、支持すべきＦｔｈ×μの大部分を揺動スクロール挿通部２ｄで支持できる。
【００４１】
以上、本実施の形態１のように構成されたスクロール圧縮機１００においてはＦｔｈ×μの荷重作用点（概ねスラストベアリング３の中心部）に近い揺動スクロール挿通部２ｄがＦｔｈ×μの大部分を支持する構成となっている。このとき、揺動スクロール挿通部２ｄは、リーマボルト４の頭部よりも大きな接触面でＦｔｈ×μの大部分を支持することができるので、スラストベアリング中心空間部３ａの摩耗を抑制できる。したがって、本実施の形態１に係るスクロール圧縮機１００は、Ｆｔｈ×μが大きくなっても、リーマボルト穴とリーマボルトとの間のクリアランスを非常に小さく管理すること、及び、スラストベアリング及びリーマボルトの材質を耐摩耗性に優れ強度の高い材質に変更すること等を実施することなく、信頼性及び性能を確保することができる（スラストベアリングの動作不良を抑制できる）。つまり、本実施の形態１に係るスクロール圧縮機１００は、低コストで信頼性及び性能が高いスクロール圧縮機とすることができる。
【００４２】
また、本実施の形態１に係るスクロール圧縮機１００は、揺動スクロール挿通部２ｄ及びリーマボルト４の頭部で支持すべき荷重Ｆｔｈ×μの大部分を揺動スクロール挿通部２ｄで支持している。このため、リーマボルト４の支持荷重を大幅に低減できるので、リーマボルト４及びリーマボルト穴２６を小さく構成できる。したがって、本実施の形態１に係るスクロール圧縮機１００は、スラスト軸受面圧を下げることができ、スラスト軸受部（スラストベアリング３及びフレーム２０の摺動箇所）の信頼性向上及びスラスト軸受摺動損失低減による高効率化が図れる。
【００４３】
また、本実施の形態１に係るスクロール圧縮機１００は、従来のスクロール圧縮機からリーマボルトを１本削減できる構成となっているので、コスト削減を図ることができる。また、本実施の形態１に係るスクロール圧縮機１００は、不要となったリーマボルトを挿通するためリーマボルト穴をスラストベアリングに形成する必要がなくなるので、スラスト軸受面圧を更に下げることができ、スラスト軸受の更なる信頼性向上及びスラスト軸受摺動損失の更なる低減による高効率化が図れる。そして、本実施の形態１に係るスクロール圧縮機１００は、リーマボルト４の支持荷重を低減することで、リーマボルト４とスラストベアリング３との接触及び摺動により生じるスラストベアリング３のリーマボルト穴２６の摩耗を抑制でき、更なる信頼性向上が図れる。
【００４４】
実施の形態２．
実施の形態１ではリーマボルト穴２６の形状を限定しなかったが、例えばリーマボルト穴２６を次のように構成してもよい。なお、実施の形態２では実施の形態１との相違点を中心に説明し、実施の形態１と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。
【００４５】
図４は、本発明の実施の形態２に係るスクロール圧縮機の揺動スクロール及びスラストベアリングを組み付けた状態を示す底面図である。図４に基づいて、本発明の実施の形態２に係るスクロール圧縮機１００のスラストベアリング３に形成するリーマボルト穴２６の穴形状について説明する。
【００４６】
本実施の形態２に係るスクロール圧縮機１００は、実施の形態１の構成条件を満たし、かつ、リーマボルト穴２６が丸穴形状（円形状）となっている（以下、丸穴形状のリーマボルト穴２６をリーマボルト穴２７と称する）。
【００４７】
このようにリーマボルト穴２７を構成することにより、リーマボルト４及びリーマボルト穴２７は互いの曲面で接触することとなり、リーマボルト穴２７とリーマボルト４との接触面積を増加させることができる。このため、リーマボルト４とリーマボルト穴２７の接触面圧を低減できるので、リーマボルト４とリーマボルト穴２６とが接触及び摺動することにより生じるスラストベアリング３のリーマボルト穴２６の摩耗を抑制でき、スクロール圧縮機１００の更なる信頼性向上が図れる。
【００４８】
実施の形態３．
また、リーマボルト穴２６を次のように形成してもよい。なお、実施の形態３では実施の形態１との相違点を中心に説明し、実施の形態１と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。
【００４９】
図５は、本発明の実施の形態３に係るスクロール圧縮機の揺動スクロール及びスラストベアリングを組み付けた状態を示す底面図である。図５に基づいて、本発明の実施の形態３に係るスクロール圧縮機１００のスラストベアリング３に形成するリーマボルト穴２６の穴形状について説明する。
【００５０】
揺動スクロール２及びスラストベアリング３は、揺動スクロール挿通部２ｄ中心部からリーマボルト４の頭部中心部までの距離がスラストベアリング中心空間部３ａ中心部からリーマボルト穴２６中心部までの距離と同じになるように設計させる。しかしながら、揺動スクロール２及びスラストベアリング３の加工時の寸法公差により、揺動スクロール挿通部２ｄ中心部からリーマボルト４の頭部中心部までの距離と、スラストベアリング中心空間部３ａ中心部からリーマボルト穴２６中心部までの距離とが異なってしまうことがある。
【００５１】
そこで、本実施の形態３に係るスクロール圧縮機１００は、実施の形態１の構成条件を満たし、かつ、リーマボルト穴２６が長穴形状（２つの半円形状部及びこれら半円形状部の接線となる２本の直線部から成る形状）となっている（以下、長穴形状のリーマボルト穴２６をリーマボルト穴２８と称する）。また、リーマボルト穴２８は、長手方向がスラストベアリング３の中心部、つまりスラストベアリング中心空間部３ａの中心部を向くように形成されている。そして、リーマボルト４の頭部とリーマボルト穴２８との間の前記長手方向のクリアランスは、揺動スクロール挿通部２ｄとスラストベアリング中心空間部３ａとの間のクリアランスよりも大きく設定されている。
【００５２】
このようにリーマボルト穴２８を構成することにより、揺動スクロール２及びスラストベアリング３の加工時の寸法公差を、リーマボルト４の頭部とリーマボルト穴２８との間の前記長手方向のクリアランスで吸収することができ、スクロール圧縮機１００の加工コスト削減及び組立性改善が図れる。
【００５３】
実施の形態４．
また、リーマボルト穴２６を次のように形成してもよい。なお、実施の形態４では実施の形態１との相違点を中心に説明し、実施の形態１と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。
【００５４】
図６は、本発明の実施の形態４に係るスクロール圧縮機の揺動スクロール及びスラストベアリングを組み付けた状態を示す底面図である。図６に基づいて、本発明の実施の形態４に係るスクロール圧縮機１００のスラストベアリング３に形成するリーマボルト穴２６の穴形状について説明する。
【００５５】
本実施の形態４に係るスクロール圧縮機１００は、実施の形態１の構成条件を満たし、かつ、リーマボルト穴２６が楕円形状となっている（以下、楕円形状のリーマボルト穴２６をリーマボルト穴２９と称する）。また、リーマボルト穴２９は、長手方向がスラストベアリング３の中心部、つまりスラストベアリング中心空間部３ａの中心部を向くように形成されている。そして、リーマボルト４の頭部とリーマボルト穴２９との間の前記長手方向のクリアランスは、揺動スクロール挿通部２ｄとスラストベアリング中心空間部３ａとの間のクリアランスよりも大きく設定されている。
【００５６】
このようにリーマボルト穴２９を構成しても、揺動スクロール２及びスラストベアリング３の加工時の寸法公差を、リーマボルト４の頭部とリーマボルト穴２９との間の前記長手方向のクリアランスで吸収することができ、スクロール圧縮機１００の加工コスト削減及び組立性改善が図れる。
さらに、本実施の形態４に係るスクロール圧縮機１００は、リーマボルト４及びリーマボルト穴２９は互いの曲面で接触することとなり、リーマボルト穴２９とリーマボルト４との接触面積を増加させることができる。このため、本実施の形態４に係るスクロール圧縮機１００は、実施の形態２と同様に、リーマボルト４とリーマボルト穴２９の接触面圧を低減できるので、リーマボルト４とリーマボルト穴２９とが接触及び摺動することにより生じるスラストベアリング３のリーマボルト穴２９の摩耗を抑制でき、スクロール圧縮機１００の更なる信頼性向上が図れる。
【００５７】
実施の形態５．
また、リーマボルト穴２６を次のように形成してもよい。なお、実施の形態５では実施の形態１との相違点を中心に説明し、実施の形態１と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。
【００５８】
図７は、本発明の実施の形態５に係るスクロール圧縮機の揺動スクロール及びスラストベアリングを組み付けた状態を示す底面図である。図７に基づいて、本発明の実施の形態５に係るスクロール圧縮機１００のスラストベアリング３に形成するリーマボルト穴２６の穴形状について説明する。
【００５９】
本実施の形態５に係るスクロール圧縮機１００は、実施の形態１の構成条件を満たし、かつ、実施の形態２と同様にリーマボルト穴２６が丸穴形状のリーマボルト穴２７となっている。また、本実施の形態５に係るスクロール圧縮機１００においては、リーマボルト４の頭部とリーマボルト穴２７との間のクリアランスが、揺動スクロール挿通部２ｄとスラストベアリング中心空間部３ａとの間のクリアランスよりも大きく設定されている。
【００６０】
このようにリーマボルト穴２７を構成することにより、揺動スクロール２が揺動した際、クリアランスが大きく形成されたリーマボルト４の頭部とリーマボルト穴２７とが接触及び摺動する頻度よりも、クリアランスが小さく形成された揺動スクロール挿通部２ｄとスラストベアリング中心空間部３ａとが接触及び摺動する頻度の方が多くなる。このため、本実施の形態５に係るスクロール圧縮機１００は、リーマボルト４及び揺動スクロール挿通部２ｄで支持すべき荷重Ｆｔｈ×μを、クリアランスの小さい揺動スクロール挿通部２ｄで主として支持し、クリアランスの大きいリーマボルト４は補助的に支持することとなる。これにより、本実施の形態５に係るスクロール圧縮機１００は、支持すべき荷重Ｆｔｈ×μの大部分をより揺動スクロール挿通部２ｄで支持することができ、リーマボルト４の支持荷重を更に大幅に低減でき、リーマボルト４及びリーマボルト穴２７を更に小さく構成できる。したがって、本実施の形態５に係るスクロール圧縮機１００は、更にスラスト軸受面圧を下げることができ、スラスト軸受の更なる信頼性向上及びスラスト軸受摺動損失低減による更なる高効率化が図れる。
【００６１】
なお、本実施の形態５では、実施の形態２で示した丸穴形状のリーマボルト穴２７を例に説明した。これに限らず、実施の形態３で示した長穴形状のリーマボルト穴２８及び実施の形態４で示した楕円形状のリーマボルト穴２９に対し、リーマボルトの頭部とこれらリーマボルト穴との間におけるこれらリーマボルト穴の短手方向のクリアランスを、揺動スクロール挿通部２ｄとスラストベアリング中心空間部３ａとの間のクリアランスよりも大きく設定してもよい。このように構成しても、リーマボルト４及び揺動スクロール挿通部２ｄで支持すべき荷重Ｆｔｈ×μを、クリアランスの小さい揺動スクロール挿通部２ｄで主として支持し、クリアランスの大きいリーマボルト４は補助的に支持することとなり、上記の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００６２】
１  固定スクロール、１ａ  固定スクロール渦巻状突起、１ｂ  固定スクロール台板、２  揺動スクロール、２ａ  揺動スクロール渦巻状突起、２ｂ  揺動スクロール台板、２ｃ  揺動スクロールスラスト軸受面、２ｄ  揺動スクロール挿通部、２ｅ  ボス部、３  スラストベアリング、３ａ  スラストベアリング中心空間部、４  リーマボルト、５  スラストプレート、６  オルダム溝、６ａ  オルダム溝、６ｂ  オルダムリング逃し溝、７  センターシェル、８  主軸、８ａ  偏心軸部、９  電源端子、１０  固定子、１１  回転子、１２  第１バランスウェイト、１３  第２バランスウェイト、１４  オルダムリング、１５  吸入パイプ、１６  吐出口、１７  吐出パイプ、１８  低圧室、１９  高圧室、２０  フレーム、２１  主軸受、２２  アッパーシェル、２３  ロアシェル、２４  密閉容器、２６  リーマボルト穴、２７  リーマボルト穴（丸穴）、２８  リーマボルト穴（長穴）、２９  リーマボルト穴（楕円）、３０  圧縮室、３１  シール、３２  シール、３３  吐出弁、３４  サブフレーム、３５  副軸受、１００  スクロール圧縮機。
【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】
2014101835.tif 000009