JP2017101634A - スクロール圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】スラスト軸受および主軸受の摺動損失の低減および軸受性能の向上を実現したスクロール圧縮機を提供すること。【解決手段】下部に潤滑油１３を貯留する貯液部１２を有する密閉容器１と、密閉容器１に収納されたモータ２、圧縮機構部３と、モータ２が駆動することで回転し、給油孔６ｄを有する駆動軸６とを備え、圧縮機構部３は、旋回スクロール２３、非旋回スクロール２０、旋回スクロール２３を支持するスラスト軸受７ａを含む主軸受部材７から構成され、主軸受部材７は、スラスト軸受７ａの内方に配置され、旋回スクロール２３の駆動軸６との連結部が旋回する空間部７ｃを有し、空間部７ｃと主軸受部材７を境として貯液部１２側の空間７ｄとを連通する連通路を、主軸受部材７の内部に設けないスクロール圧縮機。【選択図】図１

Description

本発明は、自動車用空気調和装置、冷暖房空調装置や冷蔵庫等の冷却装置、あるいはヒートポンプ式の給湯装置等に用いられるスクロール圧縮機に関する。

従来、空調装置や冷却装置などに用いられる圧縮機は、一般に、ケーシング内に圧縮機構部とその圧縮機構部を駆動する電動機部を備えており、冷凍サイクルから戻ってきた冷媒ガスを圧縮機構部で圧縮し、冷凍サイクルへと送り込む。

圧縮機は、圧縮方式の違いによりいくつかの種類に分類されるが、その中の１つにスクロール圧縮機がある。スクロール圧縮機は、他の圧縮方式と比較して低振動・低騒音といった特長のほかに、比較的小さなサイズで高出力を実現できるという特長もある。

密閉容器内に仕切板を設けるとともに、この仕切板で仕切られた下部低圧室に、モータとモータの上部に非旋回スクロール及び旋回スクロールを有した圧縮機構部とを収納し、圧縮機構部で圧縮した冷媒を、非旋回スクロールの吐出口を介して、仕切板で仕切られた上部高圧室に吐出する構成を備えたスクロール圧縮機がある（例えば、特許文献１参照）。

図６（ａ）は、従来のスクロール圧縮機の旋回スクロールの鏡板背面を支持する主軸受部材３９の平面図、図６（ｂ）は主軸受部材３９の断面図である。

スラスト軸受内側空間３９ｃに供給された潤滑油を、スラスト軸受３９ａ、主軸受３９ｂおよび連通路３９ｅを介して、スラスト軸受外側空間３９ｄへと導いている。

特公平７−６８９４８号公報

しかしながら、従来の構成では、スラスト軸受内側空間からスラスト軸受外側空間に連通路があるため、スラスト軸受内側空間に供給された潤滑油の全てが、スラスト軸受および主軸受の潤滑に活かせず、軸受性能が低下するという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、スラスト軸受および主軸受の摺動損失の低減および軸受性能の向上を実現したスクロール圧縮機を提供することを目的とする。

本発明は、従来の課題を解決するために、本発明のスクロール圧縮機は、下部に潤滑油を貯留する貯液部を有する密閉容器と、前記密閉容器に収納されたモータ、圧縮機構部と、一端が前記モータに連結され、前記モータが駆動することで回転し、給油孔を有する駆動軸と、を備え、前記圧縮機構部は、鏡板に渦巻状のラップを有する旋回スクロール、前記旋回スクロールと組み合わされ、渦巻状のラップを有する非旋回スクロール、前記旋回スクロールの背面を支持するスラスト軸受を含む主軸受部材、から構成され、前記駆動軸の他端に設けられた偏心軸は、前記旋回スクロールにて支持されており、前記主軸受部材は、前記駆動軸の主軸を支持する主軸受、前記スラスト軸受の内方に配置され、前記旋回
スクロールの前記偏心軸との連結部が旋回する空間部を有し、前記旋回スクロールの前記偏心軸との連結部が旋回する空間部と前記主軸受部材を境として前記貯液部側の空間とを連通する連通路を、前記主軸受部材の内部に設けない構成としたことを特徴とするものである。

これにより、駆動軸の給油孔を介して、主軸受部材に供給された潤滑油の全てを、スラスト軸受および主軸受の潤滑に活かすことができ、摺動損失の低減および軸受性能を向上することができる。

本発明によれば、スラスト軸受および主軸受の摺動損失の低減および軸受性能の向上を実現したスクロール圧縮機を提供できる。

本発明の実施の形態１におけるスクロール圧縮機の断面図 同スクロール圧縮機の斜視図 同スクロール圧縮機の分解斜視図 （ａ）同スクロール圧縮機の主軸受部材の平面図（ｂ）同スクロール圧縮機の主軸受部材の断面図（ｃ）同スクロール圧縮機の主軸受部材の断面図（ｄ）同スクロール圧縮機の主軸受部材の断面図 同他のスクロール圧縮機の断面図 （ａ）従来のスクロール圧縮機の主軸受部材の平面図（ｂ）同スクロール圧縮機の主軸受部材の断面図

第１の発明は、下部に潤滑油を貯留する貯液部を有する密閉容器と、前記密閉容器に収納されたモータ、圧縮機構部と、一端が前記モータに連結され、前記モータが駆動することで回転し、給油孔を有する駆動軸と、を備え、前記圧縮機構部は、鏡板に渦巻状のラップを有する旋回スクロール、前記旋回スクロールと組み合わされ、渦巻状のラップを有する非旋回スクロール、前記旋回スクロールの背面を支持するスラスト軸受を含む主軸受部材、から構成され、前記駆動軸の他端に設けられた偏心軸は、前記旋回スクロールにて支持されており、前記主軸受部材は、前記駆動軸の主軸を支持する主軸受、前記スラスト軸受の内方に配置され、前記旋回スクロールの前記偏心軸との連結部が旋回する空間部を有し、前記旋回スクロールの前記偏心軸との連結部が旋回する空間部と前記主軸受部材を境として前記貯液部側の空間とを連通する連通路を、前記主軸受部材の内部に設けない構成としたことを特徴とするスクロール圧縮機である。

これにより、駆動軸の偏心軸との旋回スクロールの連結部が旋回する主軸受部材の空間部と、主軸受部材を境として貯液部側の空間とを連通する連通路を、主軸受部材の内部に設けない構成としていることで、駆動軸の偏心軸との旋回スクロールの連結部が旋回する主軸受部材の空間部に到達した潤滑油の全てが、スラスト軸受および主軸受を潤滑した後、貯液部側に排出されるため、摺動損失が低減する。

第２の発明は、特に、第１の発明において、前記スラスト軸受は、油溝および油孔を有しない略平面形状であることを特徴とするものである。

この構成によれば、スラスト軸受が、油溝などにより分割され不連続部分がないため、油膜が損なわれることがなく、摺動面積が減少せず面圧が上がらないことから、摺動損失が低減する。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明の発明において、前記スラスト軸受の内周部に、テーパ形状部を設けたことを特徴とするものである。

この構成によれば、駆動軸の偏心軸との旋回スクロールの連結部が旋回する主軸受部材の空間部内の潤滑油が、スラスト軸受に入りやすくなることから、摺動損失が低減する。

第４の発明は、特に、第１から第３のいずれかの発明において、前記スラスト軸受の外周部に、テーパ形状部を設けたことを特徴とするものである。

この構成によれば、例えば、旋回スクロールが液戻りなどの過渡期に振れ回り運動した場合でも、スラスト軸受がエッジで受けることがないことから、軸受性能が向上する。

第５の発明は、特に、第1から第４のいずれか発明において、前記密閉容器内を下部の低圧室と上部の高圧室とに区画する仕切板を有し、前記モータ、前記圧縮機構部は前記低圧室に収納され、前記非旋回スクロールは、前記仕切板と前記主軸受部材との間で軸方向に移動し、前記高圧室の圧力により、前記非旋回スクロールが前記旋回スクロール側に押し付けられる構成としたことを特徴とするものである。

この構成によれば、前記高圧室内の高圧圧力により、前記スラスト軸受にかかる荷重が増大しても、前記スラスト軸受の潤滑性能が高いことから、軸受性能が向上する。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１におけるスクロール圧縮機の断面図、図２は同スクロール圧縮機の斜視図、図３は同スクロール圧縮機の分解斜視図、図４（ａ）は同スクロール圧縮機の主軸受部材の平面図、図４（ｂ）は同スクロール圧縮機の主軸受部材の断面図、図４（ｃ）は同スクロール圧縮機の主軸受部材の断面図、図４（ｄ）は同スクロール圧縮機の主軸受部材の断面図、図５は同他のスクロール圧縮機の断面図である。

図１において、両端が開放された筒状の胴体２７に上端側からエンドキャップ１４を、また下端側からボトム３７を組み合わせて、両端が閉鎖された密閉容器１を構成する。密閉容器１の内部は、仕切板１６によって上部が高圧室１０、下部が低圧室１１に仕切られている。

低圧室１１にはモータ２と圧縮機構部３と潤滑油１３を貯留する貯液部１２を備えている。モータ２は、図示しないモータ駆動回路部によって駆動される。

モータ２は、密閉容器１の内壁面側に固定されたステータ４と、このステータ４の内側に回転自在に支持されたロータ５とからなり、このロータ５には、駆動軸６が貫通状態に結合されている。

この駆動軸６の一方は、圧縮機構部３の一部を構成する主軸受部材７の主軸受７ｂに、他方は副軸受部材３３に回転自在に支持されている。

そして、吸入管８から低圧室１１を経て、圧縮機構部３内に冷媒ガスを吸込み、冷媒ガスを圧縮し、圧縮した冷媒ガスは高圧室１０を経て吐出管９から吐出される。

潤滑油１３は、各摺動部の潤滑を行うとともに圧縮機構部３の摺動部のシールとして用
いられ、冷媒に対して相溶性のあるものを用いる。

しかし、本発明はこれらの構成に限られることはない。基本的には、作動流体の吸入、圧縮および吐出を行う圧縮機構部３と、この圧縮機構部３を駆動させるモータ２と、圧縮機構部３を含む各摺動部の潤滑に供する液を貯留する貯液部１２とを、密閉容器１の低圧室１１に内蔵し、モータ２をモータ駆動回路部により駆動するスクロール圧縮機であればよく、以下の説明に限定されるものではない。

図２および図３において、取付金具１５はエンドキャップ１４に取り付けられると共に、ボトム３７には取付脚３６が取り付けられる。シール材１７は仕切板１６と非旋回スクロール２０との間をシールする。

フロートバルブ１９は、非旋回スクロール２０の吐出ポートに固定されて、フロートバルブ機構を構成する。そのフロートバルブ機構にはガイド１８が取り付けられ、非旋回スクロール２０には、一体的にキー２１が取り付けられている。

非旋回スクロール２０のラップの先端には、チップシール２２が取り付けられると共に、旋回スクロール２３のラップの先端には、非旋回スクロール２０と同様、チップシール２４が取り付けられている。

主軸受部材７と旋回スクロール２３との間には、旋回スクロール２３の自転運動を規制するオルダムリング２５が設けられている。主軸受部材７の下側にはオイルカバー２６が取り付けられている。

胴体２７の側面にはターミナル２８が設けられ、胴体２７に焼き嵌めまたは圧入されたステータ４のリード線と接続される。ターミナル２８はターミナルカバー２９で覆われている。

偏心軸６ａは、旋回スクロール２３の筒型ボス部２３ａに支持され、且つ、主軸６ｂは、主軸受部材７により支持される。

駆動軸６の端部には、オイルピックアップ３０が取り付けられ、潤滑油１３をピックアップする。

ロータ５の上下には、バランサ（バランスウエイトを兼ねる端面部材）３１、３２が取り付けられて駆動軸６に外挿される。副軸受部材３３は、駆動軸６の副軸６ｃを支持し、その下部には、スラスト３４をカバー３５により取り付けて、スラスト軸受が設けられている。

図１において、潤滑油１３は、オイルピックアップ３０の給油孔３０ａから駆動軸６の給油孔６ｄに導かれ、潤滑油１３の一部は途中、副軸６ｃを潤滑し、隙間を介して貯液部１２に戻る。

潤滑油１３の大部分は、主軸６ｂおよび偏心軸６ａを潤滑し、主軸受部材７の駆動軸６の偏心軸６ａと旋回スクロール２３との連結部である筒型ボス部２３ａが、旋回する空間部であるスラスト軸受内側空間７ｃに導かれる。

主軸受部材７においては、スラスト軸受７ａと主軸受７ｂ以外に潤滑油１３が導かれないように、前記スラスト軸受内側空間７ｃから、密閉容器１内において主軸受部材７を境として貯液部１２側の空間であるスラスト軸受外側空間７ｄへの連通路を、主軸受部材７
の内部に設けないようにしている。

この構成によれば、スラスト軸受内側空間７ｃに到達した潤滑油１３の全てが、スラスト軸受７ａおよび主軸受７ｂを潤滑した後、前記スラスト軸受外側空間７ｄに排出されるため、スラスト軸受内側空間７ｃに到達した潤滑油１３を、無駄なく有効に活かすことができることから、摺動損失が低減する。

また、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、本実施の形態のスラスト軸受７ａを平面形状とし油溝および油孔を設けない。

この構成によれば、スラスト軸受７ａに設けた十字もしくは環状の油溝などの端部において、スラスト軸受７ａが分割され、不連続となり油膜が切れるという課題が生じることがない。また、摺動面積を大きく保つことができることから、面圧の上昇を抑えることができ、摺動損失が低減する。

また、図４（ｃ）に示すように、本実施の形態のスラスト軸受７ａに内周テーパ部７ｅを設けている。

この構成によれば、スラスト軸受内側空間７ｃに到達した潤滑油１３がスラスト軸受７ａに流入しやすくなり、油膜が形成されやすくなることから潤滑性能が良化し、摺動損失が低減する。

一般的には機械加工でテーパ形状を形成することが多いが、例えばペーパーラップやバフ研磨などにより、スラスト軸受７ａの内側をなだらかに除去することでも同様の効果が得られる。

また、テーパ量としては、角度で０.００１ｒａｄ〜０.０２ｒａｄが望ましい。この角度範囲において、特に潤滑油１３をスラスト軸受７ａに閉じこむことによる楔効果が得られる。

また、図４（ｄ）に示すように、本実施の形態のスラスト軸受７ａに外周テーパ部７ｆを設けている。

この構成によれば、例えば旋回スクロール２３が液戻りなどの過渡期に振れ回り運動した場合でもスラスト軸受７ａがエッジではなくテーパ形状の滑らかな平面で支持することができることから、軸受性能が向上する。

一般的には機械加工でテーパ形状を形成することが多いが、例えばペーパーラップやバフ研磨などにより、スラスト軸受７ａの外側をなだらかに除去することでも同様の効果が得られる。

また、テーパ量としては、角度で０.００１ｒａｄ〜０.０２ｒａｄが望ましい。この角度範囲において、特に潤滑油１３をスラスト軸受７ａに閉じこむことによる楔効果が得られる。

また、図５に示すように、柱状部材３８は非旋回スクロール２０の回転と半径方向の動きを阻止し、非旋回スクロール２０の軸方向への動きを許容する。

非旋回スクロール２０は、柱状部材３８によって主軸受部材７で支持され、仕切板１６と主軸受部材７との間で軸方向に動くことができ、エンドキャップ１４と非旋回スクロー
ル２０との間に形成された吐出空間に高圧圧力が加わることで、非旋回スクロール２０を旋回スクロール２３に押し付けることができるものである。

この構成によれば、エンドキャップ１４と非旋回スクロール２０との間の高圧圧力によりスラスト軸受７ａにかかる荷重が増大しても、スラスト軸受７ａの潤滑性能が高いことから、軸受性能が向上する。

以上のように、本発明にかかるスクロール圧縮機は、スラスト軸受および主軸受の摺動損失の低減および軸受性能の向上できるので、作動流体を冷媒と限ることなく、空気スクロール圧縮機、真空ポンプ、スクロール型膨張機等のスクロール流体機械の用途にも適用できる。

１ 密閉容器
２ モータ
３ 圧縮機構部
４ ステータ
４ａ 切欠き
５ ロータ
６ 駆動軸
６ａ 偏心軸
６ｂ 主軸
６ｃ 副軸
６ｄ 給油孔
７ 主軸受部材
７ａ スラスト軸受
７ｂ 主軸受
７ｃ スラスト軸受内側空間
７ｄ スラスト軸受外側空間
７ｅ 内周テーパ部
７ｆ 外周テーパ部
８ 吸入管
９ 吐出管
１０ 高圧室
１１ 低圧室
１２ 貯液部
１３ 潤滑油
１４ エンドキャップ
１５ 取付金具
１６ 仕切板
１７ シール材
１８ ガイド
１９ フロートバルブ
２０ 非旋回スクロール
２１ キー
２２ チップシール
２３ 旋回スクロール
２３ａ 筒型ボス部
２４ チップシール
２５ オルダムリング
２６ オイルカバー
２７ 胴体
２８ ターミナル
２９ ターミナルカバー
３０ オイルピックアップ
３０ａ 給油孔
３１ バランサ
３２ バランサ
３３ 副軸受部材
３４ スラスト
３５ カバー
３６ 取付脚
３７ ボトム
３８ 柱状部材

Claims (5)

1. 下部に潤滑油を貯留する貯液部を有する密閉容器と、
   前記密閉容器に収納されたモータ、圧縮機構部と、
   一端が前記モータに連結され、前記モータが駆動することで回転し、給油孔を有する駆動軸と、
   を備え、
   前記圧縮機構部は、
   鏡板に渦巻状のラップを有する旋回スクロール、
   前記旋回スクロールと組み合わされ、渦巻状のラップを有する非旋回スクロール、
   前記旋回スクロールの背面を支持するスラスト軸受を含む主軸受部材、
   から構成され、
   前記駆動軸の他端に設けられた偏心軸は、前記旋回スクロールにて支持されており、
   前記主軸受部材は、前記駆動軸の主軸を支持する主軸受、前記スラスト軸受の内方に配置され、前記旋回スクロールの前記偏心軸との連結部が旋回する空間部を有し、
   前記旋回スクロールの前記偏心軸との連結部が旋回する空間部と前記主軸受部材を境として前記貯液部側の空間とを連通する連通路を、
   前記主軸受部材の内部に設けない構成としたことを特徴とするスクロール圧縮機。
2. 前記スラスト軸受は、油溝および油孔を有しない略平面形状であることを特徴とする前記請求項１に記載のスクロール圧縮機。
3. 前記スラスト軸受の内周部に、テーパ形状部を設けたことを特徴とする前記請求項１または２に記載のスクロール圧縮機。
4. 前記スラスト軸受の外周部に、テーパ形状部を設けたことを特徴とする前記請求項１〜３のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機。
5. 前記密閉容器内を下部の低圧室と上部の高圧室とに区画する仕切板を有し、前記モータ、前記圧縮機構部は前記低圧室に収納され、前記非旋回スクロールは、前記仕切板と前記主軸受部材との間で軸方向に移動し、前記高圧室の圧力により、前記非旋回スクロールが前記旋回スクロール側に押し付けられる構成としたことを特徴とする前記請求項１〜４のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機。
   

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