(57)【要約】【課題】回転軸の摺動部における潤滑不良を効果的に防止できる流体機械を提供すること。【解決手段】この流体機械１は、潤滑油を含んだガスにより構成要素の潤滑を行う流体機械であって、ハウジング２と、回転軸６１と、ハウジング２内に配置されて回転軸６１を支持するメイン軸受６２とを含み構成される。そして、メイン軸受６２によりハウジング２内の空間が分断されている。また、回転軸６１は、分断されたハウジング２内の両空間２１，Ｔを連通させるガス通路Ｒを有することを特徴とする。【選択図】        図１
2006183461.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
潤滑油を含んだガスにより構成要素の潤滑を行う流体機械であって、
ハウジングと、回転軸と、前記ハウジング内に配置されて前記回転軸を支持するメイン軸受とを含むと共に、前記メイン軸受により前記ハウジング内の空間が分断されており、且つ、前記回転軸は、分断された前記ハウジング内の両空間を連通させるガス通路を有することを特徴とする流体機械。
【請求項２】
前記ガス通路が、前記回転軸の径方向断面視にて、前記メイン軸受からの反力の作用線上から外れた位置に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の流体機械。
【請求項３】
前記ガス通路が、前記回転軸の側面に形成された凹部により構成されることを特徴とする請求項１または２に記載の流体機器。
【請求項４】
前記凹部が、前記回転軸に対して平面的に形成されることを特徴とする請求項３に記載の流体機械。
【請求項５】
前記回転軸と前記メイン軸受との嵌合部は、その周面が前記回転軸の軸本体に装着された環状部材により構成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の流体機械。
【請求項６】
前記環状部材と前記回転軸の軸本体とが、異なる材料強度の材料から成ることを特徴とする請求項５に記載の流体機械。
【請求項７】
前記メイン軸受との嵌合部の径方向断面視にて、前記凹部の終端がＲ形状に形成されることを特徴とする請求項５または６に記載の流体機械。
【請求項８】
前記回転軸は、前記ガス通路が形成されている部分を補強する補強部を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の流体機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、流体機械に関し、さらに詳しくは、回転軸の摺動部における潤滑不良を効果的に防止できる流体機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
流体機械、例えば、スクロール圧縮機では、回転軸が軸受（メイン軸受）により支持されており、この軸受によってフロントケース内が遮断されて閉塞空間（閉塞空間）となる。かかる構成では、流体機械がガスによるミスト潤滑方式を採用する場合に、ガスがフロントケース内（回転軸のフロント側）に供給され難くなる。すると、回転軸のシャフトシール部（摺動部）にて潤滑不良が発生するという課題がある。
【０００３】
かかる課題において、従来の流体機械（スクロール型圧縮機）には、特許文献１に記載される技術が知られている。従来の流体機械は、ハウジング内に固定スクロールおよび可動スクロール（旋回スクロール）を収容し、ハウジングのフロント側に（フロントケース内にて）ラジアルベアリングを介して回転軸の大径部を支持する。そして、従来の流体機械は、回転軸の回転により可動スクロールをその自軸を中心とする回転を阻止した状態で公転運動させて、吸入室から両スクロールにより形成される圧縮室にガスを吸入して容積を減少させつつ圧縮し、このガスを吐出室へ吐出する。
【０００４】
ここで、従来の流体機械は、ラジアルベアリングのアウターレースのフロント側端面をフロントハウジング（フロントケース）の内壁面に当接し、インナーレースのフロント側端面とフロントハウジングの内壁面とを近接して微少空間を形成する。また、従来の流体機械は、回転軸の小径部の外周面とフロントハウジングの中心孔との間に嵌合されたシャフトシール分のリア側端部を係止する係止部を中心孔の内端縁に設け、係止部を回転軸の大径部に近接する。さらに、従来の流体機械は、フロントハウジング、ラジアルベアリングおよび回転軸の少なくとも一つの部材に対し、ラジアルベアリングおよびシャフトシール部を潤滑するための潤滑手段を設ける。
【０００５】
従来の流体機械では、かかる構成により、回転軸の摺動部における潤滑不良を防止していた。
【０００６】
【特許文献１】特開平７−２５３０８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この発明は、回転軸の摺動部における潤滑不良を効果的に防止できる流体機械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】
【０００８】
上記目的を達成するため、この発明にかかる流体機械は、潤滑油を含んだガスにより構成要素の潤滑を行う流体機械であって、ハウジングと、回転軸と、前記ハウジング内に配置されて前記回転軸を支持するメイン軸受とを含むと共に、前記メイン軸受により前記ハウジング内の空間が分断されており、且つ、前記回転軸は、分断された前記ハウジング内の両空間を連通させるガス通路を有することを特徴とする。
【０００９】
この流体機械では、回転軸にガス通路が形成されており、このガス通路を介して、メイン軸受により分断されたハウジング内の両空間が連通されている。これにより、分断された両空間の間でガスの流通が可能となるので、回転軸の摺動部における潤滑不良が効果的に抑制される利点がある。
【００１０】
また、この発明にかかる流体機械は、前記ガス通路が、前記回転軸の径方向断面視にて、前記メイン軸受からの反力の作用線上から外れた位置に形成されている。
【００１１】
この流体機械では、回転軸のガス通路が、回転軸の径方向断面視にて、メイン軸受からの反力の作用線上から外れた位置に形成されているので、反力の作用線上にガス通路が形成される構成と比較して、回転軸の強度が維持される利点がある。
【００１２】
また、この発明にかかる流体機械は、前記ガス通路が、前記回転軸の側面に形成された凹部により構成される。
【００１３】
この流体機械では、回転軸の側面に凹部が形成されており、この凹部により回転軸のガス通路が構成されるので、ガス通路の形成が容易という利点がある。
【００１４】
また、この発明にかかる流体機械は、前記凹部が、前記回転軸に対して平面的に形成される。
【００１５】
この流体機械では、ガス通路となる凹部が回転軸に対して平面的に形成されるので、その加工が容易という利点がある。
【００１６】
また、この発明にかかる流体機械は、前記回転軸と前記メイン軸受との嵌合部は、その周面が前記回転軸の軸本体に装着された環状部材により構成される。
【００１７】
この流体機械では、回転軸の軸本体に対して環状部材が装着されており、この環状部材により嵌合部の周面が構成されるので、環状部材がメイン軸受のインナーレースとして機能して回転軸の回転が円滑化される利点がある。
【００１８】
また、この発明にかかる流体機械は、前記環状部材と前記回転軸の軸本体とが、異なる材料強度の材料から成る。
【００１９】
この流体機械では、環状部材と回転軸の軸本体とが異なる材料強度の材料から成る。したがって、例えば、環状部材は、メイン軸受との摩擦による摩耗を抑制できる程度の強度（硬度あるいは剛性）を有し、軸本体は、凹部（ガス通路Ｒ）の加工が容易となる程度の硬度（加工容易性）を有する構成が可能である。これにより、回転軸の構成を好適化できる利点がある。
【００２０】
また、この発明にかかる流体機械は、前記メイン軸受との嵌合部の径方向断面視にて、前記凹部の終端がＲ形状に形成される。
【００２１】
この流体機械では、メイン軸受との嵌合部の径方向断面視にて、凹部の終端がＲ形状に形成されるので、回転軸と環状部材との接触面端部における応力集中が緩和される利点がある。
【００２２】
また、この発明にかかる流体機械は、前記回転軸は、前記ガス通路が形成されている部分を補強する補強部を有する。
【００２３】
この流体機械では、回転軸のガス通路が形成されている部分に補強部が設けられているので、荷重による回転軸の撓みが低減される利点がある。
【発明の効果】
【００２４】
この発明にかかる流体機械では、回転軸にガス通路が形成されており、このガス通路を介して、メイン軸受により分断されたハウジング内の両空間が連通されているので、分断された両空間の間でガスの流通が可能となり、回転軸の摺動部における潤滑不良が効果的に抑制される利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、この実施例の構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的同一のものが含まれる。また、この実施例に記載された複数の変形例は、当業者自明の範囲内にて任意に組み合わせが可能である。
【実施例】
【００２６】
図１は、この発明の実施例１にかかる流体機械を示す断面図である。図２および図３は、図１に記載した流体機械の回転軸を示す説明図（図２）および径方向断面図（図３）である。図４〜図７は、図２に記載した回転軸の変形例を示す説明図である。
【００２７】
［流体機械］
この実施例１では、流体機械１の一例として、車両用空気調和機のスクロール型圧縮機について説明する。この流体機械１は、ガス（冷媒）を圧縮して車両用空気調和機の冷媒回路に供給する機能を有する。また、この流体機械１では、ガスに含まれるミスト状の潤滑油により、各部（スクロール４，５間や中間機構７の摺動部など）の潤滑が行われる。この流体機械１は、ハウジング２と、固定スクロール４と、旋回スクロール５と、駆動機構６と、中間機構７とを含み構成される。
【００２８】
ハウジング２は、ハウジング本体２Ａとフロントケース２Ｂとを含み構成される。ハウジング本体２Ａは、容器形状の部材から成り、その内部に吸入室２１および吐出室２２を有する。また、ハウジング本体２Ａは、その側部に吸入口２３および吐出口（図示省略）を有する。フロントケース２Ｂは、駆動機構６を収容するケースであり、ハウジング本体２Ａの開口部に取り付けられてハウジング本体２Ａ内を密閉する。このフロントケース２Ｂは、ハウジング本体２Ａに対してボルト結合（図示省略）される。この流体機械１では、外部のガスが吸入口２３からハウジング２内の吸入室２１に取り込まれ、また、吐出室２２内のガスが吐出口から外部に吐出される。
【００２９】
固定スクロール４は、端板部と、この端板部に形成された渦巻き状のラップ部を有する。この固定スクロールは、ラップ部を吸入室２１側に向けつつハウジング２（ハウジング本体２Ａ）に収容され、端板部にてハウジング２の内壁面に固定されて設置される。また、固定スクロール４（端板部）は、ハウジング２内の吸入室２１および吐出室２２間を仕切る仕切部材を兼ねている。
【００３０】
旋回スクロール５は、端板部と、この端板部に形成された渦巻き状のラップ部を有する。旋回スクロール５は、そのラップ部が固定スクロール４のラップ部に対して偏心しつつ噛み合うように、ハウジング２（ハウジング本体２Ａ）内に設置される。かかる配置構成により、固定スクロール４および旋回スクロール５のラップ部間には複数の密閉空間Ｓが形成される。また、旋回スクロール５は、固定スクロール４に対して自転を防止しつつ公転旋回運動できるように配置される。また、旋回スクロール５の公転旋回運動により密閉空間Ｓの容積が徐々に減少するように、旋回スクロール５および固定スクロール４が配置される。
【００３１】
駆動機構６は、回転軸６１と、メイン軸受６２と、サブ軸受６５と、プーリ６３とを含み構成される。回転軸６１は、旋回スクロール５を駆動するための駆動軸である。この回転軸６１は、一方の端部にてプーリ６３に固定され、他方の端部にて中間機構７に連結されている。メイン軸受６２及びサブ軸受６５は、回転軸６１を支持する軸受であり、フロントケース２Ｂ（ハウジング２）内に配置される。プーリ６３は、フロントケース２Ｂの外周に回転可能に設置される。このプーリ６３は、駆動ベルト（図示省略）を介して外部動力源（車両のエンジン）に連結されている。
【００３２】
中間機構７は、駆動機構６の回転軸６１と旋回スクロール５とを連結する機構であり、例えば、オルダム機構により構成される。この中間機構７は、回転軸６１の回転運動を公転旋回運動に変換して旋回スクロール５に伝達する機能を有する。
【００３３】
この流体機械１では、まず、動力が駆動機構６のプーリ６３に伝達されると、このプーリ６３と共に回転軸６１が回転する。すると、回転軸６１の回転運動が中間機構７を介して旋回スクロール５に伝達され、旋回スクロール５が固定スクロール４に対して公転旋回運動する。すると、吸入室２１内のガスが旋回スクロール５および固定スクロール４間の密閉空間Ｓに周囲から取り込まれ、密閉空間Ｓが狭められることにより密閉空間Ｓ内のガスが圧縮される。そして、圧縮されたガスが、固定スクロール４の略中心に形成された孔４１から排出されて吐出室２２内に流入し、吐出口から吐出されて外部に供給される。
【００３４】
［ガス通路］
また、この流体機械１では、ハウジング２のフロントケース２Ｂに中空部２５が形成されており、この中空部２５に駆動機構６の回転軸６１が挿通されて配置される（図１および図２参照）。また、回転軸６１が、大径に形成された嵌合部６１１を有しており、この嵌合部６１１にてメイン軸受６２に嵌め合わされる。また、メイン軸受６２が、例えば、ラジアルベアリングにより構成され、中空部２５の内側開口部（中間機構７側の開口部）に配置されて、回転軸６１を支持する。このため、この流体機械１では、フロントケース２Ｂの中空部２５が、その内側開口部にてメイン軸受６２により遮断されて略塞がれている。
【００３５】
一方、回転軸６１にはシャフトシール６４が嵌め込まれている。このシャフトシール６４は、中空部２５の外側開口部（プーリ６３側の開口部）に位置し、この位置にて、回転軸６１と中空部２５内周との隙間を封止している。したがって、この流体機械１では、メイン軸受６２およびシャフトシール６４が配置されることにより、中空部２５内に閉塞された閉塞空間Ｔが形成されている。
【００３６】
また、回転軸６１にはガス通路Ｒが形成されている（図２および図３参照）。このガス通路Ｒは、潤滑油を含んだ吸入室２１側のガスをフロントケース２Ｂ内の閉塞空間Ｔに供給させるための通路である。ガス通路Ｒは、回転軸６１の嵌合部６１１に形成されており、嵌合部６１１がメイン軸受６２に嵌め合わされた状態にて、吸入室２１側と閉塞空間Ｔとを連通させる。
【００３７】
かかる構成では、潤滑油を含んだガスが、吸入室２１側から嵌合部６１１のガス通路Ｒを経て閉塞空間Ｔに流入する（図２参照）。これにより、ガスが閉塞空間Ｔ内を循環して、回転軸６１の摺動部（シャフトシール６４等）が潤滑される。
【００３８】
［効果］
この流体機械１では、回転軸６１（の嵌合部６１１）にガス通路Ｒが形成されており、このガス通路Ｒを介して、メイン軸受６２により分断されたハウジング２内の両空間（吸入室２１側の空間および閉塞空間Ｔ）が連通されている（図２参照）。これにより、吸入室２１側と閉塞空間Ｔとの間でガスの流通が可能となるので、回転軸６１の摺動部（特にシャフトシール６４）における潤滑不良が効果的に抑制される利点がある。
【００３９】
また、この流体機械１では、回転軸６１にガス通路Ｒが形成されているので、回転軸６１にガス通路Ｒ形成されていない構成と比較して、回転軸６１が軽量化される。これにより、製品のコストダウンが可能となる利点がある。
【００４０】
また、この流体機械１の稼働時には、旋回スクロール５からの荷重が回転軸６１に負荷されるため、この荷重により、回転軸６１の嵌合部６１１がメイン軸受６２から反力を受ける。ここで、この反力は、旋回スクロール５からの荷重が回転軸６１の回転に伴って移動するため、回転軸６１に対して一定の方向から作用する。この点において、この流体機械１では、回転軸６１の嵌合部６１１の径方向断面視にて、旋回スクロール５からの  作用線ｌ上から外れた位置に、回転軸６１のガス通路Ｒが形成される（図４参照）。言い換えると、メイン軸受６２から回転軸６１に作用する反力の作用線ｌ上から外れた位置に、回転軸６１のガス通路Ｒが形成される。これにより、旋回スクロール５からの荷重の作用線ｌ上にガス通路Ｒが形成される構成と比較して、荷重（反力）に対する回転軸６１の強度が維持される利点がある。
【００４１】
また、この流体機械１では、回転軸６１の嵌合部６１１が軸本体６１２および環状部材６１３により構成される（図３参照）。そして、軸本体６１２の外周面に凹部が形成されており、この凹部により回転軸６１のガス通路Ｒが構成される。軸本体６１２は、この凹部（ガス通路Ｒ）により、回転軸６１の嵌合部６１１の径方向断面視にて、円形の両側部が切り欠かれた断面形状を有する。かかる構成では、軸本体６１２の外周面に形成された凹部により回転軸６１のガス通路Ｒが構成されるので、ガス通路Ｒの形成が容易という利点がある。
【００４２】
また、この流体機械１では、回転軸６１の軸本体６１２に対して環状部材６１３が装着されており、この環状部材６１３により嵌合部６１１の周面が構成される。環状部材６１３は、例えば、円筒管であり、軸本体６１２の外周であって凹部が形成されている位置に装着される。また、環状部材６１３には、軸本体６１２が圧入され、これにより、環状部材６１３が軸本体６１２に対して固定される。かかる構成では、環状部材６１３がメイン軸受６２のインナーレースとして機能するので、回転軸６１の回転が円滑化される利点がある。
【００４３】
また、この流体機械１では、回転軸６１の嵌合部６１１が軸本体６１２および環状部材６１３により構成され、且つ、軸本体６１２と環状部材６１３とが別部材により構成される（図３参照）。かかる構成では、嵌合部６１１の外周（環状部材６１３）を軸本体６１２に対して異なる強度とすることが可能である。これにより、回転軸の構成を好適化できる利点がある。具体的には、環状部材６１３が軸本体６１２よりも高い強度を有する構成が可能である。また、環状部材６１３は、メイン軸受６２との摩擦による摩耗が抑制される程度の強度（硬度あるいは剛性）を有することが好ましい。一方で、軸本体６１２は、凹部（ガス通路Ｒ）の加工が容易となる程度の硬度（加工容易性）を有することが好ましい。かかる構成とすれば、嵌合部６１１の耐摩耗性を確保しつつ、軸本体６１２（ガス通路Ｒである凹部）の加工容易性を確保できる利点がある。また、剛性の低い軸本体６１２を採用できるので、製品のコストダウンが可能となる利点がある。なお、かかる構成には、環状部材６１３が軸本体６１２よりも高剛性の材料から成る構成や、環状部材６１３の外周に熱処理が行われる構成が含まれる。
【００４４】
また、この流体機械１では、回転軸６１の部分のうちガス通路Ｒが形成されている部分（嵌合部６１１）を補強する補強部６１４が形成されている（図３参照）。この補強部６１４は、例えば、嵌合部６１１に対して回転軸６１の軸方向に形成されたリブであり、嵌合部６１１の段差部分における回転軸６１の強度を補強する。これにより、荷重による回転軸６１の撓みが低減される利点がある。なお、かかる構成において、回転軸６１の嵌合部６１１が軸本体６１２および環状部材６１３により構成される場合には、補強部６１４が軸本体６１２に対して形成される。これにより、凹部の加工のために強度の低い材料により軸本体６１２が構成される場合に、軸本体６１２に対して必要な強度を付与できる利点がある。
【００４５】
［変形例１］
また、この流体機械１では、嵌合部６１１が、凹部を有する軸本体６１２と、軸本体６１２の外周に装着されて嵌合部６１１の外周を構成する環状部材６１３とから成り、軸本体６１２の凹部によりガス通路Ｒが構成される（図３参照）。ここで、軸本体６１２の凹部（ガス通路Ｒ）は、軸本体６１２の側面に対して平面的に形成されることが好ましい。すなわち、軸本体６１２の凹部は、嵌合部６１１の径方向断面視にて、その切り口が直線的に形成されることが好ましい（図４参照）。かかる構成では、凹部の加工が容易という利点がある。
【００４６】
［変形例２］
また、軸本体６１２は、嵌合部６１１の径方向断面視にて、その端部（凹部の終端）がＲ形状を有することが好ましい（図５参照）。かかる構成では、凹部のＲ形状により、軸本体６１２と環状部材６１３との接触面端部における応力集中が緩和される。これにより、端部の破損が防止される利点がある。
【００４７】
［変形例３］
また、この流体機械１では、軸本体６１２の外周面に形成された凹部により回転軸６１のガス通路Ｒが構成されている（図３参照）。しかし、これに限らず、回転軸６１に形成された貫通孔により回転軸６１のガス通路Ｒが構成されても良い（図６参照）。すなわち、回転軸６１の嵌合部６１１に対して回転軸の軸方向に貫通孔が形成されており、回転軸６１の設置状態にて、この貫通孔がメイン軸受６２の両側（吸入室２１側および閉塞空間Ｔ側）を連通させる構成としても良い。かかる構成では、回転軸６１の貫通孔（ガス通路Ｒ）により、吸入室２１側および閉塞空間Ｔ側間にガスが流通する。これにより、回転軸６１の摺動部における潤滑不良が効果的に抑制される利点がある。
【００４８】
［変形例４］
また、この流体機械１では、軸本体６１２に装着された環状部材６１３により、嵌合部６１１の外周面が構成される。しかし、これに限らず、環状部材６１３は、省略されても良い（図７参照）。これにより、回転軸６１の部品点数が低減される利点がある。
【００４９】
［変形例５］
また、この流体機械１では、嵌合部６１１の径方向断面視にて、ガス通路Ｒの断面積が嵌合部６１１（環状部材６１３を含む）の総断面積に対して略３０［％］以下であることがより好ましい。これにより、回転軸の剛性が確保されると共にガスの流路断面積が確保されるという利点がある。
【００５０】
［適用例］
なお、この実施例では、流体機械１の一例として、車両用空気調和機のスクロール型圧縮機について説明した。しかし、これに限らず、この流体機械１は、シャフトシールを備えた、他の空気調和機の圧縮機に適用されても良いし、例えば、定置式ガスヒートポンプ用スクロール圧縮機に対して適用されても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
以上のように、本発明にかかる流体機械点は、回転軸の摺動部における潤滑不良を効果的に防止できる点で有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】この発明の実施例にかかる流体機械を示す断面図である。
【図２】図１に記載した流体機械の回転軸を示す説明図である。
【図３】図１に記載した流体機械の回転軸を示す径方向断面図である。
【図４】図２に記載した回転軸の変形例を示す説明図である。
【図５】図２に記載した回転軸の変形例を示す説明図である。
【図６】図２に記載した回転軸の変形例を示す説明図である。
【図７】図２に記載した回転軸の変形例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５３】
１     流体機械
２     ハウジング
２Ａ   ハウジング本体
２Ｂ   フロントケース
２１   吸入室
２２   吐出室
２３   吸入口
２５   中空部
４     固定スクロール
４１   孔
５     旋回スクロール
６     駆動機構
６１   回転軸
６１１ 嵌合部
６１２ 軸部
６１３ 環状部材
６１４ リブ
６２   メイン軸受
６３   プーリ
６４   シャフトシール
７     中間機構
Ｒ     ガス通路
Ｓ     密閉空間
Ｔ     閉塞空間
【図１】
2006183461.tif 000003
【図２】
2006183461.tif 000004
【図３】
2006183461.tif 000005
【図４】
2006183461.tif 000006
【図５】
2006183461.tif 000007
【図６】
2006183461.tif 000008
【図７】
2006183461.tif 000009