JP2014234785A

JP2014234785A - スクロール圧縮機

Info

Publication number: JP2014234785A
Application number: JP2013117584A
Authority: JP
Inventors: 山田　定幸; Sadayuki Yamada; 定幸山田; 雄司尾形; Yuji Ogata; 悠介今井; Yusuke Imai; 秀信新宅; Hidenobu Shintaku; 淳作田; Atsushi Sakuta; 作田　　淳; 森本　敬; Takashi Morimoto; 敬森本
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2013-06-04
Filing date: 2013-06-04
Publication date: 2014-12-15

Abstract

【課題】スラスト軸受内側空間７ｂからスラスト軸受７ａの半径方向に油溝を設けており、この半径方向油溝の部分でスラスト軸受７ａの環状平面部が不連続となり、軸受性能が低下するという課題を有していたこと。【解決手段】スラスト軸受７ａとスラスト軸受内側空間７ｂとの間に内側連通路７ｃを設けたことにより、潤滑油１３が内側連通路７ｃを通じてスラスト軸受７ａに供給される。これにより、スラスト軸受内側空間７ｂからスラスト軸受７ａの半径方向に油溝を設ける必要がなく、スラスト軸受７ａが連続した平面で構成することができ、信頼性が向上するとともに、摺動損失が低減する。【選択図】図４

Description

本発明は、自動車用空気調和装置、冷暖房空調装置や冷蔵庫等の冷却装置、あるいはヒートポンプ式の給湯装置等に用いられるスクロール圧縮機に関する。

従来、空調装置や冷却装置などに用いられる圧縮機は、一般に、ケーシング内に圧縮機構部とその圧縮機構部を駆動する電動機部を備えている。冷凍サイクルから戻ってきた冷媒ガスを圧縮機構部で圧縮し、冷凍サイクルへと送り込む。圧縮機は圧縮方式の違いによりいくつかの種類に分類されるが、その中の１つにスクロール圧縮機がある。スクロール圧縮機は、他の圧縮方式と比較して低振動・低騒音といった特長のほかに、比較的小さなサイズで高出力を実現できるという特長もある。

密閉容器内に仕切板を設けるとともに、この仕切板で仕切られた下部低圧室に、モータとモータの上部に固定スクロール及び旋回スクロールを有した圧縮機構部とを収納し、圧縮機構部で圧縮した冷媒を、固定スクロールの吐出口を介して、仕切板で仕切られた上部高圧室に吐出する構成を備えたスクロール圧縮機がある（例えば、特許文献１参照）。

図９（ａ）は、従来のスクロール圧縮機の旋回スクロールの鏡板背面を支持する主軸受部材３８の平面図、図９（ｂ）は主軸受部材３８の断面図である。スラスト軸受３８ａを潤滑するため、スラスト軸受内側空間３８ｂに供給された潤滑油を半径方向油溝３８ｃ、環状油溝３８ｄ、外側連通路３８ｅ、スラスト軸受外側空間３８ｆへと導いている。

特許第２１３３５７９号公報

しかしながら、従来の構成では、旋回スクロールの鏡板背面を支持するスラスト軸受を潤滑するため、スラスト軸受内側空間からスラスト軸受の半径方向に油溝を設けており、この半径方向油溝の部分でスラスト軸受の環状平面が不連続となり、軸受性能が低下するという課題を有していた。

上記課題を解決するため、本発明におけるスクロール圧縮機は、密閉容器内を下部の低圧室と上部の高圧室に仕切る仕切板を設け、下部の低圧室にモータと圧縮機構部とを収納し、前記圧縮機構部は鏡板に渦巻状のラップを直立して形成した旋回スクロールと、前記旋回スクロールの鏡板背面を支持する主軸受部材と、前記旋回スクロールと組み合わされ鏡板に渦巻状のラップを直立して形成した固定スクロールと、駆動軸と、前記駆動軸の一端に設けられた偏心軸とが一体に形成され、前記偏心軸は前記旋回スクロールの筒型ボス部で支持され、前記駆動軸の主軸は前記主軸受部材で支持されたスクロール圧縮機であって、前記主軸受部材におけるスラスト軸受の内側で、前記旋回スクロールの筒型ボス部が旋回する空間をスラスト軸受内側空間とし、前記スラスト軸受の外側で前記モータ上部の空間をスラスト軸受外側空間とし、前記スラスト軸受と前記スラスト軸受内側空間との間に内側連通路を設けている。

本発明のスクロール圧縮機によれば、スラスト軸受とスラスト軸受内側空間との間に内側連通路を設けたことにより、潤滑油が内側連通路を通じてスラスト軸受に供給され、信頼性が向上するとともに摺動損失が低減する。

本発明の実施の形態１におけるスクロール圧縮機の断面図本発明の実施の形態１におけるスクロール圧縮機の斜視図本発明の実施の形態１におけるスクロール圧縮機の分解斜視図（ａ）本発明の実施の形態１におけるスクロール圧縮機の主軸受部材の平面図、（ｂ）同スクロール圧縮機の主軸受部材の断面図（ａ）本発明の実施の形態１におけるスクロール圧縮機の主軸受部材の断面図、（ｂ）同スクロール圧縮機の主軸受部材の断面図（ａ）本発明の実施の形態２におけるスクロール圧縮機の主軸受部材の平面図、（ｂ）同スクロール圧縮機の主軸受部材の断面図（ａ）本発明の実施の形態２におけるスクロール圧縮機の主軸受部材の平面図、（ｂ）同スクロール圧縮機の主軸受部材の断面図（ａ）本発明の実施の形態２におけるスクロール圧縮機の主軸受部材の平面図、（ｂ）同スクロール圧縮機の主軸受部材の断面図（ａ）従来のスクロール圧縮機の主軸受部材の平面図、（ｂ）従来のスクロール圧縮機のスクロール圧縮機の主軸受部材の断面図

第１の発明によるスクロール圧縮機は、密閉容器内を下部の低圧室と上部の高圧室に仕切る仕切板を設け、この仕切板で仕切られた下部の低圧室にモータと圧縮機構部とを収納し、前記圧縮機構部は鏡板に渦巻状のラップを直立して形成した旋回スクロールと、前記旋回スクロールの鏡板背面を支持する主軸受部材と、前記旋回スクロールと組み合わされ鏡板に渦巻状のラップを直立して形成した固定スクロールと、駆動軸と、前記駆動軸の一端に設けられた偏心軸とが一体に形成され、前記偏心軸は前記旋回スクロールの筒型ボス部で支持され、前記駆動軸の主軸は前記主軸受部材で支持されたスクロール圧縮機であって、前記旋回スクロールの鏡板背面を支持する前記主軸受部材のスラスト軸受の内側で前記旋回スクロールの筒型ボス部が旋回する空間をスラスト軸受内側空間とし、スラスト軸受の外側で前記モータ上部の空間をスラスト軸受外側空間とし、前記スラスト軸受と前記スラスト軸受内側空間との間に内側連通路を設けたものである。この構成によれば、潤滑油が前記内側連通路を通じて前記スラスト軸受に供給されることから、スラスト軸受内側空間からスラスト軸受の半径方向に油溝を設ける必要がなく、スラスト軸受が連続した平面で構成することができ、信頼性が向上するとともに、摺動損失が低減する。

第２の発明は、特に、第１の発明のスクロール圧縮機において、前記駆動軸の中心と前記主軸の中心との距離を前記旋回スクロールの旋回半径とし、前記スラスト軸受の半径方向の幅を旋回半径の２倍より小さくしたものである。この構成によれば、前記旋回スクロールの鏡板背面の旋回運動により、前記潤滑油が前記スラスト軸受全域に供給することができ、信頼性が向上するとともに、摺動損失が低減する。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明のスクロール圧縮機において、前記内側連通路と前記スラスト軸受外側空間をつなぐ外側連通路を設けたものである。この構成によれば、前記潤滑油を前記スラスト軸受から前記スラスト軸受外側空間に排出することができることから、前記スラスト軸受で発生した熱を強制的にスラスト軸受外側空間に排出することができ、信頼性が向上する。

第４の発明は、特に、第１の発明のスクロール圧縮機において、前記内側連通路と連通
する環状油溝を前記スラスト軸受に設けたものである。この構成によれば、前記潤滑油が前記環状油溝を通じて前記スラスト軸受全周に供給することができ、信頼性が向上するとともに、摺動損失が低減する。

第５の発明は、特に、第４の発明のスクロール圧縮機において、前記駆動軸の中心と前記主軸の中心との距離を前記旋回スクロールの旋回半径とし、前記環状油溝の内側スラスト軸受および外側スラスト軸受の半径方向の幅をそれぞれ旋回半径の２倍より小さくしたものである。この構成によれば、前記旋回スクロールの鏡板背面の旋回運動により、前記潤滑油が前記スラスト軸受全域に供給することができ、信頼性が向上するとともに、摺動損失が低減する。

第６の発明は、特に、第４または第５の発明のスクロール圧縮機において、前記環状油溝と前記スラスト軸受外側空間をつなぐ外側連通路を設けたものである。この構成によれば、前記潤滑油を前記スラスト軸受から前記スラスト軸受外側空間に排出することができることから、前記スラスト軸受で発生した熱を強制的にスラスト軸受外側空間に排出することができ、信頼性が向上する。

以下、本発明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、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態におけるスクロール圧縮機の断面図、図２は同スクロール圧縮機の斜視図、図３は同スクロール圧縮機の分解斜視図、図４（ａ）は同スクロール圧縮機の主軸受部材の平面図、図４（ｂ）は同スクロール圧縮機の主軸受部材の断面図である。

図１において、両端が開放された筒状の胴体２７に上端側からエンドキャップ１４を、また下端側からボトム３７を組み合わせて、両端が閉鎖された密閉容器１を構成する。密閉容器１の内部は、仕切板１６によって上部が高圧室１０、下部が低圧室１１に仕切られている。低圧室１１にはモータ２と圧縮機構部３と潤滑油１３を貯留する貯液部１２を備えている。モータ２は図示しないモータ駆動回路部によって駆動される。モータ２は密閉容器１の内壁面側に固定されたステータ４と、このステータ４の内側に回転自在に支持されたロータ５とからなり、このロータ５には駆動軸６が貫通状態に結合されている。この駆動軸６の一方は圧縮機構部３の一部を構成する主軸受部材７に、他方は副軸受部材３３に回転自在に支持されている。そして、吸入管８から低圧室１１を経て圧縮機構部３内に冷媒ガスを吸込み、冷媒ガスを圧縮し、圧縮した冷媒ガスは高圧室１０を経て吐出管９から吐出される。潤滑油１３は各摺動部の潤滑を行うとともに圧縮機構部３の摺動部のシールとして用いられ、冷媒に対して相溶性のあるものを用いる。

しかし、本発明はこれらに限られることはない。基本的には、作動流体の吸入、圧縮および吐出を行う圧縮機構部３と、この圧縮機構部３を駆動するモータ２と、圧縮機構部３を含む各摺動部の潤滑に供する液を貯留する貯液部１２を、密閉容器１の低圧室１１に内蔵し、モータ２をモータ駆動回路部により駆動するスクロール圧縮機であればよく、以下の説明に限定されるものではない。

図２および図３において、取付金具１５はエンドキャップ１４に取り付けられると共に、ボトム３７には取付脚３６が取り付けられる。シール材１７は仕切板１６と固定スクロール２０との間をシールする。フロートバルブ１９は固定スクロール２０の吐出ポートに固定されてフロートバルブ機構を構成する。そのフロートバルブ機構にはガイド１８が取り付けられ、固定スクロール２０には一体的にキー２１が取り付けられている。固定スク
ロール２０のラップの先端にはチップシール２２が取り付けられると共に、旋回スクロール２３のラップの先端には固定スクロール２０と同様、チップシール２４が取り付けられている。主軸受部材７と旋回スクロール２３との間には、旋回スクロール２３の自転運動を規制するオルダムリング２５が設けられている。主軸受部材７の下側にはオイルカバー２６が取り付けられている。

胴体２７の側面にはターミナル２８が設けられ、胴体２７に焼き嵌めまたは圧入されたステータ４のリード線と接続される。ターミナル２８はターミナルカバー２９で覆われている。偏心軸６ａは旋回スクロール２３の筒型ボス部２３ａに支持され且つ主軸６ｂは主軸受部材７により支持される。駆動軸６の端部にはオイルピックアップ３０が取り付けられ、潤滑油１３をピックアップする。ロータ５の上下にはバランサ（バランスウエイトを兼ねる端面部材）３１、３２が取り付けられて駆動軸６に外挿される。副軸受部材３３は駆動軸６の副軸６ｃを支持し、その下部にはスラスト３４をカバー３５により取り付けてスラスト軸受が設けられている。

図１において、潤滑油１３はオイルピックアップ３０の給油孔３０ａから駆動軸６の給油孔６ｄに導かれ、潤滑油１３の一部は途中、副軸６ｃを潤滑し、隙間を介して貯液部１２に戻る。潤滑油１３の大部分は主軸６ｂおよび偏心軸６ａを潤滑し、主軸受部材７のスラスト軸受内側空間７ｂに導かれる。スラスト軸受７ａとスラスト軸受内側空間７ｂとの間に内側連通路７ｃが設けられている。この構成によれば、潤滑油１３が内側連通路７ｃを通じてスラスト軸受７ａに供給されることから、スラスト軸受内側空間７ｂからスラスト軸受７ａの半径方向に油溝を設ける必要がなく、スラスト軸受７ａが半径方向に区切りが無く連続した環状平面で構成することができ、摺動が円滑となり、信頼性が向上するとともに、摺動損失が低減する。

また、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、内側連通路７ｃを複数設けることが好ましい。スラスト軸受７ａの潤滑性がさらに良化し、信頼性が向上するとともに、摺動損失が低減する。また複数の内側連通路７ｃを等間隔に配置することで、スラスト軸受７ａの潤滑性がより安定する。

また、本実施の形態のスラスト軸受７ａの半径方向の幅Ｗａを旋回半径の２倍より小さくすることが好ましい。旋回スクロール２３の鏡板背面の旋回運動により、潤滑油１３がスラスト軸受７ａの内側から外側まで満遍なく全域に供給することができ、潤滑性能が良化し、信頼性が向上するとともに、摺動損失が低減する。

また、スラスト軸受７ａの幅が大きいほど軸受面積が大きくなり、面圧が低下することで性能および信頼性が向上する。例えば、バフ研磨などにより、スラスト軸受７ａの内側および外側をなだらかに除去することで、除去されずに残った平面部の幅が旋回半径の２倍より小さくすることでも同様の効果が得られる。

また、例えば、旋回スクロール２３の鏡板背面に凹部（図示せず）を設けることが好ましい。旋回運動により凹部がスラスト軸受７ａを往来する。スラスト軸受７ａの内側および外側のそれぞれ連通する位置に凹部を配置することで、潤滑油１３を定量的に圧縮機構部３に導くことが可能となり、圧縮行程におけるシール性能が向上し、圧縮効率が向上する。

また、図５（ａ）に示すように、本実施の形態の内側連通路７ｃとスラスト軸受外側空間７ｄをつなぐ外側連通路７ｅを設けてもよい。潤滑油１３はスラスト軸受７ａを潤滑した後、外側連通路７ｅを経て、スラスト軸受外側空間７ｄからステータ４の外周部切欠き４ａに導かれ、貯液部１２に戻る。この構成によれば、スラスト軸受７ａで発生した熱を
潤滑油１３に受け渡し、外側連通路７ｅを通じて強制的にスラスト軸受外側空間７ｄに排出することができ、異常な温度上昇を防ぎ、信頼性が向上する。また、外側連通路７ｅを複数設けることで、潤滑油１３の排出量が安定し、放熱性が向上する。

また、図５（ｂ）に示すように、本実施の形態の内側連通路７ｃと外側連通路７ｅをスラスト軸受７ａで連通させてもよい。この構成によれば、スラスト軸受内側空間７ｂに導かれた潤滑油１３の全てがスラスト軸受７ａを経由した後、外側連通路７ｅを通じて強制的にスラスト軸受外側空間７ｄに排出されるため、スラスト軸受７ａで発生した熱の排出量が増大し、さらに信頼性が向上する。また、外側連通路７ｅを複数設けることで、潤滑油１３の排出量が安定し、放熱性が向上する。

（実施の形態２）
図６（ａ）は主軸受部材７の平面図、図６（ｂ）は主軸受部材７の断面図を示している。本実施の形態では、内側連通路７ｃと連通する環状油溝７ｆをスラスト軸受７ａに設けている。この構成によれば、潤滑油１３が環状油溝７ｆを通じてスラスト軸受７ａ全周に行き渡り、潤滑油１３をスラスト軸受７ａの全域に満遍なく供給することができ、信頼性が向上するとともに、摺動損失が低減する。

また、内側連通路７ｃを複数設けることが好ましい。これにより、環状油溝７ｆに供給される潤滑油１３の量が安定する。また、内側連通路７ｃの直径を環状油溝７ｆの溝幅以下にすることが好ましい。スラスト軸受７ａに角部が生じることが無く、信頼性が向上するとともに、摺動損失が低減する。

また、本実施の形態の環状油溝７ｆの内側スラスト軸受７ｇの半径方向の幅Ｗｇおよび外側スラスト軸受７ｈの半径方向の幅Ｗｈをそれぞれ旋回半径の２倍より小さくしたことで、旋回スクロール２３の鏡板背面の旋回運動により、潤滑油１３が内側スラスト軸受７ｇおよび外側スラスト軸受７ｈのそれぞれの内側から外側まで満遍なく全域に供給することができ、潤滑性能が良化し、信頼性が向上するとともに、摺動損失が低減する。

また、内側スラスト軸受７ｇおよび外側スラスト軸受７ｈの幅が大きいほど軸受面積が大きくなり、面圧が低下することで性能および信頼性が向上する。例えば、バフ研磨などにより、内側スラスト軸受７ｇおよび外側スラスト軸受７ｈの内側および外側をなだらかに除去することで、除去されずに残った平面部の幅が旋回半径の２倍より小さくすることでも同様の効果が得られる。

また、例えば、旋回スクロール２３の鏡板背面に凹部（図示せず）を設けることで、旋回運動により凹部が外側スラスト軸受７ｈを往来する。外側スラスト軸受７ｈの内側および外側のそれぞれ連通する位置に凹部を配置することで、潤滑油１３を定量的に圧縮機構部３に導くことが可能となり、圧縮行程におけるシール性能が向上し、圧縮効率が向上する。

また、図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、本実施の形態の環状油溝７ｆとスラスト軸受外側空間７ｄをつなぐ外側連通路７ｅを設けている。この構成によれば、内側スラスト軸受７ｇおよび外側スラスト軸受７ｈで発生した熱を潤滑油１３に受け渡し、外側連通路７ｅを通じて強制的にスラスト軸受外側空間７ｄに排出することができ、異常な温度上昇を防ぎ、信頼性が向上する。また、外側連通路７ｅを複数設けることで、潤滑油１３の排出量が安定し、放熱性が向上する。

また、図８（ａ）および図８（ｂ）に示すように、本実施の形態の内側連通路７ｃと外側連通路７ｅが互いに重ならない位置に配置している。この構成によれば、内側連通路７
ｃに導かれた潤滑油１３の全てが環状油溝７ｆを経由した後、外側連通路７ｅを通じて強制的にスラスト軸受外側空間７ｄに排出されるため、内側スラスト軸受７ｇおよび外側スラスト軸受７ｈで発生した熱の排出量が増大し、さらに信頼性が向上する。また、外側連通路７ｅを複数設けることで、潤滑油１３の排出量が安定し、放熱性が向上する。

以上のように、本発明にかかるスクロール圧縮機は、スラスト軸受とスラスト軸受内側空間との間に内側連通路を設けたことにより、潤滑油が内側連通路を通じてスラスト軸受に供給される。従って、スラスト軸受内側空間からスラスト軸受の半径方向に油溝を設ける必要がなく、スラスト軸受を連続した環状平面で構成することができ、信頼性が向上するとともに、摺動損失が低減する。作動流体を冷媒と限ることなく、空気スクロール圧縮機、真空ポンプ、スクロール型膨張機等のスクロール流体機械の用途にも適用できる。

１密閉容器
２モータ
３圧縮機構部
４ステータ
４ａ切欠き
５ロータ
６駆動軸
６ａ偏心軸
６ｂ主軸
６ｃ副軸
６ｄ給油孔
７主軸受部材
７ａスラスト軸受
７ｂスラスト軸受内側空間
７ｃ内側連通路
７ｄスラスト軸受外側空間
７ｅ外側連通路
７ｆ環状油溝
７ｇ内側スラスト軸受
７ｈ外側スラスト軸受
８吸入管
９吐出管
１０高圧室
１１低圧室
１２貯液部
１３潤滑油
１４エンドキャップ
１５取付金具
１６仕切板
１７シール材
１８ガイド
１９フロートバルブ
２０固定スクロール
２１キー
２２チップシール
２３旋回スクロール
２３ａ筒型ボス部
２４チップシール
２５オルダムリング
２６オイルカバー
２７胴体
２８ターミナル
２９ターミナルカバー
３０オイルピックアップ
３０ａ給油孔
３１バランサ
３２バランサ
３３副軸受部材
３４スラスト
３５カバー
３６取付脚
３７ボトム

Claims

密閉容器内を下部の低圧室と上部の高圧室に仕切る仕切板を設け、下部の低圧室にモータと圧縮機構部とを収納し、
前記圧縮機構部は鏡板に渦巻状のラップを直立して形成した旋回スクロールと、前記旋回スクロールの鏡板背面を支持する主軸受部材と、前記旋回スクロールと組み合わされ鏡板に渦巻状のラップを直立して形成した固定スクロールと、駆動軸と、前記駆動軸の一端に設けられた偏心軸とが一体に形成され、
前記偏心軸は前記旋回スクロールの筒型ボス部で支持され、前記駆動軸の主軸は前記主軸受部材で支持されたスクロール圧縮機であって、
前記主軸受部材におけるスラスト軸受の内側で、前記旋回スクロールの筒型ボス部が旋回する空間をスラスト軸受内側空間とし、
前記スラスト軸受の外側で前記モータ上部の空間をスラスト軸受外側空間とし、
前記スラスト軸受と前記スラスト軸受内側空間との間に内側連通路を設けたことを特徴とするスクロール圧縮機。
前記駆動軸の中心と前記主軸の中心との距離を前記旋回スクロールの旋回半径とし、
前記スラスト軸受の半径方向の幅を前記旋回半径の２倍より小さくした請求項１に記載のスクロール圧縮機。
前記内側連通路と前記スラスト軸受外側空間をつなぐ外側連通路を設けた請求項１または２に記載のスクロール圧縮機。
前記内側連通路と連通する環状油溝を前記スラスト軸受に設けた請求項１に記載のスクロール圧縮機。
前記駆動軸の中心と前記主軸の中心との距離を前記旋回スクロールの旋回半径とし、
前記環状油溝の内側スラスト軸受および外側スラスト軸受の半径方向の幅をそれぞれ旋回半径の２倍より小さくした請求項４に記載のスクロール圧縮機。
前記環状油溝と前記スラスト軸受外側空間をつなぐ外側連通路を設けた請求項４または５に記載のスクロール圧縮機。