(57)【要約】【課題】主軸受部でのクランク軸の片当たりを、主軸受部全方向において均一に防止し、信頼性および効率の高いスクロール圧縮機を提供すること。【解決手段】主軸受部４の旋回スクロール側端部１４の外周に薄肉部１６を環状に設けるとともに、この薄肉部１６の厚みは、前記主軸受部４に作用する負荷力が最大となる方向が最も薄いとしたものである。これにより、クランク軸３の１回転中において、主軸受部４に作用する負荷力が最大となる方向で主軸受部４の弾性変形量が最も大きくなり、主軸受部全方向においてクランク軸３との片当たりを均一に防止して、流体潤滑の油膜厚さを均一に保持することができ、信頼性および効率を高めることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機構部を、偏心軸部を一端に形成したクランク軸と、このクランク軸を支承する主軸受部を有する軸受部材と、前記偏心軸部に回転自在に嵌合された旋回スクロールと、この旋回スクロールと噛み合わせて圧縮空間を形成する固定スクロールと、前記旋回スクロールの自転を防止するためのオルダムリングとで構成したスクロール圧縮機において、前記主軸受部の前記旋回スクロール側端部外周に薄肉部を環状に設けるとともに、この薄肉部の厚みは、前記主軸受部に作用する負荷力が最大となる方向が最も薄いことを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項２】
圧縮機構部が圧縮する作動流体は、二酸化炭素であることを特徴とする請求項１に記載のスクロール圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和機やヒートポンプ式給湯機などに用いられるスクロール圧縮機に関し、特にその軸受部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来からあるスクロール圧縮機について、その主要構造および動作原理は広く公知である。また、機械力学的解析による負荷力などの評価についても広く行われている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
以下、図４および図５に示すスクロール圧縮機を例にとり、従来の技術について図面とともに説明する（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
圧縮機構部１は、偏心軸部２を一端に形成したクランク軸３と、このクランク軸３を支承する主軸受部４を有する軸受部材５と、前記偏心軸部２に回転自在に嵌合された旋回スクロール６と、この旋回スクロール６と噛み合わせて圧縮空間７を形成する固定スクロール８と、旋回スクロール６の自転を防止するためのオルダムリング９とで構成されている。
【０００５】
電動機部１０の回転力がクランク軸３を介して伝達されると、圧縮機構部１の吸入口１１から吸入された動作流体は、複数個の圧縮空間７で順次圧縮され、吐出口１２から吐出される。
【０００６】
上記のようにスクロール圧縮機では、クランク軸３の旋回スクロール６を駆動する側の偏心軸部２側は、軸受部材５の主軸受部４から圧縮機構部１側に突出した片持ち支持となる。ここに、前記圧縮荷重などにより生じる負荷反力が、クランク軸３の偏心軸部２に作用するために、クランク軸３は、たわみを伴い変形する。このため、主軸受部４の両端近傍において片当たり現象が生じる。特に、主軸受部４の旋回スクロール側端部１４は、反旋回スクロール側端部１５よりも大きな負荷が作用するため、より強い片当りを生じやすい。
【０００７】
また、圧縮機の動作流体として、自然冷媒である二酸化炭素を用いた場合、従来の冷媒である例えばハイドロフルオロカーボンなどに比べて、非常に圧縮荷重が高くなり、主軸受部４において、一層強い片当たりを生じる。
【０００８】
このような状態で圧縮機が運転されると、クランク軸３あるいは主軸受部４の摩耗増加や、場合によっては焼き付きが生じるという課題があった。
【０００９】
前記課題の解決手段として、軸受部材５の主軸受部４の旋回スクロール側端部１４に環状溝１３を加工することにより薄肉部１６を設けている。
【００１０】
これにより、クランク軸３に大きな負荷反力が作用して変形し、特に、主軸受部４の旋回スクロール側端部１４に大きな負荷が作用しても、薄肉部１６により剛性が低下しているので、主軸受部４が負荷に応じて弾性変形し、クランク軸３の片当たりを防止し、信頼性の低下を防ぐことができる。
【００１１】
さらに、クランク軸３と主軸受部４とが金属接触しにくく、流体潤滑を保持しやすくなるため、摺動損失を低減でき、効率を高めることができる。
【００１２】
スクロール圧縮機において、主軸受部４に作用する負荷力は、この主軸受部４から見て全方向に作用し、クランク軸３の回転に伴って同じ方向に回転する。そして、その負荷力は、クランク軸１回転中において変動し、圧縮空間７が吐出口１２に連通する直前の回転角度においてその大きさが最大となる。
【特許文献１】特開２００３−２０６８７３号公報
【非特許文献１】日本機械学会論文集（Ｃ編）５３巻４９１号（昭６２−７）１３６８〜１３７６頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上記従来技術に開示されているスクロール圧縮機では、環状溝１３は主軸受部４に対して同心状に設けられているため、薄肉部１６の厚みは全方向で等しい。このため、クランク軸１回転中において変動する負荷力に対して、主軸受部の弾性変形量が均一でないという課題があった。特に、圧縮機の動作流体として、二酸化炭素などの高圧流体を用いた場合、非常に圧縮荷重が高くなり、主軸受部の方向によっては、環状溝を設けた効果が十分得られない可能性があった。
【００１４】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、主軸受部全方向において均一に弾性変形し、クランク軸の片当たりを防止し、信頼性および効率を高め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】
【００１５】
前記従来の課題を解決するために本発明は、主軸受部の前記旋回スクロール側端部外周に薄肉部を環状に設けるとともに、この薄肉部の厚みは、前記主軸受部に作用する負荷力が最大となる方向が最も薄いとしたものである。
【発明の効果】
【００１６】
クランク軸の１回転中において、主軸受部に作用する負荷力が最大となる方向の肉厚を最も薄くしているので、主軸受部の弾性変形量が最も大きくなり、主軸受部全方向においてクランク軸の片当たりを均一に防止することができる。さらに、主軸受部全方向においてクランク軸との流体潤滑の油膜厚さを均一に保持することができ、一層の信頼性および効率を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
第１の発明は、圧縮機構部を、偏心軸部を一端に形成したクランク軸と、このクランク軸を支承する主軸受部を有する軸受部材と、前記偏心軸部に回転自在に嵌合された旋回スクロールと、この旋回スクロールと噛み合わせて圧縮空間を形成する固定スクロールと、前記旋回スクロールの自転を防止するためのオルダムリングとで構成したスクロール圧縮機において、前記主軸受部の前記旋回スクロール側端部外周に薄肉部を環状に設けるとともに、この薄肉部の厚みは、前記主軸受部に作用する負荷力が最大となる方向が最も薄いとしたものである。これにより、クランク軸の１回転中において主軸受部に作用する負荷力は、前記環状に設けられた薄肉部により全方向において弾性変形し、クランク軸の片当たりを防止することができるとともに、主軸受部に作用する負荷力が最大となる方向の肉厚を最も薄くしているので、主軸受部の弾性変形量が最も大きくなり、主軸受部全方向においてクランク軸の片当たりを均一に防止することができる。さらに、主軸受部全方向においてクランク軸との流体潤滑の油膜厚さを均一に保持することができ、一層の信頼性および効率を高めることができる。
【００１８】
第２の発明は、前記第１の発明において、圧縮機構部が圧縮する作動流体を、二酸化炭素としたものである。これにより、主軸受部での負荷条件は一層高くなるが、主軸受部の薄肉部の作用により、クランク軸の片当たりを主軸受部全方向において均一に防止することができ、高い信頼性を実現することができる。
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明は限定されるものではない。
【００２０】
また、図４および図５で説明した従来例と同一の構成については、同一番号を使用し、その作用の説明は省略する。
【００２１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるスクロール圧縮機の要部縦断面図、図２は図１におけるＡ−Ａ部横断面図である。
【００２２】
クランク軸３を介して伝達された回転力により、圧縮機構部１の吸入口１１から吸入された動作流体は、旋回スクロール６と固定スクロール８とが噛み合わされて形成される複数個の圧縮空間７で順次外側から内側に向かって圧縮され、吐出口１２から吐出される。
【００２３】
図３は、主軸受部角度θに対する主軸受部４に作用する負荷力の変化を示している。図３において、主軸受部４に対して、前記クランク軸３の偏心軸２方向の回転角度を主軸受部角度θとし、最も外側の圧縮空間が吸入口と連通している空間から切り離された角度（吸入完了角度）をθ＝０°としている。ここで、主軸受部角度θ＝θ’のときが、圧縮空間７が吐出口１２に連通する直前の角度であり、このとき主軸受部４に作用する力は最大となり、本実施の形態１におけるスクロール圧縮機では、およそθ＝９０°のときに最大となる。
【００２４】
ここで、主軸受部４の旋回スクロール側端部１４の外周には薄肉部１６を環状に設けるとともに、その厚みを偏心させており、主軸受部角度θ＝θ’と反対方向の厚みｂに対して、θ＝θ’の方向の厚みａが最も薄いとしている。
【００２５】
これにより、クランク軸３の１回転中において主軸受部４に作用する負荷力は、前記環状に設けられた薄肉部１６により全方向において弾性変形し、クランク軸３の片当たりを防止することができるとともに、主軸受部４に作用する負荷力が最大となる方向の肉厚を最も薄くしているので、主軸受部４の弾性変形量が最も大きくなり、主軸受部全方向においてクランク軸３の片当たりを均一に防止することができる。
【００２６】
さらに、主軸受部４の全方向においてクランク軸３との流体潤滑の油膜厚さを均一に保持することができ、信頼性および効率を高めることができる。
【００２７】
また、圧縮機構部１が圧縮する作動流体が、二酸化炭素の場合、主軸受部４での負荷条件は一層高くなるが、前記薄肉部１８の作用、効果により、クランク軸３の片当たりを低減することができ、高い信頼性を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
以上のように、本発明により、軸受部材の加工性を高めることができるので、低コストで高い信頼性のスクロール圧縮機を得ることができ、この圧縮機を用いることにより、高信頼性、高効率の空気調和機やヒートポンプ式給湯機などを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態１におけるスクロール圧縮機の要部縦断面図
【図２】本発明の実施の形態１におけるスクロール圧縮機のＡ−Ａ部横断面図
【図３】主軸受部に作用する負荷力の説明図
【図４】従来のスクロール圧縮機の要部断面図
【図５】従来のスクロール圧縮機の断面図
【符号の説明】
【００３０】
１  圧縮機構部
２  偏心軸部
３  クランク軸
４  主軸受部
５  軸受部材
６  旋回スクロール
７  圧縮空間
８  固定スクロール
９  オルダムリング
１１  吸入口
１２  吐出口
１４  主軸受部旋回スクロール側端部
１５  主軸受部反旋回スクロール側端部
１６  薄肉部
【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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