(57)【要約】【課題】高い信頼性を有し小型化可能な自転防止機構およびそれを用いたスクロール圧縮機を提供すること。【解決手段】オルダムリング１２の一面と他面とに設けられたキー部１３、１４をそれぞれ２対とするとともに、旋回スクロール９に、前記一面側の２対のキー部１３がそれぞれ摺動自在に嵌合する２対のキー溝部１５を設け、軸受部材６に、前記他面側の２対のキー部１４がそれぞれ摺動自在に嵌合する２対のキー溝部１６を設けた構成としてある。これにより、旋回スクロールおよび軸受部材にそれぞれ設けられたキー溝部を長くすることができるので、旋回半径を大きく設計することができるとともに、キー部をそれぞれ２対設けているので、各キー部に作用する面圧を低く抑えることができ、小型で高い信頼性を得ることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸受部材と、被駆動部材と、前記軸受部材と被駆動部材との間に位置していて、前記被駆動部材を旋回させる環状部材とを備え、前記環状部材はその一面に、その直径線上から互いにずらした位置に２対のキー部を設けるとともに、前記環状部材の他面に、その直径線上から互いにずらした位置に前記一面側の２対のキー部の摺動面と直交する向きの摺動面を有する２対のキー部を設け、被駆動部材に、前記一面側の２対のキー部がそれぞれ摺動自在に嵌合する２対のキー溝部を設け、軸受部材に、前記他面側の２対のキー部がそれぞれ摺動自在に嵌合する２対のキー溝部を設けたことを特徴とする自転防止機構。
【請求項２】
請求項１記載の被駆動部材を旋回スクロール、環状部材をオルダムリングとし、前記被駆動部材をクランク軸で駆動するように構成して、圧縮機構を、前記クランク軸と、このクランク軸を回転自在に支承する軸受部材と、前記クランク軸に設けた偏心軸部に回転自在に嵌合された旋回スクロールと、この旋回スクロールと噛み合わせて圧縮空間を形成する固定スクロールとで構成したスクロール圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動部材の回転力を被駆動部材へ伝達させる際に、被駆動部材が回転せずに自転運動するための自転防止機構、および、それを用いたスクロール圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、駆動部材の回転力を被駆動部材へ伝達させる際に、被駆動部材が回転せずに自転運動するための自転防止機構は、その一つとして、オルダムリングが広く知られている。このオルダムリングは、スクロール圧縮機の旋回スクロールの自転防止機構として、従来より広く用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
以下、この自転防止機構の一つであるオルダムリングおよびそれを用いた従来からあるスクロール圧縮機を用いて、図面を参照しながら説明する。
【０００４】
図２（ａ）は、スクロール圧縮機の圧縮機構部の分解斜視図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）の旋回スクロールとオルダムリングを旋回スクロールの背面側から見た分解斜視図である。
【０００５】
図２（ａ）および図２（ｂ）において、圧縮機構部１０１は、偏心軸部１０２を有するクランク軸１０３と、このクランク軸１０３の主軸部１０４を回転自在に支承するための主軸受部１０５を有する軸受部材１０６と、前記偏心軸部１０２に回転自在に嵌合された駆動軸部１０７を旋回鏡板１０８上に設け、この旋回鏡板１０８の前記駆動軸１０７と反対面に旋回スクロール羽根１１０を設けた旋回スクロール１０９と、この旋回スクロール１０９の旋回スクロール羽根１１０と噛み合わせて複数の圧縮空間を形成する固定スクロール羽根（図示せず）を有する固定スクロール１１１と、オルダムリング１１２とで構成されている。なお、前記軸受部材１０６の外周部１２２と、これに接する前記固定スクロール１１１は複数のボルト（図示せず）で固定されている。
【０００６】
前記オルダムリング１１２は、その一面と他面との直径線上に、互いに直交する向きのキー部１１３、１１４を一対ずつ設けてあり、一面側のキー部１１３は、旋回スクロール１０９の旋回鏡板１０８の背面１１７の直径線上に設けられた一対のキー溝１１５に摺動自在に嵌合され、他面側のキー部１１４は、軸受部材１０６の内面１１８の直径線上に設けられた一対のキー溝１１６に摺動自在に嵌合されている。
【０００７】
また、前記軸受部材１０６の内面１１８には、前記旋回鏡板１０８をスラスト方向に支持するスラスト支持部１１９が設けられているとともに、このスラスト支持部１１９には、環状溝１２０と、この環状溝１２０にシール部材１２１が設置されている。このシール部材１２１の内側と外側とで、異なった圧力を作用させ、圧縮機の運転時に最適な力で、旋回スクロール１０９を固定スクロール１１１に付勢させている。
【０００８】
クランク軸１０３から旋回スクロール１０９の駆動軸部１０７に伝達された回転力により、この旋回スクロール１０９に回転力が伝達される。このとき旋回スクロール１０９は、前記キー部１１３と前記キー溝１１５との嵌合によって規制される第１の方向の前記オルダムリング１１２を伴う移動と、前記キー部１１４と前記キー溝１１６との嵌合によって規制される前記第１の方向と直交する第２の方向の移動とにより、その自転が防止されるとともに、それら第１、第２の方向の移動が合成する形で連続した旋回半径をなす旋回運動を行う。
【０００９】
また、前記旋回運動に伴い、前記軸受部材１０６のスラスト支持部１１９に設けられたシール部材１２１が、前記旋回鏡板１０８に接触する面も旋回半径で変化し、旋回鏡板１０８側から見てその接触面の包絡円の直径は、前記シール部材１２１の外径に前記旋回半径の２倍を加えた大きさとなる。
【００１０】
上記構成により、圧縮機構部１０１のクランク軸１０３に設けられた電動機部（図示せず）からの回転力が伝達されると、旋回スクロール１０９が固定スクロール１１１に付勢された状態で、前記複数の圧縮空間が、外周側から内周側に向かって順次圧縮され、圧縮動作を行い、圧縮機構部１０１の吸入口１２３から吸入された流体は、吐出口１２４から圧縮されて吐出される。
【００１１】
ところで、圧縮機構部の大きさを同じに保ちながら、吸い込み容積をできるだけ大きくする手段の一つとして、旋回スクロール１０９の旋回半径をできるだけ大きく設計する方法がある。
【００１２】
しかしながら、上記従来からあるスクロール圧縮機においては、その軸受部材１０６に設けられる一対のキー溝部１１６の長さは、スラスト支持部１１９と外周部１２２とにより、設計上、制約される。そのため、軸受部材１０６の外周部１２２に、逃げ部１２５を設けて、キー溝部１１６を外周側へ延長させることで旋回半径を少しでも大きく設計する方法も見られるが、外周部１２２でのシール性の低下や、軸受部材１０６の歪みが大きくなるといった別の課題が懸念されていた。
【００１３】
この課題を解決する手段として、特許文献２に記載されている自転防止機構およびそれを用いたスクロール圧縮機が知られている。
【００１４】
図３（ａ）は、その圧縮機構部の要部分解斜視図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）の旋回スクロールとオルダムリングとを旋回スクロールの背面側から見た分解斜視図である。
【００１５】
この技術によれば、自転防止機構であるオルダムリング１２６の一面と他面とにそれぞれ設けられた一対のキー部１２７、１２８、および、これら一対のキー部１２７、１２８が摺動自在に嵌合する被駆動部材である旋回スクロール１２９と軸受部材１３０とにそれぞれ設けられた一対のキー溝部１３１、１３２を、その摺動方向を平行に保ったまま、直径線上から平行にずらしている。
【００１６】
これにより、旋回スクロール１２９に設けられたキー溝部１３１は、軸受部材１３０のスラスト支持部１３３に設けられたシール部材１３４との接触面に干渉しない位置に設けることができるとともに、軸受部材１３０の内面１３５に設けられたキー溝部１３２は、その中心に設けられたスラスト支持部１３３から外周側に逃げる位置となるため、その分、軸受部材１３０の外周部に逃げ部などを設けたりすることなく、キー溝部１３２を長くすることができるので、旋回半径を大きく設計することができる。
【００１７】
従って、圧縮機構部の外周側で圧縮空間として閉じこめられる容積、すなわち、吸い込み容積を大きく設計することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特開２０００−２１３４７４号公報
【特許文献２】特開２０１１−１４９３３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
ここで、前記特許文献１に記載されているように、オルダムリングのキー部が、その直径線上に配置されている場合、電動機部からの回転トルクをＴ、オルダムリングに作用する反圧縮トルクをＱ、オルダムリングのキー部どうしの距離をｕ、キー部の摺動面積をＡとすれば、キー部の摺動部分にかかる面圧Ｐは、およそＰ＝（Ｔ−Ｑ）／ｕ／Ａ／２で表すことができる。
【００２０】
一方、前記特許文献２に記載されているように、オルダムリングのキー部がその直径線上から互いにずらした位置に配置されている場合、キー部の位置の相対回転角度をθとすれば、Ｐ’＝（Ｔ−Ｑ）／（ｕ・ｃｏｓθ）／Ａ／２で表すことができる。図３に示したように、キー部の位置の相対回転角度が、例えば直径線上から互いに４５°の位置である場合、キー部どうしの距離は、キー部がオルダムリングの直径線上にある場合に比べて、およそ０．７１ｕとなる。同一モーメントを受けるのにキー部どうしの距離が短くなるので、当然、それぞれのキー部に作用する力は大きくなり、その結果、キー部の摺動部分にかかる面圧も大きくなり、その値Ｐ’はおよそＰ’＝１．４１Ｐとなる。
【００２１】
すなわち、オルダムリングのキー部がその直径線上から互いにずらした位置に配置されている場合、キー部がその直径線上にある場合に比べて、キー部の摺動部分にかかる面圧が大幅に上昇する。その結果、特に運転負荷の高い条件や、比較的潤滑の悪い状態で長時間運転することで、キーおよびキー溝の摺動部分の摩耗の進行が早まり、信頼性の低下を招くおそれがあった。
【００２２】
本発明はこのような従来の課題を解決したものであり、一対のキー溝部を、その摺動面を平行に保ったまま、直径線上からずらした場合でも、キー部の摺動部分にかかる面圧が上昇することなく、小型で高い信頼性を有する自転防止機構およびそれを用いたスクロール圧縮機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
前記従来の課題を解決するために本発明は、自転防止機構を、環状部材の一面に、その直径線上から互いにずらした位置に２対のキー部を設けるとともに、前記環状部材の他面に、その直径線上から互いにずらした位置に前記一面側の２対のキー部の摺動面と直交する向きの摺動面を有する２対のキー部を設け、被駆動部材に、前記一面側の２対のキー部がそれぞれ摺動自在に嵌合する２対のキー溝部を設け、軸受部材に、前記他面側の２対のキー部がそれぞれ摺動自在に嵌合する２対のキー溝部を設けて構成したものである。また、前記環状部材をオルダムリング、被駆動部材を可動スクロールで構成し、前記被駆動部材をクランク軸で駆動するように構成したスクロール圧縮機としたものである。
【００２４】
これにより、被駆動部材に設けられたキー溝部は、軸受部材のスラスト支持部に設けられたシール部材との接触面に干渉しない位置に設けることができるとともに、軸受部材の内面に設けられたキー溝部は、その中心に設けられたスラスト支持部から外周側に逃げる位置となるため、その分、軸受部材の外周部に逃げ部などを設けたりすることなく、キー溝部を長くすることができるので、旋回半径を大きく設計することができる。
【００２５】
また、キー部を環状部材の両面にそれぞれ２対設けているので、キー部がそれぞれ１対ずつの場合に比べて、それぞれのキー部に作用する面圧を１／２にすることができ、これは、キー部が環状部材の直径線上にある場合に比べても低く抑えることができるので、特に運転負荷の高い条件や、比較的潤滑の悪い状態で長時間運転したとしても、キー部の摺動部分にかかる面圧が上昇することなく、高い信頼性を有する自転防止機構およびそれを
用いたスクロール圧縮機を得ることができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の自転防止機構、およびこれをスクロール圧縮機に用いることにより、圧縮機構部の外径や高さが同じであっても、その吸い込み容積を大きく設計することが可能となる。また、オルダムリングのキー部の摺動部分にかかる面圧を低く抑えることができるので、高い信頼性を有するスクロール圧縮機を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態１における自転防止機構とそれを用いたスクロール圧縮機の圧縮機構部の主要部品を示し、（ａ）は旋回スクロールとオルダムリングと軸受部材とを旋回スクロール側から見て示した分解斜視図、（ｂ）は旋回スクロールとオルダムリングとを分解して背面側から見て示した分解斜視図
【図２】従来の自転防止機構とそれを用いたスクロール圧縮機の圧縮機構部を示し、（ａ）は固定スクロール側から見た全体の分解斜視図、（ｂ）は旋回スクロールとオルダムリングとを分解して背面側から見て示した分解斜視図
【図３】従来の別の自転防止機構とそれを用いたスクロール圧縮機の圧縮機構部の主要部品を示し、（ａ）は旋回スクロールとオルダムリングと軸受部材とを旋回スクロール側から見て示した分解斜視図、（ｂ）は旋回スクロールとオルダムリングとを分解して背面側から見て示した斜視図
【発明を実施するための形態】
【００２８】
第１の発明は、軸受部材と、被駆動部材と、前記軸受部材と被駆動部材との間に位置していて、前記被駆動部材を旋回させる環状部材とを備え、前記環状部材はその一面に、その直径線上から互いにずらした位置に２対のキー部を設けるとともに、前記環状部材の他面に、その直径線上から互いにずらした位置に前記一面側の２対のキー部の摺動面と直交する向きの摺動面を有する２対のキー部を設け、被駆動部材に、前記一面側の２対のキー部がそれぞれ摺動自在に嵌合する２対のキー溝部を設け、軸受部材に、前記他面側の２対のキー部がそれぞれ摺動自在に嵌合する２対のキー溝部を設けたものである。
【００２９】
これにより、被駆動部材に設けられたキー溝部は、軸受部材のスラスト支持部に設けられたシール部材との接触面に干渉しない位置に設けることができるとともに、軸受部材の背面に設けられたキー溝部は、その中心に設けられたスラスト支持部から外周側に逃げる位置となるため、その分、軸受部材の外周部に逃げ部などを設けたりすることなく、キー溝部を長くすることができるので、軸受部材の剛性を低下させるようなことはなく、旋回半径を大きく設計することができる。
【００３０】
また、キー部を環状部材の両面にそれぞれ２対設けているので、キー部がそれぞれ１対ずつの場合に比べて、それぞれのキー部に作用する面圧を１／２にすることができ、これは、キー部が環状部材の直径線上にある場合に比べても低く抑えることができるので、特に運転負荷の高い条件や、比較的潤滑の悪い状態で長時間運転したとしても、キー部の摺動部分にかかる面圧が上昇することなく高い信頼性を有する自転防止機構を得ることができる。
【００３１】
第２の発明は、上記第１の発明において、被駆動部材を旋回スクロール、環状部材をオルダムリングとし、前記被駆動部材をクランク軸で駆動するように構成して、圧縮機構を、前記クランク軸と、このクランク軸を回転自在に支承する軸受部材と、前記クランク軸に設けた偏心軸部に回転自在に嵌合された旋回スクロールと、この旋回スクロールと噛み合わせて圧縮空間を形成する固定スクロールとで構成したものである。これにより、同じ軸受部材の外径および同じ旋回スクロール羽根、固定スクロール羽根の高さであっても、
旋回半径を大きく設計できるので、吸い込み容積を大きくすることができる。
【００３２】
以下、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。なお、以下の実施の形態は、自転防止機構であるオルダムリングを用いたスクロール圧縮機について説明したものであり、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００３３】
また、図２（ａ）および図２（ｂ）で説明した従来のスクロール圧縮機の圧縮機構部と同一の構成であるクランク軸および固定スクロールについては、その説明は省略する。
【００３４】
（実施の形態１）
図１（ａ）は、本発明の実施の形態１における自転防止機構を構成するオルダムリング、軸受部材、および旋回スクロールを旋回スクロール側から見て示した分解斜視図であり、同じく（ｂ）は旋回スクロールとオルダムリングとを分解して背面側から見て示した分解斜視図である。
【００３５】
自転防止機構の環状部材であるオルダムリング１２は、その一面に、その直径線上から互いにずらした位置に２対のキー部１３を設けるとともに、この環状部材の他面に、その直径線上から互いにずらした位置に前記一面側の２対のキー部１３の摺動面と直交する向きの摺動面を有する２対のキー部１４を設けている。
【００３６】
また、被駆動部材である旋回スクロール９の旋回鏡板８の背面１７には、前記オルダムリング１２の一面側の２対のキー部１３がそれぞれ摺動自在に嵌合する２対のキー溝部１５が設けられている。また、前記旋回スクロール９を駆動するクランク軸（図示せず）を支持する軸受部材６の内面１８には、前記オルダムリング１２の他面側の２対のキー部１４がそれぞれ摺動自在に嵌合するキー溝部１６が設けられている。
【００３７】
クランク軸３から旋回スクロール９の駆動軸部７に伝達された回転力により、この旋回スクロール９に回転力が伝達される。このとき旋回スクロール９は、オルダムリング１２の２対のキー部１３と、旋回鏡板８の２対のキー溝部１５との嵌合によって規制される第１の方向のオルダムリング１２を伴う移動と、オルダムリング１２の他面の２対のキー部１４と軸受部材６の２対のキー溝部１６との嵌合によって規制される前記第１の方向と直交する第２の方向の移動とにより、その自転が防止されるとともに、それら第１、第２の方向の移動が合成する形で連続した旋回半径をなす旋回運動を行う。
【００３８】
ここで、軸受部材６の内面１８に設けられる２対のキー溝部１６は、その中心に設けられたスラスト支持部１９から逃げる位置となるので、軸受部材６の直径線上に設ける場合に比べて、そのキー溝部の長さを長くとることができる。
【００３９】
また、旋回鏡板８の背面１７に設けられる２対のキー溝部１５は、この旋回鏡板８の直径線上から互いにずらせた位置としているので、シール部材２１が旋回鏡板８のキー溝部１５に干渉せず、シール性を損なうことはない。
【００４０】
これらにより、旋回半径を大きく設計することができ、圧縮機構部の外径や高さが同じであっても、その吸い込み容積を大きく設計することが可能となる。
【００４１】
また、従来の技術でも説明したように、キー部がオルダムリングの直径線上に配置されている場合、電動機部からの回転トルクをＴ、オルダムリングに作用する反圧縮トルクをＱ、オルダムリングのキー部どうしの距離をｕ、キー部の摺動面積をＡとすれば、キー部の摺動部分にかかる面圧Ｐは、およそＰ＝（Ｔ−Ｑ）／ｕ／Ａ／２で表すことができ、一方、図１に示した実施の形態１の場合、オルダムリング１２の２対のキー部１３、１４の
位置の相対回転角度を直径線上から互いにθ＝４５°の位置としているので、電動機部からの回転トルクをＴ、オルダムリングに作用する反圧縮トルクをＱ、オルダムリングのキー部どうしの距離をｕ、キー部の摺動面積をＡとすれば、この実施の形態で示した自転防止機構ではキー部の摺動部分にかかる面圧Ｐ”は、Ｐ”＝（Ｔ−Ｑ）／（ｕ・ｃｏｓθ）／Ａ／４で表すことができる。
【００４２】
キー部どうしの距離ｕ’は、キー部がオルダムリングの直径線上にある場合に比べて、およそｕ’＝０．７１ｕとなるため、同一モーメントを受けるのにキー部どうしの距離が短くなるので、当然、それぞれのキー部に作用する力は大きくなるが、キー部をそれぞれ２対設けているのでキー部の摺動部分にかかる面圧Ｐ”は、前記した如くキー部が１対ずつの場合に比べて１／２となり、その値はおよそＰ”＝０．７１Ｐとなり、これは、キー部をオルダムリング１２の直径線上に１対ずつ配置した場合よりも小さくなる。
【００４３】
従って、それぞれのキー部に作用する面圧を、キー部がオルダムリングの直径線上にある場合に比べても低く抑えることができるので、特に運転負荷の高い条件や、比較的潤滑の悪い状態で長時間運転したとしても、キー部の摺動部分にかかる面圧が上昇することなく、高い信頼性を実現することができる。
【００４４】
なお、上記実施の形態では自転防止機構を用いたものとしてスクロール圧縮機を例にして説明したが、この自転防止機構は、スクロール圧縮機に限られるものではなく、例えばスクロール型膨張機、真空ポンプ等のスクロール流体機械に広く適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
以上のように、本発明にかかる自転防止機構およびそれを用いたスクロール圧縮機は、従来と同一の吸い込み容積であれば、圧縮機構部の大きさを小さくすることが可能となるので、圧縮機の小型化、さらには、この圧縮機を搭載する冷凍空調サイクルの小型化を図ることができる。また、自転防止機構のキー部の面圧を抑えることができるので、信頼性の高いスクロール圧縮機を得ることができる。
【符号の説明】
【００４６】
６  軸受部材
８  旋回鏡板
９  旋回スクロール
１２  オルダムリング
１３  オルダムリングの旋回鏡板側の２対のキー部
１４  オルダムリングの軸受部材側の２対のキー部
１５  旋回鏡板の２対のキー溝部
１６  軸受部材の２対のキー溝部
１７  旋回鏡板の背面
１８  軸受部材の内面
１９  スラスト支持部
２１  シール部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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