(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
旋回スクロールの鏡板背面とメインフレームとの間にスラストリングが備えられ、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、
上記メインフレームの上記旋回スクロールの鏡板背面と対向する面側には所定の深さに凹まされた規制面が設けられているとともに、上記メインフレームの中央部分には上記規制面よりもさらに深さの深い内周面が設けられており、
上記スラストリングは、上記メインフレームの上記内周面に沿って嵌合されるリング本体と、上記内周面の直径よりも大きな外径を有して上記リング本体の上記旋回スクロールの鏡板背面と対向する一端面側に一体に形成されたフランジ部とを備え、上記旋回スクロールの鏡板背面と上記メインフレームの上記規制面との間に上記フランジ部が介装されることにより、上記旋回スクロールの軸方向の可動範囲が規制されることを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項２】
上記メインフレームと上記旋回スクロールの鏡板背面との間には、上記旋回スクロールの自転を防止するオルダムリングが介装されており、上記規制面は、上記オルダムリングの摺動面と同一平面である請求項１に記載のスクロール圧縮機。
【請求項３】
上記メインフレームの上記規制面深さと上記スラストリングのフランジ部厚さとを選択嵌合することにより、上記可動範囲を管理する請求項１または２に記載のスクロール圧縮機。
【請求項４】
上記旋回スクロールの鏡板背面に摺接する上記フランジ部の摺動面には、環状の溝が設けられており、さらに上記溝と上記スラストリング外周に形成された吸い込み圧空間とを連通する連通溝もしくは連通孔が上記フランジ部の半径方向に沿って形成されている請求項１ないし３のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機。
【請求項５】
上記フランジ部に摺接する上記旋回スクロールの鏡板背面には、環状の溝が設けられており、さらに上記溝と上記スラストリング外周に形成された吸い込み圧空間とを連通する連通溝もしくは連通孔が上記旋回スクロールの半径方向に沿って形成されている請求項１ないし３のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機。
【請求項６】
上記スラストリングの上記旋回スクロールとの摺動面に環状の溝を設け、さらに上記溝に対して上記スラストリングの軸方向に貫通する連通孔を設けた請求項１ないし３のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機。
【請求項７】
上記スラストリングの上記旋回スクロールとの摺動面に、環状の溝を設け、上記溝は上記旋回スクロールの鏡板背面のオルダムリングキーと嵌合するキー溝と連続的もしくは間欠的に連通する請求項１ないし３のいずれか１項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、構造的により安価であり、圧縮効率のよいスクロール圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近の空気調和機（エアコン）の多くは、圧縮効率のよいスクロール圧縮機を使用している。その一例を図６に示す。このスクロール圧縮機１は、円筒状に形成された密閉容器２を備え、その内部はメインフレーム４により冷媒吐出室Ｒ１と電動機室Ｒ２とに区画されている。
【０００３】
冷媒吐出室Ｒ１内には、鏡板３１１に渦巻状のスクロールラップ３１２を有する固定スクロール３１と、電動機により駆動される旋回スクロール３２とを噛み合わせてなる冷媒圧縮部３が収納されている。
【０００４】
図示されていないが、電動機室Ｒ２内には電動機が収納され、また、所定量の潤滑油が貯留されている。その電動機の駆動軸６がメインフレーム４を貫通し、その先端のクランク軸６１が旋回スクロール３２の鏡板３２１背面のボス３２３に接続されている。
【０００５】
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冷媒吐出室Ｒ１に吐出される。吐出された高圧冷媒は、バイパス管３５を通って電動機室Ｒ２に導かれた後、冷媒吐出管２２から再び冷凍サイクルへと送り出される。
【０００６】
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。
【０００７】
そこで、この従来例においては、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５を設けて、周辺部側の第１背圧室ＬＲ（低圧側）と中央部側の第２背圧室ＨＲ（高圧側）とに分離している。これにより、第２背圧室ＨＲには駆動室Ｒ１内の高圧がかけられるようにし、第１背圧室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。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、起動時などにおいては、密閉容器２内部が高圧に立ち上がっていないため、旋回スクロール３２に適正な背圧がかけらず、圧縮不良を起こすおそれがある。そこで、旋回スクロール３２の軸方向の可動範囲を規制するために、メインフレーム４に規制面４１を設けて、旋回スクロール３２の可動範囲を物理的に規制し、圧縮不良を防止していた。
【０００９】
また、これとは別にスラストリング５の背面に対向するメインフレーム４に第２の規制面４１１を設けて、スラストリング５を介して間接的に旋回スクロール３２の軸方向可動範囲を規制するタイプも提案されているが、これらいずれのタイプによっても、各規制面４１，４１１を独自に高精度に加工する必要があり、結果的にコストが高くなるという課題があった。
【００１０】
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、スラストリングを介して間接的に旋回スクロールの可動範囲を規制することにより、起動時などの圧力差の小さい運転状態においても安定であり、かつ、低コストなスクロール圧縮機を提供することにある。
【００１１】
【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、旋回スクロールの鏡板背面とメインフレームとの間にスラストリングが備えられ、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、上記メインフレームの上記旋回スクロールの鏡板背面と対向する面側には所定の深さに凹まされた規制面が設けられているとともに、上記メインフレームの中央部分には上記規制面よりもさらに深さの深い内周面が設けられており、上記スラストリングは、上記メインフレームの上記内周面に沿って嵌合されるリング本体と、上記内周面の直径よりも大きな外径を有して上記リング本体の上記旋回スクロールの鏡板背面と対向する一端面側に一体に形成されたフランジ部とを備え、上記旋回スクロールの鏡板背面と上記メインフレームの上記規制面との間に上記フランジ部が介装されることにより、上記旋回スクロールの軸方向の可動範囲が規制されることを特徴としている。
【００１２】
これによれば、従来のようにメインフレーム側に新たに規制面（図６の規制面４１，４１１）を設けて旋回スクロールの可動範囲を制限するのではなく、スラストリングのフランジ部を介して間接的に旋回スクロールの可動範囲を規制することにより、メインフレームの加工コストを低減することができる。
【００１３】
上記メインフレームと上記旋回スクロールの鏡板背面との間には、上記旋回スクロールの自転を防止するオルダムリングが介装されており、上記規制面は、上記オルダムリングの摺動面と同一平面である。これによれば、オルダムリングの摺動面と兼用させることにより、さらに加工コストを低減させることができる。
【００１４】
上記メインフレームの上記規制面深さと上記スラストリングのフランジ部厚さとを選択嵌合することにより、上記可動範囲を管理することが可能となり、低コストでより高精度な可動範囲規制を行うことができる。この構成であっても旋回スクロールは十分に安定した運動を行うことができるが、より安定化させるために、スラストリングのフランジ部の外径をできるだけ大きくすることが好ましい。これによれば、例えば起動時など固定スクロールに対して旋回スクロールを押し下げる方向の力がほぼ等しくなる運転圧力条件において、押し下げる方向の力が旋回スクロールの１回転中の変動によって旋回スクロールが倒れる駒のように挙動する、いわゆる転覆運動を小さく抑えることができる。
【００１５】
上記旋回スクロールの鏡板背面に摺接する上記フランジ部の摺動面には、環状の溝が設けられており、さらに上記溝と上記スラストリング外周に形成された吸い込み圧空間とを連通する連通溝もしくは連通孔が上記フランジ部の半径方向に沿って形成されていることが好ましい。これによれば、旋回スクロールとの摺動面間に吸込み圧空間を形成することができ、よって、スラストリングと旋回スクロールが離反することを防止できる。
【００１６】
上記フランジ部に摺接する上記旋回スクロールの鏡板背面には、環状の溝が設けられており、さらに上記溝と上記スラストリング外周に形成された吸い込み圧空間とを連通する連通溝もしくは連通孔が上記旋回スクロールの半径方向に沿って形成されていてもよく、また上記スラストリングの上記旋回スクロールとの摺動面に環状の溝を設け、さらに上記溝に対して上記スラストリングの軸方向に貫通する連通孔を設けてもよい。
【００１７】
また、上述した以外に、上記スラストリングの上記旋回スクロールとの摺動面に、環状の溝を設け、上記溝は上記旋回スクロールの鏡板背面のオルダムリングキーと嵌合するキー溝と連続的もしくは間欠的に連通するようにしてもよい。
【００１８】
【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断面図が示されおり、図２にはスラストリングを中心に拡大した状態の拡大図が示されている。なお、先に説明した図６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。
【００１９】
このスクロール圧縮機１０は、円筒状に形成された密閉容器２を備えており、この実施形態において、密閉容器２内はメインフレーム４により冷媒吐出室Ｒ１と電動機室Ｒ２とに区画されている。冷媒吐出室Ｒ１内には、固定スクロール３１と旋回スクロール３２とを互いのスクロールラップ３１２，３２２同士を組み合わせて内部に密閉作動室３３を形成してなる冷媒圧縮部３が設けられている。
【００２０】
固定スクロール３１のスクロールラップ３１２の外周側には、冷凍サイクルからの冷媒吸入管２１が接続されており、中央には生成された高圧冷媒を冷媒吐出室Ｒ１内に吐出する吐出口３４が設けられている。
【００２１】
図示されていないが、電動機室Ｒ２内には電動機が収納されており、その電動機の回転駆動軸に参照符号６が付されている。また、電動機室Ｒ１内には駆動部を潤滑するための潤滑油が所定量貯留されている。電動機の回転駆動軸６はメインフレーム４の主軸孔４２を介して冷媒圧縮部３側に延びており、その先端のクランク軸６１が旋回スクロール３２の鏡板３２１背面に設けられたボス３２３に嵌合されている。駆動軸６内部には、図示しない給油孔がその軸方向の全長にわたって穿設されている。
【００２２】
メインフレーム４と冷媒圧縮部３との間には、旋回スクロール３２に対する背圧室が設けられるが、この実施形態においては、背圧室は高圧と低圧の２つの背圧室を含む。この２つの背圧室を形成するため、メインフレーム４には、冷媒圧縮部３側に、一段凹まされた規制面４１と、規制面４１よりもさらに一段電動機の回転駆動軸６に沿って同軸的に凹まされた内周面４３が形成されている。メインフレームの規制面４１には、旋回スクロール３２の自転防止用のオルダムリング７が旋回スクロール３２の鏡板背面に摺動可能に介装されている。
【００２３】
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５が収納されている。スラストリング５は、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、他端面が規制面４１に沿って当接するフランジ部５２と、同フランジ部５２から他端にかけて、その外周面がメインフレーム４の内周面４３に沿って移動可能に嵌合されるリング本体５１とを備えている。
【００２４】
このスラストリング５により、メインフレーム４と冷媒圧縮部３との間の外側には第１背圧室ＬＲ（低圧側）が形成され、内側には第２背圧室ＨＲ（高圧側）がそれぞれ形成される。第１背圧室ＬＲは、密閉作動室３３内の外側の低圧冷媒空間と旋回スクロール３２の側面およびオルダムリング７を介して連通している。第２背圧室ＨＲは、回転駆動軸６とメインフレームの主軸孔４２との隙間およびメインフレーム４の油逃がし孔４４を介して電動機室Ｒ２内に連通している。
【００２５】
ところで、メインフレーム４の内周面４３に対するスラストリング５の嵌合は、圧力漏れを最小限とする上で、それらのクリアランスを管理する方法もあるが、内周面４３に環状にシール溝４３１を形成して、シール溝４３１内にリング状の弾性シール部材を設けることが好ましい。これによれば、リング本体５１と内周面４３との間が確実にシールされる。
【００２６】
このように構成されたスクロール圧縮機１は、規制面４１と旋回スクロール３２との間にスラストリング５のフランジ部５２を介して、旋回スクロール３２の軸方向の可動範囲が規制されるため、規制面４１に新たに旋回スクロール３２専用の規制面を設ける必要がなく、安価に製造することができる。
【００２７】
上述した構成であっても旋回スクロール３２は十分に安定した運動を行うことができるが、例えば起動時などの運転圧力条件によっては、固定スクロール３１に対して旋回スクロール３２を押し下げる方向の力がほぼ等しくなる。このとき、押し下げる方向の力は、旋回スクロール３２の１回転中に変動するため、旋回スクロールが倒れる駒のような転覆運動をすることがある。その転覆運動をできるだけ小さく抑えるためには、スラストリング５のフランジ部５２の外径をできるだけ大きくすることが好ましい。
【００２８】
また、スラストリング本体５１の外径よりフランジ部５２の外径を大きくした場合、スラストリング５にかかる押し下げ力が大きくなり、スラストリング５が旋回スクロールの背面に密着しなくなるおそれがある。
【００２９】
そこで、図３の変形例に示すように、スラストリング５のフランジ部５２の摺接面に環状のスラスト溝５２１を設けて、スラスト溝５２１と第１背圧室ＬＲとを連通させることにより、フランジ部５２の径を変えることなく適切な密着力を得ることができる。この実施形態において、スラスト溝５２１と第１背圧室ＬＲとは、フランジ部５２の半径方向に連通した連通孔５２２によって連通している。
【００３０】
これによれば、旋回スクロール３２とスラストリング５とを離反させようとする力を小さくすることができ、スラストリング５にかかる押し下げ方向の力を小さくすることができるため、確実にスラストリング５と旋回スクロール３２とを密着しておくことができる。
【００３１】
なお、この第１変形例においては、連通孔５２２はフランジ部５２の半径方向に沿って形成されているが、軸方向形成されていてもよい。すなわち、フランジ部５２の肉厚方向に連通した連通孔を形成して、そこからＬ字状に第１背圧室ＬＲに連通するようにしてもよく、このような態様も本発明に含まれる。
【００３２】
上述した変形例と同様の効果を奏するものとしては、図４に示すように旋回スクロール３２の鏡板３２１背面のスラストリング５との摺動範囲内に溝３２４を設け、この溝３２４から半径方向に向けて第１背圧室ＬＲに連通する連通孔３２５を形成するようにしてもよく、この第２の変形例によっても、同様の効果が得られる。
【００３３】
図５には、さらに別の態様が示されている。第３の変形としては、まず、スラストリング５のフランジ部５２に上記第１変形例と同様の環状の溝５２１を形成する。この実施形態では上述した連通孔を設けずに、旋回スクロール３２の鏡板３２１背面のスラストリング５２との摺動面の一部を切り欠いて切欠部３２６を形成する。
【００３４】
これによれば、旋回スクロール３２が旋回運動することにより、切欠部３２６が間欠的に溝５２１と連通するようになり、ほぼ上記変形例と同様の効果が得られる。また、この切欠部３２６は旋回スクロール３２の背面に設けたオルダムリングキーと嵌合するキー溝と兼用したものであってもよい。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、スラストリングを介してメインフレームに対する旋回スクロールの軸方向の可動範囲を規制するようにしたことにより、メインフレーム側に規制手段を設けることなく、高効率および低コストな旋回スクロールの可動範囲を規制できるスクロール圧縮機が得られる。
【００３６】
また、スラストリングに低圧空間に連通した溝を設けることにより、確実に旋回スクロールを固定スクロールに密着させておくことができる。
【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部分断面図。
【図２】上記実施形態のスラストリングを中心に拡大した拡大図。
【図３】スラストリングの第１の変形例を示す拡大図。
【図４】スラストリングの第２の変形例を示す拡大図。
【図５】スラストリングの第３の変形例を示す拡大図。
【図６】従来のスクロール圧縮機の部分断面図。
【符号の説明】
１，１０  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
３１１  鏡板
３１２  スクロールラップ
３２  旋回スクロール
３２１  鏡板
３２２  スクロールラップ
３２３  ボス
３２４  溝
３２５  連通孔
３２６  切欠部
３３  密閉作動室
４  メインフレーム
４１  規制面
４２  主軸孔
４３  内周面
４４  油逃がし孔
５  スラストリング
５１  リング本体
５２  フランジ部
５２１  溝
５２２  連通孔
６  回転駆動軸
６１  クランク軸
ＬＲ  第１背圧室
ＨＲ  第２背圧室
Ｒ１  冷媒吐出室
Ｒ２  電動機室
【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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