JP4802768B2 - スクロール型圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、自転防止機構を備えるスクロール型圧縮機に関するもので、例えば、車両用空調装置の冷媒圧縮機に用いて好適である。

従来、特許文献１に自転防止機構を備えるスクロール型圧縮機が開示されている。特許文献１に開示された自転防止機構は、旋回スクロールの基板部に設けられた円柱状の自転防止ピン、旋回スクロールの基板部に対向するハウジング壁面に設けられた円柱状の自転防止ピン、および、双方の自転防止ピンを外側から覆う環状リングによって構成されており、固定スクロールの中心軸周りに複数配置されている。

これにより、旋回スクロールを固定スクロールの中心軸周りに公転運動させる時に、旋回スクロールが自転しようとしても、旋回スクロール側の各自転防止ピンの動きが各環状リングによって規制されるので、旋回スクロールは自転することなく公転運動のみを行うようになっている。
特開昭６２−１９９９８３号公報

ところで、自転防止機構は旋回スクロールの自転運動を規制するものなので、旋回スクロールが自転しようとする力（以下、自転力という。）によって発生する荷重を受ける。さらに、この自転力は、圧縮室内流体の圧力が上昇して圧縮室を押し広げようとする力（圧縮反力）によって発生するので、旋回スクロールの公転運動による圧縮室の体積変化に伴って周期的に変化する。

従って、自転防止機構が受ける自転力による荷重も旋回スクロールの公転運動に伴って周期的に変化し、この荷重の変化は自転防止機構自体に振動を生じさせている。そして、自転防止機構自体の振動は、スクロール型圧縮機のハウジング等に伝達されて、スクロール型圧縮機自体に振動・騒音を生じさせている。

ところが、特許文献１のスクロール型圧縮機を、例えば、エンジン車両用の空調装置の冷媒圧縮機として用いた場合、自転防止機構自体の振動によって生じるスクロール型圧縮機の振動・騒音は、エンジン振動・騒音に対して充分小さく、エンジン振動・騒音にマスキングされてしまうため、乗員の乗り心地を悪化させるといった問題を生じさせていなかった。

しかしながら、特許文献１のスクロール型圧縮機を、電気自動車やハイブリッド車両用の空調装置の冷媒圧縮機として用いると、走行時または停車時のエンジン停止によってエンジン振動・騒音が発生しないことがあるので、自転防止機構によって生じるスクロール型圧縮機の振動・騒音がエンジン振動・騒音にマスキングされず、不快な騒音を発生させるという問題が顕在化している。

また、特許文献１のスクロール型圧縮機のように、固定スクロールの中心軸周りに自転防止機構を複数配置した場合、後述する発明者の解析調査に示すように、自転力による荷重が各自転防止機構に次々と作用するため、スクロール型圧縮機に自転防止機構の配置個数分の高次の振動を生じさせている。

一般的に、電気自動車等の車両用空調装置では、冷媒圧縮機（スクロール型圧縮機）をエンジンによって駆動せず、電動モータ等によって駆動している。このため、例えば、電動モータの鉄心に形成された巻線収容用のスロット数等に起因する電動モータの高次振動と前述の複数の自転防止機構によって生じる高次振動が共振してしまうと、共振異音等を発生するという問題が生じる。

本発明は上記点に鑑み、自転防止機構によって生じるスクロール型圧縮機の振動・騒音を低減させることを目的とする。

本発明は、以下の解析調査によって得られた知見に基づいて案出されたものである。本発明者は、後述する図１に示す第１実施形態と同様の用途・構成のスクロール型圧縮機（１０）において、旋回スクロール（２３）が固定スクロール（２４）の中心軸周りに公転する際に、各自転防止機構（Ｍ１〜Ｍ６）が受ける自転力による荷重の変化および自転防止トルクの変化を調査した。この調査結果を図５〜７に基づいて説明する。

まず、第１実施形態のスクロール型圧縮機（１０）と、この調査に用いたスクロール型圧縮機（１０）の相違を図５により説明する。図５は、この調査に用いたスクロール型圧縮機（１０）における図１のＡ−Ａ断面に相当する断面図である。

図５に示すように、この調査に用いたスクロール型圧縮機（１０）では、回転中心軸αと垂直な平面上において、各自転防止機構（Ｍ１〜Ｍ６）の自転防止ピン（Ｐ１〜Ｐ６）の中心が回転中心軸（α）を中心として同心円上に配置されている。

さらに、回転中心軸（α）と各自転防止ピン（Ｐ１〜Ｐ６）の中心とを結ぶ線分のうち、隣り合う線分同士によって形成されるピン間角度（θ１〜θ６）が全て６０°になっている。つまり、この調査例では、６個の自転防止機構（Ｍ１〜Ｍ６）が回転中心軸（α）の周りに６０°の角度で等分配置されている。

このような等分配置は、特許文献１のスクロール型圧縮機にも採用されている一般的な配置である（特許文献１の図２参照）。その他の構成は、後述する第１実施形態のスクロール型圧縮機（１０）と全く同様である。

図６は、旋回スクロール（２３）が固定スクロール（２４）に対して１回転の公転運動する際に、各自転防止機構（Ｍ１〜Ｍ６）が受ける自転力による荷重の変化を示すグラフであり、横軸は旋回スクロール（２３）の回転角（θ）を示し、縦軸は各自転防止機構（Ｍ１〜Ｍ６）に作用する自転力による荷重を示している。

なお、各自転防止機構（Ｍ１〜Ｍ６）が受ける自転力による荷重とは、具体的には、各自転防止ピン（Ｐ１〜Ｐ６）が各円形穴（Ｈ１〜Ｈ６）から受ける荷重に相当する。また、回転角（θ）とは、回転中心軸（α）と第１自転防止ピン（Ｐ１）の中心とを結ぶ線を基準として、クランク部（２２ａ）の中心軸（β）が回転中心軸（α）周りに回転した角度を示している。

図７は、各自転防止機構（Ｍ１〜Ｍ６）がクランク部（２２ａ）の中心軸（β）周りに受ける自転防止トルクの変化を示すグラフであり、横軸は回転角（θ）を示し、縦軸は、自転防止トルクを示している。

なお、自転防止トルクとは、各自転防止機構（Ｍ１〜Ｍ６）が受ける自転力による荷重のうち自転方向成分と、中心軸（β）から各自転防止機構（Ｍ１〜Ｍ６）が自転力による荷重を受ける点までの距離とを乗じて、それぞれを足し合わせたものである。従って、この自転防止トルクの変化によって各自転防止機構（Ｍ１〜Ｍ６）によって生じるスクロール型圧縮機（１０）全体に生じる振動成分を把握できる。

また、各自転防止機構（Ｍ１〜Ｍ６）が自転力による荷重を受ける点とは、具体的には、各自転防止機構（Ｍ１〜Ｍ６）において、自転防止ピン（Ｐ１〜Ｐ６）と円形穴（Ｈ１〜Ｈ６）が接触する箇所になる。

例えば、図５の状態は回転角（θ）が約３０°になっている。この場合、図６によれば、第５、６、１自転防止機構（Ｍ５、Ｍ６、Ｍ１）が自転力による荷重を受ける。従って、図７に示す自転防止トルクは、第５自転防止機構（Ｍ５）に作用する自転力による荷重の自転方向成分と、中心軸（β）から第５自転防止機構（Ｍ５）が自転力による荷重を受ける点までの距離とを乗じた値、第６自転防止機構（Ｍ６）について同様に算出した値、および、第１自転防止機構（Ｍ１）について同様に算出した値の和になる。

次に、この調査によって得られた知見を説明する。図６によれば、圧縮室（Ｖ）の圧力が最大となる回転角（この調査では８５°）において、第１自転防止機構（Ｍ１）に作用する自転力による荷重が、他の自転防止機構（Ｍ２〜Ｍ６）に作用する自転力による荷重よりも高くなっている。つまり、自転力による荷重によって第１自転防止機構（Ｍ１）に生じる振動は、他の自転防止機構（Ｍ２〜Ｍ６）の振動よりも大きくなる。

従って、自転防止機構（Ｍ１〜Ｍ６）の振動によって生じるスクロール型圧縮機の振動・騒音を抑制するためには、高い自転力による荷重を受ける自転防止機構（Ｍ１）の振動を抑制することが効果的であることが判った。

さらに、図６によれば、自転力による荷重は、旋回スクロール（２３）の公転運動に伴って６個の自転防止機構（Ｍ１〜Ｍ６）に次々と作用している。このため、図７に示すように、自転防止トルクも顕著な６次振動成分を有している。

従って、この自転防止トルクの高次振動成分を変化させて、圧縮機の構造によって発生する他の高次振動成分と共振させないようにすれば、共振異音等を回避することができることが判った。

上記の解析調査によって得られた知見に基づいて、本発明では、ハウジング（２１）内部に回転可能に支持され、回転トルク変動を伴う回転駆動源に連結されて回転するとともに、回転中心軸（α）に対して偏心したクランク部（２２ａ）を有するクランクシャフト（２２）と、ハウジング（２１）に固定されて、渦巻き状の固定歯部（２４ｂ）を有する固定スクロール（２４）と、記固定歯部（２４ｂ）に接触して噛み合わされる渦巻き状の旋回歯部（２３ｂ）を有するとともに、クランク部（２２ａ）に回転可能に連結されて、
固定スクロール（２４）に対して回転中心軸（α）周りに公転旋回する旋回スクロール（２３）と、旋回スクロール（２３）がクランク部（２２ａ）の中心軸（β）周りに自転することを防止する複数の自転防止機構（Ｍ１〜Ｍ６）とを備え、複数の自転防止機構（Ｍ１〜Ｍ６）は、回転中心軸（α）に垂直な平面上に配置されるとともに、平面上で回転中心軸（α）と自転防止機構（Ｍ１〜Ｍ６）とを結ぶ線分のうち、隣り合う前記線分同士によって形成される角度（θ１〜θ６）が不均一になっていることによって、隣り合う自転防止機構（Ｍ１〜Ｍ６）間の距離が不均一になるように配置し、前記角度（θ１〜θ６）は、圧縮機の構造によって発生する高次振動の次数で３６０°を除した値と異なる値になっているスクロール型圧縮機を第１の特徴とする。

これによれば、隣り合う自転防止機構（Ｍ１〜Ｍ６）の距離が不均一となるように配置されているので、自転防止機構（Ｍ１〜Ｍ６）によって生じる高次振動の成分を分散化させることができる。つまり、自転防止機構（Ｍ１〜Ｍ６）によって生じる振動周波数が、スクロール型圧縮機の回転周波数の単純整数倍ではなくなる。

このため、自転防止機構（Ｍ１〜Ｍ６）によって生じるスクロール型圧縮機の振動・騒音の周波数と圧縮機の構造によって発生する他の高次振動の周波数が完全に一致することがなくなる。その結果、自転防止機構（Ｍ１〜Ｍ６）によって生じる振動が、圧縮機の構造によって発生する他の高次振動と共振することを抑制でき、共振異音等の発生を回避できる。

なお、本発明において、隣り合う自転防止機構（Ｍ１〜Ｍ６）の距離とは、隣り合う自転防止機構（Ｍ１〜Ｍ６）の予め定めた所定部位同士を結んだ距離を意味する。例えば、特許文献１の自転防止機構においては、隣り合う自転防止機構（Ｍ１〜Ｍ６）の対応する自転防止ピンの中心同士の距離や対応する環状リングの中心同士の距離等を採用することができる。

また、上記第１の特徴のスクロール型圧縮機では、平面上で回転中心軸（α）と自転防止機構（Ｍ１〜Ｍ６）とを結ぶ線分のうち、隣り合う線分同士によって形成される角度（θ１〜θ６）が不均一になっているので、容易に、隣り合う自転防止機構（Ｍ１〜Ｍ６）間の距離を不均一になるように配置することができる。

さらに、上記角度（θ１〜θ６）は、圧縮機の構造によって発生する高次振動の次数で３６０°を除した値と異なる値になっていてもよい。これによれば、自転防止機構（Ｍ１〜Ｍ６）によって生じる振動の一部が、圧縮機の構造によって発生する高次振動と一致することもなくなるので、より一層、自転防止機構（Ｍ１〜Ｍ６）によって生じる振動が、圧縮機の構造によって発生する他の高次振動と共振することを抑制できる。

なお、圧縮機の構造によって発生する高次振動の次数で３６０°を除した値とは、例えば、圧縮機の構造によって６次の高次振動が発生している場合は、次数は６なので６０°（＝３６０°÷６）となる。
また、本発明では、ハウジング（２１）内部に回転可能に支持されるとともに、回転中心軸（α）に対して偏心したクランク部（２２ａ）を有するクランクシャフト（２２）と、ハウジング（２１）に固定されて、渦巻き状の固定歯部（２４ｂ）を有する固定スクロール（２４）と、固定歯部（２４ｂ）に接触して噛み合わされる渦巻き状の旋回歯部（２３ｂ）を有するとともに、クランク部（２２ａ）に回転可能に連結されて、固定スクロール（２４）に対して回転中心軸（α）周りに公転旋回する旋回スクロール（２３）と、旋回スクロール（２３）がクランク部（２２ａ）の中心軸（β）周りに自転することを防止する複数の自転防止機構（Ｍ１〜Ｍ６）とを備え、複数の自転防止機構（Ｍ１〜Ｍ６）は、回転中心軸（α）に垂直な平面上に配置されるとともに、平面上で回転中心軸（α）と自転防止機構（Ｍ１〜Ｍ６）とを結ぶ線分のうち、隣り合う線分同士によって形成される角度（θ１〜θ６）が不均一になっていることによって、隣り合う自転防止機構（Ｍ１〜Ｍ６）間の距離が不均一になるように配置されており、角度（θ１〜θ６）は、圧縮機の構造によって発生する高次振動の次数で３６０°を除した値と異なる値になっているスクロール型圧縮機を第２の特徴とする。
これによれば、第１の特徴のスクロール型圧縮機と同様の効果を得ることができる。

さらに、具体的に、クランクシャフト（２２）は、電動モータ（３０）によって駆動されるようになっており、圧縮機の構造によって発生する高次振動は、電動モータ（３０）のトルク変動によって発生する高次振動であってもよい。なお、電動モータ（３０）のトルク変動によって発生する高次振動として、例えば、スロット数や電源供給用の整流子数等に起因するトルク変動等が該当する。

また、上述の第１、第２の特徴のスクロール型圧縮機において、回転中心軸（α）と自転防止機構（Ｍ１〜Ｍ６）との距離が不均一になっていてもよい。これによれば、容易に、隣り合う自転防止機構（Ｍ１〜Ｍ６）間の距離が不均一になるように配置することができる。

なお、本発明において、回転中心軸（α）と自転防止機構（Ｍ１〜Ｍ６）との距離とは、自転防止機構（Ｍ１〜Ｍ６）を配置した平面上における回転中心軸（α）と自転防止機構（Ｍ１〜Ｍ６）の予め定めた所定部位との距離を意味する。例えば、特許文献１の自転防止機構においては、予め定めた所定部位として自転防止ピンの中心や環状リングの中心等を採用することができる。

また、上述の第１、第２の特徴のスクロール型圧縮機において、複数の自転防止機構（Ｍ１〜Ｍ６）のうち少なくとも半数以上が、旋回スクロール（２３）の自転力が最大になった時に、自転力による荷重を受けるように配置されていてもよい。

これによれば、自転力が最大になった時に、自転力による荷重を少なくとも半数以上の自転防止機構（Ｍ１〜Ｍ６）によって分散して受けるので、特定の自転防止機構（Ｍ１）のみが高い荷重を受けることを防止できる。

その結果、特定の自転防止機構（Ｍ１）の振動が他の自転防止機構（Ｍ２〜Ｍ６）の振動に対して大きくなることを抑制して、自転防止機構（Ｍ１〜Ｍ６）によって生じるスクロール型圧縮機の振動・騒音を抑制することができる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

（第１実施形態）
図１〜４により、本発明の第１実施形態を説明する。本実施形態のスクロール型圧縮機１０は、ハイブリッド車両に搭載される車両用空調装置の冷媒圧縮機として用いられるものである。この車両用空調装置は、圧縮機→放熱器→膨張弁→蒸発器→圧縮機の順で冷媒を循環させる周知の蒸気圧縮式冷凍機（冷凍サイクル）であり、蒸発器において冷媒が蒸発する際に車室内送風空気から吸熱することで、車室内送風空気を冷却するものである。

スクロール型圧縮機１０は、上記の冷凍サイクルにおいて冷媒を吸入・圧縮して吐出する機能を担うものである。なお、本実施形態では、冷媒として通常のフロン系冷媒を採用しているが、もちろん、ＨＣ系、二酸化炭素等を採用してもよい。

スクロール型圧縮機１０の詳細については、図１、２により説明する。図１は本実施形態のスクロール型圧縮機１０の軸方向断面図であり、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。図１に示すように、スクロール型圧縮機１０は、スクロールポンプ部２０および電動モータ部３０を有して構成される電動式圧縮機である。

スクロールポンプ部２０（具体的には、ロワハウジング２１）および電動モータ部３０は、図示しないガスケットおよびＯリング等のシール材を介してネジ止めされており、結合部から冷媒が漏れないように一体に結合されている。

電動モータ部３０は、スクロールポンプ部２０に回転駆動力を与えるもので、周知の交流モータと同様の構成である。具体的には、電動モータ構成部品の保護部材の役割を果すモータハウジング３１、モータハウジング３１に回転可能の支持されたモータシャフト３２等を有して構成される。

そして、電動モータ部３０に図示しないインバータから電力が供給されると、モータシャフト３２が回転中心軸αを中心に回転するようになっている。さらに、モータシャフト３２は、スクロールポンプ部２０のロワハウジング２１内部に突出する突出部３２ａを有しており、この突出部３２ａにおいてスクロールポンプ部２０のクランクシャフト２２が連結されている。

なお、本実施形態の電動モータ部３０の鉄心に形成された巻線収容用のスロット数は１８である。従って、本実施形態のスクロール型圧縮機１０は、電動モータ部３０の回転トルク変動によって１８次の高次振動を発生しやすい構成になっている。

次に、スクロールポンプ部２０は、駆動力を与えられることによって冷媒を吸入・圧縮および吐出するもので、周知のスクロール圧縮機構と同様の構成である。具体的には、ロワハウジング２１、クランクシャフト２２、旋回スクロール２３、固定スクロール２４、アッパハウジング２５等を有して構成される。

ロワハウジング２１は、モータシャフト３２およびクランクシャフト２２を保護する保護部材としての役割を果すとともに、内部にクランクシャフト２２が回転する回転空間２６が形成される。モータシャフト３２の突出部３２ａとクランクシャフト２２は、この回転空間２６の内部で圧入等の手段連結されている。従って、モータシャフト３２が回転すると、クランクシャフト２２も回転中心軸αを中心に回転するようになっている。

なお、ロワハウジング２１には、自転防止機構Ｍ１〜Ｍ６を構成するピン部材である自転防止ピンＰ１〜Ｐ６が圧入されている。なお、本実施形態では６個の自転防止機構Ｍ１〜Ｍ６を採用しているが、図示の都合上、図１では第１自転防止機構Ｍ１の第１自転防止ピンＰ１のみを代表的に表している。自転防止機構Ｍ１〜Ｍ６については後述する。

クランクシャフト２２は、回転中心軸αに対して中心軸βが偏心したクランク部２２ａを有している。このクランク部２２ａの外周には、ベアリング２７を介して旋回スクロール２３が回転可能に連結されている。従って、モータシャフト３２が回転すると、クランクシャフト２２に連結された旋回スクロール２３は回転中心軸αの周囲を旋回回転するようになっている。

さらに、クランクシャフト２２は、回転中心軸αに対してクランク部２２ａの反対側にバランスウエイト２２ｂを有しており、このバランスウエイト２２ｂによって、クランクシャフト２２に作用する偏心力（クランク部２２ａ、ベアリング２７、旋回スクロール２３によって発生する遠心力）を相殺している。

旋回スクロール２３は、略円盤状の旋回基板部２３ａ、渦巻き状の旋回歯部２３ｂおよびクランク部２２ａとの連結部２３ｃを有して構成される。旋回基板部２３ａは回転中心軸αに対して垂直に配置され、旋回基板部２３ａのスクロールポンプ部２０側端面から回転中心軸αに平行に突き出すように旋回歯部２３ｂが配置される。この旋回歯部２３ｂは、固定スクロール２４の固定歯部２４ｂに接触して噛み合わされるように配置される。

また、旋回基板部２３ａの電動モータ３０側端面には、クランク部２２ａとの連結部２３ｃ、および、自転防止機構Ｍ１〜Ｍ６を構成する円形穴Ｈ１〜Ｈ６が構成されている。前述の自転防止ピンＰ１〜Ｐ６と同様に、断面の都合上、図１では第１自転防止機構Ｍ１の第１円形穴Ｈ１のみが示されている。

固定スクロール２４は、略円盤状の固定基板部２４ａ、渦巻き状の固定歯部２４ｂおよびロワハウジング２１との結合部となる外周部２４ｃを有して構成される。固定基板部２４ａは回転中心軸αに直交するように配置され、固定基板部２４ａの電動モータ部３０側端面から回転中心軸αに平行に突き出すように固定歯部２４ｂが配置される。

前述の如く、この固定歯部２４ｂには、旋回歯部２３ｂが接触して噛み合わされるように配置されており、旋回歯部２３ｂと固定歯部２４ｂとの間に冷媒が圧縮される圧縮室Ｖが構成される。

また、外周部２４ｃおよびロワハウジング２１は、図示しないシール材を介してネジ止めされており、結合部から冷媒が漏れないように結合されている。さらに、外周部２４ｃには蒸発器下流側の冷媒を作動室Ｖの最外周部へ冷媒を吸入させる冷媒吸入ポート２４ｄが設けられている。また、固定基板部２４ａの略中央部に作動室Ｖの最内周部から冷媒を吐出させる冷媒吐出穴２４ｅが設けられている。

なお、この冷媒吐出穴２４ｅは、作動室Ｖの最内周部とアッパハウジング２５内部の吐出室２５ａとを連通させるようになっている。アッパハウジング２５は、内部に吐出室２５ａを形成するとともに、吐出室２５ａから作動室Ｖに流体が逆流することを防止するリード弁２５ｂ配置空間等を形成する。さらに、アッパハウジング２５には、吐出室２５ａ内部の冷媒を放熱器上流側へ吐出する冷媒吐出ポート２５ｃが設けられている。

また、アッパハウジング２５は、固定基板部２４ａの固定歯部２４ｂ側と反対側の端面に、図示しないシール材を介してネジ止め等で結合されており、結合部から冷媒が漏れないようになっている。なお、本実施形態のロワハウジング２１、旋回スクロール２３、固定スクロール２４およびアッパハウジング２５はアルミニウム製である。

次に、自転防止機構Ｍ１〜Ｍ６について説明する。前述の如く、自転防止機構Ｍ１〜Ｍ６は、ロワハウジング２１に圧入された自転防止ピンＰ１〜Ｐ６および旋回基板部２３ａに設けられた円形穴Ｈ１〜Ｈ６によって６箇所に構成される。

自転防止ピンＰ１〜Ｐ６は、鋼材からなり、ロワハウジング２１の旋回基板部２３ａに対向する平面に回転中心軸αと平行な方向に圧入されている。また、自転防止ピンＰ１〜Ｐ６の先端部は、対応する円形穴Ｈ１〜Ｈ６の内部に突出するように配置されている。

これにより、旋回スクロール２３が回転中心軸αの周囲を旋回する際にクランク部２２ａの中心軸β周りに自転しようとしても、各時点防止ピンＰ１〜Ｐ６の動きが各円形穴Ｈ１〜Ｈ６によって規制されるので、旋回スクロール２３は自転することなく公転運動のみを行う。

さらに、本実施形態の自転防止機構Ｍ１〜Ｍ６は、図２に示すように、隣り合う自転防止機構Ｍ１〜Ｍ６間の距離が不均一になるように配置されている。本実施形態では、旋回基板部２３ａの電動モータ部３０側の平面上において、回転中心軸αと自転防止機構Ｍ１〜Ｍ６の各自転防止ピンＰ１〜Ｐ６の中心とを結ぶ線分のうち、隣り合う線分同士によって形成されるピン間角度θ１〜θ６が不均一になるように配置することで、隣り合う自転防止機構Ｍ１〜Ｍ６間の距離を不均一にしている。

具体的には、第１自転防止ピンＰ１と第２自転防止ピンＰ２によって形成されるピン間角度θ１は４５°になっており、以下、第２、３自転防止ピンＰ２−Ｐ３間のピン間角度θ２は３５°、第３、４自転防止ピンＰ３−Ｐ４間のピン間角度θ３は６５°、第４、５自転防止ピンＰ４−Ｐ５間のピン間角度θ４は８０°、第５、６自転防止ピンＰ５−Ｐ６間のピン間角度θ５は７０°、第６、１自転防止ピンＰ６−Ｐ１間のピン間角度θ６は６５°になっている。

なお、図２では、旋回歯部２３ｂ、固定歯部２４ｂおよび自転防止機構Ｍ１〜Ｍ６の位置関係を説明するために、固定スクロール２４は外周部２４ｃ等を省略している。また、回転角θは、旋回基板部２３ａの電動モータ部３０側平面上で、回転中心軸αと第１自転防止ピンＰ１の中心とを結ぶ線を基準として、クランク部２２ａの中心軸β（具体的には、旋回スクロールの中心）が回転中心軸α周りに回転した角度を示している。

次に、上記の構成においてスクロール型圧縮機１０の作動について説明する。電動モータ部３０に図示しないインバータから電力が供給されると、モータシャフト３２が回転して、旋回スクロール２３が回転中心軸αの周囲を旋回運動する。この時、自転防止機構Ｍ１〜Ｍ６の作用によって旋回スクロール２３はクランク部２２ａの中心軸β周りに自転することなく回転中心軸αの周囲を公転する。

この公転によって、旋回歯部２３ｂと固定歯部２４ｂとの間に形成される作動室Ｖが外周側から内周側へ体積を縮小しながら移動する。これにより、冷媒吸入ポート２４ｄから作動室Ｖの最外周部に吸入された冷媒が、外周側から内周側に移動しながら圧縮されて高圧となり、作動室Ｖの最内周部から冷媒吐出穴２４ｅおよび冷媒吐出ポート２５ｃを介して吐出される。

その結果、本実施形態のスクロール型圧縮機１０は、車両用空調装置の冷媒圧縮機として機能して、冷媒吸入ポート２４ｄより蒸発器下流側の冷媒を吸入して、冷媒吐出ポート２５ｃから放熱器上流側へ冷媒を吐出することができる。さらに、本実施形態では、スクロール型圧縮機１０として電動式圧縮機を採用しているので、電動モータ部３０の回転数制御によって、車両用空調装置の冷房負荷に応じた冷媒吐出能力制御も可能である。なお、上述の効果は後述する第２、３実施形態でも同様である。

さらに、本実施形態では、隣り合う自転防止機構Ｍ１〜Ｍ６間の距離が不均一になるように配置されているので、前述の調査例の図６、７で説明した各自転防止機構Ｍ１〜Ｍ６が自転力によって受ける荷重の変化および自転防止トルクの変化は図３、４に示すようになる。

図３によれば、自転力は旋回スクロール２３の公転運動に伴って各自転防止機構Ｍ１〜Ｍ６に次々と作用しているものの、各自転防止機構Ｍ１〜Ｍ６が受ける荷重の周期性が図６に対して乱れている。このため、図４に示すように、図７に対して自転防止トルク（Ｎ・ｍ）も６次振動成分が分散化されている。

その結果、自転防止機構Ｍ１〜Ｍ６によって生じる振動の周波数が、スクロール型圧縮機１０の回転周波数の単純整数倍ではなくなるので、圧縮機の構造によって発生する他の高次振動と共振することを抑制して共振異音等の発生を回避できる。

さらに、前述の如く、本実施形態のスクロール型圧縮機１０は、電動モータ部３０の回転トルク変動によって１８次の高次振動を発生しやすい。しかし、本実施形態のピン間角度θ１〜θ６は、３６０°を１８で除した商である２０°と異なる値になっている。

このため、自転防止機構Ｍ１〜Ｍ６によって生じる振動の一部が、電動モータ部３０の回転トルク変動によって生じる１８次の高次振動と一致することもない。その結果、自転防止機構Ｍ１〜Ｍ６によって生じる振動が、電動モータ部３０の回転トルク変動によって生じる高次振動と共振することを抑制できる。

さらに、本実施形態のスクロール型圧縮機１０では、前述の調査例と同様に、回転角θが８５°になった時に圧縮室Ｖの圧力が最大となる。従って、回転角θが８５°において旋回スクロール２３が中心軸β周りに自転しようとする自転力が最大となり、自転防止機構Ｍ１〜Ｍ６が自転力によって受ける荷重も最大となる。

本実施形態では、図３に示すように、回転角θが８５°になった場合に、自転力による最大荷重を第６、１、２、３自転防止機構Ｍ６、Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３の４つの自転防止機構によって分散して受けている。これにより、図６に対して、第１自転防止機構Ｍ１が受ける荷重を低くすることができる。その結果、前述の調査例に対して、第１自転防止機構Ｍ１の振動を抑制して、スクロール型圧縮機１０の振動・騒音を抑制することができる。

（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と同様のスクロール型圧縮機１０において、前述の調査例と同様に自転防止機構Ｍ１〜Ｍ６を配置している。従って、本実施形態のスクロール型圧縮機１０の図１のＡ−Ａ断面に対応する断面図は図５と同様である。さらに、本実施形態の第１自転防止機構Ｍ１は図８に示すように、第１実施形態に対して剛性が高められている。

図８は、図１のＢ部に相当する部分の拡大断面図であり、具体的には、本実施形態の第１自転防止ピンＰ１は、ロワハウジング２１に鋼材からなる剛性アップリング２８を介して圧入固定されて剛性が高められている。なお、第２〜６自転防止ピンＰ２〜Ｐ６については、ロワハウジング２１に直接圧入固定されている。

その他の構成は第１実施形態と同様である。従って、本実施形態のスクロール型圧縮機１０を作動させると、前述の図６で説明したように、圧縮室Ｖの圧力が最大となる回転角θ＝８５°において第１自転防止機構Ｍ１が、他の自転防止機構Ｍ２〜Ｍ６に比べて高い荷重を受ける。

本実施形態では、剛性アップリング２８によって、第１自転防止ピンＰ１の剛性が、他の自転防止ピンＰ２〜Ｐ６に対して高められている。このため、他の自転防止ピンＰ２〜Ｐ６に対して高い荷重を受ける第１自転防止ピンＰ１のたわみ（弾性変形）を低減して、第１自転防止ピンＰ１の振動を抑制できる。その結果、スクロール型圧縮機１０の振動・騒音を抑制することができる。

（第３実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と同様のスクロール型圧縮機１０において、前述の調査例と同様に６個の自転防止機構Ｍ１〜Ｍ６を等分配置しているが、図９に示すように、調査例に対して、自転防止機構Ｍ１〜Ｍ６の位置が異なる。なお、図９は、図１のＡ−Ａ断面に相当する断面図であり、参考のために、調査例における自転防止機構Ｍ１〜Ｍ６の配置位置を二点鎖線で示している。その他の構成は、第１実施形形態と同様である。

ところで、自転防止トルクは、前述の如く、各自転防止機構Ｍ１〜Ｍ６が受ける自転力による荷重のうち自転方向成分と、中心軸βから各自転防止機構Ｍ１〜Ｍ６が自転力による荷重を受ける点までの距離とを乗じて足し合わせたものである。

例えば、図９では、回転角θが３０°になっているので、第５、６、１自転防止機構Ｍ５、Ｍ６、Ｍ１が自転力による荷重を受けている。従って、第５自転防止機構Ｍ５に作用する自転力による荷重の自転方向成分（矢印Ｆ５）と、中心軸βから第５自転防止機構Ｍ５が自転力による荷重を受ける点までの距離Ｌ５とを乗じた値、第６自転防止機構については矢印Ｆ６と距離Ｌ６を乗じた値、第１自転防止機構については矢印Ｆ１と距離Ｌ１とを乗じた値の和になる。

また、中心軸βから各自転防止機構Ｍ１〜Ｍ６の自転力による荷重を受ける点までの距離は、旋回スクロール２３の公転運動とともに変化する。従って、旋回スクロール２３の自転力が最大となった時に自転力による荷重を受ける第６、１、２自転防止機構Ｍ６、Ｍ１、Ｍ２と中心軸βとの距離Ｌ６、Ｌ１、Ｌ２の総和または平均値が最短になれば、自転防止トルクの最大値を低下させることができる。

さらに、本発明者の検討によれば、調査例の自転防止ピンＰ１〜Ｐ６の位置（図９の二点鎖線の位置）を基準位置として、回転中心軸αを中心に自転防止ピンＰ１〜Ｐ６の位置をＣ°回転させると、自転防止トルクの回転６次成分が図１０のように変化することが判った。なお、図１０の横軸は自転防止ピンの位置を回転させる角度Ｃを示し、縦軸は自転防止トルクの回転６次成分を示す。

図１０によれば、自転防止ピンＰ１〜Ｐ６の配置を基準位置から１０°回転させると自転防止トルクの回転６次成分が最も低くなる。そこで、本実施形態では、自転防止機構Ｍ１〜Ｍ６を基準位置に対して、回転中心軸αを中心に１０°回転させた位置に配置している。

従って、本実施形態のスクロール型圧縮機１０を作動させると、前述の調査例に対して、自転防止トルクの回転６次成分が低下し、スクロール型圧縮機１０の振動・騒音を抑制することができる。

（その他の実施形態）
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、以下のように種々変形可能である。

（１）上述の第１実施形態では、ピン間角度θ１〜θ６を不均一にすることで、隣り合う自転防止機構Ｍ１〜Ｍ６間の距離が不均一になるように配置しているが、回転中心軸αと自転防止機構Ｍ１〜Ｍ６との距離を不均一にすることで、隣り合う自転防止機構Ｍ１〜Ｍ６間の距離が不均一になるように配置してもよい。

（２）上述の実施形態では、電動モータ部３０によってスクロールポンプ部２０に回転駆動力を与えるスクロール型圧縮機１０を採用した例を説明したが、本発明を他の形式のスクロール型圧縮機に適用してもよい。

例えば、エンジンの回転駆動力をベルトおよびプーリを介してスクロールポンプ部２０に伝達するスクロール型圧縮機１０に本発明を適用すれば、自転防止機構Ｍ１〜Ｍ６によって発生する振動が、エンジンのトルク変動等によって発生する高次振動と共振することを抑制できる。

さらに、上述の実施形態のスクロール型圧縮機１０では、スクロールポンプ部２０に冷媒吸入ポート２４ｄを設けているが、冷媒吸入ポートを電動モータ部３０に設けてもよい。これによれば、吸入された冷媒が電動モータ部３０内部を貫流して吐出されるので、冷媒によって電動モータ部３０を冷却することができる。

（３）上述の実施形態では、流体（冷媒）を圧縮して吐出するスクロール型圧縮機１０について説明したが、本発明は、流体の膨張により機械的エネルギを出力する膨張機に適用してもよい。

例えば、スクロール型圧縮機構と同一機構で構成される膨張機であって、高圧ポート（冷媒吐出ポート２５ｃに相当）から流入した流体を作動室（圧縮室Ｖに相当）で膨張させて低圧ポート（冷媒吸入ポート）から流出させる際に、旋回スクロールを回転させて機械的エネルギを出力する膨張機に適用できる。これによれば、自転防止機構によって生じる振動が、高圧ポートに流体を供給する流体ポンプによって発生する振動等と共振することを抑制できる。

（４）上述の実施形態では、自転防止機構Ｍ１〜Ｍ６を自転防止ピンＰ１〜Ｐ６および円形穴Ｈ１〜Ｈ６によって構成しているが、自転防止機構Ｍ１〜Ｍ６の構成はこれに限定されない。例えば、特許文献１に記載された自転防止機構や、いわゆるオルダムリング式、ボールカップリング式等を採用してもよい。

（５）本発明のスクロール型圧縮機の適用は、車両用空調装置の冷媒圧縮機に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨に合致するものであれば、上述の実施形態に限定されるものではない。

第１実施形態のスクロール型圧縮機の軸方向断面図である。 第１実施形態のスクロール型圧縮機における図１のＡ−Ａ断面図である。 第１実施形態のスクロール型圧縮機の自転力による荷重の変化を示すグラフである。 第１実施形態のスクロール型圧縮機の自転防止トルクの変化を示すグラフである。 調査例のスクロール型圧縮機における図１のＡ−Ａ断面図である。 調査例のスクロール型圧縮機の自転力による荷重の変化を示すグラフである。 調査例のスクロール型圧縮機の自転防止トルクの変化を示すグラフである。 第２実施形態のスクロール型圧縮機の図１のＢ部拡大図である。 第３実施形態のスクロール型圧縮機の図１のＡ−Ａ断面図である。 第３実施形態の自転防止機構の配置と自転防止トルクとの関係を示すグラフである。

符号の説明

２１…ロワハウジング、２２…クランクシャフト、２２ａ…クランク部、
２３…旋回スクロール、２３ｂ…旋回歯部、２４…固定スクロール、２４ｂ…固定歯部、
３０…電動モータ部、Ｍ１〜Ｍ６…第１〜第６自転防止機構、θ１〜θ６…ピン間角度、
Ｐ１〜Ｐ６…自転防止ピン、Ｈ１〜Ｈ６…円形穴、α…回転中心軸、β…中心軸。

Claims (5)

1. ハウジング（２１）内部に回転可能に支持され、回転トルク変動を伴う回転駆動源に連結されて回転するとともに、回転中心軸（α）に対して偏心したクランク部（２２ａ）を有するクランクシャフト（２２）と、
   前記ハウジング（２１）に固定されて、渦巻き状の固定歯部（２４ｂ）を有する固定スクロール（２４）と、
   前記固定歯部（２４ｂ）に接触して噛み合わされる渦巻き状の旋回歯部（２３ｂ）を有するとともに、前記クランク部（２２ａ）に回転可能に連結されて、前記固定スクロール（２４）に対して前記回転中心軸（α）周りに公転旋回する旋回スクロール（２３）と、 前記旋回スクロール（２３）が前記クランク部（２２ａ）の中心軸（β）周りに自転することを防止する複数の自転防止機構（Ｍ１〜Ｍ６）とを備え、
   前記複数の自転防止機構（Ｍ１〜Ｍ６）は、前記回転中心軸（α）に垂直な平面上に配置されるとともに、前記平面上で前記回転中心軸（α）と前記自転防止機構（Ｍ１〜Ｍ６）とを結ぶ線分のうち、隣り合う前記線分同士によって形成される角度（θ１〜θ６）が不均一になっていることによって、隣り合う前記自転防止機構（Ｍ１〜Ｍ６）間の距離が不均一になるように配置し、
   前記角度（θ１〜θ６）は、圧縮機の構造によって発生する高次振動の次数で３６０°を除した値と異なる値になっていることを特徴とするスクロール型圧縮機。
2. ハウジング（２１）内部に回転可能に支持されるとともに、回転中心軸（α）に対して偏心したクランク部（２２ａ）を有するクランクシャフト（２２）と、
   前記ハウジング（２１）に固定されて、渦巻き状の固定歯部（２４ｂ）を有する固定スクロール（２４）と、
   前記固定歯部（２４ｂ）に接触して噛み合わされる渦巻き状の旋回歯部（２３ｂ）を有するとともに、前記クランク部（２２ａ）に回転可能に連結されて、前記固定スクロール（２４）に対して前記回転中心軸（α）周りに公転旋回する旋回スクロール（２３）と、
   前記旋回スクロール（２３）が前記クランク部（２２ａ）の中心軸（β）周りに自転することを防止する複数の自転防止機構（Ｍ１〜Ｍ６）とを備え、
   前記複数の自転防止機構（Ｍ１〜Ｍ６）は、前記回転中心軸（α）に垂直な平面上に配置されるとともに、前記平面上で前記回転中心軸（α）と前記自転防止機構（Ｍ１〜Ｍ６）とを結ぶ線分のうち、隣り合う前記線分同士によって形成される角度（θ１〜θ６）が不均一になっていることによって、隣り合う前記自転防止機構（Ｍ１〜Ｍ６）間の距離が不均一になるように配置されており、
   前記角度（θ１〜θ６）は、圧縮機の構造によって発生する高次振動の次数で３６０°を除した値と異なる値になっていることを特徴とするスクロール型圧縮機。
3. 前記クランクシャフト（２２）は、電動モータ（３０）によって回転駆動されるようになっており、
   前記圧縮機の構造によって発生する高次振動は、前記電動モータ（３０）のトルク変動によって発生する高次振動であ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. 前記回転中心軸（α）と前記自転防止機構（Ｍ１〜Ｍ６）との距離が不均一になっていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載のスクロール型圧縮機。
5. 前記複数の自転防止機構（Ｍ１〜Ｍ６）のうち少なくとも半数以上が、前記旋回スクロール（２３）の自転力が最大になった時に、前記自転力による荷重を受けるように配置されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載のスクロール型圧縮機。
   

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