JP5253224B2 - スクロール型圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、固定スクロールと可動スクロールの噛み合いにより圧縮を行うスクロール型圧縮機に関する。

一般に、固定スクロールと、この固定スクロールに噛合する可動スクロールとを、密閉容器内に収容し、可動スクロールを回転させてガスを圧縮するスクロール型圧縮機が知られている。この可動スクロールは、オルダムリングを介してハウジング（コンプライアントフレームとも呼ばれる）に支持される。オルダムリングは、可動スクロールの自転を拘束して旋回運動を行わせる部材であり、ハウジングに設けた溝に固定用係止爪（固定用キー）を係止させて、該ハウジングに固定されている。

近年では、固定スクロールと可動スクロールの位置決め（位相）の組立精度を良好にすべく、オルダムリングをハウジングではなく固定スクロールに固定した構造のスクロール型圧縮機が知られている。この構造においては、オルダムリングから延ばした固定用係止爪を可動スクロールを超えて固定スクロールに係止させ固定している（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）
特開２００６−１６１８１８号公報 特開２０００−２８３０６７号公報

しかしながら、従来の構造では、オルダムリングの固定用係止爪が長くなるため、当該固定用係止爪が折れやすくなる、という問題がある。
また、可動スクロールは、オルダムリングと固定スクロールの間に位置するため、この可動スクロールには、オルダムリングから延びる固定用係止爪を避ける逃げ部が設けられる。しかしながら、この逃げ部は、可動スクロールにチャックを取り付けて加工する際に当該チャック取付けの邪魔になる、という問題もある。

詳述には、図６に示すように、可動スクロール１２５は、円形の鏡板１２５Ａにラップ１２５Ｂを設けて構成されている。この鏡板１２５Ａには、オルダムリングに設けた突起部を受けて案内する一対の案内溝１９０が１８０度の位相を持って形成され、これら案内溝１９０の案内方向と平行に鏡板１２５Ａの左右の円周部を切り落として上記の逃げ部１９１が形成される。可動スクロール１２５のラップ等の加工時には、鏡板１２５Ａの外周の１２０度の位相を持った３点Ｑ１〜Ｑ３を、機械加工に通常に用いられる３点チャックに把持させて加工を行う。しかしながら、図６に示す状態で、案内溝１９０を避けて三点チャックを取付けようとすると、点Ｑ１、Ｑ３のいずれかが逃げ部１９１に進入してしまい、案内溝１９０を避けてチャックを取付けることができない事から加工精度や加工効率の低下を招いていた。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、オルダムリングの強度及び加工性に優れたスクロール型圧縮機を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、鏡板にラップを設けた固定スクロールと、この固定スクロールに噛合するラップを鏡板に設けた可動スクロールと、この可動スクロールの裏側に配置され当該可動スクロールの自転を拘束するオルダムリングとを、密閉容器内に収容したスクロール型圧縮機において、前記オルダムリングは、前記可動スクロールの裏側から延びて前記固定スクロールに係止される一対の固定用係止爪と、前記可動スクロールの回転を拘束する一対の突起部とを有し、一対の前記固定用係止爪の根元に補強部を設けるとともに、前記可動スクロールには、前記突起部が係合する一対の案内溝を設け、前記可動スクロールの鏡板の縁部には、前記固定用係止爪の各補強部が移動する範囲を凹状に切り欠いて前記固定用係止爪の逃げ部を設け、一対の前記案内溝及び一対の前記逃げ部は、１２０度の位相を持った三点が当該案内溝及び逃げ部を避けた前記可動スクロールの鏡板の縁部に配置されるように設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、オルダムリングの固定用係止爪の根元に補強部が設けられているため強度が高まり折れ難くなる。
また、可動スクロールの縁部には、固定用係止爪の逃げ部を凹状に切り欠いて形成することで従来に比べて縁部の切り落とし部分が少なくなる。これにより、一般に使用される三点チャックを取付けるのに十分な縁部を残すことができ、当該三点チャックを用いての加工が可能になる。

また本発明は、上記スクロール型圧縮機において、前記逃げ部を構成する凹状の切り欠きの両側面を、前記補強部と係合する形状としたことを特徴とする。

本発明によれば、逃げ部の幅は、補強部の移動に必要最低限な程度に抑えられるため、可動スクロールの鏡板の縁部の切り落とし量を、より少なくすることができる。

本発明によれば、オルダムリングの固定用係止爪の根元に補強部が設けられているため強度が高まり折れ難くなる。また、可動スクロールの縁部には、固定用係止爪の逃げ部を凹状に切り欠いて形成することで従来に比べて縁部の切り落とし部分が少なくなる。これにより、一般に使用される三点チャックを取付けるのに十分な縁部を残すことができ、当該三点チャックの取付けが容易になる。

以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１において、１は内部高圧となるスクロール型圧縮機を示し、この圧縮機１は、冷媒が循環して冷凍サイクル運転動作を行う図外の冷媒回路に接続されて、冷媒を圧縮するものである。この圧縮機１は、縦長円筒状の密閉ドーム型のケーシング３を有する。
このケーシング３は、上下方向に延びる軸線を有する円筒状の胴部であるケーシング本体５と、その上端部に気密状に溶接されて一体接合され、上方に突出した凸面を有する椀状の上キャップ７と、ケーシング本体５の下端部に気密状に溶接されて一体接合され、下方に突出した凸面を有する椀状の下キャップ９とで圧力容器に構成されており、その内部は空洞とされている。

ケーシング３の内部には、冷媒を圧縮するスクロール圧縮機構１１と、このスクロール圧縮機構１１の下方に配置される駆動モータ１３とが収容されている。このスクロール圧縮機構１１と駆動モータ１３とは、ケーシング３内を上下方向に延びるように配置される駆動軸１５によって連結されている。そして、スクロール圧縮機構１１と駆動モータ１３との間には間隙空間１７が形成されている。

スクロール圧縮機構１１は、上側に開放された略有底円筒状の収納部材であるハウジング２１と、該ハウジング２１の上面に密着して配置される固定スクロール２３と、これら固定スクロール２３及びハウジング２１間に配置され、固定スクロール２３に噛合する可動スクロール２５とを備えている。ハウジング２１はその外周面において周方向の全体に亘ってケーシング本体５に圧入固定されている。また、ケーシング３内がハウジング２１の下方の高圧空間２７と、ハウジング２１の上方の吐出空間２９とに区画され、各空間２７，２９は、ハウジング２１及び固定スクロール２３の外周に縦に延びて形成された縦溝（通路）７１を介して連通している。

ハウジング２１には、駆動軸１５の偏心軸部１５Ａが回動するハウジング空間２１Ａと、下面中央から下方に延びるラジアル軸受部２１Ｂとが形成されている。ハウジング２１には、ラジアル軸受部２１Ｂの下端面と、ハウジング空間２１Ａの底面との間を貫通するラジアル軸受孔２８が設けられ、このラジアル軸受孔２８に、駆動軸１５の上端部がラジアル軸受３０を介して回転可能に嵌入支持されている。ケーシング３の上キャップ７には、冷媒回路の冷媒をスクロール圧縮機構１１に導く吸入管３１が、またケーシング本体５には、ケーシング３内の冷媒をケーシング３外に吐出させる吐出管３３がそれぞれ気密状に貫通固定されている。吸入管３１は、吐出空間２９を上下方向に延び、その内端部はスクロール圧縮機構１１の固定スクロール２３に開口した吸入口３２を貫通して、圧縮室３５に連通し、この吸入管３１により圧縮室３５内に冷媒が吸入される。

駆動モータ１３は、ケーシング３の内壁面に固定された環状のステータ３７と、このステータ３７の内側に回転自在に構成されたロータ３９とを備え、該モータ１３は直流モータで構成され、ロータ３９には、駆動軸１５を介してスクロール圧縮機構１１の可動スクロール２５が駆動連結されている。

駆動モータ１３の下方の下部空間４０は高圧に保たれており、その下端部に相当する下キャップ９の内底部には油が貯留されている。駆動軸１５内には、高圧油供給手段の一部としての給油路４１が形成され、この給油路４１は、可動スクロール２５の背面の油室４３に連通している。駆動軸１５の下端にはピックアップ４５が連結され、ピックアップ４５が、下キャップ９の内底部に貯留した油を掻き上げる。この掻き上げた油は、駆動軸１５の給油路４１を通じ、可動スクロール２５背面の油室４３に供給され、この油室４３から、可動スクロール２５に設けられた連通路５１を介して、スクロール圧縮機構１１の各摺動部分及び圧縮室３５へ供給される。

固定スクロール２３は、鏡板２３Ａと、この鏡板２３Ａの下面に形成された渦巻き状（インボリュート状）のラップ２３Ｂとで構成されている。一方、可動スクロール２５は、鏡板２５Ａと、この鏡板２５Ａの上面に形成された渦巻き状（インボリュート状）のラップ２５Ｂとで構成されている。そして、固定スクロール２３のラップ２３Ｂと、可動スクロール２５のラップ２５Ｂとは互いに噛合しており、このことにより固定スクロール２３と可動スクロール２５との間において、両ラップ２３Ｂ，２５Ｂで複数の圧縮室３５が形成されている。

可動スクロール２５は、オルダムリング６１を介して固定スクロール２３に支持され、その鏡板２５Ａの下面の中心部には有底円筒状のボス部２５Ｃが突設されている。一方、駆動軸１５の上端には偏心軸部１５Ａが設けられ、この偏心軸部１５Ａは、可動スクロール２５のボス部２５Ｃに回転可能に嵌入されている。
さらに、ハウジング２１のラジアル軸受部２１Ｂ下側の駆動軸１５には、可動スクロール２５や偏心軸部１５Ａ等と動的バランスを取るためのカウンタウェイト部６３が設けられており、カウンタウェイト部６３により重さのバランスを取りながら駆動軸１５が回転することで、可動スクロール２５を自転することなく公転させるようになっている。そして、この可動スクロール２５の公転に伴い、圧縮室３５は、両ラップ２３Ｂ，２５Ｂ間の容積が中心に向かって収縮することで吸入管３１より吸入された冷媒を圧縮するように構成されている。

固定スクロール２３の中央部には吐出孔７３が設けられており、この吐出孔７３から吐出されたガス冷媒は、吐出弁７５を通って吐出空間２９に吐出され、ハウジング２１及び固定スクロール２３の各外周に設けた縦溝７１を介して、ハウジング２１の下方の高圧空間２７に流出し、この高圧冷媒は、ケーシング本体５に設けた吐出管３３を介してケーシング３外に吐出される。

縦溝７１の下側には、ガイド部材（ガス流偏向部材）７７が設けられている。このガイド部材７７は、吐出弁７５から吐出空間２９に吐出され、縦溝７１を経て下方に向かうガス冷媒の流れる方向を遮蔽板７９方向、及び／又は、ケーシング本体５（ケーシング３）内面に沿った水平方向に偏向し、駆動モータ１３のコイルエンド８１上方の遮蔽板７９とケーシング本体５（ケーシング３）内面との間の経路を経て、吐出管３３方向に導くように構成されている。

このスクロール型圧縮機１の運転動作について説明する。
駆動モータ１３を駆動すると、ステータ３７に対してロータ３９が回転し、それによって駆動軸１５が回転する。駆動軸１５が回転すると、スクロール圧縮機構１１の可動スクロール２５が固定スクロール２３に対して自転せずに公転のみ行う。このことにより、低圧の冷媒が吸入管３１を通して圧縮室３５の周縁側から圧縮室３５に吸引され、この冷媒は圧縮室３５の容積変化に伴って圧縮される。そして、この圧縮された冷媒は、高圧となって圧縮室３５から吐出弁７５を通って吐出空間２９に吐出され、ハウジング２１及び固定スクロール２３の各外周に設けた縦溝７１を介して、ハウジング２１の下方の高圧空間２７に流出し、この高圧冷媒は、ケーシング本体５に設けた吐出管３３を介してケーシング３外に吐出される。ケーシング３外に吐出された冷媒は、図示を省略した冷媒回路を循環した後、再度吸入管３１を通して圧縮機１に吸入されて圧縮され、このような冷媒の循環が繰り返される。

図２は上記スクロール圧縮機構１１の可動スクロール２５及び固定スクロール２３の分解図であり、図３はオルダムリング６１の平面、断面及び底面を示す図である。また、図４は可動スクロール２５の平面、側面及び底面を示す図である。図２において、符号１６はシールリングを示す。
上述の通り、可動スクロール２５は、オルダムリング６１を介してハウジング２１に支持される。このオルダムリング６１は、駆動モータ１３により可動スクロール２５を回転駆動したときに、当該可動スクロール２５の自転を拘束して公転（旋回運動）させる部材である。このオルダムリング６１は、ハウジング２１の上面に形成したリング溝２０に嵌め込まれ、その上面６１Ａには可動スクロール２５の背面が密着配置される。

オルダムリング６１の上面６１Ａには、１８０度の位相を持って設けられた一対の固定用係止爪８５と、同じく１８０度の位相を持って設けられた一対の突起部８６が設けられている。
固定用係止爪８５は、上面６１Ａから可動スクロール２５を超えて固定スクロール２３に達するまで延び、当該固定スクロール２３に係止される部材である。このようにして固定用係止爪８５が固定スクロール２３に係止されることでオルダムリング６１がケーシング３の中で固定される。
突起部８６は、オルダムリング６１と固定スクロール２３の間で回転駆動される可動スクロール２５の自転を拘束し公転させるための部材である。

詳述すると、可動スクロール２５は、略円形状の鏡板２５Ａと、この鏡板２５Ａの上面に設けたラップ２５Ｂとを備え、鏡板２５Ａの底面側には、上記オルダムリング６１の突起部８６が係合する一対の案内溝９０が形成され、また、鏡板２５Ａの円周上には、上記固定用係止爪８５を避けるための逃げ部９１が形成されている。そして、オルダムリング６１の突起部８６が案内溝９０に係合していることで、可動スクロール２５の回転駆動時には自転が拘束される。

このように、可動スクロール２５は、オルダムリング６１と固定スクロール２３の間で相対的に運動することから、この可動スクロール２５の運動を規制するオルダムリング６１に負荷がかかり、特に、オルダムリング６１を固定する固定用係止爪８５には相当な負荷がかかる。さらに本実施形態では、オルダムリング６１をアルミダイカストから形成しているから、上記固定用係止爪８５の強度は深刻な問題である。
そこで、本実施形態では、固定用係止爪８５の根元には当該固定用係止爪８５の強度を補強する補強部８５Ａが形成されている。補強部８５Ａは、固定用係止爪８５よりも太い台座形状に形成されており、かかる補強部８５Ａが設けられることで、固定用係止爪８５の強度が補強される。
この補強部８５Ａは、図３に示すように、突起部８６の案内方向Ｍに固定用係止爪８５よりも幅を持つことで、可動スクロール２５の駆動時の衝撃に対して強い強度が得られる。

また、この補強部８５Ａの移動範囲に対応して、可動スクロール２５の鏡板２５Ａの縁部には、補強部８５Ａを避ける逃げ部９１が形成されている。この逃げ部９１は、図４に示すように、補強部８５Ａの移動方向に沿った直線Ｎ１で円周を切り落として形成するのではなく、凹状の切り欠きによって形成されている。これにより、鏡板２５Ａの円周と直線Ｎ１の交点をＰ１、凹状の逃げ部９１の開口端をＰ２とすると、点Ｐ１から点Ｐ２の間の円弧分だけ、鏡板２５Ａの円周が延長されることとなり、これら逃げ部９１及び上記案内溝９０を避けた位置に、１２０度の位相を持った位置で把持する三点チャックが取付け可能になる。

図５に示すように、逃げ部９１を構成する凹状の切り欠きの両側面９１Ａは、補強部８５Ａの形状に合わせ、これと係合する形状とされている。これにより、逃げ部９１の横幅Ｌが、固定用係止爪８５の強度を補強するのに十分な形状で形成された上記補強部８５Ａの移動に必要最低限な程度に抑えられるため、鏡板２５Ａの円周の切り落とし量が最小に抑えられる。これにより、固定用係止爪８５の強度補強と、三点チャックの取付け箇所の確保の両立が図られることとなる。
上記補強部８５Ａの両端部は所定の曲率を持った形状に形成され、これにより、上記逃げ部９１をフライス加工で簡単に形成することができる。

このように、本実施形態によれば、オルダムリング６１の固定用係止爪８５の根元に補強部８５Ａを設けたため強度が高まり折れ難くできる。
これに加え、逃げ部９１を凹状に切り欠いて形成したため、従来に比べて鏡板２５Ａの円周の切り落とし量を少なくできる。これにより、一般に使用される三点チャックを、逃げ部９１及び案内溝９０を避けた位置に取付け可能になり、この状態でラップ２５Ｂ等を良好に加工することができる。

また本実施形態によれば、逃げ部９１の両側面９１Ａを、補強部８５Ａと係合する形状としたため、逃げ部９１の幅Ｌは、上記補強部８５Ａの移動に必要最低限な程度に抑えられるため、可動スクロールの鏡板の縁部の切り落とし量を、より少なくすることができる。
これにより、固定用係止爪８５の強度補強と、三点チャックの取付け箇所の確保の両立が図られることとなる。

なお上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の範囲内で任意に変形及び応用が可能であることは勿論である。

本発明の実施形態に係るスクロール型圧縮機を示す断面図である。 スクロール圧縮機構の可動スクロール及び固定スクロールの分解図である。 オルダムリングの平面、断面及び底面を示す図である。 可動スクロールの平面、側面及び底面を示す図である。 可動スクロールの逃げ部とオルダムリングの補強部との係合構造を示す図である。 従来の可動スクロールの逃げ部を示す図である。

１ スクロール型圧縮機
３ ケーシング（密閉容器）
１１スクロール圧縮機構
１３ 駆動モータ
２１ ハウジング
２３ 固定スクロール
２３Ａ、２５Ａ、１２５Ａ 鏡板
２３Ｂ、２５Ｂ、１２５Ｂ ラップ
２５ 可動スクロール
２５Ａ 鏡板
８５ 固定用係止爪
８５Ａ 補強部
８６ 突起部
９０、１９０ 案内溝
９１、１９１ 逃げ部
９１Ａ 側面
Ｌ 横幅

Claims (2)

1. 鏡板にラップを設けた固定スクロールと、この固定スクロールに噛合するラップを鏡板に設けた可動スクロールと、この可動スクロールの裏側に配置され当該可動スクロールの自転を拘束するオルダムリングとを、密閉容器内に収容したスクロール型圧縮機において、
   前記オルダムリングは、前記可動スクロールの裏側から延びて前記固定スクロールに係止される一対の固定用係止爪と、前記可動スクロールの回転を拘束する一対の突起部とを有し、一対の前記固定用係止爪の根元に補強部を設けるとともに、
   前記可動スクロールには、前記突起部が係合する一対の案内溝を設け、
   前記可動スクロールの鏡板の縁部には、前記固定用係止爪の各補強部が移動する範囲を凹状に切り欠いて前記固定用係止爪の逃げ部を設け、
   一対の前記案内溝及び一対の前記逃げ部は、１２０度の位相を持った三点が当該案内溝及び逃げ部を避けた前記可動スクロールの鏡板の縁部に配置されるように設けられている
   ことを特徴とするスクロール型圧縮機。
2. 前記逃げ部を構成する凹状の切り欠きの両側面を、前記補強部と係合する形状とした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。

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