WO2018056152A1 - 筐体のシール構造及びそれを備えた流体機械 - Google Patents

Abstract

Ｏリングを用いた筐体間のシール性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、相互に接合される固定スクロール２４とフロントハウジング４の接合部５７、５９間を、Ｏリング６２によりシールするものであって、Ｏリングを収納するＯリング溝６３より外側のフロントハウジングの接合部に形成され、所定の幅を有してフロントハウジングの外周輪郭まで渡る段差形状の塗布部６４と、この塗布部内に充填され、塗布された液状シール剤６８と、Ｏリング溝と塗布部の間に形成され、固定スクロールとフロントハウジングの接合部が接触する接触部６７とを備える。

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部への腐食の発生を回避するための筐体のシール構造、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、両者の接合部間は通常Ｏリングによりシールされる。この場合、両筐体の接合部の面圧は、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。
　そこで、Ｏリングの外側に樹脂シールを塗布するシール構造が開発されていた（例えば、特許文献１参照）。尚、筐体の接合部間を液状シール剤を塗布してシールするものもあった（例えば、特許文献２参照）。

特開２００１−３４９４３２号公報 特許第５２６０１９８号公報

　しかしながら、前記特許文献１の図３（ｂ）では、各筐体の接合部の外周輪郭を斜めに離間させて、そこに樹脂シールを塗布していたため、Ｏリングの外側において十分なシール性を得ることができなかった。また、Ｏリングと樹脂シール間では各筐体を接触させて金属シールを行っていたが、線接触であったため、樹脂シールがＯリング溝に侵入して固化し、Ｏリングのシール性自体を悪化させる危険性もあった。
　本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、Ｏリングを用いた筐体間のシール性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、相互に接合される第１の筐体と第２の筐体の接合部間を、Ｏリングによりシールするものであって、Ｏリングを収納するＯリング溝より外側の第１の筐体、及び／又は、第２の筐体の接合部に形成され、所定の幅を有して各筐体の外周輪郭まで渡る段差形状の塗布部と、この塗布部内に充填され、塗布された液状シール剤と、Ｏリング溝と塗布部の間に形成され、各筐体の接合部が接触する接触部とを備えたことを特徴とする。
　請求項２の発明の筐体のシール構造は、上記発明において各筐体の接合部は、接触部において面接触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塗布部の段差寸法は、０．１ｍｍ以上０．３ｍｍ以下であ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、上記各発明において各筐体は、ボルトにより相互に締結されると共に、Ｏリング溝はボルトより内側に形成され、塗布部はボルトより外側において周方向に渡って形成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１乃至請求項３の発明において各筐体は、ボルトにより相互に締結されると共に、Ｏリング溝はボルトより内側に形成され、塗布部はボルトが位置する箇所以外の部分に形成されてい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、請求項４又は請求項５の発明において接触部の幅は、少なくともボルトが位置する箇所以外の部分において、Ｏリング溝の幅よりも小さいことを特徴とする。
　請求項７の発明の筐体のシール構造は、上記各発明において液状シール剤は、塗布部から各筐体の外面に渡って塗布され、当該塗布部の段差寸法より大きい寸法で各筐体の外面を覆っていることを特徴とする。
　請求項８の発明の流体機械は、上記各発明の第１の筐体としての流体機構ユニットと、第２の筐体としてのフロントハウジングを接合して成ることを特徴とする。

　本発明によれば、相互に接合される第１の筐体と第２の筐体の接合部間を、Ｏリングによりシールする筐体のシール構造において、Ｏリングを収納するＯリング溝より外側の第１の筐体、及び／又は、第２の筐体の接合部に形成され、所定の幅を有して各筐体の外周輪郭まで渡る段差形状の塗布部と、この塗布部内に充填され、塗布された液状シール剤と、Ｏリング溝と塗布部の間に形成され、各筐体の接合部が接触する接触部とを備えているので、液状シール剤によってＯリングより外側のシール性が向上し、各筐体間の接合部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。
　この場合、塗布部は第１の筐体、及び／又は、第２の筐体の接合部に形成され、所定の幅を有して各筐体の外周輪郭まで渡る段差形状となるように構成されているので、液状シール剤の塗り厚を確保することができるようになり、各筐体の隙間やズレを効果的にシールすることができるようになる。
　また、請求項２の発明の如く各筐体の接合部が、接触部において面接触するようにすれば、各筐体の接合部のシール性を更に向上させ、且つ、液状シール剤がＯリングに侵入する不都合も未然に回避することができるようになる。
　この場合、望ましくは請求項３の発明の如く塗布部の段差寸法を、０．１ｍｍ以上０．３ｍｍ以下とする。
　この場合、請求項４の発明の如く各筐体がボルトにより相互に締結されるとき、Ｏリング溝をボルトより内側に形成し、塗布部をボルトより外側において周方向に渡って形成すれば、Ｏリングとボルトを内包するように外側から液状シール剤でシールすることができるようになり、接合部への錆の侵入をより一層効果的に防止することができるようになる。
　一方、請求項５の発明の如くＯリング溝をボルトより内側に形成し、塗布部をボルトが位置する箇所以外の部分に形成するようにすれば、面圧が得られるボルト直下には液状シール剤を塗布する塗布部を形成せず、筐体の最大外径が増大する不都合を回避することができるようになる。
　また、請求項６の発明の如く接触部の幅を、少なくともボルトが位置する箇所以外の部分において、Ｏリング溝の幅よりも小さくすれば、ボルトから離間した箇所において、接触部の安定して高い面圧が得られるようになり、各筐体の接合部の面粗度（凹凸）を埋めやすくなる。
　更にまた、請求項７の発明の如く液状シール剤を、塗布部から各筐体の外面に渡って塗布し、当該塗布部の段差寸法より大きい寸法で各筐体の外面を覆うようにすれば、各筐体の接合部が液状シール剤により外側から覆われるようになり、錆の侵入をより一層効果的に防止することができるようになる。
　そして、請求項８の発明の如く第１の筐体としての流体機構ユニットと、第２の筐体としてのフロントハウジングを接合して成る流体機械において、本発明のシール構造は極めて有効なものとなる。

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（実施例１）。 図３の固定スクロールとフロントハウジングの接合部の断面図である。 本発明の他の実施例のスクロール型圧縮機のフロントハウジングの平面図である（実施例２）。

　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。

　流体機械の一実施例としての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流体機構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が複数のボルト５により相互に締結され、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）とフロントハウジング４が後述する如く複数のボルト７（図２）により相互に締結されている。
　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の圧力室としての圧縮室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５を参照しながら、上記スクロールユニット６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。
　流体機構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、固定スクロール２４（可動スクロール２６も同様）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４はアルミニウム鋳造にて構成されている。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の外周部の接合部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の外周部の接合部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（雌ねじ）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の内側の接合部５９には、Ｏリング６２を収納するＯリング溝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。
　更に、このＯリング６２のＯリング溝６３より外側に位置するボルト７のボルト孔６１の外側の接合部５９には、塗布部６４が周方向に渡って形成されている。この塗布部６４は、所定の幅を有してフロントハウジング４の外周輪郭まで渡る段差形状とされており、その段差寸法は、実施例では０．１ｍｍ以上、０．３ｍｍ以下に設定されている。ここで、この塗布部６４には、後述する液状シール剤６８が充填されて塗布されることになる。この液状シール剤６８としては、実施例ではシリコーンを主成分とし、延び１７０％以上、耐エンジンオイル性、耐ＬＬＣ（自動車用冷却水）性に優れた速乾性の材料が採用される。
　更にまた、上記Ｏリング溝６３と塗布部６４の間には、固定スクロール２４の接合部５７とフロントハウジング４の接合部５９とが接触する接触部６７が周方向に渡って形成されている。固定スクロール２４の接合部５７とフロントハウジング４の接合部５９はこの接触部６７において図５の如く相互に面接触すると共に、図４の如くボルト７のボルト孔６１が位置する箇所以外の部分（ボルト孔６１と６１の間の部分）では、その幅はＯリング溝６３の幅よりも小さくされている。また、Ｏリング６２のＯリング溝６３より内側の接合部５９は、周方向（全周）に渡って図５に示す如く段落形状とされ、そこに段落部６６が形成されている。
　以上の構成で、Ｏリング溝６３内にＯリング６２を配置し、塗布部６４内に所定量（固定スクロール２４とフロントハウジング４とを締結した状態で塗布部６４内から外周輪郭側にはみ出る量）の液状シール剤６８を充填して塗布する。その状態で、固定スクロール２４の接合部５７をフロントハウジング４の接合部５９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をフロントハウジング４の各ボルト孔６１に合致させ、ボルト７を各ボルト孔５８にそれぞれ差し込んで、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、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は相互に締結され、フロントハウジング４の接合部５９に形成されたＯリング溝６３内のＯリング６２は固定スクロール２４の接合部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の各接合部５７、５９間はこのＯリング６２の位置で先ずシールされる。
　また、固定スクロール２４の接合部５７は接触部６７においてフロントハウジング４の接合部５９に面接触する。この接触部６７において固定スクロール２４の接合部５７とフロントハウジング４の接合部５９間は金属シールされることになる。
　更に、液状シール剤６８は塗布部６４内に隙間無く充填され、余剰分が固定スクロール２４とフロントハウジング４の外周輪郭よりはみ出し（はみ出した部分を６８Ａで示す）、図５等に示すように固定スクロール２４とフロントハウジング４の外面を覆った状態で硬化する。そして、このはみ出した部分６８Ａの幅寸法は、塗布部６４の段差寸法よりも大きくなるように設定されている（図５）。
　このように、Ｏリング６２を収納するＯリング溝６３より外側のフロントハウジング４の接合部５９に形成され、所定の幅を有してフロントハウジング４の外周輪郭まで渡る段差形状の塗布部６４と、この塗布部６４内に充填され、塗布された液状シール剤６８と、Ｏリング溝６３と塗布部６４の間に形成され、固定スクロール２４の接合部５７とフロントハウジング４の接合部５９が接触する接触部６７を備えているので、液状シール剤６８によってＯリング６２より外側のシール性が向上し、固定スクロール２４の接合部５７とフロントハウジング４の接合部５９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。
　この場合、塗布部６４はフロントハウジング４の接合部５９に形成され、所定の幅を有してフロントハウジング４の外周輪郭まで渡る段差形状となるように構成されているので、液状シール剤６８の塗り厚を確保することができるようになり、固定スクロール２４とフロントハウジング４の隙間やズレを効果的にシールすることができるようになる。
　また、実施例では固定スクロール２４の接合部５７とフロントハウジング４の接合部５９が、接触部６７において面接触するようにしたので、各接合部５７、５９間のシール性を更に向上させ、且つ、液状シール剤６８がＯリング６２に侵入する不都合も未然に回避することができるようになる。
　また、実施例では固定スクロール２４とフロントハウジング４がボルト７により相互に締結されており、Ｏリング溝６２をボルト７のボルト孔６１より内側に形成し、塗布部６４をボルト７のボルト孔６１より外側において周方向に渡って形成しているので、Ｏリング６２とボルト７（ボルト孔６１）を内包するように外側から液状シール剤６８でシールすることができるようになり、接合部５７、５９への錆の侵入をより一層効果的に防止することができるようになる。
　また、実施例では接触部６７の幅を、ボルト７のボルト孔６１が位置する箇所以外の部分において、Ｏリング溝６３の幅よりも小さくしているので、ボルト７から離間した箇所において、接触部６７の安定して高い面圧が得られるようになり、固定スクロール２４とフロントハウジング４の接合部５７、５９の面粗度（凹凸）を埋めやすくなる。
　更に、液状シール剤６８は、塗布部６４からはみ出して固定スクロール２４やフロントハウジング４の外面に渡って塗布され、塗布部６４の段差寸法より大きい寸法で固定スクロール２４やフロントハウジング４の外面を覆うようにしているので、接合部５７、５９が液状シール剤６８により外側から覆われるようになり、錆の侵入をより一層効果的に防止することができるようになる。

　次に、図６は本発明の他の実施例のスクロール型圧縮機１のフロントハウジング４の平面図を示している。この場合、塗布部６４はボルト７のボルト孔６１が位置する箇所以外の部分に形成されている。ここで、ボルト７の直下では十分な面圧が得られることから、液状シール剤６８を塗布しなくともシール性を確保することができる場合には、図６の如くボルト孔６１が位置する箇所には塗布部６４を形成しない。そのようにすることで、フロントハウジング４の最大外径が増大する不都合を回避することができるようになる。
　尚、実施例では第２の筐体としてのフロントハウジング４に塗布部６４を形成したが、それに限らず、第１の筐体である固定スクロール２４に塗布部を形成してもよく、それらの両方に対向するかたちで形成してもよい。
　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流体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、この流体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（流体機構ユニット）を構成する流体機構ハウジングが第１の筐体となる。
　更にまた、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にも有効であり、その他、膨張機等にも本発明は適用可能である。

　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
　２４　固定スクロール（第１の筐体）
　５７、５９　接合部
　５８、６１　ボルト孔
　６２　Ｏリング
　６３　Ｏリング溝
　６４　塗布部
　６６　段落部
　６７　接触部
　６８　液状シール剤

Claims (8)

1. 　相互に接合される第１の筐体と第２の筐体の接合部間を、Ｏリングによりシールするシール構造において、
   　前記Ｏリングを収納するＯリング溝より外側の前記第１の筐体、及び／又は、前記第２の筐体の接合部に形成され、所定の幅を有して前記各筐体の外周輪郭まで渡る段差形状の塗布部と、
   　該塗布部内に充填され、塗布された液状シール剤と、
   　前記Ｏリング溝と前記塗布部の間に形成され、前記各筐体の接合部が接触する接触部とを備えたことを特徴とする筐体のシール構造。
2. 　前記各筐体の接合部は、前記接触部において面接触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. 　前記塗布部の段差寸法は、０．１ｍｍ以上０．３ｍｍ以下であ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. 　前記各筐体は、ボルトにより相互に締結されると共に、前記Ｏリング溝は前記ボルトより内側に形成され、前記塗布部は前記ボルトより外側において周方向に渡って形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちの何れかに記載の筐体のシール構造。
5. 　前記各筐体は、ボルトにより相互に締結されると共に、前記Ｏリング溝は前記ボルトより内側に形成され、前記塗布部は前記ボルトが位置する箇所以外の部分に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちの何れかに記載の筐体のシール構造。
6. 　前記接触部の幅は、少なくとも前記ボルトが位置する箇所以外の部分において、前記Ｏリング溝の幅よりも小さいことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の筐体のシール構造。
7. 　前記液状シール剤は、前記塗布部から前記各筐体の外面に渡って塗布され、当該塗布部の段差寸法より大きい寸法で前記各筐体の外面を覆っていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のうちの何れかに記載の筐体のシール構造。
8. 　前記第１の筐体としての流体機構ユニットと、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。

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