(57)【要約】      （修正有）【課題】始動負荷を抑制しながら、揺動スクロールの旋回運動を長期間に亘り安定化させることができるスクロール圧縮機を提供する。【解決手段】固定スクロールと揺動スクロールの鏡板の互いに向き合う面に渦巻き状のラップをそれぞれ形成し、各ラップを互いに噛み合わせて複数の圧縮室を形成すると共に、揺動スクロールを駆動する回転軸の偏心軸２３に、圧縮室内のガスの荷重方向に対して所定の角度を成すスライド面９０を有するスライドブッシュ２７を介在させ、圧縮室内のガスの荷重が加わったときに、スライドブッシュ２７の偏心量が大きくなるよう構成して成るスクロール圧縮機において、スライドブッシュ２７に、偏心軸２３にスライド面を押し付ける遠心力をスライドブッシュ２７に作用させるバランサ７１を取り付け、圧縮室内のガスの荷重が増大すると遠心力に打ち勝ってスライドブッシュ２７の偏心量が増大するよう構成した。【選択図】図４
2014101753.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定スクロールと、該固定スクロールに対して旋回する揺動スクロールとを有し、上記固定スクロールと揺動スクロールの鏡板の互いに向き合う面に渦巻き状のラップをそれぞれ形成し、各ラップを互いに噛み合わせて複数の圧縮室を形成すると共に、上記揺動スクロールを駆動する回転軸の偏心軸に、上記圧縮室内のガスの荷重方向に対して所定の角度を成すスライド面を有するスライドブッシュを介在させ、上記圧縮室内のガスの荷重が加わったときに、上記スライドブッシュの偏心量が大きくなるよう構成して成るスクロール圧縮機において、
上記スライドブッシュに、上記偏心軸に上記スライド面を押し付ける遠心力を上記スライドブッシュに作用させるバランサを取り付け、上記圧縮室内のガスの荷重が増大すると上記遠心力に打ち勝って上記スライドブッシュの偏心量が増大するよう構成したことを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項２】
起動時においては、上記スライドブッシュの偏心量が小さい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】
上記バランサは、回転軸の中心Ｃを基準としてスライドブッシュ及びバランサを組み付けた全体部品の重心Ｇが偏心方向Ｄ２と反対方向の−ｙ軸上に位置するように取り付けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のスクロール圧縮機。
【請求項４】
上記バランサは、回転軸の中心Ｃよりも偏心方向Ｄ２と反対方向の−ｙ軸側であってスライド面の延長線Ｌ上にスライドブッシュ及びバランサを組み付けた全体部品の重心Ｇが位置するように取り付けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のスクロール圧縮機。
【請求項５】
上記回転軸には、下バランサが取り付けられ、この下バランサ及び上記バランサにより系全体のバランスが図られることを特徴とする請求項１乃至４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、固定スクロールとこの固定スクロールに対して旋回する揺動スクロールの鏡板の互いに向き合う面にそれぞれ形成された各ラップを互いに噛み合わせて複数の圧縮室を形成するスクロール圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、この種スクロール圧縮機は、固定スクロールと、この固定スクロールに対して旋回する揺動スクロールとを有し、固定スクロールと揺動スクロールの鏡板の互いに向き合う面に渦巻き状のラップをそれぞれ形成し、各ラップを互いに噛み合わせて複数の圧縮室を形成するよう構成されている。
【０００３】
上記揺動スクロールを駆動する回転軸の偏心軸には、スライドブッシュが介在されている。このスライドブッシュは、圧縮室内のガスの荷重方向に対して所定角度を成すスライド面を有し、圧縮室内のガスの荷重が加わったときに、スライドブッシュの偏心量が大きくなるよう構成されている。係る構成によれば、スライド面によってガス荷重の分力を偏心量が増大するように作用させることができるので、固定スクロールと揺動スクロールとの両ラップ間のシール性を向上させることができ、圧縮機の性能を向上できる（例えば、特許文献１参照）。このようなスクロール圧縮機では、スライドブッシュと偏心軸の間にバネ部材を挿入し、バネ部材によりスライドブッシュを偏心軸に押し付け、始動時の偏心量を小さくして、始動時の負荷を低減するものも開発されている。
具体的に、上記スクロール圧縮機は、バネ部材によりスライドブッシュを偏心軸に押し付けることで、停止時には偏心量が小さく、両ラップのクリアランスが大きくなるので、始動負荷を小さくできる。一方、ガス荷重がかかりだすと、バネ部材の付勢力に抗してスライドブッシュが、偏心量が大きくなる方向に移動し、適正な偏心量とすることができる（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−７１３８６号公報
【特許文献２】特許第３１６５１５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述したようにバネ部材によりスライドブッシュを偏心軸に押し付けて、スライドブッシュの偏心量を可変としたスクロール圧縮機では、運転時にスライドブッシュのスライド面と偏心軸とが離れてガタが生じる問題があった。また、例えば、長期間の使用により上記バネ部材にへたりや疲労破壊が発生するなどの問題があった。
そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が有する課題を解消し、始動負荷を抑制しながら、揺動スクロールの旋回運動を長期間に亘り安定化させることができるスクロール圧縮機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、固定スクロールと、該固定スクロールに対して旋回する揺動スクロールとを有し、上記固定スクロールと揺動スクロールの鏡板の互いに向き合う面に渦巻き状のラップをそれぞれ形成し、各ラップを互いに噛み合わせて複数の圧縮室を形成すると共に、上記揺動スクロールを駆動する回転軸の偏心軸に、上記圧縮室内のガスの荷重方向に対して所定の角度を成すスライド面を有するスライドブッシュを介在させ、上記圧縮室内のガスの荷重が加わったときに、上記スライドブッシュの偏心量が大きくなるよう構成して成るスクロール圧縮機において、上記スライドブッシュに、上記偏心軸に上記スライド面を押し付ける遠心力を上記スライドブッシュに作用させるバランサを取り付け、上記圧縮室内のガスの荷重が増大すると上記遠心力に打ち勝って上記スライドブッシュの偏心量が増大するよう構成した。
【０００７】
起動時においては、上記スライドブッシュの偏心量が小さくてもよい。
上記バランサは、回転軸の中心Ｃを基準としてスライドブッシュ及びバランサを組み付けた全体部品の重心Ｇが偏心方向Ｄ２と反対方向の−ｙ軸上に位置するように取り付けられていてもよい。
上記バランサは、回転軸の中心Ｃよりも偏心方向Ｄ２と反対方向の−ｙ軸側であってスライド面の延長線Ｌ上にスライドブッシュ及びバランサを組み付けた全体部品の重心Ｇが位置するように取り付けられてもよい。
上記回転軸には、下バランサが取り付けられ、この下バランサ及び上記バランサにより系全体のバランスが図られてもよい。
【０００８】
これらの発明では、スクロール圧縮機の起動時は、圧縮室内のガス荷重が小さいので、バランサによる遠心力に支配されて、スライドブッシュの偏心量が小さい。したがって、固定スクロールと揺動スクロールとの両ラップ間のクリアランスは大きく、圧縮ガスのリークロスが大きく、あまりガス荷重の上昇がない。これにより、始動時の負荷を小さくすることができる。さらに、スクロール圧縮機の運転を継続すると、圧縮室内のガスの荷重が徐々に増大するため、ガス荷重のスライド面に沿う方向への分力が大きくなり、この分力が、上述の遠心力のスライド面に沿う方向への分力に打ち勝つようになると、スライドブッシュが、スライドブッシュの偏心量を増大させる方向にスライドする。この関係に至ると、両ラップ間のクリアランスが零となって、スクロール圧縮機の効率が高効率となる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明では、従来のようなバネ部材等の変形による力に頼ることなく、バランサを用いて、普遍的な力のバランスによりスライドブッシュの偏心量を制御するため、バネ部材のへたりや疲労破壊等の課題が解消され、始動負荷を抑制しながら、揺動スクロールの旋回運動を長期間に亘り安定化させることができる。また、スクロール圧縮機の起動時にスライドブッシュの偏心量が小さいため、起動時は、固定スクロールと揺動スクロールとの両ラップ間のクリアランスが大きくなり、圧縮ガスのリークロスが大きく、あまりガス荷重の上昇がないため、起動トルクを小さくでき、小さいモータ設計が可能となり、高効率を実現できる。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明を適用したスクロール圧縮機の一実施例の縦断側面図、図２は圧縮要素２周辺部の平面図を示している。
図１において、１は密閉容器である。この密閉容器１は、縦長円筒状を呈する容器本体１Ａと、この容器本体１Ａの両端（上下両端）にそれぞれ溶接固定された略椀状を呈するエンドキャップ１Ｂ及びボトムキャップ１Ｃとから構成されている。
この密閉容器１内の上方には当該密閉容器１内の空間を上下に仕切る仕切板１０が設けられている。即ち、密閉容器１の内部は、仕切板１０にて上側の空間１１と、下側の空間１２とに仕切られている。
【００１１】
上記密閉容器１内の下側の空間１２には、上側に圧縮要素２、下側にこの圧縮要素２を駆動するための駆動手段としての電動要素３がそれぞれ収納されている。また、空間１２の底部（即ち、ボトムキャップ１Ｃの内面）６５は圧縮要素２等を潤滑する潤滑油が貯留される油溜めとされている。
この圧縮要素２と電動要素３間の密閉容器１内には、支持フレーム４が収納され、この支持フレーム４には中央に軸受部６とボス収容部２２とが形成されている。軸受部６は、回転軸５の先端（上端）側を軸支するためのものであり、当該支持フレーム４の一方の面（下側の面）の中央から下方に突出して形成されている。ボス収容部２２は後述する揺動スクロール８のボス２４を収容するためのものであり、支持フレーム４の他方の面（上側の面）の中央を下方に凹陥することにより形成されている。回転軸５の先端（上端）には、偏心軸２３が形成されている。この偏心軸２３は、中心が回転軸５の軸心と偏心して設けられると共に、スライドブッシュ２７及び旋回軸受け２８を介して、ボス２４に旋回駆動可能に挿入されている。
【００１２】
上記圧縮要素２は、固定スクロール７と揺動スクロール８とで構成されている。固定スクロール７は、円板状の鏡板１４と、この鏡板１４の一方の面（下側の表面）に立設されたインボリュート状、又は、これに近似した曲線からなる渦巻状のラップ１５と、ラップ１５の周囲を取り囲むように立設された周壁１６と、周壁１６の周囲に設けられ、外周縁が密閉容器１の容器本体１Ａの内面に焼き嵌めされたフランジ１７とで構成されている。固定スクロール７の鏡板１４の中央部には、仕切板１０にて仕切られた上側の密閉容器１内の空間１１に連通する吐出孔１８が形成されている。固定スクロール７はラップ１５の突出方向を下方とされている。
【００１３】
本実施形態の構成では、固定スクロール７の鏡板１４は、当該鏡板１４の他方の面（上側の面）に吐出すると共に、吐出孔１８を有する円筒状の突出部３０を備える。この突出部３０は、仕切板１０に形成された保持孔１０Ａに嵌合し、当該突出部３０の上側の面３０Ａが仕切板１０の上側の空間１１に臨むよう構成されている。この突出部３０の上面３０Ａには、吐出孔１８を開閉する吐出弁（不図示）と、この吐出弁に隣接して複数のリリース弁（不図示）とが設けられている。
当該リリース弁は、冷媒の過圧縮を防止するために設けられたものであり、図示しないリリースポートを介して圧縮過程の後述する圧縮空間（圧縮室２５）と連通されている。具体的に、圧縮過程の冷媒圧力が吐出孔１８に至る以前に吐出圧力に達すると、リリース弁（不図示）が開放されて、圧縮空間（圧縮室２５）内の冷媒がリリースポートを介して外部に吐出される。
【００１４】
一方、上記揺動スクロール８は、上述した固定スクロール７に対して旋回するスクロールであり、円板状の鏡板２０と、この鏡板２０の一方の面（上側の表面）に立設されたインボリュート状、又は、これに近似した曲線からなる渦巻状のラップ２１と、鏡板２０の他方の面（下側の面）の中央に突出形成された前述したボス２４とで構成されている。そして、揺動スクロール８はラップ２１の突出方向を上方として、このラップ２１が固定スクロール７のラップ１５に１８０度回し、向かい合って噛み合うように配置され、内部のラップ１５、２１間に複数の圧縮空間が形成されている。即ち、揺動スクロール８のラップ２１は、固定スクロール７のラップ１５と対向し、両ラップ２１、１５の先端面が相手の底面に接するように噛み合い、且つ、揺動スクロール８は回転軸５の軸心から偏心して設けられた偏心軸２３にスライドブッシュ２７を介して装着されているため、２つの渦巻状のラップ２１、１５は、互いに偏心して、その偏心方向の線上で接して閉じこめられた複数の空間を作り、この空間の各々が圧縮室２５となる。
【００１５】
上記固定スクロール７は、その周壁１６の周囲に設けられたフランジ１７が複数のボルト３７を介して支持フレーム４に固定されている。揺動スクロール８は、オルダムリング４０を介して支持フレーム４に支持されている。オルダムリング４０は揺動スクロール８を固定スクロール７に対して自転しないように円軌道上を公転させるためのものであり、相対向する位置に上側に突出して形成された一対のオルダムキー４１、４１を備える。オルダムキー４１、４１は、固定スクロール７の下面に形成されたキー溝４２に摺動自在に係合する。この場合、オルダムリング４０、４０は、揺動スクロールの旋回に伴い固定スクロール７と支持フレーム４との間に形成された摺動スペース４３内をオルダムキー４１の延出方向に沿って摺動する。揺動スクロール８は、固定スクロール７に対して偏心し公転するため、２つの渦巻状のラップの偏心方向と接触位置は回転しながら移動し、圧縮室は外側から内側の圧縮室２５に向かって移りながら縮小していく。最初、外側の圧縮室２５から入り込んで閉じこめられた低圧の冷媒ガスは、断熱圧縮されながら内側に移動し、最後に中央部に到達するときには高温高圧の冷媒ガスとなる。冷媒ガスは、吐出孔１８を介して空間１１に送り出される。
【００１６】
一方、上記電動要素３は、密閉容器１に固定されたステータ５０と、このステータ５０の内側に配置され、ステータ５０内で回転するロータ５２とから構成されており、このロータ５２の中心に回転軸５が嵌合されている。回転軸５の末端（下端）は密閉容器１の底部に配置された軸受け９に軸支される。回転軸５の内部には当該回転軸５の軸方向に沿って油路６０が形成されている。この油路６０は、回転軸５の下端に位置する吸込口６１と、この吸込口６１の上方に形成されたパドル６３とを備える。回転軸５の下端は、油溜め６５に貯留された潤滑油に浸漬されて、当該油路６０の吸込口６１が潤滑油内にて開口している。また、油路６０には各軸受けに対応する位置に潤滑を給油する給油口６４が形成されている。係る構成により、回転軸５が回転すると、油溜め６５に貯留された潤滑油が回転軸５の吸込口６１から油路６０に入り、この油路６０のパドル６３に沿って上方に汲み上げられる。そして、汲み上げられた潤滑油は各給油口６４等を介して各軸受けや圧縮要素２の摺動部に供給される。
【００１７】
他方、上記密閉容器１には、当該密閉容器１内の下側の空間１２内に冷媒を導入するための冷媒導入管６７と、圧縮要素２にて圧縮され、吐出孔１８を介して密閉容器１内の上側の空間１１に吐出された冷媒を外部に吐出するための冷媒吐出管６８とが設けられている。冷媒導入管６７は密閉容器１の容器本体１Ａの側面に溶接固定され、冷媒吐出管６８はエンドキャップ１Ｂの側面に溶接固定されている。
【００１８】
上記回転軸５の偏心軸２３には、図３に示すように、スライドブッシュ２７が装着されている。このスライドブッシュ２７は、図４に示すように、その内周部にスライド面９０を有し、当該スライド面９０は、圧縮室２５内のガスの荷重方向に対して所定の角度を成すように形成されている。具体的に、本実施形態では、ガスの荷重方向（矢印Ｄ１）に直交する偏心方向（矢印Ｄ２）から所定の角度α傾斜するようスライド面９０が形成されている。係る構成によれば、圧縮室２５内のガスの荷重が加わったときに、スライド面９０によってガス荷重の分力をスライドブッシュ２７の偏心量が増大（図６参照）するように作用させる。これにより、固定スクロール７と揺動スクロール８との両ラップ１５，２１間のシール性を向上させ、スクロール圧縮機の性能を向上できる。
【００１９】
本実施形態では、図３及び図４に示すように、スライドブッシュ２７に対し、上バランサ（バランサ）７１が一体に取り付けられている。この上バランサ７１は、取り付け部７１Ａとウエイト部７１Ｂとを一体に備え、取り付け部７１Ａに対しスライドブッシュ２７が圧入、又は焼きばめされている。そして、スライドブッシュ２７及び上バランサ７１を組み付けた全体部品の重心Ｇが、図４に示すように、回転軸５の中心Ｃを基準として偏心方向Ｄ２と反対方向の−ｙ軸上に位置するように、スライドブッシュ２７に対し上バランサ７１が取り付けられている。図１に示すように、回転軸５には、上記ロータ５２に対向して下バランサ７５が取り付けられており、上バランサ７１及び下バランサ７５により系全体のバランスが図られている。
本構成によれば、図４に示すように、回転軸５が回転すると、上バランサ７１のウエイト部７１Ｂが一体に回転し、スライドブッシュ２７に対し、遠心力ｆ（＝ｍｒω2、ｍはウエイト部重量。）が作用して、この遠心力ｆにより、スライドブッシュ２７が偏心方向Ｄ２と反対方向に移動しスライドブッシュ２７の図中上側の内面及びスライド面９０が偏心軸２３に押し付けられる。
【００２０】
スクロール圧縮機の起動時は、圧縮室２５内のガス荷重が小さいので、遠心力ｆ＝ｍｒω2に支配されて、図５に示すように、スライドブッシュ２７の偏心量が小さい。したがって、固定スクロール７と揺動スクロール８との両ラップ１５，２１間のクリアランスは大きく、圧縮仕事は殆ど成されない。これにより、始動時の負荷を小さくすることができる。これに対し、スクロール圧縮機の運転中は、圧縮室２５内のガスの荷重（図４の矢印Ｄ１）が徐々に増大するため、ガス荷重のスライド面９０に沿う方向への分力が大きくなり、この分力が、上述の遠心力ｆ＝ｍｒω2のスライド面９０に沿う方向への分力に打ち勝つようになると（遠心力ｆ＝ｍｒω2の分力＜ガス荷重の分力）、スライドブッシュ２７が、図６に示すように、偏心量を増大させる方向にスライドする。この関係に至ると、固定スクロール７と揺動スクロール８との両ラップ１５，２１間のクリアランスが零となって、スクロール圧縮機の効率が高効率となる。
【００２１】
本実施形態では、従来のようなバネ部材等の変形による力に頼ることなく、上バランサ７１を用いて、普遍的な力のバランスによりスライドブッシュ２７の偏心量を制御するため、バネ部材のへたりや疲労破壊等の課題が解消され、始動負荷を抑制しながら、揺動スクロールの旋回運動を長期間に亘り安定化させることができる。
本実施形態では、スクロール圧縮機の起動時にスライドブッシュ２７の偏心量が小さいため、起動時は、固定スクロール７と揺動スクロール８との両ラップ１５，２１間のクリアランスが大きくなり、圧縮仕事は殆ど成されないため、起動トルクを小さくでき、小さいモータ設計が可能となり、高効率を実現できる。
【００２２】
図７は、別の実施形態を示す。尚、図７では、図１乃至図６と同一部分には同一符号を付して示し、その説明を省略する。
この実施形態では、上バランサ７２は、取り付け部７２Ａとウエイト部７２Ｂとを一体に備えている。そして、スライドブッシュ２７及び上バランサ７１を組み付けた全体部品の重心Ｇが、回転軸５の中心Ｃよりも、偏心方向Ｄ２と反対方向の−ｙ軸側であって、スライド面９０の延長線Ｌ上に位置するように、スライドブッシュ２７に上バランサ７２が取り付けられている。
起動時は、上記実施形態と同様に、圧縮室２５内のガス荷重が小さいので、遠心力ｆに支配されてスライドブッシュ２７の偏心量が小さい。
したがって、固定スクロール７と揺動スクロール８との両ラップ１５，２１間のクリアランスは大きくなり、圧縮仕事は殆ど成されない。これにより、始動時の負荷を小さくすることができる。
【００２３】
これに対し、運転中は、圧縮室２５内のガスの荷重が徐々に増大するため、ガス荷重のスライド面９０に沿う方向への分力が大きくなる。
この実施形態では、上記実施形態とは異なり、遠心力ｆ＝ｍｒω2がスライド面９０に沿う方向に作用するため、ガス荷重のスライド面９０に沿う方向への分力が、遠心力ｆ＝ｍｒω2、そのものよりも大きくなった時点で（遠心力ｆ＝ｍｒω2＜ガス荷重の分力）、スライドブッシュ２７が、偏心量を増大させる方向にスライドし、固定スクロール７と揺動スクロール８との両ラップ１５，２１間のクリアランスが零となり高効率となる。これによれば、上記実施形態と比較し、ウエイト部７２Ｂの重量を小さく設計でき、バランサ７２を小型化できる。更に、遠心力として偏心軸２３に作用する分力がないので、偏心軸２３の曲げ応力（荷重により撓み）を最小にすることができる。
【００２４】
以上、本発明の一実施形態を詳述したが、本発明は、これに限定されものでないことは明らかである。上記実施形態では、スライドブッシュ及びバランサを組み付けた全体部品の重心Ｇを、−ｙ軸上（図４参照。）、又はスライド面９０の延長線Ｌ上（図７参照。）に位置させたが、これに限定されず、図７に示すように、回転軸５の中心Ｃよりも、偏心方向Ｄ２と反対方向の−ｙ軸側であって、−ｙ軸から延長線Ｌの間θに位置させてもよい。
以上詳述の如く、本発明により始動時の負荷を抑制しながら、揺動スクロール８の旋回運動を安定化させることができる。これにより、スクロール圧縮機の性能の向上と信頼性の改善を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】スクロール圧縮機の一実施形態の縦断側面図である。
【図２】図１のスクロール圧縮機の圧縮室を示す平面図である。
【図３】図１の要部の拡大図である。
【図４】スライドブッシュを示す平面図である。
【図５】起動時のスライドブッシュを示す平面図である。
【図６】運転時のスライドブッシュを示す平面図である。
【図７】別の実施形態を示す図４相当図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  密閉容器
２  圧縮要素
３  電動要素
５  回転軸
７  固定スクロール
８  揺動スクロール
１５、２１  ラップ
１８  吐出孔
２３  偏心軸
２５  圧縮室
２７  スライドブッシュ
５０  ステータ
５２  ロータ
７１  上バランサ（バランサ）
７５  下バランサ
９０  スライド面
【図１】
2014101753.tif 000003
【図２】
2014101753.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2014101753.tif 000007
【図６】
2014101753.tif 000008
【図７】
2014101753.tif 000009