JP3762494B2

JP3762494B2 - スクロール型流体機械

Info

Publication number: JP3762494B2
Application number: JP27912196A
Authority: JP
Inventors: 良男木村
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Holdings Corp
Priority date: 1996-10-22
Filing date: 1996-10-22
Publication date: 2006-04-05
Anticipated expiration: 2016-10-22
Also published as: EP0838592A1; JPH10122163A; US6030193A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧縮機又は膨張機等に用いられるスクロール型流体機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、スクロール型流体機械には、固定スクロール部材及び旋回（可動）スクロール部材が備えられており、固定スクロール部材と可動スクロール部材とによって流体ポケット（密閉空間）を形成して、可動スクロール部材を自転を阻止しつつ公転旋回運動させて流体ポケットを中心方向に移動させて、例えば、流体の圧縮又は膨張を行っている。
【０００３】
ここで、図１２を参照して、圧縮機を例にあげてその構成を概説する。
【０００４】
図示の圧縮機は密閉ハウジング（圧縮機ハウジング）１を備えており、この圧縮機ハウジング１はカップ状部２、フロントエンドプレート（フロントハウジング）４、及び筒状部材６を有している。そして、フロントエンドプレート４はボルト３によってカップ状部２に締結され、筒状部材６はボルト５によってフロントエンドプレート４に締結されている。この筒状部材６には主軸（回転軸）７が貫通しており、ベアリング８及び９を介して圧縮機ハウジング１に回転自在に支持されている。
【０００５】
圧縮機ハウジング１内には固定スクロール部材１０及び可動スクロール部材１４が配設されており、固定スクロール部材１０は側板１１とその一面に固定された渦巻き体１２とを備えている。そして、側板１１はボルト１３によってカップ状部２に締結されている。つまり、固定スクロール部材１０は圧縮機ハウジングに固定されている。
【０００６】
上述のようにして、側板１１をカップ状部２に密接固定することによって、圧縮機ハウジング１は二つの室に仕切られることになる。そして、側板１１の外側（図中右側）には吐出キャビティ３１が形成され、側板１１の内側（図中左側）には吸入室２８が規定されている。さらに、側板１１の中央部には吐出口２９が穿設され、この吐出口２９は吐出弁によって開閉される。
【０００７】
同様に、可動スクロール部材１４は側板１５とその一面に固定された渦巻き体１６とを備えており、この渦巻き体１６は渦巻き体１２と実質的に同一形状となっている。
【０００８】
可動スクロール部材１４と固定スクロール部材１０とは相互に公転旋回半径だけ偏心し、かつ互いに１８０度だけ角度をずらせて噛み合わされている。この結果、渦巻き体１２の先端面に埋設したチップシール１７は側板１５の内面に密接し、渦巻き体１６の先端面に埋設したチップシール１８は側板１１の内面に密接して、渦巻き体１２及び１６の側面は複数箇所で線接触して渦巻きの中心に対してほぼ点対称をなす複数の圧縮室（流体ポケット）１９ａ及び１９ｂが形成される。
【０００９】
側板１５の外面中央部には円筒状ボス２０が突設されており、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ている。そして、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。このドライブブッシュ２１には可動スクロール部材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。
【００１０】
側板１５の外面外周縁とフロントエンドプレート４の内面との間には可動スクロール部材の自転を阻止するオルダムリンク２６が配設されている。このオルダムリンク２６は複数のキー（図示せず）を備えており、このキーによって側板１５及びフロントエンドプレート４に装着されている。具体的には、側板１５及びフロントエンドプレート４にはキー溝が形成されており、このキー溝にオルダムリンク２６のキーが組み込まれて、これによって、オルダムリンク２６が側板１５及びフロントエンドプレート４に装着される。
【００１１】
オルダムリンク２６のキーが組み込まれるキー溝には主にその側面側に可動スクロール部材１４の自転を規制するトルクがかかり、さらに、オルダムリンク２６のキーが摺動する際の抵抗（摩擦）を受ける（なお、可動スクロール部材の圧縮反力による軸方向荷重（スラスト荷重）はフロントエンドプレート端面と可動スクロール部材の外側端面とが接触して受ける）。
【００１２】
いま、図１３（ａ）に示す断面図を０度の状態とすると、この状態断面図から、オルダムリンク２６の一つのキー２６ａが側板１５に形成されたキー溝１５ａに嵌合していることがわかる。この状態から９０度みる方向を変えると、図１３（ｂ）に示す状態となる。この状態断面図から、オルダムリンク２６の他のキー２６ａがフロントエンドプレート４に形成されたキー溝４ａに嵌合していることがわかる。
【００１３】
図１３（ａ）及び（ｂ）から容易に理解できるように、ここで用いられているオルダムリンク２６は９０度の角度間隔をおいて４つのキーを備えていることになる。
【００１４】
いま、主軸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可動スクロール部材１４が駆動され、可動スクロール部材１４はオルダムリンク２６によってその自転を阻止されつつ公転旋回半径、つまり、主軸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。これによって、渦巻き体１２及び１６の側面の線接触部が次第に渦巻きの中心方向に移動して、流体ポケット１９ａ及び１９ｂはその容積を減少させつつ渦巻きの中心方向へ移動する。
【００１５】
これによって、吸入口（図示せず）を通って吸入室２８へ流入したガスが渦巻き体１２と１６の外周端開口部から流体ポケット１９ａ及び１９ｂに取り込まれて圧縮されながら中央の室２２に至り、ここから吐出口２９を通って吐出弁３０を押し開いて吐出キャビティ３１へ吐出される。そして、圧縮ガスは吐出ポートを経て、例えば、冷媒回路に送出される。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
フロントエンドプレート及び可動スクロール部材等は、一般に、鉄系材料が用いられており、キー溝を形成する際には、まず所定形状に切削加工を施した後、研削加工を施してキー溝を形成している。さらに、キー溝形成の際、熱処理を施すこともある。
【００１７】
ところで、キーの焼き付き又は異常摩耗を防止するため、キー溝を形成する際には、高精度の表面仕上げ加工を施す必要があり、このため、前述のように、キー溝を形成する際には、切削、研削、及び熱処理を用いる必要がある。このため、キー溝の形成する際の生産性が悪くなるばかりでなく、コストアップとなってしまうという問題点がある。
【００１８】
加えて、熱処理を施す場合には、キー溝に熱ひずみが発生して、その後の加工（例えば、キーのキー溝への組み付け）が難しくなってしまう。
【００１９】
さらに、キー溝形成の際可動スクロール部材に熱処理を施した場合、熱処理が、切削加工後であると、熱歪みによって可動スクロール部材に変形が発生し、熱処理が、切削加工前であると、切削加工が難しくなってしまう。
【００２０】
また、前述のように、耐摩耗性の面を考慮すると、鉄系材料を用いる必要があるが、鉄系材料を用いると、流体機械自体の重量が増加してしまう。
【００２１】
本発明の目的は生産性が高くしかもコストを抑えることのできるスクロール型流体機械を提供することにある。
【００２２】
本発明の他の目的は加工が容易でしかも重量を低減できるスクロール型流体機械を提供することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、圧縮機ハウジングと、該圧縮機ハウジング内に配置された固定スクロール部材及び可動スクロール部材とを有し、前記可動スクロール部材と前記固定スクロール部材とをかみ合わせてオルダムリンクによって該可動スクロール部材の自転を阻止しつつ前記可動スクロール部材を公転旋回運動させるスクロール型流体機械において、前記オルダムリンクには複数のキーが形成され、前記圧縮機ハウジング及び前記可動スクロール部材にはそれぞれ前記キーが係合するハウジング側キー溝及びスクロール側キー溝が形成されており、複数の耐摩耗性部材を有し、該複数の耐摩耗性部材はリング体を形成するように配置されて前記可動スクロール部材に作用するスラスト荷重を受けており、前記耐摩耗性部材の各々はその端部が折り曲げられて折り曲げ部が形成されて前記ハウジング側キー溝又は前記スクロール側キー溝に前記折り曲げ部が挿入係合されて前記リング体を形成しており、前記折り曲げ部が前記キー溝に係合された状態で前記キーが前記ハウジング側キー溝又は前記スクロール側キー溝に係合され、前記折り曲げ部が前記キーの摺動を受けるようにしたことを特徴とするスクロール型流体機械が得られる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下本発明について図面を参照して説明する。
【００２５】
図１を参照して、ここでは、図１２に示す構成要素と同一の構成要素について同一の参照番号を付し、説明を省略する。
【００２６】
図示のように、可動スクロール部材１４の側板１５の一面（前面）とフロントエンドプレートとの間には自転阻止機構が配置されている。そして、この自転阻止機構は前述のオルダムリンク２６と耐摩耗性板４０を備えている。そして、オルダムリンク２６は後述するようにして耐摩耗性板４０に支持されている。
【００２７】
図２（ａ）を参照して、可動スクロール部材１４の側板１５には対称の位置関係に一対のキー溝１５ａが形成されている。耐摩耗性板４０は一対の半円環状部材（半円環状耐摩耗性部材）４０ａで構成されており（図２（ａ）においては、一つの半円環状部材４０ａのみを示す）、半円環状部材の両端は図中下方に折り曲げられて折り曲げ部４０ｂを形成している。さらに、これら折り曲げ部４０ｂの近傍において半円環状部材４０ａの内周には上方に延びる突起部４０ｃが形成されている。
【００２８】
一対の半円環状部材４０ａが円環形状を形成するようにして、各半円環状部材４０ａの折り曲げ部４０ｂはキー溝１５ａの側面に係合してキー溝１５ａに配設される。つまり、図２（ｂ）及び（ｃ）に示すように、一対の半円環状部材４０ａがギャップＧを持って円環形状を形成するように折り曲げ部４０ａがキー溝１５ａの側面に係合される（なお、図２（ｂ）及び（ｃ）では突起部４０ｃが省略されており、ギャップＧはキー溝１５ａの幅にほぼ相当する）。
【００２９】
その後、キー溝１５ａに前述したオルダムリンク２６のキーが嵌合される。この際、オルダムリンク２６は内周面には前述の突起部４０ｃが当接することになる。なお、図示の例では、フロントエンドプレート４に形成されたキー溝にもオルダムリンク２６のキー（フロントエンドプレート側キー）が嵌合される。
【００３０】
ここで、図１及び図３を参照して、いま、図３（ａ）に示す状態を０度方向とすると、図３（ａ）に示す状態から９０度みる方向を変えた状態が図３（ｂ）に示す状態となる。
【００３１】
図３（ａ）に示す状態（０度方向）では、キー２６ａが可動スクロール部材１４のキー溝に係合し、図３（ｂ）に示す状態（９０度方向）では、フロントエンドプレート４に係合しており、この位置関係は可動スクロール部材１４が旋回運動を行っても変わらない。
【００３２】
フロントエンドプレート４に対してオルダムリンク２６が９０度方向でピストン運動するとすると、可動スクロール部材１４はオルダムリンク２６に対して０度方向にピストン運動することになる。そして、これら二つの運動の合成によってフロントエンドプレート４に対して可動スクロール部材１４が旋回運動する。
【００３３】
この際、可動スクロール部材１４に作用するスラスト荷重が耐摩耗性板４０に負荷され、耐摩耗性板４０の背面はフロントエンドプレート４に接触（添接）する。さらに、回転阻止による可動スクロール部材１４の反力によってオルダムリンク２６のキー２６ａは折り曲げ部４０ｂに接触（添接）し、ここを摺動面として摺動することになる。一方、耐摩耗性板４０の径方向への振動は突起部４０ｃによって防止される。
【００３４】
このように、耐摩耗性板４０を配置することによって、キー溝を形成する際には、高精度の表面仕上げ加工を施す必要がなくなり、キー溝の形成する際の生産性がよくなり、コストを低減することができる。
【００３５】
さらに、熱処理を施す必要がないから、例えば、キーのキー溝への組み付けが容易となるばかりでなく、耐摩耗性板４０はプレス加工等によって容易に精度よく成形できる。また、前述のように、耐摩耗性板の折り曲げ部によって、キーの摺動を受けるようにしたから、キー溝を形成する部分（部品）に耐摩耗性の低いアルミ等を用いることができ、この結果、加工が容易となるばかりでなく軽量化を図ることができる。
【００３６】
図１に示す例では、可動スクロール側に耐摩耗性板４０を配置した例について説明したが、フロントエンドプレート側に耐摩耗性板４０を配置するようにしてもよく、また、可動スクロール側及びフロントエンドプレート側に耐摩耗性板４０を配置するようにしてもよい。
【００３７】
さらに、図４（ａ）乃至（ｃ）に示すように、折り曲げ部４０ｂは種々変形させるようにしてもよい。図４（ａ）に示す例では、折り曲げ部４０ｂが外側に凸に成形されており、図４（ｂ）に示す例では、折り曲げ部４０ｂが外側に円弧状に成形されている。また、図４（ｃ）に示す例では、折り曲げ部４０ｂはその先端部が閉じる方向に曲げられている。図４（ａ）乃至（ｃ）に示す例ともに折り曲げ部４０ｂによってオルダムリングのキーを挟み込み、つまり、弾性支持している。このように、オルダムリンクのキーを弾性支持することによって、キー溝を精度よく加工する必要がなくなり、この結果、キー溝の加工がさらに容易になる。
【００３８】
図５を参照して、本発明による他の例について説明する。図示の耐摩耗性板４１では、半円環状部材４１ａはその両端において下方に折り曲げられた折り曲げ部４１ｂとこの折り曲げ部４１ｂに連結され半円環状部材の延在方向に延びる先端部４１ｃを備えており、さらに、折り曲げ部４１ｂの近傍において半円環状部材４１ａの内周には下方に延びる突起部４１ｄが形成されている。
【００３９】
フロントエンドプレート４には対称の位置関係に一対のキー溝４ａが形成されている。一対の半円環状部材４１ａが円環形状を形成するようにして、各半円環状部材４１ａの折り曲げ部４１ｂはキー溝４ａの側面に係合してキー溝４ａに配設される。この際、図６に示すように、先端部４１ｃはキー溝の互いに対向して底面を形成する。
【００４０】
その後、キー溝４ａに前述したオルダムリンク２６のキー（フロントエンドプレート側キー）が嵌合される。この際、オルダムリンク２６は内周面には前述の突起部４１ｄが当接することになる。なお、図示の例では、可動スクロール部材１４に形成されたキー溝にもオルダムリンク２６のキー（可動スクロール側キー）が嵌合される。
【００４１】
ここで、図７を参照して、いま、図７（ａ）に示す状態を０度方向とすると、図７（ａ）に示す状態から９０度みる方向を変えた状態が図７（ｂ）に示す状態となる。
【００４２】
図７（ａ）に示す状態（０度方向）では、キー２６ａが可動スクロール部材１４のキー溝に係合し、図７（ｂ）に示す状態（９０度方向）では、フロントエンドプレート４に係合しており、この位置関係は可動スクロール部材１４が旋回運動を行っても変わらない。
【００４３】
この際、可動スクロール部材１４に作用するスラスト荷重が耐摩耗性板４１に負荷され、耐摩耗性板４１の背面はフロントエンドプレート４に接触（添接）する。さらに、回転阻止による可動スクロール部材１４の反力によってオルダムリンク２６のキー２６ａは折り曲げ部４１ｂ及び先端部４１ｃに接触（添接）し、ここを摺動面として摺動することになる。一方、耐摩耗性板４１の径方向への振動は突起部４１ｄによって防止される。
【００４４】
図７に示す例では、フロントエンドプレート側には耐摩耗性板４１を配置した例について説明したが、図８（ａ）及び（ｂ）に示すように可動スクロール側に耐摩耗性板４１を配置するようにしてもよい。
【００４５】
また、図５に示す例では、半円環状部材４１ａの両端に先端部４１ｃを設けたが、図９に示すように一端のみに先端部４１ｃを設けるようにしてもよい。この場合、一対の半円環状部材は互いに先端部４１ｃがある部分（端）と先端部４１ｃがない部分とを対向させて配置する。つまり、一方の半円環状部材４１ａを１８０度回転させた状態に一対の半円環状部材を配置する。この結果、図１０に示すように一つの先端部４１ｃのみで底面が形成される。
【００４６】
このように、半円環状部材４１ａの一端のみに先端部４１ｃを形成して、一方の半円環状部材４１ａを１８０度回転させて耐摩耗性板４１を形成することによって、半円環状部材４１ａの加工工数を減らすことができる。
【００４７】
なお、図１１（ａ）及び（ｂ）に示すように、折り曲げ部の内側面に弾性体４２を配置するようにしてもよい。これによって、オルダムリンクの振動をさらに防止することができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では可動スクロール部材及びフロントエンドプレート側の少なくとも一方に耐摩耗性板を配置したから、キー溝を形成する際には、高精度の表面仕上げ加工を施す必要がなくなり、キー溝の形成する際の生産性がよくなり、コストを低減することができるという効果がある。
【００４９】
さらに、本発明では、熱処理を施す必要がないから、例えば、キーのキー溝への組み付けが容易となるばかりでなく、耐摩耗性板はプレス加工等によって容易に精度よく成形できる。また、耐摩耗性板の折り曲げ部によってキーの摺動を受けるようにしたので、キー溝を形成する部分（部品）に耐摩耗性の低いアルミ等を用いることができ、その結果、軽量化を図ることができるという効果がある。
【００５０】
加えて、耐摩耗性板の折り曲げ部によってオルダムリングのキーを挟み込み、つまり、弾性支持するようにすれば、キー溝を精度よく加工する必要がなくなり、この結果、キー溝の加工がさらに容易になるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるスクロール型流体機械の一例を示す断面図である。
【図２】耐摩耗性板を示す図であり、（ａ）は可動スクロール部材に耐摩耗性板を取り付ける状態を示す図、（ｂ）は耐摩耗性板を示す斜視図、（ｃ）は側面図である。
【図３】可動スクロール部材に図２に示す耐摩耗性板を取り付けた状態を示す図であり、（ａ）は０度の方向からみた状態を示す図、（ｂ）は（ａ）に示す状態から９０度みる方向（９０度方向）を変えた際の状態を示す図である。
【図４】耐摩耗性板の折り曲げ部の例を示す図であり、（ａ）は第１の例を示す図、（ｂ）は第２の例を示す図、（ｃ）は第３の例を示す図である。
【図５】本発明によるスクロール型流体機械の他の一例に用いられる耐摩耗性板を示す斜視図である。
【図６】図５に示す耐摩耗性板をキー溝に係合した際の状態を示す図である。
【図７】フロントエンドプレートに図５に示す耐摩耗性板を取り付けた状態を示す図であり、（ａ）は０度の方向からみた状態を示す図、（ｂ）は（ａ）に示す状態から９０度みる方向（９０度方向）を変えた際の状態を示す図である。
【図８】可動スクロール部材に図５に示す耐摩耗性板を取り付けた状態を示す図であり、（ａ）は０度の方向からみた状態を示す図、（ｂ）は（ａ）に示す状態から９０度みる方向（９０度方向）を変えた際の状態を示す図である。
【図９】本発明によるスクロール型流体機械のさらに他の一例に用いられる耐摩耗性板を示す斜視図である。
【図１０】図９に示す耐摩耗性板をキー溝に係合した際の状態を示す図である。
【図１１】耐摩耗性板の折り曲げ部に弾性体を取り付けた状態を示す図であり、（ａ）は図２に示す耐摩耗性板に弾性体を取り付けた状態を示す図、（ｂ）は図９に示す耐摩耗性板に弾性体を取り付けた状態を示す図である。
【図１２】従来のスクロール型流体機械を示す断面図である。
【図１３】可動スクロール部材にオルダムリンク取り付けた状態を示す図であり、（ａ）は０度の方向からみた状態を示す図、（ｂ）は（ａ）に示す状態から９０度みる方向（９０度方向）を変えた際の状態を示す図である。
【符号の説明】
１密閉ハウジング（圧縮機ハウジング）
４フロントエンドプレート（フロントハウジング）
７主軸（回転軸）
１０固定スクロール部材
１４可動スクロール部材（旋回スクロール部材）
２６オルダムリンク
４０耐摩耗性板

Claims

圧縮機ハウジングと、該圧縮機ハウジング内に配置された固定スクロール部材及び可動スクロール部材とを有し、前記可動スクロール部材と前記固定スクロール部材とをかみ合わせてオルダムリンクによって該可動スクロール部材の自転を阻止しつつ前記可動スクロール部材を公転旋回運動させるスクロール型流体機械において、前記オルダムリンクには複数のキーが形成され、前記圧縮機ハウジング及び前記可動スクロール部材にはそれぞれ前記キーが係合するハウジング側キー溝及びスクロール側キー溝が形成されており、複数の耐摩耗性部材を有し、該複数の耐摩耗性部材はリング体を形成するように配置されて前記可動スクロール部材に作用するスラスト荷重を受けており、前記耐摩耗性部材の各々はその端部が折り曲げられて折り曲げ部が形成されて前記ハウジング側キー溝又は前記スクロール側キー溝に前記折り曲げ部が挿入係合されて前記リング体を形成しており、前記折り曲げ部が前記キー溝に係合された状態で前記キーが前記ハウジング側キー溝又は前記スクロール側キー溝に係合され、前記折り曲げ部が前記キーの摺動を受けるようにしたことを特徴とするスクロール型流体機械。
請求項１に記載されたスクロール型流体機械において、前記折り曲げ部は前記ハウジング側キー溝又は前記スクロール側キー溝の側面に位置付けられることを特徴とするスクロール型流体機械。
請求項１に記載されたスクロール型流体機械において、前記折り曲げ部は前記ハウジング側キー溝又は前記スクロール側キー溝の側面に位置付けられる側面部と前記ハウジング側キー溝又は前記スクロール側キー溝の底面に位置付けられる底面部とを有することを特徴とするスクロール型流体機械。
請求項２又は３に記載されたスクロール型流体機械において、前記折り曲げ部によって前記キーは弾性支持されていることを特徴とするスクロール型流体機械。
請求項２又は３に記載されたスクロール型流体機械において、前記折り曲げ部には前記ハウジング側キー溝又は前記スクロール側キー溝の側面との間に位置付けられる弾性体が設けられていることを特徴とするスクロール型流体機械。
請求項２又は３に記載されたスクロール型流体機械において、前記耐摩耗性部材はプレス形成によって成形されていることを特徴とするスクロール型流体機械。