(57)【要約】  スクロール圧縮機１は、軸４の一端側に設けられた軸ピン４ａと、長穴５ａを備えたスライダ５と、スライダ５を支持する揺動軸受部２２と、軸４のうち揺動軸受部２２と主軸受部２３との間に設けられた第一バランサ１１と、軸４のうち主軸受部２３よりも他端側に設けられた第二バランサ１２と、を有し、軸ピン４ａは、長穴５ａの内周面に摺動自在に接触するスライダ面を備えており、特定の回転数ｒ１以上の回転数で駆動された場合に、軸ピン４ａが長穴５ａ内を相対的に移動し、スライダ面とは別の接触部が長穴５ａの内周面に接触するようにしたものであり、当該接触部には、接触部と内周面との隙間を軸方向の一部で狭くする突起２５が形成されているものである。
2015107705.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シェル内に設けられた固定スクロールと、
前記固定スクロールに対して揺動する揺動スクロールと、
前記揺動スクロールに回転駆動力を伝達する軸と、
前記シェルに対して固定して設けられ、前記軸を回転自在に支持する主軸受部と、
前記軸の一端側に設けられた軸ピンと、
前記軸ピンを摺動自在に嵌入させる長穴を備え、前記軸の回転中心に対して偏芯して設けられたスライダと、
前記揺動スクロールに設けられ、前記スライダを回転自在に支持する揺動軸受部と、
前記軸のうち前記揺動軸受部と前記主軸受部との間に設けられた第一バランサと、
前記軸のうち前記主軸受部よりも他端側に設けられた第二バランサと、
を有し、
前記軸ピンは、前記長穴の内周面に摺動自在に接触するスライダ面を備えており、
特定の回転数以上の回転数で駆動された場合に、前記軸ピンが前記長穴内を相対的に移動し、前記スライダ面とは別の接触部が前記長穴の内周面に接触するようにしたものであり、
前記接触部、及び前記接触部と接触する前記内周面の少なくとも一方には、前記接触部と前記内周面との隙間を軸方向の一部で狭くする凸形状が形成されているスクロール圧縮機。
【請求項２】
前記第一バランサは、前記揺動軸受部の偏芯方向と反対方向に遠心力を発生させるものであり、
前記第二バランサは、前記偏芯方向と同方向に遠心力を発生させるものである請求項１に記載のスクロール圧縮機。
【請求項３】
前記第一バランサの重心は、前記揺動軸受部の偏芯方向と反対方向にあり、
前記第二バランサの重心は、前記偏芯方向と同方向にある請求項１又は請求項２に記載のスクロール圧縮機。
【請求項４】
前記軸の前記主軸受部よりも前記揺動軸受部側は、前記第一バランサの遠心力によって前記揺動軸受部の偏芯方向と反対方向に変形する請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機。
【請求項５】
前記軸は、前記第一バランサと前記主軸受部との間の当該軸の断面積を小さくし、前記揺動軸受部の偏芯方向における当該軸の剛性を他の部分よりも低くする構造を備えている請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機。
【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ものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、可変クランク機構を備えたスクロール圧縮機として、揺動スクロールの反偏芯方向に遠心力を発生させるバランサをスライダに取り付けることで、スクロール側面における冷媒漏れを防止し、かつ固定スクロール及び揺動スクロールの側面接触力を軽減する構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平４−３２１７８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のスクロール圧縮機では、揺動スクロール及び固定スクロールの側面接触力を全ての回転数で低減しているため、低回転数においては接触力が不十分となる。したがって、特に低回転数において、スクロール側面での冷媒漏れを十分に防止することができないという問題点があった。また、上記のスクロール圧縮機では、スライダと当該スライダを支持する揺動軸受部との間に傾斜が生じる場合があるため、軸受信頼性が低下してしまうという問題点があった。【０００５】
本発明は、上述のような問題点を解決するためになされたものであり、低速運転時のスクロール側面接触力を確保しつつ、高速運転時のスクロール側面接触力を低減でき、かつ軸受信頼性を向上できるスクロール圧縮機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】
【０００６】
本発明に係るスクロール圧縮機は、シェル内に設けられた固定スクロールと、前記固定スクロールに対して揺動する揺動スクロールと、前記揺動スクロールに回転駆動力を伝達する軸と、前記シェルに対して固定して設けられ、前記軸を回転自在に支持する主軸受部と、前記軸の一端側に設けられた軸ピンと、前記軸ピンを摺動自在に嵌入させる長穴を備え、前記軸の回転中心に対して偏芯して設けられたスライダと、前記揺動スクロールに設けられ、前記スライダを回転自在に支持する揺動軸受部と、前記軸のうち前記揺動軸受部と前記主軸受部との間に設けられた第一バランサと、前記軸のうち前記主軸受部よりも他端側に設けられた第二バランサと、を有し、前記軸ピンは、前記長穴の内周面に摺動自在に接触するスライダ面を備えており、特定の回転数以上の回転数で駆動された場合に、前記軸ピンが前記長穴内を相対的に移動し、前記スライダ面とは別の接触部が前記長穴の内周面に接触するようにしたものであり、前記接触部、及び前記接触部と接触する前記内周面の少なくとも一方には、前記接触部と前記内周面との隙間を軸方向の一部で狭くする凸形状が形成されているものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、高速運転時には軸を介して反偏芯方向の力を揺動スクロールに作用させることができるため、高速運転時のスクロール側面力を低減することができる。一方、低速運転時には、上記の反偏芯方向の力は揺動スクロールに作用しないため、低速運転時のスクロール側面力を確保することができる。また、凸形状が形成されていることにより、スライダの傾き方向の運動が軸ピンによって規制されるのを防ぐことができるため、スライダと揺動軸受部との間に傾斜が生じることを防ぐことができ、軸受信頼性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機１の構成を示す縦断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機１の低速運転時における軸ピン４ａとスライダ５との位置関係を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機１の軸４に作用する力を示す説明図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機１において運転回転数が増加したときの軸４の変形を模式的に示す説明図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機１の高速運転時における軸ピン４ａとスライダ５との位置関係を示す断面図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機１における運転回転数とスクロール側面接触力との関係を示すグラフである。
【図７】本発明の実施の形態２に係るスクロール圧縮機１の要部構成を示す縦断面図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係るスクロール圧縮機１における凸形状の変形例を示す縦断面図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係るスクロール圧縮機１における凸形状の変形例を示す縦断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態３に係るスクロール圧縮機１の要部構成を示す縦断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態３に係るスクロール圧縮機１において運転回転数が増加したときの軸４の変形を模式的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機について説明する。図１は、本実施の形態に係るスクロール圧縮機の構成を示す縦断面図である。スクロール圧縮機１は、例えば、冷蔵庫、冷凍庫、自動販売機、空気調和装置、冷凍装置、又は給湯装置等の用途に用いられる冷凍サイクルの構成要素の１つとなるものであり、冷凍サイクルを循環する冷媒等の作動ガスを吸入して圧縮し、高温高圧の状態にして吐出するものである。なお、図１を含む以下の図面では、各構成部材の寸法の関係や形状等が実際のものとは異なる場合がある。
【００１０】
図１に示すスクロール圧縮機１は、モータ１３により軸４が回転することによって駆動するものである。本例のモータ１３は、インバータ６０から供給される可変周波数の電力により、可変の回転数で回転する。
【００１１】
スクロール圧縮機１は、固定スクロール３、揺動スクロール２、フレーム９、軸４、第一バランサ１１、第二バランサ１２、モータ１３、サブフレーム１０等がシェル１７（密閉容器）内に収容された構成を有している。フレーム９、サブフレーム１０、及びモータ１３のモータステータ１５は、シェル１７に固定されている。固定スクロール３は、フレーム９に固定されている。シェル１７の側面の一部には、作動ガスを吸入するための吸入管１８が接続されている。シェル１７の上面には、圧縮した作動ガスを吐出するための吐出管１９が接続されている。
【００１２】
固定スクロール３は、鏡板３ａと、鏡板３ａの一方の面に立設された渦巻体３ｂと、を有している。鏡板３ａの略中央部には、圧縮された作動ガスを吐出するための吐出ポート２０が貫通して形成されている。吐出ポート２０の出口部には、吐出ポート２０から吐出される作動ガスの逆流を防止するリード弁構造の弁６と、弁６の可動範囲を規制する弁押さえ７とが、弁ボルト８によって取り付けられている。
【００１３】
揺動スクロール２は、不図示のオルダム機構によって、固定スクロール３に対して自転することなく揺動（公転）するようになっている。揺動スクロール２は、鏡板２ａと、鏡板２ａの一方の面に立設された渦巻体２ｂと、を有している。また、揺動スクロール２の渦巻体２ｂの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２１が形成されている。このボス部２１の内側には、軸４の上端に形成された軸ピン４ａがスライダ５を介して嵌入される揺動軸受部２２が設けられている。揺動軸受部２２は、軸４の回転中心に対して偏芯して配置されるものである。
【００１４】
固定スクロール３と揺動スクロール２とは、渦巻体３ｂと渦巻体２ｂとを互いに噛み合わせるようにして嵌合している。渦巻体３ｂと渦巻体２ｂとの間には、作動ガスを圧縮する圧縮室が形成される。圧縮室は、揺動スクロール２の揺動運動に伴って容積が変化するようになっている。
【００１５】
モータ１３は、軸４に固定されたモータロータ１４と、モータロータ１４の外周側に所定の隙間を空けて配置され、シェル１７に固定されたモータステータ１５とにより構成されている。モータロータ１４は、モータステータ１５への通電により軸４と共に回転するようになっている。
【００１６】
軸４は、モータ１３の回転駆動力を揺動スクロール２に伝達し、揺動スクロール２を揺動させるものである。軸４の上部は、主軸受部２３を介してフレーム９によって回転自在に支持されている。軸４の下部は、副軸受部２４を介してサブフレーム１０によって回転自在に支持されている。軸４の上端には、軸ピン４ａが形成されている。軸ピン４ａは、揺動軸受部２２にスライダ５を介して嵌入されている。軸４の下端には、油ポンプ１６が取り付けられている。軸４の内部には、油の流路となる不図示の給油路が形成されている。シェル１７の底部に貯蔵される油は、油ポンプ１６により汲み上げられ、給油路を通って軸受等の摺動部に供給される。
【００１７】
スライダ５は、軸ピン４ａを一方向に摺動自在に嵌入させる長穴５ａ（図２参照）を内部に備え、軸４の回転中心に対して偏芯して設けられている。スライダ５自身は、揺動軸受部２２に回転自在に支持されている。スライダ５は、作動ガスの圧力による力と、揺動スクロール２に作用する遠心力とにより、揺動半径が大きくなる方向に移動する可変クランク機構を構成している。
【００１８】
軸４には、揺動スクロール２及びスライダ５により生じるアンバランスを相殺する第一バランサ１１及び第二バランサ１２が設けられている。第一バランサ１１は、軸４のうち、揺動軸受部２２と主軸受部２３との間に設けられており、後述する反偏芯方向に遠心力を発生させるものである。すなわち、第一バランサ１１の重心は反偏芯方向にある。第二バランサ１２は、軸４のうち、主軸受部２３とモータ１３との間（主軸受部２３よりも下端側）に設けられており、後述する偏芯方向に遠心力を発生させるものである。すなわち、第二バランサ１２の重心は偏芯方向にある。
【００１９】
ここで、スクロール圧縮機１の全体的な動作を簡単に説明する。インバータ６０によりモータステータ１５に電力が供給されると、モータロータ１４は、供給される電力の周波数に応じた可変の回転数で軸４と共に回転する。軸４の回転駆動力は、軸ピン４ａ及びスライダ５を介して揺動スクロール２に伝達される。回転駆動力が伝達された揺動スクロール２は、オルダム機構により自転を規制され、固定スクロール３に対して揺動運動を行う。これにより、揺動スクロール２と固定スクロール３との間に形成された圧縮室の容積が変化する。
【００２０】
揺動スクロール２の揺動運動に伴い、作動ガスは、吸入管１８からシェル１７内に吸入され、フレーム９に設けられた不図示の吸入ポートを通って圧縮室に取り込まれ、圧縮室内で圧縮される。圧縮された作動ガスは、吐出ポート２０を通り、弁６を押し上げて固定スクロール３とシェル１７との間の空間に吐出された後、吐出管１９からスクロール圧縮機１の外部に吐出される。
【００２１】
図２は、低速運転時における軸ピン４ａとスライダ５との位置関係を示す断面図である。図２では、固定スクロール３の渦巻体３ｂと揺動スクロール２の渦巻体２ｂとの接触箇所Ａを併せて示している。図２に示す状態では、軸４に対する揺動スクロール２の偏芯方向は上方向であり、その反対方向である反偏芯方向は下方向である。また、図２において、揺動スクロール２の揺動方向は反時計回り方向である。図２に示すように、軸ピン４ａは長円形状の断面を有している。すなわち、本例の軸ピン４ａは、互いに対向する一対の平面４ａ１、４ａ３と、平面４ａ１、４ａ３の端部同士を接続する一対の半円筒面４ａ２、４ａ４と、を備えている。スライダ５は、軸ピン４ａを摺動自在に嵌入させる長穴５ａを内部に有している。本例の長穴５ａは、軸ピン４ａの断面とほぼ相似形状でかつ軸ピン４ａよりも大きい断面を有している。揺動軸受部２２で支持されるスライダ５の外周面は、円形状の断面を有している。
【００２２】
軸ピン４ａの１つの平面４ａ１は、スライダ５（長穴５ａ）の内周面（内壁面）に常に摺動自在に接触する接触面（以下、この接触面を「スライダ面」という場合がある）となっている。軸４の回転駆動力は、このスライダ面を介して揺動スクロール２に伝達される。また、揺動スクロール２に加えられる力は、このスライダ面を介して軸４に伝達される。スライダ面となる平面４ａ１は、後述する作動ガス荷重の接線方向成分Ｆｇθが揺動スクロール２に作用したとき揺動半径が増大する方向に傾斜している。偏芯方向に対する平面４ａ１の傾斜角（以下、「スライダ角」という場合がある）をφとする。また、長穴５ａの内周面は、軸ピン４ａの半円筒面４ａ２に対し、反偏芯方向に所定の初期隙間ｄ１（反偏芯方向隙間）だけ離れている。軸ピン４ａは、反偏芯方向において初期隙間ｄ１の分だけスライダ５に対して移動可能となっている。軸ピン４ａは、作動ガスの圧力による力や揺動スクロール２の遠心力だけでなく、後述する軸ピン４ａ自身の変形によってもスライダ５に対して相対的に移動可能である。
【００２３】
次に、低速運転時において揺動スクロール２の半径方向に作用する力を図２を用いて説明する。運転動作中の揺動スクロール２には、遠心力と、作動ガスの圧力による力（作動ガス荷重）と、が作用する。遠心力Ｆｃは、揺動スクロール２の偏芯量である揺動半径、揺動スクロール２の重量、及び回転数に応じて生じる力である。作動ガス荷重は、偏芯方向に平行な半径方向の成分Ｆｇｒと、それに直交する接線方向の成分Ｆｇθとに分解される。スライダ面が傾斜していることにより、揺動スクロール２には、作動ガス荷重の接線方向成分Ｆｇθによって偏芯方向の力（Ｆｇθ×ｔａｎφ）が作用する。また、作動ガス荷重の半径方向成分Ｆｇｒも揺動スクロール２に作用する。
【００２４】
以上のように、揺動スクロール２に作用する半径方向の力Ｆｒは、偏芯方向を正として次式（１）で表される。
Ｆｒ＝Ｆｃ＋Ｆｇθ×ｔａｎφ−Ｆｇｒ    ・・・（１）
この半径方向の力Ｆｒは、揺動スクロール２と固定スクロール３との間のスクロール側面接触力を表している。
【００２５】
次に、軸４に作用する力を説明する。図３は、軸４に作用する力を示す説明図である。図３に示す状態では、軸４に対する揺動スクロール２の偏芯方向は左方向であり、反偏芯方向は右方向である。なお、ここでは、揺動スクロール２の偏芯方向又は反偏芯方向と同じ位相に作用する力のみを説明する。すなわち、偏芯方向又は反偏芯方向と直交する方向に作用する力も存在するが、その力の説明は省略する。
【００２６】
図３に示すように、軸４には、第一バランサ１１の遠心力Ｆ１、第二バランサ１２の遠心力Ｆ２、作動ガス荷重の接線方向成分Ｆｇθの一部である力Ｆ３（揺動スクロール２から軸４に伝達される力）、主軸受部２３からの反力Ｆ４、及び副軸受部２４からの反力Ｆ５が作用する。第一バランサ１１の遠心力Ｆ１の向きは反偏芯方向であり、第二バランサ１２の遠心力Ｆ２の向きは偏芯方向であり、揺動スクロール２から伝達される力Ｆ３の向きは反偏芯方向である。これらの力Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３を考慮すると、主軸受部２３からの反力Ｆ４の向きは偏芯方向となり、副軸受部２４からの反力Ｆ５の向きは反偏芯方向となる。ここで、作動ガス荷重を一定とすれば、第一バランサ１１の遠心力Ｆ１及び第二バランサ１２の遠心力Ｆ２は運転回転数の増加に伴って増加し、軸４に作用する力も増加する。
【００２７】
図４は、運転回転数が増加したときの軸４の変形を模式的に示す説明図である。図４に示すように、運転回転数が増加して遠心力Ｆ１、Ｆ２が増加すると、軸４は、上端部（主軸受部２３より上方）側が反偏芯方向側に変位し、中間部（主軸受部２３と副軸受部２４との間）が偏芯方向に変位するように撓み変形する。反偏芯方向の軸４の変形量は、運転回転数の増加に伴って増加する。
【００２８】
図５は、高速運転時における軸ピン４ａとスライダ５との位置関係を示す断面図である。本実施の形態では、高速運転時、すなわち運転回転数が増加して特定の回転数以上となったとき、図５に示すように、軸ピン４ａが長穴５ａ内を相対的に反偏芯方向に移動し、軸ピン４ａのスライダ面（平面４ａ１）に加えて別の部分（本例では半円筒面４ａ２）が長穴５ａの内周面に新たに接触（当接）するようにする。軸ピン４ａにおいて、長穴５ａの内周面に新たに接触する部分を第二接触部と呼ぶ。第二接触部が長穴５ａの内周面に接触する上記特定の回転数は、第一バランサ１１及び第二バランサ１２のそれぞれの重量及び形状（すなわち、第一バランサ１１及び第二バランサ１２のそれぞれの遠心力）を調節することによって、任意に設定することが可能である。
【００２９】
第二接触部（半円筒面４ａ２）との接触により、スライダ５には、軸４を介して主に第一バランサ１１の遠心力が新たに作用する。このときの揺動スクロール２に作用する半径方向の力Ｆｒ、つまりスクロール側面接触力は、次式（２）で表される。
Ｆｒ＝Ｆｃ＋Ｆｇθ×ｔａｎφ−Ｆｇｒ−Ｆｆ    ・・・（２）
ここで、Ｆｆは、第二接触部により揺動スクロール２に作用する反偏芯方向の力（主に、第一バランサ１１の遠心力）である。式（２）に示すように、高速運転時には、第二接触部が長穴５ａの内周面に新たに接触し、主に第一バランサ１１の遠心力が揺動スクロール２に伝達されることにより、力Ｆｆの分だけスクロール側面接触力が減少する。したがって、揺動スクロール２の渦巻体２ｂ側面と固定スクロール３の渦巻体３ｂ側面との間の摺動損失を低減することができる。
【００３０】
また、第二接触部が長穴５ａの内周面に接触する所定の回転数は、軸ピン４ａの半円筒面４ａ２と長穴５ａの内周面との間に形成される反偏芯方向の初期隙間ｄ１を調節することによっても設定可能である。
【００３１】
図６は、運転回転数とスクロール側面接触力との関係を示すグラフである。グラフの横軸は運転回転数を表しており、縦軸はスクロール側面接触力を表している。ここで、第二接触部が長穴５ａの内周面に接触する回転数をｒ１とする。図６では、本実施の形態に係るスクロール圧縮機１のスクロール側面接触力の変化を実線で示しており、軸ピン４ａの第二接触部が長穴５ａの内周面に接触しない場合のスクロール側面接触力の変化を破線で示している。
【００３２】
運転回転数が回転数ｒ１よりも小さい低速運転時の揺動スクロール２には、遠心力と作動ガス荷重とにより、式（１）で示したとおりの半径方向の力Ｆｒ（スクロール側面接触力）が作用する。この力Ｆｒにより、スクロール側面での作動ガスの漏れを防止することができる。揺動スクロール２に作用する遠心力は、運転回転数の増加に伴って増加する。このため、図６に示すように、低速運転時における揺動スクロール２及び固定スクロール３間のスクロール側面接触力は、運転回転数の増加に伴って増加する。
【００３３】
一方、運転回転数が回転数ｒ１以上となる高速運転時の揺動スクロール２には、式（２）に示したとおり、第二接触部の接触により、軸４を介して第一バランサ１１の遠心力が反偏芯方向に作用する。これにより、高速運転時には、揺動スクロール２及び固定スクロール３間のスクロール側面接触力が低減される。第一バランサ１１の遠心力は運転回転数の増加に伴って増加するため、運転回転数の増加に伴ってスクロール側面接触力の低減量も増加する。本例では、図６に示すように、高速運転時のスクロール側面接触力は運転回転数の増加に伴って減少している。
【００３４】
以上説明したように、本実施の形態に係るスクロール圧縮機１は、シェル１７内に設けられた固定スクロール３と、固定スクロール３に対して揺動する揺動スクロール２と、揺動スクロール２に回転駆動力を伝達する軸４と、シェル１７に対して固定して設けられ、軸４を回転自在に支持する主軸受部２３と、軸４の一端側に設けられた軸ピン４ａと、軸ピン４ａを摺動自在に嵌入させる長穴５ａを備え、軸４の回転中心に対して偏芯して設けられたスライダ５と、揺動スクロール２に設けられ、スライダ５を回転自在に支持する揺動軸受部２２と、軸４のうち揺動軸受部２２と主軸受部２３との間に設けられた第一バランサ１１と、軸４のうち主軸受部２３よりも他端側に設けられた第二バランサ１２と、を有し、軸ピン４ａは、長穴５ａの内周面に摺動自在に接触するスライダ面（本例では平面４ａ１）を備えており、特定の回転数ｒ１以上の回転数で駆動された場合に、軸ピン４ａが長穴５ａ内を相対的に移動（本例では、反偏芯方向に移動）し、スライダ面とは別の接触部（本例では、平面４ａ１とは平行でない半円筒面４ａ２）が長穴５ａの内周面に接触するようにしたものである。
【００３５】
本実施の形態によれば、運転回転数が回転数ｒ１以上である高速運転時には、軸４を介して反偏芯方向の力を揺動スクロール２に作用させることができるため、高速運転時のスクロール側面力を低減することができる。これにより、高速運転時において、揺動スクロール２の渦巻体２ｂ側面と固定スクロール３の渦巻体３ｂ側面との間の摺動損失を低減することができる。したがって、本実施の形態のスクロール圧縮機１によれば、特に高速運転時におけるエネルギー効率を高めることができるため、省エネルギー化を図ることができる。
【００３６】
一方、運転回転数が回転数ｒ１未満である低速運転時には、上記の反偏芯方向の力は揺動スクロール２に作用しないため、低速運転時のスクロール側面力を十分に確保することができる。これにより、低速運転時において、揺動スクロール２の渦巻体２ｂ側面と固定スクロール３の渦巻体３ｂ側面との間での作動ガスの漏れを十分に防止することができる。
【００３７】
なお、本実施の形態では、高速運転時にスクロール側面接触力が減少するため、作動ガスの漏れによる損失が発生する可能性がある。しかしながら、高速運転時には、作動ガスの漏れによる損失よりも摺動損失の方が影響が大きいため、摺動損失を低減する方が有利である。
【００３８】
ここで、特定の回転数ｒ１は、停止時における軸ピン４ａと長穴５ａ内周面との初期隙間ｄ１、揺動スクロール２と第一バランサ１１の位置と質量、軸４の剛性などで決められる。上述の図６のように特定の回転数ｒ１を超える回転数では、運転回転数の増加に伴ってスクロール側面接触力が減少する。このため、特定の回転数ｒ１の値が低すぎると、スクロール圧縮機１が最大運転回転数で運転されたときに、揺動スクロール２の渦巻体２ｂと固定スクロール３の渦巻体３ｂとが隔離して、圧縮不良を生ずる問題がある。従って、使用される回転数の範囲でスクロール側面に接触力が作用し、揺動スクロール２の渦巻体２ｂと固定スクロール３の渦巻体３ｂとが隔離されないように、特定の回転数ｒ１が設定される。なお、特定の回転数ｒ１は必ずしも一つの値として設定する必要はなく、上記で述べたようにスクロール側面に接触力を保つことができれば、ある範囲内で変動してもよい。また、ｒ１は各部品の加工精度や組立て精度によっても変動することがある。
【００３９】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２に係るスクロール圧縮機について説明する。ここで、本実施の形態で特に記述しない項目については実施の形態１と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。また、以下では実施の形態１との差異点を主に説明する。
【００４０】
図７は、本実施の形態に係るスクロール圧縮機１の要部構成を示す縦断面図である。図７では、揺動スクロール２、スライダ５、軸４の上部、及び第一バランサ１１を示している。図７における上下方向は軸方向を表している。図７に示すように、本実施の形態に係るスクロール圧縮機１では、高速運転時に長穴５ａの内周面に接触する第二接触部（本例では半円筒面４ａ２）に、凸形状（例えば、球面状）の突起２５が形成されている。突起２５は、高速運転時に、長穴５ａの内周面のうち高さ方向（軸方向）の中央部付近に接触するような高さ位置に配置されている。
【００４１】
凸形状の突起２５が形成されていることにより、高速運転時に軸ピン４ａが長穴５ａ内をスライドしたとき、軸ピン４ａの第二接触部と長穴５ａの内周面とを、点又は点のように微小面積の面で接触させることができる。このように接触面を小さくすることにより、第二接触部と長穴５ａの内周面とが接触した際に、スライダ５の傾き方向の運動が規制されてしまうのを防ぐことができる。
【００４２】
ここで、図７に示す例では、部分的な凸形状となる点状の突起２５が軸ピン４ａの第二接触部に設けられているが、第二接触部の全体が凸形状に形成されていてもよい。また、図７に示す例では、凸形状（突起２５）が軸ピン４ａの第二接触部に設けられているが、凸形状は、軸ピン４ａの第二接触部と接触する長穴５ａの内周面に設けられていてもよい。言い換えれば、軸ピン４ａの第二接触部、及び当該第二接触部と接触する長穴５ａの内周面の少なくとも一方に、軸ピン４ａ（第二接触部）と長穴５ａ（第二接触部と接触する内周面）との隙間を軸方向の一部で狭くする凸形状が形成されていればよい。例えば、凸形状は、凸曲面状（例えば、球面状）の点状の突起２５により形成される。また、例えば、凸形状は、軸ピン４ａ（第二接触部）と長穴５ａ（第二接触部と接触する内周面）との隙間を軸方向の一部で極小とするものであり、当該凸形状により形成される隙間の極小部は軸方向において唯一の極小部である。
【００４３】
これにより、軸ピン４ａの反偏芯方向側における軸ピン４ａの表面と、長穴５ａの内周面とには、偏芯方向に沿った距離において最接近する点（又は微小面積の面）の組が存在する。このため、軸ピン４ａが長穴５ａ内をスライドしたときには、それらの点同士（又は微小面積の面同士）を点接触させることができる。したがって、この接触点を支点として、スライダ５を軸ピン４ａに対し自由な方向（少なくとも、偏芯方向（反偏芯方向）及び軸方向を含む平面に垂直な方向（図７では紙面に垂直な方向）を回転軸とする回転方向）に傾斜させることができるため、スライダ５の傾き方向の運動が規制されてしまうのを防ぐことができる。
【００４４】
以上説明したように、本実施の形態に係るスクロール圧縮機１は、シェル１７内に設けられた固定スクロール３と、固定スクロール３に対して揺動する揺動スクロール２と、揺動スクロール２に回転駆動力を伝達する軸４と、シェル１７に対して固定して設けられ、軸４を回転自在に支持する主軸受部２３と、軸４の一端側に設けられた軸ピン４ａと、軸ピン４ａを摺動自在に嵌入させる長穴５ａを備え、軸４の回転中心に対して偏芯して設けられたスライダ５と、揺動スクロール２に設けられ、スライダ５を回転自在に支持する揺動軸受部２２と、軸４のうち揺動軸受部２２と主軸受部２３との間に設けられた第一バランサ１１と、軸４のうち主軸受部２３よりも他端側に設けられた第二バランサ１２と、を有し、軸ピン４ａは、長穴５ａの内周面に摺動自在に接触するスライダ面（本例では平面４ａ１）を備えており、特定の回転数ｒ１以上の回転数で駆動された場合に、軸ピン４ａが長穴５ａ内を相対的に移動（本例では、反偏芯方向に移動）し、スライダ面とは別の第二接触部（本例では、平面４ａ１とは平行でない半円筒面４ａ２）が長穴５ａの内周面に接触するようにしたものであり、当該第二接触部、及び当該第二接触部と接触する長穴５ａの内周面、の少なくとも一方には、第二接触部と内周面との隙間を軸方向の一部で狭くする凸形状（本例では、球面状の突起２５）が形成されているものである。
【００４５】
本実施の形態によれば、実施の形態１と同様の効果が得られることに加えて、軸ピン４ａの第二接触部に凸形状（本例では、球面状の突起２５）が形成されていることにより、第二接触部と長穴５ａの内周面とが接触した際にスライダ５の傾き方向の運動が規制されるのを防ぐことができる。したがって、第二接触部の接触によってスライダ５と揺動スクロール２の揺動軸受部２２との間に傾斜が生じることを防ぐことができるため、軸受負荷容量の低下による油膜切れなどを防止でき、スクロール圧縮機１の軸受信頼性を向上することができる。
【００４６】
図８及び図９は、凸形状の変形例を示す縦断面図である。凸形状は、望ましくは図７に示したような球面状の突起２５であるが、図８に示すように円錐状や四角錐状の突起２５ａであってもよいし、図９に示すように円錐台状や四角錐台状の突起２５ｂであってもよい。
【００４７】
実施の形態３．
本発明の実施の形態３に係るスクロール圧縮機について説明する。ここで、本実施の形態で特に記述しない項目については実施の形態１と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。また、以下では実施の形態１との差異点を主に説明する。
【００４８】
図１０は、本実施の形態に係るスクロール圧縮機１の要部構成を示す縦断面図である。図１０では、軸４の上部、第一バランサ１１、及びフレーム９に設けられた主軸受部２３を示している。図１０に示すように、本実施の形態に係るスクロール圧縮機１では、軸４のうちの第一バランサ１１と主軸受部２３との間に、切欠き部２６ａ、２６ｂが設けられている。切欠き部２６ａは、軸４の外周面のうち偏芯方向側の面に設けられており、軸４の周方向に沿って所定の長さで延びている。切欠き部２６ｂは、軸４の外周面のうち反偏芯方向側の面に設けられており、軸４の周方向に沿って所定の長さで延びている。軸４に切欠き部２６ａ、２６ｂが設けられていることによって、軸４は、偏芯方向（及び反偏芯方向）の剛性が低くなっている。言い換えれば、本実施の形態の軸４は、第一バランサ１１と主軸受部２３との間の当該軸の断面積を小さくし、偏芯方向（及び反偏芯方向）における軸４の剛性を他の部分よりも低くする構造（柔構造）を備えている。
【００４９】
図１１は、図１０に示す軸４の変形を模式的に示す説明図である。図１１に示すように、柔構造となる切欠き部２６ａ、２６ｂが軸４に設けられていることにより、切欠き部２６ａ、２６ｂの形成部分での軸４の撓みを大きくすることができる。これにより、軸４のうち主軸受部２３よりも上部（揺動軸受部２２側）のみが揺動スクロール２の反偏芯方向に大きく変形する。したがって、上述のように、高速運転時にスクロール側面で発生する摺動損失を低減することができる。
【００５０】
一方、軸４のうち主軸受部２３よりも下部の変形は小さくなる。これにより、軸４と主軸受部２３及び副軸受部２４との間の傾きが最小限に抑えられることによって、軸４の傾斜による軸負荷容量の低下を最小限に抑制することができる。したがって、スクロール圧縮機１の軸受信頼性を向上することができる。
【００５１】
その他の実施の形態．
本発明は、上記実施の形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、上記実施の形態では、長円形状の断面を有する軸ピン４ａ及び長穴５ａを例に挙げたが、軸ピン４ａ及び長穴５ａは、長方形状等の他の形状の断面を有していてもよい。
【００５２】
また、上記の各実施の形態や変形例は、互いに組み合わせて実施することが可能である。例えば、実施の形態２と実施の形態３とを組み合わせて実施することが可能である。すなわち、図７に示したような突起２５（凸形状の一例）が軸ピン４ａの第二接触部、及び長穴５ａの内周面の少なくとも一方に形成されるとともに、図１０に示したような切欠き部２６ａ、２６ｂが軸４のうちの第一バランサ１１と主軸受部２３との間に形成されていてもよい。これにより、実施の形態２及び３の双方の効果が得られる。
【符号の説明】
【００５３】
１  スクロール圧縮機、２  揺動スクロール、２ａ  鏡板、２ｂ  渦巻体、３  固定スクロール、３ａ  鏡板、３ｂ  渦巻体、４  軸、４ａ  軸ピン、４ａ１、４ａ３  平面、４ａ２、４ａ４  半円筒面、５  スライダ、５ａ  長穴、６  弁、７  弁押さえ、８  弁ボルト、９  フレーム、１０  サブフレーム、１１  第一バランサ、１２  第二バランサ、１３  モータ、１４  モータロータ、１５  モータステータ、１６  油ポンプ、１７  シェル、１８  吸入管、１９  吐出管、２０  吐出ポート、２１  ボス部、２２  揺動軸受部、２３  主軸受部、２４  副軸受部、２５、２５ａ、２５ｂ  突起、２６ａ、２６ｂ  切欠き部、６０  インバータ。
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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