JPH0515609Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、回転圧縮機などにおける回転軸の軸
受構造に関し、特に、軸受損失の低減対策に係る
ものである。

（従来の技術） 一般に、例えば、スクロール圧縮機において、
公転スクロールは固定スクロールに対して自転が
阻止されて公転自在に噛合されると共に、該公転
スクロールの背面にはクランク軸が該クランク軸
の軸心より偏心して連接される一方、該クランク
軸はライナを介してフレームに嵌合支持されてお
り、上記クランク軸の回転により公転スクロール
が固定スクロールに対して自転することなく公転
し、両スクロール間で流体を圧縮するように構成
されている。

このスクロール圧縮機においては、近年、ます
ます高速化が図られ、クランク軸も高回転されつ
つある。従つて、クランク軸とライナとの間の軸
受損失が極めて大きくなり、特に、上述の如くす
べり軸受の場合、その傾向が顕著であつた。

そこで、特開昭59−32687号公報に開示されて
いるように、すべり軸受けの場合、軸受の無駄な
空間でエネルギを損失している点に着目し、上記
クランク軸のジヤーナル部において、該クランク
軸がライナに対して常時一定方向に押圧されるの
で、負荷の反作用面側を切欠いて切欠部を形成し
ている。この切欠部によりクランク軸とライナ間
の間隔が広がり、油膜の剪断力を減少し、軸受損
失の低減を図つている。

（考案が解決しようとする課題） しかしながら、上述したクランク軸の軸受構造
においては、切欠部をジヤーナル部の両端に亘つ
て形成しているため、周方向の切欠角度に限界が
あつた。従つて、クランク軸とライナとの間に生
ずる油膜圧力分布の範囲を大幅に減少させること
ができず、軸受損失の低減に限度があるという欠
点があつた。

特に、上記負荷方向は、ガスの圧縮力よつて変
化し、具体的に、従来例公報の第１図におけるガ
ス圧F2が定常運転時においては一定であるが、
運転初期などにおいては小さく、上記負荷方向が
最大90度で変化することになる。従つて、上記切
欠溝における周方向の切欠角度を大きく設定する
ことができなかつた。

本考案は、斯かる点に鑑み、２段の切欠溝と真
円部とを形成することにより、切欠部分を周方向
に大きく形成して油膜の剪断力を低減すると同時
に、油膜の圧力分布が生じる範囲を小さくし、軸
受損失の大幅な低減を図ることを目的とするもの
である。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本考案が講じた手
段は、第１図に示すように、先ず、回転軸１０が
軸受２３に回転自在に嵌合されて該回転軸１０を
支持する回転軸の軸受構造を対象としている。

そして、上記回転軸１０と軸受２３との摺接面
４１，４２の一方には、負荷方向の反作用面側
に、周方向に延びる２段の切欠溝４３，４３が平
行に刳設されている。更に、該両切欠溝４３，４
３は、幅方向の一端が摺接面４１，４２の端部に
亘るように形成されている。加えて、該両切欠溝
４３，４３の間は、上記摺接面４１，４２を形成
する真円部４１ａ，４２ａに構成されたものであ
る。

（作用） 上記構成により、本考案では、回転軸１０の回
転により軸受２３との間に油膜の剪断力が生じる
ことになるが、回転軸１０と軸受２３との間に２
段の切欠溝４３が形成されているので、該両切欠
溝４３の部分に間隙が生じることになり、油膜の
剪断力が低減されることになる。しかも、上記切
欠溝４３の間には、真円部４１ａ，４２ａが形成
されているので、該切欠溝４３を周方向に広く形
成することができ、油膜圧力分布が生じる範囲を
小さくすることができるから、軸受損失を大幅に
低減することができる。また、上記真円部４１
ａ，４２ａを形成していることから、負荷方向が
切欠溝４３の方向に作用しても該真円部４１ａ，
４２ａによつて軸受機能を発揮することができ、
負荷方向の変動に対しても対処することができ
る。更に、上記真円部４１ａ，４２ａを２つの切
欠溝４３間に形成していることから、負荷の作用
面側に生ずる油膜圧力の逃げを防止することがで
きる。

（実施例） 以下、本考案の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。

第３図に示すように、１はスクロール流体装置
で、冷凍機における圧縮機に用いられ、冷凍ガス
を高圧に圧縮して吐出している。

該スクロール流体装置１は、密閉ケース２内に
スクロール機構３と駆動機構４とが収納されて構
成され、該ケース２の側部には吸入管５が、上部
には吐出管６が連設されている。前記スクロール
機構３は固定スクロール７と公転スクロール８と
より成り、また、上記駆動機構４は電動機９と回
転軸であるクランク軸１０とより構成されてい
る。

上記固定スクロール７及び公転スクロール８は
鏡板１１，１２の前面にラツプ１３，１４が渦巻
状に立設されて成り、両スクロール７，８は鏡板
１１，１２の前面を対面させて上下に並設され、
両ラツプ１３，１４が噛合されている。上記固定
スクロール７は鏡板１１の外周縁にフランジ１１
ａが連設され、該フランジ１１ａにてケース２に
固定され、該ケース２内が固定スクロール７上方
の高圧室２ａと下方の低圧室２ｂとに区画されて
いる。また、上記公転スクロール８の鏡板１２の
背面中央部にはスクロール軸１２ａが突設されて
いる。一方、クランク軸１０はクランク主軸１０
ａの上端に凹状のスクロール軸受孔１０ｂを有す
るボス１０ｃが連接されて成り、ケース２に固定
され且つ上下口１５ａを有する支持フレーム１５
にクランク主軸１０ａが貫通されて該クランク軸
１０がライナ１６を介して支持されている。この
クランク主軸１０ａには電動機９が取付けられて
おり、スクロール軸受孔１０ｂはその軸受中心
O₁がクランク主軸１０ａの軸心O₂より偏心して
設けられ、該スクロール軸受孔１０ｂに前記公転
スクロール８のスクロール軸１２ａが嵌合されて
いる。そして、上記両スクロール７，８における
鏡板１１，１２の外周面間にはガイド円形溝を介
して複数の球体１７が設けられ、公転スクロール
８は自転運動を防止しつつスクロール軸受孔１０
ｂの偏心により固定スクロール７に対して公転
し、このスクロール軸受孔１０ｂの中心O₁（スク
ロール軸１２ａの中心）が公転スクロール８の可
動支点、クランク主軸１０ａの軸心O₂が公転中
心となつている。

前記固定スクロール７と公転スクロール８は両
ラツプ１３，１４が側面にて多点接触１８するよ
うに設けられると共に、各ラツプ１３，１４の端
面が他方の鏡板１２，１１に接し、接触１８間に
密閉室１９が形成されている。また、上記固定ス
クロール７のフランジ１１ａには内面から下面に
亘る吸入口２０が、鏡板１１の中央部には吐出口
２１がそれぞれ穿設され、該吸入口２０より流体
が密閉室１９に供給されるように成つている。

また、上記公転スクロール８の鏡板１２背面側
にはケース２に固着されたドーナツ状の固定フレ
ーム２２が鏡板１２と平行に形成されている。該
固定フレーム２２の外周部には貫通孔２２ａが穿
設されると共に、中央部にはクランク軸１０のボ
ス１０ｃが軸受であるライナ２３を介して嵌入さ
れ、該ボス１０ｃが回転自在に支持されている。
更に、上記固定フレーム２２の内周上面には段差
部２４が形成され、該段差部２４の外側にチツプ
シール３１が設けられ、該チツプシール３１の内
側に背圧室２５が段差部２４と公転スクロール８
の鏡板１２との間に形成されている。該背圧室２
５は、図示しないが、高圧の密閉室１９に連通さ
れて高圧冷媒ガスが導入され、公転スクロール８
を固定スクロール側に押圧するようになつてい
る。また、上記チツプシール３１の外側には公転
スクロール８の鏡板１２と固定フレーム２２との
間隙によつて吸入路２６が形成され、上記固定ス
クロール７の吸入口２０と固定フレーム２２の貫
通孔２２ａとが連通されている。

尚、第３図における２７は潤滑油の油溜めであ
り、該潤滑油はクランク主軸１０ａ内に形成され
た給油路１０ｄからライナ１６，２３に供給され
ている。また、２８は支持フレーム１５と固定フ
レーム２２間に形成されたバランサ室で、ボス１
０ｃに連接されたバランサ１０ｅの回転により上
下口１５ａを通過した冷媒ガス中のミスト状の潤
滑油を側壁に衝突させ、通路２９を介して油溜め
２７に戻すように成つている。

次に、本考案の特徴であるクランク軸１０の軸
受構造について説明する。

第１図及び第２図に示すように、上記クランク
軸１０は、上述したように、ボス部１０ｃと固定
フレーム２２間にライナ２３が介設されて該フレ
ーム２２に嵌合支持されている。そして、上記ボ
ス部１０ｃの外周面４１とライナ２３の内周面４
２とがそれぞれライナ２３及びボス部１０ｃに摺
接する摺接面に成つており、上記ライナ２３がす
べり軸受を構成している。

上記ボス部１０ｃの外周面４１には、周方向の
切欠溝４３が２つ軸方向に平行に刳設されてお
り、該両切欠溝４３はボス部１０ｃとライナ２３
の摺接幅より小さく、両切欠溝４３の間は外周面
４１を構成する真円部４１ａに形成されている。
上記切欠溝４３は、負荷Ｐの反作用面側に形成さ
れており、つまり、ボス部１０ｃは、公転スクロ
ール８が偏心して連接され、自転することなく回
転するので、ライナ２３に対して常時一定の側面
がライナ２３に押圧され、この負荷Ｐの反作用面
側に切欠溝４３が形成されている。そして、上記
切欠溝４３によつてライナ内周面４２と切欠溝４
３の底面との間に間隙が形成されることになり、
しかも、上記両切欠溝４３は、ライナ２３の幅方
向の端部に亘つて形成され、該両切欠溝４３の間
が、摺接面を形成する真円部４１ａに構成してい
るので、該切欠溝４３はボス部１０ｃの外周面４
１に180度以上に亘つて形成されている。

このボス部１０ｃとライナ２３間には潤滑油が
供給されているが、切欠溝４３の間隙により油膜
の剪断力が低減され、粘性摩耗損失が低減される
ことになる。その上、上記ボス部１０ｃにおい
て、負荷Ｐの作用面側には、第２図に示すよう
に、油膜の圧力分布P0が形成されることになる
が、切欠溝４３の形成角度、つまり、周方向の長
さを大きくすることにより、圧力分布P0の範囲
が小さくなり、全体として軸受損失が低減される
ように構成されている。

次に、このスクロール流体装置１の作用につい
て説明する。

先ず、冷媒ガスは吸入管５よりケース２内に流
入し、低圧室２ｂにおいて、電動機９のエアギヤ
ツプを通り、支持フレーム１５の上下口１５ａ、
バランサ室２８、固定フレーム２２の貫通孔２２
ａ、吸入路２６を順に介して固定スクロール７の
吸入口２０より密閉室１９に導入する。

一方、公転スクロール８はクランク軸１０の回
転により偏心して回転し、固定スクロール７に対
して自転することなく公転し、密閉室１９が両ラ
ツプ１３，１４間で順次形成されて収縮する。そ
して、密閉室１９に導入された冷媒ガスは圧縮さ
れ、固定スクロール７の吐出口２１より高圧室２
ａに吐出され、吐出管６を介してケース２外に導
出される。

この圧縮動作中において、背圧室２５は高圧の
冷媒ガスが密閉室１９より導かれており、公転ス
クロール８を固定スクロール７に押圧し、公転ス
クロール８のスラスト力を軽減している。

一方、クランク軸１０はボス部１０ｃがライナ
２３を介して固定フレーム２２に嵌合して支持さ
れていると共に、潤滑油がボス部１０ｃとライナ
２３間に供給されている。そして、クランク軸１
０の回転により公転スクロール８が公転し、ボス
部１０ｃは、負荷Ｐが作用して切欠溝４３の反対
側がライナ２３に押圧されることになる。このク
ランク軸１０の回転中において、ボス部１０ｃと
ライナ２３間には油膜の剪断力が生じるが、２つ
の切欠溝４３が形成され、ライナ２３との間に間
隙が存するので、上記剪断力が軽減されることに
なる。しかも、第２図に示すように、油膜の圧力
分布P0は切欠溝４３のない部分に制限できるの
で、該圧力分布P0の範囲を小さくすることがで
き、ボス部１０ｃとライナ２３間の粘性摩擦損失
が低減できることになり、これによつて、軸受損
失が低減されている。

また、上記真円部４１ａを形成していることか
ら、切欠溝４３を180度以上に形成してもクラン
ク軸１０ががたつくことがなく、しかも、負荷Ｐ
の方向が切欠溝４３の方向に作用した際（第２図
Ｐと反対方向）、該真円部４１ａによつて軸受機
能を発揮することができ、負荷方向の変動に対し
ても対処することができる。例えば、駆動初期に
ガス圧が小さく、遠心力のみが作用する状態にお
いて、軸受機構を発揮させることができる。更
に、上記真円部４１ａを２つの切欠溝４３間に形
成していることから、幅広の摺接面となり、負荷
Ｐの作用面側に生ずる油膜圧力P0の逃げを防止
することができる。

また、切欠溝４３により潤滑油が増量されるの
で、ライナ２３の冷却も促進されることになる。

特に、第６図に示すように、一般に、ジヤーナ
ル軸受においては、所謂部分軸受に構成した場
合、偏心率ε及び摩擦係数μが軸受け有効角度の
低下に従つて小さくなる（日本潤滑学会編，発
行：(株)養賢堂「潤滑ハンドブツク」増訂第４版
（昭和53年12月10日発行）5.3.6流体潤滑理論によ
る設計図表特に図5.3.20(a)及び5.3.20(b)P.574参
照）。尚、第６図において、すきま比（Ｃ／Ｒ）
は、0.001で、ゾンマーフエルト数（Ｓ）は、0.1
である。この第６図より明らかなように、上記切
欠溝４３の切欠角度を大きく設定することによ
り、軸受け有効角度を小さくし、摩擦係数μを小
さくすることができ、偏心率ε、つまり、隙間を
大きく設定することができ、耐負荷性能を向上さ
せることができることになる。

第４図及び第５図は他の軸受構造を示し、ライ
ナ２３の内周面４２に切欠溝４３を刳設したもの
であり、前実施例と同様に２つの切欠溝４３間が
真円部４２ａとなつてクランク軸１０のボス部１
０ｃに摺接している。この切欠溝４３をライナ２
３に刳設する場合、ライナ２３がクランク軸１０
より受ける力の作用方向が常に一定している場合
であり、前実施例と同様に軸受損失を低減するこ
とができる。

尚、上記実施例はスクロール流体装置１につい
て説明したが、本考案は、他の回転圧縮機の軸受
や各種の回転軸の軸受に適用することができる。

（考案の効果） 以上のように、本考案の回転軸の軸受構造によ
れば、回転軸と軸受との摺接面の一方に周方向の
切欠溝を負荷の反作用面側に２段に刳設したため
に、上記切欠溝の部分において油膜の剪断力を軽
減することができ、粘性摩擦損失を低減すること
ができる一方、切欠溝を形成する切欠角度を大き
くすることができるので、油膜の圧力分布が生じ
る範囲を小さくすることができ、大幅な軸受損失
の低減を図ることができる。

また、上記切欠溝間に真円部を形成しているこ
とから、負荷方向が切欠溝の方向に作用しても該
真円部によつて軸受機能を発揮することができ、
負荷方向の変動に対しても対処することができ
る。更に、上記真円部を２つの切欠溝間に形成し
ていることから、負荷の作用面側に生ずる油膜圧
力の逃げを防止し、耐負荷性能の低下を防止する
ことができる。

また、上記切欠溝に油を多量に供給することが
できるので、軸受の冷却をも促進することができ
る。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の実施例を示し、第１図はクラン
ク軸の軸受構造を示す斜視図、第２図は同平面図
である。第３図は本考案の軸受構造を適用したス
クロール流体装置の中央縦断面図である。第４図
は他の軸受構造を示し斜視図、第５図は同縦断面
図である。第６図は軸受け有効角度に対する偏心
率及び摩擦係数の特性図である。 １……スクロール流体装置、７……固定スクロ
ール、８……公転スクロール、１０……クランク
軸、１０ｃ……ボス部、１９……密閉室、２２…
…固定フレーム、２３……ライナ、２７……潤滑
油、４１，４２……摺接面、４１ａ，４２ａ……
真円部、４３……切欠溝。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 回転軸１０が軸受２３に回転自在に嵌合されて
   該回転軸１０を支持する回転軸の軸受構造であつ
   て、 上記回転軸１０と軸受２３との摺接面４１，４
   ２の一方には、負荷方向の反作用面側に、周方向
   に延びる２段の切欠溝４３，４３が平行に刳設さ
   れ、 該両切欠溝４３，４３は、幅方向の一端が摺接
   面４１，４２の端部に亘るように形成される一
   方、該両切欠溝４３，４３の間は、上記摺接面４
   １，４２を形成する真円部４１ａ，４２ａに構成
   されていることを特徴とする回転軸の軸受構造。