(57)【要約】  スクロール圧縮機は、容器と、容器内に設けられた固定スクロールと、容器内に設けられ、固定スクロールと組み合わされる揺動スクロールと、容器内に設けられ、揺動スクロールを揺動運動させる主軸と、容器内に設けられ、主軸を回転させるロータと、容器内に設けられ、ロータを回転させるステータと、揺動スクロールに設けられ、主軸の偏心軸部が挿入される揺動軸受と、揺動軸受に嵌合され、揺動スクロールを支承するスライダと、偏心軸部に設けられ、偏心軸部の偏心方向と逆方向に遠心力を発生させるスライダバランサと、を備え、ロータの内部に、偏心軸部に発生する遠心力を相殺する重量調整部が設けられている。
2019021432.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器と、
前記容器内に設けられた固定スクロールと、
前記容器内に設けられ、前記固定スクロールと組み合わされる揺動スクロールと、
前記容器内に設けられ、前記揺動スクロールを揺動運動させる主軸と、
前記容器内に設けられ、前記主軸を回転させるロータと、
前記容器内に設けられ、前記ロータを回転させるステータと、
前記揺動スクロールに設けられ、前記主軸の偏心軸部が挿入される揺動軸受と、
前記揺動軸受に嵌合され、前記揺動スクロールを支承するスライダと、
前記偏心軸部に設けられ、前記偏心軸部の偏心方向と逆方向に遠心力を発生させるスライダバランサと、を備え、
前記ロータの内部に、前記偏心軸部に発生する遠心力を相殺する重量調整部が設けられている
スクロール圧縮機。
【請求項２】
前記重量調整部は、
前記ロータを構成している電磁鋼板よりも比重の高い素材で構成されている
請求項１に記載のスクロール圧縮機。
【請求項３】
前記重量調整部は、
前記ロータの高さ方向の中心に対して上側に設けられた第１重量調整部と、
前記ロータの高さ方向の中心に対して下側に設けられた第２重量調整部と、で構成されている
請求項１又は２に記載のスクロール圧縮機。
【請求項４】
前記第１重量調整部は、
前記偏心軸部の遠心力と反対方向に遠心力が作用する位置に設けられ、
前記第２重量調整部は、
前記偏心軸部の遠心力と同じ方向に遠心力が作用する位置に設けられている
請求項３に記載のスクロール圧縮機。
【請求項５】
前記重量調整部は、
前記偏心軸部の遠心力と同じ方向に遠心力が作用する位置に設けられ、
前記主軸のロータ取付部及び前記ロータの主軸挿入部を、前記主軸の中心軸に対して偏心させて、前記偏心軸部に発生する遠心力を相殺する
請求項１又は２に記載のスクロール圧縮機。
【請求項６】
前記ロータ取付部を、前記偏心軸部の遠心力と反対方向に偏心させた
請求項５に記載のスクロール圧縮機。
【請求項７】
前記主軸は、
前記ロータを構成している電磁鋼板の比重よりも高い比重の素材で形成されている
請求項５又は６に記載のスクロール圧縮機。
【請求項８】
前記重量調整部は、
前記主軸の比重よりも高い素材で形成されている
請求項５〜７のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機。
【請求項９】
前記重量調整部は磁性体で構成されている
請求項１〜８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、冷凍サイクルの構成要素の一つ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】
従来から存在しているスクロール圧縮機は、一般的に、固定スクロール、揺動スクロール、ステータ、ロータ、主軸、スライダ、偏心軸部、圧縮部、電動機構部、シェル、吸入管、吐出管、フレーム、サブフレーム、及び、容積形油ポンプを有している。【０００３】
固定スクロールは、圧縮部を構成するものであり、フレームに固定される。
揺動スクロールは、固定スクロールとともに圧縮部を構成するものであり、固定スクロールの中心に対して偏心した回転軸を有する。
ステータは、電動機構部を構成するものであり、シェルに固定される。
ロータは、ステータとともに電動機構部を構成するものであり、ステータの中心に挿入される。
主軸は、ロータに固定され、電動機構部により回転駆動される。【０００４】
スライダは、揺動スクロールを公転運動させるための揺動軸受に嵌合するように設置され、揺動スクロールを支承する。
偏心軸部は、スライダが主軸に対して偏心するように主軸の上部に設置されたスライダ装着軸である。
圧縮部は、固定スクロール及び揺動スクロールを含み、冷媒ガスを圧縮する。
電動機構部は、モータとして機能するものであり、ステータ及びロータを含み、主軸を介して揺動スクロールを駆動する。
シェルは、圧縮部及び電動機構部を収容するものであり、密閉容器となっている。【０００５】
吸入管は、シェルの低圧部分に連接され、シェルの外部よりシェルの内部に冷媒ガスを導入する。
吐出管は、シェルの高圧部分に連接され、圧縮部で圧縮された冷媒ガスをシェルの外部に吐出する。
フレームは、揺動スクロール及び主軸を支承し、固定スクロールに対してボルト等でシェルに固定される。
サブフレームは、シェルに固定され、主軸を回転自在に支えるものである。
容積形油ポンプは、シェルの底部に溜まった冷凍機油をスライダまで吸い上げるものである。なお、容積形油ポンプにより吸い上げられた冷凍機油は、主軸内の給油通路を通ってスライダに導かれる。【０００６】
また、スクロール圧縮機は、揺動スクロールを揺動運動させるため、主軸の回転軸に対し、揺動スクロールを偏心させている。そのため、スクロール圧縮機は、運転時に、揺動スクロール、及び、揺動スクロールの周辺部材、つまりブッシュ及びスライダなどにより主軸に遠心力が発生する。発生した遠心力に対しては、主軸の回転方向及び軸方向でバランスを取るために、２つのバランサが設けられている。この２つのバランサにより、揺動スクロールの偏心によって発生する遠心力を相殺させている。【０００７】
特許文献１に記載されているように、スクロール圧縮機の中には、ロータの下面にロータと一体となって取り付けられているバランサを備えたものがある。
また、特許文献２には、ロータの下面に取り付けられたバランサの外周にバランサカバーを設け、油上がりを防止するようにした圧縮機が記載されている。
さらに、特許文献３には、２つのバランサに加え、スライダの主軸偏心方向と反対側にスライダバランサを設けたスクロール圧縮機が記載されている。特許文献３に記載のスクロール圧縮機は、圧縮部の増速による主軸の偏心部に発生する遠心力の増加に伴い、偏心部に発生する遠心力を相殺させることを可能にしている。【０００８】
このようなスクロール圧縮機は、運転時に、揺動スクロール、主軸の偏心部、及び、揺動スクロールの周辺部材により発生する遠心力Ｆｃに対するために、スライダバランサ、第１バランサ、及び、第２バランサを設けている。第１バランサは、ロータの上部に取り付けられている。第２バランサは、ロータの下部に取り付けられている。スライダバランサは、スライダの主軸偏心方向と反対側に取り付けられている。【０００９】
スライダバランサ、第１バランサ、及び、第２バランサには、それぞれアンバランス部が設けられている。スライダバランサには、運転時に遠心力Ｆｂが発生する。第１バランサには、運転時に遠心力Ｆ１が発生する。第２バランサには、運転時に遠心力Ｆ２が発生する。スライダバランサ、第１バランサ、及び、第２バランサによって、揺動スクロール等で発生する遠心力Ｆｃを相殺することを可能としている。【００１０】
スライダバランサについては、主軸の偏心部と近い位置に設けられていることから、重量を重くすることで主軸の偏心部に発生する遠心力及び遠心力によって発生するモーメントの大部分を相殺することが可能である。しかしながら、スライダバランサのみで遠心力Ｆｃを完全に相殺することは困難であるため、第１バランサ及び第２バランサが必要となる。そのため、３つのバランサを設置することになってしまうことになり、部品点数が増加し、加工工程が増えてしまうという課題がある。【００１１】
また、特許文献４には、第１バランサ及び第２バランサを備えずに、磁石の配置によって、回転する部分全体の力の釣り合いをとるようにした圧縮機が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平０４−１１２６５２号公報
【特許文献２】特開２０１５−１６６５５３号公報
【特許文献３】実開平０４−４９６０２号公報
【特許文献４】国際公開第２０１６／０９７４７８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
特許文献１及び特許文献２に記載されているように、一般的に、スクロール圧縮機では、第１バランサ及び第２バランサを備え、揺動スクロールの偏心によって発生する遠心力を相殺させている。また、特許文献３に記載されているスクロール圧縮機では、更にスライダバランサを設け、揺動スクロールの偏心によって発生する遠心力を相殺させている。
しかしながら、バランサを備えた圧縮機には、作業工程の増加、部品点数の増加による費用の増大、及び、部品点数の増加による省資源化の阻害という課題があった。【００１４】
そのため、特許文献４に記載の圧縮機では、バランサを備えることなく、揺動スクロール等で発生する遠心力を相殺させるようにしている。
しかしながら、特許文献４に記載の圧縮機では、磁石の配置によって、揺動スクロール等で発生する遠心力を相殺させるようにしているが、磁石が設けられていない部分が存在し、磁石の大きさに対してモータの効率がよいとは言えなかった。【００１５】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、モータの効率を低減することなく、揺動スクロールの偏心によって発生する遠心力を相殺するために必要なバランサの削減を可能としたスクロール圧縮機を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に係るスクロール圧縮機は、容器と、前記容器内に設けられた固定スクロールと、前記容器内に設けられ、前記固定スクロールと組み合わされる揺動スクロールと、前記容器内に設けられ、前記揺動スクロールを揺動運動させる主軸と、前記容器内に設けられ、前記主軸を回転させるロータと、前記容器内に設けられ、前記ロータを回転させるステータと、前記揺動スクロールに設けられ、前記主軸の偏心軸部が挿入される揺動軸受と、前記揺動軸受に嵌合され、前記揺動スクロールを支承するスライダと、前記偏心軸部に設けられ、前記偏心軸部の偏心方向と逆方向に遠心力を発生させるスライダバランサと、を備え、前記ロータの内部に、前記偏心軸部に発生する遠心力を相殺する重量調整部が設けられているものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係るスクロール圧縮機によれば、ロータの内部に重量調整部を挿入することで、質量アンバランスによる遠心力を発生させることができ、揺動スクロールの偏心によって発生する遠心力を相殺するためのバランサを削減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機の内部構成の一例を概略に示す概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機の主軸、ロータ及びサブフレームを抜き出して拡大して示す構成図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機のロータを構成している電磁鋼板の平面図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係るスクロール圧縮機の主軸及びロータを抜き出して拡大して示す構成図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係るスクロール圧縮機のロータを構成している電磁鋼板の平面図である。
【図６】本発明の実施の形態３に係るスクロール圧縮機のロータを構成している電磁鋼板の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
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１００の内部構成の一例を概略に示す概略構成図である。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、冷凍サイクルの構成要素の一つとして使用されるものである。冷凍サイクルを備えた装置としては、冷蔵庫、冷凍庫、自動販売機、空気調和装置、冷凍装置、又は、給湯器等の各種冷凍サイクル装置が考えられる。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。
【００２０】
＜スクロール圧縮機１００の全体構成＞
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、固定スクロール９及び揺動スクロール１０等からなる圧縮部５０と、ステータ２及びロータ３等からなる電動機構部６０と、を有している。圧縮部５０及び電動機構部６０は、シェルである容器１内に収納されている。図１に示すように、スクロール圧縮機１００が設置された状態において、圧縮部５０が容器１の上側に、電動機構部６０が容器１の下側に、それぞれ配置されている。
【００２１】
容器１は、中間部容器１ａの上部に上部容器１ｃが設けられ、中間部容器１ａの下部に下部容器１ｂが設けられた密閉容器となっている。下部容器１ｂは、潤滑油となる冷凍機油を貯留する油溜め２３となっている。中間部容器１ａには、冷媒ガスを吸入するための吸入管２４が接続されている。上部容器１ｃには、冷媒ガスを吐出するための吐出管２５が接続されている。
【００２２】
圧縮部５０は、揺動スクロール１０、固定スクロール９、及び、フレーム１１等を含んで構成されている。図１に示すように、揺動スクロール１０は容器１の下側に設置され、固定スクロール９は容器１の上側に設置される。また、揺動スクロール１０とフレーム１１との間には、揺動スクロール１０を支承するスラストプレート１４が設けられている。そして、揺動スクロール１０とスラストプレート１４とが、冷凍機油を介して密着することにより、スラスト軸受を構成するようになっている。
【００２３】
固定スクロール９には、一方の面に立設された渦巻状突起であるラップ部９ａが形成されている。また、揺動スクロール１０にも、一方の面に立設された渦巻状突起であるラップ部１０ａが形成されている。揺動スクロール１０及び固定スクロール９は、ラップ部１０ａとラップ部９ａとを互いに組み合わせ、容器１内に装着されている。揺動スクロール１０及び固定スクロール９が組み合わされた状態では、ラップ部９ａとラップ部１０ａの巻方向が互いに逆となる。
【００２４】
そして、ラップ部１０ａとラップ部９ａとの間には、相対的に容積が変化する圧縮室２６が形成される。固定スクロール９のラップ部９ａには、ラップ部９ａの先端面からの冷媒漏れを低減するため、ラップ部９ａの先端面である下端面にシール２８が配設されている。揺動スクロール１０のラップ部１０ａには、ラップ部１０ａの先端面からの冷媒漏れを低減するため、ラップ部１０ａの先端面である上端面にシール２７が配設されている。
【００２５】
固定スクロール９は、フレーム１１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９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ポート９ｂ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９の上部に設けられている吐出空間３３に排出されるようになっている。吐出空間３３に排出された冷媒ガスは、吐出管２５を介して冷凍サイクルに吐出されることになる。なお、吐出ポート９ｂには、吐出空間３３から吐出ポート９ｂ側への冷媒の逆流を防止する吐出弁２９が設けられている。
【００２６】
揺動スクロール１０は、自転運動を阻止するためのオルダムリング１５により、固定スクロール９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１０のラップ部１０ａ形成面とは反対側の面であるスラスト面の略中心部には、中空円筒形状の揺動軸受１３が形成されている。
【００２７】
揺動軸受１３には揺動スクロール１０を公転運動させるためのスライダ１６が回転自在に嵌合され、スライダ１６により揺動スクロール１０を支承する。このスライダ１６のスライド面には主軸４の上端に設けられた偏心軸部４ａが挿入されている。偏心軸部４ａは、スライダ１６が主軸４に対して偏心するように主軸４の上部に設置されたスライダ装着軸である。そして、揺動軸受１３の内周部とスライダ１６の外周部とが冷凍機油を介して密着し、揺動軸受部を構成するようになっている。また、偏心軸部４ａには、スライダバランサ３７が取り付けられている。
【００２８】
フレーム１１は、図示省略のボルト等によって容器１の内部に固定され、揺動スクロール１０及び主軸４を支承する。また、フレーム１１の中心部には、主軸４が挿通されて回転自在に支承される主軸受１２が形成されている。
【００２９】
電動機構部６０は、主軸４が挿入されたロータ３、ステータ２、及び、回転軸である主軸４等を含んで構成されている。ロータ３は、主軸４に固定され、ステータ２への通電が開始することにより回転駆動し、主軸４を回転させるようになっている。ロータ３は、電磁鋼板等が積層されて構成されており、内部に第１重量調整部３４及び第２重量調整部３５が挿入されている。図１に示すように、第１重量調整部３４は圧縮部５０側に挿入されている。また、第２重量調整部３５はサブフレーム２０側に挿入されている。
【００３０】
主軸４は、ロータ３の回転に伴って回転し、揺動スクロール１０を揺動運動させるようになっている。この主軸４の上部は、フレーム１１に設けられた主軸受１２によって支持されている。この主軸受１２と主軸４との間には、主軸４を円滑に回転運動させるため、スリーブ１７が設けられている。
【００３１】
一方、主軸４の下部は、ボールベアリング２１によって回転自在に支持されている。このボールベアリング２１は、容器１の下部に設けられたサブフレーム２０の中央部に形成された軸受収納部２０ａに圧入固定されている。また、サブフレーム２０には、容積型のオイルポンプ２２が設けられている。このオイルポンプ２２に回転力を伝達するポンプ軸４ｂは主軸４と一体形成されている。オイルポンプ２２で吸引された油溜め２３の冷凍機油は、主軸４の内部形成された油穴４ｃ等を介してスライダ１６等の各摺動部に送られる。
【００３２】
＜スクロール圧縮機１００の全体的な動作＞
電動機構部６０に電圧が印加されると、ステータ２に電流が流れ、磁界が発生する。この磁界は、ロータ３を回転させるように働く。ロータ３が回転すると、それに伴い主軸４が回転駆動される。主軸４が回転駆動されると、偏心軸部４ａを介してスライダ１６も揺動軸受１３内で回転する。それに伴い、オルダムリング１５により自転を抑制された揺動スクロール１０が揺動運動を行う。揺動スクロール１０が揺動運転を行うと、公知の圧縮原理により冷媒を圧縮することになる。
【００３３】
揺動スクロール１０が揺動運転を始めると、吸入管２４から吸入された冷媒が圧縮室２６内に導かれる。圧縮室２６は、揺動スクロール１０の揺動運動により揺動スクロール１０の中心へ移動し、容積が縮小されていく。これにより、冷媒が圧縮されていく。このとき、圧縮される冷媒により固定スクロール９及び揺動スクロール１０には軸方向に離れようとする荷重が働く。この荷重はスラストプレート１４で支持されることになる。圧縮された冷媒は、固定スクロール９の吐出ポート９ｂを通り、吐出弁２９を押し開けて吐出空間３３に流入する。そして、吐出管２５を介して容器１から吐出される。
【００３４】
スクロール圧縮機１００の動作中、各摺動部には、潤滑油である冷凍機油が供給される。摺動部としては、揺動スクロール１０及びスラストプレート１４の接触部、揺動軸受１３及びスライダ１６の接触部、偏心軸部４ａ及びスライダ１６の接触部、主軸受１２及びスリーブ１７の接触部、並びに、スリーブ１７及び主軸４の接触部等が挙げられる。各摺動部に供給された冷凍機油は、重力により再び油溜め２３へ戻る。
ステータ２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。
【００３５】
＜スクロール圧縮機１００の主軸４及びロータ３の詳細＞
図２は、スクロール圧縮機１００の主軸４、ロータ３及びサブフレーム２０を抜き出して拡大して示す構成図である。図３は、スクロール圧縮機１００のロータ３を構成している電磁鋼板３８の平面図である。図２及び図３に基づいて、スクロール圧縮機１００の主軸４及びロータ３について詳細に説明する。
【００３６】
上述したように、主軸４は、上部に偏心軸部４ａを有している。そして、偏心軸部４ａには、スライダバランサ３７が取り付けられている。スライダバランサ３７は、偏心軸部４ａの偏心方向と逆方向に遠心力を発生させる。スライダ１６は、揺動スクロール１０の揺動軸受１３に回転自在に嵌合される。そのため、揺動軸受１３の内周面とスライダ１６の外周面とにより、滑り軸受構造が形成されることになる。滑り軸受構造に冷凍機油が供給されることで、滑り軸受構造により揺動スクロール１０及びスライダバランサ３７の力の伝達を支承している。
【００３７】
ロータ３は、図３に示すような電磁鋼板３８が複数枚積層された構造となっている。電磁鋼板３８には、打ち抜き部３９、主軸挿入部４２、磁石挿入部４７、及び、スリット４８が貫通形成されている。打ち抜き部３９は、第１重量調整部３４及び第２重量調整部３５を挿入したい位置に貫通形成すればよい。そして、第１重量調整部３４及び第２重量調整部３５は、打ち抜き部３９を介してロータ３の内部に挿入される。
【００３８】
第１重量調整部３４及び第２重量調整部３５は、偏心軸部４ａに発生する遠心力Ｆｃを相殺するものである。そのため、第１重量調整部３４及び第２重量調整部３５は、偏心軸部４ａに発生する遠心力Ｆｃを相殺することができる遠心力が生じる重量に設定される。第１重量調整部３４及び第２重量調整部３５は、電磁鋼板３８よりも比重の高い素材を用いて形成されている。第１重量調整部３４及び第２重量調整部３５を形成する素材としては、亜鉛、鉛、銅、あるいは、真鍮のような合金が考えられる。また、第１重量調整部３４及び第２重量調整部３５は、磁性体であるとよい。
なお、第１重量調整部３４及び第２重量調整部３５は、電磁鋼板３８とは異なる比重となるように形成されていればよい。第１重量調整部３４及び第２重量調整部３５は、電磁鋼板３８よりも比重の低い素材で形成されてもよいし、空隙で形成されてもよい。
【００３９】
また、打ち抜き部３９を形成した電磁鋼板３８を複数枚積層することで、ロータ３の内部に空間を形成することが可能になる。打ち抜き部３９により形成される空間に、第１重量調整部３４及び第２重量調整部３５が挿入される。そして、第１重量調整部３４の上端面及び下端面、並びに、第２重量調整部３５の上端面及び下端面を固定し、第１重量調整部３４及び第２重量調整部３５の動きを規制する。なお、第１重量調整部３４及び第２重量調整部３５の上端面とは圧縮部５０側の端面のことであり、第１重量調整部３４及び第２重量調整部３５の下端面とはサブフレーム２０側の端面のことである。
スライダバランサ３７は、焼嵌め又は圧入により偏心軸部４ａに固定される。
ロータ３は、焼嵌め又は圧入により主軸４に固定される。
【００４０】
次に、スクロール圧縮機１００の動作中における遠心力について説明する。
図２に示すように、スクロール圧縮機１００の動作中、主軸４には、遠心力Ｆｃ、遠心力Ｆｂ、遠心力Ｆ３、及び、遠心力Ｆ４が作用する。遠心力Ｆｃ及び遠心力Ｆｂは、揺動スクロール１０の揺動運動によって発生するものである。遠心力Ｆ３は、揺動スクロール１０の揺動運動時に第１重量調整部３４の質量アンバランスによって発生するものである。遠心力Ｆ４は、揺動スクロール１０の揺動運動時に第２重量調整部３５の質量アンバランスによって発生するものである。
【００４１】
ここで遠心力Ｆは、主軸４の中心軸を基準とした場合、
Ｆ＝ｍｒω２で表すことができる。
ｍは各部の重量［ｋｇ］、ｒは主軸４の中心からの各部の重心位置までの距離［ｍ］、ωは角速度［ｒａｄ／ｓ］である。
【００４２】
スライダバランサ３７及びロータ３は、主軸４と一体となっていることから、角速度ωは全て同値である。そのため、スクロール圧縮機１００では、スライダバランサ３７、第１重量調整部３４、及び、第２重量調整部３５の質量アンバランス量を調整することにより、遠心力Ｆｃ及び遠心力Ｆｃによる主軸４の回転方向及び主軸４の軸長手方向のモーメントを相殺させている。
【００４３】
また、モーメントについては、遠心力の強さと、主軸４を支えているボールベアリング２１からの距離と、の積となる。そのため、遠心力の強さが大きい程、あるいは、ボールベアリング２１からの距離が遠くなる程、モーメントに与える影響が大きくなる。
なお、質量アンバランス量は、各部の重量及び各部の重心位置で決まる。
【００４４】
スクロール圧縮機１００の奏する効果について説明する。
スクロール圧縮機１００は、ロータ３の内部に第１重量調整部３４及び第２重量調整部３５を挿入し、第１重量調整部３４による質量アンバランスで遠心力Ｆ３を発生させ、第２重量調整部３５による質量アンバランスで遠心力Ｆ４を発生させる構造を備えている。そのため、スクロール圧縮機１００によれば、バランサを備えていなくても、従来のバランサを備えたスクロール圧縮機と同様の機能及び同様の効果を得ることができる。
【００４５】
これにより、スクロール圧縮機１００では、遠心力Ｆｃを相殺するために第１重量調整部３４及び第２重量調整部３５の遠心力を利用することで、従来必要であった第１バランサ及び第２バランサの遠心力の代用とできる。そのため、スクロール圧縮機１００によれば、第１バランサ及び第２バランサの廃止が可能となり、第１バランサ及び第２バランサを取り付ける際に必要であった焼嵌めまたは圧入の工程についても省略することができる。
【００４６】
また、スクロール圧縮機１００は、第１バランサ及び第２バランサを備えていないので、運転時に第１バランサ及び第２バランサの回転によって発生していた容器１内の冷媒及び冷凍機油の撹拌もなくすことができる。そのため、スクロール圧縮機１００によれば、油上りの改善が見込め、撹拌による油上りを防止するために取り付けていたバランサーカバーについても廃止することができる。
【００４７】
また、スクロール圧縮機１００は、打ち抜き部３９については電磁鋼板３８のプレス加工、つまり主軸挿入部４２、磁石挿入部４７、及び、スリット４８の形成と同時に形成することができる。そのため、スクロール圧縮機１００によれば、加工工程を増やすことなく、かつ高精度に打ち抜き部３９を成形できる。つまり、スクロール圧縮機１００では、打ち抜き部３９の形状及び形成位置を、加工費用を上げることなく、高精度に加工することが可能になる。
【００４８】
また、第１重量調整部３４はロータ３の高さ方向の中心に対して上側、第２重量調整部３５はロータ３の高さ方向の中心に対して下側に挿入している。これにより、運転時、主軸４には、遠心力Ｆｃと、遠心力Ｆｃと反対方向に発生する遠心力Ｆ３と、遠心力Ｆｃと同方向に遠心力Ｆ４と、が作用することになる。したがって、スクロール圧縮機１００によれば、第１重量調整部３４によって生じる遠心力Ｆ３及び第２重量調整部３５によって生じる遠心力Ｆ４の発生位置を、ボールベアリング２１からの距離で調整できることになるため、モーメントのつり合いがとりやすくなる。
【００４９】
加えて、第１重量調整部３４は遠心力Ｆｃに対して反遠心力方向、つまり遠心力と反対方向となる位置に挿入され、第２重量調整部３５は遠心力Ｆｃに対して遠心力方向下側に挿入されている。これにより、第１重量調整部３４によって生じる遠心力Ｆ３は遠心力Ｆｃと反対方向に働き、第２重量調整部３５によって生じる遠心力Ｆ４は遠心力Ｆｃと同方向に働くことになる。
【００５０】
また、ボールベアリング２１からの距離については、第１重量調整部３４は遠ざかり、第２重量調整部３５は近づくことになる。そのため、つり合いを考慮した場合、遠心力Ｆｃによるモーメントを相殺するために必要なモーメントに対して、遠心力を小さくすることができる。これにより、スクロール圧縮機１００では、第１重量調整部３４及び第２重量調整部３５の重量を、第１バランサ及び第２バランサの重量よりも軽くすることができ、より安価での実施が可能となる。
【００５１】
実施の形態２．
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主軸４、ロータ３及びサブフレーム２０を抜き出して拡大して示す構成図である。図５は、本発明の実施の形態２に係るスクロール圧縮機のロータ３を構成している電磁鋼板３８の平面図である。図４及び図５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の主軸４及びロータ３について詳細に説明する。図５では、打ち抜き部３９に重量調整部３６が挿入され、磁石挿入部４７に磁石４０が挿入されている状態を図示している。
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。
【００５２】
実施の形態２に係るスクロール圧縮機では、主軸４のロータ取付部４１を遠心力Ｆｃの反遠心力方向に偏心させている点で、実施の形態１に係るスクロール圧縮機１００と相違している。また、実施の形態２に係るスクロール圧縮機では、電磁鋼板３８の主軸挿入部４２をロータ取付部４１と同じだけ主軸４の中心軸４３から偏心させている点で、実施の形態１に係るスクロール圧縮機１００と相違している。さらに、実施の形態２に係るスクロール圧縮機では、第１重量調整部３４をロータ３の内部に挿入していない点で、実施の形態１に係るスクロール圧縮機１００と相違している。
【００５３】
実施の形態１で説明したように、主軸４は、上部に偏心軸部４ａを有している。そして、偏心軸部４ａには、スライダバランサ３７が取り付けられている。スライダ１６は、揺動スクロール１０の揺動軸受１３に回転自在に嵌合される。そのため、揺動軸受１３の内周面とスライダ１６の外周面とにより、滑り軸受構造が形成されることになる。滑り軸受構造に冷凍機油が供給されることで、滑り軸受構造により揺動スクロール１０及びスライダバランサ３７の力の伝達を支承している。
【００５４】
主軸４はロータ３を構成する電磁鋼板３８よりも比重の高い素材を用いて形成されている。主軸４のロータ３が取り付けられる箇所であるロータ取付部４１は、偏心軸部４ａに生じる遠心力Ｆｃの反遠心力方向に偏心させてある。
また、電磁鋼板３８の主軸挿入部４２についても、図４及び図５に示すようにロータ取付部４１と同じだけ主軸４の中心軸４３から偏心させている。
さらに、ロータ３の内部には、遠心力Ｆｃに対して遠心力方向に、主軸４よりも比重の高い素材で構成されている重量調整部３６を挿入している。
重量調整部３６は、実施の形態１で説明した第２重量調整部３５に相当する。
【００５５】
ロータ３は、図５に示すような電磁鋼板３８が複数枚積層された構造となっている。電磁鋼板３８には、打ち抜き部３９、主軸挿入部４２、磁石挿入部４７、及び、スリット４８が貫通形成されている。打ち抜き部３９は、重量調整部３６を挿入したい位置に貫通形成すればよい。そして、重量調整部３６は、打ち抜き部３９を介してロータ３の内部に挿入される。
【００５６】
打ち抜き部３９を形成した電磁鋼板３８を複数枚積層することで、ロータ３の内部に空間を形成することが可能になる。つまり、打ち抜き部３９により形成される空間に、重量調整部３６が挿入される。そして、重量調整部３６の上端面及び下端面を固定し、重量調整部３６の動きを規制する。なお、重量調整部３６の上端面とは圧縮部５０側の端面のことであり、重量調整部３６の下端面とはサブフレーム２０側の端面のことである。
【００５７】
次に、実施の形態２に係るスクロール圧縮機の動作中における遠心力について説明する。
図４及び図５に示すように、実施の形態２に係るスクロール圧縮機は、ロータ取付部４１及び主軸挿入部４２を、主軸４の中心軸４３から偏心させている。こうしたことにより、実施の形態２に係るスクロール圧縮機においては、ロータ３が主軸４の中心軸４３を中心に回転する際に、電磁鋼板３８との比重差により偏心軸部４ａに生じる遠心力Ｆｃの反遠心力方向に質量アンバランスによる遠心力Ｆ５が生じる。
【００５８】
そのため、実施の形態２に係るスクロール圧縮機の動作中、主軸４には、遠心力Ｆｃ、遠心力Ｆｂ、遠心力Ｆ４、及び、遠心力Ｆ５が作用する。
遠心力Ｆ５は、揺動スクロール１０の揺動運動時にロータ取付部４１の質量アンバランスによって発生するものである。
【００５９】
そこで、実施の形態２に係るスクロール圧縮機では、遠心力Ｆｃ、遠心力Ｆｂ、遠心力Ｆ４、及び、遠心力Ｆ５を互いに相殺させて、遠心力Ｆｃ、及び、遠心力Ｆｃによる主軸４の回転方向並びに軸長手方向のモーメントとのつり合いをとっている。
【００６０】
実施の形態２に係るスクロール圧縮機の奏する効果について説明する。
実施の形態１においては、遠心力Ｆｃを相殺するために、ロータ３の内部に第１重量調整部３４及び第２重量調整部３５を用意する必要があった。それに対し、実施の形態２に係るスクロール圧縮機では、ロータ取付部４１の質量アンバランスによる遠心力Ｆ５によって、第１重量調整部３４で発生させていた遠心力Ｆ３を代用することができる。そのため、実施の形態２に係るスクロール圧縮機によれば、第１重量調整部３４が不要となり、ロータ３の内部に重量調整部３６を１つ挿入すればよいことになる。
【００６１】
また、実施の形態２に係るスクロール圧縮機では、主軸４の挿入位置を中心軸４３から反遠心力方向に偏心させたことにより、重量調整部３６を挿入できる範囲が広がり、挿入位置の調整が行いやすくなっている。そのため、実施の形態２に係るスクロール圧縮機によれば、遠心力及びモーメントのつり合いが更にとりやすいものとなる。
【００６２】
実施の形態３．
図６は、本発明の実施の形態３に係るスクロール圧縮機のロータ３を構成している電磁鋼板３８の平面図である。図６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の主軸４及びロータ３について詳細に説明する。図６では、打ち抜き部３９に第２重量調整部３５が挿入され、磁石挿入部４７に磁石４０が挿入されている状態を図示している。
なお、実施の形態３では実施の形態１及び実施の形態２との相違点を中心に説明し、実施の形態１及び実施の形態２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。
【００６３】
実施の形態１及び実施の形態２では、第１重量調整部３４及び第２重量調整部３５の具体的な性質については言及していないが、実施の形態３では、第１重量調整部３４及び第２重量調整部３５は、磁性体である素材で形成されている。なお、第１重量調整部３４及び第２重量調整部３５が磁性体であればよく、素材を特に限定するものではない。
【００６４】
実施の形態３に係るスクロール圧縮機の奏する効果について説明する。
ロータ３の内部では、磁石４０によって磁界が形成されており、磁石４０からはＮ極から出てＳ極に戻る磁力線が生じている。磁石４０のＳ極に戻る磁力線の量が変化するとスクロール圧縮機の性能が低下する等の影響を与えることになる。
【００６５】
ここで、ロータ３の内部に非磁性体の第１重量調整部３４及び第２重量調整部３５を挿入する場合、磁力線は第１重量調整部３４及び第２重量調整部３５を通過できない。そのため、打ち抜き部３９の形成位置を磁力線が変化しないよう磁石４０から遠ざけておく必要がある。
それに対し、ロータ３の内部に磁性体の第１重量調整部３４及び第２重量調整部３５を挿入する場合、磁力線は第１重量調整部３４及び第２重量調整部３５を通過することが可能になる。そのため、実施の形態３に係るスクロール圧縮機によれば、磁石４０の位置を考慮せずに、打ち抜き部３９の形成位置を決めることができる。
【符号の説明】
【００６６】
１  容器、１ａ  中間部容器、１ｂ  下部容器、１ｃ  上部容器、２  ステータ、３  ロータ、４  主軸、４ａ  偏心軸部、４ｂ  ポンプ軸、４ｃ  油穴、９  固定スクロール、９ａ  ラップ部、９ｂ  吐出ポート、１０  揺動スクロール、１０ａ  ラップ部、１１  フレーム、１２  主軸受、１３  揺動軸受、１４  スラストプレート、１５  オルダムリング、１６  スライダ、１７  スリーブ、２０  サブフレーム、２０ａ  軸受収納部、２１  ボールベアリング、２２  オイルポンプ、２３  油溜め、２４  吸入管、２５  吐出管、２６  圧縮室、２７  シール、２８  シール、２９  吐出弁、３３  吐出空間、３４  第１重量調整部、３５  第２重量調整部、３６  重量調整部、３７  スライダバランサ、３８  電磁鋼板、３９  打ち抜き部、４０  磁石、４１  ロータ取付部、４２  主軸挿入部、４３  中心軸、４７  磁石挿入部、４８  スリット、５０  圧縮部、６０  電動機構部、１００  スクロール圧縮機、Ｆ  遠心力、Ｆ１  遠心力、Ｆ２  遠心力、Ｆ３  遠心力、Ｆ４  遠心力、Ｆ５  遠心力、Ｆｂ  遠心力、Ｆｃ  遠心力、ω  角速度。
【図１】
2019021432.tif 000003
【図２】
2019021432.tif 000004
【図３】
2019021432.tif 000005
【図４】
2019021432.tif 000006
【図５】
2019021432.tif 000007
【図６】
2019021432.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】令和1年10月2日(2019.10.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
本発明に係るスクロール圧縮機は、容器と、前記容器内に設けられた固定スクロールと、前記容器内に設けられ、前記固定スクロールと組み合わされる揺動スクロールと、前記容器内に設けられ、前記揺動スクロールを揺動運動させる主軸と、前記容器内に設けられ、前記主軸を回転させるロータと、前記容器内に設けられ、前記ロータを回転させるステータと、前記揺動スクロールに設けられ、前記主軸の偏心軸部が挿入される揺動軸受と、前記揺動軸受に嵌合され、前記揺動スクロールを支承するスライダと、前記偏心軸部に設けられ、前記偏心軸部の偏心方向と逆方向に遠心力を発生させるスライダバランサと、を備え、前記ロータの内部に、前記偏心軸部に発生する遠心力を相殺する重量調整部が設けられ、前記重量調整部は、前記偏心軸部の遠心力と同じ方向に遠心力が作用する位置に設けられ、前記主軸のロータ取付部及び前記ロータの主軸挿入部を、前記主軸の中心軸に対して偏心させて、前記偏心軸部に発生する遠心力を相殺するものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器と、
前記容器内に設けられた固定スクロールと、
前記容器内に設けられ、前記固定スクロールと組み合わされる揺動スクロールと、
前記容器内に設けられ、前記揺動スクロールを揺動運動させる主軸と、
前記容器内に設けられ、前記主軸を回転させるロータと、
前記容器内に設けられ、前記ロータを回転させるステータと、
前記揺動スクロールに設けられ、前記主軸の偏心軸部が挿入される揺動軸受と、
前記揺動軸受に嵌合され、前記揺動スクロールを支承するスライダと、
前記偏心軸部に設けられ、前記偏心軸部の偏心方向と逆方向に遠心力を発生させるスライダバランサと、を備え、
前記ロータの内部に、前記偏心軸部に発生する遠心力を相殺する重量調整部が設けられ、
前記重量調整部は、
前記偏心軸部の遠心力と同じ方向に遠心力が作用する位置に設けられ、
前記主軸のロータ取付部及び前記ロータの主軸挿入部を、前記主軸の中心軸に対して偏心させて、前記偏心軸部に発生する遠心力を相殺する
スクロール圧縮機。
【請求項２】
前記重量調整部は、
前記ロータを構成している電磁鋼板よりも比重の高い素材で構成されている
請求項１に記載のスクロール圧縮機。
【請求項３】
前記重量調整部は、
前記ロータの高さ方向の中心に対して上側に設けられた第１重量調整部と、
前記ロータの高さ方向の中心に対して下側に設けられた第２重量調整部と、で構成されている
請求項１又は２に記載のスクロール圧縮機。
【請求項４】
前記第１重量調整部は、
前記偏心軸部の遠心力と反対方向に遠心力が作用する位置に設けられ、
前記第２重量調整部は、
前記偏心軸部の遠心力と同じ方向に遠心力が作用する位置に設けられている
請求項３に記載のスクロール圧縮機。
【請求項５】
前記ロータ取付部を、前記偏心軸部の遠心力と反対方向に偏心させた
請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機。
【請求項６】
前記主軸は、
前記ロータを構成している電磁鋼板の比重よりも高い比重の素材で形成されている
請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機。
【請求項７】
前記重量調整部は、
前記主軸の比重よりも高い素材で形成されている
請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機。
【請求項８】
前記重量調整部は磁性体で構成されている
請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機。
【国際調査報告】
2019021432.tif 000009
2019021432.tif 000010
2019021432.tif 000011
2019021432.tif 000012