(57)【要約】【課題】本発明は、軸受部への金属粉の供給を抑制するとともに、軸受部への潤滑油の連続的な給油を可能とし、軸受の信頼性を向上させた圧縮機を提供することを課題とする。【解決手段】本発明の流体圧縮機は、密閉容器と、密閉容器内に収納される、圧縮機構部と、圧縮機構部を駆動する電動機部と、電動機部の回転力を圧縮機構部に伝達する回転軸と、回転軸を囲むように配置され回転軸を支持する軸受と、密閉容器の底部に潤滑油を貯留する油溜部と、軸受の上方に位置する凹状の軸受油溜部と、を備え、回転軸は回転軸内に位置し回転軸の軸方向に向かって形成された第１給油経路と第１の給油経路から径方向に向かって回転軸の側面を貫通するように形成された第２給油経路とを有し、油溜部の潤滑油は回転軸が回転することにより第１給油経路から第２給油経路を経て軸受油溜部に流入しその後軸受油溜部から流出して軸受に供給される。【選択図】  図２
2013204479.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器と、
前記密閉容器内に収納される
圧縮機構部と、
前記圧縮機構部を駆動する電動機部と、
前記電動機部の回転力を前記圧縮機構部に伝達する回転軸と、
前記回転軸を囲むように配置され、前記回転軸を支持する軸受と、
前記密閉容器の底部に潤滑油を貯留する油溜部と、
前記軸受の上方に位置する凹状の軸受油溜部と、を備え、
前記回転軸は、前記回転軸内に位置し前記回転軸の軸方向に向かって形成された第１給油経路と、前記第１の給油経路から径方向に向かって前記回転軸の側面を貫通するように形成された第２給油経路と、を有し、
前記油溜部の潤滑油は、前記回転軸が回転することにより、前記第１給油経路から前記第２給油経路を経て前記軸受油溜部に流入し、その後、前記軸受油溜部から流出して前記軸受に供給される流体圧縮機。
【請求項２】
請求項１において、前記軸受油溜部は上端が開口しており、前記軸受油溜部に流入した潤滑油は、前記軸受油溜部の前記上端部から流出することにより、前記軸受に供給される流体圧縮機。
【請求項３】
請求項１において、前記軸受油溜部は側面に開口部を有し、前記軸受油溜部に流入した潤滑油は、前記軸受油溜部の前記開口部から流出することにより、前記軸受に供給される流体圧縮機。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかにおいて、前記軸受油溜部内に磁石を配置した流体圧縮機。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れかにおいて、前記軸受油溜部を磁性体で構成した流体圧縮機。
【請求項６】
請求項１乃至４の何れかにおいて、前記軸受油溜部の外周側を磁性体で構成し、前記軸受油溜部の内周側を非磁性体で構成した流体圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１では、流体圧縮機下部に備えられた副軸受への潤滑手段として、圧縮機底部の潤滑油を、回転軸に設けた給油穴（給油穴、横穴）を介して副軸受へ供給する構成を開示する。
【０００３】
一方、流体圧縮機は、流体を圧縮する機構部や軸受部に種々の摺動部材を備える。これらの摺動部材の多くは鉄系の金属によって形成されており、流体圧縮機運転時にこれらの摺動部が摩耗し、金属粉が発生する。摩耗によって生じた金属粉は、圧縮機構部や軸受部を潤滑するための油によって流され、圧縮機下部の油溜部に滞留する。油溜部に滞留した金属粉は、再度油とともに摺動部位へ運ばれ、摺動部位の信頼性を低下させる。そのため、金属粉が摺動部へ運ばれないように、圧縮機下部の油溜部に磁石を設ける等の対策をする場合があった。
【０００４】
しかしながら、油溜部に設けた磁石で金属粉を完全に捕捉しきれない場合、金属粉が摺動部へ運ばれるおそれがある。特に油溜部に最も近い摺動部である圧縮機下部の軸受部（副軸受）には金属粉が混入し易い。
【０００５】
また、回転軸の軸受部に加わる荷重が作用する位置（荷重作用点）は圧縮機の運転条件により変化する。特許文献１に記載の給油機構の場合、回転軸の回転により、回転軸の横穴から吐出する潤滑油も周方向の位置を変化させながら軸受に供給される。従って、荷重作用点には、回転軸の横穴が１回転する間に１回、間欠的に、潤滑油が供給される。間欠的な給油の場合、荷重作用点に対して十分な潤滑が行えず、軸受の信頼性を低下させるおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−３１６５３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、軸受部への金属粉の供給を抑制するとともに、軸受部への潤滑油の連続的な給油を可能とし、軸受の信頼性を向上させた圧縮機を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の流体圧縮機は、密閉容器と、密閉容器内に収納される、圧縮機構部と、圧縮機構部を駆動する電動機部と、電動機部の回転力を圧縮機構部に伝達する回転軸と、回転軸を囲むように配置され回転軸を支持する軸受と、密閉容器の底部に潤滑油を貯留する油溜部と、軸受の上方に位置する凹状の軸受油溜部と、を備え、回転軸は回転軸内に位置し回転軸の軸方向に向かって形成された第１給油経路と第１の給油経路から径方向に向かって回転軸の側面を貫通するように形成された第２給油経路とを有し、油溜部の潤滑油は回転軸が回転することにより第１給油経路から第２給油経路を経て軸受油溜部に流入しその後軸受油溜部から流出して軸受に供給される。
【発明の効果】
【０００９】
密閉容器底部の油溜部の潤滑油が、軸受の上方に位置する凹状の軸受油溜部に流入した後、軸受油溜部から流出して軸受に供給されるので、軸受部への金属粉の供給を抑制するとともに、軸受部への潤滑油の連続的な給油を可能とし、軸受の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】流体圧縮機の縦断面図。
【図２】副軸受部給油経路の拡大図。
【図３】副軸受部給油経路の拡大図。
【図４】副軸受部給油経路の拡大図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係る流体圧縮機の実施例について説明する。本発明の流体圧縮機は、密閉容器と、密閉容器内に収納される、圧縮機構部と、圧縮機構部を駆動する電動機部と、電動機部の回転力を圧縮機構部に伝達する回転軸と、回転軸を囲むように配置され回転軸を支持する軸受と、密閉容器の底部に潤滑油を貯留する油溜部と、軸受の上方に位置する凹状の軸受油溜部と、を備え、回転軸は回転軸内に位置し回転軸の軸方向に向かって形成された第１給油経路（給油穴）と第１の給油経路から径方向に向かって回転軸の側面を貫通するように形成された第２給油経路（横給油穴）とを有し、油溜部の潤滑油は回転軸が回転することにより第１給油経路（給油穴）から第２給油経路（横給油穴）を経て軸受油溜部に流入しその後軸受油溜部の上部から流出して軸受に供給される。密閉容器底部の油溜部の潤滑油が、軸受の上方に位置する凹状の軸受油溜部に流入した後、軸受油溜部の上部から流出して軸受に供給されるので、軸受部への金属粉の供給を抑制するとともに、軸受部への潤滑油の連続的な給油を可能とし、軸受の信頼性を向上させることができる。
【００１２】
本発明の第１の実施例について図１及び図２を用いて説明する。尚、本実施例では、図１に記載の縦置型のスクロール圧縮機に本発明を適用した場合について説明するが、他の形式の流体圧縮機に適用することも可能である。
【００１３】
図１はスクロール圧縮機の縦断面図である。スクロール圧縮機１は、圧縮機構部２、駆動部３、及び回転軸１２を密閉容器３０内に収納して構成される。
【００１４】
圧縮機構部２は、固定スクロール５、旋回スクロール６、及びフレーム９を基本要素として構成される。
【００１５】
フレーム９が密閉容器３０に固定され、すべり軸受１６を配設する部材を構成する。
【００１６】
固定スクロール５は、渦巻き体５ｃ、天板５ｂ、吐出口５ａ、及び背圧生成手段３６を基本構成部分として構成され、ボルトによりフレーム９に固定される。渦巻き体５ｃは天板５ｂの一側に垂直に立設される。
【００１７】
旋回スクロール６は、渦巻き体６ａ、台板６ｂ、及び旋回スクロール軸受部６ｃを基本構成部分として構成される。渦巻き体６ａは、台板６ｂの一側に立設される。旋回スクロール軸受部６ｃは、台板６ｂの他側（反渦巻き体側）に垂直に突出して形成される。旋回スクロール６は、鋳鉄やアルミニウム等を材料とする鋳物から各構成部分を加工することにより形成される。
【００１８】
固定スクロール５と旋回スクロール６を噛み合わせて圧縮室１０３が形成される。旋回スクロール６の旋回運動により圧縮室１０３の容積が減少することにより、圧縮室１０３が圧縮される。この圧縮動作においては、旋回スクロール６の旋回運動に伴って、作動流体が吸入パイプ７及び吸入口３９を経由して圧縮室１０３へ吸い込まれる。圧縮室１０３に吸い込まれた作動流体は、圧縮行程を経て固定スクロール５の吐出口５ａから密閉容器３０内へ吐出され、さらに吐出パイプ３１を経由して密閉容器３０から吐出される。圧縮後の作動流体が固定スクロール５の吐出口５ａから密閉容器３０内へ吐出されるため、密閉容器３０内の空間は吐出圧力に保たれる。圧縮機構部で圧縮される作動流体としては、地球環境に優しいＲ４１０Ａ等の高圧冷媒を用いる。
【００１９】
旋回スクロール６を旋回駆動する駆動部３は、固定子２２及び回転子２１からなる電動機４を基本要素として構成される。
【００２０】
回転軸１２により、電動機４の回転力が圧縮機構部２（旋回スクロール６）に伝達される。回転軸１２は、主軸部１２ｂ、クランクピン１２ａ、及び副軸受支持部１２ｃを一体に備えて構成される。回転軸の主軸部１２ｂ及び副軸受支持部１２ｃは同一軸心に形成され、主軸部分を構成する。すべり軸受１６及び転がり軸受２５は、回転軸１２の主軸部１２ｂ及び副軸受支持部１２ｃを回転自在に係合する回転軸支持部を構成する。また、旋回スクロール軸受部６ｃが旋回スクロール６に備えられる。旋回スクロール軸受部６ｃの内径にはすべり軸受１１が圧入され、回転軸１２のクランクピン１２ａを回転軸方向であるスラスト方向に移動可能且つ回転自在に係合する。
【００２１】
回転軸１２の下端部には、給油ポンプ２８が装着される。本実施例では、給油手段を回転軸１２下端に装着した給油ポンプ２８（容積形ポンプ）としたが、回転軸１２を駆動した際に生じる遠心力を用いて油溜部３７から油を上部へ送る遠心型ポンプとしてもよいし、回転軸１２の給油穴４０及び横給油穴４２の開口部の圧力が油溜部３７の圧力より小さくなるように構成し圧力差によって油溜部３７から油を上部へ送るようにしてもよい。
【００２２】
オルダム継手１０が、旋回スクロール６の台板６ｂの背面に配設される。オルダム継手１０に形成した直交する２組のキー部分の１組がフレーム９に構成したオルダム継手１０の受部であるキー溝を滑動し、残りの１組が旋回スクロール渦巻き体６ａの背面側に構成したキー溝を滑動する。これにより、旋回スクロール６は渦巻き体６ａの立設する方向である軸線方向に垂直な面内を固定スクロール５に対して自転せずに旋回運動する。
【００２３】
圧縮機構部２では、電動機４に連結した回転軸１２の回転によりクランクピン１２ａが偏心回転すると、旋回スクロール６がオルダム継手１０の自転防止機構により固定スクロール５に対し自転せずに旋回運動する。旋回スクロール６の旋回運動により、吸入パイプ７及び吸入口３９を介して、作動流体（ガス冷媒）が固定スクロール渦巻き体５ｃ及び旋回スクロール渦巻き体６ａで形成される圧縮室１０３に吸入される。圧縮室１０３が中央部へ移動しながら容積を減少することにより、圧縮室１０３に吸入されたガス冷媒が圧縮される。この圧縮されたガス冷媒は吐出口５ａより吐出圧力空間１０１に吐出される。吐出圧力空間１０１に吐出されたガス冷媒は、圧縮機構部２及び電動機４の周囲を循環した後、吐出パイプから圧縮機外へ放出される。
【００２４】
固定スクロール５には背圧生成手段３６が設けられ、背圧生成手段３６により背圧室１０２の圧力が吸入圧力と吐出圧力の中間の圧力（中間圧力）に保たれる。旋回スクロール６の背面側に構成される旋回スクロール背圧室１０２は、旋回スクロール６、フレーム９、及び固定スクロール５により囲まれて形成される。
【００２５】
すべり軸受１６が電動機４の上側に配置される。また、副軸受部１０４の主要部を構成する転がり軸受２５が電動機４の下側に配置される。すべり軸受１６及び転がり軸受２５は、電動機４の両側で主軸部分を支持する主軸用軸受を構成する。本実施例では、電動機４の両側の主軸部分をすべり軸受１６及び転がり軸受２５により支持するので、主軸用軸受の動力損失を抑制しつつ、回転軸の主軸部分が傾くことを防止する。
【００２６】
給油ポンプ２８は、回転軸１２下端に装着された容積形ポンプである。給油ポンプ２８により、油溜部３７に貯留された潤滑用の油を、強制的に、給油穴４０を介して、転がり軸受２５、旋回スクロール軸受部６ｃ、及びすべり軸受１６に供給する。給油穴４０に供給された油は、旋回スクロール６及び固定スクロール５の摺動部にも供給される。給油穴４０は、回転軸内に位置し回転軸の軸方向に貫通するように形成され、例えば、回転軸と同軸に又は偏心して形成することができる。本実施例においては、回転軸１２の軸心に対して同心に縦に貫通するように設けられる。給油穴４０には、すべり軸受１６に給油するための横給油穴４１及び転がり軸受に給油するための横給油穴４２が設けられ、それぞれの軸受に適正な量の油が給油される。
【００２７】
転がり軸受２５は副軸受部１０４の主要部を構成する。密閉容器３０に固定された下フレーム２３に、ハウジング２４がボルトにより固定される。ハウジング２４に転がり軸受２５が上方から挿入される。転がり軸受２５の上方には、さらに第１ハウジングカバー２６及び第２ハウジングカバー２７が取り付けられる。第１ハウジングカバー２６及び第２ハウジングカバー２７の間には軸受油溜部４３が形成される。第１ハウジングカバー２６は、横給油穴４２の開口部及び転がり軸受２５よりも上方に配置される。この第１ハウジングカバー２６により、横給油穴４２の開口部から流出した潤滑油が上方（電動機４）に拡散せず、軸受油溜部４３に供給される。
【００２８】
ここで、給油ポンプ２８から転がり軸受２５への給油経路について説明する。図２は図１の副軸受部の拡大図である。
【００２９】
給油ポンプ２８により油溜部３７から給油穴４０及び横給油穴４２へ送られた油は、給油ポンプ２８の揚力と回転軸１２の回転で生じる遠心力により、横給油穴４２から吐出する。ここで、潤滑油は、回転軸１２の回転により、回転軸周方向の位置を変化させながら、回転軸の横給油穴４２から吐出される。つまり、回転軸の周方向の任意の１点に対しては、回転軸が１回転する間に１回、横給油穴４２から、間欠的に、潤滑油が給油される。
【００３０】
横給油穴４２から吐出した潤滑油は、第１ハウジングカバー２６に衝突し、第１ハウジングカバー２６及び第２ハウジングカバー２７に沿って、回転軸１２を囲むように設けられた軸受油溜部４３へ導かれる。第１ハウジングカバー２６により、油が電動機４へ吹き上げられることを防止するので、横給油穴４２から吐出された潤滑油が軸受油溜部４３以外の部位へ流れることを抑制するとともに、電動機４への拡散により吐出パイプ３１からスクロール圧縮機１外へ持ち出される油量の上昇を抑制することができる。
【００３１】
横給油穴４２から軸受油溜部４３へ導かれた潤滑油は軸受油溜部４３内を滞留する。その後、潤滑油は軸受油溜部４３上端の開口部から溢れ出し、軸受油溜部４３の下方に位置する転がり軸受２５へ給油される。つまり、軸受油溜部４３は、軸受油溜部４３の油面が第２ハウジングカバー２７の内壁２７ａ高さに到達するまで滞留し、第２ハウジングカバー２７の内壁２７ａを超えた油が転がり軸受２５へ給油される。
【００３２】
上記のような構成とすることで、横給油穴４２から吐出される潤滑油に仮に金属粉が混入していたとしても、潤滑油が軸受油溜部４３で滞留している間に潤滑油中の金属粉は軸受油溜部４３底部に沈殿するので、金属粉が除去された清浄な潤滑油のみを転がり軸受２５へ供給できる。従って、転がり軸受２５の信頼性の低下を防ぐことができる。
【００３３】
さらに、上記のような構成とすることにより、横給油穴４２から吐出される潤滑油を軸受油溜部４３で滞留させた後に、軸受油溜部４３上部からから溢れ出る潤滑油を転がり軸受２５へ給油するので、転がり軸受２５全周に対して連続的に潤滑油を供給することができる。
【００３４】
つまり、回転軸の回転により、回転軸の横給油穴４２から吐出する潤滑油は、周方向の位置を変化させながら軸受に供給される。従って、軸受油溜部４３を経由させずに横給油穴４２から直接転がり軸受２５に給油する場合、荷重作用点には、回転軸の横穴が１回転する間に１回、間欠的に、潤滑油が供給される。このような間欠的な給油の場合、荷重作用点に対して十分な潤滑が行えず、軸受の信頼性を低下させるおそれがある。一方、本実施例においては、転がり軸受２５全周に対して連続的に潤滑油を供給することができるので、荷重作用点に対して連続的に給油することができる。
【００３５】
また、回転軸の軸受部に加わる荷重が作用する位置（荷重作用点）は圧縮機の運転条件により変化する。しかしながら、圧縮機の運転条件により荷重作用点が変化しても、転がり軸受２５全周に対して連続的に潤滑油を供給するので、荷重作用点がどのような位置にあっても荷重作用点に対して連続的に給油することができる。従って広い運転範囲で転がり軸受２５の信頼性を確保することができる。
【００３６】
図３は副軸受部の拡大図である。図２とは異なり、第１ハウジングカバー２６及び第２ハウジングカバー２７を図３に示すように構成してもよい。具体的には、第１ハウジングカバー２６の一端を横給油穴４２開口部の上側に配置し、第１ハウジングカバー２６の他端を軸受油溜部４３の外周側に配置するとともに、第２ハウジングカバー２７の一端を横給油穴４２開口部の下側に配置し、第２ハウジングカバー２７の他端を軸受油溜部４３の内周側に配置することにより、第１ハウジングカバー２６の一端及び第２ハウジングカバー２７の一端により横給油穴４２開口部を上下方向で挟み込み、第１ハウジングカバー２６の他端及び第２ハウジングカバー２７の他端により潤滑油を溜める軸受油溜部４３を形成する。
【００３７】
第１ハウジングカバー２６及び第２ハウジングカバー２７をこのように構成することで、スクロール圧縮機１が低回転数で運転されて横給油穴４２から吐出される油に十分な遠心力が働かない場合であっても、第１ハウジングカバー２６及び第２ハウジングカバー２７の間を経由して、横給油穴４２の開口部から軸受油溜部４３まで、確実に潤滑油を供給することができる。
【００３８】
尚、第２ハウジングカバー２７の内壁２７ａには、軸受油溜部４３と転がり軸受２５を連通する穴２７ｂが円周方向に複数個形成される。軸受油溜部４３内を滞留した潤滑油は、第２ハウジングカバー２７の内壁２７ａに形成された連通穴２７ｂを介して、転がり軸受２５に給油される。ここで連通穴２７ｂは、高さ方向に対して、金属粉が沈殿する軸受油溜部４３底辺付近を避けて配置する。
【００３９】
図４は副軸受部の拡大図である。図４に示すように、本実施例において、第１ハウジングカバー２６と第２ハウジングカバー２７の間に形成された軸受油溜部４３の底部に、磁石４４を配置してもよい。軸受油溜部４３の底部に磁石を配置することにより、軸受油溜部４３に送られた潤滑油に混入する金属粉が磁石４４に捕捉される。従って、軸受油溜部４３における金属粉の除去効果を向上させることができる。尚、磁石４４は、軸受油溜部４３全周に渡るように円環状としてもよいし、板状等の複数個の磁石４４を軸受油溜部４３に円周上に並べて配置してもよい。
【００４０】
また、本実施例において、軸受油溜部４３として磁性体を用いることができる。具体的には、第１ハウジングカバー２６を磁性体で構成する。第１ハウジングカバー２６に磁性体を用いることにより、軸受油溜部４３に送られた潤滑油に混入する金属粉が磁石４４に捕捉される。従って、軸受油溜部４３における金属粉の除去効果を向上させることができる。尚、第１ハウジングカバー２６をハウジング２４へ取り付ける前に磁化させてもよいし、第１ハウジングカバー２６を鉄等の磁性材料とした上で第１ハウジングカバー２６に磁石４４を接触又は取り付けて磁化させてもよい。
【００４１】
ここで、より好ましくは、軸受油溜部４３の外周側を磁性体で構成し、軸受油溜部４３の内周側を非磁性体で構成する。具体的には、第１ハウジングカバー２６を磁性体で構成し、第２ハウジングカバー２７を非磁性材料で構成する。第２ハウジングカバー２７を非磁性材料で構成することにより、軸受油溜部４３から転がり軸受２５への給油経路に金属粉が堆積するおそれをなくし、転がり軸受２５の信頼性をより高めることができる。
【符号の説明】
【００４２】
１  スクロール圧縮機
２  圧縮機構部
３  駆動部
４  電動機
５  固定スクロール
５ａ  固定スクロール吐出口
５ｂ  固定スクロール天板部
５ｃ  固定スクロール渦巻き体
６  旋回スクロール
６ａ  旋回スクロール渦巻き体
６ｂ  旋回スクロール台板
６ｃ  旋回スクロール軸受部
７  吸入パイプ
９  フレーム
１０  オルダム継手
１１、１６  すべり軸受
１２  回転軸
１２ａ  クランクピン
１２ｂ  主軸部
１２ｃ  副軸受支持部
２１  回転子
２２  固定子
２３  下フレーム
２４  ハウジング
２５  転がり軸受
２６  第１ハウジングカバー
２７  第２ハウジングカバー
２７ａ  ハウジングカバー内壁
２７ｂ  連通穴
２８  給油ポンプ
３０  密閉容器
３７  油溜部
３９  吸入口
４０  給油穴
４１、４２  横給油穴
４３  軸受油溜部
４４  磁石
１０１  吐出圧力空間
１０２  旋回スクロール背圧室
１０３  圧縮室
１０４  副軸受部
【図１】
2013204479.tif 000003
【図２】
2013204479.tif 000004
【図３】
2013204479.tif 000005
【図４】
2013204479.tif 000006