WO2018016422A1 - 筐体のシール構造及びそれを備えた流体機械 - Google Patents

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WO2018016422A1
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shim
housing
front housing
fixed scroll
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Inventor
飯塚 二郎
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サンデン・オートモーティブコンポーネント株式会社
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    • F04B39/00Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F04B39/12Casings; Cylinders; Cylinder heads; Fluid connections
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C27/00Sealing arrangements in rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00Sealings
    • F16J15/02Sealings between relatively-stationary surfaces
    • F16J15/06Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces
    • F16J15/08Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with exclusively metal packing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
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    • F16J15/02Sealings between relatively-stationary surfaces
    • F16J15/06Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces
    • F16J15/10Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with non-metallic packing

Definitions

  • the present invention relates to a structure for avoiding the occurrence of corrosion on the joint surface of a casing sealed by an O-ring, and a fluid machine including the structure.
  • a scroll compressor when a scroll compressor is configured, a fixed scroll as a first casing is fastened to a front housing as a second casing by a plurality of bolts, Since the pressure is high and the outside is atmospheric pressure, the joint surface between the two is usually sealed with an O-ring (see, for example, Patent Document 1). In this case, the surface pressure of the joint surfaces of the two housings is lower at locations away from the bolts than directly below the bolts receiving the bolt axial force, so there may be a gap between the two at such locations. It was. Further, when such a scroll compressor is mounted on a vehicle, corrosion of the casing due to salt water (such as an antifreezing agent spread on the road surface) becomes a problem.
  • salt water such as an antifreezing agent spread on the road surface
  • the coating method causes corrosion due to slight unevenness and cracks generated in the coating film, and the joint surface is also damaged. Even directly under the bolt with high surface pressure, there was a problem that corrosion progressed along the unevenness (cutting lines, etc.) of the joint surface of both housings. Therefore, the second seal member made of a soft metal film is disposed outside the O-ring (see, for example, Patent Document 2), or a gasket made of a metal plate and a rubber plate is disposed to improve the sealing performance.
  • the structure to be made is proposed (for example, refer patent document 3).
  • the film-like second seal member when the film-like second seal member is provided, although the refrigerant gas permeation resistance is improved, it is difficult to completely seal between the casings at locations separated from the bolts, and corrosion from the gap is avoided. Can not.
  • the gasket made of a metal plate and a rubber plate has a large variation in thickness, and is not suitable for use in a casing such as a compressor that places great importance on accuracy.
  • a gap adjusting spacer called a shim is interposed between the joint surfaces of the fixed scroll and the front housing, and the axial position of the fixed scroll with respect to the front housing by this shim, In other words, the relative axial positional relationship between the movable scroll and the fixed scroll is adjusted (see, for example, Patent Document 4).
  • the present invention has been made in view of the conventional situation as described above, and has a casing sealing structure that improves the corrosion avoidance performance of the casing in the sealing structure between the casings using an O-ring, and the same.
  • An object is to provide a fluid machine used.
  • the sealing structure of the housing of the present invention seals between the joint surfaces of the first housing and the second housing that are joined to each other via a shim by an O-ring. It is formed on the surface of the base material and a metal coating that is softer than the base material, is located outside the O-ring, and is provided over the entire circumference. .
  • the sealing structure of the housing of the invention of claim 2 is characterized in that, in the above invention, the metal film of the shim has a film thickness that can fill the surface roughness on the joint surface of each housing.
  • the seal structure of the housing of the invention of claim 3 is characterized in that, in each of the above inventions, the shim has a step portion located in the vicinity of the outer peripheral contour of each housing.
  • the first housing is harder than the second housing, and the stepped portion of the shim is in a direction approaching the second housing. It has a step shape.
  • the seal structure of the housing of the invention of claim 5 is characterized in that, in the invention of claim 3 or claim 4, the base material is made of iron.
  • the seal structure of the housing of the invention of claim 6 is characterized in that, in the above invention, the metal coating is composed of any one of lead, tin, antimony, zinc, bismuth, or iridium.
  • a seventh aspect of the present invention there is provided a housing sealing structure, wherein the metal coating is a tin coating or a zinc coating plated on the entire surface of the base material.
  • a fluid machine in which the compression unit as the first casing and the front housing as the second casing in the first to seventh aspects of the present invention are fastened with a bolt and joined together. It is characterized by comprising.
  • a fluid machine according to a ninth aspect of the present invention is characterized in that, in the above-mentioned invention, the compression unit is constituted by aluminum forging, and the front housing is constituted by aluminum casting.
  • a fluid machine according to a tenth aspect of the invention includes a fixed scroll constituting the compression unit according to the eighth or ninth aspect, a movable scroll assembled so as to mesh with the fixed scroll, and the movable scroll. And a thrust plate provided between the front housing and the fixed scroll and the front housing, which are fastened with bolts and joined together.
  • the shim is made of metal. Since it is composed of a base material and a metal coating that is formed on the surface of the base material and is softer than the base material, it is located outside the O-ring and is provided over the entire circumference. With the soft metal film formed on the surface of the shim, the unevenness (cutting lines, etc.) on the joint surface of each housing can be filled over the entire circumference while adjusting the gap.
  • the thickness of the metal film of the shim as in the invention of claim 2 is set to a value that can fill the surface roughness at the joint surface of each housing, so that the joint surfaces of both housings can be covered with a soft metal film. Unevenness (cutting eyes, etc.) can be filled without hindrance to prevent the progress of corrosion. Further, if the step portion is formed in the shim located in the vicinity of the outer peripheral contour of each case as in the invention of claim 3, the step portion is crushed when the two cases are joined. The contact surface pressure can be generated by the reaction force of the shim at a portion close to the outer contour, and the sealing performance by the shim is further improved.
  • the stepped portion of the shim has a stepped shape in a direction approaching the second casing as in the invention of claim 4.
  • the contact surface pressure can be generated on the second housing side where corrosion is more likely to occur, and the sealing performance by the shim is further improved.
  • the shim base material is made of iron as in the fifth aspect of the invention, the shim can be made springy, so that the contact surface pressure can be more effectively generated.
  • the base material of the shim is made of iron, lead, tin, antimony, zinc, bismuth, or iridium can be used as the metal coating as in the sixth aspect of the invention.
  • the metal coating is a tin coating or a zinc coating plated on the entire surface of the base material as in the invention of claim 7, a soft metal coating can be configured with a relatively easy-to-use material.
  • the rust prevention effect of the shim itself is improved.
  • the compression unit is formed by aluminum forging, and the front housing is formed by aluminum casting.
  • the aluminum forging which comprises a compression unit has hardness higher than the aluminum casting which comprises a front housing, the seal structure of this invention becomes a very effective thing.
  • the shim is a metal seal, so it can be used without problems even when a highly reactive gas is compressed by the compression unit or when a fluid machine is used in an environment with a highly reactive atmosphere.
  • the fluid machine as in the invention of claim 10 is provided between the movable scroll and the front housing, the fixed scroll constituting the compression unit, the movable scroll assembled so as to be engaged with the fixed scroll, and the movable scroll.
  • a conventional thrust plate having a different thickness is selected and fitted. The relative position in the axial direction of the movable scroll and the fixed scroll was adjusted.
  • the thickness dimension of the thrust plate is made constant and the outer side of the O-ring is joined.
  • Axial position of fixed scroll relative to front housing, ie movable by shim filling surface irregularities Since it is possible to adjust the relative axial positional relation between the fixed scroll and crawl, it becomes possible to reduce the production cost.
  • FIG. 3 is a sectional view taken along line AA in a state before the fixed scroll and the front housing of FIG. 2 are fastened and joined.
  • FIG. 4 is a plan view of the front housing of FIG. 3. It is the BB sectional view taken on the line of FIG.
  • FIG. 3 is a plan view of a shim interposed between the fixed scroll and the front housing of FIG. 2.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of the fixed scroll and the front housing of FIG. 2.
  • a scroll compressor 1 which is an embodiment of a compressor as a fluid machine in the present invention, is a refrigerant compressor incorporated in a refrigerant circuit of an air conditioning system of a vehicle, and compresses by sucking refrigerant as a working fluid from the refrigerant circuit. Then, it is discharged again into the refrigerant circuit.
  • the scroll compressor 1 is filled with lubricating oil. The oil lubricates the bearing and various sliding parts, and also seals the sliding surface.
  • the scroll compressor 1 includes a rear housing 2 and a front housing 4, and a scroll unit 6 as a compression unit in the present invention is disposed between the rear housing 2 and the front housing 4, and the rear housing 2 and the scroll unit are arranged. 6 is fixed to each other by a plurality of bolts 5.
  • the fixed scroll 24 and the front housing 4 are mutually connected by a plurality of bolts 7 (FIG. 2) via a shim 15 as will be described later. Fastened and joined.
  • a drive shaft 8 is horizontally disposed in the front housing 4, and the drive shaft 8 has a large-diameter shaft portion 10 positioned on the scroll unit 6 side and a small-diameter shaft portion 12 protruding from the front housing 4.
  • the large-diameter shaft portion 10 is rotatably supported by the front housing 4 via a needle bearing 14, and the small-diameter shaft portion 12 is rotatably supported by the front housing 4 via a ball bearing 16.
  • a driving pulley 20 incorporating an electromagnetic clutch 18 is attached to the protruding end of the small diameter shaft portion 12, and this driving pulley 20 is rotatably supported by the front housing 4 via a bearing 22.
  • Power of the vehicle engine is transmitted to the drive pulley 20 via a drive belt (not shown), and rotation of the drive pulley 20 can be transmitted to the drive shaft 8 via the electromagnetic clutch 18. That is, when the electromagnetic clutch 18 is turned on during driving of the engine, the drive shaft 8 rotates integrally with the drive pulley 20.
  • the scroll unit 6 includes the above-described fixed scroll 24 sandwiched between the rear housing 2 and the front housing 4 and a movable scroll 26 assembled so as to be engaged with the fixed scroll 24.
  • the movable scroll 26 revolves around the fixed scroll 24 by being driven to rotate by the drive shaft 8, and the fixed scroll 24 and the movable scroll 26 are engaged and cooperate to compress the refrigerant containing oil therein.
  • a compression chamber 28 is formed as a pressure chamber for this purpose, and the volume of the compression chamber 28 is increased or decreased along with the revolving orbiting motion of the movable scroll 26 relative to the fixed scroll 24.
  • the boss 32 projecting from the substrate 30 of the movable scroll 26 and the large-diameter shaft portion 10 of the drive shaft 8 include a crank pin 34, an eccentric bush 36 and a needle bearing 38. Are connected to each other.
  • a counterweight 40 is attached to the eccentric bush 36.
  • An annular thrust plate 42 is disposed between the movable scroll 26 and the front housing 4 to support the movable scroll 26 so as to be capable of revolving.
  • a discharge chamber 48 is formed between the fixed scroll 24 and the end wall 46 of the rear housing 2.
  • the fixed scroll 24 has a discharge hole 56 that allows the compression chamber 28 and the discharge chamber 48 to communicate with each other.
  • a discharge valve 55 that opens and closes the discharge hole 56 is disposed in the discharge chamber 48. Its opening degree is regulated.
  • the scroll compressor 1 revolves without the movable scroll 26 rotating along with the rotation of the drive shaft 8. Such orbiting movement of the movable scroll 26 brings about a suction process of refrigerant from a suction port (not shown) formed in the front housing 4 into the compression chamber 28 and a compression and discharge process of the sucked refrigerant.
  • This refrigerant is discharged from the scroll compressor 1 through the discharge chamber 56, the discharge chamber 48, and a discharge port (not shown) formed in the rear housing 2 in this order.
  • FIGS. Each figure schematically shows the fixed scroll 24 and the front housing 4 as shown in FIG.
  • the fixed scroll 24 of the scroll unit 6 as an embodiment of the compression unit is the first casing in the sealing structure of the casing of the present invention, and the front housing 4 is the second casing.
  • the fixed scroll 24 and the movable scroll 26 which comprise the scroll unit 6 (compression unit) are comprised by aluminum forge.
  • the front housing 4 is made of aluminum casting, and therefore the fixed scroll 24 (first housing) has higher hardness than the front housing 4 (second housing).
  • a plurality of bolt holes 58 through which the bolts 7 are inserted are formed in the joint surface 57 of the outer peripheral portion of the fixed scroll 24, and each bolt hole of the fixed scroll 24 is formed in the joint surface 59 of the outer peripheral portion of the front housing 4.
  • a plurality of bolt holes 61 are formed so as to match the positions 58 and into which the bolts 7 are screwed.
  • a groove 63 for accommodating the O-ring 62 is formed in the joint surface 59 inside the bolt hole 61 of the front housing 4 in the circumferential direction (entire circumference).
  • the O-ring 62 is made of a polymer material such as rubber and has an annular shape.
  • the shim 15 described above is a gap adjusting spacer, and is interposed between the joint surface 57 of the fixed scroll 24 and the joint surface 59 of the front housing 4.
  • the shim 15 adjusts the axial position of the fixed scroll 24 relative to the front housing 4, that is, the relative axial relationship between the movable scroll 26 and the fixed scroll 24.
  • the shim 15 has an annular shape as shown in FIG. 6, and has a plurality of bolt holes 64 through which the bolts 7 are inserted in accordance with the positions of the bolt holes 58 and 61 of the fixed scroll 24 and the front housing 4. Is formed. As shown in FIG.
  • the shim 15 is positioned outside the groove 63 that accommodates the O-ring 62 with the bolt holes 64 aligned with the bolt holes 58 and 61. It is located outside and is interposed between the fixed scroll 24 and the front housing 4 over the entire circumference. Further, a stepped portion (bead) 66 is formed in the shim 15 in the circumferential direction (entire circumference) so as to be positioned in the vicinity of the outer periphery contour of the fixed scroll 24 and the front housing 4. In the embodiment, as shown in FIG. 5, the stepped portion 66 has a stepped shape in a direction approaching the front housing 4 from the inner peripheral side toward the outer peripheral side.
  • the shim 15 is basically made of metal, and in the embodiment, an iron plate having a thickness of about 0.3 mm is used as a base material.
  • the entire surface of the iron base material is plated with a film made of a metal softer than the base material (iron), in the embodiment, tin or zinc (metal film: tin film or zinc film).
  • metal coating film has a film thickness (for example, 5 microns or the like) that can fill the surface roughness of the joint surfaces 57 and 59 of the fixed scroll 24 and the front housing 4.
  • the O-ring 62 is disposed in the groove 63, and the shim 15 is disposed on the joint surface 59 of the front housing 4.
  • the shim 15 is arranged so that the stepped portion 66 approaches the front housing 4 as it goes from the inner circumferential side to the outer circumferential side as described above, and each bolt hole 64 matches each bolt hole 61 of the front housing 4.
  • the joint surface 57 of the fixed scroll 24 is overlapped with the shim 15 on the joint surface 59 of the front housing 4, and the bolt holes 58 of the fixed scroll 24 are overlapped with the shim 15 and the bolt holes 64 of the front housing 4.
  • the bolt 7 is inserted into each of the bolt holes 58 and 64, screwed into the bolt hole 61 of the front housing 4, and tightened to fasten the fixed scroll 24 and the front housing 4 via the shim 15. .
  • the fixed scroll 24 and the front housing 4 are joined to each other via the shim 15, and the O-ring 62 in the groove 63 formed in the joint surface 59 of the front housing 4 has the fixed scroll 24 inside the shim 15. Since it is in close contact with the joint surface 57, the space between the joint surfaces 57 and 59 of the fixed scroll 24 and the front housing 4 is first sealed at the position of the O-ring 62.
  • the stepped portion 66 is crushed by its spring property and is interposed between the fixed scroll 24 and the front housing 4 and is sandwiched between them.
  • the gap between the fixed scroll 24 and the front housing 4 is adjusted by the base material (iron) of the shim 15, but the metal coating formed on the surface of the base material of the shim 15 is soft.
  • the unevenness (cutting lines or the like) of the joint surfaces 57 and 59 of the housing 4 is filled over the entire circumference. This improves the sealing performance on the outside of the O-ring 62, prevents salt water from entering between the joint surface 57 of the fixed scroll 24 and the joint surface 59 of the front housing 4, and prevents the fixed scroll 24 and the front housing 4 from entering.
  • the joining surfaces 57 and 59 between the fixed scroll 24 and the front housing 4 have micron-level irregularities (cuts or the like), and the surface roughness of the joining surfaces 57 and 59 is a predetermined value.
  • the thickness of the metal film of the shim 15 is such that the surface roughness at the joint surfaces 57 and 59 of the fixed scroll 24 and the front housing 4 can be filled, so that the fixed scroll 24 and the front housing are made of a soft metal film. It is possible to prevent the progress of corrosion by filling the unevenness of the four joint surfaces 57 and 59 without hindrance.
  • the shim 15 is formed with a stepped portion 66 located in the vicinity of the outer peripheral contour of the fixed scroll 24 and the front housing 4, the stepped portion 66 is crushed when the fixed scroll 24 and the front housing 4 are joined.
  • the contact surface pressure can be generated by the reaction force of the base material (iron) of the shim 15 at a portion close to the outer peripheral contour of the fixed scroll 24 and the front housing 4, and the sealing performance by the shim 15 is further improved.
  • the fixed scroll 24 first housing
  • the front housing 4 second housing
  • the fixed scroll 24 is harder than the front housing 4.
  • the step portion 66 of the shim 15 has a step shape in a direction approaching the front housing 4, so that a contact surface pressure is generated on the front housing 4 side where corrosion is more likely to occur, and the sealing performance by the shim 15 is improved. It can be further improved.
  • the base material of the shim 15 is made of iron, the shim 15 can be provided with a spring property, and the contact surface pressure can be more effectively generated.
  • the base material of the shim 15 is made of iron, the above-described lead, tin, antimony, zinc, bismuth, or iridium can be used as the metal film.
  • a metal coating that is softer than the base material (iron) can be formed with a material that is relatively easy to use, and the shim 15 itself can be prevented. Rust effect is also improved. Further, since the shim 15 is a metal seal, there is no problem even when the scroll unit 6 compresses a highly reactive gas or when the scroll compressor 1 is used in an environment having a highly reactive atmosphere. It will be possible to respond.
  • the axial relative position of the movable scroll 26 and the fixed scroll 24 is adjusted by selecting and fitting the thrust plates 42 having different thickness dimensions.
  • the axial position of the fixed scroll 24 with respect to the front housing 4 by the shim 15 that makes the thickness dimension of the thrust plate 42 constant and fills the unevenness of the joint surfaces 57 and 59 outside the O-ring 62, That is, since the relative axial positional relationship between the movable scroll 26 and the fixed scroll 24 can be adjusted, the production cost can be reduced. Note that the influence of the shim 15 on the crushing margin of the O-ring 62 when the fixed scroll 24 and the front housing 4 are joined can be eliminated by reflecting the thickness of the shim 15 in advance in the depth of the groove 63. it can.
  • the present invention is applied to a scroll type compressor in which a front housing is fastened to a fixed scroll constituting a scroll unit.
  • a fixed scroll and a movable scroll are housed in a compression mechanism housing to constitute a scroll unit.
  • the compression mechanism housing constituting the scroll unit is the first housing.
  • the sealing structure of the casing is applied to the scroll compressor.
  • the fluid machine to which the present invention is applied is not limited to the scroll compressor of the embodiment, but a swash plate compressor including a swash plate compression unit, a rotary compressor including a rotary compression unit, and an expander.
  • the present invention is also effective for fluid machines such as the above.

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Abstract

Oリングを用いた筐体間のシール構造における筐体の腐食回避性能を向上させた筐体のシール構造を提供する。筐体のシール構造は、シム15を介して相互に接合される固定スクロール24の接合面57とフロントハウジング4の接合面59間を、Oリング62によりシールする。シム15は、金属製の母材と、この母材の表面に形成され、当該母材よりも軟質の金属被膜とから成り、Oリング62より外側に位置し、全周に渡って設けられている。シム15の金属被膜は、接合面57、59における固定スクロール24、フロントハウジング4の面粗度を埋めうる膜厚を有する。

Description

筐体のシール構造及びそれを備えた流体機械
 本発明は、Oリングによりシールされる筐体の接合面への腐食の発生を回避する為の構造、及び、それを備えた流体機械に関するものである。
 従来より例えばスクロール型圧縮機を構成する場合、第1の筐体としての固定スクロールを第2の筐体としてのフロントハウジングに複数のボルトにより締結して相互に接合するものであるが、内部は高圧となり、外部は大気圧となるため、両者の接合面間は通常Oリングによりシールされる(例えば、特許文献1を参照)。この場合、両筐体の接合面の面圧は、ボルト軸力を受けるボルト直下に比べて、ボルトから離間した箇所では低くなるため、このような箇所では両者の間に隙間が生じる場合もあった。
 また、このようなスクロール型圧縮機が車両に搭載される場合、塩水(路面に散布された凍結防止剤等)による筐体の腐食が問題となる。このような腐食を回避する対策としては、筐体に塗装を施すことが従来一般的であるが、塗装による方法では塗膜に生じた僅かな凹凸や亀裂から腐食が発生すると共に、接合面の面圧が高いボルト直下ですら、両筐体の接合面の凹凸(切削目等)に沿って腐食が進行すると云う問題があった。
 そこで、Oリングの外方に軟質金属製の膜状の第2シール部材を配設したり(例えば、特許文献2参照)、金属板とゴム板から成るガスケットを配設してシール性を向上させる構造が提案されている(例えば、特許文献3参照)。
特開2014−202161号公報 特開2006−52811号公報 特開2002−317764号公報 特開平8−338380号公報
 しかしながら、膜状の第2シール部材を設けた場合、耐冷媒ガス透過性は向上するものの、ボルトから離間した箇所の筐体間を完全にシールすることは困難であり、隙間からの腐食を回避できない。また、金属板とゴム板から成るガスケットでは厚みのバラつきが大きく、精度を重んじる圧縮機等の筐体への使用には不向きである。
 一方、例えば前述したスクロール型圧縮機では、シムと称される隙間調整用のスペーサを固定スクロールとフロントハウジングとの接合面間に介装し、このシムによってフロントハウジングに対する固定スクロールの軸方向位置、即ち、可動スクロールと固定スクロールとの軸方向相対位置関係を調整していた(例えば、特許文献4参照)。
 本発明は、上記の如き従来の状況を踏まえて成されたものであり、Oリングを用いた筐体間のシール構造における筐体の腐食回避性能を向上させた筐体のシール構造及びそれを用いた流体機械を提供することを目的とする。
 本発明の筐体のシール構造は、シムを介して相互に接合される第1の筐体と第2の筐体の接合面間を、Oリングによりシールするものであって、シムは、金属製の母材と、この母材の表面に形成され、当該母材よりも軟質の金属被膜とから成り、Oリングより外側に位置し、全周に渡って設けられていることを特徴とする。
 請求項2の発明の筐体のシール構造は、上記発明においてシムの金属被膜は、各筐体の接合面における面粗度を埋めうる膜厚を有することを特徴とする。
 請求項3の発明の筐体のシール構造は、上記各発明においてシムは、各筐体の外周輪郭の近傍に位置した段差部を有することを特徴とする。
 請求項4の発明の筐体のシール構造は、上記発明において第1の筐体は、第2の筐体よりも硬度が高く、シムの段差部は、第2の筐体に接近する方向の段差形状とされていることを特徴とする。
 請求項5の発明の筐体のシール構造は、請求項3又は請求項4の発明において母材は、鉄製であることを特徴とする。
 請求項6の発明の筐体のシール構造は、上記発明において金属被膜は、鉛、錫、アンチモン、亜鉛、ビスマス、又は、イリジウムのうちの何れかから構成されていることを特徴とする。
 請求項7の発明の筐体のシール構造は、上記発明において金属被膜は、母材の全面にメッキされた錫被膜、又は、亜鉛被膜であることを特徴とする。
 請求項8の発明の流体機械は、請求項1乃至請求項7の発明における第1の筐体としての圧縮ユニットと、第2の筐体としてのフロントハウジングをボルトにて締結し、接合して成ることを特徴とする。
 請求項9の発明の流体機械は、上記発明において圧縮ユニットは、アルミニウム鍛造にて構成されており、フロントハウジングは、アルミニウム鋳造にて構成されていることを特徴とする。
 請求項10の発明の流体機械は、請求項8又は請求項9の発明において圧縮ユニットを構成する固定スクロール、及び、この固定スクロールに対して噛み合うように組み付けられた可動スクロールと、この可動スクロールとフロントハウジングとの間に設けられたスラストプレートとを備え、固定スクロールとフロントハウジングとをボルトにて締結し、接合したことを特徴とする。
 本発明によれば、シムを介して相互に接合される第1の筐体と第2の筐体の接合面間を、Oリングによりシールする筐体のシール構造において、シムを、金属製の母材と、この母材の表面に形成され、当該母材よりも軟質の金属被膜とから構成し、Oリングより外側に位置させ、全周に渡って設けたので、シムにより両筐体間の隙間を調整しながら、このシムの表面に形成された軟質の金属被膜により、各筐体の接合面の凹凸(切削目等)を全周に渡って埋めることが可能となる。
 これによってOリングの外側におけるシール性が向上し、両筐体間の接合面からの塩水等の侵入を阻止して、筐体の腐食による錆がOリングに進行する不都合を効果的に回避することができるようになる。特に、シムはOリングより外側で両筐体に挟持されることになるので、両筐体の接合により各筐体に対して有効に面圧を生じさせることができるようになり、接合面における凹凸を埋め易くなる。また、係る筐体の腐食回避性能の向上に筐体間の隙間調整用のシムを兼用することができるので、部品点数を増加させることが無く、コストの高騰も最小限に抑制することができるようになる。
 この場合、請求項2の発明の如くシムの金属被膜の膜厚を、各筐体の接合面における面粗度を埋めうる値とすることで、軟質の金属被膜で両筐体の接合面の凹凸(切削目等)を支障無く埋めて腐食の進行を防止することができるようになる。
 また、請求項3の発明の如く各筐体の外周輪郭の近傍に位置するシムに、段差部を形成すれば、両筐体を接合するときにこの段差部が潰れることで、各筐体の外周輪郭に近い部位で、シムの反力により接触面圧を発生させることができるようになり、シムによるシール性が一段と向上する。
 ここで、第1の筐体が第2の筐体よりも硬度が高いとき、請求項4の発明の如くシムの段差部を、第2の筐体に接近する方向の段差形状とすることで、より腐食が生じ易い第2の筐体側に接触面圧を生じさせることができるようになり、シムによるシール性が一層向上する。
 特に、請求項5の発明の如くシムの母材を鉄製とすることで、シムにバネ性を持たせることができるので、より効果的に接触面圧を生じさせることができるようになる。尚、このようにシムの母材を鉄製とした場合には、金属被膜としては、請求項6の発明の如く鉛、錫、アンチモン、亜鉛、ビスマス、又は、イリジウムが採用可能である。特に、請求項7の発明の如く金属被膜を、母材の全面にメッキされた錫被膜、又は、亜鉛被膜とすれば、比較的使用し易い材料で軟質の金属被膜を構成することができるようになると共に、シム自体の防錆効果も向上する。
 例えば、請求項8の発明の如く第1の筐体としての圧縮ユニットと、第2の筐体としてのフロントハウジングをボルトにて締結し、接合して成る流体機械では、例えば、請求項9の発明の如く圧縮ユニットがアルミニウム鍛造にて構成され、フロントハウジングはアルミニウム鋳造にて構成される。そして、圧縮ユニットを構成するアルミニウム鍛造はフロントハウジングを構成するアルミニウム鋳造よりも硬度が高いことから、本発明のシール構造は極めて有効なものとなる。
 また、この場合シムは金属シールとなることから、圧縮ユニットで反応性の高いガスを圧縮する場合や、反応性の高い雰囲気となる環境で流体機械が使用される場合にも支障無く対応することができるようになる。
 特に、請求項10の発明の如く流体機械が、圧縮ユニットを構成する固定スクロール、及び、この固定スクロールに対して噛み合うように組み付けられた可動スクロールと、この可動スクロールとフロントハウジングとの間に設けられたスラストプレートとを備え、固定スクロールとフロントハウジングとがボルトにて締結され、接合されたスクロール型流体機械であるときは、従来では厚さ寸法の異なるスラストプレートを選択して嵌合させることで、可動スクロールと固定スクロールとの軸方向相対位置を調整していたが、本発明の筐体のシール構造を採用することで、スラストプレートの厚さ寸法を一定とし、Oリングの外側で接合面の凹凸を埋めるシムによってフロントハウジングに対する固定スクロールの軸方向位置、即ち、可動スクロールと固定スクロールとの軸方向相対位置関係を調整することができるようになるので、生産コストの低減を図ることが可能となる。
本発明を適用した一実施形態のスクロール型圧縮機の縦断側面図である。 図1のスクロール型圧縮機の圧縮ユニットとしてのスクロールユニットを構成する固定スクロールと、フロントハウジングを模式的に示した場合のスクロールユニットの平面図である。 図2の固定スクロールとフロントハウジングを締結して接合する前の状態のA−A線断面図である。 図3のフロントハウジングの平面図である。 図4のB−B線断面図である。 図2の固定スクロールとフロントハウジング間に介設されたシムの平面図である。 図2の固定スクロールとフロントハウジングの分解斜視図である。
 以下、図面に基づいて本発明の一実施形態について説明する。本発明における流体機械としての圧縮機の一実施例であるスクロール型圧縮機1は、車両の空調システムの冷媒回路に組み込まれる冷媒圧縮機であり、作動流体としての冷媒を冷媒回路から吸い込んで圧縮し、再び冷媒回路に吐出するものである。スクロール型圧縮機1内には潤滑用のオイルが封入されており、このオイルにより軸受や種々の摺動部分を潤滑する他、摺動面のシールも行う。
 スクロール型圧縮機1は、リアハウジング2と、フロントハウジング4を備え、これらリアハウジング2とフロントハウジング4との間に本発明における圧縮ユニットとしてのスクロールユニット6が配置され、リアハウジング2とスクロールユニット6を構成する固定スクロール24(後述する)が複数のボルト5により相互に締結され、この固定スクロール24とフロントハウジング4が後述する如くシム15を介して複数のボルト7(図2)により相互に締結され、接合されている。
 フロントハウジング4内には駆動軸8が水平配置され、この駆動軸8はスクロールユニット6側に位置した大径軸部10と、フロントハウジング4から突出した小径軸部12を有する。大径軸部10はニードル軸受14を介してフロントハウジング4に回転自在に支持され、小径軸部12はボール軸受16を介してフロントハウジング4に回転自在に支持されている。
 小径軸部12の突出端には電磁クラッチ18を内蔵した駆動プーリ20が取り付けられており、この駆動プーリ20は軸受22を介してフロントハウジング4に回転自在に支持されている。駆動プーリ20には車両のエンジンの動力が図示しない駆動ベルトを介して伝達され、駆動プーリ20の回転は電磁クラッチ18を介して駆動軸8に伝達可能とされている。即ち、エンジンの駆動中、電磁クラッチ18がオン作動されると、駆動軸8は駆動プーリ20と一体的に回転する。
 一方、スクロールユニット6は、リアハウジング2及びフロントハウジング4に挟持された前述した固定スクロール24と、この固定スクロール24に対して噛み合うように組み付けられた可動スクロール26を備えて構成されている。可動スクロール26は、駆動軸8に回転駆動されることにより固定スクロール24に対して公転旋回し、固定スクロール24及び可動スクロール26が噛み合って協働することにより、その内部にオイルを含む冷媒を圧縮するための圧力室である圧縮室28が形成され、この圧縮室28の容積が固定スクロール24に対する可動スクロール26の公転旋回運動に伴い増減される。
 前記可動スクロール26に公転旋回運動を付与するため、可動スクロール26の基板30に突設されたボス32と駆動軸8の大径軸部10とは、クランクピン34、偏心ブッシュ36及びニードル軸受38を介して互いに連結されている。また、偏心ブッシュ36にはカウンタウエイト40が取り付けられている。そして、可動スクロール26とフロントハウジング4との間には、可動スクロール26を公転旋回可能に支持する円環状のスラストプレート42が配置されている。
 また、固定スクロール24とリアハウジング2の端壁46との間には吐出室48が形成されている。固定スクロール24は圧縮室28と吐出室48とを互いに連通させる吐出孔56を有し、吐出室48には吐出孔56を開閉する吐出弁55が配置され、この吐出弁55はストッパプレート54によってその開度が規制されている。
 スクロール型圧縮機1は、駆動軸8の回転に伴い、可動スクロール26が自転すること無く公転旋回運動する。このような可動スクロール26の旋回運動は、フロントハウジング4に形成された図示しない吸入ポートから圧縮室28内への冷媒の吸入工程や、吸入した冷媒の圧縮及び吐出工程をもたらし、この結果、高圧の冷媒が圧縮室28から吐出孔56、吐出室48及びリアハウジング2に形成された図示しない吐出ポートを順次経由してスクロール型圧縮機1から吐出されることになる。
 次に、図2~図7を参照しながら、上記スクロールユニット6(圧縮ユニット)の固定スクロール24とフロントハウジング4とのボルト7による締結・接合とシール構造について詳述する。尚、各図は図1のような固定スクロール24とフロントハウジング4の詳細形状では無く、それらを模式的に示している。
 圧縮ユニットの実施例としてのスクロールユニット6の固定スクロール24が本発明の筐体のシール構造における第1の筐体となり、フロントハウジング4が第2の筐体となる。また、実施例の場合、スクロールユニット6(圧縮ユニット)を構成する固定スクロール24及び可動スクロール26はアルミニウム鍛造にて構成されている。一方、実施例の場合、フロントハウジング4はアルミニウム鋳造にて構成されており、従って、固定スクロール24(第1の筐体)は、フロントハウジング4(第2の筐体)よりも硬度が高い。
 そして、固定スクロール24の外周部の接合面57に、ボルト7が挿通されるボルト孔58が複数形成されており、フロントハウジング4の外周部の接合面59には、固定スクロール24の各ボルト孔58の位置にそれぞれ合致して、ボルト7が螺合するボルト孔61が複数形成されている。また、このフロントハウジング4のボルト孔61の内側の接合面59には、Oリング62を収納する溝63が周方向(全周)に渡って形成されている。Oリング62はゴム等の高分子材料から構成されており、円環状を呈している。
 一方、前述したシム15は隙間調整用のスペーサであり、固定スクロール24の接合面57とフロントハウジング4の接合面59間に介装される。そして、このシム15によってフロントハウジング4に対する固定スクロール24の軸方向位置、即ち、可動スクロール26と固定スクロール24との軸方向相対位置関係を調整するものである。
 このシム15は、図6に示す如く円環状を呈しており、固定スクロール24とフロントハウジング4の各ボルト孔58、61の位置にそれぞれ合致して、ボルト7が挿通されるボルト孔64が複数形成されている。このシム15は図5に示す如く各ボルト孔64が各ボルト孔58、61に合致した状態で、Oリング62を収納する溝63よりも外側に位置し、即ち、シム15はOリング62の外側に位置し、全周に渡って固定スクロール24とフロントハウジング4間に介設されることになる。
 また、シム15には固定スクロール24とフロントハウジング4の外周輪郭の近傍に位置するように段差部(ビード)66が周方向(全周)に渡って形成されている。そして、実施例では、この段差部66は図5に示す如く内周側から外周側に向かうに従い、フロントハウジング4に接近する方向の段差形状とされている。
 このシム15は基本的に金属製であり、実施例では0.3mm程の厚みの鉄板を母材としている。そして、この鉄製の母材の全面には、当該母材(鉄)よりも軟質の金属、実施例では錫、又は、亜鉛から成る被膜(金属被膜:錫被膜、又は、亜鉛被膜)がメッキされている。尚、実施例の鉄よりも軟質の金属被膜の素材としては錫や亜鉛に限らず、例えば、鉛、アンチモン、ビスマス、イリジウムが採用可能である。そして、この金属被膜は、実施例では固定スクロール24とフロントハウジング4の各接合面57、59における面粗度を埋めうる膜厚(例えば、5ミクロン等)を有しているものとする。
 以上の構成で、溝63内にOリング62を配置し、シム15をフロントハウジング4の接合面59上に配置する。このとき、段差部66が前述した如く内周側から外周側に向かうに従ってフロントハウジング4に接近すると共に、各ボルト孔64がフロントハウジング4の各ボルト孔61に合致するようにシム15を配置する。
 次に、固定スクロール24の接合面57をフロントハウジング4の接合面59上のシム15に被せるかたちで重ね合わせ、固定スクロール24の各ボルト孔58をシム15及びフロントハウジング4の各ボルト孔64、61に合致させ、ボルト7を各ボルト孔58、64にそれぞれ挿通し、フロントハウジング4のボルト孔61に螺合させ、締め付けることで、シム15を介し、固定スクロール24とフロントハウジング4を締結する。
 これにより、固定スクロール24とフロントハウジング4はシム15を介して相互に接合され、フロントハウジング4の接合面59に形成された溝63内のOリング62は、シム15より内側において固定スクロール24の接合面57に密接するので、固定スクロール24とフロントハウジング4の各接合面57、59間はこのOリング62の位置で先ずシールされる。
 更に、シム15は鉄製であるので、そのバネ性によって段差部66は潰れて固定スクロール24とフロントハウジング4間に介在し、それらに挟持されたかたちとなる。このシム15の母材(鉄)によって固定スクロール24とフロントハウジング4間の隙間が調整されるが、シム15の母材の表面に形成された金属被膜は軟質であるので、固定スクロール24とフロントハウジング4の接合面57、59の凹凸(切削目等)を全周に渡って埋めるかたちとなる。
 これによってOリング62の外側におけるシール性が向上し、固定スクロール24の接合面57とフロントハウジング4の接合面59の間からの塩水等の侵入を阻止して、固定スクロール24やフロントハウジング4の腐食による錆がOリング62に進行する不都合を効果的に回避することができるようになる。
 特に、シム15はOリング62より外側で固定スクロール24とフロントハウジング4に挟持されることになるので、固定スクロール24とフロントハウジング4の接合によりそれらに対して有効に面圧を生じさせることができるようになり、接合面57、59における凹凸を埋め易くなる。また、固定スクロール24とフロントハウジング4の腐食回避性能の向上に、それらの間の隙間調整用のシム15を兼用することができるので、部品点数を増加させることが無く、コストの高騰も最小限に抑制することができるようになる。
 ここで、固定スクロール24とフロントハウジング4の接合面57、59には、ミクロンレベルの凹凸(切削目等)があり、それら接合面57、59の面粗度は所定の値となっているが、シム15の金属被膜の膜厚は、固定スクロール24とフロントハウジング4の接合面57、59における係る面粗度を埋めうる値とされているので、軟質の金属被膜で固定スクロール24とフロントハウジング4の接合面57、59の凹凸を支障無く埋めて腐食の進行を防止することができるようになる。
 また、シム15には固定スクロール24とフロントハウジング4の外周輪郭の近傍に位置する段差部66を形成しているので、固定スクロール24とフロントハウジング4を接合するときにこの段差部66が潰れることで、固定スクロール24とフロントハウジング4の外周輪郭に近い部位で、シム15の母材(鉄)の反力により接触面圧を発生させることができるようになり、シム15によるシール性が一段と向上する。
 この場合、実施例のスクロール型圧縮機1では前述した如く固定スクロール24(第1の筐体)はアルミニウム鍛造で構成され、フロントハウジング4(第2の筐体)はアルミニウム鋳造で構成されているため、固定スクロール24はフロントハウジング4よりも硬度が高くなる。そして、実施例ではシム15の段差部66を、フロントハウジング4に接近する方向の段差形状としているので、より腐食が生じ易いフロントハウジング4側に接触面圧を生じさせ、シム15によるシール性を一層向上させることができるようになる。
 特に、実施例ではシム15の母材を鉄製としているので、シム15にバネ性を持たせることができ、より効果的に接触面圧を生じさせることができるようになる。このシム15の母材を鉄製とした場合、金属被膜としては前述した鉛、錫、アンチモン、亜鉛、ビスマス、又は、イリジウムが採用可能であるが、実施例の如く金属被膜を、母材の全面にメッキされた錫被膜、又は、亜鉛被膜とすることで、比較的使用し易い材料で母材(鉄)よりも軟質の金属被膜を構成することができるようになると共に、シム15自体の防錆効果も向上する。
 また、シム15は金属シールとなることから、スクロールユニット6で反応性の高いガスを圧縮する場合や、反応性の高い雰囲気となる環境でスクロール型圧縮機1が使用される場合にも支障無く対応することができるようになる。
 ここで、実施例の如きスクロール型圧縮機1では、従来では厚さ寸法の異なるスラストプレート42を選択して嵌合させることで、可動スクロール26と固定スクロール24との軸方向相対位置を調整していたが、本発明によればスラストプレート42の厚さ寸法を一定とし、Oリング62の外側で接合面57、59の凹凸を埋めるシム15によってフロントハウジング4に対する固定スクロール24の軸方向位置、即ち、可動スクロール26と固定スクロール24との軸方向相対位置関係を調整することができるようになるので、生産コストの低減を図ることが可能となる。
 尚、固定スクロール24とフロントハウジング4を接合したときのOリング62の潰し代に対するシム15による影響は、溝63の深さにシム15の厚さを予め反映しておくことで解消することができる。また、シム15の厚さ分、Oリング62より内側の接合面57、59間には隙間ができるが、シム15は通常0.5mm以下であるので、例えば、スクロール型圧縮機1内に冷媒を封入する際に内部が真空引きされ、大気圧でOリング62が内側に寄せられても、溝63からはみ出すことはなく、その際のシール性にも問題はない。
 また、実施例ではスクロールユニットを構成する固定スクロールにフロントハウジングを締結するスクロール型圧縮機に本発明を適用したが、固定スクロールと可動スクロールを圧縮機構ハウジングに収納してスクロールユニットを構成し、この圧縮機構ハウジングとフロントハウジングとを締結する構造のスクロール型圧縮機では、スクロールユニット(圧縮ユニット)を構成する圧縮機構ハウジングが第1の筐体となる。
 更に、実施例では筐体のシール構造をスクロール型圧縮機に適用したが、それに限らず、種々の金属製筐体間のシールを行う場合に請求項1乃至請求項7の発明は有効である。また、本発明を適用する流体機械は実施例のスクロール型圧縮機に限らず、斜板式の圧縮ユニットを備えた斜板式圧縮機や、ロータリ式の圧縮ユニットを備えたロータリ式圧縮機、膨張機等の流体機械にも本発明は有効である。
 1 スクロール型圧縮機
 4 フロントハウジング(第2の筐体)
 6 スクロールユニット(圧縮ユニット、第1の筐体)
 7 ボルト
 15 シム
 24 固定スクロール(第1の筐体)
 57、59 接合面
 58、61、64 ボルト孔
 62 Oリング
 63 溝
 66 段差部

Claims (10)

  1.  シムを介して相互に接合される第1の筐体と第2の筐体の接合面間を、Oリングによりシールするシール構造において、
     前記シムは、金属製の母材と、該母材の表面に形成され、当該母材よりも軟質の金属被膜とから成り、前記Oリングより外側に位置し、全周に渡って設けられていることを特徴とする筐体のシール構造。
  2.  前記シムの金属被膜は、前記各筐体の接合面における面粗度を埋めうる膜厚を有することを特徴とする請求項1に記載の筐体のシール構造。
  3.  前記シムは、前記各筐体の外周輪郭の近傍に位置した段差部を有することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の筐体のシール構造。
  4.  前記第1の筐体は、前記第2の筐体よりも硬度が高く、前記シムの段差部は、前記第2の筐体に接近する方向の段差形状とされていることを特徴とする請求項3に記載の筐体のシール構造。
  5.  前記母材は、鉄製であることを特徴とする請求項3又は請求項4に記載の筐体のシール構造。
  6.  前記金属被膜は、鉛、錫、アンチモン、亜鉛、ビスマス、又は、イリジウムのうちの何れかから構成されていることを特徴とする請求項5に記載の筐体のシール構造。
  7.  前記金属被膜は、前記母材の全面にメッキされた錫被膜、又は、亜鉛被膜であることを特徴とする請求項6に記載の筐体のシール構造。
  8.  前記第1の筐体としての圧縮ユニットと、前記第2の筐体としてのフロントハウジングをボルトにて締結し、接合して成ることを特徴とする請求項1乃至請求項7のうちの何れかに記載の筐体のシール構造を備えた流体機械。
  9.  前記圧縮ユニットは、アルミニウム鍛造にて構成されており、前記フロントハウジングは、アルミニウム鋳造にて構成されていることを特徴とする請求項8に記載の流体機械。
  10.  前記圧縮ユニットを構成する固定スクロール、及び、該固定スクロールに対して噛み合うように組み付けられた可動スクロールと、該可動スクロールと前記フロントハウジングとの間に設けられたスラストプレートとを備え、
     前記固定スクロールと前記フロントハウジングとを前記ボルトにて締結し、接合したことを特徴とする請求項8又は請求項9に記載の流体機械。
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