JP2007170227A

JP2007170227A - 流体機械

Info

Publication number: JP2007170227A
Application number: JP2005366311A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Shimamura; 和之島村
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2005-12-20
Filing date: 2005-12-20
Publication date: 2007-07-05

Abstract

【課題】圧縮ユニットの支持部材や回転軸の軸受の支持部材がハウジングとは別個に構成されていても、これら支持部材やハウジングの位置合わせを容易、且つ高精度に行うことができる流体機械を提供する。
【解決手段】圧縮ケーシング(24)内に収容され、圧縮ユニット(52)の背面側に当接される第１の支持プレート(48)と、駆動ケーシング(22)内に収容され、回転軸(30)を回転自在に支持する軸受(36)を備える第２の支持プレート(46)とを具備し、第２の支持プレートは、その正面側にて回転軸の軸線方向に沿って延び、第１の支持プレートの背面側に嵌合される突起部(90)を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、流体機械に係り、詳しくは、車両の空調システムの冷凍回路に組み込まれて好適な流体機械に関する。

この種の流体機械、例えばスクロール型圧縮機には冷媒の吸入、圧縮及び吐出の一連のプロセスを実施するスクロールユニットが備えられている。詳しくは、このユニットは互いに噛み合う固定及び可動スクロールを備えており、可動スクロールが固定スクロールに対して旋回運動する。これにより、各スクロールで形成される空間の容積が減少し、上記一連のプロセスが行われる。

この可動スクロールは回転軸によって駆動され、回転軸はハウジングに軸受を介して回転自在に支持されている。そして、ハウジング内に上記スクロールユニットを収容する場合には、このユニットと回転軸とを接続し、回転軸を上記軸受に挿入して行われる（例えば、特許文献１参照）。
実開平５−１８８６号公報

ところで、上記従来の技術では、スクロールユニットの支持部材と軸受の支持部材とが一体的に構成され、これら双方の支持部材がハウジングに一体的に構成されている。つまり、これら双方の支持部材の軸心はハウジングの軸心に一致しており、スクロールユニットの軸心も容易に合わせることができる。
しかしながら、スクロールユニットの支持部材と軸受の支持部材とが別個に構成され、しかも、これら双方の支持部材とハウジングとも別個独立に構成されている圧縮機があり、この場合には、双方の支持部材の位置合わせの他、ハウジングとの位置合わせも必要になって、圧縮機の組み立てに要する時間が長期になるとの問題がある。

ここで、この問題の解決を図るにあたっては、単に圧縮機の組み立てに要する時間の短縮化を図るのみならず、如何なる冷媒を用いた場合にも製造コストの低減を図ることに留意しなければならない。詳しくは、近年、地球温暖化係数（ＧＷＰ）の小さな値を有する冷媒を用いた冷凍システムの開発が進められている。この種の冷媒の一例としては自然系のＣＯ_２（炭酸）ガスがあり、環境負荷の低減に非常に大きく貢献できるものの、この冷媒の作動領域が高圧側では超臨界領域で使用されているが故に、上記位置あわせが高精度に実施されなければ吐出ガスの漏洩に関する懸念が生ずるからである。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、圧縮ユニットの支持部材や回転軸の軸受の支持部材がハウジングとは別個に構成されていても、これら支持部材やハウジングの位置合わせを容易、且つ高精度に行うことができる流体機械を提供することを目的とする。

上記の目的を達成すべく、請求項１記載の流体機械は、駆動ケーシング及び駆動ケーシングに気密に嵌合された圧縮ケーシングを有するハウジングと、圧縮ケーシング内に収容され、駆動ケーシング内を延びる回転軸によって駆動されて冷媒の吸入、圧縮及び吐出の一連のプロセスを行う圧縮ユニットと、圧縮ケーシング内に収容され、圧縮ユニットの背面側に当接される第１の支持プレートと、駆動ケーシング内に収容され、回転軸を回転自在に支持する軸受を備える第２の支持プレートとを具備し、第２の支持プレート又は第１の支持プレートは、その正面側にて又はその背面側にて回転軸の軸線方向に沿って延び、第１の支持プレートの背面側に嵌合される又は第２の支持プレートの正面側に嵌合される突起部を含むことを特徴としている。

また、請求項２記載の発明では、圧縮ユニットは、回転軸によって駆動されて旋回運動することにより、固定スクロールと協働して冷媒の吸入、圧縮及び吐出の一連のプロセスを行う可動スクロールを有するスクロールユニットであり、第２の支持プレートは、回転軸の軸線を中心として外向きに形成され、駆動ケーシングに締結部材にて固定される突出部を備えることを特徴としている。

更に、請求項３記載の発明では、第２の支持プレートは、駆動ケーシングの内周に嵌合される嵌合部を備えることを特徴としている。
更にまた、請求項４記載の発明では、第１の支持プレートは、回転軸の軸線を中心とした周方向に形成され、軸線方向に沿って延びて固定スクロールの正面側に当接して固定スクロールにボルト固定される柱状脚部を含むことを特徴としている。

また、請求項５記載の発明では、流体機械は、ＣＯ_２冷媒を用いた冷凍回路の循環経路に介挿されていることを特徴としている。

従って、請求項１記載の本発明の流体機械によれば、第２の支持プレートは駆動ケーシングとは別個に構成されており、この第２の支持プレートには、圧縮ユニットの背面側に当接される第１の支持プレートに嵌合される突起部が形成されている。或いは、この第１の支持プレートには第２の支持プレートに嵌合される突起部が形成されている。これにより、第１の支持プレートと第２の支持プレートとの位置合わせが容易、且つ高精度に行える。この結果、流体機械の組み立て及び分解に要する時間が短縮される。

また、請求項２記載の発明によれば、第２の支持プレートには突出部が外向きに形成されており、第２の支持プレートが駆動ケーシングにピンを用いて固定されている。よって、第２の支持プレートと駆動ケーシングとの位置合わせが容易に行えるし、また、流体機械の駆動時において可動スクロールの正面側から背面側に向けて生ずるスラスト荷重に対し、回転軸等の径方向の位置ずれを防止可能となる。そして、スクロールユニットの信頼性向上に寄与する。

更に、請求項３記載の発明によれば、第２の支持プレートは、突出部とは別に、駆動ケーシングの内周に嵌合される嵌合部を備えている。よって、第２の支持プレートと駆動ケーシングとの位置合わせがより一層容易、且つ高精度に行えるし、また、上記スラスト荷重に対する回転軸等の径方向の位置ずれも確実に防止できる。
更にまた、請求項４記載の発明によれば、第１の支持プレートが柱状脚部を有し、この柱状脚部が固定スクロールにボルト固定されているので、第１の支持プレートは上記スラスト荷重を支持可能となる。よって、流体機械のコンパクト化が達成可能となるし、また、スクロールユニットでは安定した圧縮のプロセスが得られる。

また、請求項５記載の発明によれば、使用圧力の高いＣＯ_２冷媒を用いても、吐出ガスの漏洩が回避可能となり、また、ＣＯ_２冷媒を用いれば、環境負荷の軽減に大きく貢献する。

以下、図面により本発明の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る流体機械を示す。当該流体機械はハウジング２０を備えた回転式のスクロール型圧縮機４であり、この圧縮機４は車両の空調システムの冷凍回路に組み込まれている。具体的には、この冷凍回路には圧縮機４、ガスクーラ、内部熱交換器、膨張弁及び蒸発器が順次配置され、圧縮機４は内部熱交換器の出口側経路から自然系冷媒であるＣＯ_２冷媒（以下、単に冷媒と称す）を吸入し、この冷媒を圧縮してガスクーラの入口側に向けて吐出する。

ハウジング２０は駆動ケーシング２２及び圧縮ケーシング２４を有し、駆動ケーシング２２及び圧縮ケーシング２４はそれぞれ各ケーシング２４，２２に向けて開口したカップ形状をなし、その開口端がボルト１０４を介して気密に嵌合されている。
駆動ケーシング２２の開口端部分には環状のベアリングプレート（第２の支持プレート）４６が駆動ケーシング２２とは別個に配設され、駆動ケーシング２２内、具体的には、ベアリングプレート４６と駆動ケーシング２２の有底部分との空間がモータ室２６として形成されている。このモータ室２６には段付きの回転軸３０が配置され、この回転軸３０は小径軸部３２と大径軸部３４とを有する。小径軸部３２は軸受３８を介して駆動ケーシング２２の有底部分に回転自在に支持され、大径軸部３４は軸受３６を介してベアリングプレート４６に回転自在に支持されている。

回転軸３０は電動モータ４０への通電により駆動される。詳しくは、モータ室２６にはブラシレスの電動モータ４０が配設され、ロータ４２が回転軸３０の外周側に固着され、このロータ４２の外周側には所定間隔をおいてステータ４４が配置されている。そして、ステータ４４が通電されると、ロータ４２は回転軸３０と一体的に回転する。
一方、圧縮ケーシング２４の開口端部分にも環状のセンタープレート（第１の支持プレート）４８が圧縮ケーシング２４とは別個に配設されている。そして、圧縮ケーシング２４内、具体的には、センタープレート４８と圧縮ケーシング２４の有底部分との空間にはスクロールユニット（圧縮ユニット）５２が収容され、このスクロールユニット５２は可動スクロール５４及び固定スクロール５６を備えている。これら可動スクロール５４及び固定スクロール５６は互いに噛み合うような渦巻きラップ６１，７９をそれぞれ有し、これら渦巻きラップ６１，７９は互いに協働し、図示しないシール等を介して圧縮室５８を形成する。この圧縮室５８は可動スクロール５４の旋回運動により、渦巻きラップ６１，７９の径方向外周側から中心に向けて移動し、この際にその容積が減少される。

上述した可動スクロール５４の旋回運動を達成するため、可動スクロール５４の基板６０は駆動ケーシング２２側に向けて突出するボス６２を有しており、このボス６２は軸受６４を介して偏心ブッシュ６６に回転自在に支持されている。この偏心ブッシュ６６はクランクピン６８に支持され、クランクピン６８は大径軸部３４から偏心して突出している。従って、回転軸３０の回転に伴い、偏心ブッシュ６６を介して可動スクロール５４が旋回運動することなる。なお、偏心ブッシュ６６にはカウンタウエイト７０が取り付けられており、このカウンタウエイト７０が可動スクロール５４の旋回運動に対するバランスウエイトとなる。

固定スクロール５６は圧縮ケーシング２４の有底部分にボルト１０２を介して固定され、その基板７８が圧縮ケーシング２４内を圧縮室５８側と吐出室８０側とを仕切っている。基板７８にはその中央に圧縮室５８に連なる吐出孔８２が形成され、この吐出孔８２は図示しないリード弁により開閉される。このリード弁はその弁押さえ８４とともに基板７８の吐出室８０側に取り付けられている。

また、圧縮ケーシング２４の周壁には圧縮室５８に連通する図示しない吸入ポートが形成されており、この吸入ポートは前述した内部熱交換器の出口側経路に接続されている。一方、圧縮ケーシング２４の有底部分には吐出室８０に連通する吐出ポート８６が形成されており、吐出室８０は吐出ポート８６を介してガスクーラに接続されている。
ところで、上述したセンタープレート４８は可動スクロール５４の背面側に配設され、この可動スクロール５４の正面側に作用する冷媒の圧力を支持している。より具体的には、センタープレート４８の中央部分はボス６２に係合される一方、このボス６２に係合される部分の外周側には環状溝が形成されており、この環状溝内に基板６０の背面に接触する複数の摺動部材７４が受容されている。そして、この環状溝の外周側には複数の柱状脚部７５が等間隔に配設されている。

詳しくは、各柱状脚部７５は回転軸３０の軸線方向に沿って延びて形成されており、その頂部が固定スクロール５６の基板７８の正面側に当接されている。また、この柱状脚部７５には回転軸３０の軸線方向に沿って貫通されるボルト係合孔７６が穿設され、基板７８に穿設された孔を介してこの基板７８の背面側から挿入されるボルト１００が各ボルト係合孔７６に螺合されることにより、センタープレート４８が固定スクロール５６に強固に固定される。更に、各柱状脚部７５の空間には、ピンを有する複数個の自転阻止機構５０が配設されている。

一方、上述したベアリングプレート４６は、その正面側にてセンタープレート４８の背面７３に嵌合されている。より具体的には、図２に示されるように、ベアリングプレート４６には、プレート本体８８の略中央部分には大径軸部３４に挿入される軸挿入部８９が穿設されている。この軸挿入部８９は、プレート本体８８の背面側にて軸受３６を配置させる軸受受容部９１に連通する一方、プレート本体８８の正面側においてカウンタウエイト７０を挿入させる部分にも連通しており、このウエイト７０の挿入部分の外側に環状リブ（突起部）９０が形成されている。この環状リブ９０は、回転軸３０の軸線方向に沿って延び、背面７３のザグリ部分の内側にて嵌合される。これら背面７３と環状リブ９０とのはめあい公差はＪＩＳＢ０４０１による。なお、これらベアリングプレート４６とセンタープレート４８とは、プレート本体８８の背面側からセンタープレート４８に向けて挿入される図示しないボルトで連結されている。

また、プレート本体８８の外周側には３つのピン用突出部（突出部）９４が等間隔に配設されている。このピン用突出部９４は周方向外向きに向けて突出されており、各ピン用突出部９４の略中央部分には孔９５が貫通して穿設されている。更に、プレート本体８８の外周側において、ピン用突出部９４の配設位置とは反対側の位置には嵌合端部（嵌合部）９２が形成され、この嵌合端部９２が駆動ケーシング２２の内周９６に嵌合されている（図１）。そして、駆動ケーシング２２に穿設された孔９７に位置決めピン（締結部材）９８を圧入させ、この位置決めピン９８を孔９５に係合させるとともに、嵌合端部９２が駆動ケーシング２２の内周９６に嵌合されると、ベアリングプレート４６が駆動ケーシング２２に固定される。これら孔９５，９７と位置決めピン９８とのはめあい公差、及び嵌合端部９２と内周９６とのはめあい公差はいずれもＪＩＳＢ０４０１による。

上述した圧縮機４では、電動モータ４０の通電による回転軸３０の回転に伴い、偏心ブッシュ６６を介して可動スクロール５４が固定スクロール５６の軸心周りを旋回運動する。この際、可動スクロール５４の自転は回転阻止機構５０の働きにより阻止された状態にある。この結果、可動スクロール５４はその旋回姿勢を一定に維持した状態で固定スクロール５６に対して旋回運動し、この旋回運動は上記吸入ポートを通じて圧縮室５８内に冷媒を吸い込み、この吸い込んだ冷媒を圧縮し、圧縮冷媒を吐出室８０内に吐出する。

以上のように、本実施形態によれば、ベアリングプレート４６は駆動ケーシング２２とは別個に構成されており、このベアリングプレート４６には、スクロールユニット５２の背面側に当接するセンタープレート４８の背面７３に嵌合される環状リブ９０が形成されている。これにより、センタープレート４８とベアリングプレート４６との位置合わせが容易、且つ高精度に行える。この結果、圧縮機４の組み立て及び分解に要する時間が短縮される。

また、ベアリングプレート４６にはピン用突出部９４が外向きに形成されており、ベアリングプレート４６が駆動ケーシング２２に位置決めピン９８を用いて固定されている。よって、ベアリングプレート４６と駆動ケーシング２２との位置合わせが容易に行えるし、また、圧縮機４の駆動時において可動スクロール５４の正面側から背面側に向けて生ずるスラスト荷重に対し、回転軸３０等の径方向の位置ずれを防止可能となる。そして、圧縮性能の低下が回避され、スクロールユニット５２の信頼性向上に寄与する。

更に、ベアリングプレート４６は、ピン用突出部９４とは別に、駆動ケーシング２２の内周９６に嵌合される嵌合端部９２を備えている。よって、ベアリングプレート４６と駆動ケーシング２２との位置合わせがより一層容易、且つ高精度に行えるし、また、上記スラスト荷重に対する回転軸３０等の径方向の位置ずれも確実に防止できる。
更にまた、センタープレート４８が柱状脚部７５を有し、この柱状脚部７５が固定スクロール５６にボルト１００で固定されているので、センタープレート４８は上記スラスト荷重を支持可能となる。よって、圧縮機４のコンパクト化が達成可能となるし、また、スクロールユニット５２ではより安定した圧縮のプロセスが得られる。

また、使用圧力の高いＣＯ_２冷媒を用いても上記スラスト荷重を確実に支持可能となるし、その吐出ガスの漏洩も回避可能となる。更に、ＣＯ_２冷媒を用いれば、環境負荷の軽減に大きく貢献する。
以上で本発明の一実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。

例えば、センタープレート４８がベアリングプレート４６の正面に嵌合される環状リブを備えていても良く、この場合にも、センタープレート４８とベアリングプレート４６との位置合わせが容易、且つ高精度に行えるとの効果を奏する。また、本発明の圧縮ユニットは、上述したスクロール型、或いはピストン往復動型のいずれのタイプであっても、冷媒の吸入、圧縮及び吐出の一連のプロセスが実施可能である。

本発明の一実施形態に係る流体機械を示した縦断面図である。（ａ）は図１の流体機械における支持プレートの正面図であり、（ｂ）はＢ−Ｂ線矢視断面図である。

符号の説明

４スクロール型圧縮機（流体機械）
２０ハウジング
２２駆動ケーシング
２４圧縮ケーシング
３０回転軸
４６ベアリングプレート（第２の支持プレート）
４８センタープレート（第１の支持プレート）
５２スクロールユニット（圧縮ユニット）
５４可動スクロール
５６固定スクロール
７５柱状脚部
９０環状リブ（突起部）
９２嵌合端部（嵌合部）
９４ピン用突出部（突出部）
９８位置決めピン（締結部材）

Claims

駆動ケーシング及び該駆動ケーシングに気密に嵌合された圧縮ケーシングを有するハウジングと、
前記圧縮ケーシング内に収容され、前記駆動ケーシング内を延びる回転軸によって駆動されて冷媒の吸入、圧縮及び吐出の一連のプロセスを行う圧縮ユニットと、
前記圧縮ケーシング内に収容され、前記圧縮ユニットの背面側に当接される第１の支持プレートと、
前記駆動ケーシング内に収容され、前記回転軸を回転自在に支持する軸受を備える第２の支持プレートとを具備し、
該第２の支持プレート又は前記第１の支持プレートは、その正面側にて又はその背面側にて前記回転軸の軸線方向に沿って延び、前記第１の支持プレートの背面側に嵌合される又は前記第２の支持プレートの正面側に嵌合される突起部を含むことを特徴とする流体機械。
前記圧縮ユニットは、前記回転軸によって駆動されて旋回運動することにより、固定スクロールと協働して冷媒の吸入、圧縮及び吐出の一連のプロセスを行う可動スクロールを有するスクロールユニットであり、
前記第２の支持プレートは、前記回転軸の軸線を中心として外向きに形成され、前記駆動ケーシングに締結部材にて固定される突出部を備えることを特徴とする請求項１に記載の流体機械。
前記第２の支持プレートは、前記駆動ケーシングの内周に嵌合される嵌合部を備えることを特徴とする請求項２に記載の流体機械。
前記第１の支持プレートは、前記回転軸の軸線を中心とした周方向に形成され、該軸線方向に沿って延びて前記固定スクロールの正面側に当接して該固定スクロールにボルト固定される柱状脚部を含むことを特徴とする請求項２又は３に記載の流体機械。
前記流体機械は、ＣＯ_２冷媒を用いた冷凍回路の循環経路に介挿されていることを特徴とする請求項１に記載の流体機械。