JP2008014185A

JP2008014185A - スクロール型圧縮機

Info

Publication number: JP2008014185A
Application number: JP2006184293A
Authority: JP
Inventors: Masami Negishi; 正美根岸
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2006-07-04
Filing date: 2006-07-04
Publication date: 2008-01-24

Abstract

【課題】圧縮能力を維持しながら高速化により小型化、軽量化を実現可能なスクロール型圧縮機を提供する。
【解決手段】電動機１２の駆動力を伝達する回転軸１４のクランクピン１６が旋回軸受３４を介して旋回スクロール３０に回転可能に連結され、旋回スクロール３０側となる電動機１２の一側で回転軸１４が主軸受２０を介してハウジング８に支持されると共に、電動機１２の他側で副軸受２６を介してハウジング８に支持されており、旋回軸受３４、主軸受２０、及び副軸受２６の少なくとも１つをフローティング軸受とすると共に、回転軸１４にはフローティング軸受に潤滑油を供給する油路を内部に設ける。
【選択図】図２

Description

本発明はスクロール型圧縮機に関し、特に電動機によって圧縮機構を回転するようにした、例えば冷凍空調機やヒートポンプ給湯機などに好適なスクロール型圧縮機に関する。

冷凍空調機やヒートポンプ給湯機などに用いられる電動機駆動式の圧縮機は、旋回スクロールと固定スクロールとを噛み合わせて形成される圧縮室により冷媒を圧縮する圧縮機構を備えている。そして、電動機からの駆動力を旋回スクロールに伝達して旋回スクロールを自転させずに旋回させることにより、圧縮室の容積を変化させて冷媒の圧縮を行う。
電動機からの駆動力は回転軸を介して旋回スクロールに伝達されるが、回転軸の回転を旋回スクロールの旋回運動へと変換するために、回転軸の旋回スクロール側端部には回転軸の軸心から偏心したクランクピンが設けられており、このクランクピンが旋回軸受を介して旋回スクロールに連結されている。

また、回転軸は電動機を貫通して設けられ、電動機に対して旋回スクロール側の部分が主軸受を介して回転自在にハウジングに支持されると共に、電動機に対して旋回スクロール側とは反対側の部分が副軸受を介して回転自在にハウジングに支持されている。
これら旋回軸受、主軸受、及び副軸受にはすべり軸受が用いられるのが一般的であり、このようなスクロール型圧縮機の１つとして、巻きブッシュを主軸受に用いたものが特許文献１により提案されている。

特許文献１のスクロール型圧縮機では、巻きブッシュの継ぎ目から潤滑油が漏洩するのを防止するため、巻きブッシュと直列にシール部材を配設するようにしている。
特開２００３−３２８９４１号公報

このようなスクロール型圧縮機に対し、近年では冷凍空調機やヒートポンプ給湯機などをコンパクトに構成するため、圧縮能力を維持した上での小型化、軽量化が求められている。圧縮能力を維持したままスクロール型圧縮機を小型化するためには圧縮機構の回転速度を高速化する必要があり、これに伴い電動機からの駆動力を圧縮機構に伝達する回転軸の回転も高速化する。

ところが、回転軸の回転の高速化により回転軸と旋回スクロールやハウジングとの間に設けられた旋回軸受、主軸受及び副軸受に加わる負荷が増大するため、これら軸受をすべり軸受とした場合には、その耐久性を向上させるためにこれら軸受の摺動面積を増大させる必要がある。即ち、軸受の長さや径が増大することにより、回転軸の長さや径も増大することとなるため、スクロール型圧縮機を十分に小型化、軽量化できないという問題がある。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、圧縮能力を維持しながら高速化により小型化、軽量化を実現可能なスクロール型圧縮機を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明のスクロール型圧縮機は、旋回スクロールと固定スクロールとを噛み合わせて形成される圧縮室により流体を圧縮する圧縮機構と、上記旋回スクロールを駆動するための電動機と、上記旋回スクロールを旋回運動させるためのクランクピンを一端に有し、他端が上記電動機に対して上記旋回スクロールとは反対側に突出するように上記電動機を貫通し、上記電動機の駆動力を上記旋回スクロールに伝達する回転軸と、上記圧縮機構、電動機及び回転軸を収容するハウジングとを備えたスクロール型圧縮機において、上記回転軸は、上記クランクピンが旋回軸受を介して上記旋回スクロールに回転可能に連結され、上記旋回スクロール側となる上記電動機の一側で主軸受を介して上記ハウジングに回転可能に支持されると共に、上記電動機の他側で副軸受を介して上記ハウジングに回転可能に支持されており、上記旋回軸受、主軸受、及び副軸受の少なくとも１つをフローティング軸受として、上記フローティング軸受を、上記旋回スクロール及び上記ハウジングのうち上記フローティング軸受が設けられる方に固定される固定ブッシュと、上記固定ブッシュと上記回転軸との間に介装され、上記回転軸及び上記固定ブッシュの双方に対して相対回転可能な回転ブッシュとにより構成すると共に、上記回転軸には上記フローティング軸受に潤滑油を供給する油路が内部に設けられていることを特徴とする（請求項１）。

このように構成されたスクロール型圧縮機によれば、電動機の駆動力が回転軸を介して旋回スクロールに伝達されることにより流体の圧縮が行われる。
このとき、回転軸上端に形成されたクランクピンと旋回スクロールとの間に介装された旋回軸受、旋回スクロール側となる電動機の一側で回転軸とハウジングとの間に介装された主軸受、及び電動機の他側で回転軸とハウジングとの間に介装された副軸受の少なくとも１つはフローティング軸受となっており、このフローティング軸受には回転軸内に形成された油路から潤滑油が供給される。

このため、回転軸が回転するとフローティング軸受に供給される潤滑油の剪断力により回転ブッシュが回転軸より低い回転速度で回転する。
また、上記スクロール型圧縮機において、上記回転軸の油路は、上記回転軸の軸線方向に形成されて潤滑油が流動する潤滑油通路と、上記潤滑油通路から上記フローティング軸受の回転ブッシュと摺動する上記回転軸の外周面に連通する潤滑油供給路とからなることを特徴とする（請求項２）。

このように構成されたスクロール型圧縮機によれば、潤滑油が潤滑油通路から潤滑油供給路を介して回転ブッシュと摺動する回転軸の外周面に供給される。
更に、上記スクロール型圧縮機において、上記回転ブッシュは、その内周面と外周面とを連通する連通路が形成されていることを特徴とする（請求項３）。
このように構成されたスクロール型圧縮機によれば、フローティング軸受に供給された潤滑油が連通路を介して回転ブッシュの内周面と外周面との間で流動する。

また、以上のようなスクロール型圧縮機のいずれかにおいて、上記回転ブッシュは、その内周面と外周面との少なくとも一方に周方向に形成された溝を有することを特徴とする（請求項４）。
このように構成されたスクロール型圧縮機によれば、フローティング軸受に供給された潤滑油が溝内に保持されると共に、溝が形成された面と回転軸又は固定ブッシュとの摺動面積は溝がない場合よりも減少する。

或いは、上記スクロール型圧縮機のいずれかにおいて、上記回転ブッシュは、その内周面と外周面との少なくとも一方が周方向に稜線を有した波形状に形成されることを特徴とする（請求項５）。
このように構成されたスクロール型圧縮機によれば、フローティング軸受に供給された潤滑油が波形状の表面によって保持され易くなると共に、波形状の表面と回転軸又は固定ブッシュとの摺動面積は波形状でない場合よりも減少する。

更に、以上のようなスクロール型圧縮機のいずれかにおいて、上記旋回軸受、主軸受、及び副軸受がいずれも上記フローティング軸受であることを特徴とする（請求項６）。

本発明のスクロール型圧縮機によれば、回転軸内に形成された油路からフローティング軸受に潤滑油が供給されることにより、回転軸が回転すると潤滑油の剪断力により回転ブッシュが回転軸より低い回転速度で回転するので、回転軸と回転ブッシュとの相対的な回転速度差、及び回転ブッシュと固定ブッシュとの相対的な回転速度差は回転軸の回転速度より低くなる。従って、フローティング軸受を用いた軸受についてはすべり軸受を用いた場合に比べて摺動面積を小さくすることが可能となり、圧縮能力を維持しながら高速化によってスクロール型圧縮機を効果的に小型化、軽量化することが可能となる。

また、請求項２のスクロール型圧縮機によれば、潤滑油が潤滑油通路から潤滑油供給路を介して回転ブッシュと摺動する回転軸の外周面に供給されるので、回転ブッシュと回転軸との間に十分な潤滑油を供給し、回転ブッシュを回転軸に接触しにくくして、フローティング軸受としての機能を良好に発揮させることが可能となる上、フローティング軸受における潤滑油の油膜切れを良好に防止することができる。

更に、請求項３のスクロール型圧縮機によれば、フローティング軸受に供給された潤滑油が連通路を介して回転ブッシュの内周面と外周面との間で流動するので、回転ブッシュと固定ブッシュとの間にも十分な潤滑油を供給し、より一層良好にフローティング軸受としての機能を発揮させることが可能となる上、フローティング軸受における潤滑油の油膜切れをより一層確実に防止することができる。

また、請求項４のスクロール型圧縮機によれば、フローティング軸受に供給された潤滑油が溝内に保持されるので、より一層良好にフローティング軸受の潤滑を行うことができる。更に、溝が形成された面と回転軸又は固定ブッシュとの摺動面積が溝がない場合よりも減少するので、万一潤滑油の油膜切れが生じるようなことがあっても摩擦抵抗を低減して軸受の寿命の低下を抑制し、信頼性を向上させることが可能となる。

また、請求項５のスクロール型圧縮機によれば、フローティング軸受に供給された潤滑油が波形状の表面によって保持され易くなるので、より一層良好にフローティング軸受の潤滑を行うことができる。更に、波形状の表面と回転軸又は固定ブッシュとの摺動面積は波形状でない場合よりも減少するので、万一潤滑油の油膜切れが生じるようなことがあっても摩擦抵抗を低減して軸受の寿命の低下を抑制し、信頼性を向上させることが可能となる。

また、請求項６のスクロール型圧縮機によれば、旋回軸受、主軸受、及び副軸受をいずれもフローティング軸受としたので、最も効果的にスクロール型圧縮機を小型化、軽量化することが可能となる。

以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るスクロール型圧縮機の概略を示す縦断面図である。
スクロール型圧縮機（以下圧縮機という）１は、冷凍空調装置やヒートポンプ式給湯機などに用いられる圧縮機であって、図１に示すように、圧縮機１は胴部２と、胴部２の上部を覆う上部蓋４と、胴部２の下部を覆う下部蓋６とで密閉されたハウジング８を備えている。

胴部２内には、流体である二酸化炭素からなる冷媒ガスを圧縮するための圧縮機構１０が収容されると共に、圧縮機構１０の下方には圧縮機構１０を駆動するための駆動力を発生する電動機１２が収容されている。
電動機１２は電動機１２の駆動力を圧縮機構１０に伝達するための回転軸１４を有しており、この回転軸１４は電動機１２を貫通して圧縮機構１０から電動機１２の下方にかけて延設されている。回転軸１４の上端部には、回転軸１４から偏心してクランクピン１６が形成されており、クランクピン１６と電動機１２との間の部分が、胴部２に固定されてハウジング８の一部を形成する上部フレーム１８により、主軸受２０を介して回転可能に支持されている。また、回転軸１４の下端部には下部蓋６に貯留された潤滑油を吸引するためのオイルポンプ２２が装着されると共に、電動機１２とオイルポンプ２２との間の部分が、胴部２に固定されてハウジング８の一部を形成する下部フレーム２４により、副軸受２６を介して回転可能に支持されている。

圧縮機構１０は、胴部２に固定された固定スクロール２８と、フレーム１８上で旋回運動可能に設けられた旋回スクロール３０とを備えたいわゆるスクロールタイプであって、これら固定スクロール２８と旋回スクロール３０とが互いに噛み合うことによって圧縮空間が形成される。
旋回スクロール３０の下面にはボス３２が形成されており、回転軸１４のクランクピン１６が旋回軸受３４を介して回転可能に挿入されている。そして、電動機１２が作動して回転軸１４が回転すると、クランクピン１６によって旋回スクロール３０が旋回運動し、固定スクロール２８と旋回スクロール３０とによって形成された圧縮空間の容積が変化することにより冷媒ガスの圧縮が行われる。

冷媒ガスは、図示しない冷凍空調装置の冷凍回路やヒートポンプ給湯機のヒートポンプ回路などの冷媒回路から吸入管３６を介して圧縮機構１０に吸入され、上述のようにして圧縮されることにより高圧の冷媒ガスとなってハウジング８内を循環した後、吐出管３８から冷媒回路へと吐出される。
回転軸１４の内部には、その軸線方向に沿って潤滑油通路（油路）４０が形成されており、この潤滑油通路４０には回転軸１４の下端部の開口からオイルポンプ２２で吸引された潤滑油が供給され、潤滑油通路４０を流動する潤滑油は、回転軸１４の上端部の開口から吐出されて、圧縮機構１０や電動機１２などの各摺動部分に供給されるようになっている。

また、回転軸１４の主軸受２０、副軸受２６及び旋回軸受３４に対応する部分にはそれぞれ、潤滑油通路４０と回転軸１４の外周面とを連通する潤滑油供給路（油路）４２，４４，４６が形成されており、潤滑油通路４０内を流動する潤滑油の一部が主軸受２０、副軸受２６及び旋回軸受３４に供給される。
図２は、図１の圧縮機１のうち主軸受２０及び旋回軸受３４の周辺を拡大して示す縦断面図である。

図２に示すように旋回軸受３４は、旋回スクロール３０のボス３２に嵌合して固着された金属製の固定ブッシュ４８と、固定ブッシュ４８とクランクピン１６の外周面との間に介装され、クランクピン１６及び固定ブッシュ４８の双方に対して相対回転可能なカーボングラファイト製の回転ブッシュ５０とにより構成されたフローティング軸受となっている。

旋回軸受３４における回転ブッシュ５０の軸線方向への動きは、ボス３２の内周面上端部に形成された段部５２と、回転軸１４のクランクピン１６下端に形成されたフランジ５４とにより規制され、回転ブッシュ５０が固定ブッシュ４８内から脱落しないようになっている。
また、図２に示すように主軸受２０は、上部フレーム１８に嵌合して固着された金属製の固定ブッシュ５６と、固定ブッシュ５６と回転軸１４の外周面との間に介装され、回転軸１４及び固定ブッシュ５６の双方に対して相対回転可能なカーボングラファイト製の回転ブッシュ５８とにより構成されたフローティング軸受となっている。

主軸受２０における回転ブッシュ５８の軸線方向への動きは、回転軸１４のフランジ５４と、上部フレーム１８下端部近傍の回転軸１４の外周面に装着されたスナップリング６０とにより規制され、回転ブッシュ５８が固定ブッシュ５６内から脱落しないようになっている。
図３は図２中のIII−IIIに沿うクランクピン１６、ボス３２及び旋回軸受３４の断面図であり、図４は旋回軸受３４に用いられる回転ブッシュ５０の斜視図である。図３及び図４に示すように回転ブッシュ５０には、その内周面と外周面とを連通する連通路６２が周方向に２列で各列に６個ずつ等間隔に形成されている。

また、クランクピン１６に形成された潤滑油供給路４６は、潤滑油通路４０から径方向に延びた単一の油路であって、クランクピン１６外周面において回転ブッシュ５０の連通路６２の開口位置とは軸線方向にずれた位置に開口するようになっている。なお、この潤滑油供給路４６は単一とせずに複数設けるようにしても良い。
回転軸１４内の潤滑油通路４０及び潤滑油供給路４６により、オイルポンプ２２から供給された潤滑油がクランクピン１６の外周面に供給されると、回転ブッシュ５０の内周面とクランクピン１６の外周面との間を流動すると共に、連通路６２を通って回転ブッシュ５０の外周面に供給され、固定ブッシュ４８と回転ブッシュ５０との間を流動する。そして、回転ブッシュ５０の内周面と外周面との間で連通路６２により潤滑油が流動する。

また、このとき潤滑油通路４０のクランクピン１６上端の開口から潤滑油が流出することにより、旋回軸受３４の上端からも潤滑油が供給され、回転ブッシュ５０の内周面とクランクピン１６の外周面との間や、固定ブッシュ４８と回転ブッシュ５０との間、及び連通路６２を介して回転ブッシュ５０の内周面と外周面との間を流動する。
また、図５は図２中のV−V線に沿う主軸受２０周辺の断面図である。図５に示すように回転ブッシュ５８には、その内周面と外周面とを連通する連通路６４が周方向に等間隔で６個形成され、このようなものが旋回軸受３４における回転ブッシュ５０の連通路６２と同様に２列形成されている。即ち、主軸受３４の回転ブッシュ５８も、図４に示す旋回軸受３４の回転ブッシュ５０に類似する形状を有している。

回転軸１４に形成された潤滑油供給路４２は、潤滑油通路４０から互いに反対方向となる径方向に延びた２つの油路であって、回転軸１４外周面において回転ブッシュ５８の連通路６４の開口位置とは軸線方向にずれた位置に開口するようになっている。なお、この潤滑油供給路４２の数は２つに限られるものではなく、必要に応じて増減しても良い。
回転軸１４内の潤滑油通路４０及び潤滑油供給路４２により、オイルポンプ２２から供給された潤滑油が回転軸１４の外周面に供給されると、回転ブッシュ５８の内周面と回転軸１４の外周面との間を流動すると共に、連通路６４を通って回転ブッシュ５８の外周面に供給され、固定ブッシュ５６と回転ブッシュ５８との間を流動する。そして、回転ブッシュ５８の内周面と外周面との間で連通路６４により潤滑油が流動する。

また、上述のようにして旋回軸受３４に供給されて流出した潤滑油や回転軸１４上端部の開口から流出して圧縮機構１などを流動した潤滑油の一部が主軸受２０の上端から潤供給されることにより、回転ブッシュ５８の内周面と回転軸１４の外周面との間や、固定ブッシュ５６と回転ブッシュ５８との間、及び連通路６４を介して回転ブッシュ５８の内周面と外周面との間を流動する。

図６は、図１の圧縮機１のうち副軸受２６の周辺を拡大して示す縦断面図である。
図６に示すように副軸受２６は、下部フレーム２４に嵌合して固着された金属製の固定ブッシュ６６と、固定ブッシュ６６と回転軸１４の外周面との間に介装され、回転軸１４及び固定ブッシュ６６の双方に対して相対回転可能なカーボングラファイト製の回転ブッシュ６８とにより構成されたフローティング軸受となっている。

副軸受２６の回転ブッシュ６８の軸線方向への動きは、回転軸１４とオイルポンプ２２との間で下部フレーム２４に形成されたフランジ７０と、下部フレーム２４上端部近傍の回転軸１４の外周面に装着されたスナップリング７２とにより規制され、回転ブッシュ６８が固定ブッシュ６６内から脱落しないようになっている。
図７は図６中のVII−VII線に沿う副軸受２６周辺の断面図である。図７に示すように回転ブッシュ６８には、その内周面と外周面とを連通する連通路７４が周方向に等間隔で６個形成され、このようなものが旋回軸受３４における回転ブッシュ５０の連通路６２と同様に２列形成されている。即ち、副軸受２６の回転ブッシュ６８も、図４に示す旋回軸受３４の回転ブッシュ５０に類似する形状を有している。

回転軸１４に形成された潤滑油供給路４４は、潤滑油通路４０から互いに反対方向となる径方向に延びた２つの油路であって、回転軸１４外周面において回転ブッシュ６８の連通路７４の開口位置とは軸線方向にずれた位置に開口するようになっている。なお、この潤滑油供給路４２の数は２つに限られるものではなく、必要に応じて増減しても良い。
回転軸１４内の潤滑油通路４０及び潤滑油供給路４４により、オイルポンプ２２から供給された潤滑油が回転軸１４の外周面に供給されると、回転ブッシュ６８の内周面と回転軸１４の外周面との間を流動すると共に、連通路７４を通って回転ブッシュ６８の外周面に供給され、固定ブッシュ６６と回転ブッシュ６８との間を流動する。そして、回転ブッシュ５８の内周面と外周面との間で連通路６４により潤滑油が流動する。

また、上述のようにして旋回軸受３４や主軸受２０に供給された潤滑油が流下すると共に圧縮機構１０や電動機１２などを潤滑した後の潤滑油が流下することにより、副軸受２６の上端からも潤滑油が供給され、回転ブッシュ６８の内周面と回転軸１４の外周面との間や、固定ブッシュ６６と回転ブッシュ６８との間、及び連通路７４を介して回転ブッシュ６８の内周面と外周面との間を流動する。

主軸受２０、副軸受２６及び旋回軸受３４がこのように構成された圧縮機１において、電動機１２が作動して回転軸１４が回転を開始すると、オイルポンプ２２が下部蓋６に貯留された潤滑油を吸引して回転軸１４の潤滑油通路４０内に潤滑油を供給する。供給された潤滑油は潤滑油通路４０を上昇しながら、その一部が潤滑油供給路４４から副軸受２６に、また潤滑油供給路４２から主軸受２０に、更に潤滑油供給路４６から旋回軸受３４にそれぞれ供給され、残りが回転軸１４の上端の開口から流出して圧縮機構１０や電動機１２などの各摺動部分に供給される。

潤滑油供給路４２から主軸受２０に供給された潤滑油は、回転を開始した回転軸１４の外周面と回転ブッシュ５８の内周面との間で両者を潤滑しながら流動すると共に、更に連通路６４を通って回転ブッシュ５８の外周面へ流出し、回転ブッシュ５８の外周面と固定ブッシュ５６の内周面との間で両者を潤滑しながら流動する。このとき、回転ブッシュ５８は回転軸１４及び固定ブッシュ５６に対して相対回転可能となっているため、回転軸１４の回転開始当初は一部が回転軸１４や固定ブッシュ５６に接触しながら、回転ブッシュ５８も回転を開始する。

回転軸１４の回転速度が上昇していくと、回転軸１４と回転ブッシュ５８との間に作用する潤滑油の動圧、及び回転ブッシュ５８と固定ブッシュ５６との間に作用する潤滑油の動圧により、回転ブッシュ５８は回転軸１４及び固定ブッシュ５６のいずれにも接触しにくい状態となり、潤滑油の剪断力によって回転軸１４より低い回転速度で回転する。
このようにして、回転軸１４と回転ブッシュ５８との相対的な回転速度差、及び回転ブッシュ５８と固定ブッシュ５６との相対的な回転速度差は回転軸の回転速度より低くなるので、主軸受２０にすべり軸受を用いた場合に比べて摺動面積を小さくすることが可能となり、電動機１２の回転速度を高速化することによって圧縮能力を維持しながら圧縮機１を効果的に小型化、軽量化することが可能となる。

ここで、回転軸１４の上端部から流出した潤滑油の一部も圧縮機構１０などを潤滑した後に主軸受２０に供給され、回転軸１４と回転ブッシュ５８との間や回転ブッシュ５８と固定ブッシュ５６との間を潤滑する。そして、これに加えて潤滑油供給路４２から主軸受２０に潤滑油が供給されるので、回転軸１４と回転ブッシュ５８との間に十分な潤滑油を供給し、回転ブッシュ５８を回転軸１４に接触しにくくして、フローティング軸受としての機能を良好に発揮させることが可能となる上、フローティング軸受における潤滑油の油膜切れを良好に防止することができる。

また、潤滑油供給路４２から主軸受２０に供給された潤滑油は、上述のように連通路６４を介して回転ブッシュ５８の内周面から外周面へと供給されるので、回転ブッシュ５８と固定ブッシュ５６との間にも十分な潤滑油を供給し、回転ブッシュ５８を固定ブッシュ５６に接触しにくくして、より一層良好にフローティング軸受としての機能を発揮させることが可能となる上、フローティング軸受における潤滑油の油膜切れをより一層確実に防止することができる。

潤滑油供給路４４から副軸受２６に供給された潤滑油についても、上述した主軸受２０の場合と同様に、回転を開始した回転軸１４の外周面と回転ブッシュ６８の内周面との間で両者を潤滑しながら流動すると共に、連通路７４を通って回転ブッシュ６８の外周面へ流出し、回転ブッシュ６８の外周面と固定ブッシュ６６の内周面との間で両者を潤滑しながら流動する。このとき、回転ブッシュ６８は回転軸１４及び固定ブッシュ６６に対して相対回転可能となっているため、回転軸１４の回転開始当初は一部が回転軸１４や固定ブッシュ６６に接触しながら、回転ブッシュ６８も回転を開始する。

回転軸１４の回転速度が上昇していくと、回転軸１４と回転ブッシュ６８との間に作用する潤滑油の動圧、及び回転ブッシュ６８と固定ブッシュ６６との間に作用する潤滑油の動圧により、回転ブッシュ６８は回転軸１４及び固定ブッシュ６６のいずれにも接触しにくい状態となり、潤滑油の剪断力によって回転軸１４より低い回転速度で回転する。
このようにして、回転軸１４と回転ブッシュ６８との相対的な回転速度差、及び回転ブッシュ６８と固定ブッシュ６６との相対的な回転速度差は回転軸の回転速度より低くなるので、副軸受２６にすべり軸受を用いた場合に比べて摺動面積を小さくすることが可能となり、電動機１２の回転速度を高速化することによって圧縮能力を維持しながら圧縮機１を効果的に小型化、軽量化することが可能となる。

ここで、回転軸１４の上端部から流出して圧縮機構１０や電動機１２などを潤滑した潤滑油の一部や、旋回軸受３４及び主軸受２０から流出した潤滑油の一部も副軸受２６に供給され、回転軸１４と回転ブッシュ６８との間や、回転ブッシュ６８と固定ブッシュ６６との間を潤滑する。そして、これに加えて潤滑油供給路４４から副軸受２６に潤滑油が供給されるので、回転軸１４と回転ブッシュ６８との間に十分な潤滑油を供給し、回転ブッシュ６８を回転軸１４に接触しにくくして、フローティング軸受としての機能を良好に発揮させることが可能となる上、フローティング軸受における潤滑油の油膜切れを良好に防止することができる。

また、潤滑油供給路４４から副軸受２６に供給された潤滑油は、上述のように連通路７４を介して回転ブッシュ６８の内周面から外周面へと供給されるので、回転ブッシュ６８と固定ブッシュ６６との間にも十分な潤滑油を供給し、回転ブッシュ６８を固定ブッシュ６６に接触しにくくして、より一層良好にフローティング軸受としての機能を発揮させることが可能となる上、フローティング軸受における潤滑油の油膜切れをより一層確実に防止することができる。

更に、潤滑油供給路４６から旋回軸受３４に供給された潤滑油についても、上述した主軸受２０や副軸受２６の場合と同様に、回転を開始した回転軸１４と共に回転するクランクピン１６の外周面と回転ブッシュ５０の内周面との間で両者を潤滑しながら流動すると共に、連通路６２を通って回転ブッシュ５０の外周面へ流出し、回転ブッシュ５０の外周面と固定ブッシュ４８の内周面との間で両者を潤滑しながら流動する。このとき、回転ブッシュ５０はクランクピン１６及び固定ブッシュ４８に対して相対回転可能となっているため、回転軸１４の回転開始当初は一部がクランクピン１６や固定ブッシュ４８に接触しながら、回転ブッシュ５０も回転を開始する。

回転軸１４の回転速度が上昇していくと、クランクピン１６と回転ブッシュ５０との間に作用する潤滑油の動圧、及び回転ブッシュ５０と固定ブッシュ４８との間に作用する潤滑油の動圧により、回転ブッシュ５０はクランクピン１６及び固定ブッシュ４８のいずれにも接触しにくい状態となり、潤滑油の剪断力によってクランクピン１６より低い回転速度で回転する。

このようにして、クランクピン１６と回転ブッシュ５０との相対的な回転速度差、及び回転ブッシュ５０と固定ブッシュ４８との相対的な回転速度差は回転軸の回転速度より低くなるので、旋回軸受３４にすべり軸受を用いた場合に比べて摺動面積を小さくすることが可能となり、電動機１２の回転速度を高速化することによって圧縮能力を維持しながら圧縮機１を効果的に小型化、軽量化することが可能となる。

ここで、回転軸１４の上端部から流出した潤滑油の一部も旋回軸受３４に供給され、クランクピン１６と回転ブッシュ５０との間や回転ブッシュ５０と固定ブッシュ４８との間を潤滑する。そして、これに加えて潤滑油供給路４６から旋回軸受３４に潤滑油が供給されるので、クランクピン１６と回転ブッシュ５０との間に十分な潤滑油を供給し、回転ブッシュ５０をクランクピン１６に接触しにくくして、フローティング軸受としての機能を良好に発揮させることが可能となる上、フローティング軸受における潤滑油の油膜切れを良好に防止することができる。

また、潤滑油供給路４６から旋回軸受３４に供給された潤滑油は、上述のように連通路６２を介して回転ブッシュ５０の内周面から外周面へと供給されるので、回転ブッシュ５０と固定ブッシュ４８との間にも十分な潤滑油を供給し、回転ブッシュ５０を固定ブッシュ４８に接触しにくくして、より一層良好にフローティング軸受としての機能を発揮させることが可能となる上、フローティング軸受における潤滑油の油膜切れをより一層確実に防止することができる。

以上のように、主軸受２０、副軸受２６及び旋回軸受３４にフローティング軸受を用いることにより、圧縮能力を維持しながら電動機１２を高速化して圧縮機１を小型化、軽量化することが可能となる。
なお、主軸受２０、副軸受２６及び旋回軸受３４をいずれもフローティング軸受とすることにより、最も効果的に圧縮機１を小型化、軽量化することが可能となるが、必要に応じてこれら３つの軸受のいずれか１つもしくは２つをフローティング軸受とすることによっても、これら軸受を全てすべり軸受とした場合より圧縮機１を小型化、軽量化することが可能である。

以上で本発明の一実施形態に係るスクロール型圧縮機についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施形態では、主軸受２０、副軸受２６及び旋回軸受３４に用いられる回転ブッシュ５８，６８，５０として、いずれも図４に示すように径が一定の円筒状のものを用いているが、これに代えてその外周面や内周面に環状の溝を形成したものを用いても良い。

図８はこのような環状溝を形成した旋回軸受の回転ブッシュ５０’の側面図であり、図９はこの回転ブッシュ５０’の縦断面図である。
図８及び図９に示すように、回転ブッシュ５０’は上記実施形態の回転ブッシュ５０と同様に形成された連通路６２’を有しており、各連通路６２’とは交叉しない位置で外周面には４本の環状溝７６が、また内周面には３本の環状溝７８が形成されている。

このような環状溝７６及び７８を設けることにより、クランクピン１６の外周面と回転ブッシュ５０’の内周面との間に供給された潤滑油が環状溝７８内に保持されると共に、回転ブッシュ５０’の外周面と固定ブッシュ４８の内周面との間の潤滑油が環状溝７６に保持される。従って、より一層良好に旋回軸受３４の潤滑を行うことができる。
また、クランクピン１６や固定ブッシュ４８との摺動面積が環状溝７６や７８のない場合よりも減少するので、万一潤滑油の油膜切れが生じるようなことがあっても摩擦抵抗を低減して旋回軸受３４の寿命の低下を抑制し、信頼性を向上させることが可能となる。

このような環状溝を有した回転ブッシュを、上記実施形態で用いた主軸受２０の回転ブッシュ５８や副軸受２６の回転ブッシュ６８に代えて用いた場合にも、旋回ブッシュ３４の回転ブッシュ５０’の場合と同様の効果を得ることができる。
なお、図８の回転ブッシュ５０’では内周面及び外周面の両方に環状溝７６及び７８を形成するようにしたが、いずれか一方のみに環状溝を設けるようにしても良いし、環状溝の数も適宜増減することが可能である。

また、環状溝７６及び７８は連通路６２’と交叉するように形成しても良いし、環状溝とする代わりに螺旋状の溝を周方向に形成するようにしても良い。
更に、このような環状溝７６や７８を設ける代わりに、周面が周方向に稜線を有した波形となるような回転ブッシュを用いるようにしても良い。
図１０はこのような波形の外周面及び内周面を有する旋回軸受３４用の回転ブッシュ５０”の縦断面図である。

図１０に示すように、回転ブッシュ５０”は上記実施形態の回転ブッシュ５０と同様に形成された連通路６２”を有しており、その内周面及び外周面は周方向に稜線を有した波形状となっている。
このように外周面及び内周面を波形とすることにより、旋回軸受３４に供給された潤滑油が波形状の表面によって保持され易くなる。従って、より一層良好に旋回軸受３４の潤滑を行うことができる。

また、クランクピン１６と波形状の内周面及び波形状の外周面と固定ブッシュ４８との摺動面積は周面が波形状でない場合よりも減少するので、万一潤滑油の油膜切れが生じるようなことがあっても摩擦抵抗を低減して旋回軸受３４の寿命の低下を抑制し、信頼性を向上させることが可能となる。
このような波形状の周面を有した回転ブッシュを、上記実施形態で用いた主軸受２０の回転ブッシュ５８や副軸受２６の回転ブッシュ６８に代えて用いた場合にも、旋回ブッシュ３４の回転ブッシュ５０”の場合と同様の効果を得ることができる。

なお、図１０の回転ブッシュ５０”では内周面及び外周面の両方を波形状としたが、いずれか一方のみを波形状としても良いし、上述した環状溝と組み合わせるようにしても良い。
また、上記実施形態では、回転軸１４内の潤滑油通路４０から分岐した潤滑油供給路４２，４４，４６により、主軸受２０、副軸受２６及び旋回軸受３４に直接潤滑油を供給するようにしたが、このような潤滑油供給路４２，４４，４６を設けず、回転軸１４の上端部の開口などから間接的に潤滑油を供給するようにしても良い。

更に、上記実施形態では、回転ブッシュ５０，５８，６８をいずれもカーボングラファイト製としたが、材質についてはこれに限られるものではなく、焼結金属や樹脂など必要に応じて様々なものを使用することが可能である。
更にまた、上記実施形態では、二酸化炭素からなる冷媒を圧縮するための圧縮機に本発明を適用したが、圧縮する流体の種類や圧縮機の用途についてはこれに限定されるものではなく、スクロール型圧縮機であれば適用が可能である。

本発明の一実施形態に係るスクロール型圧縮機の概略を示す縦断面図である。図１のスクロール型圧縮機の旋回軸受及び主軸受の周辺を拡大して示す縦断面図である。図２中のIII−III線に沿う断面図である。旋回軸受に用いられる回転ブッシュの斜視図である。図２中のV−V線に沿う断面図である。図１のスクロール型圧縮機の副軸受周辺を示す縦断面図である。図６中のVII−VII線に沿う断面図である。図４の回転ブッシュの変形例を示す側面図である。図６の回転ブッシュの縦断面図である。図４の回転ブッシュの図８とは別の変形例の縦断面図である。

符号の説明

１スクロール型圧縮機
８ハウジング
１０圧縮機構
１２電動機
１４回転軸
１６クランクピン
２０主軸受
２６副軸受
２８固定スクロール
３０旋回スクロール
３４旋回軸受
４０潤滑油通路（油路）
４２，４４，４６潤滑油供給路（油路）
４８，５６，６６固定ブッシュ
５０，５８，６８回転ブッシュ
６２，６４，７４連通路
７６，７８環状溝

Claims

旋回スクロールと固定スクロールとを噛み合わせて形成される圧縮室により流体を圧縮する圧縮機構と、
上記旋回スクロールを駆動するための電動機と、
上記旋回スクロールを旋回運動させるためのクランクピンを一端に有し、他端が上記電動機に対して上記旋回スクロールとは反対側に突出するように上記電動機を貫通し、上記電動機の駆動力を上記旋回スクロールに伝達する回転軸と、
上記圧縮機構、電動機及び回転軸を収容するハウジングとを備えたスクロール型圧縮機において、
上記回転軸は、上記クランクピンが旋回軸受を介して上記旋回スクロールに回転可能に連結され、上記旋回スクロール側となる上記電動機の一側で主軸受を介して上記ハウジングに回転可能に支持されると共に、上記電動機の他側で副軸受を介して上記ハウジングに回転可能に支持されており、
上記旋回軸受、主軸受、及び副軸受の少なくとも１つをフローティング軸受として、上記フローティング軸受を、上記旋回スクロール及び上記ハウジングのうち上記フローティング軸受が設けられる方に固定される固定ブッシュと、上記固定ブッシュと上記回転軸との間に介装され、上記回転軸及び上記固定ブッシュの双方に対して相対回転可能な回転ブッシュとにより構成すると共に、上記回転軸には上記フローティング軸受に潤滑油を供給する油路が内部に設けられていることを特徴とするスクロール型圧縮機。
上記回転軸の油路は、上記回転軸の軸線方向に形成されて潤滑油が流動する潤滑油通路と、上記潤滑油通路から上記フローティング軸受の回転ブッシュと摺動する上記回転軸の外周面に連通する潤滑油供給路とからな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。
上記回転ブッシュは、その内周面と外周面とを連通する連通路が形成され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。
上記回転ブッシュは、その内周面と外周面との少なくとも一方に周方向に形成された溝を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のスクロール型圧縮機。
上記回転ブッシュは、その内周面と外周面との少なくとも一方が周方向に稜線を有した波形状に形成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のスクロール型圧縮機。
上記旋回軸受、主軸受、及び副軸受がいずれも上記フローティング軸受であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のスクロール型圧縮機。