JP4696242B2 - スクロール圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、スクロール圧縮機に係り、特にクランク軸に作用するスラスト荷重を支持するスラスト受け部材を備えたスクロール圧縮機に好適なものである。

従来のスクロール圧縮機は、固定スクロールと旋回スクロール等からなる圧縮機構と、圧縮機構を駆動するクランク軸と、クランク軸の径方向荷重を支持するフレームと、クランク軸の軸方向荷重を支持するスラスト受け部材と、クランク軸とスラスト受け部材の間に設けられたスラスト軸受と、を備えて構成されている。前記スラスト受け部材は、鋳物の削り出し品で構成され、フレームに固定される。

従来のスラスト受け部材の具体的構造を図３を参照しながら説明する。図３は従来のスクロール圧縮機に用いるスラスト受け部材の正面図及び断面図である。

従来のスラスト受け部材８７は、鋳物で成形された部材を切削加工して製作されたものであり、鋳物地肌の寸法公差が大きいため、面８７ａ〜８７ｅを加工して寸法精度を出している。面８７ａはクランク軸を嵌挿する穴を構成する面であり、面８７ｂ及び８７ｃはフレームとの接触面であり、面８７ｅ及び８７ｆはスラスト軸受８６との接触面である。特に、面８７ｃはフレーム７の内径に嵌まり込むときのガイドの役割を果たしており、これによってスラスト受け部材８７が容易にフレーム７に対し位置決めができる。また、面８７ｅはスラスト軸受の位置決めの役割を果たしている。なお、スラスト受け部材８７はスラスト軸受８６の回り止め８８を設けている。

なお、従来技術に関連する特許文献としては、例えば特開２００４−２９３５３０号公報（特許文献１）が挙げられる。

特開２００４−２９３５３０号公報

しかし、上述した従来のスクロール圧縮機では、スラスト受け部材を鋳物の削り出し品で構成しているため、高価となっていた。即ち、スラスト受け部材は、フレーム内径との嵌め合いやクランク軸との接触防止等を考慮して高い精度が要求される部品であるため、鋳物部材から高精度に切削する必要があり、その切削加工が面倒で高価となっていた。

なお、一枚の鋼板をプレス加工してスラスト受け部材を製作することが考えられるが、スクロール圧縮機におけるスラスト受け部材の要求機能を満たすにはその形状が複雑になり、スラスト受け部材の信頼性及び精度を維持して製作することが困難であった。

本発明の目的は、スラスト受け部材の信頼性と精度を維持して安価に製作できるスクロール圧縮機を得ることにある。

前述の目的を達成するための本発明の第１の態様は、固定スクロール及び旋回スクロールを有する圧縮機構と、前記圧縮機構を駆動するクランク軸と、前記クランク軸のスラスト方向荷重を支持するスラスト受け部材と、前記スラスト受け部材を支持するフレームとを備え、前記クランク軸と前記スラスト受け部材の間にスラスト軸受を設けたスクロール圧縮機において、前記スラスト受け部材は、軸方向荷重を支持する荷重支持板と、該荷重支持板の一側に配置されてスラスト軸受を嵌合する中央穴を有する位置決め板とを接合して構成されていることにある。

係る本発明の第１の態様におけるより好ましい具体的構成例は次の通りである。
（１）前記位置決め板は前記フレームに内挿して配置され、前記位置決め板の外周縁は前記フレームのスラスト受け部材内挿部の形状に合致するように成形されていること。
（２）前記荷重支持板または前記位置決め板に設けた突起部を前記位置決め板または前記荷重支持板に設けた切欠きもしくは穴に嵌め込むことにより前記荷重支持板と前記位置決め板とが位置決めされていること。

また、本発明の第２の態様は、固定スクロール及び旋回スクロールを有する圧縮機構と、
前記圧縮機構を駆動するクランク軸と、前記クランク軸の径方向荷重を支持する主軸受と、前記クランク軸のスラスト方向荷重を支持するスラスト軸受と、前記スラスト軸受を支持するスラスト受け部材と、前記スラスト受け部材を支持するフレームとを備えたスクロール圧縮機において、前記スラスト受け部材は、前記スラスト軸受を軸方向に受ける面及び前記フレームへの当接面を有するプレス成形鋼板製の荷重支持板と、前記スラスト軸受の径方向の位置決め内周面を有するプレス成形鋼板製の位置決め板とを接合して構成したことにある。

本発明のスクロール圧縮機によれば、スラスト受け部材の信頼性と精度を維持して安価に製作できる。

以下、本発明の一実施形態のスクロール圧縮機について図を用いて説明する。

まず、本実施形態のスクロール圧縮機の全体に関して図１を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施形態のスクロール圧縮機の縦断面図である。

スクロール圧縮機１は、密閉容器１００内に、圧縮機構２、電動機３、副軸受部４及び給油機構を収納して構成されている。本実施形態のスクロール圧縮機１は、圧縮機構２と電動機３とを上下に配置した縦型スクロール圧縮機である。

圧縮機構２は、旋回スクロール５と固定スクロール６とフレーム７とクランク軸８と旋回軸受１３と旋回機構９とを備えて構成されている。また、圧縮機構２は固定スクロール６及び旋回スクロール５を組み合わせて圧縮室８１を形成している。

旋回スクロール５は、渦巻き状ラップ１１と鏡板１０と軸支持部（ボス部）５ａとを備えて構成されている。ラップ１１は鏡板１０の一側に垂直に立設され、軸支持部５ａは鏡板１０の他側に垂直に立設されている。旋回スクロール５の鏡板１０の背面側には、旋回機構９と、クランク軸８のクランク部１２が挿入される旋回軸受１３とが設けられている。

固定スクロール６は、渦巻き状ラップ１５と鏡板１４と吸入口１６と吐出口１７とを備えて構成され、フレーム７にボルトを介して固定されている。これによって、固定スクロール６とフレーム７との間には、旋回スクロール５が旋回運動可能に挟持されている。ラップ１５は鏡板１４の一側に垂直に立設されている。固定スクロール６の吸入口１６には、密閉容器１００に設けた吸入管８５が接続されている。さらに、密閉容器１００には、フレーム７と電動機３との間の空間に連通する吐出管２２が設けられている。

フレーム７は、その外周部が密閉容器１００に固定され、その内径部で主軸受６３を支持している。主軸受６３を支持するフレーム７の内径部は、主軸受６３の外周及び上面はフレーム７を覆うようになっており、主軸受６３が嵌合できるように下面が開放されている。また、主軸受６３の下面はスラスト受け部材８４で覆われている。

スラスト受け部材８４は主軸受６３を下方から押さえるようにフレーム７にボルト９４を用いて着脱可能に取り付けられている。スラスト受け部材８４とクランク軸８との間（スラスト受け部材８４と主軸受６３との間）にはスラスト軸受８６が設けられており、クランク軸８の軸方向荷重はスラスト軸受８６及びスラスト受け部材８４にて支持されている。スラスト軸受８６の径方向の位置はスラスト受け部材８４により位置決めされている。

主軸受６３は、転がり軸受で構成され、電動機の一側で、具体的には電動機３と旋回スクロール５との間でクランク軸８を支持するように設けられている。この主軸受６３は、フレーム７の内径に下方から嵌合して設けられている。

クランク軸８は、主軸部の上部にクランク部１２を有し、このクランク部１２を旋回スクロール５に連結することにより旋回スクロール５を駆動する。クランク部１２は旋回軸受１３内に挿入されて支持されている。

電動機３は、クランク軸８を介して圧縮機構２を駆動する回転駆動手段を構成するものであり、ステータ１８とロータ１９とを基本要素としている。ステータ１８は密閉容器１００に取り付けられている。ステータ１８の外周面は密閉容器１００の内周面にほぼ密着して形成されている。

副軸受部４は、電動機３の他側でクランク軸８を支持するように設けられている。副軸受部４は、副軸受５１と、副軸受５１を挿入した副軸受ハウジング５２と、副軸受ハウジング５２に締結された下フレーム５３とを備えて構成されている。下フレーム５３は密閉容器１００に固定されている。これによって、クランク軸８は、主軸受６３と副軸受５１とにより電動機３の両側で軸支されると共に、旋回軸受１３とにより上端部のクランク部１２が軸支される。

電動機３が回転することによりクランク軸８が回転すると、旋回スクロール５は旋回機構９の働きにより姿勢を保ったまま固定スクロール６に対して旋回運動を行なう。その旋回運動により生じる不釣り合い力を打ち消すため、ロータ１９と旋回スクロール５との間にバランスウェイト２０が取り付けられると共に、ロータ１９にロータバランスウェイト２１が取り付けられている。

固定スクロール６と旋回スクロール５とを噛合せて構成した圧縮室８１は、旋回スクロール５が旋回運動することにより、その容積が減少する圧縮動作が行われる。この圧縮動作では、旋回スクロール５の旋回運動に伴って、作動流体が吸入口１６から圧縮室８１へ吸込まれ、吸込まれた作動流体が圧縮工程を経て固定スクロール６の吐出口１７から密閉容器１００内の吐出空間に吐出され、さらに吐出管２２を経由して密閉容器１００から吐出される。これによって、密閉容器１００内の空間は吐出圧力に保たれる。

給油機構は、給油ポンプ８３と給油穴６１と排油パイプ６０とを備えて構成されている。給油ポンプ８３は、油溜め８２に貯留された潤滑用の油を強制的に給油穴６１を通して副軸受５１、旋回軸受１３さらには主軸受６３に供給して潤滑するために設けられている。なお、給油穴６１に供給された油は、旋回スクロール５と固定スクロール６との摺動部にも供給される。給油穴６１には連通する横給油穴が設けられて副軸受５１に給油されるようになっている。

排油パイプ６０は、主軸受６３を潤滑した油を、電動機３のステータ外周の凹部１８ａを通して密閉容器１００の油溜め８２に案内するように設けられている。

排油パイプ６０の水平部６０ａの端部は、フレーム７の主軸受６３を覆っている部分に装着されている。この排油パイプ６０の装着部は円筒形状に形成されており、フレーム７に形成された円形孔に圧入されることによって装着されている。この装着構造によって、排油パイプ６０をフレーム７に簡単にかつ確実に装着することができる。この排油パイプ６０の装着部は、フレーム７内に開口されており、主軸受６３を潤滑した油がこの開口より排油パイプ６０内に導入される。

排油パイプ６０の垂直部６０ｂは、密閉容器１００の内壁面に沿って上下に延び、ステータ１８のエンドコイル部１８ｃと密閉容器１００との間を通り、さらには電動機３のステータ外周の凹部１８ａを通って、電動機３の下方まで延びている。さらに排油パイプ６０の下端部は下フレーム５３に取り付けられたパイプ押さえ６５により固定されている。

次に、スラスト受け部材９０の詳細について図２を参照しながら説明する。図２は図１のスクロール圧縮機に用いるスラスト部材の正面図及び断面図である。

スラスト受け部材９０は、２枚のプレス成形鋼板を接合することにより製作されている。このスラスト受け部材９０は、荷重支持板９１と位置決め板９２と備えて構成されている。荷重支持板９１は、軸方向荷重を支持するための強度を確保するために、位置決め部材９２より厚い部材でプレス絞り加工及びプレス打ち抜き加工されて構成されている。位置決め板９２は、スラスト軸受８６及びフレーム７との嵌合精度を確保するために、荷重支持板９１より薄い部材で平板状にプレス打ち抜き加工されて構成されている。

荷重支持板９１は、上面と段部側面とフランジ面とからなり、フレーム７との当接面になる接触面９１ｂと、スラスト軸受８６との当接面になる接触面９１ｃとを有している。この２つの接触面９１ｂ、９１ｃは、絞り成形された荷重支持板９１のフランジ面及び上面で形成されるため、その面精度を高いものとすることができる。接触面９１ｃはスラスト軸受８６の受面であるため、わずかに段押し加工が施されて押し出し面となっている。

なお、面９１ａは荷重支持板９１の外周縁を構成するものであり、プレス打ち抜き加工により形成されている。面９１ｄは荷重支持板９１の中央穴（スラスト軸受内装部）を構成するものであり、プレス打ち抜き加工により形成されている。

位置決め板９２は、フレーム７との嵌合面になる接触面９２ａと、スラスト軸受８６との位置決め面になる接触面９２ｃとを有している。この接触面９２ａは、位置決め板９２の外周縁で形成されるものであり、位置決め板９２がフレーム７の内径に嵌まり込むときのガイドの役割を果たす。これによって、スラスト受け部材９０をフレーム７に対して容易に精度よく位置決めできる。接触面９２ｃは、スラスト軸受８６の水平方向の移動を阻止する役目を果たすものである。この接触面９２ｃは、位置決め板９２の内周縁で形成され、スラスト軸受８６をスラスト受け部材９０に対して容易に精度よく位置決めできる。

荷重支持板９１の上面には、プレス半抜き加工で複数の突起９１ｅが形成されている。位置決め板９２の内周縁には、突起９１ｅに対応する複数の切欠き９２ｄが形成されている。荷重支持板９１の突起９１ｅを位置決め板９２の切欠き９２ｄに嵌め込むことにより、荷重支持板９１と位置決め板９２の位置決めとなる。なお、切欠き９２ｄの代わりに穴としてもよい。

そして、荷重支持板９１と位置決め板９２はプロジェクション溶接９３により接合されている。なお、プロジェクション溶接９３の代わりにスポット溶接としてもよい。なお、８８はスラスト軸受８６の回り止めである。

上述した本実施形態によるスクロール圧縮機１は、固定スクロール６と旋回スクロール５等からなる圧縮機構２と、圧縮機構２を駆動するクランク軸８と、クランク軸８の径方向荷重を支えるフレーム７と、クランク軸８の軸方向荷重を支持するスラスト受け部材９０とを備え、スラスト受け部材９０を複数のプレス成形鋼板の接合品で製作することで切削加工が不要な部品とすることができ、従来品と同等の機能を満たす高信頼性、高精度のスラスト受け部材を安価に製作できる。

本発明の一実施形態のスクロール圧縮機の縦断面図である。 図１のスクロール圧縮機に用いるスラスト部材の正面図及び断面図である。 従来のスクロール圧縮機に用いるスラスト受け部材の正面図及び断面図である。

符号の説明

１…スクロール圧縮機、２…圧縮機構、３…電動機、４…副軸受部、５…旋回スクロール、５ａ…軸支持部、６…固定スクロール、７…フレーム、８…クランク軸、９…旋回機構、１０…鏡板、１１…ラップ、１２…クランク部、１３…旋回軸受、１４…鏡板、１５…ラップ、１６…吸入口、１７…吐出口、１８…ステータ、１８ａ…切欠き、１９…ロータ、２０…バランスウェイト、２１…ロータバランスウェイト、２２…吐出管、５１…軸受、５２…副軸受ハウジング、５３…下フレーム、６０…排油パイプ、６１…給油穴６３…主軸受、６５…パイプ押さえ、８１…圧縮室、８２…油溜め、８３…給油ポンプ、８４…スラスト受け部材、８５…吸入管、８６…スラスト軸受、８７…スラスト受け部材、８８…回り止め、９０…スラスト受け部材、１００…密閉容器。

Claims (4)

1. 固定スクロール及び旋回スクロールを有する圧縮機構と、
   前記圧縮機構を駆動するクランク軸と、
   前記クランク軸のスラスト方向荷重を支持するスラスト受け部材と、
   前記スラスト受け部材を支持するフレームとを備え、
   前記クランク軸と前記スラスト受け部材の間にスラスト軸受を設けたスクロール圧縮機において、
   前記スラスト受け部材は、軸方向荷重を支持する荷重支持板と、該荷重支持板の一側に配置されてスラスト軸受を嵌合する中央穴を有する位置決め板とを接合して構成されてい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、前記位置決め板は前記フレームに内挿して配置され、前記位置決め板の外周縁は前記フレームのスラスト受け部材内挿部の形状に合致するように成形されてい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、前記荷重支持板または前記位置決め板に設けた突起部を前記位置決め板または前記荷重支持板に設けた切欠きもしくは穴に嵌め込むことにより前記荷重支持板と前記位置決め板とが位置決めされていることを特徴とするスクロール圧縮機。
4. 固定スクロール及び旋回スクロールを有する圧縮機構と、
   前記圧縮機構を駆動するクランク軸と、
   前記クランク軸の径方向荷重を支持する主軸受と、
   前記クランク軸のスラスト方向荷重を支持するスラスト軸受と、
   前記スラスト軸受を支持するスラスト受け部材と、
   前記スラスト受け部材を支持するフレームとを備えたスクロール圧縮機において、
   前記スラスト受け部材は、前記スラスト軸受を軸方向に受ける面及び前記フレームへの当接面を有するプレス成形鋼板製の荷重支持板と、前記スラスト軸受の径方向の位置決め内周面を有するプレス成形鋼板製の位置決め板とを接合して構成したことを特徴とするスクロール圧縮機。

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