JP2002349465A - 気体圧縮機 - Google Patents

気体圧縮機

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JP2002349465A
JP2002349465A JP2001157247A JP2001157247A JP2002349465A JP 2002349465 A JP2002349465 A JP 2002349465A JP 2001157247 A JP2001157247 A JP 2001157247A JP 2001157247 A JP2001157247 A JP 2001157247A JP 2002349465 A JP2002349465 A JP 2002349465A
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shaft
rotor
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Okikazu Kuwabara
沖和 桑原
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Seiko Instruments Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧縮機本体における回転体のロック現象およ
び騒音の発生を防止する。 【解決手段】 圧縮機本体の回転体を支持するロータ軸
10あるいは駆動軸30の両端面、およびその軸受4
0,50の軸受面40a,50aの形状をそれぞれテー
パ形状に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、気体圧縮機に係
り、特に、カーエアコンシステム等に用いられるベーン
ロータリー型およびスクロール型の気体圧縮機に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、例えばベーンロータリー型の気体
圧縮機としては、図4に示すように、圧縮機本体1と、
圧縮機本体1を包囲するケーシング2と、フロントヘッ
ド3とを具備し、ケーシング2の開口端をフロントヘッ
ド3で塞ぎ、電磁クラッチ4に連結された圧縮機本体1
をケーシング2内部に収納するように構成されているも
のが知られている。
【0003】上記圧縮機本体1は、フロントサイドブロ
ック5とリアサイドブロック6間に内周略楕円筒状のシ
リンダ7を有し、シリンダ7と上記両サイドブロック
5,6とによって形成される内周略楕円筒状のシリンダ
室8内にロータ9が横架されている。また、ロータ9に
はその径方向に図示しないスリット状のベーン溝が形成
され、ベーン溝にはベーン11が進退自在に装着されて
いる。
【0004】また、ロータ9にはその端面間を貫通して
ロータ軸10が一体に設けられ、ロータ軸10は上記両
サイドブロック5,6によって回転自在に支持されてい
るが、上記ロータ軸10を支持するために上記両サイド
ブロック5,6にそれぞれ設けられる軸受20,20に
は、ニードルベアリングをはじめとする転がり軸受や、
すべり軸受等が主に採用されている。
【0005】なお、圧縮機本体1とケーシング2との間
には、シリンダ室8内でロータ9の回転により圧縮され
た高圧冷媒ガスが吐出される吐出室12が形成され、こ
の吐出室12内底部には、油分離器13により分離され
て圧縮機本体1の各摺動部を潤滑させるための潤滑油が
溜められた油溜まり14が形成されている。
【0006】ところで、上記転がり軸受やすべり軸受等
の軸受の構造は、図5に示すように、ロータ軸10の端
面が通常は円筒形状であるため、このロータ軸10を支
持する軸受20の軸受面20aも同様に円筒形状に形成
されて主にラジアル方向F1の負荷を受ける構造となっ
ている。
【0007】特に、ラジアル方向F1 にすべり軸受を採
用している場合には、軸受20自体スラスト方向F2
負荷を受けることはできない構造であるため、回転体の
一部ロータ端面などに油動圧を発生させるなどしてスラ
スト方向F2 の負荷を受ける役割を果たしている。
【0008】ところが、軸受20にすべり軸受を採用し
ている場合には、軸受20自体はスラスト方向F2 の負
荷を受けていないため、スラスト方向F2 の負荷が何ら
かの事情で発生した場合には、圧縮機本体における回転
体に最悪ロックなどの現象を起こしやすい構造といえ
る。
【0009】ロータリー型気体圧縮機やスクロール型気
体圧縮機などのように、圧縮機の運転に伴う負荷の主成
分がラジアル方向である場合、図5に示すような軸受構
造を圧縮機に採用すると、軸受に生じる負荷のほとんど
は、F1 である。また、この時に生じる軸受反力は、W
1 であり、垂直方向であるW2 側への反力は生じない。
【0010】その結果、圧縮機において発生したラジア
ル方向の負荷変動は、そのままラジアル方向の負荷変
動、振動となる。
【0011】これら気体圧縮機を車両エンジンに取り付
ける際には、ここで発生するラジアル方向の振動成分を
十分考慮しなければ、振動伝播が起こり、騒音が発生し
やすい環境となってしまう。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とする
ところは、圧縮機本体における回転体のロック現象を防
止し、かつ、騒音の発生を防止することができる気体圧
縮機を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る気体圧縮機は、吸入室からの冷媒ガス
を圧縮した高圧冷媒ガスを吐出室に吐出する圧縮機本体
と、上記圧縮機本体内のフロントサイドブロックとリア
サイドブロック間に形成されたシリンダ室内に横架され
るロータの端面間を貫通して設けられたロータ軸とを具
備し、上記ロータ軸の両端面がロータ軸端面方向に向け
てテーパ形状に形成され、かつ、上記ロータ軸が回転自
在に支持されるように上記両サイドブロックのロータ軸
受面がテーパ形状に形成されていることを特徴とする。
【0014】また、本発明に係る気体圧縮機は、先端部
が所定量偏心した偏心軸を有する駆動軸と、第1フレー
ムに配設された渦巻状の圧縮室側固定スクロールと、上
記圧縮室側固定スクロールと対向させて第2フレームに
配設された渦巻状の膨張室側固定スクロールと、圧縮室
側固定スクロールの渦巻の隙間に嵌め込まれた圧縮室側
旋回スクロールと膨張室側固定スクロールの渦巻の隙間
に嵌め込まれた膨張室側旋回スクロールとが旋回スクロ
ール基板の両面に形成され、この旋回スクロール基板
が、第1フレームと第2フレームとの間に形成される作
動室を圧縮室と膨張室とに仕切り、かつ、上記偏心軸に
回転自在に取り付けられて上記駆動軸に対して偏心して
旋回する旋回スクロールとを具備し、上記駆動軸の両端
面が駆動軸端面方向に向けてテーパ形状に形成され、か
つ、上記駆動軸が回転自在に支持されるように駆動軸受
面がテーパ形状に形成されていることを特徴とする。
【0015】このように、回転体を支持する軸受の構造
をテーパ形状とすることによって、一つの軸受でラジア
ル方向とスラスト方向の両方向の負荷を受けることが可
能となり、圧縮機本体の圧縮作用により回転体に発生す
る振動成分をラジアル方向とスラスト方向の両方向に分
散させることができるため、圧縮機本体における回転体
のロック現象を防止し、かつ、騒音の発生を防止するこ
とができる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【0017】図1は本発明の第1の実施形態における気
体圧縮機の構成を示す断面図であり、本実施形態におけ
る気体圧縮機は、ベーンロータリー型の気体圧縮機であ
って、圧縮機本体1と、圧縮機本体1を包囲するケーシ
ング2と、フロントヘッド3とを具備し、ケーシング2
の開口端をフロントヘッド3で塞いで密閉し、電磁クラ
ッチ4に連結された圧縮機本体1をケーシング2内部に
収納するように構成されている。
【0018】また、圧縮機本体1は、フロントサイドブ
ロック5とリアサイドブロック6間に内周略楕円筒状の
シリンダ7を有し、シリンダ7と上記両サイドブロック
5,6とによって形成される内周略楕円筒状のシリンダ
室8内にロータ9が回転可能となるように横架されてい
る。
【0019】ロータ9にはその端面間を貫通してロータ
軸10が一体に設けられており、ロータ軸10は上記両
サイドブロック5,6によって回転自在に支持され、そ
の径方向に図示しないスリット状のベーン溝が形成さ
れ、ベーン溝にはベーン11が進退自在に装着されてい
る。
【0020】さらに、上記ロータ軸10のフロントサイ
ドブロック5側端面10a,およびロータ軸10のリア
サイドブロック6側端面10bの形状がそれぞれロータ
軸10の両端面方向に向けてテーパ形状に形成されてお
り、かつ、上記ロータ軸10が回転自在に支持されるよ
うに、ロータ軸10のフロントサイドブロック5側端面
10aを支持するためフロントサイドブロック5に取り
付けられた軸受40の軸受面40a、およびロータ軸1
0のリアサイドブロック6側端面10bを支持するため
リアサイドブロック6に取り付けられた軸受50の軸受
面50aの形状がそれぞれテーパ形状に形成されてい
る。
【0021】なお、圧縮機本体1とケーシング2との間
には、シリンダ室8内でロータ9の回転により圧縮され
た高圧冷媒ガスが吐出される吐出室12が形成され、こ
の吐出室12内底部には、油分離器13により分離され
て圧縮機本体1の各摺動部を潤滑させるための潤滑油が
溜められた油溜まり14が形成されている。
【0022】次に、本発明の第2の実施形態について図
2に基づき説明する。
【0023】同図に示すように、本実施形態における気
体圧縮機は、スクロール型の気体圧縮機であって、第1
フレーム24内部に駆動用モータ21を内蔵し、駆動用
モータ21のステータ21aを第1フレーム24に固定
して、第1フレーム24の開口端をモータカバー25で
塞いで密閉することにより駆動用モータ21を第1フレ
ーム24内部に収納するように構成されている。
【0024】駆動用モータ21の駆動軸30にはロータ
21bが固定され、駆動軸30はロータ21bの前後に
おいて、第1フレーム24に取り付けられた軸受40、
モータカバー25に取り付けられた軸受50により回転
自在に支持されており、駆動軸30の第1フレーム24
側先端部は、偏心量eだけ偏心した偏心軸30aとなっ
ている。
【0025】第1フレーム24の前面と第2フレーム2
6との間には作動室27が形成され、作動室27内部は
旋回スクロール基板33cによって圧縮室22と膨張室
23とに仕切られている。
【0026】圧縮室22の第1フレーム24の内側には
渦巻状の圧縮室側固定スクロール31、膨張室23の第
2フレーム26の内側には渦巻状の膨張室側固定スクロ
ール32がそれぞれ配設され、圧縮室側固定スクロール
31と膨張室側固定スクロール32とは互いに対向して
いる。
【0027】また、圧縮室側固定スクロール31の渦巻
の隙間に嵌め込まれた圧縮室側旋回スクロール33aと
膨張室側固定スクロール32の渦巻の隙間に嵌め込まれ
た膨張室側旋回スクロール33bとは旋回スクロール基
板33cの両面に互いに背中合わせに一体に形成されて
旋回スクロール33が構成され、旋回スクロール33の
旋回中、常に第2フレーム26の端面26aとの接触を
維持して圧縮室22と膨張室23とのシールを保ってい
る。
【0028】また、旋回スクロール33は、偏心軸30
aに軸受34を介して回動自在に取り付けられ、偏心軸
30aにより公転運動をし、図示しない自転防止機構に
より公転のみを許容され自転しないようになっている。
【0029】さらに、上記駆動軸30の第1フレーム2
4側端面30b,および駆動軸30のモータカバー25
側端面30cの形状がそれぞれ駆動軸30の両端面方向
に向けてテーパ形状に形成され、かつ、上記駆動軸30
が回転自在に支持されるように、第1フレーム24に取
り付けられた軸受40の軸受面40a、およびモータカ
バー25に取り付けられた軸受50の軸受面50aの形
状がそれぞれテーパ形状に形成されている。
【0030】なお、符号35は低圧冷媒ガスを吸入する
ための圧縮室吸入口であり、圧縮されたガスは連通孔3
6を通って圧縮室吐出口37から外部へ送られる。ま
た、符号38は高圧冷媒ガスを吸入するための膨張室吸
入口であり、吸入されたガスは膨張室23で膨張されて
膨張室吐出口39から図示しない車室内に送られる。
【0031】次に、上記各構成による気体圧縮機の作用
について、図3に基づき説明する。
【0032】ロータ軸10あるいは駆動軸30両端面お
よび軸受面をテーパ形状に形成すると、回転体の回転に
より発生するラジアル方向F1 およびスラスト方向F2
の両方向の負荷を受けることが可能となり、また、同様
の負荷に対して、テーパ形状の軸受は反力の発生方向が
変化する。
【0033】すなわち、ラジアル方向F1 の負荷W1
対して、テーパ形状の軸受40の反力F4 の発生方向
は、軸受40の軸受面40aに対して垂直方向、つま
り、ラジアル方向F1 と、軸受40の軸受面40aと垂
直方向とのなす角(接触角)αだけロータ軸10あるい
は駆動軸30中心方向に傾いた方向に発生し、この反力
の大きさはラジアル方向F1 の負荷W1 と同一となる。
【0034】この反力F4 をラジアル方向F1 とスラス
ト方向F2 との反力に分解すると、ラジアル方向F1
は同図中ベクトルf1 で表わす反力、スラスト方向F2
には同図中ベクトルf2 で表わす反力とに分かれる。
【0035】このベクトルf1 ,f2 で表わす反力が振
動成分となり、この振動成分を打ち消すために、今度は
ロータ軸10あるいは駆動軸30の反対側端面の軸受5
0に同一のテーパ形状を形成すればよいことになる。
【0036】すなわち、ロータ軸10あるいは駆動軸3
0の反対側端面および軸受50の軸受面50aの形状が
それぞれテーパ形状に形成されているため、ラジアル方
向に発生する反力f1 に対して、テーパ形状の軸受50
の反力F5 の発生方向は、軸受50の軸受面50aに対
して垂直方向に発生し、この反力の大きさはラジアル方
向F1 に発生する力f1 の負荷と同一となる。
【0037】この反力F5 をラジアル方向F1 とスラス
ト方向F2 との反力に分解すると、ラジアル方向F1
は同図中ベクトルf3 で表わす反力、スラスト方向F2
には同図中ベクトルf4 で表わす反力とに分かれる。
【0038】このベクトルf3 ,f4 で表わす反力は、
それぞれ上述したベクトルf1 ,f 2 と大きさが同一で
方向が逆であるため打ち消し合ってお互いの負荷の干渉
は起こらない。よって、ラジアル方向F1 、スラスト方
向F2 のどちらか一方方向の振動成分とはならず、特定
方向の振動成分を見かけ上小さくすることができるた
め、騒音の発生要因を小さくすることができる。
【0039】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
係る気体圧縮機によれば、回転体を支持するロータ軸あ
るいは駆動軸およびその軸受の構造をテーパ形状とする
ことによって、一つの軸受でラジアル方向とスラスト方
向の両方向の負荷を受けることが可能となり、圧縮機本
体の圧縮作用により回転体に発生する振動成分をラジア
ル方向とスラスト方向の両方向に分散させることができ
るため、圧縮機本体における回転体のロック現象を防止
でき、かつ、特定方向の振動成分を見かけ上小さくする
ことにより、騒音の発生要因を小さくし騒音の発生を防
止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る気体圧縮機の第1の実施形態の構
成を示す断面図である。
【図2】本発明に係る気体圧縮機の第2の実施形態の構
成を示す断面図である。
【図3】本発明に係る気体圧縮機における軸受の部分拡
大図であり、軸受が受ける負荷および軸受に発生する反
力を示す図である。
【図4】従来のベーンロータリー型気体圧縮機の構成を
示す断面図である。
【図5】図4に示す気体圧縮機における軸受の部分拡大
図であり、軸受が受ける負荷および軸受に発生する反力
を示す図である。
【符号の説明】
10 ロータ軸 30 駆動軸 40 軸受 40a 軸受面 50 軸受 50a 軸受面 F1 ラジアル方向 F2 スラスト方向 W1 ラジアル方向の負荷 W2 スラスト方向の負荷 f1 ,f3 ラジアル方向の反力 f2 ,f4 スラスト方向の反力 α 接触角
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3H029 AA02 AA05 AA15 AA16 AA21 AB03 BB21 BB31 BB32 CC16 CC18 3H039 AA02 AA05 AA12 BB02 BB07 BB08 BB15 CC12 CC22 3H040 AA09 BB04 BB10 BB11 CC10 CC16 DD09 DD31

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 吸入室からの冷媒ガスを圧縮した高圧冷
    媒ガスを吐出室に吐出する圧縮機本体と、 上記圧縮機本体内のフロントサイドブロックとリアサイ
    ドブロック間に形成されたシリンダ室内に横架されるロ
    ータの端面間を貫通して設けられたロータ軸とを具備
    し、 上記ロータ軸の両端面がロータ軸端面方向に向けてテー
    パ形状に形成され、かつ、上記ロータ軸が回転自在に支
    持されるように上記両サイドブロックのロータ軸受面が
    テーパ形状に形成されていることを特徴とする気体圧縮
    機。
  2. 【請求項2】 先端部が所定量偏心した偏心軸を有する
    駆動軸と、 第1フレームに配設された渦巻状の圧縮室側固定スクロ
    ールと、 上記圧縮室側固定スクロールと対向させて第2フレーム
    に配設された渦巻状の膨張室側固定スクロールと、 圧縮室側固定スクロールの渦巻の隙間に嵌め込まれた圧
    縮室側旋回スクロールと膨張室側固定スクロールの渦巻
    の隙間に嵌め込まれた膨張室側旋回スクロールとが旋回
    スクロール基板の両面に形成され、この旋回スクロール
    基板が、第1フレームと第2フレームとの間に形成され
    る作動室を圧縮室と膨張室とに仕切り、かつ、上記偏心
    軸に回転自在に取り付けられて上記駆動軸に対して偏心
    して旋回する旋回スクロールとを具備し、 上記駆動軸の両端面が駆動軸端面方向に向けてテーパ形
    状に形成され、かつ、上記駆動軸が回転自在に支持され
    るように駆動軸受面がテーパ形状に形成されていること
    を特徴とする気体圧縮機。
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