(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一体成形したボール転走溝レースを有するボールカップリングを可動スクロールの自転阻止機構として用いたスクロール型圧縮機において、前記ボール転走溝レースの変形を運転時に矯正する圧力値を越えた軸方向予圧を前記ボールカップリングに付与して組み立てたものであり、前記ボール転走溝レースの変形を矯正した後も前記軸方向予圧が残存圧として残っていることを特徴とするスクロール型圧縮機。
【請求項２】
前記ボールカップリングは、前記ボール転走溝レースを一対と、これらのボール転走溝レース間に介在した複数のボールとを含み、前記一対のボール転走溝レースは、圧縮機の軸方向で互いに対向するよう配置され、互いに対向した面に前記ボールを受ける円環状のボール転走溝を有し、一方が前記可動スクロールに固定され、他方が圧縮機の固定部分に固定されている請求項１記載のスクロール型圧縮機。
【請求項３】
運転時に前記ボールが前記ボール転走溝を転走する請求項２記載のスクロール型圧縮機。
【請求項４】
冷凍回路に包含され、前記残存圧は、圧縮機の寿命、冷凍サイクルの成績係数、及び圧縮機の体積効率との関係で決まる設定範囲内にある請求項１から３のいずれか一項記載のスクロール型圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はスクロール型圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スクロール型圧縮機は、固定スクロールとこれに軸方向で対向した可動スクロールとを含んでいる。固定スクロールと可動スクロールとの間には、複数の密閉空間が形成される。運転時には可動スクロールを自転阻止機構により自転を阻止しつつ円軌道運動させる。可動スクロールの円軌道運動にしたがい、密閉空間が移動しつつ容積を変える。かくして密閉空間により流体の圧縮移送が行われる。
【０００３】
スクロール型圧縮機の自転阻止機構としては、ボールカップリング方式のものが使用されることがある。一般的なボールカップリング方式の自転阻止機構は、ボールを規制するリングとボールを受けるスラストレースとが別体に作られている。その構造の自転阻止機構においては、可動スクロールと固定スクロールとの軸方向隙間を調整するためにシムと呼ばれる部品を用いている。即ち、シムの厚みを適宜選択し、圧縮機の性能に問題のない範囲で自転阻止機構や可動スクロールと固定スクロールとの間に軸方向予圧が発生しないように組み立てている。
【０００４】
最近では、ボールを規制するリングとボールを受けるスラストレースとが一体に作られた自転阻止機構を使用したスクロール型圧縮機が提案されている。そのボールカップリングは、リング板状に一体成形した対のボール転走溝レースと、これらのボール転走溝レース間に介在した複数のボールとを有し、可動スクロールとこれに対向したフロントハウジングなどの固定部との間に、対のボール転走溝レースが軸方向で互いに対向するように介装される。各ボール転走溝レースは多数のボール転走溝を周方向に配設したものである。各ボール転走溝は円環状に形成されたものである。ボールは対のボール転走溝レースのボール転走溝間に挟まれ、圧縮機の運転時にボール転走溝に沿って転動する。このボールカップリングは、部品点数が少ないというメリットをもつ。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したボールカップリングのボール転走溝レースは、その構造上及び製造上、「ゆがみ」や「ひねり」等の変形が発生しやすいという問題をもつ。即ち、ボール転走溝レースが、単品での「ひねり」や、母材に組み付けられた時の「ゆがみ」等を起しやすい。このため、固定スクロールと可動スクロールとの軸方向隙間を正確に調整できず、所定の性能が得られなかったり、また、ボールがボール転走溝の正規の位置に存在し難いためボールの挙動が不安定になり、レースの剥離や騒音の発生の原因になることがある。
【０００６】
それ故に本発明の課題は、自転阻止機構として、ボールを規制するリングとボールを受けるスラストレースとが一体に作られているボールカップリングを用いているにも拘らず、固定スクロールと可動スクロールとの軸方向隙間を正確に調整できるスクロール型圧縮機を提供することにある。
【０００７】
本発明の他の課題は、そのボールカップリングのボール転走溝レースの変形をボールの転走で矯正し、ボールの挙動の安定化を図ったスクロール型圧縮機を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、一体成形したボール転走溝レースを有するボールカップリングを可動スクロールの自転阻止機構として用いたスクロール型圧縮機において、前記ボール転走溝レースの変形を運転時に矯正する圧力値を越えた軸方向予圧を前記ボールカップリングに付与して組み立てたものであり、前記ボール転走溝レースの変形を矯正した後も前記軸方向予圧が残存圧として残っていることを特徴とするスクロール型圧縮機が得られる。
【０００９】
前記ボールカップリングは、前記ボール転走溝レースを一対と、これらのボール転走溝レース間に介在した複数のボールとを含み、前記一対のボール転走溝レースは、圧縮機の軸方向で互いに対向するよう配置され、互いに対向した面に前記ボールを受ける円環状のボール転走溝を有し、一方が前記可動スクロールに固定され、他方が圧縮機の固定部分に固定されていてもよい。
【００１０】
運転時に前記ボールが前記ボール転走溝を転走するようにしてもよい。
【００１１】
冷凍回路に包含され、前記残存圧は、圧縮機の寿命、冷凍サイクルの成績係数、及び圧縮機の体積効率との関係で決まる設定範囲内にあってもよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１を参照して、本発明の実施の形態に係るスクロール型圧縮機を説明する。
【００１３】
図示のスクロール型圧縮機は車両用空調装置に使用するのに適したものであり、固定スクロール１と、これと対になった可動スクロール２と、これらを内包したケーシング３と、このケーシング３の開放端に固定されここを閉塞したフロントハウジング４とを含んでいる。固定スクロール１は、固定うず巻体１ａと、これの軸方向一端に一体に固定された固定端板１ｂとを含んでいる。可動スクロール２は、可動うず巻体２ａと、これの軸方向一端に一体に固定された可動端板２ｂとを含んでいる。固定うず巻体１ａと可動うず巻体２ａが互いにかみ合った状態で固定端板１ｂと可動端板２ｂが互いに軸方向で対向し、これらの間に冷媒等の流体を圧縮しつつ移送するための幾つかの密閉空間５を形成している。
【００１４】
固定端板１ｂはケーシング３に固定され、ケーシング３との間に吐出室７を形成している。固定端板１ｂには、密閉空間５で圧縮された流体を吐出室７に吐出させる吐出口８が形成されている。
【００１５】
可動端板２ｂとフロントハウジング４との間には、可動スクロール２の自転を阻止するが公転は許すための自転阻止機構９が備えられている。この自転阻止機構９については、後文にて詳述する。
【００１６】
さらに可動端板２ｂの可動うず巻体２ａとは反対側の面には環状突部２ｃが一体に形成されている。環状突部２ｃの内側には偏心ブッシュ１１がドライブベアリング１２を介して回転可能に配置されている。
【００１７】
フロントハウジング４の中央には大径部１３ａをもつシャフト１３が貫通している。シャフト１３はシャフトベアリング１４で支持され、さらにその大径部１３ａをメインベアリング１５で支持されている。シャフト１３の大径部１３ａは、偏心ブッシュ１１に係合した偏心ピン１６を備えている。なお、偏心ブッシュ１１には、可動スクロール２の動作時のモーメントに対抗するバランサー１７が備えられている。
【００１８】
フロントハウジング４の円筒部４ａの外側にはラジアルベアリング１９を介してロータ２１が回転自在に支持されている。ロータ２１は、例えば、自動車のエンジンにて回転駆動される。ロータ２１は、電磁クラッチ２２を介してシャフト１３に接続されている。したがって、電磁クラッチ２２がオンのときにはシャフト１３はロータ２１と一体になって回転するが、電磁クラッチ２２が切断されるとシャフト１３はロータ２１から切り離される。
【００１９】
シャフト１３が回転すると、偏心ピン１６及び偏心ブッシュ１１の作用により、可動スクロール２が円軌道上で公転する。このとき、可動スクロール２の自転は自転阻止機構９により阻止される。結果として、密閉空間５が流体を圧縮しつつ中央へ移送され、流体を吐出口８を通して吐出室７へ吐出させる。吐出室７の流体は吐出ポートから冷凍回路に流出し、また吸入ポートからケーシング３内の吸入空間に戻り、密閉空間５に取り込まれる。
【００２０】
次に、図２をも参照して、自転阻止機構９について説明する。
【００２１】
この自転阻止機構９は、ボールカップリングと一般に呼ばれるものであり、リング板状に一体成形され軸方向で互いに対向したバネ性を有する対のボール転走溝レース９１，９２と、これらのボール転走溝レース９１，９２間に介在した複数の金属製ボール９３とを有している。一方のボール転走溝レース９１は可動スクロール２に固定されている。他方のボール転走溝レース９２はフロントハウジング４に固定されている。ボール転走溝レース９１，９２の各々は多数のボール転走溝９１ａ，９２ａを周方向に配設したものである。ボール転走溝９１ａ，９２ａの各々は円環状に形成されたものである。ボール９３は対のボール転走溝レース９１，９２のボール転走溝９１ａ，９２ａ間に挟まれ、圧縮機の運転時にボール転走溝９１ａ，９２ａに沿って転動する。この自転阻止機構９は、部品点数が少ないというメリットをもつ一方、ボール９３の挙動が安定し難く、かつボール転走溝レース９１，９２が、その構造上、製造上、「ゆがみ」や「ひねり」等の変形が発生しやすいという問題がある。
【００２２】
これらの問題を解決するため、圧縮機を組み立てる際に、ボールカップリング即ち自転阻止機構９に、後文にて詳述するような値の軸方向予圧を付与する。なお、ケーシング３とフロントハウジング４との間に介在させたシム３１の厚みを増加させると軸方向予圧は減少し、またシム３１の厚みを減少させると軸方向予圧は増大する。故に、シム３１の厚みを適宜選択することにより、軸方向予圧の値は簡単に設定できる。
【００２３】
次に、図３をも参照して、ボールカップリングに付与する軸方向予圧の設定について説明する。ここではスクロール型圧縮機を冷凍サイクルに使用する場合を示す。
【００２４】
軸方向予圧量はシム厚に反比例して変動するが、さらに静シャフトトルクに比例する値をもつので、その静シャフトトルクを測定することにより軸方向予圧量を知ることができる。
【００２５】
また、圧縮機の寿命、冷凍サイクルの成績係数（ＣＯＰ）、及び圧縮機の体積効率は、軸方向予圧量に対し図３のグラフに示した関係をもつ。この関係にしたがって、軸方向予圧量の好ましい設定範囲が定まる。具体的には、性能と信頼性を両立させ得る軸方向予圧量の設定範囲を実験にて求める。そして、その実験にて求めた設定範囲を、圧縮機の組立時にシャフトを回転させた時の回転トルク値、即ち、静シャフトトルク値を代用して管理する。
【００２６】
運転時にボール９３がボール転走溝９１ａ，９２ａを転走しボール転走溝レース９１，９２の変形を矯正した後も、図３に示す設定範囲の残存圧があるように軸方向予圧を設定するということである。即ち、ボールカップリングにボール転走溝レース９１，９２の各々の上述した変形を運転時に矯正する値を越えた軸方向予圧を付与して圧縮機の組み立てを行い、圧縮機の寿命、冷凍サイクルの成績係数、及び圧縮機の体積効率との関係で決まる設定範囲内の残存圧をもたせる。
【００２７】
上述したスクロール型圧縮機によると、ボールカップリングに適切な軸方向予圧が存在するため、組み付け時における可動スクロール２の壁高さ（即ち、可動うず巻体２ａの軸方向寸法）の測定精度が向上する。またボール転走溝レース９１，９２の形状が矯正されるため、ボール９３がボール転走溝９１ａ，９２ａの正規位置に存在しやすくなってボール９３の挙動が安定する。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、自転阻止機構として、ボールを規制するリングとボールを受けるスラストレースとが一体に作られている構造を用いているにも拘らず、固定スクロールと可動スクロールとの軸方向隙間を正確に調整できるスクロール型圧縮機を提供することができる。また、そのボールカップリングのボール転走溝レースの変形をボールの転走で矯正するので、ボールの挙動が安定する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に実施の形態に係るスクロール型圧縮機の縦断面図。
【図２】図１のスクロール型圧縮機に使用された自転阻止機構（ボールカップリング）の一部のみを示した斜視図。
【図３】図１のスクロール型圧縮機における軸方向予圧の設定範囲を説明するためのグラフ。
【符号の説明】
１  固定スクロール
２  可動スクロール
３  ケーシング
４  フロントハウジング
５  密閉空間
７  吐出室
８  吐出口
９  自転阻止機構
１３  シャフト
２１  ロータ
２２  電磁クラッチ
３１  シム
９１，９２  ボール転走溝レース
９１ａ，９２ａ  ボール転走溝
９３  ボール
【図１】
0004398539.tif 000002
【図２】
0004398539.tif 000003
【図３】
0004398539.tif 000004