JP2019015214A - 回転式圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】軸受部材周辺のケーシングの剛性を確保しつつ、軸受部材を介してケーシングに伝達する振動を抑える。【解決手段】支持部材（61）は、ケーシング（11）の内面に接触する複数の接触部（62）と、ケーシング（11）の内面に接触しない複数の非接触部（63）とを有し、ケーシング（11）の内面に圧入されている。軸受部材（65）は、駆動軸（23）を回転自在に支持するものであり、支持部材（61）の非接触部（63）にボルト締結されている。【選択図】図３

Description

本発明は、回転式圧縮機に関するものである。

従来より、密閉型のケーシングと、ケーシング内に収容される圧縮機構と、クランク軸を回転させて圧縮機構を駆動させる駆動モータとを備えた回転式圧縮機が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１には、クランク軸を回転自在に支持するために、駆動モータよりも上方に主軸受ハウジングを配置する一方、駆動モータよりも下方に副軸受ハウジング（下部主軸受）を配置した構成が開示されている。

ここで、主軸受ハウジングは、ケーシング胴体に圧入固定されている。また、駆動モータは、ケーシング胴体に焼き嵌めされている。一方、副軸受ハウジングは、主軸受ハウジングに対して芯出しを行う必要があるため、ケーシング胴体との間に隙間を存した状態で位置決めした後、溶接ピンを介してケーシング胴体に溶接固定するようにしている。

特開２０１１−２７１００号公報

ところで、従来の副軸受ハウジングにおいて、溶接ピンによる溶接箇所以外の部分は、ケーシング胴体に隙間嵌めされているだけであることから、副軸受ハウジング周辺のケーシング剛性は、主軸受ハウジング周辺のケーシング胴体の剛性に比べて低くなっている。つまり、従来の圧縮機では、副軸受ハウジングよりも上方に配置された質量の大きな圧縮機構及び駆動モータを、副軸受ハウジング周辺の剛性の低いケーシング胴体で支える構造となっている。

そのため、クランク軸を回転駆動させたときの振動が、副軸受ハウジングからケーシング胴体に伝達される際に、ケーシング胴体の剛性不足によって生じる振動モードの振幅が大きくなってしまい、ケーシング胴体から放射音が発生するおそれがある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、軸受部材周辺のケーシングの剛性を確保しつつ、軸受部材を介してケーシングに伝達する振動を抑えることにある。

本発明は、筒状のケーシング（11）と、該ケーシング（11）内に収容される圧縮機構（30）と、該圧縮機構（30）を回転駆動させる駆動軸（23）とを備えた回転式圧縮機を対象とし、次のような解決手段を講じた。

すなわち、第１の発明は、前記ケーシング（11）の内面に圧入された支持部材（61）と、
前記支持部材（61）にボルト締結され、前記駆動軸（23）を回転自在に支持する軸受部材（65）とを備え、
前記支持部材（61）は、周方向に間隔をあけて配置され且つ前記ケーシング（11）の内面に接触する複数の接触部（62）と、隣り合う該接触部（62）の間にそれぞれ配置され且つ該ケーシング（11）の内面に接触しない複数の非接触部（63）とを有し、
前記軸受部材（65）は、前記支持部材（61）の非接触部（63）においてボルト締結されていることを特徴とするものである。

第１の発明では、支持部材（61）は、ケーシング（11）の内面に接触する複数の接触部（62）と、ケーシング（11）の内面に接触しない複数の非接触部（63）とを有し、ケーシング（11）の内面に圧入されている。軸受部材（65）は、支持部材（61）の非接触部（63）にボルト締結されている。

このように、支持部材（61）の複数の接触部（62）をケーシング（11）の内面に圧入することで、支持部材（61）周辺のケーシング（11）の剛性を高めることができる。

また、駆動軸（23）を回転駆動させたときの振動が、軸受部材（65）のボルト締結箇所から支持部材（61）の非接触部（63）に伝達されたとしても、非接触部（63）とケーシング（11）の内面との間には隙間が設けられているため、非接触部（63）からケーシング（11）に向かって振動が直接伝達されるのを抑えることができる。

さらに、ボルト締結箇所では、振動によって摩擦エネルギーが発生するので、振動エネルギーが摩擦エネルギーに変換されることで、振動を減衰させることができる。

一方、駆動軸（23）を回転駆動させたときの振動が、軸受部材（65）のボルト締結箇所以外の部分から径方向外方に伝達されたとしても、軸受部材（65）と支持部材（61）の接触部（62）との間には隙間が設けられているため、軸受部材（65）から支持部材（61）の接触部（62）に向かって振動が直接伝達されるのを抑えることができる。

このように、駆動軸（23）を回転駆動させたときの振動が、軸受部材（65）及び支持部材（61）を介してケーシング（11）に直接伝達され難い構造とすることで、ケーシング（11）に向かう途中で振動を減衰させ、ケーシング（11）から放射音が発生するのを抑えることができる。

第２の発明は、第１の発明において、
前記接触部（62）の中心角は、前記非接触部（63）の中心角よりも大きいことを特徴とするものである。

第２の発明では、接触部（62）の中心角を非接触部（63）の中心角よりも大きくしたことで、ケーシング（11）の内面に対する支持部材（61）の圧入面積を大きくして、ケーシング（11）の剛性を高めることができる。

本発明によれば、軸受部材周辺のケーシングの剛性を確保しつつ、軸受部材を介してケーシングに伝達する振動を抑えることができる。

本実施形態に係るスクロール圧縮機の構成を示す縦断面図である。 副軸受ハウジングの構成を示す斜視図である。 副軸受ハウジングの構成を示す横断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

図１に示すように、回転式圧縮機としてのスクロール圧縮機（10）は、ケーシング（11）と、回転式の圧縮機構（30）と、圧縮機構（30）を回転駆動する駆動機構（20）とを備えており、例えば、空気調和装置の蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路に接続されるものである。

ケーシング（11）は、両端が閉塞された縦長円筒状の密閉容器で構成されており、円筒状の胴部（12）と、胴部（12）の上端側に固定された上部鏡板（13）と、胴部（12）の下端側に固定された下部鏡板（14）とを備えている。

ケーシング（11）の内部空間は、ケーシング（11）の内周面に圧入された主軸受ハウジング（50）によって上下に区画されている。主軸受ハウジング（50）よりも上側の空間が上部空間部（15）を構成し、主軸受ハウジング（50）よりも下側の空間が下部空間部（16）を構成する。なお、主軸受ハウジング（50）の構成については、詳しく後述する。

ケーシング（11）における下部空間部（16）の底部には、スクロール圧縮機（10）の摺動部分を潤滑する油が貯留される油溜まり部（17）が設けられている。

ケーシング（11）には、吸入管（18）及び吐出管（19）が取り付けられている。吸入管（18）は、上部鏡板（13）の上部を貫通している。吸入管（18）の一端部は、圧縮機構（30）の吸入管継手（47）に接続されている。吐出管（19）は、胴部（12）を貫通している。吐出管（19）の端部は、ケーシング（11）の下部空間部（16）に開口している。

駆動機構（20）は、モータ（21）と、駆動軸（23）とを備えている。モータ（21）は、ケーシング（11）の下部空間部（16）に収容されている。モータ（21）は、円筒状に形成されたステータ（21a）及びロータ（21b）を備えている。

ステータ（21a）は、ケーシング（11）の胴部（12）に焼き嵌めによって固定されている。ステータ（21a）の中空部には、ロータ（21b）が配置されている。ロータ（21b）の中空部には、ロータ（21b）を貫通するように駆動軸（23）が固定されており、ロータ（21b）と駆動軸（23）が一体で回転するようになっている。

駆動軸（23）は、上下方向に延びる主軸部（24）と、主軸部（24）の上側に設けられた偏心部（25）とを有し、それらが一体的に形成されている。偏心部（25）は、主軸部（24）の最大径よりも小径に形成されており、偏心部（25）の軸心は、主軸部（24）の軸心に対して所定距離だけ偏心している。

駆動軸（23）における主軸部（24）の下端部分は、ケーシング（11）における胴部（12）の下端付近に固定された副軸受ハウジング（60）の軸受メタル（66a）に回転自在に支持されている。また、主軸部（24）の上端部分は、主軸受ハウジング（50）の軸受メタル（53）に回転自在に支持されている。なお、副軸受ハウジング（60）の構成については、詳しく後述する。

駆動軸（23）の下端部には、給油ポンプ（26）が設けられている。給油ポンプ（26）の吸込口は、ケーシング（11）の油溜まり部（17）に開口している。給油ポンプ（26）の吐出口は、駆動軸（23）の内部に設けられた給油路（27）に接続されている。給油ポンプ（26）によってケーシング（11）の油溜まり部（17）から吸い上げられた油は、スクロール圧縮機（10）の摺動部分へ供給される。

圧縮機構（30）は、可動スクロール（35）と、固定スクロール（40）と、主軸受ハウジング（50）とを備えた、いわゆるスクロール型の圧縮機構である。主軸受ハウジング（50）及び固定スクロール（40）は、図示しないボルトで互いに締結されており、その間に可動スクロール（35）が旋回自在に収容されている。

可動スクロール（35）は、略円板状の可動側鏡板部（36）を有している。可動側鏡板部（36）の上面に可動側ラップ（37）が立設している。可動側ラップ（37）は、可動側鏡板部（36）の中心付近から径方向外方へ渦巻き状に延びる壁体である。また、可動側鏡板部（36）の下面にボス部（38）が突設されている。

固定スクロール（40）は、略円板状の固定側鏡板部（41）を有している。固定側鏡板部（41）の下面に固定側ラップ（42）が立設している。固定側ラップ（42）は、固定側鏡板部（41）の中心付近から径方向外方へ渦巻き状に延び、且つ可動スクロール（35）の可動側ラップ（37）と噛み合うように形成された壁体である。固定側ラップ（42）と可動側ラップ（37）との間に圧縮室（31）が形成されている。

固定スクロール（40）は、固定側ラップ（42）の最外周壁から径方向外方へ連続する外縁部（43）を有している。外縁部（43）の下端面が主軸受ハウジング（50）の上端面に固定されている。外縁部（43）には、上方へ開口して圧縮室（31）に繋がる開口部（44）が形成されている。開口部（44）には、吸入管継手（47）が接続されている。

また、固定スクロール（40）の固定側鏡板部（41）には、固定側ラップ（42）の中心付近に位置して上下方向へ貫通する吐出口（32）が形成されている。吐出口（32）の下端は、圧縮室（31）の吐出位置に開口している。吐出口（32）の上端は、固定スクロール（40）の上部に区画された吐出室（46）に開口している。また、図示しないが、吐出室（46）は、ケーシング（11）の下部空間部（16）に連通している。

主軸受ハウジング（50）は、略円筒状に形成されている。主軸受ハウジング（50）の外周面は、その下側部分に対して上側部分が大径になるように形成されている。そして、この外周面の上側部分がケーシング（11）の内周面に固定されている。

主軸受ハウジング（50）の中空部には、駆動軸（23）が挿入されている。また、この中空部は、中空部の下側部分に対して上側部分が大径になるように形成されている。中空部の下側部分に軸受メタル（53）が圧入されている。軸受メタル（53）が駆動軸（23）における主軸部（24）の上端部分を回転支持する。

また、中空部の上側部分は、シールリング（58）に仕切られて、内側背圧空間（54）を構成する。内側背圧空間（54）は可動スクロール（35）の下面に面している。

また、内側背圧空間（54）には、可動スクロール（35）のボス部（38）が位置している。ボス部（38）には、軸受メタル（53）の上端から突出した駆動軸（23）の偏心部（25）が係合している。

なお、偏心部（25）の外周面には、駆動軸（23）の給油路（27）の端部が開口している。給油路（27）の端部からボス部（38）と偏心部（25）との隙間へ油が供給される。この隙間へ供給された油は、内側背圧空間（54）にも流れ込む。したがって、内側背圧空間（54）は、ケーシング（11）の下部空間部（16）と同じ圧力となる。そして、内側背圧空間（54）の圧力が可動スクロール（35）の下面に作用して、可動スクロール（35）を固定スクロール（40）へ押し付ける。

また、主軸受ハウジング（50）の上端面には、可動スクロール（35）の可動側鏡板部（36）が嵌り込む開口部（57）が形成されている。そして、開口部（57）の底面には、内側背圧空間（54）とはシールリング（58）で仕切られて、環状の外側背圧空間（56）が形成されている。外側背圧空間（56）は、可動スクロール（35）の下面に面している。

図２及び図３にも示すように、副軸受ハウジング（60）は、ケーシング（11）の内面に圧入された支持部材（61）と、駆動軸（23）を回転自在に支持する軸受部材（65）とを備えている。

支持部材（61）は、リング状の部材で構成され、周方向に間隔をあけて配置された複数の接触部（62）と、隣り合う接触部（62）の間にそれぞれ配置された非接触部（63）とを有する。支持部材（61）には、接触部（62）が３つ、非接触部（63）が３つ設けられており、接触部（62）及び非接触部（63）は、ステンレス鋼などで一体に形成されている。

接触部（62）は、ケーシング（11）の内面に対して所定の圧入代を有するように、ケーシング（11）の内径よりも大きな外径の円弧状に形成されている。これにより、支持部材（61）をケーシング（11）の内面に圧入すると、接触部（62）がケーシング（11）の内面に接触した状態で固定される。

このように、支持部材（61）の複数の接触部（62）をケーシング（11）の内面に圧入することで、支持部材（61）周辺のケーシング（11）の剛性を高めることができる。ここで、接触部（62）の中心角θ１は、非接触部（63）の中心角θ２よりも大きくなるように設定されている。これにより、ケーシング（11）の内面に対する支持部材（61）の圧入面積をできる限り大きくして、ケーシング（11）の剛性を高めるようにしている。

非接触部（63）は、隣り合う円弧状の接触部（62）同士を平面視で直線で繋ぐように平坦状に形成されている。これにより、支持部材（61）をケーシング（11）の内面に圧入しても、非接触部（63）とケーシング（11）の内面との間には隙間が設けられることとなり、非接触部（63）がケーシング（11）の内面に接触しないようになっている。

非接触部（63）の内周側には、径方向内方に突出した突出部（64）が設けられている。突出部（64）の突出端には、平面視で湾曲状に窪んだ位置合わせ面（64a）が形成されている。突出部（64）には、厚み方向に貫通するネジ孔（61a）が設けられている。

軸受部材（65）は、駆動軸（23）を回転自在に支持する軸受部（66）と、軸受部（66）の周囲に配設されて平面視で略三角形状に形成された枠体部（67）と、軸受部（66）と枠体部（67）とを連結する連結部（69）とを有する。軸受部（66）、枠体部（67）、連結部（69）は、鋳物で一体に形成されている。

軸受部（66）は、上下方向に延びる円筒状に形成され、その上側開口に軸受メタル（66a）が嵌め込まれている（図１参照）。駆動軸（23）は、軸受メタル（66a）に嵌め込まれ、回転自在に支持されている。

枠体部（67）における三角形状の頂点部には、その上面の一部が段差状に削られることでフランジ部（68）が形成されている。フランジ部（68）には、厚み方向に貫通する貫通孔（68a）が形成されている。枠体部（67）の段差の壁部には、径方向外方に向かって湾曲状に膨出した位置合わせ面（67a）が形成されている。

これにより、支持部材（61）の下方から軸受部材（65）を挿通して、支持部材（61）の位置合わせ面（64a）と軸受部材（65）の位置合わせ面（67a）とを当接させることで、軸受部材（65）の径方向への移動が規制されて位置合わせを行うことができる。

また、支持部材（61）に対して軸受部材（65）を位置合わせした状態で、駆動軸（23）の芯出しを行い、フランジ部（68）の下方から締結ボルト（70）の軸部を貫通孔（68a）に挿通させ、支持部材（61）の非接触部（63）に形成されたネジ孔（61a）に締結ボルト（70）を締結させる。これにより、軸受部材（65）は、支持部材（61）の非接触部（63）においてボルト締結されることとなる。

軸受部（66）と枠体部（67）とは、６本の連結部（69）によって連結されている。具体的に、３本の連結部（69）は、枠体部（67）の三角形状の頂点部から軸受部（66）の中心部に向かって延びて、枠体部（67）と軸受部（66）とを連結している。残りの３本の連結部（69）は、枠体部（67）の頂点部間の中心位置から軸受部（66）の中心部に向かって延びて、枠体部（67）と軸受部（66）とを連結している。そのため、駆動軸（23）を回転駆動させたときの振動は、軸受部（66）から６本の連結部（69）を介して径方向外方に向かうこととなる（図３に振動方向を仮想矢印線で記載）。

ここで、駆動軸（23）を回転駆動させたときの振動が、軸受部材（65）のボルト締結箇所から支持部材（61）の非接触部（63）に伝達されたとしても、非接触部（63）とケーシング（11）の内面との間には隙間が設けられているため、非接触部（63）からケーシング（11）に向かって振動が直接伝達されるのを抑えることができる。

一方、駆動軸（23）を回転駆動させたときの振動が、軸受部材（65）のボルト締結箇所以外の部分から径方向外方に伝達されたとしても、軸受部材（65）と支持部材（61）の接触部（62）との間には隙間が設けられているため、軸受部材（65）から支持部材（61）の接触部（62）に向かって振動が直接伝達されるのを抑えることができる。

このように、駆動軸（23）を回転駆動させたときの振動が、軸受部材（65）及び支持部材（61）を介してケーシング（11）に直接伝達され難い構造とすることで、ケーシング（11）に向かう途中で振動を減衰させ、ケーシング（11）から放射音が発生するのを抑えることができる。

《その他の実施形態》
前記実施形態については、以下のような構成としてもよい。

本実施形態では、支持部材（61）の接触部（62）の数と、非接触部（63）の数と、軸受部材（65）のボルト締結箇所の数とを、３つに設定しているが、この形態に限定するものではなく、４つ以上に設定してもよい。

また、本実施形態では、回転式圧縮機としてスクロール圧縮機（10）を例に挙げて説明したが、駆動軸（23）を回転自在に支持する軸受ハウジングを有する圧縮機、例えば、ロータリ圧縮機などにも適用可能である。

以上説明したように、本発明は、軸受部材周辺のケーシングの剛性を確保しつつ、軸受部材を介してケーシングに伝達する振動を抑えることができるという実用性の高い効果が得られることから、きわめて有用で産業上の利用可能性は高い。

10 スクロール圧縮機（回転式圧縮機）
11 ケーシング
23 駆動軸
30 圧縮機構
61 支持部材
62 接触部
63 非接触部
65 軸受部材

Claims (2)

1. 筒状のケーシング（11）と、該ケーシング（11）内に収容される圧縮機構（30）と、該圧縮機構（30）を回転駆動させる駆動軸（23）とを備えた回転式圧縮機であって、
   前記ケーシング（11）の内面に圧入された支持部材（61）と、
   前記支持部材（61）にボルト締結され、前記駆動軸（23）を回転自在に支持する軸受部材（65）とを備え、
   前記支持部材（61）は、周方向に間隔をあけて配置され且つ前記ケーシング（11）の内面に接触する複数の接触部（62）と、隣り合う該接触部（62）の間にそれぞれ配置され且つ該ケーシング（11）の内面に接触しない複数の非接触部（63）とを有し、
   前記軸受部材（65）は、前記支持部材（61）の非接触部（63）においてボルト締結されていることを特徴とする回転式圧縮機。
2. 請求項１において、
   前記接触部（62）の中心角は、前記非接触部（63）の中心角よりも大きいことを特徴とする回転式圧縮機。

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