JP2005240699A - スクロール圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】焼き付きにくい特性等を有するスクロール圧縮機を提供すること。
【解決手段】旋回スクロール１３は、ラップ１３ｂとそれ以外の部分に分けられる。そして、ラップ１３ｂ以外の端板の重心５２と端板中心５１とを結ぶ線を旋回スクロール１３の端板に平行な平面に投射したものをｙ軸とし、端板中心５１を通ってｙ軸に直角な線をｘ軸としてデカルト座標系を考えたときに、前記平面に投射したラップ１３ｂのみの重心５３の位置が第三象限または第四象限に属するように調整できれば、それらの重心のうち、ｙ軸方向成分が相殺され、結局旋回スクロール１３の合成重心５４が端板中心５１に近づくことになる。この発明では、旋回スクロール１３における歯間底部１３ｆの段差１３ｈの位置を渦巻きに沿った方向で変えることにより、ラップを除いた端板の重心５２位置を変え、相対的にラップの重心が上記のように第三象限または第四象限に属するようにする。
【選択図】 図７

Description

本発明は、空気調和装置や冷凍装置などに具備されるスクロール圧縮機に関し、更に詳しくは、高速回転に適したスクロール圧縮機に関する。

一般に、スクロール圧縮機は、端板の表面に渦巻き状の壁体を立設した固定スクロールと、端板の表面に固定スクロールの壁体と実質的に同一形状の渦巻き状の壁体を立設した旋回スクロールとを有している。そして、固定スクロールと旋回スクロールとの各端板の側面を向き合わせ、互いの壁対を組み合わせて配置する。この状態で固定スクロールに対して旋回スクロールを自転を防止しつつ公転旋回運動させ、各壁体間に形成した圧縮室の容積を漸次減少させることによってスクロール圧縮機は当該圧縮室内の流体を圧縮する。

フロントケースと旋回スクロールの端板とは複数のピンとリングで係合される。具体的には、旋回スクロールの端板に周方向で９０度おきに４本のピンが挿嵌され、当該ピンがフロントケースの４つのリング内にそれぞれ遊挿される。これによって旋回スクロールの旋回運動に伴う自転が防止される（たとえば、特許文献１）。

特開昭５８−０３０４９４号公報

しかしながら、近年、空気調和装置や冷凍装置の効率化の要請や大きさのコンパクト化の要請がますます強くなってきている。したがって、当該スクロール圧縮機の性能向上や大きさのコンパクトが望まれる。性能向上の要請に関しては、スクロール圧縮機のさらなる高速回転化もその一つだが、従来よりもスクロール圧縮機を高速回転させると、上記ピンとリングとの過度摺動により、ピンとリングが焼き付いてしまうという問題点があった。焼き付くか否かは主に縦軸に面圧（Ｐ）、横軸に摺動速度（Ｖ）をとったＰ−Ｖ線図によって評価されるが、許容されるピンとリングとの間の面圧および摺動速度は負の傾きをもつ一次直線の関係（面圧を上げるには摺動速度を下げなければならず、摺動速度を上げるには面圧を下げなくてはならない関係）にあり、ＰＶ値が焼き付きの限界間際にある従来技術のままでは、面圧又は回転速度を上げることができなかった。また、ラップの巻き数を増やすことにより圧縮効率を高めたスクロール圧縮機は、同一押し退け量でラップの巻数を減らしたスクロール圧縮機に対し、構造上両スクロールを軸方向に短く設計することが難しかった。

そこで、本発明は上記に鑑みてなされたものであって、ピンにかかる面圧を左右する旋回スクロールの遠心力ｍｒｖ²に着目し、これらを小さくする工夫を加え、さらに、固定スクロールの効率および強度を維持しつつ軸方向長さを短くすることにより、焼き付きにくくコンパクトなスクロール圧縮機を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、請求項１に係るスクロール圧縮機は、渦巻き状のラップが立設される端板の表側中央部における歯間底高さが、当該中央部よりも渦巻き方向で外側の当該歯間底高さよりも歯間における段差を境として相対的に大きい固定スクロールを備えるスクロール圧縮機において、前記歯間底高さが大きくなっている前記中央部の歯間底の外郭部を囲むように立設される前記ラップの位置に相当する前記端板の裏側位置に、前記ラップ厚さよりも大きい厚さのリブが立設され、前記リブと前記端板裏側隅部に突設される取り付けボルト用の座面とが連設され、前記リブよりも半径方向外側であって、前記座面以外の部分の端板厚さが前記リブの半径方向内側位置にある前記端板の厚さよりも相対的に小さくなるようにしたものである。

前記中央部の歯間底高さが大きくなっている部分の外郭を囲むように立設される前記ラップは、ガス圧縮行程における当該中央部の高い圧力により外側方向に大きな力を受ける。そのようなラップの位置の裏側にあたる位置に、前記ラップ厚さよりも大きい厚さのリブが立設されると、ラップが裏側から補強される。そして、前記リブと前記端板裏側に突設される取り付けボルト用の座面とが連設されることにより、リブ自体の強度が上がる。これらの補強構造により、前記リブよりも半径方向外側であって、前記座面以外の部分の端板厚さをリブ半径方向内側位置の端板厚さよりも相対的に薄肉化でき、その分吐出キャビティの容量が増える。

また、請求項２に係るスクロール圧縮機は、渦巻き状のラップが立設される端板の表側中央部における歯間底高さが、当該中央部よりも渦巻き方向で外側の当該歯間底高さよりも歯間における段差を境として相対的に大きい旋回スクロールを備えるスクロール圧縮機において、前記旋回スクロールの前記端板に平行な平面に投射した前記ラップ以外の前記端板の重心と前記端板の中心とを結ぶ線をｙ軸とし、前記端板中心を通って前記ｙ軸に直角な線をｘ軸としてデカルト座標系としたときに、前記平面に投射した前記ラップのみの重心の位置が第三象限または第四象限に属するように前記歯間底高さの大きい部分の容積が決定されるようにしたものである。

この発明によれば、ラップ以外の端板重心とラップの重心との合成重心位置が端板中心に近づき、結局、旋回スクロール全体の重心位置を端板中心に近づけることができ、モーメントの減少によって自転防止ピンにかかる面圧を減少させることができる。これにより、旋回スクロールの高速化に対応可能となる。なお、ラップ以外の端板の重心とは、文字通り旋回スクロールのラップ以外の部分、すなわち端板単体と歯間底高さが大きい部分とを合わせた部分の重心である。

また、請求項３に係るスクロール圧縮機は、渦巻き状のラップが立設される端板の表側中央部における歯間底高さが、当該中央部よりも渦巻き方向で外側の当該歯間底高さよりも歯間における段差を境として相対的に大きい旋回スクロールを備えるスクロール圧縮機において、前記端板の裏側に一定領域の肉抜き部を有し、前記端板に平行な平面に投射した前記旋回スクロールの重心と前記端板の中心とを結ぶ線をｙ軸とし、前記端板の中心を通って前記ｙ軸に直角な線をｘ軸としてデカルト座標系としたときに、前記肉抜き部の領域が第一象限または第二象限に属するように前記肉抜き部の領域の大きさが決定されるようにしたものである。

この発明によれば、旋回スクロールの重心の端板中心からのずれが肉抜き部によって減少するので、モーメントの減少によって自転防止ピンにかかる面圧を減少させることができる。これにより、旋回スクロールの高速化に対応可能となる。なお、旋回スクロールの重心とはラップ、歯間底部および端板の重心を合成したものである。

また、請求項４に係るスクロール圧縮機は、前記スクロール圧縮機において、前記肉抜き部は、２つ以上の領域からなり、それぞれの部分の間にはリブを形成すると共に、前記リブは、自転防止ピン支持部および前記旋回スクロールの中心を通る方向に立設されるようにしたものである。

旋回スクロールが、フロントケースといわゆるピンーリング式自転防止機構で係合し、公転旋回運動中の当該旋回スクロールの自転が防止されるタイプである場合、旋回スクロールの端板裏側には自転防止ピン支持部が設けられる。当該自動防止ピン支持部は自動防止ピンを支持するという重要な役割を果たすものであるから、当該部分の強度は確実に維持されなければならない。この発明では、肉抜き部が当該支持部付近の強度を落とさないように、リブが当該支持部に形成される。また、旋回スクロールの中心、すなわち端板の中心も同様の目的によりリブで強度が維持される。

また、請求項５に係るスクロール圧縮機は、前記スクロール圧縮機において、前記肉抜き部は、前記端板の半径方向外側にいくに従って幅が大きくなるようにしたものである。

半径方向外側の肉を多く抜く（ぬすむ）ことによって、前記旋回スクロールの重心位置の端板中心からのずれを補正しやすくなる。

また、請求項６に係るスクロール圧縮機は、前記スクロール圧縮機において、前記端板の縁部に形成される前記肉抜き部の端板厚さは、前記ラップの厚さよりも大きいようにしたものである。

前記旋回スクロールの重心位置によっては、前記端板の縁部にも肉抜き部が形成され得るが、そのときの当該肉抜き部における端板厚さが、前記ラップの厚さよりも大きいことで、旋回スクロールが破損するという万一の事態の際にも、ラップよりも先に端板が破損するのを防止する。

本発明にかかるスクロール圧縮機によれば、圧縮機の強度や効率を維持しつつ肉抜き部により両スクロールを軽量化し、また旋回スクロールの重心位置を操作することにより旋回スクロールで発生する遠心力ｍｒｖ²を小さくできる。このため、旋回スクロールとフロントケースとをピン−リングで係合する方式の自転防止機構におけるピンにかかる面圧を小さくすることができ、ピンとリングの摺動部分の焼き付きを防止し、高速化しても信頼性の高いスクロール圧縮機を構築できる。また、肉抜きによる材料コスト削減も可能となる。

以下に、本発明にかかるスクロール圧縮機の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

図１は、本発明に係るスクロール圧縮機の構成を示す断面図である。既述したように、スクロール圧縮機１は、ハウジングにボルトで固定された固定スクロール２に対して旋回スクロール３が自転を防止しつつ公転旋回運動することにより冷媒等を圧縮するものである。旋回スクロール３の後ろ側（図面下側）では、フロントケース６がハウジングに固定される。フロントケース６と旋回スクロール３とが接触する概円環状の面にはリング穴４が設けられる。

旋回スクロール３の上記接触面には自転防止ピン支持部を有し、ピン５が挿嵌され、残りは突出する。リング穴４の数だけある当該ピン５の突出部は、それぞれフロントケース６のリング穴４に遊挿される。フロントケース６の内側中心部には、クランク９やバランスウェイト８が格納されるクランク室が設けられる。

図２は、固定スクロールおよび旋回スクロールを示す斜視図である。ここでは、両スクロールの表側（ラップ立設側）の構成を示すために端板１２ａは簡略化した図としている。図に示すように固定スクロール１２の端板１２ａには、ラップ１２ｂを立設した表面に、段差１２ｈを境としてラップ１２ｂの渦方向に沿って中心部側で高く外終端で低くなる歯間底部１２ｆを備えている。また、旋回スクロール１３側の端板１３ａも端板１２ａと同様に、ラップ１３ｂを立設した表面に、段差１３ｈを境としてラップ１３ｂの渦方向に沿って中心部側で高く外終端側で低くなる歯間底部１３ｆを備えている。各段差１２ｈ、１３ｈは、それぞれラップ１２ｂ、１３ｂの渦巻き中心を基準として、各ラップ１２ｂ、１３ｂの内終端から同様に進んだ位置に設けてある。

端板１２ａの表面は、段差１２ｈを形成したことにより、ラップ１２ｂの間に形成した三日月状の圧縮室は、中心部よりに設けた底の浅い歯間底部１２ｆと外終端よりに設けた底の深い歯間底部１２ｇの２つの部位に分けられる。隣り合う歯間底部１２ｆ、１２ｇ間には、段差１２ｈを構成し、前記歯間底部１２ｆ、１２ｇを繋いで垂直に切り立つ連結壁面としている。端板１３ａの表面も端板１２ａと同様に、段差１３ｈが形成してあることにより、ラップ１３ｂの間に形成した三日月状の圧縮室は、中心部よりに設けた底の浅い歯間底部１３ｆと外終端よりに設けた底の深い底面１３ｇの２つの部位に分けられる。隣り合う歯間底部１３ｆ、１３ｇ間には、段差１３ｈを構成し、前記歯間底部１３ｆ、１３ｇをつないで垂直に切り立つ連結壁面としている。

図３は、固定スクロールを示す正面図である。上述したように、固定スクロール１２の端板１２ａには、段差１２ｈを境として歯間底高さが大きい歯間底部１２ｆと小さい歯間底部１２ｇとがある。そして、当該歯間底部１２ｆの外郭部を囲むように立設されるラップ１２ｂの形状は、太線で描いた概曲玉形状１２ｉとなる。なお、中央部の穴２５は、固定スクロール１２に対して旋回スクロール１３が旋回運動をすることによって圧縮されたガスが吐出される吐出穴である。

図４は、固定スクロールの裏面を示す背面図である。当該裏面には、表面のラップ１２ｂの厚さよりも大きい厚さのリブ３９が立設される。このリブ３９は、表面で歯間底高さが大きくなっている中央部の歯間底部１２ｆの外郭部を囲むように立設されるラップ１２ｂの位置に相当する端板の裏側位置に立設されている。具体的には、リブ３９は、当該歯間底部１２ｆを囲むように立設されるラップ１２ｂ（１２ｉ）の外側面に沿って立設される。そして、リブ３９と端板隅部に突設される取り付けボルト用の座面３１、３２、３３、３４とが連設される。リブ３９よりも半径方向外側であって、座面３１、３２、３３、３４以外の部分４２、４３、４４、４５の端板厚さは、リブ３９の半径方向内側位置にある部分４１の端板厚さよりも相対的に小さくしてある。

前記中央部の歯間底高さが大きくなっている部分１２ｆの外郭を囲むように立設されるラップ１２ｂは、ガス圧縮行程における当該中央部の高い圧力により外側方向に大きな力を受ける。そのようなラップ１２ｂの位置の裏側にあたる位置に、ラップ１２ｂの厚さよりも大きい厚さのリブ３９が立設されると、ラップ１２ｂが裏側から補強される。そして、リブ３９と取り付けボルト用の座面３１、３２、３３、３４とが連設されることにより、ハウジング組み付け時の固定スクロールの強度が上がる。

これらの補強構造により、リブ３９よりも半径方向外側であって、前記座面３１、３２、３３、３４以外の部分４２、４３、４４、４５の端板厚さをリブ３９の半径方向内側位置４１の端板厚さよりも相対的に薄肉化でき、これによって固定スクロール２がハウジングに固定されたときに形成される吐出キャビティ１０の容量が増える。吐出キャビティ１０の容量が増えると、吐出弁の動きに連動して発生する吐出ガスの脈動が吐出キャビティ１０の容量が小さい時に比べて低減される。

リブ３９のさらに具体的な構成としては、リブ３９の高さは、吐出穴２５から吐出される圧縮ガスをハウジング（図示省略）との間で遮断しないような高さ９にすることが必要である。また、ハウジングに固定される温度センサー２６に吐出ガスを導くための誘導壁４０を上記リブ３９の内側に設けておくと吐出ガスの温度を検出するのに適した固定スクロールを構築できる。また、リブ３９は、座面３１、３２、３３、３４のボルト穴３５、３６、３７、３８よりも半径方向内側部分に連設されるのが好ましい。このようにすると、リブ３９の剛性が上がり、表側のラップ１２ｂが受ける外側方向の力に対しても裏側からの補強効果が上がる。

図５は、旋回スクロールの旋回運動と重心との関係を示す概念図である。旋回スクロール１３は、端板中心５１とは偏心した位置に駆動中心５６があり、当該端板中心５１は、当該駆動中心５６を中心として３６０度の駆動奇跡を描きながら旋回運動を繰り返す。旋回スクロール１３は、歯底高さが大きい歯間底部１３ｆとラップ１３ｂと端板１３とから構成されるが、ラップ１３ｂは端板１３に対して中央に位置するものではなく、その形状も点対象図形でもない。さらに歯間底部１３ｆの形状も手伝って、それらの重心を合成した旋回スクロール重心５５は、端板１３の端板中心とは離れた地点に位置する。

このため、旋回運動の駆動中心５６から当該旋回スクロール重心５５までの距離ｒは、端板中心５１から駆動中心５６までの旋回半径５８よりも一般に大きくなるときがある。図６は、旋回スクロールが図５の状態から１８０度旋回公転したときの状態を示す概念図である。図５の状態から１８０度旋回公転したときの旋回スクロール１３は、旋回スクロール重心が上記旋回半径５８よりも小さくなる。このように、旋回スクロール重心の位置が端板中心から離れていると、旋回スクロール１３を旋回駆動させるときのモーメントが繰り返し上下することになる。旋回スクロール１３がフロントケース（図示省略）とピン−リング係合する方式の場合は、上記上下するモーメントの大きさがピンの面圧を上げてしまう原因の一つである。

図７は、旋回スクロールの重心と端板中心との関係を示す概念図である。旋回スクロール１３は、ラップ１３ｂとそれ以外の部分（端板１３と歯間底部１３ｆ）に分けられる。そして、ラップ１３ｂ以外の端板の重心５２と端板中心５１とを結ぶ線を旋回スクロール１３の端板に平行な平面に投射したものをｙ軸とし、端板中心５１を通ってｙ軸に直角な線をｘ軸としてデカルト座標系を考えたときに、前記平面に投射したラップ１３ｂのみの重心５３の位置が第三象限または第四象限に属するように調整できれば、それら２つを合わせたときの重心はｙ軸方向成分に相殺される方向にずれると共に、質量が増えることもあってＸ軸方向にもラップ１３ｂのみの重心５３よりも小さくなる方向にずれる。したがって、結局旋回スクロール１３の合成重心５４は端板中心５１に近づくことになる。

そこで、この発明では、旋回スクロール１３における歯間底部１３ｆの段差１３ｈの位置を渦巻きに沿った方向で変えることにより、ラップを除いた端板の重心５２位置を変え、相対的にラップの重心が上記のように第三象限または第四象限に属するようにする。このようにすれば、ラップ１３ｂ以外の端板重心５２とラップ１３ｂの重心との合成重心位置が端板中心５１に近づき、結局、旋回スクロール１３全体の重心位置を端板中心５１に近づけることができ、モーメントの減少によって自転防止ピンにかかる面圧を減少させることができる。これにより、旋回スクロールの高速化に対応可能となる。

図８は、旋回スクロールの裏面を示す背面図である。端板３の裏側には一定領域の肉抜き部６２、６３が設けられる。そして、図７と同様に端板３に平行な平面に投射した旋回スクロールの重心５５と端板中心５１とを結ぶ線をｙ軸とし、端板中心５１を通ってｙ軸に直角な線をｘ軸としてデカルト座標系としたときに、前記肉抜き部６２、６３の領域または肉抜きによって除かれる容積に端板材料が満たされていると過程したときの当該部分の重心が第一象限または第二象限に属するように前記肉抜き部の領域の大きさが決定される。なお、当該デカルト座標は、端板中心５１に対する旋回スクロール重心の方向をｙ軸の正方向とする。したがって、図の場合の第一象限、第二象限は、端板の下半分の領域ということになる。

このようにすれば、旋回スクロール３の重心の端板中心５１からのずれが肉抜き部によって減少するので、モーメントの減少によって自転防止ピンにかかる面圧を減少させることができる。これにより、旋回スクロールの高速化に対応可能となる。なお、ここでの旋回スクロール３の重心とはラップ１３ｂ、歯間底部１３ｆおよび端板１３の重心を合成したものである。

上記肉抜き部６２、６３は、領域を広くとるために、２つ以上の領域とすることが好ましい。そして、２つ以上の領域とした場合は、それぞれの部分の間にはリブ６４を形成するようにするとよい。さらに、リブ６４は、自転防止ピン支持部Ｓのうち、近隣のもの及び旋回スクロール３の端板中心５１を通る方向に立設されることが好ましい。

旋回スクロール３が、フロントケースといわゆるピンーリング式自転防止機構で係合し、公転旋回運動中の当該旋回スクロールの自転が防止されるタイプである場合、旋回スクロール３の端板裏側には穴等の自転防止ピン支持部Ｓが設けられる。当該自動防止ピン支持部Ｓは自動防止ピンを支持するという重要な役割を果たすものであるから、当該部分の強度は確実に維持されなければならない。この発明では、肉抜き部６２、６３が当該支持部付近の強度を落とさないように、リブ６４が当該支持部に形成される。また、旋回スクロール３の中心、すなわち端板中心５１も同様の目的によりリブ６４で強度が維持される。

また、肉抜き部６２、６３は、図示したように旋回スクロール３の半径方向外側にいくに従って幅が大きくなるように形成されることが好ましい。このように肉抜き部６２、６３を形成すると、旋回スクロールの重心位置を変化させやすくなる。ただし、この場合であってもリブ６４を形成するように肉抜きすることが好ましい。さらに、旋回スクロール３の縁部に肉抜き部６９、７０を形成する場合、当該肉抜き部６９、７０の端板厚さは、ラップ１３ｂの厚さよりも大きくしておくことが好ましい。旋回スクロールの重心位置によっては、端板の縁部にも肉抜き部６９、７０が形成され得るが、そのときの当該肉抜き部６９、７０における端板厚さが、ラップ１３ｂの厚さよりも大きいことで、旋回スクロール３が破損するという万一の事態の際にも、ラップ１３ｂよりも先に端板が破損するのを防止する。

同図では、旋回スクロール３の四隅に半円形状の肉抜き部６５、６６、６７、６８が設けられているが、これはピンやねじといった図示しないフロントケースと旋回スクロール３との摺動面に貼付されるスラストプレートの固定に用いられるピンやねじとの干渉を防止するためと、肉抜きとを兼ねたものである。この場合であっても、肉抜き部全体としては、肉抜き部分の重心が上記第一象限または第二象限に属するようにしておく。

これまで説明したように、本発明にかかるスクロール圧縮機によれば、圧縮機の強度や効率を維持しつつ肉抜き部により両スクロールを軽量化し、また旋回スクロールの重心位置を操作することにより、遠心力ｍｒｖ²を小さくできる。具体的には、肉抜きによる軽量化によってｍを小さくでき、重心位置操作によって、ｒを小さくできる。このため、旋回スクロールとフロントケースとをピン−リングで係合する自転防止機構におけるピンにかかる面圧を小さくすることができ、ピンとリングの摺動部分の焼き付きを防止し、高速化しても信頼性の高いスクロール圧縮機を構築できる。

上記ピンにかかる面圧と摺動速度の関係であるＰ−Ｖ線図でいえば、ピンにかかる面圧が下がることにより、Ｐが負の方向にシフトして、限界Ｐ−Ｖ線よりも内側で高速化に余裕のあるスクロール圧縮機を構築できる。また、旋回スクロールの肉抜きは材料コスト削減にもつながる。

以上は、固定スクロールの薄肉化と、旋回スクロールの重心位置変更および肉取りによってスクロール圧縮機の高速回転化を指向させた発明であるが、上記ピンとリングにおけるリング穴に円滑な潤滑を施すことによっても高速回転化を可能にすることができる技術も発明者は見いだすに至った。以下それを説明する。

図９は、フロントケースの内側端面を示す外観図である。同図は、図１のＡ方向から見たときの図である。図に示すように、フロントケース６の端面７４には周方向に９０度おきに４つのリング穴４が設けられる。それぞれのリング穴４にはリング７５が圧入若しくは遊嵌され、当該リング７５の内側に旋回スクロール側からのピン７６が遊挿される。なお、当該リング穴４を設ける数は本発明において問題とはならず、理論的には２つ以上設置することにより自転防止が可能となる。

旋回スクロールは、ピン７６がリング穴４のリング７５内に遊挿されることでフロントケースと係合し、クランク９によって公転旋回するときの自転が防止される。このときピン７６は、リング７５内に沿って旋回スクロールの公転方向と同一方向に回転する。クランク室１０にはフロントケースの外部から外部潤滑油供給通路８０を通って潤滑油が供給される。また、クランク室の潤滑油は、外部潤滑油排出通路８５を通ってフロントケースの外部へ排出される。

フロントケースの端面７４には、クランク室１０から各リング穴４内までを連通する潤滑油供給通路（溝）８６、８７、８８、８９が設けられる。また、当該端面７４には、各リング穴４内からクランク室１０までを連通する潤滑油排出通路８１、８２、８３、８４も設けられる。

図１０は、潤滑油供給通路とリング穴と構造を示す断面図である。リング穴４は、リング７５の高さからスラストプレート厚さを減じた長さ以上の深さの深座ぐり部１０５を有し、これより深い部分の径はリング７５の内径よりも大きく、かつリング７５の外形よりも小さいようにする。これにより、リング７５は深座ぐり部１０５の段差に据わる。そして、リング７５よりも下にできる油溜まり１０６を通って潤滑油供給通路８７からの潤滑油が流入する。また、潤滑油排出通路９６にもリング７５内から当該油溜まり１０６を通った潤滑油が排出される。

油溜まり１０６は、リング穴４内の潤滑油を保持する役目も果たす。特に旋回スクロールが低速回転のときでもリング穴４内が枯渇することなく、適度な潤滑油を保持できるという利点がある。ピン７６の長さについては、リング７５の高さと同じとしてもよいし、穴の底に触れない限りリング７５の高さ以上としてもよい。ピン７６の長さをリング７５の高さ以上にすると、リング穴４の下部にできる油だまり１０６にある潤滑油を回転撹拌する作用が生まれる。これにより、油だまり１０６の潤滑油が安易に排出されるのを防止し、リング内の潤滑に寄与させることができる。

図９に戻って、潤滑油供給通路８６、８７、８８、８９は、クランク９及びバランスウェイト７７によってかき回される潤滑油の慣性力を逃がす方向で、かつ前記リング７５に向かう方向で前記クランク室と前記リング穴４内とを連通する。潤滑油は、クランク９およびバランスウェイト７７が回転することによって当該回転と同方向（図では反時計回り方向）に慣性力をもつようになる。したがって、潤滑油の慣性力を逃がす方向とは、フロントケースの端面７４の内周壁に直角となる方向Ｎよりも回転方向に傾く方向７１ということになる。潤滑油供給通路８６、８７、８８、８９は、当該逃げる方向であれば直線状に限らず曲線状にして設けてもよい。なお、ここでの慣性力とは、慣性が生じる方向の力という意味であり、物理学上の慣性力とは異なる。

上記のように潤滑油供給通路８６、８７、８８、８９を設けるとクランク室１０で慣性力をもった潤滑油がスムーズに当該潤滑油供給通路８６、８７、８８、８９に流れ込むようになる。最もスムーズに流れるようにするには、潤滑油供給通路８６、８７、８８、８９を、リング７５からクランク室１０の内周円７９への接線に沿って設けるとよい。クランク室１０を出た潤滑油の慣性力は接線方向に向くからである。

図１１は、潤滑油供給通路を示す外観図である。上述したように、潤滑油供給通路８６、８７、８８、８９は、リング７５からクランク室１０の内周円７９への接線に沿って設けるとよいが、リング７５の中心９１から内周円７９への接線９０に沿わせる場合のみならず、リング７５の端部から当該内周円７９への接線９２に沿わせてもよいし、反対側の端部から当該内周円７９への接線９３に沿わせるようにしてもよい。なお、この場合であっても潤滑油供給通路８６、８７、８８、８９は、直線状に限らず曲線状にして設けてもよい。

図９に戻って、潤滑油排出通路８１、８２、８３、８４は、すべてリング穴４内と前記クランク室１０とを連通するように設けられる。これにより、クランク室１０からリング穴４内、リング穴４内からクランク室１０という潤滑油の循環が成立する。しかもその循環はスクロール圧縮機本来の動作によって実現可能となる。また、スクロールによる圧縮過程で最も負荷が大きくなる方向Ｄから離れた地点において、潤滑油を供給、排出することによって、当該方向Ｄのフロントケース壁面ひいてはリング穴４の剛性を確保できるという利点もある。なお、潤滑油排出通路８１、８２、８３、８４の断面積を潤滑油供給通路よりも小さく採ると、リング穴４の底部の油溜まりに潤滑油が適当に溜まりやすくなり旋回スクロールの低速回転時でもリング７５に適切な潤滑を施せる。

このように、本発明にかかるスクロール圧縮機によれば、リング内に潤滑油が効率よく循環し、円滑な潤滑がなされるので、ピンとリングの摺動部分の信頼性が向上し、従来のミスト潤滑に頼っていた状態よりも焼き付きにくくなる。これにより、さらなる高速化に適したスクロール圧縮機を構築できる。

図１２は、本発明の変形例を示す外観図である。この例では、潤滑油排出通路９５、９６、９７、９８が、すべてリング穴４内から前記フロントケース外部に連通するように設けられる点が特徴である。このようにしても、円滑な潤滑が可能になると共に、スクロールによる圧縮過程で最も負荷が大きくなる方向Ｄから離れた地点から潤滑油を排出することによって、当該方向Ｄのフロントケース壁面ひいてはリング穴４の剛性を確保できる。潤滑油が潤滑油排出通路９５、９６、９７、９８からフロントケース外部へ排出されると、クランク室１０の潤滑油は減っていく傾向にあるが、足りなくなる分は排出される潤滑油の量に応じて、または定期的に外部潤滑油供給通路から補うようにすればよい。

図１３は、本発明の別の変形例を示す外観図である。この例では、潤滑油排出通路９６、１０１がリング７５内とフロントケース外部とを、潤滑油排出通路９９、１００がリング７５内とクランク室１０とを連通するように設けられる点が特徴である。一般に、スクロール圧縮機は空気調和装置等の一部として配置される上下方向の向きが決まっている。したがって、フロントケースもある一定方向が重力方向となることが決まる。

この例では、重力が下向きとなる場合を示している。潤滑油排出通路９６、１０１を上向きにしておき、その他の潤滑油排出通路９９、１００を水平方向にすれば、リング７５内に溜まる潤滑油が重力作用によって余計に排出されるのを防止できる。つまり、すべての潤滑油排出通路９６、９９、１００、１０１が水平方向よりも上向きで、リング穴４内からクランク室１０またはフロントケース外部までを連通するように設計すれば、重力による潤滑油の余計な排出が防止される。

潤滑油排出通路９６、９９、１００、１０１を上記のようにしても、円滑な潤滑が可能になると共に、スクロールによる圧縮過程で最も負荷が大きくなる方向Ｄから離れた地点から潤滑油を排出することによって、当該方向Ｄのフロントケース壁面ひいてはリング穴４の剛性を確保できる。この場合、上記の例よりは、クランク室１０の潤滑油が減っていく傾向が小さいが、足りなくなる分は定期的、または排出される潤滑油の量に応じて外部潤滑油供給通路から補うようにすればよい点は同様である。

以上のように、本発明にかかるスクロール圧縮機は、空気調和装置や冷凍装置の一部として具備されるもので、今後も高速回転化が予想される当該スクロール圧縮機の生産、使用等にかかるものである。

本発明に係るスクロール圧縮機の構成を示す断面図である。 固定スクロールおよび旋回スクロールを示す斜視図である。 固定スクロールを示す正面図である。 固定スクロールの裏面を示す背面図である。 旋回スクロールの旋回運動と重心との関係を示す概念図である。 旋回スクロールが１８０度旋回公転したときの状態を示す概念図である。 旋回スクロールの重心と端板中心との関係を示す概念図である。 旋回スクロールの裏面を示す背面図である。 フロントケースの内側端面を示す外観図である。 潤滑油供給通路とリング穴と構造を示す断面図である。 潤滑油供給通路を示す外観図である。 本発明の変形例を示す外観図である。 本発明の別の変形例を示す外観図である。

符号の説明

１ スクロール圧縮機
２ 固定スクロール
３ 旋回スクロール
３ 端板
４ リング穴
５ ピン
６ フロントケース
８ バランスウェイト
９ クランク
１０ 吐出キャビティ
１２ 固定スクロール
１２ａ、１３ａ 端板
１２ｂ、１３ｂ ラップ
１２ｆ、１３ｆ 歯間底部
１２ｈ、１３ｈ 段差
１３ 旋回スクロール
２５ 吐出穴
２６ 温度センサー
３１ 座面
３９ ラップ
３９、６４ リブ
５１ 端板中心
５２ 端板重心
５５ 旋回スクロール重心
５６ 駆動中心
５８ 旋回半径
７４ 端面
７９ 内周円
８０ 外部潤滑油供給通路
８１〜８４、９５〜１０１ 潤滑油排出通路
８５ 外部潤滑油排出通路
８６〜８９ 潤滑油供給通路

Claims (6)

1. 渦巻き状のラップが立設される端板の表側中央部における歯間底高さが、当該中央部よりも渦巻き方向で外側の当該歯間底高さよりも歯間における段差を境として相対的に大きい固定スクロールを備えるスクロール圧縮機において、
   前記歯間底高さが大きくなっている前記中央部の歯間底の外郭部を囲むように立設される前記ラップの位置に相当する前記端板の裏側位置に、前記ラップ厚さよりも大きい厚さのリブが立設され、前記リブと前記端板裏側隅部に突設される取り付けボルト用の座面とが連設され、前記リブよりも半径方向外側であって、前記座面以外の部分の端板厚さが前記リブの半径方向内側位置にある前記端板の厚さよりも相対的に小さいことを特徴とするスクロール圧縮機。
2. 渦巻き状のラップが立設される端板の表側中央部における歯間底高さが、当該中央部よりも渦巻き方向で外側の当該歯間底高さよりも歯間における段差を境として相対的に大きい旋回スクロールを備えるスクロール圧縮機において、
   前記旋回スクロールの前記端板に平行な平面に投射した前記ラップ以外の前記端板の重心と前記端板の中心とを結ぶ線をｙ軸とし、前記端板中心を通って前記ｙ軸に直角な線をｘ軸としてデカルト座標系としたときに、前記平面に投射した前記ラップのみの重心の位置が第三象限または第四象限に属するように前記歯間底高さの大きい部分の容積が決定されることを特徴とするスクロール圧縮機。
3. 渦巻き状のラップが立設される端板の表側中央部における歯間底高さが、当該中央部よりも渦巻き方向で外側の当該歯間底高さよりも歯間における段差を境として相対的に大きい旋回スクロールを備えるスクロール圧縮機において、
   前記端板の裏側に一定領域の肉抜き部を有し、前記端板に平行な平面に投射した前記旋回スクロールの重心と前記端板の中心とを結ぶ線をｙ軸とし、前記端板の中心を通って前記ｙ軸に直角な線をｘ軸としてデカルト座標系としたときに、前記肉抜き部の領域が第一象限または第二象限に属するように前記肉抜き部の領域の大きさが決定されることを特徴とするスクロール圧縮機。
4. 前記肉抜き部は、２つ以上の領域からなり、それぞれの部分の間にはリブを形成すると共に、前記リブは、自転防止ピン支持部および前記旋回スクロールの中心を通る方向に立設されることを特徴とする請求項３に記載のスクロール圧縮機。
5. 前記肉抜き部は、前記端板の半径方向外側にいくに従って幅が大きくなることを特徴とする請求項３または４に記載のスクロール圧縮機。
6. 前記端板の縁部に形成される前記肉抜き部の端板厚さは、前記ラップの厚さよりも大きいことを特徴とする請求項３〜５のいずれか一つに記載のスクロール圧縮機。

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