(57)【要約】【課題】この発明は、偏心軸部を断面Ｄ形状の柱状体として、断面積を大きくとり、軸の剛性を高めて、軸のたわみを抑制できるスクロール流体機械を得る。【解決手段】偏心軸部７Ｂは、主軸の軸心ＰＡから偏心方向にΔrＢだけ偏心させた位置を中心とする半径ＲＢの円弧部と、主軸の軸心ＰＡおよび偏心方向に平行な面で円弧部の両端を連結する偏心軸部スライド面７Ｄとからなる断面Ｄ形状の柱状体に形成されている。また、第２の主軸部７Ｃは、半径ＲＣの円弧部と、偏心軸部スライド面７Ｄと同一面位置の平面部７Ｅとからなる断面Ｄ形状の柱状体に形成されている。そして、偏心軸部７Ｂおよび第２の主軸部７Ｃの円弧部は、スライダ外半径をＲＳ、スライダ最小肉厚をｔＳ、揺動スクロールの揺動半径ｒとするとき、ＲＳ−ｔＳ−ｒ≦ＲB≦ＲＳ−ｔＳ，(ＲＳ−ｔＳ)ｓｉｎ（π／４)−ｒ＜ＲＣ＜ＲB−ΔｒＢとなるように形成されている。【選択図】図６
2007255379.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
揺動側渦巻歯を有する揺動スクロールと、上記揺動スクロールに対向して設けられ、上記揺動側渦巻歯に咬合する固定側渦巻歯を有する固定スクロールと、上記揺動スクロールを挿通し、該揺動スクロールの両側で第１および第２の主軸受により支持される主軸と、上記揺動スクロールの中心に穿設された主軸孔に内嵌状態に装着され、上記主軸が挿通されるスライダと、を備え、
上記主軸は、上記第１の主軸受で支持され、該主軸と同軸に形成された第１の主軸部、上記第２の主軸受で支持され、上記第１の主軸部と同軸に形成された第２の主軸部および該第１の主軸部と該第２の主軸部との間に設けられた偏心軸部で構成され、
上記偏心軸部は、上記主軸の軸心から偏心方向にΔrＢだけ偏心させた位置を中心とする半径ＲＢの円弧部と、上記主軸の軸心および上記偏心方向に平行な面で上記円弧部の両端を連結する偏心軸部スライド面とからなる断面Ｄ形状の柱状体に形成され、
円弧面と該円弧面の両端を連結する平面状のスライド面とからなる断面Ｄ形状の内壁面形状を有するスライダ孔が上記スライダの軸心方向に穿設され、
上記スライダは、上記スライダ孔の上記スライド面が上記偏心軸部スライド面上を上記偏心方向にスライド移動可能に、上記第２の主軸部側から上記偏心軸部に外嵌状態に装着されており、
上記スライダの外径の半径をＲＳ、該スライダの最小肉厚をｔＳ、上記第２の主軸部の半径をＲＣ、上記揺動スクロールの揺動半径をｒとすれば、
上記偏心軸部の円弧部と上記第２の主軸部は、ＲS−ｔＳ−ｒ≦ＲB≦ＲＳ−ｔＳおよび(ＲＳ−ｔＳ)ｓｉｎ（π／４)−ｒ＜ＲＣ＜ＲB−ΔｒＢを満足するように形成されていることを特徴とするスクロール流体機械。
【請求項２】
上記偏心軸部スライド面と同一面位置の平面部が上記第２の主軸部の側面に形成されていることを特徴とする請求項１記載のスクロール流体機械。
【請求項３】
上記揺動側渦巻歯が上記揺動スクロールの両面に形成され、かつ、上記固定スクロールはそれぞれ上記固定側渦巻歯が一面に形成された第１および第２の固定スクロールから構成されており、
上記第１および第２の固定スクロールが、それぞれの上記固定側渦巻歯を上記揺動側渦巻歯に咬合させて上記揺動スクロールの両側に配設され、
上記第１および第２の主軸部が、上記揺動スクロールの両側で上記主軸受を介して上記第１および第２の固定スクロールに支持されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のスクロール流体機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、揺動スクロールの揺動軸の両側を軸受で支持するようにしたスクロール流体機械に関するもので、特に漏れ損失を低減するとともに、駆動軸の剛性を向上する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
スクロール圧縮機の１つの方式として、両面に渦巻歯を形成した揺動スクロールと、それぞれの渦巻歯に咬合するよう渦巻歯を形成した１対の固定スクロールとから構成されているものがある。以下、両面渦巻型スクロール圧縮機という。このような従来の両面渦巻型スクロール圧縮機では、揺動スクロールの中心に設けた主軸孔に主軸から偏心させた揺動軸を嵌合し、固定スクロールに対して揺動スクロールを揺動させて圧縮を行う。従来の両面渦巻型スクロール圧縮機では、揺動スクロールの両面に圧縮室が形成されるので、圧縮されたガスによる軸方向のスラスト荷重は互いに相殺される。すなわち、スラスト荷重を支持する軸受の摺動損失の低減をはかれる。一方、スラスト荷重がキャンセルされるので、揺動スクロールの揺動軸の両側を軸受により回転可能に支持し、安定して揺動スクロールが動作するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
上述のような従来の両面渦巻型スクロール圧縮機では、圧縮室が２つ存在するので、シール部分が多く、圧縮側から吸入側への漏れが生じやすい構造となっており、揺動スクロールと固定スクロールの渦巻歯側面に生じる半径方向の隙間からの漏れを小さくする必要がある。
上述の課題を解決するために、主軸に形成した偏心ピンに嵌合したスライダを揺動スクロールの中心に貫通して設け、揺動スクロールを遠心力方向に移動可能にして、運転中の揺動半径を増大し、半径方向の隙間を閉塞するようにした改良型の従来の両面渦巻型スクロール圧縮機が提案されている（例えば、特許文献２参照）。この改良型の従来の両面渦巻型スクロール圧縮機においては、主軸に形成される偏心ピンは、スライダのほぼ中心に装着されるように配置され、断面長方形に形成されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−３２４７７０号公報（第２頁〜第３頁、第２図）
【特許文献２】特表２００２−５２７６７０号公報（第８頁〜第９頁、第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のように、揺動スクロールを軸貫通し、揺動スクロールの両側で軸受により支持されるような主軸を備え、さらに漏れを低減するために偏心ピンと揺動スクロールの間にスライダを備えた改良型の従来の両面渦巻型スクロール圧縮機においては、偏心ピンに作用する荷重を両側の軸受により支持するので、偏心ピンを中心に主軸が凸形状になってたわむ。そのため、特に偏心ピンの部分の軸剛性を大きくしておく必要がある。
【０００６】
しかしながら、従来の偏心ピンのように断面形状が長方形の場合、スライダの最小肉厚を同等にとると、断面形状が円の場合に比べて、偏心ピンの断面積の大きさが小さくなる。さらに、スライダを主軸の端から挿入して偏心ピンに組立てる場合、スライダを挿入する側の主軸の断面積は、偏心ピンの断面積よりさらに小さくなるために、偏心ピンと主軸の連結部の断面積も小さくなって、当該連結部の強度が低下する問題がある。
また、偏心ピンの断面積および偏心ピンと主軸との連結部の断面積を大きくするために、スライダを大きくすると、渦巻歯の中央部に圧縮室を形成できなくなる。これを回避するためには、渦巻を大型化する必要がある。
【０００７】
この発明は、上述のような問題を解決するためになされたものであり、小型で信頼性の高いスクロール流体機械を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明のスクロール流体機械は、揺動側渦巻歯を有する揺動スクロールと、上記揺動スクロールに対向して設けられ、上記揺動側渦巻歯に咬合する固定側渦巻歯を有する固定スクロールと、上記揺動スクロールを挿通し、該揺動スクロールの両側で第１および第２の主軸受により支持される主軸と、上記揺動スクロールの中心に穿設された主軸孔に内嵌状態に装着され、上記主軸が挿通されるスライダと、を備えている。そして、上記主軸は、上記第１の主軸受で支持され、該主軸と同軸に形成された第１の主軸部、上記第２の主軸受で支持され、上記第１の主軸部と同軸に形成された第２の主軸部および該第１の主軸部と該第２の主軸部との間に設けられた偏心軸部で構成され、上記偏心軸部は、上記主軸の軸心から偏心方向にΔrＢだけ偏心させた位置を中心とする半径ＲＢの円弧部と、上記主軸の軸心および上記偏心方向に平行な面で上記円弧部の両端を連結する偏心軸部スライド面とからなる断面Ｄ形状の柱状体に形成されている。さらに、円弧面と該円弧面の両端を連結する平面状のスライド面とからなる断面Ｄ形状の内壁面形状を有するスライダ孔が上記スライダの軸心方向に穿設され、上記スライダは、上記スライダ孔の上記スライド面が上記偏心軸部スライド面上を上記偏心方向にスライド移動可能に、上記第２の主軸部側から上記偏心軸部に外嵌状態に装着されている。そして、上記スライダの外径の半径をＲＳ、該スライダの最小肉厚をｔＳ、上記第２の主軸部の半径をＲＣ、上記揺動スクロールの揺動半径をｒとすれば、上記偏心軸部の円弧部と上記第２の主軸部は、ＲS−ｔＳ−ｒ≦ＲB≦ＲＳ−ｔＳおよび(ＲＳ−ｔＳ)ｓｉｎ（π／４)−ｒ＜ＲＣ＜ＲB−ΔｒＢを満足するように形成されている。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、スライダの外半径をＲＳ、スライダの最小肉厚をｔＳ、第１の主軸部あるいは第２の主軸部の少なくともいずれか一方の主軸部の円筒部の半径をＲＣ、揺動スクロールの揺動半径をｒとしたときに、偏心軸部の円筒部と第２の主軸部が、ＲS−ｔＳ−ｒ≦ＲB≦ＲＳ−ｔＳおよび(ＲＳ−ｔＳ)ｓｉｎ（π／４)−ｒ＜ＲＣ＜ＲB−ΔｒＢとなるように形成されているので、偏心軸部の断面積を大きくできる。そして、偏心軸部の断面積が大きくなるのに伴って、上記第２の主軸部と偏心軸部とが連結する部分の断面積も大きくできる。これにより、軸の剛性が高くなって軸たわみの小さい、小型で信頼性の高いスクロール流体機械を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態１．
【００１１】
図１はこの発明の実施の形態１に係る両面渦巻型スクロール圧縮機の構成を示す断面図である。
【００１２】
図１において、スクロール流体機械としての両面渦巻型スクロール圧縮機は、縦型の密閉容器１を備えている。そして、モータ２が密閉容器１内の上方に配設され、圧縮部３がモータ２の下方に配設されている。この圧縮部３のさらに下方には、潤滑油４１を貯留するための潤滑油溜め室４が形成されている。また、密閉容器１の側面であってモータ２と圧縮部３との中間部には、ガスを吸入するための吸入管５が設けられ、圧縮部３には、圧縮したガスを吐出するための吐出管８が設けられている。さらに、密閉容器１の上端には、電力を供給するためのガラス端子６が設けられている。モータ２は、リング状に形成されたステータ２１と、このステータ２１の内部で回転し得るように支持されたロータ２２とから構成されている。また、主軸７は、その一端部がロータ２２の軸心位置に穿設されたシャフト挿入孔に挿入されて焼き嵌め固定され、圧縮部３を貫通して、主軸７の他端部が、潤滑油溜め室４の潤滑油４１中に浸漬されている。
【００１３】
圧縮部３は、揺動スクロール３１と、揺動スクロール３１の両面に対向するように設置された第１の固定スクロールとしての上側固定スクロール３３および第２の固定スクロールとしての下側固定スクロール３４と、下側固定スクロール３４と揺動スクロール３１との間に配設された周知のオルダム継手３５とを有している。揺動スクロール３１の台板３１Ｂの両面には、それぞれ対称的で高さも等しい揺動側上渦巻歯３１Ｌと揺動側下渦巻歯３１Ｍが設置されている。
【００１４】
また、上側固定スクロール３３の台板３３Ａには、揺動スクロール３１と対向する面に揺動スクロール３１の揺動側上渦巻歯３１Ｌと咬合するように固定側上渦巻歯３３Ｅが設置されており、揺動スクロール３１の揺動側上渦巻歯３１Ｌと上側固定スクロール３３の固定側上渦巻歯３３Ｅとで上側圧縮室３２Ａを形成している。同様に、下側固定スクロール３４の台板３４Ａには、揺動スクロール３１と対向する面に揺動スクロール３１の揺動側下渦巻歯３１Ｍと咬合するように固定側下渦巻歯３４Ｅが設置されており、揺動スクロール３１の揺動側下渦巻歯３１Ｍと下側固定スクロール３４の固定側下渦巻歯３４Ｅとで下側圧縮室３２Ｂを形成している。
【００１５】
揺動スクロール３１の揺動側上渦巻歯３１Ｌおよび揺動側下渦巻歯３１Ｍの各先端面と、上側固定スクロール３３の固定側上渦巻歯３３Ｅおよび下側固定スクロール３４の固定側下渦巻歯３４Ｅの各先端面には、チップシール３６が装着されている。また、揺動スクロール３１の揺動側上渦巻歯３１Ｌおよび揺動側下渦巻歯３１Ｍの内周であって主軸７の外周には、それぞれシールリング３７が設けられている。
【００１６】
図２はこの発明の実施の形態１に係る両面渦巻型スクロール圧縮機における揺動スクロールの構成を説明する図で、図２の（ａ）は揺動スクロールの上面図、図２の（ｂ）は図２の（ａ）のＡ−Ａ矢斜断面図である。また、図３はこの発明の実施の形態１に係る両面渦巻型スクロール圧縮機における揺動スクロールの中心部に位置する球根部の形状を示す斜視図である。以下に、揺動スクロール３１の中心部の構成を説明する。なお、図２および図３において、説明の便宜上、チップシール、チップシール溝、シールリングおよびシールリング溝は図示していない。
【００１７】
図２および図３に示すように、揺動スクロール３１は、中心部を構成し、円弧等の曲線からなる球根部３１Ａと、球根部３１Ａの外周壁面から径方向外方に延設された円板状の台板３１Ｂとを有している。台板３１Ｂの上面および下面には、対称的で球根部３１Ａとほぼ同じ高さである揺動側上渦巻歯３１Ｌおよび揺動側下渦巻歯３１Ｍがインボリュート曲線あるいは円弧によって形成されている。ここで、対称的とは、渦巻歯の厚さｔ、高さｈ、ピッチｐ、巻数ｎがすべて等しくなるように構成されていることを意味する。
【００１８】
球根部３１Ａには、その中心部に主軸７が貫通する円筒状の主軸孔３１Ｃが形成されている。そして、揺動軸受３１Ｄが、主軸孔３１Ｃに圧入等により固定されて、球根部３１Ａに内嵌状態に取り付けられている。
【００１９】
また、揺動スクロール３１には、上側圧縮室３２Ａおよび下側圧縮室３２Ｂで圧縮されたガスを合流させて下側固定スクロール３４の吐出口３４Ｆへ導く連通口３１Ｋが設けられている。連通口３１Ｋは、上側シールリング溝(図示せず）と下側シールリング溝（図示せず）の外周側に、台板３１Ｂを上下方向に貫通して形成されている。この連通口３１Ｋは、揺動側上渦巻歯３１Ｌおよび揺動側下渦巻歯３１Ｍで仕切られた圧縮室をまたがず、かつ公転運動中も下側固定スクロール３４に設けた吐出口３４Ｆと常時連通する位置に設けられている。
【００２０】
図４はこの発明の実施の形態１に係る両面渦巻型スクロール圧縮機における下側固定スクロールの構成を説明する図であり、図４の（ａ）はその上面図、図４の（ｂ）は図４の（ａ）のＡ−Ａ矢斜断面図線である。
以下に、下側固定スクロール３４の構成について図４を参照しつつ説明する。
【００２１】
図４に示すように、下側固定スクロール３４の台板３４Ａの中心部には、主軸７が貫通する主軸孔３４Ｂが形成されている。そして、主軸７を半径方向に支持する第２の主軸受である主軸受３４Ｃが主軸孔３４Ｂに圧入等により固定されて、下側固定スクロール３４に取り付けられている。下側固定スクロール３４の上面であって、主軸受３４Ｃの外周部には、揺動スクロール３１の球根部３１Ａを収容して揺動スクロール３１の公転運動を許容する凹部３４Ｄが形成されている。凹部３４Ｄの外周には、揺動スクロール３１の揺動側下渦巻歯３１Ｍと同一の厚さｔ、高さｈ、ピッチｐ、巻数ｎで、かつ位相が１８０度回転した固定側下渦巻歯３４Ｅが形成されている。
【００２２】
凹部３４Ｄには、圧縮されたガスを吐出するための吐出口３４Ｆが、揺動スクロール３１の連通口３１Ｋと常時連通する位置に設けられている。また、下側固定スクロール３４には、吐出口３４Ｆと連通し、圧縮されたガスを密閉容器１に設けられた吐出管８へ導く吐出流路３４Ｇが形成されている。また、吐出流路３４Ｇ内であって吐出口３４Ｆに対向した位置に、ガスの逆流を阻止するための吐出弁３４Ｈが配設されている。さらに、下側固定スクロール３４の最外周部にはガスを下側圧縮室３２Ｂへ吸入する吸入口３４Ｊが設けられている。
【００２３】
なお、上側固定スクロール３３についても、吐出口３４Ｆ、吐出流路３４Ｇ等が形成されていない点を除いて、下部固定スクロール３４とほぼ同様に構成されている。
つまり、上側固定スクロール３３の台板３３Ａの中心部には、主軸７が貫通する主軸孔３３Ｂが形成されている。そして、主軸７を半径方向に支持する第１の主軸受である主軸受３３Ｃが主軸孔３３Ｂに圧入等により固定されて、上側固定スクロール３３に取り付けられている。また、上側固定スクロール３３の下面であって、主軸受３３Ｃの外周部には、揺動スクロール３１の球根部３１Ａを収容して揺動スクロール３１の公転運動を許容する凹部が形成されている。この凹部の外周には、揺動スクロール３１の揺動側上渦巻歯３１Ｌと同一の厚さｔ、高さｈ、ピッチｐ、巻数ｎで、かつ位相が１８０度回転した固定側上渦巻歯３３Ｅが形成されている。さらに、上側固定スクロール３３の最外周部にはガスを上側圧縮室３２Ａへ吸入する吸入口３３Ｊが設けられている。
【００２４】
図５および図６はそれぞれこの発明の実施の形態１に係る両面渦巻型スクロール圧縮機における偏心軸部周りを示す要部拡大断面図である。そして、図５は図６のＡ−Ａ矢斜断面図、図６は図５のＣ−Ｃ矢斜断面図である。なお、図５において、説明の便宜上、球根部を収容する凹部等は図示していない。また、図６において、主軸の軸心を通る偏心方向の両側における偏心軸部の円弧部とスライダ孔の円弧面との間には、スライド移動が可能な隙間があるが、主軸や偏心軸部の径に比べて十分に小さく、図示しない。なお、後述する図８および図９においても、同様である。
【００２５】
ここで、実施の形態１では、偏心軸部７Ｂと第２の主軸部７Ｃの剛性すなわち断面積を大きくとるために、偏心軸部７Ｂを断面Ｄ形状の柱状体に形成し、さらに、主軸７の一方の端からスライダ３８や上側固定スクロール３３などの部品を挿入して偏心軸部７Ｂや主軸７に組み立てることができる範囲で、偏心軸部７Ｂと第２の主軸部７Ｃの断面積が最大になるように構成している。以下に、実施の形態１の構造の詳細を説明する。
【００２６】
図５および図６において、上側固定スクロール３３の台板３３Ａの中心部には、主軸孔３３Ｂが穿設され、主軸７を半径方向に支持する主軸受３３Ｃが主軸孔３３Ｂに圧入等により固定されている。また、下側固定スクロール３４の台板３４Ａの中心部には、主軸孔３４Ｂが穿設され、主軸７を半径方向に支持する主軸受３４Ｃが主軸孔３４Ｂに圧入等により固定されている。さらに、揺動スクロール３１の球根部３１Ａの中心部には、主軸孔３１Ｃが穿設され、揺動軸受３１Ｄが主軸孔３１Ｃに圧入等により固定されている。
【００２７】
主軸７は、主軸受３３Ｃに支持される第１の主軸部７Ａと、主軸受３４Ｃに支持され、スライダ３８を挿入する側の第２の主軸部７Ｃと、その間に、スライダ３８が外嵌状態に装着される偏心軸部７Ｂと、で構成されている。
そして、第１の主軸部７Ａは、軸心ＰＡを中心とする半径ＲＡの断面円形の円柱体に形成されている。この第１の主軸部７Ａの軸心ＰＡは、主軸７の軸心に一致している。
【００２８】
偏心軸部７Ｂは、軸心ＰＢを中心とする半径ＲＢの円弧と半径に直交して円弧の両端を結ぶ直線とからなる断面Ｄ形状の柱状体に形成されている。この偏心軸部７Ｂの軸心ＰＢは、第１の主軸部７Ａの軸心ＰＡに対してΔｒＢだけ偏心している。そして、この軸心ＰＢの軸心ＰＡに対する偏心方向は、偏心軸部７Ｂの断面Ｄ形状の円弧の両端を結ぶ直線に平行となっている。この偏心方向は図６中Ｘ軸に一致している。この偏心軸部７Ｂの断面Ｄ形状の円弧の両端を結ぶ直線で構成される平面が偏心軸部スライド面７Ｄである。つまり、偏心軸部７Ｂは、半径ＲＢの円弧部と偏心軸部スライド面７Ｄとからなる断面Ｄ形状の柱状体に形成されている。
【００２９】
また、第２の主軸部７Ｃは、第１の主軸部７Ａと同軸に形成され、軸心ＰＡを中心とする半径ＲＣの円弧と半径に直交して円弧の両端を結ぶ直線とからなる断面Ｄ形状の柱状体に形成されている。つまり、第２の主軸部７Ｃは、半径ＲＣの円弧部と、円弧の両端を結ぶ直線で構成される平面部７Ｅとからなる断面Ｄ形状の柱状体に形成されている。そして、平面部７Ｅは、偏心軸部スライド面７Ｄと同一面位置となっている。
【００３０】
スライダ３８は、軸心ＰＳを中心とする半径ＲＳの外径を有する円筒体に形成され、揺動軸受３１Ｄ内に回動自在に嵌合されている。そして、揺動軸受３１Ｄとスライダ３８の外周面間にはすべり軸受構造が形成されており、供給される潤滑油により揺動スクロール３１とスライダ３８の力の伝達を半径方向に支承している。また、スライダ３８内には、スライダ孔３８Ａが形成されている。このスライダ孔３８Ａは、軸心ＰＳを中心とする円弧と半径に直交して円弧の両端を結ぶ直線とからなる断面Ｄ形状の内壁面形状、つまり軸心ＰＳを中心とする円弧面とスライド面３８Ｂとからなる内壁面形状に形成されている。また、スライダ孔３８Ａの断面Ｄ形状の円弧の両端を結ぶ直線で構成される平面がスライド面３８Ｂである。そして、偏心軸部７Ｂがスライド孔３８Ａ内に挿通され、スライダ３８は、そのスライド面３８Ｂが偏心軸部７Ｂの偏心軸部スライド面７Ｄ上をスライド移動して、図６中Ｘ軸方向に往復移動可能になっている。これにより、主軸７が回転方向ψに回転する揺動スクロール３１の運転中に、主軸７の軸心ＰＡとスライダ３８の軸心ＰＳとの間隔、即ち揺動スクロール３１の揺動半径ｒが変化可能となる。
【００３１】
ここで、スライダの外半径をＲＳ、スライダの最小肉厚をｔＳ、第１の主軸部７Ａの半径をＲＡ、偏心軸部７Ｂの円弧部の主軸中心からの偏心量をΔｒＢ、偏心軸部７Ｂの円弧部の半径をＲＢ、第２の主軸部７Ｃの円弧部の半径をＲＣ、偏心軸部７Ｂの円弧部の中心をＰＢ、主軸７の回転中心をＰＡ、渦巻のピッチｐと渦巻歯の厚さｔから決まる揺動半径をｒ（＝ｐ/２-ｔ）とすれば、以下に示す条件（１）、（２）、および（３）を満たしながら、偏心軸部７Ｂと第２の主軸部７Ｃの断面積を最大にするようにした。
【００３２】
（１）スライダの最小肉厚ｔＳを確保する条件は式１で与えられる。
ＲB≦ＲＳ−ｔＳ    （式１）
（２）スライダ３８を第２の主軸部７Ｃの端から挿入して偏心軸部７Ｂに装着できる条件は式２で与えられる。
ＲＢ＋ΔｒＢ＋ＲＣ≦２ＲＢ
ＲＣ≦ＲＢ−ΔｒＢ    （式２）
（３）上側固定スクロール３３を第２の主軸部７Ｃの端から挿入して、第１の主軸部７Ａに装着できる条件は式３で与えられる。
ＲＡ≧ΔｒＢ＋ＲＢ    （式３）
【００３３】
すなわち、上記（１）および（３）の条件が成立する範囲で、偏心軸部７Ｂの円弧部の半径ＲＢが最大となるようにするため、偏心軸部７Ｂの円弧部の形状を、中心ＰＳ（回転中心ＰＡから揺動半径ｒだけ偏心させた点）で、半径ＲBmax＝ＲＳ−ｔＳの仮想の円３９と第１の主軸部７Ａの円弧に内接する円弧とする。
【００３４】
つまり、半径ＲBは，仮想の円３９と第１の主軸部７Ａに内接するから、式４となる。
ＲB＝（ＲA＋ＲBmax−ｒ）／２                （式４）
また、偏心量ΔｒＢは、式５となる。
ΔｒＢ＝ＲA−ＲB                              （式５）
【００３５】
さらに、実施の形態１では、第２の主軸部７Ｃの円弧部の半径ＲＣを、（２）の条件が成立する範囲で、第２の主軸部７Ｃの断面積を最大とするため、式２において等号が成立する半径、即ち式６から得られる半径ＲＣとする。
ＲＣ＝ＲＢ−ΔｒＢ    （式６）
さらに、スライダ３８を第２の主軸部７Ｃの端から偏心軸部７Ｂに挿入する際のスライド面３８Ｂと第２の主軸部７Ｃとの干渉をなくすために、第２の主軸部７Ｃの側面には、スライド面７Ｄと一致する平面部７Ｅを設けている。
【００３６】
つぎに、本両面渦巻型スクロール圧縮機の主軸７と圧縮部３の組み立て方法について説明する。
まず、第１の主軸部７Ａの端部がモータ２のロータ２２のシャフト挿入孔に挿入され、焼き嵌め固定される。ついで、スリーブ５０が第２の主軸部７Ｃの端から挿入され、主軸７に装着される。また、上側固定スクロール３３もスリーブ５０と同様に、第２の主軸部７Ｃの端から挿入され、第１の主軸部７Ａに装着される。ついで、スライダ３８が、第２の主軸部７Ｃの端から挿入され、偏心軸部７Ｂに装着される。さらに、揺動スクロール３１の球根部３１Ａに設けた主軸孔３１Ｃにスライダ３８が嵌合され、最後に下側固定スクロール３４が第２の主軸部７Ｃに装着される。
【００３７】
また、別の組立て方法として、第１の主軸部７Ａの端から、上側固定スクロール３３とスリーブ５０を挿入し、第２の主軸部７Ｃの端から、スライダ３８と揺動スクロール３１と下側固定スクロール３４を順に挿入し、装着する方法もある。
【００３８】
以下に、この発明の実施の形態１に示す両面渦巻型スクロール圧縮機の動作について説明する。
【００３９】
図１に示すように、吸入管５から密閉容器１内に吸入されたガスは、モータ２が設置された部分に流入し、モータ２を冷却する。また、吸入されたガスは、上側固定スクロール３３の外周部に設けられた吸入口３３Ｊから矢印で示すように、揺動スクロール３１の両面に形成された上側圧縮室３２Ａおよび下側圧縮室３２Ｂに導入される。
【００４０】
揺動スクロール３１が、上側固定スクロール３３および下側固定スクロール３４に対して、自転運動せずに公転運動することによって、周知の圧縮原理によって形成された一対の三日月形の上側圧縮室３２Ａおよび下側圧縮室３２Ｂの容積が中心に向かって次第に小さくなり、ガスは圧縮される。上側圧縮室３２Ａおよび下側圧縮室３２Ｂのそれぞれで圧縮されたガスは、吐出口３４Ｆで合流し、吐出流路３４Ｇを経て、吐出管８から圧縮容器１の外へ流出される。
【００４１】
上側圧縮室３２Ａおよび下側圧縮室３２Ｂでは、それぞれ圧縮されたガスによってスラスト方向（軸方向）にスラスト荷重が発生するが、揺動スクロール３１の揺動側上渦巻歯３１Ｌおよび揺動側下渦巻歯３１Ｍの形状は、対称的に構成されているので、上下圧縮空間のスラスト荷重は相殺される。
【００４２】
また、揺動スクロール３１の揺動側上渦巻歯３１Ｌと上側固定スクロール３３の固定側上渦巻歯３３Ｅの組み合わせによって形成される上側圧縮室３２Ａの半径方向隙間と、揺動スクロール３１の揺動側下渦巻歯３１Ｍと下側固定スクロール３４の固定側下渦巻歯３４Ｅの組み合わせによって形成される下側圧縮室３２Ｂの半径方向隙間が次に述べるように閉塞される。
【００４３】
図７において、ＰＡは主軸７の回転中心（軸心）、ＰＳはスライダ３８の中心（軸心）である。スライダ３８と揺動スクロール３１の主軸孔３１Ｃの関係は、揺動軸と軸受の関係をなしており、ＰＡとＰＳの距離を旋回半径とした旋回運動を揺動スクロール３１に伝達する。Ｘは、遠心力が作用する方向で、実施の形態１では、スライダ３８の前進方向と一致させている。また、ｒ’はスライダ３８における運転中の揺動半径である。なお、スライダ孔３８Ａの円弧面と偏心軸部７Ｂの円弧部との間の隙間は、スライダ孔３８Ａや偏心軸部７Ｂの径に比べて小さいが、図７においては、スライダ３８の動作説明上、図示する。
【００４４】
図７に示すように、両面渦巻型スクロール圧縮機が運転されると、スライダ３８の中心ＰＳに、冷媒ガスを圧縮しようとする力の反力で、半径方向（Ｘ方向）に直交する力Ｆθと半径方向（Ｘ方向）力Ｆｒ（主として遠心力）が作用する。
【００４５】
そして、半径方向力Ｆｒによりスライダ３８は、そのスライド面３８Ｂが偏心軸部スライド面７Ｄの面上をスライド移動し、遠心力の作用する方向（Ｘ方向）に前進するので、ＰＡとＰＳの間隔（運転中の揺動半径ｒ’）が増大して、上側および下側固定スクロール３３、３４のそれぞれの固定側上渦巻歯３３Ｅおよび固定側下渦巻歯３４Ｅと揺動スクロール３１の揺動側上渦巻歯３１Ｌおよび揺動側下渦巻歯３１Ｍの側面相互が接触して、上側圧縮室３２Ａの半径方向隙間と下側圧縮室３２Ｂの半径方向隙間が消失し、半径方向隙間から冷媒ガスが漏れるのを防止できる。
【００４６】
このとき、偏心軸部スライド面７Ｄに荷重ＦＮ（主としてＦθ）が作用すると、主軸受３３Ｃおよび主軸受３４Ｃから、それぞれ第１の主軸部７Ａと第２の主軸部７Ｃに荷重ＦＮと反対向きの荷重が作用し、主軸７が３点で支持される。すなわち、偏心軸部７Ｂを中心に主軸７が凸形状にたわむため、主軸７のたわみ量を抑制するには、偏心軸部７Ｂの断面積、さらに偏心軸部７Ｂと第１の主軸部７Ａおよび第２の主軸部７Ｃとの連結部の断面積をできるだけ大きくとっておく必要がある。
【００４７】
そこで、実施の形態１では、偏心軸部７Ｂの断面積を大きくとれる円柱形状で形成し、スライダ３８のスライド面３８Ｂがスライド移動できるように偏心軸部７Ｂの側面に主軸７の軸心ＰＡと平行な偏心軸部スライド面７Ｄを設けるとともに、スライダ３８の強度や上側固定スクロール３３の組立て性を考慮した上述の条件（１）、（３）の中で、偏心軸部７Ｂの断面積が最大になるようにしている。
【００４８】
すなわち、偏心軸部７Ｂについては、偏心軸部７Ｂの円弧部の形状を、中心ＰＳで、半径ＲＢmaxの仮想の円３９と第１の主軸部７Ａとに内接する円弧としたので、第２の主軸部７Ｃの端からスリーブ５０と上側固定スクロール３３を挿入して、第１の主軸部７Ａに装着することができるとともに、偏心軸部７Ｂの円弧部の半径ＲＢが最大となる。
【００４９】
さらに、偏心軸部７Ｂと第２の主軸部７Ｃの連結部の断面積については、上述の条件（２）の中で、当該連結部の断面積が最大になるように、ＲＣ＝ＲＢ−ΔｒＢとした。さらには、第２の主軸部７Ｃの側面に偏心軸部スライド面７Ｄと一致する平面部７Ｅを設けたので、スライダ３８を第２の主軸部７Ｃの端から挿入して偏心軸部７Ｂに装着できるとともに、第２の主軸部７Ｃの円弧部の半径ＲＣが最大となる。なお、第２の主軸部７Ｃの側面に平面部７Ｅを形成しても、主軸受３４Ｃから第２の主軸部７Ｃに作用する荷重方向が、偏心軸部スライド面７Ｄと反対側であるので、とくに問題ない。
【００５０】
以上の構成により、実施の形態１では、スライダ３８と上側固定スクロール３３などを第１の主軸部７Ｃの端から挿入して主軸７に装着できるとともに、偏心軸部７Ｂと第２の主軸部７Ｃの部分の軸剛性を大きくでき、軸のたわみ量を小さくできる。
【００５１】
実施の形態２．
【００５２】
図８はこの発明の実施の形態２に係る両面渦巻型スクロール圧縮機における偏心軸部周りを示す要部拡大断面図である。なお、図中、上記実施の形態１と同一の構成には同一の符号を付す。
【００５３】
上記実施の形態１では、スリーブ５０と上側固定スクロール３３を第２の主軸部７Ｃの端から挿入して組み立てるものとしているが、この実施の形態２では、スリーブ５０と上側固定スクロール３３を第１の主軸部７Ａの端から挿入して組み立てるものである。
【００５４】
この実施の形態２では、スリーブ５０と上側固定スクロール３３を第１の主軸部７Ａの端から挿入して組み立てるので、上述の条件（３）を考慮することなく偏心軸部７Ｂの断面形状を設定できる。つまり、図８に示すように、ＲＡ≦ΔｒＢ＋ＲＢとしてもよく、偏心軸部７Ｂの円弧部の半径ＲＢを上述の条件（１）の最大半径ＲＢmaxまで大きくできる。
従って、この実施の形態２においては、偏心軸部７Ｂと第２の主軸部７Ｃの部分の軸剛性をさらに大きくでき、軸のたわみ量をより小さく抑えることができる。
【００５５】
実施の形態３．
図９はこの発明の実施の形態３に係る両面渦巻型スクロール圧縮機における偏心軸部周りを示す要部拡大断面図である。
【００５６】
上記実施の形態１では、偏心軸部７Ｂの円弧部の形状を、仮想の円３９と第１の主軸部７Ａとに内接するものとしているが、この実施の形態３では、図９に示すように、偏心軸部７Ｂを、仮想の円３９と第１の主軸部７Ａと内接しないで内包される円弧部と偏心軸部スライド面７Ｄとからなる断面Ｄ形状の柱状体に形成している。
そこで、この実施の形態３においても、偏心軸部７Ｂを断面Ｄ形状の柱状体に形成することによって、偏心軸部７Ｂおよび第２の主軸部７Ｃの断面積を大きくできるので、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
上記実施の形態１では、偏心軸部７Ｂの円弧部の形状を、仮想の円３９と第１の主軸部７Ａとに内接するものとしているが、この実施の形態３では、図９に示すように、偏心軸部７Ｂを、仮想の円３９と第１の主軸部７Ａに内包される範囲で、第２の主軸７Ｃと一致する断面Ｄ形状の柱状体で形成している。この実施の形態３においても、偏心軸部７Ｂを断面Ｄ形状の柱状体に形成することによって、偏心軸部７Ｂおよび第２の主軸部７Ｃの断面積を大きくできるので、上記実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、偏心軸部７Ｂと第２の主軸７Ｃとを同時に加工できるので、加工コストを低減できる効果がある。
【００５７】
ここで、偏心軸部７Ｂの円弧部の半径ＲＢを半径ＲＣと一致させた場合、半径ＲＢが小さくなり、偏心軸部７Ｂの軸剛性が小さくなり、軸のたわみ量が大きくなってしまう。従って、偏心軸部７Ｂと第２の主軸７Ｃとの連結部の強度を大きくする観点からは、偏心軸部７Ｂの円弧部の半径ＲＢは、第２の主軸７Ｃの円弧部の半径ＲＣ＝ＲＳ−ｔＳ−ｒより大きくすることが望ましい。
このように、実施の形態１〜３から、偏心軸部７Ｂの円弧部の半径ＲＢは、ＲＳ−ｔＳ−ｒ≦ＲB≦ＲＳ−ｔＳを満足するように形成すればよい。
【００５８】
実施の形態４．
【００５９】
上記実施の形態１，２では、第２の主軸部７Ｃの側部に、偏心軸部スライド面７Ｄと同一面位置の平面部７Ｅを形成するものとしているが、この実施の形態４では、図８に示すように、第２の主軸部７Ｃを偏心軸部スライド面７Ｄに接する円、もしくはその円より小さい半径の円の円柱体で形成するものである。
この実施の形態４によれば、第２の主軸部７Ｃに平面部７Ｅを設ける必要がないので、主軸の加工コストを低減できる効果がある。
【００６０】
ここで、第２の主軸部７Ｃの円弧部の半径ＲＣは、ＲＣ＜ＲB−ΔｒＢを満足すればよい。しかし、半径ＲＣが小さすぎると、第２主軸部７Ｃと偏心軸部７Ｂとの連結部の断面積が小さくなり、軸のたわみ量が大きくなってしまう。図１０は、偏心軸部を断面長方形で形成したものであり、スライダ３８の最小肉厚ｔＳを同一にすると、第２の主軸７Ｃの円弧部の半径ＲＣは(ＲＳ−ｔＳ)ｓｉｎ（π／４)−ｒと小さくなる。従って、第２の主軸部７Ｃの円弧部の半径ＲＣは、少なくともこのときの半径ＲＣ＝(ＲＳ−ｔＳ)ｓｉｎ（π／４)−ｒより大きくすることが望ましい。
このように、実施の形態１，２，４から、第２の主軸部７Ｃの円弧部の半径ＲＣは、(ＲＳ−ｔＳ)ｓｉｎ（π／４)−ｒ＜ＲＣ＜ＲB−ΔｒＢを満足するように形成すればよい。
【００６１】
なお、上記各実施の形態では、スクロール流体機械として、渦巻歯が互いに咬合するように揺動スクロールを一対の固定スクロールで挟み込んで両面に圧縮室を形成した両面渦巻型スクロール圧縮機を用いるものとしているが、スクロール流体機械は、これに限定されるものではなく、揺動スクロールを貫通して揺動スクロールの両側で支持される主軸とスライダとを備えた構成であればよく、例えば固定スクロールと揺動スクロールとが渦巻歯を互いに咬合するように組み合わせられた片面渦巻型スクロール圧縮機や、圧縮室の背面に膨張室を形成した両面渦巻型スクロール流体機械であってもよい。
【００６２】
また、この種のスクロール流体機械では、圧縮されるガスとして二酸化炭素ガスを用いる場合は、動作圧力が高く、主軸に作用する荷重も大きくなって、軸のたわみが大きい。そこで、上記実施の形態１における主軸の剛性を高める構造を採用することによって、圧縮されるガスとして二酸化炭素ガスを用いても、軸のたわみを効果的に抑制でき、信頼性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】この発明の実施の形態１に係る両面渦巻型スクロール圧縮機の構成を示す断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る両面渦巻型スクロール圧縮機における揺動スクロールの構成を説明する図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る両面渦巻型スクロール圧縮機における揺動スクロールの中心部に位置する球根部の形状を示す斜視図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る両面渦巻型スクロール圧縮機における下側固定スクロールの構成を説明する図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る両面渦巻型スクロール圧縮機における偏心軸部周りを示す要部拡大断面図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係る両面渦巻型スクロール圧縮機における偏心軸部周りを示す要部拡大断面図である。
【図７】この発明の実施の形態１に係る両面渦巻型スクロール圧縮機におけるスライダおよびスライド面に作用する荷重を説明するための模式図である。
【図８】この発明の実施の形態２および実施の形態４に係る両面渦巻型スクロール圧縮機における偏心軸部周りを示す要部拡大断面図である。
【図９】この発明の実施の形態３に係る両面渦巻型スクロール圧縮機における偏心軸部周りを示す要部拡大断面図である。
【図１０】偏心軸部を断面長方形で形成したときの両面渦巻型スクロール圧縮機における偏心軸部周りを示す要部拡大断面図である。
【符号の説明】
【００６４】
７  主軸、７Ａ  第１の主軸部、７Ｂ  偏心軸部、７Ｃ  第２の主軸部、７Ｄ  偏心軸部スライド面、７Ｅ  平面部、３１  揺動スクロール、３１Ｃ  主軸孔、３１Ｌ  揺動側上渦巻歯、３１Ｍ  揺動側下渦巻歯、３３  上側固定スクロール（第１の固定スクロール）、３３Ｃ  主軸受、３３Ｅ  固定側上渦巻歯、３４  下側固定スクロール（第２の固定スクロール）、３４Ｃ  主軸受、３４Ｅ  固定側下渦巻歯、３８  スライダ、３８Ａ  スライダ孔、３８Ｂ  スライド面。
【図１】
2007255379.tif 000003
【図２】
2007255379.tif 000004
【図３】
2007255379.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2007255379.tif 000009
【図８】
2007255379.tif 000010
【図９】
2007255379.tif 000011
【図１０】
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