JP2013224612A - 流体機械及び流体機械の部材位置決め方法 - Google Patents

Abstract

【課題】二つの部材間における相対位置ずれの発生を抑制し、流体機械の性能や騒音を改善することが可能な流体機械及び流体機械の部材位置決め方法を提供することを目的とする。
【解決手段】流体機械は、第１部材１１に形成されたピン支持穴４と、ピン支持穴４に支持され、先端部にて軸線に対して傾斜した第１斜面部５ａが形成されたピン本体５とを有するピン部２と、第１部材１１に対向して設けられる第２部材１２に形成され、ピン本体５の外径以上の内径を有するピン穴７と、第１斜面部５ａに対応してピン穴７の軸線に対して傾斜した第２斜面部８ａがピン穴７の入口部分に形成された縁部８とを有する開口部３とを備え、ピン本体５の第１斜面部５ａが縁部８の第２斜面部８ａに接触するとき、ピン本体５は、第１部材１１と第２部材１２が離隔した状態から接触する状態又は所定間隔で近接する状態までの間、ピン支持穴４の内部側に移動可能である。
【選択図】図２

Description

本発明は、互いに対向する二つの部材を有する流体機械及び流体機械の部材位置決め方法に関するものである。

流体機械の組立において、互いに対向する二つの部材を組み合わせる際、一方の部材にピンを設け、他方の部材にピンに対応するピン穴を設けておき、一方の部材のピンを他方の部材のピン穴に挿入することによって、二つの部材の相対位置を決定することができる。

特許文献１は、空調装置や冷凍装置等に利用されるスクロール流体機械の組付け方法の発明であって、可動側及び固定側スクロール部材を組付ける技術が開示されている。組付けの際、双方のスクロール部材の位置決め孔を一致させて、これらに位置決めピンを挿入し、その後、固定側スクロール部材を支持ブロックに固定した後、位置決めピンを抜き取る。

特許第２７１０８０７号公報

スクロール型圧縮機等のスクロール型流体機械において、固定スクロールを本体ケースに対して固定する際、固定スクロールと本体ケースの間に位置決めピンが使用される。これによって、固定スクロールと旋回スクロールの相対位置関係を規制できる。

このとき、対向する二つの部材間に位置決めピンを設置する際、ピン穴の内径、穴位置及びピンの外径を形成する際の加工精度を考慮して、ピン穴に大きなクリアランスを設けておく必要がある。

具体的に、図７を用いて、従来の位置決め構造３１について説明する。図７では、第１部材４１にピン３２が形成され、第２部材４２にピン穴３３が形成される。図７（Ａ）に示すように、ピン穴３３にクリアランスがない場合、精度良く加工できれば、２本のピン３２をピン穴３３に同時に挿入できる。しかしながら、加工の結果、ピン穴３３に位置ずれが生じると、図７（Ｂ）に示すように、ピン３２をピン穴３３に挿入できなくなる。そのため、図７（Ｃ）に示すように、ピン穴３３にクリアランスＣを設ける必要がある。この場合、ピン３２又はピン穴３３に位置ずれが生じたり、ピン３２又はピン穴３３のサイズがずれたりした場合でも、寸法公差の範囲であれば、ピン３２をピン穴３３に挿入できる。

しかし、ピン３２とピン穴３３の両者を精度良く加工できた場合、図７（Ｄ）に示すように、ピン穴３３はピン３２に対してルーズになり、二つの部材間に相対位置ずれが生じる。固定スクロールと本体ケースの間に使用された位置決めピンの場合、この相対位置ずれを原因として、圧縮機の性能や騒音を悪化させる可能性がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、二つの部材間における相対位置ずれの発生を抑制し、流体機械の性能や騒音を改善することが可能な流体機械及び流体機械の部材位置決め方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の流体機械及び流体機械の部材位置決め方法は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明に係る流体機械は、第１部材に形成されたピン支持部と、前記ピン支持部に支持され、先端部にて軸線に対して傾斜した第１斜面部が形成されたピン本体とを有するピン部と、前記第１部材に対向して設けられる第２部材に形成され、前記ピン本体の外径以上の内径を有するピン穴と、前記第１斜面部に対応して前記ピン穴の軸線に対して傾斜した第２斜面部が前記ピン穴の入口部分に形成された縁部とを有する開口部とを備え、前記ピン本体の前記第１斜面部が前記縁部の前記第２斜面部に接触するとき、前記ピン本体は、前記第１部材と前記第２部材が離隔した状態から接触する状態又は所定間隔で近接する状態までの間、前記ピン支持部の内部側に移動可能である。

この発明によれば、第１部材と第２部材を対向させて近接させたとき、ピン部のピン本体が開口部のピン穴に収容されれば、ピン本体とピン穴によって、第１部材と第２部材が位置決めされる。また、第１部材と第２部材を対向させて近接させたとき、ピン本体の第１斜面部が縁部に形成された第２斜面部に接触すれば、第１部材と第２部材が離隔した状態から接触する状態又は所定間隔で近接する状態までの間、ピン本体は、ピン支持部の内部側に移動する。そして、ピン本体の第１斜面部と縁部の第２斜面部によって、第１部材と第２部材が位置決めされる。ここで、ピン本体のピン支持部内部側への移動とは、ピン本体が、例えば軸線に対して平行、かつ、ピン本体の先端部とは反対側に移動することをいう。

したがって、加工の結果、ピン部とピン穴の位置ずれが大きい場合でも、ピン本体の第１斜面部と縁部の第２斜面部によって、位置決めすることが可能である。したがって、ピン穴に大きなクリアランスを設けておく必要がない。
なお、縁部の第２斜面部は、ピン本体の第１斜面部の傾斜角度と同一角度を有することが望ましい。これにより、第１部材と第２部材の位置ずれを制限でき、位置決めを確実に行うことができる。

上記発明において、前記ピン部は、前記ピン本体を軸線に対して平行であって前記先端部方向に付勢する弾性部材を更に有してもよい。

この発明によれば、第１部材と第２部材が対向して接触又は近接しているとき、ピン本体は、弾性部材によって、第１部材から第２部材側に押圧されている。そして、第１部材と第２部材が互いに離隔したとき、ピン支持部側に移動していたピン本体は、ピン支持部から外側方向へ突出する。したがって、再び第１部材と第２部材を対向させて近接させる際に、ピン部と開口部を使用して再度位置決めを行うことができる。

また、本発明に係る流体機械の部材位置決め方法は、第１部材に形成されたピン支持部と、前記ピン支持部に支持され、先端部にて軸線に対して傾斜した第１斜面部が形成されたピン本体とを有するピン部と、前記第１部材に対向して設けられる第２部材に形成され、前記ピン本体の外径以上の内径を有するピン穴と、前記第１斜面部に対応して前記ピン穴の軸線に対して傾斜した第２斜面部が前記ピン穴の入口部分に形成された縁部とを有する開口部とを備え、前記ピン本体の前記第１斜面部が前記縁部の前記第２斜面部に接触するとき、前記ピン本体は、前記第１部材と前記第２部材が離隔した状態から接触する状態又は所定間隔で近接する状態までの間、前記ピン支持部の内部側に移動可能である流体機械の部材位置決め方法であって、前記ピン本体の第１斜面部が前記縁部の前記第２斜面部に接触するステップと、前記ピン本体が前記ピン支持部の内部側に移動するステップとを含む。

本発明によれば、ピン部とピン穴の位置ずれが大きい場合でも、ピン本体の第１斜面部と縁部の第２斜面部によって、位置決めすることが可能である。そのため、ピン穴に大きなクリアランスを設けておく必要がないことから、二つの部材間における相対位置ずれの発生を抑制し、流体機械の性能や騒音を改善することができる。

本発明の一実施形態に係るスクロール型圧縮機と位置決め構造を示す部分縦断面図である。 本発明の一実施形態に係る位置決め構造を示す縦断面図である。 本発明の一実施形態に係る位置決め構造を示す縦断面図である。 本発明の一実施形態に係る位置決め構造を示す縦断面図である。 本発明の一実施形態に係る位置決め構造を示す縦断面図である。 本発明の一実施形態に係る位置決め構造の変形例を示す縦断面図である。 従来の位置決め構造を示す縦断面図である。

以下に、本発明に係る実施形態について、図面を参照して説明する。
まず、本発明の一実施形態に係る流体機械の位置決め構造１の構成について説明する。
本実施形態の位置決め構造１は、スクロール型圧縮機や往復式圧縮機等の様々な形式の圧縮機、及び膨張機などの流体機械に適用できる。

図１は、本発明の一実施形態に係るスクロール型圧縮機２０を示す部分縦断面図である。例えば、スクロール型圧縮機２０の場合、位置決め構造１は、本体ケース２１と固定スクロール２２の間に設けられる。固定スクロール２２が本体ケース２１に対して固定される際に、位置決め構造１によって、固定スクロール２２が本体ケース２１に対して精度良く位置決めできれば、固定スクロール２２と旋回スクロール２３の相対位置関係を規制できる。その結果、固定スクロール２２及び旋回スクロール２３間の冷媒漏れを抑制し、圧縮効率を向上させることができる。

また、往復式圧縮機（図示せず。）の場合、位置決め構造１は、本体ケースとシリンダブロックの間に設けられる。シリンダブロックが本体ケースに対して固定される際に、位置決め構造１によって、シリンダブロックが本体ケースに対して精度良く位置決めできれば、シリンダブロックとピストンの相対位置関係を規制できる。その結果、シリンダブロック及びピストン間の冷媒漏れを抑制し、圧縮効率を向上させることができる。

位置決め構造１は、図２に示すように、対向する二つの部材において形成されたピン部２と開口部３を備え、図４及び図５に示すように、ピン部２と開口部３が互いに接触することで、対向する二つの部材が相対的に位置決めされる。対向する二つの部材とは、例えば、スクロール型圧縮機２０の場合、本体ケース２１と固定スクロール２２であり、往復式圧縮機の場合、本体ケースとシリンダブロックである。以下、位置決め構造１のピン部２が形成される部材、例えば本体ケース２１等を「第１部材１１」といい、開口部３が形成される部材、例えば固定スクロール２２又はシリンダブロック等を「第２部材１２」という。

位置決め構造１は、流体機械の組立において、互いに対向する第１部材１１と第２部材１２を組み合わせる際に使用される。なお、第１部材１１と第２部材１２の組み合わせが完了した状態とは、第１部材１１と第２部材１２が接触した状態、又は第１部材１１と第２部材１２が予め決められた距離まで近接した状態をいう。

ピン部２は、図２に示すように、ピン支持穴４と、ピン支持穴４に支持されるピン本体５を備える。ピン支持穴４とピン本体５との嵌め合いは、すきま嵌めの関係であり、ピン本体５はピン支持穴４の内面に沿って、ピン本体５の軸線方向に対して平行に移動可能である。

ピン部２のピン支持穴４は、ピン支持部の一例であり、ピン本体５を支持する。ピン支持穴４は、例えば、軸線方向が第１部材１１の面内方向に対して垂直方向になるように形成される。ピン支持穴４は、第１部材１１の表面１１ａ側が開口している開口部である。

ピン支持穴４の内面は、ピン本体５の外面に対応した形状を有し、ピン本体５の外面が円筒面であれば、ピン支持穴４の内面も円筒面を有する。このとき、ピン支持穴４の横断面は、円形状である。
なお、ピン支持穴４の内面とピン本体５の外面は、必ずしも対応していなくてもよく、ピン本体５を支持できれば、ピン支持穴４の内面は四角柱等の角筒形状であって、ピン支持穴４の横断面は四角形等の多角形であってもよい。

ピン支持穴４は、ピン支持穴４の内部側に移動するピン本体５を収容できる深さを有する。すなわち、第１部材１１と第２部材１２を組み合わせる際、ピン本体５の第１斜面部５ａが開口部３の縁部８と接触したとき、ピン本体５は、図３及び図４に示すように、ピン支持穴４の内部側に移動する。したがって、第１部材１１と第２部材１２が接触又は所定位置まで近接できるように、ピン支持穴４は、ピン本体５が第１部材１１から突出した位置で固定されないようなピン本体５を収容できる深さを有している。

また、ピン支持穴４の深さは、ピン本体５の長さ、ピン部２又は開口部３の寸法公差や、ピン本体５の第１斜面部５ａ及び縁部８の第２斜面部８ａの角度などに応じて異なる値をとる。また、ピン支持穴４内部にばね６が設置されるため、ばね６の収縮時の長さによっても変化する。

ピン部２のピン本体５は、棒状部材であり、例えば円筒形状であって、横断面が円形である。ピン本体５は、ピン支持穴４において、軸線方向が第１部材１１の面内方向に対して垂直方向になるように支持される。ピン本体５の外周面は、開口部３のピン穴７の内周面と接触したとき、第１部材１１と第２部材１２の位置決め面となる。

ピン本体５は、図５に示すように、第１部材１１と第２部材１２が接触又は所定位置まで近接し、かつ、ピン本体５がピン穴７に挿入されるとき、ピン本体５がピン支持穴４とピン穴７の両方に確実に接触するような長さを有している。これにより、ピン本体５を介して、第１部材１１と第２部材１２の位置決めが可能になる。

ピン本体５の先端部には、第１斜面部５ａが形成される。第１斜面部５ａは、ピン本体５の先端部を加工して形成される面取り面（Ｃ面）であり、ピン本体５の軸線に対して傾斜している。第１斜面部５ａは、ピン本体５が円柱形状である場合、円錐形状である。第１斜面部５ａは、縁部８の第２斜面部８ａと接触したとき、第１部材１１と第２部材１２の位置決め面となる。

ばね６は、ピン支持穴４の内部に収容され、ピン本体５の先端部とは反対側の端部に設置される。ばね６のピン本体５側と反対側は、ピン支持穴４の底面４ａと接触している。ばね６は、弾性部材の一例であり、ピン本体５をピン本体５の先端部の方向、すなわち、ピン支持穴４の外側に付勢する弾性力を有している。これにより、第１部材１１と第２部材１２が対向して接触又は近接しているとき、ピン本体５は、ばね６によって、第１部材１１から第２部材１２側に押圧されている。そして、第１部材１１と第２部材１２が互いに離隔したとき、ピン支持穴４の内部側に移動していたピン本体５は、ピン支持穴４から外側方向へ突出する。したがって、離隔後、再び第１部材１１と第２部材１２を対向させて近接させる際に、ピン部２と開口部３を使用して再度位置決めを行うことが可能となる。

開口部３は、図２に示すように、ピン穴７と、ピン穴７の入口部分に形成された縁部８とを備える。開口部３は、軸線方向が第２部材１２の面内方向に対して垂直方向になるように形成される。

開口部３のピン穴７は、第２部材１２に形成されて、第２部材１２の表面１２ａ側が開口している。ピン穴７の内面は、ピン本体５の外面に対応した形状を有し、ピン本体５の外面が円筒面であれば、ピン穴７の内面も円筒面を有する。すなわち、ピン穴７の横断面は、円形状である。
ピン穴７は、ピン本体５の外径以上の内径を有する。これにより、ピン穴７にピン本体５を挿入することができる。

ピン穴７は、図５に示すように、第１部材１１と第２部材１２が接触又は所定位置まで近接し、かつ、ピン本体５がピン穴７に挿入されるとき、ピン穴７がピン本体５に確実に接触するような深さを有している。これにより、ピン本体５を介して、第１部材１１と第２部材１２の位置決めが可能になる。

ピン穴７の内周面とピン本体５の外周面が接触したとき、第１部材１１と第２部材１２は、ピン本体５又はピン穴７の軸線方向に対して垂直方向への相対移動が制限され、第１部材１１と第２部材１２が相対的に位置決めされる。

開口部３の縁部８は、ピン穴７の入口部分、すなわち、第２部材１２の表面１２ａ側に位置する。縁部８には、第２傾斜部８ａが形成される。
第２斜面部８ａは、ピン穴７の入口部分を加工して形成される面取り面（Ｃ面）であり、開口部３の軸線に対して傾斜している。第２斜面部８ａは、ピン穴７が円筒形状である場合、円錐台形状である。

第２傾斜部８ａは、ピン本体５の第１斜面部５ａの傾斜角度と同一角度で傾斜している。これにより、第２斜面部８ａがピン本体５の第１斜面部５ａと接触したとき、第１部材１１と第２部材１２は、ピン本体５又は開口部３の軸線方向に対して垂直方向への相対移動が制限され、第１部材１１と第２部材１２が相対的に位置決めされる。

次に、本実施形態に係る位置決め構造１を用いた位置決め方法について説明する。
本実施形態の位置決め構造１による位置決めは、第１部材１１と第２部材１２の相対的な位置決めであり、第１部材１１と第２部材１２を組み合わせるときに行われる。

図２〜図５は、第１部材１１に二つのピン部２が設けられ、第２部材１２にピン部２に対応する二つの開口部３が設けられる場合について示しており、２組の位置決め構造１によって、第１部材１１と第２部材１２の位置決めが行われる。

まず、図２に示すように、ピン本体５をピン支持穴４から突出させた状態で、第１部材１１と第２部材１２を互いに近接させる。図５に示すように、ピン本体５の第１斜面部５ａが開口部３の縁部８に接触せず、ピン本体５をピン穴７に挿入できる場合は、ピン本体５は、ピン支持穴４の内部方向に移動することなく、ピン支持穴４から突出した状態で、ピン穴７に挿入される。

そして、図５に示すように、ピン本体５がピン穴７に挿入された状態で、ピン本体５の外周面とピン穴７の内周面が接触したとき、第１部材１１と第２部材１２は、相対移動が制限されることから、相対的に位置決めが行われる。

一方、第１部材１１と第２部材１２を互いに近接させたとき、図３に示すように、ピン本体５の第１斜面部５ａが開口部３のうち縁部８の第２斜面部８ａに接触する場合、ピン本体５は、ピン支持穴４の内部方向に移動していく。

そして、図４に示すように、第１部材１１と第２部材１２が互いに接触又は所定位置まで近接し終えるまで、ピン本体５は、ピン支持穴４の内部方向に移動する。第１部材１１と第２部材１２が互いに接触又は所定位置まで近接したとき、第１斜面部５ａと第２斜面部８ａが互いに接触していることから、第１部材１１と第２部材１２は、相対移動が制限され、第１部材１１と第２部材１２が相対的に位置決めされる。

以上のように、ピン本体５が開口部３のピン穴７から外れるような場合、例えば加工の結果、ピン部２又は開口部３の位置ずれが生じた場合などでも、ピン本体５の第１斜面部５ａと縁部８の第２斜面部８ａとによって、第１部材１１と第２部材１２の位置決めが可能である。

したがって、ピン本体５をピン穴７に挿入するため、ピン穴７に大きなクリアランスを設けておく必要がなく、ピン穴７の内径を従来に比べて小さくすることができる。その結果、ピン部２と開口部３の両者を精度良く加工できた場合、図５に示すように、ピン穴７内部にピン本体５が少ない隙間で挿入される。これにより、従来、ピン穴７に大きなクリアランスを設けていた場合に比べて、第１部材１１と第２部材１２の間に相対位置ずれが生じにくくなる。

そして、スクロール型圧縮機２０において、固定スクロール２２と本体ケース２１の間に設けられた位置決め構造１の場合、固定スクロール２２と本体ケース２１が確実に位置決めされる。その結果、固定スクロール２２及び旋回スクロール２３間の冷媒漏れを抑制し、圧縮効率を向上させることができ、かつ、スクロール型圧縮機２０の性能低下や騒音の悪化を抑制し改善することができる。また、位置決め構造１が適用される他の流体機械についても同様の作用効果を奏する。

次に、本実施形態に係る位置決め構造１の再使用方法について説明する。
本実施形態の位置決め構造１は、ピン支持穴４の内部にばね６が設置されている。流体機械において、修理や点検等のメンテナンス作業を行う場合、第１部材１１と第２部材１２が分解される。

このとき、第１部材１１と第２部材１２が離隔すると、ばね６の弾性力によって、ピン本体５は、ピン支持穴４の内部から外部方向へ突出する。その結果、図２に示すように、上述した本実施形態に係る位置決め構造１を用いた位置決め方法の最初の状態に戻る。したがって、再び第１部材１１と第２部材１２を対向させて近接させる際に、ピン部２と開口部３を使用して再度位置決めを行うことが可能となる。

なお、上述した実施形態では、ピン支持穴４の内部にばね６が設置される場合について説明したが、本発明は、この例に限定されない。例えば、図６に示すように、ピン支持穴４の内部にばね６が設置されなくてもよい。図６は、本実施形態に係る位置決め構造１の変形例を示す縦断面図である。

ばね６が設置されない場合、第１部材１１と第２部材１２が離隔しても、ピン本体５は、ピン支持穴４内部に収容されたままとなり、位置決め構造１の再使用は困難であるが、本変形例は、位置決め方法において、上述した位置決め方法と同様の作用効果を奏する。そのため、第１部材１１と第２部材１２間における相対位置ずれの発生を抑制し、流体機械の性能や騒音を改善することができる。なお、本変形例のピン支持穴４において、第１部材１１の表面１１ａ側とは反対側に貫通する貫通孔を設けてもよい。これにより、貫通孔を介して反対側からピン本体５を押圧することによって、ピン本体５をピン支持穴４から外部へ再び突出させることができ、位置決め構造１の再使用が可能になる。

１，３１ 位置決め構造
２ ピン部
３ 開口部
４ ピン支持穴（ピン支持部）
５ ピン本体
５ａ 第１斜面部
６ ばね（弾性部材）
７，３３ ピン穴
８ 縁部
８ａ 第２斜面部
１１ 第１部材
１２ 第２部材
２０ スクロール型圧縮機
２１ 本体ケース
２２ 固定スクロール
２３ 旋回スクロール
３２ ピン

Claims (3)

1. 第１部材に形成されたピン支持部と、前記ピン支持部に支持され、先端部にて軸線に対して傾斜した第１斜面部が形成されたピン本体とを有するピン部と、
   前記第１部材に対向して設けられる第２部材に形成され、前記ピン本体の外径以上の内径を有するピン穴と、前記第１斜面部に対応して前記ピン穴の軸線に対して傾斜した第２斜面部が前記ピン穴の入口部分に形成された縁部とを有する開口部と、
   を備え、
   前記ピン本体の前記第１斜面部が前記縁部の前記第２斜面部に接触するとき、前記ピン本体は、前記第１部材と前記第２部材が離隔した状態から接触する状態又は所定間隔で近接する状態までの間、前記ピン支持部の内部側に移動可能である流体機械。
2. 前記ピン部は、前記ピン本体を軸線に対して平行であって前記先端部方向に付勢する弾性部材を更に有する請求項１に記載の流体機械。
3. 第１部材に形成されたピン支持部と、前記ピン支持部に支持され、先端部にて軸線に対して傾斜した第１斜面部が形成されたピン本体とを有するピン部と、前記第１部材に対向して設けられる第２部材に形成され、前記ピン本体の外径以上の内径を有するピン穴と、前記第１斜面部に対応して前記ピン穴の軸線に対して傾斜した第２斜面部が前記ピン穴の入口部分に形成された縁部とを有する開口部とを備え、前記ピン本体の前記第１斜面部が前記縁部の前記第２斜面部に接触するとき、前記ピン本体は、前記第１部材と前記第２部材が離隔した状態から接触する状態又は所定間隔で近接する状態までの間、前記ピン支持部の内部側に移動可能である流体機械の部材位置決め方法であって、
   前記ピン本体の第１斜面部が前記縁部の前記第２斜面部に接触するステップと、
   前記ピン本体が前記ピン支持部の内部側に移動するステップと、
   を含む流体機械の部材位置決め方法。
   

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