(57)【要約】【課題】軸受メタルの放熱性を高めることで軸受メタルの温度上昇を抑える。【解決手段】軸受ハウジング（60）は、クランク軸（23）を回転自在に支持する筒状の軸受メタル（61）と、ケーシング（11）に固定されたハウジング本体（65）と、軸受メタル（61）とハウジング本体（65）との間に設けられて軸受メタル（61）をハウジング本体（65）に固定させるリング部材（62）とを有する。リング部材（62）は、ハウジング本体（65）よりも熱伝導率の高い金属材料で形成されている。【選択図】図３
2017015051.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシング（11）内に、ステータ（21a）及びロータ（21b）を有するモータ（21）と、該モータ（21）の該ロータ（21b）に連結されたクランク軸（23）と、該クランク軸（23）を回転自在に支持する軸受ハウジング（60）と、該クランク軸（23）の回転駆動に伴って流体を圧縮する圧縮機構（30）とが収容された回転式圧縮機であって、
前記軸受ハウジング（60）は、
前記クランク軸（23）を回転自在に支持する筒状の軸受メタル（61）と、
前記ケーシング（11）に固定されたハウジング本体（65）と、
前記ハウジング本体（65）よりも熱伝導率の高い金属材料で形成され、前記軸受メタル（61）と該ハウジング本体（65）との間に設けられて該軸受メタル（61）を該ハウジング本体（65）に固定させるリング部材（62）とを有することを特徴とする回転式圧縮機。
【請求項２】
請求項１において、
前記リング部材（62）には、軸方向に貫通する通路孔（63）が形成されていることを特徴とする回転式圧縮機。
【請求項３】
請求項２において、
前記通路孔（63）は、前記リング部材（62）の周方向に間隔をあけて複数形成されていることを特徴とする回転式圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転式圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、回転式の圧縮機構と、圧縮機構を回転駆動させる駆動機構とを備えた回転式圧縮機が知られている（例えば、特許文献１参照）。駆動機構は、圧縮機構に連結された駆動軸と、駆動軸を回転させる電動機とを有する。
【０００３】
特許文献１には、ハウジングの中央膨出部に圧入された軸受メタルに対して駆動軸の主ジャーナル部が挿通され、下部軸受ハウジングの中央円筒部に圧入された軸受メタルに対して副ジャーナル部が挿通されることで、駆動軸が回転自在に支持された構成が開示されている。
【０００４】
ここで、駆動軸と軸受メタルとの間には、潤滑油が供給されることで油膜が形成されており、この油膜によって、駆動軸と軸受メタルの潤滑及び冷却が行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１３７５２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、潤滑油の潤滑不良が発生して油膜が形成されなくなると、駆動軸と軸受メタルとが接触して軸受メタルが摩耗し易くなるという問題がある。そして、軸受メタルの摩耗が進行すると、摩耗部分における摩擦抵抗が大きくなるとともに、軸受メタルの肉厚が薄いことから、軸受メタル周辺の温度が急激に上昇して熱膨張することとなる。
【０００７】
また、軸受メタルが樹脂で構成され、ハウジングや下部軸受ハウジングが鋳物で構成されていた場合、剛性の高い鋳物によって軸受メタルの外周部分が保持された状態となる。ここで、軸受メタルが熱膨張によって塑性変形すると、軸受メタルの圧入部分の保持力が低下してしまい、最終的には、軸受メタルがハウジングや下部軸受ハウジングから脱落するおそれがある。
【０００８】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、軸受メタルの放熱性を高めることで軸受メタルの温度上昇を抑えることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、ケーシング（11）内に、ステータ（21a）及びロータ（21b）を有するモータ（21）と、該モータ（21）の該ロータ（21b）に連結されたクランク軸（23）と、該クランク軸（23）を回転自在に支持する軸受ハウジング（60）と、該クランク軸（23）の回転駆動に伴って流体を圧縮する圧縮機構（30）とが収容された回転式圧縮機を対象とし、次のような解決手段を講じた。
【００１０】
すなわち、第１の発明は、前記軸受ハウジング（60）は、
前記クランク軸（23）を回転自在に支持する筒状の軸受メタル（61）と、
前記ケーシング（11）に固定されたハウジング本体（65）と、
前記ハウジング本体（65）よりも熱伝導率の高い金属材料で形成され、前記軸受メタル（61）と該ハウジング本体（65）との間に設けられて該軸受メタル（61）を該ハウジング本体（65）に固定させるリング部材（62）とを有することを特徴とするものである。
【００１１】
第１の発明では、軸受メタル（61）は、リング部材（62）を介してハウジング本体に固定される。リング部材（62）は、ハウジング本体（65）よりも熱伝導率の高い金属材料で形成されているので、軸受メタル（61）をハウジング本体（65）に圧入して直接固定した場合に比べて、軸受メタル（61）の放熱性を高めることができる。
【００１２】
これにより、軸受メタル（61）の温度上昇を抑えることができるので、軸受メタル（61）が一気に塑性変形域に入ることが無い。その結果、軸受メタル（61）の変形を弾性域内に抑えて、軸受メタル（61）の圧入部分の保持力を確保することができる。
【００１３】
第２の発明は、請求項１において、
前記リング部材（62）には、軸方向に貫通する通路孔（63）が形成されていることを特徴とするものである。
【００１４】
第２の発明では、リング部材（62）に形成された通路孔（63）を潤滑油が流れることで、軸受メタル（61）が潤滑油によって冷却される。これにより、軸受メタル（61）の放熱性をさらに高めることができる。
【００１５】
第３の発明は、請求項２において、
前記通路孔（63）は、前記リング部材（62）の周方向に間隔をあけて複数形成されていることを特徴とするものである。
【００１６】
第３の発明では、リング部材（62）の周方向に間隔をあけて複数の通路孔（63）が形成される。これにより、通路孔（63）を通る潤滑油の流量を増やすことができる。なお、通路孔（63）を等間隔に形成するようにすれば、通路孔（63）の形成位置に起因するリング部材（62）の剛性のばらつきを抑えることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ハウジング本体（65）よりも熱伝導率の高い金属材料で形成されたリング部材（62）を介して、軸受メタル（61）をハウジング本体（65）に固定するようにしたから、軸受メタル（61）をハウジング本体（65）に圧入して直接固定した場合に比べて、軸受メタル（61）の放熱性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係るスクロール圧縮機の構成を示す縦断面図である。
【図２】下部軸受ハウジングの構成を示す横断面図である。
【図３】下部軸受ハウジングの構成を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００２０】
図１は、本発明の実施形態に係るスクロール圧縮機の構成を示す縦断面図である。スクロール圧縮機（10）は、例えば、空気調和装置で蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路に接続されるものである。スクロール圧縮機（10）は、ケーシング（11）と、回転式の圧縮機構（30）と、圧縮機構（30）を回転駆動する駆動機構（20）とを備えている。
【００２１】
ケーシング（11）は、両端が閉塞された縦長円筒状の密閉容器で構成されている。ケーシング（11）の内部は、ケーシング（11）の内周面に接合された上部軸受ハウジング（50）によって上下に区画されている。上部軸受ハウジング（50）よりも上側の空間が上部空間部（15）を構成し、上部軸受ハウジング（50）よりも下側の空間が下部空間部（16）を構成する。この上部軸受ハウジング（50）の構成について、詳しくは後述する。
【００２２】
ケーシング（11）における下部空間部（16）の底部には、スクロール圧縮機（10）の摺動部分を潤滑する油が貯留される油溜まり部（17）が設けられている。
【００２３】
ケーシング（11）には、吸入管（18）及び吐出管（19）が取り付けられている。吸入管（18）の一端部は、吸入管継手（47）に接続されている。吐出管（19）は、胴部（12）を貫通している。吐出管（19）の端部は、ケーシング（11）の下部空間部（16）に開口している。
【００２４】
駆動機構（20）は、モータ（21）と、クランク軸（23）とを備えている。モータ（21）は、ケーシング（11）の下部空間部（16）に収容されている。モータ（21）は、円筒状に形成されたステータ（21a）及びロータ（21b）を備えている。ステータ（21a）は、ケーシング（11）の内周面に固定されている。
【００２５】
ステータ（21a）の中空部には、ロータ（21b）が配置されている。ロータ（21b）の中空部には、ロータ（21b）を貫通するようにクランク軸（23）が固定されており、ロータ（21b）とクランク軸（23）が一体で回転するようになっている。なお、クランク軸（23）の詳細な構成については後述する。
【００２６】
圧縮機構（30）は、可動スクロール（35）と、固定スクロール（40）と、上部軸受ハウジング（50）とを備えた、いわゆるスクロール型の圧縮機構である。上部軸受ハウジング（50）及び固定スクロール（40）は、互いにボルトで締結されており、その間に可動スクロール（35）が収容されている。
【００２７】
可動スクロール（35）は、略円板状の可動側鏡板部（36）を有している。この可動側鏡板部（36）の上面に可動側ラップ（37）が立設している。この可動側ラップ（37）は、可動側鏡板部（36）の中心付近から径方向外方へ渦巻き状に延びる壁体である。また、可動側鏡板部（36）の下面にボス部（38）が突設されている。
【００２８】
固定スクロール（40）は、略円板状の固定側鏡板部（41）を有している。この固定側鏡板部（41）の下面に固定側ラップ（42）が立設している。この固定側ラップ（42）は、固定側鏡板部（41）の中心付近から径方向外方へ渦巻き状に延び、且つ可動スクロール（35）の可動側ラップ（37）と噛み合うように形成された壁体である。この固定側ラップ（42）と可動側ラップ（37）との間に圧縮室（31）が形成されている。
【００２９】
固定スクロール（40）は、固定側ラップ（42）の最外周壁から径方向外方へ連続する外縁部（43）を有している。この外縁部（43）の下端面が上部軸受ハウジング（50）の上端面に固定される。また、この外縁部（43）には、上方へ開口する開口部（44）が形成されている。そして、この開口部（44）の内部と圧縮室（31）の最外周端とを連通する吸入ポート（34）が外縁部（43）に形成されている。この吸入ポート（34）は、圧縮室（31）の吸入位置に開口している。なお、この外縁部（43）の開口部（44）には、上述した吸入管継手（47）が接続されている。
【００３０】
また、固定スクロール（40）の固定側鏡板部（41）には、固定側ラップ（42）の中心付近に位置して上下方向へ貫通する吐出ポート（32）が形成されている。この吐出ポート（32）の下端は、圧縮室（31）の吐出位置に開口している。吐出ポート（32）の上端は、固定スクロール（40）の上部に区画された吐出室（46）に開口している。また、図示しないが、この吐出室（46）は、ケーシング（11）の下部空間部（16）に連通している。
【００３１】
上部軸受ハウジング（50）は、略円筒状に形成されている。上部軸受ハウジング（50）の外周面は、その下側部分に対して上側部分が大径になるように形成されている。そして、この外周面の上側部分がケーシング（11）の内周面に固定されている。
【００３２】
上部軸受ハウジング（50）の中空部には、クランク軸（23）が挿入されている。また、この中空部は、上部軸受ハウジング（50）の上面側が窪むことで中空部の下側部分に対して上側部分が大径になるように形成されている。中空部の下側部分に上部軸受部（53）が設けられている。上部軸受部（53）には、軸受メタル（61）が圧入されている。
【００３３】
上部軸受ハウジング（50）の上面と可動スクロール（35）の背面との間には、シール部材（55）が嵌合されている。上部軸受ハウジング（50）の中空部の上側部分は、シール部材（55）に仕切られてクランク室（54）を構成する。
【００３４】
クランク室（54）は、可動スクロール（35）の背面に面している。クランク室（54）には、可動スクロール（35）のボス部（38）が位置している。ボス部（38）には、ピン軸受（38a）が圧入されている。
【００３５】
ケーシング（11）における胴部（12）の下端付近には、下部軸受ハウジング（60）が固定されている。図２及び図３にも示すように、下部軸受ハウジング（60）は、クランク軸（23）の主軸部（24）を回転自在に支持する筒状の軸受メタル（61）と、ケーシング（11）に固定されたハウジング本体（65）と、軸受メタル（61）とハウジング本体（65）との間に設けられて軸受メタル（61）をハウジング本体（65）に固定させるリング部材（62）とを有する。
【００３６】
軸受メタル（61）は、例えば、裏金、ブロンズ層、樹脂層の３層構造で形成されている。ハウジング本体（65）は、中央円筒部（66）と、アーム部（67）とを有する。アーム部（67）は、中央円筒部（66）の外周面から径方向外方に向かって延びている。アーム部（67）は、中央円筒部（66）の周方向に間隔をあけて３つ配設されている。アーム部（67）の先端部は、ケーシング（11）に固定されている。中央円筒部（66）及びアーム部（67）は、ねずみ鋳鉄によって一体形成された鋳物で構成されている。
【００３７】
中央円筒部（66）の上端付近には、リング部材（62）が圧入されている。リング部材（62）の内周面には、軸受メタル（61）が圧入されている。これにより、軸受メタル（61）は、リング部材（62）を介してハウジング本体（65）に固定されている。
【００３８】
リング部材（62）は、ハウジング本体（65）よりも熱伝導率の高い金属材料で形成されている。具体的に、ねずみ鋳鉄で形成されたハウジング本体（65）の熱伝導率ｋ１は、ｋ１＝４２．８である。そのため、リング部材（62）を構成する金属材料の熱伝導率ｋ２は、ｋ２＞ｋ１であればよい。この条件を満たす金属材料として、例えば、銀（ｋ２＝４２７）、アルミニウム（ｋ２＝２３７）、金（ｋ２＝３１５）、銅（ｋ２＝３９８）等を採用することができる。
【００３９】
このように、ハウジング本体（65）よりも熱伝導率の高い金属材料で形成されたリング部材（62）を介して、軸受メタル（61）をハウジング本体（65）に固定するようにしたから、軸受メタル（61）をハウジング本体（65）に圧入して直接固定した場合に比べて、軸受メタル（61）の放熱性を高めることができる。これにより、軸受メタル（61）の温度上昇を抑えることができる。
【００４０】
リング部材（62）は、軸方向に貫通する通路孔（63）が複数形成されている。図２に示す例では、通路孔（63）は、リング部材（62）の周方向に等間隔に４つ形成されている。リング部材（62）の下端部には、通路孔（63）と中央円筒部（66）の筒内とを連通する連通孔（64）が形成されている。
【００４１】
通路孔（63）には、ピン軸受（38a）及び上下の軸受メタル（61）等のスクロール圧縮機（10）の摺動部分を潤滑した後の油が流れる。このとき、軸受メタル（61）が油によって冷却されるので、軸受メタル（61）の放熱性をさらに高めることができる。通路孔（63）を流れた油は、連通孔（64）から排出されて油溜まり部（17）に回収される。
【００４２】
クランク軸（23）は、上下方向に延びる主軸部（24）と、主軸部（24）の上端側に設けられた偏心部（25）とを有し、それらが一体的に形成されている。偏心部（25）は、主軸部（24）の最大径よりも小径に形成されており、偏心部（25）の軸心は、主軸部（24）の軸心に対して所定距離だけ偏心している。偏心部（25）は、ボス部（38）のピン軸受（38a）に係合している。これにより、クランク軸（23）の回転駆動に伴って可動スクロール（35）が公転運動する。
【００４３】
クランク軸（23）の主軸部（24）の上端部分は、上部軸受ハウジング（50）の上部軸受部（53）の軸受メタル（61）に回転自在に支持されている。主軸部（24）の下端部分は、下部軸受ハウジング（60）の軸受メタル（61）に回転自在に支持されている。下部軸受ハウジング（60）の中央円筒部（66）の下端部には、支持プレート（68）が設けられている。支持プレート（68）は、クランク軸（23）の下端部を回転自在に支持している。
【００４４】
クランク軸（23）の内部には、軸心方向に沿って延びる給油路（27）が形成されている。給油路（27）は、軸心方向に沿って延びる途中で、ピン軸受（38a）及び上下の軸受メタル（61）に向かって分岐している。
【００４５】
クランク軸（23）の下端部には、給油ノズル（26）が設けられている。給油ノズル（26）の吸込口は、ケーシング（11）の油溜まり部（17）に開口している。給油ノズル（26）の吐出口は、クランク軸（23）の内部に設けられた給油路（27）に接続されている。給油ノズル（26）によってケーシング（11）の油溜まり部（17）から吸い上げられた油は、ピン軸受（38a）及び上下の軸受メタル（61）等のスクロール圧縮機（10）の摺動部分へ供給される。
【００４６】
給油路（27）からピン軸受（38a）と偏心部（25）との摺動面に供給された油は、自重によって流下してクランク室（54）に流れ込む。したがって、このクランク室（54）は、ケーシング（11）の下部空間部（16）と同じ圧力となる。そして、このクランク室（54）の圧力が可動スクロール（35）の背面に作用して、可動スクロール（35）を固定スクロール（40）へ押し付ける。
【００４７】
上部軸受ハウジング（50）には、クランク室（54）内に流れ込んだ油を上部軸受ハウジング（50）外部に排出するための排油通路（56）が形成されている。具体的に、排油通路（56）の上流端は、クランク室（54）の底面から所定高さだけ離れた位置でクランク室（54）の内壁面に開口している。排油通路（56）の下流端は、上部軸受ハウジング（50）の外周部寄りの位置で下部空間部（16）に連通するように下向きに開口している。
【００４８】
これにより、クランク室（54）に貯留された油の油面が排油通路（56）の上流端の開口位置に達するまでは、クランク室（54）から排油通路（56）に向かって油が排出されないため、クランク室（54）内に所定量の油を貯留できるようになっている。
【００４９】
−運転動作−
次に、上述したスクロール圧縮機（10）の運転動作について説明する。図１に示すように、スクロール圧縮機（10）のモータ（21）へ通電されると、ロータ（21b）とともにクランク軸（23）が回転し、可動スクロール（35）が公転運動する。この可動スクロール（35）の公転運動に伴って、圧縮室（31）の容積が周期的に増減を繰り返す。
【００５０】
具体的に、クランク軸（23）が回転すると、吸入ポート（34）から圧縮室（31）へ冷媒が吸入される。そして、クランク軸（23）の回転に伴い、圧縮室（31）が閉じ切られる。さらに、クランク軸（23）の回転が進むことで、圧縮室（31）の容積が縮小し始め、圧縮室（31）における冷媒の圧縮が開始される。
【００５１】
その後、圧縮室（31）の容積がさらに縮小し、この圧縮室（31）の容積が所定容積まで縮小したときに、吐出ポート（32）が開く。この吐出ポート（32）を通じて、圧縮室（31）で圧縮された冷媒が固定スクロール（40）の吐出室（46）へ吐出される。この吐出室（46）の冷媒は、ケーシング（11）の下部空間部（16）を介して吐出管（19）から吐出される。なお、上述したように、下部空間部（16）はクランク室（54）と連通しており、このクランク室（54）の冷媒圧力で、可動スクロール（35）が固定スクロール（40）へ押し付けられる。
【００５２】
圧縮機構（30）が起動すると、油溜まり部（17）の油は、ポンプ作用によって給油ノズル（26）から吸い上げられる。そして、給油ノズル（26）から吸い上げられた油は、クランク軸（23）の給油路（27）を流通して、可動スクロール（35）及び固定スクロール（40）のスラスト摺動面、ボス部（38）のピン軸受（38a）と偏心部（25）の摺動面、軸受メタル（61）と主軸部（24）の摺動面等の摺動部分に供給される。各摺動部分に供給された後の油は、油溜まり部（17）に回収される。
【００５３】
ここで、クランク軸（23）に沿って流下する油の一部は、リング部材（62）の通路孔（63）に流入した後で、連通孔（64）から搬出されて油溜まり部（17）に回収される。このとき、通路孔（63）を流れる油によってリング部材（62）が冷却されるので、軸受メタル（61）の温度上昇を抑えることができる。
【００５４】
一方、ボス部（38）のピン軸受（38a）と偏心部（25）の摺動面に供給された油は、クランク室（54）に流入する。また、上側の軸受メタル（61）と主軸部（24）の摺動面に供給された油は、上方に向かって流れてクランク室（54）に流入する。
【００５５】
そして、クランク室（54）内に油が貯留されていき、油面が排油通路（56）の開口位置に達すると、クランク室（54）内の油が排油通路（56）を通って上部軸受ハウジング（50）外部に排出され、油溜まり部（17）に回収される。
【００５６】
《その他の実施形態》
前記実施形態については、以下のような構成としてもよい。
【００５７】
本実施形態では、下部軸受ハウジング（60）のハウジング本体（65）と軸受メタル（61）との間にリング部材（62）を設けた構成について説明したが、この形態に限定するものではない。例えば、上部軸受ハウジング（50）の上部軸受部（53）と軸受メタル（61）との間にリング部材（62）を設けた構成としてもよいし、上部軸受ハウジング（50）及び下部軸受ハウジング（60）の両方にリング部材（62）を設けた構成としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
以上説明したように、本発明は、軸受メタルの放熱性を高めることで軸受メタルの温度上昇を抑えることができるという実用性の高い効果が得られることから、きわめて有用で産業上の利用可能性は高い。
【符号の説明】
【００５９】
10    スクロール圧縮機（回転式圧縮機）
11    ケーシング
21    モータ
21a   ステータ
21b   ロータ
23    クランク軸
30    圧縮機構
60    下部軸受ハウジング（軸受ハウジング）
61    軸受メタル
62    リング部材
63    通路孔
65    ハウジング本体
【図１】
2017015051.tif 000003
【図２】
2017015051.tif 000004
【図３】
2017015051.tif 000005