JP4094504B2 - スクロール型圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、スクロール型圧縮機に関し、例えばＣＯ_２を冷媒として用いる超臨界冷凍サイクルに適用して好適なスクロール型圧縮機に関する。

スクロール型圧縮機としては、固定スクロールと可動スクロールのそれぞれの端板上に形成された渦巻形状の歯部を組合せ、可動スクロールを公転作動させることで、冷媒等の作動流体を吸入、圧縮するものが知られている（特許文献１参照）。この特許文献１では、固定スクロールの歯部のうち、最外周から少なくとも一周分の歯丈を、可動スクロールの歯部の歯丈に比べて僅かに高く形成することで、可動スクロールの公転作動時に圧縮反力等の影響で可動スクロールが受ける転覆モーメントを抑制する技術が開示されている。固定スクロールの歯先が可動スクロールの端板に常に接触することになるため、可動スクロールの歯先が固定スクロールの端板に接触することが防止される。

なお、可動スクロールの歯部と固定スクロールの歯部の歯丈がほぼ同じである場合には、可動スクロールの歯先と固定スクロールとが接触するおそれがある。これらが接触すると、可動スクロールの歯先と固定スクロールの端板の間で押付力が発生するため、歯丈分、転覆モーメントの作用点が伸長され、転覆モーメントの増加を招く。

可動スクロールの歯部と固定スクロールの歯部との歯丈差つまり歯先クリアランスは、可動スクロールが公転時に両歯部で仕切られる圧縮作動室の漏れクリアランスを形成することになる。

なお、固定スクロールの歯部のうち、最外周から少なくとも一周分の歯部の歯丈を高くする方法として、一般に、最外周から少なくとも一周分を除く渦巻中心側の歯部の歯丈を、切削等により小さく形成することが考えられる。
特開平７−３５０５７号公報

しかしながら、従来技術では、実際には歯部の渦巻中心へ向かう程、歯先クリアランスが大きくなるため、漏れ損失が増加するという問題がある。

また、近年環境問題から注目をあびているＣＯ_２冷媒を適用する場合には、フロンに比べて一般に容量が小さくなることから、歯丈長さがフロンを用いる場合に比べて約１／８〜１／１０と短くなってしまう。そのため、従来技術での歯丈分に応じた転覆モーメントの抑制効果が小さくなる傾向にある。つまり、従来技術では、転覆モーメントを積極的に低減する配慮が十分なされていない。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、歯丈の大小に係わらず、可動スクロールの公転時に生じる転覆モーメントの低減が図れることを目的とする。

また、別の目的は、歯丈の大小に係わらず、可動スクロールの公転時に生じる転覆モーメントの低減が可能であるとともに、漏れ損失の低減が可能なスクロール型圧縮機を提供することにある。

本発明の請求項１によると、端板上に形成された第１の略渦巻状歯部を有する固定スクロール部材と、端板上に形成された第２の略渦巻状歯部を有し、固定スクロール部材と相互に偏心して噛合うように組み込まれる可動スクロール部材と、駆動力を受けて回転する回転軸と、回転軸端部に設けられた駆動ピンが回転可能に挿入される偏心穴を有するブッシュと、回転軸とブッシュとからなる偏心クランク機構の回転駆動によって第１の略渦巻状歯部と第２の略渦巻状歯部との間で区画される容積が略渦巻状歯部の外周側から略中央側に向かって減少する作動室とを備え、駆動ピンは、偏心穴の内周に回転可能に支持されるとともに、駆動ピンの根元側から先端部側に向かって外周が大きくなる略テーパ部が設けられてい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では、可動スクロール部材の公転時に生じる転覆モーメントの低減手法として、駆動ピン側に例えば除肉した略テーパ部を設ける。これにより、駆動ピンの根元側から先端部側に向かって外径を大きく、つまり内周の大きさに近づく駆動ピンの先端部側に、ブッシュの偏心穴の内周に接触する駆動ピンの部位をずらすことができ、結果として作用点間距離を短くすることが可能である。

本発明の請求項２によると、略テーパ部は、駆動ピンの略根元から内周の延在方向長さの中央部を越えて形成されることができる。

本発明の請求項３によると、内周と駆動ピンとの隙間のうち、内周と略テーパ部との回避隙間部は、略テーパ部の外周が駆動ピンの根元側に向かうほど内周に接触しない大きさに形成されている。

これにより、内周と略テーパ部との回避隙間部は、略テーパ部の外周が駆動ピンの根元側に向かうほど内周に接触しない大きさに限定することで、転覆モーメントの低減を図れるとともに、略テーパ部にて駆動ピンを例えば除肉する除肉量を抑え、駆動ピンの剛性確保が図れる。

以下、本発明のスクロール型圧縮機を、具体化した実施形態を図面に従って説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本実施形態のスクロール型圧縮機の構成を示す断面図である。図２は、図１中の駆動ピンおよびブッシュを示す断面図である。図３は、図１中の圧縮機構部における荷重のつりあい関係を示す模式図である。図４は、図３中の可動スクロール部材と固定スクロール部材の噛合い状態を示す模式的断面図である。

スクロール型圧縮機（以下、圧縮機と呼ぶ）１００は、図１に示すように、ＣＯ_２冷媒等の作動流体（以下、流体と呼ぶ）を吸入、圧縮する圧縮機構部２００と、圧縮機構部２００を駆動する駆動力が発生する電動機部（電動機）３００とを含んで構成されている。この圧縮機１００は、圧縮機構部２００に電動機部３００が一体的に設けられ、この電動機部３００によって圧縮機構部２００が作動されるいわゆる電動圧縮機である。圧縮機構部２００および電動機部３００は、本体ケーシング１０１ａ、上部ケーシング１０１ｂ、および下部ケーシング１０１ｃとを有する耐圧容器１０１内に収容されている。

なお、圧縮機１００が圧縮する流体としては、フロン、ＣＯ_２冷媒ガス等の気体、液体のいずれであってもよい。以下本実施形態で説明する流体は、ＣＯ_２冷媒ガスとする。

電動機部３００は、図１に示すように、回転軸（主軸）（以下、シャフトと呼ぶ）２１１に固定される回転子３１０と、この回転子３１０に対向して外周側に配置される固定子３２０とを含んで構成されている。なお、固定子３２０は、本体ケーシング１０１ａの内壁に焼嵌固定されている。電動機部３００に図示しない外部電源（バッテリ）から電力が供給されると、回転子３１０が励磁されて回転する。そして回転子３１０の固定されたシャフト２１１が回転駆動される。

圧縮機構部２００は、図１に示すように、シャフト２１１と、シャフト２１１を回転可能に支持するブッシュ２１３と、ブッシュ３１３を支持する可動スクロール部材（以下、可動スクロールと呼ぶ）２４０と、可動スクロール部材２４０と相互に偏心して噛合うように組み込まれる固定スクロール部材（以下、固定スクロールと呼ぶ）２５０を含んで構成されている。

シャフト２１１は、図１に示すように、一端側（図１に示す電動機部３００側）が回転子３１０に固定され、他端部（以下、端部と呼ぶ）側は一端部側に比べて外径が比較的大きく形成された主受け部２１１ａを有している。主受け部２１１ａには、シャフト２１１の軸心に対して所定量偏心した駆動ピン２１２が一体的に設けられている。なお、端部は、比較的外径が大きく形成された主受け部２１１ａを有するため、端部に設ける駆動ピン２１２における所定の偏心量の設定自由度の向上が図れる。さらに、本体ケーシング１０１ａ内に設けられるミドルハウジング２２０には軸受け部材（以下、主軸受けと呼ぶ）２１５が配設されている。主軸受け２１５はシャフト２１１の端部（詳しくは、主受け部２１１ａ）を回転可能に支持する。なお、主軸受け２１５は、シャフト２１１の端部側に後述する偏心クランク機構２１０を有するため、ベアリングが用いられる。また、開口部２３１を有するホルダ２３０には副軸受け２１６が配設されており、シャフト２１１の一端側を回転可能に支持する。

なお、駆動ピン２１２の形状は、略円筒状であって、ブッシュ２１３の偏心穴２１３ａに挿入可能なものであればよい。以下本実施形態で説明する駆動ピン２１２の形状は、円筒状として説明する。駆動ピン２１２の外周２１２ａは、例えば外径がφａの大きさである。

ブッシュ２１３は、偏心穴２１３ａを有する略円筒状体であって、この偏心穴２１３ａには駆動ピン２１２が回転可能に挿入されている。なお、駆動ピン２１２の先端部には、Ｃ字状等のスナップリング２１４が嵌合するように構成されており、このスナップリング２１４はブッシュ２１３の抜け止め防止をする。

この様に構成されるシャフト２１１とブッシュ２１３は、ブッシュ２１３がシャフト２１１の軸心に対して偏心した状態で回転可能に装着される。さらに、シャフト２１１が回転動作するとき、ブッシュ２１３における駆動ピン２１２に対する回転（スイング）が許容されとともに、シャフト２１１の軸心のまわりをブッシュ２１３が公転する。

さらに、ブッシュ２１３における偏心穴２１３ａの内周には、図１および図２に示すように、駆動ピン２１２を回転可能に支持するとともに、その内周２１３ａのうち、シャフト２１１の端部側の内周を除肉した除肉部２１３ｂが設けられている。除肉部２１３ｂにおける除肉された内周２１３ｃは、図１に示すように、内径がφＢに形成され、内周２１３ａの内径φＡより比較的大きく形成されている（φＢ＞φＡ）。

さらになお、本実施形態では、除肉部２１３ｂは、図１に示すように、駆動ピン２１２が延出する方向に向かって、軸方向に所定長さＬｂ１の内周２１３ｃに形成されている。なお、除肉部２１３ｂは、軸方向に所定長さＬｂ１の内周２１３ｃが形成されるものに限らず、内周２１３ａが駆動ピン２１２を回転可能に支持するものであれば、例えば軸方向に対して僅かに傾斜した内周等の内周２１３ａの延在する方向に向かって所定長さＬｂ１の内周２１３ｃが形成されるものであってもよい。

さらになお、本実施形態では、除肉部２１３ｂ（詳しくは、内周２１３ｃ）と駆動ピンφａとの隙間（以下、回避隙間と呼ぶ）は、図２および図３に示すように、内周２１３ａで支持されて傾斜可能な駆動ピン２１２の外周２１２ａに、内周２１３ｃが接触することがない大きさに形成することが好ましい。これにより、回避隙間の大きさを、内周２１３ａで支持されて傾斜可能な駆動ピン２１２の外周２１２ａに、内周２１３ｃが接触することがない大きさに限定することで、ブッシュ２１３を除肉する除肉量を少なくすることができるので、ブッシュ２１３の剛性確保が図れる。

なお、ここで、シャフト２１１とブッシュ２１３とは、偏心クランク機構２１０を構成している。この偏心クランク機構２１０は、ブッシュ２１３が駆動ピン２１２に対して回転（スイング）することでシャフト２１１の軸心に対するブッシュ２１３の偏心量が変化する構造となっている。そして、ブッシュ２１３には、図１に示すように、バランサ２１７が圧入、かしめ、焼嵌め、あるいは溶接等によって固定されている。このバランサ２１７は、シャフト２１１の回転動作（詳しは、偏心クランク機構２１０の作動）時に生じる動的なアンバランスを相殺または低減する。なお、偏心クランク機構２１０を構成するブッシュ２１３には、可動スクロール２４０が接続されている。

可動スクロール２４０は、図１に示すように、端板２４１と、端板２４１上に形成された略渦巻状体（以下、第２の略渦巻状歯部と呼ぶ）２４２とを含んで構成されている。

端板２４１は、図１に示すように、略円板状体であって、偏心クランク機構２１０側には、ブッシュ２１３を支持可能な保持部（以下、ボス部と呼ぶ）２４３が設けられている。なお、ボス部２４３には、ブッシュ２１３の外周を回転可能に支持する軸受け部材（以下、可動スクロール軸受けと呼ぶ）２４５が設けられており、可動スクロール軸受け２４５がボス部に圧力等によって固定されている。

なお、ここで、ボス部２４３および可動スクロール軸受け２４５は、偏心クランク機構２１０を構成するブッシュ２１３を回転可能に支持する保持手段を構成している。

第２の略渦巻状歯部２４２は、図に示すように、反偏心クランク機構２１０側の端板２４１の端面に設けられており、例えばインボリュート曲線からなる渦巻状に形成された壁板部（以下、歯部と呼ぶ）からなる。

なお、端板２４１は、図１に示すように、ミドルハウジング２２０に固定された軸受け部材（以下、スラスト軸受けと呼ぶ）２４６と、固定スクロール２５１との軸方向間に挟み込まれ、スラスト軸受け２４６によって軸方向に支持されている。このスラスト軸受け２４６は、シャフト２１１が回転動作するとき、ブッシュ２１３を介して公転する可動スクロール２４０の公転作動を許容する。また、スラスト軸受け２４６は、後述の作動室２５６内の流体の圧縮作動時において、スラスト方向の圧縮反力によって可動スクロール２４０に加えられるスラスト荷重を受ける役割を果たす。

なお、図１に示すように、端板２４１の外周側には自転防止穴２４４が設けられており、固定スクロール２５０に設けられた自転防止ピン２５４が挿入され、可動スクロール２４０の自転を防止するようにしている。なお、ここで、自転防止穴２４４および自転防止ピン２５４は、可動スクロール２４０の自転を防止する可動スクロール自転防止手段を構成する。

固定スクロール２５０は、図１に示すように、端板２５１と、端板２５１上に形成された略渦巻状体（以下、第１の略渦巻状歯部と呼ぶ）２５２とを含んで構成されている。

端板２５１は、図１に示すように、略円板状体であって、ミドルハウジング２２０に図示しないボルト等の固定手段によって固定されている。

第１の略渦巻状歯部２５２は、図１に示すように、第１の略渦巻歯部２４２に対向する端板２５２の端面に設けられており、第２の略渦巻状歯部２４２の形状に対応した渦巻状に形成された歯部からなる。

なお、ここで、第２の略渦巻状歯部２４２および第１の略渦巻状歯部２５２における歯部の軸方向高さを、歯丈と呼ぶ、また歯部の先端を、歯先と呼ぶ。

第２の略渦巻状歯部２４２の歯丈Ｈ０（図３参照）と、第１の略渦巻状歯部２５２の歯丈Ｈ１（図３参照）は、歯丈Ｈ０と歯丈Ｈ１がほほ同じに形成する。歯丈Ｈ１のうち、略中央側の歯丈Ｈ２（比較例の図６参照）を小さく（Ｈ１＞Ｈ２）形成してもよい。なお、以下本実施形態で説明する第２の略渦巻状歯部２４２および第１の略渦巻状歯部２５２は、比較例と比較して説明するため、歯丈Ｈ０と歯丈Ｈ１がほほ同じであるとする。作動室２５６内で流体を圧縮する流体温度が上昇する等信頼性を確保するため、実際には歯先クリアランスを１０〜２０μｍ（Ｈ０＜Ｈ１）の範囲で設けている。

この様に構成された可動スクロール２４０と固定スクロール２５０は、第２の略渦巻状歯部２４２と第１の略渦巻状歯部２５２とがシャフト２１１の長手方向に嵌合するように、互いに組み込まれることで、流体を吸入、圧縮する作動室２５６が形成される。作動室２５６は、第２の略渦巻状歯部２４２、第１の略渦巻状歯部２５２、第２の略渦巻状歯部２４２が形成された端板２４１の端面、および第１の略渦巻状歯部２５２が形成された端板２５１の端面で区画される流体圧縮空間である。この流体圧縮空間は、偏心クランク機構２１０の回転駆動による可動スクロール２４０の公転作動に従ってこれら略渦巻状歯部２４２、２５２の外周側から略中央側に向かって移動され、第２の略渦巻状歯部２４２と第１の略渦巻状歯部２５２で区画される容積が縮小するようになる。作動室２５２内の流体は略中央側に向かって高圧化される。

なお、ここで、偏心クランク機構２１０は、駆動力を受けて回転し、その回転駆動により可動スクロール２４０を公転作動させる公転手段を構成している。また、偏心クランク機構２１０は、第２の略渦巻状歯部２４２と第１の略渦巻状歯部２５２とで区画される作動室２５２を、可動スクロール２４０の公転作動に従ってこれら略渦巻状歯部２４２、２５２の外周側から略中央側に向かって移動させ、作動室２５２の容積を減少させる圧縮手段を構成している。

また、図１に示すように、固定スクロール２５０の反第１の略渦巻状歯部２５２側には、段差部２５５が形成されており、中央部（詳しくは中心部）に吐出孔２５３が設けられている。段差部２５５の開口側はリヤプレート２６０によって閉塞され、内部空間として吐出室２５７が形成されている。なお、段差部２５５の形状は、内部に高圧化された流体を貯留可能な容積を有するものであれば、有底穴、凹形状、溝形状、段差形状等のいずれの形状であってもよい。

さらになお、吐出孔２５３には、吐出室２５７側に開く吐出弁２７０および吐出弁２７０の最大開度を規制するストッパ２７１が設けられ、ボルト２７２によって固定スクロール２５０に固定されている。

さらになお、ミドルハウジング２２０には、図１に示すように、流体通路（以下、冷媒通路と呼ぶ）２２１および吸入室２２２が設けられており、主に流体の流れ経路として、電動機部３００が収容される空間から冷媒通路２２１、ボス部２４３の外側部、およびスラスト軸受け２４６を通って吸入室２２２に連通するようにしている。さらに、図示しない固定スクロール２５０内に設けられた流体通路によって、吸入室２２２と作動室２５６とが連通するようにしている。

また、上部ハウジング１０１ｂには、本体ケーシング１０１ａ内に連通する吸入パイプ２８１が設けられており、外部からの低圧の流体が吸入パイプ２８１を介して、開口部２３１を経由し、電動機部３００が収容される空間に導かれる。

また、固定スクロール２５０には、吐出室２５７内に連通する吐出パイプ２８２が設けられ、吐出弁２７０によって所定流体圧で吐室室２５７内に貯留された流体が、吐出パイプを通じて、外部の流体駆動装置等の外部装置に導かれる。

上述する構成を有する圧縮機１００の作動について、以下図１に従って説明する。外部電源から電動機部３００に電力が供給されると、電磁機部３００は駆動力を発生する。回転子３１０を介して発生した駆動力を受けてシャフト２１１が回転する。シャフト２１１の端部に設けられた駆動ピン２１２に回転可能に装着されるブッシュ２１３は、シャフト２１１の軸心に対して所定量偏心した円軌道で回転つまりシャフト２１１のまわりを公転する。シャフト２１１とブッシュ２１３とで構成される偏心クランク機構２１０は、ブッシュ２１３をボス部２４３を介して支持する可動スクロール２４０を公転作動させる。可動スクロール２４０が公転すると、互いに偏心して噛合うように組み込まれている可動スクロール２４０と固定スクロール２５０（詳しくは、第２の略渦巻状歯部２４２と第２の渦巻状歯部２５２）とで区画される作動室２５６は、外周側から略中央側へ向かって容積を減少しながら、流体（ＣＯ_２冷媒）を吸入、圧縮する。

このとき、図示しない自動車用空調装置等の冷凍サイクルの蒸発器出口側から導かれたＣＯ_２冷媒は、吸入パイプ２８１を経て圧縮機構部２００の吸入室２２２に吸入する。そして、作動室２５６のうち、最外周の作動室部に閉じ込められ、シャフト２１１の回転に伴う可動スクロールの公転作動によって徐々に略中央側へと圧縮され、遂には吐出孔２５３から吐出弁２７０を開弁させて吐出室２５７に、所定圧力に高圧化されたＣＯ_２冷媒が導かれる。そして、この吐出室２５７から高圧圧縮されたＣＯ_２冷媒が、吐出パイプ２８２を経て図示しない冷凍サイクルの凝縮機入口側へ送出される。

ここで、圧縮機構部２００を構成する可動スクロールの公転に係わる作動について、図３に従って説明する。上述の流体（ＣＯ_２冷媒）が吸入圧縮されるとき、可動スクロール２４０は固定スクロール２５０に対して所定の半径を保ちながら公転運動を行っている。可動スクロール自転防止手段２４４、２５４によって、可動スクロール２４０は、ボス部１３中心回りの自転の発生を規制されている。スラスト軸受け２４６によって、圧縮反力のスラスト方向成分Ｆ１の影響により可動ストローク２４０が受けるスラスト荷重Ｆ３が支持されている。なお、圧縮反力のラジアル方向成分Ｆ４は、作動室２５６内の流体を圧縮する第２の略渦巻状歯部２４２と第１の略渦巻状歯部２５２に作用するものである。駆動ピン２１２とブッシュ２１３とが接触する部位には、シャフト２１１を駆動する駆動力（入力トルク）に対応する入力荷重Ｆ６が作用する。この入力荷重Ｆ６は、例えばシャフト２１１の回転速度が高くなる等すると、作動室２５６内での流体圧縮力が大きくなるため、増加する。入力荷重Ｆ６が増加すると、後述の転覆モーメントＭに係わるつり合いから、可動スクロール２４０を固定スクロール２５０に対して傾斜させるように働く転覆モーメントＭが大きくなる。傾倒モーメントＭが大きくなってスラスト軸受け２４６で支持できなくなると、可動スクロール２４０は固定スクロール２５０に対して実際に傾斜する。そして、可動スクロール２４０および固定スクロール２５０のうちいずれか一方の略渦巻状歯部（２４２、または２５２）の歯先と、他方の端板（２５１、または２４１）の歯先に対峙する端面とが接触する場合がある。その歯先とその端面が接触すると、その歯先とその端面間で押圧力Ｆ２が発生するとともに、その押圧力Ｆ２により摩擦力Ｆ５が発生する。

ここで、これら可動スクロール２４０に加わる荷重Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５、Ｆ６におけるつりあい関係は、図３に示すように、圧縮反力のスラスト方向成分Ｆ１と、一方の略渦巻状歯部（２４２、または２５２）の歯先と他方の端板（２５１、または２４１）の端面間で発生する押圧力Ｆ２と、スラスト軸受けの支持によるスラスト荷重Ｆ３がつり合っている。また、圧縮反力のラジアル方向成分Ｆ４と、押付力Ｆ２に応じた摩擦力Ｆ５と、駆動ピン２１１とブッシュ２１３の接触部位で受ける入力荷重（ボス部２４３に作用する荷重）Ｆ４がつり合っている。

さらに、転覆モーメントＭは、転覆モーメントＭとして作用する各種荷重として、圧縮反力のラジアル方向成分Ｆ４と、摩擦力Ｆ５と、入力荷重（ボス部２４３に作用する荷重）Ｆ４とからなり、それぞれの転覆モーメントＭとして作用する作用点は、圧縮反力のラジアル方向成分Ｆ４および摩擦力Ｆ５は、第２の略渦巻状歯部２４２の歯先と端板２５１の端面が接触するスラスト方向位置（以下、第１の作用点位置と呼ぶ）となり、入力荷重Ｆ６は駆動ピン２１１とブッシュ２１３の接触するスラスト方向位置（以下、第２の作用点位置と呼ぶ）となっている。なお、転覆モーメントＭは、第１の作用点位置と第２の作用点位置間の距離Ｌ１に略比例する。

以上説明した本実施形態によると、駆動ピン２１２を回転可能に支持するブッシュ２１３における偏心穴２１２ａには、その内周２１２ａのうち、シャフト２１１端部側の内周を除肉した除肉部２１２ｂを有するので、除肉部２１２ｂ（詳しくは内周２１２ｃ）では駆動ピン２１２の外周２１２ａに接触しないようにすることができる。その結果、入力荷重Ｆ６が加わる第２の作用点を、除肉部２１２ｂを除いた回転軸端部側の内周へ移動させ、作用点間距離Ｌ１を短くすることができる。したがって、可動スクロール２４０の公転時に生じる転覆モーメントＭの低減が図れる。なお、例えばシャフト２１１の回転速度が同一つまり駆動力が同一であるという条件下では、作用点間距離Ｌ１を短くすることができるので、可動スクロール２４０の公転時に生じる転覆モーメントＭを低減できる。

さらに、以上説明した本実施形態によると、歯丈の大小に係わらず、可動スクロール２４０の公転時に生じる転覆モーメントＭの低減が図れる。従来の転覆モーメントの低減手法では押付力Ｆ２および摩擦力Ｆ５を可動スクロール２４０の端板２４１の端面と固定スクロール２５０の第１の略渦巻状歯部２５２の歯先との間で発生するようにし、歯丈Ｈ１分だけ作用点間距離を短くするもの（比較例の図７および図８参照）が、ＣＯ_２冷媒に適用する等により要求される容積から要求される歯丈Ｈ１、Ｈ０がそもそも小さくなる場合があり、転覆モーメントＭの低減効果が期待できない場合がある。これに対して本実施形態では、いずれの歯丈の要求仕様が例え小さい場合であっても、可動スクロール２４０の公転時に生じる転覆モーメントＭの低減ができる。

なお、図８に示す比較例では、固定スクロール２５０の第１の略渦巻状歯部２５２の歯丈のうち、最外周から少なくとも一周分の歯丈Ｈ１を、その一周分の歯丈Ｈ１を除く渦巻中心側の歯丈Ｈ２を小さく形成し（Ｈ１＞Ｈ２）する従来の転覆モーメントの低減手法を適用したものである。また、比較例では、本実施例と異なり、ブッシュ２１３の偏心穴２１３ａの内周はφＡで形成され、除肉部を有していない。なお、歯先クリアランスは、歯丈Ｈ１側で１０〜２０μｍ、歯丈Ｈ２側では４０〜６０μｍの範囲となっている。

さらになお、以上説明した本実施形態によると、除肉部２１３ｂは、駆動ピン２１２が延出する方向に向かって、軸方向に所定長さＬｂ１の内周２１３ｃに形成されているので、所定長さＬｂ１分だけ第２の作用点を第１の作用点側へ近づけることができ、作用点間距離を短くすることができる。

なお、除肉部２１３ｂは、軸方向に所定長さＬｂ１の内周２１３ｃが形成されるものに限らず、内周２１３ａが駆動ピン２１２を回転可能に支持するものであれば、例えば軸方向に対して僅かに傾斜した内周等の内周２１３ａの延在する方向に向かって所定長さＬｂ１の内周２１３ｃが形成されるものであってもよい。除肉部２１３ｂが内周２１３ａの延在する方向に向かう所定長さ分だけ作用点間距離を短くすることが可能である。

さらになお、以上説明した本実施形態によると、除肉部２１３ｂ（詳しくは、内周２１３ｃ）と駆動ピンφａとの回避隙間は、内周２１３ａで支持されて傾斜可能な駆動ピン２１２の外周２１２ａに、内周２１３ｃが接触することがない大きさに形成することが好ましい。これにより、除肉部２１３ｂと駆動ピン２１２との回避隙間部は、内周２１３ａ内で支持されて傾斜可能な駆動ピン２１２の外周２１２ａに内周２１２ｃが接触しない大きさに限定することで、転覆モーメントＭの低減を図れるとともに、除肉部２１３ｂでの除肉量を抑え、ブッシュ２３１の剛性確保が図れる。

さらになお、駆動力つまり入力荷重Ｆ６は圧縮反力のスラスト方向成分Ｆ４に略比例しており、駆動ピン２１２は、その圧縮反力のスラスト方向成分Ｆ４の影響で微小変形する。駆動ピン２１２はシャフト２１１に片持ち支持されているため、上記微小変形のパターンとしては、駆動ピン２１２の根元部から反入力荷重Ｆ６の方向に撓むことになる（図３参照）。この撓み分を考慮した駆動ピン２１２の傾斜した状態で、上記回避隙間部は、駆動ピン２１２の外周２１２ａに内周２１２ｃが接触しない大きさにすることが好ましい。これにより、転覆モーメントＭの低減とブッシュ２３１の剛性確保とを好適に両立させられる。

（第２の実施形態）
以下、本発明を適用した他の実施形態を説明する。なお、以下の実施形態においては、第１の実施形態と同じもしくは均等の構成には同一の符号を付し、説明を繰返さない。

第２の実施形態では、駆動ピン２１２の形状を、第１の実施形態で説明した円筒状に代えて、図５に示すように、例えば除肉等した略テーパ部２１２ｂを設けたものとする。図５は、本実施形態に係わる駆動ピンおよびブッシュを示す断面図である。図６は、本実施形態に係わる圧縮機構部における荷重のつりあい関係を示す模式図である。なお、ブッシュ２１３の内周２１３ａは円筒状である。内周２１２ａの内径の大きさはφＡとする。

図５に示すように、駆動ピン２１２は、ブッシュ２１３の内周２１３ａに回転可能に支持されるとともに、シャフト２１１の端部側から内周２１２ａの開放端方向に向かって外周２１２ｃが大きくなる略テーパ部２１２ｂが設けられている。

この様な構成としても、第１の実施形態と同様な効果を得ることができる（図６参照）。なお、駆動ピン２１２の根元側には、図５に示すように、シャフト２１１の端部と略テーパ部２１２ｂとの接続部に、Ｒ面取り２１２ｄが設けられていることが好ましい。これにより、駆動ピン２１２の根元部は、駆動ピン２１２の撓みによる応力集中し易い部位であるため、駆動ピン２１２の根元部での応力緩和が図れる。

さらに、本実施形態では、図５に示すように、略テーパ部２１２ｂは、駆動ピン２１２の根元部から内周２１３ａの延在方向長さ（長手方向長さ）の中央部を越えて形成されている。図５中で示す略テーパ部２１２ｂの終端に対向する内周の位置（以下、略テーパ部終端での内周位置と呼ぶ）Ｌｂ２は、ブッシュ２１３の全長Ｌｂに対して、Ｌｂ２＞１／２×Ｌｂとなる。駆動ピン２１２が撓んで内周２１２ａに接触する部位が、従来技術の駆動ピンの根元部から、図６に示すように、先端部側へ移動させることができる。なお、駆動ピン２１２が撓んで内周２１２ａに接触する部位すなわち第２の作用点は、略テーパ部終端での内周位置Ｌｂの近傍に形成されている。これにより、略テーパ部２１２ｂの終端を先端側へ延ばして、略テーパ部終端での内周位置Ｌｂ２が延びるほど、作用点間距離を短くすることが可能である。

さらになお、本実施形態では、内周２１３ａと略テーパ部２１２ｂとの回避隙間部は、略テーパ部２１２ｂの外周２１２ｃが反開放端方向（図５の上方向）に向かう外周ほど内周２１２ａに接触しない大きさに形成されている。

これにより、回避隙間部は、略テーパ部２１２ｂの外周２１２ｃが反開放端方向に向かう外周ほど内周２１３ａに接触しない大きさに限定することで、可動スクロール２４０の公転時に生じる転覆モーメントＭの低減を図れるとともに、略テーパ部２１２ｂにて駆動ピン２１２を例えば除肉する除肉量を抑え、駆動ピン２１２の剛性確保が図れる。

以上説明した第１および第２の実施形態によると、転覆モーメントの低減が図れるので、圧縮機構部２００の機械損失が低減でき、よって圧縮機効率の向上が図れる。

さらに、以上説明した第１および第２の実施形態によると、第２の略渦巻状歯部２４２の歯丈Ｈ０と第１の略渦巻状歯部２５２の歯丈Ｈ１はほぼ同じであって、歯先クリアランスとして歯丈差Ｈ１−Ｈ０が１０〜２０μｍとなっているため、作動室２５６の漏れクリアランスを従来の転覆モーメント低減手法によるものに比べて小さくすることが可能となる。特に、従来の転覆モーメント低減手法を適用したもの（比較例の図８参照）が、作動室２５６内の流体圧が高圧化される略中央側ほど歯先クリアランスつまり漏れクリアランスが大きくなっていたのに比べて、漏れクリアランスを１０〜２０μｍの範囲に小さくすることができる｛δ１（図３、６参照）＜δ２（図７参照）｝。したがって、可動スクロール２４０の公転時に生じる転覆モーメントＭの低減を図れるとともに、漏れ損失の低減が図れる。

以上説明した本実施形態において、ＣＯ_２冷媒を作動流体として用いるスクロール型圧縮機１００で説明したが、ＣＯ_２冷媒を用いたものに限らず、可動スクロール２４０および固定スクロール２５０の両略渦巻状歯部２４２、２５２の歯丈Ｈ０、Ｈ１が比較的小さいものであれば、好適に適用することができる。

なお、以上説明した本実施形態において、スクロール型圧縮機１００を、圧縮機構部２００が電動機部３００によって作動される電動圧縮機として説明したが、例えば車両に搭載される内燃機関等の外部原動機によって作動されるものであってもよい。

なお、冷媒としてＣＯ_２を用いた超臨界冷凍サイクルに適したものとして説明したが、これに限らずフロン等を用いる通常の冷凍サイクルに適用してもよい。

本発明の第１の実施形態のスクロール型圧縮機の構成を示す断面図である。 図１中の駆動ピンおよびブッシュを示す断面図である。 図１中の圧縮機構部における荷重のつりあい関係を示す模式図である。 図３中の可動スクロール部材と固定スクロール部材のつりあい状態を示す模式的断面図である。 第２の実施形態に係わる駆動ピンおよびブッシュを示す断面図である。 第２の実施形態に係わる圧縮機構部における荷重のつりあい関係を示す模式図である。 比較例の圧縮機構部における荷重のつりあい関係を示す模式図である。 図７中の可動スクロール部材と固定スクロール部材の噛合い状態を示す模式的断面図である。

符号の説明

１００ 圧縮機（スクロール型圧縮機）
２００ 圧縮機構部
２１０ 偏心クランク機構
２１１ シャフト（回転軸）
２１２ 駆動ピン
２１２ａ 外周
２１３ ブッシュ
２１３ａ 内周
２１３ｂ 除肉部
２１３ｃ 除肉部２１３における内周
２４０ 可動スクロール（可動スクロール部材）
２４１ 端板
２４２ 第２の略渦巻状歯部
２４３ ボス部（保持部）
２５０ 固定スクロール（固定スクロール部材）
２５１ 端板
２５２ 第１の略渦巻状歯部
２５６ 作動室
３００ 電動機部
Ｌｂ１ 除肉部２１３ｂの軸方向長さ
Ｈ０ 第２の略渦巻状歯部２４２の歯丈
Ｈ１ 第１の略渦巻状歯部２５２の歯丈

Claims (3)

1. 端板上に形成された第１の略渦巻状歯部を有する固定スクロール部材と、
   端板上に形成された第２の略渦巻状歯部を有し、前記固定スクロール部材と相互に偏心して噛合うように組み込まれる可動スクロール部材と、
   駆動力を受けて回転する回転軸と、
   前記回転軸端部に設けられた駆動ピンが回転可能に挿入される偏心穴を有するブッシュと、
   前記回転軸と前記ブッシュとからなる偏心クランク機構の回転駆動によって前記第１の略渦巻状歯部と前記第２の略渦巻状歯部との間で区画される容積が前記略渦巻状歯部の外周側から略中央側に向かって減少する作動室とを備え、
   前記駆動ピンは、前記偏心穴の内周に回転可能に支持されるとともに、前記駆動ピンの根元側から先端部側に向かって外周が大きくなる略テーパ部が設けられていることを特徴とするスクロール型圧縮機。
2. 前記略テーパ部は、前記駆動ピンの略根元から前記内周の延在方向長さの中央部を越えて形成されてい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. 前記内周と駆動ピンとの隙間のうち、前記内周と前記略テーパ部との回避隙間部は、前記略テーパ部の外周が前記駆動ピンの根元側に向かうほど内周に接触しない大きさに形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスクロール型圧縮機。

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