JP2020139425A - スクロール圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動軸と軸受部との間の接触面圧を緩和する。【解決手段】スクロール圧縮機（1）は、駆動軸（40）を回転可能に支持する軸受部（53）を有するハウジング（50）と、駆動軸（40）および軸受部（53）が挿通される貫通孔（64）が形成され、ケーシング（10）に固定されるフレーム（60）とを備える。貫通孔（64）の内壁は、圧縮機構（20）側の端部を含む第１領域（65）と、第１領域（65）に連続しかつ軸受部（53）の外壁との距離が一定である第２領域（66）とを有する。第１領域（65）と軸受部（53）の外壁との間の第１隙間（71）は、第２領域（66）と軸受部（53）の外壁との間の第２隙間（72）よりも大きい。【選択図】図２

Description

本開示は、スクロール圧縮機に関するものである。

従来より、可動スクロールを回転駆動する駆動軸と、駆動軸を軸支する軸受部とを備え、軸受部に環状スリットが形成されたスクロール圧縮機が知られている（例えば、特許文献１）。このスクロール圧縮機では、環状スリットにより、駆動軸と軸受部との間における接触面圧が緩和され得る。

特開２００３−９７４５８号公報

ところで、スクロール圧縮機の構成によっては、上記の環状スリットを設けられない場合がある。そのような場合、何らかの対策を講じなければ、駆動軸と軸受部との間で局所的に過大な接触面圧が生じるおそれがある。

本開示の目的は、駆動軸と軸受部との間の接触面圧を緩和することにある。

本開示の第１の態様は、スクロール圧縮機（1）を対象とする。スクロール圧縮機（1）は、ケーシング（10）と、上記ケーシング（10）に収容され、固定スクロール（21）および可動スクロール（26）を有する圧縮機構（20）と、上記可動スクロール（26）を回転駆動する駆動軸（40）と、上記駆動軸（40）を回転可能に支持する軸受部（53）を有するハウジング（50）と、上記駆動軸（40）および上記軸受部（53）が挿通される貫通孔（64）が形成され、上記ケーシング（10）に固定されるフレーム（60）とを備える。上記貫通孔（64）の内壁は、上記圧縮機構（20）側の端部を含む第１領域（65）と、該第１領域（65）に連続しかつ上記軸受部（53）の外壁との距離が一定である第２領域（66）とを有する。上記貫通孔（64）の内壁の第１領域（65）と上記軸受部（53）の外壁との間の第１隙間（71）は、上記貫通孔（64）の内壁の第２領域（66）と上記軸受部（53）の外壁との間の第２隙間（72）よりも大きい。

第１の態様では、駆動軸（40）によって可動スクロール（26）が回転駆動される際に、駆動軸（40）と軸受部（53）との間における接触面圧が緩和される。

本開示の第２の態様は、上記第１の態様において、上記第１隙間（71）の上記軸受部（53）の軸方向における最大寸法が、上記第１隙間（71）の上記軸受部（53）の径方向における最大寸法よりも大きいことを特徴とする。

第２の態様では、上記の寸法関係により、駆動軸（40）に押される軸受部（53）がより弾性変形しやすくなる。

本開示の第３の態様は、上記第１または第２の態様において、上記貫通孔（64）の内壁の第１領域（65）は、上記圧縮機構（20）と反対側から該圧縮機構（20）側に向かうにつれて直径が大きくなるテーパ面になっていることを特徴とする。

第３の態様では、容易に形成可能なテーパ面により、第２隙間（72）よりも大きな第１隙間（71）を作り出すことができる。

本開示の第４の態様は、上記第１〜第３の態様のいずれか１つにおいて、上記貫通孔（64）の軸方向における上記第１隙間（71）の最大寸法をｈとし、上記貫通孔（64）の径方向における上記軸受部（53）の最大厚み寸法をｔとして、ｈ≧０．２１×ｔが成り立っていることを特徴とする。

第４の態様では、上記の寸法関係により、駆動軸（40）に押される軸受部（53）がより弾性変形しやすくなる。

図１は、実施形態のスクロール圧縮機の構成を概略的に示す断面図である。 図２は、実施形態のスクロール圧縮機の要部を示す拡大断面図である。 図３は、第１隙間等の寸法について説明するための拡大断面図である。 図４は、その他の実施形態における第１隙間の領域を示す拡大断面図である。 図５は、その他の実施形態における第１隙間の領域を示す拡大断面図である。

実施形態について説明する。本実施形態のスクロール圧縮機（1）は、例えば、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う冷媒回路（図示せず）に設けられ、低圧のガス冷媒を吸入および圧縮し、高圧のガス冷媒を吐出するものである。

図１および図２に示すように、スクロール圧縮機（1）は、ケーシング（10）と、圧縮機構（20）と、電動機（30）と、駆動軸（40）と、ハウジング（50）と、フレーム（60）とを備える。

ケーシング（10）は、両端が閉塞された縦長の円筒状に形成される。ケーシング（10）内には、圧縮機構（20）と電動機（30）とが収容される。ケーシング（10）内を軸方向（上下方向）に延びる駆動軸（40）によって圧縮機構（20）と電動機（30）とが連結される。

ケーシング（10）内の上部には、仕切部材（11）が設けられる。仕切部材（11）は、ケーシング（10）の内部空間を２つの空間に仕切る。仕切部材（11）よりも上側の空間が第１空間（S1）を構成し、仕切部材（11）よりも下側の空間が第２空間（S2）を構成する。

ケーシング（10）には、吸入管（図示せず）と、吐出管（12）とが設けられる。吸入管は、ケーシング（10）の胴部を径方向に貫通して第２空間（S2）と連通する。吸入管は、第２空間（S2）に低圧の流体（例えば、ガス冷媒）を導入する。吐出管（12）は、ケーシング（10）の上部を径方向に貫通して第１空間（S1）と連通する。吐出管（12）は、第１空間（S1）内の高圧の流体をケーシング（10）外に導出する。

圧縮機構（20）は、ケーシング（10）内に収容されている。圧縮機構（20）は、吸入管を経由して第２空間（S2）に導入された低圧の流体を圧縮して、第１空間（S1）に吐出するように構成される。

圧縮機構（20）は、固定スクロール（21）と、可動スクロール（26）とを有する。固定スクロール（21）は、フレーム（60）に固定される。可動スクロール（26）は、ハウジング（50）と固定スクロール（21）との間に配置される。可動スクロール（26）は、固定スクロール（21）に噛み合わされて固定スクロール（21）に対して偏心回転運動を行うように構成されている。

固定スクロール（21）は、フレーム（60）の軸方向における一方側（この例では、上側）に配置されている。固定スクロール（21）は、固定側鏡板（22）と、固定側ラップ（23）と、外周壁部（24）とを有する。

固定側鏡板（22）は、概ね円形の板状に形成されている。固定側ラップ（23）は、インボリュート曲線を描く渦巻き壁状に形成され、固定側鏡板（22）の前面（この例では、下面）から突出している。外周壁部（24）は、固定側ラップ（23）の外周側を囲むように形成され、固定側鏡板（22）の前面から突出している。固定側ラップ（23）の先端面（この例では、下端面）と、外周壁部（24）の先端面とは略面一になっている。

固定スクロール（21）の外周壁部（24）には、吸入ポート（図示せず）が形成されている。吸入ポートは、第２空間（S2）と連通している。固定スクロール（21）の固定側鏡板（22）の中央部には、固定側鏡板（22）を厚さ方向に貫通する吐出口（25）が形成されている。

可動スクロール（26）は、可動側鏡板（27）と、可動側ラップ（28）と、ボス部（29）とを有する。

可動側鏡板（27）は、概ね円形の板状に形成されている。可動側ラップ（28）は、インボリュート曲線を描く渦巻き壁状に形成され、可動側鏡板（27）の前面（この例では、上面）から突出している。ボス部（29）は、円筒状に形成され、可動側鏡板（27）の背面（この例では、下面）の中央部に配置されている。可動スクロール（26）の可動側ラップ（28）は、固定スクロール（21）の固定側ラップ（23）と噛み合わされている。

このような構成により、固定スクロール（21）と可動スクロール（26）との間には、圧縮室（S20）が形成されている。圧縮室（S20）は、流体を圧縮するための空間である。圧縮室（S20）は、吸入管、第２空間（S2）、および吸入ポートを通じて吸入された流体を圧縮し、圧縮された流体を吐出口（25）を通じて吐出するように構成されている。

電動機（30）は、ケーシング（10）内に収容され、圧縮機構（20）の下方に配置される。電動機（30）は、固定子（31）と、回転子（32）とを有する。固定子（31）は、実質的に円筒状に形成されてケーシング（10）に固定される。回転子（32）は、固定子（31）の内周に回転可能に挿通されている。回転子（32）の内周には、駆動軸（40）が挿通されて固定される。

駆動軸（40）は、主軸部（41）と、偏心軸部（42）とを有する。主軸部（41）は、ケーシング（10）の軸方向（上下方向）に延びている。偏心軸部（42）は、主軸部（41）の上端に設けられる。偏心軸部（42）の外径は、主軸部（41）の外径よりも小さい。偏心軸部（42）の軸心は、主軸部（41）の軸心に対して所定距離だけ偏心している。

ハウジング（50）は、実質的に円筒状に形成されている。ハウジング（50）は、支持部（51）と、軸受部（53）と、連結部（55）とを有する。

支持部（51）は、可動スクロール（26）の背面に接触する実質的に円筒状の部分である。支持部（51）は、可動スクロール（26）を支持している。支持部（51）の外壁の下端寄りには、Ｏリング（図示せず）が収容される第１環状溝（52）が形成されている。

軸受部（53）は、支持部（51）よりも小さい内径を有する実質的に円筒状の部分である。軸受部（53）は、駆動軸（40）の主軸部（41）を回転可能に支持する。軸受部（53）の外壁の上端寄りには、Ｏリング（図示せず）が収容される第２環状溝（54）が形成されている。

連結部（55）は、実質的にリング状に形成された部分である。連結部（55）は、支持部（51）の下端部と、軸受部（53）の上端部とを互いに連結している。

フレーム（60）は、実質的に円筒状に形成されている。フレーム（60）は、第２空間（S2）において、例えば圧入によってケーシング（10）に固定されている。フレーム（60）は、固定部（61）と、突出部（62）とを有する。なお、固定部（61）は、図１および図２の断面に一部のみ表れている。

固定部（61）は、実質的に円筒状に形成された部分である。固定部（61）の外周面は、ケーシング（10）に固定される。固定部（61）の上面には、固定スクロール（21）が固定される。

突出部（62）は、実質的に円筒状またはリング状に形成された部分である。突出部（62）は、固定部（61）の内周部から径方向内側に突出している。突出部（62）の上面の内周寄りには、シール部材（図示せず）が収容される第３環状溝（63）が形成されている。

突出部（62）の径方向内側には、貫通孔（64）が形成されている。この貫通孔（64）には、駆動軸（40）および軸受部（53）が挿通されている。貫通孔（64）の内壁（突出部（62）の内壁）は、第１領域（65）と、第２領域（66）とを有する。

第１領域（65）は、圧縮機構（20）側（この例では、上側）の端部を含む領域である。第１領域（65）は、圧縮機構（20）と反対側（この例では、下側）から圧縮機構（20）側に向かうにつれて直径が大きくなるテーパ面になっている。

第２領域（66）は、第１領域（65）に連続しかつ軸受部（53）の外壁との距離が一定である領域である。図２では、貫通孔（64）の内壁のうち第１領域（65）よりも下側の全体を第２領域（66）としているが、第２領域（66）の範囲はこれに限られない。例えば、貫通孔（64）の内壁のうち、第１領域（65）の下端から第２環状溝（54）に対向する部分よりも上側までの領域が第２領域（66）であってもよい。

図２および図３に示すように、第１領域（65）と軸受部（53）の外壁との間には、第１隙間（71）が形成されている。第２領域（66）と軸受部（53）の外壁との間には、第２隙間（72）が形成されている。具体的に、第１隙間（71）は、上記テーパ面である第１領域（65）と軸受部（53）の外壁との間に形成され、軸受部（53）が径方向外側に弾性変形するのを許容する隙間である。第２隙間（72）は、実質的に円筒面である第２領域（66）と軸受部（53）の外壁との間に形成された微小な隙間である。

第１隙間（71）は、第２隙間（72）よりも大きい。換言すると、貫通孔（64）の径方向における第１隙間（71）の最大寸法をｗ１とし、かつ当該径方向における第２隙間（72）の最大寸法をｗ２として、ｗ１＞ｗ２が成り立っている。第１隙間（71）は、軸受部（53）の軸方向における最大寸法が、軸受部（53）の径方向における最大寸法よりも大きい（図３において、ｈ＞ｗ１）。貫通孔（64）の軸方向における第１隙間（71）の最大寸法をｈとし、かつ貫通孔（64）の径方向における軸受部（53）の最大厚み寸法をｔとして、ｈ≧０．２１×ｔが成り立っている。

−実施形態の効果−
本実施形態のスクロール圧縮機（1）は、ケーシング（10）と、上記ケーシング（10）に収容され、固定スクロール（21）および可動スクロール（26）を有する圧縮機構（20）と、上記可動スクロール（26）を回転駆動する駆動軸（40）と、上記駆動軸（40）を回転可能に支持する軸受部（53）を有するハウジング（50）と、上記駆動軸（40）および上記軸受部（53）が挿通される貫通孔（64）が形成され、上記ケーシング（10）に固定されるフレーム（60）とを備える。上記貫通孔（64）の内壁は、上記圧縮機構（20）側の端部を含む第１領域（65）と、該第１領域（65）に連続しかつ上記軸受部（53）の外壁との距離が一定である第２領域（66）とを有する。上記貫通孔（64）の内壁の第１領域（65）と上記軸受部（53）の外壁との間の第１隙間（71）は、上記貫通孔（64）の内壁の第２領域（66）と上記軸受部（53）の外壁との間の第２隙間（72）よりも大きい。したがって、駆動軸（40）によって可動スクロール（26）が回転駆動されると、圧縮機構（20）において流体が圧縮される。このとき、流体圧縮に伴って生じる荷重および可動スクロール（26）の回転に伴って生じる遠心力により、ハウジング（50）の軸受部（53）に駆動軸（40）が径方向外側に向かって押し付けられる。この押付けにより、軸受部（53）における第１隙間（71）に対応する部分が、第１隙間（71）へ逃げるようにして径方向外側に弾性的に変形する。この弾性変形が生じない場合に比べて、駆動軸（40）と軸受部（53）との間の接触面積が大きくなり、両者の間における接触面圧が緩和される。

また、本実施形態のスクロール圧縮機（1）は、上記第１隙間（71）の上記軸受部（53）の軸方向における最大寸法が、上記第１隙間（71）の上記軸受部（53）の径方向における最大寸法よりも大きい。このような寸法関係により、駆動軸（40）に押される軸受部（53）がより弾性変形しやすくなる。

また、本実施形態のスクロール圧縮機（1）は、上記第１領域（65）が、上記圧縮機構（20）と反対側から該圧縮機構（20）側に向かうにつれて直径が大きくなるテーパ面になっている。したがって、容易に形成可能なテーパ面により、第２隙間（72）よりも大きな第１隙間（71）を作り出すことができる。

また、本実施形態のスクロール圧縮機（1）は、上記貫通孔（64）の軸方向における上記第１隙間（71）の最大寸法をｈとし、上記貫通孔（64）の径方向における上記軸受部（53）の最大厚み寸法をｔとして、ｈ≧０．２１×ｔが成り立っている。このような寸法関係により、駆動軸（40）に押される軸受部（53）がより弾性変形しやすくなる。

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

例えば、貫通孔（64）の内壁の第１領域（65）は、テーパ面になっていなくてもよい。例えば、第１領域（65）は、任意の形状の凹部であってもよい。例として、第１領域（65）は、図４に示すように、縦断面視でＬ字状に窪んだ凹部であってもよいし、図５に示すように、縦断面視で外側に凸となる湾曲状に窪んだ凹部であってもよい。図４の第１領域（65）は、角張ったリング状の凹部である。図５の第１領域（65）は、椀状の凹部である。

例えば、ハウジング（50）の軸受部（53）のうち貫通孔（64）の内壁の第１領域（65）に対向する部分が、圧縮機構（20）と反対側から圧縮機構（20）側に向かうにつれて直径が小さくなるテーパ面または任意の形状の凹部になっていてもよい。あるいは、貫通孔（64）の内壁の第１領域（65）と、ハウジング（50）の軸受部（53）のうち第１領域（65）に対向する部分との両方が、テーパ面または任意の形状の凹部であってもよい。

以上、実施形態および変形例を説明したが、特許請求の範囲の趣旨および範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。また、以上の実施形態および変形例は、本開示の対象の機能を損なわない限り、適宜組み合わせたり、置換したりしてもよい。

以上説明したように、本開示は、スクロール圧縮機について有用である。

1 スクロール圧縮機
10 ケーシング
20 圧縮機構
21 固定スクロール
26 可動スクロール
40 駆動軸
50 ハウジング
53 軸受部
60 フレーム
64 貫通孔
65 第１領域
66 第２領域
71 第１隙間
72 第２隙間

Claims (4)

1. ケーシング（10）と、
   上記ケーシング（10）に収容され、固定スクロール（21）および可動スクロール（26）を有する圧縮機構（20）と、
   上記可動スクロール（26）を回転駆動する駆動軸（40）と、
   上記駆動軸（40）を回転可能に支持する軸受部（53）を有するハウジング（50）と、
   上記駆動軸（40）および上記軸受部（53）が挿通される貫通孔（64）が形成され、上記ケーシング（10）に固定されるフレーム（60）とを備え、
   上記貫通孔（64）の内壁は、上記圧縮機構（20）側の端部を含む第１領域（65）と、該第１領域（65）に連続しかつ上記軸受部（53）の外壁との距離が一定である第２領域（66）とを有し、
   上記貫通孔（64）の内壁の第１領域（65）と上記軸受部（53）の外壁との間の第１隙間（71）は、上記貫通孔（64）の内壁の第２領域（66）と上記軸受部（53）の外壁との間の第２隙間（72）よりも大きい
   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、
   上記第１隙間（71）の上記軸受部（53）の軸方向における最大寸法が、上記第１隙間（71）の上記軸受部（53）の径方向における最大寸法よりも大きい
   ことを特徴とするスクロール圧縮機。
3. 請求項１または２において、
   上記第１領域（65）は、上記圧縮機構（20）と反対側から該圧縮機構（20）側に向かうにつれて直径が大きくなるテーパ面になっている
   ことを特徴とするスクロール圧縮機。
4. 請求項１〜３のいずれか１項において、
   上記貫通孔（64）の軸方向における上記第１隙間（71）の最大寸法をｈとし、
   上記貫通孔（64）の径方向における上記軸受部（53）の最大厚み寸法をｔとして、
   ｈ≧０．２１×ｔが成り立っている
   ことを特徴とするスクロール圧縮機。

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