(57)【要約】【課題】センターフレームの変形を確実に防止することができるスクロール型流体機械を提供する。【解決手段】密閉容器(2)に収容され、電動機により駆動されて作動流体の吸入から吐出の一連のプロセスを実施するスクロールユニット(12)と、スクロールユニットを支持し、外周部(22b)が密閉容器の内周部(4a)に嵌合されるフレーム(22)とを備えたスクロール型流体機械(1)であって、内周部と外周部との間に介挿され、これらの嵌合による締め付け力(ＦＴ)を変形により緩衝させる環状凸部材(36)を具備する。【選択図】図３
2009079529.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器に収容され、電動機により駆動されて作動流体の吸入から吐出の一連のプロセスを実施するスクロールユニットと、該スクロールユニットを支持し、外周部が前記密閉容器の内周部に嵌合されるフレームとを備えたスクロール型流体機械であって、
前記内周部と前記外周部との間に介挿され、前記嵌合による締め付け力を変形により緩衝させる環状凸部材を具備することを特徴とするスクロール型流体機械。
【請求項２】
前記フレームは、前記外周部に前記環状凸部材が嵌入される環状凹部を有することを特徴とする請求項１に記載のスクロール型流体機械。
【請求項３】
前記環状凸部材は、前記内周部に押圧されて変形されるよう前記環状凹部から前記内周部に向けて所定の突出高さで突出する突出部を有することを特徴とする請求項２に記載のスクロール型流体機械。
【請求項４】
前記環状凹部は、前記環状凸部材の変形を前記外周部の幅方向に許容する所定の逃げ代を有することを特徴とする請求項２または３に記載のスクロール型流体機械。
【請求項５】
前記環状凸部材及び前記環状凹部は、複数設けられることを特徴とする請求項２乃至４の何れかに記載のスクロール型流体機械。
【請求項６】
前記環状凸部材は樹脂材からなることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載のスクロール型流体機械。
【請求項７】
前記環状凸部材は少なくとも前記密閉容器及び前記フレームよりも低硬度の金属材からなることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載のスクロール型流体機械。
【請求項８】
前記密閉容器及び前記フレームは鉄材からなると共に、前記環状凸部材は銅線であることを特徴とする請求項７に記載のスクロール型流体機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクロール型流体機械に係り、詳しくは、冷凍空調機やヒートポンプ式給湯機に好適なスクロール型流体機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のスクロール型流体機械、例えば密閉型のスクロール圧縮機は、密閉容器に収容され、電動機により駆動されて作動流体の吸入、圧縮及び吐出の一連のプロセスを実施するスクロールユニットと、このスクロールユニットを支持し、密閉容器の内周面に嵌合されるセンターフレームとを備えている。
ここで、このフレームの外周面に環状凸部を設け、この環状凸部を密閉容器の内周面に密着させて焼き嵌めすることにより、フレームと密閉容器との間の隙間の発生を防止する技術が公知である（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−１９５８５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、上記従来技術には、環状凸部の幅を０．５〜２ｍｍ程度の微小幅とすることにより、密閉容器のフレームに対する焼き嵌めによる締め付け力を小さくできる旨が記載されている。環状凸部の幅が０．５ｍｍ以下では環状凸部の全体強度が確保されず、また、環状凸部の幅が２ｍｍ以上となると環状凸部の全体強度が大きくなってフレームが変形してしまうことがその理由として挙げられている。
【０００４】
すなわち、上記従来技術では、密閉容器の締め付け力が環状凸部を介してそのままフレームに伝達されることを前提としており、密閉容器の内周面、及びフレームの外周面の径寸法誤差がこれらの嵌め合い寸法公差を超えて大きくなり、ひいては嵌合による締め付け力が大きくなることにつき格別な配慮がなされておらず、環状凸部の幅を厳密に管理したとしても、締め付け力が大きくなればフレームが変形してしまうおそれがある。
【０００５】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、センターフレームの変形を確実に防止することができるスクロール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記載のスクロール型流体機械は、密閉容器に収容され、電動機により駆動されて作動流体の吸入から吐出の一連のプロセスを実施するスクロールユニットと、スクロールユニットを支持し、外周部が密閉容器の内周部に嵌合されるフレームとを備えたスクロール型流体機械であって、内周部と外周部との間に介挿され、嵌合による締め付け力を変形により緩衝させる環状凸部材を具備することを特徴としている。
【０００７】
また、請求項２記載の発明では、請求項１において、フレームは、外周部に環状凸部材が嵌入される環状凹部を有することを特徴としている。
更に、請求項３記載の発明では、請求項２において、環状凸部材は、上記内周部に押圧され変形されるよう環状凹部から内周部に向けて所定の突出高さで突出する突出部を有することを特徴としている。
【０００８】
更にまた、請求項４記載の発明では、請求項２または３において、環状凹部は、環状凸部材の変形を外周部の幅方向に許容する所定の逃げ代を有することを特徴としている。
また、請求項５記載の発明では、請求項２乃至４の何れかにおいて、環状凸部材及び環状凹部は、複数設けられることを特徴としている。
更に、請求項６記載の発明では、請求項１乃至５の何れかにおいて、環状凸部材は樹脂材からなることを特徴としている。
【０００９】
更にまた、請求項７記載の発明では、請求項１乃至６の何れかにおいて、環状凸部材は少なくとも密閉容器及びフレームよりも低硬度の金属材からなることを特徴としている。
また、請求項８記載の発明では、請求項１乃至７の何れかにおいて、密閉容器及びフレームは鉄材からなると共に、環状凸部材は銅線であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１記載の本発明のスクロール型流体機械によれば、密閉容器の内周部とフレームの外周部との間には、これらの嵌合による締め付け力を変形により緩衝させる環状凸部材が介挿される。これにより、密閉容器の内周部、及びフレームの外周部の径寸法誤差がこれらの嵌め合い寸法公差を超えて大きくなり、ひいては嵌合による締め付け力が大きくなったとしても、締め付け力の増加分を環状凸部材の変形により吸収させて締め付け力を緩衝させることができるため、フレームの変形を確実に防止することができる。
【００１１】
また、請求項２記載の発明によれば、フレームがその外周部に環状凸部材が嵌入される環状凹部を有することにより、密閉容器にフレームを嵌合する際やスクロールユニットの駆動中における環状凸部材の位置ずれを防止することができるため、フレームの変形を更に確実に防止することができる。
更に、請求項３記載の発明によれば、環状凸部材は、内周部に押圧されて変形されるよう環状凹部から内周部に向けて所定の突出高さで突出する突出部を有することにより、環状凸部材を変形させて締め付け力を確実に緩衝させることができるため、フレームの変形をより一層確実に防止することができる。
【００１２】
更にまた、請求項４記載の発明によれば、環状凹部は、環状凸部材の変形を外周部の幅方向に許容する所定の逃げ代を有することにより、締め付け力によって環状凸部材を確実に変形させることができるため、フレームの変形を更に確実に防止することができる。
また、請求項５記載の発明によれば、環状凸部材及び環状凹部が複数設けられることにより、各環状凸部材によって締め付け力を分散して緩衝させることができるため、フレームの変形を更に確実に防止することができる。
【００１３】
更に、請求項６記載の発明によれば、環状凸部材が樹脂材からなることにより、樹脂材の弾性力を利用して締め付け力を効果的に緩衝させることができるため、フレームの変形を更に確実に防止することができる。
更にまた、請求項７記載の発明によれば、環状凸部材が少なくとも密閉容器及びフレームよりも低硬度の金属材からなることにより、樹脂材に比して高硬度となる金属材がこの金属材よりも高硬度となる密閉容器とフレームとの間で変形されることから、過大な締め付け力が発生したとしても効果的に緩衝させることができ、フレームの変形を更に確実に防止することができる。
【００１４】
また、請求項８記載の発明によれば、密閉容器及びフレームが鉄材からなると共に、環状凸部材が銅線であることにより、銅材である環状凸部材の変形が鉄材間でメタルタッチにて行われると共に、環状凸部材が一般に断面視略円形状となる銅線であることから、締め付け力によって環状凸部材を円滑に変形させることができるため、フレームの変形を更に確実に防止することができる。
【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、先ず第１実施形態から説明する。
図１は、本実施形態に係るスクロール型流体機械の一例として、密閉型のスクロール圧縮機の要部を示している。この圧縮機１は、冷凍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、当回路は作動流体の一例である二酸化炭素冷媒（以下、冷媒という）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、鉄系金属材料（鉄材）からなる密閉容器２を備え、密閉容器２は両端が開口した筒状の胴部４と、この胴部４の上端、下端にそれぞれ気密に内嵌される上蓋部６、及び図示しない下蓋部とから構成され、これより胴部４の内部は密閉されて冷媒の吐出圧が作用している。胴部４の適宜位置には冷凍回路から取り込んだ冷媒を吸入する吸入管８が接続される一方、上蓋部６の適宜位置には密閉容器２内の圧縮冷媒を冷凍回路へ吐出する吐出管１０が接続されている。
【００１７】
胴部４内にはスクロールユニット１２と、当ユニット１２の下方に配され、回転軸１４を介して当ユニット１２を駆動する図示しない電動モータ（電動機）とが収容されている。
ユニット１２は、可動スクロール１６及び固定スクロール１８から構成され、これらスクロール１６，１８の各鏡板には対向する渦巻きラップがそれぞれ一体形成されている。
【００１８】
そして、これら渦巻きラップが互いに協働し、吸入管８から固定スクロール１８の鏡板に内設された吸入室２０に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１８に対する可動スクロール１６の公転旋回運動により、各渦巻きラップの中心に向けて移動しながら、その容積を減少させて、冷媒の吸入、圧縮及び吐出の一連のプロセスを実施する。
【００１９】
可動スクロール１６は、その自転が図示しない自転阻止ピンにより阻止され、胴部４に焼き嵌め固定される鉄系金属材料（鉄材）からなるセンターフレーム（フレーム）２２に支持されてその台座面２２ａ上を公転旋回運動する。可動スクロール１６に公転旋回運動を付与するため、可動スクロール１６の鏡板の背面側にはボス２４が突出して形成され、それに対向する回転軸１４の上端側には偏心軸２６が一体形成されており、ボス２４は軸受を介して偏心軸２６に回転自在に支持されている。
【００２０】
一方、固定スクロール１８は、胴部４に固定されると共に、固定スクロール１８の鏡板の背面側に形成される冷媒の吐出室２８を圧縮室と区画している。
詳しくは、固定スクロール１８の中央部分の適宜位置には、その鏡板を貫通して吐出孔３０が穿設されており、吐出孔３０は吐出室２８側に配置された吐出弁３２により開閉される。吐出弁３２は吐出カバー３４で覆われ、吐出カバー３４によって圧縮室と吐出室２８とが区画されると共に、吐出弁３２の開弁時における音が抑制される。
【００２１】
上述した圧縮機１によれば、回転軸１４の回転に伴い可動スクロール１６が固定スクロール１８に対してフレーム２２の台座面２２ａ上を公転旋回運動し、これにより吸入管８から吸入室２０に吸入された冷媒がユニット１２の内方に向けて流動しながら圧縮され、圧縮された高圧冷媒が吐出孔３０から吐出されて密閉容器２内を循環した後、吐出室２８から吐出管１０を介して圧縮機１の外部へ送出される。
【００２２】
ところで、図２，３に示されるように、フレーム２２の外周面（外周部）２２ｂと胴部４の内周面（内周部）４ａとの間には焼き嵌めによる締め付け力ＦＴを変形により緩衝させる２つの環状の樹脂バンド（環状凸部材）３６が介挿されている。
図２は、胴部４が所定の焼き嵌め温度ＴＳまで加熱されて膨張し、フレーム２２が胴部４に嵌入されたときの状態を拡大して示しており、一方、図３は、図２の状態から胴部４が常温まで冷やされ、フレーム２２が胴部４に対して固定された状態を拡大して示している。
【００２３】
樹脂バンド３６は、所定の弾性及び耐熱性を有し、特に焼き嵌め温度ＴＳによっても融解しない程度の樹脂材、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等から成形され、外周面２２ｂに平行して凹設される２つの環状凹部３８にそれぞれ嵌入されている。
具体的には、図２に示されるように、樹脂バンド３６は、内周面４ａに押圧され変形されるよう環状凹部３８から内周面４ａに向けて所定の突出高さＨ（例えば約１ｍｍ程度）で突出する突出部３６ａを有している。
【００２４】
一方、環状凹部３８は、その幅Ｗが樹脂バンド３６の変形を外周面２２ｂの幅方向に許容する逃げ代ＲＲを含んで予め設定されている。
このように、本実施形態では、内周面４ａと外周面２２ｂとの間には、これらの焼き嵌めによる締め付け力ＦＴを変形により緩衝させる樹脂バンド３６が介挿される。
ここで、胴部４に対するフレーム２２の焼き嵌めによる締め代は、フレーム２２が変形することなく胴部４に堅固に固定可能な内周面４ａと外周面２２ｂとの嵌め合い寸法公差を予め設定することにより決定され、締め代により締め付け力ＦＴも略一義に決定される。しかし、内周面４ａ及び外周面２２ｂの径寸法誤差が嵌め合い寸法公差を超えて大きくなると、実質的な締め代、ひいては締め付け力ＦＴが大きくなる。
【００２５】
そこで、樹脂バンド３６の硬度や上記径寸法誤差による影響を考慮しつつ、突出部３６ａの突出高さＨを予め設定することにより、実質的な締め代、ひいては締め付け力ＦＴが大きくなったとしても、少なくとも締め付け力ＦＴの増加分ΔＦＴは突出部３６ａを潰して変形させることで樹脂バンド３６に吸収させることができる。これにより、内周面４ａ及び外周面２２ｂの径寸法を厳密に管理しなくとも、増大した締め付け力ＦＴを緩衝させて適正値にすることができるため、フレーム２２を胴部４に堅固に固定しつつ、フレーム２２の変形を確実に防止することができる。
【００２６】
また、フレーム２２の外周面２２ｂに環状凹部３８が凹設されることにより、焼き嵌めの際やユニット１２の駆動中における樹脂バンド３６の位置ずれを防止することができるため、フレーム２２の変形を更に確実に防止することができる。
更に、樹脂バンド３６が突出部３６ａを有し、また、環状凹部３８の幅Ｗが樹脂バンド３６の変形を許容する逃げ代ＲＲを含んで設定されることにより、締め付け力ＦＴによって突出部３６ａを潰して樹脂バンド３６を変形させ、締め付け力ＦＴを確実に緩衝させることができるため、フレーム２２の変形をより一層確実に防止することができる。
【００２７】
特に本実施形態の場合には、樹脂バンド３６が樹脂材から成形されるため、その弾性力を利用して締め付け力ＦＴを効果的に緩衝させることができ、フレーム２２の変形を更に効果的に防止できて好ましい。
次に、第２実施形態について説明する。
図４は、胴部４が焼き嵌め温度ＴＳまで加熱されて膨張し、フレーム２２が胴部４に嵌入されたときの状態を拡大して示しており、一方、図５は、胴部４が常温まで冷却され、フレーム２２が胴部４に対して固定された状態を拡大して示している。
【００２８】
これら図４，５に示されるように、当該第２実施形態では、上記第１実施形態の２つの樹脂バンド３６に代わり、１本の銅線（環状凸部材）４０を環状凹部３８に嵌入するものであり、銅線４０は、約２〜３ｍｍ程度の直径の一般的な断面視略円形となる環状をなして成形され、他は上記第１実施形態と同一の構成をなしている。
このように、上記第１実施形態と同様に、第２実施形態においても、銅線４０の硬度や内周面４ａ及び外周面２２ｂの径寸法誤差を考慮しつつ、突出高さＨ（例えば約１ｍｍ程度）を有する銅線４０の突出部４０ａを環状凹部３８から突出させることにより、締め付け力ＦＴの増加分ΔＦＴは突出部４０ａ、ひいては銅線４０全体が潰れて変形することで吸収されるため、フレーム２２を胴部４に堅固に固定しつつ、フレーム２２の変形を確実に防止することができる。
【００２９】
また、環状凹部３８により銅線４０の位置ずれが防止され、突出部４０ａや環状凹部３８の逃げ代ＲＲにより、銅線４０を確実に変形させて締め付け力ＦＴを緩衝させることができるため、フレーム２２の変形を更に確実に防止することができる。
特に当第２実施形態の場合には、樹脂バンド３６に比して高硬度である銅線４０がより高硬度の鉄材からなる胴部４とフレーム２２との間にて変形されることになるため、過大な締め付け力ＦＴが発生したとしても、増加分ΔＦＴを効果的に緩衝させることができ、フレーム２２の変形をより一層確実に防止することができる。
【００３０】
しかも、銅線４０の変形が鉄材からなる胴部４とフレーム２２との間にてメタルタッチにて行われると共に、銅線４０が一般に断面視略円形状であることから、締め付け力ＦＴによって銅線４０を円滑に変形させることができるため、締め付け力ＦＴを円滑に緩衝させることができ、フレーム２２の変形を更に確実に防止することができる。
以上で本発明の一実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記各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。
【００３１】
例えば、上記第１実施形態では、樹脂バンド３６及び環状凹部３８は２組設けられるが１組または３組以上設けても良く、また、上記第２実施形態では、銅線４０及び環状凹部３８は１組設けられているが２組以上設けても良い。但し、樹脂バンド３６または銅線４０と環状凹部３８とを複数組設けることにより、締め付け力ＦＴを分散して緩衝させることができるため、フレーム２２の変形を更に好適に防止することができる。
【００３２】
また、上記各実施形態では、フレーム２２の外周部２２ｂに環状凹部３８を設けているが、胴部４の強度を確保可能であれば、胴部４の内周面４ａに環状凹部３８を形成しても良い。
更に、上記各実施形態では、樹脂バンド３６または銅線４０を環状凹部３８に嵌入しているが、樹脂バンド３６または銅線４０の変形を妨げることなく位置決め固定することが可能であれば、環状凹部３８を形成せずに他の位置決め固定手段を採用しても良く、この場合にも、樹脂バンド３６または銅線４０を緩衝材として用いることによってフレーム２２の変形を防止することはできる。
【００３３】
更にまた、上記第２実施形態では、銅線４０を使用しているが、胴部４及びフレーム２２より低硬度であれば他の金属線を用いても良い。
また、上記各実施形態では、焼き嵌めによりフレーム２２を胴部４に固定しているが、例えば圧入等の他の嵌合手段を適用しても同様の効果を得られる。
最後に、上記各実施形態では、二酸化炭素冷媒を用いた冷凍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る密閉型のスクロール圧縮機について説明しているが、これに限らず、種々の作動流体や、種々の分野における密閉型以外の圧縮機または膨脹機等のスクロール型流体機械にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１，第２実施形態に係る密閉型スクロール圧縮機の要部を示した縦断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態において、センターフレームが密閉容器の熱膨張した胴部に嵌入された状態を拡大して示した縦断面図である。
【図３】図２の状態から、密閉容器の胴部が冷却され、センターフレームが胴部に固定された状態を拡大して示した縦断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態において、センターフレームが密閉容器の熱膨張した胴部に嵌入された状態を拡大して示した縦断面図である。
【図５】図４の状態から、密閉容器の胴部が冷却され、センターフレームが胴部に固定された状態を拡大して示した縦断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１      スクロール圧縮機（スクロール型流体機械）
２      密閉容器
４ａ    内周面（内周部）
１２    スクロールユニット
２２    センターフレーム（フレーム）
２２ｂ  外周面（外周部）
３６    樹脂バンド（環状凸部材）
３６ａ  突出部
３８    環状凹部
４０    銅線（環状凸部材）
４０ａ  突出部
ＲＲ    逃げ代
ＦＴ    締め付け力
Ｈ      突出高さ
【図１】
2009079529.tif 000003
【図２】
2009079529.tif 000004
【図３】
2009079529.tif 000005
【図４】
2009079529.tif 000006
【図５】
2009079529.tif 000007