(57)【要約】【課題】回転する吐出筒とハウジングとの間を安価にシールすることができるスクロール型圧縮機を提供する。【解決手段】作動流体を圧縮する圧縮室を有するスクロール部材と、スクロール部材を収容するハウジングと、圧縮された作動流体を圧縮室から吐出するとともにハウジングの第２駆動側収容部３ｂ１に対して軸線回りに回転する第２駆動側軸部７２ｃと、第２駆動側軸部７２ｃの外周に固定され、第２駆動側収容部３ｂ１の内周面に対して接触してシールするシール部材１６とを備えている。第２駆動側収容部３ｂ１は、シール部材１６に接触する内周面に、耐摩耗部を備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動流体を圧縮する圧縮室を有する一対のスクロール部材と、
前記一対のスクロール部材を収容するハウジングと、
圧縮された前記作動流体を前記圧縮室から吐出するとともに前記ハウジングに対して軸線回りに回転する吐出筒と、
前記吐出筒の外周に固定され、前記ハウジングの内周面に対して接触してシールするシール部材と、
を備えていることを特徴とするスクロール型圧縮機。
【請求項２】
前記ハウジングは、前記シール部材に接触する前記内周面に、耐摩耗部を備えていることを特徴とする請求項１に記載のスクロール型圧縮機。
【請求項３】
前記ハウジングは、前記シール部材よりも前記作動流体の吐出側に、遮熱部を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載のスクロール型圧縮機。
【請求項４】
前記ハウジングの外周側には、冷却部が設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のスクロール型圧縮機。
【請求項５】
駆動部によって回転駆動される駆動軸を備え、
前記一対のスクロール部材として、前記駆動軸に連結されて回転運動を行う駆動側スクロール部材と、前記駆動側スクロール部材から動力が伝達されて回転運動を行う従動側スクロール部材と、を備えた両回転スクロール型圧縮機とされていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のスクロール型圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば両回転スクロール型圧縮機に用いられて好適なスクロール型圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、駆動側スクロール部材と従動側スクロール部材の両方が回転するスクロール型圧縮機が知られている（特許文献１参照）。同文献に記載されたスクロール型圧縮機には、ガスを吐出する吐出口が形成された従動軸（吐出筒）の外周をシールするための軸封体（シール部材）が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６２−２０６２８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、回転する軸側とその外周側の静止側との間でシールを行う場合には、より回転中心軸側に近い軸側の外周面をシール接触部とし、外周側となる静止側の内周面をシール接触部とはしない。その理由は、回転中心軸に近い内周側の方がシール接触部の摺動速度を低減させることができ、また、遠心力により内周側はシール差圧が小さくなるからである。
【０００５】
しかし、本発明者等が鋭意検討したところ、特許文献１のように吐出筒が回転するとともに圧縮後の作動流体が流通する構造となるため、以下のような問題があることを見出した。すなわち、吐出筒の外周面をシールする構造では、シール接触部で摺動摩擦によって摩擦熱が発生するだけでなく、吐出筒を流れる流体が圧縮熱により高温となるため吐出筒も加熱されて高温となる。また、シール部材は、一般にゴムや樹脂等の化成材料で構成されているため熱伝導性が悪く、放熱量が少ない。以上の理由により、シール接触部は高温となるため、シール部材として耐熱温度が高く、高温下での硬度が維持でき、耐摩耗に優れた特殊な化成材料が必要となり、コストが増加するという問題がある。
【０００６】
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、回転する吐出筒とハウジングとの間を安価にシールすることができるスクロール型圧縮機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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のスクロール型圧縮機は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかるスクロール型圧縮機は、作動流体を圧縮する圧縮室を有する一対のスクロール部材と、前記一対のスクロール部材を収容するハウジングと、圧縮された前記作動流体を前記圧縮室から吐出するとともに前記ハウジングに対して軸線回りに回転する吐出筒と、前記吐出筒の外周に固定され、前記ハウジングの内周面に対して接触してシールするシール部材とを備えていることを特徴とする。
【０００８】
シール部材を吐出部の外周に固定し、ハウジングの内周面に対して接触してシールするようにした。これにより、圧縮されて高温となった作動流体によって高温となる吐出筒の外周面に対して摺動接触することを回避することができ、シール部材として耐高温性を有する高価な材料を使用する必要がなく、コストダウンを実現することができる。
また、ハウジングは例えば外気に曝されるなど、外部に対して放熱しやすい構成とされているため、シール部材とハウジングとの間で摺動摩擦による発熱が発生したとしても、容易に放熱することができる。
【０００９】
さらに、本発明のスクロール型圧縮機では、前記ハウジングは、前記シール部材に接触する前記内周面に、耐摩耗部を備えていることを特徴とする。
【００１０】
耐摩耗部をハウジング内周面に設けることで、シール部材による摩耗を減少させることができる。これにより、摩耗によるシール性の低下を抑制することができる。
耐摩耗部としては、ニッケル−リンめっきやＤＬＣ（Diamond  like  carbon）等の表面硬化処理、吐出筒の外周面に設けられた鉄系の円筒部材等が挙げられる。
【００１１】
さらに、本発明のスクロール型圧縮機では、前記ハウジングは、前記シール部材よりも前記作動流体の吐出側に、遮熱部を備えていることを特徴とする。
【００１２】
ハウジングの吐出側に遮熱部を設けることで、圧縮により高温とされた作動流体からの熱伝導を減じることができる。これにより、シール部材とハウジングとの接触部の温度を低く保つことができる。
遮熱部としては、金属よりも熱伝導率が低い材料が選定され、例えば樹脂が用いられる。
【００１３】
さらに、本発明のスクロール型圧縮機では、前記ハウジングの外周側には、冷却部が設けられていることを特徴とする。
【００１４】
ハウジングを冷却部によって強制的に冷却することで、さらにシール接触部の温度を低く保つことができる。
冷却部としては、冷却媒体による強制冷却が好ましく、例えば、内部に冷却水が流れるウォータジャケット等が用いられる。
【００１５】
さらに、本発明のスクロール型圧縮機では、駆動部によって回転駆動される駆動軸を備え、前記一対のスクロール部材として、前記駆動軸に連結されて回転運動を行う駆動側スクロール部材と、前記駆動側スクロール部材から動力が伝達されて回転運動を行う従動側スクロール部材と、を備えた両回転スクロール型圧縮機とされていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
ハウジングの内周面に対して接触してシールするシール部材としたので、耐高温性を有する高価な材料をシール部材に用いる必要がないので、コストダウンを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一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２】図１の要部を拡大して示した縦断面図である。
【図３】変形例１を示した縦断面図である。
【図４】変形例２を示した縦断面図である。
【図５】変形例３を示した縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態について、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（スクロール型圧縮機）１が示されている。両回転スクロール型圧縮機１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）を圧縮する過給機として用いることができる。
【００１９】
両回転スクロール型圧縮機１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７０及び従動側スクロール部材９０とを備えている。
【００２０】
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（第１ハウジング）３ａと、スクロール部材７０，９０を収容するスクロール収容部（第２ハウジング）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（作動流体）を吐出するための吐出口３ｄが形成されている。なお、図１では示さされていないが、ハウジング３には空気（作動流体）を吸入する空気吸入口が設けられている。
ハウジング３のスクロール収容部３ｂは、スクロール部材７０，９０の軸線方向における略中央部に位置する分割面Ｐにて分割されている。ハウジング３には、円周方向の所定位置にて外方に突出するフランジ部（図示せず）が設けられている。このフランジ部に締結手段としてのボルト等を通して固定することによって、分割面Ｐが締結される。
【００２１】
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７０の第１駆動側軸部７ｃと接続されている。
【００２２】
駆動側スクロール部材７０は、モータ５側の第１駆動側スクロール部７１と、吐出口３ｄ側の第２駆動側スクロール部７２とを備えている。
第１駆動側スクロール部７１は、第１駆動側端板７１ａと第１駆動側壁体７１ｂを備えている。
第１駆動側端板７１ａは、駆動軸６に接続された第１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。第１駆動側軸部７ｃは、玉軸受とされた第１駆動側軸受１１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。
【００２３】
第１駆動側端板７１ａは、平面視した場合に略円板形状とされている。第１駆動側端板７１ａ上に、渦巻状とされた第１駆動側壁体７１ｂが設けられている。第１駆動側壁体７１ｂは、駆動側回転軸線ＣＬ１回りに等間隔にて配置されている。
【００２４】
図１に示したように、第２駆動側スクロール部７２は、第２駆動側端板７２ａと第２駆動側壁体７２ｂを備えている。第２駆動側壁体７２ｂは、上述した第１駆動側壁体７１ｂと同様に、渦巻状とされている。
第２駆動側端板７２ａには、駆動側回転軸線ＣＬ１方向に延在する円筒形の第２駆動側軸部（吐出筒）７２ｃが接続されている。第２駆動側軸部７２ｃは、玉軸受とされた第２駆動側軸受１４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。第２駆動側端板７２ａには、駆動側回転軸線ＣＬ１に沿って吐出ポート７２ｄが形成されている。
【００２５】
第２駆動側軸部７２ｃとハウジング３との間には、第２駆動側軸受１４よりも第２駆動側軸部７２ｃの先端側（図１において左側）に、２つのシール部材１６が設けられている。２つのシール部材１６と第２駆動側軸受１４とは駆動側回転軸線ＣＬ１方向に所定間隔を有して配置されている。２つのシール部材１６の間には、例えば半固体潤滑剤であるグリースとされた潤滑剤が封入されている。なお、シール部材１６は１つとしても良い。この場合、潤滑剤は、シール部材１６と第２駆動側軸受１４との間に封入される。
【００２６】
第１駆動側スクロール部７１と第２駆動側スクロール部７２とは、壁体７１ｂ、７２ｂの先端（自由端）同士が向かい合った状態で固定されている。第１駆動側スクロール部７１と第２駆動側スクロール部７２との固定は、半径方向外側に突出するように円周方向において複数箇所設けたフランジ部７３に対して締結されたボルト（壁体固定部）３１によって行われる。
【００２７】
従動側スクロール部材９０は、第１従動側スクロール部９１と第２従動側スクロール部９２とを備えている。従動側スクロール部材９０の軸方向（図において水平方向）における略中央に、従動側端板９１ａ，９２ａが位置している。両従動側端板９１ａ，９２ａは、それぞれの背面（他側面）が重ね合わされて接触した状態で固定されている。この固定は、図示しないが、ボルトやピン等によって行われる。各従動側端板９１ａ，９２ａの中央には貫通孔９０ｈが形成されており、圧縮後の空気が吐出ポート７２ｄへ流れるようになっている。
第１従動側端板９１ａの一側面には、それぞれ、第１従動側壁体９１ｂが設けられており、第２従動側端板９２ａの一側面には、第２従動側壁体９２ｂが設けられている。第１従動側端板９１ａからモータ５側に設置された第１従動側壁体９１ｂは、第１駆動側スクロール部７１の第１駆動側壁体７１ｂと噛み合わされ、第２従動側端板９２ａから吐出口３ｄ側に設置された第２従動側壁体９２ｂは、第２駆動側スクロール部７２の第２駆動側壁体７２ｂと噛み合わされる。
【００２８】
第１従動側壁体９１ｂの外周にて、後述するサポート部材３３、３５が固定されるようになっている。第２従動側壁体９２ｂについても、同様の構成となっている。
【００２９】
従動側スクロール部材９０の軸方向（図において水平方向）における両端には、第１サポート部材３３と第２サポート部材３５とが設けられている。第１サポート部材３３は、モータ５側に配置され、第２サポート部材３５は吐出口３ｄ側に配置されている。第１サポート部材３３は、第１従動側壁体９１ｂの先端（自由端）に対して固定されており、第２サポート部材３５は、第２従動側壁体９２ｂの先端（自由端）に対して固定されている。第１サポート部材３３の中心軸側には、軸部３３ａが設けられており、この軸部３３ａが第１サポート部材用軸受３７を介してハウジング３に対して固定されている。第２サポート部材３５の中心軸側には、軸部３５ａが設けられており、この軸部３５ａが第２サポート部材用軸受３８を介してハウジング３に対して固定されている。これにより、各サポート部材３３、３５を介して、従動側スクロール部材９０は、第２中心軸線ＣＬ２回りに回転するようになっている。
【００３０】
第１サポート部材３３と第１駆動側端板７１ａとの間には、ピンリング機構（同期駆動機構）１５が設けられている。すなわち、第１駆動側端板７１ａに円形穴が設けられ、第１サポート部材３３にピン部材１５ｂが設けられている。ピンリング機構１５によって、駆動側スクロール部材７０から従動側スクロール部材９０へと駆動力が伝達されるとともに、両スクロール部材７０、９０が同じ方向に同一角速度で自転運動される。
【００３１】
図２に示されているように、スクロール収容部３ｂは、第２駆動側軸部７２ｃ及びシール部材１６を収容する第２駆動側軸部収容部（ハウジング）３ｂ１を有している。
【００３２】
それぞれのシール部材１６は、オイルシールとされている。２つのシール部材１６は、図２に示されているように、第２駆動側軸部７２ｃの外周面に嵌入されたストッパリング１９によって軸線方向の位置が規制されている。各シール部材１６は、第２駆動側軸部７２ｃの外周面に対して固定されている。したがって、各シール部材１６は、第２駆動側軸部７２ｃとともに回転する。
【００３３】
各シール部材１６は、樹脂製のシールリップ部１６ａを備えている。シールリップ部１６ａは、外周側に突出して第２駆動側収容部３ｂ１の内周面に当接するリップ先端部１６ａ１を備えている。シールリップ部１６ａの背面側（内周側）には、円環状のばね１６ａ２が設けられている。ばね１６ａ２の弾性力によって、リップ先端部１６ａ１が第２駆動側収容部３ｂ１の内周面の全周にわたって押し付けられるようになっている。
【００３４】
上記構成の両回転スクロール型圧縮機１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に接続された第１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７０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７０が回転すると、駆動力がピンリング機構１５を介して各サポート部材３３，３５から従動側スクロール部材９０へと伝達され、従動側スクロール部材９０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が円形穴の内周面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７０，９０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７０，９０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７０，９０の外周側から吸入され、両スクロール部材７０，９０によって形成された圧縮室に取り込まれる。そして、第１駆動側壁体７１ｂと第１従動側壁体９１ｂとによって形成された圧縮室と、第２駆動側壁体７２ｂと第２従動側壁体９２ｂとによって形成された圧縮室とが別々に圧縮される。それぞれの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。第１駆動側壁体７１ｂと第１従動側壁体９１ｂとによって圧縮された空気は、従動側端板９１ａ，９２ａに形成された貫通孔９０ｈを通り、第２駆動側壁体７２ｂと第２従動側壁体９２ｂとによって圧縮された空気と合流し、合流後の空気が吐出ポート７２ｄ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。吐出された圧縮空気は、図示しない内燃機関へと導かれ、燃焼用空気として用いられる。
【００３５】
各シール部材１６のシールリップ部１６ａの先端であるリップ先端部１６ａ１は、第２駆動側軸部７２ｃとともに回転しながら、シールリップ部１６ａに設けられたばね１６ａ２によって、第２駆動側収容部３ｂ１の内周面に押し付けられる。これにより、吐出ポート７２ｄを出た後、吐出口３ｄから外部へ吐出される前の圧縮空気が占有する高圧空間ＨＰと、ハウジング３の吸い込み口から吸い込まれ両スクロール部材７０，９０の外周側から吸入される吸入空気が占有する低圧空間ＬＰとが、２つのシール部材１６によってシールされる。
【００３６】
本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
シール部材１６を第２駆動側軸部７２ｃの外周に固定し、第２駆動側収容部３ｂ１の内周面に対して接触してシールするようにした。これにより、圧縮されて高温となった空気によって加熱されて高温となる第２駆動側軸部７２ｃの外周面に対して摺動接触することを回避することができ、シール部材１６として耐高温性を有する高価な材料を使用する必要がなく、コストダウンを実現することができる。
また、第２駆動側収容部３ｂ１を備えるハウジング３は例えば外気に曝されるなど、外部に対して放熱しやすい構成とされているため、シール部材１６と第２駆動側収容部３ｂ１との間で摺動摩擦による発熱が発生したとしても、容易に放熱することができる。特に、ハウジング３をアルミ合金や鉄等の金属で構成した場合には、熱伝導性が良いのでシール接触部を低温に維持することができる。
【００３７】
本実施形態は、以下のように変形することもできる。
［変形例１］
図３に示すように、第２駆動側収容部３ｂ１の内周面に、リップ先端部１６ａ１が接触する領域にわたって、アルミ合金よりも耐摩耗性が高い鉄系の材料で構成された円筒部材（耐摩耗部）３ｂ２を設けることとしても良い。円筒部材３ｂ２は、第２駆動側収容部３ｂ１の先端側（同図において左側）から圧入されて固定されている。
このように円筒部材３ｂ２を設けることで、シール部材１６による摩耗を減少させることができ、摩耗によるシール性の低下を抑制することができる。
【００３８】
また、耐摩耗部として、表面硬化処理部を設けても良い。表面硬化処理部としては、ニッケル−リンめっきやＤＬＣ（Diamond  like  carbon）によって形成された層が挙げられる。すなわち、アルミ合金製とされた第２駆動側収容部３ｂ１内周面上の所定領域に対して、ニッケル−リンめっきやＤＬＣ処理が施される。
【００３９】
［変形例２］
また、図４に示すように、圧縮空気の吐出側となる第２駆動側収容部３ｂ１の先端側（図４において左側）に遮熱部３ｂ３を設けることとしても良い。遮熱部３ｂ３の材料としては、金属よりも熱伝導率が小さい材料が選定され、例えば樹脂が用いられる。これにより、圧縮により高温とされた空気からの熱伝導を減じることができ、シール接触部の温度を低く保つことができる。
【００４０】
［変形例３］
また、図５に示すように、第２駆動側収容部３ｂ１の外周側に冷却部２０を設けても良い。冷却部２０としては、冷却媒体による強制冷却が好ましく、例えば内部に冷却水が流れるウォータジャケットが用いられる。このように、ハウジング３を構成する第２駆動側収容部３ｂ１を冷却部２０によって強制的に冷却することで、さらにシール接触部の温度を低く保つことができる。
【００４１】
上述した実施形態および各変形例では、過給機として両回転スクロール型圧縮機を用いることとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、流体を圧縮するものであれば広く利用することができ、例えば空調機械において使用される冷媒圧縮機として用いることもできる。また、本発明のスクロール型圧縮機１を鉄道車両用のブレーキシステムとして空気の力を利用した空制装置に適用することも可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１  両回転スクロール型圧縮機（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
３ｂ１  第２駆動側軸部収容部（ハウジング）
３ｂ２  円筒部材（耐摩耗部）
３ｂ３  遮熱部
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
７ｃ  第１駆動側軸部
１１  第１駆動側軸受
１４  第２駆動側軸受
１５  ピンリング機構（同期駆動機構）
１５ｂ  ピン部材
１６  シール部材（オイルシール）
１６ａ  シールリップ部
１６ａ１  リップ先端部
１６ａ２  ばね
３１  ボルト（壁体固定部）
３３  第１サポート部材
３３ａ  軸部
３５  第２サポート部材
３５ａ  軸部
３７  第１サポート部材用軸受
３８  第２サポート部材用軸受
７０  駆動側スクロール部材
７１  第１駆動側スクロール部
７１ａ  第１駆動側端板
７１ｂ  第１駆動側壁体
７２  第２駆動側スクロール部
７２ａ  第２駆動側端板
７２ｂ  第２駆動側壁体
７２ｃ  第２駆動側軸部（吐出筒）
７２ｄ  吐出ポート
７３  フランジ部
９０  従動側スクロール部材
９０ｈ  貫通孔
９１  第１従動側スクロール部
９１ａ  第１従動側端板
９１ｂ  第１従動側壁体
９２  第２従動側スクロール部
９２ａ  第２従動側端板
９２ｂ  第２従動側壁体
ＣＬ１  駆動側回転軸線
ＣＬ２  従動側回転軸線
Ｐ  分割面
【図１】
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【図２】
2018119523.tif 000004
【図３】
2018119523.tif 000005
【図４】
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【図５】
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