(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スクロールコンプレッサのための軌道制御装置であって、
軌道スクロールに結合されるように適合している少なくとも１本のピンと、
少なくとも１つの支持孔を形成されて具備している支持板と、
支持板に隣接して配置された案内板であって、案内板は、少なくとも１つの案内孔を形成されて具備し、案内孔は、支持板に形成された支持孔に実質的に整列され、ピンの直径に比べて大きな直径を有し、ピンは、支持板における支持孔と案内板における案内孔とに受け入れられ、案内板における案内孔を形成している内面が、ピンの運動経路を案内しているような、上記案内板と、
を備えていることを特徴とする軌道制御装置。
【請求項２】
支持板と案内板とのうちの少なくとも１つは、潤滑剤を収集及び分散するために、少なくとも１つの刻み目を形成されて具備していることを特徴とする請求項１に記載の軌道制御装置。
【請求項３】
支持板は、銅合金、鋼、及び、鋳鉄のうちの少なくとも１つから生産されていることを特徴とする請求項１に記載の軌道制御装置。
【請求項４】
支持板と案内板とのうちの少なくとも１つは、摩擦の最小化に適合した、表面改質を具備していることを特徴とする請求項１に記載の軌道制御装置。
【請求項５】
支持板と案内板とのうちの少なくとも１つは、少なくとも部分的に、ポリテトラフルオロエチレンと二硫化モリブデンとのうちの少なくとも１つを用いてコーティングされていることを特徴とする請求項１に記載の軌道制御装置。
【請求項６】
案内板は、銅合金、鋼、及び、鋳鉄のうちの少なくとも１つから生産されていることを特徴とする請求項１に記載の軌道制御装置。
【請求項７】
スクロール組立体であって、
螺旋インボリュートを配置されて有している、固定スクロールと、
軌道スクロールであって、少なくとも１つの開口部を形成されて有すると共に、軌道スクロールに配置された螺旋インボリュートが、流体を圧縮するために、固定スクロールの螺旋インボリュートと協働するように適合しているような、上記軌道スクロールと、
軌道制御装置と、を備え、
軌道制御装置がさらに、
軌道スクロールに隣接して配置された支持板であって、少なくとも１つの支持孔を形成されて具備しているような、上記支持板と、
支持板に隣接して配置された案内板であって、案内板は、案内孔を形成されて具備し、案内孔は、支持板の支持孔に実質的に整列され、支持板における支持孔の直径に比べて大きな直径を有しているような、上記案内板と、
軌道スクロールの開口部中に配置された少なくとも１本のピンであって、支持板における支持孔と案内板における案内孔とに受け入れられるように適合し、案内板における案内孔を形成している内面が、ピンに当接して、軌道スクロールの運動経路を案内しているような、上記ピンと、
を備えていることを特徴とするスクロール組立体。
【請求項８】
支持板と案内板とのうちの少なくとも１つは、潤滑剤を収集及び分散するために、少なくとも１つの刻み目を形成されて具備していることを特徴とする請求項７に記載のスクロール組立体。
【請求項９】
支持板は、銅合金、鋼、及び、鋳鉄のうちの少なくとも１つから生産されていることを特徴とする請求項７に記載のスクロール組立体。
【請求項１０】
支持板と案内板とのうちの少なくとも１つは、少なくとも部分的に、ポリテトラフルオロエチレンと二硫化モリブデンとのうちの少なくとも１つを用いてコーティングされていることを特徴とする請求項７に記載のスクロール組立体。
【請求項１１】
案内板は、銅合金、鋼、及び、鋳鉄のうちの少なくとも１つから生産されていることを特徴とする請求項７に記載のスクロール組立体。
【請求項１２】
スクロールコンプレッサであって、このスクロールコンプレッサが、
中空な内部を形成しているハウジングと、
ハウジングの中空な内部に配置されたスクロール組立体であって、スクロール組立体は、螺旋インボリュートを有する固定スクロール、軌道スクロールに形成された開口部の環状アレイと、流体を圧縮するために、固定スクロールのインボリュートと協働するように適合してなる螺旋インボリュートとを有している軌道スクロール、及び、軌道制御装置を具備し、
軌道制御装置がさらに、
軌道スクロールに隣接して配置された支持板であって、この支持板に形成された複数の支持孔の環状アレイを有する上記支持板と、
支持板に隣接して配置された案内板であって、この案内板に形成された複数の案内孔の環状アレイを有する上記案内板と、
軌道スクロールの開口部に配置された複数のピンであって、支持板の支持孔と案内板の案内孔とに受け入れられるように設けられ、案内板の案内孔を形成している内面が、ピンに当接して、軌道スクロールの運動経路を案内しているような、上記複数のピンと、
を備えていることを特徴とするコンプレッサ。
【請求項１３】
ピンは、軌道スクロールに形成された開口部の中に圧入されていることを特徴とする請求項１２に記載のコンプレッサ。
【請求項１４】
案内板は、支持板と摺動接触していることを特徴とする請求項１２に記載のコンプレッサ。
【請求項１５】
支持板と案内板とのうちの少なくとも１つは、潤滑剤を収集及び分散するために、少なくとも１つの刻み目を形成されて具備していることを特徴とする請求項１２に記載のコンプレッサ。
【請求項１６】
支持板は、銅合金、鋼、及び、鋳鉄のうちの少なくとも１つから生産されていることを特徴とする請求項１２に記載のコンプレッサ。
【請求項１７】
支持板と案内板とのうちの少なくとも１つは、摩擦の最小化に適合した、表面改質を具備していることを特徴とする請求項１２に記載のコンプレッサ。
【請求項１８】
表面改質は、ポリテトラフルオロエチレンと二硫化モリブデンとのうちの少なくとも１つを含む、コーティングの適用であることを特徴とする請求項１７に記載のコンプレッサ。
【請求項１９】
案内孔の直径は、ピンの直径に比べて大きくなっていることを特徴とする請求項１２に記載のコンプレッサ。
【請求項２０】
案内板は、銅合金、鋼、及び、鋳鉄のうちの少なくとも１つから生産されていることを特徴とする請求項１２に記載のコンプレッサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクロールコンプレッサに関し、特に、スクロールコンプレッサのための軌道制御装置であって、少なくとも１つの支持孔を有する支持板と、少なくとも１つの案内孔を有する案内板と、少なくとも１本のピンとを具備し、ピンの外面が案内孔の内面に隣接して移動し、軌道スクロールが望ましい軌道から逸脱しないように作用する。
【背景技術】
【０００２】
現在、一対の板に形成された一対の螺旋インボリュートを使用するような、スクロールコンプレッサが存在する。一方の板は、代表的に固定され、他方の板は、固定された板に対して、軌道状のパターンにて移動し、それにより、徐々に流体を圧縮する。流体は、最終的には、排出ポートを通して排出される。公知のスクロールコンプレッサは、様々な軌道制御構造を頼りに、効率的な運転のために望ましい軌道を維持すべく、スクロール軌道を可能にしている。公知の軌道制御構造は、例えば、ボールカップリングリングと、偏心運動ベアリングと、オルダム継手と、ピン及びバレルと、ピン及びリングとを具備している。
【０００３】
そうした１つの制御構造は、米国特許第５，１４７，１９２号明細書に開示されており、ここで同文献の全文を参照によって引用する。’１９２号特許は、第１の形成板が固定された軌道スクロールと、第２の形成板が固定された固定板とを具備してなるスクロールコンプレッサを開示している。形成板は、互いに対面しており、それぞれの対面する表面に、複数の円形凹部を形成されて具備している。凹部は、環状のパターンに形成されている。それぞれの対面する一対の凹部の間には、結合耳部が配置されている。凹部は、固定板及び軌道スクロールに形成することができる。
【０００４】
参照によってここに全文を引用される米国特許第５，４５６，５８４号明細書は、スクロールコンプレッサのための回転阻止機構を開示している。機構は、表面及び後部ハウジングに取り付けられた、固定リングを具備している。可動リングは、軌道スクロールの圧力受け壁に固定される。固定リングと可動リングとの両方は、複数の円形孔を形成されて具備している。孔は、複数の円筒ピンのうちの１本を受けるように適合している。変形例としては、機構は複数のピンを具備し、それぞれ、可動リングから突出した２つの端部を有している。ピンは、可動板に形成された複数の孔、及び固定された圧力受け壁と協働する。
【０００５】
ここで参照によって全文を引用される米国特許第６，２６４，４４４号明細書においては、軌道スクロールの端部に配置された軌道回転機構を具備しているスクロールコンプレッサが開示されている。機構は、前部ハウジング及び圧力受け板に形成された、複数の案内孔を具備している。板は、軌道スクロールと前部ハウジングとの間に配置される。複数のピンは、軌道スクロールの背面に取り付けられている。ピンは、案内孔に受け入れられるように適合している。それぞれのピンの外周面は、それぞれの案内孔の内周面と摺動接触している。
【０００６】
前述した構造は、有効に動作するけれども、構造は、多数の部品を必要とする。加えて、構造は、製造が難しく、費用が高く、重たくて、耐久性を欠いている。
【０００７】
【特許文献１】米国特許第５，１４７，１９２号明細書
【特許文献２】米国特許第５，４５６，５８４号明細書
【特許文献３】米国特許第６，２６４，４４４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
コスト、複雑さ、及び重量が最小で、耐久性が最大であるような、スクロールコンプレッサのための軌道制御装置を生み出すことが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、コスト、複雑さ、及び重量が最小で、耐久性が最大であるような、スクロールコンプレッサのための軌道制御装置が、驚いたことに発見された。
【００１０】
１つの実施形態においては、スクロールコンプレッサのための軌道制御装置は、軌道スクロールに結合されるように適合している少なくとも１本のピンと、少なくとも１つの支持孔を形成されて具備している支持板と、支持板に隣接して配置された案内板であって、案内板は、少なくとも１つの案内孔を形成されて具備し、案内孔は、支持板に形成された支持孔に実質的に整列され、ピンの直径に比べて大きな直径を有し、ピンは、支持板における支持孔と案内板における案内孔とに受け入れられ、案内板における案内孔を形成している内面が、ピンの運動経路を案内しているような、上記案内板と、を備えている。
【００１１】
別の実施形態においては、スクロールコンプレッサのためのスクロール組立体は、螺旋インボリュートを配置されて有している、固定スクロールと、軌道スクロールであって、少なくとも１つの開口部を形成されて有すると共に、軌道スクロールに配置された螺旋インボリュートが、固定スクロールの螺旋インボリュートと協働するように適合しているような、上記軌道スクロールと、軌道制御装置とを備えている。軌道制御装置はさらに、軌道スクロールに隣接して配置された支持板であって、少なくとも１つの支持孔を形成されて具備しているような、上記支持板と、支持板に隣接して配置された案内板であって、案内板は、案内孔を形成されて具備し、案内孔は、支持板の支持孔に実質的に整列され、支持板における支持孔の直径に比べて大きな直径を有しているような、上記案内板と、軌道スクロールの開口部中に配置された少なくとも１本のピンであって、支持板における支持孔と案内板における案内孔とに受け入れられるように適合し、案内板における案内孔を形成している内面が、ピンに当接して、軌道スクロールの運動経路を案内しているような、上記ピンと、を備えている。
【００１２】
別の実施形態においては、スクロールコンプレッサは、中空な内部を形成しているハウジングと、ハウジングの中空な内部に配置されたスクロール組立体であって、スクロール組立体は、螺旋インボリュートを有する固定スクロール、軌道スクロールに形成された開口部の環状アレイと、流体を圧縮するために、固定スクロールのインボリュートと協働するように適合してなる螺旋インボリュートとを有している軌道スクロール、及び、軌道制御装置を具備している。軌道制御装置はさらに、軌道スクロールに隣接して配置された支持板であって、支持孔の環状アレイを形成されて有しているような、上記支持板と、案内孔の環状アレイを形成されて有している案内板であって、案内孔の内面のまわりをピンが移動し、少なくとも１本の間隔を隔てたピンが軌道スクロールの裏に配置されているような、上記案内板と、軌道スクロールの開口部に配置された複数のピンであって、支持板における支持孔と案内板における案内孔とに受け入れられるように適合し、案内板における案内孔を形成している内面が、ピンに当接して、軌道スクロールの運動経路を案内しているような、上記ピンと、を備えている。
【００１３】
本発明の上述した及びその他の目的及び利点については、添付図面を考慮しつつ、以下の発明の詳細な説明を読むことで、当業者に容易に明らかになるだろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下の詳細な説明と添付図面とは、本発明の様々な例示的な実施形態を示している。説明と図面とは、当業者が本発明を製造及び使用できるために役立つものであり、決して本発明の範囲を限定する意図するものではない。本発明の範囲及び精神から逸脱せずに、開示された以外の材料も使用できることを理解されたい。
【００１５】
図１は、本発明の実施形態による、スクロールコンプレッサ１０を示している。スクロールコンプレッサ１０は、第１のハウジングシェル１２と、第２のハウジングシェル１４と、スクロール組立体１６とを有してなるハウジング組立体を具備している。第１のハウジングシェル１２と第２のハウジングシェル１４とは協働して、両者の間に中空のチャンバを形成している。第１のハウジングシェル１２は、例えば、アルミニウムなど、任意の従来の材料から作られる。第１のハウジングシェル１２は、実質的に円形の断面形状を有しているけれども、その他の断面形状も必要に応じて使用可能である。第１のハウジングシェル１２は、半径方向外方へ延びた周辺フランジ１３を形成されて有している。
【００１６】
第２のハウジングシェル１４は、例えば、アルミニウムなど、任意の従来の材料から作られる。第２のハウジングシェル１４は、実質的に円形の断面形状を有しているけれども、その他の断面形状も必要に応じて使用可能である。第２のハウジングシェル１４には、半径方向外方へ延びた周辺フランジ１５が形成されている。フランジ１５は、第１のハウジングシェル１２におけるフランジ１３と協働して、実質的に液密なシールを形成するように適合している。第１のハウジングシェル１２におけるフランジ１３と、第２のハウジングシェル１４におけるフランジ１５とは、例えば、ボルト、ねじ、クリップなどを用いて結合される。
【００１７】
スクロール組立体１６は、固定スクロール１８と、軌道スクロール２０と、軌道制御装置５２とを具備している。固定スクロール１８は、実質的に円形の断面形状を有しているけれども、必要に応じて他の断面形状を用いることもできる。固定スクロール１８は、第１の面２４と第２の面２６とを有してなる、ベース板２２を具備している。螺旋インボリュート２８は、ベース板２２における第２の面２６から、横方向外方に延びている。ベース板２２は、任意の従来の取付手段、例えば、ピン、ねじ、ボルトなどを用いて、第１のハウジングシェル１２に固定されている。図示の実施形態においては、固定スクロール１８は、アルミニウムから形成されている。しかしながら、必要ならば、他の従来の材料も使用できることを理解されたい。
【００１８】
軌道スクロール２０は、実質的に円形の断面形状を有している。必要に応じて、他の断面形状を使用できることを理解されたい。軌道スクロール２０は、第１の面３４と、第２の面３６と、ベアリング４２を受けるように適合したハブ４０とを有してなる、ベース板３２を具備している。第２の面３６は、横方向外方に延びた螺旋インボリュート３８を具備している。軌道スクロール２０における螺旋インボリュート３８は、固定スクロール１８における螺旋インボリュート２８に受け入れられて係合し、両者の間に複数の圧縮チャンバを形成している。インボリュート２８，３８の巻き数は、必要に応じて、変更し、最大化し、又は最小化できることを理解されたい。第２のシェルハウジング１４と、軌道スクロール２０の端部板３２とは、両者の間にクランクチャンバ４８を形成している。クランクチャンバ５０の中には、クランク機構５０が配置されている。図示の実施形態においては、軌道スクロール２０は、アルミニウムから形成されている。しかしながら、必要に応じて、他の従来の材料を使用できることを理解されたい。
【００１９】
図２は、軌道制御装置５２を示している。軌道制御装置５２は、軌道スクロール２０と、支持板５６と、案内板６０と、第２のシェルハウジング１４とを具備している。ピン５４の環状のアレイは、軌道スクロール２０における第２の面３６に形成された開口部６４に圧入され、横方向外方に延びているけれども、必要に応じて、他の取付方法及び構造も使用できる。図示の通り、ピン５４は、実質的に円形の断面形状を有している。ピン５４は、必要に応じて、他の断面形状を有することができることを理解されたい。ピン５４は、例えば、圧延鋼など、任意の従来の材料から作ることもできる。
【００２０】
支持板５６は、中心に開口部６６が形成された、実質的に円板の形状である。支持板５６を作るには、例えば、鋼、銅合金、及び鋳鉄など、任意の従来の材料を使用できる。支持孔５８の環状のアレイは、支持板６０に形成されている。孔５８は、ピン５４と実質的に整列されており、ピン５４が延通することを許容する。図示の実施形態においては、支持孔５８の直径は、ピン５４の直径に比べてわずかに大きくなっている。図示の支持板５６は、ピン５４と支持孔５８との間の締り嵌めによって、所定位置に保持されているけれども、支持板５６は、例えば、ピン、ねじなど、任意の従来の手段によって、軌道スクロール２０に固定してもよい。支持板５６は、第１の面６８と、第２の面７０とを具備している。第１の面６８は、軌道スクロール２０における第２の面３６に隣接して着座するように適合している。第２の面７０は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＦＴＥ）及び二硫化モリブデン（ＭｏＳ2）など、コーティングの適用を具備し、又は、必要に応じて、摩擦を最小化するのに適合した表面改質を具備している。
【００２１】
案内板６０は、実質的に円板の形状であり、中心に開口部７６を形成されて具備している。案内孔６２の環状のアレイは、案内板６０に形成されている。図示の実施形態においては、それぞれの案内孔６２の直径は、それぞれの支持孔５８の直径、及び、それぞれのピン５４の直径に比べて大きくなっている。しかしながら、必要に応じて、他の直径も使用できる。ピン５４は、案内孔６２を延通している。ピン５４の数、及び、支持孔５８及び案内孔６２の対応する数は、スクロールコンプレッサ１０に加わる荷重、スクロールコンプレッサ１０の部品の生産に使用される材料の材料特性、又は他の設計事項に応じて増減することができる。案内孔６２を取り囲むカム面７８は、軌道スクロール２０の経路を案内する。
【００２２】
案内板６０における第１の面７４は、複数の間隔を隔てた刻み目７２を形成されて具備している。図示の実施形態においては、刻み目７２の環状のアレイが形成され、それぞれの刻み目７２は長円の形状を有している。しかしながら、本発明の範囲及び精神から逸脱せずに、より多くの又はより少ない刻み目、異なる形状を有する刻み目、及び、異なるパターンに形成された刻み目を使用できることを理解されたい。さらに、刻み目７２は、必要に応じて、案内板６０のほかの場所に形成することもできることを理解されたい。刻み目７２は、支持板５６及び案内板６０のそれぞれの合致面７０，７４にわたって、例えば、油などの潤滑剤を収集及び分散させるために形成されている。
【００２３】
図３に示すように、案内板６０は、ピン８０を用いて、第２のハウジングシェル１４に固定されている。例えば、ねじなど、他の取付手段も使用できることを理解されたい。案内板６０は、例えば、鋼、銅合金、及び鋳鉄など、当業者に知られている任意の従来の材料から作ることができる。案内板６０は、必要に応じて、板５６，６０の摩耗パターン及び摩耗特性を制御するために、支持板５６に比べて硬質の材料から作ってもよい。案内板６０は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＦＴＥ）及び二硫化モリブデン（ＭｏＳ2）など、コーティングの適用を具備し、又は、必要に応じて、表面改質を具備している。支持板５６における第２の面７０は、案内板６０における第１の面７４と摺動接触している。
【００２４】
動作に際しては、当業者に公知のように、クランクチャンバ４８の中に配置されたクランク機構５０が、軌道スクロール２０を所望の経路において回転させる。カム面７８は、軌道スクロール２０のピン５４と協働して、所望の経路から逸脱しないように作用する。より詳しくは、軌道スクロール２０が回転すると、ピン５４の外面が、案内孔６２のカム面７８に摺動接触する。従って、軌道スクロール２０は、カム面７８によって提供される制限の中で回転する。従って、軌道スクロール２０の所望の経路は、案内孔６２の直径によって制御される。支持板５６は、軌道スクロール２０及びピン５４の望ましくない摩耗を防ぐように作用する。加えて、刻み目７２が設けられる場合には、刻み目７２から潤滑剤が収集及び分散されて、板５６，６０の間の接触に起因して発生する加熱を最小化し、さらに、望ましくない摩耗を防ぐように作用する。
【００２５】
以上の説明から、当業者は、本発明の本質的な特性を理解することができ、本発明の精神及び範囲から逸脱せずに、特許請求の範囲の範囲に従って、本発明に様々な変更及び改変を行って、様々な用途及び条件に適合させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態による軌道制御装置を具備している、スクロールコンプレッサを示した断面図である。
【図２】図１に示したスクロールコンプレッサのための軌道制御装置を示した分解斜視図である。
【図３】図１及び図２に示したスクロールコンプレッサのための軌道制御装置を示した断面図である。
【図１】
0004799593.tif 000002
【図２】
0004799593.tif 000003
【図３】
0004799593.tif 000004