JP2012229650A - スクロール型流体機械 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で、スラストプレート及び自転阻止機構の両方の耐久性向上、及び騒音低減を実現することができるスクロール型流体機械を提供する。
【解決手段】可動スクロールの渦巻体が立設される端板の背面側において可動スクロールを公転旋回可能に支持する支持部材と、端板と支持部材との間に配され、可動スクロールのスラスト荷重を受けるスラストプレート７０と、端板と支持部材との間に配され、可動スクロールの自転を阻止する、ピン７８、及び、ピンが遊嵌される遊嵌部からなる自転阻止機構４２とを備え、スラストプレートは、ピンが貫通して係合される係合孔７６を有し、係合孔は、ピンが接触することによりスラストプレートの移動を規制する規制部８２、及び、ピンが非接触となる非接触部８４を有する。
【選択図】図２

Description

本発明はスクロール型流体機械に関し、例えば車両用空調装置に使用して好適なスクロール型流体機械に関する。

この種のスクロール型流体機械は、固定スクロール及び可動スクロールが協働して作動流体の圧力室として圧縮室または膨張室を区画する。可動スクロールは、可動スクロールの渦巻体が立設される端板の背面側に位置するフロントハウジングの内側端部において公転旋回可能に支持されている。可動スクロールの端板とフロントハウジングとの間には、可動スクロールのスラスト荷重を受けるスラストプレートと、可動スクロールの自転を阻止するピン、及び、ピンが遊嵌される遊嵌部からなる自転阻止機構とが配置されている。

そして、スラストプレートに自転阻止機構のピンを圧入するための長孔を設けたスクロール型圧縮機が開示されている（例えば特許文献１参照）。

特許第３８８１０８１号公報

上記圧縮機では、自転阻止機構を利用してスラストプレートを固定することができるため、低コストでスラストプレートのがたつきに起因するスラストプレートの耐久性低下及び騒音増大を防止することができる。しかしながら、上記従来技術では、自転阻止機構の耐久性向上及び騒音低減については格別な配慮がなされておらず、これらの点については依然として課題が残されている。

本発明は上述の事情に基づいてなされ、その目的とするところは、簡単な構成で、スラストプレート及び自転阻止機構の両方の耐久性向上、及び騒音低減を実現することができ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、本発明の請求項１に記載のスクロール型流体機械は、固定スクロール及び可動スクロールが協働して作動流体の圧力室を区画するスクロール型流体機械であって、可動スクロールの渦巻体が立設される端板の背面側において可動スクロールを公転旋回可能に支持する支持部材と、端板と支持部材との間に配され、可動スクロールのスラスト荷重を受けるスラストプレートと、端板と支持部材との間に配され、可動スクロールの自転を阻止する、ピン、及び、ピンが遊嵌される遊嵌部からなる自転阻止機構とを備え、スラストプレートは、ピンが貫通して係合される係合孔を有し、係合孔は、ピンが接触することによりスラストプレートの移動を規制する規制部、及び、ピンが非接触となる非接触部を有することを特徴としている。

請求項２記載の発明は、非接触部はピンと遊嵌部との接触範囲に形成されることを特徴としている。
請求項３記載の発明は、ピン及び遊嵌部は３組以上形成され、各ピンのうちの２つが係合孔に係合されることを特徴としている。
請求項４記載の発明は、ピンと規制部との隙間がスラストプレートの許容移動量であることを特徴としている。

請求項５記載の発明は、係合孔に係合されるピンのうちの１つの隙間を他の係合孔に係合されるピンの隙間よりも小さくしたことを特徴としている。
請求項６記載の発明は、ピンは規制部に圧入されることを特徴としている。

請求項１記載のスクロール型流体機械によれば、係合孔が規制部及び非接触部を有することにより、係合孔とピンとの接触範囲を最低限にしつつ、スラストプレートの移動を規制可能となるため、ピンの不要な接触、それに伴うピンの傷つきや摩耗を防止しつつ、スラストプレートのがたつきを防止することができる。従って、自転阻止機構を利用した簡単な構成で、スラストプレート及び自転阻止機構の両方の耐久性向上、及び騒音低減を実現することができる。

請求項２記載の発明によれば、非接触部はピンと遊嵌部との接触範囲に形成されることにより、スラストプレートの組み付け時や可動スクロールの公転旋回時に、可動スクロールの自転阻止に際して荷重を受けるピンの接触面に傷がつくのを防止することができる。従って、ピン、ひいては自転阻止機構の耐久性を更に効果的に向上することができる。
請求項３記載の発明によれば、自転阻止を行うためには３組以上のピン及び遊嵌部が機構上必要であり、ピンのうちの２つが係合孔に係合されていればスラストプレートの移動を確実に規制することができる。

請求項４記載の発明によれば、ピンと規制部との隙間がスラストプレートの許容移動量であることにより、スラストプレートの移動量を少なくとも上記隙間の範囲内に確実に規制することができる。
請求項５記載の発明によれば、係合孔に係合されるピンのうちの１つの隙間を他の係合孔に係合されるピンの隙間よりも小さくしたことにより、１つのピンのみによってスラストプレートの許容移動量を規定することができ、簡単な構成でスラストプレートの移動を規制することができる。

請求項６記載の発明によれば、ピンは規制部に圧入されることにより、ピンに対するスラストプレートの移動量を０に規制することができる。

本発明の一実施形態に係るスクロール圧縮機を示した断面図である。 図１のＡ−Ａ方向から見たスラストプレートの平面図である。 図２の円孔のＢ−Ｂ方向から見たスラストプレート及び自転阻止機構の断面図である。 図２の長孔のＣ−Ｃ方向から見たスラストプレート及び自転阻止機構の断面図である。 図２の長孔の拡大図である。 本発明の変形例に係る長孔の拡大図である。

図１は本発明の第１実施形態に係るスクロール圧縮機（スクロール型流体機械）１を示し、この圧縮機１は車両を空調するための冷凍回路に組み込まれ、冷凍回路を循環する冷媒（作動流体）の圧縮に使用される。
圧縮機１はリアハウジング２及びフロントハウジング（支持部材）４を備え、リアハウジング２とフロントハウジング４との間にはスクロールユニット６が挟持されている。スクロールユニット６は各ハウジング２，４に固定された固定スクロール８と、この固定スクロール８に対して噛み合うように組付けられた可動スクロール１０とからなる。

圧縮機１は可動スクロール１０の旋回軸線が水平となる横置き型スクロール圧縮機であって、可動スクロール１０の旋回運動によりスクロールユニット６は冷媒の吸入から圧縮を経て吐出までの一連のプロセスを連続して実行する。
詳しくは、リアハウジング２内にはその端板とスクロールユニット６の固定スクロール８との間に吐出室１２が形成され、吐出室１２は固定スクロール８の端板８ａに形成された吐出孔（図示しない）にリードバルブタイプの吐出弁１４を介して連通可能である一方、リアハウジング２に形成した吐出ポート（図示しない）を介して冷凍回路の冷媒循環経路に連通されている。

フロントハウジング４の外周壁４ａには冷媒の吸入ポート１６が凹設され、冷媒循環経路から吸入ポート１６を経て導入された冷媒はスクロールユニット６内に吸入される。
一方、フロントハウジング４内には駆動軸１８が配置され、駆動軸１８は大径端部２０及び小径軸部２２を有する。大径端部２０はニードル軸受２４を介してフロントハウジング４に回転自在に支持され、小径軸部２２はボール軸受２６を介してフロントハウジング４に回転自在に支持されている。更に、小径軸部２２とフロントハウジング４との間にはリップシール２８が配置され、リップシール２８はフロントハウジング４内を気密に区画している。

駆動軸１８の小径軸部２２はフロントハウジング４から突出し、この突出端が電磁クラッチを内蔵した駆動プーリ３０に連結され、駆動プーリ３０は軸受３２を介してフロントハウジング４に回転自在に支持されている。駆動プーリ３０はベルトを介して車両のエンジン側の出力プーリに接続され、エンジンからの動力を受けて回転される。従って、エンジンの駆動中、駆動プーリ３０内の電磁クラッチがオン作動されていれば、駆動軸１８は駆動プーリ３０とともに回転される。

一方、駆動軸１８の大径端部２０からは可動スクロール１０に向けてクランクピン３４が突出され、クランクピン３４は偏心ブッシュ３６及びニードル軸受３８を介して可動スクロール１０のボス４０を支持している。従って、駆動軸１８が回転されると、クランクピン３４及び偏心ブッシュ３６を介して可動スクロール１０が公転旋回運動する。
更に、フロントハウジング４と可動スクロール１０の端板１０ａとの間には自転阻止機構４２（図２，３参照）が配置されている。

固定スクロール８はその端板８ａと一体成形された固定渦巻体５０を有し、可動スクロール１０もその端板１０ａと一体成形された可動渦巻体（渦巻体）５２を有している。固定及び可動渦巻体５０，５２の内外面はその中央端部を除きインボリュート曲面から形成されている。なお、上述した吐出孔は、固定渦巻体５０の中央端部５４の近傍に位置付けられ、この中央端部５４の内面との間には一定のクリアランスが確保されている。

固定渦巻体５０の先端部には固定チップシール５６が設けられ、可動渦巻体５２の先端部には可動チップシール５８が設けられている。固定渦巻体５０及び端板１０ａは固定チップシール５６を介して互いに摺接され、可動渦巻体５２及び端板８ａは可動チップシール５８を介して互いに摺接される。固定及び可動スクロール８，１０間でのこれらの摺接により吸入ポート１６から導入された冷媒がスクロールユニット６内に吸入され、固定及び可動スクロール８，１０が協働することにより固定及び可動渦巻体５０，５２間にはミスト状の潤滑油を含む冷媒ガスの圧力室（圧縮室または膨張室）６０が区画して形成され、上述した一連のプロセスが連続して実行される。

フロントハウジング４には、外周壁４ａの内側端部６２が円環状に形成され、内側端部６２には、可動スクロール１０の端板１０ａの背面６４側にて駆動軸１８の軸線方向、換言すると可動スクロール１０の旋回軸線方向に、圧縮室６０の区画形成に伴い発生する圧縮反力によって生じるスラスト荷重が作用する。また、背面６４と対向する内側端部６２の内側端面６６には、吸入ポート１６に連通する吸入孔６８が開口されている。そして、可動スクロール１０は、内側端部６２において公転旋回可能に支持され、端板１０ａと内側端部６２との間には、可動スクロール１０のスラスト荷重を受けるスラストプレート７０が配置されている。

図２は図１のＡ−Ａ方向から見たスラストプレート７０の平面図である。スラストプレート７０は、円環状をなして形成され、可動スクロール１０の公転旋回に伴い可動スクロール１０の背面６４が摺接されるスラスト受面７２を有し、スラスト受面７２には可動スクロール１０のスラスト荷重が直接に作用する。
図３はスラストプレート７０に形成される円孔７４のＢ−Ｂ方向から見たスラストプレート７０及び自転阻止機構４２の断面図であり、図４はスラストプレート７０に形成される長孔（係合孔）７６のＣ−Ｃ方向から見たスラストプレート７０及び自転阻止機構４２の断面図である。

自転阻止機構４２は、スラストプレート７０と同様に端板１０ａと内側端部６２との間に配置され、例えば可動スクロール１０の自転を阻止する４つのピン７８、及び４つのホール（遊嵌部）８０から構成されたピン＆ホール式の機構であり、各ピン７８がそれぞれ各ホール８０に遊嵌されることにより可動スクロール１０の自転を阻止しつつその公転旋回運動を可能とする。

そして、スラストプレート７０には各ピン７８に対応する位置に円孔７４及び長孔７６が貫通して形成され、各孔７４，７６にそれぞれ各ピン７８が挿入されることにより、スラストプレート７０は、その移動が規制されて可動スクロール１０の公転旋回運動に伴うがたつきを抑制しつつ固定される。
詳しくは、図２で見て上下２箇所に形成される円孔７４は、ピン７８との間に所定の隙間Ｇを存し、ピン径Ｄｐに対して大きな孔径Ｄｈを有している。この場合には、図３に示すように内側端部６２に立設されたピン７８が端板１０ａに凹設されたホール８０及び円孔７４に遊嵌される。

一方、図２で見て左右２箇所に形成される長孔７６はピン７８が接触することによりスラストプレート７０の移動を規制する規制部８２、及び、ピン７８が非接触となる非接触部８４が長孔７６における対向位置にそれぞれ形成されている。この場合には、図４に示すようにピン７８は例えば圧入によって規制部８２に嵌合され、ピン７８には可動スクロール１０の最大となる偏荷重が付与されるが、ピン７８に対するスラストプレート７０の移動量は０に規制される。

図５は図２の長孔７６の拡大図である。本実施形態の自転阻止機構４２は図２から明らかなように可動スクロール１０の公転旋回方向で見て９０度毎に４つのピン７８を備えた４ピン構造をなしている。従って、可動スクロール１０の公転旋回運動に伴ってピン７８がホール８０に対して接触する接触面８６はピン７８の中心から９０度をなす図５中両矢印で示す所定範囲に限定され、非接触部８４は接触面８６を含む範囲に形成される。従って、スラストプレート７０はピン７８の接触面８６が傷つかないようにしてピン７８に対し組み付け可能となり、スラストプレート７０の組み付け後は接触面８６以外の範囲が規制部８２となってスラストプレート７０が嵌合、固定される。

以上のように本実施形態の圧縮機１では、長孔７６が規制部８２及び非接触部８４を有することにより、長孔７６とピン７８との接触範囲を最低限にしつつ、スラストプレート７０の移動を規制可能となるため、ピン７８の不要な接触、それに伴うピン７８の傷つきや摩耗を防止しつつ、スラストプレート７０のがたつきを防止することができる。従って、自転阻止機構４２を利用した簡単な構成で、スラストプレート７０及び自転阻止機構４２の両方の耐久性向上、及び騒音低減を実現することができる。

また、非接触部８４はピン７８と遊嵌部８０との接触範囲に形成されることにより、スラストプレート７０の組み付け時や可動スクロール１０の公転旋回時に、可動スクロール１０の自転阻止に際して荷重を受けるピン７８の接触面８６に傷がつくのを防止することができる。従って、ピン７８、ひいては自転阻止機構４２の耐久性を更に効果的に向上することができる。
本発明は、上述の実施形態に制約されるものではなく種々の変形が可能である。

例えば、上記実施形態ではピン７８及びホール８０は４組形成され、該各ピン７８のうちの２つが長孔７６に係合されているが、この構成に限定されない。但し、自転阻止を行うためには３組以上のピン７８及びホール８０が機構上必要であり、各ピン７８のうちの２つが長孔７６に係合されていればスラストプレート７０の移動を確実に規制することができる。

また、上記実施形態では図５に示すようにピン７８は規制部８２に圧入され、これによりピン７８に対するスラストプレート７０の移動量を０に規制することができる。しかし、これに限らず、例えば図６の本発明の変形例に係る長孔（係合孔）８８の拡大図に示すように、ピン７８と規制部８２との間に隙間Ｇ１を形成しても良い。この場合には、隙間Ｇ１はスラストプレート７０の許容移動量となり、スラストプレート７０の移動量を少なくとも隙間Ｇ１の範囲内に確実に規制することができる。

更にこの場合には、隙間Ｇ１は少なくとも円孔７４における隙間Ｇよりも小さく形成され、これにより、例えば、４つの孔のうちの１つだけを隙間Ｇ１を有する長孔８８にすれば、１つピン７８のみによってスラストプレート７０の許容移動量を規定することができ、簡単な構成でスラストプレート７０の移動を規制することができる。
更に、上記実施形態の自転阻止機構４２はピン＆ホール式の機構であるが、この機構に限定されず、ピン７８とピン７８の遊嵌部から構成される機構であれば、例えばピン＆リング、ピン＆リンク等の機構であっても良い。

最後に、本発明は、横置き型のスクロール圧縮機１のみならず、縦置き型にも適用可能であり、また、ピン７８を端板１０ａに立設し、ホール８０を内側端部６２に凹設した圧縮機の構成でも良い。更に、冷媒の膨張室が区画形成されるスクロール膨張機などのスクロール型流体機械全般に適用できることは勿論である。

１ スクロール圧縮機（スクロール型流体機械）
４ フロントハウジング（支持部材）
８ 固定スクロール
１０ 可動スクロール
１０ａ 端板
４２ 自転阻止機構
５２ 可動渦巻体（渦巻体）
６０ 圧力室（圧縮室または膨張室）
６４ 背面
７０ スラストプレート
７６，８８ 長孔（係合孔）
７８ ピン
８０ 遊嵌部
８２ 規制部
８４ 非接触部

Claims (6)

1. 固定スクロール及び可動スクロールが協働して作動流体の圧力室を区画するスクロール型流体機械であって、
   前記可動スクロールの渦巻体が立設される端板の背面側において前記可動スクロールを公転旋回可能に支持する支持部材と、
   前記端板と前記支持部材との間に配され、前記可動スクロールのスラスト荷重を受けるスラストプレートと、
   前記端板と前記支持部材との間に配され、前記可動スクロールの自転を阻止する、ピン、及び、前記ピンが遊嵌される遊嵌部からなる自転阻止機構とを備え、
   前記スラストプレートは、前記ピンが貫通して係合される係合孔を有し、
   前記係合孔は、前記ピンが接触することにより前記スラストプレートの移動を規制する規制部、及び、前記ピンが非接触となる非接触部を有することを特徴とするスクロール型流体機械。
2. 前記非接触部は前記ピンと前記遊嵌部との接触範囲に形成され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。
3. 前記ピン及び前記遊嵌部は３組以上形成され、該各ピンのうちの２つが前記係合孔に係合され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。
4. 前記ピンと前記規制部との隙間が前記スラストプレートの許容移動量であ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。
5. 前記係合孔に係合される前記ピンのうちの１つの前記隙間を他の前記係合孔に係合される前記ピンの前記隙間よりも小さくした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。
6. 前記ピンは前記規制部に圧入され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。

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