JP6727978B2 - 両回転スクロール型圧縮機 - Google Patents
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Description
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、前記従動側端板を間に介して配置され、前記駆動側壁体の回転軸方向の先端側に固定されて前記駆動側スクロール部材とともに回転する駆動側サポート部材、及び/又は、前記駆動側端板を間に介して配置され、前記従動側壁体の回転軸方向の先端側に固定されて前記従動側スクロール部材とともに回転する従動側サポート部材とを備え、前記駆動側サポート部材が固定される各前記駆動側壁体の固定部は、該駆動側壁体の半径方向外側の端部の近傍でかつ該半径方向外側の端部から該駆動側壁体の内周方向に離間した位置に設けられ、且つ/又は、前記従動側サポート部材が固定される各前記従動側壁体の固定部は、該従動側壁体の半径方向外側の端部の近傍でかつ該半径方向外側の端部から該従動側壁体の内周方向に離間した位置に設けられていることを特徴とする。
駆動側スクロール部材及び従動側スクロール部材が回転して回転数が上昇すると、端板に設置された壁体の回転軸方向の先端が遠心力によって半径方向外側へと変位して、壁体が傾斜するように変形する。壁体の半径方向外側の端部が最も端板中心から遠い位置にあるため最も遠心力が大きくなることから、壁体の変形は半径方向外側の端部で最も大きくなる。そこで、壁体の自由端側にサポート部材を固定することによって、壁体の剛性を上げて高速度化に対応できるようにする。
サポート部材が固定される壁体の固定部は、壁体の他の領域に比べて剛性が高くなる。したがって、遠心力が最も大きい壁体の半径方向外側の端部に固定部を設けることが好ましいと考えられる。しかし、発明者等が鋭意検討したところ、半径方向外側の端部に固定部を設けると、剛性が高くなるものの固定部の質量が他の壁体領域よりも大きくなるので却って遠心力によって生じる応力が大きくなるということを見出した。そこで、固定部は、壁体の半径方向外側の端部近傍でかつ半径方向外側の端部から壁体の内周方向に離間した位置に設けることとした。これにより、固定部を半径方向外側の端部に位置させる場合に比べて、固定部に発生する応力を軽減することができるので、高速度化や高加速化に対応させることができる。
[第1実施形態]
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。
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。
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。
モータによって駆動軸が駆動側回転軸線CL1回りに回転させられると、駆動軸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7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7が回転すると、駆動力がピンリング機構15を介して駆動側端板7aから従動側サポート部材22へと伝達される。また、ピンリング機構15を介して駆動側サポート部材20から従動側端板9aへと駆動力が伝達される。これにより、駆動力が従動側スクロール部材9へと伝達され、従動側スクロール部材9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7,9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7,9が同じ方向に同一角速度で自転運動を行うと、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7,9の外周側から吸入され、両スクロール部材7,9によって形成された圧縮室に取り込まれる。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。このように圧縮された空気は、従動側スクロール部材9の吐出ポート9d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。
駆動側スクロール部材7及び従動側スクロール部材9が回転して回転数が上昇すると、端板7a,9aに設置された壁体7b,9bの回転軸方向の先端が遠心力によって半径方向外側へと変位して、壁体7b,9bが傾斜するように変形する。壁体7b,9bの半径方向外側の端部7e,9eが最も端板中心CL1,CL2から遠い位置にあるため最も遠心力が大きくなることから、壁体7b,9bの変形は半径方向外側の端部7e,9eで最も大きくなる。そこで、壁体7b,9bの自由端側にサポート部材20,22を固定することによって、壁体7b,9bの剛性を上げて高速度化に対応できるようにした。
第1実施形態で説明した固定部7f,9fの配置や構造は、以下に説明する両回転スクロール型圧縮機にも適用することができる。
図6には、本実施形態に係る両回転スクロール型圧縮機1Bが示されている。なお、図1を用いて説明した両回転スクロール型圧縮機1Aと同様の構造については同一符号を付してその説明を省略する。
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駆動側壁体71bは、上述した駆動側壁体7b(図2参照)と同様に、3条とされている。
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、上述した駆動側壁体7b(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。
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。また、各サポート部材33,35の形状は、図5を用いて説明した第1実施形態の従動側サポート部材22と同様である。
モータによってロータに接続された駆動軸が駆動側回転軸線CL1回りに回転させられると、駆動軸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が同じ方向に同一角速度で自転運動を行うと、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。
また、3条の壁体が端板の中心回りに離間する「所定角度間隔」としては、好ましくは、120°とされた等角度間隔とされるが、本発明はこれに限定されるものではなく、等角度間隔に対する角度誤差が±10°、さらに好ましくは±1°とされた略等角度間隔としてもよい。
また、同期駆動機構としてピンリング機構15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、例えばクランクピン機構としても良い。
3 ハウジング
3b スクロール収容部
3d 吐出口
7 駆動側スクロール部材
7a 駆動側端板
7b 駆動側壁体
7c 駆動側軸部
7e 半径方向外側の端部
7f 駆動側固定部
9 従動側スクロール部材
9a 従動側端板
9b 従動側壁体
9c 従動側軸部
9d 吐出ポート
9e 半径方向外側の端部
9f 従動側固定部
11 駆動側軸受
13 従動側軸受
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
20 駆動側サポート部材
20a 軸部
20b 半径方向延長部
22 従動側サポート部材
24a 締結部材
24b 締結部材
25a 締結部材
25b 締結部材
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 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
91f 第1固定部
92b 第2従動側壁体
92f 第2固定部
Claims (3)
- 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、
前記従動側端板を間に介して配置され、前記駆動側壁体の設置方向における自由端側に固定されて前記駆動側スクロール部材とともに回転する駆動側サポート部材、及び/又は、前記駆動側端板を間に介して配置され、前記従動側壁体の先端側に固定されて前記従動側スクロール部材とともに回転する従動側サポート部材と、
を備え、
前記駆動側サポート部材が固定される各前記駆動側壁体の固定部は、該駆動側壁体の半径方向外側の端部の近傍でかつ該半径方向外側の端部から該駆動側壁体の内周方向に離間した位置に設けられ、且つ/又は、前記従動側サポート部材が固定される各前記従動側壁体の固定部は、該従動側壁体の半径方向外側の端部の近傍でかつ該半径方向外側の端部から該従動側壁体の内周方向に離間した位置に設けられていることを特徴とする両回転スクロール型圧縮機。 - 前記駆動側壁体を平面視した場合に、該駆動側壁体の中心と前記半径方向外側の端部とを結ぶ線と、該駆動側壁体の中心と前記固定部の中央とを結ぶ線とがなす角度が、10°以上50°以下とされ、且つ/又は、
前記従動側壁体を平面視した場合に、該従動側壁体の中心と前記半径方向外側の端部とを結ぶ線と、該従動側壁体の中心と前記固定部の中央とを結ぶ線とがなす角度が、10°以上50°以下とさ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。 - 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材と、前記第1駆動側壁体と前記第2駆動側壁体との回転軸方向の先端同士が向かい合った状態で固定する壁体固定部と、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、
前記従動側サポート部材は、前記第1駆動側端板を間に介して配置され、前記第1従動側壁体の回転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従動側壁体の回転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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