(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端に回転軸に対して偏心した偏心軸を有する駆動シャフトと、一端面に渦巻体を有する固定スクロール部材と、一端面に固定スクロール部材の渦巻体に対向する渦巻体を有し、駆動シャフトの偏心軸の偏心回転によって駆動シャフトの回転軸を中心に固定スクロール部材に対して公転する可動スクロール部材とを備え、可動スクロール部材の他端面の周方向複数箇所に突設したピンを圧縮機本体側の部材の周方向複数箇所に設けた円形孔に係合し、可動スクロール部材の公転に伴って各ピンを各円形孔の内周面に沿って旋回させることにより、可動スクロール部材の自転を規制するようにしたスクロール型圧縮機において、
前記可動スクロール部材を各円形孔が設けられる部材よりも熱膨張率の大きい部材によって形成し、
各ピン及び各円形孔を、各ピンのピッチ円半径が各円形孔のピッチ円半径よりも小さくなるように形成した
ことを特徴とするスクロール型圧縮機。
【請求項２】
前記各円形孔が設けられる部材を鉄系素材によって形成するとともに、可動スクロール部材をアルミニウム系素材によって形成した
ことを特徴とする請求項１記載のスクロール型圧縮機。
【請求項３】
前記各ピン及び各円形孔を、各ピンのピッチ円半径と各円形孔のピッチ円半径との差が各円形孔のピッチ円半径の０．０５％以上０．１５％以下になるように形成した
ことを特徴とする請求項２記載のスクロール型圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば各種冷熱機器の冷媒回路に用いられるスクロール型圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のスクロール型圧縮機としては、一端に回転軸に対して偏心した偏心軸を有する駆動シャフトと、駆動シャフトを回転させるモータと、一端面に渦巻体を有する固定スクロール部材と、一端面に固定スクロール部材の渦巻体に対向する渦巻体を有し、駆動シャフトの偏心軸の偏心回転によって駆動シャフトの回転軸を中心に固定スクロール部材に対して公転する可動スクロール部材とを備え、可動スクロール部材の他端面の周方向複数箇所に突設したピンを圧縮機本体側の部材の周方向複数箇所に設けた円形孔に係合し、可動スクロール部材の公転に伴って各ピンを各円形孔の内周面に沿って旋回させることにより、可動スクロール部材の自転を規制するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この圧縮機においては、可動スクロール部材の自転を規制するためには、各ピンを各円形孔の内周面に沿って精度よく旋回させる必要があり、そのためには各ピンのピッチ円半径と各円形孔のピッチ円半径とが一致していることが理想的である。
【特許文献１】特開２００７−２３９５３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、前記圧縮機の部品は主に鉄系素材によって形成されているが、鉄系素材は重量があるため、可動スクロール部材を駆動するモータの負荷が大きくなるという問題がある。そこで、可動スクロール部材をアルミニウム系素材によって形成すれば、可動スクロール部材の軽量化によりモータの負荷を軽減することができる。しかしながら、前記各円形孔が設けられる部材は駆動シャフトや可動スクロール部材を支持する部材を兼ねているため、鉄系素材で形成して十分な強度を確保する必要がある。このため、前記各ピンが設けられる可動スクロール部材をアルミニウム系素材によって形成すると、各円形孔が設けられる部材よりも可動スクロール部材の熱膨張率が大きくなるため、各ピンのピッチ円半径と各円形孔のピッチ円半径との間に運転時の熱膨張による寸法差が生じ、各ピンを各円形孔の内周面に沿って精度よく旋回させることができなくなるという問題点があった。
【０００５】
本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、可動スクロール部材を各円形孔が設けられる部材よりも熱膨張率の大きい部材によって形成しても、可動スクロール部材の自転規制用のピンを円形孔の内周面に沿って精度よく旋回させることのできるスクロール型圧縮機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は前記目的を達成するために、一端に回転軸に対して偏心した偏心軸を有する駆動シャフトと、一端面に渦巻体を有する固定スクロール部材と、一端面に固定スクロール部材の渦巻体に対向する渦巻体を有し、駆動シャフトの偏心軸の偏心回転によって駆動シャフトの回転軸を中心に固定スクロール部材に対して公転する可動スクロール部材とを備え、可動スクロール部材の他端面の周方向複数箇所に突設したピンを圧縮機本体側の部材の周方向複数箇所に設けた円形孔に係合し、可動スクロール部材の公転に伴って各ピンを各円形孔の内周面に沿って旋回させることにより、可動スクロール部材の自転を規制するようにしたスクロール型圧縮機において、前記可動スクロール部材を各円形孔が設けられる部材よりも熱膨張率の大きい部材によって形成し、各ピン及び各円形孔を、各ピンのピッチ円半径が各円形孔のピッチ円半径よりも小さくなるように形成している。
【０００７】
これにより、例えば可動スクロール部材をアルミニウム系素材によって形成し、各円形孔が設けられる部材を鉄系素材によって形成することにより、可動スクロール部材を軽量化することができる。この場合、アルミニウム系素材は鉄系素材よりも熱膨張率が大きいが、各ピン及び各円形孔は、各ピンのピッチ円半径が各円形孔のピッチ円半径よりも小さくなるように形成されているので、運転時の熱膨張の違いによる各ピッチ円半径の寸法差が吸収される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、例えば可動スクロール部材をアルミニウム系素材によって形成し、各円形孔が設けられる部材を鉄系素材によって形成することにより、可動スクロール部材を軽量化することができるので、可動スクロール部材を駆動する負荷の軽減を図ることができる。この場合、アルミニウム系素材は鉄系素材よりも熱膨張率が大きいが、運転時の熱膨張の違いによる各ピッチ円半径の寸法差を吸収することができるので、可動スクロール部材の自転規制用のピンを円形孔の内周面に沿って精度よく旋回させることができ、可動スクロール部材の自転の発生による体積効率及び断熱圧縮効率の低下を効果的に抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１乃至図４は本発明の一実施形態を示すもので、図１はスクロール型圧縮機の側面断面図、図２はピンと円形孔を示す平面図、図３は体積効率とピッチ円半径の寸法差との関係を示す図、図４は断熱圧縮効率とピッチ円半径の寸法差との関係を示す図である。
【００１０】
同図に示すスクロール型圧縮機は、上端及び下端を閉鎖した圧縮機本体１０と、冷媒を圧縮する圧縮機構２０と、圧縮機構２０を駆動する駆動シャフト３０と、駆動シャフト３０を回転させるモータ４０とを備えている。
【００１１】
圧縮機本体１０は、上端及び下端を開口した円筒状のハウジング１１と、ハウジング１１の上端開口部を閉鎖する上蓋１２と、ハウジング１１の下端開口部を閉鎖する下蓋１３とからなり、ハウジング１１の側面には冷媒吸入用のパイプ１４が貫通するように取付けられ、上蓋１２には冷媒吐出用のパイプ１５が貫通するように取付けられている。
【００１２】
圧縮機構２０は、互いに対向する固定スクロール部材２１及び可動スクロール部材２２を備え、可動スクロール部材２２は支持部材２３によって支持されている。固定スクロール部材２１は一端面（下面）に一方の渦巻体２１ａを有し、径方向中央には冷媒吐出孔２１ｂが設けられている。可動スクロール部材２２はアルミニウム系素材によって形成され、その一端面（上面）には固定スクロール部材２１の渦巻体２１ａと噛み合うように対向する他方の渦巻体２２ａが設けられている。可動スクロール部材２２の他端面（下面）には、可動スクロール部材２２の自転を規制するための複数のピン２２ｂが突設され、各ピン２２ｂは互いに可動スクロール部材２２の周方向に間隔をおいて配置されている。支持部材２３は鉄系素材によって形成され、ハウジング１１の内周面に固定されている。支持部材２３の上面には、可動スクロール部材２２の自転を規制するための複数の円形孔２３ａが設けられ、各円形孔２３ａは互いに支持部材２３の周方向に間隔をおいて配置されている。各円形孔２３ａには各ピン２２ｂがそれぞれ係合しており、各ピン２２ｂは可動スクロール部材２２の公転に伴って円形孔２３ａの内周面に沿って旋回するようになっている。この場合、各ピン２２ｂ及び各円形孔２３ａは、各ピン２２ｂのピッチ円半径Ｒ1 （各ピン２２ｂの中心を通る円Ｃ1 の半径）が各円形孔２３ａのピッチ円半径Ｒ2 （各円形孔２３ａの中心を通る円Ｃ2 の半径）よりも小さく、各ピン２２ｂのピッチ円半径Ｒ1 と各円形孔２３ａのピッチ円半径Ｒ2 との差が各円形孔２３ａのピッチ円半径Ｒ2 の０．０５％以上０．１５％以下になるように形成されている。即ち、各ピン２２ｂ及び各円形孔２３ａは、以下の式(1) に示すように各ピン２２ｂのピッチ円半径Ｒ1 と各円形孔２３ａのピッチ円半径Ｒ2 との差を各円形孔２３ａのピッチ円半径Ｒ2 で除して１００を乗じた値Ｄが０．０５％以上０．１５％以下になるように形成されている。
【００１３】
Ｄ＝（Ｒ2 −Ｒ1 ）×１００／Ｒ2       …(1)
駆動シャフト３０は上端側を支持部材２３に回動自在に支持され、その下端はハウジング１１の内周面に固定された軸受け３１に回動自在に支持されている。駆動シャフト３０の上端には回転軸に対して偏心した偏心シャフト３２が設けられ、偏心シャフト３２は可動スクロール部材２２の下面中央に回動自在に連結されている。
【００１４】
モータ４０は、駆動シャフト３０に固定されたロータ４１と、ハウジング１１の内周面に固定されたステータ４２とからなり、圧縮機構２０の下方に配置されている。
【００１５】
以上のように構成されたスクロール型圧縮機においては、モータ４０によって駆動シャフト３０が回転すると、偏心シャフト３２によって可動スクロール部材２２が固定スクロール部材２１に対して公転する。その際、各ピン２２ｂが可動スクロール部材２２の公転に伴って各円形孔２３ａの内周面に沿ってそれぞれ旋回することにより、可動スクロール部材２２の自転が規制される。
【００１６】
その際、各円形孔２３ａが設けられる支持部材２３と各ピン２２ｂが設けられる可動スクロール部材２２とは、材質の違い（線膨張係数の違い）により運転時の熱膨張に差が生ずる。即ち、各ピン２２ｂ及び各円形孔２３ａを、各ピン２２ｂのピッチ円半径Ｒ1 と各円形孔２３ａのピッチ円半径Ｒ2 とが常温（約２０℃）で等しくなるように形成した場合、運転時に温度が上昇すると、これらのピッチ円半径Ｒ1 ，Ｒ2 の間に寸法差が生じ、可動スクロール部材２２の自転を十分に規制することができなくなる。このような可動スクロール部材２２の自転は、圧縮機における体積効率及び断熱圧縮効率の低下を来す原因となる。
【００１７】
そこで、各ピン２２ｂのピッチ円半径Ｒ1 が各円形孔２３ａのピッチ円半径Ｒ2 よりも小さくなるように形成した圧縮機の体積効率及び断熱圧縮効率の測定試験を行ったところ、図３及び図４に示す結果が得られた。この試験では、冷媒に二酸化炭素を用い、圧縮比２．５、回転数６５００ｒｐｍの条件の下で体積効率及び断熱圧縮効率の測定を行った。尚、ここでいう体積効率とは、吸入行程開始後に各渦巻体２１ａ，２２ａ間の死空間に残留した気体が蒸発圧力に達するまで膨張する点での圧縮空間の容積と、実際の吸入が行われて最大になったときの圧縮空間の容積との差をＶr とし、行程容積をＶthとすると、Ｖr ／Ｖthで表される比率をいう。また、断熱圧縮効率とは、実際にガスを圧縮するのに必要な仕事量と、理論的に求めた仕事量との比率をいう。
【００１８】
前記測定試験の結果、各ピン２２ｂのピッチ円半径Ｒ1 と各円形孔２３ａのピッチ円半径Ｒ2 との差が各円形孔２３ａのピッチ円半径Ｒ2 の０．１％の場合が体積効率及び断熱圧縮効率の最大値となる結果が得られた。また、前記最大効率の９９％以上の効率が得られる範囲は０．０５％以上０．１５％以下であり、この範囲であれば各ピン２２ｂを各円形孔２３ａの内周面に沿って精度よく旋回させることができ、０．１％の場合とほぼ同等の効果を得ることができる。
【００１９】
このように、本実施形態によれば、可動スクロール部材２２を支持する支持部材２３を鉄系素材によって形成し、可動スクロール部材２２をアルミニウム系素材によって形成したので、可動スクロール部材２２を軽量化することができ、モータ４０の負荷を軽減することができる。この場合、可動スクロール部材２２に設けられる複数のピン２２ｂと、支持部材２３に設けられる複数の円形孔２３ａを、各ピン２２ｂの各ピン２２ｂのピッチ円半径Ｒ1 が各円形孔２３ａのピッチ円半径Ｒ2 よりも小さくなるように形成したので、可動スクロール部材２２を鉄系素材よりも熱膨張率の大きいアルミニウム系素材によって形成した場合でも、運転時の熱膨張の違いによる各ピッチ円半径Ｒ1 ，Ｒ2 の寸法差を吸収することができる。これにより、運転時に各ピン２２ｂを各円形孔２３ａの内周面に沿って精度よく旋回させることができ、可動スクロール部材２２の自転の発生による体積効率及び断熱圧縮効率の低下を抑制することができる。
【００２０】
また、各ピン２２ｂのピッチ円半径Ｒ1 と各円形孔２３ａのピッチ円半径Ｒ2 との差が各円形孔２３ａのピッチ円半径Ｒ2 の０．０５％以上０．１５％以下になるようにしたので、この範囲であれば体積効率及び断熱圧縮効率の最大値となる０．１％の場合とほぼ同等の効果を得ることができ、各ピン２２ｂを各円形孔２３ａの内周面に沿って精度よく旋回させる上で極めて効果的である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態を示すスクロール型圧縮機の側面断面図
【図２】ピンと円形孔を示す平面図
【図３】体積効率とピッチ円半径の寸法差との関係を示す図
【図４】断熱圧縮効率とピッチ円半径の寸法差との関係を示す図
【符号の説明】
【００２２】
２０…圧縮機構、２１…固定スクロール部材、２１ａ…渦巻体、２２…可動スクロール部材、２２ａ…渦巻体、２２ｂ…ピン、２３…支持部材、２３ａ…円形孔、３０…駆動シャフト、３２…偏心シャフト、４０…モータ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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