JP4889681B2

JP4889681B2 - スクロール圧縮機

Info

Publication number: JP4889681B2
Application number: JP2008127212A
Authority: JP
Inventors: 英人中尾; 辰也佐々木; 賢司矢野; 勝紀佐藤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-05-14
Filing date: 2008-05-14
Publication date: 2012-03-07
Anticipated expiration: 2028-05-14
Also published as: JP2009275582A

Description

本発明は、空調機や冷凍機などの冷熱機器や給湯器の熱源機に搭載されるスクロール圧縮機に関し、特にスクロール圧縮機の軸受構造に関するものである。

従来のスクロール圧縮機は、固定スクロールと揺動スクロールとの渦巻歯同士を噛み合わせて圧縮機構部を構成し、両スクロール間にできる複数の圧縮室が揺動スクロールを揺動駆動することにより容積を縮小しながら移動することを利用して、冷媒の吸入と圧縮を行う。揺動スクロールは、モータのロータに連結した主軸によって回転駆動される。この主軸は、その主軸部と副軸部をモータの両側に配した主軸受と副軸受とにより支持される。そして、主軸は、主軸受から圧縮機構部側に延出する端部に揺動軸部を有し、揺動軸部が揺動スクロールの揺動軸受に嵌め込まれ、揺動スクロールを円軌道運動させる。

このように構成された従来のスクロール圧縮機では、主軸は主軸受と副軸受とにより両持ち支持されているが、主軸受から圧縮機構部側に延出する揺動軸部は主軸受により片持ち支持されている。そして、圧縮機構部の動作時、冷媒の圧縮荷重などが揺動スクロールに作用する。この圧縮荷重などにより生じるラジアル方向の力がこの揺動軸部に作用し、主軸受と副軸受との間に位置する主軸の部位が大きな撓みを伴って変形する。このとき、ラジアル方向の力が圧縮機構部に近い主軸受に最も大きく作用し、主軸部と主軸受との間に片当たり現象が発生する。また、揺動軸部が主軸部の撓みによって揺動軸受に対して傾斜し、揺動軸部と揺動軸受との間にも、片当たり現象が発生する。

このように、従来のスクロール圧縮においては、主軸受、副軸受、および揺動軸受の軸方向における荷重分布は一様ではなく、各軸受の軸方向の端部で荷重が極端に大きくなる傾向がある。これにより、軸受端部近傍が主軸と直接接触し、摩耗など表面損傷を起こしやすい。その結果、主軸と各軸受との間での摺動損失および摩耗が増大し、スクロール圧縮機の効率を低下させるだけではなく、信頼性も損ねていた。

このような状況を鑑み、主ジャーナル軸受（主軸受に相当）、副ジャーナル軸受（副軸受に相当）、および偏芯ジャーナル軸受（揺動軸受に相当）の少なくとも１つの端部の端面に環状溝を形成した改良型の第１の従来のスクロール圧縮機が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この改良型の第１の従来のスクロール圧縮機においては、環状溝を軸受の端面に形成することにより形成された薄肉の内側環状壁が主軸の撓みに追従して変形し、軸受に対する主軸の傾斜に起因する片当たり現象の発生を抑制できるとしている。

また、スライダを主軸のクランクピン（揺動軸部に相当）に軸線方向に往復摺動自在に係合させ、該スライダを揺動スクロールのボス部（揺動軸受に相当）に回転自在に係合させ、スライダ又はボス部をクランクピンの傾きを補償するための柔構造とした改良型の第２の従来のスクロール圧縮機が提案されている（例えば、特許文献２参照）。この改良型の第２の従来のスクロール圧縮機においても、主軸のクランクピンの傾きをスライダ又はボス部の柔構造で吸収し、ボス部の内周面とスライダの外周面との相対的な平行関係を保ち、片当たり現象の発生を抑制できるとしている。

さらに、旋回スクロール（揺動スクロールに相当）の軸受部（揺動軸受に相当）に回転可能に嵌合させた駆動ブッシュと、駆動ブッシュとクランク軸（主軸に相当）の偏芯軸部（揺動軸部に相当）との間における主軸の軸線方向に沿う曲面部と平面部との組み合わせによる対向係合面部と、を有し、曲面部が、主軸の軸線方向に沿う曲面部を有する別体の接合部材を偏芯軸部の外周面あるいは駆動ブッシュの内周面の一方に装着されている改良型の第３の従来のスクロール圧縮機が提案されている（例えば、特許文献３参照）。この改良型の第３の従来のスクロール圧縮機においては、駆動ブッシュと偏芯軸部とが曲面部によって曲面と軸方向に回転と移動が自在に接触しているので、偏芯軸部が傾いても、駆動ブッシュを軸受部に対して平行状態を維持でき、片当たり現象の発生を抑制できるとしている。

特開２００３−２０６８７３号公報特開平０４−０７２４８４号公報特許第２６１２８１４号明細書

改良型の第１の従来のスクロール圧縮機においては、環状溝を軸受の端面に形成することにより形成された薄肉の内側環状壁の変形のみにより、軸受に対する主軸の傾斜を吸収しているので、偏芯軸と偏芯ジャーナル軸受との間の平行度、主軸部と主ジャーナル軸受との間の平行度、および副軸部と副ジャーナル軸受との間の平行度を十分に確保することが困難であり、各軸受と各軸部との接触力を軽減する効果に留まっていた。

改良型の第２の従来のスクロール圧縮機においては、主軸のクランクピンの傾きを吸収する柔構造をスライダ又はボス部のみに形成しているので、改良型の第１の従来のスクロール圧縮機と同様に、スライダとボス部との接触力を軽減する効果に留まっていた。

改良型の第３の従来のスクロール圧縮機においては、改良型の第１および第２の従来のスクロール圧縮機に比べて、広い荷重範囲にわたって、駆動ブッシュと軸受部との間の平行度を確保することができる。しかしながら、作動圧力がフロンよりも高い炭酸ガスを冷媒として用いるような場合、各軸受部への負荷荷重が大きくなるため、駆動ブッシュと偏芯軸部との間の対向係合面部における摩擦力が大きくなり、軸受部に対する駆動ブッシュの追従性が低下する。その結果、駆動ブッシュと軸受部との平行度が低下して片当たり現象を発生し、最悪の場合、焼き付けや異常摩耗を発生させることになる。

この発明は、上述のような問題を解決するためになされたものであり、軸受の軸受面と主軸の外周面との平行度を確実に確保でき、軸受の焼き付けや摩耗を防止し、信頼性の高いスクロール圧縮機を得ることを目的としている。

この発明のスクロール圧縮機は、一面に固定側渦巻歯を有する固定スクロールと、一面に揺動側渦巻歯を有し、かつ他面に揺動軸受を有し、該揺動側渦巻歯を上記固定側渦巻歯に咬合するように上記固定スクロールに対向して設けられた揺動スクロールと、上記揺動スクロールの回転力を発生するモータと、端部に揺動軸部を有し、上記モータの回転力を上記揺動スクロールに伝達する主軸と、上記揺動軸部に該揺動軸部の軸心周りの回転を拘束されて外嵌状態に嵌着されて、上記揺動軸受に回転可能に嵌め込まれた駆動ブッシュと、を備えている。そして、本スクロール圧縮機は、上記揺動軸部と上記駆動ブッシュとの一方が、上記主軸の軸方向に沿う円弧面からなる凸状曲面部を有し、上記揺動軸部と上記駆動ブッシュとの他方が、上記凸状曲面部の曲率半径より大きな曲率半径の上記主軸の軸方向に沿う円弧面からなる凹状曲面部を有し、上記揺動軸部と上記駆動ブッシュとが、上記凸状曲面部と上記凹状曲面部とを係合させて嵌合されている。

この発明によれば、揺動軸部と駆動ブッシュとの一方が、主軸の軸方向に沿う円弧面からなる凸状曲面部を有し、揺動軸部と駆動ブッシュとの他方が、凸状曲面部の曲率半径より大きな曲率半径の主軸の軸方向に沿う円弧面からなる凹状曲面部を有し、揺動軸部と駆動ブッシュとが、凸状曲面部と凹状曲面部とを係合させて嵌合されているので、凸状曲面部と凹状曲面部との一方が、両者の接触部を変えつつ他方の曲面部の曲面に沿って滑り移動する。これにより、凸状曲面部と凹状曲面部との間の摩擦力の増大が抑えられ、揺動軸受に対する駆動ブッシュの追従性の低下が抑制される。そこで、揺動軸受と駆動ブッシュとの間の平行度が確保され、片当たりに起因する揺動軸受の焼き付けや摩耗が防止され、信頼性の高いスクロール圧縮機が実現される。

実施の形態１．

図１はこの発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機の構成を示す断面図である。なお、図１中、説明の便宜上、チップシール、チップシール溝、シールリングおよびシールリング溝は図示していない。

図１において、スクロール圧縮機１００は、縦型のシェル１を備えている。そして、モータ２がシェル１内の中間部から下方に配設され、圧縮機構部３がモータ２の上方に配設されている。モータ２は、リング状に形成され、軸方向を上下方向に向けてシェル１内に固定されたステータ１２と、このステータ１２の内部に配設されたロータ１３と、から構成されている。主軸４は、軸方向の一端部に一体に形成されて圧縮機構部３に旋回力を付与する揺動軸部２０と、揺動軸部２０の軸方向の他端側に一体に形成された主軸部３１と、軸方向の他端部に一体に形成された副軸部４１と、を有する。そして、主軸４は、ロータ１３の軸心位置に挿通されて焼きばめにより固定され、モータ２の上方でシェル１に固定された主フレーム５に設けられた主軸受３０に主軸部３１を軸支され、モータ２の下方でシェル１に固定された副フレーム６に設けられた副軸受４０に副軸部４１を軸支されている。これにより、ロータ１３はステータ１２の内部で回転可能となっている。シェル１には、冷媒を外部から圧縮機構部３に導入する吸入管７と、圧縮機構部３で圧縮された冷媒を外部に吐出する吐出管８と、が配設されている。さらに、シェル１の底部には、潤滑油９が貯留されている。

圧縮機構部３は、主フレーム５の上方に位置するようにシェル１内に配設された揺動スクロール１４と、揺動スクロール１４の上面に対向するように設置され、シェル１に固定された固定スクロール１５と、を有している。固定スクロール１５の台板１５ａの下面には、固定側渦巻歯１５ｂが形成され、揺動スクロール１４の台板１４ａの上面には、固定側渦巻歯１５ｂと咬合するように揺動側渦巻歯１４ｂが形成されており、揺動側渦巻歯１４ｂと固定側渦巻歯１５ｂとで圧縮室を構成している。なお、揺動側渦巻歯１４ｂおよび固定側渦巻歯１５ｂが、インボリュート曲線などにより形成されている。

揺動軸受としての円筒状のボス部１６が揺動スクロール１４の台板１４ａの下面から突設され、駆動ブッシュ２４がボス部１６に回転可能に装着されている。そして、主軸４の軸方向の一端部に形成された揺動軸部２０が、駆動ブッシュ２４に嵌め込まれて、主軸４の回転力が揺動スクロール１４に伝達されるようになっている。このとき、周知のオルダムカップリング１７の爪部が主フレーム５の上面と揺動スクロール１４の台板１４ａの下面とに互いに９０°の位相差で形成された溝内に挿入され、オルダムカップリング１７の爪部が溝内部を往復運動することにより、主軸４の回転力が揺動スクロール１４の揺動運動に変換される。

ここで、このように構成されたスクロール圧縮機１００の動作について説明する。
まず、モータ２が回転駆動されると、主軸受３０と副軸受４０とにより両持ち支持された主軸４が回転される。この主軸４の回転トルクが揺動軸部２０、駆動ブッシュ２４、ボス部１６を介して揺動スクロール１４に伝達され、揺動スクロール１４が揺動運動する。この揺動スクロール１４の揺動運動にともない、圧縮室が容積を縮小しながら移動して、吸入管７から導入された冷媒が圧縮され、シェル１内に吐出される。そして、シェル１内に吐出された高圧の冷媒が吐出管８から外部に吐出される。また、シェル１の底部に貯留されている潤滑油９は、主軸４の回転と共に主軸４内に形成された給油通路（図示せず）を通って各軸受部に供給され、軸受部の潤滑に供せられる。

以下、主軸４に一体に形成された揺動軸部２０、主軸部３１、および副軸部４１を支持する軸受構造について順次説明する。

まず、揺動軸部２０を支持する軸受構造について図２および図３を参照しつつ説明する。図２はこの発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機における揺動軸部周りを示す横断面図、図３はこの発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機における揺動軸部周りを示す縦断面図である。ここで、横断面図は主軸４の軸心と直交する平面における断面を示し、縦断面図は主軸４の軸心を含む平面における断面を示している。図２および図３において、中心Ｏ_１，Ｏ_２を結ぶ方向をＹ軸、図面上で中心Ｏ_１を通りＹ軸と直交する方向をＸ軸、中心Ｏ_１を通りＸ軸とＹ軸と直交する方向をＺ軸とする。なお、中心Ｏ_１は主軸４の軸心位置に相当し、中心Ｏ_２は主軸４の偏芯軸心位置、即ち揺動軸部２０の軸心位置に相当する。

図２および図３において、揺動軸部２０は、ＸＹ平面において、Ｙ軸を挟んでＹ軸と平行な２つの直線の端部同士を、中心Ｏ_１から距離（偏芯量）ｄだけ離れた位置Ｏ_２を中心とする円弧で連結した外形形状の横断面形状を有し、ＸＺ平面において、Ｘ軸と平行な２つの直線の端部同士を、Ｚ軸を挟んでＺ軸と平行な１つの直線と所定の曲率半径の円弧とで連結した外形形状の縦断面形状を有する。つまり、揺動軸部２０は、主軸４の軸方向に沿う凸状に湾曲する円弧面からなる凸状曲面部２１と凸状曲面部２１と対向する平坦面からなる平面部２２との端部同士を、中心Ｏ_２を軸心とする円筒面で連結した外周面形状に形成されている。

駆動ブッシュ２４は、ボス部１６の円筒状の内周面に適合する円筒状の外周面を有する筒状体に作製され、その中央には、揺動軸部２０の外周面形状に適合する内周面形状の嵌合穴２５が穿設されている。嵌合穴２５は、ＸＹ平面において、Ｙ軸を挟んでＹ軸と平行な２つの直線の端部同士を、中心Ｏ_２を中心とする円弧で連結した外形形状の横断面形状を有し、ＸＺ平面において、Ｘ軸と平行な２つの直線の端部同士を、Ｚ軸を挟んでＺ軸と平行な１つの直線と所定の曲率半径の円弧とで連結した外形形状の縦断面形状を有する。

つまり、嵌合穴２５は、駆動ブッシュ２４の軸方向に沿う凹状に湾曲する円弧面からなる凹状曲面部２６と凹状曲面部２６と対向する平坦面からなる平面部２７との端部同士を、駆動ブッシュ２４の軸心を軸心とする円筒面で連結した内周面形状に形成されている。そして、凹状曲面部２６の曲率半径は、揺動軸部２０の凸状曲面部２１の曲率半径より大きくなっている。さらに、環状溝２８が、嵌合穴２５を取り囲むように、かつ駆動ブッシュ２４の両端面に開口するように、同心状に形成されている。この環状溝２８は、駆動ブッシュ２４の軸方向長さの半分より短い深さに形成されている。なお、環状溝２８は駆動ブッシュ２４の外周面と嵌合穴２５の内周面との間の中央位置より外径側に位置していることが好ましい。

そして、駆動ブッシュ２４が、嵌合穴２５内の凹状曲面部２６と平面部２７を揺動軸部２０の凸状曲面部２１と平面部２２とに相対するように揺動軸部２０に外嵌状態に嵌着され、ボス部１６内に回転可能に嵌め込まれる。これにより、駆動ブッシュ２４は揺動軸部２０と周方向に相互に連結されている。つまり、駆動ブッシュ２４は揺動軸部２０に対して揺動軸部２０の軸心周りの回転が拘束されている。なお、スクロール圧縮機１００の停止状態において、揺動軸部２０の凸状曲面部２１の頂部が、嵌合穴２５の凹状曲面部２６の最深部と相対していることが好ましい。

ここで、Ｒ４１０Ａなどのフロン冷媒を用いた場合の揺動軸部２０を支持する軸受構造の形態を図４に示す。
圧縮機構部３の停止時には、揺動スクロール１４は、図３に示されるように、主軸４の軸心に対して直交する姿勢を保っている。しかし、圧縮機構部３の動作時には、揺動スクロール１４は、図４に示されるように、主軸４の軸心に対して直交していない。即ち、揺動スクロール１４は傾斜している。

そして、冷媒を圧縮することに起因する圧縮加重がボス部１６を介して駆動ブッシュ２４に作用し、駆動ブッシュ２４の凹状曲面部２６が揺動軸部２０の凸状曲面部２１に押圧される。駆動ブッシュ２４の凹状曲面部２６の曲率半径が揺動軸部２０の凸状曲面部２１の曲率半径より大きくなっているので、凹状曲面部２６が凸状曲面部２１との接触部を変えつつ凸状曲面部２１の外周面に沿って滑りつつ移動し、凹状曲面部２６と凸状曲面部２１との間の摩擦力の増大が抑制される。これにより、駆動ブッシュ２４のボス部１６の内周面への追従性の低下がなく、ボス部１６の内周面と駆動ブッシュ２４の外周面との間の平行度が確保される。このとき、環状溝２８の外径側に形成された薄肉部２９はほとんど弾性変形していない。これにより、駆動ブッシュ２４は、ボス部１６内でボス部１６に対して平行な状態で回転し、ボス部１６内での片当たりなどの発生がなく、軸受性能の低下が防止され、摩耗の低減や焼き付けの発生が防止される。

ついで、炭酸ガス冷媒を用いた場合の揺動軸部２０を支持する軸受構造の形態を図５に示す。
炭酸ガス冷媒の動作圧力はフロン冷媒の動作圧力の３倍以上であることから、冷媒を圧縮することに起因する圧縮加重が増大し、揺動スクロール１４の傾斜に加えて、揺動軸部２０に撓み変形が発生する。炭酸ガス冷媒を用いた場合でも、ほとんどの運転条件では、凹状曲面部２６が凸状曲面部２１の外周面に沿って滑りつつ移動することにより、ボス部１６の内周面と駆動ブッシュ２４の外周面との間の平行度を確保することが可能である。

しかし、一部の運転条件では、凸状曲面部２１と凹状曲面部２６との間の摩擦力が過大に増加し、駆動ブッシュ２４のボス部１６の内周面への追従性が低下し、ボス部１６の内周面と駆動ブッシュ２４の外周面との間の平行度が確保できにくくなる。このとき、環状溝２８の外径側に形成された薄肉部２９が、図５に示されるように、弾性変形し、ボス部１６内での片当たりなどの発生が防止される。これにより、ボス部１６の内周面と駆動ブッシュ２４の外周面との平行度が確保され、軸受性能の低下が防止され、摩耗の低減や焼き付けの発生が防止される。

つぎに、主軸部３１を支持する軸受構造について図６を参照しつつ説明する。図６はこの発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機における主軸部周りを示す縦断面図である。
図６において、主軸受３０が、主フレーム５の中央部に円筒状に設けられている。主軸４の主軸部３１には、主軸４の全周にわたって断面円弧形の凸となる樽状に形成された帯状部３２が設けられている。円筒状ブッシュ３３は、主軸受３０の円筒状の内周面に適合する外周面と主軸４の外周面に適合する内周面とを有する所定厚みの円筒体に作製されている。そして、断面円弧形の凹状の溝部３４が円筒状ブッシュ３３の内周面の軸方向長さの中央部に全周にわたって凹設されている。溝部３４の曲率半径は、主軸受３０の帯状部３２の曲率半径より大きくなっている。さらに、環状溝３５が、円筒状ブッシュ３３の両端面に開口するように、同心状に形成されている。この環状溝３５は、円筒状ブッシュ３３の軸方向長さの半分より短い深さに形成されている。なお、環状溝３５は円筒状ブッシュ３３の外周面と内周面との間の中央位置より外径側に位置していることが好ましい。

そして、円筒状ブッシュ３３が帯状部３２を溝部３４内に位置させるように主軸４に外嵌状態に嵌着され、主軸受３０内に回転可能に嵌め込まれている。そして、図１に示されるように、円筒状ブッシュ３３に圧入された連結ピン３７が、主軸４に形成された軸方向に長い長穴３８に係合して、主軸部３１と円筒状ブッシュ３３とが周方向に相互に連結されている。つまり、円筒状ブッシュ３３は主軸部３１に対して主軸４の軸心周りの回転が拘束されている。なお、帯状部３２の頂部が溝部３４の最深部と相対していることが好ましい。

ここで、Ｒ４１０Ａなどのフロン冷媒を用いた場合の主軸部３１を支持する軸受構造の形態を図７に示す。
主軸４が冷媒を圧縮することに起因する圧縮加重により傾斜すると、円筒状ブッシュ３３は帯状部３２に押圧され、主軸４の傾斜に付随して傾斜しようとする。このとき、円筒状ブッシュ３３の外周面が主軸受３０の内周面に接触し、円筒状ブッシュ３３の傾斜を阻止しようとする力が発生する。円筒状ブッシュ３３の溝部３４の曲率半径が帯状部３２の曲率半径より大きくなっているので、帯状部３２が溝部３４との接触部を変えつつ溝部３４の内周面に沿って滑りつつ移動し、帯状部３２と溝部３４との間の摩擦力の増加が抑制される。これにより、円筒状ブッシュ３３の主軸受３０の内周面への追従性が確保され、主軸受３０の内周面と円筒状ブッシュ３３の外周面との間の平行度が確保される。このとき、環状溝３５の外径側に形成された薄肉部３６は、図７に示されるように、ほとんど弾性変形していない。これにより、円筒状ブッシュ３３は、主軸受３０に対して平行な状態で回転し、主軸受３０内での片当たりなどの発生がなく、軸受性能の低下が防止され、摩耗の低減や焼き付けの発生が防止される。

ついで、炭酸ガス冷媒を用いた場合の主軸部３１を支持する軸受構造の形態を図８に示す。
フロン冷媒に変えて炭酸ガス冷媒を用いることで、冷媒を圧縮することに起因する圧縮加重が増大し、主軸４の傾斜が大きくなる。炭酸ガス冷媒を用いた場合でも、ほとんどの運転条件では、帯状部３２が溝部３４の外周面に沿って滑りつつ移動することにより、円筒状ブッシュ３３の主軸受３０の内周面への追従性が確保され、主軸受３０の内周面と円筒状ブッシュ３３の外周面との間の平行度を確保することが可能である。

しかし、一部の運転条件では、帯状部３２と溝部３４との間の摩擦力が過大に増加し、円筒状ブッシュ３３の主軸受３０の内周面への追従性が低下し、主軸受３０の内周面と円筒状ブッシュ３３の外周面との間の平行度が確保できにくくなる。このとき、環状溝３５の外径側に形成された薄肉部３６が、図８に示されるように、弾性変形し、主軸受３０内での片当たりなどの発生が防止される。これにより、主軸受３０の内周面と円筒状ブッシュ３３の外周面との平行度が確保され、軸受性能の低下が防止され、摩耗の低減や焼き付けの発生が防止される。

つぎに、副軸部４１を支持する軸受構造について図９を参照しつつ説明する。図９はこの発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機における副軸部周りを示す縦断面図である。
図９において、副軸受４０が、副フレーム６の中央部に円筒状に設けられている。主軸４の副軸部４１には、主軸４の全周にわたって断面円弧形の凸となる樽状に形成された帯状部４２が設けられている。円筒状ブッシュ４３は、副軸受４０の円筒状の内周面に適合する外周面と主軸４の外周面に適合する内周面とを有する所定厚みの円筒体に作製され、断面円弧形の凹状の溝部４４が円筒状ブッシュ４３の内周面の軸方向長さの中央部に全周にわたって凹設されている。そして、溝部４４の曲率半径は、副軸受４０の帯状部４２の曲率半径より大きくなっている。さらに、環状溝４５が、円筒状ブッシュ４３の両端面に開口するように、同心状に形成されている。この環状溝４５は、円筒状ブッシュ４３の軸方向長さの半分より短い深さに形成されている。なお、環状溝４５は円筒状ブッシュ４３の外周面と内周面との間の中央位置より外径側に位置していることが好ましい。

そして、円筒状ブッシュ４３が帯状部４２を溝部４４内に位置させるように主軸４に外嵌状態に嵌着され、副軸受４０内に回転可能に嵌め込まれている。そして、図１に示されるように、円筒状ブッシュ４３に圧入された連結ピン４７が、主軸４に形成された軸方向に長い長穴４８に係合して、副軸部４１と円筒状ブッシュ４３とが周方向に相互に連結されている。つまり、円筒状ブッシュ４３は副軸部４１に対して主軸４の軸心周りの回転が拘束されている。なお、帯状部４２の頂部が溝部４４の最深部と相対していることが好ましい。

ここで、Ｒ４１０Ａなどのフロン冷媒を用いた場合の副軸部４１を支持する軸受構造の形態を図１０に示す。
主軸４が冷媒を圧縮することに起因する圧縮加重により傾斜すると、円筒状ブッシュ４３は帯状部４２に押圧され、主軸４の傾斜に付随して傾斜しようとする。このとき、円筒状ブッシュ４３の外周面が副軸受４０の内周面に接触し、円筒状ブッシュ４３の傾斜を阻止しようとする力が発生する。円筒状ブッシュ４３の溝部４４の曲率半径が帯状部４２の曲率半径より大きくなっているので、帯状部４２が溝部４４との接触部を変えつつ溝部４４の内周面に沿って滑りつつ移動し、帯状部４２と溝部４４との間の摩擦力の増加が抑制される。これにより、円筒状ブッシュ４３の副軸受４０の内周面への追従性が確保され、副軸受４０の内周面と円筒状ブッシュ４３の外周面との間の平行度が確保される。このとき、環状溝４５の外径側に形成された薄肉部４６は、図１０に示されるように、ほとんど弾性変形していない。これにより、円筒状ブッシュ４３は、副軸受４０に対して平行な状態で回転し、副軸受４０内での片当たりなどの発生がなく、軸受性能の低下が防止され、摩耗の低減や焼き付けの発生が防止される。

ついで、炭酸ガス冷媒を用いた場合の副軸部４１を支持する軸受構造の形態を図１１に示す。
フロン冷媒に変えて炭酸ガス冷媒を用いることで、冷媒を圧縮することに起因する圧縮加重が増大し、主軸４の傾斜が大きくなる。炭酸ガス冷媒を用いた場合でも、ほとんどの運転条件では、帯状部４２が溝部４４の外周面に沿って滑りつつ移動することにより、円筒状ブッシュ４３の副軸受４０の内周面への追従性が確保され、副軸受４０の内周面と円筒状ブッシュ４３の外周面との間の平行度を確保することが可能である。

しかし、一部の運転条件では、帯状部４２と溝部４４との間の摩擦力が過大に増加し、円筒状ブッシュ４３の副軸受４０の内周面への追従性が低下し、副軸受４０の内周面と円筒状ブッシュ４３の外周面との間の平行度が確保できにくくなる。このとき、環状溝４５の外径側に形成された薄肉部４６が、図１１に示されるように、弾性変形し、副軸受４０内での片当たりなどの発生が防止される。これにより、副軸受４０の内周面と円筒状ブッシュ４３の外周面との平行度が確保され、軸受性能の低下が防止され、摩耗の低減や焼き付けの発生が防止される。

なお、上記実施の形態１では、環状溝２８が駆動ブッシュ２４の両端面に形成されているものとしているが、環状溝２８は駆動ブッシュ２４の少なくとも一方の端面に形成されていればよい。
また、上記実施の形態１では、環状溝３５が円筒状ブッシュ３３の両端面に形成されているものとしているが、環状溝３５は円筒状ブッシュ３３の少なくとも一方の端面に形成されていればよい。

また、上記実施の形態１では、揺動軸部２０が平面部２２を有するものとしているが、平面部２２を省略し、凸状曲面部２１の端部同士を中心Ｏ_２を軸心とする単一の円筒面で連結した外周面形状であってもよい。この場合、駆動ブッシュ２４の嵌合穴２５も、揺動軸部の外形形状に適合するように、平面部２７を省略し、凹状曲面部２６の端部同士を単一の円筒面で連結した内径形状に形成されることになる。
また、上記実施の形態１では、揺動軸部２０と駆動ブッシュ２４とが、凸状曲面部２１と凹状曲面部２６とによる対向係合面部、平面部２２，２６による対向係合面部、および円筒面同士による２組の対向係合面部とにより、主軸４の軸心周りの回転を拘束されて、主軸４の軸方向に回転と移動が自在に嵌合しているものとしているが、凸状曲面部と凹状曲面部とによる対向係合面部は１組に限定されるものではなく、例えば平面部２２，２６による対向係合面部を凸状曲面部と凹状曲面部とによる対向係合面部に変えてもよい。

また、上記実施の形態１では、揺動軸部２０に凸状曲面部２１を形成し、駆動ブッシュ２４の嵌合穴２５に凹状曲面部２６を形成するものとしているが、揺動軸部に凹状曲面部を形成し、駆動ブッシュの嵌合穴に凸状曲面部を形成するようにしてもよい。
また、上記実施の形態１では、主軸部３１に凸状の帯状部３２を形成し、円筒状ブッシュ３３に凹状の溝部３４を形成するものとしているが、主軸部に凹状の溝部を形成し、円筒状ブッシュに凸状の帯状部を形成するようにしてもよい。
また、上記実施の形態１では、副軸部４１に凸状の帯状部４２を形成し、円筒状ブッシュ４３に凹状の溝部４４を形成するものとしているが、主軸部に凹状の溝部を形成し、円筒状ブッシュに凸状の帯状部を形成するようにしてもよい。

実施の形態２．
図１２はこの発明の実施の形態２に係るスクロール圧縮機における主軸部周りを示す縦断面図である。
図１２において、主軸４の主軸部３１Ａには、最大圧縮荷重が負荷される主軸４の周方向範囲にのみ断面円弧形の凸となる樽状に形成された帯状部３２Ａが設けられている。円筒状ブッシュ３３Ａは、主軸受３０の円筒状の内周面に適合する外周面と主軸４の外周面に適合する内周面とを有する所定厚みの円筒体に作製され、断面円弧形の凹状の溝部３４Ａが円筒状ブッシュ３３Ａの内周面の軸方向長さの中央部の最大圧縮荷重が負荷される周方向範囲にのみ凹設されている。そして、溝部３４Ａの曲率半径は、帯状部３２Ａの曲率半径より大きくなっている。さらに、環状溝３５が、円筒状ブッシュ３３の両端面に開口するように、同心状に形成されている。この環状溝３５は、円筒状ブッシュ３３Ａの軸方向長さの半分より短い深さに形成されている。なお、環状溝３５は円筒状ブッシュ３３Ａの外周面と内周面との間の中央位置より外径側に位置していることが好ましい。

そして、円筒状ブッシュ３３Ａが帯状部３２Ａを溝部３４Ａ内に位置させるように主軸４に外嵌状態に嵌着され、主軸受３０内に回転可能に嵌め込まれている。そして、上記実施の形態１と同様に、円筒状ブッシュ３３Ａに圧入された連結ピン３７が、主軸４に形成された軸方向に長い長穴３８に係合して、主軸部３１Ａと円筒状ブッシュ３３Ａとが周方向に相互に連結されている。つまり、円筒状ブッシュ３３Ａは主軸部３１Ａに対して主軸４の軸心周りの回転が拘束されている。なお、帯状部３２Ａの頂部が溝部３４Ａの最深部と相対していることが好ましい。他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。

ここで、Ｒ４１０Ａなどのフロン冷媒を用いた場合の主軸部３１Ａを支持する軸受構造の形態を図１３に示す。
主軸４が冷媒を圧縮することに起因する圧縮加重により傾斜すると、円筒状ブッシュ３３Ａは帯状部３２Ａに押圧され、主軸４の傾斜に付随して傾斜しようとする。このとき、円筒状ブッシュ３３Ａの外周面が主軸受３０の内周面に接触し、円筒状ブッシュ３３Ａの傾斜を阻止しようとする力が発生する。円筒状ブッシュ３３Ａの溝部３４Ａの曲率半径が帯状部３２Ａの曲率半径より大きくなっているので、帯状部３２Ａが溝部３４Ａとの接触部を変えつつ溝部３４Ａの内周面に沿って滑りつつ移動し、円筒状ブッシュ３３Ａの主軸受３０の内周面への追従性が確保され、主軸受３０の内周面と円筒状ブッシュ３３Ａの外周面との間の平行度が確保される。このとき、環状溝３５の外径側に形成された薄肉部３６は、図１３に示されるように、ほとんど弾性変形していない。これにより、円筒状ブッシュ３３Ａは、主軸受３０に対して平行な状態で回転し、主軸受３０内での片当たりなどの発生がなく、軸受性能の低下が防止され、摩耗の低減や焼き付けの発生が防止される。

ついで、炭酸ガス冷媒を用いた場合の主軸部３１を支持する軸受構造の形態を図１４に示す。
フロン冷媒に変えて炭酸ガス冷媒を用いることで、冷媒を圧縮することに起因する圧縮加重が増大し、主軸４の傾斜が大きくなる。炭酸ガス冷媒を用いた場合でも、ほとんどの運転条件では、帯状部３２Ａが溝部３４Ａの外周面に沿って滑りつつ移動することにより、円筒状ブッシュ３３Ａの主軸受３０の内周面への追従性が確保され、主軸受３０の内周面と円筒状ブッシュ３３Ａの外周面との間の平行度を確保することが可能である。

しかし、一部の運転条件では、帯状部３２Ａと溝部３４Ａとの間の摩擦力が過大に増加し、円筒状ブッシュ３３Ａの主軸受３０の内周面への追従性が低下し、主軸受３０の内周面と円筒状ブッシュ３３Ａの外周面との間の平行度が確保できにくくなる。このとき、環状溝３５の外径側に形成された薄肉部３６が、図１４に示されるように、弾性変形し、主軸受３０内での片当たりなどの発生が防止される。これにより、主軸受３０の内周面と円筒状ブッシュ３３Ａの外周面との平行度が確保され、軸受性能の低下が防止され、摩耗の低減や焼き付けの発生が防止される。

なお、上記実施の形態２では、最大圧縮荷重が負荷される主軸部３１Ａの周方向範囲に断面円弧形の凸となる樽状に形成された帯状部３２Ａを設け、円筒状ブッシュ３３Ａの内周面に帯状部３２の曲率半径より大きな曲率半径の凹状の溝部３４Ａを凹設するものとしているが、最大圧縮荷重が負荷される副軸部の周方向範囲に断面円弧形の凸となる樽状に形成された帯状部を設け、円筒状ブッシュの内周面に帯状部の曲率半径より大きな曲率半径の凹状の溝部を凹設しても、同様の効果が得られる。

この発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機の構成を示す断面図である。この発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機における揺動軸部周りを示す横断面図である。この発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機における揺動軸部周りを示す縦断面図である。この発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機におけるフロン冷媒を使用した場合の揺動軸部の形態を示す断面図である。この発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機における炭酸ガス冷媒を使用した場合の揺動軸部の形態を示す断面図である。この発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機における主軸部周りを示す縦断面図である。この発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機におけるフロン冷媒を使用した場合の主軸部の形態を示す断面図である。この発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機における炭酸ガス冷媒を使用した場合の主軸部の形態を示す断面図である。この発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機における副軸部周りを示す縦断面図である。この発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機におけるフロン冷媒を使用した場合の副軸部の形態を示す断面図である。この発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機における炭酸ガス冷媒を使用した場合の副軸部の形態を示す断面図である。この発明の実施の形態２に係るスクロール圧縮機における主軸部周りを示す縦断面図である。この発明の実施の形態２に係るスクロール圧縮機におけるフロン冷媒を使用した場合の主軸部の形態を示す断面図である。この発明の実施の形態２に係るスクロール圧縮機における炭酸ガス冷媒を使用した場合の主軸部の形態を示す断面図である。

符号の説明

２モータ、４主軸、１４揺動スクロール、１４ｂ揺動側渦巻歯、１５固定スクロール、１５ｂ固定側渦巻歯、１６ボス部（揺動軸受）、２０揺動軸部、２１凸状曲面部、２４駆動ブッシュ、２６凹状曲面部、２８環状溝、３０主軸受、３１，３１Ａ主軸部、３２，３２Ａ帯状部、３３，３３Ａ円筒状ブッシュ、３４，３４Ａ溝部、３５環状溝、４０副軸受、４１副軸部、４２帯状部、４３円筒状ブッシュ、４４溝部、４５環状溝。

Claims

一面に固定側渦巻歯を有する固定スクロールと、
一面に揺動側渦巻歯を有し、かつ他面に揺動軸受を有し、該揺動側渦巻歯を上記固定側渦巻歯に咬合するように上記固定スクロールに対向して設けられた揺動スクロールと、
上記揺動スクロールの回転力を発生するモータと、
端部に揺動軸部を有し、上記モータの回転力を上記揺動スクロールに伝達する主軸と、
上記揺動軸部に該揺動軸部の軸心周りの回転を拘束されて外嵌状態に嵌着されて、上記揺動軸受に回転可能に嵌め込まれた駆動ブッシュと、を備え、
上記揺動軸部と上記駆動ブッシュとの一方が、上記主軸の軸方向に沿う円弧面からなる凸状曲面部を有し、
上記揺動軸部と上記駆動ブッシュとの他方が、上記凸状曲面部の曲率半径より大きな曲率半径の上記主軸の軸方向に沿う円弧面からなる凹状曲面部を有し、
上記揺動軸部と上記駆動ブッシュとが、上記凸状曲面部と上記凹状曲面部とを係合させて嵌合されていることを特徴とするスクロール圧縮機。
上記駆動ブッシュの軸方向の少なくとも一方の端面には、該駆動ブッシュの軸方向長さの半分より短い深さの環状溝が同心状に形成されていることを特徴とする請求項１記載のスクロール圧縮機。
一面に固定側渦巻歯を有する固定スクロールと、
一面に揺動側渦巻歯を有し、該揺動側渦巻歯を上記固定側渦巻歯に咬合するように上記固定スクロールに対向して設けられた揺動スクロールと、
上記揺動スクロールの他面側に配設されて、該揺動スクロールの回転力を発生するモータと、
上記モータの回転力を上記揺動スクロールに伝達する主軸と、
上記モータの上記揺動スクロール側に配設されて、上記主軸の主軸部を軸支する主軸受と、
上記モータの上記揺動スクロールと反対側に配設されて、上記主軸の副軸部を軸支する副軸受と、
上記主軸部と上記副軸部との少なくとも一方の軸部に上記主軸の軸心周りの回転を拘束されて外嵌状態に嵌着されて、上記主軸受と上記副軸受とのうちの該軸部を軸支する軸受に回転可能に嵌め込まれた円筒状ブッシュと、を備え、
上記軸部と上記円筒状ブッシュとの一方が、断面円弧形の凸状の帯状部を周方向の少なくとも一部の領域に有し、
上記軸部と上記円筒状ブッシュとの他方が、上記凸状の帯状部の曲率半径より大きな曲率半径の断面円弧形の凹状の溝部を周方向の少なくとも一部の領域に有し、
上記軸部と上記円筒状ブッシュとが、上記凸状の帯状部と上記凹状の溝部とを係合させて嵌合されていることを特徴とするスクロール圧縮機。
上記円筒状ブッシュの軸方向の少なくとも一方の端面には、該円筒状ブッシュの軸方向長さの半分より短い深さの環状溝が同心状に形成されていることを特徴とする請求項３記載のスクロール圧縮機。
揺動軸受が上記揺動スクロールの他面に設けられ、
揺動軸部が、上記主軸の上記主軸部側の端部に設けられ、
駆動ブッシュが、上記揺動軸部に該揺動軸部の軸心周りの回転を拘束されて外嵌状態に嵌着されて、上記揺動軸受に回転可能に嵌め込まれ、
上記揺動軸部と上記駆動ブッシュとの一方が、上記主軸の軸方向に沿う円弧面からなる凸状曲面部を有し、
上記揺動軸部と上記駆動ブッシュとの他方が、上記凸状曲面部の曲率半径より大きな曲率半径の上記主軸の軸方向に沿う円弧面からなる凹状曲面部を有し、
上記揺動軸部と上記駆動ブッシュとが、上記凸状曲面部と上記凹状曲面部とを係合させて嵌合されていることを特徴とする請求項３又は請求項４記載のスクロール圧縮機。
上記駆動ブッシュの軸方向の少なくとも一方の端面には、該駆動ブッシュの軸方向長さの半分より短い深さの環状溝が同心状に形成されていることを特徴とする請求項５記載のスクロール圧縮機。