JPH11210656A - 流体機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軸受部の部品点数を削減し、組立性を改善し
向上させるとともに軸受信頼性が高く、かつ、冷媒寝込
み起動時などでも油の持ち出しが少なくて油枯渇が無く
信頼性の高い流体機械を提供すること。 【解決手段】 流体機械としてのスクロール圧縮機は、
密閉状のシェルと、シェル内の流体圧縮機構と、シェル
内他側のモータと、流体圧縮機構を駆動する駆動軸と、
駆動軸を支承する軸受と、軸受を保持するフレームと、
フレームを支持するホルダーとを備えている機械であっ
て、フレームとホルダーとを一体にして一体型フレーム
２０を構成し、一体型フレーム２０の外周部に切欠部２
０ｃを設けるとともに、一体型フレーム２０のフレーム
部２０ｂと軸受１５の軸心１５ｃとを結んでなる扇型領
域２０ｈに、表裏を貫通する空間部２０ｄを扇型領域２
０ｈを周方向に横切るように形成したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えばスクロー
ル圧縮機、ロータリー圧縮機、レシプロ圧縮機などに代
表される流体機械に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図７は特開平４−２３４５９２号公報に
開示された従来のスクロール圧縮機の構造を示す縦断面
図である。図７において、１はスクロール圧縮機の固定
スクロール、２は固定スクロール１とともに冷媒ガス圧
縮用の流体圧縮機構２５を構成する揺動スクロール、３
は吐出ポート、４は吸入ポート、５は吸入ポート４と連
通する吸入管、１０は吐出管、６はクランク軸である駆
動軸、７は駆動軸６を回転自在にラジアル支承する軸受
７ａを有し揺動スクロール２をスラスト支持するメイン
フレーム、８は電動機ロータ、９は電動機ロータ８とと
もにモータ２１を構成する電動機ステータ、１１は流体
圧縮機構２５および他の駆動要素を収納して密閉状に形
成されたシェルである。また、１４はシェル１１の下部
に位置して駆動軸６を回転自在にラジアル支承する軸受
１５をシェル１１に支持するためのサブフレームであ
り、シェル１１の位置決め部１１ａに固定されたサブフ
レームホルダー１２にボルト１３で固定されている。ま
た、３０は冷凍機油などの潤滑油を汲み上げるオイルポ
ンプ、３１はシェル１１の下部に設けられて潤滑油を貯
溜する油溜めである。

【０００３】次に、上記従来のスクロール圧縮機の動作
について説明する。図７において、シェル１１の中間部
に支持された電動機ステータ９と駆動軸６の中間部に固
定された電動機ロータ８とにより駆動された駆動軸６
は、メインフレーム７の軸受７ａとサブフレーム１４の
軸受１５に支承されながら、揺動スクロール２を旋回運
動させ、固定スクロール１と揺動スクロール２との間に
圧縮室を形成する。吸入管５からシェル１１内に流入し
た冷媒ガスは固定スクロール１と揺動スクロール２との
圧縮作用により吸入ポート４を経て圧縮室内に吸いこま
れ高圧冷媒ガスに圧縮された後、吐出ポート３より吐出
され、吐出管１０を経てシェル１１外に送り出される。
このような圧縮過程において、冷媒によるガス荷重およ
び回転バランスによる遠心力が発生し、その力が駆動軸
６を介してメインフレーム７の軸受７ａおよびサブフレ
ーム１４の軸受１５にそれぞれ作用する。

【０００４】そうして、従来のスクロール圧縮機では、
荷重に対する軸受の寿命信頼性を確保するために、駆動
軸６の軸受摺動面と、軸受７ａおよび軸受１５との相対
的な傾きを可能な限り小さくすることを目的として、軸
受７ａに対する軸受１５の平行度（各軸心が平行になっ
ている度合い）と同軸度（各軸心が一致している度合
い）とが所定の関係となるように、サブフレームホルダ
ー１２に対しサブフレーム１４を位置決めする調芯作業
を行った上で、サブフレーム１４をボルト１３でサブフ
レームホルダー１２に固定していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のスク
ロール圧縮機は上述のように手間のかかる調芯工程を必
要とするため、組立効率が悪かった。また、サブフレー
ム１４とサブフレームホルダー１２は独立した別部品で
あるので、部品点数が多くなる。従って、部品点数が多
くなる分、さらに組立作業に手間がかかり、又、部品数
が多くなるのでコスト高になるという問題点があった。

【０００６】他方、空調用ユニットや冷凍用ユニットを
長期間放置した場合、ユニット回路内の冷媒が圧縮機内
に流入して液化し、いわゆる“冷媒寝込み”状態にな
る。その場合、圧縮機内の油溜め３１に貯留している油
に、流入してきた冷媒が溶け込んで油濃度が低下する。
この状態で、低圧シェル方式の圧縮機を起動させると、
冷媒が圧縮室内に吸込まれて圧縮機内の圧力が低下し、
油中に寝込んだ冷媒が一気に発泡する。そのため、発泡
した冷媒とともに油溜め３１の油が圧縮室へ吸入され、
そのまま吐出されて圧縮機外へ流出する。その結果、圧
縮機内の油が枯渇して給油不良となり、しいては軸受焼
付が発生する場合がある。すなわち、上述の寝込み起動
時の冷媒発泡による油持ち出しや油枯渇を防止するため
には、モータ２１側空間と油溜め３１側空間とを消泡可
能に分離する“発泡防止板”が別途必要であり、さらに
部品点数や組立作業の増加につながり、コストアップや
作業効率低下を招く。

【０００７】この発明は上記の問題点を解消するために
なされたものであって、軸受部の部品点数を削減し、組
立性を改善し向上させるとともに軸受信頼性が高く、か
つ、冷媒寝込み起動時などでも油の持ち出しが少なくて
油枯渇が無く信頼性の高い流体機械を提供することを目
的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明に係る流体機械は、密閉状に形成された
シェルと、シェル内の一側に配置された流体圧縮機構
と、シェル内の他側に配置されたモータと、流体圧縮機
構とモータとを駆動連結して設けられた駆動軸と、駆動
軸をラジアル方向に回転自在に支承する軸受と、軸受を
保持するフレームと、シェルの内周面に固着されてフレ
ームを支持するホルダーとを備えている機械において、
フレームとホルダーとを一体に連結して一体型フレーム
を構成し、一体型フレームの外周部にシェルの内周面か
ら離間する切欠部を設けるとともに、シェルの内周面に
固着される一体型フレームのフレーム部と軸受の軸心と
を結んでなる扇型領域に、表裏を貫通する空間部を扇型
領域を周方向に横切るように形成したものである。

【０００９】また、前述の構成における一体型フレーム
は、駆動軸をラジアル方向に回転自在に支承する軸受を
保持するサブフレームと、サブフレームをシェルの内周
面に支持するサブフレームホルダーとを一体に連結して
構成されているとともに、少なくとも切欠部を覆う段部
が、シェルの内周面との間に所定の微小激間を有して一
体型フレームの外周部に設けられているものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて詳しく説明する。 発明の実施の形態１．図１はこの発明の一実施の形態に
よるスクロール圧縮機の一体型サブフレームを示す平面
図である。但し、図７に示した従来機械と同一の構成要
素には、同一の符号を付すとともにその詳細の説明は省
略する。図１において、一体型サブフレーム２０（本発
明の一体型フレームの一例）は図７におけるスクロール
圧縮機（本発明の流体機械の一例）の下側の軸受１５を
保持するものであって、軸受１５を固定保持するための
フレーム部２０ａと、シェル１１の内周面に焼きばめな
どにより固定されてフレーム部２０ａを支持する３カ所
のホルダー部２０ｂと、シェル１１の内周面と所定量の
クリアランスを有してサブフレーム外周部に形成された
３カ所の切欠部２０ｃとを備えている。フレーム部２０
ａは、軸受１５の軸心１５ｃを中心とする円筒状のハウ
ジングとして形成されており、その内周面に軸受１５が
圧入などにより固定される。また、ホルダー部２０ｂ
は、その両端と軸受１５の軸心１５ｃとで形成される扇
型領域２０ｈに、一体型サブフレーム２０の表裏を貫通
する空間部２０ｄが３カ所設けられている。この空間部
２０ｄは軸心１５ｃを中心とする扇型角度よりも大きな
角度を有する円弧状として扇型領域２０ｈを周方向に横
切って形成されている。

【００１１】上記構成の一体型サブフレーム２０は、図
２に示すように、スクロール圧縮機のシェル１１内下部
に配備されるものであるが、まずシェル１１にメインフ
レーム７と電動機ステータ９が順次焼きばめ固定され
る。別途、一体型サブフレーム２０のフレーム部２０ａ
には軸受１５が圧入されており、駆動軸６にも電動機ロ
ータ８が焼きばめ固定されている。そして、駆動軸６の
一端がメインフレーム７の軸受７ａに挿入された状態の
ワークに対して、ホルダー部２０ｂを焼きばめすると同
時に駆動軸６の他端を軸受１５に挿入することにより、
一体型サブフレーム２０がシェル１１の位置決め部１１
ａに固着支持されるようになっている。

【００１２】一体型サブフレーム２０がシェル１１に焼
きばめ、点溶接されると、シェル収縮により一体型サブ
フレーム２０にはその中心に向かって収縮力（圧縮力）
が作用するため、その力により軸受１５が収縮する。そ
のため、軸受１５が変形して軸受クリアランスが小さく
なったり、軸受１５の真円度が悪化して軸受信頼性の低
下を招く。

【００１３】そこで、この発明の一実施の形態によるス
クロール圧縮機において、シェル１１に焼きばめ及び点
溶接された後の一体型サブフレーム２０に作用する力に
ついて、図３および図４により説明する。上記のように
一体型サブフレーム２０のホルダー部２０ｂが焼きばめ
されて点溶接されたのちに生じるシェル１１の収縮力
は、シェル１１と接するホルダー部２０ｂから中央へ向
かう力として働く。これらの力Ｆ´はその途中に設けた
空間部２０ｄの近傍で方向を変え、別のホルダー部２０
ｂからの逆方向の力と互いに相殺される。そのため、フ
レーム部２０ａ及び軸受１５を縮径させる力とならな
い。従って、収縮力により軸受部のクリアランスを減少
させることはない。

【００１４】尚、この一体型サブフレーム２０では、図
３に示すように、ホルダー部２０ｂや空間部２０ｄの両
端にＲ部２０ｅ、２０ｆがそれぞれ形成されている。こ
れらのＲ部の曲率半径はそれぞれと軸心１５ｃとを結ぶ
放射線を超え、シェル１１の収縮力がこの放射線上を軸
心１５ｃに向かって作用しない大きさに設定されてい
る。

【００１５】ところで、上記のような一体型サブフレー
ム２０を製作する場合、切欠部２０ｃは、エンドミルに
よる加工、または鋳型での成形などが考えられるが、コ
ストなどの点から一般的には鋳型による鋳物として成形
されることが多い。その場合、鋳型の寸法精度やバラツ
キにより切欠部２０ｃが大きくなり、その結果、一体型
サブフレーム２０の外周とシェル１１の内周間に過大な
空間を有することになる。そのため、モータ２１側空間
と油溜め３１側空間とを泡通過不能に分離して寝込み起
動時に発生する冷媒発泡による油持ち出しを防止する
“発泡防止板”の役割を、一体型サブフレーム２０に持
たせることができず、別途“発泡防止板”を設置しなけ
ればならなかった。これに対し、切欠部２０ｃを鋳型で
成形し、かつ、一体型サブフレーム２０の外周部とシェ
ル１１の内周面とのクリアランスを所定のクリアランス
に設定することで、“発泡防止板”の効果を持たせる手
段を次の実施の形態２で示す。

【００１６】発明の実施の形態２．図５は“発泡防止
板”の機能を持たせた一体型サブフレームを示す平面
図、図６は図５におけるＢ−Ｂ矢視断面図である。各図
に示した一体型サブフレーム２０は、前述と同様にホル
ダー部２０ｂおよび切欠部２０ｃを有し、更にその下面
近傍の外周にホルダー部２０ｂの外径ΦＤ１よりも所定
量小さく、かつ、シェル１１の内周面と所定量の微小激
間δを持った外径ΦＤ２を有する全周段部２０ｇ（本発
明の段部の一例）が全周にわたって形成されている。切
欠部２０ｃを覆う全周段部２０ｇはホルダー部２０ｂの
外径と微小隙間δを有して機械加工（旋盤加工）できる
ので、シェル１１の内周面と所定量の微小隙間δ、すな
わち通過する泡を破泡できるクリアランスを管理するこ
とができる。また、エンドミル加工ではなく旋盤加工が
できるので、ホルダー部２０ｂの外径加工時、同一工程
で加工が可能である。また、全周段部２０ｇはシェル１
１の内周面とは接しておらず、焼きばめなどによる一体
型サブフレーム２０の変形（シェル１１の収縮力によ
る）と無関係であることは言うまでもない。

【００１７】従って、一体型サブフレーム２０を焼きば
めなどによりシェル１１に固定する場合、上述のような
ホルダー部２０ｂからの収縮力によるフレーム部２０ａ
の変形は、一体型サブフレーム２０に設けた空間部２０
ｄにより吸収もしくは相殺されるため、フレーム部２０
ａや軸受１５が変形することはない。また、ホルダー部
２０ｂや切欠部２０ｃとは別にシェル１１の内周面との
間に微小隙間δを有する外径部を備えた全周段部２０ｇ
を設けているため、シェル１１と一体型サブフレーム２
０間のクリアランスを管理することができ、一体型サブ
フレーム２０によりモータ２１側空間と油溜め３１側空
間とを分離するので、一体型サブフレーム２０に“発泡
防止板”の機能を持たせることができる。但し、本発明
の段部としては、少なくとも切欠部２０ｃを覆えるもの
であればよく、上述の全周段部２０ｇのようにホルダー
部２０ｂにまで形成しなくても構わない。

【００１８】尚、上述の一体型フレームは流体機械とし
て冷媒ガスを圧縮し吐出するスクロール圧縮機に適用し
た例を示したが、それ以外に、例えばロータリー圧縮機
やレシプロ圧縮機にも適用可能である。また、圧縮され
る流体としては空気などであってもよい。更には、モー
タ寄りのサブフレームのみならず、流体圧縮機構寄りの
メインフレームに適用しても構わない。また、上記では
縦型式の流体機械を例示したが、モータと流体圧縮機構
を横方向に配置した横置型の流体機械にも適用できる。
そして、駆動軸をラジアル方向に回転自在に支承する軸
受としては、ボールベアリングに限らず、すべり軸受な
どであってもよい。

【００１９】また、上記実施の形態では一体型フレーム
のシェルへの固着支持方法を焼きばめの例で示したが、
焼きばめ以外に圧入などによっても同様の問題は発生し
ている。つまり、本発明は、例えば締りばめにより一体
型フレームをシェルに対して固着支持する場合にも効果
がある。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したとおり、この発明に係る流
体機械によれば、フレームとホルダーとを一体にして一
体型フレームを構成するとともに、一体型フレームのフ
レーム部と軸受の軸心とを結んでなる扇型領域に、表裏
を貫通する空間部を扇型領域を周方向に横着るように形
成したので、部品点数の削減を図ることができるととも
に、一体型フレームの焼ばめ時のシェル収縮力による軸
受部変形を防止できる。また、従来のような調芯工程を
廃止することができるので、コスト低減になるとともに
組立効率が向上し生産性を高くすることができる。更に
は、軸受信頼性の高い流体機械を得ることができる。

【００２１】また、一体型フレームの切欠部にシェル内
周面との間で微少隙間を有する段部を設けたので、この
段部によりモータ側空間と油溜め側空間とを分離でき、
寝込み起動時などに発生する冷媒発泡による油持ち出し
を防止する“発泡防止板”の役割を一体で奏し得る。従
って、部品点数が削減され、また組立工程も削減される
ので、コスト低減になるとともに生産性を高くすること
ができる。加えて、油枯渇のない信頼性の高い流体機械
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の一実施の形態によるスクロール圧
縮機の一体型サブフレームを示す平面図である。

【図２】 この発明の別実施の形態によるスクロール圧
縮機の一体型サブフレームを示す平面図である。

【図３】 この発明の一実施の形態による一体型サブフ
レームに作用する力を説明するための説明図である。

【図４】 図３におけるＡ−Ａ矢視断面図である。

【図５】 この発明の別実施の形態によるスクロール圧
縮機の一体型サブフレームおよびシェル断面を示す平面
図である。

【図６】 図５におけるＢ−Ｂ矢視断面図である。

【図７】 従来のスクロール圧縮機の構造を示す縦断面
図である。

【符号の説明】

６ 駆動軸、１１ シェル、１５ 軸受、１５ｃ 軸
心、２０ 一体型サブフレーム、２０ａ フレーム部、
２０ｂ ホルダー部、２０ｃ 切欠部、２０ｄ空間部、
２０ｇ 全周段部、２０ｈ 扇型領域、２１ モータ、
２５ 流体圧縮機構、３１ 油溜め、δ 微小隙間。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 密閉状に形成されたシェルと、前記シェ
   ル内の一側に配置された流体圧縮機構と、前記シェル内
   の他側に配置されたモータと、前記流体圧縮機構と前記
   モータとを駆動連結して設けられた駆動軸と、前記駆動
   軸をラジアル方向に回転自在に支承する軸受と、前記軸
   受を保持するフレームと、前記シェルの内周面に固着さ
   れて前記フレームを支持するホルダーとを備えている流
   体機械において、前記フレームと前記ホルダーとを一体
   に連結して一体型フレームを構成し、前記一体型フレー
   ムの外周部に前記シェルの内周面から離間して配置され
   る切欠部を設けるとともに、前記シェルの内周面に固着
   される前記一体型フレームのフレーム部と前記軸受の軸
   心とを結んでなる扇型領域に、表裏を貫通する空間部を
   前記扇型領域を周方向に横切るように形成したことを特
   徴とする流体機械。
2. 【請求項２】 一体型フレームは、駆動軸をラジアル方
   向に回転自在に支承する軸受を保持するサブフレーム
   と、前記サブフレームをシェルの内周面に支持するサブ
   フレームホルダーとを一体に連結して構成されていると
   ともに、少なくとも切欠部を覆う段部が、シェルの内周
   面との間に所定の微小激間を有して前記一体型フレーム
   の外周部に設けられていることを特徴とする請求項１に
   記載の流体機械。