JP2014196691A - 旋回スクロール体およびそれを用いたスクロール流体機械 - Google Patents

Abstract

【課題】旋回スクロール体を支持するための軸受部材を、別工程で製造し、マスキングなどの前処理を不要とした、旋回スクロール体およびそれを用いたスクロール流体機械を提供する。
【解決手段】ハウジング３に固定された固定スクロール体７と、固定スクロール体７に対して旋回可能に噛合うことで、圧縮空間を移動可能に形成する旋回スクロール体６と、旋回スクロール体６を偏心軸９ａを介して軸着する駆動軸９と、旋回スクロール体６を自転防止可能に支持するピンクランク軸受１１とを具備する片持ち式のスクロール流体機械において、旋回スクロール体６は、駆動軸９を、偏心軸９ａを介して軸着するための軸受部材１０を具備し、軸受部材１０は、旋回スクロール体６と着脱可能に構成されていることを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、スクロール流体機械に関し、特には、旋回スクロールを支持する軸受部材を、旋回スクロールとは独立して別部材として製造し、素材の違いからくる組み立て工程時におけるマスキングなどの前処理を不要とした、旋回スクロール体およびそれを用いたスクロール流体機械に関するものである。

従来、この種のスクロール流体機械は小型化を図るために旋回スクロールの渦巻体（ラップ）における基礎円中心を旋回スクロールの端板中心から偏心させている。
またスクロール流体機械には、駆動軸の旋回スクロールを駆動する側の偏心軸部側が、軸受部材を介して支持する片持ち支持の、いわゆる片持ち式のスクロール流体機械がある。

ところで、従来では、以上のようなスクロール流体機械の製造工程においては、旋回スクロールは、アルミ系材料で成形され、駆動軸の偏心軸部により旋回スクロールを支持するための軸受部材は、旋回スクロールの中心部に一体的に設けるために、耐摩耗性、耐熱性に優れるＦＣ材（ねずみ鋳鉄）を鋳込むようにしていた。
また、旋回スクロールは、硬度と腐食防止を目的としてアルマイトなどの表面処理を施すようにしている。そのため、軸受部材を設けるためにＦＣ材（ねずみ鋳鉄）を鋳込み、アルマイトなどの表面処理を施す際、軸受部材側にマスキング処理をして、アルマイトの表面処理液が浸食しないようにしている。表面処理液が浸食した場合には、スクロール部材一式が使用不可能となるからである。

一方、特許文献１では、スクロール圧縮機の製造方法において、固定スクロールの締結面と軸受の締結面とが、レーザ溶接によって溶接することが記載されている。また、固定スクロールと旋回スクロールとを異材料によって構成し、旋回スクロールに表面処理（ここではセラミックコーティング）を施すことが記載されている。

特開２０１２−２０７６５９号公報

しかしながら、特許文献１では、旋回スクロール自体の製造については表面処理を施すことが開示されているだけであり、その他、詳細な製造方法については何ら開示されてはいない。
前述しているように、スクロール流体機械においては、旋回スクロールの製造工程において、旋回スクロールと軸受部とを一体的に組み込むために、マスキング処理など前処理が必要となり、製造工程の改善が検討されていた。
本発明は、以上のような課題を解決するために提案されたものであって、旋回スクロールの製造工程において、旋回スクロールを支持するための軸受部を、別工程で製造し、マスキングなどの前処理を不要とした、旋回スクロール体およびそれを用いたスクロール流体機械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、請求項１にかかる本発明では、端板と該端板に設けられた渦巻き状の旋回ラップと具備するスクロール流体機械における旋回スクロール体であって、端板の背面に、駆動軸の偏心軸を軸着するための軸受部材を設け、軸受部材は、端板と着脱可能に設けられている、ことを特徴とする。

これにより、旋回スクロールを支持するための軸受部材を、別工程で製造するので、旋回スクロールと軸受部材とを一体で製造するときのように、マスキングなどの前処理が不要となる。また、消耗した場合、容易に軸受部材を交換することができる。

さらに、請求項２にかかる本発明では、ハウジングに固定された固定スクロール体と、固定スクロール体に対して旋回可能に噛合うことで、圧縮空間を移動可能に形成する旋回スクロール体と、旋回スクロール体を偏心軸を介して軸着する駆動軸と、旋回スクロール体を自転防止可能に支持するピンクランク軸受とを具備する片持ち式のスクロール流体機械において、旋回スクロール体は、駆動軸を、偏心軸を介して軸着するための軸受部材を具備し、軸受部材は、旋回スクロール体と着脱可能に構成されていることを特徴とする。

これにより、使用によって軸受部材が消耗しても、軸受部材は旋回スクロール体と着脱可能に構成されているので、軸受部材を容易に交換することができる。

本発明によれば、旋回スクロールを支持するための軸受部を、別工程で製造し、旋回スクロールと軸受部材とを一体で製造するときのようなマスキングなどの前処理を不要とした、旋回スクロール体およびそれを用いたスクロール流体機械を提供することができる。

本発明にかかるスクロール流体機械の実施形態を示す概略断面図である。 図１に示すスクロール流体機械における旋回スクロールとの組み立て構造を示す断面図である。 図１に示すスクロール流体機械における旋回スクロールの外観斜視図である。 図３に示す旋回スクロールの分解斜視図である。 図３に示す旋回スクロールにおける軸受部材の斜視的断面説明図である。

以下、本発明にかかる旋回スクロール体およびそれを用いたスクロール流体機械についての実施形態を挙げ、添付された図面に基づいて、詳細に説明する。
図１に、本発明にかかるスクロール流体機械１の実施形態の一例を断面的に示す。このスクロール流体機械１は、駆動軸の旋回スクロール体を駆動する側の偏心軸部側が、軸受部材を介して支持する片持ち支持の、いわゆる片持ち式のスクロール流体機械を構成している。

かかるスクロール流体機械１について概略説明すると、スクロール流体機械１は、図中、ｘ軸方向左端側を開口した第１ハウジング２と、第１ハウジング２にｘ軸方向に連設され、第１ハウジング２に比較してｙ方向の寸法を大とした第２ハウジング３とを有する。第１ハウジング２内には、ｘ軸方向左端側の開口の中心をｘ軸方向に沿う中心軸ｘ１に同心的に配置した第３ハウジング４を有する。

第３ハウジング４内には、中心軸ｘ１を回転中心とするファン５が配設される。また、第２ハウジング３内には、旋回スクロール体６と固定スクロール体７とが配設される。固定スクロール体７は第２ハウジング３、第３ハウジング４に固定される。また固定スクロール体７は、後述するが旋回スクロール体６と固定スクロール体７とを連結するピンクランク軸受におけるベアリング押さえ部材１３を介して第３ハウジング４に固定される。
なお、第２ハウジング３には、冷却空気を取り入れるための複数の取入れ口３in（後述）、第１ハウジング２と第３ハウジング４には、冷却通路が設けられる。

旋回スクロール体６と固定スクロール体７とは、それぞれ端板６ａ、７ａと、端板６ａ、７ａに設けた渦巻き状の旋回ラップ６ｒ、固定ラップ７ｒとを有する。
旋回スクロール体６の旋回ラップ６ｒは、端板６ａ上に突設され、固定スクロール体７側の固定ラップ７ｒは、端板７ａが旋回ラップ６ｒの高さ分、渦巻き溝状に彫り込まれて形成されている。

ここで、旋回スクロール体６と固定スクロール体７とは、アルミ系材料で成形され、さらに、表面には、硬度確保、耐摩耗性と腐食防止を目的としてアルマイトなどの表面処理が施されている。アルマイトは、アルミニウムの陽極酸化被膜をいい、アルマイトの表面処理とは、希硫酸やシュウ酸（蓚酸）などを処理浴に用いて、アルミニウムを陽極として電気分解することにより、アルミニウムの表面を電気化学的に酸化させ、酸化アルミニウムAl₂O₃の皮膜を生成させる処理をいう。

以上のような構造により、旋回スクロール体６と固定スクロール体７とは、旋回スクロール体６の端板６ａ上の旋回ラップ６ｒが、固定スクロール体７の端板７ａに彫り込まれた渦巻き溝に係合し、旋回ラップ６ｒと固定ラップ７ｒとが互いに噛合う状態で、それぞれの端板６ａ、７ａの摺擦面がｙ方向に指向するように配設される。そして、旋回ラップ６ｒと固定ラップ７ｒとが互いに噛合うことで、三日月状の圧縮空間Ｓを形成している。なお、旋回ラップ６ｒと固定ラップ７ｒとは、対向する端板６ａ、７ａと接触する先端にチップシール６ｒｓ、７ｒｓが嵌着されている。圧縮空間Ｓには、外側の箇所から圧縮流体が導入されるように導入口（図示省略）が連通され、中央の圧縮空間Ｓには、所定圧の圧縮流体として吐出するように、吐出口８が連通されている。

また、旋回スクロール体６と固定スクロール体７とは、互いに摺擦する端板６ａ、７ａの外周近傍の複数箇所（ここでは３か所）に、ピンクランク軸受１１が配設されている。
ピンクランク軸受１１は、固定スクロール体７側の端板７ａにころ軸受１２を介して軸着した第１軸１１ａと、旋回スクロール体６側の端板６ａにころ軸受１２を介して軸着され、第１軸１１ａの軸心に対して軸心をＬ偏心させた第２軸１１ｂとを具備する。また、ピンクランク軸受１１は、第２ハウジング３にベアリング押さえ部材１３を介して固定される。

さらに、以上のような旋回スクロール体６は、第３ハウジング４およびファン５を貫いてｘ１軸に沿って挿通された駆動軸９の先端偏心軸９ａに、軸受部材１０を介して接続されている。偏心軸９ａは、軸心ｘ２が、ｘ１軸に対してＬ偏心している。なお、駆動軸９は、図示しない駆動モータの出力軸に接続される（図２参照）。
また、旋回スクロール体６には、端板６ａの背面側には、冷却フィンｆ_６が設けられている（図３参照）。なお、固定スクロール体７側にも冷却フィンｆ_７が設けられている。

次に、旋回スクロール体６に駆動軸９を接続するための軸受部材１０を説明する。
軸受部材１０は、旋回スクロール体６の端板６ａに着脱可能に構成され、旋回スクロール体６とは、別工程で製造後に、組付け工程で、旋回スクロール体６の端板６ａに組付けられる（図４参照）。
軸受部材１０は、ナット状のボス１０ａ内に、ころ軸受内輪部材１０ｂとオイルシール受け１０ｃとオイルシール１０ｄと円筒ころ１０ｅところ軸受外輪部材１０ｆとで構成され、ころ軸受内輪部材１０ｂ内に駆動軸９の偏心軸９ａを軸着するようになっている。
ボス１０ａは外周部に旋回スクロール体６の端板６ａに例えば六角ボルトＢで軸止めするためのボルト挿通部１０ｇが３か所設けられている（図５参照）。
このように軸受部材１０は、駆動軸９の偏心軸９ａを軸着するものであるから、特に、ボスは、周知の耐久性、耐摩耗性に優れるＦＣ材で構成することが好ましい。

以上のような組み立て構造の旋回スクロール体６を備えたスクロール流体機械１において、
スクロール流体機械１の製造工程において、旋回スクロール体６や固定スクロール体７は、アルミ材料で成形加工することができる。そして、旋回スクロール体６には、硬度確保と腐食防止を目的としてアルマイトなどの表面処理を施すようにする。

希硫酸やシュウ酸（蓚酸）などを処理浴から、表面処理を施した旋回スクロール体６を取り出して、希硫酸やシュウ酸（蓚酸）などの処理液を旋回スクロール体６から洗浄などによって取り除いた後、旋回スクロール体６の端板６ａの中央部位に、別工程で組立て完了した軸受部材１０を組付ける工程に入る。

軸受部材１０において、ナット状のボス１０ａ内に、ころ軸受内輪部材１０ｂとオイルシール受け１０ｃとオイルシール１０ｄと円筒ころ１０ｅところ軸受外輪部材１０ｆが組み付けられており、旋回スクロール体６の端板６ａの中央部位に、ボス１０ａの外周部に３か所設けられたボルト挿通部１０ｇを介して六角ボルトＢで軸止めすることができる（図４、図３参照）。

以上のようにして組み立てられた旋回スクロール体６に対し、駆動軸９を組み付ける際、旋回スクロール体６の軸受部材１０のボス１０ａ内に、オイルシール受け１０ｃところ軸受内輪部材１０ｂとを介して駆動軸９先端の偏心軸９ａを圧入して、組み立てることができる（図２参照）。

そして、旋回スクロール体６を固定スクロール体７に組み付ける際は、それぞれの端板６ａ、７ａにピンクランク軸受１１を介して、旋回ラップ６ｒと固定ラップ７ｒとが互いに噛合う状態で一体的に旋回スクロール体６と固定スクロール体７とを組み立てることができる。
その他、所定の組立て順序に沿って、その他の部品と共に、第１ハウジング２、第２ハウジング３、第３ハウジング４に組み付けてスクロール流体機械１のユニットとして組み立てを完了させることができる（図１参照）。

以上のように、スクロール流体機械１の製造工程において、旋回スクロール体６を支持するための軸受部材１０を、別工程で製造するので、旋回スクロール体６と軸受部材１０とを一体で製造するときのように、マスキングなどの前処理が不要となる。また、消耗した場合、六角ボルトＢを操作して、容易に軸受部材１０を交換することができる。

以上のように本発明によるスクロール流体機械によれば、旋回スクロール体と、軸受部材とを別体として着脱可能な構成としたので、製造に当たり、アルミ素材を主素材とする旋回スクロール体と軸受部材とを別工程で製造し組み立てる手法を用いることができる。このため、旋回スクロール体と軸受部材とを一括して製造するときのように、マスキングなどの前処理工程は不要となり、前処理工程によるリスクのおそれをなくすことができる。
したがって、片持ち式のスクロール機械だけでなく、あらゆるスクロール流体機械に適用可能となる。

１ スクロール流体機械
２ 第１ハウジング
３ 第２ハウジング
３in 取入れ口
４ 第３ハウジング
５ ファン
６ 旋回スクロール体
６ａ、７ａ 端板
６ｒ 旋回ラップ
７ 固定スクロール体
７ｒ 固定ラップ
６ｒｓ、７ｒｓチップシール
８ 吐出口
９ 駆動軸
９ａ 偏心軸
１０ 軸受部材
１０ａ ボス
１０ｂ ころ軸受内輪部材
１０ｃ オイルシール受け
１０ｄ オイルシール
１０ｅ 円筒ころ
１０ｆ ころ軸受外輪部材
１０ｇ ボルト挿通部
１１ ピンクランク軸受
１１ａ 第１軸
１１ｂ 第２軸
１２ ころ軸受
１３ ベアリング押さえ部材
Ｓ 圧縮空間
ｆ₆、ｆ_７ フィン
Ｂ 六角ボルト

Claims (2)

1. 端板と該端板に設けられた渦巻き状の旋回ラップと具備するスクロール流体機械における旋回スクロール体であって、
   前記端板の背面に、駆動軸の偏心軸を軸着するための軸受部材を設け、
   該軸受部材は、前記端板と着脱可能に設けられている、ことを特徴とする旋回スクロール体。
2. ハウジングに固定された固定スクロール体と、固定スクロール体に対して旋回可能に噛合うことで、圧縮空間を移動可能に形成する旋回スクロール体と、旋回スクロール体を偏心軸を介して軸着する駆動軸と、旋回スクロール体を自転防止可能に支持するピンクランク軸受とを具備する片持ち式のスクロール流体機械において、
   前記旋回スクロール体は、前記駆動軸を、前記偏心軸を介して軸着するための軸受部材を具備し、
   該軸受部材は、前記旋回スクロール体と着脱可能に構成されていることを特徴とするスクロール流体機械。

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