JP2011169284A - スクロール型圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】作動停止時における振動や騒音の発生を防ぐとともに、耐久性に優れるスクロール型圧縮機を提供することを目的とする。
【解決手段】偏心ピン５０Ａは、主軸１４側から旋回スクロール２２側に向けて、主軸１４の中心軸に対して所定の角度θで傾斜して形成され、旋回スクロール２２のピン孔６０Ａも、旋回スクロール２２の中心軸に対し、偏心ピン５０Ａと平行な角度θで傾斜し、旋回スクロール２２が、主軸１４の偏心ピン５０Ａに対し、主軸１４の軸方向および径方向に移動可能な可動機構を有している。電磁クラッチＭがＯＦＦ状態となると、旋回スクロール２２が軸方向および径方向に移動して固定スクロール２４との間に隙間を形成して圧縮室Ｃを開放し、旋回スクロール２２と固定スクロール２４との間で圧縮過程にあった冷媒ガスを低圧側に逃がす。
【選択図】図２

Description

本発明は、空気調和装置や冷凍装置に用いられるスクロール型圧縮機に関する。

空気調和装置や冷凍装置に用いられるスクロール型の圧縮機は、渦巻状のスクロール壁をそれぞれ有する固定スクロールと旋回スクロールとを備える。そして、固定スクロールに対して旋回スクロールを公転旋回運動させ、双方のスクロール壁の間に形成される圧縮室の容積を減少させることで、圧縮室内の流体の圧縮を行う。

図７に示すように、このような圧縮機１においては、吸入ポートからハウジング２内に吸入された冷媒は、旋回スクロール３Ｂと固定スクロール３Ａとの間に形成された圧縮室へ導かれる。固定スクロール３Ａに対する旋回スクロール３Ｂの公転により、圧縮室内の冷媒が圧縮され、ハウジング２に形成された吐出ポートから外部に吐出される。

ここで、旋回スクロール３Ｂは、外部から回転駆動される主軸４に対し、主軸４の回転中心から所定寸法だけオフセットして設けられたボス４ａに、軸受５を介して回転自在（すなわち公転自在）に支持されている。なお旋回スクロール３Ｂが、公転しつつも自転はしないよう、旋回スクロール３Ｂと主軸４との間には、図示しないオルダムリングが介在している。
また、主軸４には、主軸４に対して偏心した旋回スクロール３Ｂによるアンバランスを解消するため、バランサ６が設けられている。バランサ６は、主軸４のボス４ａに対し、旋回スクロール３Ｂが偏心した方向とは反対方向に延びる扇状のプレート部６ａの外周部に、ウェイト部６ｂが一体に形成されている。

ところで、固定スクロール３Ａと旋回スクロール３Ｂは、それぞれ所定の公差内の精度で形成されているが、それでも公差範囲内の微少な寸法誤差が存在する。また、主軸４の精度等も、固定スクロール３Ａに対する旋回スクロール３Ｂの位置精度に影響する。
これらの寸法誤差が存在しても、固定スクロール３Ａと旋回スクロール３Ｂとの相対回転に支障の生じないよう、旋回スクロール３Ｂは、主軸４に対し、一定の範囲内で可動する構造とされている（例えば、特許文献１参照。）。具体的には、旋回スクロール３Ｂおよびバランサ６は、主軸４のボス４ａに対し、ボス４ａの中心軸周りに、一定角度の旋回が許容される構造となっている。すなわち、バランサ６のプレート部６ａにストッパピン７が設けられ、主軸４において、このストッパピン７に対向する位置には、ストッパピン７を収容する凹部８が形成されている。ストッパピン７の外径に対し、凹部８の内径を一定寸法大きく形成することで、ストッパピン７と凹部８との間にクリアランスが形成され、バランサ６に設けられたストッパピン７が、ボス４ａを中心として凹部８の内部で前記のクリアランスの範囲内で移動可能となっている。これにより、旋回スクロール３Ｂおよびバランサ６は、主軸４のボス４ａを中心として回転したときに、ストッパピン７と凹部８とのクリアランス範囲内において旋回が許容される。このように、旋回スクロール３Ｂを一定の許容範囲内で可動とすることで、各部の製造誤差等を吸収し、固定スクロール３Ａに対して常に密着させる。

上記のように、固定スクロール３Ａに対し、旋回スクロール３Ｂが可動する構造においては、圧縮機１の作動中においては、固定スクロール３Ａと旋回スクロール３Ｂとの間に形成された圧縮室の圧力と、バランサ６で生じる遠心力とにより、旋回スクロール３Ｂが固定スクロール３Ａに押し付けられる。

このような圧縮機１は、電磁クラッチにより、その作動がＯＮ・ＯＦＦされる。車両用の空気調和装置を構成する圧縮機１の場合、車両のエンジンやモータに対し、主軸４が電磁クラッチを介して接続されている。そして、車両のエンジンが作動しており、かつ、空気調和装置の作動自体をＯＮ・ＯＦＦするスイッチがＯＮの場合に、電磁クラッチがＯＮ状態とされ、主軸４が車両のエンジンやモータの駆動シャフトに連結され、圧縮機１の旋回スクロール３Ｂが旋回して圧縮機１における圧縮動作が作動する。

特開平１−２７１６８１号公報 特許第３７８１４６０号公報

しかし、上記したような圧縮機１においては、電磁クラッチがＯＮ状態で圧縮機１における圧縮動作を行っている状態から、電磁クラッチをＯＦＦ状態に切り替えた際に、振動・騒音が生じるという問題があった。
本発明者らが追及した結果、振動・騒音発生の原因は、以下のような現象によるものであった。すなわち、電磁クラッチがＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り替わり、主軸４が車両のエンジンやモータの駆動シャフトから切り離されると、旋回スクロール３Ｂが駆動源から切り離されて無負荷状態となる。一方、圧縮機１において固定スクロール３Ａと旋回スクロール３Ｂの間には、未排出の冷媒ガスが残存している。この冷媒ガスの残留圧力により、旋回スクロール３Ｂは、圧縮時における旋回スクロール３Ｂの回転方向とは反対方向の力を受ける。その結果、旋回スクロール３Ｂは逆回転する。例えば、毎分１５００回転で作動していた圧縮機１においては、冷媒ガスの残留圧力によって瞬間的に毎分３０００回転程度で逆回転し、その後、冷媒ガスの残留圧力の拡散に伴い、その逆回転が収まる。
このような瞬間的な逆回転時に、旋回スクロール３Ｂや、旋回スクロール３Ｂと一体に設けられたストッパピン７が、固定スクロール３Ａとのラップ部分や凹部８、その他の部分に干渉し、その結果、振動・衝撃音が生じていたのである。

このように旋回スクロール３Ｂが発生する騒音を低減するため、主軸４と旋回スクロール３Ｂとの間に、弾性体を備える構成が既に提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
しかし、弾性体は、長期の使用により劣化する可能性があるという問題がある。
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、作動停止時における振動や騒音の発生を防ぐとともに、耐久性に優れるスクロール型圧縮機を提供することを目的とする。

かかる目的のもとになされた本発明は、スクロール型圧縮機であって、外殻を形成するハウジング内に回転自在に支持された主軸と、主軸の中心に対してオフセットした位置に設けられた偏心ピンと、偏心ピンに回転自在に連結された旋回スクロールと、旋回スクロールと対向することで冷媒を圧縮する圧縮室を形成し、ハウジングに固定された固定スクロールと、を備える。そして、旋回スクロールは、偏心ピンに対し、主軸の軸線方向および主軸の径方向のうち、少なくとも主軸の軸線方向に移動可能に設けられ、旋回スクロールと固定スクロールとが噛み合った第一の状態と、旋回スクロールが固定スクロールから少なくとも主軸の軸線方向に退避して当該固定スクロールとの間に隙間を形成した第二の状態と、に切り替え可能とされていることを特徴とする。
旋回スクロールと固定スクロールとが噛み合った第一の状態から、旋回スクロールが固定スクロールから少なくとも主軸の軸線方向に退避して固定スクロールとの間に隙間を形成した第二の状態に移行すると、旋回スクロールと固定スクロールの間に形成された圧縮室内の冷媒が、旋回スクロールと固定スクロールとの間の隙間から排出される。すると、旋回スクロールに作用する冷媒の圧力が減少し、旋回スクロールが逆回転しにくくなる。

ここで、旋回スクロールは、少なくとも主軸の軸線方向に移動可能であれば良いが、旋回スクロールの移動可能方向が主軸の軸線方向のみである場合、旋回スクロールの第一の状態と第二の状態との間での移行のために、旋回スクロールを主軸の軸線方向に移動させるためのシリンダ機構等をはじめとする移動機構が必要となる。
そこで、旋回スクロールは、主軸の軸線方向および径方向に移動可能である構成とするのが好ましい。この場合、第一の状態と第二の状態との切り替えは、旋回スクロールが旋回することで発生する遠心力に応じて、旋回スクロールが偏心ピンに対して主軸の軸線方向および主軸の径方向に移動することで行うことが可能となる。より具体的には、旋回スクロールの旋回により第一の状態にあるときに、主軸への回転駆動力の伝達が停止されると、旋回スクロールに作用する遠心力が減少するとともに、固定スクロールと旋回スクロールとの間の圧縮室内の冷媒の圧力に押圧されることで、旋回スクロールが、偏心ピンに対し、主軸の軸線方向においては固定スクロールから離間する方向、および主軸の径方向においては主軸からの偏心が少ない方向に移動することで第二の状態に移行する。これにより、旋回スクロールの移動のために特殊な機構を用いる必要がない。

このような機構としては、偏心ピンは、主軸側から旋回スクロール側に近づくに従い、主軸の中心に対するオフセット量が漸次増大するよう形成され、旋回スクロールは、偏心ピンに沿って移動可能に設けられた構成を採用することができる。

また、偏心ピンと、旋回スクロールに形成され偏心ピンが挿通されるピン孔の少なくとも一方が、主軸側から旋回スクロール側に近づくに従い、その径が漸次縮小するテーパ形状とされ、旋回スクロールは、偏心ピンに沿って移動可能に設けられた構成とすることもできる。

また、偏心ピンに、主軸の軸線方向に沿って固定スクロールに接近する側の旋回スクロールの移動量を規制するストッパ部を形成するのが好ましい。これにより、旋回スクロールと固定スクロールとを、適正なクリアランスで対向させて冷媒の圧縮動作を行わせることができる。

本発明によれば、旋回スクロールと固定スクロールとが噛み合った第一の状態から、旋回スクロールが固定スクロールから退避して固定スクロールとの間に隙間を形成した第二の状態に移行すると、旋回スクロールと固定スクロールの間に形成された圧縮室内の冷媒が、旋回スクロールと固定スクロールとの間の隙間から排出され、これにより旋回スクロールの逆回転を防ぐことができる。その結果、旋回スクロールが他の部品等と干渉して騒音や振動が発生するのを防ぐことができる。
しかも、このような効果を得るために、弾性材等を用いているわけでないため、耐久性に優れる。さらに、旋回スクロールの遠心力に応じて旋回スクロールを主軸の軸方向および径方向に移動させるようにしたので、旋回スクロールを第一の状態と第二の状態との間で移行させるための特別な機構が不要である。これにより、信頼性に優れた構成を低コストで実現することができる。

第一の実施形態におけるスクロール型圧縮機の断面図である。 第一の実施形態における旋回スクロールの軸方向における状態変化を示す断面図であり、（ａ）はスクロール型圧縮機の運転中における状態、（ｂ）はスクロール型圧縮機への駆動力の伝達が断たれた状態である。 第一の実施形態における旋回スクロールの径方向における状態変化を示すスクロール噛み合い図であり、（ａ）はスクロール型圧縮機の運転中における状態、（ｂ）はスクロール型圧縮機への駆動力の伝達が断たれた状態である。 第二の実施形態における旋回スクロールの軸方向における状態変化を示す断面図であり、（ａ）はスクロール型圧縮機の運転中における状態、（ｂ）はスクロール型圧縮機への駆動力の伝達が断たれた状態である。 第二の実施形態の変形例における旋回スクロールの軸方向における状態変化を示す断面図であり、（ａ）はスクロール型圧縮機の運転中における状態、（ｂ）はスクロール型圧縮機への駆動力の伝達が断たれた状態である。 第二の実施形態の他の変形例における旋回スクロールの軸方向における状態変化を示す断面図であり、（ａ）はスクロール型圧縮機の運転中における状態、（ｂ）はスクロール型圧縮機への駆動力の伝達が断たれた状態である。 従来のスクロール型圧縮機の断面図である。

以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
［第一の実施形態］
図１は、本実施の形態におけるスクロール型圧縮機の構成例を示す縦断面図である。このスクロール型圧縮機（圧縮機）１０Ａは、フロントハウジング１１とリアハウジング１２とを備え、これらフロントハウジング１１とリアハウジング１２とをボルト（図示せず）により一体的に締め付け固定したハウジング１３を備えている。

フロントハウジング１１の内部には、メイン軸受１５及びサブ軸受（ニードル軸受）１６を介して主軸１４がその回転軸線Ｌ回りに回転自在に支持されている。主軸１４の一端側（図１において左側）は小径軸部１４ａとされ、この小径軸部１４ａは、フロントハウジング１１を貫通して一端側に突出している。小径軸部１４ａの突出部には、電磁クラッチＭが装着され、フロントハウジング１１の一端側の小径ボス部１１ａの外周面に軸受１７を介して回転自在に設けられているプーリー１８との間で動力が断続されるようになっている。プーリー１８には、図示していないエンジン等の外部駆動源からＶベルト等を介して動力が伝達されることとなる。
なお、メイン軸受１５とサブ軸受１６との間には、メカニカルシール１９が設けられており、これによってハウジング１３内と大気との間を気密にシールしている。

一方、主軸１４の他端側（図１において右側）には、大径軸部１４ｂが設けられており、この大径軸部１４ｂには、主軸１４の回転軸線Ｌよりも所定寸法だけ偏心した状態で偏心ピン５０Ａが一体に設けられている。そして、これら主軸１４の大径軸部１４ｂ及び小径軸部１４ａが、それぞれメイン軸受１５及びサブ軸受１６を介してフロントハウジング１１に回転自在に支持されることとなる。
また、偏心ピン５０Ａには、バランスブッシュ２０及びドライブ軸受２１を介して、旋回スクロール２２が連結されている。主軸１４が回転されることにより、旋回スクロール２２が旋回駆動される。

バランスブッシュ２０には、旋回スクロール２２が旋回駆動されることにより生じるアンバランス荷重を除去するためのバランスウェイト２０ａが形成されており、旋回スクロール２２の旋回駆動とともに旋回されるようになっている。

ハウジング１３の内部には、スクロール型圧縮機構２３を構成する一対の固定スクロール２４と旋回スクロール２２が組み込まれている。
固定スクロール２４は、固定端板２４ａと、この固定端板２４ａから立設された渦巻き状ラップ２４ｂとを備えており、一方、旋回スクロール２２は、旋回端板２２ａと、この旋回端板２２ａから立設された渦巻き状ラップ２２ｂとを備えている。

固定スクロール２４及び旋回スクロール２２は、各々の中心を旋回半径分だけ離すとともに、渦巻き状ラップ２４ｂ、２２ｂどうしが１８０度位相をずらせて噛み合わせた状態で組み込まれる。これによって、両スクロール２４、２２間には、端板２４ａ、２２ａと渦巻き状ラップ２４ｂ、２２ｂとにより区画された（仕切られた）一対の圧縮室Ｃがスクロールの中心に対して対称に形成されることとなる。

固定スクロール２４は、ボルト２５を介してリアハウジング１２の内面（底面）に固定されている。旋回スクロール２２は、旋回端板２２ａの背面に設けられているボス部２６に、主軸１４の一端側に設けられている偏心ピン５０Ａが、バランスブッシュ２０及びドライブ軸受２１を介して嵌め込まれることにより主軸１４に連結されている。
また、旋回スクロール２２は、フロントハウジング１１に形成されているスラスト受け面１１ｂに旋回端板２２ａの背面が支持されており、このスラスト受け面１１ｂと旋回スクロール２２の背面との間に介装される自転阻止用ピンリング機構２７により、旋回スクロール２２は、自転を阻止されながら固定スクロール２４に対して公転旋回駆動されるように構成されている。

この自転阻止用ピンリング機構２７は、ピン２７ａとリング２７ｂとを備えており、旋回スクロール２２の固定端板２２ａの背面またはスラスト受け面１１ｂの一方にピン２７ａを立てるピン穴１１ｃが、他方にリング２７ｂを嵌合するリング穴２２ｃが設けられている。本実施形態では、スラスト受け面１１ｂにピン２７ａを立てるピン穴１１ｃが設けられ、旋回スクロール２２にリング２７ｂを嵌めるリング穴２２ｃが設けられている。
なお、これらピン穴１１ｃ及びリング穴２２ｃは、周方向に複数箇所、一般的には３ないし４箇所（本実施形態では４箇所）設けられている。

さらに、固定スクロール２４の固定端板２４ａの中央部には、圧縮された冷媒ガスを吐出する吐出ポート２４ｃが開口されており、この吐出ポート２４ｃには、固定端板２４ａにリテーナ２８を介して取り付けられる吐出リード弁（図示せず）が設けられている。
また、固定スクロール２４の固定端板２４ａの背面には、リアハウジング１２の内面に密接されるようＯリング等のシール部材（図示せず）が設置され、リアハウジング１２との間でハウジング１３の内部空間（密閉空間）から区画された吐出チャンバー２９が形成されている。これにより、吐出チャンバー２９を除くハウジング１３の内部空間が、吸入チャンバー３０として機能するようになっている。

吸入チャンバー３０には、フロントハウジング１１に設けられている吸入口（図示せず）を介して冷凍サイクルから戻ってくる冷媒ガスが吸入され、この吸入チャンバー３０を経て固定スクロール２４と旋回スクロール２２との間に形成される圧縮室Ｃに冷媒ガスが吸い込まれるようになる。
なお、フロントハウジング１１とリアハウジング１２との間の接合面には、Ｏリング等のシール部材３１が設置され、ハウジング１３内の吸入チャンバー３０を大気から気密にシールしている。

電磁クラッチＭは、電磁コイル４１の磁力により磁性体のアーマチャ４２をロータ４３の接触面に吸引し、アーマチャ４２とロータ４３とを一体結合させて動力を伝達する。
電磁クラッチＭは、外部の制御コントローラからの指令に基づき、電磁コイル４１への通電がＯＮ・ＯＦＦされる。例えば、空気調和装置がＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り替えられたときには、外部の制御コントローラからの指令に基づいて電磁コイル４１への通電がＯＮとなる。これにより、電磁コイル４１の磁力によりアーマチャ４２とロータ４３とを一体結合させ、外部駆動源から伝達された回転駆動力が主軸１４に伝達される。
また、空気調和装置がＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り替えられたときには、外部の制御コントローラからの指令に基づいて電磁コイル４１への通電がＯＦＦ状態となる。これにより、電磁コイル４１で発生する磁力が消失し、アーマチャ４２とロータ４３とが離間し、外部駆動源から主軸１４への回転駆動力の伝達が行われなくなる。
また、空気調和装置がＯＮ状態のまま、車両のエンジンが停止状態から始動されたときには、エンジン始動とともに電源からの電流が電磁コイル４１に通電される。これにより、外部駆動源から伝達された回転駆動力が主軸１４に伝達される。一方、空気調和装置がＯＮ状態のまま、車両のエンジンが運転状態から停止されたときには、エンジン停止とともに、電源から電磁コイル４１への通電が停止される。これにより、電磁コイル４１で発生する磁力が消失し、アーマチャ４２とロータ４３とが離間し、外部駆動源から主軸１４への回転駆動力の伝達が行われなくなる。

以上のように構成されたスクロール型圧縮機１０Ａは、以下のように動作する。
外部駆動源からプーリー１８に伝達された回転駆動力を、電磁クラッチＭを介して主軸１４に伝達し、主軸１４を回転させる。すると、主軸１４の偏心ピン５０Ａにバランスブッシュ２０及びドライブ軸受２１を介して連結されている旋回スクロール２２が、自転阻止用ピンリング機構２７により自転を阻止されながら、固定スクロール２４に対して公転旋回駆動される。

そして、この旋回スクロール２２の公転旋回駆動により、半径方向最外方に形成される圧縮室Ｃ内に、吸入チャンバー３０内の冷媒ガスが吸い込まれる。圧縮室Ｃは、所定の旋回角位置で吸入締め切りされた後、その容積が周方向及びラップ高さ方向に減少されながら中心側へと移動される。この間に冷媒ガスは圧縮され、圧縮室Ｃが吐出ポート２４ｃに連通する位置に達すると、吐出リード弁が押し開かれて圧縮されたガスは吐出チャンバー２９内に吐出され、この圧縮冷媒ガスは、リアハウジング１２に設けられている吐出口（図示せず）を経て圧縮機外へと吐出される。

さて、上記したようなスクロール型圧縮機１０Ａにおいて、旋回スクロール２２は、主軸１４の偏心ピン５０Ａに対し、主軸１４の軸方向および径方向に移動可能な可動機構を有している。
図１、図２に示したように、偏心ピン５０Ａは、主軸１４側から旋回スクロール２２側に向けて、主軸１４の中心軸に対する偏心量が漸次大きくなるよう、主軸１４の中心軸に対して所定の角度θで傾斜して形成されている。一方、旋回スクロール２２のバランスブッシュ２０のブッシュ部２０ｂに形成された、偏心ピン５０Ａが挿通されるピン孔６０Ａも、旋回スクロール２２の中心軸に対し、偏心ピン５０Ａと平行な角度θで傾斜して形成されている。
また、偏心ピン５０Ａは、その長さがピン孔６０Ａよりも大きく設定されている。旋回スクロール２２は、偏心ピン５０Ａの長さの範囲内で、偏心ピン５０Ａに沿って移動自在とされている。そして、図２（ａ）に示すように、旋回スクロール２２は、主軸１４の軸方向においては、渦巻き状ラップ２２ｂが固定端板２４ａに突き当たった状態（第一の状態）と、図２（ｂ）に示すように固定端板２４ａから離間した状態（第二の状態）とに変位可能とされている。また、旋回スクロール２２は、主軸１４の径方向においては、図３（ａ）に示すように、作動時に冷媒ガスを圧縮するために渦巻き状ラップ２２ｂが固定スクロール２４の渦巻き状ラップ２４ｂに噛み合った状態と、図３（ｂ）に示すように、渦巻き状ラップ２２ｂが固定スクロール２４の渦巻き状ラップ２４ｂから径方向に離間した状態とに変位可能とされている。
なお、偏心ピン５０Ａの先端部には、ピン孔６０Ａの内径よりも大きなストッパ部５１が形成されている。バランスブッシュ２０のブッシュ部２０ｂがストッパ部５１に突き当たることで、旋回スクロール２２が固定スクロール２４に接近する方向の移動量が規制される。図２（ａ）に示したように、ストッパ部５１は、バランスブッシュ２０のブッシュ部２０ｂがストッパ部５１に突き当たったときに、適正なラップクリアランスを有して渦巻き状ラップ２２ｂが固定端板２４ａに突き当たる（対向する）よう形成されている。

このような構成のスクロール型圧縮機１０Ａにおいては、電磁クラッチＭがＯＮとなって主軸１４が回転すると、遠心力により、旋回スクロール２２は、偏心ピン５０Ａの偏心量の大きい側、すなわち偏心ピン５０Ａの先端側に向けて移動する。これにより、図２（ａ）、図３（ａ）に示したように、旋回スクロール２２は、固定スクロール２４側に接近して互いに噛み合う。このとき、スクロール型圧縮機１０Ａは、電磁クラッチＭがＯＮとなって実行される通常運転状態における主軸１４の回転数（回転速度）において、渦巻き状ラップ２２ｂが固定端板２４ａに突き当たるとともに、渦巻き状ラップ２２ｂが固定スクロール２４の渦巻き状ラップ２４ｂに噛み合うよう、偏心ピン５０Ａの傾斜角度θが設定されている。
そして、このようなスクロール型圧縮機１０Ａにおいて、電磁クラッチＭがＯＦＦとなると、主軸１４は駆動力を失い、慣性により回転し続ける。すると、摩擦により、主軸１４の回転数は徐々に低下する。主軸１４の回転数が低下すると、旋回スクロール２２に作用する遠心力が小さくなる。図２（ｂ）、図３（ｂ）に示すように、この遠心力の減少と、旋回スクロール２２と固定スクロール２４との間の圧縮室Ｃに残存している冷媒ガスの圧力（以下、残留ガス圧と称する）により、旋回スクロール２２は、偏心ピン５０Ａの偏心量が少ない側に移動し、渦巻き状ラップ２２ｂが固定端板２４ａから軸方向に離間するとともに、固定スクロール２４の渦巻き状ラップ２４ｂから径方向に離間する。

すると、旋回スクロール２２と固定スクロール２４との間の空間において圧縮過程にあった冷媒ガスは、旋回スクロール２２の旋回端板２２ａと固定スクロール２４の固定端板２４ａとの間から、より圧力の低い外周側の低圧側の冷媒吸い込み口側に流れ出る。

また、電磁クラッチＭがＯＦＦの状態からＯＮの状態に移行すると、上記とは逆に、旋回スクロール２２が、偏心ピン５０Ａの偏心量が多い側に移動し、図２（ａ）に示すように、渦巻き状ラップ２２ｂが固定端板２４ａに接近して突き当たるとともに、固定スクロール２４の渦巻き状ラップ２４ｂに径方向に接近して噛み合う。

上述したようなスクロール型圧縮機１０Ａにおいては、電磁クラッチＭがＯＦＦ状態となると、旋回スクロール２２が軸方向および径方向に移動して固定スクロール２４との間に隙間を形成して圧縮室Ｃが開放される。すると、この隙間を通して、旋回スクロール２２と固定スクロール２４との間で圧縮過程にあった冷媒ガスを低圧側に逃がすことができる。これにより、残留冷媒ガスの圧力による旋回スクロール２２の逆回転を防ぐことができる。その結果、旋回スクロール２２が他の部分と干渉するのを防ぎ、騒音や振動の発生を防ぐことができる。
このとき、旋回スクロール２２の固定スクロール２４に対して接近・離間する移動機構には、遠心力と残留ガス圧を用いているのみであり、他の付勢力を得るための弾性力や、移動のための機構を用いていない。したがって、簡易な構成で低コストに上記効果を得ることが可能となるとともに、耐久性・信頼性に優れたものとすることができる。

また、偏心ピン５０Ａに対し、ピン孔６０Ａの内周面全体が対向するため、これらは互いに線接触あるいは面接触となり、耐久性に優れる。

［第二の実施形態］
次に、本発明にかかるスクロール型圧縮機の第二の実施形態について説明する。本実施形態においては、上記第一の実施形態で示した構成に対し、旋回スクロール２２を、主軸１４の軸方向および径方向に移動可能とする可動機構が異なるのみであり、スクロール型圧縮機１０Ａにおける他の部分の構成は共通する。従って、以下においては、上記第一の実施形態と異なる構成を中心として説明を行い、他の部分については同符号を伏してその説明を省略する。

図４に示すように、スクロール型圧縮機１０Ｂにおいて、主軸１４の偏心ピン５０Ｂは、主軸１４の中心軸と平行な軸線を有して形成されている。偏心ピン５０Ｂは、旋回スクロール２２に近づくに従い、その外径が漸次縮小するテーパ形状とされている。
一方、旋回スクロール２２のブッシュ部２０ｂに形成された、偏心ピン５０Ｂが挿通されるピン孔６０Ｂも、主軸１４側から旋回スクロール２２側に行くに従い、その内径が漸次縮小するテーパ形状とされている。ここで、ピン孔６０Ｂの長さ（ブッシュ部２０ｂの厚さ）は、偏心ピン５０Ｂの長さよりも小さく設定されている。
さらに、偏心ピン５０Ｂの先端部には、ピン孔６０Ｂの最小径部よりも外径の大きなストッパ部６１が一体に形成されている。

旋回スクロール２２は、主軸１４に対し、その軸方向、および径方向において移動可能とされ、図４（ａ）に示すように、旋回スクロール２２が、主軸１４から離間する側に変位した状態では、ボス部２６が偏心ピン５０Ｂの先端の小径側に位置し、これにより、ピン孔６０Ｂの内周面と偏心ピン５０Ｂの外周面との間にはクリアランスが形成される。これにより、旋回スクロール２２は主軸１４の径方向に、クリアランスの範囲内で移動可能となる。このとき、旋回スクロール２２の主軸１４から離間する方向の変位量は、ボス部２６がストッパ部６１に突き当たることで規制される。一方、図４（ｂ）に示すように、旋回スクロール２２が主軸１４側に変位した状態では、ボス部２６が、偏心ピン５０Ｂの大径側に位置し、ピン孔６０Ｂの内周面が偏心ピン５０Ｂの外周面に突き当たる状態となる。
このような偏心ピン５０Ｂに対するピン孔６０Ｂを有したボス部２６の変位により、旋回スクロール２２は、主軸１４の軸方向においては、図４（ａ）に示すように、渦巻き状ラップ２２ｂが固定端板２４ａに突き当たった状態と、図４（ｂ）に示すように、固定端板２４ａから離間した状態とに変位可能とされている。また、旋回スクロール２２は、主軸１４の径方向においては、図３（ａ）に示すように、作動時に冷媒ガスを圧縮するために渦巻き状ラップ２２ｂが固定スクロール２４の渦巻き状ラップ２４ｂに噛み合った状態と、図３（ｂ）に示すように、渦巻き状ラップ２２ｂが固定スクロール２４の渦巻き状ラップ２４ｂから径方向に離間した状態とに変位可能とされている。

このような構成のスクロール型圧縮機１０Ｂにおいては、電磁クラッチＭがＯＮとなって主軸１４が回転すると、遠心力により、旋回スクロール２２は、偏心ピン５０Ｂのテーパ状の外周面に沿って、偏心量の大きい側（小径側）に向けて移動する。これにより、旋回スクロール２２は、固定スクロール２４側に接近する。このとき、スクロール型圧縮機１０Ｂは、電磁クラッチＭがＯＮとなって実行される通常運転状態における主軸１４の回転数（回転速度）において、渦巻き状ラップ２２ｂが固定端板２４ａに突き当たるとともに、渦巻き状ラップ２２ｂが固定スクロール２４の渦巻き状ラップ２４ｂに噛み合うよう、偏心ピン５０Ｂの外周面のテーパ角度が設定されている。
そして、このようなスクロール型圧縮機１０Ｂにおいて、電磁クラッチＭがＯＦＦとなると、主軸１４は駆動力を失い、慣性により回転し続ける。すると、摩擦により、主軸１４の回転数は徐々に低下する。主軸１４の回転数が低下すると、旋回スクロール２２に作用する遠心力が小さくなる。この遠心力と、旋回スクロール２２と固定スクロール２４との間の空間に残存している冷媒ガスの圧力（以下、残留ガス圧と称する）により、旋回スクロール２２は、偏心ピン５０Ｂの外周面に沿って、偏心量が少ない（大径側）側に移動する。すると、偏心ピン５０Ｂの外周面とピン孔６０Ｂとの間に隙間が形成され、旋回スクロール２２が主軸１４の軸方向及び径方向に移動可能となる。これによって、渦巻き状ラップ２２ｂが固定端板２４ａから離間するとともに、固定スクロール２４の渦巻き状ラップ２４ｂから径方向に離間する。

すると、旋回スクロール２２と固定スクロール２４との間の圧縮室Ｃにおいて圧縮過程にあった冷媒ガスは、旋回スクロール２２の旋回端板２２ａと固定スクロール２４の固定端板２４ａとの間から、より圧力の低い外周側の低圧側に流れ出る。

また、電磁クラッチＭがＯＦＦの状態からＯＮの状態に移行すると、上記とは逆に、旋回スクロール２２が、偏心ピン５０Ｂの偏心量が多い側（小径側）に移動し、渦巻き状ラップ２２ｂが固定端板２４ａに接近して突き当たるとともに、固定スクロール２４の渦巻き状ラップ２４ｂに径方向に接近して噛み合う。

上述したようなスクロール型圧縮機１０Ｂにおいては、電磁クラッチＭがＯＦＦ状態となると、旋回スクロール２２が軸方向および径方向に移動して固定スクロール２４との間に隙間を形成し、圧縮室Ｃが開放される。すると、この隙間を通して、旋回スクロール２２と固定スクロール２４との間で圧縮過程にあった冷媒ガスを低圧側に逃がすことができる。これにより、残留冷媒ガスの圧力による旋回スクロール２２の逆回転を防ぐことができる。その結果、旋回スクロール２２が他の部分と干渉するのを防ぎ、騒音や振動の発生を防ぐことができる。
このとき、旋回スクロール２２の固定スクロール２４に対して接近・離間する移動機構には、遠心力と残留ガス圧を用いているのみであり、他の付勢力を得るための弾性力や、移動のための機構を用いていない。したがって、簡易な構成で低コストに上記効果を得ることが可能となるとともに、耐久性・信頼性に優れたものとすることができる。

偏心ピン５０Ｂに対し、ピン孔６０Ｂの内周面全体が対向するため、これらは互いに線接触あるいは面接触となり、耐久性に優れる。

なお、上記実施形態においては、偏心ピン５０Ｂとピン孔６０Ｂを、それぞれテーパ状としたが、これに限るものではなく、図５に示すように、偏心ピン５０Ｃのみをテーパ状とし、ピン孔６０Ｃの内周面は、主軸１４の軸線に平行な方向に延びる円筒状としても良い。このような構成においては、ピン孔６０Ｃにおいて、主軸１４側の角部６２が、偏心ピン５０Ｃの外周面に突き当たる。このような構成においても、上記第二の実施形態で示したのと同様の動作が実現される。
この場合、ピン孔６０Ｃにおいて偏心ピン５０Ｃの外周面に突き当たる角部６２は、面取り加工（Ｃ加工）や丸め加工（Ｒ加工）を施すのが好ましい。

また、図６に示すように、ピン孔６０Ｄの内周面のみをテーパ状とし、偏心ピン５０Ｄは、主軸１４の軸線に平行な方向に延びる円筒状としても良い。このような構成においては、偏心ピン５０Ｄには、テーパ状のピン孔６０Ｄの最大径部よりも外径が小さく、最小径部よりも外径が大きく設定された段部５３が形成されている。そして、偏心ピン５０Ｄにおいて段部５３は、ピン孔６０Ｄの内周面に突き当たる。このような構成においても、上記第二の実施形態で示したのと同様の動作が実現される。
この場合、偏心ピン５０Ｄにおいてピン孔６０Ｄの内周面に突き当たる段部５３は、面取り加工（Ｃ加工）や丸め加工（Ｒ加工）を施すのが好ましい。

なお、上記実施の形態では、スクロール型圧縮機１０Ａの全体構成を説明したが、その構成については上記に挙げたものに限定する意図は無く、他の構成を有した圧縮機においても本発明を適用できるのは言うまでもない。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。

１０Ａ、１０Ｂ…スクロール型圧縮機、１４…主軸、２０…バランスブッシュ、２０ａ…バランスウェイト、２０ｂ…ブッシュ部、２２…旋回スクロール、２２ａ…旋回端板、２２ｂ…渦巻き状ラップ、２４…固定スクロール、２４ａ…固定端板、２４ｂ…渦巻き状ラップ、２６…ボス部、４１…電磁コイル、４２…アーマチャ、４３…ロータ、５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄ…偏心ピン、５１、６１…ストッパ部、５３…段部、６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃ、６０Ｄ…ピン孔、６２…角部、Ｃ…圧縮室、Ｍ…電磁クラッチ

Claims (6)

1. スクロール型圧縮機であって、
   外殻を形成するハウジング内に回転自在に支持された主軸と、
   前記主軸の中心に対してオフセットした位置に設けられた偏心ピンと、
   前記偏心ピンに回転自在に連結された旋回スクロールと、
   前記旋回スクロールと対向することで冷媒を圧縮する圧縮室を形成し、前記ハウジングに固定された固定スクロールと、を備え、
   前記旋回スクロールは、前記偏心ピンに対し、前記主軸の軸線方向および前記主軸の径方向のうち、少なくとも前記主軸の軸線方向に移動可能に設けられ、前記旋回スクロールと前記固定スクロールとが噛み合った第一の状態と、前記旋回スクロールが前記固定スクロールから少なくとも前記主軸の軸線方向に退避して当該固定スクロールとの間に隙間を形成した第二の状態と、に切り替え可能とされていることを特徴とするスクロール型圧縮機。
2. 前記旋回スクロールは、前記偏心ピンに対し、前記主軸の軸線方向および前記主軸の径方向に移動可能とされ、
   前記第一の状態と前記第二の状態との切り替えは、前記旋回スクロールが旋回することで発生する遠心力に応じて、前記旋回スクロールが前記偏心ピンに対して前記主軸の軸線方向および前記主軸の径方向に移動することで行われることを特徴とする請求項１に記載のスクロール型圧縮機。
3. 前記旋回スクロールの旋回により前記第一の状態にあるときに、前記主軸への回転駆動力の伝達が停止されると、前記旋回スクロールに作用する遠心力が減少するとともに、前記固定スクロールと前記旋回スクロールとの間の前記圧縮室内の冷媒の圧力に押圧されることで、前記旋回スクロールが前記偏心ピンに対し、前記主軸の軸線方向において前記固定スクロールから離間する方向、および前記主軸の径方向において前記主軸からの偏心が少ない方向に移動することで前記第二の状態に移行することを特徴とする請求項２に記載のスクロール型圧縮機。
4. 前記偏心ピンは、前記主軸側から前記旋回スクロール側に近づくに従い、前記主軸の中心に対するオフセット量が漸次増大するよう形成され、
   前記旋回スクロールは、前記偏心ピンに沿って移動可能に設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のスクロール型圧縮機。
5. 前記偏心ピンと、前記旋回スクロールに形成され前記偏心ピンが挿通されるピン孔の少なくとも一方は、前記主軸側から前記旋回スクロール側に近づくに従い、その径が漸次縮小するテーパ形状とされ、
   前記旋回スクロールは、前記偏心ピンに沿って移動可能に設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のスクロール型圧縮機。
6. 前記偏心ピンに、前記主軸の軸線方向に沿って前記固定スクロールに接近する側の前記旋回スクロールの移動量を規制するストッパ部が形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のスクロール型圧縮機。

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