JP2022536870A - スクロール圧縮機における軸方向ピストンコンプライアンス - Google Patents

Abstract

いくつかの例では、旋回スクロールおよび固定スクロールを含むスクロール圧縮機は、固定スクロールと旋回スクロールとの間に軸方向コンプライアンスを提供するために軸方向シリンダを収容する主フレームを含む。中間圧ガスは、旋回スクロールプレートに対して上向きの推力を提供するために、軸方向シリンダの下方の背部チャンバに送られることができる。軸方向シリンダは、別個のピストンスラストプレートを有することができる。カウンタウエイトおよびカウンタウエイトガイドプレートが軸方向シリンダ内に配置されて、追加の半径方向コンプライアンスを提供することができる。

Description

本開示は、スクロール圧縮機の技術分野に関する。

スクロール圧縮機は、可変冷媒流量（ＶＲＦ）システムを含む冷媒圧縮用途に広く使用されている。スクロール圧縮機は、固定スクロールを含むスクロール対と、動作中に冷媒ガスの三日月形状のポケットを形成する、噛合対の螺旋状インボリュートを有する旋回スクロールとを含むことができる。例えば、吸引ガスは、圧縮機に入り、次いでスクロール対の外周に入る。圧縮ポケットは、旋回運動が起こるにつれて容積が低減し、これは、ガスをより高い圧力に圧縮する。中央セクションの近くでは、圧縮ポケットが固定スクロールの吐出ポートに到達し、高圧（圧縮）ガスが上部から出る。ＶＲＦの高側スクロールでは、その後、高圧吐出ガスは、一般に、ポンプカートリッジとハウジングとの間を下方に流れ、次いで圧縮機から出る。

いくつかの実装形態は、旋回スクロールプレートから軸方向に延在する螺旋状インボリュートを有する旋回スクロールと、旋回スクロールの螺旋状インボリュートに噛合される、固定スクロールプレートから軸方向に延在する螺旋状インボリュートを有する固定スクロールと、旋回スクロールを支持する旋回スクロール軸受が配置された偏心部を有する、旋回スクロールを駆動する駆動シャフトと、駆動シャフトの主軸受を支持する固定主フレームと、軸方向に移動可能であり、駆動シャフトに対して同心に配置された軸方向シリンダと、を含むことができる圧縮機のための構成および技術を含む。いくつかの実装形態では、軸方向ピストンは、旋回スクロールプレートの底面と平行な上面と、半径方向に駆動シャフトに向かって内側に延在する下部リムとを含む。

詳細な説明は、添付の図面を参照して説明される。異なる図における同じ参照符号の使用は、類似または同一の物品または特徴を示す。

いくつかの実装形態にかかるスクロール圧縮機の断面図の例を示している。 いくつかの実装形態にかかるスクロール圧縮機の上部の詳細な断面図の例を示している。 いくつかの実装形態にかかるスクロール圧縮機の軸方向ピストンの等角図の例を示している。 いくつかの実装形態にかかるスクロール圧縮機の軸方向ピストンの平面図の例を示している。 いくつかの実装形態にかかるスクロール圧縮機の上部の断面図の例を示している。 いくつかの実装形態にかかるスクロール圧縮機の特定の力および構成要素を示す自由体図の例を示している。 いくつかの実装形態にかかる圧縮機の上部の詳細な断面図の例を示している。 いくつかの実装形態にかかる圧縮機のカウンタウエイトの斜視図の例を示している。 いくつかの実装形態にかかる圧縮機のカウンタウエイトの斜視図の例を示している。 いくつかの実装形態にかかるスクロール圧縮機のカウンタウエイトガイドプレートの斜視図の例を示している。 いくつかの実装形態にかかる圧縮機のピストンスラストプレートの平面図の例を示している。 いくつかの実装形態にかかる圧縮機の軸方向ピストンの一部の平面図の例を示している。 いくつかの実装形態にかかる圧縮機のスライダブロックの例を示している。 いくつかの実装形態にかかるスクロール圧縮機の一部の断面の等角図の例を示している。 いくつかの実装形態にかかる圧縮機の上部の詳細な断面図の例を示している。 いくつかの例にかかる圧縮機の軸方向ピストンの平面図の例を示している。 いくつかの実装形態にかかるスクロール圧縮機の上部の断面図の例を示している。

旋回スクロールおよび固定スクロールのそれぞれのインボリュートは、動作中に冷媒ガスの三日月形状のポケットを形成する、噛合対の螺旋状インボリュートとしてともに嵌合する。一般に、動作中、吸引ガスは、圧縮機に入り、次いでスクロール対の外側領域に入る。ポケットは、旋回運動が起こるにつれて容積が低減し、これは、ガスをより高い圧力に圧縮する。いくつかの実装形態では、中央セクションの近くにおいて、圧縮ポケットは、固定スクロールの吐出ポートに到達し、高圧ガスは、このポートを通って出る。いくつかの実装形態では、本明細書に記載のスクロール圧縮機は、「高側」設計として説明されることができ、これは、圧縮チャンバへの直接吸引があり、ハウジングの内部の大部分が吐出圧にあることを意味することができる。さらに、本明細書に記載のスクロール圧縮機の実装形態および例は、周囲環境から完全に密閉されていることを意味する気密設計とすることができる。本明細書に記載のスクロール圧縮機は、低側設計または半気密スクロール設計にも適用されることができる。

旋回スクロールの螺旋状インボリュートおよび固定スクロールの螺旋状インボリュートは噛合し、旋回スクロールは、固定スクロールに対して旋回する。固定スクロールは、圧入および／またはピンチ嵌合アセンブリ内に固定または堅固に保持されてもよく、圧縮機の中心軸と位置合わせされる。動作中、旋回スクロールおよび固定スクロールがガスを圧縮すると、少なくとも軸方向および半径方向に旋回スクロールと固定スクロールとを分離するように内部力が作用する。これは、不安定性を引き起こす可能性があり、さらに効率の低下を引き起こす可能性がある。軸方向コンプライアンスは、圧縮中に安定性を維持するためにスクロールセットに適用される機構である。いくつかの例では、旋回スクロールの螺旋状インボリュートの先端または上面は、固定スクロールの螺旋状インボリュートフロアと連続的または一定に接触し、固定スクロールの螺旋状インボリュートの先端または上面は、旋回スクロールの螺旋状インボリュートフロアと連続的または一定に接触する。

さらに、旋回スクロールの下方の領域に印加されるガス圧は、軸方向の圧縮中に旋回スクロールと固定スクロールとをともに強制するように作用することができる。このタイプの軸方向コンプライアンスでは、ある領域に中間ガス圧が印加されることができ、異なる領域に吐出ガス圧が印加されることができ、それぞれが安定力の一部に寄与する。中間圧は、圧縮された吸引ガスとすることができ、これは、吐出圧とともに動作エンベロープ全体にわたって安定性を維持することができる。本明細書で説明するいくつかの実装形態では、軸方向ピストンは、旋回スクロールを固定スクロールと均一に接触した状態に維持するための軸方向力に寄与することができる。軸方向ピストンは、旋回スクロールの安定性の確保に寄与するが、圧縮中に大きな動力を消費する高い軸方向推力も最小限に抑える。

図１は、いくつかの実装形態にかかるスクロール圧縮機１の断面図の例を示している。圧縮機１の本体またはハウジングは、上部キャップ２、中央シェル４、および下部キャップ６を含むことができる。これらの構成要素は、上部圧入部１２および下部圧入部１４に示すように、互いに圧入されることができる。下部キャップ６またはベースは、本質的に、スクロール圧縮機１の主軸または中心軸である駆動シャフト軸９６を本質的に中心とする垂直に延在するリムを有する湾曲した底部を有するボウル形状とすることができる。下部キャップ６はまた、下部圧入部１４において中央シェル４の一部と係合するために、駆動シャフト軸９６と同心の垂直に延在する外側リムを有することができる。下部キャップ６は、オイルチューブ９２などの構成要素が突出することができる開口端部または開口面を有することができる。中央シェル４は、本質的に、駆動シャフト軸９６に平行な軸を有する円筒形とすることができ、主軸受２４などの駆動シャフト（主軸）２０上の１つ以上の軸受のボアと同心とすることができる。中央シェル４は、開いた上端および下端を有する本質的に中空の開口部を有する本質的に円筒形状を有することができ、「ケース」と呼ばれることがあり、金属薄板または鋼管などから構成されることができる。さらに、固定スクロール８０は、中央シェル４に固定または圧入されることができ、駆動シャフト軸９６に対して中心にあることができる。さらに、いくつかの例では、上部キャップ２、中央シェル４、および下部キャップ６は、低炭素鋼から作製されることができ、スクロール圧縮機１は、周囲環境から気密に封止されることができるが、本明細書に記載の技術は、性能を損なうことなく、半気密スクロール設計に適用されることもできる。

吐出口８は、圧力ガスを吐出するための出口である中央シェル４内に配置されることができる。さらに、上部キャップ２は、本質的に駆動シャフト軸９６を中心とする垂直に延在するリムを有する湾曲した上部を有するボウル形状とすることができる。上部キャップ６はまた、上部圧入部１２において中央シェル４の一部と係合するために、駆動シャフト軸９６と同心の垂直に延在する外側リムを有することができる。吸引通路１１に接続された吸引口１０は、旋回スクロール５０の噛合した螺旋状インボリュート５４と固定スクロール８０の螺旋状インボリュート８４とによって形成された圧縮チャンバに直接吸引される冷媒ガスまたは液体または液体と気体との混合物を吸引するために、上部キャップ２内に配置されることができる。吸引圧ガスＰｓは、螺旋状インボリュート５４および螺旋状インボリュート８４の入口の周りに収容されることができ、そこから圧縮に引き込まれることができる。

主駆動シャフトとすることができる駆動シャフト２０は、駆動シャフト軸９６または主軸に沿って位置合わせまたは中心合わせされ、駆動シャフト２０がモータステータ１６の内側で動作するモータロータ１８によって非常に高速に回転されることができるように、主軸受２４および／または下部軸受９４によって支持されることができる。例えば、主フレーム２６および主軸受２４は、主軸受２４を通る駆動シャフト軸９６が中央シェル４内の中心にあるように、中央シェル４の上端に固定される。下部軸受フレーム９５のフレームおよび下部軸受９４は、主軸受２４および下部軸受９４を通る駆動シャフト軸９６も中央シェル４内の中心にあるように、中央シェル４の下端に固定される。したがって、主軸受２４および下部軸受９４は、それぞれが中央シェル９４の端部に対して垂直であり、単一の軸（駆動シャフト軸９６）が主軸受２４および下部軸受９４を通過するように、中央シェルに固定される。旋回スクロール５０の中心線は、駆動シャフト軸９６からの旋回半径に数学的に配置された別個の軸である。

一般に、駆動シャフトは、旋回スクロール５０を駆動する。モータロータ１８およびモータステータ１６は、本明細書ではモータ構成要素と呼ばれることがある。さらに、主フレーム２６は、中央シェル４の内側に圧入されることができる。主軸受２４は、主フレーム２６の押圧直径と同心であるため、駆動シャフト２０は、モータステータ１６と同心に位置合わせされる。動作時に、モータステータ１６は、モータロータ１８がスピンし、圧縮ユニット内のガス、例えば、動作時に旋回スクロール５０の螺旋状インボリュート５４と固定スクロール８０の螺旋状インボリュート８４との噛合によって形成されるガスの圧縮ポケットを圧縮するための高出力を生成するように磁場を付与する。いくつかの実装形態では、モータ構成要素（例えば、ロータ１８およびステータ１６）は、ステータ１６のための特別な２５巻線設計、ならびに永久磁石を有するロータ１８を含むことができる。

下部軸受９４は、中央シェル４に圧入または挿入されることができる下部軸受フレーム９５によって支持されることができる。アセンブリの下部（例えば、下部キャップ４）からのオイルなどの潤滑剤は、動作中に駆動シャフト２０の内部のオイル通路２３に吸い上げられることができる。潤滑剤は、潤滑剤ライン９１によって示されるように下部キャップ４内に集まり、オイルチューブ９２の開口部９３から吸引されることができる。例えば、潤滑剤が使用されて、下部軸受９４、主軸受２４、および旋回スクロール軸受２５を潤滑することができる。さらに、潤滑を必要とする旋回スラスト面がある。いくつかの実装形態では、オイルピックチューブと呼ばれることもある開口部９３を有するオイルチューブ９２は、駆動シャフト２０から下部キャップ４に向かって軸方向に延在し、駆動シャフト２０が回転すると潤滑剤を吸引することができる。

図１は、駆動シャフト２０の上端にある駆動シャフト２０の偏心部２２をさらに示している。偏心部２２は、モータ構成要素によって駆動され、それによって旋回スクロール５０に旋回運動を付与することができる駆動シャフト２０の上端部から軸方向に延在することができるシャフト偏心部、ピン、またはジャーナルとすることができる。偏心部２２の軸は、駆動シャフト２０と位置合わせされる駆動シャフト軸９６からオフセットされる。偏心距離は、旋回スクロール５４の螺旋状インボリュートと固定スクロール８０の螺旋状インボリュートとの対の旋回半径によって本質的に定義されることができる。スライダブロック（この実装形態には示されていない）も配置されることができ、いくつかの実装形態では、旋回スクロール軸受２５のジャーナルを形成する、焼結され、硬化され、研削された構成要素とすることができる。さらに、カウンタウエイト６０は、モータロータ１８の上方で且つ実質的に主フレーム２６の下方で駆動シャフト２０上に配置されることができる。さらに、いくつかの実装形態では、図２に示すように、オルダムカップリング７０が、固定スクロール８０と旋回スクロール５０との間に配置されることができる。旋回スクロール５０と固定スクロール８０との間の相対的な旋回運動は、オルダムカップリング７０によって実現されることができる。上述したように、偏心部２２は、旋回スクロール５０を特定の円形通路において回転させる。オルダムカップリング７０は、固定スクロール８０の螺旋状インボリュート８４と旋回スクロール５０の螺旋状インボリュート５４との間の厳密なＸ－Ｙ位置合わせを維持する。

旋回スクロール５０の螺旋状インボリュート５４は、旋回スクロールプレート５２の旋回スクロールインボリュートフロア５１から固定スクロール８０に向かって上方に延在している。旋回スクロールプレート５２は、いくつかの例では、本質的に円形とすることができる。さらに、固定スクロール８０の螺旋状インボリュート８４は、固定スクロールプレート８２の固定スクロールインボリュートフロア８１から旋回スクロール５０に向かって下方に延在している。いくつかの例では、固定スクロールプレート８２は、本質的に円形とすることができる。モータ構成要素（例えば、モータロータ１８、モータステータ１６）を駆動することによって旋回スクロール５０を旋回させる場合、例えば、冷媒ガスは、吸引口１０を通過し、旋回スクロール５０の螺旋状インボリュート５４と固定スクロール８０の螺旋状インボリュート８４とによって形成される圧縮チャンバ３４に導かれる。そして、圧縮チャンバ３４内の冷媒ガスは、旋回スクロール５０と固定スクロール８０との間の中心に向かうにつれて圧縮される容積が低減する。圧縮された冷媒ガスは、固定スクロール８０の吐出ポート２８から吐出されることができる。圧縮された冷媒ガスはまた、固定スクロールインボリュートフロア８１の内側に戦略的に配置され、吐出ポート２８に直接接続された小型バイパス弁を介して吐出されることができる。いくつかの例では、吐出ポート２８は、固定スクロールインボリュートフロア８１内の圧縮チャンバ３４に、固定スクロールプレート８２を通って開口し、固定スクロール本体８３を通って開口する通路である。いくつかの例では、１つ以上のバイパス弁３０が固定スクロール本体８３内に配置されることができる。バイパス通路３２は、固定スクロール本体８３を貫通して固定スクロールインボリュートフロア８１の開口部に配置されることができる。また、いくつかの例では、吸引通路１１と連通する逆止弁４０が、固定スクロール８０の一部を貫通して配置されることができる。逆止弁は、ばね４１に取り付けられた弁頭４２を有することができる。いくつかの例では、吸引通路１１および逆止弁４０は、本質的に円筒形であり、本質的に同軸とすることができる。

さらに、いくつかの実装形態では、軸方向ピストン（軸方向シリンダ）１００は、駆動シャフト２０に対して同心に、軸方向に旋回スクロールプレート５２の下方に配置されることができる。軸方向ピストン１００は、以下により詳細に説明され、軸方向シリンダと呼ばれることがある。

図２は、いくつかの実装形態にかかるスクロール圧縮機の上部の詳細な断面図の例を示している。いくつかの実装形態では、旋回スクロールハブ５６は、旋回スクロールプレート５２の底面（または下面）５３から延在し、駆動シャフト２０の偏心部２２と本質的に同心である。いくつかの実装形態では、旋回スクロールハブ５６は、本質的に円筒形であり、開いた底部を有し、偏心部２２の周りに配置された旋回スクロール軸受２５を取り囲んで係合する。また、駆動シャフト２０および偏心部２２を貫通するオイル通路２３は、偏心部２２の上面２１の開口部９０まで延在している。オイルなどの潤滑剤は、オイル通路２３を通過し、開口部９０を通って、（旋回スクロールハブ５６内にある旋回スクロールプレート５２の）底面５８と偏心部２２の上面２１との間の隙間５７に入ることができる。

上述したように、動作中、旋回スクロールの螺旋状インボリュート５４および固定スクロール８０の螺旋状インボリュートは、吸引ガス圧Ｐｓで圧縮ポケットに吸引され、吐出ガス圧Ｐｄで吐出される冷媒を圧縮する。吸引ガスが圧縮されている間、吸引ガスの圧力は増加し、中間ガス圧Ｐｉの量は、圧縮されるにつれて変化することができる。一般に、中間ガス圧Ｐｉは、吸引ガス圧Ｐｓと吐出ガス圧Ｐｄとの間の可変ガス圧と呼ばれることがある。以下により詳細に説明するように、軸方向ピストン１００は、動作中に異なる中間ガス圧の印加に基づいて軸方向に移動することができる。いくつかの実装形態では、軸方向ピストン１００は、旋回スクロールプレート５２の底面５３に接触または係合して、旋回スクロールプレートを上方または固定スクロール８０に向かって強制することによって軸方向コンプライアンスを維持する。旋回スクロールプレート５２の底面５３に及ぼされる上向きの力の量は、軸方向ピストン１００とともにまたはそれに作用する様々な量の中間ガス圧に依存することができる。

いくつかの実装形態では、軸方向ピストン１００は、上部リム部１０２および下部リム部１２０を有する円筒形本体１０４を有する。いくつかの例では、位置合わせピン１４０は、主フレーム２６の上側上向き面２３６の一部に押し込まれることができ、上部リム部１０２の内側下向き面１２７に対応する孔１４２がある。位置合わせピン１４０は、小型のダウエルピンなどとすることができる。さらに、位置合わせピン１４０は、半径方向において第１のシール１３０と吸引ガスキャビティ２１４との間に配置されることができる。内側下向き面１２７の孔１４２は、組み立てを容易にするために十分なクリアランスを有し、軸方向ピストン１００が軸方向に上下に移動することを可能にするが、半径方向の位置合わせを確実にする。換言すれば、位置合わせピン１４０は、軸方向の移動を可能にするが、軸方向ピストン１００の半径方向の移動を制限する。

いくつかの例では、軸方向ピストン１００はまた、圧縮チャンバ３４からの中間圧ガスＰｉ１が第１の背部チャンバ２２４に通過するガス通路を含む。いくつかの実装形態では、第１の軸方向通路２０２は、上端に圧縮チャンバ３４への開口部２０１を有し且つ下端に旋回スクロールプレート５２の半径方向通路２０４を有する開口部を有する旋回スクロールプレート５２に配置されることができる。第１の軸方向通路２０２は、圧縮チャンバ３４からの中間ガス圧（Ｐｓ）が第１の軸方向通路２０２を通って半径方向通路２０４に入ることができるように、圧縮チャンバ３４および半径方向通路２０４と連通している。開口部２０１は、旋回サイクル中に、旋回スクロール５０の螺旋状インボリュート５４と固定スクロール８０の螺旋状インボリュート８４とが互いに対して移動するにつれて、中間圧ガスＰｉ１が開口部２０１に入ることができるが、吐出口が開く前に開口部２０１が閉じられるように配置される。したがって、例えば、第１の軸方向通路２０２は、中間圧Ｐｉ１のガスである圧縮吸引ガスの供給源となる。

さらに、半径方向通路２０４は、旋回スクロールプレート５２の半径方向に配置されることができる。一方の端部は、プラグ２０６によって塞がれることができる。半径方向通路２０４は、開口しており、第１の軸方向通路２０２および第２の軸方向通路２０８と連通している。半径方向通路２０４の径は、第１の軸方向通路２０２および第２の軸方向通路２０８のそれぞれよりも大きくすることができる。いくつかの例では、第２の軸方向通路２０８は、旋回スクロールプレート５２に配置され、旋回スクロールプレート５２の底面５３に開口部２０９を有する。さらに、第２の軸方向通路２０８は、第１の軸方向通路２０２よりも駆動シャフト２０から半径方向に離れて配置されることができる。

さらに、いくつかの実装形態では、受け入れキャビティ１０８は、軸方向ピストン１００の上部リム部１０２の上面１０６に配置されることができる。受け入れキャビティ１０８は、上面１０６の凹部、窪み、または凹所であってもよく、円形であってもよく、または旋回サイクル中に受け入れキャビティ１０８と第２の軸方向通路２０８の開口部２０９との間の連通を可能にする異なる形状を有してもよい。すなわち、いくつかの例では、受け入れキャビティ２０８は、旋回スクロール５０の旋回運動中は常に、旋回スクロール５０の運動とともに移動する第２の軸方向通路２０８の開口部２０９が、半径方向の移動に対して本質的に静止している受け入れキャビティ１０８と連通するように成形される。

図２にさらに示すように、軸方向ピストン１００では、軸方向通路１１０は、上部リム部１０２、円筒形本体１０４、および下部リム部１２０を貫通して配置されることができる。軸方向通路１１０の上部開口部は、受け入れキャビティ１０８の底部に開口してこれと連通することができる。軸方向通路１１０の底部開口部１１２は、第１の背部チャンバ２２４に開口してこれと連通することができる。したがって、第１の背部チャンバ２２４に入るガスは、中間圧ガスＰｉ１である。すなわち、圧縮チャンバ３４から供給された中間圧ガスＰｉ１は、第１の軸方向通路２０２に入り、半径方向通路２０４、第２の軸方向通路２０８、受け入れキャビティ１０８、軸方向ピストン１００の軸方向通路１１０、および第１の背部チャンバ２２４に入る。したがって、
旋回サイクル中、圧縮開始時の圧力は低いが、中間圧源に依然として開いている間に高いレベルに到達する。この高低サイクル圧力は、第１の背部チャンバ２２４内の結果として生じる中間ガスＰｉ１が所与の動作条件に対して本質的に一定の平均となるように、第２の軸方向通路２０８の小さな開口部２０９を通して計量される。圧力を第１の背部チャンバ２２４に送達するために、受け入れキャビティ１０８は、上部リム部１０２の上面１０６に配置されることができる。受け入れキャビティ１０８は、旋回スクロールの円運動中に中間圧源が常に開いていることを確実にするのに十分な大きさの直径を有することができる。受け入れキャビティ１０８の深さは、流れ要件に対して最小とすることができる。一般に、受け入れキャビティ１０８の直径は、インボリュート形状に数学的に関連する旋回直径よりも大きい。すなわち、受け入れキャビティ１０８の直径は、旋回スクロール５０の螺旋状インボリュート５４の形状に基づくことができる。

上述したように、軸方向ピストン１００は、本質的に、主フレーム２６内で上下に移動することができる。いくつかの実装形態では、円筒形本体１０４の外面１０５は、円筒形本体１０４の外面１０５に対応する形状を有する丸形、円形、または本質的に円筒形のボアとすることができる主フレーム２６の内側構造２４０と係合する。内側構造２４０は、駆動シャフト２０に対して同心とすることができ、軸方向ピストン１００を挿入または収容するための精密ボアとすることができる。したがって、内部構造の表面は、円筒形であり、軸方向ピストン１００の外面１０５に対応する形状および／または曲率を有することができる。

いくつかの例では、第１のシール１３０は、上部リム部１０２の下方の外面１０５に配置された第１のシール溝１３１内に配置されて、主フレーム２６の内側構造２４０の一部と係合することができる。さらに、第２のシール１３４は、第１のシール１３０の下方の外面１０５の第２のシール溝１３５内に配置されることができる。第２のシール１３４は、主フレーム２６の内側構造２４０の一部と係合することができ、下部リム部１２０と同じ水平面内に配置されることができる。

いくつかの例では、下部リム部１２０の内向き面１２２は、円形とすることができ、内側に面し、主フレーム２６の外向き面２４２と係合することができる。内向き面１２２および外向き面２４２は、同心とすることができ、内向き面１２２は、本質的に外向き面２４２の一部を取り囲むことができる。外向き面２４２は、主フレーム２６の円形部分とすることができ、内向き面１２２に対応することができる。さらに、第３のシール２３８は、下部リム部の内向き面１２２の第３のシール溝２３９内に配置されることができ、主フレーム２６の外向き面２４２と係合することができる。さらに、第３のシール２３８および第２のシール１３４は、同じ水平面内にあることができる。別の例では、第３のシール２３８および対応する第３のシール溝２３９は、下部リム部１２０の内向き面１２２ではなく、主フレーム２６の外向き面２４２に配置されてもよい。この場合、外向き面２４２内のシール溝に配置されたシールは、内向き面１２２に係合または接触することができる。

いくつかの実装形態では、第１の背部チャンバ２２４は、下部リム部１２０の底面１２４の下方で、主フレーム２６の下側上向き面２４４の上方の容積である。例えば、底面１２４は、円形とすることができ且つ旋回スクロールプレート５２の下側上向き面２４４および底面５３に平行とすることができる平坦および／または滑らかな表面とすることができる。また、下側上向き面２４４は、円形とすることができ且つ旋回スクロールプレート５２の底面１２４および底面５３に平行とすることができる平坦および／または滑らかな表面とすることができる。さらに、底部１２０の底面１２４は、下側上向き面２４４に面することができ、同心とすることができる。したがって、いくつかの実装形態では、第１の背部チャンバ２２４は、下側上向き面２４４と下部リム部１２０の底面１２４との間の隙間に存在する。

さらに、いくつかの例では、旋回スクロールハブ５６の外周と円筒形本体１０４の内面１０３との間に、中間圧ガスＰｉ１とは異なる圧力とすることができる中間圧ガスＰｉ２を本質的に含む第２の背部チャンバ２２６が存在する。

いくつかの実装形態では、開いており且つ一方の側で第２の背部チャンバ２２６と連通している主円筒形本体１０４の下部を通って半径方向に延在する半径方向出口通路１１４が配置される。半径方向出口通路１１４は、開いており、半径方向出口通路１１４の開口部１１５および主フレーム２６の半径方向通路２４６の開口部２４７を通って主フレーム２６の半径方向通路２４６と連通している。半径方向出口通路１１４は、下部リム部１２０の軸方向上方および駆動シャフト２０の偏心部２２の下方に配置されることができる。いくつかの例では、開口部２４７とは反対側の半径方向通路２４６の端部にプラグ２４８が配置されることができる。

いくつかの実装形態では、半径方向出口通路１１４は、主フレーム２６の半径方向通路２４６よりも大きい。したがって、いくつかの実装形態では、半径方向出口通路１１４の開口部１１５は、主フレーム２６内の半径方向通路２４６の開口部２４７よりも大きい。換言すれば、主フレーム２６の半径方向出口通路１１４および半径方向通路２４６は、円形とすることができ、したがって、半径方向出口通路１１４の開口部１１５の直径は、主フレーム２６の半径方向通路２４６の開口部２４７の直径よりも大きい。上述したように、動作中、軸方向ピストン１００は、中間圧ガスＰｉ１が第１の背部チャンバ２２４に印加されることに基づいて軸方向に移動する。いくつかの例では、第１の背部チャンバ２２４内の中間圧ガスＰｉ１の背圧は、それを旋回スクロールプレート５２の底面５３に押し上げる軸方向ピストン１００に上向きの力を及ぼす。第１の背部チャンバ２２４の容積は、第１の背部チャンバ２２４に印加される中間ガス圧Ｐｉ１に基づいて膨張または収縮することができる。

さらに、いくつかの例では、軸方向ピストン１００は、例えば、圧縮機が動作していないときに第１の背部チャンバ２２４が中間ガス圧Ｐｉ１を印加されていないとき、主フレーム２６の下側上向き面２４４に載置することができる。さらに、圧縮機が作動していないとき、さらに下側上向き面２４４または上側上向き面２３６上に載置されるように、軸方向ピストン１００が滑り落ちることが可能になる。これは、シャットダウン後、システム内の圧力が経時的に均等化するときに起こることができる。また、いくつかの例では、直径の組み立てクリアランスおよび位置合わせピンに基づいて、軸方向ピストン１００は、動作中に小さな旋回運動をする可能性があるが、無視できる程度である。

半径方向出口通路１１４の開口部１１５のサイズまたは直径は、軸方向ピストン１００が軸方向に移動するにつれて、半径方向出口通路１１４および主フレーム２６の半径方向通路２４６も互いに連通することができるようなものである。換言すれば、いくつかの実装形態では、開口部１１５のサイズは、開口部２４７のサイズよりも大きく、軸方向ピストン１００の軸方向位置にかかわらず、ガスおよび／またはガスとオイルの混合物の通過を可能にする。

さらに、リリーフ弁通路２５０は、旋回スクロール５０の下方、軸方向ピストン１００の下部リム部１２０の上方、および軸方向ピストン１００の円筒形本体１０４の一部と同じ平面内とすることができる主フレーム２６の一部に配置されることができる。リリーフ弁通路２５０は、円形とすることができ、一端で主フレーム２６の半径方向通路２４６に開口してこれと連通することができる。リリーフ弁通路２５０の他端には、圧力リリーフ弁２５２が設けられることができる。圧力リリーフ弁２５２は、スプリング弁であってもよく、または調整スプリング弁であってもよい。あるいは、精密オリフィスが配置されてもよい。圧力リリーフ弁は、Ｐｉ２ガス圧キャビティから、吸引圧Ｐｓのガスを含むことができる吸引ガスキャビティ２１４内にガスおよび／またはガスとオイルとの混合物の圧力を解放することができる。さらに、スクロール圧縮機１が動作しているシステムの動作条件によっては、Ｐｉ２ガス圧および吸引ガス圧Ｐｓが大きく変化することがある。

さらに、オイルがオイル通路２３を通過すると、オイルは、第３の背部チャンバ２２８とすることができる隙間５７に入ることができる。すなわち、吐出圧Ｐｄがオイル通路２３にオイルを押し込むように作用することができる。オイルは、例えば、旋回スクロール軸受２５を潤滑することができる。これは、差圧オイルポンプと呼ばれることがある。第３の背部チャンバ２２８は、シャフト偏心部２２の上面２１の上方、底面５８の下方、および旋回スクロールハブ５６の内側または内部の容積として定義されることができる。Ｐｄオイル圧は、オイルが潤滑のために旋回スクロール軸受２５を通ってクリープするかまたは移動することができるため、より低いＰｄ２圧力になることができる。旋回スクロール軸受２５の下端部付近で、オイルは、旋回スクロール軸受のクリアランスオリフィス１３８（中間圧Ｐｉ２を含むことができる）を通って第２の背部チャンバ２２６に入ることができる。第２の背部チャンバ２２６は、第２の背部チャンバ２２６と吸引ガスキャビティ２１４との間に挿入された圧力リリーフ弁２５２と連通しているため、オイルおよびガスは、場合によっては旋回スクロール軸受クリアランスオリフィス１３８であるこの旋回軸受クリアランスを通って流れることができる。したがって、第２の背部チャンバ２２６内の流体は、少量の冷媒ガスでは吐出圧Ｐｄ２のオイルとして開始されることができるが、より低い吸引ガス圧Ｐｓに計量されるため、中間圧Ｐｉ２となる。吸引ガスＰｓに流入する中間ガス圧Ｐｉ２は、制御された量のオイルを含むことができる。これらの圧力の関係は、Ｐｄ＞Ｐｄ２＞Ｐｉ２＞Ｐｉ１＞Ｐｓと定義されることができる。

次いで、第１の背部チャンバ２２４内のガスは、第２のシール１３４と第３のシール２３８との間に収容されることができる。第１のシール１３０はまた、吸引ガスＰｓを、軸方向ピストン１００と主フレーム２６の内側構造２４０との間の円筒状クリアランスとすることができる小さな容積から分離することができる。第３のシール２３８は、第１の背部チャンバ２２４内の中間圧ガスＰｉ１を、第２の背部チャンバ２２６内にある中間圧ガスＰｉ２から分離することができる。第１のシール１３０、第２のシール１３４および第３のシール２３８は、全て環状のガスケットとすることができる。

さらに、いくつかの実装形態では、上部リム部１０２の上面１０６は、本質的に円形であり、駆動シャフト軸９６と同心とすることができる。上面１０６は、旋回スクロールプレート５２の底面５３に当接、係合、および／または接触することができる。上面１０６は、ピストンスラスト面と呼ばれることがある。上面１０６（ピストンスラスト面）は、旋回スクロール５０の旋回運動を支持し、旋回スクロール５０の下方の第１の背部チャンバ２２４の全背部チャンバ力の成分を伝達する。上面は、円筒形本体１０４に対して垂直である。したがって、上述したように、軸方向ピストン１００は、第１の背部チャンバ２２４の中間圧Ｐｉ１の力を上面１０６に伝達して、旋回スクロールプレート５２の底面５３に力を印加することができる。上部リム部１０２の上面１０６の直径はまた、旋回スクロール５０の下方に大きな面積を提供して、図６に示すように、水平圧縮力によって引き起こされることができる反転モーメントを最小にする。いくつかの例では、上面１０６の半径は、その最大半径において旋回スクロール５０の螺旋状インボリュート５４の半径よりも大きい。上面１０６は、研磨された領域とすることができ、旋回スクロールプレート５２の底面５３に対して平坦且つ平行とすることができる。

さらに、いくつかの実装形態では、上部リム部１０２の外側下向き面１２６と主フレーム２６の上側上向き面２３６との間にクリアランスがある。上部リム部１０２の外側下向き面１２６および主フレーム２６の上側上向き面２３６は、平坦且つ平行とすることができ、互いに対向することができる。さらに、吸引ガスキャビティ２１４は、主フレームの上側上向き面２３６の一部に配置されることができる。さらに、上部リム部１０２の外縁１１８の軸方向長さは、上部リム部１０２の内縁１０７の軸方向長さに等しくすることができる。上部リム部１０２の外縁１１８および内縁１０７は、円形であり、同軸とすることができる。

図３は、いくつかの実装形態にかかるスクロール圧縮機の軸方向ピストンの等角図の例を示している。図３に示すように、上部リム部１０２は、円形とすることができ且つ所定の深さを有する受け入れキャビティ１０８を含む。軸方向通路１１０は、受け入れキャビティ１０８の底部１０９または床面から円筒形本体１０４を通って下方に延在する。上述したように、受け入れキャビティ１０８は、旋回スクロール５０の旋回運動中に第２の軸方向通路２０８の出口孔または開口部２０９を囲み且つ収容するのに十分な大きさのボアを有する小さなチャンバである。受け入れキャビティ１０８の深さは、ガス流の要件に対して最小である。いくつかの例では、上述したように、受け入れキャビティ１０８の直径は、スクロールセット（すなわち、旋回スクロール５０の螺旋状インボリュート５４の幾何学的形状および固定スクロール８０の螺旋状インボリュート８４）に数学的に関連する旋回直径よりも大きい。

さらに、半径方向出口通路１１４は、第１のシール溝１３１と第２のシール溝１３５との間の円筒形本体１０４の一部を通って配置されることができる。上述したように、半径方向出口通路１１４の位置は、主フレーム２６の半径方向通路２４６と一致し、軸方向ピストン１００の軸方向位置に関係なく連続的な通路連通を可能にする。図３は、上部リム部１０２の外縁１１８および上部リム部１０２の内縁１０７をさらに示している。図３に示すように、軸方向ピストン１００は、本質的に、円筒形本体１０４の周囲を越えて半径方向内側および外側に延在する部分を有する上部リム部１０２を有する中空シリンダである。上部リム部１０２は、本質的に円盤形状であり、上面１０６は、滑らかで平坦であり、軸方向ピストン（すなわち、駆動シャフト軸９６）の中心軸に対して垂直とすることができる。

図４は、いくつかの実装形態にかかるスクロール圧縮機の軸方向ピストンの平面図の例を示している。図４に示すように、上部リム部１０２は、円形とすることができる。また、底部１２０の内向き面１２２は、円筒形本体１０４の内面１０３よりも小径である。

図５は、いくつかの実装形態にかかるスクロール圧縮機の上部の断面図の例を示している。図５は、例えば、いくつかの実装形態にかかるスクロール圧縮機の構成要素のいくつかの寸法を示している。本明細書で言及される寸法は、距離または直径とすることができ、第１の背部チャンバ２２４、第２の背部チャンバ２２６および第３の背部チャンバ２２８のうちの１つ以上の面積に影響を及ぼすことができる。寸法Ｄ１は、軸方向ピストン１００の下部リム部１０２の内向き面１２２の直径を指すことができる。寸法Ｄ２は、軸方向ピストン１００の円筒形本体１０４の外面１０５の直径を指すことができる。寸法Ｄ３は、上部リム部１０２の内縁１０７の直径を指すことができる。寸法Ｄ４は、上部リム部１０２の外縁１１８の直径を指すことができる。寸法Ｄ５は、旋回スクロール５０の旋回スクロールハブ５６の内面の直径を指すことができる。最後に、寸法Ｄ６は、円筒形本体１０４の内面１０３の直径を指すことができる。Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５およびＤ６の関係は、Ｄ４＞Ｄ２＞Ｄ６＞Ｄ３＞Ｄ１＞Ｄ５とすることができる。いくつかの実装形態では、Ｄ１＝５４．５ｍｍ、Ｄ２＝８２ｍｍ、Ｄ３＝６０ｍｍ、Ｄ４＝９７ｍｍ、Ｄ５＝３４ｍｍ、Ｄ６＝７０ｍｍである。

Ｄ１およびＤ２は、軸方向ピストン１００の一部として識別されているが、主フレーム２６には小さなクリアランスを有する対応する直径がある。したがって、軸方向ピストン１００は、垂直面内で制御された軸方向移動を有する。旋回スクロール５０および軸方向ピストン１００に印加される軸方向ガス圧力に関して、以下の記述が適用されることができる。例えば、中間ガス圧Ｐｉ１は、第１の背部チャンバ２２４を定義することができるＤ２－Ｄ１の領域内の軸方向ピストンに上方に印加されてもよい。第２の背部チャンバ２２６に関して、中間ガス圧Ｐｉ２は、Ｄ３－Ｄ５として定義されることができる領域上で旋回スクロール５０上に直接上方に印加されることができる。中間ガス圧Ｐｉ２は、Ｄ６－Ｄ３として定義することができる領域上で軸方向ピストン１００に上向きに印加されることができる。中間ガス圧Ｐｉ２は、Ｄ６－Ｄ１として定義されることができる領域上で軸方向ピストン１００上に下方に印加されることができる。第３の背部チャンバに関して、オイルＰｄ２の吐出圧は、Ｄ５として定義されることができる領域において旋回スクロール５０上に直接上方に印加されることができる。

さらに、式ＥＱ１は、第１の背部チャンバ２２４の面積に関する。

ＥＱ１ 第１の背部チャンバの面積＝（Ｄ２＾２－Ｄ１＾２）×π／４。

式ＥＱ２は、第２の背部チャンバ２２６の面積に関する。

ＥＱ２ 第２の背部チャンバの面積＝（Ｄ３＾２－Ｄ５＾２）×π／４。

式ＥＱ３は、第３の背部チャンバ２２８の面積に関する。

ＥＱ３ 第３の背部チャンバの面積＝（Ｄ５＾２）×π／４。

式ＥＱ４は、軸方向ピストン１００を上方に押す面積ｙに関する。

ＥＱ４ 面積ｙ＝（Ｄ４＾２－Ｄ２＾２）×π／４。

式ＥＱ５は、軸方向ピストン１００を上方に押す面積ｚに関する。

ＥＱ５ 面積ｚ＝（Ｄ６＾２－Ｄ３＾２）×π／４。

式ＥＱ６は、軸方向ピストン１００を押し下げる面積ｘに関する。

ＥＱ６ 面積ｘ＝（Ｄ３＾２－Ｄ１＾２）×π／４。

上記の式によって定義された面積は、性能、安定性、および信頼性のために最適化されることができる。さらに、第１の背部チャンバ２２４および第２の背部チャンバ２２６の最適な面積は、スクロール圧縮機設計の様々なパラメータ、ならびにスクロール圧縮機１を使用する暖房、換気、および空調（ＨＶＡＣ）システムの動作範囲から導出または計算されることができる。

図６は、いくつかの実装形態にかかるスクロール圧縮機の特定の力および構成要素を示す自由体図の例を示している。図６は、いくつかの実装形態にかかる圧縮機スクロールの特定の力ベクトル、モーメントおよびモーメントアームならびに距離を含む。以下の表１は、図６に含まれる力、モーメント、モーメントアームおよび距離の定義を示している。

表１：

例えば、軸方向Ｚ方向の力は重要であるが、一般に、困難な設計要件は、Ｆｒｅｓ水平ガス圧縮力によって提示される。これは、アーム寸法Ｚ１でのその反転モーメントのためである。基本的な設計上の反作用は、旋回スクロール５０に軸方向力を印加することであり、これは、外側インボリュート部の間の固定スクロールインボリュートフロア８１のＦｔｔへの螺旋状インボリュート５４の先端の先端推力に起因して臨界接触を生成する。旋回スクロール５０の反転モーメントに対抗する安定性を維持するために必要な必要半径であるＲｔｔは、力とモーメントの合計の大きさに基づいて計算される。計算されたＲｔｔが旋回スクロール５０の外側インボリュート上の利用可能な半径よりも小さい場合、設計は安定していると考えられる。いくつかの例では、より安定した設計は、より小さいＲｔｔによって示されるが、これらは摩擦においてより多くの動力を消費する傾向がある。最適化された設計は、最大化されるが、旋回スクロール５０上の利用可能な半径を超えないＲｔｔをもたらす。当然ながら、利用可能なＲｔｔは、クランク圧縮角の間に最小値と最大値との間で変化する。軸方向ピストン１００は、軸方向ピストン１００のＦｂｔによって生成される旋回スクロール５０の推力によって、追加の安定機構を提供することができる。しかしながら、この力は、軸方向ピストン１００の利用可能な半径と考えられるモーメントアームＲｂｔによって印加され、その結果、安定性が大幅に向上する。それは、旋回スクロール５０の反転モーメントを最小にするために追加の反作用モーメントアームを適用する効果を有する。集束モーメントアームのこの追加は、印加される軸力Ｆｔｔの必要性を低減し、これはまた、消費される動力も低減する。軸方向ピストン１００は、旋回スクロール５０内にモーメントを伝達し、これは、安定性のために必要な半径Ｒｔｔを本質的に低減させる。結果として得られる設計目的は、Ｆｎｅｔ（Ｆｂｔ）力の安定性効果を得ることであるが、過剰を最小限に抑えることである。これは、出力を増加させ、および／または信頼性に影響を及ぼすことができる推力および潤滑要件のためである。

図６の自由体図および表１の定義に基づいて、以下の式が導出されることができる。

式ＥＱ７は、旋回スクロール５０のＺ（軸）方向の力Ｆｚの合計に関する。

ＥＱ７ Ｆｔｔ＝Ｆｎｅｔ－Ｆａｇ＋Ｆｂｃ３＋Ｆｂｃ２
式ＥＱ８は、Ｆｓｂを中心とした旋回スクロール５０の合計質量Ｍに関する。

ＥＱ８ Ｆｎｅｔ×Ｒｂｔ＝Ｆｒｅｓ×Ｚ１－Ｆｔｔ×Ｒｔｔ
式ＥＱ９は、軸方向ピストン１００にかかる力Ｆｚの合計に関する。

ＥＱ９ Ｆｎｅｔ＝Ｆｂｃ１＋Ｆｓｐ－Ｆａｐ
式ＥＱ１０は、ＥＱ７へのＥＱ９の組み合わせである。

ＥＱ１０ Ｆｔｔ＝Ｆｂｃ１＋Ｆｓｐ－Ｆａｐ－Ｆａｇ＋Ｆｂｃ３＋Ｆｂｃ２
式ＥＱ１１は、Ｆｔｔ力分布の等価半径に関する。

ＥＱ１１ Ｒｔｔ＝（Ｆｒｅｓ×Ｚ１－Ｆｎｅｔ×Ｒｂｔ）／Ｆｔｔ
上述したように、スクロール圧縮機技術における重要な課題は、軸方向に適合するスクロールセットがエンベロープ内の全ての可能な条件で安定した状態で動作することを保証することである。不安定性は、一般に、大きな圧縮力Ｆｒｅｓによって引き起こされ、これは、水平面内で９０度離れているベクトルＦｔｇおよびＦｒｇの結果である。これは、旋回スクロール５０の螺旋状インボリュート５４の先端が固定スクロールインボリュートフロア８１との接触を維持し、固定スクロール８０の螺旋状インボリュート８４が３６０度の圧縮旋回全体にわたって旋回スクロールインボリュートフロア５１との接触を維持することを必要とする。これらの表面で生成された力は、圧縮旋回の間に高い値から低い値に循環し、反転モーメントを生成する。これは、旋回スクロール５０の下方のスクロールセットと支持部との間の過剰な推力の接触を最小限に抑えるという、他の重要な課題を提示する。これらは、より高い動力を消費し、信頼性のリスクを伴う。図６に見られるように、大きな力Ｆｒｅｓは、反転モーメントを低減するために、旋回スクロール軸受２５の限界内で最小化されることができるＺ１のモーメントアームを有する。これを達成するための第２のパラメータは、旋回スクロールインボリュートの「Ｒ利用可能」先端推力モーメントアームであり、明らかにこれを最大化すると安定性が向上する。これに伴い、安定性を表現するために有用な設計パラメータは、「必要な半径」であり、これは明らかに利用可能な半径未満のままでなければならない。軸方向ピストン１００にＲｂｔの半径でＦｎｅｔ力を印加すると、安定性が大幅に向上する。これは、旋回スクロールに印加される最大推力を低減することができる。結論として、旋回スクロール５０のより高い螺旋状インボリュート５４は、より高い変位および容量を生成することができる。しかしながら、Ｚ１の増加は、その後、反転モーメント（不安定性）を増加させる。したがって、有効な安定性を延ばすことが有益である理由は明らかである。

スクロール圧縮機１の組み立ては、下部軸受９４、主軸受２４、軸方向ピストン１００、およびスクロールセットなどの軸受構成要素の圧入位置合わせおよび固定に基づくことができる。駆動シャフト２０、カウンタウエイト６０、およびロータサブアセンブリは、ステータ１６および下部軸受９４を含む中央シェルに挿入されることができる。主フレーム２６は、主軸受２４上に挿入され、主フレーム２６がケースの縁部（例えば、図１において図１２において示される）上に載置されるまで中央シェル４内に押し込まれることができる。第１のシール１３０、第２のシール１３４は、軸方向ピストン１００に挿入されてもよく、その後、軸方向ピストン１００は、内側構造２４０に挿入されてもよく、または主フレーム２６のボアと位置合わせピン１４０とが位置合わせされてもよい。次いで、オルダムカップリング７０および旋回スクロール５０は、定位置に挿入されることができる。固定スクロール８０は、オルダムカップリング７０および主フレーム２６に対して位置合わせされて組み立てられることができる。

図７は、いくつかの実装形態にかかる圧縮機の上部の詳細な断面図の例を示している。スクロール技術の半径方向コンプライアンスは、旋回スクロール５０の螺旋状インボリュートと固定スクロールインボリュートフロア８１との接触、および圧縮中の固定スクロール８４の螺旋状インボリュートと旋回スクロールインボリュートフロア５１との接触を維持することによって、スクロールセット（例えば、旋回スクロール５０および固定スクロール８０）が旋回スクロール５４のシャフトジャーナルの偏心オフセットを確立することを可能にする。本明細書で説明する技術は、動作状態および速度に関係なく比較的一定のインボリュート壁接触部を生成するための半径方向コンプライアンスを提供する。

一般に、図７のスクロール圧縮機の実装形態は、上述したのと同じまたは類似の要素および特徴を含み、したがって、これらの要素および特徴は、簡潔にするために以下では説明しない場合がある。上記に示され、図７に関して説明された実装間の類似性および相違点の全てが本明細書で説明または参照されるわけではない。相違点は、例えば、主フレーム２６の下方に配置されたカウンタウエイト６０が利用されないことである。さらに、図７に示す例では、カウンタウエイト８００およびカウンタウエイトガイドプレート９００が、軸方向ピストン７００の円筒形本体７０４内に配置されている。さらに、駆動シャフト２０の偏心部２２にスライダブロック３００が配置されることができる。別の相違点は、例えば、図２に示す軸方向ピストン１００の円筒形本体１０４、下部リム部１２０および上部リム部１０２が、均一または全体構造または一体であってもよいこととすることができる。図７に示す例では、ピストンスラスト面７０２は、円筒形本体７０４および下部リム部７２０を含む軸方向ピストン７００の構造とは別個の部品または構成要素とすることができる。

カウンタウエイトガイドプレート９００はまた、ボールばねなどのばね９５０を含むことができる。カウンタウエイト８００は、スライダブロック３００に取り付けられることができ、これは、その内面３０１に駆動フラット３０６（この図には示されていない）を有する半径方向に適合するスライダブロック３００とすることができ、カウンタウエイトガイドプレート９００は、スライダブロック３００の下方の駆動シャフト２０に取り付けられることができる。ばね力とともに、半径方向コンプライアンス機構（例えば、スライダブロック３００、カウンタウエイト８００、およびカウンタウエイトガイドプレート９００）は、速度に関係なく、スクロールインボリュート側面接触力（旋回スクロール５０の螺旋状インボリュート５４の先端と固定スクロールインボリュートフロア８１との接触、および固定スクロール８０の螺旋状インボリュート８４と旋回スクロールインボリュートフロア５１との接触など）を比較的一定に維持することができる。本明細書に示される例は、カウンタウエイト８００の主質量構造８３８を旋回スクロール５０の質量に近いより高い位置に配置することと、カウンタウエイト８００とカウンタウエイトガイドプレート９００との間に、組み立て中に調整されることができるばね９５０とを含む。カウンタウエイト８００およびカウンタウエイトガイドプレート９００の形状および／または設計は、軸方向ピストン７００の円筒形本体７０４内に嵌合するように設計されている。軸方向ピストン７００のピストンスラストプレート７０２は、軸方向ピストン７００の残りの部分とは別個の要素または構成要素とすることができるため、これは、カウンタウエイト８００およびカウンタウエイトガイドプレート９００が軸方向ピストン７００内に配置されることを可能にする。

図７に示すように、駆動シャフト２０は、駆動シャフト２０の主要部分の直径よりも小さい直径を有する偏心部２２を有する。さらに、駆動シャフト２０の中間直径部３２０は、軸方向において偏心部２２と駆動シャフト２０の残りの部分との間にあることができる。中間直径部３２０において、外向き面３２２は、外向きに面し、カウンタウエイトガイドプレート９００のベース９０２の厚さに等しい軸方向寸法を有することができる。カウンタウエイトガイドプレート９００のボア９０１は、駆動シャフト２０に取り付けられ、ボア表面９０４は、駆動シャフト２０の外向き面３２２に接触して当接することができる。さらに、（断面視で）外向き面３２２に垂直な第１の中間上向き面３２４は、上向き面３２４に平行なカウンタウエイトガイドプレート９００の底面９２０の一部に当接または接触することができる。いくつかの例では、カウンタウエイトガイドプレート９００は、外向き面３２２に圧入されることができる。

いくつかの例では、上述したように、スライダブロック３００は、偏心部２２に配置されることができる。旋回スクロール軸受２５は、スライダブロック３００の外面３０２の周りに配置されることができる。第２の中間上向き面３２６は、第１の中間面３２４に平行とすることができ、スライダブロックの底面３０４およびカウンタウエイト８００の底面８０６の一部が接触または当接する面とすることができる。スライダブロック３００は、本質的に円形プロファイルを有することができ、本質的に円筒形で中空とすることができる。スライダブロック３００は、スライダブロック３００の内面３０１の本質的に平坦な部分である駆動フラット（この図には示されていない）を含むことができる。駆動フラット３０６は、駆動シャフト２０のシャフト偏心部２２のフラット部分に対応することができる。さらに、駆動フラット３０６と偏心オフセットとの関係は、駆動角度として知られることができる。いくつかの実装形態では、内面３０１は、湾曲していてもよく、湾曲は、駆動シャフト２０の偏心部２２の外面の湾曲に対応してもよい。スライダブロック３００は、例えば、スライダブロック３００の駆動フラット３０６に関連する半径方向の位置合わせを用いて、コンプライアントカウンタウエイト８００に、例えばボア８０２の内面８０４に圧入されることができる。

カウンタウエイト８００は、カウンタウエイト８００のボア８０２の内面８０４がスライダブロック３００の外面３０２の周りに接触して配置されることができるように、スライダブロック３００上に配置されることができる。いくつかの例では、カウンタウエイト８００は、外面３０２のスライダブロック３００に圧入されることができる。さらに、カウンタウエイト８００の底面８０６の一部は、カウンタウエイトガイドプレート９００のベース９０２の上面９０３の一部に接触または当接することができる。カウンタウエイト８００の底面８０６およびカウンタウエイトガイドプレート９００のベース９０２は、平行で平坦とすることができる。

図７は、本質的に円筒形で中空であり、円筒形本体７０４、下部リム部７２０、およびピストンスラストプレート７０２を含むことができる軸方向ピストン７００をさらに示している。円筒形本体７０４にわたって軸方向通路７１０が配置されている。軸方向通路７１０の底部開口部７１２は、第１の背部チャンバ２２４に開口してこれと連通することができる。軸方向通路７１０の上部開口部は、円筒形本体７０４の上面７１１に開口する。

ピストンスラストプレート７０２は、本質的に、旋回スクロールプレート５２の底面５３に平坦且つ平行な上面７０６を有するリング形状、円盤、または他の円形構造とすることができる。いくつかの実装形態では、ピストンスラストプレート７０２は、内縁１０７、外縁１１８、内側下向き面１２７および外側下向き面１２６など、軸方向ピストン１００の上部１０２と同じ寸法を有することができる。例えば、上述した寸法Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４およびＤ６の間の寸法および関係はまた、軸方向ピストン７００についても同じとすることができる。さらに、内側下向き面７２７および外側下向き面７２６は、平坦であり、上面７０６に平行とすることができる。さらに、内縁７０７および外縁７１８は、平坦であり、（断面において）上面７０６に対して垂直とすることができる。さらに、ピストンスラスト面７０２の外縁７１８の軸方向長さは、ピストンスラスト面７０２の内縁７０７の軸方向長さに等しくすることができる。ピストンスラスト面１０２の外縁７１８および内縁７０７は、円形で同軸とすることができる。したがって、軸方向ピストン１００に関して上述した関係および式は、軸方向ピストン７００を実装する図７に示す実装にも適用される。

さらに、別個のピストンスラスト面７０２および／または円筒形本体７０４は、受け入れキャビティ７０８が第２の軸方向通路２０８と位置合わせされ、中間圧ガスＰｉ２の半径方向出口通路７１４が半径方向通路２４６と位置合わせされることを確実にするために、軸方向ピストン７００の円筒形本体７０４と半径方向に位置合わせされなければならない。いくつかの例では、ダボ位置合わせピンが主フレーム２６の一部に押し込まれた後、ピストンスラストプレート７０２内の孔に係合して、正しい半径方向の位置合わせを確実にすることができる。

上面７０６は、軸方向ピストン７００の推力を支持する滑らかで平坦な表面とすることができる。上面７０６内には、第２の軸方向通路２０８およびピストンスラストプレート７０２の軸方向通路７１７と連通する受け入れキャビティ７０８が配置されている。いくつかの例では、ピストンスラストプレート７０２の底面７４１は、円筒形本体７０４の上部および上面７１１と係合する環状溝７４０を含む。いくつかの例では、円筒形本体７０４の上面７１１は、底面７４１の溝７４０の部分を支持して接触する。さらに、溝の内向き縁部７４２は、円筒形本体７０４の外面７０５の一部に接触または当接する。また、いくつかの例では、環状溝７４０の外向き縁部７４４は、円筒形本体７０４の内面７０３の一部に接触または当接する。いくつかの実装形態では、ピストンスラストプレート７０２は、円筒形本体７０４に圧入される。したがって、組み立て時に、ピストンスラストプレート７０２の軸方向通路７１７の下部または底部開口部７１９は、軸方向通路７１０の上部開口部７１３と連通して開口している。

いくつかの例では、ピストンスラストプレート７０２の上面７０６は、オイルなどの潤滑剤によって潤滑される。一般に、Ｐｄ２オイルが第２の背部チャンバ２２６に引き込まれると、これと混合された冷媒はガスに戻る。次いで、このオイル／ガス混合物は、低圧キャビティに流入する。例は、圧力リリーフ弁２５２を通ってＰｓ吸引ガスチャンバに出る半径方向出口通路７１４である。これに伴い、オイルの一部は、旋回スクロールプレート５２の底面５３と軸方向ピストンスラストプレート７０２の上面７０６との間のＰｓ吸引ガスチャンバに入る。

図７に示すように、カウンタウエイト８００およびカウンタウエイトガイドプレート９００のそれぞれの半径方向の外周面は、軸方向ピストン７００の円筒形本体７０４の内面７０３の半径方向寸法内にある。例えば、駆動シャフト２０に関して、カウンタウエイトガイドプレート９００のベース９０２の外縁９０５の半径方向距離は、円筒形本体７０４の内面７０３の半径方向距離よりも小さい。さらに、例えば、駆動シャフト２０に関して、外向き湾曲面８４２の最大半径方向距離は、円筒形本体７０４の内面７０３の半径方向距離よりも小さい。さらに、カウンタウエイトガイドプレート９００の底面９２０を含む平面は、軸方向ピストン７００の下部リム部７２０の上方にあり、円筒形本体７０４の上面７１１を含む平面は、カウンタウエイト８００の最上面８４０の上方にある。したがって、カウンタウエイト８００およびカウンタウエイトガイドプレート９００は、半径方向および軸方向の寸法で軸方向ピストン７００内に配置されることができる。また、カウンタウエイト８００の主質量８３８は、旋回スクロール軸受２５と本質的に一直線にあることができる。

図７はまた、中間圧ガスＰｉ１をピストンスラストプレート７０２の受け入れキャビティ７０８に連通させる第１の軸方向通路２０２、半径方向通路２０４、および第２の軸方向通路２０８を示している。したがって、中間圧ガスＰｉ１は、圧縮チャンバ３４から第１の軸方向通路２０２、半径方向通路２０４、第２の軸方向通路２０８、受け入れキャビティ７０８、軸方向通路７１７、および軸方向通路７１０を通って第１の背部チャンバ２２４に通過または連通されることができる。

図８は、いくつかの実装形態にかかる圧縮機のカウンタウエイトの斜視図の例を示している。図９は、いくつかの実装形態にかかる圧縮機のカウンタウエイトの斜視図の例を示している。いくつかの実装形態では、カウンタウエイト８００は、リング状構造８０８、主質量構造８３８、および下部質量構造８１０を含む。

リング状構造８０８は、本質的に円形または円盤形状であり、ボア８０２の内面８０４および外面８０５を有するボア８０２を含む。ボア８０２の内面８０４は、スライダブロック３００の外面３０２と係合または接触する。

下部質量構造８１０は、リング状構造８０８の外面８０５の周りに本質的に１８０°に配置されるかまたは本質的に１８０°に巻き付いて外側に突出することができる湾曲した、丸みを帯びた、および／または円盤形状の部分とすることができる。下部質量構造８１０の外面８１２は、湾曲して滑らかとすることができる、下部質量構造８１０の半径方向厚さは、下部質量構造８１０を二等分する垂直面に対して徐々に対称的に低減する。いくつかの例では、下部質量構造８１０の外面８１２の一部に延長部材８１４が配置される。いくつかの例では、延長部材８１４は、下部質量構造８１０を二等分する平面に対して対称に配置され、その平面は、延長部材８１４も二等分する。さらに、接触突起８１６は、延長部材８１４から上方に延在してもよく、または突出してもよい。接触突起８１６は、バンプ、レール、リッジ、または他の部材とすることができる。延長部材８１４の外面８１８は、平坦であり、接触突起８１６の幅に沿って延在することができる。

さらに、リング状構造８０８および下部質量構造８１０の底面８０６は、平坦であり、カウンタウエイトガイドプレート９００のベース９０２の上面９０３に平行とすることができる。さらに、いくつかの実装形態では、リング状構造８０８の上面８０３と旋回スクロールハブ５６との間に軸方向の隙間が存在することができる。また、図に示すように、それぞれの面または表面の角または交差部は、湾曲していてもよく、丸みを帯びていてもよく、または傾斜していてもよい。下部質量構造８１０はまた、下部質量構造８２０の湾曲した突起または湾曲したラップの端面である下部質量構造８２２の第１の面および下部質量構造８１０の第２の面を含むことができる。下部質量構造８２０の第１の面および下部質量構造８２２の第２の面は、平坦で滑らかであり、同じ垂直面内にあることができる。

いくつかの実装形態では、主質量構造８３８は、下部質量構造８１０の周りおよび上方に本質的に１８０°に配置されるか、または本質的に１８０°巻き付くことができる湾曲した、丸みを帯びた、および／または円盤形状の部分とすることができる。主質量構造８３８は、半径方向寸法において下部質量構造８１０よりも外側に突出し、軸方向寸法においてより高く延在することができる。さらに、主質量構造８３８の下面は、カウンタウエイトガイドプレート９００のＬ字形構造９１２の上縁９１４の上および上方に配置されることができ、これについては以下により詳細に説明する。主質量構造８３８の半径方向の厚さは、主質量構造８３８および下部質量構造８１０を二等分する垂直面に対して徐々に対称的に低減することができる。内側湾曲面８４４は、一定の半径を有することができ、本質的に１８０°延在することができる。

主質量構造８３８の上面の最上面８４０はまた、旋回スクロールプレート５２の底面５３に対して平坦且つ平行とすることができる。さらに、いくつかの実装形態では、旋回スクロールハブ５６とカウンタウエイト８００の主質量８３８の内側湾曲面８４４との間に半径方向の隙間が存在することができる。内側湾曲面８４４の曲率は、外向き湾曲面８４２の曲率に対応することができる。さらに、ボア８０２は、内側湾曲面８４４と同軸または同心でなくてもよく、オフセットされてもよい。いくつかの実装形態では、主質量構造８３８はまた、主質量構造８５０の湾曲した突起または湾曲したラップの端面である主質量構造８５２の第１の面および主質量構造８３８の第２の面を含むことができる。主質量構造８５０の第１の面および主質量構造８５２の第２の面は、平坦で滑らかとすることができ、互いに同じ垂直面内とすることができ、双方とも下部質量構造８２０の第１の面および下部質量構造８２２の第２の面と同じ垂直面内にあることができる。

図１０は、いくつかの実装形態にかかるスクロール圧縮機のカウンタウエイトガイドプレートの斜視図の例を示している。いくつかの例では、カウンタウエイトガイドプレート９００は、互いに平行な平坦な上面９０８および平坦な底面９２０を有する幅広部９０６を有するベース９０２を含む。ベース９０２の幅広部９０６は、ボア９０１から半径方向外側に延在し、幅広部９０６の外縁９０５は、それに応じて湾曲することができる。換言すれば、いくつかの例では、幅広部９０６は、ボア９０１の円周の一部の周りに延在し、外側に延在し、外側に向かって扇状に広がることができる。また、底面９２０は、円形の第１の中間上向き面３２４と平行とすることができる。

さらに、いくつかの例では、Ｌ字形構造９１２またはＣ字形構造は、ボア９０１を横切ってベース９０２の幅広部９０６に対向するベース９０２の部分から延在するように配置されることができる。Ｌ字形構造９１２は、垂直延在部９１６と、ベース９０２の上方にあり、駆動シャフト２０に向かって延在する垂直延在部９１６の上部から内側に延在する上縁９１４とを含むことができる。いくつかの例では、上縁９１４は、接触突起８１６の軸方向上方にあるカウンタウエイト８００の下部質量構造８１０の外面８１２の一部に面する平坦な内面９１８（図７を参照）を有する。さらに、いくつかの例では、上縁９１４の下向き面９２２は、下方を向き、平坦であり、ベース９０２の上面９０８に平行とすることができる。

カウンタウエイトガイドプレート９００のいくつかの実装形態はまた、垂直延在部９１６を通るボアまたは通路などとすることができる孔９２４を含む。孔９２４は、ばね９５０を収容することができ、ばねは、延長部材８１４の外面８１８に接触することができる丸い端部９５１を有するねじ付きボールばねとすることができる。いくつかの例では、ばね９５０は、バランスのために調整されることができる。

場合によっては、下向き面９２２と接触突起８１６との間に隙間が存在してもよい。さらに、下向き面９２２は、カウンタウエイト８００の接触突起８１６に接触することができる。下向き面９２２は、旋回スクロール軸受２５に対するスライダブロック３００の傾斜および縁部負荷を制限することができるスライダブロック３００上のカウンタウエイト８００のための「上止」を提供することができる。カウンタウエイト８００の下向き面９２２および接触突起８１６は、例えば旋回の高速遠心力に起因して、コンプライアントカウンタウエイト８００およびスライダブロック３００が反対のコンプライアントカウンタウエイト８００の回転を防止することができる。旋回スクロール５０の質量の遠心力は、不安定性、ならびにスクロール圧縮機１の動作の過渡状態などの問題を引き起こす可能性がある。この信頼性特徴は、最高動作速度において特に重要である。したがって、これらの表面（下向き面９２２および接触突起８１６）は、スライダブロック３００を安定させ、１つの目的は、スライダブロック３００の厳密な垂直方向の向きを維持することである。この厳密な配向は、カウンタウエイト８００およびスライダブロック３００のアセンブリ上の反応したモーメントに起因する高速での旋回スクロール軸受２５の交差負荷を防止する。さらに、本明細書に開示されるように、平衡カウンタウエイト８００をスライダブロック３００に適用し、カウンタウエイトガイドプレート９００を駆動シャフト２０に取り付けることによって、圧縮機は、例えば低速から高速まで本質的に一定のインボリュート側面接触を達成することができる。

上述したように、スライダブロック３００は、カウンタウエイト８００のボア８０２内に配置される。いくつかの実装形態では、位置合わせに関して、スライダブロック３００の軸および安定化表面（すなわち、バンプまたは接触突起８１６および下向き面９２２）は、垂直でなければならない。すなわち、収縮突起８１６の上面を含む水平面は、スライダブロック３００の軸に対して垂直である。例えば、カウンタウエイト８００がスライダブロック３００に取り付けられているため、バンプまたは接触突起８１６とカウンタウエイトガイドプレート９００の下向き面９２２との界面、接触、または当接によって引き起こされる安定化は、例えば、過度の遠心力に起因して高速で起こり得る旋回スクロール軸受２５の内側のスライダブロック３００の有害な傾斜を防止することができる。したがって、接触突起８１６の上面は、高速で下向き面９２２に接触線または接触面を提供することができる。例えば、接触突起３６０の接触線は、最良の安定化を提供するために、スライダブロック３００から可能な限り半径方向外側に離れていてもよい。

また、いくつかの例では、安定化表面（すなわち、バンプまたは接触突起８１６および下向き面９２２）は、軸方向においてカウンタウエイト８００のリング状構造８０８の上面よりも下方にあってもよい。さらに、カウンタウエイトおよびカウンタウエイトガイドプレートのそれぞれの表面のそれぞれの界面または角は、丸みを帯びていてもよく、滑らかであってもよく、または正方形であってもよい。

図１１は、いくつかの実装形態にかかる圧縮機のピストンスラストプレートの平面図の例を示している。図１２は、いくつかの実装形態にかかる圧縮機の軸方向ピストンの一部の平面図の例を示している。図１１は、上面７０６、受け入れキャビティ７０８、およびピストンスラストプレート７０２を通る軸方向通路を示すピストンスラストプレート７０２の平面図を示している。図１２は、例えば、軸方向ピストン７００の底部７２０の上向き面７２１を示している。図１２はまた、円筒形本体７０４を通る軸方向通路７１０の上部開口部を示している。

図１３は、いくつかの実装形態にかかる圧縮機のスライダブロックの例を示している。図示および上述したように、スライダブロック３００は、本質的に円形プロファイルを有することができ、本質的に円筒形で中空とすることができる。スライダブロック３００は、本質的に円形の外面３０２および底面３０４を有する。スライダブロック３００はまた、スライダブロック３００の内面３０１の本質的に平坦な部分である駆動フラット３０６を含むことができる。駆動フラット３０６は、駆動シャフト２０のシャフト偏心部２２のフラット部分に対応することができる。さらに、駆動フラット３０６と偏心オフセットとの関係は、駆動角度として知られることができる。

図１４は、いくつかの実装形態にかかるスクロール圧縮機の一部の断面の等角図の例を示している。図１４は、主フレーム２６、駆動シャフト２０、主円筒形本体７０４を含む軸方向ピストン７００、ピストンスラストプレート７０２、オルダムカップリング７０、旋回スクロール５０、および固定スクロール８０を、図１４の説明に関して特に参照されていない他の要素の中で示している。図１４は、カウンタウエイト８００およびカウンタウエイトガイドプレート９００をさらに示している。

組み立てに関して、スライダブロック３００は、位置合わせされ、カウンタウエイト８００に押し付けられることができる。次いで、カウンタウエイト８００およびカウンタウエイトガイドプレート９００は、固定具によって組み立てられることができる。調整可能なばね力は、ばね９５０を調整することによって設定されることができる。駆動シャフト２０は、固定具内に上下逆に配置されることができ、より低いカウンタウエイトを有するロータ１８は、位置合わせされた位置に熱収縮または冷間プレスされることができる。次いで、第１のシール１３０および第２のシール１３４が軸方向ピストン７００に組み立てられることができる。次いで、右上のロータシャフトアセンブリが、駆動シャフト２０の端部を支持し且つ下側カウンタウエイトを位置合わせする固定具内に配置されることができる。次いで、主フレーム２６および軸方向ピストン７００のサブアセンブリが、主フレーム２６の下側周囲を支持するための固定具に対して、シャフト主ジャーナル上に挿入されることができる。次いで、スラストプレートが軸方向ピストン７００に押し付けられることができる。主フレーム２６、駆動シャフト２０、ピストンスラストプレート７０２、ロータサブアセンブリは、下部軸受２４の部材を含むケースに挿入されることができる。次いで、上記のサブアセンブリが下部キャップ６のアセンブリとともに圧入されることができる。次いで、オルダムカップリング７０および旋回スクロール５０が所定の位置に位置合わせされることができる。固定具は、旋回スクロール５０がスライダブロック３００上に挿入されることができるように、ばね９５０に予圧をかけることができる。その後、固定スクロールがオルダムカップリング７０および主フレーム２６に位置合わせされて組み立てられることができる。

図１５は、いくつかの実装形態にかかる圧縮機の上部の詳細な断面図の例を示している。一般に、図１５のスクロール圧縮機の実装形態は、図７に関して上述したのと同じまたは類似の要素および特徴を含み、したがって、これらの要素および特徴は、簡潔にするために以下では説明しない場合がある。例えば、図１５に示す実装形態は、上述した他の要素の中でも、カウンタウエイト８００、カウンタウエイトガイドプレート９００、スライダブロック３００、旋回スクロール５０、固定スクロール８０、主フレーム２６、駆動シャフト２０、偏心部２０を含む。しかしながら、図１５に示す実装形態では、軸方向ピストン１４００は、軸方向ピストン１００および軸方向ピストン７００とは異なる。さらに、いくつかの要素は、上述したものと同じであっても異なっていてもよいが、簡潔にするためにここでは具体的に言及しない。

軸方向ピストン１００と軸方向ピストン１４００との違いは、上部１４０２が内側に突出するリムを含まないことである。換言すれば、円筒形本体１４０４の内面１４０３は、連続的に延在し、旋回スクロールプレート５２の底面５３に接触することができる。すなわち、軸方向ピストン１４００の内面１４０３および上面１４０６は、互いに交差し、（断面において）互いに垂直である。

さらに、上部１４０２の上面１４０６には、旋回スクロールプレート５２の第２の軸方向通路２０８と連通する受け入れキャビティ１４０８が配置されている。上述したように、第２の軸方向通路は、圧縮ポケット３４からの中間圧ガスＰｉ１の供給源である第１の軸方向通路２０２と連通する半径方向通路２０４と連通している。中間圧ガスＰｉ１は、主フレーム２６の下側上向き面２４４と底部１４２０の底面１４２４との間にある第１の背部チャンバ２２４に通過する。

図１６は、いくつかの例にかかる圧縮機の軸方向ピストンの平面図の例を示している。図１６は、軸方向ピストン１４００の１４２０の底部の上向き面１４２１を示している。さらに、底部１４２０の内向き面１４２２は、円筒形本体１４０４の内面１４０３から半径方向内側に延在するように示されている。

図１７は、いくつかの実装形態にかかるスクロール圧縮機の上部の断面図の例を示している。本明細書で言及される寸法は、距離または直径とすることができ、第１の背部チャンバ２２４、第２の背部チャンバ２２６および第３の背部チャンバ２２８のうちの１つ以上の面積に影響を及ぼすことができる。寸法Ｄ１は、軸方向ピストン１４００の下部リム部１４２０の内向き面１４２２の直径を指すことができる。寸法Ｄ２は、軸方向ピストン１４００の円筒形本体１４０４の外面１４０５の直径を指すことができる。寸法Ｄ４は、上部リム部１４０２の外縁１４１８の直径を指すことができる。寸法Ｄ５は、旋回スクロール５０の旋回スクロールハブ５６の内面の直径を指すことができる。最後に、寸法Ｄ６は、円筒形本体１４０４の内面１４０３の直径を指すことができる。いくつかの実装形態では、Ｄ１＝５４．５ｍｍ、Ｄ２＝８２ｍｍ、Ｄ４＝９７ｍｍ、Ｄ５＝３４ｍｍ、Ｄ６＝７０ｍｍである。

軸方向ピストン１００または軸方向ピストン７００を使用する実装形態と比較して、軸方向ピストン１４００を使用する実装形態は、第２の背部チャンバ２２６を増加させることができ、これは、第２の背部チャンバ２２６が旋回スクロールプレート５２の底面５３に対してより大きな面積にさらされることを意味する。以下の式は、軸方向ピストン１４００を使用する実装形態に関する。

以下の式は、旋回スクロール５０を上方に押す第１の背部チャンバ２２４、第２の背部チャンバ２２６、および第３の背部チャンバ２２８に関する。

式ＥＱ１２は、第１の背部チャンバ２２４の面積に関する。

ＥＱ１２ 第１の背部チャンバの面積＝（Ｄ２＾２－Ｄ１＾２）×π／４。

式ＥＱ１３は、第２の背部チャンバ２２６の面積に関する。

ＥＱ１３ 第２の背部チャンバの面積＝（Ｄ６＾２－Ｄ５＾２）×π／４。

式ＥＱ１４は、第３の背部チャンバ２２８の面積に関する。

ＥＱ１４ 第３の背部チャンバの面積＝Ｄ５＾２×π／４
式ＥＱ１５は、軸方向ピストン１４００を押し上げる面積ｙに関する。

ＥＱ１５ 面積ｙ＝（Ｄ４＾２－Ｄ２＾２）×π／４
式ＥＱ１６は、軸方向ピストン１４００を押し下げる面積ｘに関する。

ＥＱ１６ 面積ｘ＝（Ｄ６＾２－Ｄ１＾２）×π／４
（Ｄ６－Ｄ５）として定義される旋回スクロール５０上の上向きの中間圧Ｐｉ２は、増加した面積である。したがって、中間ガス圧Ｐｉ２を有する第２の背部チャンバ２２６は、軸方向ピストン１００を使用する実装形態と比較して、軸方向ピストン１４００を使用する実装形態において旋回スクロール５０に印加される軸方向力に対してより大きな効果を有すると結論付けることができる。さらに、中間圧ガス圧Ｐｉ１を有する第１の背部チャンバ１は、Ｄ３寸法の除去のために、印加される軸力に対する影響がより小さい。これは、第１の背部チャンバ２２４に対する下向きの力の大部分を相殺した。

軸方向ピストン１４００ならびにカウンタウエイト８００およびカウンタウエイトガイドプレート９００を使用する実装形態は、背部チャンバ内の圧力を、カウンタウエイト８００およびカウンタウエイトガイドプレート９００のない軸方向ピストン１００を使用する実装形態と同じに維持するが、これらの圧力の影響を受ける面積は変化している。したがって、力は変化している。例えば、旋回スクロール５０に対する軸方向ピストン１４００の上向きの力は、軸方向ピストン１００を使用する実装形態と比較して低減される。さらに、軸方向ピストン１４００を使用すると、旋回スクロール５０に印加される総力は、システム内の動作状態により依存する。

組み立てに関して、スライダブロック３００は、位置合わせされ、カウンタウエイト８００に押し付けられることができる。次いで、カウンタウエイト８００およびカウンタウエイトガイドプレート９００は、固定具によって組み立てられることができる。調整可能なばね力は、ばね９５０を調整することによって設定されることができる。駆動シャフト２０は、固定具内に上下逆に配置されることができ、より低いカウンタウエイトを有するロータ１８は、位置合わせされた位置に熱収縮または冷間プレスされることができる。次いで、第１のシール１３０および第２のシール１３４が軸方向ピストン７００に組み立てられることができる。次いで、右上のロータシャフトアセンブリが、駆動シャフト２０の端部を支持し且つ下側カウンタウエイトを位置合わせする固定具内に配置されることができる。次いで、主フレーム２６および軸方向ピストン７００のサブアセンブリが、主フレーム２６の下側周囲を支持するための固定具に対して、シャフト主ジャーナル上に挿入されることができる。

カウンタウエイトガイドプレート９００は、第１の中間上向き面３２４に圧入されることができる。次いで、スラストプレートが軸方向ピストン７００に押し付けられることができる。主フレーム２６、駆動シャフト２０、ピストンスラストプレート７０２、ロータサブアセンブリは、下部軸受２４の部材を含むケースに挿入されることができる。次いで、上記のサブアセンブリが下部キャップ６のアセンブリとともに圧入されることができる。次いで、オルダムカップリング７０および旋回スクロール５０が所定の位置に位置合わせされることができる。固定具は、旋回スクロール５０がスライダブロック３００上に挿入されることができるように、ばね９５０に予圧をかけることができる。その後、固定スクロールがオルダムカップリング７０および主フレーム２６に位置合わせされて組み立てられることができる。

本明細書に記載のプロセスは、説明の目的のための例にすぎない。本明細書の開示に照らして、多数の他の変形形態が当業者にとって明らかであろう。さらに、本明細書の開示は、プロセスを実行するための適切なフレームワーク、アーキテクチャ、および環境のいくつかの例を記載しているが、本明細書の実装形態は、図示および説明された特定の例に限定されない。さらにまた、本開示は、説明され、図面に示されるように、様々な例示的な実装形態を提供する。しかしながら、本開示は、本明細書に記載および図示された実装形態に限定されず、当業者に知られているように、または当業者に知られることになるように、他の実装形態に拡張することができる。

主題は、構造的特徴および／または方法論的行為に特有の言語で記載されているが、添付の特許請求の範囲で定義される主題は、記載された特定の特徴または行為に必ずしも限定されないことを理解されたい。むしろ、特定の特徴および動作は、特許請求の範囲を実施する例示的な形態として開示されている。

Claims (20)

1. スクロール圧縮機であって、
   旋回スクロールプレートから軸方向に延在する螺旋状インボリュートを有する旋回スクロールと、
   前記旋回スクロールの前記螺旋状インボリュートに噛合する、固定スクロールプレートから軸方向に延在する螺旋状インボリュートを有する固定スクロールと、
   前記旋回スクロールを支持する旋回スクロール軸受が配置された偏心部を有する、前記旋回スクロールを駆動する駆動シャフトと、
   前記駆動シャフトの主軸受を支持する固定主フレームと、
   前記駆動シャフトに対して同心に配置され、軸方向に移動可能な軸方向シリンダと、を備え、
   軸方向ピストンが、前記旋回スクロールプレートの底面と平行な上面と、前記駆動シャフトに向かって半径方向内側に延在する下部リムと、を含む、スクロール圧縮機。
2. 前記下部リムの内周面が、前記駆動シャフトと同心の前記主フレームの外向き面に面して当接する、
   請求項１に記載のスクロール圧縮機。
3. 前記旋回スクロールの前記螺旋状インボリュートと前記固定スクロールの前記螺旋状インボリュートとの間に形成された圧縮ポケットと連通する第１のチャンバが、下方を向く前記軸方向ピストンの底面と、前記旋回スクロールプレートの前記底面に平行な前記主フレームの上向き面を含む前記主フレームの一部とによって囲まれ、
   前記第１のチャンバの容積が、前記圧縮ポケットから前記第１のチャンバに連通するガスの圧力に基づいて収縮および膨張する、
   請求項１に記載のスクロール圧縮機。
4. さらに、第１の直径の第１の半径方向通路が、下部リムの上方で前記軸方向シリンダの円筒形本体を貫通して配置され、
   前記第１の半径方向通路が、少なくとも前記円筒形本体の内面と、前記駆動シャフトと同心であり且つ前記円筒形本体の前記内面に面する前記主フレームの外向き面との間にある第２のチャンバと連通している、
   請求項１に記載のスクロール圧縮機。
5. 前記円筒形本体を貫通して配置された前記第１の半径方向通路と連通する、前記主フレームの円筒形ボア内に配置された第２の直径の第２の半径方向通路をさらに備え、
   前記第１の半径方向通路の前記第１の直径が、前記第２の半径方向通路の前記第２の直径よりも大きく、
   前記第１の半径方向通路の第１の開口部が、前記主フレームの前記円筒形ボアの一部によって部分的に塞がれている、
   請求項４に記載のスクロール圧縮機。
6. 前記主フレーム内に配置され、前記第２の半径方向通路と連通する通路と、
   前記通路に連通する前記主フレームに配置された圧力リリーフ弁と、をさらに備える、
   請求項５に記載のスクロール圧縮機。
7. 前記圧縮ポケットに開口する前記旋回スクロールプレート内に配置された第１の軸方向通路と、
   前記旋回スクロールプレート内に配置され、前記第１の軸方向通路に接続された半径方向通路と、
   前記半径方向通路に接続された、前記旋回スクロールプレート内に配置された第２の軸方向通路と、
   前記第２の軸方向通路と連通する前記軸方向ピストンの前記上面に配置された受け入れキャビティと、
   上端において前記受け入れキャビティに接続され且つ下端において前記第１のチャンバと連通する前記軸方向シリンダの円筒形本体を貫通して配置された軸方向通路と、をさらに備える、
   請求項３に記載のスクロール圧縮機。
8. 前記軸方向シリンダの円筒形本体の内面と上側内向き延在リムとが異なる垂直面内にあるように、前記円筒形本体の前記内面から内側に延在する前記上側内向き延在リムと、
   前記円筒形本体の外面から離れるように外側に延在する上側外向き延在リムと、をさらに備え、
   前記上側外向き延在リムの上面および前記上側内向き延在リムの上面が、前記旋回スクロールプレートの前記底面と平行であり、前記軸方向シリンダの前記上面と同じ水平面内にある、
   請求項１に記載のスクロール圧縮機。
9. 前記旋回スクロールの旋回サイクル全体にわたって前記旋回スクロールの前記螺旋状インボリュートと前記固定スクロールの前記螺旋状インボリュートとの間に形成された圧縮ポケットと連通するように、前記軸方向シリンダの前記上面に配置された受け入れキャビティをさらに備える、
   請求項８に記載のスクロール圧縮機。
10. 前記軸方向シリンダの円筒形本体の外面内の第１の環状溝内に、且つ前記下部リムと同じ水平面内に配置された第１の環状シールと、
    前記駆動シャフトと同心の前記主フレームの前記外向き面内の第２の環状溝内に配置された第２の環状シールと、をさらに備え、
    前記第２の環状シールが、前記下部リムの前記内周面に接触する、
    請求項２に記載のスクロール圧縮機。
11. 前記軸方向シリンダの円筒形本体の外面内の第１の環状溝内に、且つ前記下部リムと同じ水平面内に配置された第１の環状シールと、
    前記下部リムの前記内周面内の第２の環状溝内に配置された第２の環状シールと、を備え、
    前記第２の環状シールが、前記駆動シャフトと同心の前記主フレームの前記外向き面に接触する、
    請求項２に記載のスクロール圧縮機。
12. 前記軸方向シリンダの円筒形本体の外面内の第１の環状溝内に、且つ前記下部リムと同じ水平面内に配置された第１の環状シールと、
    前記下部リムの前記内周面内の第２の環状溝内に配置された第２の環状シールと、
    前記第１の環状シールの上方の前記軸方向シリンダの前記円筒形本体の外面内の第３の環状溝内に配置された第３の環状シールと、を備え、
    前記第２の環状シールが、前記駆動シャフトと同心の前記主フレームの前記外向き面に接触する、
    請求項２に記載のスクロール圧縮機。
13. スクロール圧縮機であって、
    旋回スクロールプレートから軸方向に延在する螺旋状インボリュートを有する旋回スクロールと、
    前記旋回スクロールの前記螺旋状インボリュートに噛合する、固定スクロールプレートから軸方向に延在する螺旋状インボリュートを有する固定スクロールと、
    スライダブロックが配置された偏心部と、前記スライダブロックに配置された前記旋回スクロールを支持する旋回スクロール軸受とを有する前記旋回スクロールを駆動する駆動シャフトと、
    前記駆動シャフトの主軸受を支持する固定主フレームと、
    前記駆動シャフトに対して同心に配置され、前記旋回スクロールプレートの底面と平行な上面を有する軸方向シリンダに配置されたスラストプレートと、前記駆動シャフトに向かって半径方向内側に延在する下部リムと、を含む、軸方向に移動可能な軸方向シリンダと、
    前記軸方向シリンダ内に配置され、前記スライダブロックに取り付けられたカウンタウエイトと、
    前記軸方向シリンダ内に配置され、前記カウンタウエイトの下方に配置され、前記駆動シャフトの中間直径部に取り付けられたカウンタウエイトガイドプレートと、を備える、スクロール圧縮機。
14. 前記下部リムの内周面が、前記駆動シャフトと同心の前記主フレームの外向き面に面して当接する、
    請求項１３に記載のスクロール圧縮機。
15. 前記旋回スクロールの前記螺旋状インボリュートと前記固定スクロールの前記螺旋状インボリュートとの間に形成された圧縮ポケットと連通する第１のチャンバが、下方を向く前記軸方向ピストンの底面と、前記旋回スクロールプレートの前記底面に平行な前記主フレームの上向き面を含む前記主フレームの一部とによって囲まれ、
    前記第１のチャンバの容積が、前記圧縮ポケットから前記第１のチャンバに連通するガスの圧力に基づいて収縮および膨張する、
    請求項１３に記載のスクロール圧縮機。
16. 前記円筒形本体を貫通して配置された前記第１の半径方向通路と連通する、前記主フレームの円筒形ボア内に配置された第２の直径の第２の半径方向通路をさらに備え、
    前記第１の半径方向通路の前記第１の直径が、前記第２の半径方向通路の前記第２の直径よりも大きく、
    前記第１の半径方向通路の第１の開口部が、前記主フレームの前記円筒形ボアの一部によって部分的に塞がれている、
    請求項１３に記載のスクロール圧縮機。
17. 前記スラストプレートが、前記軸方向シリンダの上面に係合するその底面に環状溝を有する円盤形状であり、
    前記スラストプレートが、前記軸方向シリンダの円筒形本体の内面に接触し、前記軸方向シリンダの円筒形本体の前記内面から内側に延在する上側内向き延在リムを含み、
    前記スラストプレートが、前記円筒形本体の外面に接触し、前記円筒形本体の前記外面から離れるように外側に延在する上側外向き延在リムを含み、
    前記上側外向き延在リムの上面および前記上側内向き延在リムの上面が、前記旋回スクロールプレートの前記底面と平行であり、前記軸方向シリンダの前記上面と同じ水平面内にあり、
    受け入れキャビティが、前記旋回スクロールの旋回サイクル全体にわたって前記旋回スクロールの前記螺旋状インボリュートと前記固定スクロールの前記螺旋状インボリュートとの間に形成された圧縮ポケットと連通するように、前記スラストプレートの前記上面に前記受け入れキャビティが配置されている、
    請求項１４に記載のスクロール圧縮機。
18. 前記スラストプレート内の軸方向通路が、下端において前記軸方向シリンダの円筒形本体を貫通して配置された軸方向通路に接続し、上端において前記受け入れキャビティに接続する、
    請求項１７に記載のスクロール圧縮機。
19. スクロール圧縮機であって、
    旋回スクロールプレートから軸方向に延在する螺旋状インボリュートを有する旋回スクロールと、
    前記旋回スクロールの前記螺旋状インボリュートに噛合する、固定スクロールプレートから軸方向に延在する螺旋状インボリュートを有する固定スクロールと、
    スライダブロックが配置された偏心部と、前記スライダブロックに配置された前記旋回スクロールを支持する旋回スクロール軸受とを有する前記旋回スクロールを駆動する駆動シャフトと、
    前記駆動シャフトの主軸受を支持する固定主フレームと、
    前記駆動シャフトに対して同心に配置され、前記旋回スクロールプレートの底面と平行な上面と、前記駆動シャフトに向かって半径方向内側に延在する下部リムと、を含む、軸方向に移動可能な軸方向シリンダと、
    前記軸方向シリンダ内に配置され、前記スライダブロックに取り付けられたカウンタウエイトと、
    前記カウンタウエイトの下方に配置され、前記駆動シャフトの中間直径部に取り付けられた、前記軸方向シリンダ内に配置されたカウンタウエイトガイドプレートと、を備える、スクロール圧縮機。
20. 前記軸方向シリンダの円筒形本体の内面が、旋回スクロールプレートの前記底面と交差する、
    請求項１９に記載のスクロール圧縮機。

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