(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
翼部を備えた固定スクロールと、
この固定スクロールの翼部と噛合する翼部を備え、これらの間に圧縮空間を形成する旋回スクロールと、
この旋回スクロールと回転自在に掛合するクランク部を備え、このクランク部と一体に主軸部が連設される回転軸と、
この回転軸の主軸部を回転自在に枢支する枢支手段と、
この枢支手段によって枢支された回転軸を回転駆動する駆動手段とを具備し、旋回スクロールを旋回運動させて圧縮空間に被圧縮ガスを吸込み、圧縮して吐出するスクロール式圧縮機において、
上記枢支手段は、
回転軸の主軸部一端を、第１の軸受具であるコロ軸受および第２の軸受具であるすべり軸受を介して枢支する主軸受と、
主軸部他端を、第３の軸受具を介して枢支する副軸受とからなり、
上記第３の軸受具に対して、第１の軸受具は第２の軸受具よりも遠い位置に設けられ、
第１の軸受具と回転軸とのクリアランスをＣａ，第２の軸受具と回転軸とのクリアランスをＣｂ、第３の軸受具と回転軸とのクリアランスをＣｃとしたとき、
Ｃａ  ＜  Ｃｂ
Ｃｂ  ＞  Ｃｃ  
の関係に設定したことを特徴とする流体圧縮機。
【請求項２】
上記駆動手段は、回転軸に嵌着されるロータと、このロータの外周に狭小の間隙を存して配置されるステータとからなる電動機であり、
上記第１の軸受具と回転軸とのクリアランスをＣａとしたとき、
Ｃａ  ＜  ７５μm の関係に設定したことを特徴とする請求項１記載の流体圧縮機。
【請求項３】
上記固定スクロールと、旋回スクロール、回転軸、枢支手段および駆動手段はその軸方向が全て水平に向けられ、圧縮機として横置き形であることを特徴とする請求項１記載のスクロール式圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、たとえば空気調和機の冷凍サイクルを構成する圧縮機として用いられるスクロール式圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、空気調和機の冷凍サイクルを構成する圧縮機においては、通常のロータリ式圧縮機と比較して、運動騒音が極めて低く、かつ吸込弁や吐出弁など不要で部品点数が少なくてすみ、しかも圧縮性能のよいスクロール式圧縮機が多用される傾向にある。
【０００３】
この種のスクロール式圧縮機は、密閉ケース内に、回転軸の一端側に電動機部、他端側に圧縮機部を連結してなる電動圧縮機本体を収容している。
上記圧縮機構部は、固定スクロールと旋回スクロールとからなり、各スクロールの渦巻状の翼部相互を噛合させ、これら翼部と各スクロールの鏡板部とで圧縮空間を形成する。
【０００４】
上記回転軸の回転にともなって旋回スクロールが旋回運動し、圧縮空間に被圧縮ガスである低圧のガス冷媒を吸込み、圧縮空間の容積減少により、圧縮して吐出するようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ここで問題は、旋回スクロールと掛合するクランク部を備えた回転軸と、この回転軸を軸受具を介して枢支する枢支手段とのクリアランス（隙間）の関係である。
【０００６】
すなわち、上記枢支手段である支持フレームは孔加工された軸受孔部を備え、ここに軸受具が嵌め込まれる。この軸受具に切削加工された回転軸が嵌挿され、軸受具を介して回転軸が支持フレームに枢支される。
【０００７】
上記支持フレームと回転軸は、それぞれの加工精度を高く保持しているが、それでもある程度のバラツキが生じることは避けられない。そして、軸受具自体においても、ラジアル方向にクリアランスを有する。
【０００８】
実際の組立て完成品として、これら支持フレームと回転軸の加工バラツキと軸受具の隙間の組み合わせで、互いに異なる現象で回転軸の傾きが生じ、このクランク部に掛合する旋回スクロールの傾きにつながる不具合となる。
【０００９】
そこで、実公平４−５５２７２号公報が提案されている。このスクロール圧縮機では、旋回軸受および上下主軸受のうち、少なくとも上主軸受を円筒コロ軸受とし、この円筒コロ軸受の軸受隙間を旋回軸受隙間より小さくしたことが特徴であり、旋回スクロールの傾きをより少なくすることを目的としている。
【００１０】
しかるに、ここで開示されているスクロール圧縮機においては、回転軸（駆動軸）の最上端に備えられるクランク軸部およびこのクランク軸部と連設される回転軸上部のみを枢支する構成で、いわゆる片持ち構造となっている。
【００１１】
一方、回転軸の下部には電動機のロータが嵌着され、さらに回転軸下端部は下方に延出されて、密閉容器の底部に形成された油溜めに浸漬されており、全長としてはかなり長いものである。
【００１２】
このように従来のスクロール圧縮機は、回転軸の一端部のみの枢支で、他端部の枢支がない。したがって、完全確実に回転軸の傾きをなくして安定運転をなすまでには至らない。
【００１３】
そしてこの圧縮機では、回転軸の軸方向を垂直方向に向けた、いわゆる縦形のものであり、回転軸の自由端におけるふれ回りの発生が比較的少なくてすむ。しかるに、圧縮機の据付けスペースの点で有利な横置き形（回転軸ほかの軸方向が水平方向になる）では、自由端側に電動機のロータが嵌着される。このロータは重量が大であり、停止時ばかりでなく回転時にも重力の影響を受けることから、信頼性を保持する意味で何らかの処置が必要となる。
【００１４】
本発明は上記事情に着目してなされたものであり、その目的とするところは、回転軸の一端側において２つの軸受手段を介して枢支し、他端側においても枢支することを前提として、各軸受に対する荷重配分を改善し、回転軸の安定した回転による旋回スクロールの傾きを防止し、圧縮性能および信頼性の向上を図れるスクロール式圧縮機を提供しようとするものである。
【００１５】
【課題を解決するため手段】
上記目的を満足するため、本発明のスクロール式圧縮機は、翼部を備えた固定スクロールと、この固定スクロールの翼部と噛合する翼部を備え、これらの間に圧縮空間を形成する旋回スクロールと、この旋回スクロールと回転自在に掛合するクランク部を備え、このクランク部と一体に主軸部が連設される回転軸と、この回転軸の主軸部を回転自在に枢支する枢支手段と、この枢支手段によって枢支された回転軸を回転駆動する駆動手段とを具備し、旋回スクロールを旋回運動させて圧縮空間に被圧縮ガスを吸込み、圧縮して吐出するスクロール式圧縮機において、
上記枢支手段は、回転軸の主軸部一端を、第１の軸受具であるコロ軸受および第２の軸受具であるすべり軸受を介して枢支する主軸受と、主軸部他端を、第３の軸受具を介して枢支する副軸受とからなり、上記第３の軸受具に対して、第１の軸受具は第２の軸受具よりも遠い位置に設けられ、第１の軸受具と回転軸とのクリアランスをＣａ，第２の軸受具と回転軸とのクリアランスをＣｂとしたとき、Ｃａ＜Ｃｂの関係に設定した。
【００１６】
そして、請求項１記載の上記第２の軸受具と回転軸とのクリアランスをＣｂ，第３の軸受具と回転軸とのクリアランスをＣｃとしたとき、Ｃｂ＞Ｃｃの関係に設定した。
【００１７】
また、上記駆動手段は、回転軸に嵌着されるロータと、このロータの外周に狭小の間隙を存して配置されるステータとからなる電動機であり、上記第１の軸受具と回転軸とのクリアランスをＣａとしたとき、Ｃａ＜７５μm の関係に設定した。
【００１８】
また、上記固定スクロールと、旋回スクロール、回転軸、枢支手段および駆動手段はその軸方向が全て水平に向けられ、圧縮機として横置き形である。
【００１９】
【作用】
本発明によれば、運転時の圧縮荷重を、主軸受に備えた第１の軸受具であるコロ軸受と、第３の軸受具を備えた副軸受とで受けるため、回転軸の傾きを最小として、ロックの発生がない。
【００２０】
また、回転軸が傾いても、電動機のモータギャップを適正に保持でき、起動不良がない。
また、回転軸や、他の構成部品に重力が作用するが、上記設定により重力の影響を最小に抑制する。
【００２１】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を、図面にもとづいて説明する。
図１は、横置き型のスクロール式圧縮機を示す。図中１は、水平方向に長い密閉ケースである。この密閉ケース１内の、図において右側部に主軸受である支持フレーム２が設けられる。左側部にはスティ２０が取着固定され、このスティの延出端部に副軸受２１が取付けボルト２２を介して取付け固定される。
【００２２】
上記支持フレーム２および副軸受２１ともに、その軸方向が水平方向に向けられる。そして、支持フレーム２は後述する第１の軸受具Ａと第２の軸受具Ｂを介して、かつ副軸受２１は後述する第３の軸受具Ｃを介して、水平方向に延出される回転軸３を回転自在に枢支している。
【００２３】
上記回転軸３の上記支持フレーム２側には、圧縮機構部４が連結され、他の位置にはステータ５とロータ６とからなる電動機部７が設けられる。
上記圧縮機構部４は、上記支持フレーム２にオルダムリング１０を介して旋回自在に支持される旋回スクロール１１と、この旋回スクロール１１と噛合する固定スクロール１２とから構成される。上記オルダムリング１０は、旋回スクロール１１の自転を規制し、旋回運動のみ行わせる。
【００２４】
上記回転軸３は、上記ロータ６が嵌着されるとともに各軸受具Ａ，Ｂ，Ｃに枢支される部位を主軸部３ａと呼び、この主軸部の図において右側端部にバランサ部３ｂが設けられ、さらに主軸部と偏心して一体にクランク部３ｃが設けられている。そしてこのクランク部３ｃに、上記旋回スクロール１１に一体に設けられるボス部１１ｃが回転自在に係合する。
【００２５】
上記旋回スクロール１１は、ボス部１１ｃを備えた鏡板部１１ａと、この鏡板部１１ａの上面側に一体に突設される渦巻状の翼部１１ｂとからなる。
上記固定スクロール１２は、鏡板部１２ａと、この鏡板部１２ａの下面側に一体に突設され旋回スクロール１１の翼部１１ｂと噛合する渦巻状の翼部１２ｂとからなる。
【００２６】
これら旋回，固定スクロール１１，１２の鏡板部１１ａ，１２ａと翼部１１ｂ，１２ｂとで、一対の圧縮空間ａが形成され、周端部側から被圧縮ガスである冷媒ガスを取り込んで、中心部側に移動するとともにその容積を縮小させ、圧縮作用を行えるようになっている。
【００２７】
上記固定スクロール鏡板部１２ａの中央部には、上記圧縮空間ａの渦巻き中心と連通するよう吐出ポート１３が貫通して設けられる。上記鏡板部１２ａ端面にはバルブカバー１４が取着され、吐出ポート１３に対向する密閉空間である高圧吐出室１５を形成している。
【００２８】
上記高圧吐出室１５には、図示しない吐出管が接続される。この吐出管は、密閉ケース１を貫通して外部に延出され、ここでは図示しない冷凍サイクルの凝縮器に連通する。
【００２９】
また、密閉ケース１の図において上部中央には吸込管１６が接続され、ケース１内部空間と連通する。上記吸込管１６は、ここでは図示しない冷凍サイクルの蒸発器と連通する。
【００３０】
上記副軸受２１には、容積形の給油ポンプ１７が設けられる。この給油ポンプ１７から油吸上げ管１８が延出され、この端部に取着されるフィルタ１８ａは、密閉ケース１内底部に形成される油溜り部１９の潤滑油に浸漬する。
【００３１】
つぎに、上記軸受具について詳述する。
回転軸３における主軸部３ａの最も右側部位であるバランサ部３ｂと隣接する部位に挿嵌される上記第１の軸受具Ａは、コロ軸受である。
【００３２】
上記第２の軸受具Ｂは、第１の軸受具Ａを基準にしてバランサ部３ｂとは反対側の部位に備えられていて、鉛青銅軸受とも呼ばれるすべり軸受である。上記副軸受２１に備えられる第３の軸受具Ｃは、ボール軸受である。
【００３３】
回転軸３および支持フレーム２と副軸受２１の加工精度条件から、各軸受Ａ，Ｂ，Ｃと回転軸３との間に生じるクリアランス（隙間）は、以下のような条件に設定される。
【００３４】
図２に示すように、コロ軸受Ａと回転軸３との間のクリアランスをＣａ，すべり軸受Ｂと回転軸３との間のクリアランスをＣｂ，ボール軸受Ｃと回転軸３との間のクリアランスをＣｃとしたとき、
（１）  Ｃａ  ＜  Ｃｂ
（２）  Ｃｂ  ＞  Ｃｃ
（３）  Ｃｂ  ＜  ７５μm
である。
【００３５】
しかして、電動機部７に通電して圧縮機構部４を駆動すると、蒸発器で蒸発した低圧の冷媒ガスが、吸込管１６を介して密閉ケース１内に導入され、内部空間に充満する。
【００３６】
この冷媒ガスは、旋回スクロール１１と固定スクロール１２とで形成される圧縮空間ａの外周部に吸込まれる。そして、旋回スクロール１１の旋回運動にともなって徐々に中心部に移送され、空間容量が減少することにより圧縮される。
【００３７】
所定圧まで上昇したところで、高圧の冷媒ガスは吐出ポート１３からバルブカバー１４内の高圧吐出室１５へ吐出され、充満する。さらに、高圧吐出室１５と連通する吐出管を介して外部の凝縮器に導かれる。
【００３８】
この凝縮器で高圧の冷媒ガスは凝縮して液冷媒に変ってから、断熱膨張をなし、さらに蒸発器に導かれて蒸発し、被空調室に対する冷房作用をなす。蒸発冷媒は再び圧縮機の吸込管１６から吸込まれ、上述のサイクルを循環する。
【００３９】
図３に示すように、上記旋回スクロール１１の旋回運動にともなって、この旋回スクロールと係合する回転軸３のクランク部３ｃが圧縮荷重Ｆを受けるとき、回転軸は各軸受具Ａ〜Ｃとのクリアランスの範囲内で移動する。
【００４０】
このクリアランスが先に説明したように、コロ軸受Ａと回転軸３との間のクリアランスをＣａ，すべり軸受Ｂと回転軸３との間のクリアランスをＣｂ，ボール軸受Ｃと回転軸３との間のクリアランスをＣｃとしたとき、（１）Ｃａ＜Ｃｂ、（２）Ｃｂ＞Ｃｃであるから、回転軸３にかかった圧縮荷重Ｆをコロ軸受Ａとボール軸受Ｃとで受ける。
【００４１】
換言すれば、回転軸３はコロ軸受Ａとボール軸受Ｃとのクリアランスの範囲内で圧縮荷重を受けて軸移動をなし、すべり軸受Ｂには圧縮荷重が及ばない。しかも、コロ軸受Ａとボール軸受Ｃは回転軸３に対して最大限長く離間した距離で枢支することになるので、回転軸の傾きがなくなって安定した運転を得る。
【００４２】
また回転軸３が最大の圧縮荷重を受けて回転軸３が傾いても、（３）Ｃｂ＜７５μm の条件により、ステータ５とロータ６との隙間であるモータギャップを、０．２０mm以上確保できる。すなわち、どのような条件下にあっても、常にモータギャップを適正に保持でき、起動不良を防止する。
【００４３】
以上の理由により、ロータ６のふれ回りを最大限抑制でき、磁力の発生が安定して、回転トルクの減少を防止する。たとえば、駆動トルクが圧縮機構部４における圧縮荷重やスラスト荷重より小さくなると駆動不良となり、またロータ６のふれ回りが大きくなると振動も大になるが、先に述べた設定から起動不良を防止でき、ロータのふれ回りもない。
【００４４】
なお、回転軸３を主軸受である支持フレーム２において第１の軸受具であるコロ軸受Ａと、第２の軸受具であるすべり軸受Ｂで枢支することと、副軸受２１において第３の軸受具であるボール軸受Ｃで枢支することを前提として、これら軸受Ａ，Ｂ，Ｃの回転軸３に対するクリアランスの設定は、第１条件として、
Ｃａ＜Ｃｂと限定した。
【００４５】
しかしながら、実際のクリアランスには、上記（１）の条件のほか、Ｃａ＝Ｃｂ、Ｃａ＞Ｃｂの関係が残されている。
Ｃａ＝Ｃｂの場合は（１）の条件に近いので許容されるが、Ｃａ＞Ｃｂである条件の設定は全く許容されない。
【００４６】
Ｃａ＞Ｃｂの場合は、図４に示すように、回転軸３が圧縮荷重Ｆを受けた状態で軸移動すると、コロ軸受Ａには接触せず、すべり軸受Ｂに接触してしまう。すべり軸受Ｂは鉛青銅板である薄板を軸に巻装したものであるから，大きな圧縮荷重を受けると回転軸３を枢支することができずにロックに至り易い。
【００４７】
図５（Ａ）は、本発明のクリアランス条件Ｃａ＜Ｃｂを具体的に表し、同図（Ｂ）は先のクリアランス条件Ｃａ＞Ｃｂを具体的に表す。
同図（Ａ）における実測値をもって説明すると、回転軸３にかかる圧縮荷重Ｆを１００％としたときに各軸受に荷重がかかる割合は、コロ軸受Ａでは１２２％となるが、すべり軸受では０％、ボール軸受では２２％である。
【００４８】
これに対して同図（Ｂ）のＣａ＞Ｃｂの条件下では、回転軸３にかかる圧縮荷重Ｆを１００％としたときに各軸受に荷重がかかる割合は、コロ軸受Ａでは０％、すべり軸受Ｂでは１３７％、ボール軸受Ｃでは３７％である。
【００４９】
すなわち、Ｃａ＞Ｃｂの条件下では、コロ軸受Ａで荷重を受けることがなく、そのほとんどをすべり軸受Ｂで受ける。しかも、このときのすべり軸受Ｂは、本発明の設定条件（Ｃａ＜Ｃｂ）におけるコロ軸受Ａが受ける荷重よりも大きな荷重を受け、単品での信頼性が低いことから、回転軸３のロックに至り易い。
【００５０】
また、回転軸３を水平にして、いわゆる横置き形とした。上記回転軸３は、軸方向に沿って重量の大である電動機部７のロータ６が嵌着されているところから、その重力の影響を受ける。
【００５１】
しかしながら本発明では、回転軸３は上記ロータ６嵌着部の一側部を第１の軸受具Ａと第２の軸受具Ｂを介して支持フレーム２に枢支されているとともに他側部を第３の軸受具Ｃを介して副軸受２１に枢支される。
【００５２】
すなわち、本発明のスクロール式圧縮機は横置き形であり、ロータ６の重量全てが回転軸３にかかり重力が影響するが、上記構造を採用したので、いかなる状況にあっても回転軸３がロックすることなく、安定した作動をなす。
【００５３】
なお、上記実施例のスクロール式圧縮機は、空気調和機の冷凍サイクルを構成するものとして説明したが、これに限定されるものではなく、他の被圧縮ガスを圧縮する圧縮機として使用できる。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、第１の軸受具と回転軸とのクリアランスをＣａ，第２の軸受具と回転軸とのクリアランスをＣｂとしたとき、  Ｃａ＜Ｃｂの関係に設定したから、運転時の圧縮荷重を第１の軸受具であるコロ軸受と、第３の軸受具である副軸受とで受けることになり、回転軸の傾きを最小としてロックを確実に防止でき、信頼性の向上を図れる効果を奏する。
【００５５】
そして、第２の軸受具と回転軸とのクリアランスをＣｂ，副軸受に備えられる第３の軸受具と回転軸とのクリアランスをＣｃとしたとき、Ｃｂ＞Ｃｃの関係に設定したから、運転時の圧縮荷重を運転時の圧縮荷重を第１の軸受具であるコロ軸受と第３の軸受具である副軸受とで受けるため、回転軸の傾きを最小としてロックを確実に防止でき、信頼性の向上を図れる効果を奏する。
【００５６】
また、駆動手段をロータとステータとからなる電動機とし、第１の軸受具と回転軸とのクリアランスをＣａとしたとき、Ｃａ＜７５μm の関係に設定したから、回転軸が傾いても、モータギャップを適正に保持でき、起動不良がなく、信頼性の向上を図れる効果を奏する。
【００５７】
また、固定スクロールと、旋回スクロール、回転軸、枢支手段および駆動手段の軸方向を全て水平に向け、圧縮機として横置き形としたから、回転軸を水平にすることにより、この回転軸と他の部品に重力が作用するが、重力の影響を最小限に抑制して円滑な回転を保持し、信頼性の向上を図れる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す、横置き形のスクロール式圧縮機の縦断面図。
【図２】同実施例の、回転軸に対する各軸受具の関係を模式的に表す図。
【図３】同実施例の、回転軸が圧縮荷重を受けた状態の関係を模式的に表す図。
【図４】本発明と異なる条件下での、回転軸が圧縮荷重を受けた状態の関係を模式的に表す図。
【図５】（Ａ）は、本発明の各軸受にかかる荷重を説明する図。
（Ｂ）は、本発明とは異なる条件下での各軸受にかかる荷重を説明する図。
【符号の説明】
１２…固定スクロール、１１…旋回スクロール、３ｃ…クランク部、３ａ…主軸部、３…回転軸、Ａ…第１の軸受具（コロ軸受）、Ｂ…第２の軸受具（すべり軸受）、２…主軸受（支持フレーム）、Ｃ…第３の軸受具（ボール軸受）、２１…副軸受、５…ステータ、６…ロータ、７…電動機部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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