JP7263553B2 - スクロール圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、ＨＦＣ系の冷媒、自然系の冷媒である空気や二酸化炭素、その他の圧縮性ガスを取扱うスクロール圧縮機に係り、特に、旋回スクロールの背面に設けた旋回軸受とフレームに設けた主軸受にすべり軸受を用いるスクロール圧縮機に関する。

空調機器等の性能向上及び省エネルギー消費化のため、スクロール圧縮機には吐出能力を広範囲に可変可能であることが求められている。吐出能力を広範囲に可変可能とするためには、スクロール圧縮機の運転速度範囲を拡大することが有効である。特に、最高運転速度を高めることにより、圧縮機の寸法を拡大せずに最大吐出能力を高めることが可能となる。これにより、小型で高能力のスクロール圧縮機を実現することが可能となる。

スクロール圧縮機の最高運転速度を高めるためには、旋回スクロールの旋回運動を支持する旋回軸受と、電動機の回転を伝達するクランク軸を支持する主軸受との軸方向の距離を短縮できる二重すべり軸受（ダブルスライドベアリング）構造が有効である。この二重すべり軸受構造とすることにより、主軸受に作用する荷重を軽減できると共に、クランク軸の変形を小さくできるため、すべり軸受の信頼性を向上することが可能になる。

この二重すべり軸受構造を有する従来のスクロール圧縮機としては、例えば特開昭５９－１４１７８４号公報（特許文献１）に記載されたものがある。この特許文献１に記載されているスクロール圧縮機においては、揺動スクロール（旋回スクロール）を支承する上下２個のスラスト軸受を設け、その上部軸受は揺動スクロールの中心と一致して設けられ、下部軸受はクランク軸の回転中心と一致して設けられていることが記載されている。

また、前述した上下２個のスラスト軸受が、クランク軸と一体として設けられたツバ部分を介して、或いはクランク軸と別体として設けられた環状体を介して、スラスト力を支承することも記載されている。

特開昭５９－１４１７８４号公報

上述した特許文献１のスクロール圧縮機においては、上から、旋回スクロール、上部のスラスト軸受、クランク軸のツバ部分（或いは環状体）、下部のスラスト軸受、フレーム（軸受支え）の摺動面の順に上下方向に配置され、各界面が摺動しながら旋回スクロール及びクランク軸を上下方向に支持している。

スクロール圧縮機においては、旋回スクロールに作用する遠心力やガス荷重、バランスウェイトに作用する遠心力等により、クランク軸はたわみ変形を生じる。特に遠心力は速度の二乗に比例して増加するため、高速運転化するとクランク軸の変形もそれに従って拡大する。このクランク軸のたわみ変形に加え、クランク軸の回転を支持する軸受（主軸受等）の隙間やミスアライメント等により、スラスト軸受の軸受面とそれと摺動するクランク軸側の摺動面とは完全なる平行を維持することは困難であり、両者は傾斜した、いわゆる片当たり状態で摺動する。片当たり状態で摺動すると、スラスト軸受の摺動面に油膜が形成され難くなると共に、傾斜方向の局部では固体接触が生じ易くなるため、摩耗が進行し易い課題がある。

本発明の目的は、クランク軸の変形や傾斜等により、クランク軸を上下方向に支持するスラスト軸受の摺動界面が片当たり状態になっても、摩耗を低減できるスクロール圧縮機を得ることにある。

本発明の他の目的は、製造コストを低減でき、油溝位置が調整可能で、主軸受の軸受隙間も適切に維持できるスクロール圧縮機を得ることにある。

上記の目的を達成するため、本発明の第１の特徴は、密閉容器と、前記密閉容器に固定されたフレームと、前記密閉容器内に設けられ、端板と該端板に立設する渦巻状のラップを有する固定スクロールと、端板と該端板に立設する渦巻状のラップを有し、前記固定スクロールと噛み合って圧縮室を形成する旋回スクロールと、前記旋回スクロールを旋回運動させるクランク軸を備えるスクロール圧縮機であって、前記旋回スクロールの反ラップ側に突出して設けられた旋回軸と、前記クランク軸の端部に設けられ前記旋回軸が挿入される偏心穴と、前記旋回軸と前記偏心穴との間に設けられた旋回軸受と、前記クランク軸と前記フレームとの間で且つ前記旋回軸受と軸方向にほぼ同位置に設けられた主軸受と、前記クランク軸の端部に設けられた軸スラストプレートと、前記フレームに設けられ前記軸スラストプレートと摺動して前記クランク軸に作用するスラスト力を支持するスラスト軸受と、前記軸スラストプレートにおける前記スラスト軸受と摺動する面に設けられた油溝と、を備え、前記油溝は、前記クランク軸における前記偏心穴の方向を０°としたとき、前記０°の位置からクランク軸の回転方向前方１８０°以内の位置に径方向に形成されていることにある。

本発明の第２の特徴は、密閉容器と、前記密閉容器に固定されたフレームと、前記密閉容器内に設けられ、端板と該端板に立設する渦巻状のラップを有する固定スクロールと、端板と該端板に立設する渦巻状のラップを有し、前記固定スクロールと噛み合って圧縮室を形成する旋回スクロールと、前記旋回スクロールを旋回運動させるクランク軸を備えるスクロール圧縮機であって、前記旋回スクロールの反ラップ側に突出して設けられた旋回軸と、前記クランク軸の端部に設けられ前記旋回軸が嵌合される偏心穴と、前記旋回軸と前記偏心穴との間に設けられた旋回軸受と、前記クランク軸と前記フレームとの間で且つ前記旋回軸受と軸方向にほぼ同位置に設けられた主軸受と、前記クランク軸の端部に設けられた軸スラストプレートと、前記フレームに設けられ前記軸スラストプレートと摺動して前記クランク軸に作用するスラスト力を支持するスラスト軸受と、前記軸スラストプレートにおける前記スラスト軸受と摺動する面に設けられた油溝と、を備え、前記軸スラストプレートは、前記クランク軸とは別体で構成されて前記クランク軸の端部に固定されると共に、前記クランク軸の端部には前記偏心穴よりも旋回スクロール側に前記軸スラストプレートを嵌合するための穴部を備え、前記軸スラストプレートの内径側には前記クランク軸の穴部内周面と嵌合する凸部を有し、前記凸部の位置と前記主軸受の位置は、クランク軸の軸方向に重複しない位置となるように構成されていることにある。

上記第１の特徴を有する本発明によれば、クランク軸の変形や傾斜等により、クランク軸を上下方向に支持するスラスト軸受の摺動界面が片当たり状態になっても、摩耗を低減できるスクロール圧縮機を得ることができる効果がある。

また、上記第２の特徴を有する本発明によれば、製造コストを低減でき、油溝位置が調整可能で、主軸受の軸受隙間も適切に維持できるスクロール圧縮機を得ることができる効果が得られる。

本発明のスクロール圧縮機の実施例１を示す縦断面図。 図１に示すクランク軸の頂部付近の要部拡大断面図。 図２に示す軸スラストプレートを下方から見た斜視図。 図１に示すクランク軸の上部を下方から見た斜視図。 図２に示す軸スラストプレートの変形例１を示す図で図３に相当する図。 図２に示す軸スラストプレートの変形例２を示す図で図３に相当する図。 図２に示す軸スラストプレートの変形例３を示す図で、軸スラストプレートを上方から見た斜視図。 図７に示す軸スラストプレートを用いたスクロール圧縮機を示す図で、図２に相当する図。 本発明のスクロール圧縮機の実施例２を示す縦断面図。 図９に示すクランク軸の頂部付近の要部拡大断面図。

以下、本発明のスクロール圧縮機の具体的実施例を図面に基づいて説明する。各図において、同一符号を付した部分は同一或いは相当する部分を示している。

本発明のスクロール圧縮機の実施例１を図１～図４を用いて詳細に説明する。図１は本発明のスクロール圧縮機の実施例１を示す縦断面図、図２は図１に示すクランク軸の頂部付近の要部拡大断面図、図３は図２に示す軸スラストプレートを下方から見た斜視図、図４は図１に示すクランク軸の上部を下方から見た斜視図である。

まず、図１を用いて、本実施例１のスクロール圧縮機の全体構成を説明する。本実施例におけるスクロール圧縮機は、密閉容器内の圧力差を利用して潤滑油を摺動部に供給する差圧給油方式となっている。

スクロール圧縮機１は、圧縮機構部２と駆動部３を密閉容器４内に収納して構成されている。前記圧縮機構部２は、固定スクロール２１、旋回スクロール２２、前記密閉容器４に固定されたフレーム２３及び前記旋回スクロール２２の自転防止機構を構成するオルダム継手２４等から構成されている。

前記固定スクロール２１は、端板２１ａと該端板２１ａに垂直に立設された渦巻状のラップ（固定ラップ）２１ｂを有し、且つ前記ラップ２１ｂの中央部には吐出口２１ｃが形成され、前記フレーム２３に複数のボルト２５により固定されている。

前記旋回スクロール２２は、端板２２ａと、該端板２２ａに垂直に立設する渦巻状のラップ（旋回ラップ）２２ｂを有し、前記端板２２ａの反ラップ側（背面側）の中央には概略円筒状の旋回軸２２ｃが突出して設けられている。

前記固定スクロール２１と前記旋回スクロール２２を噛合わせることにより圧縮室２６が形成され、旋回スクロール２２が旋回運動することにより前記圧縮室２６の容積が減少して圧縮動作が行なわれる。この圧縮動作では、旋回スクロール２２の旋回運動に伴って、冷媒ガス等の作動流体が吸込口５から圧縮室２６へ吸込まれ、吸込まれた作動流体は圧縮行程を経て固定スクロール２１の吐出口２１ｃから密閉容器４内の吐出空間６に吐出される。

吐出空間６に吐出された作動流体は、その後前記固定スクロール２１の端板２１ａ外周面及び前記フレーム２３の外周面にそれぞれ形成されている流路（図示せず）を通過して前記駆動部３が配置されている空間７に流入し、更に吐出管８を介して密閉容器４内から冷凍サイクル等に吐出される。このように構成されていることにより、密閉容器４内の空間は概略吐出圧力に保たれている。

前記旋回スクロール２２を旋回運動させる前記駆動部３は、密閉容器４に固定されているステータ３１ａ及びロータ３１ｂを備える電動機３１、前記ロータ３１ｂの中心に固定されて一体で回転し、前記旋回スクロール２２を駆動するクランク軸３２等により構成されている。

前記クランク軸３２の端部を支持する主軸受２７が前記フレーム２３の内周面に設けられている。また、前記クランク軸３２の端部には前記旋回スクロール２２の旋回軸２２ｃが挿入される偏心穴３２ｂが設けられており、前記旋回軸２２ｃと前記偏心穴３２ｂとの間には旋回軸受２８が設けられている。本実施例のスクロール圧縮機１は、前記主軸受２７と前記旋回軸受２８とが軸方向にほぼ同位置に設けられている二重すべり軸受構造に構成されている。軸方向にほぼ同位置であるとは、旋回軸受２８の８割以上または全部が主軸受２７の軸方向の位置と同じであることを意味する。

また、本実施例では、前記クランク軸３２の上端部側は大径の主軸部３２ａに構成されており、この主軸部３２ａを前記主軸受２７で回転支持している。また、前記クランク軸３２の下端部側は副軸受９により回転支持されている。前記副軸受９は副軸受ハウジング１０に設けられ、前記副軸受ハウジング１０は密閉容器４に固定された副フレーム１１に固定されている。

前記クランク軸３２を回転自在に支持している前記主軸受２７と前記副軸受９は、前記電動機３１に対し、圧縮機構部２側と、密閉容器４の底部に設けられた油溜り部１２側とにそれぞれ配置されている。

前記偏心穴３２ｂは、前記主軸部３２ａに形成され、前記旋回スクロール２２側に開口している。この偏心穴３２ｂに前記旋回スクロール２２の旋回軸２２ｃが旋回軸受２８を介して挿入されている。

前記クランク軸３２が回転すると前記偏心穴３２ｂが旋回運動し、これに伴い旋回スクロール２２がオルダム継手２４の働きで自転することなく旋回運動を行う。前記旋回軸２２ｃは前記偏心穴３２ｂに対し、軸方向に移動可能で且つ回転自在に係合している。

前記オルダム継手２４は、旋回スクロール２２とフレーム２３などにより形成される背圧室２９に配設され、旋回スクロール２２とフレーム２３に設けられているキー溝に係合して、旋回スクロール２２の自転防止機構の役割を果たしている。即ち、前記オルダム継手２４には直交する２組のキーが設けられており、１組がフレーム２３に形成したキー溝を滑動し、残りの１組が旋回スクロール２２の背面に形成したキー溝を滑動するように構成されている。

前記クランク軸３２の下端部には給油パイプ３２ｃが設けられ、油溜り部１２の油を差圧で汲み上げてクランク軸３２の中心に形成されている給油通路３２ｄに供給するように構成されている。

次に、本実施例１のスクロール圧縮機におけるクランク軸３２の頂部付近（主軸部３２ａ付近）の構成を図２により詳細に説明する。図２は図１に示すクランク軸の頂部付近の要部拡大断面図である。

図２に示すように、クランク軸３２の主軸部３２ａはフレーム２３の内周側に設けた主軸受２７に回転自在に支持されて摺動する。前記主軸部３２ａの内周側には上部に開口する偏心穴３２ｂが主軸部３２ａの中心（クランク軸３２の中心）に対して偏心した位置に形成されており、この偏心穴３２ｂには、旋回スクロール２２の旋回軸２２ｃと、該旋回軸２２ｃに固定された旋回軸受２８が挿入されている。従って、前記偏心穴３２ｂに対し前記旋回軸受２８が摺動することにより、前記旋回軸２２ｃは前記偏心穴３２ｂに対して回転自在に係合している。これにより、クランク軸３２の回転運動に伴い、旋回スクロール２２が旋回運動するように構成されている。

本実施例では、前記クランク軸３２の端部には、前記フレーム２３に設けたスラスト軸受１３と摺動して前記クランク軸３２に作用するスラスト力を支持する軸スラストプレート１４が固定されている。

この構成を具体的に説明する。前記クランク軸３２の主軸部３２ａの端部には、前記偏心穴３２ｂよりも旋回スクロール２２側に、前記軸スラストプレートを嵌合するための浅い円形の穴部３２ｅが形成されている。一方、前記軸スラストプレート１４は前記スラスト軸受１３と摺動してスラスト力が作用する円板部１４ａと、この円板部１４ａの内周側に設けられ軸方向に突出して前記穴部３２ｅの内周面と嵌合する円筒状の凸部１４ｂが設けられている。

このように構成し、前記凸部１４ｂを前記穴部３２ｅに圧入等の手段で嵌合させることにより、前記軸スラストプレート１４をクランク軸３２の頂部に固定することができる。前記軸スラストプレート１４の円板部１４ａ下面はフレーム２３に設けられている前記スラスト軸受１３と摺動し、これにより前記クランク軸３２に作用するスラスト力は軸スラストプレート１４を介して前記スラスト軸受１３で支持される。

また、本実施例では、前記凸部１４ｂの位置（嵌合部の位置）と前記主軸受２７（及び前記旋回軸受２８）の位置は、クランク軸の軸方向（延伸方向）に重複しない位置、即ち、前記凸部１４ｂを前記主軸受２７に対し軸方向にずらした位置となるように構成されている。

前記凸部１４ｂと前記穴部３２ｅとの嵌合部においては、クランク軸３２が内側の軸スラストプレート１４の凸部１４ｂにより径方向に押されて径方向に膨張変形することがある。しかし、本実施例のように、クランク軸３２と軸スラストプレート１４の嵌合部の位置を、主軸受２７及び旋回軸受２８に対し軸方向にずらし、前記凸部１４ｂの位置と前記主軸受２７の位置を、クランク軸の軸方向に重複しない位置とすることにより、主軸受２７や旋回軸受２８において軸受隙間が変化するのを防止することができる。従って、前記主軸受等における軸受隙間を適切に維持できる効果が得られる。

即ち、本実施例では、クランク軸３２の端部に、前記偏心穴３２ｂよりも旋回スクロール側に軸スラストプレートを嵌合するための穴部３２ｅを備え、前記軸スラストプレート１４の内径側には前記クランク軸３２の穴部３２ｅ内周面と嵌合する凸部１４ｂを有し、前記凸部１４ｂは主軸受２７に対し軸方向に沿って重複しない位置に配設される構成としている。従って、軸スラストプレート１４をクランク軸３２の端部に圧入等で嵌合しても、主軸受２７に対面するクランク軸３２の外径が大きくなって軸受隙間が小さくなることを防止でき、適切な軸受隙間を維持できる効果が得られる。

前記クランク軸３２の内部には給油通路３２ｄが設けられている。スクロール圧縮機１の運転中において、油溜り部１２の圧力は概略吐出圧力に保たれ、潤滑油は油溜り部１２から給油通路３２ｄを通じて主軸部３２ａの方向に吸い上げられ、偏心穴３２ｂに到達する。潤滑油は、その後旋回軸受２８の部分の隙間を通過して主軸部３２ａの上端部側に達した後、軸スラストプレート１４に設けられている油溝１４ｃ等を通過し、主軸受２７と主軸部３２ａの隙間を通過して最終的には前記フレーム２３と前記旋回スクロール２２等で形成されている前記背圧室２９に流出する。

前記背圧室２９は圧縮室２６と一部が連通しており、圧縮機運転中は前記背圧室２９の圧力は吐出圧力以下になっている。従って、偏心穴３２ｂに到達した潤滑油は、前記旋回軸受２８の摺動界面、前記スラスト軸受１３と前記軸スラストプレート１４との摺動界面、前記主軸受２７の摺動界面を潤滑し、前記主軸受２７の下部に形成されている油孔２７ａ及び前記フレーム２３に形成されている油孔２３ａを通って前記背圧室２９に流れる。背圧室２９に流入した潤滑油はオルダム継手２４の摺動部等を潤滑した後、前記圧縮室２６側に流れる。
なお、前記フレーム２３と前記旋回スクロール２２との間をシールするためにシール１５が設けられており、このシール１５の部分から潤滑油が背圧室２９へ流出するのを制限している。

次に、前記軸スラストプレート１４の具体的構成を、図３を用いて説明する。図３は図２に示す軸スラストプレート１４を下方から見た斜視図である。この図３に示すように、軸スラストプレート１４は、前記スラスト軸受１３との摺動面を有する円板部１４ａと、クランク軸３２端部の穴部３２ｅと嵌合する円筒状の凸部１４ｂを備えている。また、前記円板部１４ａの摺動面には、円板部１４ａの外周面と前記スラスト軸受１３の内周側に形成されている空間とを連通するように、油溝１４ｃが径方向に形成されている。即ち、前記油溝１４ｃは、前記スラスト軸受１３と前記軸スラストプレート１４とのスラスト摺動界面を横切り、この摺動界面の外周側と内周側を連通して、潤滑油を前記円板部１４ａの外周側から前記主軸受２７の方へ流すように構成されている。

前記油溝１４ｃの好ましい位置について図４を用いて説明する。図４は図１に示すクランク軸の上部を下方から見た斜視図であり、軸スラストプレート１４を固定しているクランク軸３２の部分の図である。図４において、３２ｆはクランク軸３２の主軸部３２ａの外周面に軸方向に設けた平面カット部、１８は前記クランク軸３２におけるロータ３１ｂの上部側に取り付けられたバランスウェイトである。

クランク軸３２には、前記圧縮室２６におけるガス圧縮荷重と、前記旋回スクロール２２や前記バランスウェイト１８等の遠心力が作用する。このため、クランク軸３２は、偏心穴３２ｂの方向を０°としたとき、この０°の位置から回転方向に対して後方側（逆回転方向）に９０°の方向までの位置のいずれかの方向に傾斜した姿勢をとる。

図４に示す例では、前記平面カット部３２ｆは主軸部３２ａ外周面における偏心方向（クランク軸３２の中心から偏心穴３２ｂが設けられている方向）に設けられている。前記油溝１４ｃも前記偏心方向に設けられており、クランク軸３２に設けられている平面カット部３２ｆと周方向に関して同位置に配設されている。

前記油溝１４ｃや平面カット部３２ｆは、図４に示す偏心方向に設けるものには限られず、スクロール圧縮機１が高速回転している高負荷時のクランク軸３２の傾斜方向を基準にして決めると良い。即ち、クランク軸３２の傾斜方向における前記スラスト軸受１３の摺動界面に片当たりが発生し易いので、この片当たり部分における油膜形成を促進して傾斜方向の油膜圧力を保持するようにする。このため、クランク軸３２の傾斜方向には前記油溝１４ｃを設けず、傾斜方向からせん断油流の上流側に前記油溝１４ｃを設けることが好ましい。

前記油溝１４ｃを設ける位置について詳しく説明する。クランク軸３２の主軸部において、偏心穴３２ｂの偏心方向を０°としたとき、この０°の位置から回転方向に対し後方側（回転角度がマイナスの方向）に９０°（－９０°）までの位置はクランク軸３２が傾斜する方向となる。即ち、クランク軸３２の傾斜方向は、回転速度に応じて前述した０°の位置から－９０°の位置までの範囲で変化する。

具体的に説明すると、低速回転時はクランク軸３２の傾斜方向は、圧縮室２６のガス荷重による影響が大きく、クランク軸３２は－９０°の方向に傾斜する。回転速度が上昇するに連れ、旋回スクロール２２やバランスウェイト１８の遠心力による影響が大きくなり、クランク軸３２の傾斜方向は回転速度が上昇するほど前述した０°の位置の方向に近づく。
前記軸スラストプレート１４についても、前記クランク軸３２の傾斜に伴い同方向に傾斜した姿勢で、フレーム２３に設けたスラスト軸受１３と摺動する。

前記油溝１４ｃを、クランク軸３２の傾斜方向に対して上流側（回転方向の前方側）に１個以上設けることにより、クランク軸３２の傾斜方向に油膜圧力保持面（油膜圧力が発生する部分）を確保することができると共に、前記油圧圧力保持面に潤滑油を流入し易くできる。

即ち、軸スラストプレート１４の円板部１４ａの摺動面に前記油溝１４ｃを設けていることにより、軸スラストプレート１４に流れた潤滑油は前記油溝１４ｃの部分を優先的に流れるので、ここを通過する潤滑油が、スラスト軸受１３の摺動界面におけるせん断油流によって、クランク軸３２の傾斜方向であるスラスト軸受１３の片当たり部分に流入しやすくなり、前記片当たり部分の油膜形成が促進される。これにより前記片当たり部分に発生しやすい固体接触を減少させることができ、また、摩擦発熱による温度上昇も低減できるので、スラスト軸受１３の摺動面における摩擦損失や摩耗を低減することができる。

また、軸スラストプレート１４をクランク軸３２の上端部に固定し、前記軸スラストプレート１４の円板部１４ａの摺動面に前記油溝１４ｃを配置することにより、クランク軸３２の傾斜に伴い、軸スラストプレート１４とスラスト軸受１３との隙間は変動するが、前記油溝１４ｃの断面積を十分に大きく確保することにより、クランク軸３２が傾斜しても、前記軸スラストプレート１４の摺動面及び前記主軸受２７側に流れる潤滑油量の変動を小さく抑えることができるから、安定した給油が可能となる。

前記油溝１４ｃの好ましい位置について、具体的に説明する。偏心穴３２ｂの方向を０°としたとき、回転方向前方側に０°～２７０°の位置に前記油溝１４ｃを設ければ、スクロール圧縮機１の運転時のクランク軸３２の傾斜方向に油膜圧力保持面を形成することができる。ここで、前記油溝１４ｃの位置に対し、前記クランク軸３２の傾斜方向が、回転方向後方に向かって遠いほど前記油溝１４ｃに供給された潤滑油がクランク軸の傾斜方向の部分（片当たり部分）に流入する効果が小さくなる。このため、前記油溝１４ｃは、偏心穴３２ｂの方向を０°としたとき、回転方向前方に０°～１８０°（更に好ましくは０°～９０°）の位置に設けると、運転時におけるクランク軸３２の傾斜方向の片当たり部分での油膜圧力保持効果をより向上させることができる。

また、前記油膜圧力保持面の範囲をクランク軸３２の傾斜方向から±９０°の範囲に確保すると、油膜圧力が発生する範囲を充分に確保できるので、この範囲に前記油溝１４ｃや平面カット部３２ｆが存在しないようにすることが好ましい。このため、前記油溝１４ｃは、運転時におけるクランク軸３２の傾斜方向から回転方向前方に９０°～１３５°の範囲に設けられることが好ましい。特に、回転数可変型のスクロール圧縮機１の場合には、最も高負荷となる高速回転時でのクランク軸３２の傾斜方向から回転方向前方に９０°～１３５°の範囲に前記油溝を設けると良い。

このように本実施例によれば、前記軸スラストプレート１４における前記スラスト軸受１３と摺動する面に油溝１４ｃを備え、前記油溝１４ｃは、前記クランク軸３２における前記偏心穴３２ｂの方向を０°としたとき、前記０°の位置からクランク軸３２の回転方向前方１８０°以内の位置に径方向に形成しているので、クランク軸３２の変形や傾斜等により、クランク軸３２を上下方向に支持するスラスト軸受１３の摺動界面が片当たり状態になっても、摩耗を低減できるスクロール圧縮機を得ることができる。

なお、前記軸スラストプレート１４に用いる材料はクランク軸３２と同種の材料で構成しても良いが、軸スラストプレート１４をクランク軸３２よりもヤング率の小さい材料で構成することにより、クランク軸３２が傾斜した際に、軸スラストプレート１４が変形し易くなり、軸スラストプレート１４のスラスト軸受１３への片当たりを軽減できる。

また、本実施例では、前記軸スラストプレート１４をクランク軸３２とは別体で構成されて、スクロール圧縮機１の組立時に前記クランク軸３２の端部に固定される構成としている。これにより、スクロール圧縮機１の組立時に、その機種に応じて油溝１４ｃの位置が適切な位置になるように調整して組み立てることが可能となる。即ち、高速型のスクロール圧縮機や一定速型のスクロール圧縮機等の機種に応じて、或いは可変速型のスクロール圧縮機である場合にはその運転範囲を考慮して、それぞれに適した位置に前記油溝１４ｃが配置されるように組み立てることができる。従って、同一の軸スラストプレート１４を複数機種のスクロール圧縮機に対して採用することが可能となるから、製造コストを低減しつつ高効率で信頼性の高いスクロール圧縮機を実現できる。

このように、本実施例によれば、同一の軸スラストプレート１４を複数機種のスクロール圧縮機１に採用することが可能となるから、部品数を低減して製造コストを低減しつつ、油溝１４ｃの位置も適切な位置に調整可能となる。また、軸スラストプレート１４の前記凸部１４ｂの位置と前記主軸受２７の位置を軸方向に重複しない位置としているので、主軸受２７における軸受隙間も適切に維持できる。従って、性能の良いスクロール圧縮機を実現できる。

更に、前記軸スラストプレート１４をクランク軸３２と別体として組み立てることにより、組立時に、クランク軸３２を下側からフレーム２３に挿入することが可能となる。従って、スクロール圧縮機１の組立て時に、密閉容器４を反転させることなく組立てることが可能となり、圧縮機の組立て工数を低減できるから、この面からも製造コストの低減を図ることが可能となる。
（変形例１）
次に、上述した実施例１における変形例１を、図５を用いて説明する。図５は図２に示す軸スラストプレート１４の変形例１を示す図で図３に相当する図である。
この変形例１において、軸スラストプレート１４は、円板部１４ａと、凸部１４ｂと、油溝１４ｃを有する点では図３に示す軸スラストプレートと同じである。

この変形例１における軸スラストプレート１４が図３に示すものと異なるところは、軸スラストプレート１４に軸方向に貫通する貫通孔１４ｄが設けられていることである。図３に示す例では、前記円板部１４ａの周方向にほぼ一定の間隔で複数の貫通孔１４ｄを設けている。複数個の前記貫通孔１４ｄを円板部１４ａに設けることにより、図２に示す旋回軸受２８を潤滑した油を、旋回軸受２８側から、油溝１４ｃだけでなく前記貫通孔１４ｄも通して主軸受２７側へ流すことができる。このように、潤滑油の通路を追加確保することができるから、主軸受２７側への給油量を充分に確保しつつ安定化させることができる効果が得られる。

また、本変形例１によれば、軸スラストプレート１４の円板部１４ａに複数個の貫通孔１４ｄを設けているので、軸スラストプレート１４の剛性を下げることも可能となり、クランク軸３２の傾斜時に、軸スラストプレート１４が変形してスラスト軸受１３に接することにより、スラスト軸受１３への軸スラストプレート１４の片当たりも軽減できる効果が得られる。
他の構成は実施例１と同様であり、実施例１と同様の効果も得られるものである。
（変形例２）
上述した実施例１における変形例２を、図６を用いて説明する。図６は図２に示す軸スラストプレートの変形例２を示す図で図３に相当する図である。
この変形例２においても、軸スラストプレート１４は、円板部１４ａと、凸部１４ｂと、油溝１４ｃを有する点では図３に示す軸スラストプレートと同じである。

この変形例２における軸スラストプレート１４が図３に示すものと異なるところは、軸スラストプレート１４における円板部１４ａの摺動面側（下面）の周方向に剛性低減溝１４ｅを設けていることである。なお、図６に示す例では、前記剛性低減溝１４ｅを、１つの周方向溝で構成しているが、前記剛性低減溝１４ｅを、前記円板部１４ａの摺動面側の周方向に複数設けられた底付き穴で構成しても良い。

本変形例２では、１つの前記剛性低減溝１４ｅを設けたことにより、軸スラストプレート１４の剛性を下げることができ、クランク軸３２の傾斜時に、軸スラストプレート１４が変形してスラスト軸受１３に接することにより、スラスト軸受１３への軸スラストプレート１４の片当たりを軽減できる効果が得られる。

また、本変形例２によれば、図５に示す変形例１とは異なり、旋回軸受２８側からの潤滑油が油溝１４ｃに集中して流れ易くなるため、スラスト軸受１３の摺動界面への給油を促進できる効果も得られる。
他の構成は実施例１と同様であり、実施例１と同様の効果も得られるものである。
（変形例３）
上述した実施例１における変形例３を、図７及び図８を用いて説明する。図７は図２に示す軸スラストプレートの変形例３を示す図で、軸スラストプレート１４を上方から見た斜視図、図８は図７に示す軸スラストプレートを用いたスクロール圧縮機を示す図で、図２に相当する図である。
この変形例３においても、軸スラストプレート１４は、円板部１４ａと、凸部１４ｂと、油溝１４ｃを有する点では図３に示す軸スラストプレートと同じである。

この変形例３における軸スラストプレート１４が図３に示すものと異なるところを説明する。本変形例３における軸スラストプレート１４は、前記凸部１４ｂの端部（下端部）内周面に一体に取付板部１４ｆを設けている。また、前記取付板部１４ｆはその内周を主軸部３２ａに形成している前記偏心穴３２ｂの径に合わせた形状としており、取付板部１４ｆは全体として三日月形状に構成されている。

前記取付板部１４ｆには、図７に示すように、複数個の取付穴１４ｇが設けられている。前記軸スラストプレート１４は、図８に示すように、前記取付板部１４ｆを固定ねじ１４ｈを用いてクランク軸３２の端部に取り付けられている。従って、前記主軸部３２ａの端部には前記固定ねじ１４ｈをねじ込むためのねじ穴も設けられている。
また、本変形例３においては、図５に示す変形例１と同様に、前記円板部１４ａの周方向にほぼ一定の間隔で複数の貫通孔１４ｄも設けられている。

本変形例３によれば、軸スラストプレート１４をクランク軸３２の端部に固定ねじ１４ｈにより強固に固定することができるため、スクロール圧縮機１をの信頼性を向上させることができ、長期使用に耐えうるスクロール圧縮機を得ることができる。また、本変形例３によれば、前記円板部１４ａの周方向に複数の貫通孔１４ｄを設けているので、図５に示す変形例１と同様の効果も得ることができる。
他の構成は上述した実施例１と同様であり、実施例１と同様の効果も得られるものである。

本発明のスクロール圧縮機の実施例２を、図９及び図１０を用いて説明する。図９は本実施例２のスクロール圧縮機を示す縦断面図、図１０は図９に示すクランク軸の頂部付近の要部拡大断面図である。なお、本実施例２の説明において、実施例１と同一符号を付した部分は同一或いは相当する部分であり、同一部分については説明を省略し、実施例１と異なる部分を中心に説明する。

図１に示す実施例１のスクロール圧縮機１は、油溜り部１２の高圧圧力と、より低圧となる背圧室２９との圧力差を用いて、油溜り部１２の潤滑油を旋回軸受２８や主軸受２７等の各摺動部に供給する差圧給油方式について説明した。これに対し、本実施例２のスクロール圧縮機１は、クランク軸３２の下端部に容積型ポンプ１６を設けて強制給油方式としている点が実施例１とは異なる。

また、本実施例２においては、図２に示す油孔２３ａを設ける代わりに、フレーム２３に、前記主軸受２７の下部に一端側が連通する排油通路２３ｂを設け、前記排油通路２３ｂの他端側には図９に示すように排油パイプ１７を接続して、前記主軸受２７に供給された油の大部分を密閉容器４下部の油溜り部１２に戻すように構成している。なお、本実施例では、前記容積型ポンプ１６をトロコイドポンプにより構成しているが、これに限られるものではない。
本実施例において、他の構成は実施例１と同様であり、軸スラストプレート１４の構成も図３に示すものと同様である。

このように構成することにより、スクロール圧縮機１が駆動され、クランク軸３２が回転すると、クランク軸３２の回転と共に前記容積型ポンプ１６が作動し、油溜り部１２の潤滑油は、前記容積型ポンプ１６により前記クランク軸３２の中心に設けた給油通路３２ｄに供給される。ここから潤滑油はクランク軸３２上端側に形成されている偏心穴３２ｂに流入する。

偏心穴３２ｂに流入した潤滑油は、旋回軸２２ｃに挿入固定されている旋回軸受２８の摺動界面を潤滑した後、その潤滑油の大部分は図１０に示す軸スラストプレート１４の円板部１４ａ下面に形成されている油溝１４ｃ等を通り、軸スラストプレート１４とスラスト軸受１３との摺動界面を潤滑した後、主軸受２７の摺動界面に流れる。この潤滑油は、主軸受２７を潤滑した後、主軸受２７の下部に形成されている油孔２７ａ及びフレーム２３に形成されている排油通路２３ｂを通って、図９に示す前記排油パイプ１７に流れ、この排油パイプ１７を通過して前記油溜り部１２へ排出される。

また、前記旋回軸受を潤滑後の油の一部は、フレーム２３と旋回スクロール２２との間に設けられているシール１５を通り、背圧室２９へ流出して、オルダム継手２４などの摺動部を潤滑した後、圧縮室２６側に流れる。

本実施例２によれば、クランク軸３２で駆動される容積型ポンプ１６により各摺動部への給油を行うように構成しているので、クランク軸３２の回転速度が高くなるほど給油量を増加させることができ、特に、高速回転時におけるスラスト摺動界面への給油量を充分に確保できる。従って、摩擦発熱による温度上昇の低減等により、軸受摩耗を低減できるからスクロール圧縮機１の信頼性を更に向上することができる。

なお、上述した本発明の各実施例において、前記軸スラストプレート１４及び前記スラスト軸受１３は同種の材料で構成しても良いが、前記軸スラストプレート１４及び前記スラスト軸受１３における少なくとも摺動面の何れか一方に摺動性に優れた材料、例えば四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）やポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等の樹脂材料、或いはそれらを含む複合材料を用いたり、焼結材、黄銅、青銅、カーボン材料などを用いても良い。このように構成することにより、スラスト軸受１３の摺動界面に固体接触が生じた際の摩耗を低減することができる。

また、前記スラスト軸受１３はフレーム２３とは別体として前記フレーム２３に取り付けるか、或いは、フレーム２３をＦＣ２５０（片状黒鉛鋳鉄）等の鋳鉄で構成している場合には、その一部を軸受として加工し、軸受摺動面としても良い。なお、フレーム２３を構成する鋳鉄材としては、ＦＣＤ（球状黒鉛鋳鉄）やＣＶ黒鉛鋳鉄等を用いることもできる。フレーム２３の構成部材そのものを軸受とする場合には、軸スラストプレート１４側の摺動面を摺動性に優れた材料（樹脂、焼結材、黄銅、青銅、カーボン材料など）で構成することにより、スラスト摺動界面に固体接触が生じた際の摩耗を低減できる。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。
更に、上述した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

１…スクロール圧縮機、２…圧縮機構部、３…駆動部、４…密閉容器、５…吸込口、６…吐出空間、７…空間、８…吐出管、９…副軸受、１０…副軸受ハウジング、１１…副フレーム、１２…油溜り部、１３…スラスト軸受、１４…軸スラストプレート、１４ａ…円板部、１４ｂ…凸部、１４ｃ…油溝、１４ｄ…貫通孔、１４ｅ…剛性低減溝、１４ｆ…取付板部、１４ｇ…取付穴、１５…シール、１６…容積型ポンプ、１７…排油パイプ、１８…バランスウェイト、２１…固定スクロール、２１ａ…端板、２１ｂ…ラップ、２１ｃ…吐出口、２２…旋回スクロール、２１ａ…端板、２２ｂ…ラップ、２２ｃ…旋回軸、２３…フレーム、２３ａ…油孔、２３ｂ…排油通路、２４…オルダム継手、２５…ボルト、２６…圧縮室、２７…主軸受、２７ａ…油孔、２８…旋回軸受、２９…背圧室、３１…電動機、３１ａ…ステータ、３１ｂ…ロータ、３２…クランク軸、３２ａ…主軸部、３２ｂ…偏心穴、３２ｃ…給油パイプ、３２ｄ…給油通路、３２ｅ…穴部、３２ｆ…平面カット部。

Claims (15)

1. 密閉容器と、前記密閉容器に固定されたフレームと、前記密閉容器内に設けられ、端板と該端板に立設する渦巻状のラップを有する固定スクロールと、端板と該端板に立設する渦巻状のラップを有し、前記固定スクロールと噛み合って圧縮室を形成する旋回スクロールと、前記旋回スクロールを旋回運動させるクランク軸を備えるスクロール圧縮機であって、
   前記旋回スクロールの反ラップ側に突出して設けられた旋回軸と、前記クランク軸の端部に設けられ前記旋回軸が挿入される偏心穴と、前記旋回軸と前記偏心穴との間に設けられた旋回軸受と、前記クランク軸と前記フレームとの間で且つ前記旋回軸受と軸方向にほぼ同位置に設けられた主軸受と、
   前記クランク軸の端部に設けられた軸スラストプレートと、前記フレームに設けられ前記軸スラストプレートと摺動して前記クランク軸に作用するスラスト力を支持するスラスト軸受と、
   前記軸スラストプレートにおける前記スラスト軸受と摺動する面に設けられた油溝と、を備え、
   前記油溝は、前記クランク軸における前記偏心穴の方向を０°としたとき、前記０°の位置からクランク軸の回転方向前方１８０°以内の位置に径方向に形成され、
   前記軸スラストプレートは、前記クランク軸とは別体で構成されて前記クランク軸の端部に固定されると共に、前記クランク軸の端部には前記偏心穴よりも旋回スクロール側に前記軸スラストプレートを嵌合するための穴部を備え、前記軸スラストプレートの内径側には前記クランク軸の穴部内周面と嵌合する凸部を有し、前記凸部の位置と前記主軸受の位置は、クランク軸の軸方向に重複しない位置となるように構成されている
   ことを特徴とするスクロール圧縮機。
2. 請求項１に記載のスクロール圧縮機において、
   前記油溝は、前記０°の位置からクランク軸の回転方向前方９０°以内の位置に形成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に記載のスクロール圧縮機において、
   前記油溝は、スクロール圧縮機の運転時における前記クランク軸の傾斜方向から、回転方向前方に９０°～１３５°の範囲に設けられていることを特徴とするスクロール圧縮機。
4. 請求項３に記載のスクロール圧縮機において、
   前記スクロール圧縮機は回転数可変型であって、前記油溝は、最も高負荷となる高速回転時でのクランク軸の傾斜方向から、回転方向前方に９０°～１３５°の範囲に設けられていることを特徴とするスクロール圧縮機。
5. 密閉容器と、前記密閉容器に固定されたフレームと、前記密閉容器内に設けられ、端板と該端板に立設する渦巻状のラップを有する固定スクロールと、端板と該端板に立設する渦巻状のラップを有し、前記固定スクロールと噛み合って圧縮室を形成する旋回スクロールと、前記旋回スクロールを旋回運動させるクランク軸を備えるスクロール圧縮機であって、
   前記旋回スクロールの反ラップ側に突出して設けられた旋回軸と、前記クランク軸の端部に設けられ前記旋回軸が嵌合される偏心穴と、前記旋回軸と前記偏心穴との間に設けられた旋回軸受と、前記クランク軸と前記フレームとの間で且つ前記旋回軸受と軸方向にほぼ同位置に設けられた主軸受と、
   前記クランク軸の端部に設けられた軸スラストプレートと、前記フレームに設けられ前記軸スラストプレートと摺動して前記クランク軸に作用するスラスト力を支持するスラスト軸受と、
   前記軸スラストプレートにおける前記スラスト軸受と摺動する面に設けられた油溝と、を備え、
   前記軸スラストプレートは、前記クランク軸とは別体で構成されて前記クランク軸の端部に固定されると共に、前記クランク軸の端部には前記偏心穴よりも旋回スクロール側に前記軸スラストプレートを嵌合するための穴部を備え、前記軸スラストプレートの内径側には前記クランク軸の穴部内周面と嵌合する凸部を有し、前記凸部の位置と前記主軸受の位置は、クランク軸の軸方向に重複しない位置となるように構成されている
   ことを特徴とするスクロール圧縮機。
6. 請求項１または５に記載のスクロール圧縮機において、
   前記軸スラストプレートは、前記スラスト軸受との摺動面を有する円板部と、前記クランク軸の端部の穴部と嵌合する円筒状の凸部を備え、前記円板部の摺動面には、該円板部の外周面と前記スラスト軸受の内周側に形成されている空間とを連通するように、前記油溝が径方向に形成されていることを特徴とするスクロール圧縮機。
7. 請求項１または５に記載のスクロール圧縮機において、
   前記軸スラストプレートには、軸方向に貫通する貫通孔が設けられていることを特徴とするスクロール圧縮機。
8. 請求項７に記載のスクロール圧縮機において、
   前記軸スラストプレートに設けられている前記貫通孔は、周方向に複数設けられていることを特徴とするスクロール圧縮機。
9. 請求項５に記載のスクロール圧縮機において、
   前記軸スラストプレートの前記スラスト軸受側の摺動面に周方向の剛性低減溝が設けられ、前記剛性低減溝は、１つの周方向溝または周方向に複数設けられた底付き穴で構成されていることを特徴とするスクロール圧縮機。
10. 密閉容器と、前記密閉容器に固定されたフレームと、前記密閉容器内に設けられ、端板と該端板に立設する渦巻状のラップを有する固定スクロールと、端板と該端板に立設する渦巻状のラップを有し、前記固定スクロールと噛み合って圧縮室を形成する旋回スクロールと、前記旋回スクロールを旋回運動させるクランク軸を備えるスクロール圧縮機であって、
    前記旋回スクロールの反ラップ側に突出して設けられた旋回軸と、前記クランク軸の端部に設けられ前記旋回軸が挿入される偏心穴と、前記旋回軸と前記偏心穴との間に設けられた旋回軸受と、前記クランク軸と前記フレームとの間で且つ前記旋回軸受と軸方向にほぼ同位置に設けられた主軸受と、
    前記クランク軸の端部に設けられた軸スラストプレートと、前記フレームに設けられ前記軸スラストプレートと摺動して前記クランク軸に作用するスラスト力を支持するスラスト軸受と、
    前記軸スラストプレートにおける前記スラスト軸受と摺動する面に設けられた油溝と、を備え、
    前記油溝は、前記クランク軸における前記偏心穴の方向を０°としたとき、前記０°の位置からクランク軸の回転方向前方１８０°以内の位置に径方向に形成され、
    前記軸スラストプレートの前記スラスト軸受側の摺動面に周方向の剛性低減溝が設けられ、前記剛性低減溝は、１つの周方向溝または周方向に複数設けられた底付き穴で構成されていることを特徴とするスクロール圧縮機。
11. 請求項６に記載のスクロール圧縮機において、
    前記軸スラストプレートには、前記凸部の端部内周面に一体に取付板部が設けられ、該取付板部はその内周を前記偏心穴の径に合わせた形状とし、前記取付板部を、固定ねじを用いて前記クランク軸の端部に取り付けていることを特徴とするスクロール圧縮機。
12. 請求項１または５に記載のスクロール圧縮機において、
    前記軸スラストプレートは、前記クランク軸よりもヤング率の小さい材料で構成されていることを特徴とするスクロール圧縮機。
13. 請求項１または５に記載のスクロール圧縮機において、
    前記軸スラストプレートにおける少なくとも摺動面は、樹脂材料、焼結材、黄銅、青銅、カーボン材料の何れかで構成されていることを特徴とするスクロール圧縮機。
14. 請求項１または５に記載のスクロール圧縮機において、
    前記密閉容器の底部には油溜り部が形成され、この油溜り部の潤滑油を、前記密閉容器内の圧力差を利用した差圧給油方式で前記偏心穴に供給することを特徴とするスクロール圧縮機。
15. 請求項１または５に記載のスクロール圧縮機において、
    前記密閉容器の底部には油溜り部が形成され、前記クランク軸の下端部には容積型ポンプが設けられて、前記油溜り部の潤滑油を、前記容積型ポンプによる強制給油方式で前記偏心穴に供給することを特徴とするスクロール圧縮機。

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