WO2012117600A1 - スクロール圧縮機 - Google Patents

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WO2012117600A1
WO2012117600A1 PCT/JP2011/071817 JP2011071817W WO2012117600A1 WO 2012117600 A1 WO2012117600 A1 WO 2012117600A1 JP 2011071817 W JP2011071817 W JP 2011071817W WO 2012117600 A1 WO2012117600 A1 WO 2012117600A1
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scroll
balancer
slide bush
slide
scroll compressor
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和▲禧▼ 杉本
敏 飯塚
保則 清川
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三洋電機株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/02—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents
    • F04C18/0207—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents both members having co-operating elements in spiral form
    • F04C18/0215—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents both members having co-operating elements in spiral form where only one member is moving
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C29/00—Component parts, details or accessories of pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C18/00 - F04C28/00
    • F04C29/0042—Driving elements, brakes, couplings, transmissions specially adapted for pumps
    • F04C29/005—Means for transmitting movement from the prime mover to driven parts of the pump, e.g. clutches, couplings, transmissions
    • F04C29/0057—Means for transmitting movement from the prime mover to driven parts of the pump, e.g. clutches, couplings, transmissions for eccentric movement
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C29/00—Component parts, details or accessories of pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C18/00 - F04C28/00
    • F04C29/0042—Driving elements, brakes, couplings, transmissions specially adapted for pumps
    • F04C29/005—Means for transmitting movement from the prime mover to driven parts of the pump, e.g. clutches, couplings, transmissions
    • F04C29/0071—Couplings between rotors and input or output shafts acting by interengaging or mating parts, i.e. positive coupling of rotor and shaft
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2240/00—Components
    • F04C2240/80—Other components
    • F04C2240/807—Balance weight, counterweight

Definitions

  • the present invention relates to a scroll compressor in which a plurality of compression chambers are formed by meshing each lap formed on a facing surface of a fixed scroll and a face plate of an orbiting scroll revolving with respect to the fixed scroll.
  • this type of scroll compressor has a fixed scroll and an orbiting scroll that revolves with respect to the fixed scroll, and forms spiral wraps on opposite surfaces of the end plates of the fixed scroll and the orbiting scroll.
  • the wraps are engaged with each other to form a plurality of compression chambers.
  • a slide bush is interposed on the eccentric shaft of the rotary shaft that drives the rocking scroll.
  • the slide bush has a slide surface that forms a predetermined angle with respect to the gas load direction in the compression chamber, and is configured to increase the eccentric amount of the slide bush when a gas load in the compression chamber is applied. .
  • the amount of eccentricity of the component of the gas load can be increased by the slide surface, it is possible to improve the sealing performance between the wraps of the fixed scroll and the swing scroll, The performance of a compressor can be improved (for example, refer patent document 1).
  • a spring member is inserted between the slide bush and the eccentric shaft, and the slide bush is pressed against the eccentric shaft by the spring member, thereby reducing the amount of eccentricity at the time of starting and reducing the load at the time of starting.
  • Things are also being developed.
  • the scroll compressor presses the slide bush against the eccentric shaft with a spring member, so that the eccentric amount is small when stopped and the clearance between both laps is large, so the starting load can be reduced.
  • the slide bush moves in the direction in which the amount of eccentricity increases against the biasing force of the spring member, and an appropriate amount of eccentricity can be obtained (see, for example, Patent Document 2).
  • an object of the present invention is to provide a scroll compressor that can solve the above-described problems of the prior art and can stabilize the orbiting scroll's orbiting motion over a long period of time while suppressing the starting load. There is.
  • the present invention includes a fixed scroll and an orbiting scroll that revolves with respect to the fixed scroll, and forms spiral wraps on mutually facing surfaces of the fixed scroll and the end plate of the orbiting scroll.
  • a plurality of compression chambers are formed by meshing with each other, and a slide bush having a slide surface that forms a predetermined angle with respect to the gas load direction in the compression chamber on the eccentric shaft of the rotary shaft that drives the orbiting scroll.
  • the centrifugal compressor presses the slide surface against the eccentric shaft against the slide bush. If a balancer that applies force to the slide bush is installed and the gas load in the compression chamber increases, the balance increases. And configured eccentricity of the slide bush is increased by overcoming the centrifugal force.
  • the balancer may be mounted such that the center of gravity G of the entire part assembled with the slide bush and the balancer is located on the ⁇ y axis opposite to the eccentric direction D2 with respect to the center C of the rotating shaft.
  • the balancer is located on the ⁇ y axis side opposite to the eccentric direction D2 with respect to the center C of the rotating shaft and on the extension line L of the slide surface so that the center of gravity G of the entire parts assembled with the slide bush and balancer is positioned. It may be attached.
  • a lower balancer may be attached to the rotating shaft, and the balance of the entire system may be achieved by the lower balancer and the balancer.
  • the eccentric amount of the slide bush is controlled by the balance of universal force using a balancer without relying on the force due to deformation of the spring member or the like as in the prior art.
  • the orbiting scroll orbiting motion can be stabilized over a long period of time while suppressing the starting load.
  • the amount of eccentricity of the slide bush is small when the scroll compressor is started, the clearance between the laps of the fixed scroll and the orbiting scroll is large at the time of startup, the compressed gas leak cross is large, and the gas load is too small. Since there is no increase, the starting torque can be reduced, a small motor can be designed, and high efficiency can be realized.
  • FIG. 1 is a longitudinal side view of an embodiment of a scroll compressor to which the present invention is applied
  • FIG. 2 is a plan view of the periphery of a compression element 2.
  • 1 is an airtight container.
  • the hermetic container 1 includes a container body 1A having a vertically long cylindrical shape, and an end cap 1B and a bottom cap 1C each having a substantially bowl shape that are welded and fixed to both ends (upper and lower ends) of the container body 1A.
  • a partition plate 10 that partitions the space in the sealed container 1 up and down is provided above the sealed container 1. That is, the inside of the sealed container 1 is partitioned by the partition plate 10 into an upper space 11 and a lower space 12.
  • the compression element 2 is housed on the upper side, and the electric element 3 as drive means for driving the compression element 2 is housed on the lower side.
  • the bottom portion of the space 12 (that is, the inner surface of the bottom cap 1C) 65 is an oil sump in which lubricating oil for lubricating the compression element 2 and the like is stored.
  • a support frame 4 is accommodated in the sealed container 1 between the compression element 2 and the electric element 3, and a bearing portion 6 and a boss accommodating portion 22 are formed in the center of the support frame 4.
  • the bearing portion 6 is for supporting the tip (upper end) side of the rotating shaft 5 and is formed to project downward from the center of one surface (lower surface) of the support frame 4.
  • the boss accommodating portion 22 is for accommodating a boss 24 of the swing scroll 8 described later, and is formed by recessing the center of the other surface (upper surface) of the support frame 4 downward.
  • An eccentric shaft 23 is formed at the tip (upper end) of the rotating shaft 5.
  • the eccentric shaft 23 is provided so that its center is eccentric from the axis of the rotary shaft 5, and is inserted into the boss 24 via a slide bush 27 and a pivot bearing 28 so as to be pivotable.
  • the compression element 2 includes a fixed scroll 7 and a swing scroll 8.
  • the fixed scroll 7 includes a disc-shaped end plate 14, an involute erected on one surface (lower surface) of the end plate 14, or a spiral wrap 15 having a curve similar to this,
  • the peripheral wall 16 is provided so as to surround the periphery of the wrap 15, and the flange 17 is provided around the peripheral wall 16 and the outer peripheral edge is shrink-fitted on the inner surface of the container main body 1 ⁇ / b> A of the sealed container 1.
  • a discharge hole 18 communicating with the space 11 in the upper sealed container 1 partitioned by the partition plate 10 is formed at the center of the end plate 14 of the fixed scroll 7. In the fixed scroll 7, the protruding direction of the wrap 15 is set downward.
  • the end plate 14 of the fixed scroll 7 discharges to the other surface (upper surface) of the end plate 14 and includes a cylindrical protrusion 30 having a discharge hole 18.
  • the protrusion 30 is configured to fit into a holding hole 10 ⁇ / b> A formed in the partition plate 10, and the upper surface 30 ⁇ / b> A of the protrusion 30 faces the space 11 above the partition plate 10.
  • a discharge valve (not shown) for opening and closing the discharge hole 18 and a plurality of release valves (not shown) are provided adjacent to the discharge valve on the upper surface 30A of the protrusion 30.
  • the release valve is provided to prevent the refrigerant from being over-compressed, and communicates with a compression space (compression chamber 25), which will be described later, of the compression process via a release port (not shown). Specifically, when the refrigerant pressure in the compression process reaches the discharge pressure before reaching the discharge hole 18, the release valve (not shown) is opened, and the refrigerant in the compression space (compression chamber 25) passes through the release port. It is discharged outside.
  • the orbiting scroll 8 is a scroll that revolves with respect to the fixed scroll 7 described above, and has a disc-shaped end plate 20 and an involute shape that is erected on one surface (upper surface) of the end plate 20.
  • it is composed of a spiral wrap 21 having a curve similar to this and the boss 24 described above that protrudes from the center of the other surface (lower surface) of the end plate 20.
  • the oscillating scroll 8 is arranged so that the protruding direction of the wrap 21 is upward and the wrap 21 is rotated 180 degrees to the wrap 15 of the fixed scroll 7 so as to face each other. A space is formed.
  • the wrap 21 of the orbiting scroll 8 is opposed to the wrap 15 of the fixed scroll 7 and meshes so that the front end surfaces of both the wraps 21 and 15 are in contact with the bottom surface of the other party. Since two eccentric wraps 21 and 15 are attached to an eccentric shaft 23 which is eccentric from the shaft center via a slide bush 27, the two spiral wraps 21 and 15 are eccentric to each other and confined in contact with each other on a line in the eccentric direction. A plurality of spaces are created, and each of these spaces becomes a compression chamber 25.
  • the fixed scroll 7 has a flange 17 provided around the peripheral wall 16 fixed to the support frame 4 via a plurality of bolts 37.
  • the swing scroll 8 is supported by the support frame 4 via the Oldham ring 40.
  • the Oldham ring 40 is for revolving the orbiting scroll 8 on the circular orbit so as not to rotate with respect to the fixed scroll 7.
  • the Oldham ring 40 includes a pair of Oldham keys 41 and 41 formed so as to protrude upward at opposite positions. Prepare.
  • the Oldham keys 41 and 41 are slidably engaged with a key groove 42 formed on the lower surface of the fixed scroll 7. In this case, the Oldham rings 40, 40 slide along the extending direction of the Oldham key 41 in the sliding space 43 formed between the fixed scroll 7 and the support frame 4 as the swinging scroll turns.
  • the orbiting scroll 8 Since the orbiting scroll 8 is eccentric and revolves with respect to the fixed scroll 7, the eccentric direction and the contact position of the two spiral wraps move while rotating, and the compression chamber moves from the outside toward the inside compression chamber 25. Reduce as you move.
  • the low-pressure refrigerant gas that has entered from the outer compression chamber 25 and is confined first moves inward while being adiabatically compressed, and finally becomes a high-temperature and high-pressure refrigerant gas when it reaches the center.
  • the refrigerant gas is sent out to the space 11 through the discharge hole 18.
  • the electric element 3 includes a stator 50 fixed to the hermetic container 1 and a rotor 52 that is disposed inside the stator 50 and rotates within the stator 50, and rotates around the center of the rotor 52.
  • the shaft 5 is fitted.
  • the end (lower end) of the rotating shaft 5 is pivotally supported by a bearing 9 disposed at the bottom of the sealed container 1.
  • An oil passage 60 is formed inside the rotating shaft 5 along the axial direction of the rotating shaft 5.
  • the oil passage 60 includes a suction port 61 positioned at the lower end of the rotating shaft 5 and a paddle 63 formed above the suction port 61.
  • the lower end of the rotating shaft 5 is immersed in the lubricating oil stored in the oil sump 65, and the suction port 61 of the oil passage 60 opens in the lubricating oil.
  • the oil passage 60 is formed with an oil supply port 64 for supplying lubrication at a position corresponding to each bearing.
  • the airtight container 1 is compressed by the refrigerant introduction pipe 67 for introducing the refrigerant into the lower space 12 in the airtight container 1 and the compression element 2 and is sealed via the discharge hole 18.
  • 1 is provided with a refrigerant discharge pipe 68 for discharging the refrigerant discharged into the upper space 11 in the outside.
  • the refrigerant introduction pipe 67 is welded and fixed to the side surface of the container body 1A of the sealed container 1, and the refrigerant discharge pipe 68 is fixed to the side surface of the end cap 1B by welding.
  • a slide bush 27 is mounted on the eccentric shaft 23 of the rotating shaft 5.
  • the slide bush 27 has a slide surface 90 on its inner periphery, and the slide surface 90 forms a predetermined angle with respect to the gas load direction in the compression chamber 25. Is formed.
  • the slide surface 90 is formed so as to be inclined at a predetermined angle ⁇ from an eccentric direction (arrow D2) orthogonal to the gas load direction (arrow D1).
  • the sealing performance between the wraps 15 and 21 of the fixed scroll 7 and the swing scroll 8 is improved, and the performance of the scroll compressor can be improved.
  • an upper balancer (balancer) 71 is integrally attached to the slide bush 27.
  • the upper balancer 71 is integrally provided with a mounting portion 71A and a weight portion 71B, and the slide bush 27 is press-fitted or shrink-fitted into the mounting portion 71A.
  • the center of gravity G of the entire part assembled with the slide bush 27 and the upper balancer 71 is positioned on the ⁇ y axis opposite to the eccentric direction D2 with respect to the center C of the rotating shaft 5. Further, an upper balancer 71 is attached to the slide bush 27. As shown in FIG.
  • a lower balancer 75 is attached to the rotary shaft 5 so as to face the rotor 52, and the entire balance is achieved by the upper balancer 71 and the lower balancer 75.
  • the gas load (arrow D1 in FIG. 4) in the compression chamber 25 gradually increases, so that the component force of the gas load in the direction along the slide surface 90 increases.
  • the upper balancer 71 is used to control the amount of eccentricity of the slide bush 27 by a universal force balance without relying on the force due to deformation of the spring member or the like as in the prior art. Problems such as dragging and fatigue destruction are eliminated, and the orbiting scroll can be stabilized for a long period of time while suppressing the starting load.
  • the amount of eccentricity of the slide bush 27 is small when the scroll compressor is activated, the clearance between the wraps 15 and 21 of the fixed scroll 7 and the swing scroll 8 is large at the time of activation. Since this is hardly done, the starting torque can be reduced, a small motor can be designed, and high efficiency can be realized.
  • FIG. 7 shows another embodiment.
  • the same parts as those in FIGS. 1 to 6 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • the upper balancer 72 is integrally provided with a mounting portion 72A and a weight portion 72B.
  • the center of gravity G of all parts assembled with the slide bush 27 and the upper balancer 71 is on the ⁇ y axis side opposite to the eccentric direction D2 from the center C of the rotating shaft 5, and is an extension line L of the slide surface 90.
  • An upper balancer 72 is attached to the slide bush 27 so as to be positioned above.
  • the gas load in the compression chamber 25 is small as in the above embodiment, so that the eccentric amount of the slide bush 27 is controlled by the centrifugal force f. Therefore, the clearance between the wraps 15 and 21 of the fixed scroll 7 and the orbiting scroll 8 is increased, and compression work is hardly performed. Thereby, the load at the time of starting can be made small.
  • the gas load in the compression chamber 25 gradually increases, so the component force of the gas load in the direction along the slide surface 90 increases.
  • the slide bush 27 slides in a direction to increase the eccentricity, and the fixed scroll 7 and the swing scroll 8
  • the clearance between the laps 15 and 21 is zero, and the efficiency is increased.
  • the weight of the weight part 72B can be designed small and the balancer 72 can be reduced in size. Further, since there is no component force acting on the eccentric shaft 23 as a centrifugal force, the bending stress (deflection due to load) of the eccentric shaft 23 can be minimized.
  • the center of gravity G of the entire part assembled with the slide bush and the balancer is positioned on the ⁇ y axis (see FIG. 4) or on the extension line L of the slide surface 90 (see FIG. 7).
  • the present invention is not limited to this, as shown in FIG. 7, it is located on the ⁇ y-axis side opposite to the eccentric direction D2 from the center C of the rotating shaft 5 and at ⁇ between the ⁇ y axis and the extension line L. You may let them.
  • the turning motion of the orbiting scroll 8 can be stabilized while suppressing the load at the start. Thereby, the performance of the scroll compressor can be improved and the reliability can be improved.
  • FIG. 5 is a view corresponding to FIG. 4 showing another embodiment.

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Abstract

【課題】始動負荷を抑制しながら、揺動スクロールの旋回運動を長期間に亘り安定化させることができるスクロール圧縮機を提供する。 【解決手段】固定スクロールと、該固定スクロールに対して旋回する揺動スクロールとを有し、上記固定スクロールと揺動スクロールの鏡板の互いに向き合う面に渦巻き状のラップをそれぞれ形成し、各ラップを互いに噛み合わせて複数の圧縮室を形成すると共に、上記揺動スクロールを駆動する回転軸の偏心軸２３に、上記圧縮室内のガスの荷重方向に対して所定の角度を成すスライド面９０を有するスライドブッシュ２７を介在させ、上記圧縮室内のガスの荷重が加わったときに、上記スライドブッシュ２７の偏心量が大きくなるよう構成して成るスクロール圧縮機において、上記スライドブッシュ２７に、上記偏心軸２３に上記スライド面を押し付ける遠心力を上記スライドブッシュ２７に作用させるバランサ７１を取り付け、上記圧縮室内のガスの荷重が増大すると上記遠心力に打ち勝って上記スライドブッシュ２７の偏心量が増大するよう構成した。

Description

スクロール圧縮機
　本発明は、固定スクロールとこの固定スクロールに対して旋回する揺動スクロールの鏡板の互いに向き合う面にそれぞれ形成された各ラップを互いに噛み合わせて複数の圧縮室を形成するスクロール圧縮機に関する。
　一般に、この種スクロール圧縮機は、固定スクロールと、この固定スクロールに対して旋回する揺動スクロールとを有し、固定スクロールと揺動スクロールの鏡板の互いに向き合う面に渦巻き状のラップをそれぞれ形成し、各ラップを互いに噛み合わせて複数の圧縮室を形成するよう構成されている。
　上記揺動スクロールを駆動する回転軸の偏心軸には、スライドブッシュが介在されている。このスライドブッシュは、圧縮室内のガスの荷重方向に対して所定角度を成すスライド面を有し、圧縮室内のガスの荷重が加わったときに、スライドブッシュの偏心量が大きくなるよう構成されている。係る構成によれば、スライド面によってガス荷重の分力を偏心量が増大するように作用させることができるので、固定スクロールと揺動スクロールとの両ラップ間のシール性を向上させることができ、圧縮機の性能を向上できる（例えば、特許文献１参照）。このようなスクロール圧縮機では、スライドブッシュと偏心軸の間にバネ部材を挿入し、バネ部材によりスライドブッシュを偏心軸に押し付け、始動時の偏心量を小さくして、始動時の負荷を低減するものも開発されている。
　具体的に、上記スクロール圧縮機は、バネ部材によりスライドブッシュを偏心軸に押し付けることで、停止時には偏心量が小さく、両ラップのクリアランスが大きくなるので、始動負荷を小さくできる。一方、ガス荷重がかかりだすと、バネ部材の付勢力に抗してスライドブッシュが、偏心量が大きくなる方向に移動し、適正な偏心量とすることができる（例えば、特許文献２参照）。
特開平７－７１３８６号公報 特許第３１６５１５３号公報
　しかしながら、上述したようにバネ部材によりスライドブッシュを偏心軸に押し付けて、スライドブッシュの偏心量を可変としたスクロール圧縮機では、運転時にスライドブッシュのスライド面と偏心軸とが離れてガタが生じる問題があった。また、例えば、長期間の使用により上記バネ部材にへたりや疲労破壊が発生するなどの問題があった。
　そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が有する課題を解消し、始動負荷を抑制しながら、揺動スクロールの旋回運動を長期間に亘り安定化させることができるスクロール圧縮機を提供することにある。
　本発明は、固定スクロールと、該固定スクロールに対して旋回する揺動スクロールとを有し、上記固定スクロールと揺動スクロールの鏡板の互いに向き合う面に渦巻き状のラップをそれぞれ形成し、各ラップを互いに噛み合わせて複数の圧縮室を形成すると共に、上記揺動スクロールを駆動する回転軸の偏心軸に、上記圧縮室内のガスの荷重方向に対して所定の角度を成すスライド面を有するスライドブッシュを介在させ、上記圧縮室内のガスの荷重が加わったときに、上記スライドブッシュの偏心量が大きくなるよう構成して成るスクロール圧縮機において、上記スライドブッシュに、上記偏心軸に上記スライド面を押し付ける遠心力を上記スライドブッシュに作用させるバランサを取り付け、上記圧縮室内のガスの荷重が増大すると上記遠心力に打ち勝って上記スライドブッシュの偏心量が増大するよう構成した。
　起動時においては、上記スライドブッシュの偏心量が小さくてもよい。
　上記バランサは、回転軸の中心Ｃを基準としてスライドブッシュ及びバランサを組み付けた全体部品の重心Ｇが偏心方向Ｄ２と反対方向の－ｙ軸上に位置するように取り付けられていてもよい。
　上記バランサは、回転軸の中心Ｃよりも偏心方向Ｄ２と反対方向の－ｙ軸側であってスライド面の延長線Ｌ上にスライドブッシュ及びバランサを組み付けた全体部品の重心Ｇが位置するように取り付けられてもよい。
　上記回転軸には、下バランサが取り付けられ、この下バランサ及び上記バランサにより系全体のバランスが図られてもよい。
　これらの発明では、スクロール圧縮機の起動時は、圧縮室内のガス荷重が小さいので、バランサによる遠心力に支配されて、スライドブッシュの偏心量が小さい。したがって、固定スクロールと揺動スクロールとの両ラップ間のクリアランスは大きく、圧縮ガスのリークロスが大きく、あまりガス荷重の上昇がない。これにより、始動時の負荷を小さくすることができる。さらに、スクロール圧縮機の運転を継続すると、圧縮室内のガスの荷重が徐々に増大するため、ガス荷重のスライド面に沿う方向への分力が大きくなり、この分力が、上述の遠心力のスライド面に沿う方向への分力に打ち勝つようになると、スライドブッシュが、スライドブッシュの偏心量を増大させる方向にスライドする。この関係に至ると、両ラップ間のクリアランスが零となって、スクロール圧縮機の効率が高効率となる。
　本発明では、従来のようなバネ部材等の変形による力に頼ることなく、バランサを用いて、普遍的な力のバランスによりスライドブッシュの偏心量を制御するため、バネ部材のへたりや疲労破壊等の課題が解消され、始動負荷を抑制しながら、揺動スクロールの旋回運動を長期間に亘り安定化させることができる。また、スクロール圧縮機の起動時にスライドブッシュの偏心量が小さいため、起動時は、固定スクロールと揺動スクロールとの両ラップ間のクリアランスが大きくなり、圧縮ガスのリークロスが大きく、あまりガス荷重の上昇がないため、起動トルクを小さくでき、小さいモータ設計が可能となり、高効率を実現できる。
　以下、本発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。
　図１は、本発明を適用したスクロール圧縮機の一実施例の縦断側面図、図２は圧縮要素２周辺部の平面図を示している。
　図１において、１は密閉容器である。この密閉容器１は、縦長円筒状を呈する容器本体１Ａと、この容器本体１Ａの両端（上下両端）にそれぞれ溶接固定された略椀状を呈するエンドキャップ１Ｂ及びボトムキャップ１Ｃとから構成されている。
　この密閉容器１内の上方には当該密閉容器１内の空間を上下に仕切る仕切板１０が設けられている。即ち、密閉容器１の内部は、仕切板１０にて上側の空間１１と、下側の空間１２とに仕切られている。
　上記密閉容器１内の下側の空間１２には、上側に圧縮要素２、下側にこの圧縮要素２を駆動するための駆動手段としての電動要素３がそれぞれ収納されている。また、空間１２の底部（即ち、ボトムキャップ１Ｃの内面）６５は圧縮要素２等を潤滑する潤滑油が貯留される油溜めとされている。
　この圧縮要素２と電動要素３間の密閉容器１内には、支持フレーム４が収納され、この支持フレーム４には中央に軸受部６とボス収容部２２とが形成されている。軸受部６は、回転軸５の先端（上端）側を軸支するためのものであり、当該支持フレーム４の一方の面（下側の面）の中央から下方に突出して形成されている。ボス収容部２２は後述する揺動スクロール８のボス２４を収容するためのものであり、支持フレーム４の他方の面（上側の面）の中央を下方に凹陥することにより形成されている。回転軸５の先端（上端）には、偏心軸２３が形成されている。この偏心軸２３は、中心が回転軸５の軸心と偏心して設けられると共に、スライドブッシュ２７及び旋回軸受け２８を介して、ボス２４に旋回駆動可能に挿入されている。
　上記圧縮要素２は、固定スクロール７と揺動スクロール８とで構成されている。固定スクロール７は、円板状の鏡板１４と、この鏡板１４の一方の面（下側の表面）に立設されたインボリュート状、又は、これに近似した曲線からなる渦巻状のラップ１５と、ラップ１５の周囲を取り囲むように立設された周壁１６と、周壁１６の周囲に設けられ、外周縁が密閉容器１の容器本体１Ａの内面に焼き嵌めされたフランジ１７とで構成されている。固定スクロール７の鏡板１４の中央部には、仕切板１０にて仕切られた上側の密閉容器１内の空間１１に連通する吐出孔１８が形成されている。固定スクロール７はラップ１５の突出方向を下方とされている。
　本実施形態の構成では、固定スクロール７の鏡板１４は、当該鏡板１４の他方の面（上側の面）に吐出すると共に、吐出孔１８を有する円筒状の突出部３０を備える。この突出部３０は、仕切板１０に形成された保持孔１０Ａに嵌合し、当該突出部３０の上側の面３０Ａが仕切板１０の上側の空間１１に臨むよう構成されている。この突出部３０の上面３０Ａには、吐出孔１８を開閉する吐出弁（不図示）と、この吐出弁に隣接して複数のリリース弁（不図示）とが設けられている。
　当該リリース弁は、冷媒の過圧縮を防止するために設けられたものであり、図示しないリリースポートを介して圧縮過程の後述する圧縮空間（圧縮室２５）と連通されている。具体的に、圧縮過程の冷媒圧力が吐出孔１８に至る以前に吐出圧力に達すると、リリース弁（不図示）が開放されて、圧縮空間（圧縮室２５）内の冷媒がリリースポートを介して外部に吐出される。
　一方、上記揺動スクロール８は、上述した固定スクロール７に対して旋回するスクロールであり、円板状の鏡板２０と、この鏡板２０の一方の面（上側の表面）に立設されたインボリュート状、又は、これに近似した曲線からなる渦巻状のラップ２１と、鏡板２０の他方の面（下側の面）の中央に突出形成された前述したボス２４とで構成されている。そして、揺動スクロール８はラップ２１の突出方向を上方として、このラップ２１が固定スクロール７のラップ１５に１８０度回し、向かい合って噛み合うように配置され、内部のラップ１５、２１間に複数の圧縮空間が形成されている。即ち、揺動スクロール８のラップ２１は、固定スクロール７のラップ１５と対向し、両ラップ２１、１５の先端面が相手の底面に接するように噛み合い、且つ、揺動スクロール８は回転軸５の軸心から偏心して設けられた偏心軸２３にスライドブッシュ２７を介して装着されているため、２つの渦巻状のラップ２１、１５は、互いに偏心して、その偏心方向の線上で接して閉じこめられた複数の空間を作り、この空間の各々が圧縮室２５となる。
　上記固定スクロール７は、その周壁１６の周囲に設けられたフランジ１７が複数のボルト３７を介して支持フレーム４に固定されている。揺動スクロール８は、オルダムリング４０を介して支持フレーム４に支持されている。オルダムリング４０は揺動スクロール８を固定スクロール７に対して自転しないように円軌道上を公転させるためのものであり、相対向する位置に上側に突出して形成された一対のオルダムキー４１、４１を備える。オルダムキー４１、４１は、固定スクロール７の下面に形成されたキー溝４２に摺動自在に係合する。この場合、オルダムリング４０、４０は、揺動スクロールの旋回に伴い固定スクロール７と支持フレーム４との間に形成された摺動スペース４３内をオルダムキー４１の延出方向に沿って摺動する。揺動スクロール８は、固定スクロール７に対して偏心し公転するため、２つの渦巻状のラップの偏心方向と接触位置は回転しながら移動し、圧縮室は外側から内側の圧縮室２５に向かって移りながら縮小していく。最初、外側の圧縮室２５から入り込んで閉じこめられた低圧の冷媒ガスは、断熱圧縮されながら内側に移動し、最後に中央部に到達するときには高温高圧の冷媒ガスとなる。冷媒ガスは、吐出孔１８を介して空間１１に送り出される。
　一方、上記電動要素３は、密閉容器１に固定されたステータ５０と、このステータ５０の内側に配置され、ステータ５０内で回転するロータ５２とから構成されており、このロータ５２の中心に回転軸５が嵌合されている。回転軸５の末端（下端）は密閉容器１の底部に配置された軸受け９に軸支される。回転軸５の内部には当該回転軸５の軸方向に沿って油路６０が形成されている。この油路６０は、回転軸５の下端に位置する吸込口６１と、この吸込口６１の上方に形成されたパドル６３とを備える。回転軸５の下端は、油溜め６５に貯留された潤滑油に浸漬されて、当該油路６０の吸込口６１が潤滑油内にて開口している。また、油路６０には各軸受けに対応する位置に潤滑を給油する給油口６４が形成されている。係る構成により、回転軸５が回転すると、油溜め６５に貯留された潤滑油が回転軸５の吸込口６１から油路６０に入り、この油路６０のパドル６３に沿って上方に汲み上げられる。そして、汲み上げられた潤滑油は各給油口６４等を介して各軸受けや圧縮要素２の摺動部に供給される。
　他方、上記密閉容器１には、当該密閉容器１内の下側の空間１２内に冷媒を導入するための冷媒導入管６７と、圧縮要素２にて圧縮され、吐出孔１８を介して密閉容器１内の上側の空間１１に吐出された冷媒を外部に吐出するための冷媒吐出管６８とが設けられている。冷媒導入管６７は密閉容器１の容器本体１Ａの側面に溶接固定され、冷媒吐出管６８はエンドキャップ１Ｂの側面に溶接固定されている。
　上記回転軸５の偏心軸２３には、図３に示すように、スライドブッシュ２７が装着されている。このスライドブッシュ２７は、図４に示すように、その内周部にスライド面９０を有し、当該スライド面９０は、圧縮室２５内のガスの荷重方向に対して所定の角度を成すように形成されている。具体的に、本実施形態では、ガスの荷重方向（矢印Ｄ１）に直交する偏心方向（矢印Ｄ２）から所定の角度α傾斜するようスライド面９０が形成されている。係る構成によれば、圧縮室２５内のガスの荷重が加わったときに、スライド面９０によってガス荷重の分力をスライドブッシュ２７の偏心量が増大（図６参照）するように作用させる。これにより、固定スクロール７と揺動スクロール８との両ラップ１５，２１間のシール性を向上させ、スクロール圧縮機の性能を向上できる。
　本実施形態では、図３及び図４に示すように、スライドブッシュ２７に対し、上バランサ（バランサ）７１が一体に取り付けられている。この上バランサ７１は、取り付け部７１Ａとウエイト部７１Ｂとを一体に備え、取り付け部７１Ａに対しスライドブッシュ２７が圧入、又は焼きばめされている。そして、スライドブッシュ２７及び上バランサ７１を組み付けた全体部品の重心Ｇが、図４に示すように、回転軸５の中心Ｃを基準として偏心方向Ｄ２と反対方向の－ｙ軸上に位置するように、スライドブッシュ２７に対し上バランサ７１が取り付けられている。図１に示すように、回転軸５には、上記ロータ５２に対向して下バランサ７５が取り付けられており、上バランサ７１及び下バランサ７５により系全体のバランスが図られている。
　本構成によれば、図４に示すように、回転軸５が回転すると、上バランサ７１のウエイト部７１Ｂが一体に回転し、スライドブッシュ２７に対し、遠心力ｆ（＝ｍｒω2、ｍはウエイト部重量。）が作用して、この遠心力ｆにより、スライドブッシュ２７が偏心方向Ｄ２と反対方向に移動しスライドブッシュ２７の図中上側の内面及びスライド面９０が偏心軸２３に押し付けられる。
　スクロール圧縮機の起動時は、圧縮室２５内のガス荷重が小さいので、遠心力ｆ＝ｍｒω2に支配されて、図５に示すように、スライドブッシュ２７の偏心量が小さい。したがって、固定スクロール７と揺動スクロール８との両ラップ１５，２１間のクリアランスは大きく、圧縮仕事は殆ど成されない。これにより、始動時の負荷を小さくすることができる。これに対し、スクロール圧縮機の運転中は、圧縮室２５内のガスの荷重（図４の矢印Ｄ１）が徐々に増大するため、ガス荷重のスライド面９０に沿う方向への分力が大きくなり、この分力が、上述の遠心力ｆ＝ｍｒω2のスライド面９０に沿う方向への分力に打ち勝つようになると（遠心力ｆ＝ｍｒω2の分力＜ガス荷重の分力）、スライドブッシュ２７が、図６に示すように、偏心量を増大させる方向にスライドする。この関係に至ると、固定スクロール７と揺動スクロール８との両ラップ１５，２１間のクリアランスが零となって、スクロール圧縮機の効率が高効率となる。
　本実施形態では、従来のようなバネ部材等の変形による力に頼ることなく、上バランサ７１を用いて、普遍的な力のバランスによりスライドブッシュ２７の偏心量を制御するため、バネ部材のへたりや疲労破壊等の課題が解消され、始動負荷を抑制しながら、揺動スクロールの旋回運動を長期間に亘り安定化させることができる。
　本実施形態では、スクロール圧縮機の起動時にスライドブッシュ２７の偏心量が小さいため、起動時は、固定スクロール７と揺動スクロール８との両ラップ１５，２１間のクリアランスが大きくなり、圧縮仕事は殆ど成されないため、起動トルクを小さくでき、小さいモータ設計が可能となり、高効率を実現できる。
　図７は、別の実施形態を示す。尚、図７では、図１乃至図６と同一部分には同一符号を付して示し、その説明を省略する。
　この実施形態では、上バランサ７２は、取り付け部７２Ａとウエイト部７２Ｂとを一体に備えている。そして、スライドブッシュ２７及び上バランサ７１を組み付けた全体部品の重心Ｇが、回転軸５の中心Ｃよりも、偏心方向Ｄ２と反対方向の－ｙ軸側であって、スライド面９０の延長線Ｌ上に位置するように、スライドブッシュ２７に上バランサ７２が取り付けられている。
　起動時は、上記実施形態と同様に、圧縮室２５内のガス荷重が小さいので、遠心力ｆに支配されてスライドブッシュ２７の偏心量が小さい。
　したがって、固定スクロール７と揺動スクロール８との両ラップ１５，２１間のクリアランスは大きくなり、圧縮仕事は殆ど成されない。これにより、始動時の負荷を小さくすることができる。
　これに対し、運転中は、圧縮室２５内のガスの荷重が徐々に増大するため、ガス荷重のスライド面９０に沿う方向への分力が大きくなる。
　この実施形態では、上記実施形態とは異なり、遠心力ｆ＝ｍｒω2がスライド面９０に沿う方向に作用するため、ガス荷重のスライド面９０に沿う方向への分力が、遠心力ｆ＝ｍｒω2、そのものよりも大きくなった時点で（遠心力ｆ＝ｍｒω2＜ガス荷重の分力）、スライドブッシュ２７が、偏心量を増大させる方向にスライドし、固定スクロール７と揺動スクロール８との両ラップ１５，２１間のクリアランスが零となり高効率となる。これによれば、上記実施形態と比較し、ウエイト部７２Ｂの重量を小さく設計でき、バランサ７２を小型化できる。更に、遠心力として偏心軸２３に作用する分力がないので、偏心軸２３の曲げ応力（荷重により撓み）を最小にすることができる。
　以上、本発明の一実施形態を詳述したが、本発明は、これに限定されものでないことは明らかである。上記実施形態では、スライドブッシュ及びバランサを組み付けた全体部品の重心Ｇを、－ｙ軸上（図４参照。）、又はスライド面９０の延長線Ｌ上（図７参照。）に位置させたが、これに限定されず、図７に示すように、回転軸５の中心Ｃよりも、偏心方向Ｄ２と反対方向の－ｙ軸側であって、－ｙ軸から延長線Ｌの間θに位置させてもよい。
　以上詳述の如く、本発明により始動時の負荷を抑制しながら、揺動スクロール８の旋回運動を安定化させることができる。これにより、スクロール圧縮機の性能の向上と信頼性の改善を図ることができる。
スクロール圧縮機の一実施形態の縦断側面図である。 図１のスクロール圧縮機の圧縮室を示す平面図である。 図１の要部の拡大図である。 スライドブッシュを示す平面図である。 起動時のスライドブッシュを示す平面図である。 運転時のスライドブッシュを示す平面図である。 別の実施形態を示す図４相当図である。
　１　密閉容器
　２　圧縮要素
　３　電動要素
　５　回転軸
　７　固定スクロール
　８　揺動スクロール
　１５、２１　ラップ
　１８　吐出孔
　２３　偏心軸
　２５　圧縮室
　２７　スライドブッシュ
　５０　ステータ
　５２　ロータ
　７１　上バランサ（バランサ）
　７５　下バランサ
　９０　スライド面

Claims (5)

  1. 　固定スクロールと、該固定スクロールに対して旋回する揺動スクロールとを有し、上記固定スクロールと揺動スクロールの鏡板の互いに向き合う面に渦巻き状のラップをそれぞれ形成し、各ラップを互いに噛み合わせて複数の圧縮室を形成すると共に、上記揺動スクロールを駆動する回転軸の偏心軸に、上記圧縮室内のガスの荷重方向に対して所定の角度を成すスライド面を有するスライドブッシュを介在させ、上記圧縮室内のガスの荷重が加わったときに、上記スライドブッシュの偏心量が大きくなるよう構成して成るスクロール圧縮機において、
    　上記スライドブッシュに、上記偏心軸に上記スライド面を押し付ける遠心力を上記スライドブッシュに作用させるバランサを取り付け、上記圧縮室内のガスの荷重が増大すると上記遠心力に打ち勝って上記スライドブッシュの偏心量が増大するよう構成したことを特徴とするスクロール圧縮機。
  2. 　起動時においては、上記スライドブッシュの偏心量が小さい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. 　上記バランサは、回転軸の中心Ｃを基準としてスライドブッシュ及びバランサを組み付けた全体部品の重心Ｇが偏心方向Ｄ２と反対方向の－ｙ軸上に位置するように取り付けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のスクロール圧縮機。
  4. 　上記バランサは、回転軸の中心Ｃよりも偏心方向Ｄ２と反対方向の－ｙ軸側であってスライド面の延長線Ｌ上にスライドブッシュ及びバランサを組み付けた全体部品の重心Ｇが位置するように取り付けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のスクロール圧縮機。
  5. 　上記回転軸には、下バランサが取り付けられ、この下バランサ及び上記バランサにより系全体のバランスが図られることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機。
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