(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器の内部を上下の２室に区画するメインフレームと、上記メインフレームの上部側に配置される固定スクロールと旋回スクロールとを有する冷媒圧縮部と、上記メインフレームの下部側に配置される回転駆動軸を有する電動機とを含み、
上記回転駆動軸は、主軸と上記主軸の上端に偏心して一体に設けられたクランク軸とを有し、上記旋回スクロールの鏡板背面には、上記クランク軸と連結されるボスが設けられており、
上記メインフレームは、上記主軸に対する主軸受け部と、上記旋回スクロールの鏡板背面と対向する面側に上記主軸受け部の軸線を中心として所定の深さをもって同軸的に形成されたスラスト受圧面と、上記スラスト受圧面内で上記主軸受け部の軸線を中心として同軸的に円筒凹部状に形成された内周面とを有し、
上記メインフレームの内周面に、上記旋回スクロールの軸方向の可動範囲を規制する上記回転駆動軸よりも大径のスラストリングが軸方向に移動可能に配置され、上記メインフレームの内周面内の圧力によって上記スラストリングの一端面が上記旋回スクロールの鏡板背面と摺接シールすることにより、上記旋回スクロールの鏡板背面側を複数の圧力空間に区画するスクロール圧縮機において、
上記スラストリングは、上記メインフレームの内周面に沿って摺動可能に嵌合されるリング本体と、上記リング本体の一端面側に上記リング本体よりも大径に形成され、上記リング本体の摺動に伴って上記旋回スクロールの鏡板背面側もしくは上記スラスト受圧面側のいずれか一方に当接するフランジ部とを有し、
上記フランジ部の上記旋回スクロールの鏡板背面に対する摺接面の外径をＬ１、上記フランジ部が上記旋回スクロールの鏡板背面側に当接している状態における上記リング本体の上記メインフレームの内周面に対する嵌合長さをＬ２および上記フランジ部と上記スラスト受圧面との間で規定される上記スラストリングの軸方向可動ストロークをδ１、上記メインフレームと上記リング本体との間の直径クリアランスをδ２としたとき、上記スラストリングの自由度が以下の式１を満足するように設定されていることを特徴とするスクロール圧縮機。
【数１】
0004488149.tif 000004
【請求項２】
上記メインフレームと上記リング本体との間には、弾性体からなるシールリングが介装されている請求項１に記載のスクロール圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気調和機などの冷凍サイクルに用いられるスクロール圧縮機に関し、さらに詳しくいえば、旋回スクロールの鏡板背面とスラストリングとのシール面でのガスリークを低減して、起動時の安定性を向上させたスクロール圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２に示すように、スクロール圧縮機１は、密閉容器２内にそれぞれ鏡板３１１，３２１に対して直立するスクロールラップ３１２，３２２を有する固定スクロール３１および旋回スクロール３２と、密閉容器２内を区画するメインフレーム４とを含み、各スクロールラップ３１２，３２２同士を噛み合わせることにより、内部に密閉作動室３３を備えた冷媒圧縮部３が設けられている。
【０００３】
図示されていないが、密閉容器２内には電動機が収納されており、また所定量の潤滑油が貯留されている。その電動機の回転駆動軸５は、主軸５１がメインフレーム４の主軸受け部４１を介して冷媒圧縮部３に貫通され、その先端のクランク軸５２が旋回スクロール３２の鏡板３２１背面のボス３２３に接続される。
【０００４】
スクロール圧縮機１を駆動すると、冷凍サイクルで仕事を終えた低圧冷媒は、冷媒吸入管２１を経て密閉作動室３３の外周側から吸い込まれ、渦巻きの中心に行くにしたがって圧縮され、中央に設けられている吐出口３４から高圧冷媒として吐出される。この高圧冷媒は冷媒通路３５を通って電動機室側に運ばれ、冷媒吐出管２２より再び所定の冷凍サイクルへと送り出される。
【０００５】
この冷媒圧縮運転時において、旋回スクロール３２には密閉作動室３３内から常に固定スクロール３１とは離反する方向に圧力が加えられる。さらに、その圧力は渦巻きの外周側（低圧冷媒吸込側）から中心に行くにしたがって低圧から高圧へと移行する圧力勾配となるため、旋回スクロール３２にその圧力に抗するような背圧をかけて、旋回スクロール３２の浮き上がりを防止する必要がある。
【０００６】
そこで、図２に示すスクロール圧縮機１は、圧力勾配に対応した背圧を旋回スクロール３２にかけるため、旋回スクロール３２の背面側にスラストリング６を設けて、リング外側を低圧室ＬＲ、リング内側を高圧室ＨＲに区画している。これにより、高圧室ＨＲには駆動室内の高圧がかけられるようにし、低圧室ＬＲには、それよりも小さい低圧冷媒側の低圧がかけられるようにしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、起動時など低圧室ＬＲと高圧室ＨＲの圧力差が小さい運転条件においては、背圧が不十分であるため、旋回スクロールが傾いてしまい、よってスラストリングが旋回スクロールから離れてしまい、シール構造による圧力差が得られなくなるという場合があった。
【０００８】
そこで、本発明は上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、スラストリングを用いて旋回スクロールの鏡板背面に複数の圧力空間を形成してなるスクロール圧縮機において、旋回スクロールの鏡板背面とスラストリングとのシール面でのガスリークを低減して、起動時の安定性を向上させたスクロール圧縮機を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するため、本発明は、密閉容器の内部を上下の２室に区画するメインフレームと、上記メインフレームの上部側に配置される固定スクロールと旋回スクロールとを有する冷媒圧縮部と、上記メインフレームの下部側に配置される回転駆動軸を有する電動機とを含み、上記回転駆動軸は、主軸と上記主軸の上端に偏心して一体に設けられたクランク軸とを有し、上記旋回スクロールの鏡板背面には、上記クランク軸と連結されるボスが設けられており、上記メインフレームは、上記主軸に対する主軸受け部と、上記旋回スクロールの鏡板背面と対向する面側に上記主軸受け部の軸線を中心として所定の深さをもって同軸的に形成されたスラスト受圧面と、上記スラスト受圧面内で上記主軸受け部の軸線を中心として同軸的に円筒凹部状に形成された内周面とを有し、上記メインフレームの内周面に、上記旋回スクロールの軸方向の可動範囲を規制する上記回転駆動軸よりも大径のスラストリングが軸方向に移動可能に配置され、上記メインフレームの内周面内の圧力によって上記スラストリングの一端面が上記旋回スクロールの鏡板背面と摺接シールすることにより、上記旋回スクロールの鏡板背面側を複数の圧力空間に区画するスクロール圧縮機において、上記スラストリングは、上記メインフレームの内周面に沿って摺動可能に嵌合されるリング本体と、上記リング本体の一端面側に上記リング本体よりも大径に形成され、上記リング本体の摺動に伴って上記旋回スクロールの鏡板背面側もしくは上記スラスト受圧面側のいずれか一方に当接するフランジ部とを有し、上記フランジ部の上記旋回スクロールの鏡板背面に対する摺接面の外径をＬ１、上記フランジ部が上記旋回スクロールの鏡板背面側に当接している状態における上記リング本体の上記メインフレームの内周面に対する嵌合長さをＬ２および上記フランジ部と上記スラスト受圧面との間で規定される上記スラストリングの軸方向可動ストロークをδ１、上記メインフレームと上記リング本体との間の直径クリアランスをδ２としたとき、上記スラストリングの自由度が以下の式１を満足するように設定されていることを特徴としている。
【数２】
0004488149.tif 000002
【００１０】
これによれば、運転状況によらず、ガスリーク損失の少ない安定した旋回運動が得られる。
【００１１】
なお、上記式１を満足するように設定した場合、上記直径クリアランスδ２が大きくなる可能性があるので、上記メインフレームと上記リング本体との間に、弾性体からなるシールリングを介装してシールを確保しておくことが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１には、本発明の一実施形態に係るスクロール圧縮機の分解図が示されている。なお、先に説明した図２の従来装置と同一もしくは同一と見なされる構成要素には、同じ参照符号が用いられている。
【００１３】
図１には、固定スクロール３１、旋回スクロール３２、メインフレーム４、回転駆動軸５およびスラストリング６がそれぞれ示されており、実際はこれらが従来例と同様の筒状の密閉容器２（図２参照）内に組み合わされた状態で収納されている。なお、密閉容器内には、回転駆動軸５を駆動する電動機（図示しない）がさらに収納されている。
【００１４】
冷媒圧縮部３は、上述した従来例と同じく鏡板３１１の前面に渦巻状の固定スクロールラップ３１２を有する固定スクロール３１と、鏡板３２１の前面に渦巻状の旋回スクロールラップ３２２を有し、背面に回転駆動軸５のクランク軸４２が接続されるボス（凹部）３２３を有する旋回スクロール３２とを備え、各スクロールラップ３１２，３２２同士を噛み合わせることにより、内部に密閉作動室３３が形成されている。
【００１５】
この冷媒圧縮部３は、回転駆動軸５によって旋回スクロール３２を回転させることにより、密閉作動室３３の外側に設けられた冷媒吸入孔３５から吸入された冷媒ガスが中央に移動するにつれて圧縮され、固定スクロール３１の中央上部に設けられた冷媒吐出孔３４から冷媒吐出室→電動機室を経て所定の冷凍サイクルへと送り出される。
【００１６】
メインフレーム４は、その上部側（冷媒圧縮部３側）が凹まされ、上記旋回スクロール３２の背面を摺動可能に支持するスラスト受圧面４２と、同スラスト受圧面４２よりもさらに一段凹まされた内周面４３とが設けられている。
【００１７】
この実施形態において、メインフレーム２のスラスト受圧面４２と旋回スクロール３２との間には、旋回スクロール３２の自転を防止するためのオルダムリング８が介装されている。
【００１８】
メインフレーム４の中央には、上面側（冷媒圧縮部側３）と背面側（電動機側）とを貫通する主軸受け部４１が設けられており、この主軸受け部４１に電動機の回転駆動軸５が回転可能に軸支されている。上述したスラスト受圧面４２と内周面４３とは、この主軸受け部４１に対して同軸的に凹まされている。
【００１９】
回転駆動軸５は、主軸受け部４１に同軸的に軸支される主軸５１と、上記主軸５１の一端側（図１では上端側）にその軸線に対して偏心配置されたクランク部５２とから構成されている。
【００２０】
クランク部５２は、メインフレーム４の内周面４３内に突設され、旋回スクロール３２の鏡板背面に設けられたボス３２３に嵌合される。この実施形態において、クランク部５２は凸軸となっているが、例えばＵ字状の凹軸であってもよい。なお、クランク部５２が凹軸の場合には、これに嵌合されるボス３２３は凸軸であることが好ましい。
【００２１】
この実施形態において、メインフレーム４と冷媒圧縮部３との間には、スラストリング６が収納されている。スラストリング６は、外周面がメインフレーム４の内周面４３に沿って、摺動可能に嵌合される筒状のリング本体６１と、上記内周面４３の直径よりも大径な直径を有し、一端面が旋回スクロール３２の鏡板背面に沿って摺接され、他端面がスラスト受圧面４２に沿って当接するフランジ部６２とを備えている。
【００２２】
このスラストリング６をメインフレーム４と旋回スクロール３２の間に介装することにより、スラストリング６の外側には低圧室ＬＲが形成され、内側には高圧室ＨＲが形成される。
【００２３】
組立状態において、低圧室ＬＲは密閉作動室３３外側の低圧冷媒空間もしくは冷媒吸入管２１（図２参照）の一部と連通している。高圧室ＨＲは、回転駆動軸５とメインフレーム４の主軸孔４２との隙間およびメインフレーム４の油逃がし孔（図示しない）を介して電動機室内に連通している。
【００２４】
この実施形態においては、スラストリング６の一端にフランジ部６２を設けて、フランジ部６２がメインフレーム４のスラスト受圧面４２と接触することにより、その軸方向可動ストロークδ１を規制するタイプとなっているが、この場合スラストリング６の軸方向可動ストロークδ１は、固定式のスラスト受圧面４２を設けた場合の旋回旋回スクロール３２の軸方向可動ストロークに相当する。
【００２５】
とりわけ、このフランジ部６２を有するスラストリング６を用いた構成においては、リング本体６１とメインフレーム４の内周面４３との嵌合面でのクリアランスをスラスト部での自由度より大きく設定することが好ましい。
【００２６】
そこで、この実施形態においては、スラストリング６の軸方向可動ストロークをδ１、メインフレーム４の内周面４３の直径（Ｄ１）とスラストリング４のリング本体４１の直径（ｄ１）との直径クリアランスをδ２（＝Ｄ１−ｄ１）、フランジ部６２の旋回スクロール３２背面に対する摺接面の外径をＬ１、リング本体４１のメインフレーム４に対する嵌合長さをＬ２としたとき、スラストリング６の寸法が、以下の式１を満足する範囲内で決定されている。
【数３】
0004488149.tif 000003
【００２７】
これによれば、運転条件によって旋回スクロール３２が転覆した場合でも、スラストリング６のシール面から旋回スクロール３２が離れることなく、確実にシール構造を確保でき、起動時の安定性が向上する。
【００２８】
スラストリング６を上記式１を満足するような条件の下で構成した場合、条件によっては直径クリアランスδ２が大きくなることがある。そこで、この実施形態においては、内周面４３の内側に環状のシール溝４４を設けて、このシール溝４４に沿って、環状の弾性体、例えばＯ（オー）リングからなるシールリング７を介装して、内周面４３とリング本体４１との間のシール性を確保している。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、メインフレームと旋回スクロールとの間にスラストリングを介装するスクロール圧縮機において、スラストリングのフランジ部とリング本体の寸法の最適化を図ることにより、旋回スクロール背面からスラストリングが離れるのを効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るスクロール圧縮機の分解断面図。
【図２】従来のスクロール圧縮機の部分断面図。
【符号の説明】
１０  スクロール圧縮機
２  密閉容器
３  冷媒圧縮部
３１  固定スクロール
３２  旋回スクロール
３２３  ボス
４  メインフレーム
４１  主軸受け部
４２  スラスト受圧面
４３  内周面
４４  シール溝
５  回転駆動軸
５１  主軸
５２  クランク部
６  スラストリング
６１  リング本体
６２  フランジ部
７  シールリング
８  オルダムリング
ＨＲ  高圧室
ＬＲ  低圧室
【図１】
0004488149.tif 000005
【図２】
0004488149.tif 000006