JP2011179374A

JP2011179374A - スクロール型圧縮機

Info

Publication number: JP2011179374A
Application number: JP2010042874A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Takahashi; 慎一高橋; Takeshi Iketaka; 剛士池▲高▼
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2010-02-26
Filing date: 2010-02-26
Publication date: 2011-09-15

Abstract

【課題】低騒音・低振動化を図ることのできるスクロール型圧縮機を提供することを目的とする。
【解決手段】圧縮機において、ボス部４８の軸受収容部４８ａの内周面に、潤滑油保持溝５０を形成することで、軸受収容部４８ａの内周面とドライブベアリング４５の外周面との間に潤滑油による油膜を形成した。この油膜により、主軸の回転時にドライブベアリング４５から軸受収容部４８ａに伝わる振動の伝播、およびそれに起因する騒音を抑制する。
【選択図】図２

Description

本発明は、車載用の空気調和機等を構成するスクロール型圧縮機に関する。

空気調和装置や冷凍装置に用いられるスクロール型の圧縮機は、渦巻状のスクロール壁をそれぞれ有する固定スクロールと旋回スクロールとを備える。そして、固定スクロールに対して旋回スクロールを公転旋回運動させ、双方のスクロール壁の間に形成される圧縮室の容積を減少させることで、圧縮室内の流体の圧縮を行う。

ここで、旋回スクロールは、モータやエンジンによって回転駆動される主軸に対し、主軸の回転中心から所定寸法だけオフセットして設けられた偏心軸部に回転自在（すなわち公転自在）に支持されている。そして、主軸の偏心軸部と旋回スクロールの間には、旋回スクロールを公転自在に支持するためのドライブベアリングが介在している。

このような圧縮機においては、常に求められている小型化という観点から、ドライブベアリングに、針状のコロを備えたニードルベアリングが用いられている。

特開２００８−２３９４号公報

しかしながら、ニードルベアリングは、ボールベアリングに比較すると、回転時の振動が大きいと言う問題がある。その結果、圧縮機の作動時における振動、およびそれに起因する騒音が大きくなってしまう。
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、低騒音・低振動化を図ることのできるスクロール型圧縮機を提供することを目的とする。

かかる目的のもとになされた本発明は、スクロール型の圧縮機であって、外殻を形成するハウジング内に回転自在に支持され、その一端に中心軸からオフセットした偏心軸部が一体に形成された主軸と、主軸の偏心軸部に軸受を介して回転自在に連結された旋回スクロールと、旋回スクロールと対向することで冷媒を圧縮する圧縮室を形成し、ハウジングに固定された固定スクロールと、旋回スクロールに設けられ、軸受を内部に収容し、主軸側に開口した筒状の軸受収容部と、軸受収容部の内周面および軸受の外周面の少なくとも一方に形成され、潤滑油を保持する保持溝と、を備えることを特徴とする。
保持溝に潤滑油が保持されることで油膜が形成され、この油膜が軸受収容部の内周面と軸受の外周面との間に介在する。これにより、軸受収容部の内周面と軸受の外周面との間での振動の伝播を抑制できる。

また、軸受収容部の内周面および軸受の外周面の間に、制振材料からなる制振層を形成することも可能である。これにより、軸受収容部の内周面と軸受の外周面との間での振動の伝播を抑制できる。

さらに、ハウジングと当該ハウジングに接続される他のハウジングとの間、またはハウジングと当該ハウジングの固定対象物との間に、主軸の軸線に沿った方向における相対変位を吸収する第一の振動減衰手段と、主軸の径方向における相対変位を吸収する第二の振動減衰手段と、を備えるようにしても良い。

本発明によれば、軸受収容部の内周面と軸受の外周面との間での振動の伝播を抑制できるので、それに起因する騒音を抑制することができる。その結果、軸受にニードルベアリングを用いた場合においても、振動や騒音を抑制することが可能となる。

本実施の形態における電動圧縮機の断面図である。第一の実施形態における旋回スクロールの断面図である。スクロールハウジングとモータハウジングの合わせ面の構造を示す拡大断面図である。第二の実施形態における旋回スクロールの断面図である。

以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
〔第一の実施の形態〕
図１は、本実施の形態における圧縮機１０の構成を示すための図である。
図１に示すように、圧縮機１０は、電動式で、ハウジング１１の下部収容室１１ａの一端側にスクロール式の圧縮部３０が収容され、他端側にモータ２０が収容されている。また、ハウジング１１には、上方に開口した上部収容室１１ｂが設けられ、この上部収容室１１ｂに、インバータ回路部１２が、モータ２０の外周部に沿うよう配置されて収容されている。上部収容室１１ｂの上方への開口は、カバー１７によって覆われている。

圧縮機１０の外殻を形成するハウジング１１は、モータ２０および主軸４０を収容するモータハウジング（他のハウジング）１１Ａと、圧縮部３０を収容するスクロールハウジング（ハウジング）１１Ｂとから構成されている。これらモータハウジング１１Ａ、スクロールハウジング１１Ｂは、それぞれ外周側に張り出したフランジ部１６Ａ、１６Ｂにおいて、図示しないボルトにより一体に締結されている。

圧縮機１０においては、下部収容室１１ａのモータ２０が設けられた側の側面に形成された冷媒吸入ポート（図示無し)からハウジング１１内に冷媒が導入され、圧縮部３０が設けられた側（一端側）の端面に形成された冷媒吐出ポートＰ２から、圧縮部３０によって圧縮された冷媒を吐出する。

モータ２０は、主軸４０に一体に設けられた回転子２１と、固定子２２とから構成されている。固定子２２は、回転子２１の外周側に対向して、ハウジング１１に固定されて設けられている。

主軸４０は、メインベアリング４１、サブベアリング４２を介してハウジング１１に回転自在に支持されている。そして、回転子２１は、メインベアリング４１とサブベアリング４２の間において、主軸４０と一体に設けられている。

圧縮部３０は、主軸４０とともに回転する旋回スクロール３２と、ハウジング１１に固定された固定スクロール３３と、を備える。
旋回スクロール３２、固定スクロール３３は、それぞれ円板状の端板３２ａ、３３ａの一面側に、渦巻状のスクロール壁３２ｂ、３３ｂが立設されている。これら旋回スクロール３２と固定スクロール３３は、スクロール壁３２ｂ、３３ｂを互いに組み合わせて、双方のスクロール壁３２ｂ、３３ｂ間に圧縮室３５を形成している。

主軸４０の圧縮部３０側の端部（一端）には、主軸４０の中心軸から予め定められた寸法だけ偏心した位置に、偏心軸部４３が突出形成されている。この偏心軸部４３に、ドライブベアリング４５を介し、旋回スクロール３２が回転自在に保持されている。これにより、旋回スクロール３２は、主軸４０の中心に対し、予め定められた寸法だけ偏心して設けられ、主軸４０がその軸線周りに回転すると、旋回スクロール３２は、主軸４０の中心に対し、偏心した寸法を半径とした回転（公転）を行う。これにより、圧縮室３５の容積が減少し、冷媒が圧縮される。なお、旋回スクロール３２が、公転しつつも、自転はしないよう、旋回スクロール３２と主軸４０との間には、オルダムリング３６が介在している。

ここで、ドライブベアリング４５としては、小径化を図ることのできるニードルベアリングが用いられている。

また、旋回スクロール３２と主軸４０との間には、主軸４０に対して偏心した旋回スクロール３２によるアンバランスを解消するため、バランサ４６が設けられている。

図２に示すように、旋回スクロール３２の端板３２ａにおいて、主軸４０に対向する側の中心部には、主軸４０側に突出したボス部４８が形成されている。ボス部４８には、主軸４０側に開口し、ドライブベアリング４５を収容する有底穴からなる軸受収容部４８ａが形成されている。

さて、上記したような圧縮機１０において、ボス部４８の軸受収容部４８ａの内周面に、潤滑油保持溝（保持溝）５０が形成されている。この潤滑油保持溝５０は、軸受収容部４８ａの内周面に、周方向に連続する環状で、主軸４０の軸線方向に間隔を隔てて複数設けることができる。これ以外にも、潤滑油保持溝５０を、スプライン状とし、軸受収容部４８ａにおいて、主軸４０の軸線方向に連続するものとし、これを軸受収容部４８ａの周方向に間隔を隔てて複数設けるようにしてもよい。さらには、潤滑油保持溝５０は、軸受収容部４８ａの内周面に螺旋状に連続させて形成しても良い。

圧縮機１０の組立時に、潤滑油保持溝５０が形成された軸受収容部４８ａの内周面に潤滑油を塗布しておく。もしくは、潤滑油保持溝５０が形成された軸受収容部４８ａに潤滑油を注入しておいてもよい。これにより、軸受収容部４８ａの内周面には、潤滑油による油膜が形成される。
このような軸受収容部４８ａにドライブベアリング４５を圧入すると、軸受収容部４８ａの内周面とドライブベアリング４５の外周面との間には潤滑油による油膜が介在する。この油膜により、振動減衰効果が得られ、主軸４０の回転時にドライブベアリング４５から軸受収容部４８ａに伝わる振動の伝播、およびそれに起因する騒音を抑制することができる。その結果、ドライブベアリング４５にニードルベアリングを用いた場合においても、振動や騒音を抑制することが可能となる。

また、図３に示すように、本実施形態においては、モータハウジング１１Ａ、スクロールハウジング１１Ｂの合わせ面部分において、断面Ｌ字状に形成されて、主軸４０の中心軸に直交した平面部６０Ａ、６０Ｂと、主軸４０の中心軸を中心として周方向に連続する円周面部６１Ａ、６１Ｂとが形成されている。
そして、互いに対向する平面部６０Ａと平面部６０Ｂ、円周面部６１Ａと円周面部６１Ｂとの間には、環状のＯ−リング（第一の振動減衰手段）６２、Ｏ−リング（第二の振動減衰手段）６３が挟み込まれ、平面部６０Ａと平面部６０Ｂ、円周面部６１Ａと円周面部６１Ｂとの間にクリアランスが形成されるようになっている。

このようにして、モータハウジング１１Ａ、スクロールハウジング１１Ｂの間にＯ−リング６２、６３が挟み込まれることで、主軸４０の軸方向、および径方向に振動抑制効果が備わる。これによっても、主軸４０の回転（旋回スクロール３２の回転）に伴う振動・騒音を抑制することができる。

なお、上記実施形態において、潤滑油は、あらかじめ圧縮機１０の組立時に軸受収容部４８ａに供給するだけでなく、冷媒中に含まれる油分によって補給することも可能である。さらには、ハウジング１１内に油溜まりがある場合には、そこから潤滑油を汲み上げて軸受収容部４８ａの内周面とドライブベアリング４５の外周面との間に供給するような構成とすることも可能である。

また、上記実施形態では、軸受収容部４８ａの内周面に潤滑油保持溝５０を形成したが、ドライブベアリング４５の外周面に同様の溝を形成しても良い。

［第二の実施形態］
次に、本発明に係るスクロール型圧縮機の第二の実施形態について以下に説明する。
なお、本実施形態で示す構成において、上記第一の実施形態と異なるのは、軸受収容部４８ａとドライブベアリング４５との間に制振部材を介在させる点のみである。したがって、上記第一の実施形態と異なる構成を中心に説明を行い、他の、上記第一の実施形態と共通する構成についてはその説明を省略する。

図４に示すように、軸受収容部４８ａの内周面とドライブベアリング４５の外周面との間に、円筒状の制振部材（制振層）７０が設けられている。
制振部材７０としては、ゴム系材料、樹脂系材料等を用いることができるが、強度・耐久性等も考慮すると、制振鋼板を用いるのが好ましい。

このように、軸受収容部４８ａの内周面とドライブベアリング４５との間に制振部材７０が介在することで、上記第一の実施形態と同様、振動減衰効果が得られ、主軸４０の回転時にドライブベアリング４５から軸受収容部４８ａに伝わる振動の伝播、およびそれに起因する騒音を抑制することができる。その結果、ドライブベアリング４５にニードルベアリングを用いた場合においても、振動や騒音を抑制することが可能となる。

なお、上記したような構成は、上記第一の実施形態と組み合わせて用いることが可能である。
また、軸受収容部４８ａの内周面とドライブベアリング４５との間に制振部材７０を挟み込むのではなく、ドライブベアリング４５の外輪を制振鋼板で形成しても良いし、ボス部４８を制振鋼板で形成しても良い。

また、ドライブベアリング４５は、ニードルベアリングに限らず、ボールベアリング等であっても同様の振動抑制効果が得られる。

さらに、圧縮機１０の全体構成について説明したが、その構成については上記に挙げたものに限定する意図は無く、他の構成を有した圧縮機においても本発明を適用できるのは言うまでもない。例えば、圧縮機１０は、モータ２０を備えた電動圧縮機としたが、モータ２０を備えず、エンジンにより主軸４０を駆動する構成とすることをも本発明は含む。
加えて、モータハウジング１１Ａ、スクロールハウジング１１Ｂの間にＯ−リング６２、６３を挟み込む構成としたが、例えば圧縮機１０がエンジンにより駆動される構成の場合、圧縮機のハウジングと、このハウジングの固定対象物（例えば車体）との間に、同様に、Ｏ−リング６２、６３を挟み込むようにしても良い。

これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。例えば、潤滑油保持溝５０や制振部材７０を設けず、モータハウジング１１Ａ、スクロールハウジング１１Ｂの間にＯ−リング６２、６３を挟み込む構成のみとしても良い。

１０…圧縮機、１１…ハウジング、１１Ａ…モータハウジング（他のハウジング）、１１Ｂ…スクロールハウジング（ハウジング）、２０…モータ、３０…圧縮部、３２…旋回スクロール、３３…固定スクロール、３５…圧縮室、４０…主軸、４３…偏心軸部、４５…ドライブベアリング、４８…ボス部、４８ａ…軸受収容部、５０…潤滑油保持溝（保持溝）、６２…Ｏ−リング（第一の振動減衰手段）、６３…Ｏ−リング（第二の振動減衰手段）、７０…制振部材（制振層）

Claims

スクロール型の圧縮機であって、
外殻を形成するハウジング内に回転自在に支持され、その一端に中心軸からオフセットした偏心軸部が一体に形成された主軸と、
前記主軸の前記偏心軸部に軸受を介して回転自在に連結された旋回スクロールと、
前記旋回スクロールと対向することで冷媒を圧縮する圧縮室を形成し、前記ハウジングに固定された固定スクロールと、
前記旋回スクロールに設けられ、前記軸受を内部に収容し、前記主軸側に開口した筒状の軸受収容部と、
前記軸受収容部の内周面および前記軸受の外周面の少なくとも一方に形成され、潤滑油を保持する保持溝と、
を備えることを特徴とするスクロール型圧縮機。
前記軸受収容部の内周面および前記軸受の外周面の間に、制振材料からなる制振層が形成されてい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。
前記ハウジングと当該ハウジングに接続される他のハウジングとの間、または前記ハウジングと当該ハウジングの固定対象物との間に、前記主軸の軸線に沿った方向における相対変位を吸収する第一の振動減衰手段と、前記主軸の径方向における相対変位を吸収する第二の振動減衰手段と、が備えられていることを特徴とする請求項１または２に記載のスクロール型圧縮機。
スクロール型の圧縮機であって、
外殻を形成するハウジング内に回転自在に支持され、その一端に中心軸からオフセットした偏心軸部が一体に形成された主軸と、
前記主軸の前記偏心軸部に軸受を介して回転自在に連結された旋回スクロールと、
前記旋回スクロールと対向することで冷媒を圧縮する圧縮室を形成し、前記ハウジングに固定された固定スクロールと、
前記旋回スクロールに設けられ、前記軸受を内部に収容し、前記主軸側に開口した筒状の軸受収容部と、
前記軸受収容部の内周面と前記軸受の外周面との間に形成された制振層と、
を備えていることを特徴とするスクロール型圧縮機。
スクロール型の圧縮機であって、
外殻を形成するハウジング内に回転自在に支持され、その一端に中心軸からオフセットした偏心軸部が一体に形成された主軸と、
前記主軸の前記偏心軸部に軸受を介して回転自在に連結された旋回スクロールと、
前記旋回スクロールと対向することで冷媒を圧縮する圧縮室を形成し、前記ハウジングに固定された固定スクロールと、
前記旋回スクロールに設けられ、前記軸受を内部に収容し、前記主軸側に開口した筒状の軸受収容部と、を備え、
前記ハウジングと当該ハウジングに接続される他のハウジングとの間、または前記ハウジングと当該ハウジングの固定対象物との間に、前記主軸の軸線に沿った方向における相対変位を吸収する第一の振動減衰手段と、前記主軸の径方向における相対変位を吸収する第二の振動減衰手段と、が備えられていることを特徴とするスクロール型圧縮機。