JP3592810B2 - スクロール型流体機械 - Google Patents

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    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C29/00Component parts, details or accessories of pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C18/00 - F04C28/00
    • F04C29/0042Driving elements, brakes, couplings, transmissions specially adapted for pumps
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は圧縮機、膨張機等として用いられるスクロール型流体機械に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図7は従来のスクロール型圧縮機の縦断面図である。図において、1は密閉ハウジングで、カップ状本体2とこれにボルト3によって締結されたフロントエンドプレート4とこれにボルト5によって締結された筒状部材6とからなる。この筒状部材6を貫通する回転軸7はベアリング8及び9を介してハウジング1に回転自在に支持されている。
【0003】
ハウジング1内には固定スクロール10及び旋回スクロール14が配設されている。固定スクロール10は端板11とその内面に立設されたうず巻状ラップ12とを備え、この端板11をボルト13によってカップ状本体2に締結することによってハウジング1内に固定されている。端板11の外周面とカップ状本体2の内周面とを密接させることによってハウジング1内が仕切られ、端板11の外側には吐出キャビティ31が形成され、端板11の内側には吸入室28が限界されている。また、端板11の中央には吐出ポート29が穿設され、この吐出ポート29は吐出弁30によって開閉されるようになっている。旋回スクロール14は端板15とその内面に立設されたうず巻状ラップ16とを備え、このうず巻状ラップ16は固定スクロール10のうず巻状ラップ12と実質的に同一の形状を有している。
【0004】
旋回スクロール14と固定スクロール10とは相互に公転旋回半径だけ偏心し、かつ、180°だけ角度をずらせて図示のように噛み合わされる。かくして、うず巻状ラップ12の先端面に埋設されたチップシール17は端板15の内面に密接し、うず巻状ラップ16の先端面に埋設されたチップシール18は端板11の内面に密接し、うず巻状ラップ12と16の側面は複数個所で線接触してうず巻の中心に対してほぼ点対称をなす複数の圧縮室19a,19bが形成されている。
【0005】
端板15の外面中央部に突設された円筒状ボス20の内部にはドライブブッシュ21が旋回軸受23を介して回転自在に嵌装され、このドライブブッシュ21に穿設されたスライド溝24内には回転軸7の内端に偏心して突設された偏心駆動ピン25がスライド可能に嵌合されている。そして、このドライブブッシュ21には旋回スクロールの公転旋回運動による動的アンバランスを平衡させるためのバランスウェイト27が取り付けられている。
【0006】
端板15の外面の外周縁とフロントエンドプレート4の内面との間にはスラストプレート36及びオルダム接手26が介装されている。なお、37は回転軸7に固定されたバランスウェイトである。
【0007】
しかして、回転軸7を回転させると、偏心駆動ピン25、ドライブブッシュ21、ボス20等からなる旋回駆動機構を介して旋回スクロール14が駆動され、旋回スクロール14は自転阻止機構26によってその自転を阻止されながら公転旋回半径、即ち、回転軸7と偏心駆動ピン25との偏心量を半径とする円軌道上を公転旋回運動する。すると、うず巻状ラップ12と16の側面の線接触部が次第にうず巻の中心方向へ移動し、この結果、圧縮室19a,19bはその容積を減じながらうず巻の中心方向へ移動する。
【0008】
これに伴って、図示しない吸入口を通って吸入室28へ流入したガスがうず巻状ラップ12と16の外周端開口部から各圧縮室19a,19b内へ取り込まれて圧縮されながら中央の室22に至り、ここから吐出ポート29を通り吐出弁30を押し開いて吐出キャビティ31へ吐出され、そこから図示しない吐出口を経て流出する。その間圧縮室19a,19b内の圧縮ガスによって旋回スクロール14の端板15にはスラスト荷重が作用し、このスラスト荷重はスラストプレート36を介してフロントエンドプレート4の内面によって支持される。
【0009】
図8は旋回スクロール14に作用するガス圧力の説明図である。旋回スクロール14に作用するガス圧力Fは、分力Fと分力Fとの合力であるが、幾何学的な寸法関係からF≫Fとなり、ガス圧力Fの方向はFとほぼ同様となる。そのガス圧力Fは図に示す様に、常に旋回スクロール14のうず巻状ラップ16と固定スクロール10のうず巻状ラップ12との接触方向に対しほぼ直角方向に作用する。この荷重が旋回スクロール14を駆動する旋回駆動機構の内、ドライブブッシュ21に、運転中常に一定位置に負荷されるためドライブブッシュの一箇所で集中的に表面疲労を発生し、ドライブブッシュ21の寿命を損ない、フレーキングを発生するという不具合があった。
【0010】
この不具合を解消するために、本願出願人は、特願平7−52374号「スクロール流体機械」によって、次に述べる発明を出願した。図9は同発明の一実施例に係るスクロール型圧縮機の要部縦断面図である。図において、25は回転軸7に対して偏心して設置された偏心駆動ピンであり、ドライブブッシュ101に嵌合している。同ドライブブッシュの一端にはバランスウエイト27が取付けられている。この実施例においては、上記ドライブブッシュ101の外周に段差105を設け、こゝに回転可能な円筒環102を装着し、その軸端側に抜け止め板103を設けて抜けを防止している。抜け止め板103は、偏心駆動ピン25の端部に溝を設けてスナップリング104を用いて固定している。上記以外の部分は図7に示した従来技術と同じである。
【0011】
上記の本出願人の先の発明においては、上記構成を具えているため、旋回スクロールから旋回軸受を介してドライブブッシュに負荷する荷重が常に同一個所に集中していても、ドライブブッシュの表面が移動するため、ドライブブッシュの表面で生じていた集中的な表面疲労を回避でき、フレーキングを防止し、大幅なドライブブッシュの寿命延長を図ることができる。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の円筒環102では、ストッパを係合させるために旋回軸受(ころがり軸受)23との接触面積を十分にとる形状となっていなかった。本発明は旋回軸受に対する円筒環の接触面積を大にして円筒環が受ける面圧を低下させ、円筒環の寿命を延長させたスクロール型流体機械を提供しようとするものである。
【0013】
また、この流体機械をカーエアコン用圧縮機として用いた場合には、カーエアコンの潤滑方式が冷媒と共に油を循環させるミスト潤滑方式であるため、冷媒循環量によって給油量が変化し、給油量が不足した時に円筒環とドライブブッシュとの間に焼付きが生じる可能性があった。本発明は円筒環とドライブブッシュとの間の潤滑が十分に行いうる形状の円筒環を備えたスクロール型流体機械を提供しようとするものである。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決したものであって、旋回スクロールが、同旋回スクロールの駆動軸受部に係合するドライブブッシュと駆動軸に偏心して設けられた偏心駆動ピンとによって駆動されると共に、前記ドライブブッシュの外周に回転可能な円筒環が設けられ同ドライブブッシュが前記旋回スクロールの駆動軸受部に設けられた旋回軸受と接触しているスクロール型流体機械において、次の特徴を有するスクロール型流体機械に関するものである。
(1)前記円筒環の軸方向長さを前記旋回軸受との接触長が最大となる長さに設定し、その接触面以外の部位に同円筒環の軸方向への移動を規制するストッパーを設けた。
(2)前記(1)項に記載のスクロール型流体機械において、円筒環の旋回スクロール側の端部の内周に段部を設け、同段部に係合する抜け止め板を偏心駆動ピンの先端に設けることによってストッパーを構成した。
(3)前記(1)項に記載のスクロール型流体機械において、円筒環の駆動軸側の端部に旋回軸受の端面に係合する鍔部を設けることによってストッパーを構成した。
(4)前記(1)項に記載のスクロール型流体機械において、円筒環の旋回スクロール側の端面と旋回スクロールの端面との間隔を適切に設定することによってストッパーを構成した。
(5)前記(1)項に記載のスクロール型流体機械において、円筒環の内周面と駆動軸側の端面の両方又は一方に油溝を設けた。
【0015】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の実施の第1形態に係るスクロール型圧縮機の要部縦断面図、図2は同圧縮機に使用されている円筒環102Aの拡大縦断面図である。図1において円筒環102Aの形状以外は従来技術(図9)と同じである。本実施形態の円筒環は、円筒環の外周側の軸方向長さを旋回スクロールに設けられている旋回軸受(ころがり軸受)との接触長さが最大限となる長さに設定されている。これによって円筒環の外周は広い接触面積で旋回軸受と接触するので面圧が下り、円筒環の寿命は延長する。この形態においては、円筒環の内周側の軸方向長さは従来のもの(図9)と同じであり、抜け防止用ストッパーとして従来と同じ抜け防め板103が用いられ、円筒環内周面に上記抜け防め板が係合する段部106が設けてある。
【0016】
図3は本発明の実施の第2形態に係る円筒環102Bの縦断面図である。本実施形態の円筒環の長さは、第1実施形態の円筒環の長さと同じである。内面の段差は無い。107はこの円筒環の駆動軸側の端部にストッパーとして設けられた鍔部である。この鍔部が旋回軸受23の駆動軸側の端面に係合して円筒環102Bの抜けを防止する。この形状においても円筒環の外周側の長さは第1実施形態のものと同様長いので、円筒環は広い接触面積で旋回軸受と接触し、面圧が下り、寿命は延長する。
【0017】
図4は本発明の実施の第3形態に係る円筒環102Cの縦断面図である。本実施形態の円筒環の長さは円筒環の回転が妨げられない限度で、出来るだけ端面を旋回スクロール14の端面に近づけ、かつ円筒環の端面と旋回スクロールの端面との間に若干の隙間を設けたものである。本実施形態においては抜け止め板あるいは鍔部等のストッパーの機能のものは省略されている。本形態においては、円筒環が移動したとしても、上記隙間は小さいので移動量は少く、上記端面同士が接触したとしても、そこで摺動するので、旋回スクロールの旋回には支障は生じない。ストッパーを省略してあるのでコストダウンとなる。本形態においても、第1実施形態と同様円筒環は広い接触面積で旋回軸受と接触するので面圧が下り、寿命が延長する。
【0018】
図5は本発明の実施の第4形態に係る円筒環102Dの二面図であり、(a)は縦断面図、(b)は横断面図である。本形態は第3実施形態の円筒環の内面に軸方向の給油溝108を設けたものである。この給油溝は複数個設けてあってもよい。この給油溝は、低回転数の時の円筒環とドライブブッシュとの間の潤滑油不足による焼付きを防止するためのもので、低回転数時においてもこの給油溝を介して油が補給されるので、焼付きは生じない。本形態の円筒環においても旋回軸受との接触面積が大であるから面圧が下り、寿命は延長する。なお、この形の給油溝は、第1〜第3実施形態の円筒環に設けても同様な給油効果をもたらすことができる。
【0019】
図6は本発明の実施の第5形態に係る円筒環102Eの二面図であり、(a)は縦断面図、(b)は端面図である。本形態は第3実施形態の円筒環の駆動軸側の端面に半径方向の給油溝109を複数個設けたものである。この給油溝は低回転数の時の潤滑油不足の状態においても円筒環とドライブブッシュとの間に潤滑油が供給できるように設けられたものである。この給油溝を介して油が補給されるので、円筒環とドライブブッシュの間の焼付きは生じない。本形態の円筒環においても旋回軸受との接触面積は大きいので面圧が下り、寿命は延長する。なおこの形態の給油溝と前記第4実施形態の給油溝とを共に設けてもよい。またこれらの形態の給油溝は第1〜第3実施形態の円筒環に設けても同様な給油効果をもたらすことができる。
【0020】
【発明の効果】
本発明のスクロール型流体機械においては、同円筒環の軸方向長さを前記旋回軸受との接触長が最大となる長さに設定し、その接触面以外の部位に同円筒環の軸方向への移動を規制するストッパーを設けてあるので、円筒環の旋回軸受との接触面積が大であり、円筒環の受ける面圧が低下し、円筒環の寿命を延長することができる。また、同円筒環の抜けを防止することができる。
【0021】
また、前記円筒環の内周面と駆動軸側の端面の両方又は一方に油溝を設けてあるので、円筒環とドライブブッシュとの潤滑が十分に行われ焼付きを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の第1形態に係るスクロール型圧縮機の要部縦断面図。
【図2】上記圧縮機に使用されている円筒環102Aの拡大縦断面図。
【図3】本発明の実施の第2形態に係る円筒環102Bの縦断面図。
【図4】本発明の実施の第3形態に係る円筒環102Cの縦断面図。
【図5】本発明の実施の第4形態に係る円筒環102Dの二面図であり、(a)は縦断面図、(b)は横断面図。
【図6】本発明の実施の第5形態に係る円筒環102Eの二面図であり、(a)は縦断面図、(b)は端面図。
【図7】従来のスクロール型圧縮機の縦断面図。
【図8】旋回スクロールに作用するガス圧力の説明図。
【図9】従来の円筒環を備えたスクロール型圧縮機の要部縦断面図(特願平7−52374号)。
【符号の説明】
20 円筒状ボス
23 旋回軸受
24 スライド溝
25 偏心駆動ピン
101 ドライブブッシュ
102,102A,102B,102C,102D,102E円筒環
103 抜け止め板
104 スナップリング
105 段差
106 段部
107 鍔部
108 給油溝
109 給油溝

Claims (5)

  1. 旋回スクロールが、同旋回スクロールの駆動軸受部に係合するドライブブッシュと駆動軸に偏心して設けられた偏心駆動ピンとによって駆動されると共に、前記ドライブブッシュの外周に回転可能な円筒環が設けられ同ドライブブッシュが前記旋回スクロールの駆動軸受部に設けられた旋回軸受と接触しているスクロール型流体機械において、同円筒環の軸方向長さを前記旋回軸受との接触長が最大となる長さに設定し、その接触面以外の部位に同円筒環の軸方向への移動を規制するストッパーを設けたことを特徴とするスクロール型流体機械。
  2. 前記円筒環の旋回スクロール側の端部の内周に段部を設け、同段部に係合する抜け止め板を前記偏心駆動ピンの先端に設けることによって前記ストッパーを構成した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. 前記円筒環の駆動軸側の端部に前記旋回軸受の端面に係合する鍔部を設けることによって前記ストッパーを構成した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. 前記円筒環の旋回スクロール側の端面と旋回スクロールの端面との間隔を適切に設定することによって前記ストッパーを構成した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. 前記円筒環の内周面と駆動軸側の端面の両方又は一方に油溝を設けた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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