JP6759340B2 - 両回転スクロール型圧縮機 - Google Patents

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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 特開2014−13044号公報
上記特許文献1の両回転スクロール型圧縮機は、対向する端板間に渦巻状壁体を設けた駆動側スクロール部材と、駆動側スクロール部材の端板間に挟み込まれて設けられた従動側スクロール部材とを備えている。このような構成を実現するために、同文献では、従動側スクロール部材の外周部に端板を設けないようにして、この位置に駆動側スクロール部材の渦巻状壁体を通し、駆動側スクロール部材の両側の端板で従動側スクロール部材を挟み込んで固定するようになっている(特許文献1の図3参照)。このときに、駆動側スクロール部材の渦巻状壁体の先端を、端板上に形成した溝に挿入して位置決めした上で、ネジで締結するようになっている。したがって、渦巻状壁体の高さは壁体の溝に挿入する分だけ高く形成しておく必要があり、本来必要とされる壁体高さよりも大きくなってしまう。渦巻状壁体の高さが大きくなると、高さが大きい分だけエンドミル等による加工が必要となり、コストが増大する。また、端板に溝を加工する必要があるため、その分だけ加工工程が必要となり、さらにコストが増大する。
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、対向する端板間に渦巻状壁体を設けた駆動側スクロール部材を安価に製造することができる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。
また、スクロール型圧縮機のスクロール部は、複雑な曲線を組み合わせた形状の切削加工が必要となるため、加工性の向上が望まれる。
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、スクロール部の加工性を向上させてコスト低減できる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。
また、上記特許文献1に記載された両回転型スクロール圧縮機では、向かい合わせた2つのスクロール部材を互いに固定して駆動側スクロールとしている。互いに固定されるスクロール部材の材料については何ら規定されていないが、本発明者等が検討したところ、各スクロール部材を異なる材料で構成した場合には、温度変化が生じた際に熱膨張差によって変形が生じ、応力増加や圧縮機としての性能を損なうおそれがあることを見出した。また、互いの固定接触部では、イオン化傾向の違いにより水分との反応で電食が生じるおそれもある。
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、温度変化による応力増加や圧縮性能の低下を抑制することができる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。
また、特許文献1に記載された両回転スクロール型圧縮機は、従動側スクロール部材の端板の両側に駆動側スクロール部材との間で圧縮室が形成される。しかし、製造上の寸法バラツキ等によって両側の圧縮室に圧力差が生じ、作動流体の吐出前に両側の圧縮室が合流する際に吐出を阻害するおそれがある。また、両側の圧縮室の圧力差によって、スクロール部材にスラスト荷重が発生するおそれがある。
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、従動側スクロール部材の端板の両側に形成された圧縮室の圧力差を低減することができる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。
また、スクロール型圧縮機として、一方がハウジング側に固定された固定スクロールとされ、他方が固定スクロール周りに公転旋回運動を行う旋回スクロールとされた固定旋回スクロール型圧縮機が知られている。そして、固定スクロールと旋回スクロールとの焼き付きを防止するために表面処理が施されている(上記特許文献2参照)。
しかし、両回転スクロール型圧縮機のスクロール部材に対して焼き付き防止のために表面処理を施す場合に、どの領域に表面処理を施せば良いのかという検討が今までなされていない。特に、不必要な部分まで表面処理を行うとコストの上昇を招いてしまう。
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、表面処理のコストを抑えることができる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。
本発明の一態様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、駆動側端板上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、前記駆動側壁体に対応する渦巻状の従動側壁体が従動側端板上に配置され、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を備え、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、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、前記壁体固定部は、前記第1駆動側壁体の先端および前記第2駆動側壁体の先端の少なくとも一部を固定している。
駆動側スクロール部材の駆動側端板上に配置された駆動側壁体と、従動側スクロール部材の従動側壁体とが噛み合わされることによって、圧縮空間が形成される。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。
第1駆動側壁体と第2駆動側壁体とによって駆動側スクロール部材を構成することとし、駆動側スクロール部材の壁体の高さ方向を分割することとした。これにより、壁体を加工する際の加工高さを低減することができ、高い精度でかつ高速に加工することが可能となる。
さらに、本発明の一態様にかかる両回転スクロール型圧縮機では、前記壁体固定部は、前記第1駆動側壁体の先端および前記第2駆動側壁体の先端のそれぞれに設けられたキー溝部と、該キー溝部に挿入されるキー部材とを備えている。
2つの駆動側壁体の先端同士を固定する壁体固定部を備えている。そして、壁体固定部は、第1駆動側壁体の先端および第2駆動側壁体の先端のそれぞれに設けられたキー溝部と、これらキー溝部に挿入されるキー部材とを備えている。キー溝部は渦巻状とされた壁体の先端に沿って設けられているので、一方向だけでなく二方向の位置決めが可能となり、正確に壁体同士を組み合わせることができる。
さらに、本発明の一態様にかかる両回転スクロール型圧縮機では、前記壁体固定部は、前記第1駆動側壁体の先端および前記第2駆動側壁体の先端のいずれか一方に設けられた溝部と、前記第2駆動側壁体の先端および前記第1駆動側壁体の先端の他方に設けられ、前記溝部に挿入される凸部とを備えている。
2つの駆動側壁体の先端同士を固定する壁体固定部を備えている。そして、壁体固定部は、第1駆動側壁体の先端および第2駆動側壁体の先端の一方に設けられた溝部と、第2駆動側壁体の先端および第1駆動側壁体の先端の他方に設けられ、溝部に挿入される凸部とを備えている。溝部及び凸部は渦巻状とされた壁体の先端に沿って設けられているので、一方向だけでなく二方向の位置決めが可能となり、正確に壁体同士を組み合わせることができる。
本発明の一態様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を備え、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、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、第1従動側端板および該第1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従動側壁体を有する第1従動側スクロール部と、第2従動側端板および該第2従動側端板の一側面に設けられ、前記第2駆動側壁体と噛み合う第2従動側壁体を有する第2従動側スクロール部とを備え、前記第1従動側端板及び前記第2従動側端板は、それぞれの他側面が重ね合わされて固定されている。
駆動側スクロール部材の端板の中心周りに所定角度間隔をもって配置された駆動側壁体のそれぞれと、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。これにより、1つの駆動側壁体と1つの従動側壁体とからなる対が複数設けられ、複数条とされた壁体を有するスクロール型圧縮機が構成される。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。
第1駆動側壁体と第1従動側壁体とが噛み合うことによって圧縮室が形成されるとともに、第2駆動側壁体と第2従動側壁体とが噛み合うことによって圧縮室が形成されることで、別々の圧縮室が形成されることになる。このとき、第1駆動側スクロール部と第2駆動側スクロール部とを別部材とする。これにより、駆動側スクロール部材の加工性が上がりコストを下げることができる。
また、従動側スクロール部材についても、第1従動側端板と第2従動側端板とを1つの部材で共通化せずに、第1従動側端板と第2従動側端板との他側面を重ね合わせて固定することとしたので、第1従動側スクロール部と第2従動側スクロール部とを別部材とすることができる。これにより、従動側スクロール部材についても加工性が上がり、コストを下げることができる。
また、本発明の一態様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を備え、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、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、前記第1駆動側スクロール部で流体が圧縮されて吐出するタイミングと、前記第2駆動側スクロール部で流体が圧縮されて吐出するタイミングとが異なる。
各駆動側スクロール部で流体が圧縮されて吐出するタイミングを異ならせることによって、圧縮機から吐出される流体の脈動を抑えることができる。
例えば、壁体の形状や圧縮室を構成する端板の形状を変更することによって吐出のタイミングを異ならせることができる。
吐出のタイミングのずれ量としては、スクロール部材の回転角で1°以上、好ましくは5°以上、さらに好ましくは10°以上とされる。
また、本発明の一態様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を備え、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、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、前記第2駆動側スクロール部には、第1駆動側スクロール部によって圧縮された流体とともに、該第2駆動側スクロール部によって圧縮された流体を吐出する吐出ポートが設けられ、前記第1駆動側スクロール部によって圧縮された流体の吐出圧力が、前記第2駆動側スクロール部によって圧縮された流体の吐出圧力よりも高くされていることを特徴とする。
第1駆動側スクロール部によって圧縮された流体の吐出圧力を、第2駆動側スクロール部によって圧縮された流体の吐出圧力よりも高くすることで、第1駆動側スクロールから導かれた吐出流体を第2駆動スクロール部に設けた吐出ポートから円滑に吐出することができる。
例えば、壁体の形状や圧縮室を構成する端板の形状を変更することによって吐出圧力を調整することができる。
吐出圧力の圧力差としては、第1駆動側スクロール部からの吐出流体が第2駆動側スクロール部からの吐出流体によって妨げられることなく吐出ポートから流出できる程度の圧力差以上であれば良い。
また、本発明の一態様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を備え、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、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、前記第1駆動側壁体の壁体高さは、前記第2駆動側壁体の壁体高さよりも大きい。
例えば、第1駆動側スクロール部は駆動部によって駆動されるので、第2駆動側スクロール部よりも剛性を高く設計する。このように、第1駆動側スクロール部の方が第2駆動側スクロール部よりも剛性が大きい場合には、第1駆動側壁体の壁体高さを高くして相対的に第2駆動側壁体の壁体高さを低くすることによって、第2駆動側スクロール部の剛性を高めることができる。
壁体高さとは、端板に設置された壁体の回転軸方向の寸法である。
また、本発明の一態様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を備え、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、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、前記第2駆動側スクロール部には、第1駆動側スクロール部によって圧縮された流体とともに、該第2駆動側スクロール部によって圧縮された流体を吐出する吐出ポートが設けられ、前記第1駆動側壁体の壁体高さは、前記第2駆動側壁体の壁体高さよりも小さい。
第1駆動側スクロール部から吐出された流体は第2駆動側スクロール部の吐出ポートから吐出されることになる。したがって、第1駆動側スクロール部から第2駆動側スクロール部へ流体が導かれる際に圧力損失が発生することになる。そこで、第1駆動側壁体の壁体高さを、第2駆動側壁体の壁体高さよりも小さくすることとした。これにより、第1駆動側スクロール部で圧縮される流体の流量を低減することで、圧力損失を低減することができる。
本発明の一態様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を備え、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、前記第1駆動側壁体と前記第2駆動側壁体との軸方向における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における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における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、前記第1駆動側スクロール部および前記第2駆動側スクロール部は、同じ線膨張係数を有する材料で構成され、且つ/又は、前記従動側スクロール部材、前記第1サポート部材及び前記第2サポート部材は、同じ線膨張係数を有する材料で構成されている。
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。
第1駆動側スクロール部材と第2駆動側スクロール部材とは、互いに固定されているので、温度変化が生じた場合に熱膨張差によって変形が生じて応力が増加し、また圧縮性能に悪影響を及ぼすおそれがあるので、同じ線膨張係数を有する材料で構成する。また、同一材料を用いることが好ましい。さらに、同一材料を用いることとすれば、互いの固定接触部にてイオン化傾向の違いにより水分との反応で電食が生じることを回避することができる。
従動側スクロール部材、第1サポート部材及び第2サポート部材は、互いに固定されているので、温度変化が生じた場合に熱膨張差によって変形が生じて応力が増加し、また圧縮性能に悪影響を及ぼすおそれがあるので、同じ線膨張係数を有する材料で構成する。また、同一材料を用いることとすれば、互いの固定接触部にてイオン化傾向の違いにより水分との反応で電食が生じることを回避することができる。
用いる材料としては、例えば、アルミ合金やマグネシウム合金が挙げられる。
さらに、本発明の両回転スクロール型圧縮機では、前記第1駆動側スクロール部および前記第2駆動側スクロール部に用いる材料よりも、前記従動側スクロール部材に用いる材料の方が比重が小さい材料とされていることを特徴とする。
従動側スクロール部材の従動側端板は、その両面が第1駆動側壁体の先端体及び第2駆動側壁体の先端のそれぞれに対向する面となり、圧縮室を形成する。したがって、従動側端板に肉盗み(肉抜き)を行って軽量化することが困難である。一方、駆動側スクロール部材の第1駆動側端板及び第2駆動側端板は、それぞれの片面のみが対応する従動側壁体の先端に対向するだけで、その反対面は圧縮室を形成しない。したがって、第1駆動側端板及び第2駆動側端板は、圧縮室を形成しない面に肉盗みを行うことができる。このため、駆動側スクロール部材は軽量化することが可能となる。
よって、第1駆動側スクロール部および第2駆動側スクロール部に用いる材料よりも、軽量化が困難な従動側スクロール部材に用いる材料の方が比重が小さい材料を用いることにより、回転慣性力の低下を図ることができる。
例えば、第1動側スクロール部および第2駆動側スクロール部にはアルミ合金を用い、従動側スクロール部材にはマグネシウム合金を用いる。
本発明の一態様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、前記第1駆動側壁体と前記第2駆動側壁体との軸方向における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、前記従動側端板には、前記従動側壁体の外周端部の近傍に、貫通孔または切欠が形成されている。
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。
従動側端板に、従動側壁体の外周端部の近傍に、貫通孔または切欠を形成することとした。これにより、従動側端板の両側に形成される圧縮室を連通することで均圧することができ、作動流体の吐出前に両側の圧縮室が合流する際に吐出を阻害するおそれを低減できる。また、両側の圧縮室の圧力差によって、スクロール部材にスラスト荷重が発生するおそれを低減することができる。また、従動側壁体の外周端部の近傍に貫通孔または切欠を形成して従動側スクロール部材の外周側を軽量化するようにしたので、従動側スクロール部材の回転慣性力を小さくすることができる。
また、貫通孔または切欠を従動側壁体の外周端部の近傍に位置させることとしたので、圧力が所定値以上に上昇する前に均圧することで再圧縮を少なくすることができる。
従動側壁体の外周端部の近傍とは、例えば、外周端部の位置を0°とした場合に、渦巻状の壁体の中心から±120°、好ましくは±90°、より好ましくは±45°の範囲を意味する。
貫通孔としては、1つでも良く、また複数であっても良い。
さらに、本発明の一態様にかかる両回転スクロール型圧縮機では、前記貫通孔は、前記従動側壁体の腹側に寄せた位置に形成されている。
従動側壁体の腹側に寄せた位置、すなわち腹側に対向する背側よりも腹側に近づいた位置に貫通孔を形成することで、可及的に外周側に貫通孔を位置させることができる。これにより、従動側スクロール部材の回転慣性力をより小さくすることができる。
本発明の一態様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、前記第1駆動側壁体と前記第2駆動側壁体との軸方向における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、前記駆動側スクロール部材には、表面処理が施されておらず、前記従動側スクロール部材には、少なくとも前記駆動側スクロール部材と接触する領域に、表面処理が施されている。
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。
駆動側スクロール部材には表面処理を施さず、従動側スクロール部材には、少なくとも駆動側スクロール部材と接触する領域に、表面処理を施すこととした。これにより、駆動側スクロール部材と従動側スクロール部材の母材として同種の金属材料を用いたとしても、焼き付きを回避することができる。また、第1駆動側スクロール部および第2駆動側スクロール部の2つに対して表面処理を施すのではなく、1つの従動側スクロール部材に表面処理を施すだけで足りるので、コストを低減することができる。以上から、スクロール部材の耐久性を維持したままコストダウンを図ることができる。
また、第1駆動側スクロール部および第2駆動側スクロール部の2つに対して表面処理を施すと、それぞれで表面処理によって形成された膜厚が異なるおそれがある。膜厚が異なると、駆動側端板と従動側壁体の先端との隙間(チップ隙間)が異なることになり、圧縮性能に悪影響を及ぼすおそれがある。これに対して、1つの従動側スクロール部材に表面処理を施すことにより、同一条件で表面処理が行われるので、従動側端板の両面の膜厚を同等とすることができ、チップ隙間を精度良く管理できる。
なお、駆動側スクロール部材および従動側スクロール部材の材料としては、例えば、アルミニウム合金、マグネシウム合金、鉄系材料が用いられる。また、表面処理としては、例えば、無電解ニッケルリン(Ni−P)メッキが用いられる。
さらに、本発明の一態様にかかる両回転スクロール型圧縮機では、前記駆動側壁体は、前記駆動側端板の中心回りに所定角度間隔を有して複数配置され、前記従動側壁体は、前記従動側端板の中心回りに所定角度間隔を有して各前記駆動側壁体に対応する数だけ配置され、前記第1従動側壁体及び/又は前記第2従動側壁体は、該第1従動側壁体及び/又は該第2従動側壁体の巻き終わりから、π(rad)を該第1従動側壁体又は該第2従動側壁体の数で除した角度までの範囲の外周側に、前記表面処理が施されていない。
壁体の巻き終わりから、π(rad)を一方の端板に設けられた壁体の数で除した角度までの範囲では、壁体の外周側(背側)が対応する駆動側壁体と接触しない。したがって、この角度範囲に表面処理を施す必要が無いので、この角度範囲を表面処理時の治具の固定位置とすることができる。具体的には、表面処理の際にこの角度範囲に対して治具を固定して従動側スクロール部材を支持する。これにより、従動側スクロール部材を安定的に支持して表面処理を施すことができる。なお、表面処理を設けない範囲は、上述の角度範囲の全体にわたって設ける必要は無く、治具を固定する領域を非表面処理領域とすれば良い。
さらに、本発明の一態様にかかる両回転スクロール型圧縮機では、前記従動側端板の中央には、貫通孔が設けられ、該貫通孔を形成する内周面には、前記表面処理が設けられていない。
従動側端板の中央には、圧縮した流体を吐出するための貫通孔が設けられている。この貫通孔を形成する内周面には駆動側壁体が接触することがない。したがって、貫通孔の内周面には表面処理を施す必要が無いため、貫通孔の内周面を表面処理時の治具の固定位置とすることができる。具体的には、表面処理の際に棒状の治具を貫通孔に通して貫通孔の内周面に治具を押し当てて固定して従動側スクロール部材を支持する。これにより、従動側スクロール部材を安定的に支持して表面処理を施すことができる。なお、表面処理を設けない範囲は、貫通孔の内周面の全体にわたって設ける必要は無く、治具を固定する領域を非表面処理領域とすれば良い。
第1駆動側壁体と第2駆動側壁体とによって駆動側スクロール部材の壁体を構成することとし、駆動側スクロール部材の壁体の高さ方向を分割することとした。これにより、壁体を加工する際の加工高さを低減することができ、高い精度でかつ高速に加工することが可能となる。
従動側スクロール部材について、第1従動側端板と第2従動側端板とを1つの部材で共通化せずに、第1従動側端板と第2従動側端板との他側面を重ね合わせて固定することとしたので、第1従動側スクロール部と第2従動側スクロール部とを別部材とすることができる。これにより、加工性が上がり、コストを下げることができる。
互いに固定される駆動側スクロール部や、従動側スクロール部材と各サポート部材とを同種の材料で構成することにより、温度変化による応力増加や圧縮性能の低下を抑制することができる。
ハウジングに孔部を設けて駆動側スクロール部材やサポート部材にアクセス可能としたので、容易に組み立てることができる。
駆動側スクロール部材に表面処理を施さずに、従動側スクロール部材に表面処理を施すこととしたので、コストダウンを図ることができる。
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。 図1の第1駆動側スクロール部を示した斜視図である。 図1の第2駆動側スクロール部を示した平面図である。 キー溝部とキー部材とによって位置決めされた状態を示した縦断面図である。 本発明の第2実施形態に係り、第1駆動側スクロール部材を示した斜視図である。 本発明の第2実施形態に係る第2駆動側スクロール部材を示した斜視図である。 溝部と凸部とによって位置決めされた状態を示した縦断面図である。 本発明の第3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。 図8の駆動側スクロール部材を示した平面図である。 図8の従動側スクロール部材を示した平面図である。 本発明の第4実施形態に係る両回転スクロール型圧縮機の圧力変化の参考例として吐出タイミングを一致させた場合のグラフである。 本発明の第4実施形態に係る両回転スクロール型圧縮機の圧力変化を示し、吐出タイミングを異ならせた場合のグラフである。 本発明の第5実施形態に係る両回転スクロール型圧縮機の圧力変化の参考例として第2スクロール部の吐出圧力を高くした場合のグラフである。 第5実施形態に係る両回転スクロール型圧縮機の圧力変化を示し、第1スクロール部の吐出圧力を高くした場合のグラフである。 図12Aに対応する両回転スクロール型圧縮機の要部縦断面図である。 図12Bに対応する両回転スクロール型圧縮機の要部縦断面図である。 本発明の第6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。 本発明の第7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。 本発明の第8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。 図16の駆動側スクロール部材を示した縦断面図である。 図16の従動側スクロール部材を示した縦断面図である。 本発明の第9実施形態にかかり、図16に示した従動側スクロール部材を示した平面図である。 駆動側スクロール部材と従動側スクロール部材との噛み合わせ状態を示した平面図である。 図20の矢視Bにおける断面図である。 参考例としての駆動側スクロール部材と従動側スクロール部材との噛み合わせ状態を示した平面図である。 図22の矢視Cにおける断面図である。 従動側スクロール部材の変形例を示した平面図である。 本発明の第10実施形態にかかり、2条のスクロール部材を噛み合わせた状態を示した図である。
[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)を圧縮する過給機や、燃料電池の空気極に圧縮空気を供給するための圧縮機、鉄道等の車両の制動装置に用いる圧縮空気を供給するための圧縮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(第1ハウジング)3aと、スクロール部材70,90を収容するスクロール収容部(第2ハウジング)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では示されていないが、ハウジング3には空気を吸入する空気吸入口が設けられている。
ハウジング3のスクロール収容部3bは、スクロール部材70,90の軸線方向における略中央部に位置する分割面Pにて分割されている。ハウジング3には、円周方向の所定位置にて外方に突出するフランジ部30が設けられている。このフランジ部30に締結手段としてのボルト32を通して固定することによって、分割面Pが締結される。
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。
駆動軸6の後端(図1において右端)、すなわち駆動側スクロール部材70に対して反対側の駆動軸6の端部には、ハウジング3との間で駆動軸6を回動可能に支持する後端軸受17が設けられている。
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、アンギュラ玉軸受とされた第1駆動側軸受11を介してハウジング3に対して回動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、図2に示すように、渦巻状とされた第1駆動側壁体71bが2つ、すなわち2条設けられている。2条とされた第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1駆動側壁体71bの巻き終わり部71eは、それぞれ、他の壁部に固定されておらず、独立している。すなわち、各巻き終わり部71e同士を接続して補強するような壁部は設けられていない。なお、第1駆動側壁体71bの条数は、1条でも良く、あるいは3条以上であっても良い。
図1に示したように、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、図3に示されているように、上述した第1駆動側壁体71b(図2参照)と同様に、2条とされている。第2駆動側壁体72bの巻き終わり部72eは、それぞれ、他の壁部に固定されておらず、独立している。すなわち、各巻き終わり部72e同士を接続して補強するような壁部は設けられていない。なお、第2駆動側壁体72bの条数は、1条でも良く、あるいは3条以上であっても良い。
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、アンギュラ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駆動側軸受14の内輪の側方には対して、例えばナットや皿バネ等の予圧部材14aが設けられている。予圧部材14aは、第2駆動側軸部72cに対して取り付けられており、第2駆動側軸受14の内輪を第1駆動側軸受11側に押圧するように固定されている。これにより、第2駆動側軸部72cの拡径された肩部と第2駆動側軸受14の側面との間の軸方向隙間がゼロとされる。
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。各壁体71b,72bの高さは同等とされている。
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。
ボルト31は、第1駆動側壁体71bのフランジ部73に設けた貫通穴73a(図2参照)を通り、第2駆動側壁体72bのフランジ部73に設けた雌ねじ穴73b(図3参照)にて締結される。
図2に示されているように、第1駆動側壁体71bの先端には、渦巻き形状に沿って一定幅及び一定深さのキー溝部71b1が形成されている。第2駆動側壁体72bの先端にも、図3に示されているように、渦巻き形状に沿って一定幅及び一定深さのキー溝部72b1が形成されている。これらキー溝部71b1,72b1は、各壁体71b,72bの先端同士を付き合わせたときに一致する位置に設けられている。
これらキー溝部71b1,72b1には、図4に示されているように、キー部材74が挿入される。キー部材74は、横断面が矩形状とされており、平面視した場合にはキー溝部71b1,72b1の形状に沿うように渦巻状とされている。
なお、キー溝部71b1,72b1及びキー部材74は、従動側端板90aに干渉しない位置(角度範囲)に設定される。また、複数の角度範囲にキー溝部71b1,72b1及びキー部材74を設けても良い。
従動側スクロール部材90は、軸方向(図において水平方向)における略中央に設けられた従動側端板90aを有している。従動側端板90aの中央には貫通孔90hが形成されており、圧縮後の空気が吐出ポート72dへと流れるようになっている。
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。
1従動側壁体91bは、2つ、すなわち2条設けられている。2条とされた従動側壁体91bは、従動側回転軸線CL2回りに等間隔にて配置されている。第2従動側壁体92bについても、同様の構成となっている。なお、各従動側壁体91b,92bの条数は、1条でも良く、あるいは3条以上であっても良い。
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、ピン25aによって第1従動側壁体91bの先端(自由端)に対して固定されており、第2サポート部材35は、ピン25bによって第2従動側壁体92bの先端(自由端)に対して固定されている。
第1サポート部材33の中心軸側には、第1サポート部材用軸部33aが設けられており、この第1サポート部材用軸部33aがアンギュラ玉軸受とされた第1サポート部材用軸受(第1従動側軸受)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、第2サポート部材用軸部35aが設けられており、この第2サポート部材用軸部35aがアンギュラ玉軸受とされた第2サポート部材用軸受(第2従動側軸受)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。
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にリング部材15a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は、両スクロール部材70,90が同期して公転旋回運動するように駆動側スクロール部材70から従動側スクロール部材90に駆動力を伝達する同期駆動機構として用いられる。
第2サポート部材35と第2駆動側端板72a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2駆動側端板72aにリング部材15aが設けられ、第2サポート部材35にピン部材15bが設けられている。ピンリング機構15は、両スクロール部材70,90が同期して公転旋回運動するように駆動側スクロール部材70から従動側スクロール部材90に駆動力を伝達する同期駆動機構として用いられる。
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が相対的に公転旋回運動を行う。
両スクロール部材70,90が公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。
第1駆動側壁体71bと第2駆動側壁体72bとによって駆動側スクロール部材70を構成することとし、駆動側スクロール部材70の壁体71b,72bの高さ方向を分割することとした。これにより、壁体71b,72bを例えばエンドミルで加工する際の加工高さを低減することができ、高い精度でかつ高速に加工することが可能となる。
2つの駆動側壁体71b,72bの先端同士をボルト31で固定する構造とした。そして、第1駆動側壁体71bの先端および第2駆動側壁体72bの先端のそれぞれに設けられたキー溝部71b1,72b1と、これらキー溝部71b1,72b1に挿入されるキー部材74とを備えている。キー溝部71b1,72b1は渦巻状とされた壁体71b,72bの先端に沿って設けられた渦巻き形状とされているので、一方向だけでなく二方向の位置決め(すなわち壁体71b,72bを平面視した際の平面に沿う二次元方向の位置決め)が可能となり、正確に壁体71b,72b同士を組み合わせることができる。
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態について、図5〜図7を用いて説明する。
本実施形態は、第1実施形態のキー溝部71b1,72b1とキー部材74を用いた位置決め構造に変えて、インロー構造とした点が相違する。したがって、共通する構成については同一符号を付してその説明を省略する。
図5に示すように、第1駆動側壁体71bの先端には、渦巻き形状に沿って一定幅及び一定深さの溝部71b2が形成されている。第2駆動側壁体72bの先端には、図6に示すように、渦巻き形状に沿って一定幅及び一定高さの凸部72b2が形成されている。溝部71b2と凸部72b2は、各壁体71b,72bの先端同士を付き合わせたときに一致する位置に設けられている。
図7に示されているように、溝部71b2内に凸部72b2が挿入されて嵌合した状態で互いの壁体71b,72bが位置決めされるようになっている。
なお、溝部71b2及び凸部72b2は、従動側端板90aに干渉しない位置(角度範囲)に設定される。また、複数の角度範囲に溝部71b2及び凸部72b2を設けても良い。
本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
第1駆動側壁体71bの先端に設けられた溝部71b2と、第2駆動側壁体72bの先端に設けられ、溝部71b2に挿入される凸部72b2とを備えている。溝部71b2及び凸部72b2は渦巻状とされた壁体の先端に沿って設けられているので、一方向だけでなく二方向の位置決め(すなわち壁体71b,72bを平面視した際の平面に沿う二次元方向の位置決め)が可能となり、正確に壁体同士を組み合わせることができる。
なお、第2駆動側壁体72bに溝部を設けて、第1駆動側壁体71bに凸部を設けるようにしても良い。
[第3実施形態]
以下、本発明の第3実施形態について、図8等を用いて説明する。
図8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。
両回転スクロール型圧縮機1A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7,9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、圧縮後の空気を吐出するための吐出口3dが形成されている。なお、図8では示さされていないが、ハウジング3には空気を吸入する空気吸入口が設けられている。
ハウジング3のスクロール収容部3bは、スクロール部材70,90の軸線方向における略中央部に位置する分割面Pにて分割されている。ハウジング3には、円周方向の所定位置にて外方に突出するフランジ部(図示せず)が設けられている。このフランジ部に締結手段としてのボルト等を通して固定することによって、分割面Pが締結される。
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、駆動回転軸線CL1回りに回転する。ロータ5bには、駆動回転軸線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。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に対して回動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、図9に示すように、渦巻状とされた第1駆動側壁体71bが3つ、すなわち3条設けられている。3条とされた第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1駆動側壁体71bの巻き終わり部71eは、それぞれ、他の壁部に固定されておらず、独立している。すなわち、各巻き終わり部71e同士を接続して補強するような壁部は設けられていない。
図8に示したように、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(図9参照)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。
従動側スクロール部材90は、第1従動側スクロール部91と第2従動側スクロール部92とを備えている。従動側スクロール部材90の軸方向(図において水平方向)における略中央に、従動側端板91a,92aが位置している。両従動側端板91a,92aは、それぞれの背面(他側面)が重ね合わされて接触した状態で固定されている。この固定は、図示しないが、ボルトやピン等によって行われる。各従動側端板91a,92aの中央には貫通孔90hが形成されており、圧縮後の空気が吐出ポート72dへと流れるようになっている。
第1従動側端板91aの一側面には、それぞれ、第1従動側壁体91bが設けられており、第2従動側端板92aの一側面には、第2従動側壁体92bが設けられている。第1従動側端板91a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、第2従動側端板92a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。
図10に示すように、第1従動側壁体91bは、3つ、すなわち3条設けられている。3条とされた従動側壁体9bは、従動側回転軸線CL2回りに等間隔にて配置されている。第1従動側壁体91bの外周にて、後述するサポート部材33,35が固定されるようになっている。第2従動側壁体92bについても、同様の構成となっている。
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の先端(自由端)に対して固定されており、第2サポート部材35は、第2従動側壁体92bの先端(自由端)に対して固定されている。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、第2中心軸線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に円形穴が設けられ、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1A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91a,92a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。
本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
第1駆動側壁体71bと第1従動側壁体91bとが噛み合うことによって圧縮室が形成されるとともに、第2駆動側壁体72bと第2従動側壁体92bとが噛み合うことによって圧縮室が形成されることで、別々の圧縮室が形成されることになる。このとき、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とを別部材とする。これにより、駆動側スクロール部材70の加工性が上がりコストを下げることができる。
また、従動側スクロール部材90についても、第1従動側端板91aと第2従動側端板92aとを1つの部材で共通化せずに、第1従動側端板91aと第2従動側端板92aとの背面を重ね合わせて固定することとしたので、第1従動側スクロール部91と第2従動側スクロール部92とを別部材とすることができる。これにより、従動側スクロール部材90についても加工性が上がり、コストを下げることができる。
[第4実施形態]
次に、本発明の第4実施形態について、図11を用いて説明する。
本実施形態は、第1スクロール部71,91と第2スクロール部72,92によって圧縮される空気のそれぞれの吐出タイミングが異なる。その他の構成は第3実施形態と同様なので、図8乃至図10を参照するとともに、その説明を省略する。
第1壁体71b,72bと第2壁体91b,92bとが異なった形状とされている。具体的には、第1壁体71b,72bに対して第2壁体91b,92bを各壁体の対称中心回りにずらした形状とする。これにより、第1スクロール部71,91で空気が圧縮されて吐出するタイミングと、第2スクロール部71,92で空気が圧縮されて吐出するタイミングとが異なるようになっている。
具体的には、図11Bに示すように、第1スクロール部71,91で圧縮された空気は曲線L1のような圧力変化となり、第2スクロール部72,92で圧縮された空気は、圧力変化のタイミングが所定時間遅れており、曲線L2のような圧力変化となる。このとき、吐出ポート72dから吐出される圧力は、曲線L3のようになり、曲線L1と曲線L2との合成した圧力変化となる。なお、同図において圧力P1の位置は、吐出ポート72dが開くタイミングを示している。
一方、図11Aに示すように、第1壁体71b,72bと第2壁体91b,92bとが同じ形状とされており圧力変化のタイミングが同じ場合には、吐出ポート72dから吐出される圧力は、曲線L4のようになり、同じタイミングで圧力変化する曲線L1と曲線L2とを合成した圧力変化となる。図11Aと図11Bとを比較すれば分かるように、吐出タイミングをずらした図11Bの方がピーク圧力が低くなる。
したがって、本実施形態によれば、各スクロール部71,91,72,92で空気が圧縮されて吐出するタイミングを異ならせることによって、圧縮機1Aから吐出される空気の脈動を抑えることができる。
吐出のタイミングのずれ量としては、スクロール部材の回転角で1°以上、好ましくは5°以上、さらに好ましくは10°以上とされる。
[第5実施形態]
次に、本発明の第5実施形態について、図12及び図13を用いて説明する。
本実施形態は、第1スクロール部71,91と第2スクロール部72,92によって圧縮される空気のそれぞれの吐出圧力が異なる。その他の構成は第3実施形態と同様なので、図8乃至図10を参照するとともに、その説明を省略する。
第1壁体71b,72bと第2壁体91b,92bとが異なった形状とされている。具体的には、第1壁体71b,72bの巻数を第2壁体91b,92bの巻数よりも多くする。これにより、第1スクロール部71,91によって圧縮された空気の吐出圧力が、第2スクロール部72,92によって圧縮された空気の吐出圧力よりも高くされる。
具体的には、図12Bに示すように、第1スクロール部71,91によって圧縮された空気(曲線L1)は、第2スクロール部72,92によって圧縮された空気(曲線L2)よりも吐出圧力が高くなっている。このように、第1スクロール部71,91の吐出圧力を第2スクロール部72,92よりも高くすることで、図13Bに示すように、第1スクロール部71,91から流出した空気が、第2スクロール部72,92に流れ込んだ後に、吐出ポート72dに向かって円滑に流れることになる。
一方、図12Aに示すように、吐出圧力関係が逆の場合、すなわち第2スクロール部72,92の吐出圧力の方が第1スクロール部71,91よりも大きい場合には、図13Aに示すように、第2スクロール部72,92から第1スクロール部71,91側に吐出空気が逆流してきてしまい、第1スクロール部71,91からの吐出空気を吐出ポート72dに向かって円滑に流すことができない。
したがって、本実施形態によれば、第1スクロール部71,91によって圧縮された空気の吐出圧力を、第2スクロール部72,92によって圧縮された空気の吐出圧力よりも高くすることで、第1スクロール71,91から導かれた吐出空気を第2スクロール部72,92を介して吐出ポート72dから円滑に吐出することができる。 なお、圧縮室を構成する端板71a,72a,91a,92aの形状を変更することによって吐出圧力を調整しても良い。
吐出圧力の圧力差としては、第1スクロール部71,91からの吐出空気が第2スクロール部72,92からの吐出空気によって妨げられることなく吐出ポート72dから流出できる程度の圧力差以上であれば良い。
[第6実施形態]
次に、本発明の第6実施形態について、図14を用いて説明する。
本実施形態の両回転スクロール型圧縮機1Bは、第3実施形態に対して、第1スクロール部材71,91の歯丈と、第2スクロール部72,92の歯丈とが異なる。その他の構成については第3実施形態と同様であるので、同一符号を用いてその説明を省略する。
図14に示されているように、第1壁体71b、91bの歯丈(壁体高さ)は、第2壁体72b、92bの歯丈よりも長くされている。したがって、従動側端板91a,92aの位置が、スクロール部材70,90の軸方向位置の中央から吐出口3d側にずれている。
本実施形態では、第1駆動側端板71aにピンリング機構15を設けて従動側スクロール部材90に駆動力を伝達するので、第2駆動側スクロール部72よりも第1駆動側スクロール部71の方が剛性が高くなるように構成されている。したがって、第1駆動側スクロール部71の方が第2駆動側スクロール部72よりも剛性が大きい場合には、第1駆動側壁体71bの歯丈を長くして相対的に第2駆動側壁体72bの歯丈を短くすることによって、第2駆動側スクロール部の剛性を高めることができる。
なお、図14に示した従動側端板91a,92aは同一部材で構成されているが、図8に示したように別部材で構成しても良い。
[第7実施形態]
次に、本発明の第7実施形態について、図15を用いて説明する。
本実施形態の両回転スクロール型圧縮機1Cは、第3実施形態に対して、第1スクロール部材71,91の歯丈と、第2スクロール部72,92の歯丈とが異なる。その他の構成については第3実施形態と同様であるので、同一符号を用いてその説明を省略する。
図15に示されているように、第1壁体71b、91bの歯丈(壁体高さ)は、第2壁体72b、92bの歯丈よりも短くされている。したがって、従動側端板91a,92aの位置が、スクロール部材70,90の軸方向位置の中央からモータ5側にずれている。
第1スクロール部71,91から吐出された空気は第2スクロール部72,92側の吐出ポート72dから吐出されることになる。したがって、第1スクロール部71,91から第2スクロール部72,92へ圧縮空気が導かれる際に圧力損失が発生することになる。そこで、第1壁体71b,91bの歯丈を、第2壁体72b、92bの歯丈よりも小さくすることとした。これにより、第1スクロール部71,91で圧縮される空気の流量を低減することで、圧力損失を低減することができる。
なお、図14に示した従動側端板91a,92aは同一部材で構成されているが、図8に示したように別部材で構成しても良い。
なお、上述した第3〜第7実施形態では、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。
[第8実施形態]
以下、本発明の第8実施形態について、図16等を用いて説明する。
図16には、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16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1駆動側端板71a及び第2駆動側端板72aの圧縮室を形成しない面側には、図示しないが、軽量化のため肉盗み(肉抜き)が設けられている。
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16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。
従動側端板90aには、駆動側端板71a,72aに設けたような肉盗みは設けられていない。なぜなら、従動側端板90aは、その両面が各駆動側壁体71b,72bの先端のそれぞれに対向する面となり、圧縮室を形成するからである。
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)に対してボルト36によって固定されている。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、従動側中心軸線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。
図17には、駆動側スクロール部材70が示されている。駆動側スクロール部材70は、上述したように、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とがボルト31によって固定されている。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とは、同じ線膨張係数を有する材料で構成され、具体的にはアルミ合金が用いられる。また、ボルト31も両スクロール部71,72と同じ材料すなわちアルミ合金とすることが好ましい。
第1駆動側端板71a及び第2駆動側端板72aの圧縮室を形成しない面側には、図示しないが、軽量化のため肉盗み(肉抜き)が設けられている。
図18には、従動側スクロール部材90と各サポート部材33,35が示されている。上述したように、従動側スクロール部材90は、第1サポート部材33とボルト34によって固定され、第2サポート部材35とボルト36によって固定されている。従動側スクロール部材90と各サポート部材33,35は、同じ線膨張係数を有する材料で構成され、具体的にはマグネシウム合金が用いられる。また、ボルト34,36も従動側スクロール部材90と同じ材料すなわちマグネシウム合金とすることが好ましい。
従動側端板90aには、駆動側端板71a,72aに設けたような肉盗みは設けられていない。なぜなら、従動側端板90aは、その両面が各駆動側壁体71b,72bの先端のそれぞれに対向する面となり、圧縮室を形成するからである。
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。
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とを同じ線膨張係数を有する材料(アルミ合金)で構成したので、温度変化が生じた場合に熱膨張差によって変形が生じて応力が増加し、また圧縮性能に悪影響を及ぼすおそれがない。また、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とを同一材料(アルミ合金)で構成することとしたので、互いの固定接触部にてイオン化傾向の違いにより水分との反応で電食が生じることを回避することができる。
従動側スクロール部材90と各サポート部材33,35を同じ線膨張係数を有する材料(マグネシウム合金)で構成したので、温度変化が生じた場合に熱膨張差によって変形が生じて応力が増加し、また圧縮性能に悪影響を及ぼすおそれがない。また、従動側スクロール部材90と各サポート部材33,35を同一材料(マグネシウム合金)で構成することとしたので、互いの固定接触部にてイオン化傾向の違いにより水分との反応で電食が生じることを回避することができる。
また、従動側スクロール部材90をマグネシウム合金で構成し、駆動側スクロール部材70のアルミ合金よりも比重が小さい材料を用いることとした。これにより、駆動側端板71a,72aのように肉盗みができない従動側端板90aを備えている従動側スクロール部材90であっても軽量化が可能となり、回転慣性力の低下を図ることができる。
なお、本実施形態では、従動側スクロール部材90と各サポート部材33,35にマグネシウム合金を用いることとしたが、アルミ合金を用いることとしても良い。
[第9実施形態]
以下に、本発明の第9実施形態について説明する。本実施形態にかかる両回転スクロール型圧縮機の概略構成は、図16を用いて説明した第8実施形態と略同様なので、その説明を省略する。
図19には、従動側スクロール部材90の平面図が示されている。従動スクロール部材90には、3条の従動側壁体91b(92b)が設けられている。従動側端板90aには、従動側壁体91bの外周端部91eの近傍に、複数の円形とされた貫通孔90a1形成されている。具体的には、従動側壁体91bの巻き終わりである外周端部91eの位置を0°とした場合に、渦巻状の従動側壁体91bの中心から0°〜−120°、好ましくは0°〜−90°、より好ましくは0°〜−45°の範囲に貫通孔90a1が形成されている。なお、負の角度は、従動側壁体91bの中心側(内周側)を意味する。なお、貫通孔90a1の形状は円形に変えて楕円や長円等の他の形状でも良く、個数は1つであっても良い。
また、貫通孔90a1は、従動側壁体91bの腹側91fの近傍、すなわち従動側壁体91bの腹側91fに対向する背側91gよりも腹側91fに寄せることで、可及的に外周側に位置するように形成されている。
従動側壁体91bの外周端部91eから外周側(図19において反時計方向)には、従動側端板90aに切欠90a2が形成されている。すなわち、外周端部91eよりも外周側には、従動側端板90aが欠落している。
図20には、従動側スクロール部材90と駆動側スクロール部材70との噛み合わせ状態が示されている。そして、図21には、図20の矢視Bにおける断面図が示されている。図21から分かるように、切欠90a2が設けられていることで、従動側端板90aの両側の圧縮室S1が連通していることが分かる。なお、駆動側壁体71b,72bは、切欠90a2が設けられている領域では、従動側端板90aの厚さに相当する寸法だけ高くされており、互いの駆動側壁体71b,72bの先端が略当接するように形成されている。
これに対して、切欠90a2が設けられていない場合は、図22に示したような従動側スクロール部材90と駆動側スクロール部材70との噛み合いとなる。図23には、図22の矢視Cにおける断面図が示されている。図23から分かるように、従動側壁体91bの外周端部91eよりも外周側に従動側端板90aが設けられている場合には、従動側端板90aの両側に圧縮室S1,S1が形成され、それぞれが独立した圧縮室S1となっている。
なお、図23と図21とを比較すれば分かるように、本実施形態に係る図21の方が従動側壁体91bの厚さに相当する体積分だけ圧縮室S1を大きくすることができる。これにより、圧縮比を大きくできるという効果を得ることができる。
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が転がり軸受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。
従動側端板90aに、従動側壁体91bの外周端部91eの近傍に、貫通孔90a1や切欠90a2を形成することとした。これにより、従動側端板90aの両側に形成される圧縮室S1を連通することで均圧することができ、空気の吐出前に両側の圧縮室が吐出貫通孔90h(図1参照)で合流する際に吐出を阻害するおそれを低減できる。
また、両側の圧縮室S1の圧力差によって、スクロール部材70,90にスラスト荷重が発生するおそれを低減することができる。
従動側壁体91bの外周端部91eの近傍に貫通孔90a1や切欠90a2を形成して従動側スクロール部材90の外周側を軽量化するようにしたので、従動側スクロール部材90の回転慣性力を小さくすることができる。特に、従動側端板90aは両面が圧縮室に面しているので、駆動側端板71a,72aのように肉盗みができないので、貫通孔90a1や切欠90a2による軽量化は有効である。
貫通孔90a1や切欠90a2を従動側壁体91bの外周端部91eの近傍に位置させることとしたので、圧力が所定値以上に上昇する前に均圧することで再圧縮を少なくすることができる。
従動側壁体91bの腹側91fの近傍に寄せて貫通孔90a1を形成することで、可及的に外周側に貫通孔90a1を位置させることができる。これにより、従動側スクロール部材90の回転慣性力をより小さくすることができる。
なお、上述した実施形態では、貫通孔90a1と切欠90a2の両方を設ける構成としたが、これらのいずれか一方を採用する構成としても良い。
また、図24に示すように、図19に示したような切欠90a2を設けずに、外周端部91eよりも外周側に従動側端板90aを設ける場合であっても、この領域に貫通孔90a1を形成することとしても良い。
[第10実施形態]
以下に、本発明の第10実施形態について説明する。本実施形態にかかる両回転スクロール型圧縮機の概略構成は、図16を用いて説明した第8実施形態と略同様なので、その説明を省略する。
<表面処理>
駆動側スクロール部材70及び従動側スクロール部材90の母材としては、金属が用いられ、具体的にはアルミニウム合金や、マグネシウム合金、鉄系材料が用いられる。駆動側スクロール部材70及び従動側スクロール部材90に同種の材料を用いると摺動部にて焼き付きが発生するおそれがあるので、表面処理を施す。表面処理としては、例えば、無電解ニッケルリン(Ni−P)メッキが用いられる。
駆動側スクロール部材70には、表面処理が施されていない。すなわち、駆動スクロール部材70の表面には母材の金属が露出している。
一方、従動側スクロール部材90には、表面処理が施される。具体的には、少なくとも駆動側スクロール部材70と接触する領域に、表面処理が施されている。ただし、第1従動側壁体91b及び/又は第2従動側壁体92bは、第1従動側壁体91b及び/又は第2従動側壁体92bの巻き終わりから、π(rad)を第1従動側壁体91b又は第2従動側壁体92bの数で除した角度までの範囲の外周側に、表面処理が施されていない。本実施形態では、従動側壁体91b,92bのそれぞれの条数を2とすると、巻き終わりからπ/2(=90°)までの範囲の外周側に表面処理が施されていない。具体的には、図25に示すように、従動側壁体91b(92b)の巻き終わりから、90°までの範囲(太線で示された範囲)には、表面処理が施されていない。この角度範囲では、従動側壁体91b(92b)の外周面(背側面)が対応する駆動側壁体71b(72b)と接触しない領域となっている。
表面処理を行う際には、上述した角度範囲(従動側壁体91b,92bの巻き終わりから90°)の領域を治具で掴んで従動側スクロール部材90を定位置に固定する。この状態で無電解メッキ等の処理が行われる。
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が転がり軸受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。
駆動側スクロール部材70には表面処理を施さず、従動側スクロール部材90には、少なくとも駆動側スクロール部材70と接触する領域に、表面処理を施すこととした。これにより、駆動側スクロール部材70と従動側スクロール部材90の母材として同種の金属材料を用いたとしても、焼き付きを回避することができる。また、第1駆動側スクロール部71および第2駆動側スクロール部72の2つに対して表面処理を施すのではなく、1つの従動側スクロール部材90に表面処理を施すだけで足りるので、コストを低減することができる。以上から,スクロール部材の耐久性を維持したままコストダウンを図ることができる。
また、第1駆動側スクロール部71および第2駆動側スクロール部72の2つに対して表面処理を施すと、それぞれで表面処理によって形成された膜厚が異なるおそれがある。膜厚が異なると、駆動側端板71a(72a)と従動側壁体91b,92bの先端との隙間(チップ隙間)が異なることになり、圧縮性能に悪影響を及ぼすおそれがある。これに対して、1つの従動側スクロール部材90に表面処理を施すことにより、同一条件で表面処理が行われるので、従動側端板90aの両面の膜厚を同等とすることができ、チップ隙間を精度良く管理できる。
従動側壁体91b(92b)の巻き終わりから、π(rad)を一方の端板に設けられた壁体の数で除した角度までの範囲では、従動側壁体91b(92b)の外周側(背側)が対応する駆動側壁体71b(72b)と接触しない。したがって、この角度範囲に表面処理を施す必要が無いので、この角度範囲を表面処理時の治具の固定位置とすることができる。具体的には、表面処理の際にこの角度範囲に対して治具を固定して従動側スクロール部材90を支持する。これにより、従動側スクロール部材90を安定的に支持して表面処理を施すことができる。なお、表面処理を設けない範囲は、上述の角度範囲の全体にわたって設ける必要は無く、治具を固定する領域を非表面処理領域とすれば良い。
なお、表面処理を施さない領域として、上述した角度範囲に代えて、あるいは当該角度範囲とともに、吐出貫通孔90hの内周面としてもよい。吐出貫通孔90hを形成する内周面には駆動側壁体71b(72b)が接触することがない。したがって、吐出貫通孔90hの内周面には表面処理を施す必要が無いため、吐出貫通孔90hの内周面を表面処理時の治具の固定位置とすることができる。具体的には、表面処理の際に棒状の治具を吐出貫通孔90hに通して吐出貫通孔90hの内周面に治具を押し当てて固定して従動側スクロール部材90を支持する。これにより、従動側スクロール部材90を安定的に支持して表面処理を施すことができる。なお、表面処理を設けない範囲は、吐出貫通孔90hの内周面の全体にわたって設ける必要は無く、治具を固定する領域を非表面処理領域とすれば良い。
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1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,1B,1C,1D 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(第1ハウジング)
3b スクロール収容部(第2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
11 第1駆動側軸受
14 第2駆動側軸受
14a 予圧部材
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
17 後端軸受
30 フランジ部(締結部)
31 ボルト(壁体固定部)
32 ボルト
33 第1サポート部材
33a 第1サポート部材用軸部
35 第2サポート部材
35a 第2サポート部材用軸部
37 第1サポート部材用軸受(第1従動側軸受)
38 第2サポート部材用軸受(第2従動側軸受)
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
71b1 キー溝部
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
72e 巻き終わり部
73 フランジ部
74 キー部材
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
92b 第2従動側壁体
CL1 駆動側回転軸線
CL2 従動側回転軸線
P 分割面
S1 圧縮室

Claims (15)

  1. 駆動部によって回転駆動され、駆動側端板上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、
    前記駆動側壁体に対応する渦巻状の従動側壁体が従動側端板上に配置され、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、
    を備え、
    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、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
    前記壁体固定部は、前記第1駆動側壁体の先端および前記第2駆動側壁体の先端の少なくとも一部を固定している両回転スクロール型圧縮機。
  2. 前記壁体固定部は、前記第1駆動側壁体の先端および前記第2駆動側壁体の先端のそれぞれに設けられたキー溝部と、該キー溝部に挿入されるキー部材とを備えている請求項1に記載の両回転スクロール型圧縮機。
  3. 前記壁体固定部は、前記第1駆動側壁体の先端および前記第2駆動側壁体の先端のいずれか一方に設けられた溝部と、前記第2駆動側壁体の先端および前記第1駆動側壁体の先端の他方に設けられ、前記溝部に挿入される凸部とを備えている請求項1に記載の両回転スクロール型圧縮機。
  4. 前記従動側スクロール部材は、第1従動側端板および該第1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従動側壁体を有する第1従動側スクロール部と、第2従動側端板および該第2従動側端板の一側面に設けられ、前記第2駆動側壁体と噛み合う第2従動側壁体を有する第2従動側スクロール部と、を備え、
    前記第1従動側端板及び前記第2従動側端板は、それぞれの他側面が重ね合わされて固定されている請求項1に記載の両回転スクロール型圧縮機。
  5. 前記第1駆動側スクロール部で流体が圧縮されて吐出するタイミングと、前記第2駆動側スクロール部で流体が圧縮されて吐出するタイミングとが異なる請求項1に記載の両回転スクロール型圧縮機。
  6. 前記第2駆動側スクロール部には、第1駆動側スクロール部によって圧縮された流体とともに、該第2駆動側スクロール部によって圧縮された流体を吐出する吐出ポートが設けられ、
    前記第1駆動側スクロール部によって圧縮された流体の吐出圧力が、前記第2駆動側スクロール部によって圧縮された流体の吐出圧力よりも高くされている請求項1に記載の両回転スクロール型圧縮機。
  7. 前記第1駆動側壁体の壁体高さは、前記第2駆動側壁体の壁体高さよりも大きい請求項1に記載の両回転スクロール型圧縮機。
  8. 前記第2駆動側スクロール部には、第1駆動側スクロール部によって圧縮された流体とともに、該第2駆動側スクロール部によって圧縮された流体を吐出する吐出ポートが設けられ、
    前記第1駆動側壁体の壁体高さは、前記第2駆動側壁体の壁体高さよりも小さい請求項1に記載の両回転スクロール型圧縮機。
  9. 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における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における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、
    前記第1駆動側スクロール部および前記第2駆動側スクロール部は、同じ線膨張係数を有する材料で構成され、且つ/又は、前記従動側スクロール部材、前記第1サポート部材及び前記第2サポート部材は、同じ線膨張係数を有する材料で構成されている請求項1に記載の両回転スクロール型圧縮機。
  10. 前記第1駆動側スクロール部および前記第2駆動側スクロール部に用いる材料よりも、前記従動側スクロール部材に用いる材料の方が比重が小さい材料とされている請求項9に記載の両回転スクロール型圧縮機。
  11. 前記従動側端板には、前記従動側壁体の外周端部の近傍に、貫通孔または切欠が形成されている請求項1に記載の両回転スクロール型圧縮機。
  12. 前記貫通孔は、前記従動側壁体の腹側に寄せた位置に形成されていることを特徴とする請求項11に記載の両回転スクロール型圧縮機。
  13. 前記駆動側スクロール部材には、表面処理が施されておらず、
    前記従動側スクロール部材には、少なくとも前記駆動側スクロール部材と接触する領域に、表面処理が施されている請求項1に記載の両回転スクロール型圧縮機。
  14. 前記駆動側壁体は、前記駆動側端板の中心回りに所定角度間隔を有して複数配置され、
    前記従動側壁体は、前記従動側端板の中心回りに所定角度間隔を有して各前記駆動側壁体に対応する数だけ配置され、
    前記第1従動側壁体及び/又は前記第2従動側壁体は、該第1従動側壁体及び/又は該第2従動側壁体の巻き終わりから、π(rad)を該第1従動側壁体又は該第2従動側壁体の数で除した角度までの範囲の外周側に、前記表面処理が施されていない請求項13に記載の両回転スクロール型圧縮機。
  15. 前記従動側端板の中央には、貫通孔が設けられ、
    該貫通孔を形成する内周面には、前記表面処理が設けられていない請求項13又は14に記載の両回転スクロール型圧縮機。
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