JP6771928B2 - スクロール圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、旋回スクロールを駆動するクランク軸のクランクピンと、旋回スクロールの背面に形成された旋回ボス部との間に、ドライブブッシュとともに介装されるドライブ軸受の冷却性を向上させたスクロール圧縮機に関するものである。

特許文献１に開示されているように、スクロール圧縮機において、旋回スクロールの端板背面に形成された旋回ボス部内にドライブブッシュを回転自在に嵌装し、このドライブブッシュに穿設されたスライド溝内に、クランク軸のクランクピンをスライド可能に嵌合し、上記ドライブブッシュに軸方向に沿う少なくとも１つ以上の貫通穴を穿設し、さらにこの貫通穴に連通する半径方向の溝を形成したものがある。

上記構成によれば、スクロール圧縮機内に封入された潤滑油や、潤滑油のミストを含むガスを貫通穴および溝を通して流し、ドライブブッシュを冷却すると同時に、ドライブブッシュの端面および回転シャフトの端面を少なからず良好に潤滑することができる。

実開平４−４９６８４号公報

しかしながら、上記の構成では、ドライブブッシュに穿設された貫通穴の位置が必ずしも最適化されていなかった。即ち、クランク軸が縦方向に配置されたスクロール圧縮機においては、クランク軸の下端にある油ポンプよりクランク軸の軸心線に沿って形成された給油通路を経て潤滑油が供給され、この潤滑油はクランク軸の上端より吐出されてドライブ軸受の隙間を通って油ポンプ側に還流されるが、この潤滑油は、隙間が大きくなる反負荷側におけるドライブ軸受とドライブブッシュとの間の隙間と、ドライブブッシュとクランクピン間との間の隙間とから、ほとんどの量が還流され、隙間が小さくなる負荷側を通過する潤滑油量は少なくなる。

このように、ドライブ軸受においてクランクピンからの負荷が強く作用する部分を通過する潤滑油の量が少なくなるため、ドライブ軸受の排熱が促進されにくく、ドライブ軸受が早期摩耗等の損傷を起こす場合がある。特に、低速運転時には、クランク軸を経由する潤滑油の吸い上げ量が低下するため、油膜が形成されにくくなり、この問題が顕著になる。

本発明は、上記の課題を解決するべくなされたものであり、旋回スクロールを駆動するクランク軸のクランクピンと、旋回スクロールの背面に形成された旋回ボス部との間にドライブブッシュとともに介装されるドライブ軸受の冷却性を向上させることのできるスクロール圧縮機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、以下の手段を採用する。
即ち、本発明に係るスクロール圧縮機は、密閉ハウジングと、固定スクロールと旋回スクロールとが組み合わされて前記密閉ハウジング内の上方部位に設置されたスクロール圧縮機構と、前記スクロール圧縮機構の下方部位に設置された電動モータと、前記電動モータに回転駆動されるクランク軸と、前記クランク軸の上端に設けられて円筒状のドライブブッシュとドライブ軸受とを介して前記旋回スクロールの背面に形成された旋回ボス部に相対回転自在に挿入されるクランクピンと、前記クランク軸の軸心線に沿って形成され、潤滑油を前記ドライブ軸受付近に供給する給油通路と、前記ドライブブッシュの円筒壁面の内部に軸方向に沿って形成された貫通孔状の通油孔と、を具備し、負荷運転時に、前記 ドライブブッシュの外周面は、前記クランクピンにより径方向外側に押圧されて前記ドラ イブ軸受の内周面に圧接される負荷角度領域を形成し、前記クランクピンは、円形の外周 面を有するとともに前記ドライブブッシュの円形の内周面に対して偏心して配置され、前 記クランクピンの外周面と前記ドライブブッシュの内周面との間の隙間が、前記負荷角度 領域の反対側の領域で大きくなり、前記通油孔は、前記負荷角度領域に形成されている。

上記の構成を有するスクロール圧縮機の負荷運転時には、クランクピンからの圧力を受けてドライブブッシュの外周面がドライブ軸受の内周面に圧接されることにより、クランクピンの外周面とドライブブッシュの内周面との間の隙間、およびドライブブッシュの外周面とドライブ軸受の内周面との間の隙間が小さくなる所定の負荷角度領域が発生する。したがって、クランク軸の軸心線に沿って形成された給油通路からドライブ軸受付近に供給された潤滑油は、隙間のうちの、負荷角度領域に相当する範囲を通過して還流することが困難になり、この領域における潤滑油の還流量が低下する。

しかし、潤滑油は、この負荷角度領域に隣接してドライブブッシュに形成された貫通孔状の通油孔を経て下方に還流することができるため、この通油孔を通過する潤滑油によってドライブブッシュが冷却され、ドライブブッシュに隣接するドライブ軸受の排熱が促進される。したがって、ドライブ軸受の負荷角度領域に相当する部分における早期摩耗等の損傷を防止することができる。

上記構成において、前記通油孔は、前記ドライブブッシュの円周方向に並んで複数形成するのが好ましい。このように通油孔を複数設けることにより、ドライブブッシュの周方向に延在する負荷角度領域の範囲全体に亘って通油孔を存在させ、ドライブブッシュの冷却効果を高めることができる。
しかも、１つあたりの通油孔の内径を小さくすることができるため、通油孔を穿設することによるドライブブッシュの強度低下を回避することができる。

以上のように、本発明に係るスクロール圧縮機によれば、旋回スクロールを駆動するクランク軸のクランクピンと、旋回スクロールの背面に形成された旋回ボス部との間にドライブブッシュとともに介装されるドライブ軸受の冷却性を向上させることができる。

本発明を適用可能なスクロール圧縮機の一例を示す縦断面図である。 図１に示すドライブブッシュの拡大縦断面図である。 図２のIII矢視により本発明の一実施形態を示すドライブブッシュの平面図である。

以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照して説明する。
図１には、本発明の一実施形態に係るスクロール圧縮機全体の縦断面図が示されている。なお、本実施形態では、密閉型電動スクロール圧縮機の例について説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、開放型にも適用できる。
スクロール圧縮機１は、上下方向に長い筒状の有底の鋼板製密閉ハウジング２を備えている。この密閉ハウジング２内の上方部位には、スクロール圧縮機構３が設置され、その下方部位には、電動モータ４が設置されている。

密閉ハウジング２内は、スクロール圧縮機構３よりも上部側が、スクロール圧縮機構３により圧縮された高圧ガスが吐出される吐出チャンバー５とされ、吐出パイプ６が接続されている。また、スクロール圧縮機構３よりも下部側が、低圧の吸入ガスが吸込まれる吸入チャンバー７とされ、吸入パイプ８が接続されている。吸入チャンバー７側には、固定子９および回転子１０から構成される電動モータ４が、密閉ハウジング２内に圧入等によって設置されており、該電動モータ４の回転子１０に結合されて電動モータ４に回転駆動されるクランク軸１１が上下方向に延設されている。

クランク軸１１の下端部は、密閉ハウジング２内に設けられている下部軸受１２によって支持されており、その下端部と下部軸受１２との間に設けられている公知の給油ポンプ１３を介して、密閉ハウジング２の底部に貯留されている潤滑油１４を、クランク軸１１内の軸方向に沿って形成されている給油通路１１ａを通してスクロール圧縮機構３および上部軸受部材１５、ならびに後述するドライブ軸受２６等の主要潤滑部位に給油し、それらの部位を潤滑可能な構成とされている。給油通路１１ａは、クランク軸１１の上端部に開口している。

スクロール圧縮機構３は、上部軸受部材１５を介して密閉ハウジング２内に設置されている。該スクロール圧縮機構３は、上部軸受部材１５上に固定設置されている固定スクロール１６と、上部軸受部材１５上に固定スクロール１６の周りに公転旋回可能に支持されている旋回スクロール２０とから構成されており、固定スクロール１６は、固定端板１７とその一面に立設されている固定渦巻き状ラップ１８とを備え、固定端板１７の中心部に吐出ポート１９が設けられた構成とされている。

また、旋回スクロール２０は、旋回端板２１とその一面に立設されている旋回渦巻き状ラップ２２とを備え、旋回端板２１の背面側に円筒状の旋回ボス部２３が一体に形成された構成とされている。この固定スクロール１６と旋回スクロール２０は、固定渦巻き状ラップ１８と旋回渦巻き状ラップ２２とが１８０度位相をずらし、公知の如く噛み合わされることによって、両スクロール１６，２０間に一対の圧縮室２４が形成されるようになっている。この一対の圧縮室２４は、旋回スクロール２０が公転旋回されることにより、外周位置から中心部へと容積が減少されながら移動され、圧縮作用をなすように構成されている。

旋回スクロール２０は、旋回端板２１の背面が上部軸受部材１５のスラスト軸受部１５Ａ上に支持され、その背面側の旋回ボス部２３に、クランク軸１１の上端に設けられているクランクピン１１Ａが、公知の従動クランク機構を構成するドライブブッシュ２５およびドライブ軸受２６を介して相対回転自在に挿入されることにより、旋回半径が可変されるように、固定スクロール１６の周りを公転旋回駆動可能な構成とされている。符号２５Ｗは、ドライブブッシュ２５に一体的に設けられたバランサウェイトである。旋回スクロール２０の旋回端板２１の背面と上部軸受部材１５のスラスト軸受部１５Ａとの間には、旋回スクロール２０の自転を阻止するオルダムリング等からなる自転防止手段２７が組み込まれている。

なお、クランク軸１１の上方部は、上部軸受部材１５のジャーナル軸受部１５Ｂに回転自在に支持されている。また、固定スクロール１６の固定端板１７には、その背面側にディスチャージカバー２８が設けられるとともに、吐出ポート１９を開閉するリード弁タイプの吐出弁２９が設けられている。更に、固定スクロール１６の固定端板１７には、中心部に設けられている吐出ポート１９に対して、その外周側の固定渦巻き状ラップ１８の渦巻き方向に沿う異なる旋回角位置の複数箇所に、圧縮室２４と吐出チャンバー５とを連通する複数の孔群からなる複数対のリリーフポート３０と、該ポート３０を開閉するリリーフ弁３１が設けられている。

前述のように、クランク軸１１内に形成された給油通路１１ａを通してスクロール圧縮機構３等に給油される潤滑油１４は、ドライブブッシュ２５およびドライブ軸受２６、スラスト軸受部１５Ａ等に供給される。ドライブ軸受２６は、このように潤滑油１４を供給可能である点と、スペース的な関係とにより、転がり軸受ではなく滑り軸受が選定されている。

図２はドライブブッシュ２５を拡大した縦断面図であり、図３は図２のIII矢視によるドライブブッシュ２５の平面図である。ここに示すように、円筒状に形成されているドライブブッシュ２５には、その円筒壁面の内部に、軸方向に沿う複数の貫通孔状の通油孔２５ａが形成されている。この通油孔２５ａは、例えば丸穴状のものが３つ形成されているが、孔形状や数量はこれに限定されず、他の孔形状にしたり、単一あるいは４つ以上の数量にしたりすることも考えられる。また、ドライブブッシュ２５の強度が許せば、連通孔２５ａを、ドライブブッシュ２５の周方向に延びる湾曲した長穴状等にしてもよい。

図３に示すように、通油孔２５ａは、スクロール圧縮機１の負荷運転時に、クランク軸１１のクランクピン１１Ａからの圧力を受けて径方向外側に押圧されるドライブブッシュ２５の外周面が、ドライブ軸受２６の内周面に圧接される所定の負荷角度領域θに合わせて形成されている。この負荷角度領域θの角度は、概ね６０度から８０度程度である。これより多少広い範囲に亘って通油孔２５ａを形成してもよい。

スクロール圧縮機１の負荷運転時には、ドライブブッシュ２５の内周面に対してクランクピン１１Ａが僅かに偏心し、クランクピン１１Ａの外周面とドライブブッシュ２５の内周面との間の隙間Ｓ１が、負荷角度領域θの反対側の領域で大きくなる。同じく、ドライブブッシュ２５の外周面とドライブ軸受２６の内周面との間の隙間Ｓ２も大きくなる。これらの隙間Ｓ１，Ｓ２の最大幅位置に対して通油孔２５ａが概ね１８０度反対側にあることが望ましい。

以上のように構成されたスクロール圧縮機１の負荷運転時には、クランクピン１１Ａの外周面がドライブブッシュ２５の内周面に圧接され、ドライブブッシュ２５の外周面がドライブ軸受２６の内周面に圧接されることにより、クランクピン１１Ａの外周面とドライブブッシュ２５の内周面との間の隙間Ｓ１、およびドライブブッシュ２５の外周面とドライブ軸受２６の内周面との間の隙間Ｓ２が小さくなる所定の負荷角度領域θが発生する。したがって、クランク軸１１の軸心線に沿って形成された給油通路１１ａからドライブ軸受２６付近に供給された潤滑油１４は、隙間Ｓ１，Ｓ２のうちの、負荷角度領域θに相当する範囲を通過して還流することが困難になり、この領域における潤滑油１４の還流量が低下する。

しかし、潤滑油１４は、この負荷角度領域θに隣接してドライブブッシュ２５に形成された３つの貫通孔状の通油孔２５ａを経て下方に還流することができるため、この通油孔２５ａを通過する潤滑油１４によってドライブブッシュ２５が冷却され、ドライブブッシュ２５に隣接するドライブ軸受２６の排熱が促進される。したがって、ドライブ軸受２６の負荷角度領域θに相当する部分における早期摩耗等の損傷を防止することができる。本実施形態のようにドライブ軸受２６が滑り軸受である場合には特に効果的である。一方、反負荷側では隙間Ｓ１，Ｓ２が拡がるため、ここからも多くの潤滑油１４が還流される。よって、ドライブブッシュ２５が全周に亘って冷却される。

通油孔２５ａは、ドライブブッシュ２５の円周方向に並んで複数形成されているため、ドライブブッシュ２５の周方向に延在する負荷角度領域θの範囲全体に亘って通油孔２５ａを存在させ、ドライブブッシュ２５の冷却効果を高めることができる。しかも、１つあたりの通油孔２５ａの内径を小さくすることができるため、通油孔２５ａを穿設することによるドライブブッシュ２５の強度低下を回避することができる。

以上に説明したように、上記実施形態に係るスクロール圧縮機１によれば、旋回スクロール２０を駆動するクランク軸１１のクランクピン１１Ａと、旋回スクロール２０の背面に形成された旋回ボス部２３との間にドライブブッシュ２５とともに介装されるドライブ軸受２６の冷却性を向上させ、ドライブ軸受２６の損傷を回避することができる。

なお、本発明は上記実施形態の構成のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更や改良を加えることができ、このように変更や改良を加えた実施形態も本発明の権利範囲に含まれるものとする。

１ スクロール圧縮機
２ 密閉ハウジング
３ スクロール圧縮機構
４ 電動モータ
１０ 回転子
１１ クランク軸
１１Ａ クランクピン
１１ａ 給油通路
１４ 潤滑油
１６ 固定スクロール
２０ 旋回スクロール
２３ 旋回ボス部
２５ ドライブブッシュ
２５ａ 通油孔
２６ ドライブ軸受
θ 負荷角度領域
Ｓ１ クランクピンとドライブブッシュとの間の隙間
Ｓ２ ドライブブッシュとドライブ軸受との間の隙間

Claims (3)

1. 密閉ハウジングと、
   固定スクロールと旋回スクロールとが組み合わされて前記密閉ハウジング内の上方部位に設置されたスクロール圧縮機構と、
   前記スクロール圧縮機構の下方部位に設置された電動モータと、
   前記電動モータに回転駆動されるクランク軸と、
   前記クランク軸の上端に設けられて円筒状のドライブブッシュとドライブ軸受とを介して前記旋回スクロールの背面に形成された旋回ボス部に相対回転自在に挿入されるクランクピンと、
   前記クランク軸の軸心線に沿って形成され、潤滑油を前記ドライブ軸受付近に供給する給油通路と、
   前記ドライブブッシュの円筒壁面の内部に軸方向に沿って形成された貫通孔状の通油孔と、
   を具備し、
   負荷運転時に、
   前記ドライブブッシュの外周面は、前記クランクピンにより径方向外側に押圧されて前 記ドライブ軸受の内周面に圧接される負荷角度領域を形成し、
   前記クランクピンは、円形の外周面を有するとともに前記ドライブブッシュの円形の内 周面に対して偏心して配置され、
   前記クランクピンの外周面と前記ドライブブッシュの内周面との間の隙間が、前記負荷 角度領域の反対側の領域で大きくなり、
   前記通油孔は、前記負荷角度領域に形成されているスクロール圧縮機。
2. 前記通油孔は、前記ドライブブッシュの円周方向に並んで複数形成されている請求項１に記載のスクロール圧縮機。
3. 前記ドライブブッシュには、円周方向の一部の領域に配置されるバランサウェイトが一 体的に設けられており、
   前記負荷角度領域は、前記ドライブブッシュの円周方向において、前記バランサウェイ トが配置される領域と前記バランサウェイトが配置されない領域の双方を含む領域である 請求項１または請求項２に記載のスクロール圧縮機。

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