JP2005291151A - スクロール型流体機械 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 スクロール型流体機械としての圧縮機は、駆動ケーシング4の支持面52と可動スクロールとの間に介在されるスラストベアリングを備え、スラストベアリングは支持面52に形成された複数の保持穴72と、これら保持穴72に回転自在に収容された受圧片74とを有し、これら受圧片74は保持穴72の内面及び可動スクロールの双方に対する摺動が許容されている。
【選択図】 図2
Description
可動スクロールは固定スクロールに対して旋回運動され、この旋回運動に伴い冷凍回路の冷媒が圧力室に吸い込まれ、圧力室内にて圧縮される。この後、圧縮された冷媒は圧力室から圧縮機の吐出口を通じ、冷凍回路の凝縮器に向けて吐出される。
このようなスラスト荷重は可動スクロールの円滑の旋回運動を阻害することから、圧縮機はハウジングの支持面と可動スクロールとの間にスラスト受け手段、即ち、スラストベアリングを備えている。例えば、スラストベアリングとして、リング状のスラストプレートを使用した圧縮機が知られており(特許文献1)、このスラストプレートは可動スクロールに固定されている。
特に、車両用空調装置における冷凍回路の圧縮機として使用される場合には、可動スクロールのスラスト荷重が圧縮機の回転数及びその負荷(低速高負荷及び高速低負荷)、また、圧縮機の断続運転条件などにより大きく変動する。
また、スラストプレートの摺動面にたとえ硬化皮膜が形成されていても、硬化皮膜とスラストプレートの母材との間の結合が弱く、圧縮機の駆動中に硬化皮膜の剥離が発生する。
一方、請求項3の場合、保持穴の内周面と受圧片との間のクリアランスは、保持穴内、つまり、支持面と平行な面内にて、受圧片の横滑りを許容し、受圧片は保持穴内面に対してのみ摺動することも可能となる。
請求項4,5の場合、受圧片はそのフランジを介してハウジングの支持面に支持されているので、保持穴内にて倒れ込むこともなく、保持穴内面や支持面、また、可動スクロールに対して摺動する。
上述した各請求項の受圧片の材料には、金属、セラミック、合成樹脂又は合成ゴム等が使用できるが、特に限定されるものでもない。しかしながら、上述の材料の中では自己潤滑性に優れる合成樹脂が受圧片の材料として好ましい(請求項7)。この場合、受圧片の材料としては熱可塑性樹脂が好適し、具体的には、ここでの熱可塑性樹脂は全芳香族ポリイミド樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂又はポリフェニレンサルファイド樹脂から選択される少なくとも1種である(請求項8)。受圧片が合成樹脂からなる場合、受圧片は射出成形により容易に製造可能となる。
更に、受圧片の材料としては、表面に焼結金属層を有し、この焼結金属層にフッ素樹脂が含浸された滑り材であってもよく(請求項12)、更にまた、受圧片は保持穴の内面及び可動スクロールに対する摺動面に潤滑溝を有しているのが好ましい(請求項13)。
また、受圧片の摺動速度は可動スクロールの旋回速度に比べて非常に遅いので、滑り軸受の耐久性を表すPV値をも低下させ、たとえ個々の受圧片の面圧が上昇しても、その耐久性に対する悪影響は極端に小さくなる。
請求項6のスクロール型流体機械によれば、受圧片が環状の保持穴に遊嵌されるカップ形状をなしているので、可動スクロールに対する各受圧片の摺動面は同一の面内に配置され、可動スクロールの摺動抵抗がより低減される。
圧縮機はハウジング2を備え、このハウジング2は駆動ケーシング4及び圧縮ケーシング6からなる。これらケーシング4,6は複数の連結ボルト8により相互に連結されている。
駆動プーリ24は車両のエンジンからの動力を受けて回転され、駆動プーリ24の回転はその電磁クラッチ22を介して駆動軸10に伝達可能である。従って、エンジンの駆動中、電磁クラッチ22がオン作動されれば、ベルトを介して駆動軸10は駆動プーリ24とともに回転される。
図1から明らかなように可動及び固定スクロール30,32は端板34同士が互いに対向し、且つ、渦巻き壁36同士が互いに噛み合うようにして配置され、これにより、渦巻き壁36間に圧力室38が形成されている。このような圧力室38の容積は、固定スクロール32に対する可動スクロール30の旋回運動に伴い増減され、これにより、圧力室38内への冷媒の吸込工程及び冷媒の圧縮/吐出工程が実行されることになる。
より詳しくは、駆動ケーシング4はその外周部に、可動スクロール30の端板34に対向した環状の支持面52を有し、この支持面52には可動スクロール30の周方向に等間隔を存して4つの凹所54が形成されている。自転ストッパ50は、その対応する凹所54に配置されたリング56と、このリング56の内周面に係合する一対のピン58とからなり、これらピン58はリング56の直径方向に離間し、凹所54の底及び可動スクロール30の端板34からそれぞれ突出している。
より詳しくは、吐出ポート62は固定スクロール32における端板34の中央に貫通して形成され、吐出弁64により開閉される。吐出弁64は吐出室60側から吐出ポート62を開閉するリード弁体66と、このリード弁体66の開度を規制するストッパプレート68とからなり、これらリード弁体66及びストッパプレート68は共に取付けねじ70を介して固定スクロール32の端板34に取付けられている。
上述したスクロール型圧縮機によれば、駆動軸10の回転に伴い可動スクロール30が旋回運動し、この際、可動スクロール30の自転は前述した自転ストッパ50により阻止された状態にある。前述したように可動スクロール30の旋回運動は前述した圧力室38を吐出ポート62に対して接離する方向に周期的に移動させ、これに伴い、圧力室38の容積が増減される。
上述した冷媒の圧縮/吐出工程において、圧力室38内の冷媒圧力が高圧になることから、可動スクロール30は固定スクロール32から離間する方向へのスラスト荷重を受け、このようなスラスト荷重を受けるため、駆動ケーシング4の支持面52と可動スクロール30の端板34との間にはスラストベアリングが介在されており、このスラストベアリングは図2及び図3に詳図されている。
各保持穴72には同じく扁平な円筒形状の受圧片74が回転自在に嵌合されている。図3に示されるように受圧片74は、保持穴72の底に密着する内端面と、駆動ケーシング4の支持面52から僅かに突出し且つ可動スクロール30の端板34に密着する外端面とを有し、外端面と支持面52との間には所定の間隔Dが確保されている。つまり、受圧片74は駆動ケーシング4の支持面52から間隔Dだけ突出されている。
上述したスラストベアリングによれば、可動スクロール30の旋回運動中、各受圧片74は可動スクロール30の端板34に引き摺られることで、その保持穴72内にて回転し、これにより、保持穴72の底及び端板34の一方又はその両方に対して摺動することになる。
上述したように受圧片74は保持穴72の内面(支持面52)に対してのみならず、可動スクロール30の端板34に対しても摺動することから、可動スクロール30の摺動抵抗が小さくなる。この結果、保持穴72と受圧片74とからなる簡単な構成でもって、可動スクロール30の旋回運動に要求される消費動力を大幅に低減することができる。
更に、受圧片74が前述した熱可塑性樹脂から形成されていれば、受圧片74はその耐摩耗性に優れているので、スラストベアリングの耐久性を更に向上でき、しかも、圧縮機全体の軽量化にも大きく寄与する。
本発明は上述の一実施例に制約されるものではなく種々の変形が可能である。
第2実施例の場合、保持穴72の内径は受圧片74の外径よりも大きく、受圧片74はその保持穴72に遊嵌された状態にある。従って、保持穴72の内周面と受圧片74の外周面との間にはクリアランスCが確保されている。
このようなクリアランスCは可動スクロール30の旋回運動中、受圧片74の摺動を容易にし、第1実施例の場合に比べて可動スクロール30の摺動抵抗が更に低減する。つまり、第1実施例の受圧片74はその外周面が保持穴72の内周面全周に対して摺動しなければならないが、第2実施例の受圧片74にあってはクリアランスCの存在により、その保持穴72内での横滑りが許容されるので、受圧片74は容易に摺動することができる。
一方、図4から明らかなように保持穴72は駆動ケーシング4における環状の支持面52に形成されるため、保持穴72の内径を支持面52の幅以上に拡径することはできない。このため、クリアランスCを大きく確保するには、受圧片74の外径を必然的に縮径しなければならず、この場合、受圧片74の面圧、つまり、PV値の上昇を招く。従って、クリアランスCの大きさは、受圧片74の摺動性と、その面圧上昇の両面を考慮して設定されなければならない。
第3実施例の場合、保持穴72内に同様なクリアランスCが確保され、そして、受圧片74はその外端にフランジ76を一体に有する。このフランジ76は保持穴72の内径よりも大きく、受圧片74の摺動に拘わらず、保持穴72を常時閉塞することができる。従って、第3実施例の受圧片74は保持穴72の底のみならず、そのフランジ76でも駆動ケーシング4の支持面52に対して摺動でき、受圧片74の面圧を低下させることができる。
図6(a),(b)は第4実施例のスラストベアリングを示す。
第4実施例の場合、保持穴72は環状をなし、一方、受圧片74は保持穴72に遊嵌されるカップ形状をなし、保持穴72内にはクリアランスCが同様に確保されている。この場合、受圧片74はその底及び外周面にて駆動ケーシング4の支持面52及び保持穴72の内周面に対してそれぞれ摺動する。
第4実施例の受圧片74によれば、前述した間隔Dが受圧片74における底壁の厚みにより決定されるので、駆動ケーシング4の支持面52からの各受圧片74の突出量を容易に均一にすることができる。この結果、個々の受圧片74に対する可動スクロール30の片当たりが防止され、可動スクロール30の摺動抵抗は効果的に低減される。
第1〜第4実施例の受圧片74は全て、前述した熱可塑性樹脂又は複合材から形成されているが、これに限らず、図7〜図10にそれぞれ示される受圧片74であってもよい。
図7に示す受圧片74は、金属、セラミック、合成樹脂又は合成ゴム等からなる円形の基材74aと、この基材74aの両端面(摺動面)を被覆する合成樹脂製の潤滑性シート74bとから形成され、一方、図8に示す受圧片74は潤滑性シート74bの代わりに、基材74aの全外表面(摺動面)を被覆する合成樹脂製の潤滑性コーティング74cを有する。図7,8の潤滑性シート74b及び潤滑性コーティング74cは、例えばフッ素樹脂等から形成することができる。
図7〜図9の受圧片74によれば、その基材74aに種々の材料が使用可能であるので、摺動抵抗が小さく且つ耐摩耗性に優れた受圧片74を安価に提供でき、経済性に富んだものとなる。
4 駆動ケーシング
30 可動スクロール
32 固定スクロール
38 圧力室
52 支持面
72 保持穴
74 受圧片
74a 基材
74b 潤滑性シート
74c 潤滑性コーティング
74d 潤滑性層(焼結金属層)
74e 潤滑溝
76 フランジ
Claims (13)
- ハウジング内にそれぞれ収容された固定及び可動スクロール及びこれら固定及び可動スクロール間に形成された圧力室を備え、前記可動スクロールが前記ハウジングの支持面にスラスト受け手段を介して支持された状態で前記固定スクロールに対して旋回運動し、この旋回運動に伴い前記圧力室の容積を増減させて作動流体の吸込プロセス及び吐出プロセスを実行するスクロール型流体機械において、
前記スラスト受け手段は、
前記ハウジングの前記支持面に形成され、前記可動スクロールの周方向に間隔を存し且つ前記可動スクロールに向けて開口した複数の保持穴と、
前記各保持穴に回転自在に保持され、前記保持穴の内面及び前記可動スクロールの双方に対する摺動が許容された受圧片と
を具備したことを特徴とするスクロール型流体機械。 - 前記受圧片は前記保持穴に嵌合されていることを特徴とする請求項1に記載のスクロール型流体機械。
- 前記受圧片は前記保持穴に遊嵌されていることを特徴とする請求項1に記載のスクロール型流体機械。
- 前記受圧片は前記可動スクロール側の端部に前記保持穴よりも大径のフランジ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型流体機械。
- 前記フランジは前記保持穴の開口端を常時閉塞し、且つ、前記ハウジングの支持面に摺接することを特徴とする請求項4に記載のスクロール型流体機械。
- 前記保持穴は環状をなし、前記受圧片は前記保持穴に遊嵌されたカップ形状をなしていることを特徴とする請求項3に記載のスクロール型流体機械。
- 前記受圧片は、合成樹脂からなることを特徴とする請求項1〜6の何れかに記載のスクロール型流体機械。
- 前記合成樹脂は、熱可塑性樹脂のグループから選択された全芳香族ポリイミド樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂又はポリフェニレンサルファイド樹脂から選択される少なくとも1種であることを特徴とする請求項7に記載のスクロール型流体機械。
- 前記受圧片は、金属、セラミック、合成樹脂又は合成ゴムからなる基材と、この基材を被覆する潤滑性シートとからなることを特徴とする請求項1〜6の何れかに記載のスクロール型流体機械。
- 前記受圧片は、金属、セラミック、合成樹脂又は合成ゴムからなる基材と、この基材を被覆する潤滑性コーティングとからなることを特徴とする請求項1〜6の何れかに記載のスクロール型流体機械。
- 前記潤滑性シート又は前記潤滑性コーティングはフッ素樹脂からなることを特徴とする請求項9又10に記載のスクロール型流体機械。
- 前記受圧片は、表面に焼結金属層を有し、この焼結金属層にフッ素樹脂が含浸された滑り材からなることを特徴とする請求項1〜6の何れかに記載のスクロール型流体機械。
- 前記受圧片は、前記保持穴の内面及び前記可動スクロールに対する摺動面に潤滑溝を有することを特徴とする請求項1〜12の何れかに記載のスクロール型流体機械。
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