WO2018101316A1 - スクロール圧縮機とその製造方法 - Google Patents

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恵太 北口
隆英 伊藤
竹内　真実
拓馬 山下
弘文 平田
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三菱重工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a scroll compressor and a manufacturing method thereof.
  • This application claims priority on Japanese Patent Application No. 2016-2333036 filed on November 30, 2016, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • bearings for rotatably supporting the crankshaft with respect to the housing, and the crankpin portion of the crankshaft and the orbiting scroll can be rotated freely.
  • ball bearings having high rigidity and dimensional accuracy
  • shell-type needle bearings that can be reduced in size and can be expected to reduce costs are used as bearings for coupling (for example, Patent Documents 1 to 6). 4).
  • the shell-type needle bearing is composed of an outer ring formed from a thin plate material, needle rollers as rolling elements, and a cage that holds the needle rollers.
  • the thickness of the thin plate material constituting the outer ring is as thin as 1 mm, for example, so the rigidity and dimensional accuracy of the bearing itself is never high, and tolerances such as outer diameter are displayed. Usually it is not done.
  • the shell type needle bearing is press-fitted into a hole on the bearing boss portion side having sufficient rigidity and dimensional accuracy, and the accuracy of the raceway surface (inscribed circle of the needle roller) is maintained by following the accuracy of the hole. As a result, the shell-type needle bearing is designed to exhibit its original performance.
  • the bearing When a single-row deep groove ball bearing is adopted as the bearing, it is possible to support the axial load as well as the radial load acting on the orbiting scroll.
  • the single row deep groove ball bearing supports the moment, and the orbiting scroll is tilted by the bearing clearance and the elastic deformation. Since the tilted orbiting scroll is in contact with the fixed scroll at an angle, the gap increases, and the compression efficiency of the fluid guided into the compression chamber decreases.
  • the bearing when a four-point contact ball bearing or a double-row angular bearing is adopted as the bearing, it is possible to support the axial load and moment as well as the radial load acting on the orbiting scroll.
  • the four-point contact ball bearing is a bearing having a special structure, the cost becomes extremely high when it is used.
  • the four-point contact ball bearing has a short axial contact distance, it cannot support a large moment.
  • the double-row angular bearing is difficult to suppress the inclination of the shaft due to the preload, and, like the case where it is supported by the single-row deep groove ball bearing, the orbiting scroll is inclined by the bearing clearance and elastic deformation, and the compression efficiency is improved. With a decline.
  • preload can be applied by sandwiching a fixed position preload spacer between the outer rings of each bearing and press-fitting (or shrink fitting) the inner ring side.
  • the scroll can be assembled by inserting the outer ring into the orbiting scroll boss with a gap fit.
  • the scroll during operation in this case can move in the axial direction. For this reason, depending on the position of the center of gravity of the scroll, it may float in the direction of coming off the bearing. As a result, the problem of being damaged by contact of the tip of the scroll tip may occur.
  • the outer ring side is also press-fitted (shrink-fitted), it becomes difficult to disassemble the shaft side and the orbiting scroll, and the maintainability is impaired.
  • the present invention provides a scroll compressor in which preload is added to an angular bearing that supports radial components of gas load and centrifugal force to facilitate assembly and maintenance.
  • a scroll compressor includes a main shaft that rotates around an axis, a drive bush that is provided at one end in the axial direction of the main shaft and rotates eccentrically with the rotation of the main shaft, and a rear combination And a pair of angular bearings fitted to the outside of the drive bush, respectively, and a fixed scroll and a movable scroll.
  • the pair of angular bearings protrudes from the end plate of the movable scroll and has a pair of angular contacts on the inner peripheral surface.
  • a compression portion having a boss portion into which the bearing is tightly fitted, and a preload applying portion that applies a preload to the pair of angular bearings in a direction in which the pair of angular bearings approach each other.
  • the preload applying portion is a gap fit inside one of the pair of angular bearings, and has a first through hole at a position overlapping the drive bush, and the first through hole
  • a preload bolt fitted in the hole, and a side wall of the drive bush may have a protruding portion that supports the other of the pair of angular bearings.
  • the end plate of the movable scroll has a second through hole at a position overlapping the first through hole, and a sealing bolt is fitted into the second through hole, and the fixed scroll
  • This wrap may have a notch portion corresponding to the size of the protruding portion of the fitted sealing bolt on the end plate side at the end portion located at the center of the entire wrap.
  • each of the fixed scroll and the movable scroll has two pairs of wraps, and a third through hole is provided at a position where the end plate of the movable scroll does not overlap with the wraps of the fixed scroll. And a sealing bolt may be fitted into the third through hole.
  • the manufacturing method of the scroll compressor having the above-described configuration includes a step of fitting the preload applying portion with a gap inside one of the pair of angular bearings, and one angular bearing inside the boss portion of the movable scroll.
  • the scroll compressor of the present invention includes a pair of angular bearings as drive bearings attached to the main shaft, and further includes a preload applying portion that applies a preload in a direction in which they are close to each other, that is, in the main shaft direction.
  • the angular bearing fixed by the preload applying portion is tightly fitted inside the boss portion of the scroll. Therefore, in the scroll compressor of the present invention, it is possible to prevent the scroll from floating in the main shaft direction and being separated from the angular bearing during the operation.
  • the scroll compressor of the present invention does not press-fit the inner ring side of the angular bearing to the drive bush. Therefore, the scroll compressor of the present invention can be disassembled only by adjusting the preload by the preload applying section, and has a configuration that is easy to assemble and maintain.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the scroll compressor 100 according to the first embodiment of the present invention.
  • the scroll compressor 100 includes a housing 10 that constitutes an outer shell, a compression unit (scroll compressor body) 20 provided in the housing 10, and a drive unit (not configured) that drives the compression unit 20. And a preload applying portion 30 for applying a preload to the bearings constituting the compressing portion 20.
  • the drive unit may be provided outside the housing 10.
  • the scroll compressor 100 has a structure (for example, a pin ring, Oldham mechanism, etc.) (not shown) with a general rotation prevention mechanism for maintaining the posture.
  • the compression unit 20 includes a main shaft (rotating shaft) 21 that rotates about an axis R, a drive bush 22 that rotates eccentrically with the rotation of the main shaft 21, and a pair of angular bearings (angular contact) that are fitted to the outside of the drive bush 22.
  • the fixed scroll 25 includes an end plate 25A and a spiral wrap 25B provided upright on one main surface of the end plate 25A.
  • the movable scroll 26 includes an end plate 26A, a spiral wrap 26B standing on one main surface of the end plate 26A, and a boss portion 26C protruding from the other main surface of the end plate 26A.
  • the fixed scroll 25 and the movable scroll 26 are assembled so that the spiral wraps 25B and 26B are engaged with each other with a phase difference of 180 degrees. Between the tip of the spiral wrap 25B and the end plate 26A, and between the tip of the spiral wrap 26B and the end plate 25A, a slight clearance (several tens to several hundreds of microns) in the wrap height direction is provided at room temperature. Yes. With such a configuration, the compression chamber is formed symmetrically with respect to the scroll center, and the movable scroll 26 can be smoothly turned around the fixed scroll 25.
  • the main shaft 21 has a cylindrical shape with the axis R as the center.
  • the main shaft 21 is rotatably supported in the housing 10.
  • the drive bush 22 is connected to one end 21a in the axis R direction of the main shaft 21.
  • the drive bush 22 is integrally formed with a balance weight 27 for removing an unbalance load generated when the movable scroll 26 is driven to turn.
  • the balance weight 27 is configured to be turned together with the turning drive of the movable scroll 26.
  • the pair of angular bearings 23 and 24 are arranged so as to be a back combination.
  • the pair of angular bearings 23 and 24 have a large distance as an action point in the direction of the axis R, and the load capacity of moment load is enhanced.
  • the outer bearing sides of the angular bearings 23 and 24 are interference-fitted (press-fit, shrink-fitted) to the inner peripheral surface of the boss portion 26C of the movable scroll.
  • the preload applying unit 30 is a means for applying a preload to the angular bearings 23 and 24 in a direction in which they are close to each other.
  • the preload applying unit 30 is configured by members such as a preload metal fitting 30A and a preload bolt 30B.
  • preload metal fittings are members comprised by the flat part 30a and the convex part 30b provided in the center of the one main surface.
  • the area of one main surface of the flat plate-like portion 30 a is larger than the area of a circle surrounded by one inner ring (one farther from the main shaft 21) of the pair of angular bearings 23, 24.
  • the flat plate portion 30 a of the present embodiment is larger than the area of a circle surrounded by the inner ring of the angular bearing 23.
  • the convex portion 30b of the preload metal fitting is fitted into the gap inside the angular bearing 23.
  • the end region where the convex portion 30 b is not formed is preferably in contact with the inner ring of the angular bearing 23.
  • the angular bearing 23 is fixed by the flat plate-like portion 30a and the convex portion 30b.
  • the convex portion 30 b of the preload metal fitting has a first through hole 31 at a position overlapping the drive bush 22.
  • the preload bolt 30 ⁇ / b> B is fitted in the first through hole 31.
  • the side wall of the drive bush 22 has a protruding portion 22 a that supports the other of the pair of angular bearings 23, 24 (closer to the main shaft 21).
  • the side wall of the drive bush 22 of the present embodiment has a protrusion 22 a that supports the angular bearing 24.
  • the outer ring diameter of the angular bearing and D o when the inner diameter and D i, the protruding portion 22a from the side wall of the drive bush 22, and at 1mm or more, and in a ⁇ (D o -D i) / 2 ⁇ ⁇ 3 It is preferable that the protrusion protrudes within the range of the calculated numerical value or less.
  • (D o ⁇ D i ) / 2 is an equation for calculating the diameter of one section of the angular bearing.
  • ⁇ (D o ⁇ D i ) / 2 ⁇ ⁇ 3 is the inner ring width obtained by dividing the diameter of this one-step surface into three equal parts, assuming that the widths of the inner ring, outer ring, and space between them are substantially equal in this cross section.
  • This is a formula for calculating the minute. That is, it is preferable that the protrusion length of the protrusion 22a is 1 mm or more and not more than the inner ring width of the angular bearing.
  • the end of the preload metal fitting 30A is supported by the inner ring of the angular bearing 23, and the inner ring of the angular bearing 24 is supported by the protruding part 22a of the drive bush.
  • the preload fitting 30 ⁇ / b> A is supported by the inner ring of the angular bearing 23 at a portion of 1 mm or more from the end.
  • the inner ring of the angular bearing 24 is supported by a protrusion 22a of the drive bush at a portion 1 mm or more from the end.
  • a tool is inserted into the end plate 26A of the movable scroll at a position overlapping the first through hole 31.
  • a second through hole 28 is provided which enables it.
  • the portion protruding from the lower side (main shaft side) is fastened to the drive bush 22. be able to.
  • the angular bearings 23 and 24 are pressed in directions approaching each other while being sandwiched between the preload fitting 30 ⁇ / b> A and the protrusion 22 a on the side wall of the drive bush 22.
  • the second through-hole 28 can be sealed so that the compressed gas does not leak by fitting a sealing bolt 29 as shown in FIG.
  • the second through-hole 28 is opened inside the second through-hole 28 by removing the sealing bolt 29 and opening it when the scroll compressor 100 is initially assembled or disassembled for maintenance. Via, it is possible to adjust the tightening degree of the preload bolt with a tool or the like.
  • the outer ring of the angular bearings 23 and 24 can be pressurized, and the stability is improved.
  • the thickness of the plate-like portion 30 a of the preload fitting protrudes from the support surface by the angular bearing 23. Therefore, the bottom surface 26a of the boss portion is provided with a recess 26b that accommodates the protruding portion.
  • the compression unit 20 is connected to the drive unit via a main shaft 21 extending along the axis R. That is, the rotational energy by the drive unit is immediately transmitted to the compression unit 20 through the main shaft 21.
  • the compressing unit 20 compresses the working fluid by this rotational energy and discharges the working fluid to the outside in a high pressure state.
  • the high-pressure working fluid is used as a refrigerant in, for example, an air conditioner. Examples of the working fluid include, but are not limited to, general gas, fine oil, gas containing liquid, and the like.
  • the housing 10 is configured by integrally fastening and fixing the front housing 10A and the rear housing 10B with bolts.
  • the front housing 10A and the rear housing 10B are integrally formed with flanges for fastening at equal intervals at a plurality of locations (for example, four locations) on the circumference. By fastening the flanges with bolts, the front housing 10A and the rear housing 10B are integrally coupled.
  • the front housing 10A mainly covers a portion where the drive bush 22, the angular bearings 23, 24, and the like are disposed.
  • the rear housing 10B mainly covers a portion where two scrolls are arranged.
  • the rear housing 10B is provided with an introduction port 11 and a discharge port 12.
  • the introduction port 11 introduces a working fluid from the outside.
  • the discharge port 12 discharges the gas in a high pressure state after being compressed by the compression unit 20 to the outside through a through hole 25a provided in the end plate 25A of the fixed scroll.
  • a reed valve 25b At the opening of the through hole 25a, there is provided a reed valve 25b through which only gas compressed to a predetermined pressure is passed.
  • the preload applying portion 30 (specifically, the preload applying portion 30 is configured on the inner side (inner ring side) of one of the pair of angular bearings 23 and 24 (here, the angular bearing 23).
  • the protruding portion 30b) of the preload metal fitting to be fitted is fitted into the gap (first step).
  • the preload bolt 30 ⁇ / b> B is fitted in the first through hole 31.
  • a straight line (indicated by a broken line) connecting the contact points between the balls constituting the bearing and the inner ring / outer ring so as to be a back surface combination with the angular bearing 24 to be fitted in the subsequent process is a preload applying portion 30.
  • the one that is inclined to the side (the upper side in FIG. 2) is selected.
  • the angular bearing 23 is tightly fitted (press-fitted) inside the boss portion 26C of the movable scroll 26 (second process). From the viewpoint of stability, it is preferable that the position of the interference fit of the angular bearing 23 is closer to the bottom of the boss portion.
  • the other angular bearing 24 is adjacent to the angular bearing 23 at a position closer to the opening end 26d of the boss portion than the angular bearing 23 inside the boss portion 26C.
  • An interference fit (third process).
  • a straight line (indicated by a broken line) connecting the contact points of the balls constituting the bearing and the inner ring / outer ring so as to be a back surface combination with the angular bearing 23 is the side opposite to the preload applying portion 30 (FIG. 4). Then select the one that is tilted downward.
  • the drive bush 22 provided at one end 21 a in the axial direction of the main shaft 21 is fitted into the gap between the angular bearing 23 and the angular bearing 24 (fourth step).
  • the drive bushing 22 one having a shape that comes into contact with any of the inner rings of the angular bearings 23 and 24 when the gap is fitted is used.
  • the scroll compressor 100 includes the pair of angular bearings 23 and 24 as drive bearings attached to the main shaft 21, and further applies a preload in the direction in which they are close to each other, that is, in the direction of the main shaft 21.
  • a preload applying unit 30 is provided.
  • Angular bearings 23 and 24 fixed by the preload applying portion 30 are fitted inside the boss portion 26C of the movable scroll. Therefore, in the scroll compressor 100 according to the present embodiment, it is possible to prevent the movable scroll 26 from floating in the direction of the main shaft 21 and being separated from the angular bearings 23 and 24 during the operation.
  • the scroll compressor 100 according to the present embodiment does not press-fit the angular bearings 23 and 24 on the inner ring side of the drive bush 22. Therefore, the scroll compressor 100 according to the present embodiment can be disassembled only by adjusting the preload by the preload applying unit, and has a configuration that is easy to assemble and maintain.
  • the preload bolt 30 ⁇ / b> B can be exposed from the second through hole 28 by removing the sealing bolt 29.
  • the scroll compressor 100 according to the present embodiment has a structure in which the compression of the angular bearings 23 and 24 can be weakened and the compression unit 20 can be easily disassembled by adjusting the tightening degree of the exposed preload bolt 30B. It has become.
  • FIG. 6A is a plan view (top view) schematically showing only the wrap structure of the fixed scroll 125 and the movable scroll 126 constituting the scroll compressor according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6B is an enlarged view of the structure of the fixed scroll wrap 125B located in the region A of FIG. 6A.
  • the fixed scroll wrap 125B has a notch portion corresponding to the size of the protruding portion of the sealing bolt 129 fitted on the end 125b located at the center of the entire wrap on the side facing the end plate 126A of the movable scroll. 125C.
  • the configuration of the scroll compressor other than the wrap 125B is the same as the configuration of the scroll compressor 100 of the first embodiment.
  • the conventional fixed scroll has a wrap spiral structure extending to the center position.
  • the sealing bolt 29 is fitted at the center position overlapping the preload bolt. Therefore, when a part of the sealing bolt 29 protrudes from the main surface of the end plate 26A, it is difficult to use a conventional fixed scroll having a wrap spiral structure that extends to the position (center) of the protruding portion.
  • the fixed scroll according to the present embodiment has a structure in which a portion that overlaps the protruding portion of the sealing bolt 129 is cut out. Therefore, the protruding portion of the sealing bolt 129 is accommodated in the notch 125C. Therefore, in this embodiment, the fixed scroll in which the spiral structure of the wrap extends to the center position can be used. As a result, sufficient compression can be performed as long as the wrap can be taken.
  • the fixed scroll and the movable scroll each have two pairs of wraps. In this case, there is a position that does not overlap the wrap of the fixed scroll on the opposing surfaces.
  • the end plate of the movable scroll has a third through hole at this position.
  • a sealing bolt is fitted in the third through hole.
  • the configuration of the scroll compressor other than the fixed scroll and the movable scroll is the same as the configuration of the scroll compressor 100 of the first embodiment. According to the configuration of this embodiment, even if a part of the sealing bolt protrudes from the main surface of the end plate, the wrap spiral structure can be made sufficiently long, and sufficient compression can be achieved accordingly. It can be carried out.

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Abstract

スクロール圧縮機は、軸線回りに回転する主軸（２１）の軸線方向一方の端部に設けられて、偏心回転するドライブブッシュ（２２）と、背面組合せで配置されて、それぞれドライブブッシュ（２２）の外側に隙間嵌めされた一対のアンギュラ軸受（２３、２４）と、可動スクロールの端板（２６Ａ）から突出するとともに、内周面に一対のアンギュラ軸受（２３、２４）が締まり嵌めされたボス部（２６Ｃ）を有する圧縮部（２０）と、一対のアンギュラ軸受（２３、２４）が近接する方向にこれら一対のアンギュラ軸受（２３、２４）に対して予圧を付与する予圧付与部（３０）と、を備えている。

Description

スクロール圧縮機とその製造方法
　本発明は、スクロール圧縮機とその製造方法に関する。
　本願は、２０１６年１１月３０日に出願された特願２０１６－２３３０３６号について優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　スクロール圧縮機においては、ダウンサイジング化や軽量化、低コスト化のため、クランク軸をハウジングに対して回転自在に支持するための軸受や、クランク軸のクランクピン部と旋回スクロールとを回転自在に結合するための軸受に、剛性や寸法精度が高いボールベアリングに替えて、小型小径化が可能でかつコストダウンが期待できるシェル形ニードルベアリングが用いられるようになっている（例えば、特許文献１～４参照）。
　一方、シェル形のニードルベアリングは、薄板材から成形される外輪と、転動体である針状ころと、針状ころを保持する保持器とから構成される。ところが、ソリッド形のニードルベアリングに比べ、外輪を構成する薄板材の肉厚が、例えば、１ｍｍ前後と薄いことから、ベアリング単体での剛性や寸法精度は決して高くなく、外径等の公差が表示されていないのが通常である。シェル形ニードルベアリングは、十分な剛性と寸法精度を有する軸受ボス部側の穴に圧入され、その穴の精度に倣うことで軌道面（針状ころの内接円）の精度を保っている。これにより、シェル形ニードルベアリングは、本来の性能を発揮するように設計されている。
　軸受として単列深溝玉軸受を採用する場合、旋回スクロールに作用する半径方向の荷重とともに軸方向荷重を支持することが可能となる。ただし、この場合、単列深溝玉軸受はモーメントを支持することになり、旋回スクロールは軸受隙間および弾性変形分だけ傾く。傾いた旋回スクロールは、固定スクロールに対して斜めに当接するため、隙間が増加し、圧縮室内に導かれた流体の圧縮効率が低下する。
　また、軸受として四点接触玉軸受や複列アンギュラ軸受を採用する場合、旋回スクロールに作用する半径方向の荷重とともに軸方向の荷重およびモーメントを支持することが可能となる。しかしながら、四点接触玉軸受は特殊な構造の軸受であるため、これを用いた場合にはコストがきわめて高くなる。さらに、四点接触玉軸受は軸方向の接触距離が短いため、大きなモーメントを支持することができない。また、複列アンギュラ軸受は予圧による軸の傾きを抑えることが難しく、単列深溝玉軸受で支持した場合と同様に、旋回スクロールを軸受隙間および弾性変形分だけ傾かせることになり、圧縮効率の低下をともなう。
　また、軸受として背面合わせ配置とした一対のアンギュラ軸受を採用する場合、それぞれの軸受の外輪間に定位置予圧用スペーサを挟み、内輪側を圧入（または焼嵌め）することによって予圧を与えることが可能である。その上で、外輪を旋回スクロールボスに隙間嵌めで挿入することによって、スクロールを組み立てることができる。ただし、この場合の運転中のスクロールは軸方向に移動可能である。そのため、スクロールの重心位置によっては、軸受から抜ける方向に浮き上がることがある。その結果として、スクロールチップ先端の接触によって損傷する問題が発生し得る。さらに、外輪側も圧入（焼嵌め）した場合は、軸側と旋回スクロールの分解が困難となり、メンテナンス性を損なう。
　正面合わせ配置とした一対のアンギュラ軸受を採用する場合、それぞれの軸受の内輪間に定位置予圧用スペーサを挟み、内輪側を圧入（または焼嵌め）する。さらに、外輪側を旋回スクロールに取り付ける押し金具で押圧することにより、予圧を与えることが可能である。この場合、運転中のスクロールが軸方向に移動することはない。また、メンテナンス時の分解は容易である。ただし、アンギュラ軸受の正面配置では接触点間距離が短くなり、負荷できるモーメントが小さくなる。そのため、相対的に大きな体格の軸受を使用することが必要となり、小型化、軽量化が困難な上、コスト上昇等の問題がある。
　スクロールと軸のボス、ブッシュの関係を逆にし、スクロール側にブッシュを設置した場合、一対のアンギュラ軸受を背面合わせに配置し、外輪側に定位置予圧用スペーサを挟み、内輪側を圧入（または焼嵌め）すれば、予圧を与えることができる。ただし、主軸側ボスに対して、スクロール側ブッシュを隙間嵌めにした場合にはスクロールの浮き上がりの問題が発生し、圧入（焼嵌め）の場合にはメンテナンス性を損なう問題が発生する。
特開昭５８－１０５８６号公報 特許第２９３０２６９号公報 特開２０００－１９２９６８号公報 特開２００３－２３２２８８号公報
　本発明は、ガス荷重および遠心力の半径方向成分を支持するアンギュラ軸受への予圧付加を強め、組立て、メンテナンスを容易化したスクロール圧縮機を提供する。
　本発明の一態様に係るスクロール圧縮機は、軸線回りに回転する主軸と、前記主軸の軸線方向一方の端部に設けられて、前記主軸の回転に伴って偏心回転するドライブブッシュと、背面組合せで配置されて、それぞれ前記ドライブブッシュの外側に隙間嵌めされた一対のアンギュラ軸受と、固定スクロール及び可動スクロールを有し、前記可動スクロールの端板から突出するとともに、内周面に前記一対のアンギュラ軸受が締まり嵌めされたボス部を有する圧縮部と、前記一対のアンギュラ軸受が近接する方向に、これら一対のアンギュラ軸受に対して予圧を付与する予圧付与部と、を備えている。
　上記スクロール圧縮機の構成において、前記予圧付与部が、前記一対のアンギュラ軸受のうち一方の内側に隙間嵌めされ、前記ドライブブッシュと重なる位置において第一貫通孔を有する予圧金具と、前記第一貫通孔に嵌合された予圧ボルトと、を有し、前記ドライブブッシュの側壁が、前記一対のアンギュラ軸受のうち他方を支持する突出部を有するものとすることができる。
　上記スクロール圧縮機の構成において、前記可動スクロールの端板が、前記第一貫通孔と重なる位置において第二貫通孔を有し、前記第二貫通孔に封止ボルトが嵌合され、前記固定スクロールのラップが、ラップ全体の中央に位置する端部において端板側に、嵌合された前記封止ボルトの突出部分の大きさ分の切り欠き部を有していてもよい。
　上記スクロール圧縮機の構成において、前記固定スクロールおよび前記可動スクロールが、それぞれ２対のラップを有しており、前記可動スクロールの端板が、前記固定スクロールのラップと重ならない位置において第三貫通孔を有し、前記第三貫通孔に封止ボルトが嵌合されていてもよい。
　上記構成のスクロール圧縮機の製造方法は、前記一対のアンギュラ軸受のうち一方の内側に、前記予圧付与部を隙間嵌めする工程と、一方の前記アンギュラ軸受を、前記可動スクロールのボス部の内側に締り嵌めする工程と、他方の前記アンギュラ軸受を、前記ボス部の内側において、一方の前記アンギュラ軸受よりも前記ボス部の開口端に近い位置に締り嵌めする工程と、前記主軸の軸線方向一方の端部に設けられた前記ドライブブッシュを、一方の前記アンギュラ軸受および他方の前記アンギュラ軸受の内側に隙間嵌めする工程と、を順に有する。
　本発明のスクロール圧縮機は、主軸に取り付けるドライブ軸受として一対のアンギュラ軸受を備え、さらに、それらが近接する方向、すなわち主軸方向に予圧を付与する予圧付与部を備えている。予圧付与部によって固定されたアンギュラ軸受は、スクロールのボス部の内側に締り嵌めされている。したがって、本発明のスクロール圧縮機では、その運転時において、スクロールが主軸方向に浮き上がって、アンギュラ軸受から分離するのを防ぐことができる。
　また、本発明のスクロール圧縮機は、ドライブブッシュに対して、アンギュラ軸受の内輪側の圧入を行っていない。そのため、本発明のスクロール圧縮機は、予圧付与部による予圧の調整のみによって分解することができ、組立、メンテナンスが容易な構成となっている。
本発明の第一実施形態に係るスクロール圧縮機の断面図である。 本発明の第一実施形態に係るスクロール圧縮機の製造過程（第一工程）における断面図である。 本発明の第一実施形態に係るスクロール圧縮機の製造過程（第二工程）における断面図である。 本発明の第一実施形態に係るスクロール圧縮機の製造過程（第三工程）における断面図である。 本発明の第一実施形態に係るスクロール圧縮機の製造過程（第四工程）における断面図である。 本発明の第二実施形態に係るスクロール圧縮機を構成する、固定スクロールおよび可動スクロールの上面図である。 図６Ａの領域Ａに位置する固定スクロール１２５の構造を拡大して示した図である。
　以下、本発明を適用した実施形態であるスクロール圧縮機とその製造方法について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。また、以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。
＜第一実施形態＞
［スクロール圧縮機の構成］
　図１は、本発明の第一実施形態に係るスクロール圧縮機１００の構成を、模式的に示す断面図である。図１に示すように、スクロール圧縮機１００は、外殻を構成するハウジング１０と、ハウジング１０内に設けられた圧縮部（スクロール圧縮機本体）２０と、圧縮部２０を駆動する駆動部（不図示）と、圧縮部２０を構成する軸受に対して予圧を付与する予圧付与部３０と、を備えている。駆動部は、ハウジング１０外に設けられていてもよい。また、スクロール圧縮機１００は、その姿勢を維持するための一般的な自転防止機構を伴う構造（例えばピンリング、オルダム機構等）（不図示）を備えている。
　圧縮部２０は、軸線Ｒ回りに回転する主軸（回転軸）２１と、主軸２１の回転に伴って偏心回転するドライブブッシュ２２と、ドライブブッシュ２２の外側に隙間嵌めされた一対のアンギュラ軸受（アンギュラ玉軸受）２３、２４と、一対の固定スクロール２５及び可動スクロール（旋回スクロール）２６からなる圧縮機構と、を有している。
　固定スクロール２５は、端板２５Ａと、端板２５Ａの一方の主面に立設した渦巻き状ラップ２５Ｂと、を有している。可動スクロール２６は、端板２６Ａと、端板２６Ａの一方の主面に立設した渦巻き状ラップ２６Ｂと、端板２６Ａの他方の主面から突出するボス部２６Ｃと、を有している。
　固定スクロール２５と可動スクロール２６とは、渦巻き状ラップ２５Ｂ、２６Ｂが、それぞれの位相が１８０度ずらして噛合されるように、組み付けられている。渦巻き状ラップ２５Ｂの先端と端板２６Ａ、渦巻き状ラップ２６Ｂの先端と端板２５Ａのそれぞれの間には、常温で僅かなラップ高さ方向のクリアランス（数十～数百ミクロン）が設けられている。このような構成により、圧縮室がスクロール中心に対して対称に形成されるとともに、可動スクロール２６を、固定スクロール２５の周りにスムーズに旋回させることができる。
　主軸２１は、軸線Ｒを中心とした円柱状をなしている。主軸２１は、ハウジング１０内で回転可能に支持されている。
　ドライブブッシュ２２は、主軸２１の軸線Ｒ方向における一方の端部２１ａに接続されている。ドライブブッシュ２２には、可動スクロール２６が旋回駆動されることにより発生するアンバランス荷重を除去するためのバランスウェイト２７が一体に形成されている。バランスウェイト２７は、可動スクロール２６の旋回駆動とともに旋回されるように構成されている。
　一対のアンギュラ軸受２３、２４は、互いに背面組合せとなるように配置されている。一対のアンギュラ軸受２３、２４は、軸線Ｒ方向において作用点となる距離が大きく、モーメント荷重の負荷能力が高められている。アンギュラ軸受２３、２４の外輪側は、可動スクロールのボス部２６Ｃの内周面に締まり嵌め（圧入、焼嵌め）されている。
　予圧付与部３０は、アンギュラ軸受２３、２４に対して、これらが互いに近接する方向に予圧を付与する手段である。具体的には、予圧付与部３０は、予圧金具３０Ａ、予圧ボルト３０Ｂ等の部材によって構成されている。
　予圧金具３０Ａは、平板状部分３０ａと、その一方の主面の中央に設けられた凸状部分３０ｂと、で構成される部材である。平板状部分３０ａは、その一方の主面の面積が、一対のアンギュラ軸受２３、２４のうち一方（主軸２１から遠い方）の内輪で囲まれる円の面積より大きい。本実施形態の平板状部分３０ａは、アンギュラ軸受２３の内輪で囲まれる円の面積より大きい。
　予圧金具の凸状部分３０ｂは、アンギュラ軸受２３の内側に隙間嵌めされている。平板状部分３０ａの一方の主面のうち、凸状部分３０ｂが形成されていない端部領域は、アンギュラ軸受２３の内輪に接していることが好ましい。これにより、アンギュラ軸受２３は、平板状部分３０ａと凸状部分３０ｂとによって、固定されることになる。
　予圧金具の凸状部分３０ｂは、ドライブブッシュ２２と重なる位置において第一貫通孔３１を有している。予圧ボルト３０Ｂは、第一貫通孔３１に嵌合されている。
　ドライブブッシュ２２の側壁は、一対のアンギュラ軸受２３、２４のうち他方（主軸２１に近い方）を支持する突出部２２ａを有している。本実施形態のドライブブッシュ２２の側壁は、アンギュラ軸受２４を支持する突出部２２ａを有している。アンギュラ軸受の外輪直径をＤｏとし、内輪直径をＤｉとすると、突出部２２ａは、ドライブブッシュ２２の側壁から、１ｍｍ以上であり、かつ｛（Ｄｏ－Ｄｉ）／２｝÷３で算出される数値以下の範囲で突出していることが好ましい。（Ｄｏ－Ｄｉ）／２は、アンギュラ軸受の一断面の直径を算出する式である。｛（Ｄｏ－Ｄｉ）／２｝÷３は、この一断面における内輪、外輪、それらに挟まれた空間の幅が略均等であるとし、この一段面の直径を３等分した内輪幅分を算出する式である。つまり、突出部２２ａの突出長さは、１ｍｍ以上、かつアンギュラ軸受の内輪幅分以下であることが好ましい。
　予圧金具３０Ａの端部がアンギュラ軸受２３の内輪に支持されるとともに、アンギュラ軸受２４の内輪がドライブブッシュの突出部２２ａに支持されている。安定性の観点から、予圧金具３０Ａは、端部から１ｍｍ以上の部分がアンギュラ軸受２３の内輪によって支持されていることが好ましい。また、アンギュラ軸受２４の内輪は、端部から１ｍｍ以上の部分が、ドライブブッシュの突出部２２ａによって支持されていることが好ましい。
　スクロール圧縮機１００のメンテナンス時等に、予圧金具３０Ａに対する予圧ボルト３０Ｂの締め付け具合を工具で調整するため、可動スクロールの端板２６Ａには、第一貫通孔３１と重なる位置に、工具の挿入を可能にする第二貫通孔２８が設けられている。
　予圧ボルト３０Ｂによる締め付けを強め、第一貫通孔３１に対して上側（スクロール側）から予圧ボルト３０Ｂをより深く挿入することにより、下側（主軸側）から突出した部分をドライブブッシュ２２と締結させることができる。これにより、アンギュラ軸受２３、２４は、予圧金具３０Ａとドライブブッシュ２２の側壁の突出部２２ａとで挟持された状態で、互いに近接する方向に加圧されることになる。
　第二貫通孔２８は、スクロール圧縮機１００の運転時には、図１に示すように封止ボルト２９を嵌合させることにより、圧縮ガスが漏れないように封止された状態とすることができる。
　また、第二貫通孔２８は、スクロール圧縮機１００の初期の組立時や、メンテナンスのための分解時には、封止ボルト２９を取り外して開通させた状態とすることにより、第二貫通孔２８内を経由して、工具等で予圧ボルトの締め付け具合を調整することができる。
　図１に示すように、ボス部の底面２６ａをアンギュラ軸受２３で支持させることにより、アンギュラ軸受２３、２４の外輪に対して加圧することができ、安定性が向上する。この場合には、予圧金具の平板状部分３０ａの厚さ分が、アンギュラ軸受２３による支持面から突出することになる。そのため、ボス部の底面２６ａには、突出部分が収容される凹部２６ｂが設けられている。
　圧縮部２０は、軸線Ｒに沿って延びる主軸２１を介して駆動部に接続されている。すなわち、駆動部による回転エネルギーは、この主軸２１を通じて圧縮部２０に即時に伝達される。圧縮部２０は、この回転エネルギーによって作動流体を圧縮して高圧状態で外部に排出する。高圧の作動流体は、例えば空調機器等における冷媒として利用される。作動流体としては、例えば、一般的な気体、微小な油、液体を含む気体等が挙げられるが、特に限定されるものではない。
　ハウジング１０は、フロントハウジング１０Ａとリアハウジング１０Ｂとをボルトで一体的に締め付け固定することにより構成されている。フロントハウジング１０Ａおよびリアハウジング１０Ｂには、円周上の複数箇所（例えば４箇所）に等間隔で締め付け用のフランジが一体に形成されている。このフランジ同士をボルトで締め付けることによって、フロントハウジング１０Ａとリアハウジング１０Ｂとが一体に結合されている。
　フロントハウジング１０Ａは、主にドライブブッシュ２２や、アンギュラ軸受２３、２４等が配置されている部分を覆っている。リアハウジング１０Ｂは、主に２つのスクロールが配置されている部分を覆っている。リアハウジング１０Ｂには、導入口１１と、排出口１２と、が設けられている。導入口１１は、外部から作動流体を導入する。排出口１２は、圧縮部２０による圧縮を経て高圧状態となったガスを、固定スクロールの端板２５Ａに設けられた貫通孔２５ａを経由して外部に排出する。貫通孔２５ａの開口部には、圧縮されて所定の圧力となったガスのみ通過させるリード弁２５ｂが設けられている。
［スクロール圧縮機の製造方法］
　図２～５は、上述したスクロール圧縮機の製造方法（組立方法）について、説明する図である。
　まず、図２に示すように、一対のアンギュラ軸受２３、２４のうち一方（ここではアンギュラ軸受２３）の内側（内輪側）に、予圧付与部３０（具体的には、予圧付与部３０を構成する予圧金具の凸状部分３０ｂ）を隙間嵌めする（第一工程）。このとき、予圧ボルト３０Ｂを、第一貫通孔３１に嵌合させておく。アンギュラ軸受２３としては、次々工程で締り嵌めするアンギュラ軸受２４と背面組み合わせとなるように、軸受を構成する玉と内輪・外輪との接触点を結ぶ直線（破線で表示）が、予圧付与部３０側（図２では上側）に傾いているものを選択する。
　次に、図３に示すように、アンギュラ軸受２３を、可動スクロール２６のボス部２６Ｃの内側に締り嵌め（圧入）する（第二工程）。安定性の観点から、アンギュラ軸受２３の締り嵌めの位置は、ボス部の底部に近いほど好ましい。
　次に、図４に示すように、もう一方のアンギュラ軸受２４を、ボス部２６Ｃの内側において、アンギュラ軸受２３よりもボス部の開口端２６ｄに近い位置に、アンギュラ軸受２３と隣接するように、締り嵌めする（第三工程）。アンギュラ軸受２４としては、アンギュラ軸受２３と背面組み合わせとなるように、軸受を構成する玉と内輪・外輪との接触点を結ぶ直線（破線で表示）が、予圧付与部３０と反対側（図４では下側）に傾いているものを選択する。
　次に、図５に示すように、主軸２１の軸線方向一方の端部２１ａに設けられたドライブブッシュ２２を、アンギュラ軸受２３およびアンギュラ軸受２４の内側に隙間嵌めする（第四工程）。ドライブブッシュ２２としては、隙間嵌めした際に、アンギュラ軸受２３、２４のいずれの内輪とも接する形状のものを用いる。
　上述したように、本実施形態に係るスクロール圧縮機１００は、主軸２１に取り付けるドライブ軸受として一対のアンギュラ軸受２３、２４を備え、さらに、それらが近接する方向、すなわち主軸２１方向に予圧を付与する予圧付与部３０を備えている。予圧付与部３０によって固定されたアンギュラ軸受２３、２４は、可動スクロールのボス部２６Ｃの内側に締り嵌めされている。したがって、本実施形態に係るスクロール圧縮機１００では、その運転時において、可動スクロール２６が主軸２１方向に浮き上がって、アンギュラ軸受２３、２４から分離するのを防ぐことができる。
　また、本実施形態に係るスクロール圧縮機１００は、ドライブブッシュ２２に対して、アンギュラ軸受２３、２４の内輪側の圧入を行っていない。そのため、本実施形態に係るスクロール圧縮機１００は、予圧付与部による予圧の調整のみによって分解することができ、組立、メンテナンスが容易な構成となっている。
　また、本実施形態に係るスクロール圧縮機１００では、封止ボルト２９の取り外しによって、第二貫通孔２８から予圧ボルト３０Ｂを露出させることができる。本実施形態に係るスクロール圧縮機１００は、この露出した予圧ボルト３０Ｂの締め付け具合を調整することによって、アンギュラ軸受２３、２４に対する加圧を弱め、圧縮部２０を容易に分解することができる構造となっている。
＜第二実施形態＞
　図６Ａは、本発明の第二実施形態に係るスクロール圧縮機を構成する、固定スクロール１２５および可動スクロール１２６のうち、ラップ構造のみを模式的に示す平面図（上面図）である。図６Ｂは、図６Ａの領域Ａに位置する固定スクロールのラップ１２５Ｂの構造を、拡大して示した図である。
　固定スクロールのラップ１２５Ｂが、ラップ全体の中央に位置する端部１２５ｂにおいて、可動スクロールの端板１２６Ａと対向する側に、嵌合された封止ボルト１２９の突出部分の大きさ分の切り欠き部１２５Ｃを有している。ラップ１２５Ｂ以外のスクロール圧縮機の構成は、第一実施形態のスクロール圧縮機１００の構成と同様である。
　従来用いられる固定スクロールは、ラップの渦巻き構造が中央の位置まで延びている。上述したように、第一実施形態に係るスクロール圧縮機１００では、予圧ボルトと重なる中央の位置において、封止ボルト２９が嵌合されている。そのため、封止ボルト２９の一部が端板２６Ａの主面から突出している場合、突出部分の位置（中央）まで延びるラップ渦巻き構造を有する従来の固定スクロールを用いることが難しい。
　これに対し、本実施形態に係る固定スクロールは、封止ボルト１２９の突出部分と重なる部分が切り欠かれた構造となっている。そのため、封止ボルト１２９の突出部分は、この切り欠き部１２５Ｃに収容されることになる。したがって、本実施形態においては、ラップの渦巻き構造が中央の位置まで延びている固定スクロールを用いることができる。その結果、ラップを長くとれる分、十分な圧縮を行うことができる。
＜第三実施形態＞
　第三実施形態に係るスクロール圧縮機では、固定スクロールおよび可動スクロールが、それぞれ２対のラップを有している。この場合、両者の対向面において、固定スクロールのラップと重ならない位置が存在する。可動スクロールの端板は、この位置において第三貫通孔を有する。第三貫通孔に封止ボルトが嵌合されている。固定スクロールおよび可動スクロール以外のスクロール圧縮機の構成は、第一実施形態のスクロール圧縮機１００の構成と同様である。本実施形態の構成によれば、封止ボルトの一部が端板の主面から突出している場合であっても、ラップ渦巻き構造を十分に長くとることができ、その分、十分な圧縮を行うことができる。
　上記スクロール圧縮機では、その運転時において、スクロールが主軸方向に浮き上がって、アンギュラ軸受から分離するのを防ぐことができる。
１００、２００       スクロール圧縮機
１０   ハウジング
１０Ａ フロントハウジング
１０Ｂ リアハウジング
１１   導入口
１２   排出口
２０   圧縮部
２１   主軸
２１ａ 主軸の端部
２２   ドライブブッシュ
２３、２４    アンギュラ軸受
２５、１２５  固定スクロール
２５Ａ、２６Ａ       端板
２５Ｂ、２６Ｂ       ラップ
２５ａ 貫通孔
２５ｂ リード弁
１２５Ｃ      切り欠き部
２６、１２６  可動スクロール
２６Ｃ ボス部
２６ａ 底面
２６ｂ 凹部
２７   バランスウェイト
２８   第二貫通孔
２９、１２９  封止ボルト
３０   予圧付与部
３０Ａ 予圧金具
３０Ｂ 予圧ボルト
３０ａ 平板状部分
３０ｂ 凸状部分
３１   第一貫通孔
Ｒ     軸線

Claims (5)

  1. 　軸線回りに回転する主軸と、
    　前記主軸の軸線方向一方の端部に設けられて、前記主軸の回転に伴って偏心回転するドライブブッシュと、
    　背面組合せで配置されて、それぞれ前記ドライブブッシュの外側に隙間嵌めされた一対のアンギュラ軸受と、
    　固定スクロール及び可動スクロールを有し、前記可動スクロールの端板から突出するとともに、内周面に前記一対のアンギュラ軸受が締まり嵌めされたボス部を有する圧縮部と、
    　前記一対のアンギュラ軸受が近接する方向に、これら一対のアンギュラ軸受に対して予圧を付与する予圧付与部と、を備えていることを特徴とするスクロール圧縮機。
  2. 　前記予圧付与部が、前記一対のアンギュラ軸受のうち一方の内側に隙間嵌めされ、前記ドライブブッシュと重なる位置において第一貫通孔を有する予圧金具と、前記第一貫通孔に嵌合された予圧ボルトと、を有し、
    　前記ドライブブッシュの側壁が、前記一対のアンギュラ軸受のうち他方を支持する突出部を有してい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. 　前記可動スクロールの端板が、前記第一貫通孔と重なる位置において第二貫通孔を有し、前記第二貫通孔に封止ボルトが嵌合され、
    　前記固定スクロールのラップが、ラップ全体の中央に位置する端部において端板側に、嵌合された前記封止ボルトの突出部分の大きさ分の切り欠き部を有してい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. 　前記固定スクロールおよび前記可動スクロールが、それぞれ２対のラップを有しており、
    　前記可動スクロールの端板が、前記固定スクロールのラップと重ならない位置において第三貫通孔を有し、前記第三貫通孔に封止ボルトが嵌合されてい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。
  5. 　請求項１～４の何れか一項に記載のスクロール圧縮機の製造方法であって、
    　前記一対のアンギュラ軸受のうち一方の内側に、前記予圧付与部を隙間嵌めする工程と、
    　一方の前記アンギュラ軸受を、前記可動スクロールのボス部の内側に締り嵌めする工程と、
    　他方の前記アンギュラ軸受を、前記ボス部の内側において、一方の前記アンギュラ軸受よりも前記ボス部の開口端に近い位置に締り嵌めする工程と、
    　前記主軸の軸線方向一方の端部に設けられた前記ドライブブッシュを、一方の前記アンギュラ軸受および他方の前記アンギュラ軸受の内側に隙間嵌めする工程と、を順に有することを特徴とするスクロール圧縮機の製造方法。
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