JPH1144296A

JPH1144296A - 横型スクロール圧縮機

Info

Publication number: JPH1144296A
Application number: JP20146397A
Authority: JP
Inventors: Hideo Nishibatake; 秀男西畠; Sadao Kawahara; 定夫河原; Teruyuki Akazawa; 輝行赤澤
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-07-28
Filing date: 1997-07-28
Publication date: 1999-02-16

Abstract

(57)【要約】【課題】スクロール圧縮機で、車両一般の走行特性や
機器の搭載に有利な横型で、各種用途を含め、潤滑に問
題のないものとすることを目的とする。【解決手段】電動要素１およびこの電動要素１に連結
されたクランク軸２を横向きに配して、クランク軸２の
両端部を主、副転がり軸受３、４により支持するととも
に、クランク軸２の主転がり軸受３側にスクロール圧縮
要素５を配し、このスクロール圧縮要素５の旋回スクロ
ール３０の背部に有する旋回軸３０ａをクランク軸２の
主転がり軸受３側端部の偏心位置に設けた旋回用転がり
軸受７に嵌め入れて、クランク軸２をスクロール圧縮要
素５に旋回駆動できるように連結し、クランク軸２の副
転がり軸受４側端部に下部の潤滑油溜まり８から潤滑油
９を吸入する給油ポンプ１１を連結して潤滑油９を強制
潤滑が必要な各軸受３、７およびスクロール圧縮要素５
に供給するようにして、上記の目的を達成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は主として冷凍空調に
使用されるスクロール圧縮機に関し、例えば各種車両、
特に電気自動車に好適な横型スクロール圧縮機に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】冷凍空調用の電動圧縮機としては、圧縮
部がレシプロ式のもの、ロータリー式のもの、スクロー
ル式のものがある。中でもロータリー圧縮機やスクロー
ル圧縮機は高効率、低騒音、低振動という特徴を活かし
て、主として家庭用の冷凍空調に実用化されている。

【０００３】一方、電気自動車が実用化される段階にあ
り、電気自動車での空調も種々に研究され具体的な提案
もなされている。電気自動車では内燃機関のような熱源
なしに十分な暖房機能を発揮する必要である。また、電
源も不安定であるため、電力負荷の小さなものが望まれ
る。

【０００４】そこで、電気自動車でも効率がよく高性能
なロータリー式やスクロール式の圧縮機を採用すること
が考えられ、一部では実用化されつつある。

【０００５】図９、図１０に実用化されつつある電気自
動車用の圧縮機構の一例を示している。このものは、縦
型に設置されるもので、縦型の密閉容器ａ内の下部に、
ロータリー式圧縮要素ｂを、上部にロータリー式圧縮要
素ｂを駆動する電動機ｃを、それぞれ配置し互いに連結
している。ロータリー式圧縮要素ｂの吸入ポートｄに接
続されるアキュームレータｅも密閉容器ａと平行に縦向
きに配置している。ロータリー式圧縮要素ｂは図９、図
１１に示すように、シリンダーｆ内に電動機ｃのロータ
ｇと連結されたクランク軸ｈの偏心部ｈ１に嵌め合わさ
れたローラピストンｊを収容し、このローラピストンｊ
の回転とこれに従動するようにシリンダーｆに設けられ
たベーンｋとで構成される圧縮部ｌを上下に２組設けた
もので、これらの上下部にある主、副各軸受ｍ、ｎによ
ってクランク軸ｈが支持されている。

【０００６】密閉容器ａ内の各圧縮部ｌが配置された下
部は潤滑油溜まりｏとされ、各圧縮部ｌを潤滑油内に浸
漬させた状態とし、圧縮部ｌの各部の摺動部を潤滑する
のに併せ、それらの間の隙間をシールする。潤滑油溜ま
りｏ内の潤滑油は、電気自動車の急停車、急発進、急な
加減速時の慣性、カーブ走行時やターン時の慣性、ある
いは上り坂や下り坂を走行したり、傾斜地に駐停車する
と言ったことによる傾斜や姿勢の違いなどによって、貯
留状態が種々に変化する。しかし、潤滑油は縦型密閉容
器ａの狭い下部を潤滑油溜まりｏとされて各圧縮部ｌを
浸漬状態にしているので、潤滑油の貯留状態が種々に変
化しても、前記浸漬状態を確保しやすい。このため、縦
型で圧縮部ｌが下部に位置するように設計された圧縮機
は、電気自動車に搭載されても潤滑不良が生じにくく耐
久性上特に問題とはならない。スクロール式圧縮機でも
圧縮部ｌを下部に配置する縦型のものとすると同様な特
徴が得られるが、低圧型の圧縮部ｌは潤滑油が入るとこ
れを吐き出せないので下部に配置できず、高圧型の圧縮
部ｌの仕様に限られる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、圧縮機は、
耐久性上、ブラシレスＤＣモータなどが好適であり、フ
ェライトを用いた重量物となるし、圧縮部ｌも耐圧構造
物であって、一部にアルミニウム系金属が用いられたり
するものの、全体では重量物である。圧縮部ｌの全体を
アルミニウム系金属で形成すると耐圧構造上かえって重
量化する。しかも、これらを密閉容器ａ内に収容する密
閉型の圧縮機では、この密閉容器ａも圧力容器であり重
量物となる。同様に、アキュームレータｅも圧力容器で
あり重量物となる。

【０００８】このように、重量物である圧縮機およびア
キュームレータｅを、上記従来のように共に縦型のもの
として使用すると、上部が不安定でふらつきやすく振動
しやすいので、これを安定に取り付けるのに、下部を取
り付けフランジｐによって複数箇所を固定部に取り付け
る一方、上部をも固定部に別に取り付けるなどしてい
て、取り付け構造が複雑でコスト高の原因になってい
る。これは、全ての圧縮機に共通したことである。

【０００９】また、縦型の圧縮機およびアキュームレー
タｅは、電気自動車の走行性能に影響しやすく不利であ
ることを、本発明者等は新たに知見した。具体的には、
縦向きに配置された重量物である圧縮機およびアキュー
ムレータｅは、電気自動車自体の重心を高くしており、
電気自動車の設計走行速度、目標走行速度が高くなる
中、急停車、急発進、急激な加減速時、カーブ走行時や
ターン時の車体の慣性による安定性を大きく損ない、ふ
らつきや横転の原因になる。アキュームレータｅを横向
きに設置すると、車体の重心を幾分か低くすることはで
きる。しかし、縦向きの圧縮機と横向きのアキュームレ
ータｅとの組合せでは機器のかさ張りによるデメリット
の方が大きく有効な対策にはならない。しかも、圧縮機
およびアキュームレータｅの縦型配置は、電気自動車の
他の機器の配置の邪魔になりやすく不向きでもある。こ
れはガソリンエンジン等の内燃機関を積んだものを含む
車両一般に共通している。車両一般の中の鉄道車両の天
井裏に設置するような場合も同じである。

【００１０】電気自動車に搭載する圧縮機を横向きに設
置することが考えられる。横型の密閉型圧縮機は、家庭
用の冷凍空調用のスクロール圧縮機などが広く知られて
いるし、本出願人も図１２に示すような密閉型のスクロ
ール圧縮機を既に提供している。

【００１１】このものは、横型の密閉容器ａの内部の一
端側にスクロール圧縮部ｑが設けられている。このスク
ロール圧縮部ｑを駆動する電動機ｃは密閉容器ａの中央
部に位置してステータｒが密閉容器ａの側周壁の内面に
固定され、電動機ｃの前記ステータｒに対応するロータ
ｇにはクランク軸ｈが結合され、これの回転軸がほぼ水
平になるように配されている。クランク軸ｈはスクロー
ル圧縮部ｑの側の一端部に有する主軸ｕを、スクロール
圧縮部ｑに取り付けられた主軸受部材ｖに主滑り軸受ｗ
によって支承され、主軸ｕとは反対側の他端部を、密閉
容器１の他端側に位置して密閉容器ａの側周壁内面に固
定された図示しない副軸受部材によって軸受を介し支承
されている。スクロール圧縮部ｑはその旋回スクロール
ｘの背部に設けた旋回軸ｘ１を、主軸ｕの偏心位置に設
けられた旋回用滑り軸受ｙに嵌め入れて、旋回スクロー
ルｘをクランク軸ｈに連結し旋回駆動されるようにして
いる。

【００１２】密閉容器ａの下部が潤滑油溜まりｏとされ
るが、潤滑油に浸漬できる高圧型でも、構造上縦型のよ
うにスクロール圧縮部ｑの全体を浸漬させにくいので強
制給油して必要な部分の潤滑を図っている。具体的に
は、クランク軸ｈの反スクロール圧縮部側の端部に連結
された図示しない給油ポンプによって、潤滑油溜まりｏ
に貯留される潤滑油を吸入し、クランク軸ｈを縦通して
いる潤滑油孔ｈ２を通じ、スクロール圧縮部ｑや主滑り
軸受ｗ、旋回用滑り軸受ｙ等必要な部分に強制給油して
いる。

【００１３】ところが、このような家庭用の冷凍空調に
利用されている横型のスクロール圧縮機は電気自動車に
適していない。スクロール圧縮部ｑが潤滑油に浸漬され
ないので低圧型から高圧型の広い範囲の仕様に対応でき
る反面、横型の密閉容器ａ内の下部に設けられた横長な
潤滑油溜まりｏに貯留される潤滑油は、電気自動車の急
停車、急発進、急激な加減速時、カーブ走行時やターン
時の潤滑油の慣性による揺れ動き、上り坂や下り坂を走
行したり、傾斜地に駐停車すると言ったことによる車体
の傾斜や姿勢の違いに応じて潤滑油の貯留状態に偏りが
生じたりし、潤滑ポンプは一時的には勿論、長時間にわ
たって潤滑油の吸入が不足したり吸入できなかったりす
る。このため、強制給油が不足したり、強制給油できな
いことがときとしてあり、潤滑不足による耐久性の問題
が生じる。

【００１４】このような問題は、車両一般に搭載すると
きや、船舶、航空機党に搭載するときに共通するが、主
として前記主滑り軸受ｗや旋回用滑り軸受ｙの部分で発
生し、メンテナンスフリーな密閉容器型のものでは特に
問題であるし、メンテナンスできる開放型のものでも、
メンテナンス作業は容易でないので、作業回数が増える
のは問題となる。しかも、近時の塩素を含まない代替冷
媒を用いると、塩素を含まないことによる潤滑性の低下
が著しく耐久性はさらに低くなり実用に耐えない。

【００１５】本発明の目的は、各種車両の走行特性、あ
るいは鉄道車両の天井部や電気自動車などの機器の搭載
に好適な横型で、各種用途において潤滑に問題のない横
型スクロール圧縮機を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記のような目的を達成
するため、請求項１の発明の横型スクロール圧縮機は、
電動要素およびこの電動要素に連結されたクランク軸を
横向きに配して、クランク軸の両端部を主、副転がり軸
受により支持するとともに、クランク軸の主転がり軸受
側にスクロール圧縮要素を配し、このスクロール圧縮要
素の旋回スクロールの背部に有する旋回軸をクランク軸
の主転がり軸受側端部の偏心位置に設けた旋回用転がり
軸受に嵌め入れて、クランク軸をスクロール圧縮要素に
旋回駆動できるように連結し、クランク軸の副転がり軸
受側端部に下部の潤滑油溜まりから潤滑油を吸入する給
油ポンプを連結して潤滑油を強制潤滑が必要な各軸受お
よびスクロール圧縮要素に供給するようにしたことを特
徴とするものである。

【００１７】このような構成では、電動要素およびこの
電動要素に連結されたクランク軸を横向きに配し、クラ
ンク軸をその主転がり軸受側に配したスクロール圧縮要
素に旋回駆動できるように連結した横型であって、アキ
ュームレータと平行な状態でかさ低く、かつ他の機器の
邪魔になりにくい姿勢で設置して、請求項９の発明のガ
ソリンエンジン等の内燃機関を搭載した、あるいは電気
自動車や鉄道車両を含む車両一般に搭載する場合の、あ
るいは航空機や船舶の機器搭載効率を高めるとともに、
その設置高さが極く低くなって圧縮機自体の安定性がよ
く簡単かつ安価な取り付け構造でスクロール圧縮要素の
振動を抑えた静かな運転ができ、しかも、横型スクロー
ル圧縮機は、それに平行に配したアキュームレータなど
とともに、電気自動車などの重心高さを低くする重量物
として働くので、電気自動車などの走行の安定性を増大
させ、急停車、急発進、急激な加減速時、カーブ走行時
やターン時の車体の慣性による不安定性を抑え、ふらつ
かず横転しにくいものとすることができ、高い設計走行
速度や目標走行速度に十分に対応することができる。ま
た、強制潤滑が必要な各転がり軸受は、面接触する滑り
軸受に比し、点または線で転がり接触する摩擦抵抗が小
さく潤滑油消費量の少ない、潤滑油保有性の高いもので
あることにより、スクロール圧縮要素が駆動されて冷暖
房運転しているときに給油ポンプが強制給油する潤滑油
を長時間保持することができ、電気自動車などの走行状
態、駐停車時の傾斜や姿勢に応じて横長な潤滑油溜まり
での潤滑油の貯留状態に偏りが生じたりして、給油ポン
プが一時的には勿論、長時間にわたって潤滑油の吸入が
不足したり吸入できず、強制給油が不足したり、強制給
油できないことがときとしてあっても、前記各転がり軸
受が潤滑不足となってかじりや異常摩耗が発生するよう
なことはなく、耐久性、信頼性の高いものとなる。この
ような利点は用途を問わずどのような場合も発揮され
る。

【００１８】この場合、請求項２の発明のように、主転
がり軸受は、ボール軸受であり、旋回用転がり軸受はニ
ードル軸受であると、クランク軸のスクロール圧縮要素
と連結されてそれの旋回スクロールを旋回駆動するため
に高負荷を受ける軸端部を、主転がり軸受のボール軸受
構造により必要十分な軸受剛性および転がり特性を持っ
て支持し、ガタツキや騒音、振動の発生を防止すること
ができる。また、主軸と旋回軸との旋回スクロールを旋
回駆動するときの複雑な相対移動を、旋回用転がり軸受
のかさ低いニードル軸受構造によって、必要十分な軸受
剛性および転がり特性を持って支持し、ガタツキや騒
音、振動の発生を防止しながら、主転がり軸受が必要十
分な軸受剛性を発揮するためのスペース的余裕を与える
ので、転がり軸受構造を採用することにより横型スクロ
ール圧縮機が大型化するのを防止することができる。

【００１９】また、請求項３の発明のように、主転がり
軸受が、アウターレースの外周に樹脂リングを嵌め付け
て、支持部材内に圧入されていると、主転がり軸受のア
ウターレースの支持部材への圧入部の相互間に樹脂リン
グの弾性力が働いて、振動および騒音を吸収し、運転の
安定性と静音特性とを高め、信頼性のさらに高いものと
することができる。

【００２０】また、請求項４の発明のように、旋回用転
がり軸受が、インナーレースを旋回スクロールの旋回軸
に圧入され、旋回軸の端部のカシメによって抜け止めさ
れていると、アルミニウム系金属で形成されることの多
い旋回スクロールの旋回軸をこれに圧入されたインナー
レースによって補強できる結果、旋回軸の小径化を図っ
て主転がり軸受や旋回用転がり軸受等の設置スペースを
拡張することができるし、インナーレースのガタツキや
振動を防止することができるとともに、インナーレース
が旋回軸のカシメにより抜け止めされていて脱落するこ
とがないので、耐久性および信頼性がさらに向上する。

【００２１】請求項５の発明は、請求項１〜４の発明の
いずれか１つにおいて、さらに、電動要素はステータの
軸線方向の中心に対してロータの軸線方向の中心を主、
副転がり軸受のいずれかの側に偏心させて設置し、主、
副転がり軸受のうち、前記ロータの中心が偏心した側の
もののアウターレースを、支持部材との間に設けた弾性
部材によりロータの中心の偏心方向と反対の方向に押圧
するようにしたている。

【００２２】このような構成では、請求項１〜４の発明
のいずれか１つに加え、さらに、電動要素のロータの軸
線方向の中心がステータの軸線方向中心に対して主、副
転がり軸受の一方の側に偏心されていることにより、ロ
ータはステータとの間の磁気的な釣り合い力によって偏
心が矯正される方向の付勢力を受けて、主、副転がり軸
受の反偏心側にあるものにおいて、そのインナーレース
を転がり部材を介しアウターレースに押圧して、軸線方
向の遊びを無くするが、偏心側にあるものにおいては、
それのインナーレースを転がり部材を介したアウターレ
ースとの間の軸線方向の遊びを拡大する側に付勢する。
しかし、このアウターレースを支持部材との間に働かせ
た弾性部材により、転がり部材を介しインナーレースに
反偏心側に押圧することにより、それらの軸線方向の遊
びを無くす。これにより、主、副転がり軸受双方の軸線
方向のガタツキを十分に防止し、さらに安定した静音で
の運転を保証し、耐久性および信頼性の高いものとする
ことができる。

【００２３】請求項６の発明は、請求項１〜５の発明の
いずれか１つにおいて、さらに、全ての構成要素が１つ
の横型密閉容器に収容され、密閉容器内のスクロール圧
縮要素の旋回スクロールの背部側空間を冷媒通路と潤滑
油溜まりとに共用している。

【００２４】このような構成では、請求項１〜５の発明
のいずれか１つに加え、さらに、全ての構成要素が１つ
の横型密閉容器に収容されていることにより、冷媒およ
び潤滑油を封入して冷凍空調に利用するのに、それらの
外部での漏れなくメンテナンスフリーに構成するのに好
都合であり、特に、スクロール圧縮要素の旋回スクロー
ルの背部側空間を冷媒通路と潤滑油溜まりとに共用して
いることにより、冷媒にて電動要素を冷却することがで
きるし、冷媒によって潤滑油溜まりに貯留されている潤
滑油を各種摺動部分の細部にまで持ち運んで潤滑し、副
転がり軸受などへの強制給油を不要として、強制給油構
造の簡略化を図ることができる。

【００２５】この場合、請求項７の発明のように、冷媒
に塩素を含まないものを用いても、メンテナンスフリー
に対応できる耐久性が得られるし、潤滑油に冷媒と相溶
性のあるものを用いると、冷媒により潤滑油の持ち運び
量を増大して強制潤滑生を促進することができるので、
耐久性および信頼性共にさらに向上することができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の代表的な一実施の
形態について、その実施例とともに、図１〜８を参照し
ながら詳細に説明する。

【００２７】本実施の形態は電気自動車用の横型スクロ
ール圧縮機であり、図１〜図５に示すように電動要素１
およびこの電動要素１に連結されたクランク軸２を横向
きに配して、クランク軸２の両端部を主、副転がり軸受
３、４により主、副支持部材４５、４６に支持してあ
る。クランク軸２の主転がり軸受３側にスクロール圧縮
要素５を配し、このスクロール圧縮要素５の旋回スクロ
ール６の背部に有する旋回軸６ａをクランク軸２の主転
がり軸受３側端部の偏心位置に設けた旋回用転がり軸受
７に嵌め入れて、クランク軸２をスクロール圧縮要素５
に旋回駆動できるように連結し、クランク軸２の副転が
り軸受４側端部に下部の潤滑油溜まり８から潤滑油９を
吸入する給油ポンプ１１を連結して潤滑油９を強制潤滑
が必要な各軸受、本実施の形態では主転がり軸受３、旋
回用転がり軸受７およびスクロール圧縮要素５に供給す
るようにしたことを主たる特徴とし、副転がり軸受４に
は別途強制潤滑を図っている。しかし、これへの強制潤
滑も給油ポンプ１１による給油で行うこともできる。

【００２８】電動要素１は本実施の形態の場合、耐久性
上ブラシレス・ＤＣモータを用いているが、特にこれに
限られることはなく種々のものを用いることができる。
スクロール圧縮要素５は、図１、図２に示すように、渦
巻き状の羽根２１が鏡板２２上に立ち上がった固定スク
ロール２０と、前記とほぼ同じ渦巻き状の羽根３１が鏡
板３２上に立ち上がった旋回スクロール３０とを噛み合
わせて、双方間に複数の圧縮室４１を形成し、旋回スク
ロール３０を自転させずに固定スクロール２０に対して
円軌道運動させるようにしてある。

【００２９】旋回スクロール３０を自転させずに円軌道
運動させる自転防止旋回駆動機構１２は、クランク軸２
の主転がり軸受３に軸受された主軸２ａに設けた偏心孔
２ｂ内に旋回転がり軸受７を設ける一方、旋回スクロー
ル３０の背部に設けた旋回軸３０ａを前記旋回転がり軸
受７に回転自在なように嵌め合わせてあり、主軸２ａが
回転すると自転防止機構であるオルダムリング１３によ
り旋回スクロール３０は円軌道運動する。

【００３０】旋回スクロール３０は電動要素１にてクラ
ンク軸２が回転駆動されることにより円軌道運動されて
旋回を繰り返し、固定スクロール２０との間に形成する
圧縮室４１が外周部で開放した状態にて冷媒を図１、図
２に示す吸入ポート１５を通じて吸入し、その後冷媒を
圧縮室４１に閉じ込めるとともに圧縮室４１の容積が順
次に小さくなることによって冷媒を次第に圧縮してい
く。さらに旋回する過程で圧縮室４１が吐出ポート１６
に通じ始めるとともに圧縮室４１の容積をさらに小さく
しながら、圧縮した冷媒を吐出ポート１６を通じ吐出す
る。１６ａは吐出ポート１６の逆止弁、１６ｂは逆止弁
１６ａのストッパをそれぞれ示している。

【００３１】この吐出する冷媒を電気自動車での冷凍空
調機構に供するのに、吐出管１７を介し図示しない冷凍
機構の冷凍サイクルに供給した後、図示しないアキュー
ムレータ、吸入管１８を介し戻ってくる冷媒を再度吸入
して圧縮することを繰り返し、冷凍空調を行う。この場
合の冷凍サイクルはヒートポンプ式のものが採用され、
スクロール圧縮機の高効率、低騒音、低振動という特徴
を活かしながら通常運転では冷房を行い、ヒートポンプ
運転に切り換えることによって冷媒の循環が冷房時と切
り替わり内燃機関のような熱源のない電気自動車での暖
房を十分に達成することができる。このようなことは、
熱源のない各種用途に共通し、それらの用途分野で本発
明は有用となる。ヒートポンプ式冷凍機の具体的な構成
は、本発明のスクロール圧縮機の構成以外、室内の冷凍
空調を行う場合の構成と特に変わらなくてよく、詳細な
説明は省略する。

【００３２】給油ポンプ１１は本実施の形態の場合、よ
く知られたトロコイドポンプを用いているが、その具体
的構成、あるいは採用するポンプ形式は特に問うもので
はなく、本発明に必要な強制潤滑のための給油が行えれ
ばよい。クランク軸２が回転駆動されてスクロール圧縮
要素５が冷媒を吸入し、圧縮して吐出するとき、クラン
ク軸２は同時に給油ポンプ１１も回転駆動し、下部の潤
滑油溜まり８から潤滑油９を吸入して強制潤滑が必要な
各軸受、本実施の形態では主転がり軸受３と、旋回用転
がり軸受７の転がり接触部と、スクロール圧縮要素５の
摺動接触部に供給する。これにより、主転がり軸受３お
よび旋回用転がり軸受７の転がり接触部や、スクロール
圧縮要素５の摺動接触部での接触摩擦や摺動摩擦が軽減
されて、スクロール圧縮要素５の円滑な運転が図られ、
耐久性を高める。

【００３３】このような強制潤滑のために本実施の形態
では、図１、図２に示すように、クランク軸２の給油ポ
ンプ１１を連結した副転がり軸受４側の端面から偏心孔
２ｂの底部まで縦通した給油孔２ｃを設けて、給油ポン
プ１１から吐出される潤滑油９を偏心孔２ｂまで導き、
ここから各部の隙間を通って旋回用転がり軸受７および
主転がり軸受３の転がり接触部に潤滑油を供給し、強制
潤滑できるようにする。また、旋回スクロール３０には
旋回軸３０ａの端面から鏡板３２の外周に至る給油孔３
０ｂが設けられ、偏心孔２ｂまで到達した潤滑油９の一
部が、給油孔３０ｂと各部の隙間を通じて、スクロール
圧縮要素５の摺動接触部、具体的には前記オルダムリン
グ１３まわりの摺動接触部や旋回スクロール３０と固定
スクロール２０との間の摺動接触部に供給し、それらの
部分の強制潤滑を図る。しかし、このような強制潤滑の
必要な各部への給油のための通路構造は、本実施の形態
のものに限定されることはなく、種々に設計することが
できる。

【００３４】上記本実施の形態のように、電気自動車の
冷暖房を、スクロール圧縮要素５を用いた冷凍空調にて
行うのに、本実施の形態では電動要素１およびこの電動
要素１に連結されたクランク軸２を横向きに配し、クラ
ンク軸２をその主転がり軸受３側に配したスクロール圧
縮要素５に旋回駆動できるように連結した横型のものと
してあるため、図示しないアキュームレータと平行な状
態でかさ低く、かつ電気自動車に搭載される他の機器の
邪魔になりにくい姿勢で設置して、電気自動車の機器搭
載効率を高められる。また、その設置高さが極く低くな
って安定性がよく、例えば図２〜図５に示すように、全
ての機構を内蔵した密閉容器４０の左右の下部に設けら
れた取付け片６１を利用した４か所でボルト止めするだ
けの簡単かつ安価な取り付け構造でスクロール圧縮要素
５の振動を抑えた静かな運転ができる。しかし、安定性
の利点は用途に関係なく発揮されるし、設置姿勢は一般
車両に共通し、ささに鉄道車両の天井部に適用するのに
好都合である。

【００３５】しかも、本実施の形態のような横型スクロ
ール圧縮機は、それに平行に配したアキュームレータな
どとともに、電気自動車の重心高さを低くする重量物と
して働くことにより、さらに本実施の形態の電動要素１
がブラシレスＤＣモータでフェライト磁石が用いられる
重量物であって電気自動車の重心をさらに下げることも
加わり、電気自動車の走行の安定性を増大させ、急停
車、急発進、急激な加減速時、カーブ走行時やターン時
の車体の慣性による不安定性を抑え、ふらつかず横転し
にくいものとすることができ、高い設計走行速度や目標
走行速度に十分に対応することができる。このようなこ
とは車両一般に共通した利点となる。

【００３６】また、強制潤滑する前記各転がり軸受３、
７は、面接触する滑り軸受に比し、点または線で転がり
接触するもので、摩擦抵抗が小さく、潤滑油消費量が少
なく、潤滑油保有性が高いことにより、スクロール圧縮
要素５が駆動されて冷暖房運転しているのに併せた給油
ポンプ１１が強制給油したときの潤滑油を長時間保持す
ることができる。これによって、電気自動車の走行状
態、駐停車時の傾斜や姿勢に応じて横型であることに因
る横長な潤滑油溜まり８での潤滑油９の貯留状態に偏り
が生じたりして、給油ポンプ１１が一時的には勿論、長
時間にわたって潤滑油９の吸入が不足したり吸入でき
ず、強制給油が不足したり、強制給油できないことがと
きとしてあっても、前記各転がり軸受３、７が潤滑不足
となってかじりや異常摩耗が発生するようなことはな
く、耐久性、信頼性の高いものとなる。

【００３７】従って、図１、図２に示す本実施の形態の
ように、前記全ての構成を横型の密閉容器４０に封入し
た、いわゆるメンテナンスフリーに設計してある場合、
特に有効である。もっとも、これに限られることはな
く、開放型に機構が設けられる場合にも本発明は有効で
ある。このような利点も車両一般に共通するし、船舶や
航空機のような場合にも有効である。

【００３８】本実施の形態では、主転がり軸受３はボー
ル軸受、旋回用転がり軸受７はニードル軸受である。他
の種類のものでも上記のような特徴は発揮するが、この
ようにすると、クランク軸２のスクロール圧縮要素５と
連結されてそれの旋回スクロール３０を旋回駆動するた
めに高負荷を受ける主軸２ａの部分を、主転がり軸受３
のボール軸受構造により必要十分な軸受剛性および転が
り特性を持って主支持部材４５上に支持し、ガタツキや
騒音、振動の発生を防止することができる。また、主軸
２ａと旋回軸３０ａとの旋回スクロール３０を旋回駆動
するときの複雑な相対移動を、旋回用転がり軸受７のか
さ低いニードル軸受構造によって、必要十分な軸受剛性
および転がり特性を持って支持し、ガタツキや騒音、振
動の発生を防止しながら、主転がり軸受３が必要十分な
軸受剛性を発揮するためのスペース的余裕を与えるの
で、転がり軸受構造を採用することにより横型スクロー
ル圧縮機が特に大型化するようなことを防止することが
できる。

【００３９】副転がり軸受４は副支持部材４６上にクラ
ンク軸２を支持するのに、転がり軸受であること、およ
びボール軸受であることによる上記特徴を発揮するが、
これについての本実施の形態での強制潤滑構造は、前記
密閉容器４０に全機構が封入されたタイプであることを
利用して、この密閉容器４０内のスクロール圧縮要素５
の旋回スクロール３０の背部側空間部分の下部を前記横
長な潤滑油溜まり８とする一方、その上部をスクロール
圧縮要素５にて吐出される冷媒が吐出管１７へ吐出され
る吐出室４２として互いに共用し、吐出される冷媒が電
動要素１を冷却するとともに、潤滑油溜まり内の潤滑油
９を随伴させて副転がり軸受４の部分を通過することで
強制潤滑されるようにする。これによる潤滑は潤滑油の
偏りなどに余り影響されない利点がある。主支持部材４
５と旋回スクロール３０の背面との間にはゴムや樹脂よ
りなるシールリング４７が設けられ、潤滑油溜まり８内
の潤滑油９がスクロール圧縮要素５を浸漬状態にするよ
うなことを防止していて、低圧型のものに適する。主、
副支持部材４５、４６は固定スクロール２０と共に密閉
容器４０内に固定される。

【００４０】しかも、これら各軸受部の耐久性の向上
は、冷媒に塩素を含まない潤滑性の弱い代替冷媒を用い
ても、前記メンテナンスフリー性を長期の保証すること
ができ好都合である。これに対応して潤滑油９を冷媒と
相溶性のある例えばエステル油と言ったものにすれば、
潤滑油が冷媒により持ち去られやすく強制潤滑性が向上
し安定させられるので、代替冷媒を用いる場合に特に有
効である。また、その他の各部摺動接触部の強制潤滑に
も役立つ。吐出管１７の内側開口部には気液分離器４３
が設けられ、吐出される冷媒に随伴している潤滑油９を
分離して密閉容器４１内の潤滑油溜まり８に戻し、潤滑
油９が冷凍サイクルに過剰に入らないようにしている。

【００４１】本実施の形態ではさらに、主転がり軸受３
が、図６に示すようにアウターレース３ａの外周に適数
設けた、本実施の形態では左右２か所に設けた、凹条３
ｂ内に樹脂リング４８を嵌め付けて自然状態では適度に
突出するようにしておき、主支持部材４５のハウジング
部４５ａに圧入している。これによると、主転がり軸受
３のアウターレース３ａの支持部材４５への圧入部の相
互間に樹脂リング４８の弾性力が働いて、振動および騒
音を吸収し、運転の安定性と静音特性とを高め、信頼性
のさらに高いものとすることができる。樹脂リング４８
のアウターレース３ａの凹条３ｂからの突出は、樹脂リ
ング４８の位置ずれ、脱落の防止と、過圧縮による疲労
防止に有効である。

【００４２】ここで、一実施例を示せば、主転がり軸受
３は、インナーレース、アウターレース共にＪＩＳ規格
ＳＣＭ４１５またはＳＣＭ４２０の材料で、浸炭焼き入
れ、焼き戻し処理してあり、表面硬度がＨＶ６５３〜８
００。ボールはＪＩＳ規格ＳＵＪ２の材料で、焼き入
れ、焼き戻し処理してあり、硬度ＨＲＣ６０〜６５。樹
脂リング４８はナイロンにグラスファイバーを混合した
材料よりなる。

【００４３】また、旋回用転がり軸受７は図７に示すよ
うな構造のもので、インナーレース７ａを、アルミニウ
ム系金属よりなる旋回スクロール３０に一体成形された
旋回軸３０ａに図１、図２、図８に示すように圧入さ
れ、旋回軸３０ａの端部のカシメ部３０ｄによって抜け
止めされている。これにより、アルミニウム系金属で形
成された旋回スクロール３０の旋回軸３０ａをこれに圧
入されたインナーレース７ａによって補強できる結果、
旋回軸３０ａの小径化を図って主転がり軸受３や旋回用
転がり軸受７等の設置スペースを拡張することができる
し、インナーレース７ａの旋回軸３０ａ上でのガタツキ
や振動を防止することができるとともに、インナーレー
ス７ａが旋回軸３０ａのカシメ部３０ｅにより抜け止め
されていて脱落することがないので、耐久性および信頼
性がさらに向上する。カシメ部３０ｄは実施例として旋
回軸３０ａの端面の外周近くに環状のＶ溝３０ｆを旋盤
加工やろくろ加工など適当な加工方法によって刻設し、
このＶ溝３０ｆの円周上等間隔の位置、本実施の形態で
は４か所にポンチ４９を軽く叩き込んで局部的に押し広
げでできた外部への膨らみとしてある。しかし、具体的
な加工方法や加工手順、カシメ部３０ｄの形状などは種
々に変更することができる。しかし、上記のようにＶ溝
３０ｆを用いると均一なものに形成しやすい。

【００４４】ここで、一実施例を示すと、インナーレー
ス、アウターレース共にＪＩＳ規格ＳＣＭ４１５または
ＳＣＭ４２０の材料で、浸炭焼き入れ、焼き戻し処理さ
れ、表面硬度がＨＶ６５３〜８００。ニードルころはＪ
ＩＳ規格ＳＵＪ２の材料で、焼き入れ、焼き戻し処理し
てり、硬度ＨＲＣ６０〜６５である。

【００４５】さらに、電動要素１は図１に示すように、
ステータ５１の軸線方向の中心に対してロータ５２の軸
線方向の中心を主、副転がり軸受３、４のいずれかの
側、本実施の形態では主転がり軸受３の側に偏心させて
設置し、主、副転がり軸受３、４のうち、前記ロータ５
２の中心が偏心した側のもの、従って本実施の形態では
主転がり軸受３のアウターレース３ａを、主支持部材４
５との間に設けた弾性部材である樹脂リング５０により
ロータ５２の中心の偏心方向と反対の方向に押圧するよ
うにしている。樹脂リング５０は樹脂リング４８の場合
と同じ理由で、主支持部材４５の凹部４５ｂ内に自然な
状態では所定量突出するように嵌め合わせて設けられ
る。本実施の形態では１本であるが複数本設けることも
できる。また、弾性部材としては樹脂部材のほか金属製
のばねワッシャやその他のものでもよく、具体的な材料
および形態は特に問わない。

【００４６】このように、電動要素１のロータ５２の軸
線方向の中心が、本実施の形態のようにステータ５１の
軸線方向中心に対して主転がり軸受３の側に偏心されて
いると、ロータ５２はステータ５１との間の磁気的な釣
り合い力によって偏心が矯正される方向の付勢力を受け
て、反偏心側にある副転がり軸受４において、そのイン
ナーレース４ａを転がり部材であるボール７ｂを介しア
ウターレース４ｃに押圧して、軸線方向の遊びを無くす
る一方、偏心側にある主転がり軸受３においては、それ
のインナーレース３ｂを転がり部材であるボール３ｃを
介したアウターレース３ａとの間の遊びを拡大する側に
付勢する。しかし、この偏心側である主転がり軸受３の
アウターレース３ａには主支持部材４５との間に働かせ
た弾性部材としての樹脂リング４９により、転がり部材
であるホール３ｃを介しインナーレース３ｂに反偏心方
向に押圧して、軸線方向の遊びを無くす。

【００４７】従って、主、副転がり軸受３、４双方の軸
線方向のガタツキを十分に防止し、さらに安定した静音
での運転を保証し、耐久性および信頼性の高いものとす
ることができる。

【００４８】

【発明の効果】請求項１の発明の横型スクロール圧縮機
によれば、横型であることにより、アキュームレータと
平行な状態でかさ低く、かつ他の機器の邪魔になりにく
い姿勢で設置して、電気自動車など車両一般の機器搭載
効率を高めるとともに、その設置高さが極く低くなって
圧縮機自体の安定性がよく簡単かつ安価な取り付け構造
でスクロール圧縮要素の振動を抑えた静かな運転がで
き、しかも、アキュームレータなどとともに、電気自動
車など車両一般や船舶、航空機の重心高さを低くする重
量物として働くので、それらの走行の安定性を増大さ
せ、急停車、急発進、急激な加減速時、カーブ走行時や
ターン時の車体の慣性による不安定性を抑え、ふらつか
ず横転しにくいものとすることができ、高い設計走行速
度や目標走行速度に十分に対応することができる。ま
た、強制潤滑が必要な各転がり軸受は、面接触する滑り
軸受に比し、点または線で転がり接触する、摩擦抵抗が
小さく、潤滑油消費量が少なく、潤滑油保有性が高いこ
とにより、強制給油による潤滑油を長時間保持すること
ができ、電気自動車の走行状態、駐停車時の傾斜や姿勢
に応じて横長な潤滑油溜まりでの潤滑油の貯留状態に偏
りが生じたりして、給油ポンプが一時的には勿論、長時
間にわたって潤滑油の吸入が不足したり吸入できず、強
制給油が不足したり、強制給油できないことがときとし
てあっても、前記各転がり軸受が潤滑不足となってかじ
りや異常摩耗が発生するようなことはなく、耐久性、信
頼性の高いものとなる。また、用途を問わず潤滑性の改
良による長寿命化を達成することができる。

【００４９】この場合、請求項２の発明によれば、クラ
ンク軸の旋回スクロールを旋回駆動するために高負荷を
受ける軸端部を、主転がり軸受のボール軸受構造により
必要十分な軸受剛性および転がり特性を持って支持し、
ガタツキや騒音、振動の発生を防止することができる。
また、主軸と旋回軸との複雑な相対移動を、旋回用転が
り軸受のかさ低いニードル軸受構造によって、必要十分
な軸受剛性および転がり特性を持って支持し、ガタツキ
や騒音、振動の発生を防止しながら、主転がり軸受が必
要十分な軸受剛性を発揮するためのスペース的余裕を与
えるので、転がり軸受構造を採用することにより横型ス
クロール圧縮機が大型化するのを防止することができ
る。

【００５０】また、請求項３の発明によれば、主転がり
軸受のアウターレースの支持部材への圧入部の相互間に
樹脂リングの弾性力が働いて、振動および騒音を吸収
し、運転の安定性と静音特性とを高め、信頼性のさらに
高いものとすることができる。

【００５１】また、請求項４の発明によれば、アルミニ
ウム系金属で形成されることの多い旋回スクロールの旋
回軸をこれに圧入されたインナーレースによって補強で
きる結果、旋回軸の小径化を図って主転がり軸受や旋回
用転がり軸受等の設置スペースを拡張することができる
し、インナーレースのガタツキや振動を防止することが
できるとともに、インナーレースが旋回軸のカシメ部に
より抜け止めされていて脱落することがないので、耐久
性および信頼性がさらに向上する。

【００５２】請求項５の発明によれば、請求項１〜４の
発明のいずれか１つに加え、さらに、ロータはステータ
との間の磁気的な釣り合い力によって偏心が矯正される
方向の付勢力を受けて主、副転がり軸受の一方の軸線方
向の遊びを無くし、この付勢によってできる他方の軸線
方向の遊びをその他方と支持部材との間に働く弾性部材
の押圧により無くして、主、副転がり軸受双方の軸線方
向のガタツキを十分に防止し、さらに安定した静音での
運転を保証し、耐久性および信頼性の高いものとするこ
とができる。

【００５３】請求項６の発明によれば、請求項１〜５の
発明のいずれか１つに加え、さらに、全ての構成要素が
１つの横型密閉容器に収容されていると、冷媒および潤
滑油を封入して冷凍空調に利用するのに、それらの外部
への漏れなくメンテナンスフリーに構成するのに好都合
であり、特に、スクロール圧縮要素の旋回スクロールの
背部側空間を冷媒通路と潤滑油溜まりとに共用している
ことにより、冷媒にて電動要素を冷却することができる
し、冷媒によって潤滑油溜まりに貯留されている潤滑油
を各種摺動部分の細部にまで持ち運んで潤滑し、副転が
り軸受などへの強制給油を不要として、強制給油構造の
簡略化を図ることができる。

【００５４】この場合、請求項７の発明によれば、冷媒
により潤滑油の持ち運び量が互いの相溶性によって増大
することができるので、耐久性をさらに向上することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の代表的な一実施の形態を示す電気自動
車用の横型スクロール圧縮機の要部の縦断面図である。

【図２】図１の圧縮機の全体の構成を示す縦断面であ
る。

【図３】図２の圧縮機の左端面図である。

【図４】図２の圧縮機の右端面図である。

【図５】図２の圧縮機の平面図である。

【図６】図１の圧縮機の主転がり軸受の断面図である。

【図７】図１の圧縮機の旋回用転がり軸受の断面図であ
る。

【図８】図１の圧縮機の旋回用転がり軸受のインナーレ
ースの旋回軸へのカシメ部による抜け止め処理状態を示
す斜視図である。

【図９】従来の冷凍空調を行う電気自動車用の圧縮機の
例を示す縦断面図である。

【図１０】図９の圧縮機の平面図である。

【図１１】図９の圧縮機の圧縮部を示す横断面図であ
る。

【図１２】従来の室内用の冷凍空調に用いられている横
型のスクロール圧縮機の例を示す要部の断面図である。

【符号の説明】

１電動要素２クランク軸２ａ主軸２ｂ偏心孔２ｃ潤滑孔３主転がり軸受け３ａアウターレース３ｂインナーレース３ｃ転がり部材４副転がり軸受け４ａインナーレース４ｂ転がり部材４ｃアウターレース５スクロール圧縮要素８潤滑油溜まり９潤滑油１１給油ポンプ１３オルダムリング１５吸入ポート１６吐出ポート１７吐出管１８吸入管２０固定スクロール３０旋回スクロール３０ａ旋回軸３０ｂ潤滑孔４０密閉容器４１圧縮室４２吐出室４５主支持部材４６副支持部材４８樹脂リング５０弾性部材５１ステータ５２ロータ６１取付け片

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電動要素およびこの電動要素に連結され
たクランク軸を横向きに配して、クランク軸の両端部を
主、副転がり軸受により支持するとともに、クランク軸
の主転がり軸受側にスクロール圧縮要素を配し、このス
クロール圧縮要素の旋回スクロールの背部に有する旋回
軸をクランク軸の主転がり軸受側端部の偏心位置に設け
た旋回用転がり軸受に嵌め入れて、クランク軸をスクロ
ール圧縮要素に旋回駆動できるように連結し、クランク
軸の副転がり軸受側端部に下部の潤滑油溜まりから潤滑
油を吸入する給油ポンプを連結して潤滑油を強制潤滑が
必要な各軸受およびスクロール圧縮要素に供給するよう
にしたことを特徴とする横型スクロール圧縮機。
【請求項２】主転がり軸受は、ボール軸受であり、旋
回用転がり軸受はニードル軸受である請求項１に記載の
横型スクロール圧縮機。
【請求項３】主転がり軸受はアウターレースの外周に
樹脂リングが嵌め付けられ支持部材内に圧入されている
請求項１、２のいずれか一項に記載の横型スクロール圧
縮機。
【請求項４】旋回用転がり軸受は、インナーレースを
旋回スクロールの旋回軸に圧入し、旋回軸の端部のカシ
メ部によって抜け止めした請求項１〜３のいずれか一項
に記載の横型スクロール圧縮機。
【請求項５】電動要素はステータの軸線方向の中心に
対してロータの軸線方向の中心を主、副転がり軸受のい
ずれかの側に偏心させて設置し、主、副転がり軸受のう
ち、前記ロータの中心が偏心した側のもののアウターレ
ースを、支持部材との間に設けた弾性部材によりロータ
の中心の偏心方向と反対の方向に押圧するようにした請
求項１〜４のいずれか一項に記載の横型スクロール圧縮
機。
【請求項６】全ての構成要素が１つの横型密閉容器に
収容され、密閉容器内のスクロール圧縮要素の旋回スク
ロールの背部側空間を冷媒通路と潤滑油溜まりとに共用
した請求項１〜５のいずれか一項に記載の横型スクロー
ル圧縮機。
【請求項７】冷媒は塩素を含まないものを用いる請求
項６に記載の横型スクロール圧縮機。
【請求項８】潤滑油は冷媒に相溶性のあるものを用い
る請求項７に記載の横型スクロール圧縮機。
【請求項９】車両に搭載して用いられる請求項１〜８
のいずれか一項に記載の横型スクロール圧縮機。