筐体のシール構造及びそれを備えた流体機械

本発明は、Oリングによりシールされる筐体の接合部への腐食の発生を回避するための筐体のシール構造、及び、それを備えた流体機械に関するものである。

従来より例えばスクロール型圧縮機を構成する場合、第1の筐体としての固定スクロールを第2の筐体としてのフロントハウジングに複数のボルトにより締結して相互に接合するものであるが、内部は高圧となり、外部は大気圧となるため、両者の接合部間は通常Oリングによりシールされる。この場合、両筐体の接合部の面圧は、ボルト軸力を受けるボルト直下に比べて、ボルトから離間した箇所では低くなるため、このような箇所では両者の間に隙間が生じる場合もあった。

そこで、Oリングの外側に樹脂シールを塗布するシール構造が開発されていた(例えば、特許文献1参照)。尚、筐体の接合部間を液状シール剤を塗布してシールするものもあった(例えば、特許文献2参照)。

特開2001−349432号公報

特許第5260198号公報

しかしながら、前記特許文献1の図3(b)では、各筐体の接合部の外周輪郭を斜めに離間させて、そこに樹脂シールを塗布していたため、Oリングの外側において十分なシール性を得ることができなかった。また、Oリングと樹脂シール間では各筐体を接触させて金属シールを行っていたが、線接触であったため、樹脂シールがOリング溝に侵入して固化し、Oリングのシール性自体を悪化させる危険性もあった。

本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、Oリングを用いた筐体間のシール性を向上させた筐体のシール構造及びそれを用いた流体機械を提供することを目的とする。

本発明の筐体のシール構造は、相互に接合される第1の筐体と第2の筐体の接合部間を、Oリングによりシールするものであって、Oリングを収納するOリング溝より外側の第1の筐体、及び/又は、第2の筐体の接合部に形成され、所定の幅を有して各筐体の外周輪郭まで渡る段差形状の塗布部と、この塗布部内に充填され、塗布された液状シール剤と、Oリング溝と塗布部の間に形成され、各筐体の接合部が接触する接触部とを備えたことを特徴とする。

請求項2の発明の筐体のシール構造は、上記発明において各筐体の接合部は、接触部において面接触することを特徴とする。

請求項3の発明の筐体のシール構造は、上記各発明において塗布部の段差寸法は、0.1mm以上0.3mm以下であることを特徴とする。

請求項4の発明の筐体のシール構造は、上記各発明において各筐体は、ボルトにより相互に締結されると共に、Oリング溝はボルトより内側に形成され、塗布部はボルトより外側において周方向に渡って形成されていることを特徴とする。

請求項5の発明の筐体のシール構造は、請求項1乃至請求項3の発明において各筐体は、ボルトにより相互に締結されると共に、Oリング溝はボルトより内側に形成され、塗布部はボルトが位置する箇所以外の部分に形成されていることを特徴とする。

請求項6の発明の筐体のシール構造は、請求項4又は請求項5の発明において接触部の幅は、少なくともボルトが位置する箇所以外の部分において、Oリング溝の幅よりも小さいことを特徴とする。

請求項7の発明の筐体のシール構造は、上記各発明において液状シール剤は、塗布部から各筐体の外面に渡って塗布され、当該塗布部の段差寸法より大きい寸法で各筐体の外面を覆っていることを特徴とする。

請求項8の発明の流体機械は、上記各発明の第1の筐体としての流体機構ユニットと、第2の筐体としてのフロントハウジングを接合して成ることを特徴とする。

本発明によれば、相互に接合される第1の筐体と第2の筐体の接合部間を、Oリングによりシールする筐体のシール構造において、Oリングを収納するOリング溝より外側の第1の筐体、及び/又は、第2の筐体の接合部に形成され、所定の幅を有して各筐体の外周輪郭まで渡る段差形状の塗布部と、この塗布部内に充填され、塗布された液状シール剤と、Oリング溝と塗布部の間に形成され、各筐体の接合部が接触する接触部とを備えているので、液状シール剤によってOリングより外側のシール性が向上し、各筐体間の接合部からの塩水等の侵入を阻止して、筐体の腐食による錆がOリングに進行する不都合を効果的に回避することができるようになる。

この場合、塗布部は第1の筐体、及び/又は、第2の筐体の接合部に形成され、所定の幅を有して各筐体の外周輪郭まで渡る段差形状となるように構成されているので、液状シール剤の塗り厚を確保することができるようになり、各筐体の隙間やズレを効果的にシールすることができるようになる。

また、請求項2の発明の如く各筐体の接合部が、接触部において面接触するようにすれば、各筐体の接合部のシール性を更に向上させ、且つ、液状シール剤がOリングに侵入する不都合も未然に回避することができるようになる。

この場合、望ましくは請求項3の発明の如く塗布部の段差寸法を、0.1mm以上0.3mm以下とする。

この場合、請求項4の発明の如く各筐体がボルトにより相互に締結されるとき、Oリング溝をボルトより内側に形成し、塗布部をボルトより外側において周方向に渡って形成すれば、Oリングとボルトを内包するように外側から液状シール剤でシールすることができるようになり、接合部への錆の侵入をより一層効果的に防止することができるようになる。

一方、請求項5の発明の如くOリング溝をボルトより内側に形成し、塗布部をボルトが位置する箇所以外の部分に形成するようにすれば、面圧が得られるボルト直下には液状シール剤を塗布する塗布部を形成せず、筐体の最大外径が増大する不都合を回避することができるようになる。

また、請求項6の発明の如く接触部の幅を、少なくともボルトが位置する箇所以外の部分において、Oリング溝の幅よりも小さくすれば、ボルトから離間した箇所において、接触部の安定して高い面圧が得られるようになり、各筐体の接合部の面粗度(凹凸)を埋めやすくなる。

更にまた、請求項7の発明の如く液状シール剤を、塗布部から各筐体の外面に渡って塗布し、当該塗布部の段差寸法より大きい寸法で各筐体の外面を覆うようにすれば、各筐体の接合部が液状シール剤により外側から覆われるようになり、錆の侵入をより一層効果的に防止することができるようになる。

そして、請求項8の発明の如く第1の筐体としての流体機構ユニットと、第2の筐体としてのフロントハウジングを接合して成る流体機械において、本発明のシール構造は極めて有効なものとなる。

本発明を適用した一実施形態のスクロール型圧縮機の縦断側面図である。

図1のスクロール型圧縮機のスクロールユニットを構成する固定スクロールと、フロントハウジングを模式的に示した場合のスクロールユニットの平面図である。

図2の固定スクロールとフロントハウジングを締結して接合する前の状態のA−A線断面図である。

図3のフロントハウジングの平面図である(実施例1)。

図3の固定スクロールとフロントハウジングの接合部の断面図である。

本発明の他の実施例のスクロール型圧縮機のフロントハウジングの平面図である(実施例2)。

以下、図面に基づいて本発明の一実施形態について説明する。

流体機械の一実施例としてのスクロール型圧縮機1は、車両の空調システムの冷媒回路に組み込まれる冷媒圧縮機であり、作動流体としての冷媒を冷媒回路から吸い込んで圧縮し、再び冷媒回路に吐出するものである。スクロール型圧縮機1内には潤滑用のオイルが封入されており、このオイルにより軸受や種々の摺動部分を潤滑する他、摺動面のシールも行う。

スクロール型圧縮機1は、リアハウジング2と、フロントハウジング4を備え、これらリアハウジング2とフロントハウジング4との間に本発明における流体機構ユニットとしてのスクロールユニット6が配置され、リアハウジング2とスクロールユニット6が複数のボルト5により相互に締結され、スクロールユニット6を構成する固定スクロール24(後述する)とフロントハウジング4が後述する如く複数のボルト7(図2)により相互に締結されている。

フロントハウジング4内には駆動軸8が水平配置され、この駆動軸8はスクロールユニット6側に位置した大径軸部10と、フロントハウジング4から突出した小径軸部12を有する。大径軸部10はニードル軸受14を介してフロントハウジング4に回転自在に支持され、小径軸部12はボール軸受16を介してフロントハウジング4に回転自在に支持されている。

小径軸部12の突出端には電磁クラッチ18を内蔵した駆動プーリ20が取り付けられており、この駆動プーリ20は軸受22を介してフロントハウジング4に回転自在に支持されている。駆動プーリ20には車両のエンジンの動力が図示しない駆動ベルトを介して伝達され、駆動プーリ20の回転は電磁クラッチ18を介して駆動軸8に伝達可能とされている。即ち、エンジンの駆動中、電磁クラッチ18がオン作動されると、駆動軸8は駆動プーリ20と一体的に回転する。

一方、スクロールユニット6は、リアハウジング2及びフロントハウジング4に挟持された固定スクロール24と、この固定スクロール24に対して噛み合うように組み付けられた可動スクロール26を備えて構成されている。可動スクロール26は、駆動軸8に回転駆動されることにより固定スクロール24に対して公転旋回し、固定スクロール24及び可動スクロール26が噛み合って協働することにより、その内部にオイルを含む冷媒の圧力室としての圧縮室28が形成され、この圧縮室28の容積が固定スクロール24に対する可動スクロール26の公転旋回運動に伴い増減される。

前記可動スクロール26に公転旋回運動を付与するため、可動スクロール26の基板30に突設されたボス32と駆動軸8の大径軸部10とは、クランクピン34、偏心ブッシュ36及びニードル軸受38を介して互いに連結されている。また、偏心ブッシュ36にはカウンタウエイト40が取り付けられている。そして、可動スクロール26とフロントハウジング4との間には、可動スクロール26を公転旋回可能に支持する円環状のスラストプレート42が配置されている。

また、固定スクロール24とリアハウジング2の端壁46との間には吐出室48が形成されている。固定スクロール24は圧縮室28と吐出室48とを互いに連通させる吐出孔56を有し、吐出室48には吐出孔56を開閉する吐出弁55が配置され、この吐出弁55はストッパプレート54によってその開度が規制されている。

スクロール型圧縮機1は、駆動軸8の回転に伴い、可動スクロール26が自転すること無く公転旋回運動する。このような可動スクロール26の旋回運動は、フロントハウジング4に形成された図示しない吸入ポートから圧縮室28内への冷媒の吸入工程や、吸入した冷媒の圧縮及び吐出工程をもたらし、この結果、高圧の冷媒が圧縮室28から吐出孔56、吐出室48及びリアハウジング2に形成された図示しない吐出ポートを順次経由してスクロール型圧縮機1から吐出されることになる。

次に、図2〜図5を参照しながら、上記スクロールユニット6の固定スクロール24とフロントハウジング4とのボルト7による締結とシール構造について詳述する。尚、各図は図1のような固定スクロール24とフロントハウジング4の詳細形状では無く、それらを模式的に示している。

流体機構ユニットの実施例としてのスクロールユニット6の固定スクロール24が本発明の筐体のシール構造における第1の筐体となり、フロントハウジング4が第2の筐体となる。また、実施例の場合、固定スクロール24(可動スクロール26も同様)はアルミニウム鍛造にて構成されており、フロントハウジング4はアルミニウム鋳造にて構成されている。従って、固定スクロール24(第1の筐体)は、フロントハウジング4(第2の筐体)よりも硬度が高い。

そして、固定スクロール24の外周部の接合部57に、ボルト7が挿通されるボルト孔58が複数形成されており、フロントハウジング4の外周部の接合部59には、固定スクロール24の各ボルト孔58の位置にそれぞれ合致して、ボルト7が螺合するボルト孔61(雌ねじ)が複数形成されている。また、このフロントハウジング4のボルト孔61の内側の接合部59には、Oリング62を収納するOリング溝63が周方向(全周)に渡って形成されている。Oリング62はゴム等の高分子材料から構成されており、円環状を呈している。

更に、このOリング62のOリング溝63より外側に位置するボルト7のボルト孔61の外側の接合部59には、塗布部64が周方向に渡って形成されている。この塗布部64は、所定の幅を有してフロントハウジング4の外周輪郭まで渡る段差形状とされており、その段差寸法は、実施例では0.1mm以上、0.3mm以下に設定されている。ここで、この塗布部64には、後述する液状シール剤68が充填されて塗布されることになる。この液状シール剤68としては、実施例ではシリコーンを主成分とし、延び170%以上、耐エンジンオイル性、耐LLC(自動車用冷却水)性に優れた速乾性の材料が採用される。

更にまた、上記Oリング溝63と塗布部64の間には、固定スクロール24の接合部57とフロントハウジング4の接合部59とが接触する接触部67が周方向に渡って形成されている。固定スクロール24の接合部57とフロントハウジング4の接合部59はこの接触部67において図5の如く相互に面接触すると共に、図4の如くボルト7のボルト孔61が位置する箇所以外の部分(ボルト孔61と61の間の部分)では、その幅はOリング溝63の幅よりも小さくされている。また、Oリング62のOリング溝63より内側の接合部59は、周方向(全周)に渡って図5に示す如く段落形状とされ、そこに段落部66が形成されている。

以上の構成で、Oリング溝63内にOリング62を配置し、塗布部64内に所定量(固定スクロール24とフロントハウジング4とを締結した状態で塗布部64内から外周輪郭側にはみ出る量)の液状シール剤68を充填して塗布する。その状態で、固定スクロール24の接合部57をフロントハウジング4の接合部59に被せるかたちで重ね合わせ、固定スクロール24の各ボルト孔58をフロントハウジング4の各ボルト孔61に合致させ、ボルト7を各ボルト孔58にそれぞれ差し込んで、フロントハウジング4のボルト孔61に螺合させ、締め付けることで、固定スクロール24とフロントハウジング4を締結する。

これにより、固定スクロール24とフロントハウジング4は相互に締結され、フロントハウジング4の接合部59に形成されたOリング溝63内のOリング62は固定スクロール24の接合部57に密接するので、固定スクロール24とフロントハウジング4の各接合部57、59間はこのOリング62の位置で先ずシールされる。

また、固定スクロール24の接合部57は接触部67においてフロントハウジング4の接合部59に面接触する。この接触部67において固定スクロール24の接合部57とフロントハウジング4の接合部59間は金属シールされることになる。

更に、液状シール剤68は塗布部64内に隙間無く充填され、余剰分が固定スクロール24とフロントハウジング4の外周輪郭よりはみ出し(はみ出した部分を68Aで示す)、図5等に示すように固定スクロール24とフロントハウジング4の外面を覆った状態で硬化する。そして、このはみ出した部分68Aの幅寸法は、塗布部64の段差寸法よりも大きくなるように設定されている(図5)。

このように、Oリング62を収納するOリング溝63より外側のフロントハウジング4の接合部59に形成され、所定の幅を有してフロントハウジング4の外周輪郭まで渡る段差形状の塗布部64と、この塗布部64内に充填され、塗布された液状シール剤68と、Oリング溝63と塗布部64の間に形成され、固定スクロール24の接合部57とフロントハウジング4の接合部59が接触する接触部67を備えているので、液状シール剤68によってOリング62より外側のシール性が向上し、固定スクロール24の接合部57とフロントハウジング4の接合部59間からの塩水等の侵入を阻止して、固定スクロール24やフロントハウジング4の腐食による錆がOリング62に進行する不都合を効果的に回避することができるようになる。

この場合、塗布部64はフロントハウジング4の接合部59に形成され、所定の幅を有してフロントハウジング4の外周輪郭まで渡る段差形状となるように構成されているので、液状シール剤68の塗り厚を確保することができるようになり、固定スクロール24とフロントハウジング4の隙間やズレを効果的にシールすることができるようになる。

また、実施例では固定スクロール24の接合部57とフロントハウジング4の接合部59が、接触部67において面接触するようにしたので、各接合部57、59間のシール性を更に向上させ、且つ、液状シール剤68がOリング62に侵入する不都合も未然に回避することができるようになる。

また、実施例では固定スクロール24とフロントハウジング4がボルト7により相互に締結されており、Oリング溝62をボルト7のボルト孔61より内側に形成し、塗布部64をボルト7のボルト孔61より外側において周方向に渡って形成しているので、Oリング62とボルト7(ボルト孔61)を内包するように外側から液状シール剤68でシールすることができるようになり、接合部57、59への錆の侵入をより一層効果的に防止することができるようになる。

また、実施例では接触部67の幅を、ボルト7のボルト孔61が位置する箇所以外の部分において、Oリング溝63の幅よりも小さくしているので、ボルト7から離間した箇所において、接触部67の安定して高い面圧が得られるようになり、固定スクロール24とフロントハウジング4の接合部57、59の面粗度(凹凸)を埋めやすくなる。

更に、液状シール剤68は、塗布部64からはみ出して固定スクロール24やフロントハウジング4の外面に渡って塗布され、塗布部64の段差寸法より大きい寸法で固定スクロール24やフロントハウジング4の外面を覆うようにしているので、接合部57、59が液状シール剤68により外側から覆われるようになり、錆の侵入をより一層効果的に防止することができるようになる。

次に、図6は本発明の他の実施例のスクロール型圧縮機1のフロントハウジング4の平面図を示している。この場合、塗布部64はボルト7のボルト孔61が位置する箇所以外の部分に形成されている。ここで、ボルト7の直下では十分な面圧が得られることから、液状シール剤68を塗布しなくともシール性を確保することができる場合には、図6の如くボルト孔61が位置する箇所には塗布部64を形成しない。そのようにすることで、フロントハウジング4の最大外径が増大する不都合を回避することができるようになる。

尚、実施例では第2の筐体としてのフロントハウジング4に塗布部64を形成したが、それに限らず、第1の筐体である固定スクロール24に塗布部を形成してもよく、それらの両方に対向するかたちで形成してもよい。

また、実施例ではスクロールユニットを構成する固定スクロールにフロントハウジングを締結するスクロール型圧縮機に本発明を適用したが、固定スクロールと可動スクロールを流体機構ハウジングに収納してスクロールユニットを構成し、この流体機構ハウジングとフロントハウジングとを締結する構造のスクロール型圧縮機では、スクロールユニット(流体機構ユニット)を構成する流体機構ハウジングが第1の筐体となる。

更にまた、実施例では筐体のシール構造をスクロール型圧縮機に適用したが、それに限らず、種々の金属製筐体間のシールを行う場合に請求項1乃至請求項7の発明は有効である。また、本発明を適用する流体機械は実施例のスクロール型圧縮機に限らず、斜板式の圧縮ユニットを備えた斜板式圧縮機や、ロータリ式の圧縮ユニットを備えたロータリ式圧縮機にも有効であり、その他、膨張機等にも本発明は適用可能である。

1 スクロール型圧縮機 4 フロントハウジング(第2の筐体) 6 スクロールユニット(圧縮ユニット、第1の筐体) 7 ボルト 24 固定スクロール(第1の筐体) 57、59 接合部 58、61 ボルト孔 62 Oリング 63 Oリング溝 64 塗布部 66 段落部 67 接触部 68 液状シール剤