(57)【要約】【課題】スクロール型圧縮機の運転時、温度上昇により有底筒状の凹状保持部内におけるシール部材によりシールされた領域内の圧力が上昇する。このためシール部材が変形し、凹状保持部内に保持された潤滑剤付軸受に封入した潤滑剤がシール部材より外側に漏出する虞がある。【解決手段】潤滑剤付軸受に嵌入される軸に、シール部材によりシールされた領域内とシール部材より外側とを連通する連通孔を貫設することにより、圧力上昇時に軸受から潤滑剤が漏出することを防止し、圧縮機の耐久性を向上させることができる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定スクロールに噛合う旋回スクロールを旋回させる駆動軸と、該駆動軸を支承する潤滑剤付軸受と、該軸受を保持する凹状保持部と、前記駆動軸と摺接し前記凹状保持部内の潤滑剤が漏出することを防止するシール部材とを備えたスクロール型圧縮機において、
前記駆動軸には、前記凹状保持部内の前記シール部材によりシールされた領域内と、該シール部材より外側とを連通する連通孔が貫設されており、該連通孔内あるいは該連通孔の開口端には、潤滑剤が前記シール部材より外側へ漏出することを防止する通気部材が配設されていることを特徴とするスクロール型圧縮機。
【請求項２】
固定スクロールに噛合う旋回スクロールの自転を防止する従動軸と、該従動軸を支承する潤滑剤付軸受と、該軸受を保持する凹状保持部と、前記従動軸と摺接し前記凹状保持部内の潤滑剤が漏出することを防止するシール部材とを備えたスクロール型圧縮機において、
前記従動軸には、前記凹状保持部内の前記シール部材によりシールされた領域内と、該シール部材より外側とを連通する連通孔が貫設されており、該連通孔内あるいは該連通孔の開口端には、潤滑剤が前記シール部材より外側へ漏出することを防止する通気部材が配設されていることを特徴とするスクロール型圧縮機。
【請求項３】
固定スクロールに噛合う旋回スクロールの自転を防止する従動軸と、該従動軸を支承する潤滑剤付軸受と、該軸受を保持する凹状保持部と、前記従動軸と摺接し前記凹状保持部内の潤滑剤が漏出することを防止するシール部材とを備えたスクロール型圧縮機において、
前記従動軸には、前記凹状保持部内の前記シール部材によりシールされた領域内と、該シール部材より外側とを連通する連通孔が貫設されており、該連通孔内あるいは該連通孔の開口端には、潤滑剤が前記シール部材より外側へ漏出することを防止する通気部材が配設されていることを特徴とする請求項１に記載のスクロール型圧縮機。
【請求項４】
前記スクロール型圧縮機は、燃料電池の電極に圧縮気体を供給するものであることを特徴とする請求項１から３に記載のスクロール型圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸受構造に特徴をもつスクロール型圧縮機であって、例えば燃料電池の電極に圧縮気体を供給するためのスクロール型圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種のスクロール型圧縮機としては、例えば特開２００２−７０７６４号公報に示すような構成のものが知られている。
【０００３】
即ち図６に示すように、このスクロール型圧縮機は、固定スクロール１０１に噛合う旋回スクロール１０２を旋回させる駆動軸１０３と、固定スクロール１０１に噛合う旋回スクロール１０２の自転を防止する従動軸１０４とを備え、旋回スクロール１０２が旋回して作動流体を圧縮するものである。更にこのスクロール型圧縮機は、駆動軸１０３、従動軸１０４を支承する潤滑剤付軸受１０５、１０６と、該軸受１０５、１０６を保持し有底筒状をしている凹状保持部１０７、１０８と、駆動軸１０３、従動軸１０４と摺接し凹状保持部１０７、１０８内の潤滑剤が漏出することを防止するシール部材１０９、１１０とを備えている。
【０００４】
このような構造のスクロール型圧縮機において軸受に軸を嵌入するとき、凹状保持部の底面と内周面及び軸端面との間で形成される内部空間が密閉され、軸端面により空気が圧縮されて内圧が上昇し、シール部材が変形して軸受内部に封入されていた潤滑剤が漏出する虞がある。この問題を解決するため、特開２００２−７０７６４号公報に開示されている発明では、図７の要部拡大断面図に示すように、前記内部空間と外部空間とを連通する通気孔１１１、１１２が、駆動軸１０３、従動軸１０４の軸受１０５、１０６に嵌入される軸端面から貫設されている。なお、ここで通気孔１１１、１１２の前記外部空間側の開孔は、凹状保持部１０７、１０８内のシール部材１０９、１１０より内側に位置している。
【０００５】
これにより、駆動軸１０３、従動軸１０４を嵌入する際に前記内部空間内で軸端面により圧縮される空気が、通気孔１１１、１１２から前記外部空間に排出され、前記内部空間内の内圧の上昇を防止することができる。その結果、潤滑剤付軸受１０５、１０６の内部に封入された潤滑剤がシール部材１０９、１１０の外側に漏出することを防止でき、その軸受本来の寿命を発揮でき、前記スクロール型圧縮機の耐久性の低下を防止できる。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−７０７６４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記従来技術における外部空間は、凹状保持部内のシール部材より内側に位置している。この場合、軸の嵌入に応じて起こる内部空間の圧力上昇、もしくは運転中に軸が軸方向に若干の前後運動をし、それにより発生する圧力上昇を防止することに対しては効果がある。しかし運転中、軸と軸受との摺動によって発生する摺動発熱や旋回スクロールから伝達される熱等によって、前記内部空間だけでなく前記外部空間も温度が上昇する。その結果、前記凹状保持部内において、シール部材によりシールされた領域内の圧力が上昇する。前記従来技術ではこの圧力上昇を防止することができず、そのため圧縮機の運転中にシール部材が変形し、軸受内部に封入されていた潤滑剤が漏出する虞がある。
【０００８】
本発明の目的は、凹状保持部内の温度上昇に伴う圧力上昇を防止し、軸受に封入した潤滑剤がシール部材より外側に漏出するのを防止することにより、軸受の耐久性を向上させることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために請求項１に記載の発明は、固定スクロールに噛合う旋回スクロールを旋回させる駆動軸と、該駆動軸を支承する潤滑剤付軸受と、該軸受を保持する凹状保持部と、前記駆動軸と摺接し前記凹状保持部内の潤滑剤が漏出することを防止するシール部材とを備えたスクロール型圧縮機において、
前記駆動軸には、前記凹状保持部内の前記シール部材によりシールされた領域内と、該シール部材より外側とを連通する連通孔が貫設されており、該連通孔内あるいは該連通孔の開口端には、潤滑剤が前記シール部材より外側へ漏出することを防止する通気部材が配設されていることを特徴としている。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、固定スクロールに噛合う旋回スクロールの自転を防止する従動軸と、該従動軸を支承する潤滑剤付軸受と、該軸受を保持する凹状保持部と、前記従動軸と摺接し前記凹状保持部内の潤滑剤が漏出することを防止するシール部材とを備えたスクロール型圧縮機において、
前記従動軸には、前記凹状保持部内の前記シール部材によりシールされた領域内と、該シール部材より外側とを連通する連通孔が貫設されており、該連通孔内あるいは該連通孔の開口端には、潤滑剤が前記シール部材より外側へ漏出することを防止する通気部材が配設されていることを特徴としている。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１において、固定スクロールに噛合う旋回スクロールの自転を防止する従動軸と、該従動軸を支承する潤滑剤付軸受と、該軸受を保持する凹状保持部と、前記従動軸と摺接し前記凹状保持部内の潤滑剤が漏出することを防止するシール部材とを備えたスクロール型圧縮機において、
前記従動軸には、前記凹状保持部内の前記シール部材によりシールされた領域内と、該シール部材より外側とを連通する連通孔が貫設されており、該連通孔内あるいは該連通孔の開口端には、潤滑剤が前記シール部材より外側へ漏出することを防止する通気部材が配設されていることを特徴としている。
【００１２】
請求項１から３に記載の発明により、運転中の軸と軸受との摺動による摺動発熱や旋回スクロールから伝わる熱等による温度上昇が原因で起こる、凹状保持部内の圧力上昇を防止し、該凹状保持部内の潤滑剤がシール部材より外側に漏出するのを防止することができる。更に、本発明における通気部材とは通気性と防水性とを同時に併せ持つものであり、該通気部材により凹状保持部内のシール部材によりシールされた領域内の潤滑剤が前記連通孔を通してシール部材より外側へ漏出されるのが防止できる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３において、前記スクロール型圧縮機は、燃料電池の電極に圧縮気体を供給するものであることを特徴としている。
【００１４】
燃料電池の電極に圧縮気体（水素、酸素又は空気等）を供給するような、潤滑油による潤滑が困難なスクロール型圧縮機に、請求項１から３に記載の発明を用いるとより好適である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態をあげ、図１及び図２に基づいて具体的に説明する。
【００１６】
図１に本発明の一実施形態である燃料電池用スクロール型圧縮機（以下、単に圧縮機という）の断面図を示す。この図１に示すように該圧縮機は、圧縮機構部、クランク機構部、及び駆動モータ部からなり、燃料電池の酸素極に空気を圧送するものである。
【００１７】
前記圧縮機構部は、固定スクロール１１と旋回スクロール１２とからなる。固定スクロール１１は、円盤状の固定基盤１１ａと、該固定基盤１１ａから立設した渦巻状の固定ラップ１１ｂと、固定ラップ最外壁１１ｃとからなる。そして、固定基盤１１ａと固定ラップ最外壁１１ｃとによりフロントハウジングが形成される。該フロントハウジング側面には空気を吸入するための吸入口１３ａが設けられており、固定基盤１１ａの中央には、燃料電池の酸素極に配管等で結合される吐出口１３ｂが設けられている。
【００１８】
旋回スクロール１２は、円盤状の旋回基盤１２ａと、該旋回基盤１２ａから立設した渦巻状の旋回ラップ１２ｂとからなり、旋回基盤１２ａの背面側中央には有底円筒状の凹状保持部１２ｃが設けられ、その外周側には３箇所に均等に配設された有底円筒状の凹状保持部１２ｄが設けられている。
【００１９】
クランク機構部は、旋回スクロール１２に旋回運動（公転運動）を行わせる駆動クランク機構１４と、旋回スクロール１２の自転を防止する従動クランク機構１５とからなる。駆動クランク機構１４は、前述の凹状保持部１２ｃと、駆動軸１６のクランクピン１６ａと、該クランクピン１６ａを支承するころ軸受１６ｂとで構成される。該ころ軸受１６ｂが本発明における潤滑剤付軸受に相当し、その内部にはグリースが封入されている。凹状保持部１２ｃ内にはシール部材としてのリップシール１６ｃが配設されており、凹状保持部１２ｃ内のグリースがリップシール１６ｃより外側へ漏出するのを防止している。なお、以下、凹状保持部においてリップシールによりシールされている領域をリップシールより内側、該領域外をリップシールより外側と定義する。
【００２０】
又、従動クランク機構１５は、前述の凹状保持部１２ｄと、従動軸１７のクランクピン１７ａと、クランクピン１７ａを支承するラジアルボールベアリング１７ｂとで構成される。該ラジアルボールベアリング１７ｂが本発明における潤滑剤付軸受に相当し、その内部にはグリースが封入されている。凹状保持部１２ｄ内にはシール部材としてのリップシール１７ｃが配設されており、凹状保持部１２ｄ内のグリースがリップシール１７ｃより外側へ漏出するのを防止している。又、旋回スクロール１２の旋回時に生じる慣性モーメントを打ち消すために、駆動軸１６にはバランスウエイト１６ｄが、従動軸１５にはバランスウエイト１７ｄが設けられており、振動の低減化が図られている。
【００２１】
このクランク機構部は、後述する駆動モータ部と共にセンターハウジング１８内に収納され、クランク機構部と駆動モータ部とはセンターハウジング１８の略中央に一体成形された支持フレーム１９により仕切られている。
【００２２】
駆動モータ部は、センターハウジング１８と、該センターハウジング１８にボルト固定されたリアハウジング２０と、それらの間で駆動モータ２１を収納するモータ室とにより構成される。まず、駆動モータ２１は、該駆動モータ２１の中央を貫通する駆動軸１６と、この駆動軸１６に嵌入されたロータ２２と、更にその外周側に設けられ、コイル２３が巻回されたステータ２４とからなるインダクションモータである。従って、駆動モータ２１は、図示しないインバータにより回転数等が制御され得る。更に、この駆動モータ２１を覆うセンターハウジング１８には、ステータ２４の位置に合わせてウォータジャケット２５が設けられており、駆動モータ２１が冷却水により冷却されるようになっている。
【００２３】
駆動モータ２１に電力が供給されると、駆動軸１６が回転し、駆動クランク機構１４を介して旋回スクロール１２が固定スクロール１１と噛み合いつつ旋回する。そして、吸入口１３ａから固定スクロール１１と旋回スクロール１２との間に形成された圧縮室１３ｃに空気が吸入され、旋回スクロール１２の旋回と共にこの吸入空気が圧縮され、吐出口１３ｂから吐出されて、燃料電池の酸素極に圧縮空気が供給される。
【００２４】
次に本発明の要部である軸受構造について、図１の要部拡大断面図である図２を用いて詳細に説明する。
【００２５】
駆動軸１６のクランクピン１６ａには、中空部１６ｅがクランクピン１６ａとほぼ同じ長さまで同軸的に搾設されている。そして、中空部１６ｅとリップシール１６ｃより外側とを連通する抜孔１６ｆが搾設されている。本発明でいう連通孔は、中空部１６ｅと抜孔１６ｆとにより形成される。抜孔１６ｆの開口端には通気部材としての通気膜１６ｇが嵌入されている。通気膜１６ｇは通気性と防水性とを同時に併せ持つものであり、気体は透過し、グリースは透過しない。
【００２６】
これにより、凹状保持部１２ｃ内が駆動軸１６ところ軸受１６ｂとの摺動による摺動発熱や旋回スクロール１２から伝わる熱等によって温度が上昇した時、気体のみを逃がすことができ、リップシール１６ｃの内側の圧力が上昇するのが防止される。そして、圧力上昇を防止することにより、リップシール１６ｃが変形し、凹状保持部１２ｃ内のグリースがリップシール１６ｃの外側に漏出することを防止することができ、前記圧縮機の耐久性を向上させることができる。又、通気膜１６ｇにより、連通孔による圧力上昇防止効果を保持したまま、連通孔よりグリースが漏出することを防止することができる。
【００２７】
従動軸１７のクランクピン１７ａについても、クランクピン１６ａと同様であり、中空部１７ｅがクランクピン１７ａとほぼ同じ長さまで同軸的に搾設されている。そして、中空部１７ｅとリップシール１７ｃより外側とを連通する抜孔１７ｆが搾設されている。本発明でいう連通孔は、中空部１７ｅと抜孔１７ｆとにより形成される。抜孔１７ｆの開口端には通気部材としての通気膜１７ｇが嵌入されている。この場合も、上述した駆動軸１６のクランクピン１６ａに中空部１６ｅ、抜孔１６ｆ、及び通気膜１６ｇを設けた場合と同様に、グリースがリップシール１７ｃの外側に漏出することを防止し、前記圧縮機の耐久性を向上させることができる。
【００２８】
なお、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で、以下の態様でも実施できる。
【００２９】
（１）本実施形態では通気膜１６ｇ、１７ｇを抜孔１６ｆ、１７ｆの開口端に位置するように嵌入しているが、図３に示すように抜孔１６ｆ、１７ｆ内に嵌入されていてもよいし、図４に示すように中空部１６ｅ、１７ｅの開口端であってもよい。もしくは中空部１６ｅ、１７ｅ内に嵌入されていてもよい。
【００３０】
（２）本実施形態では連通孔は中空部と抜孔とで形成されているが、図５に示すように、シール部材（リップシール１６ｃ、１７ｃ）によりシールされた領域内と外側とを直接連通する連通孔２６、２７であってもよい。
【００３１】
（３）本実施形態では燃料電池用スクロール型圧縮機に本発明を適用しているが、凹状保持部を有し、該凹状保持部に保持された潤滑剤付軸受に軸が嵌入される、という軸受構造を採用しているスクロール型圧縮機であれば、本発明を適用できる。
【００３２】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、圧縮機の運転時に発生する凹状保持部内の温度上昇による内圧上昇を防止することができ、軸受に封入した潤滑剤の漏出を防止し、軸受の耐久性を向上させることにより、スクロール型圧縮機の耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態であるスクロール型圧縮機の断面図
【図２】本発明の実施形態の要部拡大断面図
【図３】本発明の別例（１）の要部拡大断面図
【図４】本発明の別例（１）の要部拡大断面図
【図５】本発明の別例（２）の要部拡大断面図
【図６】従来技術におけるスクロール型圧縮機の断面図
【図７】従来技術の要部拡大断面図
【符号の説明】
１１…固定スクロール、１２…旋回スクロール、１２ｃ，１２ｄ…凹状保持部、１６…駆動軸、１６ｂ…ころ軸受、１６ｃ，１７ｃ…リップシール、１６ｅ，１７ｅ…中空部、１６ｆ，１７ｆ…抜孔、１６ｇ，１７ｇ…通気膜、１７…従動軸、１７ｂ…ラジアルボールベアリング
【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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【図６】
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【図７】
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