(57)【要約】【課題】より摺動摩擦損失が少なく、圧縮効率がよいスクロール圧縮機を提供する。【解決手段】主軸６１の一端側に形成されるクランク軸６２を、主軸の直径をＤｍ，クランク軸の直径をＤｃとした場合、主軸６１に対する偏心量ｅがｅ＞（Ｄｍ−Ｄｃ）／２を満足するように配置し、主軸６１によってメインフレーム３の主軸受３１をすべり軸受として支持し、クランク軸４２によって旋回スクロール４２のクランク軸受４２１をすべり軸受として支持するため、主軸６１とクランク軸６２を連結するジョイント軸６５を軸方向から見て主軸径内かつクランク軸径内に収まる形状とする。【選択図】  図２
2004225569.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉シェルの内部がメインフレームを挟んで圧縮室と電動機室とに区画され、上記電動機室内で生成された回転駆動力を上記圧縮室に伝達する回転駆動軸を有するスクロール圧縮機において、
上記回転駆動軸は、上記電動機室内に同軸的に配置される主軸と、上記主軸の一端側に一体的に形成され、上記圧縮室内の旋回スクロールを旋回運動させるクランク軸とを有し、上記主軸の直径をＤｍ，上記クランク軸の直径をＤｃとした場合に、上記クランク軸は、上記主軸に対して偏心量ｅがｅ＞（Ｄｍ−Ｄｃ）／２を満足するように配置されているとともに、
上記主軸と上記クランク軸との間には、上記主軸が上記メインフレームの主軸受に対してすべり軸受として、上記クランク軸が上記旋回スクロールのクランク軸受に対してすべり軸受として機能するために必要な精度に加工する際の加工逃げに相当する長さを有するジョイント軸を備えており、上記ジョイント軸は、軸方向から見て上記主軸径内かつ上記クランク軸径内に収まる形状であることを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項２】
上記ジョイント軸の長さは、３ｍｍ以内である請求項１に記載のスクロール圧縮機。
【請求項３】
上記密閉シェル内にはさらに、上記回転駆動軸の他端側を受け止めるためのサブフレームが設けられており、上記サブフレームを介して上記回転駆動軸の他端側がスラスト方向に軸受されている請求項１または２に記載のスクロール圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば空気調和機の冷媒などを圧縮する際に用いられるスクロール圧縮機に関し、さらに詳しく言えば、より高い圧縮効率および低コスト化を可能とした回転駆動軸の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
まず、図４を参照して、冷媒圧縮部を電動機の上側に配置した密閉縦型のスクロール圧縮機１Ａの一般的な構成について説明する。このスクロール圧縮機１Ａは、密閉シェル２の内部がメインフレーム３を挟んで冷媒圧縮部４を有する圧縮室ＣＣと、電動機５を有する電動機室ＭＣとに区画されており、電動機５の回転駆動力を回転駆動軸６を介して冷媒圧縮部４に伝達し、固定スクロール４１に対して旋回スクロール４２を旋回運動させて、冷媒を圧縮するようになっている。
【０００３】
通常、回転駆動軸６は、電動機室ＭＣ内に同軸的に配置される主軸６１と、同主軸６１の一端側（図４では上端側）に一体的に取り付けられるクランク軸６２と、主軸６１の他端側に一体に取り付けられる副軸６６とを備えている。クランク軸６２は、冷媒圧縮部４の旋回スクロール４２を旋回駆動させるために主軸６１に対して所定量だけ偏心して配置されている。副軸６６は、主軸６１と同軸に取り付けられている。
【０００４】
なお、主軸６１はメインフレーム３の主軸受３１に支持され、その他端側（図４の下端側）の副軸６６は、サブフレーム７の副軸受７１にて支持されている。
【０００５】
スクロール圧縮機において、クランク軸６２は、次の２つの形式に大別される。まず、第１の形式（以下、形式１とする）は、図４に示すように、主軸径Ｄｍよりクランク軸径Ｄｃを小さくし、軸方向から見てクランク軸６２が主軸６１の外径内に配置されるもの（すなわち、偏心量ｅ≦（Ｄｍ−Ｄｃ）／２の関係にあるもの）である。
【０００６】
この形式１によれば、回転駆動軸６は、圧縮機の組立時において、メインフレーム３の主軸受３１に対して圧縮室ＣＣ側からでも、また、電動機室ＭＣ側からでも挿入することができるが、回転駆動軸６は自重を支える部分を持たないため、メインフレーム３に固定スクロール４１および旋回スクロール４２からなる冷媒圧縮部４を組み込んだ後で、電動機室ＭＣ側から回転駆動軸６を旋回スクロール４２に挿入するのが一般的である。
【０００７】
次に、第２の形式は、例えば図５に示すように、主軸径Ｄｍとクランク軸径Ｄｃをほぼ同じ径として、クランク軸６２を偏心量ｅだけ主軸６１からずらしたもの（すなわち、偏心量ｅ＞（Ｄｍ−Ｄｃ）／２の関係にあるもの）である。この第２の形式は、さらに２つに分類される。
【０００８】
まず、第１の分類（以下、形式２−１とする）は、例えば特許文献１に示すように、メインフレームの主軸受を転がり軸受で構成し、クランク軸と主軸との間に鉤状の「逃げ」を設けて、この「逃げ」を主軸受部で径方向にスライドさせることで、クランク軸を電動機室側から挿入できるようにしたものである。これによれば、クランク軸の軸径を小さくすることなく、上述した形式１のごとくクランク軸を電動機室側から挿入できる。
【０００９】
次に、第２の分類（以下、形式２−２とする）のスクロール圧縮機１Ｂは、図５に示すように、回転駆動軸６の自重をメインフレーム３で支えるため、主軸６１とクランク軸６２との間に主軸６１に対して同軸的でかつ大径なフランジ部６３を設けたものである。この場合、回転駆動軸６は圧縮部４をメインフレーム３に組み付ける前にメインフレーム３に挿入しておく必要があるが、圧縮部４の組み付け後は圧縮機全体の組立中に圧縮機を上下動させても回転駆動軸６はメインフレーム３から抜け落ちることはない。
【００１０】
【特許文献１】
特許第２５７２２１５号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した各スクロール圧縮機１Ａ，１Ｂには、次のような課題があった。すなわち、形式１の場合は、冷媒の圧縮に必要な旋回運動を旋回スクロール４２に与えるためにはクランク軸径Ｄｃを主軸径Ｄｍよりも約３０％程度に小さく設計する必要があった。したがって、クランク軸６２の小径化によって耐荷重強度が小さくなり、強度的な信頼性が低下するおそれがある。
【００１２】
なお、その信頼性を高めるためにクランク軸径Ｄｃを大きくしようとすると、相対的に主軸径Ｄｃを耐荷重強度以上に大きくする必要があり、これに伴う、主軸の摺動摩擦損失が大きくなるという問題が生じる。
【００１３】
図４を参照して、圧縮ガスに抗してクランク軸６２の軸受部４２１に係る負荷荷重をＦｃ、クランク軸６２からメインフレーム３の主軸受３１までの軸間距離をＬｍ、クランク軸６２から副軸受７１までの軸間距離をＬｓとした場合、主軸受３１に係る負荷荷重をＦｍは、
Ｆｍ＝Ｆｃ×（Ｌｓ／（Ｌｓ−Ｌｍ））
で表され、Ｌｍが小さいほど、主軸受３１にかかる負荷荷重Ｆｍは小さくなる。
【００１４】
ところが、形式２−１の場合は、必然的に主軸受３１とクランク軸受４２１の軸方向距離（軸間距離）が長くなり、主軸受３１に作用する負荷が大きくなるため、主軸受３１をすべり軸受で支持することが困難となり、転がり軸受に変える必要がある。しかしながら、転がり軸受はすべり軸受に対して高価である。
【００１５】
形式２−２の場合は、形式２−１の場合よりも軸間距離Ｌｍを短くすることができるが、主軸６１とクランク軸６２との間にフランジ部６３を設けているため、どうしてもフランジ部６３の厚さ分（軸長さ分）だけ、主軸受３１とクランク軸受４２１との軸間距離が長くなり、主軸受３１に作用する荷重が依然として大きく、結果的に摺動摩擦損失が大きくなるという問題がある。
【００１６】
そこで、本発明は上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、より摺動摩擦損失が少なく、圧縮効率がよいスクロール圧縮機を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するため、本発明は、密閉シェルの内部がメインフレームを挟んで圧縮室と電動機室とに区画され、上記電動機室内で生成された回転駆動力を上記圧縮室に伝達する回転駆動軸を有するスクロール圧縮機において、上記回転駆動軸は、上記電動機室内に同軸的に配置される主軸と、上記主軸の一端側に一体的に形成され、上記圧縮室内の旋回スクロールを旋回運動させるクランク軸とを有し、上記主軸の直径をＤｍ，上記クランク軸の直径をＤｃとした場合に、上記クランク軸は、上記主軸に対して偏心量ｅがｅ＞（Ｄｍ−Ｄｃ）／２を満足するように配置されているとともに、上記主軸と上記クランク軸との間には、上記主軸が上記メインフレームの主軸受に対してすべり軸受として、上記クランク軸が上記旋回スクロールのクランク軸受に対してすべり軸受として機能するために必要な精度に加工する際の加工逃げに相当する長さを有するジョイント軸を備えており、上記ジョイント軸は、軸方向から見て上記主軸径内かつ上記クランク軸径内に収まる形状であることを特徴としている。
【００１８】
これによれば、クランク軸の信頼性を損ねることなく、主軸の摺動摩擦損失を最小限に抑えることができ、よって高効率なスクロール圧縮機が得られる。
【００１９】
なお、より具体的な態様として、上記ジョイント軸の長さは、３ｍｍ以内であることがよい。
【００２０】
上記密閉シェル内にはさらに、上記回転駆動軸の他端側に設けられた副軸をラジアル方向に支持する副軸受を備えたサブフレームが設けられており、さらに、上記サブフレームには止め輪を介して降らすとプレートが固定され、このスラストプレートによって回転駆動軸の自重を支持するため、従来のようなフランジ部が無くとも軸方向の支持が得られる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施形態に係るスクロール圧縮機の概略的な断面図であり、図２は回転駆動軸の要部を拡大した断面図である。なお、上述した図４の従来例と同一もしくは同一と見なされる構成要素には、同じ参照符号が用いられている。
【００２２】
このスクロール圧縮機１０は、メインフレーム３を挟んで上側が圧縮室ＣＣ、下側が電動機室ＭＣに区画された円筒状の密閉シェル２を縦置きにしたものからなり、圧縮室ＣＣ内には固定スクロール４１および旋回スクロール４２からなる冷媒圧縮部４が収納され、電動機室ＭＣ内には冷媒圧縮部４を駆動するモータ（電動機）５と、その出力軸としての回転駆動軸６とが収納されている。
【００２３】
この例において、スクロール圧縮機１０は内部高圧型であり、密閉シェル２の上部には、図示しない冷凍サイクルにて仕事を終えた低圧冷媒を冷媒圧縮部４内に引き込むための冷媒吸入管２１が設けられ、密閉シェル２の側部には、冷媒圧縮部４によって圧縮された高圧冷媒を電動機室ＭＣから冷凍サイクルに送り出すための冷媒吐出管２２が設けられている。また、密閉シェル２内の底部には、潤滑油Ｏが一定量貯留されている。
【００２４】
本発明において、密閉シェル２、メインフレーム３、冷媒圧縮部４およびモータ５の構成は、あくまでスクロール圧縮機構を備えるに必要な構成要素を備えていればよく、その構成は従来のものと同じであってよいため説明は省略する。
【００２５】
回転駆動軸６は、モータ５に対して同軸的に配置される主軸６１と、主軸６１の上端側に一体的に形成され、主軸６１に対して偏心配置されたクランク軸６２とを備えている。
【００２６】
回転駆動軸６の内部には、密閉シェル２の底部に溜まっている潤滑油Ｏを冷媒圧縮部４側に供給するための潤滑油供給孔６４が回転軸に対して偏心的に形成されており、回転駆動軸６の回転によって、潤滑油Ｏが潤滑油供給孔６４内を通って下側から旋回スクロール４２の背面に供給される。
【００２７】
図２（ａ）および（ｂ）に示すように、主軸６１は、その上端側がメインフレーム３の主軸受３１によってラジアル方向に支持され、下端側がサブフレーム７に固定される副軸受７１よってラジアル方向に支持されている。
【００２８】
主軸６１の下端は、サブフレーム７に止め輪を介して固定されたスラストプレート７２によってスラスト方向に支持されており、回転駆動軸６の自重はスラストプレート７２によって支承されている。
【００２９】
旋回スクロール４２の背面側（図１では下面側）には、クランク軸６２のクランク軸受４２１が形成されており、このクランク軸受４２１にクランク軸６２が連結されている。これにより、クランク軸６２を介して旋回スクロール４２が旋回運動する。
【００３０】
図３（ａ）に示すように、クランク軸６２は、主軸６１の直径をＤｍ，クランク軸６２の直径をＤｃとした場合に、主軸６１に対して偏心量ｅがｅ＞（Ｄｍ−Ｄｃ）／２を満足するように、すなわち、クランク軸６２が主軸６１の外径よりも外側に突出するように配置されている。この例において、主軸６１とクランク軸６２はほぼ同径である。
【００３１】
主軸６１とクランク軸６２とは、ジョイント軸６５を介して一体に連結されている。ジョイント軸６５は、図３（ｂ）に示すように、主軸６１がメインフレーム３の主軸受３１に対するすべり軸受となり、クランク軸６２が旋回スクロール４２のクランク軸受４２１に対するすべり軸受として機能するために必要な精度に加工する際の加工逃げに相当する長さを備えており、その形状が主軸６１およびクランク軸６２の互いに重なり合う範囲内（図３（ａ）のハッチング部分）に形成されている。
【００３２】
この実施形態において、ジョイント軸６５の軸長さは２ｍｍとされているが、あくまで加工逃げに相当する長さを備えてればよく、より好ましい態様としては、３ｍｍ以内であればよい。
【００３３】
これによれば、主軸６１がメインフレーム３の主軸受３１に対するすべり軸受となり、クランク軸６２が旋回スクロール４２のクランク軸受４２１に対するすべり軸受として機能しながら、回転駆動軸６の自重を支えることができ、従来のようなフランジ部（図５参照）を設けた場合よりも軸間距離がさらに短くなることで、主軸受３１１にかかる負荷を小さくすることができ、クランク軸受４２１の信頼性を損ねることなく、主軸受３１の摺動摩擦損失を最小限に抑えることができる。
【００３４】
このスクロール圧縮機１０を作動させると、冷媒吸入管２１から冷媒圧縮部４内に導き入れられた低圧冷媒は、冷媒圧縮部４を中心に向かうにつれて圧縮され高圧冷媒として圧縮室ＣＣ内に吐出される。吐出された高圧冷媒は、固定スクロール４１およびメインフレーム３の一部を通って電動機室ＭＣ内に一旦引き込まれ、そこから冷媒吐出管２２を通って冷凍サイクルへと送り出される。
【００３５】
このとき、潤滑油Ｏは、密閉シェル２底部から回転駆動軸６内の潤滑油供給孔６４を通って旋回スクロール４２の背面まで運ばれ、各軸受部および摺動部に供給される。これらを潤滑した後、潤滑油Ｏは、再び電動機室ＭＣ内に自然滴下されて戻ってくる。
【００３６】
なお、上述した実施形態において、スクロール圧縮機１０は、内部高圧型を例に示したが、本発明は密閉シェル２内を吸入ガスとする低圧冷媒を導き入れる、いわゆる内部低圧型のスクロール圧縮機にも適用可能である。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、主軸の一端側に形成されるクランク軸を、主軸の直径をＤｍ，クランク軸の直径をＤｃとした場合、主軸に対して偏心量ｅがｅ＞（Ｄｍ−Ｄｃ）／２を満足するように配置し、主軸とクランク軸との間に主軸がメインフレームの主軸受に対してすべり軸受となり、クランク軸が旋回スクロールのクランク軸受に対してすべり軸受として機能させるために必要な精度に加工する際の加工逃げに相当する長さを備えたジョイント軸を介して連結したしたことにより、クランク軸の信頼性を損ねることなく、主軸の摺動摩擦損失を小さく抑えることが可能となり、ひいては高効率なスクロール圧縮機が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るスクロール圧縮機の概略的な断面図。
【図２】上記スクロール圧縮機の回転駆動軸の上端側および下端側を拡大した拡大図。
【図３】主軸とクランク軸との関係を説明する模式図。
【図４】従来のスクロール圧縮機の断面図。
【図５】従来のスクロール圧縮機の要部断面図。
【符号の説明】
１０  スクロール圧縮機
２  密閉シェル
３  メインフレーム
３１  主軸受
４  冷媒圧縮部
４１  固定スクロール
４２  旋回スクロール
４２１  クランク軸受
５  モータ（電動機）
６  回転駆動軸
６１  主軸
６２  クランク軸
６３  フランジ部
６４  潤滑油供給孔
６５  ジョイント軸
６６  副軸
７  サブフレーム
７１  副軸受
ＣＣ  圧縮室
ＭＣ  電動機室
Ｏ  潤滑油
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004225569.tif 000006
【図５】
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