(57)【要約】      （修正有）【課題】重量を低減し、且つ、性能の安定化を図ることができる密閉型流体機械を提供する。【解決手段】冷媒の吐出圧が作用する密閉容器２と、密閉容器に収容され、固定スクロール２４、及び固定スクロールに対して公転旋回運動する可動スクロール２２からなるスクロールユニット１４と、密閉容器に収容され、可動スクロールを公転旋回運動可能に支持するフレーム３４と、固定スクロール及びフレームを係止部材によってそれぞれ密閉容器の内側に固定する固定手段３８とを備え、可動スクロール、固定スクロール、及びフレームはアルミ系材料からなる。【選択図】図１
2010084688.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒の吐出圧が作用する密閉容器と、
前記密閉容器に収容され、固定スクロール、及び該固定スクロールに対して公転旋回運動する可動スクロールからなるスクロールユニットと、
前記密閉容器に収容され、前記可動スクロールを公転旋回運動可能に支持するフレームと、
前記固定スクロール及び前記フレームを係止部材によってそれぞれ前記密閉容器の内側に固定する固定手段とを備え、
前記可動スクロール、前記固定スクロール、及び前記フレームはアルミ系材料からなることを特徴とする密閉型流体機械。
【請求項２】
前記固定スクロールは過共晶アルミ合金からなることを特徴とする請求項１の密閉型流体機械。
【請求項３】
前記可動スクロールは、亜共晶アルミ合金からなり、その表面に時効硬化処理が施されることを特徴とする請求項２の密閉型流体機械。
【請求項４】
前記固定手段は、前記密閉容器の前記固定スクロール及び前記フレームの存する位置にそれぞれ形成される貫通孔と、前記固定スクロール及び前記フレームの外周面の前記各貫通孔に向き合う位置にそれぞれ形成される係止穴と、前記各貫通孔にそれぞれ挿入されて該各貫通孔に向き合う前記各係止穴にそれぞれ係止される係止部材とからなることを特徴とする請求項３の密閉型流体機械。
【請求項５】
前記係止部材は鉄系材料からなり、
前記固定手段は、前記係止部材の上側にて前記貫通孔を閉塞する溶接部を有することを特徴とする請求項４の密閉型流体機械。
【請求項６】
前記係止部材はアルミ系材料からなり、
前記固定手段は、前記係止部材の上側にて前記貫通孔を閉塞する鉄系材料からなる栓部材と、該栓部材の上側にて該栓部材を固定する溶接部とを有することを特徴とする請求項４の密閉型流体機械。
【請求項７】
前記固定手段は、前記密閉容器の内周面の前記固定スクロール及び前記フレームの存する位置にそれぞれ形成される凸部と、前記固定スクロール及び前記フレームの外周面の前記各凸部に向き合う位置にそれぞれ形成される凹部とからなり、前記各凸部を加熱によるかしめによって前記各凸部に向き合う該各凹部にそれぞれ嵌合することを特徴とする請求項３の密閉型流体機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、密閉型流体機械に係り、詳しくは、空調装置やヒートポンプ式給湯機に組み込まれて好適な密閉型流体機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の密閉型流体機械、例えば密閉圧縮機は、密閉容器の内側にシリンダを固定し、密閉容器の全周にわたって３箇所以上設けられた貫通孔、シリンダの貫通孔に向き合う位置に設けられた円筒形の穴、円筒形の穴に嵌入されたブッシュ、及び密閉容器の外側より貫通孔を通しブッシュの中心孔に挿入され密閉容器とシリンダとを結合する結合ピンを具備し、圧縮要素たるシリンダをいわゆるタック溶接（鋲溶接）によって密閉容器に固定する技術が知られている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】実開平２−６７０９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、密閉圧縮機として、その圧縮要素にスクロールユニットを使用した密閉型スクロール圧縮機が知られている。
スクロールユニットは、固定スクロール、及び固定スクロールに対して公転旋回運動する可動スクロールからなり、密閉容器に収容される。
また、密閉容器には、可動スクロールを公転旋回運動可能に支持するメインフレームも収容されている。
【０００４】
しかしながら、一般に密閉型スクロール圧縮機の場合には、可動スクロールは比較的軽量なアルミ系材料から形成されるものの、固定スクロール及びメインフレームは比較的重量が大きな鉄系材料から形成され、圧縮機全体の重量が大きくなるとの問題がある。
また、メインフレームを密閉容器に対してタック溶接により固定すると、溶接材を介してメインフレームに溶接熱が直接に伝播し、熱による歪変形がメインフレームに生じる。これにより、例えば、固定スクロールとメインフレームとのシール性が低下したり、或いは、可動スクロールの自転を阻止する自転阻止機構の寸法誤差が生じ、圧縮機の性能にばらつきが発生するとの問題がある。
【０００５】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、重量を低減し、且つ、性能の安定化を図ることができる密閉型流体機械を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するべく、請求項１の密閉型流体機械は、冷媒の吐出圧が作用する密閉容器と、密閉容器に収容され、固定スクロール、及び固定スクロールに対して公転旋回運動する可動スクロールからなるスクロールユニットと、密閉容器に収容され、可動スクロールを公転旋回運動可能に支持するフレームと、固定スクロール及びフレームを係止部材によってそれぞれ密閉容器の内側に固定する固定手段とを備え、可動スクロール、固定スクロール、及びフレームはアルミ系材料からなることを特徴としている。
【０００７】
また、請求項２の発明では、請求項１において、固定スクロールは過共晶アルミ合金からなることを特徴としている。
更に、請求項３の発明では、請求項２において、可動スクロールは、亜共晶アルミ合金からなり、その表面に時効硬化処理が施されることを特徴としている。
更にまた、請求項４の発明では、請求項３において、固定手段は、密閉容器の固定スクロール及びフレームの存する位置にそれぞれ形成される貫通孔と、固定スクロール及びフレームの外周面の各貫通孔に向き合う位置にそれぞれ形成される係止穴と、各貫通孔にそれぞれ挿入されて各貫通孔に向き合う各係止穴にそれぞれ係止される係止部材とからなることを特徴としている。
【０００８】
また、請求項５の発明では、請求項４において、係止部材は鉄系材料からなり、固定手段は、係止部材の上側にて貫通孔を閉塞する溶接部を有することを特徴としている。
更に、請求項６の発明では、請求項４において、係止部材はアルミ系材料からなり、固定手段は、係止部材の上側にて貫通孔を閉塞する鉄系材料からなる栓部材と、栓部材の上側にて栓部材を固定する溶接部とを有することを特徴としている。
【０００９】
更にまた、請求項７の発明では、請求項３において、固定手段は、密閉容器の内周面の固定スクロール及びフレームの存する位置にそれぞれ形成される凸部と、固定スクロール及びフレームの外周面の各凸部に向き合う位置にそれぞれ形成される凹部とからなり、各凸部を加熱によるかしめによって各凸部に向き合う各凹部にそれぞれ嵌合することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の本発明の密閉型流体機械によれば、冷媒の吐出圧が作用する密閉容器と、密閉容器に収容され、固定スクロール、及び固定スクロールに対して公転旋回運動する可動スクロールからなるスクロールユニットと、密閉容器に収容され、可動スクロールを公転旋回運動可能に支持するフレームと、固定スクロール及びフレームを係止部材によってそれぞれ密閉容器の内側に固定する固定手段とを備え、可動スクロール、固定スクロール、及びフレームはアルミ系材料からなる。これにより、スクロールユニット、ひいては密閉型流体機械の重量を低減することができる。
【００１１】
また、請求項２の発明によれば、固定スクロールは過共晶アルミ合金からなることにより、アルミ系材料からなる固定スクロールの耐摩耗性を向上することができるため、密閉型流体機械の性能のばらつきを防止してその安定化を図ることができる。
更に、請求項３の発明によれば、可動スクロールは、亜共晶アルミ合金からなり、その表面に時効硬化処理が施されることにより、アルミ系材料からなる可動スクロールの表面硬度を高めることができ、可動スクロールの耐久性を向上することができるため、密閉型流体機械の性能にばらつきを更に確実に防止してその安定化を図ることができる。
【００１２】
更にまた、請求項４の発明によれば、固定手段は、密閉容器の固定スクロール及びフレームの存する位置にそれぞれ形成される貫通孔と、固定スクロール及びフレームの外周面の各貫通孔に向き合う位置にそれぞれ形成される係止穴と、各貫通孔にそれぞれ挿入されて各貫通孔に向き合う各係止穴にそれぞれ係止される係止部材とからなる。これにより、固定スクロール及びフレームを係止部材によってそれぞれ密閉容器の内側に係止することができるため、溶接熱が直接に伝播することによる固定スクロール及びフレームの歪変形を防止することができ、ひいては密閉型流体機械の性能の更なる安定化を図ることができる。
【００１３】
また、請求項５の発明によれば、係止部材は鉄系材料からなり、固定手段は、係止部材の上側にて貫通孔を閉塞する溶接部を有する。これにより、固定スクロール及びフレームを係止部材によって係止、固定しても、密閉容器からの冷媒の漏洩を防止することができるため、密閉型流体機械の性能のより一層の安定化を図ることができる。
更に、請求項６の発明によれば、係止部材はアルミ系材料からなり、固定手段は、係止部材の上側にて貫通孔を閉塞する鉄系材料からなる栓部材と、栓部材の上側にて栓部材を固定する溶接部とを有する。これにより、固定スクロール及びフレームを係止部材によって係止、固定しても、密閉容器からの冷媒の漏洩を防止することができるため、密閉型流体機械の性能の更なる安定化を図ることができる。
【００１４】
しかも、アルミ系材料の係止部材を使用することができるため、鉄系材料の係止部材を使用する場合に比して密閉型流体機械の重量を更に低減することができる。
更にまた、請求項７の発明によれば、固定手段は、密閉容器の内周面の固定スクロール及びフレームの存する位置にそれぞれ形成される凸部と、固定スクロール及びフレームの外周面の各凸部に向き合う位置にそれぞれ形成される凹部とからなり、各凸部を加熱によるかしめによって各凸部に向き合う各凹部にそれぞれ嵌合する。これにより、固定スクロール及びフレームをそれぞれ密閉容器の内側に固定するに際して溶接を要しないため、溶接熱による固定スクロール及びフレームの歪変形の危険性を確実に排除することができ、ひいては密閉型流体機械の性能の安定化を確実に実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面により本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る密閉型流体機械の一例として、密閉型スクロール圧縮機の縦断面図を示しており、この圧縮機１は空調装置やヒートポンプ式給湯機などの冷凍回路に組み込まれている。当該回路は作動流体の一例である二酸化炭素冷媒（以下、冷媒と称する）が循環する経路を備え、圧縮機１は経路から冷媒を吸入し、圧縮して経路に向けて吐出する。
【００１６】
圧縮機１はＳ２５Ｃなどの鉄系材料からなるハウジング（密閉容器）２を備え、ハウジング２の円筒胴部をなすセンターシェル４は、その上側及び下側がトップシェル６及びボトムシェル８によってそれぞれ気密に嵌合され、センターシェル４の内部は密閉されて冷媒の吐出圧が作用している。センターシェル４には上記回路から取り込んだ冷媒を吸入する吸入管１０が接続され、トップシェル６の適宜位置には、ハウジング２内の圧縮冷媒を上記回路へ送出する吐出管１２が接続されている。
【００１７】
センターシェル４には、上から順にスクロールユニット１４、電動モータ１６、ポンプユニット１８が収容され、電動モータ１６内には回転軸２０が配置されており、回転軸２０は電動モータ１６への通電によって駆動される。
スクロールユニット１４は、可動スクロール２２及び固定スクロール２４から構成され、各スクロール２２，２４が互いに協働し、吸入管１０から冷媒を吸入して圧縮室を形成する。圧縮室は、固定スクロール２４に対する可動スクロール２２の公転旋回運動により、スクロールユニット１４の中心に向けて移動しながらその容積が減少される。
【００１８】
一方、電動モータ１６は、円筒状の固定子２６と固定子２６の内側に配置される回転子２８とから構成され、回転子２８は固定子２６と所定の空隙を有して回転軸２０と一体に回転される。
回転子２８は、その外周面に磁性材料である珪素鋼板などが積層されて形成されるとともに、内部に隣り合う磁極を互いに逆極性とする永久磁石が埋設されている。一方、固定子２６は、電動モータ１６への通電によって回転子２８の永久磁石に作用する磁界を生じる固定子巻線が巻回されている。
【００１９】
一方、ポンプユニット１８はトロコイド式などのギヤポンプを構成しており、ボトムシェル８の内側に形成された貯油室３０の潤滑油を吸引して回転軸２０内を軸線方向に穿孔して形成される給油路３２を上昇させ、回転軸２０の上端からスクロールユニット１４や軸受等に供給している。
そして、回転軸２０は、その上端がスクロールユニット１４と電動モータ１６との間に設けられたメインフレーム（フレーム）３４に支持されてスクロールユニット１４に連結されるとともに、その下端が電動モータ１６とポンプユニット１８との間に設けられたサブフレーム３６に支持されてポンプユニット１８に連結されており、電動モータ１６、ひいては回転軸２０が駆動されることにより、これらユニット１４，１８も駆動される。
【００２０】
上述した圧縮機１によれば、回転軸２０の回転に伴って可動スクロール２２が自転することなく公転旋回運動することにより、吸入管１０を介してスクロールユニット１４に吸入された冷媒は、スクロールユニット１４の内方に向けて移動しながら圧縮された後にハウジング２内に吐出され、ハウジング２を循環後に吐出管１２を介して圧縮機１外へ送出される。
【００２１】
ところで、可動スクロール２２、固定スクロール２４、及びメインフレーム３４はアルミ系材料から形成されている。
詳しくは、固定スクロール２４は、１３．５％〜１８％程度のシリコンを含有するハイシリコンアルミ、換言すると、過共晶アルミ合金から形成される。
また、可動スクロール２２は、７％〜１１．８％程度のシリコンを含有するＡ４０２３系アルミ、換言すると、亜共晶アルミ合金から形成され、その表面にアルマイト処理などの時効硬化処理が施される。
【００２２】
更に、メインフレーム３４は、その表面に時効硬化処理が施されたアルミ合金から形成される。
一方、固定スクロール２４、メインフレーム３４、固定子２６、サブフレーム３６は、センターシェル４の内側に焼き嵌め、或いは圧入固定されている。このようなセンタシェル４に対する被固定部材は、例えば図１中のセンターシェル４のメインフレーム３４の存する位置に示されるような係止構造３８により、センターシェル４に対する複数の、例えば３箇所の回り止め措置が施されている（固定手段）。
【００２３】
図２は、係止構造３８の拡大縦断面図を示しており、当該係止構造３８は、センターシェル４のメインフレーム３４の存する位置に形成される貫通孔４０と、メインフレーム３４の外周面３４ａの貫通孔４０に向き合う位置に形成されるねじ穴（係止穴）４２と、貫通孔４０に挿入されて貫通孔４０に向き合うねじ穴４２に螺合されるねじピン（係止部材）４４とから構成されている。
【００２４】
ねじピン４４はＳ２０Ｃなどの鉄系材料から形成され、ねじピン４４をねじ穴４２に螺合した後にねじピン４４の上側からの肉盛り溶接を施すことによって溶接部４６が形成され、溶接部４６は貫通孔４０を閉塞している。
以上のように、本実施形態では、可動スクロール２２、固定スクロール２４、及びメインフレーム３４をアルミ系材料から形成することにより、スクロールユニット１４、ひいては圧縮機１の重量を低減することができる。
【００２５】
また、固定スクロール２４を過共晶アルミ合金から形成することにより、アルミ系材料からなる固定スクロール２４の耐摩耗性を向上することができるため、圧縮機１の性能のばらつきを防止してその安定化を図ることができる。
更に、可動スクロール２２を亜共晶アルミ合金から形成し、その表面に時効硬化処理を施すことにより、アルミ系材料からなる可動スクロール２２の表面硬度を高めることができ、可動スクロール２２の耐久性を向上することができるため、圧縮機１の性能にばらつきを更に確実に防止してその安定化を図ることができる。
【００２６】
更にまた、係止構造３８は、センターシェル４のメインフレーム３４の存する位置に形成される貫通孔４０と、メインフレーム３４の外周面３４ａの貫通孔４０に向き合う位置に形成されるねじ穴４２と、貫通孔４０に挿入されて貫通孔４０に向き合うねじ穴４２に螺合されるねじピン４４とから構成されることにより、メインフレーム３４をねじピン４４によってセンターシェル４の内側にねじ固定することができるため、溶接熱が直接に伝播することによるメインフレーム３４の歪変形を防止することができ、ひいては圧縮機１の性能の更なる安定化を図ることができる。
【００２７】
また、ねじピン４４は鉄系材料からなり、ねじピン４４の上側に形成される溶接部４６によって貫通孔４０を閉塞することができるため、メインフレーム３４をねじピン４４によってねじ固定しても、センターシェル４からの冷媒の漏洩を防止することができるため、圧縮機１の性能のより一層の安定化を図ることができる。
以上で本発明の一実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。
【００２８】
例えば、上記実施形態の変形例として、図３の係止構造３８を拡大した縦断面図に示されるように、ねじピン４４をアルミ系材料から形成し、ねじピン４４をねじ穴４２に螺合した後にねじピン４４の上側から貫通孔４０を閉塞するための鉄系材料からなる栓部材４８を被せ、更に栓部材４８の上側に肉盛り溶接を施して溶接部４６を形成することによって栓部材４８をセンターシェル４の外周面４ａに気密に固定するようにしても良い。この場合にも、センターシェル４からの冷媒の漏洩を防止することができるため、圧縮機１の性能の安定化を図ることができる。
【００２９】
しかも、アルミ系材料のねじピン４４を使用することができるため、鉄系材料のねじピン４４を使用する場合に比して圧縮機１の重量を更に低減することができて好ましい。
また、上記実施形態の別の変形例として、図４の係止構造３８を拡大した縦断面図に示されるように、係止構造３８をセンターシェル４の内周面４ｂのメインフレーム３４の存する位置に形成される凸部５０と、メインフレーム３４の外周面３４ａの凸部５０に向き合う位置に形成される凹部５２とから構成し、凸部５０を加熱によるかしめによって凹部５２に嵌合するようにしても良い。この場合には、メインフレーム３４をセンターシェル４の内側に固定するに際して溶接を要しないため、溶接熱によるメインフレーム３４の歪変形の危険性を確実に排除することができ、ひいては圧縮機１の性能の安定化を確実に実現することができる。
【００３０】
更に、この場合の凸部５０及び凹部５２は、円形状に形成してセンターシェル４の外周面４ａに沿って複数設けるようにしても良いし、或いは、センターシェル４の外周面４ａに沿って凹凸条をなす円環状に形成しても良い。
更にまた、上記実施形態及び各変形例では、ねじピン４４を使用しているが、これに限らず、単なるねじや、その他の係止部材を用いても良い。
【００３１】
また、上記実施形態及び各変形例では、センターシェル４に対する被固定部材をメインフレーム３４として説明しているが、これに限らず、被固定部材を固定スクロール２４や固定子２６、或いはサブフレーム３６としても同様の効果を得ることができる。
最後に、上記実施形態及び各変形例では、密閉型流体機械の一例として密閉型スクロール圧縮機１について説明しているが、これに限らず、本発明は密閉型の他の圧縮方式の圧縮機や膨張機に適用することができるのは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態に係る密閉型スクロール圧縮機を示した縦断面図である。
【図２】図１の係止構造を拡大して示した図である。
【図３】図２の係止構造の変形例を拡大して示した図である。
【図４】図２の係止構造の別の変形例を拡大して示した図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  密閉型スクロール圧縮機（密閉型流体機械）
２  ハウジング（密閉容器）
４ｂ  内周面
１４  スクロールユニット
２２  可動スクロール
２４  固定スクロール
３４  メインフレーム（フレーム）
３４ａ  外周面
３８  係止構造（固定手段)
４０  貫通孔
４２  ねじ穴（係止穴）
４４  ねじピン（係止部材）
４６  溶接部
４８  栓部材
５０  凸部
５２  凹部
【図１】
2010084688.tif 000003
【図２】
2010084688.tif 000004
【図３】
2010084688.tif 000005
【図４】
2010084688.tif 000006