JP5697968B2 - スクロール型圧縮機 - Google Patents

Description

この発明は、スクロール型圧縮機、詳しくは公転機構を構成する偏心軸及びブッシュと駆動軸との結合に関する。

従来、スクロール型圧縮機は特許文献１に示される構造のものが知られている。このスクロール型圧縮機は、固定側板２１の固定渦巻体２３を形成する固定スクロール２と、この固定スクロール２と噛合し、圧縮室３９を形成すると共に基板上に可動渦巻体４２を形成する可動スクロール４とを備え、前記可動スクロール４を公転させることで、前記圧縮室３９の容積変化を与え、圧縮作用を行なっているが、前記公転を与える公転機構は偏心ピン３４と駆動ブッシュ３６及び自転防止機構３７とで構成され、前記偏心ピン３４は駆動軸３３に一体として形成されている。

前記偏心ピン３４は、例えば丸棒削り出し方法があるが、その場合は駆動軸３３の削り出し加工を行なった後に、偏心ピン３４の加工を行なう。あるいは、鋳造あるいは鋳造によって成形する場合には、成形後に、研磨等の仕上げ加工をする必要がある。そのため、丸棒削り出し製造のみならず鋳造等の製造において、手間が掛かる上コスト高となっていた。

また、偏心ピン３４に駆動ブッシュ３６を装着するには、この駆動ブッシュ３６に形成の貫通孔に被挿して行なわれ、貫通孔５２ａ外への突出部位に形成の環状溝にスナップリング５１を嵌着して駆動ブッシュ３６を固定していた。特許文献２にも同様にスナップリングによりドライブブッシュ１０１を止める構成が図示されている。

図５には、前記特許文献１、２による偏心軸とブッシュとの結合構造例を図示し、この図示した例から、スナップリングによるブッシュの装着例を検証すると、駆動軸１０１は、電動モータの出力軸となっており、その一端面で出力軸の中心から偏心した位置に、偏心軸１０２が削り出した加工により軸方向に突出されている。この偏心軸１０２の先端より少し後退した位置に環状溝１０３が形成されており、この偏心軸１０２には、ブッシュ１０４が貫通孔１０５を介して装着されている。そして、貫通孔１０５から突出する偏心軸１０２の環状溝１０３にスナップリング１０６が嵌着されて、前記ブッシュ１０４が止められていた。

特開平５−３０２５７８ 特開平８−９３６６６ 特開２００２−３７１９７６

しかしながら、スナップリング１０６によってブッシュ１０４を止めていることから、スナップリング１０６とブッシュ１０４との間に微小の隙間Ａができるのは取付構造上不可欠で、この隙間によってブッシュ１０４が運転中に傾き、傾いたブッシュを軸受１０７が受けているため、ブッシュ１０４の表面に損傷が起きる不都合が起きていた。

また、スナップリング１０６を用いる場合、偏心軸１０２の環状溝１０３にスナップリングを開いてから嵌入するため、少なくとも径寸法Ｂを持つブッシュ１０４が必要とされていた。このため、ブッシュ１０４の外径はスナップリング１０３の大きさにより決められ、ブッシュ１０４の外形を小さくすることは難しかった。

さらに、前述の先行特許文献内に示した特許文献３にあっては、駆動軸を容易に且つ安価に製造できるようにすることを目的とし、偏心軸と駆動軸とを互いに別体とし、偏心軸を前記駆動軸の端面に形成の嵌合孔に圧入した例が開示されている。そして、その他端をブッシュの貫通孔に挿入していた。このブッシュ１８は、偏心軸に嵌着のスナップリングにより止められている。即ち、特許文献３にあっては、偏心軸は独立したものとなったが、ブッシュは特許文献１、２と同じように、スナップリングを用いて止められていることから、段落[０００７]、[０００８]に記述する不都合は解消されてはいなかった。

そこで、この発明は、スクロール型圧縮機において、偏心軸を駆動軸から別体化すると共に、ブッシュの偏心軸への装着の適正化、簡素化及び容易化を図ることを目的としている。

この発明に係るスクロール型圧縮機は、端板上の渦巻壁を形成する固定スクロール部材と、この固定スクロール部材と噛合し、圧縮室を形成すると共に基板上に渦巻壁を形成する旋回スクロール部材と、この旋回スクロール部材を公転させ、少なくとも偏心軸とブッシュと、自転防止機構とを備えた公転機構と、この公転機構に回転力を与える駆動軸とより成るスクロール型圧縮機において、前記ブッシュに貫通孔を形成すると共に、前記駆動軸の端面にあって軸方向に嵌合孔を形成し、前記偏心軸を一端に頭部を持つ頭部付偏心軸とし、この頭部付偏心軸を前記ブッシュの貫通孔に挿入した後に、このブッシュが回転可能となるように、前記頭部付偏心軸の他端を前記嵌合孔へ圧入したことを特徴としている（請求項１）。

この構成から、頭部付偏心軸がブッシュの貫通孔に挿入した後に、駆動軸の端面に形成の嵌合孔に圧入するようになり、前記ブッシュは頭部付偏心軸の頭部が接触してその位置が止められ、頭部によりブッシュ間のスラスト方向隙間を極力小さく管理できる。

前記頭部付偏心軸は、円柱状の軸部と、その一端に設けられた円柱状の頭部とより成り、その頭部の径が軸部の径よりも大きく形成されていることから（請求項２）、ブッシュが頭部に係止され、スラスト方向寸法を管理できて、傾くことが防がれる。

また前記駆動軸は、電動機の出力軸である（請求項３）。

以上のように、この発明において、ブッシュに貫通孔を形成し、前記駆動軸の端面にあって軸方向に嵌合孔を形成し、前記偏心軸を頭部付偏心軸とし、この頭部付偏心軸を前記ブッシュの貫通孔に挿入した後に、前記嵌合孔へ圧入したことから、前記ブッシュには、頭部付偏心軸の頭部が接触し、頭部とブッシュ間のスラスト方向隙間を極力小さく管理できるので、ブッシュが頭部付偏心軸に対して傾きを極力小さくできる。またブッシュの外周面を損傷させることも無いことから、ベアリングの信頼性の向上に繋がる（請求項１）。

さらに、頭部の軸方向及び径方向寸法を小さくできるので、ブッシュの外形も小さくできる。さらにまた、スナップリングが不必要となるので、部品点数の削減のみならず組み込み工数の削減に寄与できる。また、スナップリングや隙間の減少から、頭部付偏心軸の軸方向寸法を短かくすることができる（請求項１）。
さらにまた、前記頭部付偏心軸は、円柱状の頭部と、その一端に設けられた円柱状の頭部とより成る単純な形状で、製造するにも簡単な構造であり、製造コストは安価である（請求項２）。

この発明の実施例を示した断面図である。 同上要部の拡大断面図である。 頭部付偏心軸、ブッシュ、バランスウェイト、駆動軸との分解図である。 旋回スクロール部材の反渦巻壁側から見た背面図である。 従来にあって、偏心軸にブッシュが取付られている例を示す説明図である。

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

図１において、冷媒を作動流体とする冷凍サイクルに適したスクロール型圧縮機１が示されている。このスクロール型圧縮機１は、アルミ合金で構成されたハウジング２内に、図中左方において圧縮機構３を配設し、また図右側において圧縮機構を駆動する電動機４を配設している。尚、図１において、図中右側に圧縮機の前方、図中左側を圧縮機の後方としている。

ハウジング２は、圧縮機構３を収容する圧縮機構収容ハウジング部材２ａと、圧縮機構３を駆動する電動機４を収容する電動機収容ハウジング部材２ｂと、電動機４を駆動制御するインバータ装置（図示せず）を収容するインバータ収容ハウジング部材２ｃとを有し、これらハウジング部材を位置決めピン７により位置決めすると共に、締結ボルト８により軸方向に締結するようにしている。

電動機収容ハウジング部材２ｂの圧縮機構収容ハウジング部材２ａと対峙する側には、軸支部９ａが一体に形成された仕切壁９が設けられ、またインバータ収容ハウジング部材２ｃの電動機収容ハウジング部材２ｂと対峙する側にも軸支部１０ａが一体に形成された仕切壁１０が設けられ、これら仕切壁９，１０の軸支部９ａ，１０ａに駆動軸１２がベアリング１３，１４を介して回転可能に支持されている。この電動機収容ハウジング部材２ｂとインバータ収容ハウジング部材２ｃとに形成されたそれぞれの仕切壁９，１０によりハウジング２の内部が後方から圧縮機構３を収縮する圧縮機構収容部１５、電動機４を収容する電動機収容部１６、及びインバータ装置（図示せず）を収容するインバータ収容部１７に仕切られている。

圧縮機構３は、固定スクロール部材２０と、これに対向配置された旋回スクロール部材２１を有するスクロールタイプのもので、固定スクロール部材２０は、ハウジング２の後部内側において固定された円板状の端板２０ａと、この端板２０ａの外縁に沿って全周に亘って設けられると共に、前方に向かって立設された円筒状の外周壁２０ｂと、その外周壁２０ｂの内側において前記端板２０ａから前方向に沿って延設された渦巻状の渦巻壁２０ｃとから構成されている。

また、旋回スクロール部材２１は、円板状の端板２１ａと、この端板２１ａから後方に向かって立設された渦巻状の渦巻壁２１ｃとから構成され、端板２１ａの背面に立設されたボス部２１ｄに、後述するように、頭部付偏心軸２３がブッシュ２４及びベアリング２５を介して連結され、駆動軸１２の軸心を中心として公転運動可能に支持されている。

固定スクロール部材２０と旋回スクロール部材２１とは、それぞれの渦巻壁２０ｃ，２１ｃをもって互いに噛み合わされており、それぞれのスクロール部材２０，２１の渦巻壁２０ｃ，２１ｃの先端が相手のスクロール部材の端板２０ａ，２１ａに当接されており、したがって、固定スクロール部材２０の端板２０ａ及び渦巻壁２０ｃと、旋回スクロール部材２１の端板２１ａ及び渦巻壁２１ｃとによって囲まれた空間に圧縮室２７が画成されている。

また、固定スクロール部材２０の外周壁２０ｂと仕切壁９との間には、薄板状の環状のスラストレース２８が挟持され、固定スクロール部材２０と仕切壁９とは、このスラストレース２８を介して突き合わされている。

スラストレース２８は、耐摩耗性に優れる素材で形成されているもので、中央には、旋回スクロール部材２１のボス部２１ｄや、オルダムリング３０が貫挿する中央孔が形成されている。また、固定スクロール部材２０、スラストレース２８、及び電動機収容ハウジング部材２ｂは、スラストレース２８に形成されたピン挿通孔に挿通される位置決めピン３１により、位地決め固定されている。

電動機収容ハウジング部材２ｂの仕切壁９は、中央貫通孔を有し、その内面がスラストレース２８に向って径も段階的に大きく形成されているもので、スラストレース２８から最も離れた前方側から、ベアリング１３が収容されるベアリング収容部３２、前記ブッシュ２４と一体をなして駆動軸１２の回転に伴って回転するバランスウエイト３３を収容するバランスウエイト収容部３４、仕切壁９の端面から形成されて旋回スクロール部材２１との間で旋回スクロール部材２１の自転を防止するオルダムリング３０を収容するオルダム収容部３５が形成されている。

したがって、旋回スクロール部材２１は、駆動軸１２の回転により自転力が発生するが、オルダムリング３０により自転が規制されつつ駆動軸１２の軸心に対して公転運動するようになっている。

前述した固定スクロール部材２０の外周壁２０ｂと旋回スクロール部材２１の渦巻壁２１ｃの最外周部との間には、後述する吸入口３６から導入された冷媒を吸入経路３７を介して吸入する吸入室３８が形成され、また、ハウジング内の固定スクロール部材２０の背後には、圧縮室２７で圧縮された冷媒ガスが固定スクロール部材２０の略中央に形成された吐出孔３９を介して吐出される吐出室４０が圧縮機構収容ハウジング部材２ａの後端壁との間に画成されている。この吐出室４０に吐出された冷媒ガスは、吐出口４１を介して外部冷媒回路へ圧送されるようになっている。

これに対して、ハウジング２内の仕切壁９より前方の部分に形成された電動機収容部１６には、電動機４を構成するステータ４２とロータ４３とが設けられている。ステータ４２は、円筒状をなす鉄心とこれに巻回されたコイルとで構成され、ハウジング２の内面に固定されている。また、駆動軸１２には、ステータ４２の内側において回転可能に収容されたマグネットからなるロータ４３が固装され、このロータ４３が、ステータ４２によって形成される回転磁力によって回転され、駆動軸１２を回転するようになっている。これらステータ４２やロータ４３によって、ブラシレスＤＣモータからなる電動機４が構成されている。

そして、ハウジング２の側面には、電動機収容部１６に冷媒ガスを吸入する吸入口３６が形成され、ステータとハウジング２との間の隙間や、仕切壁９に形成された孔、及び固定スクロール部材２０とハウジング２との間に形成される隙間を介して、吸入口４０から電動機収容部１６に流入した冷媒を前記吸入室３８に導く吸入経路３７が構成されている。

図２、図３において、公転機構４５となる頭部付偏心軸２３は、円柱状の軸部２３ａと、その一端に設けられた円柱状の頭部２３ｂとより成っており、前記頭部２３ｂの径が前記軸部２３ａの径よりも大きく形成されている。この頭部付偏心軸２３は、前記電動機４の駆動軸１２の一方の端部にあって軸方向に形成の嵌合孔４６に下記するように圧入されている。この嵌合孔４６は、駆動軸１２の軸心に対して偏心した位置に穿設されていることから、前記頭部付偏心軸２３は、駆動軸１２の中心に対して偏心して取付られることになる。

また、前記頭部付偏心軸２３は、ブッシュ２４を支えており、実施例では、ブッシュ２４に形成の貫通孔４７に挿入している。このブッシュ２４への挿入は、前記頭部付偏心軸２３が前記駆動軸１２の嵌合孔４６に圧入する前に行なわれる。その際にワッシャー４８が介在される。

前記頭部付偏心軸２３の圧入は、ブッシュ２４を介在しながら行なわれ、その深さがブッシュ２４が回転可能で、かつブッシュ２４が頭部付偏心軸２３に対して傾きが極力小さくなるように、圧力を感知しながら高さを調整しながら行なわれる。即ち、ブッシュ２４は止部となる頭部付偏心軸２３の頭部２３ｂとの間のスラスト方向隙間を極力小さく管理できるようになる。これにより、ブッシュ２４の傾きを抑制できる。なお、ブッシュ２４には、バランスウエイト３３が、その取付孔４９を介して圧入して取付られている。

前述したように、前記頭部付偏心軸２３は、それに取付られたブッシュ２４、ベアリング２５を介して前記旋回スクロール部材２１に形成のボス部２１ｄにそのボス部２１ｄが作る円形凹部５１に嵌合して連結されており、駆動軸１２からの回転力が前記旋回スクロール部材２１に伝えられる。

旋回スクロール部材２１は、図４にも示すように、その背面にオルダムリング３０のキー部３０ａが摺動するキー溝５２が縦方向の上下２ケ所にボス部２１ｄを挟んで形成されている。このオルダムリング３０により、自転が規制されつつ駆動軸１２の軸心に対して公転運動するようになっている。

また、旋回スクロール部材２１の背面には、軽量化のための凹部５３が中心に形成のボス部２１ｄの回りに７ケ所形成され、それらの凹部５３間にリブ５４が形成されている。この凹部５３には、前記バランスウエイト収容部３４、オルダム収容部３５、ベアリング１３を介して電動機収容部１６と繋がっていることから、冷媒が流入されるが、この冷媒中に含まれる潤滑油が凹部５３内に溜まる。上部の凹部５３に溜まる潤滑油を前記ボス部２１ｄが作る円形凹部５１内に導く潤滑油導通孔５５が形成されている。この潤滑油導通孔５５を介して潤滑油は流れ、円形凹部５１内に入り、ベアリング２５、ブッシュ２４等を潤滑する作用を与えている。

１ スクロール型圧縮機
２ ハウジング
３ 圧縮機構
４ 電動機
９ 仕切壁
１０ 仕切壁
１２ 駆動軸
２０ 固定スクロール部材
２０ｃ 渦巻壁
２１ 旋回スクロール部材
２１ｃ渦巻壁
２１ｄ ボス部
２３ 頭部付偏心軸
２３ａ 軸部
２３ｂ 頭部
２４ ブッシュ
２７ 圧縮室
３０ オルダムリング
３３ バランスウエイト
３６ 吸入口
４１ 吐出口
４５ 公転機構
４６ 嵌合孔
４７ 貫通孔
４８ ワッシャー
５１ 円形凹部
５２ キー溝
５３ 凹部
５５ 潤滑油導通孔

Claims (3)

1. 端板上の渦巻壁を形成する固定スクロール部材と、
   この固定スクロール部材と噛合し、圧縮室を形成すると共に基板上に渦巻壁を形成する旋回スクロール部材と、
   この旋回スクロール部材を公転させ、少なくとも偏心軸とブッシュと、自転防止機構とを備えた公転機構と、
   この公転機構に回転力を与える駆動軸とより成るスクロール型圧縮機において、
   前記ブッシュに貫通孔を形成すると共に、前記駆動軸の端面にあって軸方向に嵌合孔を形成し、
   前記偏心軸を一端に頭部を持つ頭部付偏心軸とし、この頭部付偏心軸を前記ブッシュの貫通孔に挿入した後に、このブッシュが回転可能となるように、前記頭部付偏心軸の他端を前記嵌合孔へ圧入したことを特徴とするスクロール型圧縮機。
2. 前記頭部付偏心軸は、円柱状の軸部と、その一端に設けられた円柱状の頭部とより成り、その頭部の径が軸部の径よりも大きく形成されていることを特徴とする請求項１記載のスクロール型圧縮機。
3. 前記駆動軸は電動機の出力軸であることを特徴とする請求項１記載のスクロール型圧縮機。
   

Images