JP5462994B2 - スクロール型圧縮機 - Google Patents

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    • F01C17/063—Arrangements for drive of co-operating members, e.g. for rotary piston and casing using cranks, universal joints or similar elements with only rolling movement

Description

本発明は、車両用空気調和装置等に使用可能なスクロール型圧縮機に関する。
ピン−リング式自転防止機構を備えたスクロール圧縮機としては、例えば、特許文献１に開示された構成を有するものがある。
特開２００１−７３９６６号公報
このようなピン−リング式自転防止機構では、例えば４組のピンリングの組を有する場合には、１回転中に４回、旋回スクロールに作用するモーメントを受け止めるピンが切り替わる。その切り替わりタイミングにおいて、ピンとリングの間で、衝撃接触振動を生じ、騒音増加しているため、騒音低減の必要がある。ピン荷重とケース表面振動の関係を図１０に示す。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、騒音低減を実現するスクロール型圧縮機を提供することを目的とする。
請求項１に記載の発明は、固定スクロールを含む固定側と、前記固定側に対して相対的に公転旋回運動することにより流体を圧縮する旋回スクロールと、前記旋回スクロール側と前記固定側とのいずれか一方に設けられたピン受け部材収容穴と、前記ピン受け部材収容穴に弾性部材を介在させずに遊嵌されて凹所が形成されたピン受け部材と、前記旋回スクロール側と前記固定側とのいずれか他方に設けられ、前記凹所内壁に当接可能なピンとを含み、前記凹所とピンとが当接することにより、前記旋回スクロールの自転を防止するように構成された自転防止機構を備え、前記ピン受け部材は、その前記ピン受け部材収容穴への挿入方向の後側の端面が、前記ピン受け部材収容穴が形成されている面に対し、前記ピン受け部材収容穴の内部側に位置するように、その軸方向寸法が前記ピン受け部材収容穴の深さ寸法よりも小さい、ことを特徴とする。
前記ピン受け部材は、前記ピン受け部材収容穴中に、０．０２０〜０．０５４ｍｍの隙間を有して遊嵌されることが好ましい。
このような構成においては、旋回スクロールに作用するモーメントを受け止めるピンが切り替わるタイミングにおいて、ピンが凹所の内面に対して衝突するが、上記のように凹所が形成されたピン受け部材がピン受け部材収容穴中に遊嵌されているため、ピンが凹所の内面に衝突する際の衝撃が緩和される。したがって、衝撃力及び騒音の発生を抑制することができる。
固定側としては、固定スクロールや、固定スクロールが固定されたハウジングを構成する部材等である。
上記構成において、前記ピン受け部材は、前記固定側に対して弾性体を介して設けられていてもよい（請求項３）。
さらに、前記弾性体は、前記固定側及び前記ピン受け部材とは別体の弾性部材であってもよい（請求項４）。
このような構成においては、旋回スクロールに作用するモーメントを受け止めるピンが切り替わるタイミングにおいて、ピンが凹所の内面に対して衝突するが、上記のように弾性体が設けられているため、ピンが凹所の内面に衝突する際の衝撃が弾性体により緩和さる。したがって、衝撃力及び騒音の発生を抑制することができる。
本発明によれば、ピンが凹所に衝突する際の衝撃が緩和されることにより、騒音を低減することができる。
［第１実施形態］
以下、本発明に係るスクロール圧縮機の実施形態について説明する。図１（ａ）は本発明の第１実施形態として示したスクロール型圧縮機（以下、単にスクロール圧縮機または圧縮機と呼ぶ。）の構成を示す断面図であり、図１（ｂ）はその部分拡大図である。
図１に示すように、スクロール圧縮機１は、ハウジング７にボルト（図示せず）で固定された固定スクロール２に対して旋回スクロール３が自転を防止しつつ公転旋回運動することにより冷媒等を圧縮するものである。
旋回スクロール３の背面側（図１において左側）では、フロントケース（固定側）６がハウジング７に対して固定されている。また、フロントケース６は、旋回スクロール３からのスラスト力を支持するように構成されていると共に、フロントケース６の内側端面（すなわち、旋回スクロール３の背面側の端面と接触する略円環状の面）には、複数個（本実施形態では周方向に９０度おきに４個）のリング穴（ピン受け部材収容穴）４が設けられていると共に、それぞれのリング穴４にはリング（ピン受け部材）１１が遊嵌されている。リング１１は円筒状であり、中空の内部により凹所１１ａが形成される。
例えば、具体的な寸法は、リング穴４はφ１８（＋０．０２１〜０．０）、リング１１の外径は締まり時φ１８（＋０．０６７〜＋０．０５４）、すきま時φ１７．９（＋０．０８〜＋０．０６７）である。
旋回スクロール３の背面側（外側）の端面（フロントケース６の内側端面と接触する面）には、ピン５が、対応するリング１１内に突出するように挿嵌されている。ピン５はリング穴４の数（本実施形態では４本）だけあり、ピン５の突出部はリング１１に遊挿されている。フロントケース６の内側中心部には、偏心軸９やバランスウェイト８が格納されているクランク室１０が設けられている。
そして、旋回スクロール３はピン５がリング１１内に遊挿されていることでフロントケース６と係合し、偏心軸９によって公転旋回するときの自転が防止されるようになっている。このときのピン５は、リング１１の内周面に沿って旋回スクロール３の公転方向と同一方向に回転するようになっている。
このようなピンリング型自転防止機構を備えた圧縮機においては、１回転中に４回、旋回スクロール３に作用するモーメントを受け止めるピン５が切り替わる。その切り替わりタイミングにおいて、ピン５がリング穴４の内面に対して衝突するが、上記のように、リング穴４がリング１１に隙間嵌めされていることにより、ピン５とリング１１の衝撃が緩和され、これにより騒音を防止することができる。
［第１参考実施形態］
次に、本発明の第１参考実施形態について説明する。図２は、本実施形態に係る自転防止機構の拡大図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側断面図である。なお、圧縮機の全体構成は図１に示したものと同様であり、同様の構成については同一の符号を用い、その説明を省略する。
図２に示したように、本実施形態においては、リング１１とリング穴４との間に、弾性部材（弾性体）２０を介在させる。弾性部材２０は、例えばＯリングを使用可能である。好ましくは、図３に示したように、リング穴４の内周壁に凹部２１を設け、該凹部２１の内部に対して、弾性部材２０の内側部位が凹部２１から突出するように、弾性部材２０を収容する。凹部２１が設けられていることにより、弾性部材２０が脱落しない。また、弾性部材２０の変形に起因するリング１１とリング穴４との間に形成される隙間２２の変動が、数十μｍ程度以下（少なくとも１００μｍ以下）の範囲となるようにする。この変動量が大きくなるとピン５の旋回半径が設計値からずれることになり、自転防止機能が低下するためである。この調整は、凹部２１から突出する弾性部材２０の突出量を適切に設定することにより行なう。
このようなピンリング型自転防止機構を備えた圧縮機においては、１回転中に４回、旋回スクロール３に作用するモーメントを受け止めるピン５が切り替わる。その切り替わりタイミングにおいて、ピン５がリング穴４の内面に対して衝突するが、上記のように弾性部材２０が設けられているため、ピン５がリング１１に衝突する際の衝撃が弾性部材２０により緩和さる。したがって、衝撃力及び騒音の発生を抑制することができる。
弾性部材２０としては、図４に示したようにＵ型シール（弾性体）２５でもよい。Ｕ型シール２５は一般的な構成のものを使用することができ、例えば断面視Ｕ字状のフッ素樹脂２５ａ内に収容された同じく断面視Ｕ字状のステンレス鋼製バネ２５ｂにより構成されている。
この例においても、ピン５がリング１１に衝突する際の衝撃がＵ型シール２５により緩和され、衝撃力及び騒音の発生を抑制することができる。
また、図５に示したように、剛性を低下させる弾性体として、リング穴４の周壁面４ａから径方向内側に突出する突起３２でもよい。突起３２はリング穴４の深さ方向における寸法がリング穴４の深さより小さく、リング１１に対する接触面積が小さい。このため、リング１１が衝突することにより弾性的に変形して衝突の際の衝撃が抑制される。
この例においても、ピン５がリング１１に衝突する際の衝撃が突起３２により緩和され、衝撃力及び騒音の発生を抑制することができる。
また、図６に示したように、リング１１を周方向の一部のみにおいて支持する突起３４をリング穴４の内壁に設けてもよい。この例では９０度間隔に４箇所突起３４が設けられている。これによってもピン５がリング１１に衝突する際の衝撃が突起３４により緩和され、衝撃力及び騒音の発生を抑制することができる。
［第２参考実施形態］
次に、本発明の第２参考実施形態について説明する。図７は、本実施形態に係る自転防止機構の拡大図である。なお、圧縮機の全体構成は図１に示したものと同様であり、同様の構成については同一の符号を用い、その説明を省略する。
本実施形態においては、リング穴４の周囲に、溝が形成されている。図では、リング穴４の内周壁から所定の肉厚分の厚みｄを隔てた位置に、９０度弱の円弧状の溝２６が、リング穴４を取り囲んで４箇所形成されている。溝２６とリング穴４との間の部位２７の厚さｄはリング穴４と溝２６との距離であり、厚さｄを制御することにより、リング穴４の内周壁の剛性が調整される。
すなわち、本実施形態では、ピン５がリング１１に衝突すると、溝２６とリング穴４との間の部位２７が径方向に沿って内外に変形し、これにより衝撃が緩和され、衝撃力及び騒音の発生を抑制することができる。なお、本実施形態において、第１実施形態で示したようにリング穴４にリング１１を隙間嵌めしてもよい。
リング穴４中にリング１１を配置する代わりに、リング状に配置された壁部をリングの代わりに用いてもよい。図８に示したように、リング穴３０の底面３０ａには、角度９０度弱の円弧状壁部３１が４個、環状に立設されている。各円弧状壁部３１は、その外周側においてリング穴３０の周面３０ｂと溝３３を挟んで間隔を隔てられているため、円弧状壁部３１は径方向に沿って内外に弾性的に揺動可能となっている。円弧状壁部３１の内面により、凹所３１ａが形成される。
本実施形態では、ピン５が円弧状壁部３１に衝突すると、円弧状壁部３１が径方向に沿って内外に弾性変形し、これにより衝撃が緩和され、衝撃力及び騒音の発生を抑制することができる。
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図９に示したように、旋回スクロール３の圧縮室Ｐから各リング穴４に連通する給油孔（連通孔）３５を形成する。これにより、ピン５とリング１１との接触部に潤滑油が供給される。給油孔３５は、旋回スクロール３側からリング穴４に向けて径方向外側を向いているため、旋回スクロール３の公転旋回運動による遠心力により油が誘導され、リング穴４に供給される。
本構成により、本実施形態では、ピン５がリング１１に衝突すると油の介在によって接触時の衝撃が緩和され、衝撃力及び騒音の発生を抑制することができる。
［第３実施形態］
また、リング１１とピン５の少なくともいずれか一方を、衝撃吸収材料としてヤング率の小さな材料（樹脂等）としてもよい。
リング１１とピン５の接触剛性Ｄは、両者のヤング率をＥ１，Ｅ２、ポワソン比をν１，ν2とすれば、
Figure 0005462994
 により表されるため、少なくとも一方の材料をヤング率が小さい材料を選定すれば、接触剛性を下げることができる。
より具体的には、アルミニウム、ポリアミド樹脂などである。また、アルミニウム表面に対してアルロン処理を施すことで、表面強度を上げることができる。
これにより、リングとピンとの接触時に接触剛性が小さくなり、衝撃力が小さくなる。したがって騒音の発生を抑制することができる。
［第３参考実施形態］
また、ピンの外周面、またはリングの内周面の少なくともいずれか一方に対して、衝撃吸収皮膜としてのコーティングを施す。コーティングは、母材よりも剛性が小さく、かつ、耐摩耗性を有するものであればいかなるものでもよく、例えば、数十μｍのリン酸マンガン皮膜などがよい。
これにより、リングとピンの衝撃接触時、コーティング膜の存在により、接触時の衝撃力発生が緩和され、騒音を抑制することができる。
なお、本実施形態において、第１実施形態に示したようにリング穴４にリング１１を隙間嵌めしてもよい。
なお、上記各実施形態および各参考実施形態では、ピン及びリングが４組設けられたものを例に挙げて示したが、本発明はこの組数に限定されるものではない。
本発明の第１実施形態として示したスクロール型圧縮機を示す断面図である。 本発明の第１参考実施形態として示したスクロール型圧縮機が備える自転防止機構の拡大図である。 同自転防止機構の弾性部材の変形例を示した部分断面図である。 同自転防止機構の弾性部材の変形例を示した部分断面図である。 同自転防止機構の弾性部材の変形例を示した部分断面図である。 同自転防止機構の弾性部材の変形例を示した部分断面図である。 スクロール型圧縮機の第２参考実施形態について、自転防止機構を示した拡大斜視図である。 同自転防止機構の弾性部材の変形例を示した部分断面図である。 スクロール型圧縮機の第２実施形態について示した断面図である。 ピン荷重とケース表面振動の関係を示した図である。
符号の説明
１ スクロール圧縮機
２ 固定スクロール
３ 旋回スクロール
４ リング穴（ピン受け部材収容穴）
５ ピン
６ フロントケース（固定側）
１１ リング（ピン受け部材）
１１ａ 凹所

Claims (2)

  1. 固定スクロールを含む固定側と、
    前記固定側に対して相対的に公転旋回運動することにより流体を圧縮する旋回スクロールと、
    前記旋回スクロール側と前記固定側とのいずれか一方に設けられたピン受け部材収容穴と、
    前記ピン受け部材収容穴に弾性部材を介在させずに遊嵌されて凹所が形成されたピン受け部材と、
    前記旋回スクロール側と前記固定側とのいずれか他方に設けられ、前記凹所内壁に当接可能なピンとを含み、
    前記凹所とピンとが当接することにより、前記旋回スクロールの自転を防止するように構成された自転防止機構を備え、
    前記ピン受け部材は、その前記ピン受け部材収容穴への挿入方向の後側の端面が、前記ピン受け部材収容穴が形成されている面に対し、前記ピン受け部材収容穴の内部側に位置するように、その軸方向寸法が前記ピン受け部材収容穴の深さ寸法よりも小さい、スクロル型圧縮機。
  2. 前記ピン受け部材は、前記ピン受け部材収容穴中に、０．０２０〜０．０５４ｍｍの隙間を有して遊嵌される、請求項１に記載のスクロール型圧縮機。
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