JP6707478B2 - 両回転スクロール型圧縮機 - Google Patents

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

両回転スクロール型圧縮機は、駆動側スクロールや従動側スクロールの渦巻状壁体の先端がサポート部材によって支持される構造が採用される場合がある。このような構造を採用する場合、渦巻状壁体の噛み合いを確実にするため、駆動側スクロール及び従動側スクロールの回転軸線周りの位相を正確に位置決めする位置決めピンが設けられる。しかし、位置決めピンを渦巻状壁体に圧入すると、壁体が変形して壁体同士の噛み合いが損なわれ、性能や耐久性が低下するおそれがある。

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、壁体を位置決めピンで位置決めする際に性能や耐久性を低下させるおそれがない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、駆動側端板に配置された渦巻状の駆動側壁体を有する駆動側スクロール部材と、従動側端板に配置され、前記駆動側壁体に対応する従動側壁体を有し、該従動側壁体が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室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を備え、前記駆動側壁体または前記従動側壁体の少なくともいずれか一方の軸方向における先端に対して、回転軸線周りの位相を位置決めする位置決めピンによって接続されて該壁体とともに回転するサポート部材が設けられ、前記位置決めピンは、前記サポート部材に対して圧入されるとともに、前記壁体に対して非圧入状態で嵌入されていることを特徴とする。

駆動側スクロール部材の端板に配置された駆動側壁体と、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。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。
壁体とサポート部材とが位置決めピンによって接続されている。位置決めピンは、サポート部材に対して圧入されている一方で、壁体に対しては非圧入状態で嵌入されている。これにより、サポート部材に対しては位置決めピンを強固に固定でき、かつ壁体には位置決めピンの嵌入による形状変形を及ぼすことがない。壁体に形状変形が生じないので、性能や耐久性の低下を来すおそれがない。
なお、「非圧入状態で嵌入」とは、位置決めピンが嵌め合わさることでピン穴が変形拡大し部材の形状変形を及ぼさない程度の嵌入を意味し、例えばすき間ばめが挙げられる。

さらに、本発明の両回転スクロール型圧縮機では、前記位置決めピンは、前記回転軸線周りに少なくとも２箇所設けられていることを特徴とする。

位置決めピンを２箇所設けることによって回転軸線回りの位置を決めることができる。

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は、第１駆動側端板と第１駆動側壁体とを有し、前記駆動部によって駆動される第１駆動側スクロール部と、第２駆動側端板と第２駆動側壁体とを有する第２駆動側スクロール部と、を備え、前記従動側スクロール部材は、前記従動側端板の一側面に設けられ、前記第１駆動側壁体と噛み合う第１従動側壁体と、前記従動側端板の他側面に設けられ、前記第２駆動側壁体と噛み合う第２従動側壁体と、を備え、前記第１駆動側端板を間に介して配置され、前記第１従動側壁体の軸方向の先端側に固定されて前記第１従動側壁体とともに回転する第１サポート部材と、前記第２駆動側端板を間に介して配置され、前記第２従動側壁体の軸方向の先端側に固定されて前記第２従動側壁体とともに回転する第２サポート部材と、を備え、前記位置決めピンは、前記第１従動側壁体と第１サポート部材との間、及び、前記第２従動側壁体と第２サポート部材との間に設けられていることを特徴とする。

従動側スクロール部材が第１従動側壁体と第２従動側壁体とを備える場合には、それぞれが接続されるサポート部材との間に位置決めピンを設ける。

位置決めピンをサポート部材に対して圧入する一方で、壁体に対しては非圧入状態で嵌入することとしたので、性能や耐久性の低下を来すおそれがない。

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。 第１従動側壁体に設けられた位置決めピン周りを示した部分縦断面図である。 図２の変形例を示した部分縦断面図である。 図２の他の変形例を示した部分縦断面図である。 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。

以下、本発明の一実施形態について説明する。
［第１実施形態］
図１には、第１実施形態に係る両回転スクロール型圧縮機（スクロール型圧縮機）１が示されている。両回転スクロール型圧縮機１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１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（作動流体）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（作動流体）を吸入する空気吸入口が設けられている。

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、駆動側回転軸線ＣＬ１回りに回転する。ロータ５ｂには、駆動側回転軸線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の第１駆動側軸部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に接続された第１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。第１駆動側軸部７ｃは、玉軸受とされた第１駆動側軸受１１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、渦巻状とされた複数の第１駆動側壁体７１ｂが設けられている。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と同様に、渦巻状とされ複数設けられている。
第２駆動側端板７２ａには、駆動側回転軸線ＣＬ１方向に延在する円筒形の第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駆動側端板７２ａ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２駆動側軸部７２ｃとハウジング３との間には、第２駆動側軸受１４よりも第２駆動側軸部７２ｃの先端側（図１において左側）に、２つのシール部材１６が設けられている。２つのシール部材１６と第２駆動側軸受１４とは駆動側回転軸線ＣＬ１方向に所定間隔を有して配置されている。２つのシール部材１６の間には、例えば半固体潤滑剤であるグリースとされた潤滑剤が封入されている。なお、シール部材１６は１つとしても良い。この場合、潤滑剤は、シール部材１６と第２駆動側軸受１４との間に封入される。

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壁体固定ボルト（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、従動側端板９０ａが位置している。従動側端板９０ａの中央には吐出貫通孔（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へ流れるようになっている。
従動側端板９０ａの一側面には、第１従動側壁体９１ｂが設けられており、従動側端板９０ａの他側面には、第２従動側壁体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。

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、第１従動側壁体９１ｂの外周側の先端（自由端）に対して第１サポート固定ボルト３４によって固定されており、第２サポート部材３５は、第２従動側壁体９２ｂの外周側の先端（自由端）に対して第２サポート固定ボルト３６によって固定されている。

第１サポート部材３３と第１従動側壁体９１ｂとの間の従動側回転軸線ＣＬ２回りの位置決めは、第１サポート固定ボルト３４とは異なる角度位置に設けられた位置決めピン４０によって行われる。具体的には、図２に示すように、第１従動側壁体９１ｂの先端に形成されたピン挿入穴９１ｂ１内に位置決めピン４０の一端が挿入され、第１サポート部材３３に対して位置決めピン４０の他端が圧入されている。位置決めピン４０は、第１従動側壁体９１ｂのピン挿入穴９１ｂ１に対して、非圧入状態で嵌入されている。すなわち、位置決めピン４０が嵌め合わさることでピン挿入穴９１ｂ１が変形拡大して第１従動側壁体９１ｂの形状変形を及ぼさない程度の嵌め合いで嵌入されている。
位置決めピン４０は、従動側回転軸線ＣＬ２回りに２箇所設けられている。ただし、位置決めピン４０は、３箇所以上設けてもよい。この場合、３つ目以上の位置決めピン４０は実際には位置決めの必要はないので、いわゆるダミーピンとなる。
なお、第２サポート部材３５と第２従動側壁体９２ｂとの間にも同様に位置決めピンが設けられている。

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、従動側回転軸線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（同期駆動機構）１５が設けられている。すなわち、第１駆動側端板７１ａに転がり軸受（リング）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。ピンリング機構１５によって、駆動側スクロール部材７０から従動側スクロール部材９０へと駆動力が伝達されるとともに、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される。

上記構成の両回転スクロール型圧縮機１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に接続された第１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が円形穴の内周面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が自転旋回運動を行うと、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に形成された吐出貫通孔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。
従動側壁体９１ｂ，９２ｂと各サポート部材３３，３５との間の位置決めを行う位置決めピン４０を、サポート部材３３，３５に対して圧入する一方で、従動側壁体９１ｂ，９２ｂに対しては非圧入状態で嵌入することとした。これにより、サポート部材３３，３５に対しては位置決めピン４０を強固に固定でき、かつ従動側壁体９１ｂ，９２ｂには位置決めピン４０の嵌入による形状変形を及ぼすことがない。このように、従動側壁体９１ｂ，９２ｂに形状変形が生じないので、両回転スクロール型圧縮機１の性能や耐久性の低下を来すおそれがない。

また、図３に示すように、第１サポート部材３３の突出部に別体とされた円柱形状のカラー３３ｂを設け、このカラー３３ｂに対して位置決めピン４０を圧入するようにしても良い。カラー３３ｂが第１サポート部材３３とは別個の部材として設けられているため、第１サポート部材３３の加工が容易となる。また、カラー３３ｂの高さを調整することで、両スクロール部材７０，９０の向かい合う間隔を調整することができる。同様のカラーは、第２サポート部材３５にも設けることができる。

また、図４に示すように、位置決めピン４０は、カラー３３ｂを貫通し、第１サポート部材３３に圧入するようにしても良い。この場合、位置決めピン４０は、カラー３３ｂの貫通穴に対して圧入されていても良いし、すき間ばめとされていても良い。同様のカラーは、第２サポート部材３５にも設けることができる。

［第２実施形態］
第１実施形態では各スクロール部材に壁体が軸方向において両側に設けられた、いわゆる両歯とされた両回転スクロール型圧縮機について説明したが、第２実施形態は、軸方向において壁体が１つとされたいわゆる片歯とされた両回転スクロール型圧縮機について説明する。
図５には、片歯とされた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、駆動側スクロール部材７及び従動側スクロール部材９のそれぞれの壁体７ｂ，９ｂを支持するサポート部材２０，２２を備えている。なお、図５には、図１で示したモータ５周辺が示されていないが、本実施形態も同様の構造とされている。

図５に示したように、駆動側スクロール部材７の駆動側壁体７ｂの先端（自由端）には、位置決めピン４１を介して、駆動側サポート部材２０が固定されている。位置決めピン４１は、駆動側壁体７ｂに対しては非圧入状態で嵌入されている一方で、駆動側サポート部材２０に対しては圧入されている。

駆動側サポート部材２０と駆動側スクロール部材７との間には、従動側スクロール部材９が挟まれている。したがって、駆動側サポート部材２０に対向して従動側端板９ａが配置されている。

駆動側サポート部材２０は、中心側に軸部２０ａを有している。軸部２０ａは、玉軸受とされた駆動側サポート部材用軸受２６を介して、ハウジング３に対して回転自在に取り付けられている。これにより、駆動側サポート部材２０は、駆動側スクロール部材７と同様に駆動側回転軸線ＣＬ１を中心として回転する。

駆動側サポート部材２０と従動側端板９ａ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、従動側端板９ａにリング部材１５ａが設けられ、駆動側サポート部材２０にピン部材１５ｂが設けられている。

従動側スクロール部材９の従動側壁体９ｂの先端（自由端）には、位置決めピン４１を介して、従動側サポート部材２２が固定されている。位置決めピン４１は、従動側壁体９ｂに対しては非圧入状態で嵌入されている一方で、従動側サポート部材２２に対しては圧入されている。

従動側サポート部材２２と従動側スクロール部材９との間には、駆動側スクロール部材７が挟まれている。したがって、従動側サポート部材２２に対向して駆動側端板７ａが配置されている。

従動側サポート部材２２は、中心側に軸部２２ａを有している。軸部２２ａは、玉軸受とされた従動側サポート部材用軸受２８を介して、ハウジング３に対して回転自在に取り付けられている。これにより、従動側サポート部材２２は、従動側スクロール部材９と同様に従動側回転軸線ＣＬ２を中心として回転する。

本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
各壁体７ｂ，９ｂと各サポート部材２０，２２との間の位置決めを行う位置決めピン４１を、サポート部材２０，２２に対して圧入する一方で、各壁体７ｂ，９ｂに対しては非圧入状態で嵌入することとした。これにより、サポート部材２０，２２に対しては位置決めピン４１を強固に固定でき、かつ各壁体７ｂ，９ｂには位置決めピン４１の嵌入による形状変形を及ぼすことがない。このように、各壁体７ｂ，９ｂに形状変形が生じないので、両回転スクロール型圧縮機１Ａの性能や耐久性の低下を来すおそれがない。

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。また、本発明のスクロール型圧縮機を鉄道車両用のブレーキシステムとして空気の力を利用した空制装置に適用することも可能である。

１，１Ａ 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（ハウジング）
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
７ 駆動側スクロール部材
７ａ 駆動側端板
７ｂ 駆動側壁体
７ｃ 第１駆動側軸部
９ 従動側スクロール部材
９ａ 従動側端板
９ｂ 従動側壁体
１１ 第１駆動側軸受
１４ 第２駆動側軸受
１５，１５’ ピンリング機構（同期駆動機構）
１５ｂ ピン部材
１６ シール部材
２０ 駆動側サポート部材
２０ａ 軸部
２２ 従動側サポート部材
２２ａ 軸部
２６ 駆動側サポート部材用軸受
２８ 従動側サポート部材用軸受
３１ 壁体固定ボルト（壁体固定部）
３３ 第１サポート部材
３３ａ 軸部
３３ｂ カラー
３４ 第１サポート固定ボルト
３５ 第２サポート部材
３５ａ 軸部
３６ 第２サポート固定ボルト
３７ 第１サポート部材用軸受
３８ 第２サポート部材用軸受
４０，４１ 位置決めピン
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 吐出貫通孔（貫通孔）
９１ｂ 第１従動側壁体
９１ｂ１ ピン挿入穴
９２ｂ 第２従動側壁体
ＣＬ１ 駆動側回転軸線
ＣＬ２ 従動側回転軸線

Claims (3)

1. 駆動部によって回転駆動され、駆動側端板に配置された渦巻状の駆動側壁体を有する駆動側スクロール部材と、
   従動側端板に配置され、前記駆動側壁体に対応する従動側壁体を有し、該従動側壁体が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室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、
   を備え、
   前記駆動側壁体または前記従動側壁体の少なくともいずれか一方の軸方向における先端に対して、回転軸線周りの位相を位置決めする位置決めピンによって接続されて該壁体とともに回転するサポート部材が設けられ、
   前記位置決めピンは、前記サポート部材に対して圧入されるとともに、前記壁体に対して非圧入状態で嵌入されていることを特徴とする両回転スクロール型圧縮機。
2. 前記位置決めピンは、前記回転軸線周りに少なくとも２箇所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. 前記駆動側スクロール部材は、第１駆動側端板と第１駆動側壁体とを有し、前記駆動部によって駆動される第１駆動側スクロール部と、第２駆動側端板と第２駆動側壁体とを有する第２駆動側スクロール部と、を備え、
   前記従動側スクロール部材は、前記従動側端板の一側面に設けられ、前記第１駆動側壁体と噛み合う第１従動側壁体と、前記従動側端板の他側面に設けられ、前記第２駆動側壁体と噛み合う第２従動側壁体と、を備え、
   前記第１駆動側端板を間に介して配置され、前記第１従動側壁体の軸方向の先端側に固定されて前記第１従動側壁体とともに回転する第１サポート部材と、前記第２駆動側端板を間に介して配置され、前記第２従動側壁体の軸方向の先端側に固定されて前記第２従動側壁体とともに回転する第２サポート部材と、を備え、
   前記位置決めピンは、前記第１従動側壁体と第１サポート部材との間、及び、前記第２従動側壁体と第２サポート部材との間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。

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