WO2016075768A1 - スクロール圧縮機 - Google Patents

Abstract

　密閉容器と、密閉容器内に設けられた固定スクロール及び揺動スクロールを備え、冷媒を圧縮する圧縮機構部と、揺動スクロールを動作させる回転子及び固定子を備え、密閉容器内に設けられた電動機部と、一端側が揺動スクロールに接続され、中間部が回転子に接続され、回転子の回転を揺動スクロールに伝達するシャフトと、電動機部に付設され、シャフトを回転自在に支持する主軸受と、シャフトの他端側に設けられ、シャフトを回転自在に支持するすべり軸受で構成された筒状の第２のラジアル軸受を有する副軸受と、内周面に第２のラジアル軸受が配置された筒状部を備え、密閉容器内に設けられたサブフレームと、を備え、筒状部は、シャフトが回転して傾斜したときにシャフトの傾斜方向に追従する弾性を有した形状に形成されているものである。

Description

スクロール圧縮機

　本発明は、スクロール圧縮機に関するものである。

　空気調和装置は、たとえば、室内熱交換器などが搭載された室内機及び圧縮機などが搭載された室外機を有している。この圧縮機には、たとえば、固定スクロール及び揺動スクロールなどを有する圧縮機構部、及び、圧縮機構部を動かす固定子及び回転子などを有する電動機部などを備えたスクロール圧縮機がある。なお、圧縮機構部及び電動機部は、シャフトによって接続されており、電動機部で発生した動力が圧縮機構部に伝達されるようになっている。

　シャフトは、たとえば、電動機部の上側に配置された主軸受と電動機部の下側に配置された副軸受とで回転自在に支持される。シャフトが、電動機部に回転駆動されると、シャフト上方の先端部の偏心軸部に設置される揺動スクロールが公転する。これにより、圧縮機構部内の揺動スクロールと固定スクロールの間に設けられた密閉空間で冷媒が圧縮される。圧縮機構部で冷媒が圧縮されると、シャフトには半径方向のガス荷重が作用し、電動機部の上側に配置された主軸受と電動機部の下側に設けられた副軸受によって、回転するシャフトを支持する。

　スクロール圧縮機においては、シャフトの荷重を支持するのにあたり、軸受（主軸受、副軸受）に玉軸受が採用されることがある（たとえば、特許文献１参照）。玉軸受は、内輪、外輪及び複数の転動球などで構成される分、コストが高いという欠点がある。また、玉軸受は、内輪と転動球とが点で荷重を支持し、また、外輪と転動球とについても点で荷重を支持している。このため、玉軸受は、スクロール圧縮機を長期的に使用していると、内輪、外輪及び転動球が傷つく場合や疲労破壊する場合があり、回転性能が低下しやすい。すなわち、玉軸受は、長期的な信頼性に劣る。そこで、主軸受には従来からすべり軸受を採用するスクロール圧縮機は散見されていたが、副軸受にすべり軸受を採用したスクロール圧縮機が提案されている（たとえば、特許文献２参照）。

　特許文献２に記載のスクロール圧縮機では、すべり軸受である副軸受が、ラジアル荷重とスラスト荷重を個別に支持するラジアル軸受及びスラスト軸受などから構成されている。ラジアル軸受の軸受面は、シャフトの周面との間でラジアル荷重を支え、スラスト軸受の軸受面は、シャフトの下端面との間でスラスト荷重を支える。

特開平０４－２４１７８６号公報（たとえば、第４頁及び第１図） 特許第４３５６３７５号公報（たとえば、第６頁及び第３図）

　一般的に、スクロール圧縮機のシャフトにはラジアル方向に大きな荷重が作用するため、シャフトにたわみが発生する。シャフトにたわみが発生した場合には、ラジアル軸受内においてシャフトとすべり軸受との間の平行度を確保することができないことがある。このような場合には、シャフトが、すべり軸受であるラジアル軸受に対して傾斜しながら回転する。このように、シャフトがラジアル軸受に対して傾斜しながら回転すると、ラジアル荷重を支える油膜が形成されにくくなるため、軸受面が傷付きやすくなる。したがって、スクロール圧縮機の軸受としてすべり軸受を採用すると、信頼性が低減してしまう場合がある。

　なお、スクロール圧縮機の軸受に玉軸受を採用すると、玉及び内輪のクリアランスと、玉及び外輪のクリアランスとによってシャフトの傾斜が吸収されるため、シャフトと軸受との間の平行度を確保しやすい。しかし、玉軸受は、上述のようにコスト面及び長期的な信頼性の面で劣る。

　本発明は、これらの課題を解決するためになされたもので、コストアップを抑制しながら、信頼性を向上させることができるスクロール圧縮機を提供することを目的としている。

　本発明に係るスクロール圧縮機は、密閉容器と、密閉容器内に設けられた固定スクロール及び揺動スクロールを備え、冷媒を圧縮する圧縮機構部と、揺動スクロールを動作させる回転子及び固定子を備え、密閉容器内に設けられた電動機部と、一端側が揺動スクロールに接続され、中間部が回転子に接続され、回転子の回転を揺動スクロールに伝達するシャフトと、電動機部に付設され、シャフトを回転自在に支持する主軸受と、シャフトの他端側に設けられ、シャフトを回転自在に支持するすべり軸受で構成された筒状の第２のラジアル軸受を有する副軸受と、内周面に第２のラジアル軸受が配置された筒状部を備え、密閉容器内に設けられたサブフレームと、を備え、筒状部は、シャフトが回転して傾斜したときにシャフトの傾斜方向に追従する弾性を有した形状に形成されているものである。

　本発明に係るスクロール圧縮機によれば、サブフレームの筒状部は、シャフトが回転して傾斜したときにシャフトの傾斜方向に追従するように薄肉形成されているので、回転するシャフトが傾斜しても筒状部がシャフトの傾斜方向に追従するように弾性変形する。このため、サブフレームに収容されているラジアル軸受は、回転しているシャフトによって生じるラジアル荷重を、より広い面積で受けることができる。すなわち、本発明に係るスクロール圧縮機は、シャフトのラジアル荷重を、ラジアル軸受のより広い面積で受けることができる分、ラジアル軸受とシャフトとの摩耗を抑制でき、信頼性を向上させることができる。
　また、本発明に係るスクロール圧縮機によれば、副軸受にすべり軸受を採用しているため、コストアップを抑制することができる。

本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機１００の構成を模式的に示す縦断面図である。 本発明の実施の形態に係るスクロール圧縮機１００の副軸受１１部分を拡大して示す模式図である。 副軸受１１に供給された潤滑油の流れを説明する図である。 筒状部８ｂ１１の弾性変形について模式的に説明する図である。 スラストブッシュ２０にシャフト６（縮径部６ｂ）を挿入した状態で、スラストブッシュ２０及びシャフト６を水平断面視した図である。 スラストブッシュ２０に挿入したシャフト６が傾斜している様子を模式的に示した図である。 スラストブッシュ２０のスラスト軸受１１ｃ側の面に形成された給油溝２２の説明図である。 凹部Ｃを形成した筒状部８ｂ１１についての説明図である。 先細り形状とした筒状部８０ｂ１についての説明図である。

　以下、本発明に係るスクロール圧縮機の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。

実施の形態． 
　図１は、本実施の形態１に係るスクロール圧縮機１００の構成を模式的に示す縦断面図である。図２Ａは、本実施の形態に係るスクロール圧縮機１００の副軸受１１部分を拡大して示す模式図である。図２Ｂは、副軸受１１に供給された潤滑油の流れを説明する図である。図１、図２Ａ及び図２Ｂに基づいて、スクロール圧縮機１００の構成及び動作などについて説明する。また、スラスト荷重を矢印ａで、ラジアル荷重を矢印ｂで、それぞれ表している。

［構成説明について］
　本実施の形態に係るスクロール圧縮機１００は、たとえば冷蔵庫や冷凍庫、自動販売機、空気調和機、冷凍装置、給湯器などの冷凍サイクル装置を構成する冷凍機器の１つとして搭載されるものである。

　スクロール圧縮機１００は、外郭を構成する密閉容器１３を備えている。そして、この密閉容器１３内には、冷媒を圧縮する圧縮機構部Ａ、圧縮機構部Ａを動かす電動機部Ｂが備えられている。また、密閉容器１３内には、圧縮機構部Ａと電動機部Ｂとを接続するシャフト６、スラスト軸受１８などが設けられ、電動機部Ｂの上側に位置するメインフレーム８ａ、及び副軸受１１などが設けられ、電動機部Ｂの下側に位置するサブフレーム８ｂが備えられている。なお、図１に示すように、圧縮機構部Ａが密閉容器１３の上側に配置され、電動機部Ｂが密閉容器１３の下側に配置されている。

（密閉容器１３など）
　密閉容器１３は、圧力容器であり、スクロール圧縮機１００の外郭をなすものである。密閉容器１３は、筒状の胴部１３Ａと、この胴部の上側の開口部に圧入された上シェル１３Ｂと、胴部１３Ａの下側の開口部に圧入された下シェル１３Ｃとを備えている。また、密閉容器１３には、冷媒を吸入するための冷媒吸入管１５と、冷媒を吐出するための冷媒吐出管１６とが接続されている。すなわち、密閉容器１３の上シェル１３Ｂには、冷媒吐出管１６が接続され、密閉容器１３の胴部１３Ａには冷媒吸入管１５が接続されている。この密閉容器１３の底部は、潤滑油（冷凍）を貯留する油溜め１４となっている。

（圧縮機構部Ａ）
　圧縮機構部Ａは、固定スクロール１、揺動スクロール２及びオルダム継手１２などで構成されているものであり、冷媒を圧縮するものである。固定スクロール１と揺動スクロール２との間には、冷媒を圧縮する圧縮室５が形成されている。電動機部Ｂにより回転駆動されるシャフト６によって、圧縮室５の容積が縮小していく。圧縮室５の容積が縮小していくと、冷媒が圧縮される。圧縮機構部Ａは、冷媒吸入管１５から吸入した冷媒を圧縮して、吐出口４及び冷媒吐出管１６を介して密閉容器１３外部に冷媒を吐出する機能を有している。

　固定スクロール１は、台板と、台板の下面に設けられた渦巻突起と、で構成されている。固定スクロール１は、密閉容器１３の側壁内面に固定されているメインフレーム８ａの上端部に固定されている。なお、固定スクロール１は、ボルトなどの締結部材で固定するとよい。

　揺動スクロール２も固定スクロール１と同様に、台板と、台板の上面に設けられた渦巻突起と、で構成されている。揺動スクロール２の台板の底面下側の中心近傍には、シャフト６の上端に設けられている偏心軸６Ａが連結される偏心穴が形成されている。揺動スクロール２は、固定スクロール１に対して自転運動することなく公転運動する。すなわち、揺動スクロール２は、揺動スクロール２とメインフレーム８ａとの間に設けられているオルダム継手１２によって、揺動スクロール２の自転運動が阻止され、公転運動する。

　固定スクロール１及び揺動スクロール２は、互いの渦巻突起が互いに噛み合わせるようにして設けられている。そして、互いの渦巻突起の噛み合わせによって、相対的に容積が変化する圧縮室５が形成される。したがって、密閉容器１３内に吸入された冷媒は、圧縮室５の外周側に形成された吸入口３から流入し、圧縮室５で圧縮されて、固定スクロール１の中心部に形成された吐出口４から流出される。また、揺動スクロール２の下面側、つまり揺動スクロール２とメインフレーム８ａとの間には、スラスト軸受１８が設けられている。

（電動機部Ｂ）
　電動機部Ｂは、圧縮機構部Ａで冷媒を圧縮させるために、揺動スクロール２を駆動する機能を有する。すなわち、電動機部Ｂは、揺動スクロール２を動作させる回転子１０ａ及び固定子１０ｂを備え、密閉容器１３内に設けられているものである。ここで、回転子１０ａ及び固定子１０ｂなどによって電動機１０が構成されている。回転子１０ａには、シャフト６が接続されており、固定子１０ｂへの通電が開始することにより回転駆動する。固定子１０ｂは、焼きばめなどによって密閉容器１３の内周面に固定されている。固定子１０ｂは、回転子１０ａとの間に予め設定された間隔をあけて、回転子１０ａを囲むように密閉容器１３内に設けられている。

（シャフト６など）
　シャフト６は、一端側が揺動スクロール２に接続され、中間部が回転子１０ａに接続され、回転子１０ａの回転を揺動スクロール２に伝達するものである。シャフト６は、電動機部Ｂの駆動力を圧縮機構部Ａに伝達する。このシャフト６の上端には、シャフト６の中心に対して偏心して設けられた偏心軸６Ａが設けられている。偏心軸６Ａは、揺動スクロール２に設けられた偏心穴内に圧入されている揺動軸受１７と摺動自在に連結されている。また、シャフト６の上部であって偏心軸６Ａよりも下部の位置には、バランサ６Ｂが設けられているさらに、シャフト６には、軸方向に伸びるように形成された給油穴７ａが形成されている。 

　シャフト６の下端部には、ポンプ７ｂが設けられている。このポンプ７ｂは、上端開口がシャフト６の下端部に嵌合されるように設けられており、下端開口が油溜め１４の潤滑油中に浸漬されている。このポンプ７ｂとシャフト６に貫通形成されている給油穴７ａとにより給油機構７を構成している。給油機構７は、油溜め１４に貯留してある潤滑油をポンプ７ｂによって吸い上げ、給油穴７ａを介して圧縮機構部Ａなどに供給する。具体的には、給油機構７は、副軸受１１、主軸受１９、揺動軸受１７及びスラスト軸受１８などの各種軸受の他、オルダム継手１２の摺動部などに潤滑油を供給する。

　シャフト６は、後述する副軸受１１のラジアル軸受１１ａに回転自在に支持される主軸部６ａと、主軸部６ａよりも縮径している縮径部６ｂとを備えている。また、シャフト６の主軸部６ａには、縮径部６ｂとの接続部分に段部６ａ１が形成されている。主軸部６ａには、紙面の上下方向に延びるように給油穴７ａが形成されている。また、主軸部６ａには、給油穴７ａに連通するように形成された給油穴７ｄが形成されている。給油穴７ｄは、ラジアル軸受１１ａの内周面側につながっており、給油穴７ｄの潤滑油がシャフト６とラジアル軸受１１ａとの間に供給されるようになっている。
　縮径部６ｂには、給油穴７ａに連通するように形成された給油穴７ｃが形成されている。給油穴７ｃは、スラスト軸受１１ｃの内周面側につながっており、給油穴７ｃの潤滑油がスラストブッシュ２０とスラスト軸受１１ｃとの間に供給されるようになっている。

（ハウジング８）
　密閉容器１３内には、メインフレーム８ａとサブフレーム８ｂで構成されるハウジング８が設けられている。なお、メインフレーム８ａとサブフレーム８ｂとの間に、電動機部Ｂの電動機１０が設置される。サブフレーム８ｂ内には、シャフト６の自重による荷重を受けるのに利用されるスラストブッシュ２０が収容されている。

　たとえば、メインフレーム８ａは、その外周面が、密閉容器１３の胴部１３Ａの内周面に接触するように取り付けられている。メインフレーム８ａは、固定スクロール１を固定するとともに、揺動スクロール２を支持する機能を果たす。また、メインフレーム８ａには、揺動スクロール２との摩擦を抑制するスラスト軸受１８が設けられている。すなわち、メインフレーム８ａは、その上端部で固定スクロール１を固定するとともに、スラスト軸受１８を介して揺動スクロール２を下方から摺動自在に支持するものである。
　メインフレーム８ａは、その上端面に固定スクロール１が固定され、内側に揺動スクロール２が設置されている。また、メインフレーム８ａには、シャフト６を貫通させる貫通穴が形成されている。そして、メインフレーム８ａの貫通穴には、主軸受１９が設けられている。すなわち、メインフレーム８ａは、主軸受１９を介してシャフト６を回転自在に支持する機能も有しているのである。この主軸受１９は、シャフト６を回転自在に支持する。主軸受１９は、電動機部Ｂに付設され、シャフト６を回転自在に支持するすべり軸受で構成された筒状の第１のラジアル軸受を有するものである。

　サブフレーム８ｂは、密閉容器１３の内周面に固定されており、副軸受１１を介してシャフト６を回転自在に支持するものである。副軸受１１は、シャフト６の下端部側を回転自在に支持する。サブフレーム８ｂは、ラジアル軸受１１ａが設けられた上フレーム８ｂ１と、スラスト軸受１１ｃが設けられた下フレーム８ｂ２とを備えている。上フレーム８ｂ１と下フレーム８ｂ２とは、たとえば、ボルトなどで締結されて両者は一体となっている。ここで、ラジアル軸受１１ａは、第２のラジアル軸受に対応する構成である。

　上フレーム８ｂ１は、内周面にラジアル軸受１１ａが配置された筒状部８ｂ１１と、スラストブッシュ２０を収容する収容部Ｓを有する胴体部８ｂ１２と、サブフレーム８ｂを密閉容器１３内に固定するのに利用される脚部８ｂ１３とを備えている。筒状部８ｂ１１は、胴体部８ｂ１２の上部から上側に突出するように形成された円筒状部材であり、シャフト６のラジアル方向の荷重を支持する機能を有している。胴体部８ｂ１２には、シャフト６が挿入できるように紙面の上下方向に平行に貫通穴が形成されている。ラジアル軸受１１ａは、胴体部８ｂ１２の貫通穴の形成位置の内周面及び筒状部８ｂ１１の内周面に接触するように設けられている。胴体部８ｂ１２及び下フレーム８ｂ２には、ボルトなどが締結されて、上フレーム８ｂ１と下フレーム８ｂ２とが固定されている。脚部８ｂ１３は、一端側が胴体部８ｂ１２の外周に接続され、他端側が密閉容器１３の内周面に接触しているものである。胴体部８ｂ１２には、脚部８ｂ１３が複数接続されている。

　下フレーム８ｂ２は、上フレーム８ｂ１の収容部Ｓの下側を閉塞するように上フレーム８ｂ１に固定される。下フレーム８ｂ２の中央部には、シャフト６の縮径部６ｂが挿入される開口部が形成されている。下フレーム８ｂ２の下端面には、ポンプ７ｂが設けられている。下フレーム８ｂ２の上端面には、スラスト軸受１１ｃが配置される平坦面部８ｂ２１が形成されている（図２Ｂ参照）。平坦面部８ｂ２１は、スラストブッシュ２０の下面と平行な平坦面が形成されているものである。そして、スラスト軸受１１ｃ上に、スラストブッシュ２０が設けられている。下フレーム８ｂ２には、シャフト６の給油穴７ａ及び給油穴７ｃを介して収容部Ｓに供給された潤滑油を、油溜め１４に戻す油排出穴２１が形成されている。

　ここで、スラストブッシュ２０は、サブフレーム８ｂ内に収容され、シャフト６が挿入される環状部材である。スラストブッシュ２０は、シャフト６の段部６ａ１とサブフレーム８ｂとの間に介在するように設けられている。

　また、メインフレーム８ａ及び固定子１０ｂには、シャフト６の軸方向に延びるように貫通する返油穴９が形成されている。この返油穴９は、圧縮機構部Ａで使用された潤滑油を油溜め１４に戻す機能を有している。なお、図１では、返油穴９が密閉容器１３の一方の側面に１つだけ形成されている場合を例に示しているが、これに限定するものではない。たとえば、返油穴９を２つ以上形成してもよい。また、返油穴９は、固定子１０ｂの一部に切欠きを設けて形成するようにしてもよい。

　このように、スクロール圧縮機１００は、密閉容器１３内の上部に圧縮機構部Ａを、下部に電動機部Ｂを配置し、電動機部Ｂの駆動力をシャフト６を介して圧縮機構部Ａの揺動スクロール２に伝達し、揺動スクロール２を回転駆動する。なお、潤滑油の種類は、特に限定されるものではなく、圧縮機構部Ａの潤滑油として使用できるものであればよい。たとえば、ＰＡＧ（ポリアルキレングレコール）、ＰＯＥ（ポリオールエステル）などを潤滑油として使用するとよい。また、冷媒の種類についても、特に限定されるものではない。 

［動作説明について］
　スクロール圧縮機１００の動作について説明する。 
　電動機１０の固定子１０ｂに通電がなされると、回転子１０ａとともにシャフト６が回転する。シャフト６が回転すると、偏心軸６Ａに連結されている揺動スクロール２がオルダム継手１２により自転を阻止されながら公転運動を行なう。これにより、揺動スクロール２と固定スクロール１のそれぞれの渦巻突起の間に形成された圧縮室５が次第に容積が小さくなっていく。このため、吸入口３から圧縮室５に吸入された冷媒は、次第にその圧力を高め、吐出口４及び冷媒吐出管１６を通じて機外に吐出され、冷媒吐出管１６に接続されている冷媒配管へ圧送される。

　このようにして密閉容器１３内の冷媒が外部へ吐出されるので、密閉容器１３内は負圧となり、機外の冷媒配管からの冷媒は冷媒吸入管１５を通じて密閉容器１３内に吸入される。そして、密閉容器１３内に吸入された冷媒は、電動機１０を冷却した後、吸入口３から圧縮室５に吸入される。また、油溜め１４の潤滑油は、給油機構７のポンプ作用により給油穴７ａを通じて上方へ送られて副軸受１１、主軸受１９、揺動軸受１７を潤滑する。揺動軸受１７を経由した潤滑油は、スラスト軸受１８及びオルダム継手１２に供給されて、これら摺動部を潤滑する。また、オルダム継手１２に供給された潤滑油は、返油穴９を経て油溜め１４に戻される。 

［筒状部８ｂ１１の弾性変形について］
　図３は、筒状部８ｂ１１の弾性変形について模式的に説明する図である。図３（ａ）は、筒状部８ｂ１１の厚みが厚くて弾性変形をほとんどしていない状態を模式的に示している。図３（ｂ）は、筒状部８ｂ１１を薄肉にすることでシャフト６の傾斜に追従して弾性変形している状態を模式的に示している。なお、図３（ａ）及び図３（ｂ）では、説明の便宜のため、シャフト６の傾斜を極端に表している。また、図３（ｂ）でも、説明の便宜のため、筒状部８ｂ１１の弾性変形を極端に表している。

　スクロール圧縮機１００が運転するとシャフト６が回転するため、筒状部８ｂ１１及び副軸受１１には、ラジアル荷重及びスラスト荷重の双方が作用する。すなわち、スクロール圧縮機１００における副軸受１１には、鉛直下向きにシャフト６の自重がスラスト荷重として負荷されるとともに、シャフト６の回転と同期した変動荷重がラジアル方向に負荷される。そこで、副軸受１１は、これらのラジアル荷重とスラスト荷重を同時に支持することができるようにラジアル軸受１１ａ及びスラスト軸受１１ｃを有している。そして、ラジアル軸受１１ａ及びスラスト軸受１１ｃは、すべり軸受で構成されている。

　副軸受１１では、スクロール圧縮機１００が稼働されることで発生するラジアル荷重を、ラジアル軸受１１ａで支持する。このラジアル軸受１１ａの周囲には、筒状部８ｂ１１が設けられている。図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、圧縮機構部Ａで発生するガス荷重が大きくなると、シャフト６がたわんでシャフト６が傾斜するように曲がりが発生する場合がある。ここで、筒状部８ｂ１１は、シャフト６が回転して傾斜したときにシャフト６の傾斜方向に追従する弾性を有した形状に形成されている。具体的には、筒状部８ｂ１１は、薄肉形成されている、すなわち予め設定された厚みよりも薄くなるように形成されている。このため、シャフト６の傾斜に追従してラジアル軸受１１ａの筒状部８ｂ１１が弾性変形する（図３（ｂ）参照）。図３（ａ）に示すように、筒状部８ｂ１１が予め設定された厚みよりも厚くなっていると、シャフト６の傾斜に追従するように弾性変形をほとんどしない。このため、シャフト６の周面のうちの一方側で、油膜が破断して、ラジアル軸受１１ａに接触するため、傷つきやすくなってしまう。

［スラストブッシュ２０及びシャフト６の組み付けなどについて］
　図４は、スラストブッシュ２０にシャフト６（縮径部６ｂ）を挿入した状態で、スラストブッシュ２０及びシャフト６を水平断面視した図である。図５は、スラストブッシュ２０に挿入したシャフト６が傾斜している様子を模式的に示した図である。
　図４にスラストブッシュ２０とシャフト６の組み付け方法を示す。シャフト６の縮径部６ｂには、たとえば図４に示すようにＤカット部６ｂ１が形成されている。すなわち、縮径部６ｂの水平断面形状は、円形状ではなく、一部の円弧とその円弧の弦とによって囲まれる部分を除去したような形成をしている。また、スラストブッシュ２０の開口部の水平断面形状は、円形状ではなく、縮径部６ｂの水平断面形状に対応する形状を有している。すなわち、スラストブッシュ２０には、Ｄカット部６ｂ１に対向する部分に厚肉部２３が形成されている。これにより、シャフト６が回転すると、Ｄカット部６ｂ１が厚肉部２３を押すことになり、スラストブッシュ２０も回転する。すなわち、スラストブッシュ２０は、シャフト６が回転したときに、空回りせずに、シャフト６と一緒に回転する。

　縮径部６ｂの外周面とスラストブッシュ２０の内周面との間には、シャフト６の傾斜を吸収できるように隙間ＣＬが設けられている（図５参照）。このため、シャフト６が回転したときシャフト６については傾斜するが、スラストブッシュ２０についてはシャフト６につられて傾斜してしまうことが抑制されるようになっている。このようにスラストブッシュ２０がスラスト軸受１１ｃ上で姿勢を維持しやすくなっている分、スラスト軸受１１ｃは、スラストブッシュ２０との接触面積が大きくなる。したがって、スラストブッシュ２０とスラスト軸受１１ｃとの摩擦損失の増大が抑制されるとともに、焼付き及び摩耗を抑制することができる。なお、仮にスラストブッシュ２０が傾いてしまうと、その分、スラスト軸受１１ｃとの接触面積が小さくなってしまい、摩擦損失などが増大することになる。

　このように、縮径部６ｂの外周面とスラストブッシュ２０の内周面との間には、シャフト６の傾斜を吸収できるように予め設定された間隔の隙間が形成されている。このため、スラストブッシュ２０とスラスト軸受１１ｃとの摩擦損失の増大が抑制されるとともに、焼付き及び摩耗を抑制することができる。

　なお、シャフト６の段部６ａ１は、スラストブッシュ２０側に突出するように、曲面状に形成されていてもよい。この段部６ａ１の曲面は、たとえば、部分球面などで構成することができる。これにより、スラストブッシュ２０とともに回転するシャフト６が、傾斜したときに、スラストブッシュ２０に対して傾斜しやすくなる。つまり、シャフト６が傾斜しても、スラストブッシュ２０がシャフト６に付随して傾斜してしまうことをより回避しやすくなる。したがって、スラストブッシュ２０が傾斜しにくい分、スラストブッシュ２０とスラスト軸受１１ｃとの摩耗を抑制することができる。

　なお、スラストブッシュ２０は、その外径が、たとえばラジアル軸受１１ａの内径よりも大きくなるように構成するとよい。このように、スラストブッシュ２０の外径を大きくすると、その分、スラストブッシュ２０とスラスト軸受１１ｃとの接触面積が広がることになり、スラストブッシュ２０とスラスト軸受１１ｃとの摩擦を抑制することができる。

［給油経路について］
　先述した図１、図２Ａ及び図２Ｂを参照して、副軸受１１などへのどのように潤滑油が供給されるかについて説明する。シャフト６の下端部に設置されたポンプ７ｂによって油溜め１４の潤滑油がシャフト６内の給油穴７ａに供給される。給油穴７ａのスラストブッシュ２０の下面と同等の高さの位置には、シャフト６の外周につながる給油穴７ｃと給油穴７ｄが設けられている。給油穴７ｃを介してスラストブッシュ２０の内周側に供給された潤滑油は、遠心力によって、スラスト軸受１１ｃを通過して、スラストブッシュ２０の外周に送られる。

　また、副軸受１１のラジアル軸受１１ａの高さ方向の中央部にも給油穴７ａと連結され、給油穴７ａに連通する給油穴７ｄが設けられている。給油穴７ａから給油穴７ｄを通過して、ラジアル軸受１１ａに送られた潤滑油は、ラジアル軸受１１ａの上下に分流され、ラジアル軸受１１ａの上方に流れた潤滑油は、ラジアル軸受１１ａの上端部から密閉容器１３内に排出され、油溜め１４に戻される。一方、ラジアル軸受１１ａの下方に流れた潤滑油は、スラストブッシュ２０の外周部を経て、油排出穴２１から油溜め１４に戻される。

［スラストブッシュ２０について］
　図６は、スラストブッシュ２０のスラスト軸受１１ｃ側の面に形成された給油溝２２の説明図である。図６を参照して、次にスラストブッシュ２０に給油溝２２を設ける場合を説明する。なお、図６では、スラストブッシュ２０の下面に、直線状の給油溝２２を放射状に形成した態様を一例として示している。図６では、給油溝２２を４つ形成した態様を一例として示している。

　スラストブッシュ２０の下面のスラスト軸受１１ｃには、スラストブッシュ２０の内周側から外周側につながる給油溝２２が設けられている。給油穴７ａから給油穴７ｃを経てスラストブッシュ２０の内周側に到達した潤滑油は、図６の場合であれば、放射状の給油溝２２を流れる。給油溝２２を潤滑油が流れることで、スラストブッシュ２０とスラスト軸受１１ｃとの間に潤滑油が供給される。ここで、スラストブッシュ２０は、給油溝２２を潤滑油が流れることで動圧効果を得ることができる。つまり、スラストブッシュ２０には、給油溝２２に潤滑油が流れることで、回転するシャフト６を浮揚させる力が発生する。このため、スラストブッシュ２０とスラスト軸受１１ｃとの摩擦を抑制することができ、スクロール圧縮機１００の信頼性を向上させることができる。
　スラストブッシュ２０の外周側に排出された潤滑油は、油排出穴２１から油溜め１４に還流される。図６では、給油溝２２は、放射状に形成する態様に限定されるものではない。スラストブッシュ２０の内周側と外周側とを繋ぐような溝であれば、特に、限定されるものではない。スラストブッシュ２０に形成される溝の形状は、たとえば、スパイラルグルーブ、へリングボーンなど他の形状であってもよい。すなわち、スラストブッシュ２０は、給油溝２２がスパイラルグルーブ状に形成されているものであってもよいし、スラストブッシュ２０は、給油溝２２がヘリングボーン状に形成されているものであってもよい。また、図６の例では、給油溝２２を４つ形成した例を示したが、その数に限定されるものではなく、たとえば単数でもよいし、２つ、３つ、又は５つ以上であってもよい。

［本実施の形態に係るスクロール圧縮機１００の有する効果］
　本実施の形態に係るスクロール圧縮機１００は、サブフレーム８ｂの筒状部８ｂ１１は、シャフト６が回転して傾斜したときにシャフト６の傾斜方向に追従するように薄肉形成されているので、回転するシャフト６が傾斜しても筒状部８ｂ１１がシャフト６の傾斜方向に追従するように弾性変形する。このため、サブフレーム８ｂに収容されているラジアル軸受１１ａは、回転しているシャフト６によって生じるラジアル荷重を、より広い面積で受けることができる。すなわち、本実施の形態に係るスクロール圧縮機１００は、シャフト６のラジアル荷重を、ラジアル軸受１１ａのより広い面積で受けることができる分、ラジアル軸受１１ａとシャフト６との摩耗を抑制でき、信頼性を向上させることができる。

　また、本実施の形態に係るスクロール圧縮機１００は、副軸受１１のラジアル軸受１１ａ及びスラスト軸受１１ｃをすべり軸受で構成している。このように、スクロール圧縮機１００は、玉軸受などを採用していない分、コストアップを抑制することができるとともに、玉軸受と比較すると長期的な信頼性を確保することができる。
　なお、副軸受１１として球面軸受を採用した場合には、玉軸受と同様に一つの軸受でラジアル荷重とスラスト荷重のいずれも支持することができ、シャフトが傾斜しても球面で吸収できるメリットがある。しかし、玉軸受と同様またはそれを上回る組立精度が要求される。また、副軸受１１としてコニカル軸受を採用した場合には、シャフトと軸受が剛体であるとすれば、シャフトが傾斜することで片あたりが発生し、焼付きが発生することが懸念される。また、シャフトの停止時には、シャフトが軸受に沈み込み、起動時にこじりが発生して、焼付きに至る可能性がある。

　本実施の形態に係るスクロール圧縮機１００のシャフト６は、下方先端部が副軸受１１よりも細い段付き形状に形成（段部６ａ１が形成）されていてもよい。
　また、スラストブッシュ２０は、両面が平行かつ平滑であり、シャフト６に対して回転が拘束されるように厚肉部２３が形成されている。そして、スラストブッシュ２０は、中央にシャフト６の段付き形状部（段部６ａ１）がすき間を持って勘合され、電動機部側の平面がシャフト６の段付き形状部からシャフト６の自重を受ける。
　さらに、副軸受１１は、スラストブッシュ２０の他方の平滑面と、サブフレーム８ｂに設けられた平滑面との間に設けられ、スラスト荷重を支持するすべり軸受で構成されたスラスト軸受１１ｃを有する。
　このような構成を備えることで、シャフト６に対して回転が拘束されたスラストブッシュ２０は、シャフト６に対してすき間を確保しながら配置されることになる。したがって、シャフト６が傾斜してもサブフレーム８ｂとの間で平行度を確保しながら、動圧効果を発生させるため、シャフト６のスラスト荷重を支持することができる。

［変形例］
　図７Ａは、凹部Ｃを形成した筒状部８ｂ１１についての説明図である。図７Ａに示すように、筒状部８ｂ１１は、薄肉形成することに限定されるものではない。たとえば、筒状部８ｂ１１は、その根元側（胴体部８ｂ１２側）に環状の凹部Ｃを形成してもよい。つまり、筒状部８ｂ１１は、その根元側の部分が薄肉形成されている。なお、凹部Ｃは、筒状部８ｂ１１の中心軸側に凹むように形成されている。これにより、筒状部８ｂ１１は、シャフト６の傾斜に追従するように傾きやすくなり、本実施の形態に係るスクロール圧縮機１００と同様の効果を得ることができる。なお、本実施の形態に係るスクロール圧縮機１００のように筒状部８ｂ１１を薄肉形成するとともに、さらに、凹部Ｃを設けてもよい。また、凹部Ｃは、環状に限定されるものではなく、たとえば筒状部８ｂ１１の周方向に複数形成されたものでもよい。

　図７Ｂは、先細り形状とした筒状部８０ｂ１についての説明図である。筒状部８０ｂ１は、シャフト６の他端側から一方側に向かう方向に先細るように形成されている。つまり、筒状部８０ｂ１は、電動機部Ｂ側に向かうにしたがって先細っており、電動機部Ｂ側ほど薄肉形成されている。このような筒状部８０ｂ１であっても、シャフト６の傾斜に追従するように傾きやすくなり、本実施の形態に係るスクロール圧縮機１００と同様の効果を得ることができる。

　１　固定スクロール、２　揺動スクロール、３　吸入口、４　吐出口、５　圧縮室、６　シャフト、６Ａ　偏心軸、６Ｂ　バランサ、６ａ　主軸部、６ａ１　段部、６ｂ　縮径部、６ｂ１　Ｄカット部、７　給油機構、７ａ　給油穴、７ｂ　ポンプ、７ｃ　給油穴、７ｄ　給油穴、８　ハウジング、８ａ　メインフレーム、８ｂ　サブフレーム、８ｂ１　上フレーム、８ｂ１１　筒状部、８ｂ１２　胴体部、８ｂ１３　脚部、８ｂ２　下フレーム、８ｂ２１　平坦面部、９　返油穴、１０　電動機、１０ａ　回転子、１０ｂ　固定子、１１　副軸受、１１ａ　ラジアル軸受、１１ｃ　スラスト軸受、１２　オルダム継手、１３　密閉容器、１３Ａ　胴部、１３Ｂ　上シェル、１３Ｃ　下シェル、１４　油溜め、１５　冷媒吸入管、１６　冷媒吐出管、１７　揺動軸受、１８　スラスト軸受、１９　主軸受、２０　スラストブッシュ、２１　油排出穴、２２　給油溝、２３　厚肉部、８０ｂ１　筒状部、１００　スクロール圧縮機、Ａ　圧縮機構部、Ｂ　電動機部、Ｃ　凹部、ＣＬ　隙間、Ｓ　収容部。

Claims (14)

1. 　密閉容器と、
   　前記密閉容器内に設けられた固定スクロール及び揺動スクロールを備え、冷媒を圧縮する圧縮機構部と、
   　前記揺動スクロールを動作させる回転子及び固定子を備え、前記密閉容器内に設けられた電動機部と、
   　一端側が前記揺動スクロールに接続され、中間部が前記回転子に接続され、前記回転子の回転を前記揺動スクロールに伝達するシャフトと、
   　前記電動機部に付設され、前記シャフトを回転自在に支持する主軸受と、
   　前記シャフトの他端側に設けられ、前記シャフトを回転自在に支持するすべり軸受で構成された筒状の第２のラジアル軸受を有する副軸受と、
   　内周面に前記第２のラジアル軸受が配置された筒状部を備え、前記密閉容器内に設けられたサブフレームと、
   　を備え、
   　前記筒状部は、
   　前記シャフトが回転して傾斜したときに前記シャフトの傾斜方向に追従する弾性を有した形状に形成されている
   　スクロール圧縮機。
2. 　前記筒状部は、
   　前記シャフトの他端側から一方側に向かう方向に先細るように形成されている
   　請求項１に記載のスクロール圧縮機。
3. 　前記筒状部には、
   　中心軸側に凹む環状の凹部が形成されている
   　請求項１又は２に記載のスクロール圧縮機。
4. 　前記サブフレーム内に収容され、前記シャフトが挿入される環状のスラストブッシュをさらに備え、
   　前記シャフトは、
   　一方側よりも他方側の方が径が小さくなるように形成された段部を備え、
   　前記サブフレーム内に前記密閉容器内の潤滑油が供給されるように給油通路が形成され、
   　前記スラストブッシュは、
   　前記シャフトの前記段部と前記サブフレームとの間に介在するように設けられ、
   　前記サブフレームは、
   　前記スラストブッシュが設置され、前記シャフトの軸方向に直交する平坦面が形成された平坦面部を備えた
   　請求項１～３のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機。
5. 　前記副軸受は、
   　前記平坦面部上に設けられ、前記スラストブッシュを介して前記シャフトを回転自在に支持するすべり軸受で構成されたスラスト軸受を有する
   　請求項４に記載のスクロール圧縮機。
6. 　前記スラストブッシュは、
   　その外径が、前記第２のラジアル軸受の内径よりも大きい
   　請求項４又は５に記載のスクロール圧縮機。
7. 　前記シャフトの前記段部は、
   　前記スラストブッシュ側に突出するように、曲面状に形成されている
   　請求項４～６のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機。
8. 　前記スラストブッシュは、
   　前記シャフトが挿入された状態において前記シャフトの外周面との間に予め設定された間隔の隙間が形成されている
   　請求項４～７のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機。
9. 　前記スラストブッシュは、
   　前記サブフレーム側の面に、前記シャフトの前記給油通路を流れてきた前記潤滑油が流れる給油溝が形成され、
   　前記給油溝は、
   　内周側から外周側に連通するように形成されている
   　請求項４～８のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機。
10. 　前記スラストブッシュには、
    　前記給油溝がスパイラルグルーブ状に形成されている
    　請求項９に記載のスクロール圧縮機。
11. 　前記スラストブッシュには、
    　前記給油溝がヘリングボーン状に形成されている
    　請求項９に記載のスクロール圧縮機。
12. 　前記スラストブッシュには、
    　前記給油溝が直線状に複数形成されている
    　請求項９に記載のスクロール圧縮機。
13. 　前記主軸受は、
    　すべり軸受で構成された筒状の第１のラジアル軸受を有する
    　請求項１～１２のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機。
14. 　前記サブフレーム内に収容され、前記シャフトが挿入される環状のスラストブッシュをさらに備え、
    　前記シャフトは、
    　下方先端部が前記副軸受よりも細い段付き形状に形成され、
    　前記スラストブッシュは、
    　両面が平行かつ平滑であり、
    　前記シャフトに対して回転が拘束されるように構成され、
    　中央に前記シャフトの段付き形状部がすき間を持って勘合され、
    　前記電動機部側の平面が前記シャフトの段付き形状部から前記シャフトの自重を受け、
    　前記副軸受は、
    　前記スラストブッシュの他方の平滑面と、前記サブフレームに設けられた平滑面との間に設けられ、スラスト荷重を支持するすべり軸受で構成されたスラスト軸受を有する
    　請求項２又は３に記載のスクロール圧縮機。

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