JP2011231687A - スクロール圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、主軸受をすべり軸受として副軸を転がり軸受とした構成で生じる、特に高速回転時のクランク軸の振れ回りによる片当たり、組立時のクランク軸と転がり軸受の軸芯ずれによる片当たりを安価な手段で防止し、信頼性を向上させることを目的とする。
【解決手段】密閉容器内に、電動機と該電動機に連結されたスクロール圧縮機構部とを収納するものであって、クランク軸を支持する軸受を前記電動機の両側に設けたスクロール圧縮機において、上記クランク軸を支持する軸受の圧縮機構側の軸受をすべり軸受とし、反圧縮機構側の軸受は転がり軸受とそのハウジングから構成し、転がり軸受外径とハウジング内径の間に隙間を形成し、前記転がり軸受の外径部に凹溝を設置し、その溝部に弾性体を設置することを特徴とするスクロール圧縮機。
【選択図】 図２

Description

本発明は冷凍空調機器等に用いられるスクロール圧縮機に関するものである。

従来のスクロール圧縮機における、クランク軸を支持する軸受の配置や構造に関しては、例えば、特許文献１に記載されている。

特許文献１によれば、スクロール圧縮機は圧縮機構およびこれを回転子に連結した駆動軸であるクランク軸で駆動する電動機を密閉容器に内蔵し、電動機の固定子を密閉容器に固定し、クランク軸の圧縮機構側を大きな軸受負荷の主軸受により軸受し、電動機側を軸受負荷の小さな副軸受により軸受している。

このスクロール圧縮機では、主軸受および副軸受はともに転がり軸受であり、軸受特有の転動体と軌道輪との間のガタによる振動や騒音が発生するので、従来、転がり軸受の内輪または外輪に弾性体によるスラスト方向の与圧を働かせることで前記の振動や騒音の発生を抑制することが一般的に行われている。

また、軸受の配設方法に関しては、例えば、特許文献２，特許文献３や特許文献４に記載されているような、軸受外周とハウジング円形穴の隙間に波形状のばね部材や弾性スリーブを挿入するような構造が考案されている。

特開２０００−２１７３０５号公報 特開平９−１３３０８６号公報 特開平９−２５０４６３号公報 特開昭５８−１３５３０２号公報

特許文献１のように主軸受，副軸受ともに転がり軸受である場合には、主軸受もしくは副軸に与圧を働かせることで振動や騒音の発生を抑制することが考えられている。

一方で、すべり軸受は許容される面圧が大きく、径方向の軸受外径を小さくできるなどの特徴があることから、スクロール圧縮機の圧縮機構の主軸受においてはすべり軸受が用いられている。しかしながら、主軸受をすべり軸受として、副軸受を転がり軸受とした場合には、通常すべり軸受の軸受隙間に対して転がり軸受の隙間の方が大きくなる。このために、副軸に与えられた与圧の負荷のみではガタを吸収しきれずに隙間が小さいすべり軸受に対して、クランク軸が片当たりしてしまうという問題が生じる。特に、高速回転時にはクランク軸が電動機の回転子に設置したバランスウェイトの遠心力によって振れ回りが大きくなるために片当たりが生じやすい。

主軸受のすべり軸受の隙間と、副軸受の転がり軸受の隙間と、を同等とすることも考えられるが、その場合には転がり軸受の寸法管理が厳しくなり、高コストになるだけでなく、組立精度に関してもクランク軸に対して軸芯を高精度に合わせる必要性が生じ、組立性が悪化する問題が生じる。

さらに、軸受外周とハウジング円形穴に波形状のばね部材や弾性スリーブを挿入する場合には、挿入部が外径側に広がってしまうためハウジング円形穴を大きくしなければならず、すべり軸受に対してさらに軸受外径が拡大してしまい、設計自由度が低下する問題が生じる。また、弾性材にゴムを用いた場合は、特に冷凍空調機器で耐油耐冷媒性が問題となり、化学的な相性によって耐久性が著しく低下するという問題が生ずる。

本発明は、主軸受をすべり軸受として副軸を転がり軸受とした場合に、軸受外径の拡大を抑制し、組立性を悪化させることなく、高速運転時の片当たりを防止することを目的とする。

本発明の目的は、
密閉容器内に、電動機と該電動機に連結された圧縮機構部とを収納するものであって、それぞれの端板上に渦巻状のラップを有し、それぞれのラップを噛み合わせることにより圧縮室を形成する固定スクロールおよび旋回スクロールと、電動機の回転力を伝達して旋回スクロールを公転させるクランク軸と、このクランク軸を回転させる軸受を具備するフレームと、前記旋回スクロールの自転防止手段とを備え、前記クランク軸を支持する軸受を前記電動機の両側に設けたスクロール圧縮機において、
上記クランク軸を支持する軸受の圧縮機構側の軸受をすべり軸受とし、反圧縮機構側の軸受は転がり軸受とそのハウジングから構成し、転がり軸受外径とハウジング内径の間に隙間を形成し、前記転がり軸受の外径部に凹溝を設置し、その溝部に弾性体を設置することを特徴とするスクロール圧縮機
により達成される。

本発明によれば、主軸受をすべり軸受として副軸を転がり軸受とした場合に、軸受部の径方向への拡大を抑制し、組立性を悪化させることのない安価な構成で、高速運転時の片当たりを防止することができる信頼性の高い圧縮機を提供することができる。

本実施形態の縦型スクロール圧縮機の断面図。 転がり軸受の外径凹溝に弾性体を付加した際の副軸受部の拡大図。 金属製バネを円形状に丸めた弾性体の拡大図。 副軸受部へ波形成形品を挿入した際の副軸受部の拡大図。 副軸受部への波形成形品の挿入図。 薄板による波形成形品の拡大図。

以下、本発明の一実施形態に関して、図１〜図５を参照しながら説明する。

図１は本実施形態の縦型のスクロール圧縮機１００の断面図である。主な構成として、冷媒として弗化炭素水素系冷媒群のうち少なくとも１種または２種以上を混合した混合冷媒を使用するもので、密閉容器１の内部に、電動機２と、この電動機２により駆動される旋回スクロール１３と固定スクロール１４との間で当該混合冷媒を圧縮するスクロール型の圧縮機構３とを配し、旋回スクロール１３を固定スクロール１４に対して自転させずに旋回運動させるように固定スクロール１４と固定部材１６との間で支持案内する自転規制部材としてのオルダムリング１５を有している。

圧縮機構３は固定スクロール１４と旋回スクロール１３を噛み合わせて構成されている。旋回スクロール１３は、クランクシャフト８を介して電動機２の回転を受け、オルダムリング１５に規制されながら旋回駆動される。この一連の動作により、吸込みパイプ１７より吸込まれた冷媒ガスは圧縮されて、吐出口７から吐出圧力空間１１であるチャンバ内に吐出され、チャンバ内の冷媒は吐出パイプ１８より密閉容器１外部へ吐出される。吐出された冷媒は、図示しない冷凍サイクル内を循環して吸込みパイプ１７から再び密閉容器１内部へ吸込まれてくる。密閉容器１は、円筒状のケース６に蓋チャンバ４と底チャンバ５が上下に溶接されて構成されている。

図１に示す鉄製の密閉容器１の内部全体は吐出パイプ１８に連通する高圧雰囲気となる、いわゆる高圧チャンバタイプの圧縮機である。電動機２の回転とともに固定スクロール１４中央の吐出口７より密閉容器１上部へ冷媒ガスが吐出される。電動機２は、中心部にクランクシャフト８を貫通して設けた回転子９と、外周が密閉容器１に固定された固定子１０とからなる。

クランクシャフト８は、その一側端部（図１では上側）に偏心部１２を有し、その偏心部１２を旋回スクロール１３のボス部に嵌入させ、電動機２の回転力を旋回スクロール１３に伝達し旋回スクロール１３を公転させるものである。クランクシャフト８の中心部には、密閉容器１の底部に貯留された潤滑油を軸受１９〜２１及び圧縮機構３の摺動部へ供給するための給油孔２２が形成されている。

軸受１９〜２１は、旋回スクロール１３のボス部に内蔵されてクランクシャフト８の偏心部１２を支持するすべり軸受の旋回軸受１９と、固定部材１６に内蔵されてクランクシャフト８を支持するすべり軸受の主軸受２０と、電動機２に対して反圧縮機構部側でクランクシャフト８を支持する転がり軸受の副軸受２１とからなっている。旋回軸受１９と主軸受２０は筒状のすべり軸受で構成されている。

図２に副軸受２１の拡大図を示す。副軸受２１は、転がり軸受２３とそのハウジング２４から構成し、転がり軸受２３の外径側に設けた凹溝２７に金属製バネを円形状に丸めた弾性体２５を配設した構成となっている。凹溝は軸方向に上下２箇所設けている。図３に金属製コイルバネを円形状に丸めた弾性体２５の拡大図を示す。この構成では、転がり軸受２３の外径とハウジング２４の内径との小さな隙間ｔ２でばねの機能を発揮している。

係る構成によれば、クランクシャフト８が副軸受２１内で隙間に設けられた弾性体２５の弾性変形により軸芯のずれを吸収することが可能であるため、組立時のクランクシャフト８の傾きを吸収して組立性の向上を図ることができる。同様に運転中のクランクシャフト８のたわみを吸収し、異常な片当りを防止して信頼性を向上させる効果がある。

一方、図４，図５に波形成形品の弾性体２５を副軸受２１へ挿入する構造を示す。図６に波形成形品そのものを示す。図６の波形成形品は板を波形に成形したものであり、それを転がり軸受けの周りに巻いた姿が図４，図５に示されていると考えると分かり易い。この構成では、転がり軸受２３の外径とハウジング２４の内径との小さな隙間ｔ４でばねの機能を発揮している。

ｔ２＝ｔ４、というように、これらを同じ寸法にしようとすると、図４〜図６では成形や組み立てが難しくなり、精度も悪化する。硬いばね機能を発揮しようとすれば尚更である。

逆に、図２，図３の構成であれば、ｔ２の内側と外側で接触箇所が多く、接触面積が大きいので硬いばね機能を発揮することも相対的に容易であるといえる。なお、転がり軸受２３、いわゆるボールベアリングが要素部品であることも考慮するとともに、更に組立性を考慮性すると、副軸受２４の方に凹溝２７を刻設しても良い。以上のようにして、ハウジング２４の内径を相対的に小さくすることができ、ハウジング２４を小型化することが可能である。

なお、副軸受のハウジング２４はハウジング支持部材２６の内周部下方ｚに溶接されて固定されている。ハウジング支持部材２６の外周部は密閉容器１に溶接して固定されている。従って、副軸受のハウジング２４はハウジング支持部材２６を介して密閉容器１に支持されることとなる。

以上の構成により、主軸受をすべり軸受として副軸を転がり軸受とした場合に、軸受部の径方向への拡大を抑制し、組立性を悪化させることのない安価な構成で、高速運転時の片当たりを防止することができる信頼性の高い圧縮機を提供することができる。

１ 密閉容器
２ 電動機
３ 圧縮機構
４ 蓋チャンバ
５ 底チャンバ
６ ケース
７ 吐出口
８ クランクシャフト
９ 回転子
１０ 固定子
１１ 吐出圧力空間
１２ 偏心部
１３ 旋回スクロール
１４ 固定スクロール
１５ オルダムリング
１６ 固定部材
１７ 吸込パイプ
１８ 吐出パイプ
１９ 旋回軸受
２０ａ 主軸受上側
２０ｂ 主軸受下側
２１ 副軸受
２２ 給油孔
２３ 転がり軸受
２４ ハウジング
２５ 弾性体
２６ ハウジング支持部材
２７ 凹溝
１００ スクロール圧縮機

Claims (3)

1. 密閉容器内に、電動機と該電動機に連結された圧縮機構部とを収納するものであって、それぞれの端板上に渦巻状のラップを有し、それぞれのラップを噛み合わせることにより圧縮室を形成する固定スクロールおよび旋回スクロールと、電動機の回転力を伝達して旋回スクロールを公転させるクランク軸と、このクランク軸を回転させる軸受を具備するフレームと、前記旋回スクロールの自転防止手段とを備え、前記クランク軸を支持する軸受を前記電動機の両側に設けたスクロール圧縮機において、
   上記クランク軸を支持する軸受の圧縮機構側の軸受をすべり軸受とし、反圧縮機構側の軸受は転がり軸受とそのハウジングから構成し、転がり軸受外径とハウジング内径の間に隙間を形成し、前記転がり軸受の外径部に凹溝を設置し、その溝部に弾性体を設置すること
   を特徴とするスクロール圧縮機。
2. 請求項１において、
   前記弾性体は、金属のコイルばねを円形状に丸めたものであること
   を特徴とするスクロール圧縮機。
3. 請求項１において、
   前記外径部の凹溝は、軸方向に上下２箇所設けたこと
   を特徴とするスクロール圧縮機。

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