JP6871329B2 - スクロール圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、スクロール圧縮機に係り、より詳しくは、固定スクロールと旋回スクロールで冷媒を圧縮できるようにしたスクロール圧縮機に関する。

一般的に、自動車には、室内の冷暖房のための空調装置（Ａｉｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ；Ａ／Ｃ）が設けられる。このような空調装置は、冷房システムの構成として、蒸発器から引込まれた低温低圧の気相冷媒を高温高圧の気相冷媒に圧縮させて凝縮器に送る圧縮機を備えている。
圧縮機には、ピストンの往復運動によって冷媒を圧縮する往復式と、回転運動をしながら圧縮を行う回転式とがある。往復式には、駆動源の伝達方式によって、クランクを用いて複数のピストンに伝達するクランク式、斜板が設けられたシャフトに伝達する斜板式などがあり、回転式には、回転するロータリ軸とベーンとを用いるベーンロータリ式、旋回スクロールと固定スクロールとを用いるスクロール式がある。
スクロール圧縮機は、他の種類の圧縮機に比べて相対的に高い圧縮比が得られ、かつ、冷媒の吸入、圧縮、吐出行程がスムーズに行われて安定したトルクが得られるという利点のため、空調装置などで冷媒圧縮用に広く用いられている（例えば、特許文献１参照）。

図１は、従来のスクロール圧縮機を示す断面図であり、図２は、図１のスクロール圧縮機におけるシャフトおよび偏心ブッシュを示す分解斜視図であり、図３は、図１のスクロール圧縮機の正常作動時におけるシャフトと偏心ブッシュの位置関係を示す断面図であり、図４は、図３の偏心ブッシュが回転遊びによってシャフトを基準として回転した状態を示す断面図であり、図５は、図４の偏心ブッシュが回転遊びによってシャフトを基準としてさらに回転した状態を示す断面図であり、図６は、図１のスクロール圧縮機における測定騒音を示す図表である。
図１および図２に示したとおり、従来のスクロール圧縮機は、回転力を発生させる駆動源２００と、駆動源２００によって回転するシャフト３００と、シャフト３００の一端部３１０が挿入されるリセス部４１０、およびシャフト３００に偏心する偏心部４２０を有する偏心ブッシュ４００と、偏心部４２０に連通して旋回運動をする旋回スクロール５００と、旋回スクロール５００と共に圧縮室を形成する固定スクロール６００とを有す。

ここで、偏心ブッシュ４００は、例えば、初期駆動時のような、液冷媒圧縮による旋回スクロール５００と固定スクロール６００の破損を防止するために、リセス部４１０の内周面４１２とシャフト３００の一端部３１０の外周面３１２との間に回転遊びが存在するように形成される。すなわち、偏心ブッシュ４００は、シャフト３００の回転運動が直ちに偏心ブッシュ４００に伝達されず、設計された回転遊びによって緩衝的に伝達されるように形成されて、スクロール圧縮機の正常作動時、図３に示したとおり、リセス部４１０とシャフト３００とが同心をなす状態でシャフト３００と共に回転するが、例えば、初期駆動時、図４に示したとおり、シャフト３００に対して相対回転運動して、偏心部４２０の旋回半径が調節された状態でシャフト３００と共に回転する。
しかし、このような従来のスクロール圧縮機においては、例えば、シャフト３００の回転速度が減速されたり、シャフト３００の回転が中断される場合、図５に示したとおり、回転遊びによって偏心ブッシュ４００がシャフト３００を打撃して、図６に示したとおり、衝撃音が発生し、これによって圧縮機の騒音振動が悪化する問題点があった。

特表２０１８−５３６１１０号

そこで、本発明は、初期駆動時、液冷媒圧縮によるスクロールの破損を防止するようにシャフトと偏心ブッシュとの間に回転遊びを設け、かつ、回転遊びによるシャフトと偏心ブッシュとの間の衝撃音を防止できるスクロール圧縮機を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するためになされた本発明のスクロール圧縮機は、駆動源によって回転するシャフトと、前記シャフトの一端部が挿入されるリセス部、および前記シャフトに偏心する偏心部を有する偏心ブッシュと、前記偏心部に連動して旋回運動をする旋回スクロールと、前記旋回スクロールと噛み合う固定スクロールと、前記シャフトの一端部と前記リセス部との間に介在する緩衝部材とを含み、前記シャフトの一端部の先端面には、前記緩衝部材の一端部が挿入される緩衝部材一端部挿入溝が形成され、前記シャフトの一端部の先端面に対向する前記リセス部の基底面には、前記緩衝部材の他端部が挿入される緩衝部材他端部挿入溝が形成され、前記リセス部の内周面と前記シャフトの一端部の外周面との間、および前記緩衝部材他端部挿入溝の内周面と前記緩衝部材の他端部の外周面との間に回転遊びが存在するように形成され、前記回転遊びによって、前記リセス部の内周面と前記シャフトの一端部の外周面とが接触する前に、前記緩衝部材の他端部の外周面が前記緩衝部材他端部挿入溝の内周面に接触するように形成されたことを特徴とする。

前記リセス部が前記シャフトの一端部と同心をなす位置に配置される時、前記リセス部の内周面と前記シャフトの一端部の外周面との間の間隙が一定であり、前記緩衝部材他端部挿入溝の内周面と前記緩衝部材の他端部の外周面との間の間隙が一定であり、前記緩衝部材他端部挿入溝の内周面と前記緩衝部材の他端部の外周面との間の間隙が、前記リセス部の内周面と前記シャフトの一端部の外周面との間の間隙より狭く形成されることがよい。

前記緩衝部材は、前記緩衝部材一端部挿入溝および前記緩衝部材他端部挿入溝よりショア硬度（ｓｈｏｒｅ ｈａｒｄｎｅｓｓ）の小さい材質で形成されることができる。
前記緩衝部材他端部挿入溝の内周面と前記緩衝部材の他端部の外周面との間の間隙は、前記緩衝部材のショア硬度と比例関係が成立するように形成されることがよい。
前記緩衝部材他端部挿入溝の内周面と前記緩衝部材の他端部の外周面との間の間隙をＧ２とし、前記緩衝部材のショア硬度をＨとすれば、０＜Ｇ２≦（０．０２ｍｍ／ショア硬度１単位）＊Ｈ−１．２ｍｍの関係式を満たすように形成されることが好ましい。

前記緩衝部材は、ショア硬度７０単位の材質で形成され、前記緩衝部材他端部挿入溝の内周面と前記緩衝部材の他端部の外周面との間の間隙は、０より大きく、０．２ｍｍより小さいか等しく形成されることがよい。
前記緩衝部材は、ショア硬度８０単位の材質で形成され、前記緩衝部材他端部挿入溝の内周面と前記緩衝部材の他端部の外周面との間の間隙は、０より大きく、０．４ｍｍより小さいか等しく形成されることができる。
前記緩衝部材他端部挿入溝の内周面は、軸方向上、前記シャフトの一端部の先端面から遠くなるほど内径が減少するように形成される。前記リセス部が前記シャフトの一端部と同心をなす位置に配置される時、前記リセス部の内周面と前記シャフトの一端部の外周面との間の間隙が一定であり、前記緩衝部材他端部挿入溝の内周面と前記緩衝部材の他端部の外周面との間の間隙が一定であり、前記緩衝部材他端部挿入溝の内周面と前記緩衝部材の他端部の外周面との間の間隙のうち最小値が、前記リセス部の内周面と前記シャフトの一端部の外周面との間の間隙より狭く形成されることが好ましい。

前記緩衝部材他端部挿入溝の内周面は、軸方向上、前記シャフトの一端部の先端面から遠くなるほど内径が線形的に減少するように形成されることができる。
前記緩衝部材の他端部の先端面は、前記緩衝部材他端部挿入溝の基底面と離隔して形成されることがよい。
前記緩衝部材の一端部の先端面は、前記緩衝部材一端部挿入溝の基底面と離隔して形成されることができる。
前記緩衝部材一端部挿入溝の内周面および前記緩衝部材の一端部の外周面の少なくとも１つには、前記緩衝部材が前記緩衝部材一端部挿入溝から離脱するのを防止する凹凸が形成されることが好ましい。

前記偏心ブッシュは、前記リセス部を基準として前記偏心部の反対側に配置されるバランスウェイトをさらに含み、前記バランスウェイトの重心は、前記リセス部の中心を基準として前記偏心部の中心の反対側に形成され、前記緩衝部材他端部挿入溝は、前記緩衝部材他端部挿入溝の中心が、前記リセス部の中心と前記バランスウェイトの重心とを結ぶ仮想の直線上で前記リセス部の中心と前記バランスウェイトの重心との間に配置されるように形成されることが好ましい。
前記緩衝部材他端部挿入溝は、前記緩衝部材他端部挿入溝の中心を基準として対称に形成されることがよい。
前記緩衝部材一端部挿入溝は、前記リセス部が前記シャフトの一端部と同心をなす位置に配置される時、前記緩衝部材他端部挿入溝に対向し、前記緩衝部材一端部挿入溝の中心を基準として対称に形成されることができる。

本発明によると、本発明のスクロール圧縮機は、駆動源によって回転するシャフトと、シャフトの一端部が挿入されるリセス部、およびシャフトに偏心する偏心部を有する偏心ブッシュと、偏心部に連動して旋回運動をする旋回スクロールと、旋回スクロールと噛み合う固定スクロールと、シャフトの一端部とリセス部との間に介在する緩衝部材とを有することによって、駆動時、液冷媒圧縮によるスクロールの破損を防止しながら、回転遊びによるシャフトと偏心ブッシュとの間の衝撃音を防止することができる。

従来のスクロール圧縮機を示す断面図。 図１のスクロール圧縮機におけるシャフトおよび偏心ブッシュを示す分解斜視図。 図１のスクロール圧縮機の正常作動時におけるシャフトと偏心ブッシュの位置関係を示す断面図。 図３の偏心ブッシュが回転遊びによってシャフトを基準として回転した状態を示す断面図。 図４の偏心ブッシュが回転遊びによってシャフトを基準としてさらに回転した状態を示す断面図。 図１のスクロール圧縮機における測定騒音を示す図表。 本発明の一実施形態に係るスクロール圧縮機を示す断面図。 図７のスクロール圧縮機におけるシャフト、偏心ブッシュ、緩衝部材を拡大して示す断面図。 図７のスクロール圧縮機の正常作動時におけるシャフト、偏心ブッシュおよび緩衝部材の位置関係を示す断面図。 図９の偏心ブッシュが回転遊びによってシャフトを基準として回転した状態を示す断面図。 図１０の偏心ブッシュが回転遊びによってシャフトを基準としてさらに回転した状態を示す断面図。 図９および図１０の緩衝部材を示す斜視図。 図１１の緩衝部材を示す斜視図。 図７のスクロール圧縮機における測定騒音を示す図表。 図７のスクロール圧縮機における緩衝部材の材質および緩衝部材と偏心ブッシュとの間の間隙を調節することによって、シャフトと偏心ブッシュとの間の衝突騒音の発生の有無を示す図表。 本発明の他の実施形態に係るスクロール圧縮機におけるシャフト、偏心ブッシュ、緩衝部材を示す断面図。 図１６のスクロール圧縮機における緩衝部材が偏心ブッシュによって変形する様子を示す斜視図。 本発明のさらに他の実施形態に係るスクロール圧縮機における緩衝部材を示す斜視図。 本発明のさらに他の実施形態に係るスクロール圧縮機における緩衝部材を示す斜視図。 本発明のさらに他の実施形態に係るスクロール圧縮機における緩衝部材を示す斜視図。

以下、本発明に係るスクロール圧縮機を、添付した図面に基づいて詳細に説明する。
図７は、本発明の一実施形態に係るスクロール圧縮機を示す断面図であり、図８は、図７のスクロール圧縮機におけるシャフト、偏心ブッシュ、緩衝部材を拡大して示す断面図であり、図９は、図７のスクロール圧縮機の正常作動時におけるシャフト、偏心ブッシュおよび緩衝部材の位置関係を示す断面図であり、図１０は、図９の偏心ブッシュが回転遊びによってシャフトを基準として回転した状態を示す断面図であり、図１１は、図１０の偏心ブッシュが回転遊びによってシャフトを基準としてさらに回転した状態を示す断面図であり、図１２は、図９および図１０の緩衝部材を示す斜視図であり、図１３は、図１１の緩衝部材を示す斜視図であり、図１４は、図７のスクロール圧縮機における測定騒音を示す図表である。

図７〜図１４に示したとおり、本発明の一実施形態に係るスクロール圧縮機は、ケーシング１００と、ケーシング１００の内部に備えられ、回転力を発生させる駆動源２００と、駆動源２００によって回転するシャフト３００と、シャフト３００の回転運動を偏心回転運動に転換させる偏心ブッシュ４００と、偏心ブッシュ４００に連動して旋回運動をする旋回スクロール５００と、旋回スクロール５００と噛み合って旋回スクロール５００と共に圧縮室を形成する固定スクロール６００とを含むことができる。
ケーシング１００は、旋回スクロール５００を支持するメインフレーム１１０を含むことができる。
メインフレーム１１０には、シャフト３００の貫通する軸受孔１１２が形成される。
軸受孔１１２には、シャフト３００を回転可能に支持するベアリングが形成される。

そして、メインフレーム１１０には、偏心ブッシュ４００が旋回運動可能な旋回溝１１４が形成される。
旋回溝１１４は、旋回スクロール５００に対向するメインフレーム１１０の一面に陰刻に形成され、軸受孔１１２に連通して形成される。
駆動源２００は、固定子２１０および回転子２２０を有するモータで形成される。ここで、駆動源２００は、車両のエンジンと連動するディスクハブ組立体で形成されてもよい。
シャフト３００は、一方向に延びる円筒状に形成され、シャフト３００の一端部３１０で偏心ブッシュ４００と結合され、シャフト３００の他端部３２０で回転子２２０と結合される。

偏心ブッシュ４００は、シャフト３００の一端部３１０が挿入されるリセス部４１０と、リセス部４１０を基準としてシャフト３００の一端部３１０の反対側に突出し、シャフト３００に偏心する偏心部４２０と、偏心ブッシュ４００の全体的な回転バランスをとるために、リセス部４１０を基準として偏心部４２０の反対側に配置されるバランスウェイト４３０とを含むことができる。
ここで、シャフト３００と偏心ブッシュ４００は、例えば、初期駆動時のような、液冷媒圧縮によるスクロールの破損を防止するために、リセス部４１０の内周面４１２とシャフト３００の一端部３１０の外周面３１２との間に回転遊びが存在するように形成される。
すなわち、シャフト３００と偏心ブッシュ４００は、シャフト３００の回転軸から偏心した位置を基準として互いに相対回転運動可能に結合される。
具体的には、シャフト３００の一端部３１０は、円筒状に形成される。すなわち、シャフト３００の一端部３１０の外周面３１２が、シャフト３００の軸方向の位置に関係なく一定の外径を有するように形成される。

そして、シャフト３００の一端部３１０の先端面３１４には、シャフト３００と偏心ブッシュ４００とを締結させるための、ヒンジピン８００の一端部が挿入されるヒンジピン一端部挿入溝３１６が形成される。
ヒンジピン一端部挿入溝３１６は、ヒンジピン８００の中心軸がシャフト３００の回転軸に偏心した位置に配置されるように、ヒンジピン一端部挿入溝３１６の中心がシャフト３００の回転軸からシャフト３００の半径方向に離隔した位置に形成される。

そして、ヒンジピン８００は、シャフト３００の軸方向と平行な方向に延びる円筒状に形成されるが、ヒンジピン一端部挿入溝３１６は、ヒンジピン８００に対応するように、ヒンジピン８００の外径と同等水準の内径を有する円筒状に陰刻に形成される。
偏心ブッシュ４００のリセス部４１０は、シャフト３００の一端部３１０に対応して円筒状に陰刻に形成される。すなわち、リセス部４１０の内周面４１２が、リセス部４１０の軸方向の位置に関係なく一定の内径を有するように形成される。
そして、リセス部４１０は、偏心ブッシュ４００がヒンジピン８００を中心にシャフト３００に対して相対回転可能に、リセス部４１０の内径がシャフト３００の一端部３１０の外径より大きく形成される。すなわち、リセス部４１０の内周面４１２とシャフト３００の一端部３１０の外周面３１２との間の間隙Ｇ１が零（０）より広く形成される。ここで、リセス部４１０の内周面４１２とシャフト３００の一端部３１０の外周面３１２との間の間隙Ｇ１は、リセス部４１０の内周面４１２とシャフト３００の一端部３１０の外周面３１２とが接触しないように予め決定された値以上に形成されるが、これについては後述する。

そして、シャフト３００の一端部３１０の先端面３１４に対向するリセス部４１０の基底面４１４には、ヒンジピン８００の他端部が挿入されるヒンジピン他端部挿入溝４１６が形成される。
ヒンジピン他端部挿入溝４１６は、ヒンジピン８００の中心軸がリセス部４１０の中心Ｃ４１０軸に偏心した位置に配置されるように、ヒンジピン他端部挿入溝４１６の中心がリセス部４１０の中心Ｃ４１０軸からリセス部４１０の半径方向に離隔した位置に形成される。ここで、ヒンジピン他端部挿入溝４１６は、偏心ブッシュ４００がシャフト３００に対して一方向およびその反対方向に相対回転運動可能に、リセス部４１０がシャフト３００の一端部３１０と同心をなす位置に配置される時、ヒンジピン一端部挿入溝３１６に対向する位置に形成されることが好ましい。
そして、ヒンジピン他端部挿入溝４１６は、ヒンジピン８００に対応するように、ヒンジピン８００の外径と同等水準の内径を有する円筒状に陰刻に形成される。

一方、本実施形態に係るスクロール圧縮機は、例えば、シャフト３００の回転が中断される場合、回転遊びによって偏心ブッシュ４００がシャフト３００を打撃して衝撃音が発生するのを防止するように、シャフト３００の一端部３１０とリセス部４１０との間には、緩衝部材９００が介在し、シャフト３００の一端部３１０の先端面３１４には、緩衝部材９００の一端部９１０が挿入される緩衝部材一端部挿入溝３１８が形成され、シャフト３００の一端部３１０の先端面３１４に対向するリセス部４１０の基底面４１４には、緩衝部材９００の他端部９２０が挿入される緩衝部材他端部挿入溝４１８が形成され、緩衝部材他端部挿入溝４１８の内周面４１８ａと緩衝部材９００の他端部９２０の外周面９２２との間に回転遊びが存在するように形成され、回転遊びによって、リセス部４１０の内周面４１２とシャフト３００の一端部３１０の外周面３１２とが接触する前に、緩衝部材９００の他端部９２０の外周面９２２が緩衝部材他端部挿入溝４１８の内周面４１８ａに接触するように形成される。
具体的には、緩衝部材９００は、一方向に延びる円筒状に形成される。すなわち、緩衝部材９００の一端部９１０の外周面９１２と緩衝部材９００の他端部９２０の外周面９２２は、それぞれ緩衝部材９００の軸方向の位置に関係なく一定の外径を有するように形成される。

そして、緩衝部材９００は、緩衝部材９００の一端部９１０が緩衝部材一端部挿入溝３１８に締結された状態で、シャフト３００に対する偏心ブッシュ４００の相対位置に応じて、緩衝部材９００の他端部９２０の外周面９２２が緩衝部材他端部挿入溝４１８の内周面４１８ａに接触および離隔可能に形成され、緩衝部材９００の他端部９２０が緩衝部材他端部挿入溝４１８の内周面４１８ａに接触および離隔しながら変形および復元可能に、緩衝部材一端部挿入溝３１８をなす材質および緩衝部材他端部挿入溝４１８をなす材質より弾性係数およびショア硬度（ｓｈｏｒｅ ｈａｒｄｎｅｓｓ）の小さい材質（例えば、ＰＴＦＥ、プラスチック、ゴム）で形成される。
緩衝部材一端部挿入溝３１８は、緩衝部材９００の一端部９１０に対応して円筒状に形成される。すなわち、緩衝部材一端部挿入溝３１８は、緩衝部材一端部挿入溝３１８の内周面３１８ａが、緩衝部材一端部挿入溝３１８の軸方向の位置に関係なく一定の内径を有するように形成される。

そして、緩衝部材一端部挿入溝３１８は、緩衝部材一端部挿入溝３１８に緩衝部材９００の一端部９１０が圧入締結されるように、緩衝部材一端部挿入溝３１８の内径が緩衝部材９００の一端部９１０の外径より小さく形成される。
緩衝部材他端部挿入溝４１８は、緩衝部材９００の他端部９２０に対応して円筒状に形成される。すなわち、緩衝部材他端部挿入溝４１８は、緩衝部材他端部挿入溝４１８の内周面４１８ａが、緩衝部材他端部挿入溝４１８の軸方向の位置に関係なく一定の内径を有するように形成される。

そして、緩衝部材他端部挿入溝４１８は、シャフト３００に対する偏心ブッシュ４００の相対位置に応じて、緩衝部材９００の他端部９２０の外周面９２２が緩衝部材他端部挿入溝４１８の内周面４１８ａに接触および離隔可能に、緩衝部材他端部挿入溝４１８の内周面４１８ａと緩衝部材９００の他端部９２０の外周面９２２との間に回転遊びが存在するように形成される。つまり、緩衝部材９００の他端部９２０が緩衝部材他端部挿入溝４１８の内部でヒンジピン８００を基準として回転運動可能に、緩衝部材他端部挿入溝４１８の内径が緩衝部材９００の他端部９２０の外径より大きく形成される。すなわち、緩衝部材他端部挿入溝４１８の内周面４１８ａと緩衝部材９００の他端部９２０の外周面９２２との間の間隙Ｇ２が零（０）より広く形成される。

そして、緩衝部材他端部挿入溝４１８は、緩衝部材９００の他端部９２０の外周面９２２が緩衝部材他端部挿入溝４１８の内周面４１８ａに接触する時、リセス部４１０の内周面４１２とシャフト３００の一端部３１０の外周面３１２とが接触しないように、緩衝部材他端部挿入溝４１８の内周面４１８ａと緩衝部材９００の他端部９２０の外周面９２２との間の間隙Ｇ２が予め決定された値より狭く形成される。すなわち、リセス部４１０がシャフト３００の一端部３１０と同心をなす位置に配置される時を基準として、シャフト３００の一端部３１０に垂直な任意の平面上、リセス部４１０の内周面４１２とシャフト３００の一端部３１０の外周面３１２との間の間隙Ｇ１が一定であり、緩衝部材他端部挿入溝４１８の内周面４１８ａと緩衝部材９００の他端部９２０の外周面９２２との間の間隙Ｇ２が一定であるように形成されるが、この時、緩衝部材他端部挿入溝４１８の内周面４１８ａと緩衝部材９００の他端部９２０の外周面９２２との間の間隙Ｇ２が、リセス部４１０の内周面４１２とシャフト３００の一端部３１０の外周面３１２との間の間隙Ｇ１より狭く形成される。

以下、本実施形態に係るスクロール圧縮機の作用効果について説明する。
すなわち、駆動源２００に電源が印加されると、シャフト３００が回転子２２０と共に回転し、旋回スクロール５００が偏心ブッシュ４００を介してシャフト３００に連動して旋回運動し、このような旋回スクロール５００の旋回運動によって、冷媒は圧縮室に吸入され、圧縮室で圧縮され、圧縮室から吐出される一連の過程が繰り返される。

ここで、本実施形態に係るスクロール圧縮機は、シャフト３００と偏心ブッシュ４００との間（さらに正確には、シャフト３００の一端部３１０の外周面３１２とリセス部４１０の内周面４１２との間）に回転遊びが形成されることにより、スクロール圧縮機の正常作動時、図９に示したとおり、リセス部４１０とシャフト３００とが同心をなす状態で偏心ブッシュ４００がシャフト３００と共に回転するが、例えば、初期駆動時のような液冷媒が存在する場合、図１０に示したとおり、偏心ブッシュ４００がシャフト３００に対して相対回転運動して、偏心部４２０の旋回半径が調節された状態でシャフト３００と共に回転することができる。すなわち、シャフト３００の回転運動が直ちに偏心ブッシュ４００に伝達されず、設計された回転遊びによって緩衝的に伝達される。これによって、液冷媒圧縮によるスクロールの破損が防止できる。

そして、一端部９１０がシャフト３００の一端部３１０に形成される緩衝部材一端部挿入溝３１８に挿入され、他端部９２０がリセス部４１０に形成される緩衝部材他端部挿入溝４１８の内部に挿入される緩衝部材９００が備えられ、緩衝部材９００の一端部９１０は、緩衝部材一端部挿入溝３１８に固定され、緩衝部材９００の他端部９２０は、緩衝部材他端部挿入溝４１８の内部で運動可能で、かつ、リセス部４１０がシャフト３００の一端部３１０と同心をなす位置に配置される時を基準として、緩衝部材他端部挿入溝４１８の内周面４１８ａと緩衝部材９００の他端部９２０の外周面９２２との間の間隙Ｇ２が、リセス部４１０の内周面４１２とシャフト３００の一端部３１０の外周面３１２との間の間隙Ｇ１より狭く形成されることにより、シャフト３００と偏心ブッシュ４００との間の衝撃音が防止できる。すなわち、偏心ブッシュ４００がシャフト３００に対して回転する場合、図１０に示したとおり、リセス部４１０の内周面４１２とシャフト３００の一端部３１０の外周面３１２とが接触する前に、緩衝部材他端部挿入溝４１８の内周面４１８ａが緩衝部材９００の他端部９２０の外周面９２２に先に接触し、偏心ブッシュ４００がシャフト３００に対して、図１０の状態よりさらに回転する場合、図１１に示したとおり、緩衝部材９００の他端部９２０が偏心ブッシュ４００の回転を阻止することにより、リセス部４１０の内周面４１２がシャフト３００の一端部３１０の外周面３１２を打撃することが防止できる。これによって、図１４に示したとおり、シャフト３００と偏心ブッシュ４００との間の衝撃音が防止され、圧縮機の騒音および振動が改善できる。

また、緩衝部材９００が緩衝部材一端部挿入溝３１８をなす材質および緩衝部材他端部挿入溝４１８をなす材質より弾性係数およびショア硬度の小さい材質で形成されることにより、図１０〜図１３に示したとおり、緩衝部材９００が変形および復元しながら、緩衝部材９００の他端部９２０と緩衝部材他端部挿入溝４１８の内周面４１８ａとの間の衝突による騒音および振動を抑制し、緩衝部材一端部挿入溝３１８と緩衝部材他端部挿入溝４１８の損傷を防止することができる。

一方、緩衝部材９００の弾性係数およびショア硬度が小さすぎる場合には、圧縮機の騒音および振動が改善されないこともある。
具体的には、緩衝部材９００の弾性係数およびショア硬度が小さい場合には、偏心ブッシュ４００がシャフト３００に対して、図１０の状態よりさらに回転する時、緩衝部材９００の他端部９２０が相対的に容易かつ多く変形しうる。
もちろん、緩衝部材９００の変形量と弾性復元力とが互いに比例関係にあり、緩衝部材９００の変形量が多いほど偏心ブッシュ４００の回転を阻止する力が大きくなるが、リセス部４１０の内周面４１２がシャフト３００の外周面に接触するまで緩衝部材９００の変形量が十分に多くなく、緩衝部材９００の弾性復元力が偏心ブッシュ４００の回転を阻止する程度に及ばない場合、リセス部４１０の内周面４１２がシャフト３００の一端部３１０の外周面３１２を打撃することがある。

これを考慮して、緩衝部材９００の弾性係数およびショア硬度が小さく形成される場合には、リセス部４１０の内周面４１２がシャフト３００の一端部３１０の外周面３１２に接触する前に、緩衝部材９００の変形量が十分に多く、緩衝部材９００の弾性復元力が偏心ブッシュ４００の回転を阻止する程度に達するように、緩衝部材他端部挿入溝４１８の内周面４１８ａと緩衝部材９００の他端部９２０の外周面９２２との間の間隙Ｇ２が、リセス部４１０の内周面４１２とシャフト３００の一端部３１０の外周面３１２との間の間隙Ｇ１より非常に狭く形成される必要がある。すなわち、緩衝部材他端部挿入溝４１８の内周面４１８ａと緩衝部材９００の他端部９２０の外周面９２２との間の間隙Ｇ２は、緩衝部材９００の弾性係数およびショア硬度と比例関係が成立するように形成される必要がある。

さらに具体的には、図１５に示したとおり、緩衝部材９００の材質（ショア硬度）および緩衝部材他端部挿入溝４１８の内周面４１８ａと緩衝部材９００の他端部９２０の外周面９２２との間の間隙Ｇ２を調節しながら、シャフト３００と偏心ブッシュ４００との間の衝突騒音の発生の有無を実験した結果、０＜Ｇ２≦（０．０２ｍｍ／ショア硬度１単位）＊Ｈ−１．２ｍｍの関係式（以下、第１関係式）を満たすように形成される場合、シャフト３００と偏心ブッシュ４００との間の衝突騒音が発生しないと判断された。ここで、符号Ｈは、緩衝部材９００のショア硬度である。
これによって、緩衝部材９００の材質（ショア硬度）および緩衝部材他端部挿入溝４１８の内周面４１８ａと緩衝部材９００の他端部９２０の外周面９２２との間の間隙Ｇ２は、第１関係式を満たすように形成されてこそ、シャフト３００と偏心ブッシュ４００との間の衝突騒音が発生しない。

ここで、緩衝部材９００の材質（ショア硬度）および緩衝部材他端部挿入溝４１８の内周面４１８ａと緩衝部材９００の他端部９２０の外周面９２２との間の間隙Ｇ２は、シャフト３００と偏心ブッシュ４００との間の衝突騒音防止の面から、０＜Ｇ２＜（０．０２ｍｍ／ショア硬度１単位）＊Ｈ−１．２ｍｍの関係式（以下、第２関係式）を満たすように形成されることが好ましい。すなわち、第２関係式を満たす場合（緩衝部材他端部挿入溝４１８の内周面４１８ａと緩衝部材９００の他端部９２０の外周面９２２との間の間隙Ｇ２が非常に狭く形成される場合）、同等の条件で、緩衝部材９００の他端部９２０の変形量が増加して、緩衝部材９００が偏心ブッシュ４００の回転をさらに確実に阻止することができる。

ただし、緩衝部材９００の材質（ショア硬度）および緩衝部材他端部挿入溝４１８の内周面４１８ａと緩衝部材９００の他端部９２０の外周面９２２との間の間隙Ｇ２が第２関係式を満たすように形成される場合には、液冷媒圧縮によるスクロール破損防止効果が低下しうる。すなわち、緩衝部材他端部挿入溝４１８の内周面４１８ａが緩衝部材９００の他端部９２０の外周面９２２に接触する前までのみ、偏心ブッシュ４００がシャフト３００に対して相対回転運動しやすく、緩衝部材他端部挿入溝４１８の内周面４１８ａが緩衝部材９００の他端部９２０の外周面９２２に接触した後には、偏心ブッシュ４００がシャフト３００に対して相対回転運動しにくくて、緩衝部材他端部挿入溝４１８の内周面４１８ａが緩衝部材９００の他端部９２０の外周面９２２に接触した後には、液冷媒圧縮によるスクロール破損防止効果が低下しうる。
これを考慮して、緩衝部材９００の材質（ショア硬度）および緩衝部材他端部挿入溝４１８の内周面４１８ａと緩衝部材９００の他端部９２０の外周面９２２との間の間隙Ｇ２は、シャフト３００と偏心ブッシュ４００との間の衝突騒音が防止されながら液冷媒圧縮によるスクロール破損防止効果の低下が最小化されるように、０＜Ｇ２＝（０．０２ｍｍ／ショア硬度１単位）＊Ｈ−１．２ｍｍの関係式（以下、第３関係式）を満たすように形成されることが好ましい。

一方、緩衝部材９００は、シャフト３００、偏心ブッシュ４００および緩衝部材９００の耐久性能などを総合的に考慮した時、緩衝部材９００のショア硬度が７０単位〜８０単位の間に含まれる材質で形成されることが好ましい。
これによって、前述した特徴を総合的に考慮して、緩衝部材９００は、ショア硬度７０単位の材質で形成され、緩衝部材他端部挿入溝４１８の内周面４１８ａと緩衝部材９００の他端部９２０の外周面９２２との間の間隙Ｇ２は、第３関係式によって０．２ｍｍに形成されることが好ましい。
あるいは、緩衝部材９００は、ショア硬度８０単位の材質で形成され、緩衝部材他端部挿入溝４１８の内周面４１８ａと緩衝部材９００の他端部９２０の外周面９２２との間の間隙Ｇ２は、第３関係式によって０．４ｍｍに形成されることが好ましい。

一方、本実施形態の場合、緩衝部材他端部挿入溝４１８は、円筒状に形成（緩衝部材他端部挿入溝４１８の内周面４１８ａが、緩衝部材他端部挿入溝４１８の軸方向の位置に関係なく内径が一定に形成）されることにより、緩衝部材９００は、図１２と図１３に示したとおり変形および復元するが、緩衝部材９００の一端部９１０と緩衝部材９００の他端部９２０との間に印加される剪断応力が大きくて、緩衝部材９００の一端部９１０と緩衝部材９００の他端部９２０との間で損傷が発生しうる。
これを考慮して、緩衝部材他端部挿入溝４１８は、図１６に示したとおり、円錐状に形成される。すなわち、緩衝部材他端部挿入溝４１８の内周面４１８ａは、緩衝部材他端部挿入溝４１８の軸方向上、シャフト３００の一端部３１０の先端面３１４から遠くなるほど内径が減少するように形成される。

この時、緩衝部材他端部挿入溝４１８の内周面４１８ａは、緩衝部材９００の他端部９２０に印加される剪断応力が均一に分散するように、緩衝部材他端部挿入溝４１８の軸方向上、シャフト３００の一端部３１０の先端面３１４から遠くなるほど内径が線形的に減少するように形成されることが好ましい。
この場合、緩衝部材９００の他端部９２０が緩衝部材他端部挿入溝４１８に押される時、図１７に示したとおり変形することにより、緩衝部材９００の一端部９１０と緩衝部材９００の他端部９２０との間に印加される剪断応力が減少して、緩衝部材９００の一端部９１０と緩衝部材９００の他端部９２０との間での損傷が抑制できる。

ここで、図１６および図１７に示した実施形態の場合には、緩衝部材他端部挿入溝４１８の内周面４１８ａと緩衝部材９００の他端部９２０の外周面９２２との間の間隙Ｇ２が緩衝部材他端部挿入溝４１８の軸方向の位置に応じて異なって形成されるが、シャフト３００と偏心ブッシュ４００との間の衝突騒音防止のために、リセス部４１０がシャフト３００の一端部３１０と同心をなす位置に配置される時を基準として、緩衝部材他端部挿入溝４１８の内周面４１８ａと緩衝部材９００の他端部９２０の外周面９２２との間の間隙Ｇ２のうち最小値が、リセス部４１０の内周面４１２とシャフト３００の一端部３１０の外周面３１２との間の間隙Ｇ１より狭く形成される。すなわち、緩衝部材９００の他端部９２０の外周面９２２のうち、シャフト３００の一端部３１０の先端面３１４から軸方向に最も離隔する位置を基準として、緩衝部材他端部挿入溝４１８の内周面４１８ａと緩衝部材９００の他端部９２０の外周面９２２との間の間隙Ｇ２が、リセス部４１０の内周面４１２とシャフト３００の一端部３１０の外周面３１２との間の間隙Ｇ１より狭く形成される。

一方、緩衝部材９００の他端部９２０の先端面９２４が緩衝部材他端部挿入溝４１８の基底面４１８ｂに接触する場合には、緩衝部材他端部挿入溝４１８の内周面４１８ａが緩衝部材９００の他端部９２０の外周面９２２と接触しなくても、緩衝部材９００がシャフト３００に対する偏心ブッシュ４００の相対回転運動を妨げて、シャフト３００と偏心ブッシュ４００との間の衝突騒音低減の面からは有利であるが、液冷媒圧縮によるスクロール破損防止効果の面からは不利でありうる。
これを考慮して、本実施形態の場合、圧縮機の停止時（緩衝部材９００の熱膨張前）だけでなく、圧縮機の駆動時（緩衝部材９００の熱膨張後）にも緩衝部材９００の他端部９２０の先端面９２４が緩衝部材他端部挿入溝４１８の基底面４１８ｂに接触しないように、図７および図８に示したとおり、緩衝部材９００の一端部９１０の先端面９１４が緩衝部材一端部挿入溝３１８の基底面３１８ｂと離隔し、緩衝部材９００の他端部９２０の先端面９２４が緩衝部材他端部挿入溝４１８の基底面４１８ｂと離隔して形成される。

ここで、本実施形態とは異なり、緩衝部材９００の一端部９１０の先端面９１４が緩衝部材一端部挿入溝３１８の基底面３１８ｂと接触し、緩衝部材９００の他端部９２０の先端面９２４が緩衝部材他端部挿入溝４１８の基底面４１８ｂと離隔して形成されてもよい。しかし、緩衝部材９００の熱膨張の少なくとも一部を緩衝部材９００の一端部９１０側で吸収して、緩衝部材９００の他端部９２０の先端面９２４が緩衝部材９００の熱膨張によって緩衝部材他端部挿入溝４１８の基底面４１８ｂ側に移動する距離を減少させることにより、緩衝部材９００の他端部９２０の先端面９２４が緩衝部材他端部挿入溝４１８の基底面４１８ｂに接触することをさらに効果的に防止するために、本実施形態のように緩衝部材９００の一端部９１０の先端面９１４までも緩衝部材一端部挿入溝３１８の基底面３１８ｂに離隔して形成されることが好ましい。

一方、本実施形態の場合、緩衝部材一端部挿入溝３１８および緩衝部材９００の一端部９１０が互いに圧入締結されて緩衝部材９００が緩衝部材一端部挿入溝３１８から離脱することが防止されるように、緩衝部材一端部挿入溝３１８および緩衝部材９００の一端部９１０がそれぞれ円筒状に形成されるが、緩衝部材一端部挿入溝３１８の内径が緩衝部材９００の一端部９１０の外径より小さく形成される。
ただし、緩衝部材９００が緩衝部材一端部挿入溝３１８に容易に挿入されながら緩衝部材９００が緩衝部材一端部挿入溝３１８から離脱することが効果的に防止されるように、緩衝部材一端部挿入溝３１８の内径が緩衝部材９００の一端部９１０の外径と同等水準に形成され、かつ、緩衝部材一端部挿入溝３１８の内周面３１８ａおよび緩衝部材９００の一端部９１０の外周面９１２の少なくとも１つに凹凸Ｕが形成されることが好ましい。

すなわち、例えば、図１８〜図２０に示したとおり、凹凸Ｕは、緩衝部材９００の一端部９１０の外周面９１２から突出する突起形状に形成される。
ここで、図１８に示した実施形態の場合、凹凸Ｕは、緩衝部材９００の円周方向に沿って配列される複数の突起で形成され、図１９に示した実施形態の場合、凹凸Ｕは、緩衝部材９００の円周方向に沿って延びる１つの環状突起で形成され、図２０に示した実施形態の場合、凹凸Ｕは、緩衝部材９００の円周方向に沿って延びながら、緩衝部材９００の軸方向に沿って配列される複数の環状突起で形成される。
一方、緩衝部材他端部挿入溝４１８は、リセス部４１０の領域内で任意の場所に形成され、緩衝部材一端部挿入溝３１８は、リセス部４１０がシャフト３００の一端部３１０と同心をなす位置に配置される時を基準として、緩衝部材他端部挿入溝４１８に対向するように形成される。

ただし、回転バランスを向上させるために、本実施形態のように、緩衝部材他端部挿入溝４１８は、緩衝部材他端部挿入溝４１８の中心Ｃ４１８が、リセス部４１０の中心Ｃ４１０とバランスウェイト４３０の重心Ｃ４３０とを結ぶ仮想の直線Ｌ上でリセス部４１０の中心Ｃ４１０とバランスウェイト４３０の重心Ｃ４３０との間に配置されるように形成されることが好ましい。
そして、回転バランスをさらに向上させるために、本実施形態のように、緩衝部材他端部挿入溝４１８は、緩衝部材他端部挿入溝４１８の中心Ｃ４１８を基準として対称に形成されることが好ましい。
そして、回転バランスをより一層向上させるために、緩衝部材一端部挿入溝３１８は、リセス部４１０がシャフト３００の一端部３１０と同心をなす位置に配置される時を基準として、緩衝部材他端部挿入溝４１８に対向し、緩衝部材他端部挿入溝４１８と同心をなしつつ、緩衝部材一端部挿入溝３１８の中心を基準として対称に形成されることが好ましい。

１００：ケーシング
１１０：メインフレーム
１１２：軸受孔
１１４：旋回溝
２００：駆動源
２１０：固定子
２２０：回転子
３００：シャフト
３１０：シャフトの一端部
３１２：（シャフトの一端部の）外周面
３１４：（シャフトの一端部の）先端面
３１６：ヒンジピン一端部挿入溝
３１８：緩衝部材一端部挿入溝
３１８ａ：（緩衝部材一端部挿入溝の）内周面
３１８ｂ：（緩衝部材一端部挿入溝の）基底面
３２０：（シャフトの）他端部
４００：偏心ブッシュ
４１０：リセス部
４１２：（リセス部の）内周面
４１４：（リセス部の）基底面
４１６：ヒンジピン他端部挿入溝
４１８：緩衝部材他端部挿入溝
４１８ａ：（緩衝部材他端部挿入溝の）内周面
４１８ｂ：（緩衝部材他端部挿入溝の）基底面
４２０：偏心部
４３０：バランスウエイト
５００：旋回スクロール
６００：固定スクロール
８００：ヒンジピン
９００：緩衝部材
９１０：（緩衝部材の一端部
９１２：（緩衝部材の一端部の）外周面
９１４：（緩衝部材の一端部の）先端面
９２０：緩衝部材の他端部
９２２：（緩衝部材の他端部の）外周面
９２４：（緩衝部材の他端部の）先端面
Ｃ４１０：リセス部の中心
Ｃ４１８：緩衝部材他端部挿入溝の中心
Ｃ４３０：バランスウェイトの重心
Ｇ１：リセス部の内周面とシャフトの一端部の外周面との間の間隙
Ｇ２：緩衝部材他端部挿入溝の内周面と緩衝部材の他端部の外周面との間の間隙
Ｌ：リセス部の中心とバランスウェイトの重心とを結ぶ仮想の直線
Ｕ：凹凸

Claims (15)

1. 駆動源によって回転するシャフトと、
   前記シャフトの一端部が挿入されるリセス部、および前記シャフトに偏心する偏心部を有する偏心ブッシュと、
   前記偏心部に連動して旋回運動をする旋回スクロールと、
   前記旋回スクロールと噛み合う固定スクロールと、
   前記シャフトの一端部と前記リセス部との間に介在する緩衝部材とを含み、
   前記シャフトの一端部の先端面には、前記緩衝部材の一端部が挿入される緩衝部材一端部挿入溝が形成され、
   前記シャフトの一端部の先端面に対向する前記リセス部の基底面には、前記緩衝部材の他端部が挿入される緩衝部材他端部挿入溝が形成され、
   前記リセス部の内周面と前記シャフトの一端部の外周面との間、および前記緩衝部材他端部挿入溝の内周面と前記緩衝部材の他端部の外周面との間に回転遊びが存在するように形成され、
   前記回転遊びによって、前記リセス部の内周面と前記シャフトの一端部の外周面とが接触する前に、前記緩衝部材の他端部の外周面が前記緩衝部材他端部挿入溝の内周面に接触するように形成されたことを特徴とするスクロール圧縮機。
2. 前記リセス部が前記シャフトの一端部と同心をなす位置に配置される時、前記リセス部の内周面と前記シャフトの一端部の外周面との間の間隙が一定であり、前記緩衝部材他端部挿入溝の内周面と前記緩衝部材の他端部の外周面との間の間隙が一定であり、前記緩衝部材他端部挿入溝の内周面と前記緩衝部材の他端部の外周面との間の間隙が、前記リセス部の内周面と前記シャフトの一端部の外周面との間の間隙より狭く形成されることを特徴とする請求項１に記載のスクロール圧縮機。
3. 前記緩衝部材は、前記緩衝部材一端部挿入溝および前記緩衝部材他端部挿入溝よりショア硬度（ｓｈｏｒｅ ｈａｒｄｎｅｓｓ）の小さい材質で形成されることを特徴とする請求項２に記載のスクロール圧縮機。
4. 前記緩衝部材他端部挿入溝の内周面と前記緩衝部材の他端部の外周面との間の間隙は、前記緩衝部材のショア硬度と比例関係が成立するように形成されることを特徴とする請求項３に記載のスクロール圧縮機。
5. 前記緩衝部材他端部挿入溝の内周面と前記緩衝部材の他端部の外周面との間の間隙をＧ２とし、前記緩衝部材のショア硬度をＨとすれば、０＜Ｇ２≦（０．０２ｍｍ／ショア硬度１単位）＊Ｈ−１．２ｍｍの関係式を満たすように形成されることを特徴とする請求項４に記載のスクロール圧縮機。
6. 前記緩衝部材は、ショア硬度７０単位の材質で形成され、
   前記緩衝部材他端部挿入溝の内周面と前記緩衝部材の他端部の外周面との間の間隙は、０より大きく、０．２ｍｍより小さいか等しく形成されることを特徴とする請求項５に記載のスクロール圧縮機。
7. 前記緩衝部材は、ショア硬度８０単位の材質で形成され、
   前記緩衝部材他端部挿入溝の内周面と前記緩衝部材の他端部の外周面との間の間隙は、０より大きく、０．４ｍｍより小さいか等しく形成されることを特徴とする請求項５に記載のスクロール圧縮機。
8. 前記緩衝部材他端部挿入溝の内周面は、軸方向上、前記シャフトの一端部の先端面から遠くなるほど内径が減少するように形成され、
   前記リセス部が前記シャフトの一端部と同心をなす位置に配置される時、前記リセス部の内周面と前記シャフトの一端部の外周面との間の間隙が一定であり、前記緩衝部材他端部挿入溝の内周面と前記緩衝部材の他端部の外周面との間の間隙が一定であり、前記緩衝部材他端部挿入溝の内周面と前記緩衝部材の他端部の外周面との間の間隙のうち最小値が、前記リセス部の内周面と前記シャフトの一端部の外周面との間の間隙より狭く形成されることを特徴とする請求項１に記載のスクロール圧縮機。
9. 前記緩衝部材他端部挿入溝の内周面は、軸方向上、前記シャフトの一端部の先端面から遠くなるほど内径が線形的に減少するように形成されることを特徴とする請求項８に記載のスクロール圧縮機。
10. 前記緩衝部材の他端部の先端面は、前記緩衝部材他端部挿入溝の基底面と離隔して形成されることを特徴とする請求項１に記載のスクロール圧縮機。
11. 前記緩衝部材の一端部の先端面は、前記緩衝部材一端部挿入溝の基底面と離隔して形成されることを特徴とする請求項１０に記載のスクロール圧縮機。
12. 前記緩衝部材一端部挿入溝の内周面および前記緩衝部材の一端部の外周面の少なくとも１つには、前記緩衝部材が前記緩衝部材一端部挿入溝から離脱するのを防止する凹凸が形成されることを特徴とする請求項１に記載のスクロール圧縮機。
13. 前記偏心ブッシュは、前記リセス部を基準として前記偏心部の反対側に配置されるバランスウェイトをさらに含み、
    前記バランスウェイトの重心は、前記リセス部の中心を基準として前記偏心部の中心の反対側に形成され、
    前記緩衝部材他端部挿入溝は、前記緩衝部材他端部挿入溝の中心が、前記リセス部の中心と前記バランスウェイトの重心とを結ぶ仮想の直線上で前記リセス部の中心と前記バランスウェイトの重心との間に配置されるように形成されることを特徴とする請求項１に記載のスクロール圧縮機。
14. 前記緩衝部材他端部挿入溝は、前記緩衝部材他端部挿入溝の中心を基準として対称に形成されることを特徴とする請求項１３に記載のスクロール圧縮機。
15. 前記緩衝部材一端部挿入溝は、前記リセス部が前記シャフトの一端部と同心をなす位置に配置される時、前記緩衝部材他端部挿入溝に対向し、前記緩衝部材一端部挿入溝の中心を基準として対称に形成されることを特徴とする請求項１３に記載のスクロール圧縮機。

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