Fluid machine

この発明は、流体機械に関し、さらに詳しくは、自転防止ピンの摩耗を抑制できる流体機械に関する。

スクロール型圧縮機などに代表される近年の流体機械では、ハウジングに対する旋回スクロールの自転防止機構として、ハウジング側あるいは旋回スクロール側の壁面から突出する自転防止ピンと、この自転防止ピンに係合して自転防止ピンの位置を規制する拘束部材とが設けられている。

かかる構成を採用する従来の流体機械には、特許文献１に記載される技術が知られている。 従来の流体機械（スクロール型圧縮機）は、ハウジング内に、基板及び渦巻部を有する固定スクロールと、基板及び渦巻部を有する可動スクロールとを、それらの渦巻部において互いに噛み合わせた状態で配設して、両スクロール部材間に圧縮室を形成し、可動スクロールを固定スクロールの軸心の周りで公転させることにより、圧縮室を渦巻部の外周側から中心側に移動させて、ガスの圧縮作用を行うようにし、前記可動スクロールの自転を防止して公転を許容する機構として、可動スクロールの基板とそれに対向するハウジングの内壁とに複数対の嵌合孔を形成し、各嵌合孔に自転防止ピンを圧入し、各対の自転防止ピンの突出端部間に自転防止リング（拘束部材）を嵌挿したスクロール型圧縮機において、前記各自転防止ピンの嵌合孔側の端部外周縁にはピン外周と滑らかにつながる面取り部を形成している。

特開平８−３３８３７６号公報

しかしながら、従来の流体機械では、旋回スクロールの旋回時にて自転防止ピンと拘束部材との面接触が増加して、自転防止ピンが摩耗するという課題がある。

そこで、この発明は、上記に鑑みてされたものであって、自転防止ピンの摩耗を抑制できる流体機械を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、この発明にかかる流体機械は、ハウジングと、前記ハウジングに対して固定される固定スクロールと、前記固定スクロールに対して公転旋回運動する旋回スクロールと、前記旋回スクロールの自転を防止する自転防止機構とを備える流体機械であって、前記自転防止機構が前記ハウジング側あるいは前記旋回スクロール側の壁面から突出する自転防止ピンと、前記自転防止ピンに係合して前記自転防止ピンの位置を規制する拘束部材とを備え、且つ、前記自転防止ピンの突出側端部がテーパ形状を有すると共に当該テーパ形状の端部がＲ形状を有することを特徴とする。

この流体機械では、自転防止ピンの突出側端部がテーパ形状およびＲ形状により滑らかに窄められた形状（略クラウニング形状）を有するので、自転防止ピンと拘束部材との位置関係が変化した場合にも、自転防止ピンと拘束部材との面接触が適性に維持される。 これにより、自転防止ピンと拘束部材との接触面圧が減少して自転防止ピンの摩耗が低減される利点がある。

また、この発明にかかる流体機械は、前記自転防止ピンのテーパ角αと前記拘束部材側の傾斜角βとがα≧βの関係を有する。

この流体機械では、テーパ角αと傾斜角βとの関係が適正化されているので、旋回スクロールの旋回時にて、自転防止ピンのテーパ面（テーパ形状）と拘束部材の内周面とが好適に面接触する。 これにより、自転防止ピンと拘束部材との接触面圧が減少して自転防止ピンの摩耗が低減される利点がある。

また、この発明にかかる流体機械は、前記自転防止ピンが長手方向に対称な形状を有する。

この流体機械では、自転防止ピンがハウジングの挿入穴に圧入されるときに、自転防止ピンのいずれの先端部を突出側とすることも可能なので、自転防止ピンの設置工程が容易化される（組立性が向上する）利点がある。

また、この発明にかかる流体機械は、前記自転防止ピンのテーパ形状が段階的に変化する。

この流体機械では、多目的なテーパ形状が形成される利点がある。

この発明にかかる流体機械では、自転防止ピンの突出側端部がテーパ形状およびＲ形状により滑らかに窄められた形状（略クラウニング形状）を有するので、自転防止ピンと拘束部材との位置関係が変化した場合にも、自転防止ピンと拘束部材との面接触が適性に維持される。 これにより、自転防止ピンと拘束部材との接触面圧が減少して自転防止ピンの摩耗が低減される利点がある。

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。 なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。 また、この実施例の構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的同一のものが含まれる。 また、この実施例に記載された複数の変形例は、当業者自明の範囲内にて任意に組み合わせが可能である。

図１は、この発明の実施例にかかる流体機械を示す図である。 図２および図３は、図１に記載した流体機械の自転防止機構を示す断面図である。 図４は、図２に記載した自転防止機構の自転防止ピンを示す説明図である。 図５は、図２に記載した自転防止機構の作用を示す説明図である。 図６〜図８は、図２に記載した自転防止機構の変形例を示す説明図である。

［流体機械］
この流体機械１は、例えば、空気調和機のスクロール圧縮機であり、ガス（冷媒）を圧縮して空気調和機の冷媒回路に供給する機能を有する。 図１において、この流体機械１は、ハウジング２と、固定スクロール３と、旋回スクロール４と、駆動機構５と、中間機構６とを備えて構成される。

ハウジング２は、ハウジング本体２１とフロントケース２２とを備えて構成される。 ハウジング本体２１は、容器形状の部材から成り、その内部に吸入室２３および吐出室２４を有する。 また、ハウジング本体２１は、その側部に吸入口２５および図示しない吐出口を有する。 フロントケース２２は、駆動機構５を収容するケースであり、ハウジング本体２１の開口部に取り付けられてハウジング本体２１内を密閉する。 このフロントケース２２は、ハウジング本体２１に対してボルト結合（図示省略）される。 この流体機械１では、外部のガスが吸入口２５からハウジング２内の吸入室２３に取り込まれ、また、吐出室２４内のガスが図示しない吐出口から外部に吐出される。

固定スクロール３は、端板３１と、この端板３１に形成された渦巻き状のラップ３２とを備えて構成される。 この固定スクロールは、ラップ３２を吸入室２３側に向けつつハウジング２に収容され、端板３１にてハウジング２の内壁面に固定されて設置される。 また、固定スクロール３（端板３１）は、ハウジング２内の吸入室２３および吐出室２４間を仕切る仕切部材を兼ねている。

旋回スクロール４は、端板４１と、この端板４１に形成された渦巻き状のラップ４２とを備えて構成される。 旋回スクロール４は、そのラップ４２が固定スクロール３のラップ３２に対して偏心しつつ噛み合うように、ハウジング２内に設置される。 かかる配置構成により、固定スクロール３および旋回スクロール４のラップ３２、４２間には複数の密閉空間Ｓが形成される。 また、旋回スクロール４は、固定スクロール３に対して自転を防止しつつ公転旋回運動できるように配置される。 そして、旋回スクロール４の公転旋回運動により密閉空間Ｓの容積が徐々に減少するように、旋回スクロール４および固定スクロール３が構成されている。

駆動機構５は、回転軸５１と、メイン軸受５２とを備えて構成される。 回転軸５１は、旋回スクロール４を駆動するための駆動軸である。 この回転軸５１は、一方の端部にて外部の動力源に連結されており、他方の端部にて中間機構６に連結されている。 メイン軸受５２は、回転軸５１を支持する軸受であり、フロントケース２２内に配置される。

中間機構６は、駆動機構５の回転軸５１と旋回スクロール４とを連結する機構であり、例えば、オルダム機構により構成される。 この中間機構６は、回転軸５１の回転運動を公転旋回運動に変換して旋回スクロール４に伝達する機能を有する。

この流体機械１では、回転軸５１が回転すると、その動力が中間機構６を介して旋回スクロール４に伝達され、旋回スクロール４が固定スクロール３に対して偏心しつつ公転旋回運動する。 すると、吸入室２３内のガスが旋回スクロール４および固定スクロール３間の密閉空間Ｓに周囲から取り込まれ、密閉空間Ｓが狭められることにより密閉空間Ｓ内のガスが圧縮される。 そして、圧縮されたガスが、固定スクロール３の略中心に形成された孔３３から排出されて吐出室２４内に流入し、図示しない吐出口から吐出されて外部に供給される。

［自転防止機構］
また、図１において、この流体機械１は、自転防止機構７を有する。 自転防止機構７は、旋回スクロール４の自転を防止する機能を有し、ハウジング２（フロントケース２２）および旋回スクロール４間に介在するように配置される。 また、複数の自転防止機構７が旋回スクロール４の周に沿って環状に配列されている。 図２および図３において、自転防止機構７は、自転防止ピン７１と、拘束部材（自転防止リング）７２とを備えて構成される。 自転防止ピン７１は、略円柱状のピン形状を有し、旋回スクロール４の端板４１の平面からフロントケース２２側に突出して設置される。 拘束部材７２は、円筒形状（リング形状）を有し、フロントケース２２側の壁面に形成された挿入穴に圧入されて設置される。 そして、自転防止ピン７１の先端が拘束部材７２内に位置するように、旋回スクロール４がハウジング２に組み付けられる。

この自転防止機構７では、流体機械１の稼動時にて旋回スクロール４が旋回すると、この旋回スクロール４（の端板４１）と共に自転防止ピン７１が変位する。 このとき、この自転防止ピン７１の側面（摺動面）が拘束部材７２の内周面に係合（摺動）することにより、自転防止ピン７１の位置が規制される。 これにより、旋回スクロール４が拘束されて、旋回スクロール４の自転が防止される。

ここで、図４において、自転防止ピン７１は、その突出側端部にクラウニングが施されている。 すなわち、自転防止ピン７１の突出側端部が側面（拘束部材７２に対する摺動面）７１１の少なくとも一部（あるいは全部）から頂面７１２に渡って形成されたテーパ形状（テーパ部）７１２を有する。 このため、自転防止ピン７１は、その側面７１１から突出側端部に向かうに連れてテーパ状に径を窄めた形状を有している。 また、このテーパ形状７１３の両端部がＲ形状を有する。 具体的には、側面７１１とテーパ形状７１３との境界部にＲ面取りが施され、また、テーパ形状７１３と頂面７１２との境界部にＲ面取りが施される。 したがって、自転防止ピン７１は、側面７１１から頂面７１２にかけて滑らかに窄められた形状を有する。

図５において、かかる構成では、旋回スクロール４の旋回時にて、ハウジング２（のフロントケース２２）に対する旋回スクロール４（の端板４１）の傾斜角βが変化すると、これに伴って自転防止ピン７１と拘束部材７２との位置関係が変化する。 例えば、上記のように拘束部材７２がハウジング２側に埋設されている構成では、拘束部材７２の内周面が自転防止ピン７１の突出側端部に対して斜め方向から当接する。

このとき、上記の構成では、自転防止ピン７１の突出側端部がテーパ形状７１３およびＲ形状により滑らかに窄められた形状（略クラウニング形状）を有するので、自転防止ピン７１と拘束部材７２との位置関係が変化した場合にも、自転防止ピン７１と拘束部材７２との面接触が適性に維持される。 これにより、自転防止ピン７１と拘束部材７２との接触面圧が減少して自転防止ピンの摩耗が低減される利点がある。

例えば、自転防止ピンが略円柱形状を有すると共にその先端部にＣ面取り加工が施されている構成（図示省略）では、拘束部材が自転防止ピンの突出側端部に斜め方向から当接したときに、拘束部材と自転防止ピンのＣ面取り部とが片当たり（点接触）する。 すると、自転防止ピンと拘束部材との接触面圧が増加して、自転防止ピンが破損するおそれがある。 この点において、この流体機械１では、上記のように自転防止ピン７１が略クラウニング形状を有するので、かかる片当たりが低減されて、自転防止ピン７１と拘束部材７２との接触面圧が有効に低減される点で好ましい。

また、上記のように、自転防止ピン７１のクラウニング形状がテーパ形状７１３およびＲ形状から成る構成では、より高精度なクラウニング加工が自転防止ピン７１に施される構成（図示省略）と比較して、自転防止ピン７１の加工が容易という利点がある。 すなわち、上記の構成は、簡易な加工にて、旋回スクロール４の旋回時における自転防止ピン７１と拘束部材７２との接触面圧を有効に低減できる点で好ましい。

［変形例１］
なお、この流体機械１では、自転防止ピン７１のテーパ角αと拘束部材７２側の傾斜角βとがα≧βの関係を有することが好ましい。 すなわち、自転防止ピン７１のテーパ角αが旋回スクロール４の傾斜角β以上に設定されることが好ましい。 かかる構成では、テーパ角αと傾斜角βとの関係が適正化されているので、旋回スクロール４の旋回時にて、自転防止ピン７１のテーパ面（テーパ形状７１３）と拘束部材７２の内周面とが好適に面接触する。 これにより、自転防止ピン７１と拘束部材７２との接触面圧が減少して自転防止ピンの摩耗が低減される利点がある。

なお、図２、図４および図５において、自転防止ピン７１のテーパ角αは、一般に０［ｄｅｇ］≦α≦４５［ｄｅｇ］の範囲内に設定される。 例えば、この実施例では、自転防止ピン７１のテーパ角αがα＝１５［ｄｅｇ］に設定されている。 また、このテーパ角αは、旋回スクロール４の傾斜角βの範囲に応じて規定される。 また、旋回スクロール４の傾斜角βは、旋回スクロール４の端板４１とその収納スペース（ハウジング２のフロントケース２２の収納スペース）との関係により定まる。 また、この傾斜角βは、その範囲が旋回スクロール４の負荷によって変化し、一般に旋回スクロール４の最大負荷時にて最大値をとる。 したがって、自転防止ピン７１のテーパ角αは、流体機械１の仕様により適宜設計変更されることが好ましい。

［変形例２］
また、図６において、この流体機械１では、自転防止ピン７１が長手方向に対称な形状を有することが好ましい。 すなわち、自転防止ピン７１が方向性を有さないことが好ましい。 かかる構成では、自転防止ピン７１がハウジング２の挿入穴に圧入されるときに、自転防止ピン７１のいずれの先端部を突出側とすることも可能なので、自転防止ピン７１の設置工程が容易化される（組立性が向上する）利点がある。 例えば、かかる構成では、自転防止ピン７１のいずれの先端部が突出側かを見分ける作業が不要となる。

また、かかる構成では、結果として、自転防止ピン７１の挿入側（ハウジング２の挿入穴に圧入される側）の先端部がクラウニング形状を有するので、自転防止ピン７１の圧入がより容易となる。 これにより、自転防止ピン７１の設置工程がより容易化される利点がある。

［変形例３］
また、図７において、この流体機械１では、自転防止ピン７１のテーパ形状７１３が段階的に変化することが好ましい。 これにより、多目的なテーパ形状７１３が形成される利点がある。 なお、テーパ形状は、２段階にて変化しても良いし、さらに多数段階にて変化しても良い。

例えば、この実施例では、自転防止ピン７１のテーパ形状７１３が二種類のテーパ角α１、α２を有すると共に、突出側端部に向かって段階的に窄まるように形成されている。 具体的には、まず、自転防止ピン７１の側面７１１があり、その先端側にテーパ角α２を有するテーパ面が形成され、さらにその先端側（頂面７１２との間）にテーパ角α１を有するテーパ面が形成される。 また、これらのテーパ角α１、α２は、α１＞α２の関係を有し、自転防止ピン７１が突出側端部に向かうに連れて大きく窄まるように構成される。

ここで、テーパ角α２を有するテーパ形状７１３の部分（側面７１１に近い側のテーパ部分）は、旋回スクロール４の旋回時にて傾斜角βが増加したときに拘束部材７２の内周面に接触する。 したがって、このテーパ角α２は、旋回スクロール４の旋回時にて自転防止ピン７１と拘束部材７２との接触面圧を低減するための角度であることが好ましい。 また、このテーパ角α２は、旋回スクロール４の傾斜角βの範囲に応じて適宜設計変更される。

一方、テーパ角α１を有するテーパ形状７１３の部分（頂面７１２に近い側のテーパ部分）は、例えば、自転防止ピン７１をハウジング２の挿入穴に容易に挿入するために好ましい角度に設定される。 すなわち、図５の自転防止ピン７１が両端部にテーパ形状７１３を有する構成において、各先端部がテーパ角α１のテーパ部分を有することにより、自転防止ピン７１の挿入工程が容易となる。

なお、上記の構成では、テーパ角α１を有する部分の幅（自転防止ピン７１の軸方向にかかる幅）Ｌ１と、テーパ角α２の部分の幅Ｌ２とがＬ１＜Ｌ２の関係を有することが好ましい。 これにより、自転防止ピン７１と拘束部材７２との接触面圧を低減する効果と、自転防止ピン７１の挿入工程を容易化する効果とが効果的に両立される利点がある。

［変形例４］
なお、この流体機械１では、自転防止ピン７１が旋回スクロール４の端板４１に埋設されると共に、拘束部材７２がハウジング２のフロントケース２２に埋設される。 しかし、これとは逆に、自転防止ピン７１がハウジング２のフロントケース２２に埋設されると共に、拘束部材７２が旋回スクロール４の端板４１に埋設されても良い（図示省略）。 また、図８において、自転防止ピン７１がハウジング２のフロントケース２２および旋回スクロール４の端板４１にそれぞれ埋設され、これらの自転防止ピン７１が単一の拘束部材７２を介して連結される構成が採用されてもよい。

以上のように、本発明にかかる流体機械は、自転防止ピンの摩耗を抑制できる点で有用である。

この発明の実施例にかかる流体機械を示す図である。

図１に記載した流体機械の自転防止機構を示す断面図である。

図１に記載した流体機械の自転防止機構を示す断面図である。

図２に記載した自転防止機構の自転防止ピンを示す説明図である。

図２に記載した自転防止機構の作用を示す説明図である。

図２に記載した自転防止機構の変形例を示す説明図である。

図２に記載した自転防止機構の変形例を示す説明図である。

図２に記載した自転防止機構の変形例を示す説明図である。

符号の説明

１ 流体機械２ ハウジング２１ ハウジング本体２２ フロントケース２３ 吸入室２４ 吐出室２５ 吸入口３ 固定スクロール３１ 端板３２ ラップ３３ 孔４ 旋回スクロール４１ 端板４２ ラップ５ 駆動機構５１ 回転軸５２ メイン軸受６ 中間機構７ 自転防止機構７１ 自転防止ピン７２ 拘束部材７１１ 側面７１２ 頂面７１３ テーパ形状