JP2015200231A

JP2015200231A - スクロール型流体機械

Info

Publication number: JP2015200231A
Application number: JP2014079758A
Authority: JP
Inventors: 飯塚　二郎; Jiro Iizuka; 二郎飯塚; 山本　清一; Seiichi Yamamoto; 清一山本
Original assignee: Sanden Holdings Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2014-04-08
Filing date: 2014-04-08
Publication date: 2015-11-12
Anticipated expiration: 2034-04-08
Also published as: CN104976115B; JP6291685B2; CN104976115A

Abstract

【課題】製造公差を吸収してスラストプレートを確実に固定し、ピンとスラストプレート嵌合部との接触面圧を小さくできるスラストプレート取付け構造を採用したスクロール型流体機械を提供する。【解決手段】フロントハウジング６のスラスト受け部１４に４本のピン３１を突設すると共に、ピン３１と嵌合可能な４つの切欠部４１ａ〜４１ｄをスラストプレート４０に形成し、４つの切欠部４１ａ〜４１ｄの形状を、スラストプレートの半径方向に延び形状とし、且つ、４つのうちの３つの切欠部４１ａ〜４１ｃの形状を、スラストプレートの周方向でピン３１との嵌め合い隙間が最小となる形状とした。【選択図】図３

Description

本発明は、固定スクロールと可動スクロールとを備え、これらにより形成される密閉空間の容積を変化させることで流体を圧縮又は膨張させるスクロール型流体機械に関する。

スクロール型流体機械として、例えば特許文献１に示されるようなスクロール型圧縮機がよく知られている。これは、自転阻止機構により自転が阻止された可動スクロールが固定スクロールに接しつつ公転し、固定スクロールと可動スクロールとの間に前記公転に伴って容積変化する密閉空間を形成するスクロールユニットを備えている。また、この圧縮機では、可動スクロールからのスラスト力を受けるフロントハウジング側のハウジング壁と可動スクロール背面との間に、可動スクロールとハウジング壁との相対的な摺動性を確保すべくスラストプレートを介在させるようにしている。

特許文献１の圧縮機において、前記スラストプレートは、ハウジング壁側に２本のピンを突設し、スラストプレート側に長軸方向が互いに直交する２つの長孔を形成し、ハウジング壁側の２本のピンとスラストプレート側の２つの長孔を嵌合させることにより、ハウジング壁側に固定している。これにより、ピンの位置の製造公差を吸収してスラストプレートを確実且つ容易に取付けられるようにしている。

特開平１０−２８８１６９号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたスラストプレートの取付け構造では、スラストプレートの半径方向についてはスラストプレートの動きを規制できるが、スラストプレートの周方向については規制できず、可動スクロールの公転運動に伴ってピンと長孔の遊び分、スラストプレートが周方向に移動する虞れがある。このため、フロントハウジング内に収納されるスラストプレートの外周部とフロントハウジングの内周部との間の隙間管理が不十分だと、スラストプレート外周部とフロントハウジング内周部との衝突による異音の発生や、ピン及び長孔の摩耗による耐久性の低下が懸念される。

本発明は上記問題点に着目してなされたもので、ピン及びピン嵌合部の摩耗及び異音を抑制可能なスラストプレート取付け構造を採用したスクロール型流体機械を提供することを目的とする。

このため、本発明のスクロール型流体機械は、自転阻止機構により自転が阻止された可動スクロールが固定スクロールに接しつつ公転し、前記固定スクロールと前記可動スクロールとの間に前記公転に伴って容積変化する密閉空間を形成するスクロールユニットを備え、前記可動スクロールの背面又はハウジング壁の一方に突設したピンに嵌合する嵌合部を設けたスラストプレートを、前記可動スクロールの背面と前記ハウジング壁との間に介在させたスクロール型流体機械であって、前記ピンを３本以上突設すると共に、前記ピンと同数の前記嵌合部のうち３つの嵌合部の形状を、スラストプレートの半径方向に延び且つスラストプレートの周方向で嵌め合い隙間が最小となる形状としたことを特徴とする。

本発明のスクロール型流体機械によれば、可動スクロールの背面又はハウジング壁の一方に突設するピンの位置の製造公差を吸収してスラストプレートを確実且つ容易に取付けられる。また、ピンとスラストプレート側嵌合部との嵌め合い隙間が最小な箇所を３箇所としたので、可動スクロールの公転に伴ってスラストプレートが動くことを防止できると共に、ピンとスラストプレート側嵌合部との接触面圧を小さくでき、ピンやスラストプレート側嵌合部の摩耗を抑制できる。これにより、異音の発生を抑制できると共に、ピンとスラストプレート側嵌合部とのガタの増大を抑制でき、スラストプレート、延いては、スクロール型流体機械の耐久性を向上できる。

本発明の第１実施形態を示すスクロール型圧縮機の正面図。図１のＡ−Ａ矢視断面図。センターハウジング側から見たフロントハウジング側の構成図。第１実施形態のスラストプレートの平面図。第２実施形態のセンターハウジング側から見たフロントハウジング側の構成図。第２実施形態のスラストプレートの平面図。別形状の嵌合部を設けたスラストプレートの平面図。

以下に、本発明の実施の形態について詳細に説明する。尚、本発明に係るスクロール型流体機械は、圧縮機或いは膨張機のどちらでも使用することができるが、ここでは圧縮機の例で説明する。

本発明の第１実施形態について図１〜図４により説明する。
図１〜図４は、第１実施形態でのスクロール型圧縮機の全体構成を示しており、図１は正面図、図２は図１のＡ−Ａ矢視断面図、図３はセンターハウジング側から見たフロントハウジング側の構成図、図４はスラストプレートの平面図である。

スクロール型圧縮機１は、中心軸方向に対向配置される固定スクロール２と可動スクロール３とを有するスクロールユニット４を備えている。図２に示すように、固定スクロール２は、端板２ａ上に渦巻きラップ２ｂが一体に形成されてなる。可動スクロール３は、同様に、端板３ａ上に渦巻きラップ３ｂが一体に形成されてなる。

両スクロール２、３は、両渦巻きラップ２ｂ、３ｂを噛み合わせ、渦巻きラップ２ｂの突出側の端縁が端板３ａに接触し、渦巻きラップ３ｂの突出側の端縁が端板２ａに接触するように配設される。尚、両渦巻きラップ２ｂ、３ｂの突出側の端縁にはチップシールが埋設されている。

また、両スクロール２、３は、両渦巻きラップ２ｂ、３ｂの周方向の角度が互いにずれた状態で、両渦巻きラップ２ｂ、３ｂの側壁が互いに部分的に接触するように配設される。これにより、両渦巻きラップ２ｂ、３ｂ間に三日月状の密閉空間である流体ポケット５が形成される。

可動スクロール３は、駆動機構１０と自転阻止機構３０により、固定スクロール２の中心軸回りに公転運動され、自転が阻止される。これにより、両渦巻きラップ２ｂ、３ｂ間に形成される流体ポケット５が、渦巻きラップ２ｂ、３ｂの外端部から中心部へ向かって移動されることにより、流体ポケット５の容積が縮小方向に変化する。従って、渦巻きラップ２ｂ、３ｂの外端部側から流体ポケット５内に取込まれた流体（例えば冷媒ガス）が圧縮される。

尚、膨張機の場合には、流体ポケット５が逆に渦巻きラップ２ｂ、３ｂの中心部から外端部へ向かって移動されることにより、流体ポケット５の容積が増大方向に変化し、渦巻きラップ２ｂ、３ｂの中心部側から流体ポケット５内に取込まれた流体が膨張される。

スクロール型圧縮機１のハウジングは、フロントハウジング６と、固定スクロール２を一体的に内包するセンターハウジング７と、その背面側に配置されるリアハウジング８とから構成されている。

フロントハウジング６は、その内部に、可動スクロール３の駆動機構１０を収容し、一端側に駆動機構１０の駆動軸１１を軸支する軸受１２と軸シール部１３が設けられている。他端側には、可動スクロール３をスラスト方向に支持するスラスト受け部（ハウジング壁）１４が形成され、このスラスト受け部１４と可動スクロール３の端板３ｂの背面との間に、後述するスラストプレート４０が介在されている。尚、フロントハウジング６には、上記流体の吸入室（図示せず）が形成されており、フロントハウジング６の外壁に設けた吸入ポート１５（図１参照）を介して外部から吸入室へ上記流体が吸入される。

センターハウジング７は、本実施形態では、固定スクロール２と一体に固定スクロール２の外殻シェルとして形成されている。但し、固定スクロール２とセンターハウジング７とを別部材として、センターハウジング７内に固定スクロール２を収容固定する構造としてもよい。センターハウジング７は、リア側が固定スクロール２の端板２ｂにより閉止され、フロント側が開口している。開口するフロント側は、スラスト受け部１４側のフロントハウジング６外周部端面に接合し、図示しないボルトにより締結されている。

リアハウジング８は、固定スクロール２の端板２ａの背面側にボルト１６により締結され、端板２ａとの間に上記流体の吐出室１７を形成している。端板２ａの中心部には、可動スクロール３の公転運動により圧縮された流体ポケット５内の上記流体を吐出室１７へ導入する吐出孔１８が開設され、吐出孔１８の出口側には一方向弁１９が付設されている。また、リアハウジング８の外壁には、吐出室１７から外部への上記流体の吐出ポート２０（図１参照）が設けられている。

上記流体は、フロントハウジング６に設けられた吸入ポート１５からフロントハウジング６内に導入され、スクロールユニット４の固定スクロール２と可動スクロール３間に形成される流体ポケット５内に取込まれ、圧縮に供される。圧縮された流体は、固定スクロール２の端板２ａの中央部に穿設された吐出孔１８から、リアハウジング８内の吐出室１７に吐出され、そこから吐出ポート２０を介して外部に導出される。

フロントハウジング６に収容される駆動機構１０は、例えば特開２０１２−２３７２８８号公報等に記載されているように、外部から入力される回転駆動力により回転駆動される駆動軸１１にクランク機構を設け、このクランク機構を介して可動スクロール３に連結されている。

駆動機構１０は、軸受１２により回転自在に軸支されている駆動軸１１の一端側はフロントハウジング６の外に突出しており、ここに電磁クラッチ２１を介してプーリ２２が取付けられている。従って、プーリ２２から電磁クラッチ２１を介して入力される回転駆動力により、駆動軸１１が回転駆動される。駆動軸１１の他端側に設けられるクランク機構は、フロントハウジング６の内周壁に軸受２３を介して軸支されるクランク２４と、このクランク２４に駆動軸１１の中心軸に対して偏心させて取付けられる偏心ブッシュ２５と、を備えて構成され、偏心ブッシュ２５は、可動スクロール３の端板３ｂの背面に突出形成された円筒状のボス部２６の内部に軸受２７を介して嵌合している。クランク機構には、バランサウエイト２８が取付けられている。

従って、駆動軸１１の回転によりクランク機構を介して可動スクロール３は旋回し、可動スクロール３は、後述の自転阻止機構３０により自転が阻止され、可動スクロール３は、固定スクロール２の中心軸周りに公転旋回運動する。

フロントハウジング６のスラスト受け部１４と可動スクロール３の端板３ｂの背面との間に介在されるスラストプレート４０は、フロントハウジング６のスラスト受け部１４に可動スクロール３の背面に向けて３本以上、例えば４本突設されたピン３１にそれぞれ嵌合する４つの嵌合部である切欠部４１ａ〜４１ｄを有し、図３に示すように、各ピン３１に各切欠部４１ａ〜４１ｄを嵌合させることにより、スラスト受け部１４側に固定されている。スラストプレート４０の４つの切欠部４１ａ〜４１ｄは、図４に示すように、スラストプレート４０の半径方向に延び且つスラストプレート４０の内周側に開口する形状である。そして、４つの切欠部４１ａ〜４１ｄのうち３つの切欠部４１ａ〜４１ｃの形状は、スラストプレート４０の周方向でピン３１との嵌め合い隙間が最小となる形状であり、残りの１つの切欠部４１ｄは、ピン３１との嵌め合い隙間が３つの切欠部４１ａ〜４１ｃより大きい形状である。

自転阻止機構３０は、ピン＆ホール方式の自転阻止機構であり、可動スクロール３の端板３ａの背面の外周部寄りに複数形成された円形穴３２に係合ピンを係合させ、可動スクロール３が固定スクロール２の軸心周りに旋回する際に、可動スクロール３の自転を阻止する構成であり、前記円形穴３２を周方向に略等間隔で４つ形成し、前記係合ピンを、スラストプレート４０の固定用の前記ピン３１で代用している。

かかる構成において、スラストプレート４０をスラスト受け部１４に取付ける場合、切欠部４１ａ〜４１ｄが半径方向に延びた形状であるので、スラストプレート４０の中心から各ピン３１までの距離のばらつきは、スラストプレート４０を切欠部４１ａ〜４１ｄの延び方向（スラストプレートの半径方向）にずらすことで吸収できる。また、スラストプレート４０の周方向におけるピン４１の位置ずれも、１つの切欠部４１ｄのピン４１との嵌合隙間を大きくして切欠部４１ｄとピン３１との嵌合が遊びのある遊嵌状態としたことにより吸収できる。このため、ピン３１の位置の製造公差を吸収して各ピン３１にスラストプレート４０の切欠部４１ａ〜４１ｄを確実且つ容易に嵌合させることができる。

更に、ピン３１と３箇所の切欠部４１ａ〜４１ｃとのスラストプレート４０の周方向における嵌め合い隙間を最小としたので、可動スクロール３の公転運動に伴ってスラストプレート４０が動くことを防止できると共に、スラストプレートの回転阻止部が２箇所の従来の取付け構造と比較して、スラストプレート４０の回転阻止力をより一層分散でき、ピン３１と切欠部４１ａ〜４１ｄの接触面圧を小さくできる。従って、ピン３１や切欠部４１ａ〜４１ｄの摩耗を抑制でき、ピン３１と切欠部４１ａ〜４１ｄとのガタの増大を抑制でき、スラストプレート４０、延いては、スクロール型圧縮機１の耐久性が向上できる。また、可動スクロール３の公転運動に伴うスラストプレート４０の移動を防止できるので、スラストプレート４０外周部とフロントハウジング６内周部との衝突の発生を防止でき、異音の発生を防止できる。また、スラストプレート４０側の嵌合部を切欠部４１ａ〜４１ｄとしたので、スラストプレート４０を製造に際して、プレート内周部と嵌合部（切欠部４１ａ〜４１ｄ）を一体の金型でプレス成形することが可能となり、スラストプレート４０、延いてはスクロール型圧縮機１の生産性が向上する。

次に、本発明の第２実施形態を図５及び図６に示し説明する。
第２実施形態は、３本のピンでスラストプレートを位置決め固定するものである。図５及び図６に示すように、本実施形態では、フロントハウジング６のスラスト受け部１４に３本のピン３１を、周方向に略等間隔で突設する。一方、本実施形態のスラストプレート５０は、３本のピン３１にそれぞれ嵌合する３つの嵌合部である切欠部５１ａ〜５１ｃが形成されている。スラストプレート５０の３つの切欠部５１ａ〜５１ｃは、第１実施形態の切欠部４１ａ〜４１ｃと同様で、図６に示すように、スラストプレート５０の半径方向に延び且つスラストプレート５０の内周側に開口し、スラストプレート５０の周方向でピン３１との嵌め合い隙間が最小となる形状である。

かかる第２実施形態の構成によれば、切欠部５１ａ〜５１ｃが半径方向に延びた形状であるので、２つの切欠部をピン３１に嵌合させた状態で、スラストプレート５０をその周方向にずらすことができる。従って、ピン３１の位置の製造公差を吸収して各ピン３１にスラストプレート５０の切欠部５１ａ〜５１ｃを確実且つ容易に嵌合させることができる。そして、ピン３１と３箇所の切欠部５１ａ〜５１ｃとのスラストプレート５０の周方向における嵌め合い隙間を最小としたので、可動スクロール３の公転運動に伴ってスラストプレート５０が動くことを防止できる。また、第１実施形態と同様に、ピン３１と切欠部５１ａ〜５１ｃの接触面圧を小さくでき、ピン３１や切欠部５１ａ〜５１ｃの摩耗が抑制され、ピン３１と切欠部５１ａ〜５１ｃとのガタの増大を抑制でき、スラストプレート５０、延いては、スクロール型圧縮機１の耐久性が向上できる。また、スラストプレート５０外周部とフロントハウジング６内周部との衝突の発生を防止でき異音の発生を防止できる。また、スラストプレート５０側の嵌合部を切欠形状としたので、プレート内周部と嵌合部（切欠部５１ａ〜５１ｃ）を一体の金型でプレス成形でき、スラストプレート５０、延いてはスクロール型圧縮機１の生産性が向上する。

上記各実施形態では、スラストプレートの嵌合部を切欠形状としたが、図７に示すように、スラストプレート６０の半径方向に延びた長孔６１ａ〜６１ｄとしてもよい。図７は、嵌合部を４つ形成した例であるが、嵌合部が３つの場合も同様な長孔でもよいことは言うまでもない。尚、長孔の３つ以上は、スラストプレートの周方向で嵌め合い隙間が最小となる形状とすることは言うまでもない。

また、上記各実施形態では、スラストプレート固定用のピン３１をフロントハウジング６のスラスト受け部１４に形成したが、可動スクロール３の端板３ａの背面に、スラスト受け部１４方向に向けて突設してもよい。この場合、自転阻止機構３０の円形穴３２は、スラスト受け部１４に形成する。尚、ピン３１を自転阻止機構３０の係合ピンとして代用する場合には、ピン３１の突入長さが可動スクロール３の端板３ａの厚さで規制されるので、ピン３１が抜け落ちるリスクを回避するためには可動スクロール３の端板３ａを十分厚くする必要があり、スクロールユニット４の重量増を招く。従って、本実施形態のように、ピン３１はフロントハウジング６側に突設する構成が好ましい。

１スクロール型圧縮機
２固定スクロール
３可動スクロール
４スクロールユニット
５流体ポケット（密閉空間）
１０駆動機構
１４スラスト受け部（ハウジング壁）
１１駆動軸
１２，２３，２７軸受
２４クランク
２５偏心ブッシュ
２６ボス部
３０自転阻止機構
３１ピン
３２円形穴
４０，５０，６０スラストプレート
４１ａ〜４１ｄ，５１ａ〜５１ｃ切欠部
６１ａ〜６１ｄ長孔

Claims

自転阻止機構により自転が阻止された可動スクロールが固定スクロールに接しつつ公転し、前記固定スクロールと前記可動スクロールとの間に前記公転に伴って容積変化する密閉空間を形成するスクロールユニットを備え、前記可動スクロールの背面又はハウジング壁の一方に突設したピンに嵌合する嵌合部を設けたスラストプレートを、前記可動スクロールの背面と前記ハウジング壁との間に介在させたスクロール型流体機械であって、
前記ピンを３本以上突設すると共に、前記ピンと同数の前記嵌合部のうち３つの嵌合部の形状を、スラストプレートの半径方向に延び且つスラストプレートの周方向で嵌め合い隙間が最小となる形状としたことを特徴とするスクロール型流体機械。
前記嵌合部は、スラストプレートの半径方向に延び且つスラストプレートの内周側に開口する切欠部である請求項１に記載のスクロール型流体機械。
前記嵌合部は、スラストプレートの半径方向に延びた長孔である請求項１に記載のスクロール型流体機械。
前記自転阻止機構は、前記可動スクロールの背面又は前記ハウジング壁の一方に形成した円形穴と、他方に前記円形穴と係合するよう突設する係合ピンと、で構成され、前記自転阻止機構の前記係合ピンを、前記スラストプレートの嵌合部に嵌合する前記ピンで代用した請求項１〜３のいずれか１つに記載のスクロール型流体機械。