JP2006291925A - スクロール型流体機械 - Google Patents
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Abstract
【課題】 圧力室のシール性を維持しながら、簡単な構成にて渦巻き壁間の摺動条件を緩和し、優れた耐久性を有するスクロール型流体機械を提供する。
【解決手段】 スクロール型流体機械は、スクロールユニットを備え、このスクロールユニットが、端板及びこの端板と一体の渦巻き壁からなる固定及び可動のスクロールと、一方のスクロールにおける前記渦巻き壁の先端に設けられ、他方のスクロールの前記端板に相対的に摺接するチップシール42とを含む。例えば、可動スクロール側のチップシール42は、その一部(ラジアル突起)が渦巻き壁38bの外壁面から突出し、固定及び可動スクロール間に圧力室が形成される際、固定スクロールの渦巻き壁36bの内壁面に相対的に摺接して内外壁面間に微小ギャップGを確保する。
【選択図】 図5
【解決手段】 スクロール型流体機械は、スクロールユニットを備え、このスクロールユニットが、端板及びこの端板と一体の渦巻き壁からなる固定及び可動のスクロールと、一方のスクロールにおける前記渦巻き壁の先端に設けられ、他方のスクロールの前記端板に相対的に摺接するチップシール42とを含む。例えば、可動スクロール側のチップシール42は、その一部(ラジアル突起)が渦巻き壁38bの外壁面から突出し、固定及び可動スクロール間に圧力室が形成される際、固定スクロールの渦巻き壁36bの内壁面に相対的に摺接して内外壁面間に微小ギャップGを確保する。
【選択図】 図5
Description
本発明は、スクロール型流体機械に関する。
例えば自動車用空調システムの冷凍回路に流体機械として用いられるスクロール型流体機械はスクロールユニットを備え、スクロールユニットは固定スクロール及び可動スクロールを含む。これら固定及び可動スクロールは、各々が端板及び当該端板の内面に一体的に形成された渦巻き壁を有し、渦巻き壁先端のチップシールを介して互いの間に気密な圧力室を形成するよう、互いの渦巻き壁が噛み合った状態で配置される。可動スクロールは、旋回ユニットを介して動力を受けることにより固定スクロールに対して旋回運動し、この旋回運動に伴ない前記圧力室の容積及び位置が変化することで、圧力室内での冷媒の圧縮工程が行われる(例えば、特許文献1)。
特開平8-261171号公報
従来技術のスクロール型流体機械では、圧力室を形成すべく固定及び可動スクロールの渦巻き壁同士が局所的に摺動しており、渦巻き壁間での摺動条件を緩和することができれば、これら固定及び可動スクロール、延いては流体機械の寿命を伸ばすことができる。
ここで、渦巻き壁間の摺動条件を緩和するには、例えば、圧力室のシール性が低下しない範囲で、渦巻き壁間に微小隙間を確保し、渦巻き壁同士を摺動させなければよい。しかしながら、微小隙間を確保するには、固定スクロール及び可動スクロールからなるスクロールユニットのみならず、その旋回ユニットの加工精度や組付け精度を高めなければならない。
ここで、渦巻き壁間の摺動条件を緩和するには、例えば、圧力室のシール性が低下しない範囲で、渦巻き壁間に微小隙間を確保し、渦巻き壁同士を摺動させなければよい。しかしながら、微小隙間を確保するには、固定スクロール及び可動スクロールからなるスクロールユニットのみならず、その旋回ユニットの加工精度や組付け精度を高めなければならない。
また、可動スクロールには、その旋回速度が速くなるにつれ大きな遠心力が作用するため、微小隙間が確保されていると、高速域で可動スクロールの旋回姿勢が不安定になり、渦巻き壁間でかじりが発生する虞がある。このため、微小隙間を確保するにあたっては、可動スクロールの旋回姿勢が安定するよう、旋回ユニットの剛性を高めたり、旋回ユニットに部品を追加する等の設計変更を行う必要がある。
従って、渦巻き壁間に微小隙間を確保しようとする場合、流体機械の生産性低下やコスト上昇を招くという問題がある。
本発明は上述の事情に基づいてなされたもので、その目的とするところは、圧力室のシール性を維持しながら、簡単な構成にて渦巻き壁間の摺動条件を緩和し、優れた耐久性を有するスクロール型流体機械を提供することにある。
本発明は上述の事情に基づいてなされたもので、その目的とするところは、圧力室のシール性を維持しながら、簡単な構成にて渦巻き壁間の摺動条件を緩和し、優れた耐久性を有するスクロール型流体機械を提供することにある。
上記の目的を達成するため、本発明によれば、スクロールユニットを備え、このスクロールユニットが、端板及びこの端板と一体の渦巻き壁からなる固定及び可動のスクロールと、一方のスクロールにおける前記渦巻き壁の先端に設けられ設、他方のスクロールの前記端板に相対的に摺接するチップシールとを含む、スクロール型流体機械において、前記スクロールユニットは、互いに対向する前記渦巻き壁の壁面のうち一方の壁面に設けられ、前記固定及び可動スクロール間に圧力室が形成される際、他方の壁面に相対的に摺接して前記壁面間に微小ギャップを確保するラジアル突起を更に含むことを特徴とするスクロール型流体機械が提供される(請求項1)。
好適な態様として、前記ラジアル突起は、前記チップシールに一体に形成されている(請求項2)。
好適な態様として、前記チップシールは、前記渦巻き壁の前記端板に相対的に摺接するトップシール面と、前記トップシール面の側縁に直角に連なり、前記一方の壁面との間に前記微小ギャップに相当する間隔を存して位置付けられた摺接面とを含む(請求項3)。
好適な態様として、前記チップシールは、前記渦巻き壁の前記端板に相対的に摺接するトップシール面と、前記トップシール面の側縁に直角に連なり、前記一方の壁面との間に前記微小ギャップに相当する間隔を存して位置付けられた摺接面とを含む(請求項3)。
好適な態様として、前記スクロールユニットは、前記渦巻き壁に前記チップシールを保持する保持手段を更に備える(請求項4)。
好適な態様として、前記保持手段は、前記チップシール及び渦巻き壁に設けられた互いに噛み合う凹部及び凸部を含む(請求項5)。
好適な態様として、前記保持手段は、接着材層を含む(請求項6)。
好適な態様として、前記保持手段は、前記チップシール及び渦巻き壁に設けられた互いに噛み合う凹部及び凸部を含む(請求項5)。
好適な態様として、前記保持手段は、接着材層を含む(請求項6)。
好適な態様として、前記チップシールは、ポリフェニレンサルファイド系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン系樹脂及びポリイミド系樹脂よりなる群から選択された一種からなる(請求項7)。
好適な態様として、モータを更に備え、このモータの回転軸における両端の各々に前記スクロールユニットを設けられている(請求項8)。
好適な態様として、モータを更に備え、このモータの回転軸における両端の各々に前記スクロールユニットを設けられている(請求項8)。
本発明の請求項1のスクロール型流体機械では、ラジアル突起が渦巻き壁の壁面間に微小隙間を確保することで、圧力室のシール性を維持しながら渦巻き壁間の摺動条件が緩和され、渦巻き壁の摩耗が抑制される。
また、この流体機械では、ラジアル突起が渦巻き壁の壁面間に微小隙間を確保することで、可動スクロールが高速で旋回運動しても、可動スクロールの旋回姿勢が乱れることはなく、渦巻き壁間でのかじりの発生が防止される。
また、この流体機械では、ラジアル突起が渦巻き壁の壁面間に微小隙間を確保することで、可動スクロールが高速で旋回運動しても、可動スクロールの旋回姿勢が乱れることはなく、渦巻き壁間でのかじりの発生が防止される。
これらの結果、請求項1の流体機械は優れた耐久性を有する。
その上、請求項1のスクロール型流体機械は、渦巻き壁間に微小隙間を確保したことで、作動流体に潤滑油を混入する必要がなく、オイルフリー化に好適する。このため、この流体機械を適用した冷凍回路では、冷媒に潤滑油を混入しなくてもよいので、成績係数が向上する。また、作動流体に潤滑油を混入しなくてもよいので、この流体機械は様々な用途に適用可能である。
その上、請求項1のスクロール型流体機械は、渦巻き壁間に微小隙間を確保したことで、作動流体に潤滑油を混入する必要がなく、オイルフリー化に好適する。このため、この流体機械を適用した冷凍回路では、冷媒に潤滑油を混入しなくてもよいので、成績係数が向上する。また、作動流体に潤滑油を混入しなくてもよいので、この流体機械は様々な用途に適用可能である。
請求項2のスクロール型流体機械では、ラジアル突起をチップシールに一体に形成したため部品点数が増加せず、生産性低下やコスト増加が防止される。また、ラジアル突起をチップシールに一体に形成したことで、可動スクロールを支持する駆動軸の端部から最も離間した位置にて微小隙間が規定されるため、可動スクロールが高速で旋回運動しても、可動スクロールの旋回姿勢の乱れが確実に防止される。
請求項3のスクロール型流体機械では、チップシールが渦巻き壁の先端からはみ出したトップシール面を有するので、その作動中、チップシールと端板との間の面圧が低下し、チップシールの耐久性が向上する。
請求項4のスクロール型流体機械は、渦巻き壁にチップシールを保持する保持手段を更に備え、この保持手段により、ラジアル突起が渦巻き壁に容易に保持される。
請求項4のスクロール型流体機械は、渦巻き壁にチップシールを保持する保持手段を更に備え、この保持手段により、ラジアル突起が渦巻き壁に容易に保持される。
請求項5のスクロール型流体機械では、保持手段が前記チップシール及び渦巻き壁に設けられた互いに噛み合う凹部及び凸部を含むことで、ラジアル突起が渦巻き壁に容易且つ確実に保持される。
請求項6のスクロール型流体機械では、前記保持手段は、接着材層を含むことで、ラジアル突起が渦巻き壁に容易且つ確実に保持される。
請求項6のスクロール型流体機械では、前記保持手段は、接着材層を含むことで、ラジアル突起が渦巻き壁に容易且つ確実に保持される。
請求項7のスクロール型流体機械では、前記チップシールは、ポリフェニレンサルファイド系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン系樹脂及びポリイミド系樹脂よりなる群から選択された一種からなる。ポリフェニレンサルファイド系樹脂(PPS系樹脂)、ポリエーテルエーテルケトン系樹脂(PEEK系樹脂)及びポリイミド系樹脂(PI系樹脂)は、耐摩耗性に優れており、この結果、スクロール型流体機械の耐久性が一層向上する。
請求項8のスクロール型流体機械では、モータを更に備え、このモータの回転軸における両端の各々にスクロールユニットを設けられている。つまり、この流体機械は圧力室を二つ有する。この流体機械では、一方の圧力室を圧縮室として用い、他方の圧力室を膨張室として用いれば、膨張室での作動流体の膨張エネルギーを補助動力として圧縮室での作動流体の圧縮を行うことができるので、消費動力の削減を図ることができる。
図1は、例えば自動車用空調システムの冷凍回路に適用した一実施例のスクロール型流体機械を示している。冷凍回路は循環流路2を備え、作動流体としての冷媒が循環流路2を循環する。なお、冷媒には潤滑油を混入しておらず、この冷凍回路はオイルフリーである。
流体機械は圧縮機及び膨張機としての機能を兼ね備えていることから、循環流路2に介挿された流体機械は、循環流路2を高圧域2aと低圧域2bとに区分する。そして、高圧域2aには、冷媒の循環方向でみて凝縮器4及びレシーバ6が順次介挿され、低圧域2bには蒸発器8が介挿されている。
流体機械は圧縮機及び膨張機としての機能を兼ね備えていることから、循環流路2に介挿された流体機械は、循環流路2を高圧域2aと低圧域2bとに区分する。そして、高圧域2aには、冷媒の循環方向でみて凝縮器4及びレシーバ6が順次介挿され、低圧域2bには蒸発器8が介挿されている。
流体機械はモータハウジング10を備え、モータハウジング10は有底円筒状のモータケーシング12及びモータケーシング12の開口端に固定されたエンドプレート14を有する。ケーシング12の周壁12aの内側には円筒状のステータ16が嵌合され、ステータ16は円柱状のロータ18を回転自在に囲んでいる。
ロータ18の中心を駆動軸20が貫通し、ロータ18は駆動軸20と一体に回転可能である。ケーシング12の端壁12b及びエンドプレート14の中央部にはシャフト孔がそれぞれ設けられ、これらシャフト孔からは駆動軸20の両端部が突出している。駆動軸20は、シャフト孔に設けられたボール軸受22を介して、端壁12b及びエンドプレート14に回転自在に支持されている。また、シャフト孔には、ボール軸受22の外側にリップシール24が設けられ、リップシール24によりシャフト孔は密封されている。
ロータ18の中心を駆動軸20が貫通し、ロータ18は駆動軸20と一体に回転可能である。ケーシング12の端壁12b及びエンドプレート14の中央部にはシャフト孔がそれぞれ設けられ、これらシャフト孔からは駆動軸20の両端部が突出している。駆動軸20は、シャフト孔に設けられたボール軸受22を介して、端壁12b及びエンドプレート14に回転自在に支持されている。また、シャフト孔には、ボール軸受22の外側にリップシール24が設けられ、リップシール24によりシャフト孔は密封されている。
なお、モータケーシング12の周壁12aには給電ポート26が設けられ、給電ポート26を介して外部電源(図示せず)からステータ16に電力を供給可能である。ステータ16に電力が供給されると、ステータ16の電磁力によりロータ18が回転し、もって駆動軸20が回転駆動される。
上述したモータハウジング10の両端には圧縮ハウジングが設けられ、圧縮ハウジングはカップ状の圧縮ケーシング30を有する。圧縮ケーシング30は複数のボルト32によりモータハウジング10に固定され、圧縮ケーシング30の開口端はモータハウジング10の両端にOリング34を介して気密に嵌合している。
上述したモータハウジング10の両端には圧縮ハウジングが設けられ、圧縮ハウジングはカップ状の圧縮ケーシング30を有する。圧縮ケーシング30は複数のボルト32によりモータハウジング10に固定され、圧縮ケーシング30の開口端はモータハウジング10の両端にOリング34を介して気密に嵌合している。
圧縮ケーシング30内には、スクロールユニットが設けられ、スクロールユニットは金属製の固定スクロール36及び可動スクロール38を有する。これら固定及び可動スクロール36,38の各々は、端板36a,38a及び端板36a,38aと一体の渦巻き壁36b,38bを有するが、この流体機械では、圧縮ケーシング30の端壁が固定スクロール36の端板36aを兼ねている。
これら固定及び可動スクロール36,38は、互いの間に圧力室40を形成すべく、噛み合うように配置されている。この配置下、可動スクロール38は固定スクロール36に対して旋回運動可能であり、この旋回運動に連動して、圧力室40はその容積が増減するとともに位置が変化する。
渦巻き壁36b,38bの先端には、樹脂製のチップシール42がそれぞれ設けられ、固定及び可動スクロール36,38の渦巻き壁36b,38bは、チップシール42を介して相手側のスクロール36,38の端板36a,38aに摺接する。
渦巻き壁36b,38bの先端には、樹脂製のチップシール42がそれぞれ設けられ、固定及び可動スクロール36,38の渦巻き壁36b,38bは、チップシール42を介して相手側のスクロール36,38の端板36a,38aに摺接する。
以下、チップシール42について詳述するが、固定及び可動スクロール36,38に設けるチップシール42の構成及び渦巻き壁36b,38bへのチップシール42の固定手段は同一であるため、可動スクロール38側のチップシール42を例に説明する。
チップシール42は、図2に示したように渦巻き状に延び、それぞれ一定の幅及び厚さを有する。チップシール42の厚さを規定する互いに平行且つ平坦な両面のうち背面からは、所定の長手方向(渦巻き方向)位置にてピン42aが突出している。
チップシール42は、図2に示したように渦巻き状に延び、それぞれ一定の幅及び厚さを有する。チップシール42の厚さを規定する互いに平行且つ平坦な両面のうち背面からは、所定の長手方向(渦巻き方向)位置にてピン42aが突出している。
チップシール42を取付ける渦巻き壁38bの先端では、図3に示したように、渦巻き壁38bの両壁面のうち外壁面に連なる領域が、内壁面に連なる先端面44に比べ端板38aに近い位置にて平面46をなしている。平面46もやはり渦巻き状に延び、平面46の所定の長手方向位置にピン穴46aが形成されている。
図4に示したように、チップシール42は平面46に重ね合わされるが、この際、ピン42aはピン穴46aに挿入される。従って、図5に示したようにピン42aがピン穴46aに嵌合することで、チップシール42は渦巻き壁38bの先端に固定される。
図4に示したように、チップシール42は平面46に重ね合わされるが、この際、ピン42aはピン穴46aに挿入される。従って、図5に示したようにピン42aがピン穴46aに嵌合することで、チップシール42は渦巻き壁38bの先端に固定される。
ここで、図5に示したように、チップシール42の一部は、渦巻き壁38bの先端面44からチップシール42の厚み方向に所定長さ突出しており、チップシール42の正面は、渦巻き壁38bの先端面44に平行ではあるものの、先端面44に比べ固定スクロール36の端板36aの近くに位置している。このため、チップシール42の正面は、その全域に亘り固定スクロール36の端板36aに摺接するシール面42bをなす。
また、チップシール42の一部は、渦巻き壁38bの外壁面からチップシール42の幅方向(渦巻き壁38bの径方向)に所定長さ突出しており、チップシール42の幅を規定する両側面のうち外側面42cは、渦巻き壁38bの外壁面に平行ではあるものの、この外壁面に比べ固定スクロール36における渦巻き壁36bの内壁面の近くに位置している。このため、渦巻き壁36b,38b同士が最も近接した長手方向位置にて、チップシール42の外側面42cは固定スクロール36の渦巻き壁36bの内壁面に摺接する。そして、この長手方向位置において、渦巻き壁36b,38bの内外壁面間にチップシール42を介して微小隙間Gが形成される。
より詳しくは、図6は渦巻き壁36b,38bとチップシール42の外側面42cとの摺接位置を説明するための模式図であり、可動スクロール38側のチップシール42の外側面42cは、固定スクロール36の渦巻き壁36bの内壁面に2箇所(点A,B)にて摺接する。一方、固定スクロール36のチップシール42の外側面42cは、可動スクロール38の渦巻き壁38bの内壁面に2箇所(点C,D)にて摺接する。
これら点A,B,C,Dの長手方向位置において、渦巻き壁36b,38bの内外壁面間には微小隙間Gが形成されるけれども、これらの点A,B,C,Dの各々は、渦巻き壁36b,38bの長手方向でみて各圧力室40の両端に位置している。
なお、各チップシール42の外側面42cは、渦巻き壁36b,38bの根元近傍にて内壁面に対し摺接する。また、図4及び図6中、チップシール42を目立たせるため、チップシール42にのみハッチングを付した。
なお、各チップシール42の外側面42cは、渦巻き壁36b,38bの根元近傍にて内壁面に対し摺接する。また、図4及び図6中、チップシール42を目立たせるため、チップシール42にのみハッチングを付した。
再び図1を参照すると、上述した可動スクロール38の旋回運動を可能にするため、可動スクロール38は旋回ユニットを介して駆動軸20の両端部に連結されている。
より詳しくは、駆動軸20の両端部には偏心ブッシュ50が固定され、偏心ブッシュ50は駆動軸20と一体回転可能である。偏心ブッシュ50は、端板38aの外面に一体に設けられたボスに囲まれ、偏心ブッシュ50とボスとの間にはボール軸受52が介装されている。
より詳しくは、駆動軸20の両端部には偏心ブッシュ50が固定され、偏心ブッシュ50は駆動軸20と一体回転可能である。偏心ブッシュ50は、端板38aの外面に一体に設けられたボスに囲まれ、偏心ブッシュ50とボスとの間にはボール軸受52が介装されている。
また、可動スクロール38の各端板38aと端壁12b又はエンドプレート14との間には、偏心ブッシュ50の周りでの可動スクロール38の自転を阻止する自転阻止機構が設けられている。自転阻止機構は、例えばクランクピン54を含み、各クランクピン54は2つのボール軸受56を介して端壁12b又はエンドプレート14と端板38aとの間を連結している。
なお、駆動軸20には、ロータ18の両側に位置してカウンタウエイト58が取付けられており、このカウンタウエイト58は、可動スクロール38の旋回運動に対するバランスウエイトとなる。
一方、圧縮ケーシング30には、両スクロールユニットに対して高圧及び低圧の冷媒を給排するための高圧ポート60及び低圧ポート(図示せず)が設けられている。
一方、圧縮ケーシング30には、両スクロールユニットに対して高圧及び低圧の冷媒を給排するための高圧ポート60及び低圧ポート(図示せず)が設けられている。
より詳しくは、高圧ポート60は、圧縮ケーシング30の端壁、即ち固定スクロール36の端板36aの中央部を貫通しており、端板36aの中央部に位置した圧力室40は、高圧ポート60を介して循環流路2の高圧域2aに接続される。
低圧ポートは、圧縮ケーシング30の周壁を貫通しており、圧縮ケーシング30の内部は、低圧ポートを介して循環流路2の低圧域2bに接続される。
低圧ポートは、圧縮ケーシング30の周壁を貫通しており、圧縮ケーシング30の内部は、低圧ポートを介して循環流路2の低圧域2bに接続される。
以下、冷凍回路におけるスクロール型流体機械の動作を説明する。
ステータ16への給電によりロータ18つまり駆動軸20が回転駆動されると、駆動軸20の回転に伴い、偏心ブッシュ50を介して可動スクロール38が旋回運動する。この旋回運動により、図1の左側のスクロールユニットは、以下の圧縮プロセスを実行する。
まず、左側のスクロールユニットは、低圧ポート及びスクロールユニットと圧縮ケーシング30との間の空間を介して、循環流路2の低圧域2bから低圧のガス冷媒をその外周領域に位置する圧力室40内に吸入する。この後、冷媒を吸入した圧力室40は、渦巻き壁36b,38bに沿って端板36a,38a中央に向けて移動するが、この移動の際、圧力室40の容積減少により圧力室40内の冷媒は圧縮される。そして、圧力室40内で圧縮された冷媒は、端板36a,38aの中央にて圧力室40が高圧ポート60に連通したときに、高圧ポート60を介して循環流路2の高圧域2aに流出する。
ステータ16への給電によりロータ18つまり駆動軸20が回転駆動されると、駆動軸20の回転に伴い、偏心ブッシュ50を介して可動スクロール38が旋回運動する。この旋回運動により、図1の左側のスクロールユニットは、以下の圧縮プロセスを実行する。
まず、左側のスクロールユニットは、低圧ポート及びスクロールユニットと圧縮ケーシング30との間の空間を介して、循環流路2の低圧域2bから低圧のガス冷媒をその外周領域に位置する圧力室40内に吸入する。この後、冷媒を吸入した圧力室40は、渦巻き壁36b,38bに沿って端板36a,38a中央に向けて移動するが、この移動の際、圧力室40の容積減少により圧力室40内の冷媒は圧縮される。そして、圧力室40内で圧縮された冷媒は、端板36a,38aの中央にて圧力室40が高圧ポート60に連通したときに、高圧ポート60を介して循環流路2の高圧域2aに流出する。
高圧域2aに流出した高圧のガス冷媒は、凝縮器4にて冷却されて凝縮し、高圧の液状冷媒になった後、レシーバ6で気泡及び水分が除去される。レシーバ6を経た高圧の液状冷媒は、図1の右側のスクロールユニットに供給され、この右側のスクロールユニットは、以下の膨張プロセスを実行する。
右側のスクロールユニットでは、循環流路2の高圧域2aからの高圧の液状冷媒は、高圧ポート60を介して端板36a,38aの中央に位置する圧力室40に流入する。この後、冷媒が流入した圧力室40は、渦巻き壁36b,38bに沿って端板36a,38aの外周に向けて移動するが、この移動の際、圧力室40の容積増加により圧力室40内の冷媒は膨張する。
右側のスクロールユニットでは、循環流路2の高圧域2aからの高圧の液状冷媒は、高圧ポート60を介して端板36a,38aの中央に位置する圧力室40に流入する。この後、冷媒が流入した圧力室40は、渦巻き壁36b,38bに沿って端板36a,38aの外周に向けて移動するが、この移動の際、圧力室40の容積増加により圧力室40内の冷媒は膨張する。
そして、圧力室40内で膨張した冷媒は、スクロールユニットの外周領域にて、圧力室40がスクロールユニットと圧縮ケーシング30との間の空間に連通したときに、この空間及び低圧ポートを介して循環流路2の低圧域2bに流出する。
低圧域2bに流出した低圧の気液混合状態の冷媒は、蒸発器8にて外部から気化熱を奪うことで蒸発して低圧のガス冷媒になり、この後、左側のスクロールユニットの圧力室40に再び吸入される。
低圧域2bに流出した低圧の気液混合状態の冷媒は、蒸発器8にて外部から気化熱を奪うことで蒸発して低圧のガス冷媒になり、この後、左側のスクロールユニットの圧力室40に再び吸入される。
上述したスクロール型流体機械では、チップシール42の一部(ラジアル突起)が渦巻き壁36b,38bの外壁面から径方向に突出し、渦巻き壁36b,38bの内外壁面間に微小隙間Gを確保することで、渦巻き壁36b,38b間の摺動条件が緩和される。この結果、この流体機械は、渦巻き壁36b,38bの摩耗が抑制される。
また、この流体機械では、チップシール42の一部が渦巻き壁36b,38bの内外壁面間に微小隙間Gを確保することで、可動スクロール38が高速で旋回運動しても、可動スクロール38の旋回姿勢が乱れることはない。この結果、渦巻き壁36b,38b間でのかじりの発生が防止される。
また、この流体機械では、チップシール42の一部が渦巻き壁36b,38bの内外壁面間に微小隙間Gを確保することで、可動スクロール38が高速で旋回運動しても、可動スクロール38の旋回姿勢が乱れることはない。この結果、渦巻き壁36b,38b間でのかじりの発生が防止される。
このようにチップシール42の一部により渦巻き壁36b,38bの摩耗が抑制されるとともに渦巻き壁36b,38b間でのかじりの発生が防止されることから、この流体機械は優れた耐久性を有する。
その上、この流体機械では、渦巻き壁36b,38b間に微小隙間Gを確保したことで、冷媒に潤滑油を混入しなくても、渦巻き壁36b,38b間で焼付きが発生することがない。このため、この流体機械を適用した冷凍回路は、オイルフリー化が可能であり、冷媒に潤滑油を混入していないため良好な成績係数を有する。この一方、作動流体に潤滑油を混入しなくてもよいので、この流体機械は様々な用途に適用可能である。
その上、この流体機械では、渦巻き壁36b,38b間に微小隙間Gを確保したことで、冷媒に潤滑油を混入しなくても、渦巻き壁36b,38b間で焼付きが発生することがない。このため、この流体機械を適用した冷凍回路は、オイルフリー化が可能であり、冷媒に潤滑油を混入していないため良好な成績係数を有する。この一方、作動流体に潤滑油を混入しなくてもよいので、この流体機械は様々な用途に適用可能である。
また、この冷凍回路では、駆動軸の両端にそれぞれ圧縮機又は膨張機として機能するスクロールユニットを設けたことで、消費動力削減を達成可能である。これは、右側のスクロールユニットにおける圧力室40内の冷媒の膨張が、可動スクロール38の旋回運動を介して駆動軸20に補助動力をもたらし、この補助動力を利用して、左側のスクロールユニットの圧力室40内で冷媒が圧縮されるからである。
なお、この流体機械では、微小隙間Gを数十μm以下に狭くすることで圧力室40のシール性を維持可能である。
本発明は上記した一実施例に限定されることはなく、種々変形が可能である。
一実施例では、チップシール42を渦巻き壁36b,38bに保持するための保持手段として、チップシール42にピン42aを形成し、平面46にピン穴46aを形成したけれども、チップシール42にピン穴を形成し、平面46にピンを形成してもよい。ただし、流体機械の生産性の観点からみると、チップシール42にピン42aを形成し、平面46にピン穴46aを形成するのが好ましい。
本発明は上記した一実施例に限定されることはなく、種々変形が可能である。
一実施例では、チップシール42を渦巻き壁36b,38bに保持するための保持手段として、チップシール42にピン42aを形成し、平面46にピン穴46aを形成したけれども、チップシール42にピン穴を形成し、平面46にピンを形成してもよい。ただし、流体機械の生産性の観点からみると、チップシール42にピン42aを形成し、平面46にピン穴46aを形成するのが好ましい。
また、保持手段として、ピン42aに代えて突条を形成するとともに、図7に示したように、ピン穴46aに代えて、突条を嵌合する溝46bを形成してもよい。
つまり、保持手段は、渦巻き壁36b,38bとチップシール42との間に設けられ、互いに噛み合う凹部及び凸部を含んでいればよく、この保持手段により、チップシール42が渦巻き壁36b,38bに容易且つ確実に保持される。
つまり、保持手段は、渦巻き壁36b,38bとチップシール42との間に設けられ、互いに噛み合う凹部及び凸部を含んでいればよく、この保持手段により、チップシール42が渦巻き壁36b,38bに容易且つ確実に保持される。
更に、保持手段は、図8に示したように、接着剤層70を含んでいてもよく、或いは接着剤層70のみで保持手段を構成してもよい。
一実施例では、チップシール42の一部が渦巻き壁36b,38bの外壁面から突出していたけれども、チップシール42の一部は、渦巻き壁36b,38bの内壁面から突出していてもよい。
一実施例では、チップシール42の一部が渦巻き壁36b,38bの外壁面から突出していたけれども、チップシール42の一部は、渦巻き壁36b,38bの内壁面から突出していてもよい。
また、図8に示したように、渦巻き壁36b,38bの外壁面及内壁面から突出した部分を有するチップシール72を用いてもよい。この場合、チップシール72の外側面72c及び内側面72dは、圧力室40を形成する際、相手側の渦巻き壁36b,38bの内壁面及び外壁面にそれぞれ摺接し、微小隙間Gが確保される。従って、この場合、チップシール72を固定及び可動スクロール36,38の双方に設けてもよいが、チップシール72を固定及び可動スクロール36,38のうち一方に設け、他方に従来技術のチップシールを設けてもよい。
更に、図9に示したように、従来技術のチップシール74とは別体のラジアル突起76を設けてもよい。この場合、ラジアル突起76により、渦巻き壁36b,38bの内外壁面間に微小隙間Gを確保することができる。
ただし、チップシール74とラジアル突起76が別体の場合、部品点数が増加し、チップシール74及びラジアル突起76のそれぞれを渦巻き壁36b,38bに保持する手段も必要になり、流体機械の生産性低下やコスト増加を招くことから、一実施例のようにチップシール42の一部が外壁面から突出しているのが好ましい。換言すれば、ラジアル突起76をチップシール74と一体に形成するのが好ましい。
ただし、チップシール74とラジアル突起76が別体の場合、部品点数が増加し、チップシール74及びラジアル突起76のそれぞれを渦巻き壁36b,38bに保持する手段も必要になり、流体機械の生産性低下やコスト増加を招くことから、一実施例のようにチップシール42の一部が外壁面から突出しているのが好ましい。換言すれば、ラジアル突起76をチップシール74と一体に形成するのが好ましい。
また、一実施例のようにチップシール42の一部が渦巻き壁36b,38bの外壁面から突出していれば、可動スクロール38を支持する駆動軸20の端部から最も離間した位置にて渦巻き壁36b,38b間の微小隙間Gが規定されるため、可動スクロール38が高速で旋回運動しても、可動スクロール38の旋回姿勢の乱れを確実に防止することができる。
更に、一実施例のようにチップシール42の一部が渦巻き壁36b,38bの外壁面から突出していれば、突出した部分にもシール面42bを形成することができるので、流体機械の作動中、チップシール42と端板36a,38aとの間の面圧が低下し、チップシール42の耐久性が向上する。このため、チップシール42は、シール面42bがその幅方向に突出した部分にまで広がり、シール面42の側縁に外側面42cが直角に連なっているのが好ましい。
一実施例の流体機械において、チップシール42は、ポリフェニレンサルファイド系樹脂(PPS系樹脂)、ポリエーテルエーテルケトン系樹脂(PEEK系樹脂)及びポリイミド系樹脂(PI系樹脂)のうち一種からなるのが好ましい。これらの樹脂は、耐摩耗性に優れており、流体機械の耐久性が一層向上するからである。
最後に、一実施例の流体機械は、駆動軸20の両端部に設けられた2つのスクロールユニットを有していたけれども、本発明のスクロール型流体機械は、スクロールユニットを少なくとも1つ有していればよい。
最後に、一実施例の流体機械は、駆動軸20の両端部に設けられた2つのスクロールユニットを有していたけれども、本発明のスクロール型流体機械は、スクロールユニットを少なくとも1つ有していればよい。
36 固定スクロール
38 可動スクロール
36a,38a 端板
36b,38b 渦巻き壁
42 チップシール
42b シール面(トップシール面)
42c 外側面(摺接面)
G 微小隙間(ギャップ)
38 可動スクロール
36a,38a 端板
36b,38b 渦巻き壁
42 チップシール
42b シール面(トップシール面)
42c 外側面(摺接面)
G 微小隙間(ギャップ)
Claims (8)
- スクロールユニットを備え、このスクロールユニットが、
端板及びこの端板と一体の渦巻き壁からなる固定及び可動のスクロールと、
一方のスクロールにおける前記渦巻き壁の先端に設けられ、他方のスクロールの前記端板に相対的に摺接するチップシールとを含む、
スクロール型流体機械において、
前記スクロールユニットは、
互いに対向する前記渦巻き壁の壁面のうち一方の壁面に設けられ、前記固定及び可動スクロール間に圧力室が形成される際、他方の壁面に相対的に摺接して前記壁面間に微小ギャップを確保するラジアル突起を更に含む
ことを特徴とするスクロール型流体機械。 - 前記ラジアル突起は、前記チップシールに一体に形成されていることを特徴とする請求項1記載のスクロール型流体機械。
- 前記チップシールは、前記渦巻き壁の前記端板に相対的に摺接するトップシール面と、前記トップシール面の側縁に直角に連なり、前記一方の壁面との間に前記微小ギャップに相当する間隔を存して位置付けられた摺接面とを含むことを特徴とする請求項2記載のスクロール型流体機械。
- 前記スクロールユニットは、前記渦巻き壁に前記チップシールを保持する保持手段を更に備えることを特徴とする請求項2又は3に記載のスクロール型流体機械。
- 前記保持手段は、前記チップシール及び渦巻き壁に設けられた互いに噛み合う凹部及び凸部を含むことを特徴とする請求項4記載のスクロール型流体機械。
- 前記保持手段は、接着材層を含むことを特徴とする請求項4又は5記載のスクロール型流体機械。
- 前記チップシールは、ポリフェニレンサルファイド系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン系樹脂及びポリイミド系樹脂よりなる群から選択された一種からなることを特徴とする請求項2乃至6の何れかに記載のスクロール型流体機械。
- モータを更に備え、このモータの回転軸における両端の各々に前記スクロールユニットを設けられていることを特徴とする請求項2乃至7の何れかに記載のスクロール型流体機械。
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Legal Events
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080222 |
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A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20101222 |
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A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20110427 |