JP7395004B2 - スクロール圧縮機 - Google Patents

Description

本開示は、スクロール圧縮機に関する。

スクロール圧縮機は、密室ケーシング（シェル）内部に固定されたフレームに揺動スクロールが支持され、その揺動スクロールに対向して固定スクロールが設けられる。シェル内部に固定スクロールを固定する方法として、フレームの周壁を固定スクロールの方向に伸ばし、その周壁の先端と固定スクロールをボルト等によって固定するものがある。

特許文献１においては、スクロール圧縮機における固定スクロールと揺動スクロールにより形成される圧縮室空間を最大限大きくするため、固定スクロールのシェルへの固定方法として、シェルの内壁に設けた突出部によって固定スクロールを取り付ける位置を決め、焼き嵌め等によってシェルの内壁に固定スクロールを直接固着する方法が開示されている。この構造のスクロール圧縮機では、固定スクロールを固定するためのフレームの周壁が不要となり、一般的な圧縮機の構造と比較して、スクロールのサイズを大きく設計することが可能となる。

国際公開２０１８／０７８７８７号

特許文献１に記載された構造においてスクロールのサイズを大きく構成した場合、揺動スクロールの重量が増加してしまい、それに釣り合うようにフレームの下に配置されるバランサも大きくする必要がある。仮に、バランサを径方向に拡大するとそれを覆うバランサカバーも拡大する必要が生じる。この場合、吸入管から吸入される冷媒の圧縮機内での流れが変わり、バランサ又は駆動機構部の回転により攪拌されシェル内でミスト状になっている潤滑油が巻き上げられ、潤滑油を圧縮機外に持ち出す量が多くなる（このような問題を以降、「油上り」と呼ぶ）。バランサの径方向への拡大が制限されるために、軸方向に拡大した場合には、バランサ及びバランサカバーと駆動機構部との干渉を回避するために主軸の軸長が長くなり、圧縮機の背丈が高くなってしまうという課題があった。

また、揺動スクロールの拡大に伴う重量増加を抑制するために、スクロールのサイズは大きくするが揺動スクロールの台板径をあまり大きくしない構成をすると、スクロール同士の圧縮ガスの反力を支持するスラスト軸受が焼付いてしまい、圧縮機が故障する課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、揺動スクロールを支持するスラスト軸受面積を確保しつつ、バランサ大型化と油上りを抑制し、圧縮機の背丈を小型化するものである。

本開示に係るスクロール圧縮機は、内壁面に突出部を有するシェルと、シェルに接続され、冷媒をシェル内に導入する吸入管と、台板とスクロール歯を有し、突出部に台板が支持されてシェルの内壁面に固定される固定スクロールと、台板とスクロール歯を有し、スクロール歯が形成された面と対向する面に凸部が形成され、固定スクロールとともに圧縮室を形成する揺動スクロールと、揺動スクロールの凸部を支持する揺動軸受が配置される主軸と、シェルの内壁面に固定されたサブフレームと、サブフレームに設けられ、主軸の下部が挿入された副軸受と、主軸を挿入する中空部分を有し、揺動スクロールの摺動面を摺動自在に支持するスラスト軸受と、主軸を支持する主軸受と、が配置され、吸入管からシェル内に導入された冷媒を吸入して圧縮室に導く吸入ポートを備えるフレームと、シェルに接続され、圧縮室で圧縮された冷媒を吐出する吐出管と、を備え、主軸の中心軸に垂直なスクロール圧縮機の断面において、揺動軸受と主軸受の少なくとも一部が、略同一平面状に配置されることを特徴とする。

揺動スクロールを支持するスラスト軸受面積を確保しつつ、バランサ大型化と油上りを抑制し、圧縮機の背丈を小型化する。

本実施の形態１に係るスクロール圧縮機の概略断面図である。 本実施の形態１に係る圧縮機構部付近の概略断面図である。 本実施の形態１に係るフレームの上面視図である。 本実施の形態１に係る圧縮機構部付近の概略断面図である。 本実施の形態２に係る駆動機構部付近の概略断面図である。 本実施の形態３に係る圧縮機構部付近の概略断面図である。 本実施の形態４に係る圧縮機構部付近の概略断面図である。 本実施の形態４に係る圧縮機構部付近の概略断面図である。

以下に、本開示の実施の形態について添付の図面を用いて説明する。各図では、同一又は相当する部分に同一の符号を付している。重複する説明は、適宜簡略化あるいは省略する。なお、以下に説明される実施の形態により本開示が限定されるものではない。また、以下に示す図面においては、各構成要素の縮尺が現実とは異なる場合がある。

実施の形態１．
実施の形態１に係るスクロール圧縮機の構成について以下に説明する。図１は、本実施の形態に係るスクロール圧縮機の概略断面図である。図２は、図１に示されるスクロール圧縮機の圧縮機構部付近の概略断面図である。図１の圧縮機は、主軸の中心軸が地面に対して略垂直の状態で使用される、いわゆる縦型のスクロール圧縮機である。本開示の圧縮機に用いられる冷媒としては、例えば、Ｒ４１０ＡやＲ３２等のＨＦＣ系冷媒、Ｒ１２３４ｙｆやＲ１２３４ｚｅ等のＨＦＯ系冷媒、ＣＯ２等の自然冷媒等が用いられる。また、潤滑油としては、一例として、エステル系合成油を含む冷凍機油が用いられる。当然ながら、これらに限られず、その他の冷媒、潤滑油が用いられてもよい。

図１に示すように、本実施の形態に係るスクロール圧縮機は、シェル１と、フレーム２と、圧縮機構部３と、駆動機構部４と、サブフレーム５と、主軸６と、給電部８と、を備える。

シェル１は図示するようにメインシェル１０１、アッパーシェル１０２、ロアシェル１０３の３つの部分により構成される。メインシェル１０１は、円筒状を呈し、その側壁には吸入管１０が溶接等により接続される。吸入管１０は、冷媒を吸入ガスとしてシェル１内に導入する管であり、メインシェル１０１内と連通している。アッパーシェル１０２は、略半球状を呈しており、その側壁の一部がメインシェル１０１の上端部またはその近傍において溶接等により接続され、メインシェル１０１の上側の開口を覆っている。アッパーシェル１０２の上部には、吐出管１１が溶接等により接続されている。吐出管１１は、冷媒をシェル１外に吐出する管であり、アッパーシェル１０２の内部空間と連通している。ロアシェル１０３は、略半球状を呈しており、その側壁の一部がメインシェル１０１の下端部またはその近傍において、溶接等により接続され、メインシェル１０１の下側の開口を覆っている。ロアシェル１０３には潤滑油９が貯留されている。なおシェル１の各パーツ間の接合に連結部材を追加してもよい。

フレーム２は、空洞が中央部に形成された中空な金属製のフレームであり、メインシェル１０１の内壁面に固定されている。中央部に形成された、上下方向に貫通する貫通穴を有する円筒状の中空部分には主軸６が挿入され、主軸６は、フレーム２と主軸６の間にある主軸受２１により支持される。主軸受２１は、例えば、滑り軸受、転がり軸受などの機構により実現される。フレーム２の上面側、すなわち、揺動スクロール３２の底面が載置される面には、環状の平坦面２０１が形成されており、その面上にバルブ鋼などの鋼板系材料からなるリング状のスラストプレート２２が配置される。本実施の形態においては、スラストプレート２２がスラスト軸受として機能する。以降の実施の形態においても同様である。なお、図１、図２には図示していないが、フレーム２のスラストプレート２２と重ならない部分には、圧縮室３３に冷媒ガスを吸入する吸入ポート、また主軸６内部の揚油穴から供給された潤滑油を返油する管が設けられる。

平坦面２０１と主軸６の間には、平坦面２０１から圧縮機底側に向かう方向に、オルダムリング１２が収容される溝としてオルダム収容部２０２が形成される。なお、溝ではなく、図４に示すように、平坦面２０１から圧縮機底側の方向への段差が形成され、そこにオルダムリング１２が収容されていてもよい。

図３は、本実施の形態に係るフレーム２の上面視図である。説明のために図３では、フレーム２にオルダムリング１２を載置した状態の図を示している。図３のフレーム２には、平坦面２０１、オルダム収容部２０２、第２オルダム溝２０３と、フレーム２の平坦面２０１の外端部に形成され、アッパーシェル１０２方向に突出するリング状の突壁２０４、主軸６が挿入される中空部分とオルダム収容部２０２との間に主軸受２１を設けるために、オルダム収容部２０２から上方に突出する壁２０５が形成される。スラストプレート２２は、突壁２０４の内側の平坦面２０１に配置され、そのリング幅はｄで表される。なお、突壁２０４の平坦面２０１からの高さは、揺動スクロール３２の底面をスラストプレート２２で摺動自在に支持しやすくするため、スラストプレート２２の厚みより小さく設定されていてもよい。またスラストプレート２２及び突壁２０４には、図示されていない凸部または凹部が形成され、それらが係合することによりスラストプレート２２の平坦面２０１に対する回転抑止がされていてもよい。

オルダムリング１２にはリング部１２１、第１キー部１２２、第２キー部１２３があり、リング部１２１はオルダム収容部２０２に収容される。第１キー部１２２はリング部１２１から上方に突出し、揺動スクロール３２の底面側に形成された第１オルダム溝３２１に収容される。第２キー部１２３は、リング部１２１から下方に突出し、第１キー部１２２に対して９０度ずれた位置に配置され、かつ、オルダム収容部２０２の底部に形成された第２オルダム溝２０３に収容される。これにより、揺動スクロール３２が公転旋回する際に、第１キー部１２２は第１オルダム溝３２１、第２キー部１２３は第２オルダム溝２０３でそれぞれスライドすることにより、オルダムリング１２は、揺動スクロール３２が自転することを防止する。

圧縮機構部３は冷媒を圧縮する機構であり、図１に示すように、シェル１の上部に設けられる。圧縮機構部３は、固定スクロール３１と揺動スクロール３２を有する。固定スクロール３１は、鋳鉄等の金属からなり、円盤状を呈している台板にスクロール歯を有し、スクロール歯を圧縮機底側に向けて配置される。揺動スクロール３２は、鋳鉄等の金属からなり、円盤状を呈している公転可動な台板にスクロール歯を有し、固定スクロール３１のスクロール歯とかみ合わさって圧縮室３３を形成する。

固定スクロール３１の中央には上下方向に貫通して冷媒ガスを吐出する吐出ポート３１１が形成される。圧縮室３３は、固定スクロール３１の中央部において、吐出ポート３１１と連通する。固定スクロール３１の上端側には、吐出孔３４１を有するマフラー３４が設けられているとともに、吐出孔３４１を所定に開閉し、冷媒の逆流を防止する吐出弁３５が設けられている。

図２に示すように、固定スクロール３１は、シェル１の内壁面から突出し、固定スクロール３１の取り付ける位置を決める突出部１１１によって固定される。固定スクロール３１は、その外周縁部が突出部１１１によって下方から支持されて位置決めされた状態でシェル１の内壁面に焼き嵌め等により固定される。一般的な圧縮機の構成においては、固定スクロール３１をネジで固定するためのフレーム２の周壁が揺動スクロール３２の側面に存在し、揺動スクロール３２の径の拡大を制限していた。しかしながら、上記の構造によってフレーム２の周壁がなくなることで、揺動スクロール３２のスクロール歯が形成される台板の側面がシェル１の内壁面と対向する配置となる。このため、揺動スクロール３２の台板の径を大きく設計することができ、圧縮室３３が拡大される。なお、図２に示すように、固定スクロール３１の固定方法において、台板の外周縁部をアッパーシェル１０２と突出部１１１で挟持する構造としてもよい。これにより、固定スクロール３１の上下方向の振動を抑制することが可能となる。

揺動スクロール３２は、スクロール歯が形成される上面側と対向する底面に第１オルダム溝３２１、摺動面３２２、凸部３２３を有する。摺動面３２２は、凸部３２３の外周側に円環状に形成され、フレーム２の平坦面２０１に配置されるスラストプレート２２と当接する。これにより、スラストプレート２２がスラスト軸受として揺動スクロール３２を摺動自在に支持する。凸部３２３は揺動スクロール３２の底面から下方に突出し、主軸６の偏心部６１に設けられた凹部６２に挿入され、主軸６と揺動スクロール３２の間に配置される揺動軸受６３によって支持される。揺動軸受６３は例えば、滑り軸受、転がり軸受などの機構により実現される。

主軸６は、長尺な金属製の棒状部材である。主軸６の円柱状の棒状部６０の中心軸（以下、主軸６の中心軸とする）はメインシェル１０１の中心軸と一致するように配置されている。これに対して主軸６の偏心部６１に設けられる凹部６２の軸（破線）は、図２に示すように、主軸６の中心軸（一点鎖線）から偏心するように設けられている。偏心部６１は棒状部６０と一体化され、凹部６２を中空部分として下側が閉じられた円筒形状をしている。なお、主軸６の内部にはシェル１に貯留された潤滑油９をオイルポンプ５２で吸い上げ各軸受に供給する図示されていない揚油穴が形成されている。

次に、主軸受２１と揺動軸受６３の位置関係について説明する。主軸６を支持するフレーム２に配置される主軸受２１と、揺動スクロール３２の凸部３２３を支持する主軸６に配置される揺動軸受６３は、主軸６の中心軸に垂直な圧縮機の断面において、その少なくとも一部が、略同一平面上に配置される。この「主軸６の中心軸に垂直な圧縮機の断面において、その少なくとも一部が、略同一平面上に配置される」とは、特許文献１に開示されるような主軸受と揺動軸受が軸方向に上下の位置に配置される関係ではなく、圧縮機の背丈を小型化するために、圧縮機の主軸６の中心軸に垂直な圧縮機の断面において、その少なくとも一部が、略同一平面状に配置されるということであり、設計寸法上の公差も許容されない厳密な同一平面での配置を意味するものではない。

図４に、主軸受２１と揺動軸受６３が軸方向にそれぞれずれた位置に設けられている場合を例示する。図では、主軸６の中心軸に垂直な圧縮機の断面の例として平面Ａおよび平面Ｂを一点鎖線で表している。圧縮機の側面視においては、それぞれの平面は線で表されている。平面Ａにおいては、揺動軸受６３は存在するが主軸受２１は存在していない。しかしながら、別の平面Ｂにおいては、両軸受が存在している。このような両軸受の関係は、平面Ｂのような面が存在することから、主軸６の中心軸に垂直な圧縮機の断面において、その少なくとも一部が、略同一平面上に配置されているといえる。なお、主軸受２１と揺動軸受６３の軸方向の長さは同一である必要はなく、長さが異なっていてもよい。

主軸受２１と揺動軸受６３をこのような位置関係にした場合、フレーム２の主軸６を挿入する中空部分の外径には主軸受２１が形成され、オルダム収容部２０２と主軸受２１の間には、軸受を安定して支持するための機能上ある程度の厚みの壁２０５が必要とされる。フレーム２の中空部分に主軸受２１が設けられ、その外周に壁２０５があるため、第２オルダム溝２０３をフレーム２の主軸６を挿入する中空部分まで貫通加工することができず、第２オルダム溝２０３は壁２０５の外周側に形成されることになる。すなわち、第２オルダム溝２０３はフレーム２の中空部分から少なくとも所定の間隔を空けて形成される。このような間隔は、主軸受２１を安定に支持するために必要な構成である。しかしながら、第２キー部１２３が第２オルダム溝２０３をスライドすることから、中空部分まで第２オルダム溝２０３を貫通加工可能な場合と比較して、少なくとも壁２０５の厚み分は径方向のオルダムリング１２のサイズダウンが制限される。結果として、平坦面２０１に配置されるスラストプレート２２のリング幅ｄが小さくなり、その軸受面積が縮小することで、スラスト軸受の信頼性が低下する可能性がある。なお、図４ではオルダム収容部２０２が溝ではなく、段部として形成されており、壁２０５は存在しないが、第２オルダム溝２０３が主軸受２１に対して所定の間隔を空けて形成されることは図１及び図２の構成と変わることはない。

本開示のスクロール圧縮機では、揺動軸受６３と主軸受２１を、主軸６の中心軸に垂直な圧縮機の断面において、少なくとも一部を略同一平面上に配置するとともに、固定スクロール３１をシェル１に設ける突出部１１１によって位置決めし、固定スクロール３１をシェル１の内壁面に直接固定する構成としている。この構成により、揺動スクロール３２の台板の径の拡大が可能になり、それによって、平坦面２０１及びスラストプレート２２の面積も拡大することが可能となる。すなわち、揺動軸受６３と主軸受２１を、主軸６の中心軸に垂直な圧縮機の断面において、少なくとも一部を略同一平面上に配置する構成に起因するスラスト軸受の面積縮小が、上記の台板の径の拡大により相殺され、スラスト軸受の信頼性低下の課題が解消される。更に、本開示の構成は、主軸受２１と揺動軸受６３を上下に配置する場合に比べて、偏心公転する揺動スクロール３２のより近い位置にバランサ７１を配置することが可能となるため、バランサ７１自体の大型化の抑制も可能となる。

駆動機構部４は圧縮機構部３のフレーム２よりも下方に配置され、メインシェル１０１の内壁面に固定される。駆動機構部４は、ステータ４１とロータ４２から構成される。ステータ４１は、例えば、電磁鋼板を複数積層してなる鉄心に、絶縁層を介して巻線を巻回してなる固定子で、リング状に形成される。ステータ４１の外周面は、焼き嵌め等によりメインシェル１０１の内壁面に固定される。ロータ４２は、電磁鋼板を複数積層してなる鉄心の内部に永久磁石を内蔵するとともに、中央に上下方向に貫通する貫通穴を有する円筒状の中空部分を有しており、ステータ４１の内径側の中空部分に配置される。主軸６の外周面はロータ４２の円筒状の中空部分に接触固定される。駆動機構部４の回転動力は主軸６を介して揺動スクロール３２に伝達される。

サブフレーム５は、金属製のフレームであり、シェル１内部に駆動機構部４より下方に設けられる。サブフレーム５は、焼き嵌め等によってメインシェル１０１の内壁面に固定される。サブフレーム５は、副軸受５１と、オイルポンプ５２と、を備えている。副軸受５１は、サブフレーム５の中央部上側に設けられたボールベアリングであり、中央に上下方向に貫通する孔を有している。オイルポンプ５２は、サブフレーム５の中央部下側に設けられており、ロアシェル１０３の油溜めに貯留された潤滑油９に少なくとも一部が浸漬するように配置されている。

駆動機構部４の上方にバランサ７１が配置される。バランサ７１は揺動スクロール３２の揺動によるアンバランスを相殺するために取り付けられており、上方と下方が開口した円筒形状をしている重りである。バランサ７１は揺動スクロール３２になるべく近い位置で、実施の形態１においては主軸６の棒状部６０に溶接等により固定される。

バランサカバー７２は、バランサ７１の回転によって潤滑油がシェル１内にミスト状になって飛散してしまうことを抑制するため、バランサ７１の上面と側面を囲む形状をしており、フレーム２の底面あるいは主軸６に固着されて設けられる。バランサカバー７２の上面の径方向の寸法は、バランサ７１の上面の回転軌跡よりも長く設計される。また、バランサ７１の軸方向の側面を覆うため、バランサカバー７２の上面の外周縁部を下側に屈曲し、下方が開口した円筒状に形成される。なお、バランサカバー７２の側面の形成において、その上面の外周縁部を下側に屈曲するとしているが、複数のパーツを接合して形成してもよい。

給電部８は、圧縮機に給電する給電部材であり、シェル１のメインシェル１０１の外周面に形成されている。給電部８は、カバー８１と、給電端子８２と、配線８３と、を備えている。カバー８１は、有底開口のカバー部材である。給電端子８２は、金属部材からなり、一方がカバー８１の内部に設けられ、他方がシェル１の内部に設けられている。配線８３は、一方が給電端子８２と接続され、他方がステータ４１と接続されている。配線８３は給電以外にも駆動機構部４の駆動を制御する信号が伝送されていてもよい。

次に圧縮機の全体の動作概要について説明する。外部電源から駆動機構部４のステータ４１に電力供給されるとロータ４２が回転し、主軸６を介して回転動力が揺動スクロール３２に伝達される。揺動スクロール３２はオルダムリング１２によって自転が防止されることで公転し始める。固定スクロール３１と揺動スクロール３２で形成される圧縮室３３では、吸入管１０から吸い込まれた冷媒が連続的に取り込まれ、吸入、圧縮の後、吐出管１１から吐出される。この吸入、圧縮、吐出のサイクルが繰り返される。ロアシェル１０３に貯留されていた潤滑油９は主軸６の回転により、主軸６の下端に取り付けられたオイルポンプ５２によって吸い上げられ、主軸受２１、スラスト軸受としてのスラストプレート２２、揺動軸受６３の各軸受を潤滑した後、再びロアシェル１０３に貯留されていた位置に返油される。

以上、本開示に係るスクロール圧縮機は、内壁面に突出部を有するシェル１と、台板とスクロール歯を有し、突出部に台板が支持されてシェル１の内壁面に固定される固定スクロール３１と、台板とスクロール歯を有し、スクロール歯が形成された面と対向する面に凸部３２３が形成され、固定スクロール３１とともに圧縮室３３を形成する揺動スクロール３２と、揺動スクロール３２の凸部３２３を支持する揺動軸受６３が配置される主軸６と、主軸６を挿入する中空部分を有し、揺動スクロール３２の摺動面３２２を摺動自在に支持するスラスト軸受と、主軸６を支持する主軸受２１と、が配置されるフレーム２と、を備え、主軸６の中心軸に垂直なスクロール圧縮機の断面において、揺動軸受６３と主軸受２１の少なくとも一部が、略同一平面状に配置される、という構成にしている。このような構成により、揺動スクロール３２を支持するスラスト軸受面積を確保しつつ、バランサ大型化を抑制し、圧縮機の背丈を小型化することが可能となる。またバランサ大型化抑制により、バランサカバー７２の径方向への拡張も防止されることから、冷媒の流速上昇にともなう油上り増加も抑制される。また更に、バランサ大型化抑制や軸長短縮化により、運転中の軸撓みによる軸受片当たりの抑制、スラスト軸受面積の拡大によるスラスト軸受の信頼性向上によって、圧縮機故障の低減が可能となる。

実施の形態２．
実施の形態２に係るスクロール圧縮機においては、バランサカバー７２の上面の半径が規定されている。実施の形態２の構成について図５を用いて説明するが、図中の各部の構成の説明は、実施の形態１と重複するため省略する。

図５は駆動機構部４付近の概略断面図である。バランサカバー７２の上面の半径をｒ、軸方向の長さをｔとする。ここで半径ｒは主軸６の中心軸を中心としてバランサカバー７２の側面までの径方向の寸法であり、長さｔはバランサカバー７２の上面から下端までの寸法として定義される。バランサカバー７２はバランサ７１の上面、側面を囲うものであるから、バランサカバー７２の上面の半径ｒはバランサ７１の回転軌跡の外径よりも長い寸法が少なくとも必要である。またバランサカバー７２の軸方向の長さｔは、バランサ７１の側面の回転軌跡より長い寸法が少なくとも必要である。

スクロール圧縮機の背丈を小型化するには、バランサカバー７２の下端と駆動機構部４の間隔をなるべく狭くすることがより好ましい。またバランサカバー７２の下端と駆動機構部４の間隔を狭くすることは油上りの抑制にもつながる。しかしながら、圧縮機の構造において、ステータ４１の上部には電線を集合させた導通部品である複数本の配線８３があることが多く、ステータ４１とバランサカバー７２の下端の間隔が狭すぎると配線８３との接触による漏電の可能性がある。すなわち、バランサカバー７２の下端と駆動機構部４の間隔をなるべく狭くする配置において、バランサカバー７２の上面の半径ｒが大きすぎると、バランサカバー７２の下端が配線８３と干渉してしまう虞がある。

したがって、バランサカバー７２の下端と駆動機構部４との間隔を狭くするには、バランサカバー７２の下端が給電部８の配線８３と干渉しないように、バランサカバー７２の上面の半径ｒが規定される必要がある。ステータ４１に接続される配線８３の位置は個々の圧縮機の設計により異なるものではあるが、ステータ４１に接続される１又は複数の配線８３の接続位置の内で、主軸６の中心軸に最も近い接続位置と主軸６の中心軸と間の距離よりも短く設計されることが、配線８３との干渉を避ける上で必要である。このような配置とすれば、バランサカバー７２の上面の半径ｒは配線８３のステータ４１への接続位置と主軸６の中心軸と間の距離よりも短いため、バランサカバー７２の配線８３との干渉が回避され、バランサカバー７２の下端と駆動機構部４との間隔を狭くし、駆動機構部４の近傍の位置までバランサカバー７２の下端を伸ばすことができる。

また、モータの構成として、ロータ４２側には配線８３が接続されていないので、配線８３との干渉を避けるためには、バランサカバー７２の下端に対向する駆動機構部４の部品はロータ４２が好ましい。そして、バランサカバー７２の上面の半径ｒはステータ４１の実質的に内径以下とされることが、配線８３との干渉を避ける上で、好ましい。ここで「実質的に」とは、バランサカバー７２の上面の半径ｒがステータ４１の内径を僅かでも超過すれば、直ちに配線８３との干渉が発生するわけではないので、配線８３との干渉を回避するという目的から、バランサカバー７２の上面の半径ｒの上限がステータ４１の内径と同程度であればよいとの意味である。

バランサ７１及びバランサカバー７２の径方向への拡大は油上りの課題が生じ、また軸方向への拡大は圧縮機の背丈が高くなる課題がある。そこで、両方の課題を解決するため、実施の形態２では、バランサカバー７２の上面の半径ｒを上述のように規定し、その範囲内でバランサ７１を径方向に拡大する構成としている。

以上、本開示に係るスクロール圧縮機は、バランサカバー７２の上面の半径は、主軸６の中心軸を中心として、バランサ７１の上面の回転軌跡の外径よりも長く、ステータ４１に接続される１又は複数の配線８３の接続位置の内で、主軸６の中心軸に最も近い接続位置と主軸６の中心軸と間の距離よりも短い構成にしている。また、好ましい形態として、バランサカバー７２の上面の半径は、主軸６の中心軸を中心として、バランサ７１の上面の回転軌跡の外径よりも長く、ステータ４１の実質的に内径以下、という構成にしている。これらにより、バランサ７１及びバランサカバー７２の軸方向の拡大を抑制し、圧縮機の背丈を小型化することが可能となる。そして、配線８３との干渉が回避されることで、バランサカバー７２の下端と駆動機構部４の間隔をなるべく狭くすることが可能となり、油上りも抑制される。

実施の形態３
実施の形態３に係るスクロール圧縮機においては、バランサ７１が偏心部６１の側面に配置される。実施の形態３の構成について図６を用いて説明するが、図中の各部の構成の説明は、実施の形態１と重複するため省略する。

図６は、実施の形態３に係る圧縮機構部３付近の概略断面図である。実施の形態１と同様に、主軸６の中心軸に垂直な圧縮機の断面において、揺動軸受６３と主軸受２１の少なくとも一部が、略同一平面状に配置される構成である。これにより、揺動軸受６３と主軸受２１を上下に配置する場合と比較して、フレーム２の軸方向の寸法を小型化することができる。実施の形態３では、フレーム２の軸方向の寸法を主軸６の偏心部６１の軸方向の寸法よりも短くしている。

揺動スクロール３２の偏心公転運動に伴う遠心力と釣り合うようバランサ７１を配置する場合、揺動スクロール３２とバランサ７１の距離を狭めることがより好ましい。このため、バランサ７１を偏心部６１の側面に配置することにより、更なるバランサ大型化が抑制される。そして、バランサ７１を偏心部６１の側面に配置することにより、主軸６の棒状部６０を短くすることができるので、圧縮機の背丈を小型化することが可能となる。

以上、本開示に係るスクロール圧縮機は、フレーム２の軸方向の寸法を偏心部６１の軸方法の寸法よりも短くし、バランサ７１をフレーム２の下方で、偏心部６１の側面に配置する、構成にしている。これにより、バランサ大型化を抑制し、圧縮機の背丈を小型化することが可能となる。

実施の形態４
実施の形態４に係るスクロール圧縮機においては、バランサ７１と主軸６を一体型にしている。実施の形態４の構成について図７、図８を用いて説明するが、図中の各部の構成の説明は、実施の形態１と重複するため省略する。

図７、図８は実施の形態４に係る圧縮機構部３付近の概略断面図である。図示するように、主軸６とバランサ７１を一体化させた構造になっている。主軸６とバランサ７１を圧入や焼き嵌め等で固着させた構成と比較して、固着機能のための容積は一体化させることにより不要となる。これにより、純粋なバランス機能部分のみの容積で構成できるため、バランサ７１のサイズを更に小型化できる。また、バランサ７１のサイズの小型化により、バランサ７１及びバランサカバー７２の径方向及び軸方向への拡大が抑制できるので、圧縮機の背丈の小型化、油上りの抑制にも寄与する。図７、図８ではバランサ７１を揺動スクロール３２の偏心公転運動に伴う遠心力と釣り合う側にだけ配置しているが、必要に応じて他の実施の形態と同様に反対側に追加的に配置することも可能である。図７においては、バランサ７１は主軸６の棒状部６０に固定されているが、図８においては、バランサ７１は主軸６の偏心部６１の側面に固定される。

以上、本開示に係るスクロール圧縮機は、バランサ７１と主軸６を一体型にする構成にしている。これにより、バランサ大型化を抑制し、圧縮機の背丈を小型化、油上りを抑制することが可能となる。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略又は変更することも可能である。

１ シェル、１０１ メインシェル、１０２ アッパーシェル、１０３ ロアシェル、１０ 吸入管、１１ 吐出管、１１１ 突出部、１２ オルダムリング、１２１ リング部、１２２ 第１キー部、１２３ 第２キー部、２ フレーム、２０１ 平坦面、２０２ オルダム収容部、２０３ 第２オルダム溝、２０４ 突壁、２０５ 壁、２１ 主軸受、２２ スラストプレート、３ 圧縮機構部、３１ 固定スクロール、３１１ 吐出ポート、３２ 揺動スクロール、３２１ 第１オルダム溝、３２２ 摺動面、３２３ 凸部、３３ 圧縮室、３４ マフラー、３４１ 吐出孔、３５ 吐出弁、４ 駆動機構部、４１ ステータ、４２ ロータ、５ サブフレーム、５１ 副軸受、５２ オイルポンプ、６ 主軸、６０ 棒状部、６１ 偏心部、６２ 凹部、６３ 揺動軸受、７１ バランサ、７２ バランサカバー、８ 給電部、８１ カバー、８２ 給電端子、８３ 配線、９ 潤滑油

Claims (7)

1. スクロール圧縮機であって、
   内壁面に突出部を有するシェルと、
   前記シェルに接続され、冷媒を前記シェル内に導入する吸入管と、
   台板とスクロール歯を有し、前記突出部に前記台板が支持されて前記シェルの内壁面に固定される固定スクロールと、
   台板とスクロール歯を有し、前記スクロール歯が形成された面と対向する面に凸部が形成され、前記固定スクロールとともに圧縮室を形成する揺動スクロールと、
   前記揺動スクロールの前記凸部を支持する揺動軸受が配置される主軸と、
   前記シェルの内壁面に固定されたサブフレームと、
   前記サブフレームに設けられ、前記主軸の下部が挿入された副軸受と、
   前記主軸を挿入する中空部分を有し、前記揺動スクロールの摺動面を摺動自在に支持するスラスト軸受と、前記主軸を支持する主軸受と、が配置され、前記吸入管から前記シェル内に導入された前記冷媒を吸入して前記圧縮室に導く吸入ポートを備えるフレームと、
   前記シェルに接続され、前記圧縮室で圧縮された前記冷媒を吐出する吐出管と、を備え、
   前記主軸の中心軸に垂直な前記スクロール圧縮機の断面において、前記揺動軸受と前記主軸受の少なくとも一部が、略同一平面状に配置されることを特徴とするスクロール圧縮機。
2. 前記主軸は、当該主軸の中心軸から偏心するように設けられた凹部を有する偏心部を備え、前記偏心部の凹部に、前記揺動スクロールの凸部を支持する前記揺動軸受を有す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. 前記スラスト軸受の内径側に前記揺動スクロールの自転を防止するオルダムリングを備え、
   前記フレームは、前記オルダムリングを収容するオルダム収容部が形成されるとともに、前記オルダムリングのリング部から下方に突出するキー部を収容するオルダム溝が形成され、当該オルダム溝は、前記フレームの前記中空部分から少なくとも所定の間隔をあけて形成され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. リング状に形成され、前記シェルの内壁面に固定されるステータと、前記ステータの内径側の中空部分に配置され、前記主軸の外周面に固定されたロータとを有し、前記フレームよりも下方に配置される駆動機構部と、
   前記駆動機構部の上方に配置されるバランサと、
   前記バランサの上面と側面を囲むバランサカバーと、を備え、
   前記バランサカバーの上面の半径は、前記主軸の中心軸を中心として、前記バランサの上面の回転軌跡の外径よりも長く、前記ステータに接続される１又は複数の配線の接続位置の内で、前記主軸の中心軸に最も近い接続位置と主軸の中心軸と間の距離よりも短いことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機。
5. 前記バランサカバーの上面の半径は、主軸の中心軸を中心として、前記バランサの上面の回転軌跡の外径よりも長く、前記ステータの実質的に内径以下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. 前記フレームの軸方向の寸法は、前記主軸の偏心部の軸方向の寸法よりも短く、当該フレームの下方で、当該偏心部の側面に前記バランサが固定されることを特徴とする請求項４または５に記載のスクロール圧縮機。
7. 前記主軸と前記バランサが一体で構成されていることを特徴とする請求項４から６のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機。

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