JP2018021464A - 両回転スクロール型圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】コンパクト化が可能な両回転スクロール型圧縮機を提供する。【解決手段】駆動側スクロール部材７０と、従動側スクロール部材９０と、両スクロール部材７０，９０を収容するハウジング３とを備えている。ハウジング３は、両スクロール部材７０，９０を含みかつ各スクロール部材の各回転軸線ＣＬ１，ＣＬ２に略直交する平面で分割された分割面Ｐと、各スクロール部材７０，９０の各回転軸線ＣＬ１，ＣＬ２を結んだ直線Ｌ１から見て側方でかつ各スクロール部材７０，９０の周囲の領域で、分割面を締結するフランジ部３０とを備えている。【選択図】図４

Description

本発明は、両回転スクロール型圧縮機に関するものである。

従来より、両回転スクロール型圧縮機が知られている（特許文献１参照）。これは、駆動側スクロールと、駆動側スクロールと共に同期して回転する従動側スクロールとを備え、駆動側スクロールを回転させる駆動軸に対して、従動側スクロールの回転を支持する従動軸を旋回半径分だけオフセットして、駆動軸と従動軸とを同じ方向に同一角速度で回転させている。

特許第５４４３１３２号公報

特許文献１のような両回転スクロール型圧縮機においても、搭載性の向上等の理由により、コンパクト化が望まれている。

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、コンパクト化が可能な両回転スクロール型圧縮機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、本発明の両回転スクロール型圧縮機は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる両回転スクロール型圧縮機は、駆動部によって回転駆動され、駆動側端板の中心回りに所定角度間隔を有して設置された複数の渦巻状の駆動側壁体を有する駆動側スクロール部材と、従動側端板の中心回りに所定角度間隔を有して設置され、各前記駆動側壁体に対応する数の渦巻状の従動側壁体を有し、これら従動側壁体のそれぞれが対応する前記駆動側壁体に対して噛み合わされることによって圧縮空間を形成する従動側スクロール部材と、前記駆動側スクロール部材と前記従動側スクロール部材とが同じ方向に同一角速度で自転運動するように前記駆動側スクロール部材から前記従動側スクロール部材に駆動力を伝達する同期駆動機構と、各前記スクロール部材及び前記同期駆動機構を収容するハウジングとを備え、前記ハウジングは、各前記スクロール部材を含みかつ各前記スクロール部材の各回転軸線に略直交する平面で分割された分割面と、各前記スクロール部材の各回転軸線を結んだ直線から見て側方でかつ各前記スクロール部材の周囲の領域で、前記分割面を締結する締結部と、を備えていることを特徴とする。

駆動側スクロール部材の端板の中心周りに所定角度間隔をもって配置された駆動側壁体のそれぞれと、従動側スクロール部材の対応する従動側壁体とが噛み合わされる。これにより、１つの駆動側壁体と１つの従動側壁体とからなる対が複数設けられ、複数条とされた壁体を有するスクロール型圧縮機が構成される。駆動側スクロール部材は、駆動部によって回転駆動され、駆動側スクロール部材に伝達された駆動力は、同期駆動機構を介して従動側スクロール部材に伝達される。これにより、従動側スクロール部材は、回転するとともに駆動側スクロール部材に対して同じ方向に同一角速度で自転運動を行う。このように、駆動側スクロール部材及び従動側スクロール部材の両方が回転する両回転式のスクロール型圧縮機が提供される。
両スクロール部材と同期駆動機構を収容するハウジングを備えている。ハウジングは、両スクロール部材を含みかつ両スクロール部材の各回転軸線に略直交する分割面を有している。ハウジングは、この分割面を締結するための締結部を有している。そして、締結部を、両スクロール部材の各回転軸線を結んだ直線から見て側方でかつ両スクロール部材の周囲の領域に設けることとした。
両回転スクロール型圧縮機の場合、駆動スクロールの回転中心と従動スクロールの回転中心の間にハウジングの中心が設けられている。したがって、両スクロール部材を回転軸線から見た場合、両スクロール部材の投影形状は、各回転軸線を結んだ方向に長軸を有する長円形状となる。したがって、両スクロール部材の回転軸線を結んだ直線から見て側方でかつ両スクロール部材の周囲の領域にスペースが生じることになる。この領域に締結部を設けることで、ハウジングの外形を可及的に小さくして、両回転スクロール型圧縮機をコンパクトに構成することができる。

さらに、本発明の両回転スクロール型圧縮機では、前記締結部は、各前記スクロール部材の各回転軸線を結んだ直線に対して略直交する領域に設けられていることを特徴とする。

各スクロール部材の各回転軸線を結んだ直線に対して略直交する領域が、最も大きなスペースを確保できる。したがって、この領域に締結部を設けることが好ましい。

さらに、本発明の両回転スクロール型圧縮機では、前記締結部は、前記駆動側スクロール部材及び前記従動側スクロール部材を包囲する外接円よりも内側に設けられていることを特徴とする。

両スクロール部材を包囲する外接円よりも内側に締結部を設けることで、ハウジングをコンパクトに構成することができる。

さらに、本発明の両回転スクロール型圧縮機では、前記駆動側スクロール部材の回転を支持する駆動側軸受と、前記従動側スクロール部材の回転を支持する従動側軸受とを備え、前記駆動側軸受及び／又は前記従動側軸受の外周側に、外部構造に取り付けるための取付穴が形成されていることを特徴とする。

駆動側軸受や従動側軸受の外周側は、ハウジングの外形との間に所定のスペースを確保することができる。このスペースに、例えばエンジン等の外部構造に取り付けるための取付穴を設けることとした。これにより、ハウジング外形を大きくすることなく取付穴を形成できるので、両回転スクロール型圧縮機をコンパクトに構成することができる。
取付穴は、典型的には、外部構造に取り付けるための取付脚を取り付ける穴として用いられる。取付穴としては、貫通穴でも良いし、有底穴でもよい。

両スクロール部材の回転軸線を結んだ直線から見て側方でかつ両スクロール部材の周囲の領域に生じたスペースに、締結部を設けることとしたので、ハウジングの外形を可及的に小さくして、両回転スクロール型圧縮機をコンパクトに構成することができる。

本発明の第１実施形態に係る両回転スクロール型圧縮機を示した縦断面図である。 図１の駆動側スクロール部材を示した平面図である。 図１の従動側スクロール部材を示した平面図である。 図１の両スクロール部材を回転軸線側から見た側面図である。 本発明の第２実施形態に係る両回転スクロール型圧縮機を示した縦断面図である。 図５の変形例を示した縦断面図である。

以下、本発明の第１実施形態について、図１等を用いて説明する。
図１には、両回転スクロール型圧縮機１Ａが示されている。両回転スクロール型圧縮機１Ａは、例えば車両用エンジン等の内燃機関に供給する燃焼用空気（流体）を圧縮する過給機として用いることができる。

両回転スクロール型圧縮機１Ａは、ハウジング３と、ハウジング３の一端側に収容されたモータ（駆動部）５と、ハウジング３の他端側に収容された駆動側スクロール部材７０及び従動側スクロール部材９０とを備えている。

ハウジング３は、略円筒形状とされており、モータ５を収容するモータ収容部３ａと、スクロール部材７０，９０を収容するスクロール収容部３ｂとを備えている。
モータ収容部３ａの外周には、モータ５を冷却するための冷却フィン３ｃが設けられている。スクロール収容部３ｂの端部には、圧縮後の空気を吐出するための吐出口３ｄが形成されている。なお、図１では示さされていないが、ハウジング３には空気を吸入する空気吸入口が設けられている。
ハウジング３のスクロール収容部３ｂは、スクロール部材７０，９０の軸線方向における略中央部に位置する分割面Ｐにて分割されている。ハウジング３には、後述する図４に示すように、円周方向の所定位置にて外方に突出するフランジ部（締結部）３０が設けられている。このフランジ部３０に締結手段としてのボルト３２を通して固定することによって、分割面Ｐが締結される。

モータ５は、図示しない電力供給源から電力が供給されることによって駆動される。モータ５の回転制御は、図示しない制御部からの指令によって行われる。モータ５のステータ５ａはハウジング３の内周側に固定されている。モータ５のロータ５ｂは、駆動回転軸線ＣＬ１回りに回転する。ロータ５ｂには、駆動回転軸線ＣＬ１上に延在する駆動軸６が接続されている。駆動軸６は、駆動側スクロール部材７０の駆動側駆動軸７ｃと接続されている。

駆動側スクロール部材７０は、モータ５側の第１駆動側スクロール部７１と、吐出口３ｄ側の第２駆動側スクロール部７２とを備えている。
第１駆動側スクロール部７１は、第１駆動側端板７１ａと第１駆動側壁体７１ｂを備えている。
第１駆動側端板７１ａは、駆動軸６に接続された駆動側軸部７ｃに接続されており、駆動側回転軸線ＣＬ１に対して直交する方向に延在している。駆動側軸部７ｃは、玉軸受とされた駆動側軸受１１を介してハウジング３に対して回動自在に設けられている。

第１駆動側端板７１ａは、平面視した場合に略円板形状とされている。第１駆動側端板７１ａ上に、図２に示すように、渦巻状とされた第１駆動側壁体７１ｂが３つ、すなわち３条設けられている。３条とされた第１駆動側壁体７１ｂは、駆動側回転軸線ＣＬ１回りに等間隔にて配置されている。第１駆動側壁体７１ｂの巻き終わり部７１ｅは、それぞれ、他の壁部に固定されておらず、独立している。すなわち、各巻き終わり部７１ｅ同士を接続して補強するような壁部は設けられていない。

図１に示したように、第２駆動側スクロール部７２は、第２駆動側端板７２ａと第２駆動側壁体７２ｂを備えている。第２駆動側壁体７２ｂは、上述した第１駆動側壁体７１ｂ（図２参照）と同様に、３条とされている。
第２駆動側端板７２ａには、駆動側回転軸線ＣＬ１方向に延在する第２駆動側軸部７２ｃが接続されている。第２駆動側軸部７２ｃは、玉軸受けとされた第２駆動側軸受１４を介して、ハウジング３に対して回転自在に設けられている。第２駆動側軸部７２ｃには、駆動側回転軸線ＣＬ１に沿って吐出ポート７２ｄが形成されている。

第１駆動側スクロール部７１と第２駆動側スクロール部７２とは、壁体７１ｂ，７２ｂの先端（自由端）同士が向かい合った状態で固定されている。第１駆動側スクロール部７１と第２駆動側スクロール部７２との固定は、半径方向外側に突出するように円周方向において複数箇所設けたフランジ部７３に対して締結されたボルト（壁体固定部）３１によって行われる。

従動側スクロール部材９０は、軸方向（図において水平方向）における略中央に設けられた従動側端板９０ａを有している。従動側端板９０ａの中央には貫通孔９０ｈが形成されており、圧縮後の空気が吐出ポート７２ｄへと流れるようになっている。
従動側端板９０ａの両側には、それぞれ、従動側壁体９１ｂ，９２ｂが設けられている。従動側端板９０ａからモータ５側に設置された第１従動側壁体９１ｂは、第１駆動側スクロール部７１の第１駆動側壁体７１ｂと噛み合わされ、従動側端板９０ａから吐出口３ｄ側に設置された第２従動側壁体９２ｂは、第２駆動側スクロール部７２の第２駆動側壁体７２ｂと噛み合わされる。
図３に示すように、第１従動側壁体９１ｂは、３つ、すなわち３条設けられている。３条とされた従動側壁体９ｂは、従動側回転軸線ＣＬ２回りに等間隔にて配置されている。

従動側スクロール部材９０の軸方向（図において水平方向）における両端には、第１サポート部材３３と第２サポート部材３５とが設けられている。第１サポート部材３３は、モータ５側に配置され、第２サポート部材３５は吐出口３ｄ側に配置されている。第１サポート部材３３は、ピンやボルト等の締結部材２５ａによって第１従動側壁体９１ｂの先端（自由端）に対して固定されており、第２サポート部材３５は、ピンやボルト等の締結部材２５ｂによって第２従動側壁体９２ｂの先端（自由端）に対して固定されている。第１サポート部材３３の中心軸側には、軸部３３ａが設けられており、この軸部３３ａが第１サポート部材用軸受３７を介してハウジング３に対して固定されている。第２サポート部材３５の中心軸側には、軸部３５ａが設けられており、この軸部３５ａが第２サポート部材用軸受３８を介してハウジング３に対して固定されている。これにより、各サポート部材３３，３５を介して、従動側スクロール部材９０は、第２中心軸線ＣＬ２回りに回転するようになっている。

第１サポート部材３３と第１駆動側端板７１ａとの間には、ピンリング機構１５が設けられている。すなわち、第１駆動側端板７１ａにリング部材１５ａが設けられ、第１サポート部材３３にピン部材１５ｂが設けられている。

第２サポート部材３５と第２駆動側端板７２ａとの間には、ピンリング機構１５が設けられている。すなわち、第２駆動側端板７２ａにリング部材１５ａが設けられ、第２サポート部材３５にピン部材１５ｂが設けられている。

図４には、スクロール部材７０，９０を回転軸線ＣＬ１，ＣＬ２方向から見た状態が示されている。同図に示されているように、駆動側回転軸線ＣＬ１と従動側回転軸線ＣＬ２とは、スクロール部材７０，９０同士が同一角速度で自転運動する際の旋回半径分だけオフセットされている。これら回転軸線ＣＬ１，ＣＬ２を結ぶ直線Ｌ１よりも側方でかつ両スクロール部材７０，９０の周囲の領域に、フランジ部３０が設けられ、この位置でボルトによってハウジング３の分割面Ｐ（図１参照）が締結されている。より具体的には、回転軸線ＣＬ１，ＣＬ２を通り直線Ｌ１に直交する領域に、フランジ部３０が設けられている。また、フランジ部３０は、両スクロール部材７０，９０を包囲する外接円Ｃ１よりも内側に設けられている。

上記構成の両回転スクロール型圧縮機１Ｃは、以下のように動作する。
モータ５によって駆動軸６が駆動側回転軸線ＣＬ１回りに回転させられると、駆動軸６に接続された駆動側軸部７ｃも回転し、これにより駆動側スクロール部材７０が駆動側回転軸線ＣＬ１回りに回転する。駆動側スクロール部材７０が回転すると、駆動力がピンリング機構１５を介して各サポート部材３３，３５から従動側スクロール部材９０へと伝達され、従動側スクロール部材９０が従動側回転軸線ＣＬ２回りに回転する。このとき、ピンリング機構１５のピン部材１５ｂがリング部材１５ａに対して接触しつつ移動することによって、両スクロール部材７０，９０が同じ方向に同一角速度で自転運動を行う。
両スクロール部材７０，９０が自転運動を行うと、ハウジング３の吸入口から吸い込まれた空気が両スクロール部材７０，９０の外周側から吸入され、両スクロール部材７０，９０によって形成された圧縮室に取り込まれる。そして、第１駆動側壁体７１ｂと第１従動側壁体９１ｂとによって形成された圧縮室と、第２駆動側壁体７２ｂと第２従動側壁体９２ｂとによって形成された圧縮室とが別々に圧縮される。それぞれの圧縮室は中心側に移動するにしたがって容積が減少し、これに伴い空気が圧縮される。第１駆動側壁体７１ｂと第１従動側壁体９１ｂとによって圧縮された空気は、従動側端板９０ａに形成された貫通孔９０ｈを通り、第２駆動側壁体７２ｂと第２従動側壁体９２ｂとによって圧縮された空気と合流し、合流後の空気が吐出ポート７２ｄを通り、ハウジング３の吐出口３ｄから外部へと吐出される。吐出された圧縮空気は、図示しない内燃機関へと導かれ、燃焼用空気として用いられる。

本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
両回転スクロール型圧縮機１Ａの場合、圧縮室が形成できる距離だけ各スクロール部材７０，９０の回転軸線ＣＬ１，ＣＬ２がオフセットされて平行に設けられている。したがって、両スクロール部材７０，９０を回転軸線から見た場合（図４参照）、両スクロール部材７０，９０の投影形状は、各回転軸線ＣＬ１，ＣＬ２を結んだ方向に長軸を有する長円形状となる。したがって、両スクロール部材７０，９０の回転軸線ＣＬ１，ＣＬ２を結んだ直線Ｌ１から見て側方でかつ両スクロール部材７０，９０の周囲の領域にスペースが生じることになる。この領域にフランジ部３０を設けて分割面Ｐを締結することとしたので、ハウジング３の外形を可及的に小さくして、両回転スクロール型圧縮機１Ａをコンパクトに構成することができる。
また、図４に示したように、フランジ部３０は、両スクロール部材７０，９０を包囲する外接円Ｃ１よりも内側に設けられているので、ハウジング３をコンパクトに構成することができる。
なお、本実施形態では、フランジ部３０を２つ設けることとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、３つ以上であっても良い。
また、フランジ部３０の設置位置は、図４において回転軸線ＣＬ１，ＣＬ２を通り直線Ｌ１に対して直交する領域に設けることとしたが、この領域に限定されるものではなく、この位置から回転軸線ＣＬ１，ＣＬ２回りに回転させた領域に設けても良い。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について、図５を用いて説明する。
本実施形態は、第１実施形態の両回転スクロール型圧縮機１Ａに対して、取付穴８０を設ける位置について説明するものである。したがって、図５には、第１実施形態の両回転スクロール型圧縮１Ａと同様の圧縮機が示されており、ハウジング３に形成された取付穴８０の位置が追加されている。
取付穴８０は、両回転スクロール型圧縮機１Ａをエンジン等の外部構造に接続するために用いられる。具体的には、外部構造に取り付けるための取付脚を取り付ける穴として用いられる。
図５に示されているように、駆動側軸受１１及び第１サポート部材用軸受３７の外周側と、第２駆動側軸１４及び第２サポート部材用軸受３８の外周側に、取付穴８０が形成されている。取付穴８０は、貫通孔とされている。

このように、本実施形態では、軸受１１，１４，３７，３８の外周側は、ハウジング３の外形との間に所定のスペースを確保することができることに着目した。このスペースに、取付穴８０を設けることにより、ハウジング３の外形を大きくすることなく取付穴８０を形成できるので、両回転スクロール型圧縮機１Ａをコンパクトに構成することができる。

また、図６に示すように、軸受１１，１４，３７，３８の外周側に、有底穴としての取付穴８０を設けるようにしてもよい。

なお、上述した各実施形態では、過給機として両回転スクロール型圧縮機を用いることとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、流体を圧縮するものであれば広く利用することができ、例えば空調機械において使用される冷媒圧縮機として用いることもできる。

１Ａ 両回転スクロール型圧縮機
３ ハウジング
３ａ モータ収容部
３ｂ スクロール収容部
３ｃ 冷却フィン
３ｄ 吐出口
５ モータ（駆動部）
５ａ ステータ
５ｂ ロータ
６ 駆動軸
７ｃ 駆動側軸部
１１ 駆動側軸受
１５ ピンリング機構（同期駆動機構）
１５ａ リング部材
１５ｂ ピン部材
２５ａ 締結部材
２５ｂ 締結部材
３０ フランジ部（締結部）
３１ ボルト（壁体固定部）
３２ ボルト
３３ 第１サポート部材
３３ａ 軸部
３５ 第２サポート部材
３５ａ 軸部
３７ 第１サポート部材用軸受
３８ 第２サポート部材用軸受
７０ 駆動側スクロール部材
７１ 第１駆動側スクロール部
７１ａ 第１駆動側端板
７１ｂ 第１駆動側壁体
７２ 第２駆動側スクロール部
７２ａ 第２駆動側端板
７２ｂ 第２駆動側壁体
７２ｃ 第２駆動側軸部
７２ｄ 吐出ポート
７３ フランジ部
９０ 従動側スクロール部材
９０ａ 従動側端板
９０ｈ 貫通孔
９１ｂ 第１従動側壁体
９２ｂ 第２従動側壁体
Ｌ１ 直線
Ｐ 分割面

Claims (4)

1. 駆動部によって回転駆動され、駆動側端板の中心回りに所定角度間隔を有して設置された複数の渦巻状の駆動側壁体を有する駆動側スクロール部材と、
   従動側端板の中心回りに所定角度間隔を有して設置され、各前記駆動側壁体に対応する数の渦巻状の従動側壁体を有し、これら従動側壁体のそれぞれが対応する前記駆動側壁体に対して噛み合わされることによって圧縮空間を形成する従動側スクロール部材と、
   前記駆動側スクロール部材と前記従動側スクロール部材とが同じ方向に同一角速度で自転運動するように前記駆動側スクロール部材から前記従動側スクロール部材に駆動力を伝達する同期駆動機構と、
   各前記スクロール部材及び前記同期駆動機構を収容するハウジングと、
   を備え、
   前記ハウジングは、各前記スクロール部材を含みかつ各前記スクロール部材の各回転軸線に略直交する平面で分割された分割面と、
   各前記スクロール部材の各回転軸線を結んだ直線から見て側方でかつ各前記スクロール部材の周囲の領域で、前記分割面を締結する締結部と、を備えていることを特徴とする両回転スクロール型圧縮機。
2. 前記締結部は、各前記スクロール部材の各回転軸線を結んだ直線に対して略直交する領域に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の両回転スクロール型圧縮機。
3. 前記締結部は、前記駆動側スクロール部材及び前記従動側スクロール部材を包囲する外接円よりも内側に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の両回転スクロール型圧縮機。
4. 前記駆動側スクロール部材の回転を支持する駆動側軸受と、
   前記従動側スクロール部材の回転を支持する従動側軸受と、
   を備え、
   前記駆動側軸受及び／又は前記従動側軸受の外周側に、外部構造に取り付けるための取付穴が形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の両回転スクロール型圧縮機。

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