JP2020056394A - スクロール圧縮機 - Google Patents

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Abstract

【課題】支持部材から可動スクロールに荷重が加わる位置を最適化する。【解決手段】筐体内で固定された固定スクロールと、固定スクロールと噛み合わされて旋回する可動スクロールと、可動スクロールを旋回させる回転軸と、固定スクロールを可動スクロールの反対側から保持する保持部材と、回転軸と保持部材との間に設けられ、可動スクロールの中心からずれた位置に加わる荷重により可動スクロールを支持する支持部材とを備えたことを特徴とするスクロール圧縮機。【選択図】図１

Description

本発明は、スクロール圧縮機に関する。
密閉容器内が高圧に保たれ、密閉容器内に設けられ、台板上にそれぞれの板状渦巻歯が相互間に圧縮室を形成するように噛み合わされた固定スクロール及び揺動スクロールと、揺動スクロールの板状渦巻歯の反対側に設けられたボス部に、偏芯軸部を挿入することによって揺動スクロールを駆動する主軸と、揺動スクロールを軸方向に支持すると共にこの揺動スクロールを駆動する主軸を主軸に設けられた主軸部で半径方向に支持するコンプライアントフレームと、コンプライアントフレームを半径方向に支持し、密閉容器に固定されたガイドフレームとを備え、コンプライアントフレームのガイドフレームに対する軸方向の摺動により揺動スクロールを軸方向に移動可能としているスクロール圧縮機は、知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許第５６４１９７８号公報
ここで、可動スクロールを旋回させる回転軸と固定スクロールを保持する保持部材との間に設けた支持部材で可動スクロールを支持する場合、支持部材の保持部材に対する軸方向の摺動により可動スクロールを軸方向に移動可能とするだけの構成を採用したのでは、支持部材から可動スクロールに荷重が加わる位置を最適化することはできない。
本発明の目的は、支持部材から可動スクロールに荷重が加わる位置を最適化することにある。
かかる目的のもと、本発明は、筐体内で固定された固定スクロールと、固定スクロールと噛み合わされて旋回する可動スクロールと、可動スクロールを旋回させる回転軸と、固定スクロールを可動スクロールの反対側から保持する保持部材と、回転軸と保持部材との間に設けられ、可動スクロールの中心からずれた位置に加わる荷重により可動スクロールを支持する支持部材とを備えたスクロール圧縮機を提供する。
ここで、支持部材は、保持部材に対して一方向に変位可能に設けられた、ものであってよい。
また、支持部材は、回転軸に沿った方向に変位可能で、かつ、回転軸に略直交する仮想的な軸を中心とした回転方向に変位可能に設けられた、ものであってもよい。
さらに、支持部材は、仮想的な軸を中心とした回転方向のうち、可動スクロールに発生したモーメントとは反対の回転方向に変位可能である、ものであってよい。
その場合、支持部材は、可動スクロールが受ける荷重に対する保持部材からの反力を、回転軸からの荷重を受ける位置よりも可動スクロール側の特定の位置で受けることにより、可動スクロールに発生したモーメントとは反対の回転方向に変位可能である、ものであってよい。そして、特定の位置は、支持部材の回転軸の軸受けの可動スクロール側の端面と、可動スクロールの台板の固定スクロールと噛み合わされる側の面との間にある、ものであってもよい。
或いは、支持部材は、回転軸からの荷重を受ける位置に関して可動スクロールと同じ側で保持部材との間の隙間が最も狭い特定の位置における隙間が、回転軸からの荷重を受ける位置に関して可動スクロールとは反対側で保持部材との間の隙間が最も狭い位置における隙間よりも狭くなるように設けられることにより、可動スクロールに発生したモーメントとは反対の回転方向に変位可能である、ものであってもよい。そして、特定の位置は、支持部材の回転軸の軸受けの可動スクロール側の端面と、可動スクロールの台板の固定スクロールと噛み合わされる側の面との間にある、ものであってよい。
また、支持部材は、保持部材に設けられた突起部と接触することにより、可動スクロールに発生したモーメントとは反対の回転方向に変位可能である、ものであってよい。
また、支持部材の可動スクロールを支持する部分は、支持部材が傾くことにより、可動スクロールの台板の固定スクロールと噛み合わされない側の面と接触した場合に、弾性を発揮する形状を有する、ものであってよい。
さらに、このスクロール圧縮機は、可動スクロールの自転を防止するためのオルダムリングをさらに備え、オルダムリングは、可動スクロールおよび支持部材、可動スクロールおよび保持部材、または、可動スクロールおよび固定スクロールに係合されている、ものであってよい。
加えて、このスクロール圧縮機は、保持部材と支持部材との間の少なくとも一部の隙間をシールすることにより、少なくとも保持部材と支持部材との間に内部空間を形成するシール機構をさらに備えた、ものであってよい。
また、保持部材は、固定スクロールに対して可動スクロールが噛み合わされて旋回することにより形成された圧縮室から導出された冷媒を内部空間へ導入する保持部材内通路を備えた、ものであってよい。
さらに、固定スクロールは、圧縮室から冷媒を導出させて保持部材内通路へ導入する固定スクロール内通路を備えた、ものであってよい。
或いは、固定スクロールは、圧縮室から導出された冷媒を保持部材内通路へ導入する固定スクロール内通路を備え、可動スクロールは、圧縮室から冷媒を導出させて固定スクロール内通路へ導入する可動スクロール内通路を備えた、ものであってよい。その場合、固定スクロール内通路は、可動スクロールが旋回する周期の少なくとも一部において可動スクロール内通路と連通する、ものであってよい。そして、固定スクロール内通路は、可動スクロールが旋回したときの可動スクロール内通路の流出口の軌道上に流入口を有する、ものであってもよいし、可動スクロールが旋回したときの可動スクロール内通路の流出口の軌道全体を覆う窪み部に接続された流入口を有する、ものであってもよい。
本発明によれば、支持部材から可動スクロールに荷重が加わる位置を最適化することができる。
第１の実施の形態に係るスクロール圧縮機の軸方向断面図である。 第１の実施の形態に係るスクロール圧縮機の第１の変形例の圧縮部および回転軸の軸方向断面図である。 第１の実施の形態に係るスクロール圧縮機の第２の変形例の圧縮部および回転軸の軸方向断面図である。 第１の実施の形態に係るスクロール圧縮機の第３の変形例の圧縮部および回転軸の軸方向断面図である。 第１の実施の形態に係るスクロール圧縮機の第４の変形例の圧縮部および回転軸の軸方向断面図である。 第２の実施の形態に係るスクロール圧縮機の軸方向断面図である。 （ａ）は可動スクロールが受けるモーメントを示した斜視図であり、（ｂ）は可動スクロールが傾こうとする様子を示した図である。 サブフレームに働くモーメントが可動スクロールに働くモーメントと同じ方向になる場合のスクロール圧縮機の圧縮部および回転軸の軸方向断面図である。 サブフレームに働くモーメントが可動スクロールに働くモーメントと反対方向になる場合のスクロール圧縮機の圧縮部および回転軸の軸方向断面図である。 スクロール圧縮機の第１の実装例の圧縮部および回転軸の軸方向断面図である。 スクロール圧縮機の第２の実装例の圧縮部および回転軸の軸方向断面図である。 スクロール圧縮機の第３の実装例の圧縮部および回転軸の軸方向断面図である。 第２の実施の形態に係るスクロール圧縮機の第１の変形例の圧縮部および回転軸の軸方向断面図である。 第２の実施の形態に係るスクロール圧縮機の第１の変形例の圧縮部における可動スクロールの端板の端部を上方から見た上面図である。 第２の実施の形態に係るスクロール圧縮機の第１の変形例の圧縮部における固定スクロールの円筒状部を下方から見た下面図である。 第２の実施の形態に係るスクロール圧縮機の第２の変形例の圧縮部および回転軸の軸方向断面図である。 第２の実施の形態に係るスクロール圧縮機の第２の変形例の圧縮部における固定スクロールの円筒状部を下方から見た下面図である。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
本実施の形態は、固定スクロールと、固定スクロールと噛み合わされて旋回する可動スクロールと、可動スクロールを旋回させる回転軸と、固定スクロールを可動スクロールの反対側から保持する保持部材と、回転軸と保持部材との間に設けられた支持部材とを備えたスクロール圧縮機において、支持部材が、可動スクロールの中心からずれた位置に加わる荷重により可動スクロールを支持する、というものである。支持部材が可動スクロールの中心からずれた位置に加わる荷重により可動スクロールを支持するための具体的な構成としては２つの構成が考えられるので、以下では、この２つの構成を第１の実施の形態および第２の実施の形態として説明する。
［第１の実施の形態］
図１は、第１の実施の形態に係るスクロール圧縮機１の軸方向断面図である。
スクロール圧縮機１は、空気調和装置、冷凍機、ヒートポンプ用に広く用いられている圧縮機である。図１には、空気調和装置の冷媒回路に用いられる密閉型スクロール圧縮機の縦断面図を示している。
スクロール圧縮機１は、冷媒を圧縮する圧縮部１０と、圧縮部１０を駆動する駆動モータ２０と、これら圧縮部１０および駆動モータ２０を収納する筐体の一例としてのケーシング３０と、を備えている。そして、本実施の形態に係るスクロール圧縮機１は、駆動モータ２０の後述する回転軸２３の軸方向が重力の方向となるように配置される縦型のスクロール圧縮機である。以下では、回転軸２３の軸方向を「上下方向」と称し、図１で見た場合の上側を「上側」と称し、下側を「下側」と称する場合がある。尚、ここでは縦型のスクロール圧縮機を例にとって説明するが、本発明は横型のスクロール圧縮機にも適用可能である。
先ずは、圧縮部１０について説明する。
圧縮部１０は、ケーシング３０内で固定された固定スクロール１１と、固定スクロール１１と噛み合わされて旋回する可動スクロール１２と、ケーシング３０に対して固定されるとともに固定スクロール１１を保持するメインフレーム１３と、可動スクロール１２とメインフレーム１３とで囲まれた空間に配置されるとともに可動スクロール１２を支持するサブフレーム１４と、可動スクロール１２を自転せずに旋回させるためのオルダムリング１５と、を備えている。
固定スクロール１１は、円筒状の円筒状部１１１と、円筒状部１１１における上側の開口部を覆う端板１１２と、円筒状部１１１における下側の端部から半径方向の外側に突出した突出部１１３と、を備えている。また、固定スクロール１１は、端板１１２における下端部から下方に突出するとともに下方から見た場合には渦巻き状に形成された固定側渦巻体１１４を有している。固定スクロール１１の材質は、鋳鉄材、例えば、ＦＣ２５０のねずみ鋳鉄等であることを例示することができる。
円筒状部１１１には、半径方向の貫通孔１１１ａが形成されている。この貫通孔１１１ａは、円筒状部１１１および端板１１２と、可動スクロール１２とで囲まれた空間に冷媒を吸入する吸入口として機能する。
端板１１２における中央部には、上下方向の貫通孔１１２ａが形成されている。この貫通孔１１２ａは、端板１１２および固定側渦巻体１１４と可動スクロール１２とで囲まれた空間から冷媒を吐出する吐出口として機能する。
以上のように構成された固定スクロール１１は、突出部１１３に形成された上下方向の貫通孔に通されたボルトや位置決めピン等の位置決め手段にて、メインフレーム１３に固定されている。
可動スクロール１２は、円板状の端板１２１と、端板１２１における上側の端部から上方に突出するとともに上方から見た場合には渦巻き状に形成された可動側渦巻体１２２と、端板１２１における下側の端部から下方に突出した円筒状の円筒状部１２３と、を備えている。可動スクロール１２の材質は、ＦＣ材又はＦＣＤ材であることを例示することができる。
可動側渦巻体１２２は、固定スクロール１１の固定側渦巻体１１４と噛み合う形状の渦巻き体である。そして、可動側渦巻体１２２および固定スクロール１１の固定側渦巻体１１４とは、固定スクロール１１の円筒状部１１１および端板１１２と、端板１２１との間に形成された空間に配置され、圧縮室１６を区画形成する。そして、固定された固定側渦巻体１１４に対して可動側渦巻体１２２を円運動させることにより、圧縮室１６の体積を小さくし、冷媒を圧縮する。言い換えれば、固定側渦巻体１１４と可動側渦巻体１２２との間の内部空間が回転中心に向かって収縮して、冷媒を圧縮する。
円筒状部１２３には、滑り軸受けを介して回転軸２３の後述する偏心軸２３２が嵌め込まれている。このように、円筒状部１２３は、偏心軸２３２の軸受けとして機能する。
メインフレーム１３は、固定スクロール１１を保持する保持部材の一例であり、円筒状の第１円筒状部１３１と、第１円筒状部１３１における下側の端部の半径方向の内側から下方に突出した円筒状の第２円筒状部１３２と、第２円筒状部１３２における下側の端部から半径方向の内側に突出した円筒状の第３円筒状部１３３と、第３円筒状部１３３における内側の端部から上方および下方に突出した円筒状の第４円筒状部１３４と、を備えている。そして、メインフレーム１３は、第１円筒状部１３１の外周面がケーシング３０の後述する中央ケーシング３１に固定されている。また、第４円筒状部１３４の内側には、ジャーナル軸受けを介して駆動モータ２０の後述する回転軸２３が嵌め込まれている。このように、メインフレーム１３は、回転軸２３を回転可能に支持する軸受けとしても機能する。
第１円筒状部１３１における外周部には、上側の端部から上方に突出した突出部１３１ａが設けられている。この突出部１３１ａには、雌ねじが形成されており、この雌ねじに、固定スクロール１１の突出部１１３に形成された貫通孔に通されたボルトが締め付けられることで、固定スクロール１１がメインフレーム１３に取り付けられる。
また、第１円筒状部１３１には、外周部における中央から下部にかけて上下方向に伸びる溝１３１ｂが形成されている。
第４円筒状部１３４の内周には、ジャーナル軸受けを介して回転軸２３が嵌合されており、第４円筒状部１３４は、回転軸２３を回転自在に支持する軸受けとして機能する。
サブフレーム１４は、可動スクロール１２を支持する支持部材の一例であり、円筒状の第１円筒状部１４１と、第１円筒状部１４１における下側の端面から下方に突出した円筒状の第２円筒状部１４２と、を備えている。そして、サブフレーム１４は、第１円筒状部１４１の外周面とメインフレーム１３の第１円筒状部１３１の内周面との間、および、第２円筒状部１４２の内周面とメインフレーム１３の第４円筒状部１３４の外周面との間に、サブフレーム１４がメインフレーム１３に対して回転軸２３の軸方向にのみ変位可能な程度の隙間を空けて、可動スクロール１２とメインフレーム１３とで囲まれた空間に配置されている。
また、メインフレーム１３の第１円筒状部１３１および第４円筒状部１３４とサブフレーム１４の第１円筒状部１４１とからなる部分には、上側の端面から下方に凹んだ第１凹部１４１ａと第２凹部１４１ｂが形成されている。半径方向には、第１凹部１４１ａは中央部に形成されており、第２凹部１４１ｂは、第１凹部１４１ａと突出部１３１ａとの間に形成されている。そして、第１凹部１４１ａに、可動スクロール１２の円筒状部１２３が挿入される。第２凹部１４１ｂには、メインフレーム１３と可動スクロール１２との間に配置されて、可動スクロール１２の自転を防止するためのオルダムリング１５が配置されている。
なお、上述した圧縮部１０には、圧縮室１６で圧縮された冷媒を吐出する吐出通路（不図示）が形成されている。吐出通路のうち高圧の冷媒を吐出する吐出通路は、一端が、固定スクロール１１と可動スクロール１２とで囲まれた高圧の冷媒を含む空間から冷媒を吐出する端板１１２の貫通孔１１２ａに繋がり、他端が、ケーシング３０内におけるメインフレーム１３よりも下方の空間と繋がっており、さらに、背面室１２１ａにも繋がっている。また、吐出通路のうち中間圧の冷媒を吐出する吐出通路は、一端が、固定スクロール１１と可動スクロール１２とで囲まれた中間圧の冷媒を含む空間から冷媒を吐出する吐出口（不図示）に繋がり、他端が、背面室１２１ｂ，１４２ａに繋がっている。
次に、駆動モータ２０について説明する。
駆動モータ２０は、圧縮部１０の下方においてケーシング３０に固定されている。
駆動モータ２０は、固定子を構成するステータ２１と、回転子を構成するロータ２２と、ロータ２２を支持してケーシング３０に対して回転する回転軸２３と、回転軸２３を回転可能に支持する支持部材２４と、を備えている。
ステータ２１は、ステータ本体２１１と、このステータ本体２１１に巻かれるコイル２１２と、を有している。
ステータ本体２１１は、電磁鋼板が多数積層された積層体であり、概略形状が円筒状である。そして、ステータ本体２１１の外周面の径は、ケーシング３０の後述する中央ケーシング３１の内周面の径よりも大きく形成されており、ステータ本体２１１（ステータ２１）は、中央ケーシング３１にしまりばめで嵌め込まれている。ステータ本体２１１を、中央ケーシング３１に嵌め込む手法としては、焼嵌めや圧入であることを例示することができる。
また、ステータ本体２１１は、ロータ２２の外周と対向する内側の部位に、ティース（不図示）を、円周方向に複数有している。コイル２１２は、隣接するティース間に存在する切欠き（不図示）に配置される。本実施の形態に係るステータ２１においては、コイル２１２は、複数の、隣接するティース間に存在する切欠きの中に入れ込まれた集中巻きであることを例示することができる。
ロータ２２は、リング状の電磁鋼板が多数積層された積層体であり、全体として円筒状の形状である。そして、ロータ２２の内周面の径は、回転軸２３の外周面の径よりも小さく形成されており、ロータ２２は、回転軸２３にしまりばめで嵌め込まれている。ロータ２２に回転軸２３を嵌め込む手法としては圧入であることを例示することができる。そして、ロータ２２は、回転軸２３に固定されて回転軸２３とともに回転する。また、ロータ２２は、内部に永久磁石が埋め込まれた物であることを例示することができる。
ロータ２２の外周面の径は、ステータ２１のステータ本体２１１の内周面の径よりも小さく形成されており、ロータ２２とステータ２１との間には隙間が空いている。
回転軸２３は、ロータ２２が嵌合される主軸２３１と、この主軸２３１の上部に設けられて、主軸２３１の軸心から偏心している軸心を持つ偏心軸２３２と、を有している。
主軸２３１は、下部が支持部材２４に回転可能に支持され、上部が圧縮部１０のメインフレーム１３に回転可能に支持されている。また、偏心軸２３２は、可動スクロール１２の円筒状部１２３に回転可能に支持されている。
そして、回転軸２３には、この回転軸２３を軸方向に貫通する貫通孔２３３が形成されている。また、回転軸２３には、貫通孔２３３と支持部材２４の軸受けとを連通する第１の連通孔２３４と、貫通孔２３３とメインフレーム１３の軸受けとを連通する第２の連通孔２３５と、貫通孔２３３と円筒状部１２３の軸受けとを連通する第３の連通孔２３６と、が半径方向に形成されている。
支持部材２４は、円筒状の第１円筒状部２４１と、第１円筒状部２４１における下側の端部から下方に突出した円筒状の第２円筒状部２４２と、を備えている。そして、支持部材２４は、第１円筒状部２４１の外周面がケーシング３０の後述する中央ケーシング３１の内周面と対向するように中央ケーシング３１に固定されている。そして、第１円筒状部２４１および第２円筒状部２４２の内側には、ジャーナル軸受けを介して回転軸２３が嵌め込まれている。このように、支持部材２４は、回転軸２３を回転可能に支持する軸受けとして機能する。
また、第１円筒状部２４１には、第１円筒状部２４１よりも上方の空間と下方の空間とを連通する孔（不図示）や溝（不図示）が形成されている。
支持部材２４の第２円筒状部２４２における下端部には潤滑油を汲み上げるポンプ２４３が装着されている。
次に、ケーシング３０について説明する。
ケーシング３０は、上下方向の中央に配置された円筒状の中央ケーシング３１と、中央ケーシング３１における上側の開口部を覆う上側ケーシング３２と、中央ケーシング３１における下側の開口部を覆う下側ケーシング３３と、を備えている。また、ケーシング３０は、圧縮部１０で圧縮された高圧の冷媒をケーシング３０の外部へ吐出する吐出部３４と、ケーシング３０の外部から冷媒を吸入する吸入部３５と、を備えている。
中央ケーシング３１には、上述したように、圧縮部１０のメインフレーム１３と、駆動モータ２０のステータ２１および支持部材２４とが固定されている。また、吐出部３４および吸入部３５は、中央ケーシング３１に形成された貫通孔に管が挿入されることで構成されている。吸入部３５は、また、固定スクロール１１の円筒状部１１１に形成された貫通孔１１１ａに対応する位置に設けられており、ケーシング３０の外部から、固定スクロール１１と可動スクロール１２とで囲まれた空間に冷媒を吸入する。
下側ケーシング３３は、椀状に形成されており、潤滑油を溜めることが可能になっている。
次に、スクロール圧縮機１の作動について説明する。
スクロール圧縮機１の駆動モータ２０が駆動すると、回転軸２３が回転し、回転軸２３の偏心軸２３２に嵌め込まれた可動スクロール１２が固定スクロール１１に対して旋回する。可動スクロール１２が固定スクロール１１に対して旋回することで、低圧の冷媒が、吸入部３５を介して、ケーシング３０の外部から固定スクロール１１と可動スクロール１２とで囲まれた空間に吸い込まれる。そして、この冷媒が、圧縮室１６の容積変化に伴って圧縮される。圧縮室１６で圧縮された高圧の冷媒は、圧縮部１０の下方に流出する。
圧縮部１０の下方に流出した高圧の冷媒は、ケーシング３０に設けられた吐出部３４を介してケーシング３０の外部へ吐出される。また、ケーシング３０の外部へ吐出される過程で、ロータ２２とステータ２１との間の隙間や、ステータ２１と中央ケーシング３１との間の隙間などを流通する。そして、ケーシング３０の外部へ吐出された高圧の冷媒は、冷媒回路において、凝縮、膨張、蒸発の各行程の後、再度吸入部３５から吸入される。
一方、ケーシング３０の下側ケーシング３３に溜まった潤滑油は、ポンプ２４３により汲み上げられて、回転軸２３に形成された貫通孔２３３を上昇する。上昇した潤滑油は、回転軸２３に形成された、第１の連通孔２３４、第２の連通孔２３５および第３の連通孔２３６を介して回転軸２３の各軸受けに供給されたり、圧縮部１０の摺動部に供給されたりする。そして、圧縮部１０の摺動部に供給された潤滑油や、第２の連通孔２３５および第３の連通孔２３６を介して回転軸２３の軸受けに供給された潤滑油は、メインフレーム１３に形成された溝１３１ｂや、ロータ２２とステータ２１との間の隙間や、支持部材２４に形成された軸方向の孔などを介して下側ケーシング３３に戻り、ケーシング３０の下部に溜まる。この過程、および高圧の冷媒がケーシング３０の外部へ吐出される前にロータ２２とステータ２１との間の隙間などを流通する過程で、潤滑油および冷媒は、駆動モータ２０を冷却しながら低圧側に流れる。高圧の冷媒とともに流通した潤滑油は、その後冷媒と分離され、ケーシング３０の下部に溜まる。
以上のように、本実施の形態に係るスクロール圧縮機１では、可動スクロール１２とメインフレーム１３とで囲まれた空間に、可動スクロール１２を支持するサブフレーム１４を配置した。
一般的なスクロール圧縮機では、サブフレーム１４が配置されておらず、吸入部３５から吸入された冷媒から可動スクロール１２が受けるモーメント荷重を、固定スクロール１１からの上面スラスト荷重および可動スクロール１２の背圧荷重で相殺する。これに対し、本実施の形態に係るスクロール圧縮機１では、図示するように、吸入部３５から吸入された冷媒から可動スクロール１２が受けるモーメント荷重ＦＭを、主として、固定スクロール１１からの上面スラスト反力ＦＵおよびサブフレーム１４からの下面スラスト反力ＦＬで相殺している。
この場合、上面スラスト反力ＦＵの作用点から下面スラスト反力ＦＬの作用点までの距離が長くなるので、下面スラスト反力ＦＬは、一般的なスクロール圧縮機における背面荷重よりも小さくて済む。また、上面スラスト反力ＦＵも小さくて済む。これにより、本実施の形態に係るスクロール圧縮機１は、固定スクロール１１と可動スクロール１２との間の摩擦損失の低減により効率を向上し、可動スクロール１２の端板１２１の上面および下面の摺動部の荷重の低減により信頼性を向上する。
次に、本実施の形態に係るスクロール圧縮機１の変形例について説明する。
図２は、スクロール圧縮機１の第１の変形例の圧縮部１０および回転軸２３の軸方向断面図である。
スクロール圧縮機１の第１の変形例の圧縮部１０は、図１と同様に、固定スクロール１１と、可動スクロール１２と、メインフレーム１３と、サブフレーム１４と、オルダムリング１５と、を備えている。そして、可動スクロール１２の円筒状部１２３に、メインフレーム１３の第４円筒状部１３４との間の隙間をシールするシール部材１２３ｃ，１２３ｄが設けられている。この第１の変形例では、このようなシール部材１２３ｃ，１２３ｄを設けることにより、背面室１２１ａ内を高圧に保っている。また、サブフレーム１４の第１円筒状部１４１に、メインフレーム１３の第１円筒状部１３１との間の隙間（サブフレーム１４とメインフレーム１３との間の第１の隙間）をシールする第１のシール部材の一例としてのシール部材１４１ｃ，１４１ｄが設けられるとともに、サブフレーム１４の第２円筒状部１４２に、メインフレーム１３の第４円筒状部１３４との間の隙間（サブフレーム１４とメインフレーム１３との間の第２の隙間）をシールする第２のシール部材の一例としてのシール部材１４２ｃ，１４２ｄが設けられている。この第１の変形例では、シール部材１４１ｃ，１４１ｄ，１４２ｃ，１４２ｄを設けることにより、背面室１４２ａ内の圧力を特定の中間圧に保っている。
なお、第１の変形例では、サブフレーム１４とメインフレーム１３との間の隙間をシールするシール部材１４１ｃ，１４１ｄ，１４２ｃ，１４２ｄを設けた。しかしながら、これはより広く、サブフレーム１４とそのサブフレーム１４に対向する少なくとも１つの部材との間の隙間をシールするシール機構を設けるものと捉えてもよい。
図３は、スクロール圧縮機１の第２の変形例の圧縮部１０および回転軸２３の軸方向断面図である。
スクロール圧縮機１の第２の変形例の圧縮部１０は、図２に示したスクロール圧縮機１の第１の変形例の圧縮部１０において、サブフレーム１４の外径を最大化したものである。オルダムリング１５を半径方向の内側に移動し、サブフレーム１４の第１円筒状部１４１が可動スクロール１２を支持する位置を半径方向の外側に移動している。この第２の変形例では、上面スラスト反力の作用点から下面スラスト反力の作用点までの距離が最大になるので、上面スラスト反力および下面スラスト反力は最小になる。
図４は、スクロール圧縮機１の第３の変形例の圧縮部１０および回転軸２３の軸方向断面図である。
スクロール圧縮機１の第３の変形例の圧縮部１０は、図３に示したスクロール圧縮機１の第２の変形例の圧縮部１０において、メインフレーム１３の第４円筒状部１３４に案内部材１３４ｇ，１３４ｈを設けたものである。ここで、案内部材１３４ｇ，１３４ｈとしては、レールを例示することができる。また、このレール上を転がる車輪を案内部材としてサブフレーム１４に設けてもよい。この第３の変形例では、メインフレーム１３の第４円筒状部１３４に案内部材１３４ｇ，１３４ｈを設けることにより、サブフレーム１４が傾かずにメインフレーム１３に対して回転軸２３の軸方向にのみ変位可能としている。
図５は、スクロール圧縮機１の第４の変形例の圧縮部１０および回転軸２３の軸方向断面図である。
スクロール圧縮機１の第４の変形例の圧縮部１０は、図２に示したスクロール圧縮機１の第１の変形例の圧縮部１０において、サブフレーム１４の第２円筒状部１４２に、メインフレーム１３の第４円筒状部１３４との間の隙間をシールするシール部材１４２ｃ，１４２ｄを設けることに代えて、サブフレーム１４の第１円筒状部１４１に、可動スクロール１２の端板１２１との間の隙間をシールする第３のシール部材の一例としてのシール部材１４１ｅ，１４１ｆを設けたものである。この第４の変形例では、シール部材１４１ｃ，１４１ｄ，１４１ｅ，１４１ｆを設けることにより、背面室１４２ａ内の冷媒を背面室１２１ｂにも流入させ、背面室１２１ｂ内の圧力も背面室１４２ａ内の圧力と同じ特定の中間圧に保っている。
なお、第４の変形例では、サブフレーム１４とメインフレーム１３との間の隙間をシールするシール部材１４１ｃ，１４１ｄと、サブフレーム１４と可動スクロール１２との間の隙間をシールするシール部材１４１ｅ，１４１ｆとを設けた。しかしながら、これはより広く、サブフレーム１４とそのサブフレーム１４に対向する少なくとも１つの部材との間の隙間をシールするシール機構を設けるものと捉えてもよい。
このように、本実施の形態では、可動スクロール１２と回転軸２３とメインフレーム１３とで囲まれた空間に、メインフレーム１３に対して回転軸２３の軸方向にのみ変位可能なように、可動スクロール１２を支持するサブフレーム１４を設けた。これにより、サブフレーム１４から可動スクロール１２に加わる圧力を場所によらず均等にしつつ、可動スクロール１２を安定させるためのスラスト荷重を小さくしてスクロール圧縮機１の効率および信頼性を向上することができるようになった。
なお、本実施の形態では、サブフレーム１４をメインフレーム１３に対して回転軸２３に沿った方向にのみ変位可能とした。しかしながら、サブフレーム１４は、メインフレーム１３に対して回転軸２３に沿った方向への変位以外全く動いてはならないというものではない。回転軸２３に沿った方向への変位以外に、回転軸２３を中心とした回転、回転軸２３に垂直な軸に沿った方向への変位、および、回転軸２３に垂直な軸を中心とした回転のうち、回転軸２３に垂直な軸を中心とした回転が可能になってさえいなければ、その他の変位または回転は可能になっていてもよい。また、これはより広く、サブフレーム１４をメインフレーム１３に対して回転軸２３に沿った方向に変位可能とするものと捉えてよい。さらには、サブフレーム１４をメインフレーム１３に対して一方向に変位可能とするものと捉えてもよい。
［第２の実施の形態］
図６は、第２の実施の形態に係るスクロール圧縮機２の軸方向断面図である。
スクロール圧縮機２も、空気調和装置、冷凍機、ヒートポンプ用に広く用いられている圧縮機である。図６には、空気調和装置の冷媒回路に用いられる密閉型スクロール圧縮機の縦断面図を示している。
スクロール圧縮機２は、冷媒を圧縮する圧縮部１０と、圧縮部１０を駆動する駆動モータ２０と、これら圧縮部１０および駆動モータ２０を収納する筐体の一例としてのケーシング３０と、を備えている。そして、本実施の形態に係るスクロール圧縮機２は、駆動モータ２０の後述する回転軸２３の軸方向が重力の方向となるように配置される縦型のスクロール圧縮機である。以下では、回転軸２３の軸方向を「上下方向」と称し、図６で見た場合の上側を「上側」と称し、下側を「下側」と称する場合がある。尚、ここでは縦型のスクロール圧縮機を例にとって説明するが、本発明は横型のスクロール圧縮機にも適用可能である。
先ずは、圧縮部１０について説明する。
圧縮部１０は、ケーシング３０内で固定された固定スクロール１１と、固定スクロール１１と噛み合わされて旋回する可動スクロール１２と、ケーシング３０に対して固定されるとともに固定スクロール１１を保持するメインフレーム１３と、後述する回転軸２３とメインフレーム１３との間に配置されるとともに可動スクロール１２を支持するサブフレーム１４と、可動スクロール１２を自転せずに旋回させるためのオルダムリング１５と、を備えている。
固定スクロール１１は、円筒状の円筒状部１１１と、円筒状部１１１における上側の開口部を覆う端板１１２と、円筒状部１１１における下側の端部から半径方向の外側に突出した突出部１１３と、を備えている。また、固定スクロール１１は、端板１１２における下端部から下方に突出するとともに下方から見た場合には渦巻き状に形成された固定側渦巻体１１４を有している。固定スクロール１１の材質は、鋳鉄材、例えば、ＦＣ２５０のねずみ鋳鉄等であることを例示することができる。
円筒状部１１１には、半径方向の貫通孔１１１ａが形成されている。この貫通孔１１１ａは、円筒状部１１１および端板１１２と、可動スクロール１２とで囲まれた空間に冷媒を吸入する吸入口として機能する。
端板１１２における中央部には、上下方向の貫通孔１１２ａが形成されている。この貫通孔１１２ａは、端板１１２および固定側渦巻体１１４と可動スクロール１２とで囲まれた空間から冷媒を吐出する吐出口として機能する。
以上のように構成された固定スクロール１１は、突出部１１３に形成された上下方向の貫通孔に通されたボルトや位置決めピン等の位置決め手段にて、メインフレーム１３に固定されている。
可動スクロール１２は、円板状の端板１２１と、端板１２１における上側の端部から上方に突出するとともに上方から見た場合には渦巻き状に形成された可動側渦巻体１２２と、端板１２１における下側の端部から下方に突出した円筒状の円筒状部１２３と、を備えている。可動スクロール１２の材質は、ＦＣ材又はＦＣＤ材であることを例示することができる。
可動側渦巻体１２２は、固定スクロール１１の固定側渦巻体１１４と噛み合う形状の渦巻き体である。そして、可動側渦巻体１２２および固定スクロール１１の固定側渦巻体１１４とは、固定スクロール１１の円筒状部１１１および端板１１２と、端板１２１との間に形成された空間に配置され、圧縮室１６を区画形成する。そして、固定された固定側渦巻体１１４に対して可動側渦巻体１２２を円運動させることにより、圧縮室１６の体積を小さくし、冷媒を圧縮する。言い換えれば、固定側渦巻体１１４と可動側渦巻体１２２との間の内部空間が回転中心に向かって収縮して、冷媒を圧縮する。
円筒状部１２３には、滑り軸受けを介して回転軸２３の後述する偏心軸２３２が嵌め込まれている。このように、円筒状部１２３は、偏心軸２３２の軸受けとして機能する。
メインフレーム１３は、固定スクロール１１を保持する保持部材の一例であり、円筒状の第１円筒状部１３１と、第１円筒状部１３１における下側の端部の半径方向の内側から下方に突出した円筒状の第２円筒状部１３２と、第２円筒状部１３２における下側の端部から半径方向の内側に突出した円筒状の第３円筒状部１３３と、を備えている。そして、メインフレーム１３は、第１円筒状部１３１の外周面がケーシング３０の後述する中央ケーシング３１に固定されている。なお、第２の実施の形態では、第１の実施の形態と異なり、メインフレーム１３は、駆動モータ２０の後述する回転軸２３を支持しない。
第１円筒状部１３１における外周部には、上側の端部から上方に突出した突出部１３１ａが設けられている。この突出部１３１ａには、雌ねじが形成されており、この雌ねじに、固定スクロール１１の突出部１１３に形成された貫通孔に通されたボルトが締め付けられることで、固定スクロール１１がメインフレーム１３に取り付けられる。
また、第１円筒状部１３１には、外周部における中央から下部にかけて上下方向に伸びる溝１３１ｂが形成されている。
サブフレーム１４は、可動スクロール１２を支持する支持部材の一例であり、円筒状の第１円筒状部１４１と、第１円筒状部１４１における下側の端面から下方に突出した円筒状の第２円筒状部１４２と、第２円筒状部１４２における内側の端部から下方に突出した円筒状の第３円筒状部１４３と、を備えている。また、第３円筒状部１４３の内側には、ジャーナル軸受けを介して駆動モータ２０の後述する回転軸２３が嵌め込まれている。このように、サブフレーム１４は、回転軸２３を回転可能に支持する軸受けとしても機能する。そして、サブフレーム１４は、第１円筒状部１４１の外周面とメインフレーム１３の第１円筒状部１３１の内周面との間、および、第３円筒状部１４３の外周面とメインフレーム１３の第３円筒状部１３３の内周面との間に、サブフレーム１４がメインフレーム１３に対して回転軸２３の軸方向に変位可能で、かつ、回転軸２３に略直交する仮想的な軸を中心とした回転方向に変位可能な程度の隙間を空けて、回転軸２３とメインフレーム１３との間に配置されている。
また、メインフレーム１３の第１円筒状部１３１とサブフレーム１４の第１円筒状部１４１および第３円筒状部１４３とからなる部分には、上側の端面から下方に凹んだ第１凹部１４１ａと第２凹部１４１ｂが形成されている。半径方向には、第１凹部１４１ａは中央部に形成されており、第２凹部１４１ｂは、第１凹部１４１ａと突出部１３１ａとの間に形成されている。そして、第１凹部１４１ａに、可動スクロール１２の円筒状部１２３が挿入される。第２凹部１４１ｂには、メインフレーム１３と可動スクロール１２との間に配置されて、可動スクロール１２の自転を防止するためのオルダムリング１５が配置されている。
なお、上述した圧縮部１０には、圧縮室１６で圧縮された冷媒を吐出する吐出通路（不図示）が形成されている。吐出通路のうち高圧の冷媒を吐出する吐出通路は、一端が、固定スクロール１１と可動スクロール１２とで囲まれた高圧の冷媒を含む空間から冷媒を吐出する端板１１２の貫通孔１１２ａに繋がり、他端が、ケーシング３０内におけるメインフレーム１３よりも下方の空間と繋がっており、さらに、背面室１２１ａにも繋がっている。また、吐出通路のうち中間圧の冷媒を吐出する吐出通路は、一端が、固定スクロール１１と可動スクロール１２とで囲まれた中間圧の冷媒を含む空間から冷媒を吐出する吐出口（不図示）に繋がり、他端が、背面室１２１ｂ，１４２ａに繋がっている。
駆動モータ２０およびケーシング３０については、第１の実施の形態で述べたものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
また、スクロール圧縮機２の作動についても、第１の実施の形態で述べたものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
ところで、このようなスクロール圧縮機２において、可動スクロール１２は、ガスの圧縮荷重を受けて傾こうとする。
図７（ａ）は、可動スクロール１２が受けるモーメントを示した斜視図である。図示するように、可動スクロール１２は、回転軸２３の主軸２３１から偏心軸２３２への偏心方向と水平面上で直交する方向から、圧縮荷重Ｆｔを受ける。すると、可動スクロール１２には、視点Ａから見て時計周りのモーメントＭＳが発生する。
また、図７（ｂ）は、図７（ａ）の視点Ａから見て、可動スクロール１２が傾こうとする様子を示した図である。図示するように、可動スクロール１２は、圧縮荷重Ｆｔを受けて時計回りのモーメント荷重を発生し、傾こうとしている。
一方、サブフレーム１４は、軸からの横荷重を受け、これによって荷重方向に移動しようとする。
図８は、この場合のスクロール圧縮機２の圧縮部１０および回転軸２３の軸方向断面図である。軸からの横荷重ＦＭＪを支える位置が、図８に示すように、横荷重ＦＭＪに関して可動スクロール１２とは反対側であるとする。つまり、例えば、メインフレーム１３の突起部１３５がサブフレーム１４に接触することにより、サブフレーム１４に働く反力ＲＭＪが、図８に示す位置に発生したとする。すると、サブフレーム１４に働くモーメントＭＦは、可動スクロール１２に働くモーメントＭＳと同じく時計回りとなり、可動スクロール１２の傾きを効果的に抑制することができない。
そこで、本実施の形態では、軸からの横荷重を利用してサブフレーム１４に可動スクロール１２と反対回りのモーメントを発生させ、可動スクロール１２の傾きを抑制する。これは、サブフレーム１４を、回転軸２３に略直交する仮想的な軸を中心とした回転方向のうち、可動スクロール１２に発生したモーメントとは反対の回転方向に変位可能にすることの一例である。
図９は、この場合のスクロール圧縮機２の圧縮部１０および回転軸２３の軸方向断面図である。本実施の形態では、図示するように、サブフレーム１４を、軸からの横荷重ＦＭＪに関して可動スクロール１２と同じ側で支える構造としている。つまり、例えば、メインフレーム１３の突起部１３６がサブフレーム１４に接触することにより、サブフレーム１４に働く反力ＲＭＪを図９に示す位置に発生させる。これによって、サブフレーム１４に反時計回りのモーメントＭＦを発生させて、可動スクロール１２の傾きを効果的に抑制する。これは、可動スクロールが受ける荷重に対する保持部材からの反力を、回転軸からの荷重を受ける位置よりも可動スクロール側の特定の位置で受けることの一例である。ここで、サブフレーム１４に働く反力ＲＭＪを発生させる位置は、図９のＬ１とＬ２の間の位置とすればよい。Ｌ１は、サブフレーム１４の第３円筒状部１４３の可動スクロール１２側の端面の位置である。なお、この端面が傾いている場合は、その端面の最も下側の位置としてよい。Ｌ１は、支持部材の回転軸の軸受けの可動スクロール側の端面の位置の一例である。また、Ｌ２は、可動スクロール１２の端板１２１の可動側渦巻体１２２が形成された面の位置である。なお、この面が傾いている場合は、その面の最も上側の位置としてよい。Ｌ２は、可動スクロールの台板の固定スクロールと噛み合わされる側の面の位置の一例である。
また、サブフレーム１４に働く反力ＲＭＪを図９に示す位置に発生させるには、可動スクロール１２が傾こうとしたとき、メインフレーム１３の第１円筒状部１３１およびサブフレーム１４の第１円筒状部１４１が、メインフレーム１３の第３円筒状部１３３およびサブフレーム１４の第３円筒状部１４３よりも先に接触する構造とすればよい。より厳密に言えば、サブフレーム１４の可動スクロール１２を支えるスラスト面が、固定スクロール１１のスラスト面と略平行な場合に、メインフレーム１３の第１円筒状部１３１およびサブフレーム１４の第１円筒状部１４１が、メインフレーム１３の第３円筒状部１３３およびサブフレーム１４の第３円筒状部１４３よりも先に接触する構造とすればよい。
そのためには、メインフレーム１３の第１円筒状部１３１とサブフレーム１４の第１円筒状部１４１との間の隙間を、メインフレーム１３の第３円筒状部１３３とサブフレーム１４の第３円筒状部１４３との間の隙間よりも狭くすればよい。これは、回転軸からの荷重を受ける位置に関して可動スクロールと同じ側で保持部材との間の隙間が最も狭い特定の位置における隙間を、回転軸からの荷重を受ける位置に関して可動スクロールとは反対側で保持部材との間の隙間が最も狭い位置における隙間よりも狭くすることの一例である。ここで、メインフレーム１３の第１円筒状部１３１とサブフレーム１４の第１円筒状部１４１との間の隙間の位置は、図９のＬ１とＬ２の間の位置とすればよい。Ｌ１は、サブフレーム１４の第３円筒状部１４３の可動スクロール１２側の端面の位置である。なお、この端面が傾いている場合は、その端面の最も下側の位置としてよい。Ｌ１は、支持部材の回転軸の軸受けの可動スクロール側の端面の位置の一例である。また、Ｌ２は、可動スクロール１２の端板１２１の可動側渦巻体１２２が形成された面の位置である。なお、この面が傾いている場合は、その面の最も上側の位置としてよい。Ｌ２は、可動スクロールの台板の固定スクロールと噛み合わされる側の面の位置の一例である。
さらに、本実施の形態では、図９に示すように、サブフレーム１４のスラスト軸受１４４の外周側を、可動スクロール１２が傾いて可動側渦巻体１２２が形成されていない面に接した場合に弾性を発揮する形状としてもよい。これにより、スラスト荷重を分散させて局所的な接触を抑制する。但し、図９に示したスラスト軸受１４４の形状はあくまで例示であり、弾性を発揮できる形状であれば如何なる形状でもよい。スラスト軸受１４４は、支持部材の可動スクロールを支持する部分の一例であり、図９のスラスト軸受１４４の形状は、可動スクロールが傾くことにより、可動スクロールの台板の固定スクロールと噛み合わされない側の面と接触した場合に、弾性を発揮する形状の一例である。
次に、本実施の形態に係るスクロール圧縮機２のオルダムリング１５に関する実装例について説明する。
図１０は、スクロール圧縮機２の第１の実装例の圧縮部１０および回転軸２３の軸方向断面図である。
スクロール圧縮機２の第１の実装例の圧縮部１０は、図１と同様に、固定スクロール１１と、可動スクロール１２と、メインフレーム１３と、サブフレーム１４と、オルダムリング１５と、を備えている。そして、この第１の実装例では、オルダムリング１５が、可動スクロール１２およびサブフレーム１４に係合されている。具体的には、可動スクロール１２の端板１２１の下面に、２個１対のオルダム案内溝１２１ｇが略一直線上に形成されている。各オルダム案内溝１２１ｇには、オルダムリング１５のリング部１５ａの上面に形成された２個１対のキー部１５ｂがそれぞれ往復摺動自在に係合されている。また、サブフレーム１４の第１円筒状部１４１の上面に、可動スクロール１２のオルダム案内溝１２１ｇと略９０°の位相差を持つ２個１対のオルダム案内溝１４１ｇが略一直線上に形成されている。各オルダム案内溝１４１ｇには、オルダムリング１５のリング部１５ａの下面に形成された２個１対のキー部１５ｃがそれぞれ往復摺動自在に係合されている。このように構成されたオルダムリング１５によって、可動スクロール１２は自転することなく旋回運動を行うことができるようになっている。
図１１は、スクロール圧縮機２の第２の実装例の圧縮部１０および回転軸２３の軸方向断面図である。
スクロール圧縮機２の第２の実装例の圧縮部１０は、図１と同様に、固定スクロール１１と、可動スクロール１２と、メインフレーム１３と、サブフレーム１４と、オルダムリング１５と、を備えている。そして、この第２の実装例では、オルダムリング１５が、可動スクロール１２およびメインフレーム１３に係合されている。具体的には、可動スクロール１２の端板１２１の下面に、２個１対のオルダム案内溝１２１ｇが略一直線上に形成されている。各オルダム案内溝１２１ｇには、オルダムリング１５のリング部１５ａの上面に形成された２個１対のキー部１５ｂがそれぞれ往復摺動自在に係合されている。また、メインフレーム１３の第１円筒状部１３１の上面に、可動スクロール１２のオルダム案内溝１２１ｇと略９０°の位相差を持つ２個１対のオルダム案内溝１３１ｇが略一直線上に形成されている。各オルダム案内溝１３１ｇには、オルダムリング１５のリング部１５ａの下面に形成された２個１対のキー部１５ｄがそれぞれ往復摺動自在に係合されている。このように構成されたオルダムリング１５によって、可動スクロール１２は自転することなく旋回運動を行うことができるようになっている。
図１２は、スクロール圧縮機２の第３の実装例の圧縮部１０および回転軸２３の軸方向断面図である。
スクロール圧縮機２の第３の実装例の圧縮部１０は、図１と同様に、固定スクロール１１と、可動スクロール１２と、メインフレーム１３と、サブフレーム１４と、オルダムリング１５と、を備えている。そして、この第３の実装例では、オルダムリング１５が、可動スクロール１２および固定スクロール１１に係合されている。具体的には、可動スクロール１２の端板１２１の下面に、２個１対のオルダム案内溝１２１ｇが略一直線上に形成されている。各オルダム案内溝１２１ｇには、オルダムリング１５のリング部１５ａの上面に形成された２個１対のキー部１５ｂがそれぞれ往復摺動自在に係合されている。また、固定スクロール１１の端板１１２の下面に、可動スクロール１２のオルダム案内溝１２１ｇと略９０°の位相差を持つ２個１対のオルダム案内溝１１２ｇが略一直線上に形成されている。各オルダム案内溝１１２ｇには、オルダムリング１５のリング部１５ａの上面に形成された２個１対のキー部１５ｅがそれぞれ往復摺動自在に係合されている。このように構成されたオルダムリング１５によって、可動スクロール１２は自転することなく旋回運動を行うことができるようになっている。
ところで、可動スクロール１２を支持するサブフレーム１４が回転軸２３に沿った方向にのみ変位可能な構成では、サブフレーム１４に働くモーメントの制御がなされておらず、成り行きに任せた状態となる。これでは、下面スラスト反力を効果的な位置に定めることができず効果を発揮できない。これに対し、本実施の形態では、下面スラスト反力を理想的な位置に定めることができるので、効果を最大限に発揮することが可能となる。
また、この第２の実施の形態でも、第１の実施の形態と同様に、メインフレーム１３とサブフレーム１４との間の２個のシール部材によって、メインフレーム１３とサブフレーム１４とに囲まれた空間を形成してよい。そして、その空間に、圧縮行程中の圧縮室１６から特定の圧力（中間圧）を導くことで、サブフレーム１４を可動スクロール１２に押し付けるようにしてよい。その実現方法としては主に２つの方法が考えられるので、以下、それらを第１の変形例および第２の変形例として詳細に説明する。
図１３は、スクロール圧縮機２の第１の変形例の圧縮部１０および回転軸２３の軸方向断面図である。
スクロール圧縮機２の第１の変形例の圧縮部１０は、図６と同様に、固定スクロール１１と、可動スクロール１２と、メインフレーム１３と、サブフレーム１４と、を備えている。可動スクロール１２は、固定スクロール１１に対して噛み合わされて旋回することにより圧縮室１６を形成する。圧縮室１６は、半径方向の貫通孔１１１ａから矢印で示すように低圧の冷媒を吸入して圧縮し、上下方向の貫通孔１１２ａから矢印で示すように高圧の冷媒を吐出する。なお、オルダムリング１５については、図示を省略している。
そして、圧縮部１０には、可動スクロール１２の円筒状部１２３とサブフレーム１４の第３円筒状部１４３との間の隙間をシールするシール部材１７１ａが設けられている。この第１の変形例では、シール部材１７１ａを設けることにより、背面室１７１を形成し、背面室１７１内を高圧に保っている。
また、圧縮部１０には、メインフレーム１３の第２円筒状部１３２とサブフレーム１４の第１円筒状部１４１との間の隙間をシールするシール部材１７２ａが設けられるとともに、メインフレーム１３の第３円筒状部１３３とサブフレーム１４の第３円筒状部１４３との間の隙間をシールするシール部材１７２ｂが設けられている。これらのシール部材１７２ａ，１７２ｂが上記の２個のシール部材に相当する。この第１の変形例では、シール部材１７２ａ，１７２ｂを設けることにより、背面室１７２を形成している。
さらに、圧縮部１０には、圧縮室１６から特定の圧力の冷媒を背面室１７２に導くための第１通路１８１、第２通路１８２、および第３通路１８３が設けられている。第１通路１８１は、可動スクロール１２内を貫通する通路であり、可動スクロール内通路の一例である。第１通路１８１は、圧縮室１６から冷媒を導出させて流通させ、第２通路１８２へ導入する。第２通路１８２は、固定スクロール１１内を貫通する通路であり、固定スクロール内通路の一例である。第２通路１８２は、第１通路１８１から導入された冷媒を流通させ、第３通路１８３へ導入する。第３通路１８３は、メインフレーム１３内を貫通する通路であり、保持部材内通路の一例である。第３通路１８３は、第２通路１８２から導入された冷媒を流通させ、背面室１７２へ導入する。これにより、背面室１７２内の圧力を特定の中間圧に保っている。
図１４は、可動スクロール１２の端板１２１の端部を上方から見た上面図である。
端板１２１の上面の領域のうち、圧縮室１６に面する領域１２５ａ（破線の円弧より右側の領域）に第１通路１８１の流入口１８１ａが設けられるとともに、固定スクロール１１の円筒状部１１１に接する領域１２５ｂ（破線の円弧より左側の領域）に第１通路１８１の流出口１８１ｂが設けられている。なお、端板１２１を上方から見た場合、第１通路１８１は見えないが、図では第１通路１８１も破線で示している。また、図では、第１通路１８１の流入口１８１ａは、最も外側の隣接する２つの可動側渦巻体１２２に挟まれた領域に設けたが、これには限らない。第１通路１８１の流入口１８１ａを設ける位置は、背面室１７２に導きたい中間圧の大きさに応じて適宜決めるとよい。これにより、圧縮室１６内の所望の中間圧の冷媒が第１通路１８１へと流れることになる。
図１５は、固定スクロール１１の円筒状部１１１を下方から見た下面図である。
円筒状部１１１の下面の領域のうち、可動スクロール１２の端板１２１に接する領域１１５ａ（破線の円弧より右側の領域）に第２通路１８２の流入口１８２ａが設けられるとともに、メインフレーム１３に接する領域１１５ｂ（破線の円弧より左側の領域）に第２通路１８２の流出口１８２ｂが設けられている。なお、固定スクロール１１の円筒状部１１１を下方から見た場合、第２通路１８２は見えないが、図では第２通路１８２も破線で示している。また、この第１の変形例では、第２通路１８２の流入口１８２ａを、可動スクロール１２が旋回したときの第１通路１８１の流出口１８１ｂの軌道１８１ｃ上の１点に設けている。これにより、流入口１８１ａが面する圧縮室１６内の特定の範囲の中間圧の冷媒が第１通路１８１から第２通路１８２へと流れることになる。
図１６は、スクロール圧縮機２の第２の変形例の圧縮部１０および回転軸２３の軸方向断面図である。
スクロール圧縮機２の第２の変形例の圧縮部１０は、図１３に示したスクロール圧縮機２の第１の変形例の圧縮部１０において、第１通路１８１と第２通路１８２との間に座繰り部１８４を設けたものである。
可動スクロール１２の端板１２１の端部を上方から見た上面図については、第１の変形例と同じなので、説明を省略する。
図１７は、固定スクロール１１の円筒状部１１１を下方から見た下面図である。
円筒状部１１１の下面の領域のうち、可動スクロール１２の端板１２１に接する領域１１５ａ（破線の円弧より右側の領域）に第２通路１８２の流入口１８２ａが設けられるとともに、メインフレーム１３に接する領域１１５ｂ（破線の円弧より左側の領域）に第２通路１８２の流出口１８２ｂが設けられている。なお、固定スクロール１１の円筒状部１１１を下方から見た場合、第２通路１８２は見えないが、図では第２通路１８２も破線で示している。また、この第２の変形例では、第２通路１８２の流入口１８２ａを、可動スクロール１２が旋回したときの第１通路１８１の流出口１８１ｂの軌道１８１ｃの全体を覆う窪み部の一例としての座繰り部１８４に接続するように設けている。これにより、流入口１８１ａが面する圧縮室１６内の中間圧の冷媒が常に第１通路１８１から第２通路１８２へと流れることになる。
なお、第２の変形例では、第２通路１８２の流入口１８２ａを、可動スクロール１２が旋回したときの第１通路１８１の流出口１８１ｂの軌道１８１ｃの全体を覆う座繰り部１８４に接続するように設けたが、この限りではない。可動スクロール１２が旋回したときの第１通路１８１の流出口１８１ｂの軌道１８１ｃの一部を覆う座繰り部１８４に接続するように設けてもよい。すなわち、第２通路１８２の流入口１８２ａが、可動スクロール１２が旋回する周期の少なくとも一部において第１通路１８１の流出口１８１ｂと連通するようにしてよい。
また、第１の変形例および第２の変形例では、圧縮室１６から冷媒を導出させて固定スクロール１１内の第２通路１８２へ導入する第１通路１８１を可動スクロール１２内に設け、第１通路１８１から導入された冷媒をメインフレーム１３内の第３通路１８３へ導入する第２通路１８２を固定スクロール１１内に設けた構成を前提としたが、この限りではない。圧縮室１６から冷媒を導出させてメインフレーム１３内の第３通路１８３へ直接導入する通路を固定スクロール１１内に設けた構成を前提としてもよい。このような構成を前提とした場合は、第１の変形例および第２の変形例で述べたような第１通路１８１と第２通路１８２との間の連通のタイミングの制御は不要となる。
さらに、第１の変形例および第２の変形例では、図６、図１０、図１２におけるメインフレーム１３およびサブフレーム１４の形状を前提として、メインフレーム１３とサブフレーム１４との間の隙間をシール部材１７２ａ，１７２ｂでシールすることにより、メインフレーム１３とサブフレーム１４との間に背面室１７２を形成し、圧縮室１６から背面室１７２へ中間圧を導くようにしたが、この限りではない。例えば、図１１におけるメインフレーム１３およびサブフレーム１４の形状を前提として、メインフレーム１３とサブフレーム１４との間の隙間を２個のシール部材でシールすることにより、メインフレーム１３とサブフレーム１４との間に背面室を形成し、圧縮室１６からこの背面室へ中間圧を導くようにしてもよい。
或いは、第１の実施の形態におけるメインフレーム１３およびサブフレーム１４の形状を前提として、図２乃至図４の背面室１４２ａを、図１３又は図１６の背面室１７２とし、圧縮室１６から背面室１７２へ中間圧を導くようにしてもよい。さらには、図５の背面室１４２ａと背面室１２１ｂからなる空間を図１３又は図１６の背面室１７２とし、圧縮室１６から背面室１７２へ中間圧を導くようにしてもよい。
このような意味で、メインフレーム１３とサブフレーム１４との間の２箇所をシール部材１７２ａ，１７２ｂでシールすることにより、メインフレーム１３とサブフレーム１４との間に背面室１７２を形成し、圧縮室１６から背面室１７２へ中間圧を導くことは、より広く、メインフレーム１３とサブフレーム１４との間の少なくとも一部の隙間をシール機構でシールすることにより、少なくともメインフレーム１３とサブフレーム１４との間に内部空間を形成し、圧縮室１６からこの内部空間へ中間圧を導くものと捉えることができる。
１，２…スクロール圧縮機、１１…固定スクロール、１２…可動スクロール、１２１…端板、１２１ａ，１２１ｂ…背面室、１２３…円筒状部、１２３ｃ，１２３ｄ…シール部材、１３…メインフレーム、１３１，１３２，１３３，１３４…円筒状部、１３４ｇ，１３４ｈ…案内部材、１３５，１３６…突起部、１４…サブフレーム、１４１，１４２，１４３…円筒状部、１４１ｃ，１４１ｄ，１４１ｅ，１４１ｆ…シール部材、１４２ａ…背面室、１４２ｃ，１４２ｄ…シール部材、１４４…スラスト軸受、１５…オルダムリング、１６…圧縮室、１７２…背面室、１７２ａ，１７２ｂ…シール部材、１８１…第１通路、１８２…第２通路、１８３…第３通路、１８４…座繰り部

Claims (18)

  1. 筐体内で固定された固定スクロールと、
    前記固定スクロールと噛み合わされて旋回する可動スクロールと、
    前記可動スクロールを旋回させる回転軸と、
    前記固定スクロールを前記可動スクロールの反対側から保持する保持部材と、
    前記回転軸と前記保持部材との間に設けられ、前記可動スクロールの中心からずれた位置に加わる荷重により当該可動スクロールを支持する支持部材と
    を備えたことを特徴とするスクロール圧縮機。
  2. 前記支持部材は、前記保持部材に対して一方向に変位可能に設けられた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. 前記支持部材は、前記回転軸に沿った方向に変位可能で、かつ、当該回転軸に略直交する仮想的な軸を中心とした回転方向に変位可能に設けられたことを特徴とする請求項１に記載のスクロール圧縮機。
  4. 前記支持部材は、前記仮想的な軸を中心とした回転方向のうち、前記可動スクロールに発生したモーメントとは反対の回転方向に変位可能であ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. 前記支持部材は、前記可動スクロールが受ける荷重に対する前記保持部材からの反力を、前記回転軸からの荷重を受ける位置よりも前記可動スクロール側の特定の位置で受けることにより、前記可動スクロールに発生したモーメントとは反対の回転方向に変位可能であ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. 前記特定の位置は、前記支持部材の前記回転軸の軸受けの前記可動スクロール側の端面と、前記可動スクロールの台板の前記固定スクロールと噛み合わされる側の面との間にあ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. 前記支持部材は、前記回転軸からの荷重を受ける位置に関して前記可動スクロールと同じ側で前記保持部材との間の隙間が最も狭い特定の位置における当該隙間が、前記回転軸からの荷重を受ける位置に関して前記可動スクロールとは反対側で前記保持部材との間の隙間が最も狭い位置における当該隙間よりも狭くなるように設けられることにより、前記可動スクロールに発生したモーメントとは反対の回転方向に変位可能であ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。
  8. 前記特定の位置は、前記支持部材の前記回転軸の軸受けの前記可動スクロール側の端面と、前記可動スクロールの台板の前記固定スクロールと噛み合わされる側の面との間にあることを特徴とする請求項７に記載のスクロール圧縮機。
  9. 前記支持部材は、前記保持部材に設けられた突起部と接触することにより、前記可動スクロールに発生したモーメントとは反対の回転方向に変位可能であ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。
  10. 前記支持部材の前記可動スクロールを支持する部分は、当該支持部材が傾くことにより、当該可動スクロールの台板の前記固定スクロールと噛み合わされない側の面と接触した場合に、弾性を発揮する形状を有す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。
  11. 前記可動スクロールの自転を防止するためのオルダムリングをさらに備え、
    前記オルダムリングは、前記可動スクロールおよび前記支持部材、前記可動スクロールおよび前記保持部材、または、前記可動スクロールおよび前記固定スクロールに係合されてい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。
  12. 前記保持部材と前記支持部材との間の少なくとも一部の隙間をシールすることにより、少なくとも当該保持部材と当該支持部材との間に内部空間を形成するシール機構をさらに備えた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. 前記保持部材は、前記固定スクロールに対して前記可動スクロールが噛み合わされて旋回することにより形成された圧縮室から導出された冷媒を前記内部空間へ導入する保持部材内通路を備えたことを特徴とする請求項１２に記載のスクロール圧縮機。
  14. 前記固定スクロールは、前記圧縮室から前記冷媒を導出させて前記保持部材内通路へ導入する固定スクロール内通路を備えた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. 前記固定スクロールは、前記圧縮室から導出された前記冷媒を前記保持部材内通路へ導入する固定スクロール内通路を備え、
    前記可動スクロールは、前記圧縮室から前記冷媒を導出させて前記固定スクロール内通路へ導入する可動スクロール内通路を備えたことを特徴とする請求項１３に記載のスクロール圧縮機。
  16. 前記固定スクロール内通路は、前記可動スクロールが旋回する周期の少なくとも一部において前記可動スクロール内通路と連通することを特徴とする請求項１５に記載のスクロール圧縮機。
  17. 前記固定スクロール内通路は、前記可動スクロールが旋回したときの前記可動スクロール内通路の流出口の軌道上に流入口を有することを特徴とする請求項１６に記載のスクロール圧縮機。
  18. 前記固定スクロール内通路は、前記可動スクロールが旋回したときの前記可動スクロール内通路の流出口の軌道全体を覆う窪み部に接続された流入口を有することを特徴とする請求項１６に記載のスクロール圧縮機。
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