JP7161139B1 - スクロール圧縮機及び冷凍サイクル装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】軸受を支持するアームの端部に固定部を設け、各固定部に複数の溶接ピンを圧入し、溶接ピンとケーシングとを溶接固定するスクロール圧縮機において、溶接ピン圧入時のアームの損傷を抑制する。【解決手段】スクロール圧縮機は、クランク軸、クランク軸を支持する下部軸受、ケーシングに向かって延びて下部軸受を支持するアーム、アーム端部と接続され、ケーシングに固定される固定部96、第1ピン160及び第2ピン260を備える。固定部には、第1穴98a及び第2穴98bが形成されている。第1穴をクランク軸の径方向に沿って見た際、第1穴の中心O1はアームの最小断面積部分94aと重なり、第2穴をクランク軸の径方向に沿って見た際、第2穴の中心O2はアームの最小断面積部分から外れている。第1ピンは第1穴に圧入され、第2ピンは第2穴に圧入される。固定部による第1ピンの保持力は、固定部による第2ピンの保持力に比べて大きい。【選択図】図4
Description
スクロール圧縮機及び冷凍サイクル装置に関する。
特許文献1(特開2017-89426号公報)のように、軸受を支持するアームの端部に固定部を設け、各固定部に複数の溶接ピンを圧入し、各溶接ピンとケーシングとを溶接することで、固定部とケーシングとを固定するスクロール圧縮機が知られている。
しかし、このようなスクロール圧縮機では、固定部に複数の溶接ピン圧入する際、圧入荷重により作用するモーメントによってアームが破損するおそれがある。
第1観点のスクロール圧縮機は、クランク軸と、軸受と、ケーシングと、アームと、固定部と、第1ピンと、第2ピンと、を備える。軸受は、クランク軸を回転可能に支持する。ケーシングは、クランク軸及び軸受を収容する。アームは、軸受を支持する。アームは、軸受から、クランク軸の軸方向と交差する方向に、ケーシングに向かって延びる。固定部は、アームの端部と接続される。固定部は、ケーシングに固定される。固定部には、
第1穴と、第2穴と、が形成されている。第1穴を第1方向に沿って見た際に、第1穴の中心は、アームの最小断面積部分と重なる位置に配置されている。第2穴を第2方向に沿って見た際に、第2穴の中心は、アームの最小断面積部分から外れた位置に配置されている。第1方向は、第1穴からクランク軸の中心軸に向かう、クランク軸の軸方向と直交する方向である。第2方向は、第2穴からクランク軸の中心軸に向かう、クランク軸の軸方向と直交する方向である。第1ピンは、第1穴に圧入され、ケーシングと溶接で固定される。第2ピンは、第2穴に圧入され、ケーシングと溶接で固定される。第1ピンが固定部に保持される力は、第2ピンが固定部に保持される力に比べて大きい。
第1穴と、第2穴と、が形成されている。第1穴を第1方向に沿って見た際に、第1穴の中心は、アームの最小断面積部分と重なる位置に配置されている。第2穴を第2方向に沿って見た際に、第2穴の中心は、アームの最小断面積部分から外れた位置に配置されている。第1方向は、第1穴からクランク軸の中心軸に向かう、クランク軸の軸方向と直交する方向である。第2方向は、第2穴からクランク軸の中心軸に向かう、クランク軸の軸方向と直交する方向である。第1ピンは、第1穴に圧入され、ケーシングと溶接で固定される。第2ピンは、第2穴に圧入され、ケーシングと溶接で固定される。第1ピンが固定部に保持される力は、第2ピンが固定部に保持される力に比べて大きい。
固定部の第2穴に第2ピンを圧入する際には、アームに比較的大きなモーメントが作用しやすい。しかし、第1観点のスクロール圧縮機では、第2ピンが固定部に保持される力が、第1ピンが固定部に保持される力より小さいので、第2ピンの圧入時の圧入荷重が、第1ピンの圧入時の圧入荷重に比べて小さい。そのため、軸受に作用する大きな力を支えるために固定部に複数のピンを圧入する場合でも、圧入荷重により作用するモーメントでアームが破損する不具合の発生を抑制できる。
第2観点のスクロール圧縮機は、第1観点のスクロール圧縮機であって、第1穴と第2穴とは、クランク軸の軸方向において、異なる位置に配置される。
第2観点のスクロール圧縮機では、クランク軸の径方向の力を受ける軸受をケーシングで安定的に支持できる。
第3観点のスクロール圧縮機は、第1観点又は第2観点のスクロール圧縮機であって、第1ピンを圧入方向に沿って見た第1ピンの径は、第2ピンを圧入方向に沿って見た第2ピンの径よりも大きい。
第3観点のスクロール圧縮機では、第1ピンにより大きな力を支持できる。
第4観点のスクロール圧縮機は、第3観点のスクロール圧縮機であって、第1ピンを圧入方向に沿って見た第1ピンの径は、第2ピンを圧入方向に沿って見た第2ピンの径の、1.5倍以上2.5倍以下である。
第4観点のスクロール圧縮機では、軸受をケーシングでしっかり支持しつつ、固定部に第2ピンを圧入する際のアームの破損の発生を抑制できる。
第5観点のスクロール圧縮機は、第1観点から第4観点のいずれかのスクロール圧縮機であって、第1ピンの圧入方向における第1ピンの長さは、第2ピンの圧入方向における第2ピンの長さより長い。
第5観点のスクロール圧縮機では、第1ピンにより大きな力を支持できる。
第6観点のスクロール圧縮機は、第5観点のスクロール圧縮機であって、第1ピンの圧入方向における第1ピンの長さは、第2ピンの圧入方向における第2ピンの長さの、1.5倍以上2.5倍以下である。
第6観点のスクロール圧縮機では、軸受をケーシングでしっかり支持しつつ、固定部に第2ピンを圧入する際のアームの破損の発生を抑制できる。
第7観点の冷凍サイクル装置は、第1観点から第6観点のいずれかのスクロール圧縮機と、凝縮器と、蒸発器と、膨張装置と、を有する冷媒回路を備える。
本開示のスクロール圧縮機の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
以下では、位置や向きを説明するため、「上」、「下」等の表現を用いる場合がある。これらの表現は、説明の便宜上用いるものであって、本開示を限定するものではない。なお、断りの無い場合、「上」、「下」等の表現の表す位置や向きは、図中の矢印に従う。
また、以下では、「平行」、「直交」、「水平」、「垂直」、「同一」等の表現を用いる場合があるが、これらの表現は、厳密な意味で「平行」、「直交」、「水平」、「垂直」、「同一」である場合に限定されない。「平行」、「直交」、「水平」、「垂直」、「同一」等の表現は、実質的に「平行」、「直交」、「水平」、「垂直」、「同一」である場合を含む意味で用いられる。
A.冷凍サイクル装置
本開示のスクロール圧縮機を備えた冷凍サイクル装置の一実施形態に係る、スクロール圧縮機100を備えた冷凍サイクル装置1について、図13を参照しながら説明する。
本開示のスクロール圧縮機を備えた冷凍サイクル装置の一実施形態に係る、スクロール圧縮機100を備えた冷凍サイクル装置1について、図13を参照しながら説明する。
スクロール圧縮機100は、空気調和装置、給湯装置、床暖房装置等の蒸気圧縮式冷凍サイクルを利用する冷凍サイクル装置1に用いられる。スクロール圧縮機100は、例えば、冷凍サイクル装置1の熱源ユニットに搭載され、冷凍サイクル装置1の冷媒回路の一部を構成する。
冷凍サイクル装置1は、例えば、図13に示すような冷媒回路5を有する。冷媒回路5は、スクロール圧縮機100、凝縮器(放熱器)2、膨張装置3、及び蒸発器4を主に含む。冷媒回路5では、スクロール圧縮機100、凝縮器2、膨張装置3、及び蒸発器4が、配管により図10のように接続されている。凝縮器2及び蒸発器4は、熱交換器である。膨張装置3は、例えば、開度可変の電動膨張弁でもよいし、キャピラリーチューブでもよい。
オプションの構成として、本実施形態では、冷媒回路5は、過冷却熱交換器6と、バイパス膨張装置7と、を含む。過冷却熱交換器6は、バイパス管8を流れる冷媒と、冷媒回路5を凝縮器2から膨張装置3へと流れる冷媒とが熱交換する熱交換器である。バイパス管8は、冷媒回路5の凝縮器2と膨張装置3との間を接続する配管上の分岐部9と、スクロール圧縮機100の後述するインジェクション管18cと、を接続する配管である。バイパス膨張装置7は、例えば、開度可変の電動膨張弁である。冷媒回路5を凝縮器2から膨張装置3へと流れる冷媒は、過冷却熱交換器6で熱交換を行うことで冷却され、過冷却状態の冷媒となって膨張装置3へと流れる。バイパス管8を流れ、バイパス膨張装置7で冷凍サイクルにおける中間圧(冷凍サイクルにおける高圧と低圧との間の圧力、以後、単に中間圧と呼ぶ場合がある)に減圧され、過冷却熱交換器6を凝縮器2から膨張装置3へと流れる冷媒と熱交換をした冷媒は、後述するスクロール圧縮機100の圧縮機構20にインジェクションされる。
冷媒回路5では、スクロール圧縮機100は、冷凍サイクルにおける低圧(以後、単に低圧と呼ぶ場合がある)のガス冷媒を吸入し、圧縮機構20において圧縮する。スクロール圧縮機100が吐出する、圧縮機構20で圧縮された冷凍サイクルにおける高圧(以後、単に高圧と呼ぶ場合がある)のガス冷媒は、凝縮器2で放熱して凝縮し、高圧の液冷媒となる。凝縮器2で凝縮した冷媒は、膨張装置3へと流れる。なお、凝縮器2から膨張装置3に向かって流れる冷媒の一部は、バイパス管8を流れ、バイパス膨張装置7によって中間圧まで減圧され、過冷却熱交換器6を膨張装置3へと向かって流れる冷媒を冷却した後、圧縮機100の圧縮機構20にインジェクションされる。過冷却熱交換器6を通過して膨張装置3へと流れた冷媒は、膨張装置3で減圧され、冷凍サイクルにおける低圧(以後、単に低圧と呼ぶ場合がある)の気液二相の冷媒になる。過冷却熱交換器6を流れた後に、膨張装置3で減圧された低圧の気液二相の冷媒は、蒸発器4で吸熱して蒸発し、低圧のガス冷媒となる。蒸発器4を出た低圧のガス冷媒は、スクロール圧縮機100に再び吸入されて圧縮される。
例えば、冷凍サイクル装置1が空気調和装置である場合、冷房運転時には、利用ユニットに搭載される熱交換器が蒸発器4として、熱源ユニットに搭載される熱交換器が凝縮器2として機能し、暖房運転時には、利用ユニットに搭載される熱交換器が凝縮器2として、熱源ユニットに搭載される熱交換器が蒸発器4として機能する。なお、冷凍サイクル装置1が空気調和装置であって、空気調和装置が冷房及び暖房の両方に利用される場合、冷凍サイクル装置1は、冷房運転と暖房運転とを切り換えるために、四方切換弁等の流路切換機構(図示せず)を更に備える。
B.スクロール圧縮機
<第1実施形態>
(1)全体構成
本開示のスクロール圧縮機の第1実施形態に係るスクロール圧縮機100の概要を、図1を参照しながら説明する。図1は、スクロール圧縮機100の概略縦断面図である。
<第1実施形態>
(1)全体構成
本開示のスクロール圧縮機の第1実施形態に係るスクロール圧縮機100の概要を、図1を参照しながら説明する。図1は、スクロール圧縮機100の概略縦断面図である。
スクロール圧縮機100は、冷凍サイクルにおける低圧(以後、単に低圧と呼ぶ場合がある)の冷媒を吸入し、吸入した冷媒を圧縮して冷凍サイクルにおける高圧(以後、単に高圧と呼ぶ場合がある)にして吐出する。冷媒は、例えばHFC冷媒のR32である。なお、R32は冷媒の種類の例示に過ぎず、スクロール圧縮機100は、R32以外のHFC冷媒や、HFO冷媒を圧縮する装置であってもよい。また、例えば、スクロール圧縮機100は、二酸化炭素等の自然冷媒を圧縮して吐出する装置であってもよい。
スクロール圧縮機100は、図1に示すように、ケーシング10と、圧縮機構20と、ハウジング50と、モータ70と、クランク軸80と、下部ハウジング130と、溶接ピン60,160,260と、を主に有する。
(2)詳細構成
ケーシング10、圧縮機構20、ハウジング50、モータ70、クランク軸80、下部ハウジング130、及び溶接ピン60,160,260の詳細を説明する。
ケーシング10、圧縮機構20、ハウジング50、モータ70、クランク軸80、下部ハウジング130、及び溶接ピン60,160,260の詳細を説明する。
(2-1)ケーシング
スクロール圧縮機100は、縦長円筒状のケーシング10を有する(図1参照)。
スクロール圧縮機100は、縦長円筒状のケーシング10を有する(図1参照)。
ケーシング10は、円筒部材12と、上蓋14aと、下蓋14bと、を主に有する。円筒部材12は、中心軸Bに沿って延びる上下が開口した円筒状の部材である。上蓋14aは、円筒部材12の上方に設けられ、円筒部材12の上方の開口を塞ぐ。下蓋14bは、円筒部材12の下方に設けられ、円筒部材12の下方の開口を塞ぐ。円筒部材12と、上蓋14a及び下蓋14bとは、気密を保つように溶接により固定される。
ケーシング10は、圧縮機構20、ハウジング50、モータ70、クランク軸80及び下部ハウジング130を含む、スクロール圧縮機100を構成する各種部材を内部に収容する(図1参照)。ケーシング10内の上部には、圧縮機構20が配置されている。圧縮機構20の下方には、ハウジング50が配置されている。ハウジング50の下方には、モータ70が配置されている。モータ70の下方には、下部ハウジング130が配置されている。ケーシング10の底部には、油溜空間16が形成されている。油溜空間16には、スクロール圧縮機100の各種摺動部を潤滑するための冷凍機油が溜められている。
モータ70は、スクロール圧縮機100の第1空間S1に配置される。第1空間S1は、ケーシング10の内部の、ハウジング50より下方の空間である。本実施形態では、第1空間S1は、圧縮機構20により圧縮された高圧の冷媒が流入する空間である。言い換えれば、本実施形態のスクロール圧縮機100は、いわゆる高圧ドーム型のスクロール圧縮機である。ただし、スクロール圧縮機100は、高圧ドーム型のスクロール圧縮機でなくてもよい。スクロール圧縮機100は、冷凍サイクル装置1の冷媒回路5から低圧の冷媒が流入する空間にモータが配置される、いわゆる低圧ドーム型のスクロール圧縮機であってもよい。
ケーシング10には、吸入管18a、吐出管18b及びインジェクション管18cが、ケーシング10の内部と外部とを連通するように取り付けられている(図1参照)。
吸入管18aは、図1のように、ケーシング10の上蓋14aを貫通して設けられる。吸入管18aの一端(ケーシング10の外部の端部)は、冷凍サイクル装置1の冷媒回路5の蒸発器4から延びる配管に接続され、吸入管18aの他端(ケーシング10の内部の端部)は、圧縮機構20の固定スクロール30の吸入ポート36aに接続される。吸入管18aは、吸入ポート36aを介して後述する圧縮機構20の外周側の圧縮室Scと連通する。スクロール圧縮機100は、吸入管18aを介して、冷凍サイクル装置1の冷凍サイクルにおける低圧の冷媒を吸入する。
吐出管18bは、図1のように、円筒部材12の上下方向における中央部に、円筒部材12を貫通して設けられる。吐出管18bの一端(ケーシング10の外部の端部)は、冷凍サイクル装置1の冷媒回路5の凝縮器2へと延びる配管に接続され、吐出管18bの他端(ケーシング10の内部の端部)は、第1空間S1のハウジング50とモータ70との間に配置される。スクロール圧縮機100は、圧縮機構20による圧縮後の高圧の冷媒を吐出管18bを介して吐出する。
インジェクション管18cは、図1のように、ケーシング10の上蓋14aを貫通して設けられる。インジェクション管18cの一端(ケーシング10の外部の端部)は、冷凍サイクル装置1の冷媒回路5のバイパス管8に接続され、インジェクション管18cの他端(ケーシング10の内部の端部)は、圧縮機構20の固定スクロール30に接続される。インジェクション管18cは、固定スクロール30に形成された図示しない通路を介して、圧縮機構20の圧縮途中の圧縮室Scと連通している。インジェクション管18cが連通する圧縮途中の圧縮室Scには、冷凍サイクル装置1の冷媒回路5から、冷凍サイクルにおける中間圧の冷媒が、インジェクション管18cを介して供給される。なお、冷凍サイクルにおける中間圧とは、冷凍サイクルにおける低圧と高圧との中間の圧力を意味する。以後、冷凍サイクルにおける中間圧と記載する代わりに、単に中間圧と呼ぶ場合がある。
(2-2)圧縮機構
圧縮機構20は、固定スクロール30と、可動スクロール40と、を主に有する。固定スクロール30と可動スクロール40とは、組み合わされて圧縮室Scを形成する。圧縮機構20は、圧縮室Scで冷媒を圧縮し、圧縮後の冷媒を吐出する。
圧縮機構20は、固定スクロール30と、可動スクロール40と、を主に有する。固定スクロール30と可動スクロール40とは、組み合わされて圧縮室Scを形成する。圧縮機構20は、圧縮室Scで冷媒を圧縮し、圧縮後の冷媒を吐出する。
(2-2-1)固定スクロール
固定スクロール30は、ハウジング50上に載置され、図示しない固定手段(例えばボルト)によりハウジング50に固定されている。
固定スクロール30は、ハウジング50上に載置され、図示しない固定手段(例えばボルト)によりハウジング50に固定されている。
固定スクロール30は、図1に示すように、固定側鏡板32と、固定側ラップ34と、周縁部36と、を主に有する。
固定側鏡板32は、円板状の部材である。固定側ラップ34は、固定側鏡板32の前面32a(下面)から可動スクロール40側に突出する壁状の部材である。固定スクロール30を下方から見ると、固定側ラップ34は、固定側鏡板32の中心付近から外周側に向かって渦巻状(インボリュート形状)に形成されている。周縁部36は、固定側鏡板32の前面32aから可動スクロール40側に突出する厚肉円筒状の部材である。周縁部36は、固定側ラップ34の周囲を取り囲むように配置される。周縁部36には、吸入ポート36aが形成される。吸入ポート36aには、吸入管18aの下端が接続される。
固定スクロール30の固定側ラップ34と、後述する可動スクロール40の可動側ラップ44とは、組み合わされて圧縮室Scを形成する。具体的には、固定スクロール30と可動スクロール40とは、固定側鏡板32の前面32aと後述する可動側鏡板42の前面42a(上面)とが対向する状態で組み合わされる。その結果、固定側鏡板32と、固定側ラップ34と、可動側ラップ44と、後述する可動スクロール40の可動側鏡板42と、に囲まれた圧縮室Scが形成される(図1参照)。可動スクロール40が固定スクロール30に対して旋回すると、吸入管18aから吸入ポート36aを介して周縁側の圧縮室Scに流入した低圧の冷媒は、中央側の圧縮室Scへと移動するにつれ圧縮されて圧力が上昇する。
固定側鏡板32の略中心には、圧縮機構20により圧縮された冷媒を吐出する吐出ポート33が、固定側鏡板32を厚さ方向(上下方向)に貫通して形成されている(図1参照)。吐出ポート33は、圧縮機構20の中心側(最内側)の圧縮室Scと連通している。固定側鏡板32の上方には、吐出ポート33を開閉する吐出弁22が取り付けられている。吐出ポート33が連通する最内側の圧縮室Scの圧力が、吐出弁22より上方の吐出空間Saの圧力に比べて所定値以上大きくなった場合、吐出弁22が開き、最内側の圧縮室Scの冷媒が吐出ポート33を通過して固定側鏡板32の上方の吐出空間Saに流入する。吐出空間Saは、固定スクロール30及びハウジング50にわたって形成されている図示しない冷媒通路と連通している。冷媒通路は、吐出空間Saとハウジング50の下方の第1空間S1とを連通する通路である。吐出空間Saに流入する圧縮機構20による圧縮後の冷媒は、冷媒通路を通過して第1空間S1へ流入する。
(2-2-2)可動スクロール
可動スクロール40は、図1に示すように、可動側鏡板42と、可動側ラップ44と、ボス部46と、を主に有する。
可動スクロール40は、図1に示すように、可動側鏡板42と、可動側ラップ44と、ボス部46と、を主に有する。
可動側鏡板42は、円板状の部材である。可動側ラップ44は、可動側鏡板42の前面42a(上面)から固定スクロール30側に突出する壁状の部材である。可動スクロール40を上方から見ると、可動側ラップ44は、可動側鏡板42の中心付近から外周側に向かって渦巻状(インボリュート形状)に形成されている。ボス部46は、可動側鏡板42の背面42b(下面)からモータ70側に突出する円筒状の部材である。
スクロール圧縮機100の運転中には、可動スクロール40は、可動側鏡板42の背面42b側の、後述するクランク室52及び背圧空間54の圧力により固定スクロール30に押し付けられる。可動スクロール40が固定スクロール30に押し付けられることで、固定側ラップ34の歯先と可動側鏡板42との間の隙間や、可動側ラップ44の歯先と固定側鏡板32との間の隙間からの冷媒の漏れが抑制される。
ボス部46は、ハウジング50により形成される後述するクランク室52内に配置される。ボス部46は、円筒状に形成されている。ボス部46は、可動側鏡板42の背面42bから下方に突出するように延びる。円筒状のボス部46の上部は、可動側鏡板42により閉じられている。ボス部46の中空部には、軸受メタル47が配置される。ボス部46の中空部には、後述するクランク軸80の偏心部84が挿入される(図1参照)。クランク軸80は、後述するようにモータ70のロータ74と連結されているため、モータ70が運転されてロータ74が回転すると、可動スクロール40が旋回する。
なお、モータ70により旋回させられる可動スクロール40は、可動スクロール40の背面42b側に配置されているオルダム継手24(図1参照)の働きで、自転することなく、固定スクロール30に対して公転する。
可動スクロール40が固定スクロール30に対して公転させられると、圧縮機構20の圧縮室Sc内のガス冷媒が圧縮される。具体的には、可動スクロール40が公転させられると、吸入管18aから吸入ポート36aを介して周縁側の圧縮室Scにガス冷媒が吸引され、その後、圧縮室Scは圧縮機構20の中心側(固定側鏡板32の中心側)に移動する。圧縮室Scが圧縮機構20の中心側に移動するにつれ、圧縮室Scの容積は減少し、圧縮室Sc内の圧力が上昇する。その結果、中央側の圧縮室Scは、周縁側の圧縮室Scに比べ高い圧力になる。圧縮機構20により圧縮されて高圧となったガス冷媒は、中央側の圧縮室Scから固定側鏡板32に形成された吐出ポート33を通って吐出空間Saに吐出される。吐出空間Saに吐出された冷媒は、固定スクロール30及びハウジング50に形成された図示しない冷媒通路を通過して、ハウジング50の下方の第1空間S1へ流入する。
(2-3)ハウジング
ハウジング50は、固定スクロール30及び可動スクロール40を支持する。また、ハウジング50は、クランク軸80を軸支する軸受メタル112を支持する。
ハウジング50は、固定スクロール30及び可動スクロール40を支持する。また、ハウジング50は、クランク軸80を軸支する軸受メタル112を支持する。
ハウジング50は、図1のように、本体部120と、上部軸受ハウジング110と、を主に含む。限定するものではないが、ハウジング50は鋳造品である。
本体部120は、ケーシング10に固定される円筒状の部分である。上部軸受ハウジング110も、円筒状に形成される。上部軸受ハウジング110は、クランク軸80の軸方向において、本体部120よりモータ70側に配置される。
本体部120には、固定スクロール30が固定されている。具体的には、固定スクロール30は、固定スクロール30の周縁部36の下面がハウジング50の上面と対向する状態でハウジング50に載置され、図示しない固定部材(例えばボルト)によりハウジング50に固定されている。ハウジング50は、本体部120に固定されている固定スクロール30を支持する。
また、ハウジング50は、固定スクロール30とハウジング50の本体部120との間に配置される可動スクロール40を支持する。具体的には、ハウジング50は、可動スクロール40を、ハウジング50の上方に配置されているオルダム継手24を介して下方から支持する。
本体部120は、ケーシング10の円筒部材12の内周面12bに固定されている。具体的には、ハウジング50は、ケーシング10の円筒部材12に圧入されており、本体部120の外周面122は、クランク軸80の軸方向において、少なくとも部分的に、全周にわたって円筒部材12の内周面12bと密接している。ハウジング50は、更に溶接によってケーシング10の円筒部材12に固定されている。
溶接によるハウジング50の円筒部材12への固定について説明する。
円筒状の本体部120の外周面122には、溶接ピン60が圧入される穴124が形成されている。穴124は、円筒状の本体部120の径方向に沿って延びる。穴124は、本体部120の径方向に、本体部120を貫通してはいない。
穴124を本体部120の径方向に沿って見ると、穴124は、溶接ピン60を、溶接ピン60の圧入方向(溶接ピン60が穴124に圧入される方向)に直交する方向に切断した断面と、概ね同一の形状を有する。ただし、圧入前の溶接ピン60の最大径は、穴124の径よりも大きい。また、溶接ピン60の外周面には凹凸が設けられているのに対し、穴124の内周面には凹凸は設けられていない。溶接ピン60の形状の詳細については後述する。
数を限定するものではないが、ハウジング50の外周面122には、合計8カ所に穴124が形成されている。また、位置を限定するものではないが、ハウジング50の外周面122には、周方向に90°間隔で4カ所に、クランク軸80の軸方向に沿って2カ所ずつ穴124が形成されている。
ケーシング10の円筒部材12の、円筒部材12に圧入されるハウジング50の溶接ピン60に対応する位置(ハウジング50の穴124に対応する位置)には、図1に示すような貫通穴12aが形成されている。そして、貫通穴12aの位置において、穴124に圧入されている溶接ピン60と、ケーシング10の円筒部材12と、は溶接で固定されている。図1では溶接部分を符号12cで示している。ハウジング50の本体部120の穴124に圧入されている溶接ピン60が円筒部材12と溶接固定される結果、ハウジング50は、溶接によってもケーシング10の円筒部材12に固定される。
ハウジング50の構造について更に説明する。
本体部120は、図1に示すように、中央に凹むように配置される第1凹部56と、第1凹部56を囲むように配置される第2凹部58と、を有する。第1凹部56は、可動スクロール40のボス部46が配置されるクランク室52の側面を囲む。第2凹部58は、可動側鏡板42の背面42b側に環状の背圧空間54を形成する。
スクロール圧縮機100の定常運転時には(スクロール圧縮機100の運転が安定した状態では)、クランク室52の圧力は、冷凍サイクルにおける高圧になる。その結果、スクロール圧縮機100の定常運転時には、クランク室52に面する可動側鏡板42の背面42bの中央部は、高圧で固定スクロール30に向かって押される。
背圧空間54は、スクロール圧縮機100の運転中に可動スクロール40が旋回すると、可動スクロール40が1回転する間に、所定の期間、可動側鏡板42に形成されている図示しない穴を介して圧縮途中の圧縮室Scと連通する。そのため、スクロール圧縮機100の定常運転時には、背圧空間54の圧力は、冷凍サイクルにおける中間圧になる。その結果、スクロール圧縮機100の定常運転時には、背圧空間54に面する可動側鏡板42の背面42bの周縁部は、中間圧で固定スクロール30に向かって押される。
なお、クランク室52と背圧空間54とは、第1凹部56と第2凹部58との境界に配置されている環状の壁部57により隔てられている(図1参照)。可動側鏡板42の背面42bと対向する壁部57の上端には、クランク室52と背圧空間54との間をシールするように、図示しないシールリングが配置されている。
上部軸受ハウジング110は、円筒状に形成されている。円筒状の上部軸受ハウジング110の内部には、クランク軸80を回転可能に支持する軸受メタル112が設けられる。スクロール圧縮機100の運転中、クランク軸80には、クランク軸80を転倒させるようなモーメントが作用する場合がある。クランク軸80にモーメントが作用した際に上部軸受ハウジング110の傾きを許容するように、上部軸受ハウジング110と本体部120との接続部には弾性溝115が形成される。
(2-4)モータ
モータ70は、ケーシング10の円筒部材12の内壁面に固定された環状のステータ72と、ステータ72の内側に配置されたロータ74と、を有する(図1参照)。
モータ70は、ケーシング10の円筒部材12の内壁面に固定された環状のステータ72と、ステータ72の内側に配置されたロータ74と、を有する(図1参照)。
ロータ74は、ステータ72の内側に、ステータ72と僅かな隙間(図示せず)を空けて回転自在に収容される。ロータ74は、クランク軸80を介して、圧縮機構20の可動スクロール40と連結されている。具体的には、ロータ74は、クランク軸80を介して、可動スクロール40のボス部46と連結されている(図1参照)。モータ70は、ロータ74を回転させることで、可動スクロール40を旋回させる。
(2-5)クランク軸
クランク軸80は、モータ70のロータ74と、圧縮機構20の可動スクロール40とを連結する。クランク軸80は、図1のように軸方向Aaに沿って延びる。本実施形態のスクロール圧縮機100では、軸方向Aaは上下方向である。クランク軸80は、モータ70の駆動力を圧縮機構20の可動スクロール40に伝達する。
クランク軸80は、モータ70のロータ74と、圧縮機構20の可動スクロール40とを連結する。クランク軸80は、図1のように軸方向Aaに沿って延びる。本実施形態のスクロール圧縮機100では、軸方向Aaは上下方向である。クランク軸80は、モータ70の駆動力を圧縮機構20の可動スクロール40に伝達する。
クランク軸80は、主軸82と、偏心部84と、を主に有する(図1参照)。
主軸82は、油溜空間16からクランク室52まで上下方向に延びる。主軸82は、上部軸受ハウジング110の軸受メタル112、及び後述する下部軸受90の軸受メタル91により、回転自在に支持される。また、主軸82は、ハウジング50の上部軸受ハウジング110と下部ハウジング130との間で、モータ70のロータ74に挿通され、ロータ74に連結される。主軸82の中心軸Cは、好ましくはケーシング10の円筒部材12の中心軸Bと一致する。以後では、主軸82の中心軸Cを、クランク軸80の中心軸Cと呼ぶ場合がある。
偏心部84は、主軸82の端部(本実施形態では上端)に配置されている。偏心部84の中心軸は、主軸82の中心軸Cに対して偏心している。偏心部84は、可動スクロール40のボス部46の内部に挿入され、ボス部46の内部に配置されている軸受メタル47により回転可能に支持されている。
クランク軸80の内部には、油通路86が形成されている。油通路86は、主経路86aと、分岐経路(図示せず)と、を有する。主経路86aは、クランク軸80の軸方向Aaに沿って、クランク軸80の下端から上端まで延びる。分岐経路は、主経路から、クランク軸80の軸方向と交差する方向に延びる。油溜空間16の冷凍機油は、クランク軸80の下端に設けられたポンプ(図示せず)により汲み上げられ、油通路86を通って、クランク軸80と軸受メタル47,112,91との摺動部や、圧縮機構20の摺動部等に供給される。
(2-6)下部ハウジング
図1に加え、図2~図4を参照しながら、下部ハウジング130について説明する。図2は、下部ハウジング130を、クランク軸80の軸方向Aaに沿って見た図である。具体的には、図2は、下部ハウジング130を、クランク軸80の軸方向Aaに沿って、上方から見た平面図である。図3は、図2のIII-III矢視の下部ハウジング130の概略部分縦断面図である。図4は、下部ハウジング130の固定部96に形成された第1穴98a及び第2穴98bを、固定部96の外周面96f側から、クランク軸80の中心軸Cに向かう向きに見た側面図である。
図1に加え、図2~図4を参照しながら、下部ハウジング130について説明する。図2は、下部ハウジング130を、クランク軸80の軸方向Aaに沿って見た図である。具体的には、図2は、下部ハウジング130を、クランク軸80の軸方向Aaに沿って、上方から見た平面図である。図3は、図2のIII-III矢視の下部ハウジング130の概略部分縦断面図である。図4は、下部ハウジング130の固定部96に形成された第1穴98a及び第2穴98bを、固定部96の外周面96f側から、クランク軸80の中心軸Cに向かう向きに見た側面図である。
下部ハウジング130は、図1~図3に示すように、下部軸受90と、アーム94と、固定部96と、を主に含む。下部ハウジング130は、クランク軸80を軸支するための構造である。例えば、下部軸受90は鋳造品で、軸受ハウジング92、アーム94、及び固定部96は、一体に形成されている。ただし、これに限定されるものではなく、軸受ハウジング92、アーム94、及び固定部96は、それぞれ別部材であって、一体に組み合わされて、下部ハウジング130として機能してもよい。
下部軸受90は、クランク軸80を回転可能に支持する。下部軸受90は、軸受メタル91と、軸受ハウジング92と、を含む。軸受ハウジング92は、円筒状に形成されている。円筒状の軸受ハウジング92の内部には、クランク軸80を回転可能に支持する軸受メタル91が収容される。軸受ハウジング92は、軸受メタル91を支持する。
アーム94は、下部軸受90を支持する。アーム94は、棒状の部材である。下部ハウジング130は、複数のアーム94を含む。アーム94の数を限定するものではないが、下部ハウジング130は3本のアーム94を有する。各アーム94は、クランク軸80の軸方向Aaに沿って下部ハウジング130を見た時に、下部軸受90から(具体的には軸受ハウジング92の外周面92aから)、軸受ハウジング92の径方向に、ケーシング10に向かって延びる。言い換えれば、各アーム94は、下部軸受90から、クランク軸80の軸方向Aaと交差する方向に、ケーシング10に向かって延びる。より具体的には、クランク軸80の軸方向Aaに沿って下部ハウジング130を見た時に、各アーム94は、クランク軸80の中心(中心軸C)を通過する、クランク軸80の径方向に沿う直線上を延びる。構造を限定するのではないが、軸受ハウジング92の外周面92aには、3本のアーム94が、クランク軸80の周方向に概ね等間隔で(約120度ずつ離して)設けられている。
アーム94のそれぞれには、1の固定部96が設けられている。そのため、下部ハウジング130は、アーム94と同数の固定部96を有する。各固定部96の内周側は、対応するアーム94の端部(外側端部)と接続されている。下部ハウジング130は、固定部96において、ケーシング10に固定されている。好ましくは、固定部96の外周面96fは、クランク軸80の軸方向Aaに沿って見た際に、ケーシング10の円筒部材12の内周面12bに沿うように円弧状に形成されている(図2参照)。
固定部96とケーシング10の円筒部材12との固定について説明する。
各固定部96の外周面96fには、第1穴98aと、第2穴98bと、が形成されている。限定するものではないが、第1穴98a及び第2穴98bは、好ましくは円形の穴である。第1穴98a及び第2穴98bは、各固定部96の外周面96fから、クランク軸80の中心軸Cに向かって、クランク軸80の径方向Arに延びる。
第1穴98aには、溶接ピン160が圧入される。第1穴98aを、第1穴98aの延びる方向(溶接ピン160の圧入方向)に沿って見ると、第1穴98aは、溶接ピン160を、溶接ピン160の圧入方向に直交する方向に切断した断面と、概ね同一の形状を有する。ただし、圧入前の溶接ピン160の最大径は、第1穴98aの径よりも大きい。また、溶接ピン160の外周面には後述するように凹凸が設けられているのに対し、第1穴98aの内周面には凹凸は設けられていない。溶接ピン160の形状の詳細については後述する。
第2穴98bには、溶接ピン260が圧入される。第2穴98bを、第2穴98bの延びる方向(溶接ピン260の圧入方向)に沿って見ると、第2穴98bは、溶接ピン260を、溶接ピン260の圧入方向に直交する方向に切断した断面と、概ね同一の形状を有する。ただし、圧入前の溶接ピン260の最大径は、第2穴98bの径よりも大きい。また、溶接ピン260の外周面には後述するように凹凸が設けられているのに対し、第2穴98bの内周面には凹凸は設けられていない。溶接ピン260の形状の詳細については後述する。
なお、第1穴98aと第2穴98bとは、類似の形状を有するが、寸法が異なる。第1穴98aと第2穴98bとの寸法の違いについては、溶接ピン160,260に関する説明の中で合わせて説明する。
ケーシング10の円筒部材12の、下部ハウジング130の固定部96の溶接ピン160,260に対応する位置(言い換えれば下部ハウジング130の第1穴98a及び第2穴98bに対応する位置)には、図1に示すような貫通穴12aが形成されている。そして、貫通穴12aの位置において、第1穴98aに圧入されている溶接ピン160及び第2穴98bに圧入されている溶接ピン260と、ケーシング10の円筒部材12とは、溶接で固定されている。図1では溶接箇所を符号12cで示している。下部ハウジング130の固定部96の穴98a,98bに圧入されている溶接ピン160,260が円筒部材12と溶接固定される結果、下部ハウジング130は、ケーシング10の円筒部材12に固定される。
<第1穴及び第2穴の配置>
各固定部96における、第1穴98aと第2穴98bとの配置を説明する。
各固定部96における、第1穴98aと第2穴98bとの配置を説明する。
初めに、第1穴98a及び第2穴98bの配置を説明するために使用する、アーム94の最小断面積部分94aについて説明する。
各アーム94は、最小断面積部分94aを有する。最小断面積部分94aは、アーム94を、そのアーム94と連結される固定部96の外周面96f側からクランク軸80の中心軸Cへと向かう、クランク軸80の軸方向Aaと直交するクランク軸80の径方向Arに沿って見た際に、断面積が最小となる部分である。言い換えれば、最小断面積部分94aは、アーム94を、そのアーム94の延伸方向であるクランク軸80の径方向Arに直交する平面で切断した際に、断面積が最小となる部分である。本実施形態では、各アーム94は、そのアーム94を、そのアーム94の延伸方向であるクランク軸80の径方向Arに直交する鉛直面で切断した際に、断面積が最小となる最小断面積部分94aを有する。図4では、最小断面積部分94aを、二点鎖線のハッチングで示している。
なお、アーム94は、アーム94の一部に最小断面積部分94aを有していてもよい。または、アーム94の断面積は一様で、アーム94の全体が最小断面積部分94aであってもよい。また、図4では最小断面積部分94aの断面形状を四角形で表しているが、最小断面積部分94aの断面形状は、四角形以外の形状であってもよい。
第1穴98a及び第2穴98bの配置について説明する。
第1穴98aを、クランク軸80の中心軸Cに向かう、クランク軸80の軸方向Aaと直交するクランク軸80の径方向Ar(第1方向)に沿って見た際に、第1穴98aの中心O1は、アーム94の最小断面積部分94aと重なる位置に配置されている。言い換えれば、第1穴98aの中心O1とクランク軸80の中心軸Cとを通過する、クランク軸80の軸方向Aaと直交するクランク軸80の径方向Arに延びる仮想直線を想定した場合、この仮想直線は、アーム94の最小断面積部分94aを通過する。
好ましくは、第1穴98aは、第1穴98aを、クランク軸80の中心軸Cに向かう、クランク軸80の軸方向Aaと直交するクランク軸80の径方向Arに沿って見た際に、第1穴98aの全体がアーム94の最小断面積部分94aと重なる位置に配置される(図4参照)。言い換えれば、第1穴98aの中心O1とクランク軸80の中心軸Cとを通過する、クランク軸80の軸方向Aaと直交するクランク軸80の径方向Arに延びる仮想直線を想定し、この仮想直線に沿って第1穴98aをアーム94の最小断面積部分94aに投影した場合、好ましくは第1穴98aの全体が最小断面積部分94a内に投影される。
一方、第2穴98bを、クランク軸80の中心軸Cに向かう、クランク軸80の軸方向Aaと直交するクランク軸80の径方向Ar(第2方向)に沿って見た際に、第2穴98bの中心O2は、アーム94の最小断面積部分94aから外れた位置に配置されている。言い換えれば、第2穴98bを、クランク軸80の中心軸Cに向かう、クランク軸80の軸方向Aaと直交するクランク軸80の径方向Arに沿って見た際に、第2穴98bの中心O2は、アーム94の最小断面積部分94aとは重ならない。さらに言い換えれば、第2穴98bの中心O2とクランク軸80の中心軸Cとを通過する、クランク軸80の軸方向Aaと直交するクランク軸80の径方向Arに延びる仮想直線を想定した場合、この仮想直線は、アーム94の最小断面積部分94aを通過しない。
本実施形態では、各固定部96において、第1穴98aと第2穴98bとは、クランク軸80の軸方向Aaにおいて、異なる位置に配置されている。具体的には、図3及び図4のように、各固定部96において、第2穴98bは、第1穴98aの上方に配置されている。
(2-7)溶接ピン
溶接ピン60,160,260について、図5及び図6を更に参照しながら説明する。図5は、圧入前の溶接ピン160を、溶接ピン160の圧入方向と直交する方向に沿って見た図である。図6は、圧入前の溶接ピン160を、溶接ピン160の圧入方向に沿って見た図である。なお、溶接ピン160の圧入方向(以後、単に圧入方向と呼ぶ場合がある)とは、溶接ピン160が第1穴98aに圧入される方向を意味する。
溶接ピン60,160,260について、図5及び図6を更に参照しながら説明する。図5は、圧入前の溶接ピン160を、溶接ピン160の圧入方向と直交する方向に沿って見た図である。図6は、圧入前の溶接ピン160を、溶接ピン160の圧入方向に沿って見た図である。なお、溶接ピン160の圧入方向(以後、単に圧入方向と呼ぶ場合がある)とは、溶接ピン160が第1穴98aに圧入される方向を意味する。
溶接ピン60は、ハウジング50をケーシング10に収容する前に、ハウジング50の本体部120の穴124に圧入される。その後、ハウジング50は、ケーシング10の円筒部材12に圧入される。さらに、ハウジング50の本体部120の穴124に圧入されている溶接ピン60は、ケーシング10の円筒部材12と溶接で固定される。
溶接ピン160は、下部ハウジング130をケーシング10に収容する前に、下部ハウジング130の固定部96の第1穴98aに圧入される。溶接ピン260は、下部ハウジング130をケーシング10に収容する前に、下部ハウジング130の固定部96の第2穴98bに圧入される。その後、下部ハウジング130は、ケーシング10に収容される。さらに、固定部96の穴98a,98bに圧入されている溶接ピン160,260は、ケーシング10の円筒部材12と溶接で固定される。本実施形態において、溶接ピン160は、第1ピンの一例であり、溶接ピン260は、第2ピンの一例である。
溶接ピン60,160,260は、サイズ等の違いがあっても、互いに同様の形状を有する。ここでは、同様の図面が重複することを避けるため、溶接ピン160だけを図5及び図6のように描画し、溶接ピン60,260については描画を省略する。また、ここでは、溶接ピン60,160,260のうち、代表として溶接ピン160について説明し、溶接ピン60,260については、主に溶接ピン160との相違点を説明する。
溶接ピン160の形状を説明する。特記無き場合、以下の溶接ピン160の形状の説明は、第1穴98aへの圧入前の溶接ピン160の形状を説明するものである。
溶接ピン160は、図5及び図6に示すように、溶接ピン160の圧入方向に沿って延びる概ね円柱状の部材である。ただし、溶接ピン160の外周面には、図6に示すように、円柱状の溶接ピン160の軸方向に沿って延びる溝162が複数設けられている。複数の溝162は、円周方向に並べて設けられている。したがって、溶接ピン160を圧入方向に沿って見た際、溶接ピン160の外周面には、図6に示すように、円周方向に沿って凹部と凸部とが交互に並べて配置されている。溶接ピン60,260も、溶接ピン160と同様の形状を有する。
第1ピンの一例である溶接ピン160のサイズと,第2ピンの一例である溶接ピン260のサイズと、溶接ピン160の第1穴98aへの圧入及び溶接ピン260の第2穴98bへの圧入について説明する。
溶接ピン160のサイズについて説明する。溶接ピン160の軸方向視において、溶接ピン160の中心Pから凸部の頂点164aまでの距離はR+α(α>0)であり、溶接ピン160の中心Pから凹部の底164bまでの距離はR-β(β>0)である(図6参照)。溶接ピン160の圧入される第1穴98aの直径をD1で表した場合、R=D1/2である。溶接ピン160の軸方向の長さ(圧入方向の長さ)はLである。
溶接ピン260のサイズについて説明する。溶接ピン260の軸方向視において、溶接ピン260の中心から凸部の頂点までの距離はR’+γ(γ>0)であり、溶接ピン260の中心Pから凹部の底までの距離はR’-δ(δ>0)である。溶接ピン260の圧入される第2穴98bの直径をD2で表した場合、R’=D2/2である。本実施形態では、α=γであり、β=δである。溶接ピン260の軸方向の長さ(圧入方向の長さ)は、溶接ピン160の軸方向の長さと同じLである。
溶接ピン160の第1穴98aへの圧入について説明する。
溶接ピン160は、第1穴98aに圧入されることで、下部ハウジング130の固定部96に固定される。前述のように、溶接ピン160の中心Pから凸部の頂点164aまでの距離は、R+α(α>0)であり、第1穴98aの半径D1/2(=R)より大きい。しかし、溶接ピン160が第1穴98aに圧入される際に溶接ピン160の凸部(隣接する溝162の間に配置される凸部)が、弾性変形や、部分的な塑性変形を起こす結果、溶接ピン160は直径D1の第1穴98aに収容される。そして、第1穴98aに圧入された溶接ピン160は、弾性力により第1穴98aの径方向に押されて、固定部96により保持される。以下では、溶接ピン160が圧入される第1穴98aの直径D1を、溶接ピン160を圧入方向に沿って見た溶接ピン160の径と呼ぶ。なお、実際には、第1穴98aも溶接ピン160の圧入により変形し、元の直径D1より大きくなる場合もあるが、ここでは第1穴98aの変形については無視する。
ここでは、溶接ピン160が固定部96により保持される保持力を保持力F1と呼ぶ。溶接ピン160が固定部96により保持される保持力F1は、固定部96に圧入されている溶接ピン160に、溶接ピン160の圧入方向とは逆向きの力を作用させた際に、溶接ピン160が圧入方向とは逆向きに動かない最大の力の大きさを意味する。言い換えれば、溶接ピン160が固定部96により保持される保持力F1は、溶接ピン160を第1穴98aから引き抜くために要する力を意味する。
溶接ピン260の第2穴98bへの圧入、及び、固定部96が溶接ピン260を保持する力については、溶接ピン160の第1穴98aへの圧入、及び、固定部96が溶接ピン160を保持する力と同様であるため、説明は省略する。なお、以下では、溶接ピン160の場合と同様に、溶接ピン260が圧入される第2穴98bの直径D2を、溶接ピン260を圧入方向に沿って見た溶接ピン260の径と呼ぶ。また、溶接ピン260が固定部96により保持される保持力を、保持力F2と呼ぶ。
なお、本開示のスクロール圧縮機100では、溶接ピン160が固定部96に保持される保持力F1が、溶接ピン260が固定部96に保持される保持力F2に比べて大きくなるように構成されている。保持力F1を保持力F2に比べて大きくする理由について説明する。
上述のように、第1穴98a及び第2穴98bは、各固定部96の外周面96fから、クランク軸80の中心軸Cに向かって、クランク軸80の径方向Arに延びる。そして、上述のように、第1穴98aを、クランク軸80の中心軸Cに向かう、クランク軸80の軸方向Aaと直交するクランク軸80の径方向Arに沿って見た際に、第1穴98aの中心O1は、アーム94の最小断面積部分94aと重なる位置に配置されている。一方で、第2穴98bを、クランク軸80の中心軸Cに向かう、クランク軸80の軸方向Aaと直交するクランク軸80の径方向Arに沿って見た際に、第2穴98bの中心O2は、アーム94の最小断面積部分94aから外れた位置に配置されている。
そのため、第2穴98bへの溶接ピン260の圧入荷重と、第1穴98aへの溶接ピン160の圧入荷重とが同一であったとすると、第2穴98bに溶接ピン260を圧入する際には、第1穴98aに溶接ピン160を圧入する際に比べて、アーム94の最小断面積部分94aに大きなモーメント(図3で矢印Mで示すモーメント)が作用する。
しかし、ここでは、溶接ピン260が固定部96に保持される保持力F2を溶接ピン160が固定部96に保持される保持力F1より小さくしているので、溶接ピン260の圧入時の圧入荷重も、溶接ピン160の圧入時の圧入荷重に比べて小さくなる。そのため、下部軸受90に作用する大きな力を支えるために固定部96に複数の溶接ピン160,260を圧入する場合でも(各固定部96を2カ所以上で溶接する場合にも)、圧入荷重により作用するモーメントでアーム94が破損する不具合の発生を抑制できる。
なお、溶接ピンが固定部に保持される保持力が小さいと、溶接ピンの固定部の穴への圧入時の圧入荷重も小さくなるのは以下のような理由である。
前述のように、溶接ピンが固定部に保持される保持力は、言い換えれば、溶接ピンを固定部の穴から引き抜くために要する力である。穴に溶接ピンを圧入する力及び穴から溶接ピンを引き抜く力は、いずれも同様の式、摩擦係数×固定部の穴が溶接ピンを押す面圧×穴と溶接ピンとの接触面積(=溶接ピンの直径×π×溶接ピンの長さ)で表される(ただし、一般に、圧入時と引き抜き時とで摩擦係数の値は異なる)。このように、保持力と圧入荷重とは、同様の式を用いて計算されるものであるので、溶接ピンが固定部に保持される保持力と、溶接ピンの圧入時の圧入荷重との間には、正の相関がある。
なお、第2穴98bに溶接ピン260を圧入する際に、アーム94の最小断面積部分94aに大きなモーメントが作用することを抑制する方法としては、保持力F1を保持力F2に比べて大きくする以外の方法も考えられる。
例えば、第2穴98bをクランク軸80の中心軸Cに向かうクランク軸80の軸方向Aaと直交するクランク軸80の径方向Arに沿って見た際に、第2穴98bの中心O2がアーム94の最小断面積部分94aと重なる位置に配置されるように、第1穴98aと第2穴98bとを近づければ、第2穴98bに溶接ピン260を圧入する際にアーム94の最小断面積部分94aに作用するモーメントは小さくなる。しかし、第1穴98aと第2穴98bとを近づけると、溶接ピン160との溶接により生じるケーシング10の熱影響部と、溶接ピン260との溶接により生じるケーシング10の熱影響部と、が接近し、ケーシング10の強度に悪影響を与えるおそれがある。
また、例えば、アーム94の最小断面積部分94aの断面積を大きくすれば、第2穴98bをクランク軸80の中心軸Cに向かうクランク軸80の径方向Arに沿って見た際に、第2穴98bの中心O2をアーム94の最小断面積部分94aと重なる位置に配置しつつ、溶接ピン160との溶接により生じるケーシング10の熱影響部と、溶接ピン260との溶接により生じるケーシング10の熱影響部との接近も避けることができる。しかし、このような構成にすると、アーム94が大型化し、更にはスクロール圧縮機100も大型化してしまうという別の課題が発生する。
これらの方法に対し、本実施形態のように溶接ピン260が固定部96に保持される保持力F2を、溶接ピン160が固定部96に保持される保持力F1より小さくすれば、ケーシング10の強度低下や、スクロール圧縮機100の大型化を抑制しつつ、溶接ピン260の圧入荷重により作用するモーメントでアーム94が破損する不具合の発生を抑制できる。
溶接ピン160が固定部96に保持される保持力F1を、溶接ピン260が固定部96に保持される保持力F2に比べて大きくするための具体的な構成について説明する。
本実施形態では、溶接ピン160を圧入方向に沿って見た溶接ピン160の径D1は、溶接ピン260を圧入方向に沿って見た溶接ピン260の径D2よりも大きい。好ましくは、溶接ピン160を圧入方向に沿って見た溶接ピン160の径D1は、溶接ピン260を圧入方向に沿って見た溶接ピン260の、1.5倍以上2.5倍以下である。この結果、溶接ピン160の固定部96との接触面積は、溶接ピン260の固定部96との接触面積よりも大きくなるので、溶接ピン160が固定部96に保持される保持力F1を、溶接ピン260が固定部96に保持される保持力F2に比べて大きくすることができる。
例えば、数値を限定するものではないが、溶接ピン160の径D1は、溶接ピン260の径D2=8mmの2倍の16mmである。
また、数値を限定するものではないが、溶接ピン160及び溶接ピン260の長さLは、例えば8mmである。なお、溶接ピン160の圧入される第1穴98aの深さ(溶接ピン160の圧入方向における第1穴98aの深さ)及び溶接ピン260の圧入される第2穴98bの深さ(溶接ピン260の圧入方向における第2穴98bの深さ)は、溶接ピン160及び溶接ピン260の長さLと概ね同一である。
なお、溶接ピン60のサイズは、溶接ピン160,260とは独立して適宜選択されればよい。例えば、溶接ピン60のサイズは、溶接ピン160のサイズと同一であっても、溶接ピン260のサイズと同一であってもよいし、溶接ピン160,260のサイズのいずれとも異なっていてもよい。ここでは、溶接ピン60のサイズの詳細や、溶接ピン60の穴124への圧入については説明は省略する。
(3)スクロール圧縮機の動作
スクロール圧縮機100の動作について説明する。
スクロール圧縮機100の動作について説明する。
モータ70が駆動されると、ロータ74が回転し、ロータ74と連結されたクランク軸80も回転する。クランク軸80が回転すると、オルダム継手24の働きにより、可動スクロール40は、自転せずに固定スクロール30に対して公転する。そして、吸入管18aから流入した冷凍サイクル装置1の冷凍サイクルにおける低圧の冷媒は、吸入ポート36aを介して圧縮機構20の周縁側の圧縮室Scに吸入される。そして、可動スクロール40が公転し、圧縮室Scの容積が減少するのに伴って、圧縮室Scの圧力が上昇する。また、圧縮途中の圧縮室Scには、インジェクション管18cから、適宜、冷凍サイクル装置1の冷凍サイクルにおける中間圧(低圧と高圧との間の圧力)の冷媒がインジェクションされる。冷媒が、周縁側(外側)の圧縮室Scから、中央側(内側)の圧縮室Scへ移動するに連れて冷媒の圧力は上昇し、最終的に冷凍サイクル装置1の冷凍サイクルにおける高圧となる。圧縮機構20によって圧縮された冷媒は、固定側鏡板32の中央付近に位置する吐出ポート33から吐出され、固定スクロール30及びハウジング50に形成されている図示しない冷媒経路を通過して第1空間S1に流入する。第1空間S1の冷凍サイクルにおける高圧の冷媒は、吐出管18bから吐出される。
(4)特徴
(4-1)
本実施形態のスクロール圧縮機100は、クランク軸80と、軸受の一例としての下部軸受90と、ケーシング10と、アーム94と、固定部96と、第1ピンの一例である溶接ピン160と、第2ピンの一例である溶接ピン260と、を備える。下部軸受90は、クランク軸80を回転可能に支持する。ケーシング10は、クランク軸80及び下部軸受90を収容する。アーム94は、下部軸受90を支持する。アーム94は、下部軸受90から、クランク軸80の軸方向Aaと交差する方向に、ケーシング10に向かって延びる。固定部96は、アーム94の端部と接続される。固定部96は、ケーシング10に固定される。固定部96には、第1穴98aと、第2穴98bと、が形成されている。第1穴98aを第1方向(径方向Ar)に沿って見た際に、第1穴98aの中心O1は、アーム94の最小断面積部分94aと重なる位置に配置されている。第2穴98bを第2方向(径方向Ar)に沿って見た際に、第2穴98bの中心O2は、アーム94の最小断面積部分94aから外れた位置に配置されている。第1方向は、第1穴98aから(より具体的には、第1穴98aの中心O1から)クランク軸80の中心軸Cに向かう、クランク軸80の軸方向Aaと直交する方向である。第2方向は、第2穴98bから(より具体的には、第2穴98bの中心O2から)クランク軸80の中心軸Cに向かう、クランク軸80の軸方向Aaと直交する方向である。溶接ピン160は、第1穴98aに圧入され、ケーシング10と溶接で固定される。溶接ピン260は、第2穴98bに圧入され、ケーシング10と溶接で固定される。溶接ピン160が固定部96に保持される保持力F1は、溶接ピン260が固定部96に保持される保持力F2に比べて大きい。
(4-1)
本実施形態のスクロール圧縮機100は、クランク軸80と、軸受の一例としての下部軸受90と、ケーシング10と、アーム94と、固定部96と、第1ピンの一例である溶接ピン160と、第2ピンの一例である溶接ピン260と、を備える。下部軸受90は、クランク軸80を回転可能に支持する。ケーシング10は、クランク軸80及び下部軸受90を収容する。アーム94は、下部軸受90を支持する。アーム94は、下部軸受90から、クランク軸80の軸方向Aaと交差する方向に、ケーシング10に向かって延びる。固定部96は、アーム94の端部と接続される。固定部96は、ケーシング10に固定される。固定部96には、第1穴98aと、第2穴98bと、が形成されている。第1穴98aを第1方向(径方向Ar)に沿って見た際に、第1穴98aの中心O1は、アーム94の最小断面積部分94aと重なる位置に配置されている。第2穴98bを第2方向(径方向Ar)に沿って見た際に、第2穴98bの中心O2は、アーム94の最小断面積部分94aから外れた位置に配置されている。第1方向は、第1穴98aから(より具体的には、第1穴98aの中心O1から)クランク軸80の中心軸Cに向かう、クランク軸80の軸方向Aaと直交する方向である。第2方向は、第2穴98bから(より具体的には、第2穴98bの中心O2から)クランク軸80の中心軸Cに向かう、クランク軸80の軸方向Aaと直交する方向である。溶接ピン160は、第1穴98aに圧入され、ケーシング10と溶接で固定される。溶接ピン260は、第2穴98bに圧入され、ケーシング10と溶接で固定される。溶接ピン160が固定部96に保持される保持力F1は、溶接ピン260が固定部96に保持される保持力F2に比べて大きい。
固定部96の第2穴98bに溶接ピン260を圧入する際には、アーム94に比較的大きなモーメントが作用しやすい。しかし、このスクロール圧縮機100では、溶接ピン260(第2ピン)が固定部96に保持される力が、溶接ピン160(第1ピン)が固定部96に保持される力より小さいので、前述した理由から、溶接ピン260の圧入時の圧入荷重が、溶接ピン160の圧入時の圧入荷重に比べて小さくなる。そのため、下部軸受90に作用する大きな力を支えるために固定部96に複数のピンを圧入する場合でも、圧入荷重により作用するモーメントでアーム94が破損する不具合の発生を抑制できる。
(4-2)
本実施形態のスクロール圧縮機100では、第1穴98aと第2穴98bとは、クランク軸80の軸方向Aaにおいて、異なる位置に配置される。
本実施形態のスクロール圧縮機100では、第1穴98aと第2穴98bとは、クランク軸80の軸方向Aaにおいて、異なる位置に配置される。
そのため、スクロール圧縮機100では、クランク軸80の径方向の力を受ける下部軸受90をケーシング10で安定的に支持できる。
(4-3)
本実施形態のスクロール圧縮機100では、溶接ピン160を圧入方向に沿って見た溶接ピン160(第1ピン)の径D1は、溶接ピン260を圧入方向に沿って見た溶接ピン260(第2ピン)の径D2よりも大きい。
本実施形態のスクロール圧縮機100では、溶接ピン160を圧入方向に沿って見た溶接ピン160(第1ピン)の径D1は、溶接ピン260を圧入方向に沿って見た溶接ピン260(第2ピン)の径D2よりも大きい。
これにより、スクロール圧縮機100では、溶接ピン160により大きな力を支持できる。
(4-4)
本実施形態のスクロール圧縮機100では、溶接ピン160を圧入方向に沿って見た溶接ピン160の径D1は、溶接ピン260を圧入方向に沿って見た溶接ピン260の径D2の、1.5倍以上2.5倍以下である。
本実施形態のスクロール圧縮機100では、溶接ピン160を圧入方向に沿って見た溶接ピン160の径D1は、溶接ピン260を圧入方向に沿って見た溶接ピン260の径D2の、1.5倍以上2.5倍以下である。
本実施形態のスクロール圧縮機100では、下部軸受90をケーシング10でしっかりと支持しつつ、固定部96に溶接ピン260を圧入する際のアーム94の破損の発生を抑制できる。
(4-5)
冷凍サイクル装置1は、スクロール圧縮機100と、凝縮器2と、蒸発器4と、膨張装置3と、を有する冷媒回路5を備える。
冷凍サイクル装置1は、スクロール圧縮機100と、凝縮器2と、蒸発器4と、膨張装置3と、を有する冷媒回路5を備える。
<第2実施形態>
第2実施形態に係るスクロール圧縮機100について、図7及び図8を参照しながら説明する。図7は、第2実施形態に係るスクロール圧縮機100の下部ハウジング130の概略部分縦断面図である。図8は、下部ハウジング130の固定部96に形成された第1穴98a及び第2穴98bを、固定部96の外周面96f側から、クランク軸80の中心軸Cに向かう向きに見た側面図である。
第2実施形態に係るスクロール圧縮機100について、図7及び図8を参照しながら説明する。図7は、第2実施形態に係るスクロール圧縮機100の下部ハウジング130の概略部分縦断面図である。図8は、下部ハウジング130の固定部96に形成された第1穴98a及び第2穴98bを、固定部96の外周面96f側から、クランク軸80の中心軸Cに向かう向きに見た側面図である。
第2実施形態に係るスクロール圧縮機100は、第1実施形態における溶接ピン160及び溶接ピン260のそれぞれに相当する溶接ピン160a及び溶接ピン260aの形状と、第1実施形態における第1穴98a及び第2穴98bのそれぞれに相当する第1穴98aa及び第2穴98baの形状と、を除き、第1実施形態のスクロール圧縮機100と同様である。ここでは、第1実施形態との相違点である溶接ピン160a及び溶接ピン260aの形状と、第1穴98aa及び第2穴98baの形状と、について主に説明し、必要のない限り、第1実施形態との共通点についての説明は省略する。
なお、第2実施形態においても、第1実施形態と同様に、第1穴98aを第1方向に沿って見た際に、第1穴98aの中心O1は、アーム94の最小断面積部分94aと重なる位置に配置されている。また、第2穴98bを第2方向に沿って見た際に、第2穴98bの中心O2は、アーム94の最小断面積部分94aから外れた位置に配置されている。第1方向は、第1穴98aからクランク軸80の中心軸Cに向かう、クランク軸80の軸方向Aaと直交するクランク軸80の径方向Arである。第2方向は、第2穴98bからクランク軸80の中心軸Cに向かう、クランク軸80の軸方向Aaと直交するクランク軸80の径方向Arである。
第1ピンの一例である溶接ピン160aのサイズと,第2ピンの一例である溶接ピン260aのサイズと、溶接ピン160aの圧入される第1穴98aa及び溶接ピン260aの圧入される第2穴98bのサイズについて説明する。なお、溶接ピン160a及び溶接ピン260aの形状は、図5及び図6に図示されている第1実施形態の溶接ピン160の形状と同様であるので、溶接ピン160a及び溶接ピン260aの図面は省略する。
溶接ピン160aのサイズについて説明する。溶接ピン160aの軸方向視において、溶接ピン160aの中心から凸部の頂点164aまでの距離はR1+α1(α1>0)であり、溶接ピン160aの中心から凹部の底164bまでの距離はR1-β1(β1>0)である。溶接ピン160の圧入される第1穴98aaの直径をD1aで表した場合、R1=D1a/2である。以下では、溶接ピン160aの圧入される第1穴98aaの直径D1aを、溶接ピン160aを圧入方向に沿って見た溶接ピン160aの径と呼ぶ。溶接ピン160の軸方向の長さ(圧入方向の長さ)はL1である。
溶接ピン260aのサイズについて説明する。溶接ピン260aの軸方向視において、溶接ピン260aの中心から凸部の頂点までの距離はR1’+γ1(γ1>0)であり、溶接ピン260aの中心から凹部の底までの距離はR1’-δ1(δ1>0)である。溶接ピン260aの圧入される第2穴98bの直径をD2aで表した場合、R1’=D2a/2である。以下では、溶接ピン260aの圧入される第2穴98baの直径D2aを、溶接ピン260aを圧入方向に沿って見た溶接ピン260aの径と呼ぶ。本実施形態では、α1=γ1であり、β1=δ1である。また、本実施形態では、第1穴98aの直径D1aは、第2穴98bの直径D2aと同一であり、R1=R1’である。言い換えれば、第2実施形態では、溶接ピン160aを圧入方向に沿って見た溶接ピン160aの径は、溶接ピン260aを圧入方向に沿って見た溶接ピン260aの径と等しい。溶接ピン260aの軸方向の長さ(圧入方向の長さ)は、L2であり、溶接ピン160aの軸方向の長さL1より短い(L1<L2)。
第2実施形態では、圧入方向視における溶接ピン160aの径及び溶接ピン260aの径は等しいものの、溶接ピン160aの軸方向の長さL1が、溶接ピン260aの軸方向の長さL2より長いため、(結果として、溶接ピン160aの第1穴98aaとの接触面積が、溶接ピン260の第2穴98baとの接触面積より大きくなるので)溶接ピン160aが固定部96aに保持される保持力F1は、溶接ピン260aが固定部96に保持される保持力F2に比べて大きくなる。保持力F1を保持力F2より大きくする理由や、保持力F1を保持力F2より大きくすることで得られる効果については、第1実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
なお、好ましくは、圧入方向における溶接ピン160aの長さL1は、圧入方向における溶接ピン260aの長さL2の、1.5倍以上2.5倍以下である。例えば、数値を限定するものではないが、溶接ピン160aの長さL1は、溶接ピン260aの長さL2=8mmの2倍の16mmである。
なお、溶接ピン160aの圧入される第1穴98aaの深さ(溶接ピン160aの圧入方向における第1穴98aaの深さ)は、溶接ピン160aの長さL1と概ね同一である。溶接ピン260aの圧入される第2穴98baの深さ(溶接ピン260aの圧入方向における第2穴98baの深さ)は、溶接ピン260aの長さL2と概ね同一である。
なお、第1穴98aaの直径D1a及び第2穴98baの直径D2aは、数値を限定するものではないが、例えば8mmである。
(5)変形例
第1実施形態の構成と第2実施形態の構成とは、互いに矛盾しない範囲で適宜組み合わされてもよい。
第1実施形態の構成と第2実施形態の構成とは、互いに矛盾しない範囲で適宜組み合わされてもよい。
以下に上記実施形態の変形例を示す。以下の変形例は、互いに矛盾しない範囲で適宜組み合わされてもよい。
(5-1)変形例A
第1実施形態では、第1穴98aをクランク軸80の中心軸Cに向かうクランク軸80の軸方向Aaと直交するクランク軸80の径方向Arに沿って見た際に、第1穴98aの全体が、アーム94の最小断面積部分94aと重なる位置に配置されている。また、第1実施形態では、第2穴98bをクランク軸80の中心軸Cに向かうクランク軸80の軸方向Aaと直交するクランク軸80の径方向Arに沿って見た際に、第2穴98bの全体が、アーム94の最小断面積部分94aから外れた位置に配置されている。
第1実施形態では、第1穴98aをクランク軸80の中心軸Cに向かうクランク軸80の軸方向Aaと直交するクランク軸80の径方向Arに沿って見た際に、第1穴98aの全体が、アーム94の最小断面積部分94aと重なる位置に配置されている。また、第1実施形態では、第2穴98bをクランク軸80の中心軸Cに向かうクランク軸80の軸方向Aaと直交するクランク軸80の径方向Arに沿って見た際に、第2穴98bの全体が、アーム94の最小断面積部分94aから外れた位置に配置されている。
ただし、本開示のスクロール圧縮機100は、図9のように構成されていてもよい。図9は、変形例Aのスクロール圧縮機100の下部ハウジング130の固定部96に形成された第1穴98a及び第2穴98bを、固定部96の外周面96f側から、クランク軸80の中心軸Cに向かう向きに見た側面図である。
図9では、第1穴98aをクランク軸80の中心軸Cに向かうクランク軸80の軸方向Aaと直交するクランク軸80の径方向Arに沿って見た際に、第1穴98aの中心O1’は、アーム94の最小断面積部分94aと重なる位置に配置されている。しかし、第1穴98aをクランク軸80の中心軸Cに向かうクランク軸80の軸方向Aaと直交するクランク軸80の径方向Arに沿って見た際に、第1穴98aの一部は、アーム94の最小断面積部分94aから外れた位置に配置されている。
また、図9では、第2穴98bをクランク軸80の中心軸Cに向かうクランク軸80の軸方向Aaと直交するクランク軸80の径方向Arに沿って見た際に、第2穴98bの中心O2’は、アーム94の最小断面積部分94aから外れた位置に配置されている。しかし、第2穴98bをクランク軸80の中心軸Cに向かうクランク軸80の軸方向Aaと直交するクランク軸80の径方向Arに沿って見た際に、第2穴98bの一部は、アーム94の最小断面積部分94aと重なる位置に配置されている。
なお、第1実施形態には、図9の、第1穴98aの一部がアーム94の最小断面積部分94aから外れた位置に配置される構成、及び、第2穴98bの一部がアーム94の最小断面積部分94aと重なる位置に配置される構成の一方が組み合わされてもよい。
また、図9の、第1穴98aの一部がアーム94の最小断面積部分94aから外れた位置に配置される構成、及び、第2穴98bの一部がアーム94の最小断面積部分94aと重なる位置に配置される構成の少なくとも一方が、第2実施形態のスクロール圧縮機100に組み合わされてもよい。
(5-2)変形例B
第1実施形態のスクロール圧縮機100の固定部96には、第1穴98aの上方に第2穴98bが形成されている。
第1実施形態のスクロール圧縮機100の固定部96には、第1穴98aの上方に第2穴98bが形成されている。
しかし、本開示のスクロール圧縮機100では、固定部96aは図10のように構成されていてもよい。図10は、変形例Bのスクロール圧縮機100の下部ハウジング130の固定部96aに形成された第1穴98a及び第2穴98bを、固定部96の外周面96f側から、クランク軸80の中心軸Cに向かう向きに見た側面図である。
固定部96aでは、図10から分かるように、第1穴98aの下方に第2穴98bが形成されている。その他の点は、変形例Bのスクロール圧縮機100は、第1実施形態のスクロール圧縮機100と同様である。
なお、変形例Bの第1穴及び第2穴の配置は、第2実施形態のスクロール圧縮機100に適用されてもよい。
(5-3)変形例C
第1実施形態のスクロール圧縮機100では、各固定部96に、第1穴98aと第2穴98bとが1つずつ形成されている。
第1実施形態のスクロール圧縮機100では、各固定部96に、第1穴98aと第2穴98bとが1つずつ形成されている。
ただし、これに限定されるものではなく、図11に示す変形例Cのスクロール圧縮機100の固定部96bのように、各固定部96bには、複数の第2穴98bが形成されてもよい。なお、図11は、変形例Cに係るスクロール圧縮機100の下部ハウジング130の固定部96bに形成された第1穴98a及び第2穴98bを、固定部96bの外周面側から、クランク軸80の中心軸Cに向かう向きに見た側面図である。
また、図示は省略するが、第1実施形態におけるスクロール圧縮機100の各固定部96には、複数の第1穴98aが形成されてもよい。
変形例Cの第1穴及び第2穴の少なくとも一方を複数設けるという構成は、第2実施形態のスクロール圧縮機100に適用されてもよい。
(5-4)変形例D
第1実施形態のスクロール圧縮機100では、第1穴98aと第2穴98bとは、クランク軸80の軸方向Aaにおいて、異なる位置に配置されている。
第1実施形態のスクロール圧縮機100では、第1穴98aと第2穴98bとは、クランク軸80の軸方向Aaにおいて、異なる位置に配置されている。
ただし、これに限定されるものではない。各固定部96cにおいて、第1穴98aと第2穴98bとは、図12に示すように、クランク軸80の軸方向Aaにおいて同じ位置であって、かつ、周方向において、クランク軸80の中心軸Cに対して異なる位置に配置されてもよい。なお、第1穴98aと第2穴98bとがクランク軸80の軸方向Aaにおいて同じ位置であるとは、具体的には、クランク軸80の軸方向Aaにおいて、第1穴98aの中心O1と第2穴98bの中心O2とが同じ位置に配置されることを意味する。
なお、図12は、変形例Dに係るスクロール圧縮機100の下部ハウジング130の固定部96bに形成された第1穴98a及び第2穴98bを、固定部96bの外周面側から、クランク軸80の中心軸Cに向かう向きに見た側面図である。
変形例Dの第1穴及び第2穴をクランク軸80の周方向において異なる位置に配置するという構成は、第2実施形態のスクロール圧縮機100に適用されてもよい。
(5-5)変形例E
第1実施形態のスクロール圧縮機100では、第1穴98aと第2穴98bとは、クランク軸80の軸方向Aaに沿って並べて配置されている。言い換えれば、各固定部96には、第1穴98aの中心O1と第2穴98bの中心O2とが、クランク軸80の周方向において同一の位置に配置されている。しかし、このような配置に限定されるものではなく、各固定部96に設けられる第1穴98a及び第2穴98bは、クランク軸80の周方向において互いに異なる位置に配置されてもよい。
第1実施形態のスクロール圧縮機100では、第1穴98aと第2穴98bとは、クランク軸80の軸方向Aaに沿って並べて配置されている。言い換えれば、各固定部96には、第1穴98aの中心O1と第2穴98bの中心O2とが、クランク軸80の周方向において同一の位置に配置されている。しかし、このような配置に限定されるものではなく、各固定部96に設けられる第1穴98a及び第2穴98bは、クランク軸80の周方向において互いに異なる位置に配置されてもよい。
変形例Eの構成は、第2実施形態のスクロール圧縮機100に適用されてもよい。
(5-6)変形例F
第1実施形態のスクロール圧縮機100では、溶接ピン160を圧入方向に沿って見た溶接ピン160の径D1を、溶接ピン260を圧入方向に沿って見た溶接ピン260の径D2より大きくすることで、溶接ピン160が固定部96に保持される保持力F1を、溶接ピン260が固定部96に保持される保持力F2に比べて大きくしている。第2実施形態のスクロール圧縮機100では、溶接ピン160の圧入方向における長さL1を、溶接ピン260の圧入方向における長さL2より大きくすることで、溶接ピン160が固定部96に保持される保持力F1を、溶接ピン260が固定部96に保持される保持力F2に比べて大きくしている。
第1実施形態のスクロール圧縮機100では、溶接ピン160を圧入方向に沿って見た溶接ピン160の径D1を、溶接ピン260を圧入方向に沿って見た溶接ピン260の径D2より大きくすることで、溶接ピン160が固定部96に保持される保持力F1を、溶接ピン260が固定部96に保持される保持力F2に比べて大きくしている。第2実施形態のスクロール圧縮機100では、溶接ピン160の圧入方向における長さL1を、溶接ピン260の圧入方向における長さL2より大きくすることで、溶接ピン160が固定部96に保持される保持力F1を、溶接ピン260が固定部96に保持される保持力F2に比べて大きくしている。
ただし、溶接ピン160が固定部96に保持される保持力F1を、溶接ピン260が固定部96に保持される保持力F2に比べて大きくする方法は、このような形態に限定されるものではない。
例えば、第1ピンに相当する溶接ピン及び第2ピンに相当する溶接ピンの長さと、第1ピンに相当する溶接ピン及び第2ピンに相当する溶接ピンの径(言い換えれば、第1穴及び第2穴の径)と、は両方同一であってもよい。そして、第1ピンに相当する溶接ピンの第1穴に対する圧入代(締め代)を、第2ピンに相当する溶接ピンの第2穴に対する圧入代よりも大きくすることで(言い換えれば、固定部の穴が溶接ピンを押す面圧を大きくすることで)、溶接ピン160が固定部96に保持される保持力F1を、溶接ピン260が固定部96に保持される保持力F2に比べて大きくしてもよい。
(5-7)変形例G
上記実施形態では、クランク軸80の軸方向が鉛直方向である縦型のスクロール圧縮機を例に説明しているが、圧縮機は、クランク軸80の軸方向が水平方向である横型の圧縮機であってもよい。
上記実施形態では、クランク軸80の軸方向が鉛直方向である縦型のスクロール圧縮機を例に説明しているが、圧縮機は、クランク軸80の軸方向が水平方向である横型の圧縮機であってもよい。
(5-8)変形例H
上記実施形態では、ハウジング50及び下部ハウジング130は、それぞれ、軸受の一例としての軸受メタル112及び軸受メタル91を支持するが、これに限定されるものではない。ハウジング50及び下部ハウジング130は、軸受メタル112,91に代えて玉軸受のような転がり軸受を支持するものであってもよい。
上記実施形態では、ハウジング50及び下部ハウジング130は、それぞれ、軸受の一例としての軸受メタル112及び軸受メタル91を支持するが、これに限定されるものではない。ハウジング50及び下部ハウジング130は、軸受メタル112,91に代えて玉軸受のような転がり軸受を支持するものであってもよい。
(5-9)変形例I
上記第1実施形態及び第2実施形態では、溶接ピン160,260が、その外周面に凹凸形状を有する場合(外周面に溝162の形成されている形状)を例に、本開示のスクロール圧縮機を説明している。しかし、本開示のスクロール圧縮機に用いられる圧入前の溶接ピン160,260は、その外周面に凹凸を有さない、圧入対象の穴よりも径の大きい円柱状の溶接ピンであってもよい。
上記第1実施形態及び第2実施形態では、溶接ピン160,260が、その外周面に凹凸形状を有する場合(外周面に溝162の形成されている形状)を例に、本開示のスクロール圧縮機を説明している。しかし、本開示のスクロール圧縮機に用いられる圧入前の溶接ピン160,260は、その外周面に凹凸を有さない、圧入対象の穴よりも径の大きい円柱状の溶接ピンであってもよい。
<付記>
以上、本開示の実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載された本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。
以上、本開示の実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載された本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。
本開示は、スクロール圧縮機に広く適用でき有用である。
1 冷凍サイクル装置
2 凝縮器
3 膨張装置
4 蒸発器
5 冷媒回路
10 ケーシング
80 クランク軸
90 下部軸受(軸受)
94 アーム
94a 最小断面積部分
96,96a,96b,96c 固定部
98a,98aa 第1穴
98b,98ba 第2穴
100 スクロール圧縮機
160,160a 溶接ピン(第1ピン)
260,260a 溶接ピン(第2ピン)
Aa 軸方向
Ar 径方向(第1方向,第2方向)
C 中心軸
D1 第1ピンの径
D2 第2ピンの径
F1 第1ピンが固定部に保持される力
F2 第2ピンが固定部に保持される力
L1 第1ピンの長さ
L2 第2ピンの長さ
O1,O1’ 第1穴の中心
O2,O2’ 第2穴の中心
2 凝縮器
3 膨張装置
4 蒸発器
5 冷媒回路
10 ケーシング
80 クランク軸
90 下部軸受(軸受)
94 アーム
94a 最小断面積部分
96,96a,96b,96c 固定部
98a,98aa 第1穴
98b,98ba 第2穴
100 スクロール圧縮機
160,160a 溶接ピン(第1ピン)
260,260a 溶接ピン(第2ピン)
Aa 軸方向
Ar 径方向(第1方向,第2方向)
C 中心軸
D1 第1ピンの径
D2 第2ピンの径
F1 第1ピンが固定部に保持される力
F2 第2ピンが固定部に保持される力
L1 第1ピンの長さ
L2 第2ピンの長さ
O1,O1’ 第1穴の中心
O2,O2’ 第2穴の中心
Claims (7)
- クランク軸(80)と、
前記クランク軸を回転可能に支持する軸受(90)と、
前記クランク軸及び前記軸受を収容するケーシング(10)と、
前記軸受から、前記クランク軸の軸方向(Aa)と交差する方向に、前記ケーシングに向かって延びる、前記軸受を支持するアーム(94)と、
前記アームの端部と接続され、前記ケーシングに固定される固定部(96,96a,96b,96c)と、
前記クランク軸の中心軸(C)に向かう、前記クランク軸の軸方向と直交する第1方向(Ar)に沿って見た際に、前記アームの最小断面積部分(94a)と重なる位置に中心(O1,O1’)が配置されている、前記固定部に形成されている第1穴(98a,98aa)に、圧入され、前記ケーシングと溶接で固定される第1ピン(160,160a)と、
前記クランク軸の中心軸(C)に向かう、前記クランク軸の軸方向と直交する第2方向(Ar)に沿って見た際に、前記アームの前記最小断面積部分から外れた位置に中心(O2,O2’)が配置されている、前記固定部に形成されている第2穴(98b,98ba)に、圧入され、前記ケーシングと溶接で固定される第2ピン(260,260a)と、
を備え、
前記第1ピンが前記固定部に保持される力(F1)は、前記第2ピンが前記固定部に保持される力(F2)に比べて大きい、
スクロール圧縮機(100)。 - 前記第1穴と前記第2穴とは、前記クランク軸の前記軸方向において、異なる位置に配置される、
請求項1に記載のスクロール圧縮機。 - 前記第1ピン(160)を圧入方向に沿って見た前記第1ピンの径(D1)は、前記第2ピン(260)を圧入方向に沿って見た前記第2ピンの径(D2)よりも大きい、
請求項1又は2に記載のスクロール圧縮機。 - 前記第1ピンを圧入方向に沿って見た前記第1ピンの径は、前記第2ピンを圧入方向に沿って見た前記第2ピンの径の、1.5倍以上2.5倍以下である、
請求項3に記載のスクロール圧縮機。 - 前記第1ピン(160a)の圧入方向における前記第1ピンの長さ(L1)は、前記第2ピン(260a)の圧入方向における前記第2ピンの長さ(L2)より長い、
請求項1又は2に記載のスクロール圧縮機。 - 前記第1ピンの圧入方向における前記第1ピンの長さは、前記第2ピンの圧入方向における前記第2ピンの長さの、1.5倍以上2.5倍以下である、
請求項5に記載のスクロール圧縮機。 - 請求項1又は2に記載のスクロール圧縮機(100)と、凝縮器(2)と、蒸発器(4)と、膨張装置(3)と、を有する冷媒回路(5)を備える、
冷凍サイクル装置(1)。
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