(57)【要約】ハイブリッドラップ部を有するスクロール圧縮機が、周回と非周回の両方のスクロール部材の駆動中心からオフセットされるラップ部起点を有するように規定される。そのオフセットは、シャフト回転に関するトルク曲線における極限値を無くすような方向で選択される。このようにして、トルク反転は、ほぼ無くされる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースと、このベースから延びる実質的に渦巻状のラップ部とを有する第１のスクロール部材と、
ベースと、このベースから延びる実質的に渦巻状のラップ部とを有する第２のスクロール部材と、前記第２のスクロール部材を前記第１のスクロール部材に対して周回させる偏心ピンを有する駆動シャフトと、を備え、前記第１と第２のスクロール部材の前記ラップ部は、嵌合して圧縮チャンバを形成し、これらの圧縮チャンバは、前記第２のスクロール部材が前記第１のスクロール部材に対して周回するにつれて容積が減少するスクロール圧縮機であって、
前記第１と第２のスクロール部材のラップ部のそれぞれは、前記第１と第２のスクロール部材のそれぞれの起点から形成され、かつ前記第１と第２のスクロール部材のそれぞれは、駆動中心を有し、前記第１のスクロール部材の駆動中心は、前記駆動シャフトの中心軸として定義され、前記第２のスクロール部材の駆動中心は、前記偏心ピンの中心軸として定義され、
前記第１と第２のスクロール部材それぞれの起点は、前記第１と第２のスクロール部材の駆動中心から同様の方向にオフセットされ、前記オフセットは、前記第２のスクロール部材の周回動作中にトルク変動とトルク反転を減少するように選択され、前記第１と第２のスクロール部材の前記ラップ部は、該ラップ部の周方向長さに沿って変化する厚さを有するハイブリッドラップ部である、スクロール圧縮機。
【請求項２】
前記オフセットは、トルク対シャフト回転のグラフを検討し、前記トルクのグラフにおけるオフセットがない場合の極限点を特定することにより選択される方向に沿って定められる、請求項１に記載のスクロール圧縮機。
【請求項３】
最低の負トルク値が特定され、前記オフセットは、前記特定された最低トルク値の方向で選択される、請求項２に記載のスクロール圧縮機。
【請求項４】
前記オフセットの大きさと方向は、前記極限点の大きさの差を減少するように選択される、請求項２に記載のスクロール圧縮機。
【請求項５】
前記オフセットは、トルク対シャフト回転のグラフを検討し、かつシャフトの一回転の間に正弦トルク成分を減少または無くす傾向がある方向を選択することにより選択される方向に沿って定められる、請求項１に記載のスクロール圧縮機。
【請求項６】
前記第１と第２のスクロール部材の前記ラップ部は、異なる形状を有する、請求項１に記載のスクロール圧縮機。
【請求項７】
ベースと、このベースから延びる実質的に渦巻状のラップ部とを有する第１のスクロール部材を提供し、
ベースと、このベースから延びる実質的に渦巻状のラップ部とを有する第２のスクロール部材と、前記第２のスクロール部材を前記第１のスクロール部材に対して周回させる偏心ピンを有する駆動シャフトとを提供し、前記第１と第２のスクロール部材のラップ部は、嵌合して圧縮チャンバを形成し、これらの圧縮チャンバは、前記第２のスクロール部材が前記第１のスクロール部材に対して周回するにつれて容積が減少し、
前記第１と第２のスクロール部材のラップ部のそれぞれを、前記第１と第２のスクロール部材のそれぞれの起点から形成し、前記第１と第２のスクロール部材のそれぞれは、駆動中心を有し、前記第１のスクロール部材の駆動中心は、前記駆動シャフトの中心軸として定義され、前記第２のスクロール部材の駆動中心は、前記偏心ピンの中心軸として定義され、前記ラップ部は共にハイブリッド形状のものであり、前記ラップ部の少なくとも１つは該ラップ部の周方向長さに沿って変化する厚さを有し、
前記第１と第２のスクロール部材のそれぞれの起点を、前記第１と第２のスクロール部材の駆動中心から同様の方向にオフセットし、前記オフセットは、前記第２のスクロール部材の周回動作中にトルク変動とトルク反転を減少するように選択されることを含む、スクロール圧縮機を形成する方法。
【請求項８】
前記第１と第２のスクロール部材の前記ラップ部は、異なる形状を有する、請求項７に記載のスクロール圧縮機を形成する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トルク反転を減少または無くすために、ラップ部の起点からオフセットされるようにスクロール部材の駆動中心を設けることに関する。
【背景技術】
【０００２】
スクロール圧縮機は、冷媒圧縮用途において広く利用されてきている。スクロール圧縮機において、一対のスクロール部材それぞれは、ベースと、圧縮チャンバを画成するように嵌合う実質的に渦巻状のラップ部とを有する。２つのスクロール部材の一方は、他方に対して周回し、この動作の結果、圧縮チャンバの容積が減少して捕捉された冷媒を圧縮する。回転防止継手が、周回スクロールの周回移動を容易にする。
【０００３】
従来、スクロールラップ部は、円のインボリュートとして形成された。最近では、所謂「ハイブリッドラップ部」を形成するために、カーブ、インボリュートおよび他の形状の組合せを含む一層複雑な形状が利用されている。従来の円のインボリュートを含むラップ部のそれぞれの型式は起点から生成され、この起点は典型的にはスクロール部材の駆動中心でもあった。
【０００４】
ハイブリッドラップ部は、スクロール圧縮機の動作と効率へ種々の改良点を提供する。しかしながら、ハイブリッドラップ部により生じる１つの問題点は、それらが、回転防止継手においてトルク反転を発生することがある点である。かくして、駆動シャフトの回転角の小部分を通して、周回スクロールにより反転トルクが回転防止継手へ加えられるおそれがある。これは、望ましくはなく、過大な騒音または振動を生じるおそれがある。
【０００５】
サイズを減少するために過去においてスクロール圧縮機設計者により利用されてきた１つの手法は、駆動中心に対してラップ部の起点をオフセットすることである。特に、周回スクロールは一般的に、駆動軸受を受容する下方に延びるボスを有する。駆動シャフトからの偏心部が、この駆動軸受中に上方へ延びる。周回スクロールの駆動中心を、このボスまたは軸受の中心として定義できるであろう。過去において、周回スクロールラップ部が生成される起点は、この駆動中心からオフセットされており、その結果、ハウジングサイズが小さくなっている。同時に非周回スクロールも、同一方向に、かつその駆動軸に対して同一量だけオフセットされ、その駆動軸は、一般的に駆動シャフトの中心である。もう一度いうと、この手法は、ハウジングサイズを小さくするのに提案されており、しばしば上述のトルク反転問題を実際に増加させる。また、この手法がハイブリッドラップ部について提案されているとは考えられない。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の開示される実施例において、オフセットが特定され、そのオフセットにより、トルク反転が無くされるか、または減少され、かつ周回スクロールの周回サイクルにおけるトルク変動が平滑化される。
【０００７】
本発明の好ましい実施例においてトルク対駆動角量がグラフに示される。設計者が、このトルク関数における極限値を探す。これらの極限値を無くすオフセットが定められる。一般に、最低の負のトルク量、かくして最大のトルク反転の点を見出すことにより、設計者は、オフセットを設計する方向を決定することができる。特に、最低の負トルクの角位置において、偏心部が、駆動シャフトの軸に対して特定の方向に離間される。駆動軸に対して周回スクロールラップ部のオフセットを実施すべきは、この方向である。選択された点が負トルク点ならば、設計者は、周回ラップ部の起点をシャフト中心へ一層向けて動かす。他方、最高のトルク点が選択されるならば、設計者は、周回ラップ部の起点を、その位置におけるシャフト中心から離すように動かす。
【０００８】
周回ラップ部の起点を駆動中心とシャフト中心に対して、そのように動かすことにより、一般に正弦の関数が、極限値を平滑化し、かつトルク反転を無くすように変更前または公称のトルク関数に与えられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明のこれらと他の特徴は、下記の明細書、および以下で簡単に説明される図面から最も良く理解できる。
【００１０】
図１に示されるように、スクロール圧縮機２０は、渦巻状ラップ部（ｗｒａｐ）２３を有する周回スクロール２２、およびそれ自体のラップ部２５を有する非周回スクロール２４を含む。周回スクロール２２は、駆動軸受２８を担持する下方に延びるボス２６を備える。駆動軸受２８は、駆動シャフト３２から上方に延びる偏心ピン３０上に受容される。既知のように、偏心ピン３０は、駆動シャフト３２の中心軸に対して偏心される。オルダム継手３１が、周回スクロール２２の相対的回転を防止するので、偏心ピン３０の偏心半径の回りを動く駆動軸受２８の影響を受けて周回スクロール２２が周回型の動きをする。オルダム継手３１は、圧縮チャンバ内の流体圧力により発生するトルクの影響を受けて、周回スクロール２２が回転するのを防止する。
【００１１】
上述のように、ラップ部２３と２５が、所謂「ハイブリッド」型式の場合に、圧縮チャンバ内の流体圧力の変動と、チャンバ自体の形状と位置とにより、周回サイクル中にトルク反転が生じることがある。このときに、トルク反転は、オルダム継手３１により防がれて、時には、好ましくない騒音と振動を生じるおそれがある。
【００１２】
図２に示されるように、周回スクロール２２は、トルク反転を減少または無くすために変更されている。特に、ラップ部２３の幾何学的中心すなわち起点（ｏｒｉｇｉｎ）Ｏが、小さいオフセットだけ駆動中心Ｄから離間するように形成される。駆動中心Ｄは、一般に周回スクロール用のボス２６または軸受２８の中心軸である。
【００１３】
同様に、図３に示されるように、固定スクロールは、そのラップ部２５の起点Ｏからオフセットされた、駆動シャフト３２の中心である駆動軸を有する。既知のように、ハイブリッドラップ部の形成において、設計者は、起点から初めて、ついで起点から延びる一連の半径を描いてラップ部の輪郭を形成する。起点を規定する特徴の１つは、ラップ部輪郭を形成する一連の半径が、一回転の間に正弦成分を僅かに有するか、または全く有しないことである。オフセット中心の回りに描かれたラップ部の輪郭は、大きさがオフセットの大きさにほぼ対応する正弦成分を有する。かくして、起点は、正確にはラップ部の「中心」ではなく、幾何学的参照点であり、スクロール設計の当該技術で周知の用語である。
【００１４】
図２と３から明らかなように、また当該技術において知られているように、ハイブリッドラップ部は、その長さに沿って厚さが変化し、また周回と非周回のスクロール用のハイブリッドラップ部は、必ずしも同一ではない。上述のトルク反転に関しての潜在的な問題を有するのは、この型式のラップ部である。
【００１５】
図４は、どのようにして所望のオフセットを達成するかをグラフによって示す。図４に示されるように、トルク対シャフト回転の角度の変更前のグラフは、最高点Ｘ1および最低点Ｘ2を有する。点Ｘ2において、トルクはゼロ未満であり、かくしてトルク反転が生じる。明らかに、トルク反転は、ほぼ１００°の回転にわたって生じる。
【００１６】
スクロール設計者は、このグラフを注視し、例えばＸ2である極限点を選択する。Ｘ2は、ほぼ２８６°の回転で生じる。この点において、偏心ピン３０は、駆動シャフト３２の中心軸に対してある方向に延びている。設計者は、起点Ｏを周回スクロールの駆動中心から、それと同一の方向に動かして、トルク変動を減少させ、かつ負トルクを無くす。設計者が負トルクを無くすので、駆動中心は、シャフト中心へ向けて動かされて、トルクが減少する。代わりに設計者が、高いトルク点Ｘ1を無くすように注視したならば、ボスの中心または周回スクロールの駆動中心は、その駆動角度において生じる方向でシャフト中心から離れるように動かされる。一般的に、いずれの動きも、周回スクロール用の起点Ｏと中心Ｄとの間に、ほぼ同様なオフセットを生じる。非周回スクロールも、同一のオフセットの方向と大きさを有するように形成される。
【００１７】
図４に示されるように、このオフセットにより、先の最高点Ｘ1から大幅に減少された最高点Ｙ1、および先のＸ2に実質的に関連する点Ｙ2を有する新しいトルク関数が、シャフト回転にわたって生じる。明らかに、このオフセットは、トルク反転を無くしており、かつシャフト回転範囲にわたるトルクの変動を大幅に平滑化している。
【００１８】
本発明の好ましい実施例を開示してきたが、当業者であれば、幾つかの変更態様が本発明の範囲に入ることを認めるであろう。その理由のために、請求項を、本発明の真の範囲と内容を定めるために検討すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】スクロール圧縮機の断面図である。
【図２】本発明のスクロール圧縮機の周回スクロールの平面図である。
【図３】固定スクロールの平面図である。
【図４】オフセットされていないスクロールと本発明の周回スクロールの両方についてトルク対駆動角度すなわちシャフト回転を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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