JP4514106B2 - スクロール圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、冷媒や空気などの流体を圧縮する圧縮機に関し、特に固定スクロール部材と旋回スクロール部材で形成する圧縮室の容積を旋回スクロール部材の旋回動により変化させて流体の圧縮をなすスクロール圧縮機に関する。

スクロール圧縮機は、他の圧縮機に比べて高効率で信頼性が高く、しかも静音であるなどの利点があることから、例えば冷凍・空調機器用の圧縮機として広く用いられている。このためスクロール圧縮機に関しては開発・研究が盛んになされている。

一般的に、スクロール圧縮機は、上下が封鎖された筒上の密閉容器にて全体が気密的に覆われており、その密閉容器の内部に、流体の圧縮のための圧縮部を構成する固定スクロール部材と旋回スクロール部材が設けられている。固定スクロール部材は、端板に渦巻状のスクロールラップを立設した構造に形成され、密閉容器の内部に固定して設けられるフレーム部材に固定されている。一方、旋回スクロール部材は、固定スクロール部材と同様に、端板に渦巻状のスクロールラップを立設した構造に形成され、固定スクロール部材に対してそれぞれのそのスクロールラップが噛合って圧縮室を形成するように、フレーム部材と固定スクロール部材との間に配置されるとともに、駆動手段に接続されて旋回動をなせるようにされている。そして駆動手段にて旋回スクロール部材を旋回駆動することで圧縮室の容積を変化させて流体の圧縮をなすようにされている。

このようなスクロール圧縮機においては、固定スクロール部材と旋回スクロール部材それぞれのスクロールラップで形成される圧縮室などについて高い気密性を保持できるようにすることが流体の圧縮効率を高める上で重要である。そのために圧縮室で生成された高圧流体を利用して旋回スクロール部材を弾性的に支持することでその旋回スクロール部材を固定スクロール部材の側に押圧する構造が一般的に用いられており、弾性支持に働かせる高圧流体の圧力を適切に設定することで十分に高い気密性を保つことが可能となる。ただ、このような弾性的押圧支持構造だけであると旋回スクロール部材の旋回動が不安定になる。そのために旋回スクロール部材の端板から延設されている鏡板をスラスト軸受で支持する構造が知られている（例えば特許文献１）。またフレーム部材に対向面を形成し、この対向面を例えば２０〜３０μといった微小な隙間をもって旋回スクロール部材の鏡板に対向させる構造も知られている。

特公平７−１１７０４９号公報

上述した、対向面を微小な隙間で旋回スクロール部材の鏡板に対向させる構造つまり対抗面設定構造は、スラスト軸受で旋回スクロール部材の鏡板を支持する構造に比べて、スラスト軸受と鏡板の摺接による摩擦抵抗のような駆動力のロス要因がないという点で優れている。ところでこの対向面設定構造にあっては、旋回スクロール部材の旋回動をより安定的なものとするために対向面と旋回スクロール部材の鏡板との隙間を、例えば１０μ以下、ないしは対抗面が鏡板をスラスト軸受的に支持することはないが接触はする程度まで、できるだけ小さなものにすることが望ましい。しかしその一方で、従来にあっては圧縮室圧力の異常上昇などにより旋回スクロール部材がフレーム部材側に後退した際にその鏡板がフレーム部材の対向面に押接してかじりなどを生じるという問題を避けるために一定以上の大きさの隙間を設ける必要があった。

本発明は、以上のような事情を背景になされたものであり、スクロール圧縮機について、より小さな隙間を設定しても旋回スクロール部材の後退時にかじりなどが発生するのを有効に回避することを可能とする対向面設定構造の実現を目的としている。また本発明では、そのような対向面設定構造を既存のスクロール圧縮機の基本設計に変更を伴わずに実現することを目的としている。

上記目的を達成するため本発明では、全体が密閉容器にて気密的に覆われ、前記密閉容器内に、フレーム部材、固定スクロール部材、旋回スクロール部材および駆動手段が設けられており、前記フレーム部材は、前記密閉容器に固定して設けられ、前記固定スクロール部材は、端板、当該端板から延設の鏡板および前記端板に立設された渦巻状のスクロールラップを有した構造で形成されるとともに前記フレーム部材に固定して設けられ、前記旋回スクロール部材は、端板、当該端板から延設の鏡板および前記端板に前記固定スクロール部材の前記スクロールラップと噛合って圧縮室を形成するように立設されたスクロールラップを有した構造で形成されるとともに前記駆動手段に接続され、前記フレーム部材と前記固定スクロール部材との間に位置するようにして設けられ、そして前記駆動手段にて前記旋回スクロール部材が旋回駆動されることによる前記圧縮室の容積変化により流体の圧縮をなすようにされているスクロール圧縮機において、前記フレーム部材と前記旋回スクロール部材の間で前記フレーム部材に組み付けて可動補助部材が設けられており、前記可動補助部材は、前記固定スクロール部材の前記鏡板に当接面を当接させるストッパ部が一体に形成されているとともに、前記旋回スクロール部材の前記鏡板に対し対向する対向面が円環状に形成されたリング部を有し、さらに弾性支持手段にて前記旋回スクロール部材の方向に付勢される状態で弾性的に支持され、この弾性的支持状態にて前記ストッパ部の当接面を前記固定スクロール部材の前記鏡板に当接させて限界位置を画しつつ前記対向面を前記旋回スクロール部材の前記鏡板に対して対向させるようにされ、そして前記旋回スクロール部材が前記フレーム部材の側に後退して前記対向面に前記旋回スクロール部材の鏡板が押接する状態になった際に前記フレーム部材の側に弾性的に後退するようにするようになっており、前記ストッパ部は、前記リング部から軸方向に複数箇所で離散的に突出する状態で、かつ前記固定スクロール部材を前記フレーム部材に固定する固定ボルトのねじ孔を避けるため、内側面が前記リング部の内周面に対して径方向外側に偏倚するように前記リング部の外周面から径方向外側に突出する状態で設けられていることを特徴とする。

また本発明では、上記のようなスクロール圧縮機について、前記可動補助部材は、前記限界位置にあって前記対向面と前記旋回スクロール部材の鏡板に対し微小な隙間を形成するように設けるようにしている。

また本発明では、上記のようなスクロール圧縮機について、前記可動補助部材は、前記限界位置にあって前記対向面を前記旋回スクロール部材の鏡板に接触させるように設けるようにしている。

また本発明では、上記のようなスクロール圧縮機について、前記固定スクロール部材と前記旋回スクロール部材の何れかまたは両方になじみ層が設けられている場合に、前記旋回スクロール部材の旋回動により前記なじみ層の摩滅がなされるまでは、前記可動補助部材がその前記対向面を前記限界位置にあって前記旋回スクロール部材の鏡板に接触させるようにしている。

また本発明では、上記のようなスクロール圧縮機について、前記可動補助部材の弾性支持手段は、前記圧縮室で生成される高圧流体を用いて形成するようにしている。

本発明では、可動補助部材を設け、この可動補助部材で対向面設定構造を構成するようにしている。このため本発明によれば、対向面設定構造にあって、圧縮室の圧力の異常上昇などにより旋回スクロール部材に後退を生じてその鏡板が可動補助部材の対向面に押接する状態になっても、この押接を受けて可動補助部材が後退することで鏡板が対向面に強く押接する状態を避けることができ、このことにより鏡板と対向面の間にかじりなどが生じるのを有効に防止でき、信頼性をより高めることができる。

また本発明では、ストッパ部をリング部から軸方向に離散的に突出する状態で、かつ固定スクロール部材をフレーム部材に固定する固定ボルトのねじ孔を避けるため、内側面がリング部の内周面に対して径方向外側に偏倚するようにリング部の外周面から径方向外側に突出する状態で設けるようにしている。したがって複数のストッパ部それぞれの内側面はリング部の内周面の径よりも大きな径の円に沿って配置された状態になる。このため、可動補助部材をフレーム部材に組み付けた状態で旋回スクロール部材の旋回動空間を確保するについて、フレーム部材の径方向サイズを大きくしなくても済むことになる。この結果、既存のスクロール圧縮機におけるフレーム部材の基本的な設計を変更することなく可動補助部材をフレーム部材に組み付けることが可能となる。

以下、本発明を実施する上で好ましい形態について説明する。図１に第１の実施形態によるスクロール圧縮機の全体的な内部構造を示す。スクロール圧縮機は、その基本的な構造として、上下が封鎖された筒上の密閉容器１００にて全体が気密的に覆われ、その密閉容器１００の内部に圧縮部と駆動部が設けられている。

圧縮部は、固定スクロール部材１１０と旋回スクロール部材１２０を組み合わせて形成されている。固定スクロール部材１１０は、渦巻状のラップ（スクロールラップ）１１０ａを円板状の端板１１０ｂから立設した構造に形成され、そのラップ１１０ａは、ラップ歯底１１０ｃとラップ歯先１１０ｄを有している。また固定スクロール部材１１０には、その中央部分に吐出口１１０ｅが設けられ、端板１１０ｂの周囲には鏡板１１０ｆが延設されている。この固定スクロール部材１１０は、密閉容器１００の内側面に固定して設けられているフレーム部材１５０に固定されている。その固定は、図の例のように、固定スクロール部材１１０に通した固定ボルト１３２をフレーム部材１５０に形成のねじ孔１３３に螺合させることでなされるのが通常で、図１には現れていないが固定ボルト１３２は複数箇所設けられることになる。

旋回スクロール部材１２０は、固定スクロール部材１１０と同様に、渦巻状のラップ（スクロールラップ）１２０ａを円板状の端板１２０ｂから立設した構造に形成され、そのラップ１２０ａは、ラップ歯底１２０ｃとラップ歯先１２０ｄを有し、端板１２０ｂの周囲には鏡板１２０ｆが延設されている。また旋回スクロール部材１２０には、接続部１０３がラップ１２０ａとは逆方向に端板１２０ｂから立設されており、この接続部１０３を介して後述の駆動部におけるクランク軸１０１の偏芯ピン部１０１ａに接続されている。この旋回スクロール部材１２０は、そのラップ１２０ａと固定スクロール部材１１０のラップ１１０ａがそれぞれのラップ歯先１２０ｄとラップ歯先１１０ｄをそれぞれのラップ歯底１２０ｃとラップ歯底１１０ｃに摺接させた状態で噛合うように、またその鏡板１２０ｆを固定スクロール部材１１０の鏡板１１０ｆに摺接させるようにして固定スクロール部材１１０に組み合わされ、この組み合わせ状態で圧縮室１３０を複数形成している。そして旋回スクロール部材１２０の旋回動にて圧縮室１３０の容積が変化することにより流体の圧縮をなす。

駆動部は、旋回スクロール部材１２０を旋回駆動する駆動手段であり、図１の例では電動機を用いた構造が示されている。具体的には、ロータ１０７とステータ１０８からなる電動機のロータ１０７にクランク軸１０１が接続されており、このクランク軸１０１は転がり軸受１０４、１０５にて支持されている。またこのクランク軸１０１の先端には偏芯ピン部１０１ａが設けられ、この偏芯ピン部１０１ａに接続部１０３を介して旋回スクロール部材１２０が軸方向に移動可能に接続されている。したがって旋回スクロール部材１２０は、軸方向に移動可能な状態でクランク軸１０１から旋回力を受けて旋回動をなすことになる。

この旋回スクロール部材１２０については自転を防止する必要があり、そのためにオルダムリング１３４が設けられている。オルダムリング１３４は、互いに直交する２組のキー状の突出部を有する構造に形成されている。そして、そのキー状突出部の１組をフレーム１５０に形成のオルダムリング受面１４１で挟まれた滑動溝１４１ａ（図６）で滑動させ、残りの１組を旋回スクロール部材１２０の端板材１２０ｂの背面側に形成の受け溝（１２０ｈ）で滑動させるようにして、旋回スクロール部材１２０とフレーム部材１５０および固定スクロール部材１１０で囲われて形成される外周部空間に配設されている。

駆動部による旋回スクロール部材１２０の旋回駆動やクランク軸１０１の回転動などについては潤滑油の給油がなされる。その給油は、密閉容器１００の下部の油溜め１３１に溜められている潤滑油を給油ポンプ１０６で汲み上げて必要部位に供給することで行う。より具体的には、クランク軸１０１の内部に給油経路１０１ｂが設けられている。給油ポンプ１０６で汲み上げられた潤滑油は、この給油経路１０１ｂを通って偏芯ピン部１０１ａの上部における第１の中央部空間１４２に達した後、接続部１０３を潤滑し、それから偏芯ピン部１０１ａの側面における第２の中央部空間１４３へ流出する。第２の中央部空間１４３へ流出した潤滑油は、旋回スクロール軸支持部端面１２０ｇに設けられているシール部で微量が第１の外周部空間１４４へ供給されるものの、そのほとんどが転がり軸受１０４を通過し、軸受押え１４８の上面に設けられている排油経路１４６および排油パイプ１４７を経て油溜め１３１へ戻る。ここで、給油ポンプ１０６を設ける代わりに、クランク軸１０１内を利用した遠心ポンプ作用で潤滑油の汲み上げを行うようにすることもできる。また、第２の中央部空間１４３へ流出した潤滑油のほとんどを第１の外周部空間１４４へ供給した後、圧縮室１３０にて圧縮対象の流体（例えば冷媒）と混合させ、この潤滑油が混合した圧縮流体を固定スクロール部材１１０の吐出口１１０ｅより吐出させた後、密閉容器１００内で潤滑油を分離して油溜め１３１へ戻す構成とすることもできる。この構成の場合には、吐出空間１３６と第１の外周部空間１４４や第２の外周部空間１４５との差圧を利用した差圧給油作用を用いることもできる。

旋回スクロール部材１２０の旋回動による流体の圧縮動作には、大別して、吸込行程、圧縮行程および吐出行程がある。吸込行程では、旋回スクロール部材１２０の旋回動に伴って、作動流体が吸込口１４０と吸込空間１３５を経由して圧縮室１３０へ吸込まれる。圧縮行程では、旋回スクロール部材１２０の旋回運動により圧縮室１３０の容積が減少することで圧縮作用を実現する。吐出行程では、圧縮行程にて圧縮された作動流体が固定スクロール部材１１０の吐出口１１０ｅから吐出空間１３６に吐出し、さらに吐出口１４９を経て外部に吐出される。なお圧縮室１３０には、設計圧力比より低い低圧力比での運転時に生じる過圧縮を防止するために過圧縮防止手段が設けられる。図１の例では、その過圧縮防止手段を通路１３８と弁１３９で構成している。

このような圧縮動作の各行程、特に圧縮行程においては、吸込空間１３５と圧縮室１３０の間、圧力状態の異なる各圧縮室間、圧縮室１３０と吐出口１１０ｅの間での作動流体の漏れを極力生じさせないように、十分な気密性を確保する必要がある。この気密性確保のために、旋回スクロール部材１２０を固定スクロール部材１１０へ押圧する弾性的押圧支持構造が用いられている。弾性的押圧支持構造は、二重の弾性的押圧で構成されている。その一つの弾性的押圧は、偏芯ピン部１０１ａの端面と接続部１０３の上面で囲われて形成される第１の中央部空間１４２、および偏芯ピン部１０１ａの側面と接続部１０３の内周面で囲われて形成される第２の中央部空間１４３をともに作動流体の吐出圧力とほぼ同じ圧力となるようにし、このほぼ吐出圧力である流体による圧力で旋回スクロール部材１２０の端板１２０ｂの反圧縮室側中央部を弾性的に押圧するように構成されている。他の一つの弾性的押圧は、旋回スクロール部材１２０とフレーム部材１５０で囲われて形成される第１の外周部空間１４４、および同じく旋回スクロール部材１２０とフレーム部材１５０で囲われて形成される第２の外周部空間１４５をともに第１の中央部空間１４２や第２の中央部空間１４３におけるそれよりも低い中間的な圧力となるようにし、この中間的な圧力の流体による圧力で旋回スクロール部材１２０の鏡板１２０ｆを弾性的に押圧するようにして構成されている。ここで、本実施形態では、第１の外周部空間１４４と第２の外周部空間１４５を圧縮途中の圧縮室１３０に連通させる小孔１３７を介して圧縮途中の作動流体を両空間１４４、１４５に導くことで両空間１４４、１４５の中間的圧力を生成させるようにしている。このような構成は一つの例であり、他の構成を用いることも可能である。

以上はスクロール圧縮機における基本的な構造である。以下では本発明を特徴付ける対向面設定構造について説明する。本発明では可動補助部材１５１をフレーム部材１５０に組み付けることで対向面設定構造を構成するようにしている。可動補助部材１５１の周辺を部分的に拡大して図２に示し、図３〜図５に可動補助部材１５１の構造を示す。図３〜図５に見られるように、可動補助部材１５１は、リング部１５２とストッパ部１５３を有している。リング部１５２は、短円筒状に形成され、その一方の端面に対向面１５４が円環状に形成され、他方の端面に弾性支持受面１５５が同じく円環状に形成されている。またリング部１５２には、弾性支持受面側の端部に外側シール部１５６と内側シール部１５７が形成されており、図２に示すように、これら各シール部に例えばＯリングなどのシール材１５８を装着できるようにされている。

一方、ストッパ部１５３は、リング部１５２から軸方向に複数箇所（図の例では３箇所）で離散的に突出する状態にされ、さらにその内側面１５３ａがリング部１５２の内周面１５２ａに対して径方向外側に偏倚するようにされ、リング部１５２の外周面１５２ｂから径方向外側に突出する状態にして設けられており、その先端面が当接面１５３ｂとなるようにされている。

このように形成された可動補助部材１５１は、フレーム部材１５０に組み付けられる。そのためにフレーム部材１５０には、図２と図６に示すように、組付け受部１６０が設けられている。組付け受部１６０は、リング部１５２をその弾性支持受面側で受けるためのリング部受部１６１とストッパ部１５３を受けるためのストッパ部受部１６２で構成されている。リング部受部１６１は、リング部１５２の弾性支持受面側の断面形状に対応させて、第１の環状溝１６１ａ、第２の環状溝１６１ｂ、および第３の環状溝１６１ｃをフレーム部材１５０の圧縮室側の面および内側面に段々状に形成して構成されている。その第２の環状溝１６１ｂは、リング部１５２の弾性支持受面１５５を受け入れることで、高圧流体による弾性支持手段用の背圧空間を構成する。すなわち第２の環状溝１６１ｂの底には高圧流体通路１６３が連通されており、圧縮室１３０で生成される高圧の流体がこの高圧流体通路１６３を介して第２の環状溝１６２ｂに導かれ、その高圧流体がリング部１５２を弾性的に押圧して支持する。これについては、背圧空間に適切な気密性を与える必要があるが、それは外側シール部１５６と内側シール部１５７のそれぞれに装着されたシール材１５８が第２の環状溝１６１ｂの側面に接触することでなされる。

ストッパ部受部１６２は、リング部１５２の外周面１５２ｂから径方向外側に突出しているストッパ部１５３の外形形状に対応する形状の凹部をフレーム部材１５０の内側面に形成して構成されている。

以上のような組付け受部１６０によりフレーム部材１５０に組み付けられることで可動補助部材１５１は、軸方向に移動可能な状態で高圧流体による弾性支持手段で旋回スクロール部材１２０の方向に付勢されるようにして弾性的に支持され、この弾性支持による付勢でストッパ部１５３の当接面１５３ｂを固定スクロール部材１１０の鏡板１１０ｆに当接させることで限界位置（図１や図２の状態では上限位置）を画す状態になる。そしてこの限界位置を画した状態において可動補助部材１５１は、図２に示すように、リング部１５２の弾性支持受面１５５などを各環状溝１６１ａ、１６１ｂ、１６１ｃの底から若干浮かせた状態になるとともに、リング部１５２の対向面１５４を旋回スクロール部材１２０の鏡板１２０ｆに微小な隙間をもって対向させる状態になる。その微小間隙は例えば１０μ以下であることが好ましく、この程度の微小間隙を対向面１５４と鏡板１２０ｆの間に与えることで旋回スクロール部材１２０の旋回動をより安定的に行わせることができるようになる。

圧縮部による圧縮動作が通常になされている状態では可動補助部材１５１は以上の状態を保っている。しかし、旋回スクロール部材１２０は、流体の圧力を利用して固定スクロール部材１１０の方向に弾性的に押圧されているものの、圧縮室１３０の圧力の異常上昇などにより、弾性的押圧力を超える力が働いた場合には可動補助部材１５１の側に後退する。このような後退が生じて鏡板１２０ｆが対向面１５４に押接すると、これに応じて可動補助部材１５１は弾性支持受面１５５あるいはその他の面が第１〜第３の環状溝１６１ａ、１６１ｂ、１６１ｃの何れかの底面に当接するまでフレーム部材１５０の側に後退する。そしてこの可動補助部材１５１の後退により、鏡板１２０ｆが対向面１５４に強く押接してかじりなどが生じるのを有効に防止できることになる。

本発明では以上のような可動補助部材１５１を設け、この可動補助部材１５１で対向面設定構造を構成するようにしている。この結果、以下のような効果が得られる。まず、対向面設定構造にあって、圧縮室１３０の圧力の異常上昇などにより旋回スクロール部材１２０に後退を生じてその鏡板１２０ｆが対向面１５４に押接する状態になっても、この押接を受けて可動補助部材１５１も後退することで鏡板１２０ｆが対向面１５４に強く押接する状態を避けることができ、このことにより鏡板１２０ｆと対向面１５４の間にかじりなどが生じるのを有効に防止でき、信頼性をより高めることができる。

それから、対向面設定構造をフレーム部材の径サイズの増大を招くことなく実現することが可能となる。すなわち、本発明では、鏡板１２０ｆに対する対向面１５４の関係を規定するためのストッパ部１５３をリング部１５２から軸方向に離散的に突出するように形成するとともに、その内側面１５３ａがリング部１５２の内周面１５２ａに対して径方向外側に偏倚してリング部１５２の外周面１５２ｂから径方向外側に突出する状態に形成している。この結果、複数のストッパ部１５３それぞれの内側面１５３ａはリング部１５２の内周面１５２ａの径よりも大きな径の円に沿って配置された状態になる。つまり複数のストッパ部１５３それぞれの内側面１５３ａをつなぐ仮想の円の径をリング部１５２の内周面１５２ａの径よりも大きくすることができる。このため、可動補助部材１５１をフレーム部材１５０に組み付けた状態で旋回スクロール部材１２０の旋回動空間を確保するについて、フレーム部材１５０の径方向サイズを大きくしなくても済むことになる。

このことをより具体的にいうと以下のとおりである。上述のように、フレーム部材１５０には固定スクロール部材１１０が固定ボルト１３２で固定されており、そのためにフレーム部材１５０にはねじ孔１３３を形成する必要がある。したがって、フレーム部材１５０の側面部にはそのねじ孔１３３を形成す部分について一定以上の肉厚を必要とすることになる。この肉厚は、スクロール圧縮機の径サイズをできるだけ小さくするなどの理由から必要最小限にとどめてあるのが設計の基本である。また同様の理由からフレーム部材１５０の内側面の径サイズも旋回スクロール部材１２０の旋回動空間を確保するのに必要最小限にとどめられている。このことから既存のスクロール圧縮機の設計を変更せずに「可動補助部材」をフレーム部材１５０に組付けようとすると、ねじ孔１３３を形成す部分に必要な肉厚を確保できなくなり、そのためにフレーム部材１５０の径サイズを大きくする必要があるという問題が起こる。しかし、本発明のようにストッパ部１５３をリング部１５２の内周面１５２ａに対して径方向外側に偏倚させる構成とすることで、旋回スクロール部材１２０の旋回動空間を確保でき、またストッパ部１５３を離散的に設けることで、ストッパ部受部１６２を、図６に示すように、ねじ孔１３３形成部分を避けて形成できるようになり、このことによりフレーム部材１５０の径サイズを大きくすることなしに可動補助部材１５１をフレーム部材１５０に組み付けることが可能となり、上記の問題を回避することができる。このことは、フレーム部材１５０の径サイズを変更した場合に伴う設計変更作業や金型の新規調達などによる大きなコスト増大問題を避けることができるということにつながる。

ここで、本実施形態では、ストッパ部１５３をリング部１５２に一体化して設けるようにしているが、別部材として形成したストッパ部をリング部に固着する構造とすることもできる。また本実施形態では、ストッパ部受部１６２をフレーム部材１５０の内側面に凹部として形成し、ここにストッパ部１５３を嵌め込むようにしている。この結果、ストッパ部１５３は可動補助部材１５１の回転を防止する役目も兼ねていることになるが、可動補助部材１５１の回転防止のために他の手段を設けるような構成とすることもできる。また本実施形態では、図２に示すように、可動補助部材１５１のリング部１５２の内周面１５２ａを第３の環状溝１６１ｃでガイドする構成とすることでストッパ部１５３のたおれを抑制できるようにしているが、これは必ずしも必要でなく、環状溝１６１ｃによるガイドを省くことで可動補助部材１５１の軸方向の動きをより円滑にするようにすることもできる。また可動補助部材１５１の軸方向の動きをより円滑にするについては、第１の環状溝１６１ａや第３の環状溝１６１ｃを第１の外周部空間１４４や第２の外周部空間１４５に連通させる構成を採用するようにしてもよい。その連通は、例えば可動補助部材１５１の内部に連通用通路を形成し、あるいは可動補助部材１５１の外周部の一部を切り欠くことで構成することができる。また上での説明では、通常の状態において対向面１５４と鏡板１２０ｆの間に微小間隙が形成されるとしたが、固定スクロール部材１１０や旋回スクロール部材１２０になじみ層が形成されており、初期運転の段階でこのなじみ層が磨耗して両スクロール部材のなじみをなさせるようにしてある場合には、なじみ層が磨耗するまでは対向面１５４が鏡板１２０ｆに接触する状態であってもよい。

以下では本発明を実施する上で好ましい他の実施形態のいくつかについて説明する。それら各実施形態は、可動補助部材とそれに関係する部分に関する相違を除いて、基本的には第１の実施形態と同様である。したがって以下における実施形態の説明では第１の実施形態と相違する構成要素について主に説明し、第１の実施形態と共通する構成要素については共通の符合を付すことでそれらに関する説明は上での説明を援用する。

図７〜図１０に第２の実施形態によるスクロール圧縮機における可動補助部材に関係する構成を示す。本実施形態の可動補助部材１９１は、リング部１９２とストッパ部１９３を有している。リング部１９２は、短円筒状に形成され、その一方の端面に対向面１９４が円環状に形成され、他方の端面にピン状ないし円柱状に突出させて突出部１９５が離散的に複数箇所（図の例では３箇所）形成されている。そして、この突出部１９５の端面が弾性支持受面１９５ａとされ、また突出部１９５の側面にシール部１９６が形成されており、図７に示すように、このシール部１９６に例えばＯリングなどのシール材１９７を装着できるようにされている。一方、ストッパ部１９３は、第１の実施形態におけるストッパ部１５３と同様で、リング部１９２から軸方向に複数箇所で離散的に突出する状態にされ、さらにその内側面１９３ａがリング部１９２の内周面１９２ａに対して径方向外側に偏倚するようにされ、リング部１９２の外周面１９２ｂから径方向外側に突出する状態にして設けられており、その先端面が当接面１９３ｂとなるようにされている。

このような可動補助部材１９１の構成に対応して、フレーム部材１５０には、図１０に示すように、組付け受部２００が設けられている。組付け受部２００は、リング部１９２をその突出部１９５で受けるためのリング部受部２０１とストッパ部１９３を受けるためのストッパ部受部２０２で構成されている。リング部受部２０１は、突出部１９５を、そこのシール部１９６に装着のシール材１９７が密接する状態で嵌め込むことができるようにした小孔として突出部受部２０３をフレーム部材１５０の圧縮室側の面に形成して構成されている。この突出部受部２０３は、その底部に高圧流体通路２０４が連通されており、突出部１９５を受け入れることで、高圧流体による弾性支持手段用の背圧空間を構成する。ストッパ部受部２０２は、第１の実施形態におけるストッパ部受部１６２と同様である。以上のような本実施形態における構成は、可動補助部材１９１に対する弾性支持の支持力が小さくてよい場合に適している。

図１１に第３の実施形態によるスクロール圧縮機における可動補助部材に関係する構成を示す。本実施形態の可動補助部材２３１は、リング部２３２とストッパ部２３３を有している。リング部２３２は、第１の実施形態の可動補助部材１５１でそのリング部１５２に設けていた外側シール部１５６と内側シール部１５７を省略した構成とされている。すなわちリング部２３２は、短円筒状に形成され、その一方の端面に対向面２３４が円環状に形成され、他方の端面に弾性支持受面２３５が同じく円環状に形成されている。一方、ストッパ部２３３は、第１の実施形態におけるストッパ部１５３と同様で、リング部２３２から軸方向に複数箇所で離散的に突出する状態にされ、さらにその内側面２３３ａがリング部２３２の内周面２３２ａに対して径方向外側に偏倚するようにされ、リング部２３２の外周面２３２ｂから径方向外側に突出する状態にして設けられており、その先端面が当接面２３３ｂとなるようにされている。

このような可動補助部材２３１の構成に対応して、フレーム部材１５０に組付け受部２４０が設けられている。組付け受部２４０は、リング部２３２を受けるためのリング部受部２４１とストッパ部２３３を受けるためのストッパ部受部２４２で構成されている。リング部受部２４１は、可動補助部材２３１で省略されているシール機能を実現できるように構成されている。すなわちリング部受部２４１は、フレーム部材１５０の圧縮室側の面に円環溝を形成して構成されており、その円環溝の底にさらに背圧空間用の円環溝２４３を形成した構成とされている。その円環溝２４３にはシール材２４４が装着され、このシール材２４４の装着により円環溝２４３の底部に高圧流体による弾性支持手段用の背圧空間２４５が形成され、この背圧空間２４５に高圧流体通路２４６が連通されている。ストッパ部受部２４２は、第１の実施形態におけるストッパ部受部１６２と同様である。以上のような本実施形態には、可動補助部材２３１の構造をより簡略なものにできるという利点がある。

図１２に第４の実施形態によるスクロール圧縮機における可動補助部材に関係する構成を示す。本実施形態は、可動補助部材１５１の対向面１５４を旋回スクロール部材１２０の鏡板１２０ｆに直接接触させるようにしている。すなわちストッパ部１５３の高さを第１の実施形態の場合より若干低くすることで、当接面１５３ｂが固定スクロール部材１１０の鏡板１１０ｆに当接して限界位置を画した状態で対向面１５４が旋回スクロール部材１２０の鏡板１２０ｆに直接接触するようにしている。本実施形態は、このことを除いて、第１の実施形態と同様である。

本実施形態のように可動補助部材１５１の対向面１５４を旋回スクロール部材１２０の鏡板１２０ｆに直接接触させる構成としても、その接触において対向面１５４が鏡板１２０ｆにスラスト軸受的な押接力をもって押接する状態でなければ、対向面設定構造の利点、すなわち摩擦抵抗のような駆動力のロス要因を減らすことができるという利点を実現することができる。

ここで、固定スクロール部材や旋回スクロール部材にはなじみ層が設けられている場合がある。なじみ層は、固定スクロール部材や旋回スクロール部材の摺動面に例えばリン酸マンガン皮膜などとして形成されるものであり、スクロール圧縮機の初期運転時において両スクロール部材になじみをなさせるために設けられる。つまり初期運転時における両スクロール部材のなじみはなじみ層の摩滅を通じてなされる。このようななじみ層が固定スクロール部材と旋回スクロール部材の何れかまたは両方に設けられている場合には、そのなじみ層の摩滅がなされてなじみ終わるまで可動補助部材の対向面を旋回スクロール部材の鏡板に直接接触させる構造とするのが、より有効である。この場合には、なじみ層の摩滅がなされてなじみ終わると、そのなじみ層の厚さ分だけ旋回スクロール部材が固定スクロール部材側に進むので、なじみ終わった後には対向面と鏡板の間に微小な隙間が形成されることになる。

図１３に第５の実施形態によるスクロール圧縮機における構成の要部を示す。本実施形態では、固定スクロール部材１１０の鏡板１１０ｆと旋回スクロール部材１２０の鏡板１２０ｆの間に微小な隙間を形成するようにしている。すなわち固定スクロール部材１１０について、端板１１０ｂから突出するように立設するラップ１１０ａの高さを端板１１０ｂからラップ１１０ａと同じ方向に突出するようにして延設される鏡板１１０ｆの突出高さより若干高くすることで、鏡板１１０ｆと鏡板１２０ｆの間に微小な隙間を形成するようにしている。本実施形態は、このことを除いて、第１の実施形態と同様である。

本発明は、スクロール圧縮機について、その旋回スクロール部材の旋回動をより一層安定的なものとすることができ、またそのための可動補助部材の組付けを既存のスクロール圧縮機の基本設計に変更を加えることなくなすことを可能とする。このような本発明は、冷媒や空気などの流体を圧縮するためのスクロール圧縮機分野に有効なものとして利用することができる。

第１の実施形態によるスクロール圧縮機の全体的な内部構造を示す図である。 第１の実施形態における可動補助部材付近の構造を拡大して図を示す図である。 第１の実施形態における可動補助部材の構造を断面にして示す図である。 第１の実施形態における可動補助部材の上から見た構造を示す図である。 第１の実施形態における可動補助部材の下から見た構造を示す図である。 第１の実施形態における可動補助部材を組み付けるフレーム部材の上から見た構造を示す図である。 第２の実施形態によるスクロール圧縮機における可動補助部材付近の構造を拡大して示す図である。 第２の実施形態における可動補助部材の構造を断面にして示す図である。 第２の実施形態における可動補助部材の下から見た構造を示す図である。 第２の実施形態における可動補助部材を組み付けるフレーム部材の上から見た構造を示す図である。 第３の実施の形態によるスクロール圧縮機における可動補助部材付近の構造を拡大して示す図である。 第４の実施形態によるスクロール圧縮機における可動補助部材付近の構造を拡大して示す図である。 第５の実施形態によるスクロール圧縮機における可動補助部材付近の構造を拡大して示す図である。

符号の説明

１００ 密閉容器
１１０ 固定スクロール部材
１１０ａ 固定スクロール部材のスクロールラップ
１１０ｂ 固定スクロール部材の端板
１１０ｆ 固定スクロール部材の鏡板
１２０ 旋回スクロール部材
１２０ａ 旋回スクロール部材のスクロールラップ
１２０ｂ 旋回スクロール部材の端板
１２０ｆ 旋回スクロール部材の鏡板
１３０ 圧縮室
１５０ フレーム部材
１５１ 可動補助部材
１５２ リング部
１５２ａ リング部の内周面
１５２ｂ リング部の外周面
１５３ ストッパ部
１５３ａ ストッパ部の内側面
１５３ｂ 当接面
１５４ 対向面

Claims (5)

1. 全体が密閉容器にて気密的に覆われ、前記密閉容器内に、フレーム部材、固定スクロール部材、旋回スクロール部材および駆動手段が設けられており、前記フレーム部材は、前記密閉容器に固定して設けられ、前記固定スクロール部材は、端板、当該端板から延設の鏡板および前記端板に立設された渦巻状のスクロールラップを有した構造で形成されるとともに前記フレーム部材に固定して設けられ、前記旋回スクロール部材は、端板、当該端板から延設の鏡板および前記端板に前記固定スクロール部材の前記スクロールラップと噛合って圧縮室を形成するように立設されたスクロールラップを有した構造で形成されるとともに前記駆動手段に接続され、前記フレーム部材と前記固定スクロール部材との間に位置するようにして設けられ、そして前記駆動手段にて前記旋回スクロール部材が旋回駆動されることによる前記圧縮室の容積変化により流体の圧縮をなすようにされているスクロール圧縮機において、
   前記フレーム部材と前記旋回スクロール部材の間で前記フレーム部材に組み付けて可動補助部材が設けられており、前記可動補助部材は、前記固定スクロール部材の前記鏡板に当接面を当接させるストッパ部が一体に形成されているとともに、前記旋回スクロール部材の前記鏡板に対し対向する対向面が円環状に形成されたリング部を有し、さらに弾性支持手段にて前記旋回スクロール部材の方向に付勢される状態で弾性的に支持され、この弾性的支持状態にて前記ストッパ部の当接面を前記固定スクロール部材の前記鏡板に当接させて限界位置を画しつつ前記対向面を前記旋回スクロール部材の前記鏡板に対して対向させるようにされ、そして前記旋回スクロール部材が前記フレーム部材の側に後退して前記対向面に前記旋回スクロール部材の鏡板が押接する状態になった際に前記フレーム部材の側に弾性的に後退するようになっており、前記ストッパ部は、前記リング部から軸方向に複数箇所で離散的に突出する状態で、かつ前記固定スクロール部材を前記フレーム部材に固定する固定ボルトのねじ孔を避けるため、内側面が前記リング部の内周面に対して径方向外側に偏倚するように前記リング部の外周面から径方向外側に突出する状態で設けられていることを特徴とするスクロール圧縮機。
2. 前記可動補助部材は、前記限界位置にあって前記対向面と前記旋回スクロール部材の鏡板に対し微小な隙間を形成するようにされている請求項１に記載のスクロール圧縮機。
3. 前記可動補助部材は、前記限界位置にあって前記対向面を前記旋回スクロール部材の鏡板に接触させるようにされている請求項１に記載のスクロール圧縮機。
4. 前記固定スクロール部材と前記旋回スクロール部材の何れかまたは両方になじみ層が設けられており、前記旋回スクロール部材の旋回動により前記なじみ層の摩滅がなされるまでは、前記可動補助部材がその前記対向面を前記限界位置にあって前記旋回スクロール部材の鏡板に接触させるようにされている請求項１に記載のスクロール圧縮機。
5. 前記可動補助部材の弾性支持手段は、前記圧縮室で生成される高圧流体を用いて形成されている請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機。

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