(57)【要約】      （修正有）【課題】内輪転送面の平滑性を維持した上で、内輪を効率的に冷却し信頼性を向上したスクロール圧縮機を提供する。【解決手段】回転軸１０を支持する副軸受２３と、密閉容器の底部に潤滑油を貯留する油溜部と、副軸受の上部に位置する軸受部ハウジングカバー９５を備えたスクロール圧縮機であって、回転軸は、回転軸の軸方向に向かって形成された第１給油経路２２と、第１給油経路から分岐して回転軸の径方向に形成された第２給油経路２４とを有し、軸受部ハウジングカバーにより給油空間を形成し、第２給油経路の端部のスリット５６を給油空間２５内に開口して配置するとともに、給油空間の下部であって副軸受の転動体２３ｃの中心より回転軸に近接する位置に給油口９５ａを備えることにより、油溜部の潤滑油を、回転軸の第１給油経路から第２給油経路、スリットを経て給油空間内に吐出し、給油口から副軸受に供給する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器と、該密閉容器内に収納される圧縮機構部と、該圧縮機構部を駆動する電動機部と、該電動機部の回転力を前記圧縮機構部に伝達する縦軸型の回転軸と、該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、前記軸受の上部に位置する軸受部ハウジングカバーを備えたスクロール圧縮機であって、
前記回転軸は、回転軸の軸方向に向かって形成された第１給油経路と、該第１給油経路から分岐して前記回転軸の径方向に形成された第２給油経路とを有し、
前記軸受部ハウジングカバーにより給油空間を形成し、前記第２給油経路の端部のスリットを給油空間内に開口して配置するとともに、前記給油空間の下部であって前記軸受の転動体の中心より前記回転軸に近接する位置に給油口を備えることにより、
前記油溜部の潤滑油を、前記回転軸の前記第１給油経路から前記第２給油経路、前記スリットを経て前記給油空間内に吐出し、前記給油口から前記軸受に供給することを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項２】
請求項１に記載のスクロール圧縮機であって、
前記第２給油経路の端部のスリットから前記給油空間内に吐出された潤滑油は、前記給油空間を形成する前記軸受部ハウジングカバーの高さ方向の壁に当たり、当該壁に沿って前記給油口に至るようにされたことを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項３】
請求項２に記載のスクロール圧縮機であって、
前記軸受部ハウジングカバーの高さ方向の壁は、前記給油口に至る傾斜をもって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４】
請求項２または請求項３に記載のスクロール圧縮機であって、
前記軸受部ハウジングカバーの高さ方向の壁には、旋回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】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機であって、
前記軸受部ハウジングカバーにより形成された給油空間内に前記潤滑油の貯留部を形成し、該貯留部の下部であって前記軸受の転動体の中心より前記回転軸に近接する位置に給油口を備えることを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項６】
請求項５に記載のスクロール圧縮機であって、
前記貯留部の側面および底面に、旋回流れを発生させるための旋回溝を有することを特徴とするスクロール圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、縦軸型回転機の典型的な例であるスクロール圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
スクロール圧縮機に関する背景技術として、特許文献１がある。特許文献１には、「圧縮機構部と、該圧縮機構部を回転軸を介して駆動する駆動部と、
前記回転軸を回転自在に支持する副軸受と、これらを収納する密閉容器と、前記密閉容器の下部に潤滑油を溜める油溜り部と、を備え、
前記副軸受は、外周に内輪軌道面を有する内輪と、内周に外輪軌道面を有する外輪と、前記内輪軌道面と前記外輪軌道面との間を転動する複数の転動体と、を備えて構成される圧縮機において、
前記回転軸の内部に前記油溜り部の潤滑油を前記軸受に供給するための軸受給油通路が形成されるとともに、前記内輪に前記給油通路から供給された潤滑油を前記転動体に供給する内輪給油通路が形成されることを特徴とする圧縮機。」と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−２２７８３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記述された圧縮機では、副軸受に用いる副軸受の内輪への給油量を確保し高信頼性とするために、副軸受の内輪に穴を空け直接内輪に給油するものであるが、穴を空けたことによる内輪転送面の平滑性の喪失については特に考慮されていなかった。一般的に副軸受内輪は転送面が凸となるために接触圧力が大きくなり、熱の発生量が外輪より大きくなり優先的に冷却する必要がある。
【０００５】
一方、副軸受の転送面は滑らかであり，当該面に直接加工を施した際に平滑性の低下は免れない。当該面の平滑性が低下すると，転動体と転送面が金属接触し易くなり、信頼性の低下を招く。
【０００６】
そこで本発明においては、軸受内輪転送面の平滑性を維持した上で、内輪を効率的に冷却し信頼性を向上したスクロール圧縮機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本発明は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、「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縦軸型の回転軸と、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、軸受の上部に位置する軸受部ハウジングカバーを備えたスクロール圧縮機であって、回転軸は、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給油経路から分岐して回転軸の径方向に形成された第２給油経路とを有し、軸受部ハウジングカバーにより給油空間を形成し、第２給油経路の端部のスリットを給油空間内に開口して配置するとともに、給油空間の下部であって軸受の転動体の中心より回転軸に近接する位置に給油口を備えることにより、油溜部の潤滑油を、回転軸の第１給油経路から第２給油経路、スリットを経て給油空間内に吐出し、給油口から軸受に供給する」ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、副軸受の内輪転送面の平滑性を維持した上で、内輪を効率的に冷却しスクロール圧縮機の信頼性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る一般的なスクロール圧縮機の縦断図。
【図２】本発明を適用しない場合に想定される副軸受とその給油経路の構成を示す断面図。
【図３】本発明の実施例１に係る副軸受と、その給油経路の構成を示す断面図。
【図４】本発明の実施例２に係る副軸受と、その給油経路の構成を示す断面図。
【図５】本発明の実施例３に係る副軸受と、その給油経路の構成を示す斜視図。
【図６】本発明の実施例４に係る副軸受と、その給油経路の構成を示す断面図。
【図７】本発明の実施例４に係る副軸受と、その給油経路の構成を示す上面図。
【図８】本発明の実施例５に係る副軸受と、その給油経路の構成を示す上面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１１】
本発明は、冷凍用や空調用などの冷凍サイクルに使用される冷媒圧縮機、或いは空気やその他のガスを圧縮するガス圧縮機に関するものである。以下においては、具体的な適用製品として、スクロール圧縮機を一例として説明する。
【００１２】
まず、スクロール圧縮機の基本的な構造について図１を用いて説明する。図１は本発明に係る一般的なスクロール圧縮機の縦断面図である。図１に示すように、スクロール圧縮機は密閉容器９内に構成された縦軸型回転機である。
【００１３】
密閉容器９はその内部に、固定スクロール７と旋回スクロール８からなるスクロール部、回転子１６ａと固定子１６ｂで構成された電動機部１６、及び潤滑油５３などを内部に収納した構造となっている。電動機部１６の回転子１６ａと一体に固定された回転軸１０は、フレーム１７に主軸受５を介して回転自在に支持され、固定スクロール７の中心軸線と同軸となっている。
【００１４】
このうち、固定スクロール７と旋回スクロール８からなるスクロール部は、以下のように構成されている。まず固定スクロール（固定スクロール部材）７は、円板状の固定側平板部７ａ（台板）と、この固定側平板部７ａの上に渦巻き状に立設された第１ラップ７ｂと、固定側平板部７ａの外周側に位置し、第１ラップ７ｂの先端面と連続する鏡板面を有して第１ラップ７ｂを囲む支持部７ｄとを有する。
【００１５】
第１ラップ７ｂが立設された固定側平板部７ａの表面は、第１ラップ７ｂの間にあるため歯底７ｃと呼ばれる。また、支持部７ｄが、旋回スクロール（旋回スクロール部材）８の旋回側平板部８ａ（鏡板）と接する面は、固定スクロール７の鏡板面７ｅとなっている。固定スクロール７は、その支持部７ｄがボルト等によりフレーム１７に固定され、固定スクロール７と一体となったフレーム１７は溶接等の固定手段により密閉容器９に固定されている。
【００１６】
旋回スクロール８は、固定スクロール７に対向して配置され、固定スクロール７の第１ラップ７ｂと旋回スクロール８の第２ラップ８ｂとが噛み合わされて、フレーム１７内に旋回可能に設けられている。旋回スクロール８は、円板状の旋回側平板部８ａ、この旋回側平板部８ａの表面である歯底８ｃから渦巻き形状を保持して立設される第２ラップ８ｂ、及び旋回側平板部８ａの背面中央に設けられたボス部８ｄを有する。また、旋回側平板部８ａの外周部の、固定スクロール７と接する表面が、旋回スクロール８の鏡板面８ｅとなっている。第２ラップ８ｂと第１ラップ７ｂとが噛み合いながら、固定スクロール７に対して旋回することにより圧縮室１３の容積が縮小し、圧縮室１３内の冷媒が圧縮される。
【００１７】
回転軸１０の先端にはクランク部１０ａが設けられており、このクランク部１０ａは旋回スクロール８のボス部８ｄに設けられた旋回軸受１１に挿入され、旋回スクロール８は回転軸１０の回転に伴い旋回可能に構成されている。旋回スクロール８の中心軸線は固定スクロール７の中心軸線に対して所定距離だけ偏心した状態となる。また、旋回スクロール８の第２ラップ８ｂは、固定スクロール７の第１ラップ７ｂに周方向に所定角度だけずらして重ね合わせられている。オルダムリング１２は、旋回スクロール８を固定スクロール７に対して、自転しないように拘束しながら相対的に旋回運動させる。
【００１８】
電動機部１６により回転軸１０を回転駆動すると、回転軸１０のクランク部１０ａから旋回軸受１１を介して旋回スクロール８に伝えられ、旋回スクロール８は固定スクロール７の中心軸線を中心に、所定距離の旋回半径をもって旋回運動する。
【００１９】
旋回スクロール８の旋回運動によって、第１ラップ７ｂ、第２ラップ８ｂの間にできる圧縮室１３は中央に連続的に移動し、その移動に従って圧縮室１３の容積が連続的に縮小する。これにより、吸込ポート１４から吸込まれた流体（例えば、冷凍サイクルを循環する冷媒ガス）を圧縮室１３内で順次圧縮し、圧縮された流体は吐出ポート１５から密閉容器上部の吐出空間６０に吐出される。吐出された流体は、吐出空間６０から密閉容器９内の電動機室５２に入り、吐出パイプ６から圧縮機外、例えば冷凍サイクルに供給される。
【００２０】
潤滑油５３は密閉容器９の底である油溜部５４に貯留されており、回転軸１０の下端には容積型の給油ポンプ２１を設けている。回転軸１０の回転とともに給油ポンプ２１も回転させ、潤滑油５３を回転軸１０に設けた第１給油経路２２へと移送する。潤滑油５３の一部は、回転軸１０に設けた第２給油経路２４を通って副軸受２３を潤滑し、油溜部５４に戻る。その他大部分の潤滑油５３は、第１給油経路２２を通って回転軸１０のクランク部１０ａ上部に達し、クランク部１０ａに設けた油溝５７を通って旋回軸受１１を潤滑する。そして旋回軸受１１の下部に設けた主軸受５を潤滑した後、排油穴２６ａ及び排油パイプ２６ｂを通って油溜部５４へ戻る。
【００２１】
以上、スクロール圧縮機の主要な構成について説明した。本発明は、このうち副軸受２３部分の改良に関わるものであるので、以下、本実施例のスクロール圧縮機の副軸受２３構成の詳細について説明する。
【００２２】
まず図２を用いて、本発明を適用しない場合に想定される副軸受と、その給油経路について説明する。想定例では、従来における課題であった副軸受の内輪に穴を空け直接内輪に給油することによる内輪転送面の平滑性の喪失を、解消可能である。
【００２３】
図２の想定例において、５８は副軸受２３を収納する軸受部ハウジングであり、転がり軸受である副軸受２３は、回転軸１０に固定されて外周に内輪軌道面を有する内輪２３ａと、軸受部ハウジング５８に固定されて内周に外輪軌道面を有する外輪２３ｂと、内輪軌道面と外輪軌道面との間を転動する複数の転動体２３ｃで構成されている。
【００２４】
副軸受２３の上部には、軸受部ハウジングカバー５５が取り付けられており、給油空間２５を形成している。給油空間２５は、軸受部ハウジングカバー５５により内輪２３ａと転動体２３ｃの上部空間に位置づけられて形成されている。この構成によれば、潤滑油５３は密閉容器９下部の油溜部５４から、回転軸１０内に高さ方向に形成された第１給油経路２２を上へと上り、回転軸１０内に径方向に形成された第２給油経路２４を通り、スリット５６から給油空間２５内へ吐出される。その後、副軸受２３の上面を伝い副軸受２３の内輪２３ａへと給油されるか、もしくは軸受部ハウジングカバー５５の上面および側面に付着し、重力により下へと流れて副軸受２３の外輪２３ｂへと給油され、最終的には給油排出経路２６を通って油溜部５４に戻る。
【００２５】
本発明の軸受部ハウジングカバー５５の構成を用いない図２の構造の場合、給油は副軸受２３の内輪２３ａを経由せず上部から与えられるので、副軸受の内輪に穴を空け直接内輪に給油することによる内輪転送面の平滑性の喪失を解消可能なものである。然しながら、この場合には、給油空間２５に供給された給油が、副軸受２３の全体に広くいきわたるように給油されているものと思われる。あるいは、給油空間２５に吐出された給油が軸受部ハウジングカバー５５の上面および側面を伝って、むしろ外輪２３ｂへと流れている虞がある。
【００２６】
副軸受２３への給油状態に関し、本発明の対象とするスクロール圧縮機は様々な回転数で運転されるため、特に高速時には給油量が多く、スリット５６から高速度で給油空間２５に吐出され、ほぼすべての潤滑油が軸受部ハウジングカバー５５を伝い副軸受２３の外輪２３ｂへと流れている虞がある。然るに一般に、副軸受２３は転送面が凸となる内輪２３ａ側の接触圧力が強く、発熱量も大きくなるが、当該の図２の構成では副軸受２３の内輪２３ａの給油量が少ないために冷却されず、信頼性の低下を招く虞がある。
【００２７】
そこで、以下においては副軸受２３の内輪２３ａ側への給油量を増し、信頼性を向上した給油構造について説明する。
【００２８】
図３は本発明の実施例１に係る副軸受と、その給油経路の構成を示す断面図である。図２に示した構成と同様の役割を果たす構成については、同様の符号を付しておりすでに説明しているので詳細な説明は省略する。本発明では、軸受部ハウジングカバー９５の構造を工夫することにより、スリット５６から高速度で給油空間２５に吐出された給油を副軸受２３の内輪２３ａ側へ導くようにしたものである。
【００２９】
図３に示す実施例１の軸受部ハウジングカバー９５は、副軸受２３上部に第２給油経路２４に通じる給油空間２５を形成するとともに、給油空間２５から副軸受２３に給油する給油口９５ａが、副軸受２３の転動体２３ｃの回転中心より回転軸１０に近接する位置になるように、形成されていることを特徴とするものである。このため、軸受部ハウジングカバー９５は、副軸受２３の転動体２３ｃの回転中心より回転軸１０に近接する位置に高さ方向の壁を有し、壁を伝って油が副軸受２３の内輪２３ａ側へ滴下するようにしたものである。
【００３０】
図３の実施例１の構成によれば、潤滑油５３が軸受部ハウジングカバー９５に付着した後、重力により下へと流れることで副軸受２３の内輪２３ａ側へと給油することができる。従って、本実施例によれば、より発熱量の大きい副軸受の内輪２３ａを効率的に冷却し、信頼性を向上したスクロール圧縮機を提供することができる。
【実施例２】
【００３１】
図３に示した実施例１の場合、潤滑油５３が軸受部ハウジングカバー９５に付着した後、重力により下へと流れる際、潤滑油５３が軸受部ハウジングカバー９５の底面を伝って副軸受２３の外輪２３ｂへと流れる可能性がある。この場合には、副軸受２３の内輪２３ａへの給油量が低減して冷却し難くなり、副軸受２３の信頼性が低下する虞がある。
【００３２】
そこで実施例２では、軸受部ハウジングカバー９５について、潤滑油５３が軸受部ハウジングカバー９５の底面を伝い難い構造としたものである。例えば、図４の実施例２の構成として、底面と側面の成す角度θが鋭角であるような軸受部ハウジングカバー９５を用いる。軸受部ハウジングカバー９５は底面と側面の成す角度θが鋭角となるため、側面と底面の交線に潤滑油５３が至った際に表面張力が働き難い。これにより軸受部ハウジングカバー９５の底面に潤滑油５３が伝い難くなり、副軸受２３の内輪２３ａ側への給油量を確保できる。なお軸受部ハウジングカバー９５は、側面に相当する高さ方向の壁が給油口に至る傾斜をもって形成されたものということができる。
【００３３】
なお実施例２において、軸受部ハウジングカバー９５は、副軸受２３上部に第２給油経路２４に通じる給油空間２５を形成するとともに、給油空間２５から副軸受２３に給油する給油口９５ａが、副軸受２３の転動体２３ｃの回転中心より回転軸１０に近接する位置になるように、形成されていることについて、この特徴は実施例１と全く同じものであることは言うまでもない。
【実施例３】
【００３４】
軸受部ハウジングカバー９５の底面に潤滑油５３が伝い難くするための対策として、さらに側面と底面の交線に潤滑油５３が至った際の潤滑油５３の速度を速くすることが考えられる。実施例３では、速度を早くすることを可能とする軸受部ハウジングカバー９５の構成を提案している。
【００３５】
実施例３の構成を示す図５は、図３の断面図を斜視図として示した図を基にして記載されている。図５において回転軸１０の内部には軸方向に延伸する第１給油経路２２と、ここから径方向に分岐する第２給油経路２４が形成されている。第２給油経路２４の端部のスリット５６は給油空間２５内へ開口しており、スリット５６から吐出された潤滑油は給油空間２５内へ吐出され、軸受部ハウジングカバー９５の立壁部９５ｂに当たり、立壁部９５ｂに形成された旋回溝９５ｃを伝って流れ落ち、給油口９５ａから滴下して副軸受２３の内輪２３ａ側へ供給される。
【００３６】
上記構成により、第２給油経路２４端部のスリット５６から給油空間２５内へ潤滑油５３が出る際には，潤滑油５３は回転軸１０から遠ざかる方向の速度に加え、回転軸１０の回転方向の速度も与えられている。そこで，図５のように軸受部ハウジングカバー９５に旋回流を発生させるような旋回溝９５ｃを掘りこむことで、回転方向の速度を重力方向の速度に転換することができる。この結果、側面と底面の交線に潤滑油５３が至った際の潤滑油５３の速度が速くなるため、軸受部ハウジングカバー９５の底面に潤滑油５３が伝い難くなる。加えて、一定の速度を持って転動体２３ｃと内輪２３ａの間に流れ込むことで、より厚い油膜が形成される効果も期待できる。
【００３７】
なお、図５は軸受部ハウジングカバー９５の側面が立壁部９５ｂである図３の例に旋回溝９５ｃを形成した例を示しているが、軸受部ハウジングカバー９５の側面は立壁部９５ｂではなく、図４の傾斜壁であっても同様に適用が可能であり、同等以上の効果が得られることになる。
【実施例４】
【００３８】
実施例４では、軸受部ハウジングカバー９５により給油空間２５を形成するとともに、潤滑油５３の貯留を行う貯留機能を付与することで、副軸受２３の内輪２３ａ側を十分に冷却することを可能とする。実施例４に係る貯留機能を備えた副軸受と、その給油経路の構成を示す断面図を図６、図７により説明する。
【００３９】
図６の断面図では、油貯留部材９８を用いて、給油空間２５内に貯留部としての機能を与えている。油貯留部材９８には、給油空間２５内の貯留部から副軸受２３に給油する給油口１００が、副軸受２３の転動体２３ｃの回転中心より回転軸１０に近接する位置になるように形成されている。これにより、第２給油経路２４端部のスリット５６から給油空間２５内へ吐出された潤滑油５３は、油貯留部材９８により形成された貯留部に貯められて、無駄なく転動体２３ｃと内輪２３ａの間に滴下され、かつその量は十分に確保できる。
【００４０】
図７は、図６の構成において軸受部ハウジングカバー９５を取り外し、上部から見た図である。中央の回転軸１０の中央に形成された第１給油経路２２から分岐した第２給油経路２４を介して、潤滑油５３は給油空間２５内に形成された貯留部に貯留された後、給油口１００から滴下し、副軸受２３の転動体２３ｃの回転中心より回転軸１０に近接する位置に供給される。
【００４１】
図６、図７の構成によれば、潤滑油５３が軸受部ハウジングカバー９５に付着した後、油貯留部材９８内に流れ込む。その後，図７に示す油貯留部材の穴である給油口１００から重力に従い下方向に流れることで副軸受２３の内輪２３ａ側へと給油することができる。
【００４２】
この実施例４の構成によれば，軸受部ハウジングカバー９５内の構成は複雑でありコストは高くなるが、底面から潤滑油５３を流すことができる。底面の潤滑油５３は比重が高く，すなわち低温で高粘度となっているため、冷却効果が増し、さらに副軸受２３に発生する油膜の厚さが一層厚くなり、信頼性を向上することができる。
【実施例５】
【００４３】
実施例４を採用する場合にも、潤滑油５３が給油される際の速度を増し、より厚い油膜が形成させることができる。
【００４４】
例えば、図８のような構成で油貯留部材９８に旋回流を発生させるような溝９９を掘りこむことが考えられる。この構成によれば、油貯留部材の穴である給油口１００より潤滑油５３が一定の速度を持って転動体２３ｃと内輪２３ａの間に流れ込むことで、より厚い油膜が形成される。
【符号の説明】
【００４５】
５：主軸受
６：吐出パイプ
７：固定スクロール
７ａ：固定側平板部
７ｂ：第１ラップ
７ｃ：歯底
７ｄ：支持部
７ｅ：鏡板面
８：旋回スクロール
８ａ：旋回側平板部
８ｂ：第２ラップ
８ｃ：歯底
８ｄ：ボス部
８ｅ：鏡板面
９：密閉容器
１０：回転軸
１０ａ：クランク部
１１：旋回軸受
１２：オルダムリング
１３：圧縮室
１４：吸込ポート
１５：吐出ポート
１６：電動機部
１６ａ：回転子
１６ｂ：固定子
１７：フレーム
２１：給油ポンプ
２２：第１給油経路
２３：副軸受
２３ａ：内輪
２３ｂ：外輪
２３ｃ：転動体
２４：第２給油経路
２５：給油空間
２６：給油排出経路
２６ａ：排油穴
２６ｂ：排油パイプ
５２：電動機室
５３：潤滑油
５４：油溜部
５６：スリット
５７：油溝
５８：軸受部ハウジング
６０：吐出空間
５５：軸受部ハウジングカバー
９５：軸受部ハウジングカバー
９５ａ：給油口
９５ｂ：立壁部
９５ｃ：旋回溝
９８：油貯留部材
９９：溝
１００：給油口
【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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【図８】
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