(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いの渦巻歯が組み合わされることにより両渦巻歯間に圧縮室を形成する固定スクロール及び揺動スクロールを有する圧縮機構と、
電動機と、
前記電動機と前記揺動スクロールとを接続し、前記電動機の駆動力を前記揺動スクロールに伝達する駆動軸と、
前記駆動軸を回転自在に支持するラジアル軸受及びスラスト軸受と、
前記圧縮機構、前記電動機、前記駆動軸を収納しており、潤滑油が貯留される油溜まりが形成された密閉容器と、
を備え、
前記駆動軸は、前記油溜まりから該駆動軸と前記ラジアル軸受との間に至る給油通路を有し、
前記給油通路から前記駆動軸と前記ラジアル軸受との間に供給された前記潤滑油が、前記駆動軸と前記スラスト軸受との間に供給されるスクロール圧縮機であって、
前記ラジアル軸受はすべり軸受であり、
前記駆動軸と前記ラジアル軸受との間の油膜が最も厚くなる前記駆動軸の外周面位置を０°位置と定義し、該０°位置から前記駆動軸の外周面を該駆動軸の回転方向に観察した際、
前記ラジアル軸受と対向する範囲には、１８０°〜３６０°の間に、前記スラスト軸受側から前記スラスト軸受の反対側に向かって前記駆動軸の回転方向とは反対方向に傾斜した第１溝が少なくとも一本形成されており、
前記給油通路は、前記ラジアル軸受と対向する範囲において、１８０°〜３６０°の間で、且つ前記第１溝が形成されていない箇所に開口部を有していることを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項２】
互いの渦巻歯が組み合わされることにより両渦巻歯間に圧縮室を形成する固定スクロール及び揺動スクロールを有する圧縮機構と、
電動機と、
前記電動機と前記揺動スクロールとを接続し、前記電動機の駆動力を前記揺動スクロールに伝達する駆動軸と、
前記駆動軸を回転自在に支持するラジアル軸受及びスラスト軸受と、
前記圧縮機構、前記電動機、前記駆動軸を収納しており、潤滑油が貯留される油溜まりが形成された密閉容器と、
を備え、
前記駆動軸は、前記油溜まりから該駆動軸と前記ラジアル軸受との間に至る給油通路を有し、
前記給油通路から前記駆動軸と前記ラジアル軸受との間に供給された前記潤滑油が、前記駆動軸と前記スラスト軸受との間に供給されるスクロール圧縮機であって、
前記ラジアル軸受はすべり軸受であり、
前記駆動軸と前記ラジアル軸受との間の油膜が最も厚くなる前記駆動軸の外周面位置を０°位置と定義し、該０°位置から前記駆動軸の外周面を該駆動軸の回転方向に観察した際、
前記ラジアル軸受と対向する範囲には、１８０°〜３６０°の間に、前記スラスト軸受側から前記スラスト軸受の反対側に向かって前記駆動軸の回転方向とは反対方向に傾斜した第１溝が少なくとも一本形成されており、
前記第１溝における前記スラスト軸受側の端部は、前記駆動軸と前記ラジアル軸受との対向範囲における前記スラスト軸受側の端部よりも、前記スラスト軸受とは反対側に位置していることを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項３】
互いの渦巻歯が組み合わされることにより両渦巻歯間に圧縮室を形成する固定スクロール及び揺動スクロールを有する圧縮機構と、
電動機と、
前記電動機と前記揺動スクロールとを接続し、前記電動機の駆動力を前記揺動スクロールに伝達する駆動軸と、
前記駆動軸を回転自在に支持するラジアル軸受及びスラスト軸受と、
前記圧縮機構、前記電動機、前記駆動軸を収納しており、潤滑油が貯留される油溜まりが形成された密閉容器と、
を備え、
前記駆動軸は、前記油溜まりから該駆動軸と前記ラジアル軸受との間に至る給油通路を有し、
前記給油通路から前記駆動軸と前記ラジアル軸受との間に供給された前記潤滑油が、前記駆動軸と前記スラスト軸受との間に供給されるスクロール圧縮機であって、
前記ラジアル軸受はすべり軸受であり、
前記駆動軸と前記ラジアル軸受との間の油膜が最も厚くなる前記駆動軸の外周面位置を０°位置と定義し、該０°位置から前記駆動軸の外周面を該駆動軸の回転方向に観察した際、
前記ラジアル軸受と対向する範囲には、１８０°〜３６０°の間に、前記スラスト軸受側から前記スラスト軸受の反対側に向かって前記駆動軸の回転方向とは反対方向に傾斜した第１溝が少なくとも一本形成されており、
前記給油通路は、前記ラジアル軸受と対向する範囲において、１８０°〜３６０°の間に開口部を有しており、
前記開口部よりも前記駆動軸の回転方向の前側となる位置に、少なくとも１本の前記第１溝が配置されていることを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項４】
互いの渦巻歯が組み合わされることにより両渦巻歯間に圧縮室を形成する固定スクロール及び揺動スクロールを有する圧縮機構と、
電動機と、
前記電動機と前記揺動スクロールとを接続し、前記電動機の駆動力を前記揺動スクロールに伝達する駆動軸と、
前記駆動軸を回転自在に支持するラジアル軸受及びスラスト軸受と、
前記圧縮機構、前記電動機、前記駆動軸を収納しており、潤滑油が貯留される油溜まりが形成された密閉容器と、
を備え、
前記駆動軸は、前記油溜まりから該駆動軸と前記ラジアル軸受との間に至る給油通路を有し、
前記給油通路から前記駆動軸と前記ラジアル軸受との間に供給された前記潤滑油が、前記駆動軸と前記スラスト軸受との間に供給されるスクロール圧縮機であって、
前記ラジアル軸受はすべり軸受であり、
前記駆動軸と前記ラジアル軸受との間の油膜が最も厚くなる前記駆動軸の外周面位置を０°位置と定義し、該０°位置から前記駆動軸の外周面を該駆動軸の回転方向に観察した際、
前記ラジアル軸受と対向する範囲には、１８０°〜３６０°の間に、前記スラスト軸受側から前記スラスト軸受の反対側に向かって前記駆動軸の回転方向とは反対方向に傾斜した第１溝が少なくとも一本形成されており、
前記ラジアル軸受と対向する範囲には、０°〜１８０°の間に、前記スラスト軸受の反対側から前記スラスト軸受側に向かって前記駆動軸の回転方向とは反対方向に傾斜した第２溝が形成されていることを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項５】
前記第２溝における前記スラスト軸受とは反対側の端部は、前記駆動軸と前記ラジアル軸受との対向範囲における前記スラスト軸受とは反対側の端部よりも、前記スラスト軸受側に位置していることを特徴とする請求項４に記載のスクロール圧縮機。
【請求項６】
前記第１溝における前記スラスト軸受とは反対側の端部は、前記駆動軸と前記ラジアル軸受とが対向していない範囲まで延びていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸と軸受とが接触して損傷することを防止するスクロール圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転機械には、回転軸等の回転体に作用する荷重を支持するラジアル軸受が設けられている。ラジアル軸受には、転がり軸受とすべり軸受の２種類がある。すべり軸受は、回転軸と軸受との間に油膜を形成し、くさびの効果により油膜圧力を発生させて軸受荷重を支持する構造である。一般的に、油膜圧力は回転数が高い場合に発生しやすい。また、油膜圧力が発生すると、回転軸と軸受とが油膜で分離されて接触を回避できるため、回転軸と軸受の摩耗及び焼付きは発生しない。また、転がり軸受は、外輪と内輪との間に配された転動体が転がることで、一般的にすべり軸受よりも低摩擦である。しかしながら、転がり軸受は有限寿命である。このため、寿命を超えた転がり軸受は、外輪、内輪又は転動体の表面に剥離が発生し、軸受としての機能を果たせなくなる。空気調和機に搭載される冷媒圧縮機は、出荷後のメンテナンス及び部品の取替えが基本的に行えない。このため、冷媒圧縮機では、ラジアル軸受として、寿命が長いすべり軸受が多く使用されている。
【０００３】
空気調和機に搭載される冷媒圧縮機では、圧縮機構で低圧低温の冷媒ガスを圧縮し、凝縮器へ送り出す。その際に圧縮機構へ作用する荷重はガス荷重と呼ばれる。ガス荷重は、圧縮機構へ駆動力を伝達する駆動軸（回転軸）を介して軸受に作用する。ガス荷重が軸受に作用した場合も、駆動軸と軸受の間に油膜を形成することにより、焼付き及び異常摩耗が発生しないように冷媒圧縮機を運転することが可能である。このため、冷媒圧縮機における軸受の設計では、油膜を形成するための軸受仕様や運転条件を選定する必要がある。
【０００４】
冷媒圧縮機は、駆動軸と軸受との間に常に潤滑油を供給しており、焼付き及び異常摩耗を引き起こさせないように運転している。詳しくは、冷媒圧縮機の外殻となる密閉容器には、潤滑油を貯留する油溜まりが形成されている。そして、駆動軸は、油溜まりから駆動軸と軸受との間に至る給油通路と、該給油通路に油溜まりに貯留された潤滑油をくみ上げる容積型のポンプと、を有する。そして、前述のポンプ及び給油通路によって、油溜まりに貯留された潤滑油を駆動軸と軸受との間に供給する。ここで、冷媒圧縮機内の潤滑油には、空気調和機の作動流体である冷媒ガスが溶解している。この冷媒ガスは、温度や圧力により溶解量が変化することが特徴であり、圧力が高く温度が低い場合に潤滑油に溶解しやすく、一方、圧力が低く温度が高い場合に潤滑油から発泡しやすい。
【０００５】
冷媒圧縮機で多く使用されるすべり軸受では、給油通路から駆動軸と軸受との間に潤滑油が流れ込む際、潤滑油流路の拡大により、潤滑油の圧力が低下する。このため、潤滑油から冷媒ガスが発泡して、潤滑油と冷媒ガスが同時に軸受内へと供給される課題があった。
【０００６】
そこで、従来、給油通路から駆動軸と軸受との間に潤滑油が流れ込む際に潤滑油からの冷媒ガスの発泡を抑制する給油機構が提案されている。例えば、特許文献１に記載のスクロール圧縮機は、駆動軸の外周面におけるすべり軸受と対向する範囲に、給油溝が形成されている。この給油溝は軸受内で潤滑油の流れの抵抗となり、給油溝では油膜に圧力が発生する。油膜に圧力が発生する給油溝に潤滑油を供給することで、給油通路から駆動軸と軸受との間に潤滑油が流れ込んだ際の急激な圧力低下を抑制することが可能となり、冷媒ガスの発泡を抑制できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平７−１２０６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
冷媒圧縮機で多く使用されるすべり軸受では、駆動軸にかかるガス荷重により、駆動軸の回転中心は軸受中心から偏心する。このため、駆動軸と軸受との間の油膜はくさび形状を形成する。ここで、駆動軸の回転方向に断面積が低下する油膜をくさび油膜と称し、駆動軸の回転方向に断面積が増加する油膜を逆くさび油膜と称する。
【０００９】
くさび油膜では、駆動軸の回転に引っ張られて、くさび型のすき間の狭い方に潤滑油が入り込むため、油膜に圧力が発生する。一方、逆くさび油膜では、駆動軸の回転に引っ張られて、くさびのすき間の広い方に潤滑油が流れる。このため、逆くさび油膜では、油膜の圧力が低下し、溶解していた冷媒ガスが油膜から発泡する。すべり軸受内で発泡したこの冷媒ガスは、駆動軸の回転に引っ張られて、くさび油膜側にも広がる。これにより、すべり軸受内の潤滑油が排斥され、すべり軸受内は油膜切れのような状態を引き起こし、駆動軸とすべり軸受とが接触して損傷してしまう懸念がある。
【００１０】
ここで、上記特許文献１に記載のスクロール圧縮機は、給油溝により、給油通路からすべり軸受内に潤滑油が流れ込んだ際に冷媒ガスが潤滑油から発泡することを抑制できる。しかしながら、特許文献１に記載のスクロール圧縮機は、逆くさび油膜から発泡した冷媒ガスに対する対策は施されていない。このため、特許文献１に記載のスクロール圧縮機は、依然として、潤滑油から発泡した冷媒ガスにより、駆動軸と軸受とが接触して損傷してしまうという課題があった。
【００１１】
本発明は、上記課題を解決するためのものであり、潤滑油から発泡した冷媒ガスによって駆動軸とすべり軸受とが接触して損傷してしまうことを従来よりも防止できるスクロール圧縮機を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係るスクロール圧縮機は、互いの渦巻歯が組み合わされることにより両渦巻歯間に圧縮室を形成する固定スクロール及び揺動スクロールを有する圧縮機構と、電動機と、前記電動機と前記揺動スクロールとを接続し、前記電動機の駆動力を前記揺動スクロールに伝達する駆動軸と、前記駆動軸を回転自在に支持するラジアル軸受及びスラスト軸受と、前記圧縮機構、前記電動機、前記駆動軸を収納しており、潤滑油が貯留される油溜まりが形成された密閉容器と、を備え、前記駆動軸は、前記油溜まりから該駆動軸と前記ラジアル軸受との間に至る給油通路を有し、前記給油通路から前記駆動軸と前記ラジアル軸受との間に供給された前記潤滑油が、前記駆動軸と前記スラスト軸受との間に供給されるスクロール圧縮機であって、前記ラジアル軸受はすべり軸受であり、前記駆動軸と前記ラジアル軸受との間の油膜が最も厚くなる前記駆動軸の外周面位置を０°位置と定義し、該０°位置から前記駆動軸の外周面を該駆動軸の回転方向に観察した際、前記ラジアル軸受と対向する範囲には、１８０°〜３６０°の間に、前記スラスト軸受側から前記スラスト軸受の反対側に向かって前記駆動軸の回転方向とは反対方向に傾斜した第１溝が少なくとも一本形成されているものである。
さらに、本発明に係るスクロール圧縮機は、上記の構成に加えて、下記のいずれかの構成を備えている。
本発明に係るスクロール圧縮機においては、前記給油通路は、前記ラジアル軸受と対向する範囲において、１８０°〜３６０°の間で、且つ前記第１溝が形成されていない箇所に開口部を有している。
本発明に係るスクロール圧縮機においては、前記第１溝における前記スラスト軸受側の端部は、前記駆動軸と前記ラジアル軸受との対向範囲における前記スラスト軸受側の端部よりも、前記スラスト軸受とは反対側に位置している。
本発明に係るスクロール圧縮機においては、前記給油通路は、前記ラジアル軸受と対向する範囲において、１８０°〜３６０°の間に開口部を有しており、前記開口部よりも前記駆動軸の回転方向の前側となる位置に、少なくとも１本の前記第１溝が配置されている。
本発明に係るスクロール圧縮機は、前記ラジアル軸受と対向する範囲には、０°〜１８０°の間に、前記スラスト軸受の反対側から前記スラスト軸受側に向かって前記駆動軸の回転方向とは反対方向に傾斜した第２溝が形成されている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係るスクロール圧縮機の駆動軸の外周面には、ラジアル軸受と対向する範囲における１８０°〜３６０°の間に、スラスト軸受側からスラスト軸受の反対側に向かって駆動軸の回転方向とは反対方向に傾斜した第１溝が形成されている。このため、本発明に係るスクロール圧縮機においては、すべり軸受であるラジアル軸受内で潤滑油から冷媒ガスが発生した際、第１溝によって該冷媒ガスをスラスト軸受の反対側に排出することができる。このため、本発明に係るスクロール圧縮機においては、潤滑油から発泡した冷媒ガスによって駆動軸とラジアル軸受とが接触して損傷してしまうことを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】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。
【図２】本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機１００の副軸受１１近傍を模式的に示す縦断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機１００において、副軸受１１のラジアル軸受１１ａと駆動軸６の主軸部６ａとの間に形成される油膜の状態を説明するための説明図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機１００において、主軸部６ａと副軸受１１のラジアル軸受１１ａとを示した斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機１００における主軸部６ａの外周面の展開図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機１００における溝２０の別の一例を示す斜視図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機１００における溝２０の別の一例を示す斜視図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係るスクロール圧縮機１００において、主軸部６ａと副軸受１１のラジアル軸受１１ａとを示した斜視図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係るスクロール圧縮機１００における主軸部６ａの外周面の展開図である。
【図１０】本発明の実施の形態２に係るスクロール圧縮機１００における溝２２の別の一例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
実施の形態１．
図１は、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。また、図２は、このスクロール圧縮機１００の副軸受１１近傍を模式的に示す縦断面図である。
なお、図１では、各構成を指し示す引き出し線を見やすくするため、ハッチングを省略している。また、図２では、潤滑油の流路を見やすくするため、駆動軸６の外周面に形成された溝２０の図示を省略している。この溝２０の詳細は、図４及び図５で説明する。
【００１６】
本実施の形態１に係るスクロール圧縮機１００は、圧縮機構１０１、電動機１０、駆動軸６、及びこれらを収納する密閉容器１３等を備える。
【００１７】
圧縮機構１０１は、固定スクロール１及び揺動スクロール２を備える。固定スクロール１は、台板と、該台板の下面に設けられた渦巻歯とを有する。揺動スクロール２は、台板と、該台板の上面に設けられた渦巻歯とを有する。また、揺動スクロール２の台板には、渦巻歯が形成された面の反対面に、後述する駆動軸６の偏心軸部６ｂが挿入されるボス部２ａが設けられている。固定スクロール１の渦巻歯と揺動スクロール２の渦巻歯とが互いに組み合わされることにより、両渦巻歯間に圧縮室５が形成されている。なお、圧縮室５に冷媒を吸入するための吸入口３は、圧縮室５の外周側に形成されている。圧縮室５で圧縮された冷媒を吐出する吐出口４は、固定スクロール１の中心部に形成されている。圧縮機構１０１は、密閉容器１３内の上部に配置されている。
【００１８】
電動機１０は、密閉容器１３内において、上部ハウジング８ａと下部ハウジング８ｂとの間に配置されている。この電動機１０は、ロータ１０ａ及びステータ１０ｂを備える。ステータ１０ｂは、中空の略円筒形状をしており、密閉容器１３に固定されている。ロータ１０ａは、中空の略円筒形状をしており、所定のギャップを介してステータ１０ｂの内周側に配置されている。
【００１９】
駆動軸６は、電動機１０と揺動スクロール２とを接続し、電動機１０の駆動力を揺動スクロール２に伝達するものである。駆動軸６は、主軸部６ａ及び偏心軸部６ｂを備える。主軸部６ａは、電動機１０のロータ１０ａに固定されており、ロータ１０ａと共に回転するものである。この主軸部６ａは、上部が上部ハウジング８ａに設けられた主軸受１９によって回転自在に支持されており、下部が下部ハウジング８ｂに設けられた副軸受１１によって回転自在に支持されている。偏心軸部６ｂは、主軸部６ａの上端部に設けられている。偏心軸部６ｂの中心軸は、主軸部６ａの中心軸（回転軸）に対して偏心している。この偏心軸部６ｂは、揺動スクロール２のボス部２ａに圧入された揺動軸受１７に、回転自在に挿入されている。また、駆動軸６には、主軸部６ａの上部に、バランサ６ｃが設けられている。
【００２０】
上部ハウジング８ａは、密閉容器１３の側壁内面に固定されており、駆動軸６の主軸部６ａを回転自在に支持する主軸受１９が設けられている。この上部ハウジング８ａの上部には、固定スクロール１が固定されている。また、上部ハウジング８ａの上部にはスラスト軸受１８が設けられている。スラスト軸受１８は、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。また、上部ハウジング８ａの上部には、揺動スクロール２の自転を阻止するオルダム継手１２も設けられている。
【００２１】
下部ハウジング８ｂは、密閉容器１３の側壁内面に固定されており、駆動軸６の主軸部６ａを回転自在に支持する副軸受１１が設けられている。図１及び図２に示すように、副軸受１１は、主軸部６ａのラジアル荷重を支持するラジアル軸受１１ａ、及び、主軸部６ａのスラスト荷重を支持するスラスト軸受１１ｂを備える。これらの軸受のうち、少なくともラジアル軸受１１ａはすべり軸受である。
【００２２】
上述の各構成を収納する密閉容器１３は、例えば側壁に、スクロール圧縮機１００に冷媒を吸入するための冷媒吸入管１５が設けられている。また、密閉容器１３は、例えば上部に、スクロール圧縮機１００で圧縮された冷媒を外部に吐出するための冷媒吐出管１６が設けられている。なお、本実施の形態１に係るスクロール圧縮機１００は、冷媒吸入管１５から吸入した冷媒を密閉容器１３内に一旦貯留した後、該冷媒を圧縮機構１０１で圧縮して直接吐出する構成となっている。このため、冷媒吸入管１５は、密閉容器１３の内部空間と連通するように、密閉容器１３に接続されている。また、冷媒吐出管１６は、圧縮機構１０１の吐出口４に接続されている。
【００２３】
また、密閉容器１３の底部には、軸受等の摺動部を潤滑する潤滑油を貯留する油溜まり１４が形成されている。この油溜まり１４に貯留されている潤滑油は、給油機構７により、揺動軸受１７、主軸受１９及び副軸受１１のラジアル軸受１１ａに供給される。給油機構７は、駆動軸６の主軸部６ａの下端部に取り付けられた例えば容積型のポンプ７ｂと、駆動軸６に設けられた給油通路とを備える。つまり、駆動軸６と共に油溜まり１４の潤滑油中に浸漬されているポンプ７ｂも回転することにより、油溜まり１４に貯留された潤滑油を該ポンプ７ｂがくみ上げ、揺動軸受１７、主軸受１９及び副軸受１１のラジアル軸受１１ａに潤滑油を供給する構成となっている。
【００２４】
給油通路は、図２に示すように、給油孔７ａ及び給油入口７ｃで形成されている。給油孔７ａは、主軸部６ａの軸心方向に貫通形成された貫通孔である。給油入口７ｃは、一方の端部が給油孔７ａに開口し、他方の端部が駆動軸６と各軸受との間に開口する貫通孔である。例えば、給油入口７ｃは、揺動軸受１７、主軸受１９及び副軸受１１のラジアル軸受１１ａの軸方向と直交するように形成されている。なお、図２では、給油入口７ｃの一例として、駆動軸６と副軸受１１のラジアル軸受１１ａとの間に開口する給油入口７ｃを示している。ここで、駆動軸６と副軸受１１のラジアル軸受１１ａとの間に開口する給油入口７ｃと給油孔７ａが、本発明の「油溜まりから駆動軸とラジアル軸受との間に至る給油通路」に相当する。
【００２５】
このように構成されたスクロール圧縮機１００は、冷凍サイクル回路の構成の１つとして、次のように動作する。
電動機１０のロータ１０ａと共に駆動軸６が回転すると、揺動スクロール２はオルダム継手１２により自転を阻止されながら公転運動を行う。これにより、揺動スクロール２及び固定スクロール１のそれぞれの渦巻歯の組合せにより形成された圧縮室５が、次第に容積を減じながら中心側に移動する。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を通じて冷凍サイクル回路の凝縮器へ送り出される。
【００２６】
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内は負圧となる。このため、密閉容器１３の外部から冷媒吸入管１５を通じて密閉容器１３内に冷媒が吸入される。そして、この冷媒は、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。
【００２７】
また、駆動軸６が回転することにより、油溜まり１４の潤滑油は、給油機構７のポンプ７ｂにより、給油孔７ａにくみ上げられる。そして、給油孔７ａにくみ上げられた潤滑油は、給油入口７ｃから、揺動軸受１７、主軸受１９及び副軸受１１のラジアル軸受１１ａと、駆動軸６との間に供給される。揺動軸受１７と駆動軸６の偏心軸部６ｂとの間に供給された潤滑油は、この間を潤滑した後、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孔９を経て油溜まり１４に戻される。
【００２８】
主軸受１９と駆動軸６の主軸部６ａとの間に供給された潤滑油は、この間を潤滑した後、主軸受１９の下端側から流出し、油溜まり１４へ戻る。また、副軸受１１のラジアル軸受１１ａと駆動軸６の主軸部６ａとの間に供給された潤滑油は、この間を潤滑した後、その一部が下部のスラスト軸受１１ｂへ流入する。そして、この潤滑油は、スラスト軸受１１ｂの潤滑を賄い、スラスト軸受１１ｂと主軸部６ａのすき間から下部の油溜まり１４へ戻る。ここで、副軸受１１のラジアル軸受１１ａと駆動軸６の主軸部６ａとの間に供給された潤滑油は、当該間において以下のような油膜を形成する。
【００２９】
図３は、本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機１００において、副軸受１１のラジアル軸受１１ａと駆動軸６の主軸部６ａとの間に形成される油膜の状態を説明するための説明図である。この図３は、駆動軸６の主軸部６ａの中心軸（回転軸）と垂直な断面において、副軸受１１のラジアル軸受１１ａ及び駆動軸６の主軸部６ａを観察したものである。なお、図３に示す白抜き矢印は主軸部６ａ（つまり駆動軸６）の回転方向を示している。
【００３０】
スクロール圧縮機１００では、圧縮室５で圧縮された冷媒ガスにより、揺動スクロール２に荷重がかかる。この荷重は、図３にＷで示すように、主軸部６ａを介してラジアル軸受１１ａに作用する。スクロール圧縮機１００の場合、揺動スクロール２の偏心運動により荷重Ｗの方向は回転しており、ラジアル軸受１１ａでは偏心軸の偏心方向に荷重が作用する。つまり、スクロール圧縮機１００の場合、荷重Ｗは主軸部６ａと同期して回転するため、主軸部６ａに作用する荷重Ｗの角位置は変わらない。荷重Ｗが主軸部６ａに作用した際、主軸部６ａの軸心（回転中心）は、主軸部６ａの回転と荷重Ｗの作用により、ラジアル軸受１１ａの中心から偏心する。このため、主軸部６ａとラジアル軸受１１ａとの間の油膜はくさび形状を形成する。ここで、主軸部６ａの回転方向に断面積が低下する油膜をくさび油膜２１ａと称し、主軸部６ａの回転方向に断面積が増加する油膜を逆くさび油膜２１ｂと称する。
【００３１】
詳しくは、主軸部６ａとラジアル軸受１１ａとの間の油膜が最も厚くなる主軸部６ａの外周面位置を０°位置と定義する。また、主軸部６ａの回転方向に角度の値が大きくなっていくと定義する。この場合、主軸部６ａとラジアル軸受１１ａとの間の油膜が最も薄くなる外周面位置は、１８０°の位置となる。また、０°〜１８０°の範囲では、油膜の流路面積がさび型に狭くなるくさび油膜２１ａとなる。１８０°〜３６０°の範囲では、油膜の流路面積が逆くさび形に広がる逆くさび油膜２１ｂとなる。
【００３２】
くさび油膜２１ａでは、流路が徐々に狭くなるため、主軸部６ａの回転に引っ張られて、くさび型のすき間の狭い方に潤滑油が入り込む。このため、油膜に油膜圧力２１ｃが発生し、この油膜圧力２１ｃにより主軸部６ａに作用する荷重Ｗを支持する。一方、逆くさび油膜２１ｂでは、流路が徐々に増加するため、駆動軸６の回転に引っ張られて、くさびのすき間の広い方に潤滑油が流れる。このため、逆くさび油膜２１ｂでは油膜圧力２１ｃは急激に低下し、逆くさび油膜２１ｂの大部分において油膜圧力２１ｃは発生しない。
【００３３】
ここで、油溜まり１４の潤滑油には、密閉容器１３内の冷媒ガスが、その温度及び圧力に応じて溶解している。このため、逆くさび油膜２１ｂでは、油膜の圧力が低下し、溶解していた冷媒ガスが油膜から発泡する。ラジアル軸受１１ａ内で発泡したこの冷媒ガスは、主軸部６ａの回転に引っ張られて、くさび油膜２１ａ側にも広がる。これにより、ラジアル軸受１１ａ内の潤滑油が排斥され、ラジアル軸受１１ａ内は油膜切れのような状態を引き起こし、主軸部６ａとラジアル軸受１１ａとが接触して損傷してしまう懸念がある。
【００３４】
そこで、本実施の形態１に係るスクロール圧縮機１００においては、主軸部６ａにおけるラジアル軸受１１ａと対向する範囲の外周面を以下のように構成している。
【００３５】
図４は、本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機１００において、主軸部６ａと副軸受１１のラジアル軸受１１ａとを示した斜視図である。また、図５は、このスクロール圧縮機１００における主軸部６ａの外周面の展開図である。
なお、図４では、主軸部６ａの外周面の構成を理解しやすくするため、副軸受１１のラジアル軸受１１ａの一部を断面として示している。また、図４に示す円弧状の矢印は主軸部６ａの回転方向を示しており、図４に示す白抜き矢印は潤滑油の流れを示している。
【００３６】
主軸部６ａの外周面を該主軸部６ａの回転方向に観察した際、主軸部６ａにおけるラジアル軸受１１ａと対向する範囲には、１８０°〜３６０°の間に、下部から上部に向かって主軸部６ａの回転方向とは反対方向に傾斜した溝２０が、少なくとも１本形成されている。換言すると、溝２０は、副軸受１１のスラスト軸受１１ｂ側からスラスト軸受１１ｂの反対側に向かって、主軸部６ａの回転方向とは反対方向に傾斜している。溝２０は、例えば、常に上部が下部より周方向の位置が小さい角度となっている。また、溝２０の下端部（スラスト軸受１１ｂ側の端部）の位置は、ラジアル軸受１１ａの下端部（スラスト軸受１１ｂ側の端部）と略同じ位置となっている。また、溝２０の上端部（スラスト軸受１１ｂ側とは反対側の端部）の位置は、ラジアル軸受１１ａの上端部（スラスト軸受１１ｂ側とは反対側の端部）と略同じ位置となっている。
ここで、溝２０が、本発明の第１溝に相当する。
【００３７】
つまり、溝２０は、逆くさび油膜２１ｂ側に形成されている。また、溝２０は、主軸部６ａの回転に対して抵抗成分であるため、主軸部６ａが回転することで、溝２０内に潤滑油を上方（スラスト軸受１１ｂ側とは反対側）へ向かわせようとするポンプ効果が得られる。また、溝２０は、ラジアル軸受１１ａの上部から下部に渡って配置されている。このため、溝２０により、ラジアル軸受１１ａ内において逆くさび油膜２１ｂで発生した冷媒ガスを、ラジアル軸受１１ａの上方へ排出することができる。したがって、本実施の形態１に係るスクロール圧縮機１００は、逆くさび油膜２１ｂで発泡した冷媒ガスが主軸部６ａの回転に引っ張られてくさび油膜２１ａ側にも広がることを防止できる。つまり、ラジアル軸受１１ａ内の潤滑油が排斥されて油膜切れのような状態を引き起こすことを防止でき、主軸部６ａとラジアル軸受１１ａとが接触して損傷してしまうことを防止できる。また、溝２０の上述の冷媒ガス排出作用により、冷媒ガスがスラスト軸受１１ｂへ流入することも防止できる。なお、溝２０は下部から上部へ向かう際、逆の傾きにならなければ直線でなくても構わない。
【００３８】
以上、本実施の形態１に係るスクロール圧縮機１００においては、ラジアル軸受１１ａ内で潤滑油から冷媒ガスが発生した際、溝２０によって該冷媒ガスをラジアル軸受１１ａの外部に排出することができる。このため、本実施の形態１に係るスクロール圧縮機１００は、潤滑油から発泡した冷媒ガスによって主軸部６ａとラジアル軸受１１ａとが接触して損傷してしまうことを防止できる。
【００３９】
また、本実施の形態１に係るスクロール圧縮機１００においては、ラジアル軸受１１ａ内で発生した冷媒ガスは、スラスト軸受１１ｂ側とは反対側に排出される。このため、本実施の形態１に係るスクロール圧縮機１００は、スラスト軸受１１ｂへ冷媒ガスが流入せず、スラスト軸受１１ｂにおいても潤滑油が十分に供給され、安定したスクロール圧縮機１００の運転が可能となる。
【００４０】
なお、少なくとも１本の溝２０を有すれば上記の冷媒ガス排出効果を得られるが、溝２０を複数本有することが好ましい。複数の溝２０で冷媒ガスを排出することにより、上記の冷媒ガス排出効果をより向上させることができる。
【００４１】
また、給油入口７ｃの形成位置は特に限定されないが、１８０°〜３６０°の範囲に形成されることが好ましい。換言すると、給油通路は、ラジアル軸受１１ａと対向する範囲において、１８０°〜３６０°の間に開口部を有していることが好ましい。給油入口７ｃから主軸部６ａとラジアル軸受１１ａとの間に潤滑油が流れ込む際、潤滑油流路の拡大により潤滑油の圧力が低下し、潤滑油から冷媒ガスが発泡する。このとき、１８０°〜３６０°の範囲に給油入口７ｃを形成することにより、当該冷媒ガスも溝２０によって排出することができる。このため、当該位置に給油入口７ｃを形成する場合、給油入口７ｃよりも主軸部６ａの回転方向の前側となる位置に、少なくとも１本の溝２０が配置されていることが好ましい。
【００４２】
また、溝２０の上端部及び下端部の位置も、ラジアル軸受１１ａの上方へ冷媒ガスを排出することができれば、上記の位置に限定されるものではない。例えば、溝２０を以下のように形成してもよい。
【００４３】
図６及び図７は、本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機１００における溝２０の別の一例を示す斜視図である。これら図６及び図７は、図４と同様に主軸部６ａ及びラジアル軸受１１ａを観察したものである。
【００４４】
例えば図６に示すように、溝２０の上端部が、ラジアル軸受１１ａの上端部よりも上方まで延びていてもよい。換言すると、溝２０におけるスラスト軸受１１ｂと反対側の端部は、主軸部６ａとラジアル軸受１１ａとが対向していない範囲まで延びていてもよい。このように溝２０を形成することにより、よりスムーズに冷媒ガスをラジアル軸受１１ａの上部から排出することができる。
【００４５】
また例えば図７に示すように、溝２０の下端部が、ラジアル軸受１１ａの下端部よりも上方に位置していてもよい。換言すると、溝２０におけるスラスト軸受１１ｂ側の端部は、主軸部６ａとラジアル軸受１１ａとの対向範囲におけるスラスト軸受１１ｂ側の端部よりも、スラスト軸受１１ｂとは反対側に位置していてもよい。このように溝２０を構成することにより、スラスト軸受１１ｂへ冷媒ガスが流入することをより防止できる。
【００４６】
実施の形態２．
主軸部６ａにおけるラジアル軸受１１ａと対向する範囲において、０°〜１８０°の間に以下のような溝２２を形成してもよい。なお、本実施の形態２において、特に記述しない項目については実施の形態１と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
【００４７】
図８は、本発明の実施の形態２に係るスクロール圧縮機１００において、主軸部６ａと副軸受１１のラジアル軸受１１ａとを示した斜視図である。また、図９は、このスクロール圧縮機１００における主軸部６ａの外周面の展開図である。
なお、図８では、主軸部６ａの外周面の構成を理解しやすくするため、副軸受１１のラジアル軸受１１ａの一部を断面として示している。また、図８に示す円弧状の矢印は主軸部６ａの回転方向を示しており、図８に示す白抜き矢印は潤滑油の流れを示している。
【００４８】
主軸部６ａにおけるラジアル軸受１１ａと対向する範囲には、０°〜１８０°の間に、上部から下部に向かって主軸部６ａの回転方向とは反対方向に傾斜した溝２２が、少なくとも１本形成されている。換言すると、溝２２は、副軸受１１のスラスト軸受１１ｂの反対側からスラスト軸受１１ｂ側に向かって、主軸部６ａの回転方向とは反対方向に傾斜している。溝２２は、例えば、常に上部が下部より周方向の位置が大きい角度となっている。また、溝２２の下端部（スラスト軸受１１ｂ側の端部）の位置は、ラジアル軸受１１ａの下端部（スラスト軸受１１ｂ側の端部）と略同じ位置となっている。また、溝２２の上端部（スラスト軸受１１ｂ側とは反対側の端部）の位置は、ラジアル軸受１１ａの上端部（スラスト軸受１１ｂ側とは反対側の端部）と略同じ位置となっている。
ここで、溝２２が、本発明の第２溝に相当する。
【００４９】
つまり、溝２２は、くさび油膜２１ａ側に形成されている。また、溝２２は、主軸部６ａの回転に対して抵抗成分であるため、主軸部６ａが回転することで、溝２２内に下部へ流れようとするポンプ効果が得られる。上述のように、ラジアル軸受１１ａで潤滑に使用された後の潤滑油は、その一部が下部のスラスト軸受１１ｂへ供給される。本実施の形態２に係る溝２２を設けることにより、スラスト軸受１１ｂへ優先的に潤滑油を供給することができる。
【００５０】
また、溝２２によってスラスト軸受１１ｂに潤滑油を積極的に送り込むことにより、スラスト軸受１１ｂでの潤滑油の圧力を上昇させて、スラスト軸受１１ｂにおける冷媒の発泡を抑制することができる。このため、スラスト軸受１１ｂを油切れのような状態にしない。また、潤滑油を積極的に送り込むため、スラスト軸受１１ｂ内で潤滑油が十分に存在し、低損失で運転することができる。
【００５１】
なお、溝２２の上端部及び下端部の位置も、スラスト軸受１１ｂへ供給する潤滑油の量を増大できれば、上記の位置に限定されるものではない。例えば、溝２２を以下のように形成してもよい。
【００５２】
図１０は、本発明の実施の形態２に係るスクロール圧縮機１００における溝２２の別の一例を示す斜視図である。この図１０は、図８と同様に主軸部６ａ及びラジアル軸受１１ａを観察したものである。
例えば図１０に示すように、溝２２の上端部が、ラジアル軸受１１ａの上端部よりも下方に位置していてもよい。換言すると、溝２２におけるスラスト軸受１１ｂと反対側の端部は、主軸部６ａとラジアル軸受１１ａとの対向範囲におけるスラスト軸受１１ｂとは反対側の端部よりも、スラスト軸受１１ｂ側に位置していてもよい。ラジアル軸受１１ａの上方へ排出される潤滑油を減少させることができ、スラスト軸受１１ｂへ供給する潤滑油の量をより増大できる。なお、スラスト軸受１１ｂへ積極的に潤滑油を供給することを考慮すると、溝２２の下端部は、ラジアル軸受１１ａの下端部まで延びていることが好ましい。
【００５３】
以上、上記実施の形態１及び実施の形態２では、駆動軸６の軸心が上下方向となるように配置された縦置き型のスクロール圧縮機１００を用いて、本発明を説明した。これに限らず、駆動軸の軸心が横方向となるように配置された横置き型のスクロール圧縮機においても、本発明を実施できることは容易に理解されるであろう。
【符号の説明】
【００５４】
１  固定スクロール、２  揺動スクロール、２ａ  ボス部、３  吸入口、４  吐出口、５  圧縮室、６  駆動軸、６ａ  主軸部、６ｂ  偏心軸部、６ｃ  バランサ、７  給油機構、７ａ  給油孔、７ｂ  ポンプ、７ｃ  給油入口、８ａ  上部ハウジング、８ｂ  下部ハウジング、９  返油孔、１０  電動機、１０ａ  ロータ、１０ｂ  ステータ、１１  副軸受、１１ａ  ラジアル軸受、１１ｂ  スラスト軸受、１２  オルダム継手、１３  密閉容器、１４  油溜まり、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  溝、２１ａ  くさび油膜、２１ｂ  逆くさび油膜、２１ｃ  油膜圧力、２２  溝、１００  スクロール圧縮機、１０１  圧縮機構。
【図１】
0006611648.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0006611648.tif 000008
【図８】
0006611648.tif 000009
【図９】
0006611648.tif 000010
【図１０】
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