(57)【要約】【課題】副軸受け及び回転軸の耐久性を向上しつつ、主軸受け及び副軸受けの摩耗や騒音を抑制することができるスクロール型流体機械を提供する。【解決手段】スクロール型流体機械(1)は、副軸受け(42)を圧入固定する為の副軸受けホルダ(44)と、副軸受けホルダを固定部材(48)を介してシェル(4)に支持する副軸フレーム(46)とを備え、副軸受けにて支持される副軸(40)の軸心方向に対する所定の傾斜を副軸受けと非接触となる外周側にて許容する緩衝部材(56)を具備する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シェル内に、駆動ユニットと、該駆動ユニットにより駆動されて外部から吸入した作動流体を吐出するスクロールユニットとを収容し、該スクロールユニット及び該駆動ユニットを連結する回転軸を該スクロールユニット側の主軸受けと該駆動ユニット側の副軸受けとで回転自在に支持するスクロール型流体機械であって、
前記副軸受けを圧入固定する為の副軸受けホルダと、
該副軸受けホルダを固定部材を介して前記シェルに支持する副軸フレームとを備え、
前記副軸受けにて支持される副軸の軸心方向に対する所定の傾斜を前記副軸受けと非接触となる外周側にて許容する緩衝部材を具備することを特徴とするスクロール型流体機械。
【請求項２】
前記緩衝部材は前記固定部材の前記副軸受けホルダとの接触面に設けられることを特徴とする請求項１に記載のスクロール型流体機械。
【請求項３】
前記緩衝部材は前記固定部材とともに複数設けられることを特徴とする請求項１または２に記載のスクロール型流体機械。
【請求項４】
前記緩衝部材は、前記固定部材が挿入される内円筒部と、該内円筒部との間に前記緩衝部材が充填される外円筒部とからなるブッシュ部材を形成することを特徴とする請求項３に記載のスクロール型流体機械。
【請求項５】
副軸受けホルダは、固定部材が挿入される円筒部を緩衝部材を介して副軸受けホルダに接着した緩衝部を有することを特徴とする請求項３に記載のスクロール型流体機械。
【請求項６】
前記固定部材はねじ部材であって、前記緩衝部材はねじ部材のねじ部を囲繞して設けられ、
前記ねじ部材のヘッド部と該ヘッド部が締結される側の締結面との間には前記所定の傾斜を該ヘッド部と該締結面とを非接触として許容する所定の間隙を有することを特徴とする請求項２乃至５の何れかに記載のスクロール型流体機械。
【請求項７】
前記緩衝部材は前記所定の間隙にも設けられることを特徴とする請求項６に記載のスクロール型流体機械。
【請求項８】
前記緩衝部材は前記副軸受ホルダの前記固定部材より内周側に前記回転軸を囲繞するように環状をなして設けられることを特徴とする請求項１に記載のスクロール型流体機械。
【請求項９】
前記緩衝部材は前記副軸受ホルダの前記固定部材より外周側に前記回転軸を囲繞するように環状をなして設けられることを特徴とする請求項１に記載のスクロール型流体機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクロール型流体機械に係り、詳しくは、冷凍空調機やヒートポンプ式給湯機に組み込まれて好適なスクロール型流体機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のスクロール型流体機械は、シェル内に、電動モータと、電動モータにより駆動されて外部から吸入した冷媒を圧縮、吐出するスクロールユニットとを収容し、スクロールユニット及び電動モータを連結する回転軸をスクロールユニット側の主軸受けと電動モータ側の副軸受けとで回転自在に支持する密閉型スクロール圧縮機が知られている。
そして、副軸受けを弾性体を介して支持する圧縮機（例えば特許文献１参照）や、副軸受けを固定する為の副軸受けホルダと、副軸受けホルダをねじ部材を介してシェルに支持する副軸フレームとを備え、副軸の軸心方向に対する傾斜に合わせて副軸受けホルダまたは副軸フレームを傾斜して組み立てる圧縮機の製造方法（例えば特許文献２参照）が公知である。
【０００３】
上記従来技術では、スクロールユニットの作動により回転軸にたわみ変形が生じ、副軸が軸心方向に対して傾斜したとしても、回転軸の主軸受け及び副軸受けに対する偏接触を防止し、ひいてはこの偏接触に起因する主軸受け及び副軸受けの摩耗や騒音を抑制することができる。
【特許文献１】特許第３７６３１７４号公報
【特許文献２】特許第３８７６６７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来技術では、副軸受けホルダまたは副軸フレームと回転軸との間に副軸受けを圧入固定することができないため、副軸受けの脱落やそれに伴う偏接触が発生するおそれがある。
また、副軸の傾斜を許容することによるラジアル荷重が副軸受け及び副軸にかかるために、副軸受け及び副軸の損傷や摩耗が発生し、これらにより、副軸受け及び回転軸の寿命が低下し、これらの相対的な耐久性も低下するとの問題がある。
【０００５】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、副軸受け及び回転軸の耐久性を向上しつつ、主軸受け及び副軸受けの摩耗や騒音を抑制することができるスクロール型流体機械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】
【０００６】
上記の目的を達成するべく、請求項１記載のスクロール型流体機械は、シェル内に、駆動ユニットと、駆動ユニットにより駆動されて外部から吸入した作動流体を吐出するスクロールユニットとを収容し、スクロールユニット及び駆動ユニットを連結する回転軸をスクロールユニット側の主軸受けと駆動ユニット側の副軸受けとで回転自在に支持するスクロール型流体機械であって、副軸受けを圧入固定する為の副軸受けホルダと、副軸受けホルダを固定部材を介してシェルに支持する副軸フレームとを備え、副軸受けにて支持される副軸の軸心方向に対する所定の傾斜を副軸受けと非接触となる外周側にて許容する緩衝部材を具備することを特徴としている。
【０００７】
また、請求項２記載の発明では、請求項１において、緩衝部材は固定部材の副軸受けホルダとの接触面に設けられることを特徴としている。
更に、請求項３記載の発明では、請求項１または２において、緩衝部材は固定部材とともに複数設けられることを特徴としている。
更にまた、請求項４記載の発明では、請求項３において、緩衝部材は、固定部材が挿入される内円筒部と、内円筒部との間に緩衝部材が充填される外円筒部とからなるブッシュ部材を形成することを特徴としている。
【０００８】
また、請求項５記載の発明では、請求項３において、副軸受けホルダは、固定部材が挿入される円筒部を緩衝部材を介して副軸受けホルダに接着した緩衝部を有することを特徴としている。
更に、請求項６記載の発明では、請求項２乃至５の何れかにおいて、固定部材はねじ部材であって、緩衝部材はねじ部材のねじ部を囲繞して設けられ、ねじ部材のヘッド部とこのヘッド部が締結される側の締結面との間には所定の傾斜をこのヘッド部とこの締結面とを非接触として許容する所定の間隙を有することを特徴としている。
【０００９】
更にまた、請求項７記載の発明では、請求項６において、緩衝部材は所定の間隙にも設けられることを特徴としている。
また、請求項８記載の発明では、請求項１において、緩衝部材は副軸受ホルダの固定部材より内周側に回転軸を囲繞するように環状をなして設けられることを特徴としている。
更に、請求項９記載の発明では、請求項１において、緩衝部材は副軸受ホルダの固定部材より外周側に回転軸を囲繞するように環状をなして設けられることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
従って、請求項１記載の本発明のスクロール型流体機械によれば、スクロールユニットの作動により回転軸にたわみ変形が生じ、副軸が軸心方向に対して傾斜したとしても、この傾斜を副軸受けと非接触となる外周側にて許容する緩衝部材を具備することにより、回転軸の主軸受け及び副軸受けに対する偏接触を防止することができるため、この偏接触に起因する主軸受け及び副軸受けの摩耗や騒音を抑制することができる。
【００１１】
しかも、緩衝部材は副軸受けと非接触となる外周側に設けられることから、副軸受けを副軸受けホルダと回転軸との間に圧入固定することができるため、副軸受けの脱落やそれに伴う偏接触を防止することができ、更には、副軸の傾斜を許容することによる副軸受け及び副軸の損傷や摩耗を防止することができるため、副軸受け及び回転軸の寿命低下を防止し、これらの相対的な耐久性を向上することもできる。
【００１２】
また、請求項２記載の発明によれば、緩衝部材は固定部材の副軸受けホルダとの接触面に設けられることにより、副軸受けホルダに対する固定部材の接触を確実に防止して、副軸の傾斜を円滑に許容することができて好ましい。
更に、請求項３記載の発明によれば、緩衝部材は固定部材とともに複数設けられることにより、スクロールユニットの作動により回転軸に生じるたわみ変形に起因するラジアル荷重を複数個所にて分散して受けることができるため、副軸の傾斜を円滑に許容することができて好ましい。
【００１３】
更にまた、請求項４記載の発明によれば、緩衝部材は、固定部材が挿入される内筒と、内筒との間に緩衝部材が充填される外筒とからなるブッシュ部材を形成することにより、このブッシュ部材を副軸受けホルダの穿孔に嵌め込むだけの簡易な構成で副軸の傾斜を許容することができて好ましい。
また、請求項５記載の発明によれば、副軸受けホルダは、固定部材が挿入される円筒部を緩衝部材を介して副軸受けホルダに接着した緩衝部を有することにより、スクロール型流体機械の組立段階で緩衝部材を設置する行程を省略することができ、簡易な構成で副軸の傾斜を許容することができて好ましい。
【００１４】
更に、請求項６記載の発明によれば、固定部材はねじ部材であって、緩衝部材はねじ部材のねじ部を囲繞して設けられ、ねじ部材のヘッド部とこのヘッド部が締結される側の締結面との間には副軸の傾斜をこのヘッド部とこの締結面とを非接触として許容する所定の間隙を有することにより、副軸受けホルダに対する固定部材の接触を確実に防止して、副軸の傾斜を円滑に許容することができて好ましい。
【００１５】
更にまた、請求項７記載の発明によれば、緩衝部材は所定の間隙にも設けられることにより、副軸受けホルダに対する固定部材の接触をより一層確実に防止することができて好ましい。
また、請求項８、９記載の発明によれば、緩衝部材は副軸受ホルダの固定部材より内周側または外周側に回転軸を囲繞するように環状をなして設けられることにより、副軸受け及び回転軸の耐久性を向上しつつ、緩衝部材を副軸受けの内部、或いは副軸受けと接触させて設けたのと同等に副軸の傾斜を円滑に許容することができて好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面により本発明の実施形態について、先ず第１実施形態から説明する。
図１は、本実施形態に係るスクロール型流体機械の一例として、密閉型スクロール圧縮機の縦断面図を示しており、この圧縮機１は冷凍空調機やヒートポンプ式給湯機などの冷凍回路に組み込まれている。当該回路は作動流体の一例である二酸化炭素冷媒（以下、冷媒と称する）が循環する経路を備え、圧縮機１は経路から冷媒を吸入し、圧縮して経路に向けて吐出する。
【００１７】
圧縮機１はシェル２を備え、シェル２の円筒胴部をなすセンターシェル４は、その上側及び下側がトップシェル６及びボトムシェル８によってそれぞれ気密に嵌合され、センターシェル４の内部は密閉されて冷媒の吐出圧が作用している。センターシェル４には上記回路から取り込んだ冷媒を吸入する吸入管１０が接続され、トップシェル６の適宜位置には、シェル２内の圧縮冷媒を上記回路へ送出する吐出管１２が接続されている。
【００１８】
センターシェル４には、上から順にスクロールユニット１４、電動モータ１６、ポンプユニット１８が収容され、電動モータ１６内には回転軸２０が配置されており、回転軸２０は電動モータ１６への通電によって駆動される。
スクロールユニット１４は、可動スクロール２２及び固定スクロール２４から構成され、各スクロール２２，２４が互いに協働し、吸入管１０から冷媒を吸入して圧縮室を形成する。圧縮室は、固定スクロール２４に対する可動スクロール２２の公転旋回運動により、スクロールユニット１４の中心に向けて移動しながらその容積が減少される。
【００１９】
一方、電動モータ１６は、円筒状の固定子２６と固定子２６の内側に配置される回転子２８とから構成され、回転子２８は固定子２６と所定の空隙を有して回転軸２０と一体に回転される。
回転子２８は、その外周面に磁性材料である珪素鋼板などが積層されて形成されるとともに、内部に隣り合う磁極を互いに逆極性とする永久磁石が埋設されている。一方、固定子２６は、電動モータ１６への通電によって回転子２８の永久磁石に作用する磁界を生じる固定子巻線が巻回されている。
【００２０】
一方、ポンプユニット１８はトロコイドなどのギヤポンプを構成しており、ボトムシェル８の内側に形成された貯油室３０の潤滑油を吸引して回転軸２０内を軸線方向に穿孔して形成される給油路３２を上昇させ、回転軸２０の上端からスクロールユニット１４や軸受け等に供給している。
詳しくは、回転軸２０は、その上端側、即ちスクロールユニット１４側をなす主軸３４が主軸受け３６を介してスクロールユニット１４と電動モータ１６との間に設けられた主軸フレーム３８に回転自在に支持され、スクロールユニット１４に連結されている。
【００２１】
一方、回転軸２０は、その下端側、即ち電動モータ１６側をなす副軸４０が副軸受け４２と、副軸受け４２を固定する為の副軸受けホルダ４４とを介して、電動モータ１６とポンプユニット１８との間に設けられた副軸フレーム４６に回転自在に支持され、ポンプユニット１８に連結されており、ポンプユニット１８は電動モータ１６、ひいては回転軸２０を介してこれに連結されるスクロールユニット１４とともに駆動される。
【００２２】
上述した圧縮機１によれば、回転軸２０の回転に伴って可動スクロール２２が自転することなく公転旋回運動することにより、吸入管１０を介してスクロールユニット１４に吸入された冷媒は圧縮室を形成し、圧縮室はスクロールユニット１４の中心に向けて移動されながら圧縮された後にシェル２内に吐出され、シェル２内を循環した後に吐出管１２を介して圧縮機１外へ送出される。
【００２３】
ところで、副軸受け４２は、回転軸２０と副軸受けホルダ４４との間に圧入固定されたいわゆるすべり軸受けであって、副軸受けホルダ４４はねじ部材４８を介して副軸フレーム４６に固定され、副軸フレーム４６はセンターシェル４の内側に焼き嵌めまたは圧入固定されている。
詳しくは、図２の副軸受けホルダ４４を副軸フレーム４６の下側からねじ部材４８により締結する際の組み立て斜視図に示されるように、副軸受けホルダ４４には径Ｄ１を有する穿孔５０が４箇所形成され、副軸フレーム４４には径Ｄ２（Ｄ２＜Ｄ１）を有する穿孔５２が４箇所形成されており、副軸フレーム４４の上面には穿孔５２に合致する位置に予め溶接ナット５４が溶接固定されている。
【００２４】
副軸受けホルダ４４は、副軸受けホルダ４４を副軸フレーム４６の下側からそれぞれ穿孔５０と穿孔５２とを合致させた状態で装着し、更に副軸受けホルダ４４の下側からねじ部材４８のねじ部４８ａを溶接ナット５４に螺進、締結することにより、副軸フレーム４６に固定される。
ここで、ねじ部材４８は各穿孔５０に挿入可能な円筒状の弾性部材５６を介して溶接ナット５４に締結され、弾性部材５６はゴムや樹脂素材等から形成される。
【００２５】
詳しくは、図３の要部断面図に示されるように、弾性部材５６は副軸受けホルダ４４の板厚ｔと略同一の高さＨと、穿孔５０の径Ｄ１と略同一かそれより小さい外形Ｄｏと、ねじ部４８ａが挿入可能な内径Ｄｉとを有して形成され、ねじ部４８ａを囲繞して設けられる。
内径Ｄｉは、ねじ部４８ａの弾性部材５６への挿入により弾性部材５６が脱落したりずれたりすることなく所定のはめあいで弾性部材５６が支持されるように予め設定されている。
【００２６】
また、ねじ部材４８のヘッド部４８ｂとこのヘッド部４８ｂが締結される、副軸受けホルダ４４の下面である締結面４４ａとは、副軸４０の回転軸２０の軸心方向に対する所定の傾斜を許容する所定の間隙Ｇを有して離間している。
以上のように、本実施形態では、スクロールユニット１４の作動によるスラスト荷重により回転軸２０にたわみ変形が生じ、副軸４０が軸心方向に対して傾斜したとしても、この傾斜を副軸受け４２と非接触となる外周側にて許容する弾性部材５６を具備することにより、回転軸２０の主軸受け３６及び副軸受け４２に対する偏接触を防止することができるため、この偏接触に起因する主軸受け３６及び副軸受け４２の摩耗や騒音を抑制することができる。
【００２７】
しかも、弾性部材５６は副軸受け４２と非接触となる外周側に設けられることから、副軸受け４２を副軸受けホルダ４４と回転軸２０との間に圧入固定することができるため、副軸受け４２の脱落やそれに伴う偏接触を防止することができ、更には、副軸４０の傾斜を許容することによる副軸受け４２及び副軸４０の損傷や摩耗を防止することができるため、副軸受け４２及び回転軸２０の寿命低下を防止し、これらの相対的な耐久性を向上することもできる。
【００２８】
また、弾性部材５６がねじ部材４８の副軸受けホルダ４４との接触面に設けられることにより、副軸受けホルダ４４に対するねじ部材４８の接触を確実に防止することができる。
具体的には、弾性部材５６はねじ部材４８のねじ部４８ａを囲繞して設けられ、ねじ部材４８のヘッド部４８ｂとこのヘッド部４８ｂが締結される側の副軸受けホルダ４４の締結面４４ａとの間には副軸４０の傾斜をヘッド部４８ｂと締結面４４ａとを非接触として許容する間隙Ｇを有することにより、副軸受けホルダ４４に対するねじ部材４８の接触を確実に防止することができる。
【００２９】
更に、弾性部材５６がねじ部材４８とともに複数設けられることにより、回転軸２０に生じるたわみ変形に起因するラジアル荷重を複数個所にて分散して受けることができるため、これらにより、副軸４０の傾斜を円滑に許容することができて好ましい。
次に、図４に示される斜視図を参照して第２実施形態について説明する。
当該第２実施形態は、弾性部材５６はねじ部材４８が挿入される内円筒部５８と、内円筒部５８との間に弾性部材５６が充填される外円筒部６０とからなるブッシュ部材６２を形成するものであり、他は上記第１実施形態と同一の構成をなしており、この場合には、このブッシュ部材６２を副軸受けホルダ４４の穿孔５０に嵌め込むだけの簡易な構成で副軸４０の傾斜を許容することができて好ましい。なお、ブッシュ部材６２の脱落やずれ防止のために外円筒部６０を穿孔５０に溶接固定しても良い。
【００３０】
次に、図５に示される副軸受けホルダ４４の斜視図を参照して第３実施形態について説明する。
当該第５実施形態は、ねじ部材４８が挿入される円筒部６４を弾性部材５６を介して副軸受けホルダ４４に接着した弾性部６６を副軸受けホルダ４４に形成するものであり、他は上記第１実施形態と同一の構成をなしており、この場合には、圧縮機１の組立段階で弾性部材５６を設置する行程を省略することができ、簡易な構成で副軸４０の傾斜を許容することができて好ましい。
【００３１】
次に、図６に示される要部断面図を参照して第４実施形態について説明する。
当該第６実施形態は、弾性部材５６を間隙Ｇにも拡張して設けるものであり、他は上記第１実施形態と同一の構成をなしており、この場合には、副軸受けホルダ４４に対するねじ部材４８の接触をより一層確実に防止することができて好ましい。なお、第２実施形態のブッシュ部材６２や第３実施形態の弾性部６６においても同様に弾性部材５６を間隙Ｇに拡張することにより同様の効果が得られる。
【００３２】
次に、図７、８に示される要部断面図を参照して第５実施形態について説明する。
当該第５実施形態は、弾性部材５６をそれぞれ各ねじ部材４８を囲繞するようにして複数設ける代わりに、弾性部材５６を副軸受ホルダ４４のねじ部材４８より内周側（図７）または外周側（図８）に回転軸２０を囲繞するように環状をなす弾性リング６８，７０をそれぞれ設けるものであり、他は上記第１実施形態と同一の構成をなしており、この場合には、副軸受け４４及び回転軸２０の耐久性を向上しつつ、弾性部材５６を副軸受け４２の内部、或いは副軸受け４２と接触させて設けたのと同等に副軸４０の傾斜を円滑に許容することができて好ましい。なお、ねじ部材４８の締結の際には、副軸４０の傾斜をヘッド部４８ｂと締結面４４ａとを非接触として許容する間隙Ｇを残して締結するか、或いは弾性部材５６を間隙Ｇにも拡張して設けることにより、弾性リング６８，７０により副軸４０の傾斜を許容した際にねじ部材４８における偏接触をも確実に防止できて好ましい。
【００３３】
以上で本発明の一実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。
例えば、上記実施形態では、冷凍空調機やヒートポンプ式給湯機などの冷凍回路に組み込まれる二酸化炭素冷媒を使用した密閉型のスクロール圧縮機１について説明しているが、本発明はこれに限らず種々の作動流体を使用した、種々の分野における圧縮機又は膨脹機等の流体機械に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る密閉型スクロール圧縮機を示した縦断面図である。
【図２】図１の副軸受けホルダの組み立て斜視図である。
【図３】図１の要部を拡大して示した断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係るブッシュ部材を拡大して示した斜視図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係る副軸受けホルダに形成される弾性部を拡大して示した斜視図である。
【図６】本発明の第４実施形態に係る密閉型のスクロール圧縮機の弾性部材を拡大して示した断面図である。
【図７】本発明の第５実施形態に係る密閉型スクロール圧縮機の要部縦断面図である。
【図８】本発明の第５実施形態の変形例に係る密閉型スクロール圧縮機の要部縦断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  スクロール圧縮機（スクロール型流体機械）
４  センターシェル（シェル）
１４  スクロールユニット
１６  電動モータ（駆動ユニット）
２０  回転軸
３６  主軸受け
４２  副軸受け
４４  副軸受けホルダ
４４ａ  締結面
４６  副軸フレーム
４８  ねじ部材（固定部材）
４８ａ  ねじ部
４８ｂ  ヘッド部
５６  弾性部材（緩衝部材）
５８  内円筒部
６０  外円筒部
６２  ブッシュ部材
６４  円筒部
６６  弾性部（緩衝部）
６８  弾性リング（緩衝部材）
７０  弾性リング（緩衝部材）
【図１】
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【図２】
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【図３】
2009228521.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2009228521.tif 000009
【図８】
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