(57)【要約】  圧縮機は、駆動軸に形成された油供給路を通じて油溜め空間の油を汲み上げて主軸受に供給する圧縮機であって、駆動軸のうち主軸受で支持される部分が、駆動軸の軸方向の上方に向かうにしたがって径が大きくなるテーパ形状に構成されている。
2019180779.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
縦型に配置され、底部に油溜め空間が形成される密閉容器と、
前記密閉容器内に配置され、流体を圧縮する圧縮機構部と、
前記密閉容器内に配置され、前記圧縮機構部を駆動する電動機と、
前記電動機の回転力を前記圧縮機構部に伝達する駆動軸と、
前記駆動軸を支持する主軸受とを備え、
前記駆動軸に形成された油供給路を通じて前記油溜め空間の油を汲み上げて前記主軸受に供給する圧縮機であって、
前記駆動軸のうち前記主軸受で支持される部分が、前記駆動軸の軸方向の上方に向かうにしたがって径が大きくなるテーパ形状に構成されている圧縮機。
【請求項２】
前記油供給路は、前記駆動軸を軸方向に貫通する軸方向油穴と、前記軸方向油穴から径方向に前記駆動軸を貫通する径方向油穴とを有し、前記径方向油穴の油流出側の開口部が、前記主軸受で覆われる位置であって、前記主軸受の軸方向の真ん中よりも下側でかつ、前記主軸受の下端部よりも上側に設置されている請求項１記載の圧縮機。
【請求項３】
前記主軸受は、上下２つの軸受から構成されている請求項１または請求項２記載の圧縮機。
【請求項４】
前記上下２つの軸受の間には隙間が形成されており、前記隙間の高さ位置が、前記径方向油穴の油流出側の開口部と同じ高さ位置である請求項２に従属する請求項３記載の圧縮機。
【請求項５】
前記駆動軸は、前記電動機の電動機回転子に固定された主軸部と前記主軸部より下方の副軸部とを有し、
前記主軸部が前記主軸受で支持され、前記副軸部が副軸受で支持されており、前記油溜め空間の油が前記主軸受および前記副軸受に供給される請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒等の流体を圧縮する圧縮機に関し、さらに詳しくは駆動軸の構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、縦型に配置される密閉容器内に、駆動軸と、駆動軸を駆動する電動機部と、駆動軸の回転により流体を圧縮する圧縮機構部とを備えた圧縮機がある（例えば特許文献１参照）。特許文献１において駆動軸は、上から順に揺動軸と、主軸と、副軸とを有し、揺動軸が揺動軸受で支持され、主軸が主軸受で支持され、副軸が副軸受で支持されている。そして、密閉容器の底部に溜められた油を、駆動軸に形成された給油路を介して各軸受に供給することで、各軸受の潤滑を行い、焼き付き等の故障を防いでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−５６４７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載のような、いわゆる縦型の圧縮機では、軸受の中でも主軸受にかかる軸受荷重が最も大きくなる。主軸受にかかる軸受荷重は、回転数および高負荷条件に比例して大きくなり、主軸受の損傷につながる恐れがある。このため、主軸受にかかる軸受荷重に基づく主軸受の損傷を低減する構造が求められている。しかし、特許文献１では、この点について何ら言及されておらず、主軸受の信頼性を向上する上で更なる改善の余地があった。【０００５】
本発明は、上記のような課題を解決するためのものであり、主軸受の信頼性を向上することが可能な圧縮機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る圧縮機は、縦型に配置され、底部に油溜め空間が形成される密閉容器と、密閉容器内に配置され、流体を圧縮する圧縮機構部と、密閉容器内に配置され、圧縮機構部を駆動する電動機と、電動機の回転力を圧縮機構部に伝達する駆動軸と、駆動軸を支持する主軸受とを備え、駆動軸に形成された油供給路を通じて油溜め空間の油を汲み上げて主軸受に供給する圧縮機であって、駆動軸のうち主軸受で支持される部分が、駆動軸の軸方向の上方に向かうにしたがって径が大きくなるテーパ形状に構成されているものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の圧縮機によれば、駆動軸のうち主軸受で支持される部分を、駆動軸の軸方向の上方に向かうにしたがって径が大きくなるテーパ形状とした。これにより、主軸受の受圧面積が大きくなり、単位面積当たりの軸受荷重が減少することで、主軸受の信頼性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る圧縮機を示す縦断面模式図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る圧縮機の主軸に発生する面圧の説明図である。
【図３】比較例としての従来の圧縮機の主軸に発生する面圧の説明図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る圧縮機の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る圧縮機を示す縦断面模式図である。以下、図１を参照しながら圧縮機１００の構成について説明する。図１の矢印Ｘ方向を駆動軸の径方向、矢印Ｚ方向を駆動軸の軸方向と定義する。また、図１において白抜き矢印は作動ガスの流れを示し、実線矢印は油の流れを示している。
【００１０】
図１の圧縮機１００は、いわゆる縦型のスクロール圧縮機であって、例えば冷媒等の作動ガスである流体を圧縮して吐出するものである。圧縮機１００は、圧縮機構部２と、電動機１６と、駆動軸１９とを備えており、これらが密閉容器１内に収納された構成を有する。密閉容器１の底部には、冷凍機油（以下、油）を貯留する油溜め空間５が形成されており、圧縮機１００は、駆動軸１９に形成された後述の油供給路２３を通じて油溜め空間５の油を汲み上げ、駆動軸１９を支持する後述の各軸受に供給するようにしている。
【００１１】
密閉容器１は、例えば円筒形状に形成されており、耐圧性を有し、縦型に配置して使用される。密閉容器１は、密閉容器１内が、圧縮機構部２で圧縮された後の冷媒で満たされる、いわゆる高圧シェル型であり、密閉容器１内に高圧ガス雰囲気６を有する。
【００１２】
密閉容器１の側面には、作動ガスを密閉容器１内に取り込むための吸入配管９が接続されている。吸入配管９の内部には、逆止弁１０とバネ１０ａとが配置されている。逆止弁１０は、バネ１０ａにより吸入配管９を閉じる方向に付勢されており、作動ガスの逆流を防ぐ。また、密閉容器１の他の側面には、圧縮した作動ガスを密閉容器１から外へと放出する吐出配管１１が接続されている。
【００１３】
密閉容器１内には、上部側に圧縮機構部２が配置され、圧縮機構部２の下部側に電動機１６が配置されている。密閉容器１にはさらに、電動機１６を挟んで軸方向に対向するようガイドフレーム３０とサブフレーム３７とが配置されている。ガイドフレーム３０とサブフレーム３７は、焼嵌めまたは溶接等によって密閉容器１の内周面に固着されている。ガイドフレーム３０は、圧縮機構部２と電動機１６との間に配置され、ガイドフレーム３０の内周側にはコンプライアントフレーム３１が収納されている。
【００１４】
密閉容器１の底部には、上述したように油を貯留するための油溜め空間５を有する。油溜め空間５は、高圧ガス雰囲気６中に有り、駆動軸１９の下端部を支持するサブフレーム３７よりも下、サブフレーム３７の中央部に設けられた副軸受２７よりも下、駆動軸１９の端部よりも下などにある空間である。駆動軸１９はその下端面がスラスト軸受２８で支持されている。また、スラスト軸受２８は、サブフレーム３７に固定されたホルダーに固定されている。
【００１５】
圧縮機構部２は、吸入配管９から密閉容器１内に吸入された、例えば冷媒等の流体である作動ガスを圧縮するものであり、揺動スクロール３および固定スクロール４を備えている。以下では、吸入配管９から吸入された作動ガスの圧力を吸入圧、圧縮後の作動ガスの圧力を吐出圧という。
【００１６】
揺動スクロール３は、コンプライアントフレーム３１に公転運動可能に支持されている。揺動スクロール３とコンプライアントフレーム３１との間には、揺動スクロール３の自転を防止しながら揺動運動を与えるために、コンプライアントフレーム３１に揺動自在に支持されたオルダムリング４０が配置されている。
【００１７】
固定スクロール４は、揺動スクロール３の上部に配置されたものであり、密閉容器１に固定支持されたガイドフレーム３０にボルト（図示せず）等で固定されている。固定スクロール４の中心には圧縮機構部２で圧縮された高圧の作動ガスを吐出空間１７へ吐出するための吐出口１２が形成されており、吐出口１２上にはこの作動ガスの逆流を防止する吐出バルブ１３が配置されている。
【００１８】
固定スクロール４の台板４ｂの片側には渦巻体４ａが形成されている。固定スクロール４の外周部には２個１対の固定側オルダムリング溝１５ａが一直線上に形成されている。固定側オルダムリング溝１５ａには、オルダムリング４０の２個１対の固定側キー４０ａが往復摺動自在に設置されている。
【００１９】
揺動スクロール３の台板３ｂの片側には渦巻体３ａが形成されている。固定スクロール４および揺動スクロール３は、渦巻体４ａと渦巻体３ａとが互いに向き合うように配置されている。そして、渦巻体４ａと渦巻体３ａとが逆位相で組み合わされており、固定スクロール４の渦巻部および揺動スクロール３の渦巻部との間に圧縮室７が形成される。なお、揺動スクロール３の渦巻体３ａと固定スクロール４の渦巻体４ａとが組み合わされた渦巻部の外側の台板外周部空間（以下、吸入側空間）８は、吸入圧の吸入ガス雰囲気であり、つまり低圧空間となっている。
【００２０】
揺動スクロール３の台板３ｂにおいて、渦巻体３ａが形成されている面と反対側の面には、筒状のボス部３ｃが形成されている。ボス部３ｃの内面には、揺動軸受２６が設けられている。揺動軸受２６には駆動軸１９の揺動軸部２０が挿入されており、揺動軸部２０の回転により揺動スクロール３が公転運動を行う。また、台板３ｂには、圧縮室７と後述のガス導入流路１４とを連通する抽気孔３ｅが設けられている。
【００２１】
揺動スクロール３の台板３ｂにおいて、ボス部３ｃが形成されている面側の外周部には、コンプライアントフレーム３１が収納されている。揺動スクロール３の台板３ｂにおいて、ボス部３ｃが形成されている面には、コンプライアントフレーム３１のスラスト面３３と摺動可能なスラスト面３ｄが形成されている。また、揺動スクロール３の外周部には２個１対の揺動側オルダムリング溝１５ｂが一直線上に形成されている。この揺動側オルダムリング溝１５ｂは、固定側オルダムリング溝１５ａと約９０度の位相差を持ち、オルダムリング４０の２個１対の揺動側キー４０ｂが往復摺動自在に設置されている。揺動側キー４０ｂは、コンプライアントフレーム３１のスラスト面３３の外周部に形成された往復摺動面４１を往復摺動する。
【００２２】
ガイドフレーム３０は、ガイドフレーム３０の内周面の圧縮機構部２側に上部嵌合円筒面３０ａを有し、電動機１６側に下部嵌合円筒面３０ｂを有している。上部嵌合円筒面３０ａは、コンプライアントフレーム３１の外周面に形成された上部嵌合円筒面３１ａと係合している。また、下部嵌合円筒面３０ｂは、コンプライアントフレーム３１の外周面に形成された下部嵌合円筒面３１ｂと係合している。
【００２３】
コンプライアントフレーム３１の外周面には、上下２ヶ所に、上部円環状シール部材３６ａおよび下部円環状シール部材３６ｂが配置されている。そして、コンプライアントフレーム３１の外面とガイドフレーム３０の内面との間には、上部円環状シール部材３６ａおよび下部円環状シール部材３６ｂで上下が仕切られたコンプライアントフレーム下部空間３２ｂが形成されている。なお、上部円環状シール部材３６ａおよび下部円環状シール部材３６ｂは、図１においてコンプライアントフレーム３１の外周面の２ヶ所に配置されているが、この位置に限られず、ガイドフレーム３０の内周面の２ヶ所に配置しても良い。
【００２４】
コンプライアントフレーム３１には、スラスト面３３とコンプライアントフレーム下部空間３２ｂとを連通するガス導入流路１４が形成されている。ガス導入流路１４は、上述したように台板３ｂの抽気孔３ｅと連通するように設けられている。また、ガイドフレーム３０と密閉容器１の内壁との間には隙間が形成されて、吐出空間１７と高圧ガス雰囲気６の空間とを連通する流路１４ａが形成されている。流路１４ａには、台板４ｂに形成された吐出口１２から吐出空間１７に吐出された高圧の作動ガスが通過する。
【００２５】
揺動スクロール３のボス部３ｃの外部とコンプライアントフレーム３１との間には、中間圧の空間である中間圧空間３８が設けられている。中間圧とは、吐出圧より低く、かつ吸入圧よりも高い圧力である。また、コンプライアントフレーム３１には、貫通流路３９ｅを介して中間圧空間３８と連通する中間圧調整弁空間３９ｄが形成されている。中間圧調整弁空間３９ｄには、中間圧調整弁３９ａと、中間圧調整弁おさえ３９ｂと、中間圧調整バネ３９ｃとが収納されており、中間圧調整弁３９ａによって中間圧空間３８の圧力が中間圧に調整されるようになっている。中間圧調整バネ３９ｃは自然長より縮められて中間圧調整弁空間３９ｄ内に収納されている。
【００２６】
また、コンプライアントフレーム３１の上部とガイドフレーム３０との間には、コンプライアントフレーム上部空間３２ａが形成されており、コンプライアントフレーム上部空間３２ａと中間圧調整弁空間３９ｄとは連通している。さらに、コンプライアントフレーム上部空間３２ａは、オルダムリング４０の内側に連通するように形成されている。したがって、中間圧空間３８とオルダムリング４０の往復摺動面４１とは、貫通流路３９ｅ、中間圧調整弁空間３９ｄおよびコンプライアントフレーム上部空間３２ａを介して連通している。
【００２７】
電動機１６は、駆動軸１９を回転駆動させるものであって、電動機回転子１６ａおよび電動機固定子１６ｂを有して、回転数可変で、回転力を発生する。電動機回転子１６ａは焼嵌め等により駆動軸１９の後述の主軸部２１に固定されており、電動機固定子１６ｂは焼嵌め等により密閉容器１に固定されている。電動機固定子１６ｂには、ガラス端子（図示せず）が接続されており、ガラス端子は外部から電力を得るためのリード線（図示せず）に接続されている。そして、電動機固定子１６ｂに電力が供給されたとき、駆動軸１９および電動機回転子１６ａが回転する。なお、圧縮機１００における回転系全体のバランシングを行うため、電動機回転子１６ａにはバランスウェイト１８ａが固定され、駆動軸１９にはバランスウェイト１８ｂが固定されている。
【００２８】
駆動軸１９は、駆動軸１９の上部の揺動軸部２０と、主軸部２１と、駆動軸１９の下部の副軸部２２とで構成されており、それぞれが軸受で回転可能に軸支されている。すなわち、揺動軸部２０は、揺動スクロール３のボス部３ｃの内側に設けられた揺動軸受２６で支持されている。主軸部２１は、コンプライアントフレーム３１の内周面に設けられた主軸受２５で支持されている。副軸部２２は、密閉容器１に固定支持されたサブフレーム３７内に設けられた副軸受２７で支持されている。揺動軸受２６、主軸受２５および副軸受２７は、例えば銅鉛合金等の滑り軸受で構成されている。また、駆動軸１９の下端面は、スラスト軸受２８にその自重を支えられている。
【００２９】
そして、本実施の形態１の特徴的な構成として、駆動軸１９の主軸部２１の形状を以下のようにしたことにある。すなわち、主軸部２１のうち主軸受２５で支持される部分が、駆動軸１９の軸方向の上方に向かうにしたがって径が大きくなるテーパ形状に構成されている。また、主軸受２５は、主軸部２１のテーパ形状部分を回転自在に支持するものであり、主軸部２１と同様にテーパ形状に構成されている。主軸部２１をこのようなテーパ形状とすることで、主軸部２１に働く面圧を用いて、駆動軸１９に軸方向に作用する機械損失を低減することを可能としている。この点については、改めて詳述する。
【００３０】
駆動軸１９は、電動機１６により発生する回転力を圧縮機構部２に伝達する。駆動軸１９には、油溜め空間５の油を主軸受２５、副軸受２７および圧縮機構部２の摺動部に供給する際の供給路となる油供給路２３が形成されている。油供給路２３は、駆動軸１９を軸方向に貫通する軸方向油穴２３ａと、径方向油穴２３ｂと、径方向油穴２３ｃとを有している。径方向油穴２３ｂは、副軸受２７の高さ位置で軸方向油穴２３ａから径方向に駆動軸１９を貫通する穴である。径方向油穴２３ｃは、主軸受２５の高さ位置で軸方向油穴２３ａから径方向に駆動軸１９を貫通する穴である。油供給路２３における油の流れについては後述する。
【００３１】
次に、図１を参照して圧縮機１００の動作について説明する。まず、吸入配管９に流れ込んだ低圧の作動ガスにより、逆止弁１０が、バネ１０ａのバネ力に打ち勝って弁止まり（図示せず）まで押し下げられる。その後、作動ガスは密閉容器１内の吸入側空間８に流入する。一方、インバータ装置から電動機１６へ電力が供給されることにより駆動軸１９が回転する。駆動軸１９の回転により揺動軸部２０が回転し、揺動スクロール３が揺動運動を行う。このとき、揺動スクロール３と固定スクロール４との間に形成された圧縮室７に作動ガスが吸い込まれる。
【００３２】
そして、圧縮室７に吸い込まれた作動ガスは、圧縮室７の幾何学的な容積変化によって低圧から高圧へと昇圧され、吐出口１２から吐出空間１７に吐出される。吐出空間１７に吐出された作動ガスは、流路１４ａを通り、圧縮機構部２と電動機１６との間の空間に導かれる。これにより、密閉容器１の内部が高圧ガス雰囲気６となる。そして、圧縮機構部２と電動機１６との間の空間に導かれた作動ガスは、密閉容器１の側面に設けられた吐出配管１１から外部へ吐出される。
【００３３】
また、圧縮機構部２で圧縮途中の中間圧の作動ガスは、台板３ｂの抽気孔３ｅからガス導入流路１４を介し、コンプライアントフレーム下部空間３２ｂへと導かれる。コンプライアントフレーム下部空間３２ｂは、上部円環状シール部材３６ａと下部円環状シール部材３６ｂとで密閉された空間となっている。そのため、コンプライアントフレーム３１は、コンプライアントフレーム下部空間３２ｂに導かれた中間圧の作動ガスによって軸方向に浮上する。以下、コンプライアントフレーム３１が軸方向に浮上するにあたっての、コンプライアントフレーム３１に作用する力について具体的に説明する。
【００３４】
コンプライアントフレーム３１の内側の中間圧空間３８の中間圧力Ｐｍ１は、「吸入側空間８の圧力Ｐｓ」と、「中間圧調整バネ３９ｃの弾性力と貫通流路３９ｅの断面積とによって決定される所定の圧力α」との和であり、Ｐｓ＋αとなる。また、コンプライアントフレーム３１の外側のコンプライアントフレーム下部空間３２ｂの中間圧力Ｐｍ２は、「吸入側空間８の圧力Ｐｓ」と、「コンプライアントフレーム下部空間３２ｂに連通する圧縮室７の位置で決定される所定の倍率β」との積であり、Ｐｓ×βとなる。コンプライアントフレーム３１にはさらに、コンプライアントフレーム下端面３４に作用する高圧の圧力が作用する。なお、「コンプライアントフレーム下端面３４に作用する高圧の圧力」とは、高圧ガス雰囲気６の圧力である。
【００３５】
以上を踏まえ、コンプライアントフレーム３１には、「中間圧力Ｐｍ１によりコンプライアントフレーム３１と揺動スクロール３とが離れようとする力」と、「圧縮作用により固定スクロール４と揺動スクロール３とが軸方向に離れようとするスラストガス力」と、の合計が、下向きの力として作用する。一方、コンプライアントフレーム３１には、「中間圧力Ｐｍ２による力」と、「コンプライアントフレーム下端面３４に作用する高圧の圧力による力」と、が上向きの力として作用する。圧縮機１００では、運転中に上向きの力が下向きの力を上回るように設定されており、これにより、コンプライアントフレーム３１は、ガイドフレーム３０の内周面に沿って軸方向に浮上する。
【００３６】
このようにコンプライアントフレーム３１が軸方向に浮上することで、揺動スクロール３も浮上する。このため、固定スクロール４と揺動スクロール３とのそれぞれの渦巻体の先端とその先端と対向する台板との隙間が小さくなる。その結果、高圧の作動ガスは、圧縮室７から漏れにくくなり、高効率な圧縮機を得ることができる。
【００３７】
一方、起動時または液圧縮時において、圧縮室７内が異常に高圧になる場合、揺動スクロール３に作用する軸方向のガス負荷が過大になる。そうすると、揺動スクロール３は、スラスト面３３を介してコンプライアントフレーム３１を押し下げる。すなわち固定スクロール４と揺動スクロール３とのそれぞれの渦巻体の先端とその先端と対向する台板との間に、比較的大きな隙間が生じる。これにより、圧縮室７内の異常な圧力上昇を抑制でき、摺動部の損傷がない信頼性の高い圧縮機を得ることができる。
【００３８】
次に、図１を参照して油の流れについて説明する。電動機回転子１６ａの回転に伴い、駆動軸１９が回転すると、圧縮室７で作動ガスの圧縮が行われる。そして、圧縮された作動ガスは、吐出口１２から吐出されて密閉容器１内が圧縮された作動ガスで満たされる。すなわち、密閉容器１内が高圧ガス雰囲気６となる。高圧ガス雰囲気６に晒された油溜め空間５と圧縮機構部２の吸入側空間８とは、駆動軸１９の軸方向油穴２３ａで連通している。このため、軸方向油穴２３ａの上端と下端とでは差圧が生じ、油溜め空間５の油が、差圧によって軸方向油穴２３ａに吸い上げられる。軸方向油穴２３ａに吸い上げられた油は、径方向油穴２３ｂ、径方向油穴２３ｃおよび軸方向油穴２３ａの上端から流出し、副軸受２７、主軸受２５および揺動軸受２６のそれぞれに供給されて各軸受を潤滑する。
【００３９】
副軸受２７に給油された油は、副軸受２７を潤滑した後、密閉容器１の下部の油溜め空間５に戻される。主軸受２５に給油された油は、主軸受２５と主軸部２１との間を潤滑した後、中間圧空間３８または高圧ガス雰囲気６へと導かれる。以下、主軸受２５に供給された油の流れを簡単に説明する。
【００４０】
主軸受２５に供給される前の油の圧力は、吐出圧力Ｐｄとほぼ等しい。そして、主軸部２１を潤滑中の油は、軸受のくさび効果により、吐出圧力Ｐｄよりも大きな圧力Ｐｄ１となる。主軸受２５を潤滑中の圧力Ｐｄ１の油は、中間圧空間３８および高圧ガス雰囲気６のそれぞれとの間で差圧が生じる。すなわち、中間圧空間３８の圧力をＰαとすると、主軸受２５と中間圧空間３８との間では、Ｐｄ１−Ｐα＝ΔＰ１の差圧が生じる。また、主軸受２５と高圧ガス雰囲気６との間では、Ｐｄ１−Ｐｄ＝ΔＰ２の差圧が生じる。それぞれの差圧を比べると、ΔＰ１の差圧の方が大きいため、主軸受２５を潤滑した油は、積極的に中間圧空間３８へと導かれる。
【００４１】
一方、軸方向油穴２３ａの上端まで導かれた油は、揺動スクロール３に設けられたボス部３ｃに供給される。ボス部３ｃに供給された油は、揺動軸受２６を通って減圧され、中間圧となり、結果的に中間圧空間３８に導かれる。
【００４２】
以上のようにして中間圧空間３８に導かれた油は、貫通流路３９ｅを通った後、中間圧調整バネ３９ｃのバネ力に打ち勝ちって中間圧調整弁３９ａを径方向の外側に押し上げ、一旦、コンプライアントフレーム上部空間３２ａに排出される。その後、コンプライアントフレーム上部空間３２ａに排出された油は、オルダムリング４０の内側に排出され、吸入側空間８に流入する。また、コンプライアントフレーム上部空間３２ａに排出された油の一部は、スラスト面３ｄに給油された後に、往復摺動面４１に供給され、吸入側空間８に流入する。
【００４３】
吸入側空間８に流入した油は、吸入配管９から流入する低圧の作動ガスとともに圧縮機構部２へと吸入される。圧縮機構部２に吸入された油は、固定スクロール４と揺動スクロール３との間の隙間をシールおよび潤滑する。これにより、圧縮機１００の正常な運転を可能にする。
【００４４】
このような主軸受２５周りの圧力関係と油の流れとを鑑みて、主軸受２５の全体の積極的な潤滑と、中間圧空間３８から圧縮機構部２への積極的な油導入とを狙って、以下の構造を採用している。すなわち、径方向油穴２３ｃの油流出側の開口部２３ｃａが、主軸受２５で覆われる位置であって、主軸受２５の軸方向の真ん中よりも軸方向の下側かつ、主軸受２５の下端部よりも上側に配置されている。
【００４５】
このような位置に径方向油穴２３ｃの開口部２３ｃａを配置することで、軸方向油穴２３ａの下端から上方へと導かれてきた油が、径方向油穴２３ｃの開口部２３ｃａから主軸受２５へと供給される。そして、径方向油穴２３ｃの開口部２３ｃａから主軸受２５へと供給された油が、差圧により上方へと流れる過程で主軸受２５を潤滑することができる。仮に、径方向油穴２３ｃの開口部２３ｃａが主軸受２５の軸方向の真ん中よりも上方にあると、開口部２３ｃａよりも下方の主軸受２５の潤滑が不十分になる恐れがある。しかし、本実施の形態１では、主軸受２５を全体的に潤滑できる。
【００４６】
そして、本実施の形態１は、上述したように、主軸部２１のうち主軸受２５で支持される部分を、駆動軸１９の軸方向の上方に向かうにしたがって径が大きくなるテーパ形状としたことを特徴としている。以下、この構成としたことによる作用効果について説明する。
【００４７】
＜作用効果１＞
主軸部２１を、駆動軸１９の軸方向の上方に向かうにしたがって径が大きくなるテーパ形状としたことで、軸方向の上方に径が同じの円柱状とした場合と比べて、主軸受２５と主軸部２１との間に発生する軸受荷重を支える面積である受圧面積が拡大する。受圧面積が拡大することで、主軸受２５の単位面積当たりの軸受荷重が低減する。その結果、軸受荷重による主軸受２５の疲労破壊を抑制でき、主軸受２５の信頼性を向上できる。
【００４８】
＜作用効果２＞
図２は、本発明の実施の形態１に係る圧縮機の主軸に発生する面圧の説明図である。図３は、比較例としての従来の圧縮機の主軸に発生する面圧の説明図である。
図３に示すように、従来の圧縮機では、くさび効果によって主軸部２１０に発生する面圧による力、つまり油膜反力による力Ｆは、径方向のみであった。一方、図２に示した実施の形態１に係る圧縮機１００によれば、主軸部２１のうち主軸受２５で支持される部分がテーパ形状であることで、面圧による力Ｆが、軸方向のＦｙと径方向のＦｘとに成分わけが可能となる。Ｆｙは、軸方向上向きの力であるため、主軸部２１に対して浮上力として作用する。つまり、駆動軸１９の自重が軽減され、駆動軸１９の下端面がスラスト軸受２８（図１参照）で摺動する際の機械損失が、浮上力Ｆｘ分だけ緩和される。このように、スラスト軸受２８における機械損失が緩和されることで、圧縮機１００の性能が向上する。
【００４９】
以上のように実施の形態１に係る圧縮機１００によれば、主軸部２１のうち主軸受２５で支持される部分をテーパ形状とした。これにより、受圧面積の拡大による主軸受２５の単位面積当たりの軸受荷重の低減が可能であり、主軸受２５の信頼性を確保できる。
【００５０】
また、主軸部２１のうち主軸受２５で支持される部分を、駆動軸１９の軸方向の上方に向かうにしたがって径が大きくなるテーパ形状とした。これにより、主軸受２５に供給される油による油膜反力の軸方向成分Ｆｙが、駆動軸１９に対して浮上力として働く。その結果、駆動軸１９のスラスト軸受２８での摺動による機械損失の低減が可能であり、性能向上が期待できる。
【００５１】
また、径方向油穴２３ｃの油流出側の開口部２３ｃａを、主軸受２５で覆われる位置であって、主軸受２５の軸方向の真ん中よりも軸方向の下側かつ、主軸受２５の下端部よりも上側に配置した。これにより、主軸受２５を全体的に油で潤滑でき、主軸受２５の信頼性を確保できる。
【００５２】
また、油が径方向油穴２３ｃから圧縮機構部２に至るまでの流路の圧力関係が、主軸受２５＞開口部２３ｃａ＞中間圧空間３８＞吸入側空間８となっている。このため、中間圧空間３８から吸入側空間８を介して圧縮機構部２への積極的な油導入が行われ、圧縮機構部２の信頼性およびシール性を向上させる効果が期待できる。
【００５３】
なお、圧縮機１００は、図１に示した構成にさらに、以下のような変形を加えても良い。
【００５４】
図４は、本発明の実施の形態１に係る圧縮機の変形例を示す図である。
この変形例では、主軸部２１を支持する主軸受２５が、主側軸受２５ａと補助側軸受２５ｂとの、上下２つの軸受で形成された構成を有する。このような構成としても、図１の構成とした場合と同様の作用効果を得ることができる。
【００５５】
また、図４では、主側軸受２５ａと補助側軸受２５ｂとの隙間５０が、径方向油穴２３ｃの開口部２３ｃａと同じ高さ位置にある。このように隙間５０を径方向油穴２３ｃの開口部２３ｃａと同じ高さ位置としたことで、径方向油穴２３ｃの開口部２３ｃａから流出した油が、隙間５０に溜まる。よって、主側軸受２５ａと補助側軸受２５ｂとをさらに効果的に潤滑できる。
【符号の説明】
【００５６】
１  密閉容器、２  圧縮機構部、３  揺動スクロール、３ａ  渦巻体、３ｂ  台板、３ｃ  ボス部、３ｄ  スラスト面、３ｅ  抽気孔、４  固定スクロール、４ａ  渦巻体、４ｂ  台板、５  油溜め空間、６  高圧ガス雰囲気、７  圧縮室、８  吸入側空間、９  吸入配管、１０  逆止弁、１０ａ  バネ、１１  吐出配管、１２  吐出口、１３  吐出バルブ、１４  ガス導入流路、１４ａ  流路、１５ａ  固定側オルダムリング溝、１５ｂ  揺動側オルダムリング溝、１６  電動機、１６ａ  電動機回転子、１６ｂ  電動機固定子、１７  吐出空間、１８ａ  バランスウェイト、１８ｂ  バランスウェイト、１９  駆動軸、２０  揺動軸部、２１  主軸部、２２  副軸部、２３  油供給路、２３ａ  軸方向油穴、２３ｂ  径方向油穴、２３ｃ  径方向油穴、２３ｃａ  開口部、２５  主軸受、２５ａ  主側軸受、２５ｂ  補助側軸受、２６  揺動軸受、２７  副軸受、２８  スラスト軸受、３０  ガイドフレーム、３０ａ  上部嵌合円筒面、３０ｂ  下部嵌合円筒面、３１  コンプライアントフレーム、３１ａ  上部嵌合円筒面、３１ｂ  下部嵌合円筒面、３２ａ  コンプライアントフレーム上部空間、３２ｂ  コンプライアントフレーム下部空間、３３  スラスト面、３４  コンプライアントフレーム下端面、３６ａ  上部円環状シール部材、３６ｂ  下部円環状シール部材、３７  サブフレーム、３８  中間圧空間、３９ａ  中間圧調整弁、３９ｃ  中間圧調整バネ、３９ｄ  中間圧調整弁空間、３９ｅ  貫通流路、４０  オルダムリング、４０ａ  固定側キー、４０ｂ  揺動側キー、４１  往復摺動面、５０  隙間、１００  圧縮機、２１０  主軸部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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