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WO2018097199A1 - 両回転スクロール型圧縮機 - Google Patents

両回転スクロール型圧縮機 Download PDF

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WO2018097199A1
WO2018097199A1 PCT/JP2017/042070 JP2017042070W WO2018097199A1 WO 2018097199 A1 WO2018097199 A1 WO 2018097199A1 JP 2017042070 W JP2017042070 W JP 2017042070W WO 2018097199 A1 WO2018097199 A1 WO 2018097199A1
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WO
WIPO (PCT)
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driven
drive
scroll member
end plate
scroll
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2017/042070
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English (en)
French (fr)
Inventor
隆英 伊藤
竹内 真実
拓馬 山下
恵太 北口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to US16/462,318 priority Critical patent/US20190368486A1/en
Priority to EP17874158.3A priority patent/EP3530945B1/en
Priority to CN201780071723.2A priority patent/CN109964036B/zh
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    • 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
    • F04C18/00Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/02Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents
    • F04C18/0207Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents both members having co-operating elements in spiral form
    • F04C18/023Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents both members having co-operating elements in spiral form where both members are moving
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01CROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C21/00Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
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    • 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
    • F04C27/005Axial sealings for working fluid
    • 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
    • F04C2240/00Components
    • F04C2240/30Casings or housings
    • 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
    • F04C2240/00Components
    • F04C2240/50Bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2240/00Components
    • F04C2240/50Bearings
    • F04C2240/56Bearing bushings or details thereof
    • 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
    • F04C23/00Combinations of two or more pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type, specially adapted for elastic fluids; Pumping installations specially adapted for elastic fluids; Multi-stage pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C23/008Hermetic pumps

Definitions

  • the present invention relates to a double-rotating scroll compressor.
  • a double-rotation scroll compressor is known (see Patent Document 1).
  • This comprises a drive-side scroll and a driven-side scroll that rotates synchronously with the drive-side scroll, and the driven shaft that supports the rotation of the driven-side scroll is divided by a turning radius relative to the drive shaft that rotates the drive-side scroll.
  • the drive shaft and the driven shaft are rotated at the same angular velocity in the same direction with an offset of only.
  • a tip seal is generally provided between the spiral wall body and the opposing end plate in order to prevent leakage of the compressed fluid.
  • a tip seal groove is formed at the tip of the spiral wall body.
  • a predetermined processing accuracy is required and the number of work steps increases.
  • This invention is made in view of such a situation, Comprising: It aims at providing the double-rotation scroll type compressor which can abbreviate
  • the double-rotating scroll compressor of the present invention employs the following means. That is, the double-rotating scroll compressor according to the present invention corresponds to the drive side scroll member having a spiral drive side wall body that is rotationally driven by the drive unit and disposed on the drive side end plate, and the drive side wall body. A driven scroll member is disposed on the driven side end plate, and the driven side wall member meshes with the drive side wall member to form a compression space; and the drive side scroll member.
  • a synchronous drive mechanism for transmitting a driving force from the drive-side scroll member to the driven-side scroll member so that the driven-side scroll member and the driven-side scroll member rotate in the same direction at the same angular velocity, and a tip of the drive side wall body and the driven Biasing means for biasing the front end of the side wall body in a direction toward the driven side end plate and the driving side end plate facing each other.
  • a compression space is formed by meshing the drive side wall disposed on the drive side end plate of the drive side scroll member with the driven side wall of the driven side scroll member.
  • the drive side scroll member is rotationally driven by the drive unit, and the driving force transmitted to the drive side scroll member is transmitted to the driven side scroll member via the synchronous drive mechanism.
  • the driven scroll member rotates and rotates with the same angular velocity in the same direction with respect to the drive scroll member.
  • Biasing means for urging the front end of the drive side wall body and the front end of the driven side wall body in a direction toward the driven type end plate and the driving side end plate facing each other is provided.
  • the tip clearance which is a gap between the tip of each wall body and each end plate is reduced, and the leakage of fluid from the compression space can be reduced.
  • the chip seal provided at the tip of the wall body can be omitted, and accordingly, it is not necessary to form a chip seal groove for arranging the chip seal at the tip of the wall body. Therefore, since the processing of the chip seal groove is not necessary, it is possible to reduce the number of work steps when manufacturing the scroll member.
  • the synchronous drive mechanism include a mechanism combining a pin and a ring, an Oldham ring, and the like.
  • the biasing means is provided between a driven-side thrust bearing that receives the thrust force of the driven-side scroll member and a housing that houses the driven-side scroll member. Provided with an elastic member.
  • An elastic member is provided between the driven-side thrust bearing that receives the thrust force of the driven-side scroll member and the housing that houses the driven-side scroll member.
  • the driven scroll member is biased toward the drive scroll member via the driven thrust bearing.
  • the elastic member include a coil spring, a ring spring, and a plate spring having a wave shape.
  • a driven-side rolling bearing provided between the driven-side shaft connected to the driven-side end plate and a housing that houses the driven-side scroll member.
  • the biasing means includes an elastic member provided between the driven side rolling bearing and the housing.
  • a driven side rolling bearing is provided between the driven side shaft portion and the housing to rotatably support the driven side scroll member. Then, an elastic member is provided between the driven side rolling bearing and the housing. The driven scroll member is biased toward the driving scroll member by the elastic member via the driven rolling bearing.
  • the elastic member include a coil spring, a ring spring, and a leaf spring having a wave shape.
  • the double-rotating scroll compressor according to the present invention further includes a displacement amount restricting means for restricting a displacement amount between the driving scroll member and the driven scroll member.
  • the biasing means biases in a direction in which the distance between the driving scroll member and the driven scroll member decreases.
  • the amount of displacement due to this urging force is regulated by the displacement amount regulating means.
  • the tip seal at the front end of the wall body is omitted. Can be employed, and processing of the chip seal groove is not required.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a double-rotating scroll compressor according to a first embodiment of the present invention. It is the top view which showed the drive side scroll member of FIG. It is the top view which showed the driven side scroll member of FIG. It is the longitudinal cross-sectional view which showed the double-rotation scroll type compressor which concerns on 2nd Embodiment of this invention. It is the longitudinal cross-sectional view which expanded and showed the coil spring periphery of FIG. It is the longitudinal cross-sectional view which showed the double-rotation scroll type compressor which concerns on 3rd Embodiment of this invention. It is the longitudinal cross-sectional view which expanded and showed the stopper periphery of FIG.
  • FIG. 1 shows a double-rotating scroll compressor 1A.
  • a double-rotating scroll compressor 1A includes, for example, a supercharger that compresses combustion air (fluid) supplied to an internal combustion engine such as a vehicle engine, a compressor for supplying compressed air to the air electrode of a fuel cell, It can be used as a compressor for supplying compressed air used in a braking device for a vehicle such as a railway.
  • the double-rotating scroll compressor 1 ⁇ / b> A includes a housing 3, a motor (drive unit) 5 housed on one end side of the housing 3, a drive-side scroll member 7 and a driven-side scroll member housed on the other end side of the housing 3. 9 and.
  • the housing 3 has a substantially cylindrical shape, and includes a motor accommodating portion 3 a that accommodates the motor 5 and a scroll accommodating portion 3 b that accommodates the scroll members 7 and 9. Cooling fins 3c for cooling the motor 5 are provided on the outer periphery of the motor housing 3a. A discharge port 3d for discharging compressed air is formed at the end of the scroll accommodating portion 3b. Although not shown in FIG. 1, the housing 3 is provided with an air suction port for sucking air.
  • the motor 5 is driven by power supplied from a power supply source (not shown).
  • the rotation control of the motor 5 is performed by a command from a control unit (not shown).
  • the stator 5 a of the motor 5 is fixed to the inner peripheral side of the housing 3.
  • the rotor 5b of the motor 5 rotates around the drive side rotation axis CL1.
  • a drive shaft 6 extending on the drive side rotation axis CL1 is connected to the rotor 5b.
  • the drive shaft 6 is connected to the drive side scroll member 7.
  • the drive-side scroll member 7 includes a drive-side end plate 7a and a spiral drive side wall body 7b installed on one side of the drive-side end plate 7a.
  • the drive side end plate 7a is connected to a drive side shaft portion 7c connected to the drive shaft 6, and extends in a direction orthogonal to the drive side rotation axis CL1.
  • the tip seal in the height direction of the drive side wall 7b is not provided with a tip seal. Therefore, the tip of the drive side wall 7b is a flat surface because no chip seal groove is provided.
  • the drive-side shaft portion 7c is provided so as to be rotatable with respect to the housing 3 via a drive-side sliding radial bearing 11a.
  • a drive-side slide thrust bearing 11b that receives a thrust force by sliding contact between the housing 3 and the shoulder portion of the drive-side shaft portion 7c is provided.
  • the driving side end plate 7a has a substantially disc shape when viewed in plan.
  • the drive-side scroll member 7 includes three drive side wall bodies 7b having a spiral shape, that is, three strips.
  • the three driving side wall bodies 7b are arranged at equal intervals around the driving side rotation axis CL1.
  • the radially outer end 7e of the drive side wall 7b is not fixed to the other wall, but is independent. That is, there is no wall portion that connects and reinforces the radially outer end portions 7e.
  • the driven-side scroll member 9 is disposed so as to mesh with the drive-side scroll member 7, and has a driven-side end plate 9a and a spiral shape disposed on one side of the driven-side end plate 9a. And a driven side wall 9b.
  • the tip seal in the height direction of the driven side wall 9b is not provided with a tip seal. Therefore, the tip of the driven side wall 9b is flat because no tip seal groove is provided.
  • a driven side shaft portion 9c extending in the direction of the driven side rotation axis CL2 is connected to the driven side end plate 9a.
  • the driven-side shaft portion 9c is provided so as to be rotatable with respect to the housing 3 via a driven-side sliding radial bearing 13a.
  • On the side of the driven sliding radial bearing 13a there is provided a driven sliding thrust bearing 13b that receives a thrust force by sliding contact between the housing 3 and the driven end plate 9a.
  • a coil spring (elastic member, biasing means) 14 is provided so as to come into contact with the end face of the driven side sliding thrust bearing 13b.
  • a plurality of coil springs 14 are provided at predetermined intervals in the circumferential direction around the driven axis CL2. Each coil spring 14 is accommodated in a bottomed hole formed in the housing 3 in the direction of the driven side rotation axis CL2. Each coil spring 14 is provided so as to urge the driven side end plate 9a toward the opposing driving side end plate 7a.
  • the driven side end plate 9a has a substantially disc shape when viewed in plan.
  • the driven side scroll member 9 is provided with three driven side wall bodies 9b having a spiral shape, that is, three strips.
  • the three driven side wall bodies 9b are arranged at equal intervals around the driven side rotation axis CL2.
  • a discharge port 9d that discharges compressed air is formed in the approximate center of the driven side end plate 9a.
  • the discharge port 9d communicates with a discharge port 3d formed in the housing 3.
  • the end portions 9e on the radially outer side of the driven side wall body 9b are not fixed to other wall portions, but are independent. That is, there is no wall portion that connects and reinforces the radially outer end portions 9e.
  • the drive-side scroll member 7 rotates about the drive-side rotation axis CL1
  • the driven-side scroll member 9 rotates about the driven-side rotation axis CL2.
  • the drive side rotation axis CL1 and the driven side rotation axis CL2 are offset by a distance that can form the compression chamber.
  • the pin ring mechanism 15 is used as a synchronous drive mechanism that transmits a driving force from the driving scroll member 7 to the driven scroll member 9 so that both scroll members 7 and 9 rotate in the same direction at the same angular velocity.
  • the pin ring mechanism 15 includes a ring member 15 a that is a ball bearing, and a pin member 15 b.
  • the ring member 15a is fixed in a state where an outer ring is fitted in a hole formed in the driving side end plate 7a.
  • the pin member 15b is fixed in a state of being inserted into an attachment hole formed at the tip (right end in FIG. 1) of the driven side wall 9b.
  • FIG. 1 the state in which the pin member 15b is inserted into the distal end of the driven side wall 9b is not clearly shown because of the cutting position at the time of illustration, but only the pin member 15b is shown for easy understanding. is there.
  • the pin member 15b moves in a state in which the side portion at the front end of the pin member 15b is in contact with the inner peripheral surface of the inner ring of the ring member 15a, rotation is performed in the same direction at the same angular velocity.
  • the double-rotation scroll compressor 1A having the above-described configuration operates as follows.
  • the drive shaft 6 is rotated around the drive-side rotation axis CL1 by the motor 5
  • the drive-side shaft portion 7c connected to the drive shaft 6 is also rotated, whereby the drive-side scroll member 7 is rotated around the drive-side rotation axis CL1.
  • Rotate When the driving scroll member 7 rotates, the driving force is transmitted to the driven scroll member 9 through the pin ring mechanism 15, and the driven scroll member 9 rotates about the driven rotation axis CL2.
  • the pin member 15b of the pin ring mechanism 15 moves while being in contact with the ring member 15a, both scroll members 7 and 9 rotate in the same direction at the same angular velocity.
  • both scroll members 7 and 9 rotate and rotate, the air sucked from the suction port of the housing 3 is sucked from the outer peripheral side of both scroll members 7 and 9, and the compression chamber formed by both scroll members 7 and 9. Is taken in.
  • the volume of the compression chamber decreases as it moves toward the center, and air is compressed accordingly.
  • the compressed air passes through the discharge port 9d of the driven scroll member 9 and is discharged from the discharge port 3d of the housing 3 to the outside.
  • the driven side wall body 9b is urged in the direction of the driven side rotational axis CL2 by each coil spring 14 via the driven side sliding thrust bearing 13b.
  • the driven scroll member 9 and the driving scroll member 7 are biased in a direction approaching each other, and the tip clearance between the tip of the driven side wall body 9b and the driving side end plate 7a, and the driving side wall body 7b.
  • the tip clearance between the front end of the nozzle and the driven side end plate 9a is reduced, and fluid leakage from the compression space is reduced.
  • the tip seal provided at the tip of the wall bodies 7b and 9b can be omitted, and accordingly, it is not necessary to form a tip seal groove for arranging the tip seal at the tip of the wall bodies 7b and 9b. Therefore, since the processing of the chip seal groove is not necessary, it is possible to reduce the number of work steps when manufacturing the scroll member.
  • the drive-side shaft portion 7 c of the drive-side scroll member 7 is rotatably supported by the drive-side ball bearing 17. .
  • the driven side shaft portion 9 c of the driven side scroll member 9 rotates with respect to the housing 3 via a driven side ball bearing 18 which is a double row angular ball bearing. It is provided freely.
  • a plurality of coil springs 20 are provided so as to press the outer ring side (stationary side) on the discharge port 3d side of the driven ball bearing 18 in a double row.
  • a plurality of coil springs 20 are provided at predetermined intervals in the circumferential direction around the driven axis CL2.
  • Each coil spring 20 is accommodated in a bottomed hole formed in the housing 3 in the direction of the driven side rotation axis CL2.
  • Each coil spring 14 is provided so as to urge the driven side end plate 9a toward the opposing driving side end plate 7a.
  • the urging force from the coil spring 20 is transmitted from the outer ring of the ball bearing 18a on the discharge port 3d side to the outer ring of the ball bearing 18b on the driven side end plate 9a side, and the ball of the ball bearing 18b on the driven side end plate 9a side. And it is transmitted to the driven side end plate 9a through the inner ring.
  • the configuration is such that back-to-back alignment (DB alignment) is made such that the line connecting the contact points with the driven-side rotation axis CL2 is wider than the distance between the bearings.
  • DB alignment back-to-back alignment
  • the driven ball bearing 19 as a whole moves in the thrust direction.
  • a mechanism that makes the internal clearance 0 (zero) in an angular bearing that is generally a preload mechanism does not have a structure in which the entire bearing moves.
  • the driven side wall body 9b is urged in the direction of the driven side rotation axis CL2 by the coil springs 20 via the driven side ball bearings 18.
  • the driven scroll member 9 and the driving scroll member 7 are biased in a direction approaching each other, and the tip clearance between the tip of the driven side wall body 9b and the driving side end plate 7a, and the driving side wall body 7b.
  • the tip clearance between the front end of the nozzle and the driven side end plate 9a is reduced, and fluid leakage from the compression space is reduced.
  • the tip seal provided at the tip of the wall bodies 7b and 9b can be omitted, and accordingly, it is not necessary to form a tip seal groove for arranging the tip seal at the tip of the wall bodies 7b and 9b. Therefore, since the processing of the chip seal groove is not necessary, it is possible to reduce the number of work steps when manufacturing the scroll member.
  • the coil spring 20 is configured to press the outer ring of the ball bearing 18a on the discharge port 3d side, and can press the stationary outer ring against the housing 3, so that the coil spring 20 may be worn or seized. Absent.
  • FIG. 1 a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
  • This embodiment is different from the second embodiment in that a stopper for restricting the displacement amount of the driven ball bearing 18 is provided. Since other configurations are the same as those of the second embodiment, the same reference numerals are given to the same configurations, and descriptions thereof are omitted.
  • a stopper (displacement amount regulating means) 22 is provided on the side of the ball bearing 18b on the driven side end plate 9a side. Is provided.
  • the stopper 22 is a plate-like body having a predetermined thickness, and is fixed to the housing 3 side via a bolt 23. A shim having a predetermined thickness may be inserted between the stopper 22 and the housing 3. Thereby, the distance between the stopper 22 and the ball bearing 18b on the driven end plate 9a side can be adjusted.
  • Each coil spring 20 is biased in a direction in which the distance between the driving scroll member 7 and the driven scroll member 9 decreases.
  • the amount of displacement due to this biasing force is regulated by the stopper 22.
  • the coil spring is used as a member for biasing the driven scroll member 9, but the present invention is not limited to this, and for example, a ring spring or a corrugated leaf spring may be used. .

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Abstract

駆動側スクロール部材(7)と、従動側スクロール部材(9)と、駆動側スクロール部材(7)と従動側スクロール部材(9)とが同じ方向に同一角速度で自転運動するように駆動側スクロール部材(7)から従動側スクロール部材(9)に駆動力を伝達するピンリング機構(15)と、駆動側壁体(7b)の先端および従動側壁体(9b)の先端を、対向する従動側端板(9a)および駆動側端板(7a)に向かう方向に付勢するコイルバネ(14)とを備えている。

Description

両回転スクロール型圧縮機
 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4556183号公報
 上述のようなスクロール型圧縮機では、一般に、渦巻状の壁体と、対向する端板との間には、圧縮流体の漏れを防止するためにチップシールが設けられている。このチップシールを収容するために、渦巻状の壁体の先端にはチップシール溝が形成されている。
 しかし、渦巻状の壁体の先端にチップシール溝を加工するには、所定の加工精度が要求され、また作業工数が増加するという問題がある。
 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、壁体の先端にチップシール溝を加工する工程を省略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。
 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。
 すなわち、本発明にかかる両回転スクロール型圧縮機は、駆動部によって回転駆動され、駆動側端板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、前記駆動側壁体の先端および前記従動側壁体の先端を、対向する前記従動側端板および前記駆動側端板に向かう方向に付勢する付勢手段と、を備えている。
 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。
 駆動側壁体の先端および従動側壁体の先端を、対向する従動型端板および駆動側端板に向かう方向に付勢する付勢手段を設けた。これにより、各壁体の先端と各端板との間の隙間であるチップクリアランスが小さくなり、圧縮空間からの流体の漏れを低減することができる。これにより、壁体の先端に設けられるチップシールを省略することができ、これに伴いチップシールを配置するためのチップシール溝を壁体の先端に形成する必要がなくなる。したがって、チップシール溝の加工が不要となるので、スクロール部材の製作時の作業工数を低減することができる。
 なお、同期駆動機構としては、例えば、ピンとリングを組合せた機構や、オルダムリング等が挙げられる。
 さらに、本発明の両回転スクロール型圧縮機では、前記付勢手段は、前記従動側スクロール部材のスラスト力を受ける従動側スラスト軸受と、前記従動側スクロール部材を収容するハウジングとの間に設けられた弾性部材を備えている。
 従動側スクロール部材のスラスト力を受ける従動側スラスト軸受と、従動側スクロール部材を収容するハウジングとの間に、弾性部材を設けることとした。この弾性部材によって、従動側スラスト軸受を介して従動側スクロール部材は駆動側スクロール部材側に付勢されることになる。
 弾性部材としては、例えば、コイルバネやリングバネ、波形状とされた板バネ等が挙げられる。
 さらに、本発明の両回転スクロール型圧縮機では、前記従動側端板に接続された従動側軸部と、前記従動側スクロール部材を収容するハウジングとの間に設けられた従動側転がり軸受とを備え、前記付勢手段は、前記従動側転がり軸受と前記ハウジングとの間に設けられた弾性部材を備えている。
 従動側軸部とハウジングとの間に従動側転がり軸受を設けて従動側スクロール部材を回転可能に支持する。そして、従動側転がり軸受とハウジングとの間に弾性部材を設けることとした。弾性部材によって、従動側転がり軸受を介して従動側スクロール部材は駆動側スクロール部材側に付勢されることになる。
 弾性部材としては、例えば、コイルバネやリングバネ、波形状とされた板ばね等が挙げられる。
 さらに、本発明の両回転スクロール型圧縮機では、前記駆動側スクロール部材と前記従動側スクロール部材との間の変位量を規制する変位量規制手段を備えている。
 付勢手段によって駆動側スクロール部材と従動側スクロール部材との間の距離が減少する方向に付勢される。この付勢力による変位量を、変位量規制手段によって規制することとした。これにより、壁体の先端と対向する端板との間のチップクリアランスを所定量に管理することができ、壁体の先端と対向する端板との間の焼き付きや過剰な摩耗を防止することができる。
 駆動側壁体の先端および従動側壁体の先端を、対向する従動型端板および駆動側端板に向かう方向に付勢する付勢手段を設けたので、壁体の先端のチップシールを省略する構成を採用することができ、チップシール溝の加工が不要となる。
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の駆動側スクロール部材を示した平面図である。 図1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2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4のコイルバネ周りを拡大して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6のストッパ周りを拡大して示した縦断面図である。
 以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
[第1実施形態]
 以下、本発明の第1実施形態について、図1等を用いて説明する。
 図1には、両回転スクロール型圧縮機1Aが示されている。両回転スクロール型圧縮機1Aは、例えば車両用エンジン等の内燃機関に供給する燃焼用空気(流体)を圧縮する過給機や、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7及び従動側スクロール部材9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。
 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7と接続されている。
 駆動側スクロール部材7は、駆動側端板7aと、駆動側端板7aの一側に設置された渦巻状の駆動側壁体7bとを有している。駆動側端板7a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。
 駆動側壁体7bの高さ方向における先端には、チップシールが設けられていない。従って、駆動側壁体7bの先端は、チップシール溝も設けられていないため平坦面とされている。
 駆動側軸部7cは、駆動側すべりラジアル軸受11a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。駆動側すべりラジアル軸受11aの側方には、ハウジング3と駆動側軸部7cの肩部との間で摺動接触してスラスト力を受ける駆動側すべりスラスト軸受11bが設けられている。
 図2に示すように、駆動側端板7aは、平面視した場合に略円板形状とされている。駆動側スクロール部材7は、渦巻状とされた駆動側壁体7bが3つ、すなわち3条備えている。3条とされた駆動側壁体7bは、駆動側回転軸線CL1回りに等間隔にて配置されている。駆動側壁体7bの半径方向外側の端部7e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、各半径方向外側の端部7e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1に示すように、従動側スクロール部材9は、駆動側スクロール部材7に噛み合うように配置されており、従動側端板9aと、従動側端板9aの一側に配置された渦巻状の従動側壁体9bとを有している。
 従動側壁体9bの高さ方向における先端には、チップシールが設けられていない。従って、従動側壁体9bの先端は、チップシール溝も設けられていないため平坦面とされている。
 従動側端板9aには、従動側回転軸線CL2方向に延在する従動側軸部9cが接続されている。従動側軸部9cは、従動側すべりラジアル軸受13a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。従動側すべりラジアル軸受13aの側方には、ハウジング3と従動側端板9aとの間で摺動接触してスラスト力を受ける従動側すべりスラスト軸受13bが設けられている。
 従動側すべりスラスト軸受13bの端面に対して当接するように、コイルバネ(弾性部材,付勢手段)14が設けられている。コイルバネ14は、従動側軸線CL2回りの周方向に所定間隔をおいて複数設けられている。各コイルバネ14は、従動側回転軸線CL2方向に向かってハウジング3に形成された有底孔内に収納されている。各コイルバネ14は、従動側端板9aを対向する駆動側端板7a方向に付勢するように設けられている。
 図3に示すように、従動側端板9aは、平面視した場合に略円板形状とされている。従動側スクロール部材9は、渦巻状とされた従動側壁体9bが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。従動側端板9aの略中央には、圧縮後の空気を吐出する吐出ポート9dが形成されている。この吐出ポート9dは、ハウジング3に形成された吐出口3dに連通している。従動側壁体9bの半径方向外側の端部9e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、各半径方向外側の端部9e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。
 上述の通り、図1に示したように、駆動側スクロール部材7は駆動側回転軸線CL1周りに回転し、従動側スクロール部材9は従動側回転軸線CL2回りに回転する。駆動側回転軸線CL1と従動側回転軸線CL2とは、圧縮室が形成できる距離だけオフセットされている。
 駆動側スクロール部材7と従動側スクロール部材9との間には、複数のピンリング機構15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7,9が同じ方向に同一角速度で自転運動するように駆動側スクロール部材7から従動側スクロール部材9に駆動力を伝達する同期駆動機構として用いられる。ピンリング機構15は、具体的には、図1に示されているように、玉軸受とされたリング部材15aと、ピン部材15bとを有している。リング部材15aは、駆動側端板7aに形成された孔部に外輪が嵌め合わされた状態で固定されている。ピン部材15bは、従動側壁体9bの先端(図1において右端)に形成された取付穴に挿入された状態で固定されている。なお、図1では図示時の切断位置の関係でピン部材15bが従動側壁体9bの先端に挿入された状態が明確に示されていないが、理解の容易のためにピン部材15bのみを示してある。ピン部材15bの先端の側部がリング部材15aの内輪の内周面に接触した状態で運動することによって、同じ方向に同一角速度で自転運動するが実現されるようになっている。
 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7が駆動側回転軸線CL1回りに回転する。駆動側スクロール部材7が回転すると、駆動力がピンリング機構15を介して従動側スクロール部材9へと伝達され、従動側スクロール部材9が従動側回転軸線CL2回りに回転する。このとき、ピンリング機構15のピン部材15bがリング部材15aに対して接触しつつ移動することによって、両スクロール部材7,9が同じ方向に同一角速度で自転運動を行う。
 両スクロール部材7,9が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7,9の外周側から吸入され、両スクロール部材7,9によって形成された圧縮室に取り込まれる。圧縮室は中心側に移動するにしたがって容積が減少し、これに伴い空気が圧縮される。このように圧縮された空気は、従動側スクロール部材9の吐出ポート9dを通り、ハウジング3の吐出口3dから外部へと吐出される。
 本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
 従動側壁体9bは、従動側すべりスラスト軸受13bを介して各コイルバネ14によって従動側回転軸線CL2方向に付勢されている。これにより、従動側スクロール部材9と駆動側スクロール部材7とは互いに接近する方向に付勢され、従動側壁体9bの先端と駆動側端板7aとの間のチップクリアランス、及び、駆動側壁体7bの先端と従動側端板9aとの間のチップクリアランスが小さくなり、圧縮空間からの流体漏れが低減されるようになっている。
 したがって、壁体7b,9bの先端に設けられるチップシールを省略することができ、これに伴いチップシールを配置するためのチップシール溝を壁体7b,9bの先端に形成する必要がなくなる。したがって、チップシール溝の加工が不要となるので、スクロール部材の製作時の作業工数を低減することができる。
[第2実施形態]
 次に、本発明の第2実施形態について、図4等を用いて説明する。第1実施形態では、駆動側スクロール部材7及び従動側スクロール部材9の軸受としてすべり軸受11a,11b,13a,13bを用いていたが、本実施形態では玉軸受(転がり軸受)を用いる点で相違する。その他の構成については同様なので、同様の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4に示されているように、本実施形態に係る両回転スクロール型圧縮機1Bでは、駆動側スクロール部材7の駆動側軸部7cは、駆動側玉軸受17によって回転自在に支持されている。
 図4及び図5に示されているように、従動側スクロール部材9の従動側軸部9cは、複列のアンギュラ玉軸受けとされた従動側玉軸受18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。
 複列とされた従動側玉軸受18の吐出口3d側でかつ外輪側(静止側)を押圧するように複数のコイルバネ20(弾性部材,付勢手段)が設けられている。コイルバネ20は、従動側軸線CL2回りの周方向に所定間隔をおいて複数設けられている。各コイルバネ20は、従動側回転軸線CL2方向に向かってハウジング3に形成された有底孔内に収納されている。各コイルバネ14は、従動側端板9aを対向する駆動側端板7a方向に付勢するように設けられている。すなわち、コイルバネ20からの付勢力は、吐出口3d側の玉軸受18aの外輪から従動側端板9a側の玉軸受18bの外輪へと伝達され、従動側端板9a側の玉軸受18bの玉及び内輪を介して従動側端板9aへと伝達される。このように、従動側回転軸線CL2に対して接触点を結んだ線が軸受間距離よりも広くなる背面合わせ(DB合わせ)とされた構成となっている。このように、従動側玉軸受19全体がスラスト方向に移動する構造となっている。これに対して、一般的に予圧機構とされるアンギュラ軸受で内部隙間を0(ゼロ)にする機構は、軸受全体が移動する構造となっていない。
 本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
 従動側壁体9bは、従動側玉軸受18を介して各コイルバネ20によって従動側回転軸線CL2方向に付勢されている。これにより、従動側スクロール部材9と駆動側スクロール部材7とは互いに接近する方向に付勢され、従動側壁体9bの先端と駆動側端板7aとの間のチップクリアランス、及び、駆動側壁体7bの先端と従動側端板9aとの間のチップクリアランスが小さくなり、圧縮空間からの流体漏れが低減されるようになっている。
 したがって、壁体7b,9bの先端に設けられるチップシールを省略することができ、これに伴いチップシールを配置するためのチップシール溝を壁体7b,9bの先端に形成する必要がなくなる。したがって、チップシール溝の加工が不要となるので、スクロール部材の製作時の作業工数を低減することができる。
 また、コイルバネ20は、吐出口3d側の玉軸受18aの外輪を押圧する構成とされており、ハウジング3に対して静止した外輪を押圧することができるので、コイルバネ20の摩耗や焼き付きのおそれがない。
[第3実施形態]
 次に、本発明の第3実施形態について、図6等を用いて説明する。本実施形態では、第2実施形態に対して、従動側玉軸受18の変位量を規制するストッパを設けている点で相違する。その他の構成については第2実施形態と同様なので、同様の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6及び図7に示されているように、本実施形態に係る両回転スクロール型圧縮機1Cでは、従動側端板9a側の玉軸受18bの側方にストッパ(変位量規制手段)22が設けられている。ストッパ22は、所定の厚さを有する板状体とされており、ボルト23を介してハウジング3側に固定されている。なお、ストッパ22とハウジング3との間に所定厚さのシムを挿入しても良い。これにより、ストッパ22と従動端板9a側の玉軸受18bとの距離を調整することができる。
 本実施形態によれば、第2実施形態の作用効果に加えて、以下の作用効果を奏する。
 各コイルバネ20によって駆動側スクロール部材7と従動側スクロール部材9との間の距離が減少する方向に付勢される。この付勢力による変位量を、ストッパ22によって規制することとした。これにより、壁体7b,9bの先端と対向する端板7a,9aとの間のチップクリアランスを所定量に管理することができ、壁体の先端と対向する端板との間の焼き付きや過剰な摩耗を防止することができる。
 なお、上記各実施形態では、従動側スクロール部材9を付勢する部材としてコイルバネを用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばリングバネや波形状の板バネを用いても良い。
1A,1B,1C 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
3b スクロール収容部
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
7 駆動側スクロール部材
7a 駆動側端板
7b 駆動側壁体
7c 駆動側軸部
7e 半径方向外側の端部
9 従動側スクロール部材
9a 従動側端板
9b 従動側壁体
9c 従動側軸部
9d 吐出ポート
9e 半径方向外側の端部
11a 駆動側すべりラジアル軸受
11b 駆動側すべりスラスト軸受
13a 従動側すべりラジアル軸受
13b 従動側すべりスラスト軸受
14 コイルバネ(弾性部材,付勢手段)
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 駆動側玉軸受(転がり軸受)
18 従動側玉軸受(転がり軸受)
18a 吐出口側の玉軸受
18b 従動側端板側の玉軸受
20 コイルバネ(弾性部材,付勢手段)
22 ストッパ(変位量規制手段)
23 ボルト
CL1 駆動側回転軸線
CL2 従動側回転軸線

Claims (4)

  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、
     前記駆動側壁体の先端および前記従動側壁体の先端を、対向する前記従動側端板および前記駆動側端板に向かう方向に付勢する付勢手段と、
    を備えている両回転スクロール型圧縮機。
  2.  前記付勢手段は、前記従動側スクロール部材のスラスト力を受ける従動側スラスト軸受と、前記従動側スクロール部材を収容するハウジングとの間に設けられた弾性部材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.  前記従動側端板に接続された従動側軸部と、前記従動側スクロール部材を収容するハウジングとの間に設けられた従動側転がり軸受と、を備え、
     前記付勢手段は、前記従動側転がり軸受と前記ハウジングとの間に設けられた弾性部材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.  前記駆動側スクロール部材と前記従動側スクロール部材との間の変位量を規制する変位量規制手段を備えている請求項1から3のいずれかに記載の両回転スクロール型圧縮機。
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