JP2004308457A

JP2004308457A - Scroll type compressor

Info

Publication number: JP2004308457A
Application number: JP2003099793A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Nakane; 芳之中根; Toshiro Fujii; 俊郎藤井; Masahiko Okada; 昌彦岡田
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2003-04-03
Filing date: 2003-04-03
Publication date: 2004-11-04

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve such a problem that, though there is possibility that at an operation of a scroll type compressor, a lubricant inside a bearing with lubricant is splashed due to centrifugal force accompanied with rotation of a shaft and pressure increase inside a recess-shape holding part accompanied with heat affection whereby the lubricant is leaked from an inside of the recess-shape holding part to reduce durability of the bearing, when a contact type seal member is increased for preventing leakage of the lubricant, a power due to sliding contact between the contact type seal member and the shaft increases, which causes performance deterioration of the compressor. <P>SOLUTION: A non-contact type seal member which does not come to sliding contact with the shaft is arranged between the bearing and the contact type seal member, whereby the leakage of the lubricant from the inside of the recess-shape holding part without the performance deterioration of the compressor accompanied with increasing of the power. Accordingly, the durability of the bearing is enhanced, and the durability of the compressor can be enhanced. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸受構造に特徴をもつスクロール型圧縮機であって、例えば燃料電池の電極に圧縮気体を供給するためのスクロール型圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種のスクロール型圧縮機としては、例えば特開２００２−７０７６２号公報に示すような構成のものが知られている。
【０００３】
即ち図４及びその拡大断面図である図５に示すように、このスクロール型圧縮機は、固定スクロール１０１に噛合う旋回スクロール１０２を旋回させる駆動軸１０３と、固定スクロール１０１に噛合う旋回スクロール１０２の自転を防止する従動軸１０４とを備え、旋回スクロール１０２が旋回して作動流体を圧縮するものである。更にこのスクロール型圧縮機は、駆動軸１０３、従動軸１０４を支承する潤滑剤付軸受１０５、１０６と、該軸受１０５、１０６を保持し有底筒状をしている凹状保持部１０７、１０８と、駆動軸１０３、従動軸１０４と摺接し凹状保持部１０７、１０８内の潤滑剤が漏出することを防止する接触型シール部材１０９、１１０とを備えている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−７０７６２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来技術において、前記スクロール型圧縮機の運転時、軸を支承する潤滑剤付軸受の潤滑剤が該軸の回転による遠心力により凹状保持部の内周面側へ向けて飛散する。更に、前記軸と軸受との摺動発熱や旋回スクロールからの熱伝達等の熱影響により、凹状保持部内の圧力が上昇する。この圧力上昇により前記凹状保持部の内周面側へ向け飛散された潤滑剤が該凹状保持部の開口端側へと移動する。そのため、潤滑剤が前記凹状保持部内から漏出することを防止するために、前記凹状保持部の開口端には前記軸と摺接する接触型シール部材が配設されている。しかし、前記スクロール型圧縮機の高速運転時には、前記遠心力及び前記熱影響による圧力上昇が大きく、潤滑剤が飛散する速度が上がり、潤滑剤の運動エネルギーが大きくなるため、潤滑剤が前記接触型シール部材へ叩きつけられる力が大きくなる。この力により、潤滑剤が前記凹状保持部内から漏出し、前記軸受が潤滑不足になる虞がある。そこで、潤滑剤が前記接触型シール部材に叩きつけられる力が大きくなった時に前記凹状保持部内から漏出するのを防止するために、前記接触型シール部材を増加する方法が考えられる。しかし、前記接触型シール部材を増加し、該接触型シール部材と前記軸との摺接面積を増加させると、動力が増加するため前記スクロール型圧縮機の性能低下を招いてしまう。
【０００６】
本発明の目的は、前記軸受と前記接触型シール部材との間に非接触型シール部材を設けることにより、動力増加を招くことなく、前記スクロール型圧縮機の高速運転時に潤滑剤が前記凹状保持部から漏出することを防止し、前記軸受の耐久性を向上させることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために請求項１に記載の発明は、固定スクロールに噛合う旋回スクロールを旋回させる駆動軸と、該駆動軸を支承する潤滑剤付軸受と、該軸受を保持する有底円筒状の主凹状保持部と、前記駆動軸と摺接し前記主凹状保持部内の潤滑剤が漏出することを防止する接触型シール部材とを備えたスクロール型圧縮機において、
前記軸受と前記接触型シール部材との間には、前記駆動軸と摺接しない非接触型シール部材が配設されていることを特徴としている。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、固定スクロールに噛合う旋回スクロールの自転を防止する従動軸と、該従動軸を支承する潤滑剤付軸受と、該軸受を保持する有底円筒状の従凹状保持部と、前記従動軸と摺接し前記従凹状保持部内の潤滑剤が漏出することを防止する接触型シール部材とを備えたスクロール型圧縮機において、前記軸受と前記接触型シール部材との間には、前記従動軸と摺接しない非接触型シール部材が配設されていることを特徴としている。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１において、固定スクロールに噛合う旋回スクロールの自転を防止する従動軸と、該従動軸を支承する潤滑剤付軸受と、該軸受を保持する有底円筒状の従凹状保持部と、前記従動軸と摺接し前記従凹状保持部内の潤滑剤が漏出することを防止する接触型シール部材とを備えたスクロール型圧縮機において、
前記軸受と前記接触型シール部材との間には、前記従動軸と摺接しない非接触型シール部材が配設されていることを特徴としている。
【００１０】
請求項１から３に記載の発明により、軸とシール部材との摺動による動力を増加させることなく、遠心力及び凹状保持部内の圧力上昇により飛散した潤滑剤を非接触型シール部材で堰き止めることができ、潤滑剤が接触型シール部材に叩きつけられる力を低減できる。更に、非接触型シール部材の内周面と該内周面に対応する軸の外周面との間隙が絞りとしての役目を果たすことにより、潤滑剤が接触型シール部材へと飛散する速度を低減し、運動エネルギーを低減することもできるため、潤滑剤が凹状保持部内から漏出するのを防止することができる。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１又は３において、前記非接触型シール部材の内周面に対応する前記駆動軸の外周面には、ラビリンス溝が刻設されており、該ラビリンス溝は、前記駆動軸の回転方向に辿るにつれて前記主凹状保持部の円筒底部側から開口端部側へ移行する向きになっていることを特徴としている。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項２又は３において、前記非接触型シール部材の内周面に対応する前記従動軸の外周面には、ラビリンス溝が刻設されており、該ラビリンス溝は、前記従動軸の回転方向に辿るにつれて前記従凹状保持部の円筒底部側から開口端部側へ移行する向きになっていることを特徴としている。
【００１３】
請求項４又は５に記載の発明により、飛散された潤滑剤が、該非接触型シール部材の内周面と該内周面に対応する軸の外周面との間隙に入り込んだとき、ラビリンス溝のポンプ作用により潤滑剤を凹状保持部の円筒底部側へ押し戻す力が働くため、潤滑剤が接触型シール部材に叩きつけられる力を低減することができ、凹状保持部内より潤滑剤が漏出することを更に防止することができる。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、請求項１から５において、前記スクロール型圧縮機は、燃料電池の電極に圧縮気体を供給するものであることを特徴としている。
【００１５】
燃料電池の電極に圧縮気体（水素、酸素又は空気等）を供給するようなスクロール型圧縮機の場合、その圧縮気体中に潤滑油等が僅かでも混合してしまうと電極を傷める虞がある。そのため、該スクロール型圧縮機に請求項１から５に記載の発明を用いることは、潤滑油による軸受の潤滑に依存せずに軸受の耐久性を確保するという点で、より好適である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態をあげ、図１から図３に基づいて具体的に説明する。
【００１７】
図１に本発明の一実施形態である燃料電池用スクロール型圧縮機（以下、単に圧縮機という）の断面図を示す。この図１に示すように該圧縮機は、圧縮機構部、クランク機構部、及び駆動モータ部からなり、燃料電池の酸素極に空気を圧送するものである。
【００１８】
前記圧縮機構部は、固定スクロール１１と旋回スクロール１２とからなる。固定スクロール１１は、円盤状の固定基盤１１ａと、該固定基盤１１ａから立設した渦巻状の固定ラップ１１ｂと、固定ラップ最外壁１１ｃとからなる。そして、固定基盤１１ａと固定ラップ最外壁１１ｃとによりフロントハウジングが形成される。該フロントハウジング側面には空気を吸入するための吸入口１３ａが設けられており、固定基盤１１ａの中央には、燃料電池の酸素極に配管等で結合される吐出口１３ｂが設けられている。
【００１９】
旋回スクロール１２は、円盤状の旋回基盤１２ａと、該旋回基盤１２ａから立設した渦巻状の旋回ラップ１２ｂとからなり、旋回基盤１２ａの背面側中央には、ころ軸受１６ｂ（後述）を保持する有底円筒状の主凹状保持部１２ｃが設けられ、その外周側には３箇所以上（図面では１箇所のみ示す）に均等に配設され、ラジアルボールベアリング１７ｂ（後述）を支承する有底円筒状の従凹状保持部１２ｄが設けられている。
【００２０】
クランク機構部は、旋回スクロール１２に旋回運動（公転運動）を行わせる駆動クランク機構１４と、旋回スクロール１２の自転を防止する従動クランク機構１５とからなる。駆動クランク機構１４は、前述の主凹状保持部１２ｃと、駆動軸１６のクランクピン１６ａと、該クランクピン１６ａを支承する前記ころ軸受１６ｂとで構成される。該ころ軸受１６ｂが本発明における潤滑剤付軸受に相当し、その内部には潤滑剤としてのグリースが封入されている。主凹状保持部１２ｃの開口端にはクランクピン１６ａと摺接する接触型シール部材としてのリップシール１６ｃが配設されている。リップシール１６ｃところ軸受１６ｂとの間には、非接触型シール部材としてのリング１６ｄが、主凹状保持部１２ｃの円筒内周に圧入されている。リング１６ｄの内周面に対応するクランクピン１６ａの外周面にはラビリンス溝１６ｅが形成されている。
【００２１】
又、従動クランク機構１５は、前述の従凹状保持部１２ｄと、従動軸１７のクランクピン１７ａと、クランクピン１７ａを支承する前記ラジアルボールベアリング１７ｂとで構成される。該ラジアルボールベアリング１７ｂが本発明における潤滑剤付軸受に相当し、その内部には潤滑剤としてのグリースが封入されている。従凹状保持部１２ｄの開口端には接触型シール部材としてのリップシール１７ｃが配設されている。リップシール１７ｃとラジアルボールベアリング１７ｂとの間には、非接触型シール部材としてのリング１７ｄが、従凹状保持部１２ｄの円筒内周に圧入されている。リング１７ｄの内周面に対応するクランクピン１７ａの外周面にはラビリンス溝１７ｅが形成されている。
【００２２】
又、旋回スクロール１２の旋回時に生じる慣性モーメントを打ち消すために、駆動軸１６にはバランスウエイト１６ｆが、従動軸１５にはバランスウエイト１７ｆが設けられており、振動の低減化が図られている。
【００２３】
このクランク機構部は、後述する駆動モータ部と共にセンターハウジング１８内に収納され、クランク機構部と駆動モータ部とはセンターハウジング１８の略中央に一体成形された支持フレーム１９により仕切られている。
【００２４】
駆動モータ部は、センターハウジング１８と、該センターハウジング１８にボルト固定されたリアハウジング２０と、それらの間で駆動モータ２１を収納するモータ室とにより構成される。まず、駆動モータ２１は、該駆動モータ２１の中央を貫通する駆動軸１６と、この駆動軸１６に嵌入されたロータ２２と、更にその外周側に設けられ、コイル２３が巻回されたステータ２４とからなるインダクションモータである。従って、駆動モータ２１は、図示しないインバータにより回転数等が制御され得る。更に、この駆動モータ２１を覆うセンターハウジング１８には、ステータ２４の位置に合わせてウォータジャケット２５が設けられており、駆動モータ２１が冷却水により冷却されるようになっている。
【００２５】
駆動モータ２１に電力が供給されると、駆動軸１６が回転し、駆動クランク機構１４を介して旋回スクロール１２が固定スクロール１１と噛み合いつつ旋回する。そして、吸入口１３ａから固定スクロール１１と旋回スクロール１２との間に形成された圧縮室１３ｃに空気が吸入され、旋回スクロール１２の旋回と共にこの吸入空気が圧縮され、吐出口１３ｂから吐出されて、燃料電池の酸素極に圧縮空気が供給される。
【００２６】
次に本発明の要部である主凹状保持部１２ｃ、従凹状保持部１２ｄ内の構造について、要部拡大図である図２及び図３を用いて詳細に説明する。
【００２７】
主凹状保持部１２ｃ内において、ころ軸受１６ｂとリップシール１６ｃとの間には、アルミ製のリング１６ｄが主凹状保持部１２ｃの円筒内周に圧入されている。リング１６ｄは駆動軸１６と摺接しておらず、該リング１６ｄの内周面に対応する駆動軸１６の外周面にはラビリンス溝１６ｅが刻設されている。ラビリンス溝１６ｅの螺旋の向きは図３に示すように、駆動軸１６の回転方向Ｒに辿るにつれて主凹状保持部１２ｃの円筒底部側（図３における左側）から開口端部側（図３における右側）へ移行する向きとなっている。
【００２８】
前記圧縮機の運転時、駆動軸１６の回転に伴う遠心力により、ころ軸受１６ｂ内に封入されたグリースは主凹状保持部１２ｃ内の内周面に向け飛散される。更に、駆動軸１６ところ軸受１６ｂとの摺動発熱や旋回スクロール１２からの伝達熱等の熱影響を受け、主凹状保持部１２ｃ内の圧力が上昇する。そのため、遠心力により飛散されたグリースは主凹状保持部１２ｃの開口端方向へと移動する。つまり、前記遠心力及び前記熱影響による圧力上昇によって、主凹状保持部１２ｃ内のグリースは図２中の矢印Ａ方向へと飛散されることとなる。前記圧縮機が高速運転になる程、前記遠心力及び前記熱影響による圧力上昇が大きくなるため、飛散されるグリースの速度が上がり、グリースの運動エネルギーが大きくなる。
【００２９】
しかし、この飛散されたグリースは、リング１６ｄによって堰き止められるため、前記運動エネルギーが低減される。又、飛散されたグリースが、主凹状保持部１２ｃの内周面に当たり跳ね返ったり、駆動軸１６の回転により巻き込まれたりして、リング１６ｄの内周面と駆動軸１６の外周面との間隙に入ったときには、該間隙が絞りの役目を果たしてグリースの飛散速度を低減する。更に、ラビリンス溝１６ｅのポンプ作用により、グリースを主凹状保持部１２ｃの円筒底部方向（図２における左方向）へと押し返す力が働くため、更にグリースの飛散速度を低減し、運動エネルギーを低減することができる。これにより、飛散した潤滑剤がリップシール１６ｃより漏出するのを防止することができ、ころ軸受１６ｂの耐久性を向上させ、前記圧縮機の耐久性を向上させることができる。
【００３０】
従凹状保持部１２ｄ内についても主凹状保持部１２ｃ内と同様である。つまり、従凹状保持部１２ｄ内において、ラジアルボールベアリング１７ｂとリップシール１７ｃとの間には、アルミ製のリング１７ｄが従凹状保持部１２ｄの円筒内周に圧入されている。リング１７ｄは従動軸１７と摺接しておらず、該リング１７ｄの内周面に対応する従動軸１７の外周面にはラビリンス溝１７ｅが刻設されている。ラビリンス溝１７ｅの螺旋の向きはラビリンス溝１６ｅと同様の向きとなっている。
【００３１】
前記圧縮機の運転時、従動軸１７の回転に伴う遠心力と、熱影響による圧力上昇とにより、ラジアルボールベアリング１７ｂ内に封入されたグリースは図２中の矢印Ｂ方向へと飛散されることになる。
【００３２】
しかし、この飛散されたグリースは、リング１７ｄによって堰き止められるため、前記運動エネルギーが低減される。又、飛散されたグリースが、従凹状保持部１２ｄの内周面に当たり跳ね返ったり、従動軸１７の回転により巻き込まれたりして、リング１７ｄの内周面と従動軸１７の外周面との間隙に入ったときには、該間隙が絞りの役目を果たしてグリースの飛散速度を低減する。更に、ラビリンス溝１７ｅのポンプ作用により、グリースを従凹状保持部１２ｄの円筒底部方向（図２における左方向）へと押し返す力が働くため、更にグリースの飛散速度を低減し、運動エネルギーを低減することができる。これにより、飛散した潤滑剤がリップシール１７ｃより漏出するのを防止することができ、ラジアルボールベアリング１７ｂの耐久性を向上させ、前記圧縮機の耐久性を向上させることができる。
【００３３】
なお、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で、以下の態様でも実施できる。
【００３４】
・リング１６ｄ、１７ｄは本実施形態ではアルミ製であるが、鉄、真鍮等他種金属製であっても構わないし、ゴム製であっても構わない。
【００３５】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、圧縮機の運転時に軸の回転に伴う遠心力及び熱影響に伴う凹状保持部内の圧力上昇により軸受内の潤滑剤が飛散した際、潤滑剤が凹状保持部内から漏出するのを防止することができる。又、軸と摺接する接触型シール部材を増加させる必要が無いため、圧縮機の性能低下を招くことなく、軸受の耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態であるスクロール型圧縮機の断面図
【図２】本発明の実施形態の要部拡大断面図
【図３】ラビリンス溝部の要部拡大断面図
【図４】従来技術におけるスクロール型圧縮機の断面図
【図５】従来技術におけるスクロール型圧縮機の拡大断面図
【符号の説明】
１１…固定スクロール、１２…旋回スクロール、１２ｃ…主凹状保持部、１２ｄ…従凹状保持部、１６…駆動軸、１７…従動軸、１６ａ，１７ａ…クランクピン、１６ｂ…ころ軸受、１７ｂ…ラジアルボールベアリング、１６ｃ，１７ｃ…リップシール、１６ｄ，１７ｄ…リング、１６ｅ，１７ｅ…ラビリンス溝[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a scroll compressor having a bearing structure, for example, for supplying a compressed gas to an electrode of a fuel cell.
[0002]
[Prior art]
As a conventional scroll-type compressor of this type, for example, one having a configuration as disclosed in JP-A-2002-70762 is known.
[0003]
That is, as shown in FIG. 4 and FIG. 5 which is an enlarged cross-sectional view thereof, the scroll compressor includes a drive shaft 103 for rotating a orbiting scroll 102 meshing with a fixed scroll 101, and a orbiting scroll 102 meshing with the fixed scroll 101. The orbiting scroll 102 orbits and compresses the working fluid. Further, this scroll type compressor has bearings 105 and 106 with lubricant for supporting the drive shaft 103 and the driven shaft 104, and concave holding portions 107 and 108 holding the bearings 105 and 106 and having a bottomed cylindrical shape. And contact-type seal members 109 and 110 which are in sliding contact with the drive shaft 103 and the driven shaft 104 to prevent the lubricant in the concave holding portions 107 and 108 from leaking out.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-70762 [0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the prior art, during operation of the scroll compressor, the lubricant of the bearing with the lubricant that supports the shaft scatters toward the inner peripheral surface side of the concave holding portion due to centrifugal force due to rotation of the shaft. Further, the pressure in the concave holding portion increases due to heat generated by sliding heat between the shaft and the bearing and heat transfer from the orbiting scroll. Due to this pressure increase, the lubricant scattered toward the inner peripheral surface side of the concave holding portion moves to the opening end side of the concave holding portion. Therefore, in order to prevent the lubricant from leaking from the inside of the concave holding portion, a contact-type sealing member which is in sliding contact with the shaft is provided at the open end of the concave holding portion. However, during high-speed operation of the scroll compressor, the pressure increase due to the centrifugal force and the heat is large, the speed at which the lubricant is scattered increases, and the kinetic energy of the lubricant increases. The force hitting the seal member increases. Due to this force, the lubricant may leak from the inside of the concave holding portion, and the bearing may be insufficiently lubricated. Then, in order to prevent the lubricant from leaking from the inside of the concave holding portion when the force against the contact type sealing member increases, a method of increasing the number of the contact type sealing members can be considered. However, when the number of the contact-type seal members is increased and the sliding contact area between the contact-type seal members and the shaft is increased, the power is increased, so that the performance of the scroll compressor is reduced.
[0006]
An object of the present invention is to provide a non-contact type seal member between the bearing and the contact type seal member, so that the lubricant can be held in the concave shape during high-speed operation of the scroll compressor without increasing power. Another object of the present invention is to prevent leakage from the part and improve the durability of the bearing.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
According to an aspect of the present invention, there is provided a drive shaft for rotating a revolving scroll that meshes with a fixed scroll, a bearing with a lubricant that supports the drive shaft, and a bottomed cylinder that holds the bearing. A main concave holding portion, and a scroll-type compressor including a contact-type seal member that is in sliding contact with the drive shaft and that prevents lubricant in the main concave holding portion from leaking out.
A non-contact type seal member that does not slide on the drive shaft is disposed between the bearing and the contact type seal member.
[0008]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a driven shaft for preventing rotation of a orbiting scroll meshing with a fixed scroll, a bearing with a lubricant for supporting the driven shaft, and a cylindrical concaved holding member for holding the bearing. And a contact-type seal member that slides against the driven shaft and prevents the lubricant in the concave-shaped holding portion from leaking, between the bearing and the contact-type seal member. Is characterized in that a non-contact type sealing member which does not slide on the driven shaft is provided.
[0009]
According to a third aspect of the present invention, in the first aspect, a driven shaft that prevents rotation of the orbiting scroll that meshes with the fixed scroll, a bearing with a lubricant that supports the driven shaft, and a bottomed cylinder that holds the bearing A scroll-type compressor comprising a contact-shaped sealing member that slides in contact with the driven shaft and prevents the lubricant in the recessed holding portion from leaking out.
A non-contact type seal member which does not slide on the driven shaft is provided between the bearing and the contact type seal member.
[0010]
According to the first to third aspects of the present invention, the lubricant scattered by the centrifugal force and the pressure increase in the concave holding portion is blocked by the non-contact type sealing member without increasing the power due to the sliding between the shaft and the sealing member. Therefore, the force with which the lubricant is struck against the contact-type seal member can be reduced. Further, the gap between the inner peripheral surface of the non-contact type seal member and the outer peripheral surface of the shaft corresponding to the inner peripheral surface serves as a throttle, thereby reducing the speed at which the lubricant scatters to the contact type seal member. Since the kinetic energy can be reduced, the lubricant can be prevented from leaking from the inside of the concave holding portion.
[0011]
According to a fourth aspect of the present invention, in the first or third aspect, a labyrinth groove is engraved on an outer peripheral surface of the drive shaft corresponding to an inner peripheral surface of the non-contact type sealing member. Is characterized in that the main concave holding portion shifts from the cylindrical bottom side to the opening end side as the drive shaft rotates in the rotation direction.
[0012]
According to a fifth aspect of the present invention, in the second or third aspect, a labyrinth groove is engraved on an outer peripheral surface of the driven shaft corresponding to an inner peripheral surface of the non-contact type sealing member. Is characterized in that the direction is shifted from the cylindrical bottom side to the opening end side of the sub-concave holding part as it follows the rotation direction of the driven shaft.
[0013]
According to the invention of claim 4 or 5, when the scattered lubricant enters the gap between the inner peripheral surface of the non-contact type seal member and the outer peripheral surface of the shaft corresponding to the inner peripheral surface, the labyrinth groove is formed. Since a force acts to push the lubricant back to the cylindrical bottom side of the concave holding portion by the pump action, the force of the lubricant being slammed against the contact-type seal member can be reduced, and the leakage of the lubricant from the inside of the concave holding portion can be further reduced. Can be prevented.
[0014]
According to a sixth aspect of the present invention, in the first to fifth aspects, the scroll compressor supplies a compressed gas to an electrode of a fuel cell.
[0015]
In the case of a scroll compressor in which a compressed gas (hydrogen, oxygen, air, or the like) is supplied to an electrode of a fuel cell, even if a small amount of lubricating oil or the like is mixed in the compressed gas, the electrode may be damaged. Therefore, the use of the invention according to claims 1 to 5 for the scroll compressor is more preferable in that the durability of the bearing is ensured without depending on the lubrication of the bearing with lubricating oil.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 3.
[0017]
FIG. 1 shows a sectional view of a scroll compressor for a fuel cell (hereinafter simply referred to as a compressor) according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the compressor includes a compression mechanism, a crank mechanism, and a drive motor, and sends air to the oxygen electrode of the fuel cell by pressure.
[0018]
The compression mechanism section includes a fixed scroll 11 and an orbiting scroll 12. The fixed scroll 11 includes a disc-shaped fixed base 11a, a spiral fixed wrap 11b erected from the fixed base 11a, and an outermost wall 11c of the fixed wrap. A front housing is formed by the fixed base 11a and the outermost wall 11c of the fixed wrap. A suction port 13a for sucking air is provided on a side surface of the front housing, and a discharge port 13b is provided at a center of the fixed base 11a to be connected to an oxygen electrode of the fuel cell by a pipe or the like.
[0019]
The orbiting scroll 12 includes a disc-shaped orbiting base 12a and a spiral orbiting wrap 12b erected from the orbiting base 12a, and a roller bearing 16b (described later) is held at the center on the back side of the orbiting base 12a. A bottomed cylindrical main concave holding portion 12c is provided, and is disposed evenly at three or more locations (only one location is shown in the drawing) on the outer peripheral side thereof and supports a radial ball bearing 17b (described later). A concave-shaped holding portion 12d is provided.
[0020]
The crank mechanism section includes a drive crank mechanism 14 that causes the orbiting scroll 12 to perform a turning motion (orbital motion) and a driven crank mechanism 15 that prevents the orbiting scroll 12 from rotating. The drive crank mechanism 14 includes the main concave holding portion 12c described above, a crank pin 16a of the drive shaft 16, and the roller bearing 16b that supports the crank pin 16a. The roller bearing 16b corresponds to a bearing with a lubricant in the present invention, in which grease as a lubricant is sealed. At the open end of the main concave holding portion 12c, a lip seal 16c as a contact-type sealing member that is in sliding contact with the crank pin 16a is provided. Between the lip seal 16c and the bearing 16b, a ring 16d as a non-contact type sealing member is press-fitted into the inner circumference of the cylinder of the main concave holding portion 12c. A labyrinth groove 16e is formed on the outer peripheral surface of the crank pin 16a corresponding to the inner peripheral surface of the ring 16d.
[0021]
Further, the driven crank mechanism 15 includes the above-described concave holding portion 12d, the crankpin 17a of the driven shaft 17, and the radial ball bearing 17b that supports the crankpin 17a. The radial ball bearing 17b corresponds to a bearing with a lubricant in the present invention, in which grease as a lubricant is sealed. A lip seal 17c as a contact-type sealing member is provided at the open end of the concave holding portion 12d. Between the lip seal 17c and the radial ball bearing 17b, a ring 17d as a non-contact type sealing member is press-fitted into the inner periphery of the cylinder of the concave holding portion 12d. A labyrinth groove 17e is formed on the outer peripheral surface of the crank pin 17a corresponding to the inner peripheral surface of the ring 17d.
[0022]
Further, in order to cancel the moment of inertia generated when the orbiting scroll 12 turns, the drive shaft 16 is provided with a balance weight 16f and the driven shaft 15 is provided with a balance weight 17f, so that vibration is reduced.
[0023]
The crank mechanism section is housed in a center housing 18 together with a drive motor section described later, and the crank mechanism section and the drive motor section are separated from each other by a support frame 19 integrally formed substantially at the center of the center housing 18.
[0024]
The drive motor section includes a center housing 18, a rear housing 20 fixed to the center housing 18 by bolts, and a motor chamber for accommodating a drive motor 21 therebetween. First, the drive motor 21 includes a drive shaft 16 that penetrates the center of the drive motor 21, a rotor 22 fitted into the drive shaft 16, and a stator 24 that is further provided on the outer periphery thereof and around which a coil 23 is wound. And an induction motor comprising: Therefore, the number of revolutions of the drive motor 21 can be controlled by an inverter (not shown). Further, a water jacket 25 is provided in the center housing 18 covering the drive motor 21 in accordance with the position of the stator 24, so that the drive motor 21 is cooled by cooling water.
[0025]
When power is supplied to the drive motor 21, the drive shaft 16 rotates, and the orbiting scroll 12 orbits while meshing with the fixed scroll 11 via the drive crank mechanism 14. Then, air is sucked from a suction port 13a into a compression chamber 13c formed between the fixed scroll 11 and the orbiting scroll 12, and the suction air is compressed with the turning of the orbiting scroll 12, and is discharged from the discharge port 13b. Compressed air is supplied to the oxygen electrode of the fuel cell.
[0026]
Next, the structure of the main concave holding portion 12c and the sub concave holding portion 12d, which are main parts of the present invention, will be described in detail with reference to FIGS.
[0027]
In the main concave holding portion 12c, between the roller bearing 16b and the lip seal 16c, an aluminum ring 16d is press-fitted into the inner circumference of the cylinder of the main concave holding portion 12c. The ring 16d is not in sliding contact with the drive shaft 16, and a labyrinth groove 16e is formed on the outer peripheral surface of the drive shaft 16 corresponding to the inner peripheral surface of the ring 16d. As shown in FIG. 3, the spiral direction of the labyrinth groove 16e moves from the cylindrical bottom side (the left side in FIG. 3) of the main concave holding portion 12c to the open end side (the right side in FIG. 3) as it follows the rotation direction R of the drive shaft 16. ).
[0028]
During the operation of the compressor, the grease sealed in the roller bearing 16b is scattered toward the inner peripheral surface in the main concave holding portion 12c due to the centrifugal force caused by the rotation of the drive shaft 16. Further, the pressure in the main concave holding portion 12c increases due to thermal influences such as heat generated by sliding of the drive shaft 16 and the bearing 16b and heat transmitted from the orbiting scroll 12. Therefore, the grease scattered by the centrifugal force moves toward the opening end of the main concave holding portion 12c. That is, the grease in the main concave holding portion 12c is scattered in the direction of the arrow A in FIG. The higher the speed of the compressor, the greater the pressure increase due to the centrifugal force and the thermal effect. Therefore, the speed of the grease scattered increases, and the kinetic energy of the grease increases.
[0029]
However, since the scattered grease is blocked by the ring 16d, the kinetic energy is reduced. Further, the scattered grease hits the inner peripheral surface of the main concave holding portion 12c and rebounds, or is caught by the rotation of the drive shaft 16, thereby forming a gap between the inner peripheral surface of the ring 16d and the outer peripheral surface of the drive shaft 16. Upon entry, the gap acts as a throttle to reduce the grease scattering speed. Further, the pumping action of the labyrinth groove 16e exerts a force for pushing the grease back toward the cylindrical bottom (leftward in FIG. 2) of the main concave holding portion 12c, so that the scattering speed of the grease is further reduced and the kinetic energy is reduced. be able to. Thereby, the scattered lubricant can be prevented from leaking from the lip seal 16c, the durability of the roller bearing 16b can be improved, and the durability of the compressor can be improved.
[0030]
The inside of the sub-concave holding section 12d is the same as the inside of the main concave holding section 12c. That is, in the concave-shaped holding portion 12d, between the radial ball bearing 17b and the lip seal 17c, an aluminum ring 17d is press-fitted into the cylindrical inner periphery of the concave-shaped holding portion 12d. The ring 17d is not in sliding contact with the driven shaft 17, and a labyrinth groove 17e is formed on the outer peripheral surface of the driven shaft 17 corresponding to the inner peripheral surface of the ring 17d. The spiral direction of the labyrinth groove 17e is the same as that of the labyrinth groove 16e.
[0031]
During operation of the compressor, the grease sealed in the radial ball bearing 17b is scattered in the direction of arrow B in FIG. 2 due to the centrifugal force caused by the rotation of the driven shaft 17 and the pressure increase due to heat. become.
[0032]
However, since the scattered grease is blocked by the ring 17d, the kinetic energy is reduced. In addition, the scattered grease hits the inner peripheral surface of the concave holding portion 12 d and rebounds, or is caught by the rotation of the driven shaft 17, so that the grease enters the gap between the inner peripheral surface of the ring 17 d and the outer peripheral surface of the driven shaft 17. Upon entry, the gap acts as a throttle to reduce the grease scattering speed. Further, the pumping action of the labyrinth groove 17e exerts a force that pushes the grease back toward the cylindrical bottom (the left direction in FIG. 2) of the concave holding portion 12d, thereby further reducing the scattering speed of the grease and reducing the kinetic energy. be able to. Thereby, the scattered lubricant can be prevented from leaking from the lip seal 17c, the durability of the radial ball bearing 17b can be improved, and the durability of the compressor can be improved.
[0033]
The present invention can be implemented in the following modes without departing from the spirit of the present invention.
[0034]
The rings 16d and 17d are made of aluminum in this embodiment, but may be made of other metals such as iron and brass, or may be made of rubber.
[0035]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the present invention, when the lubricant in the bearing scatters due to the pressure increase in the concave holding portion due to the centrifugal force and the heat effect due to the rotation of the shaft during the operation of the compressor, the lubricant becomes concave. Leakage from inside the holding portion can be prevented. Further, since it is not necessary to increase the number of contact-type seal members that are in sliding contact with the shaft, the durability of the bearing can be improved without lowering the performance of the compressor.
[Brief description of the drawings]
1 is a sectional view of a scroll compressor according to an embodiment of the present invention; FIG. 2 is an enlarged sectional view of a main part of an embodiment of the present invention; FIG. 3 is an enlarged sectional view of a main part of a labyrinth groove; FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of a scroll compressor according to the related art.
11: fixed scroll, 12: orbiting scroll, 12c: main concave holding part, 12d: sub concave holding part, 16: drive shaft, 17: driven shaft, 16a, 17a: crank pin, 16b: roller bearing, 17b: radial ball Bearing, 16c, 17c: lip seal, 16d, 17d: ring, 16e, 17e: labyrinth groove

Claims

固定スクロールに噛合う旋回スクロールを旋回させる駆動軸と、該駆動軸を支承する潤滑剤付軸受と、該軸受を保持する有底円筒状の主凹状保持部と、前記駆動軸と摺接し前記主凹状保持部内の潤滑剤が漏出することを防止する接触型シール部材とを備えたスクロール型圧縮機において、
前記軸受と前記接触型シール部材との間には、前記駆動軸と摺接しない非接触型シール部材が配設されていることを特徴とするスクロール型圧縮機。A drive shaft for orbiting the orbiting scroll meshing with the fixed scroll, a bearing with a lubricant for supporting the drive shaft, a cylindrical main concave holding portion for holding the bearing, and a sliding contact with the drive shaft; A scroll-type compressor having a contact-type sealing member for preventing lubricant in the concave holding portion from leaking out,
A scroll type compressor, wherein a non-contact type seal member that does not slide on the drive shaft is disposed between the bearing and the contact type seal member.

固定スクロールに噛合う旋回スクロールの自転を防止する従動軸と、該従動軸を支承する潤滑剤付軸受と、該軸受を保持する有底円筒状の従凹状保持部と、前記従動軸と摺接し前記従凹状保持部内の潤滑剤が漏出することを防止する接触型シール部材とを備えたスクロール型圧縮機において、
前記軸受と前記接触型シール部材との間には、前記従動軸と摺接しない非接触型シール部材が配設されていることを特徴とするスクロール型圧縮機。A driven shaft that prevents rotation of the orbiting scroll that meshes with the fixed scroll; a bearing with a lubricant that supports the driven shaft; a cylindrical, concave-shaped holding portion that holds the bearing; and a sliding contact with the driven shaft. A scroll-type compressor including a contact-type sealing member that prevents the lubricant in the concave-shaped holding portion from leaking out,
A scroll type compressor, wherein a non-contact type seal member that does not slide on the driven shaft is disposed between the bearing and the contact type seal member.

固定スクロールに噛合う旋回スクロールの自転を防止する従動軸と、該従動軸を支承する潤滑剤付軸受と、該軸受を保持する有底円筒状の従凹状保持部と、前記従動軸と摺接し前記従凹状保持部内の潤滑剤が漏出することを防止する接触型シール部材とを備えたスクロール型圧縮機において、
前記軸受と前記接触型シール部材との間には、前記従動軸と摺接しない非接触型シール部材が配設されていることを特徴とする請求項１に記載のスクロール型圧縮機。A driven shaft that prevents rotation of the orbiting scroll that meshes with the fixed scroll; a bearing with a lubricant that supports the driven shaft; a cylindrical, concave-shaped holding portion that holds the bearing; and a sliding contact with the driven shaft. A scroll-type compressor including a contact-type sealing member that prevents the lubricant in the concave-shaped holding portion from leaking out,
2. The scroll compressor according to claim 1, wherein a non-contact type seal member that does not slide on the driven shaft is disposed between the bearing and the contact type seal member. 3.

前記非接触型シール部材の内周面に対応する前記駆動軸の外周面には、ラビリンス溝が刻設されており、該ラビリンス溝は、前記駆動軸の回転方向に辿るにつれて前記主凹状保持部の円筒底部側から開口端部側へ移行する向きになっていることを特徴とする請求項１又は３に記載のスクロール型圧縮機。A labyrinth groove is engraved on an outer peripheral surface of the drive shaft corresponding to an inner peripheral surface of the non-contact type seal member, and the labyrinth groove is formed in the main concave holding portion as it follows in the rotation direction of the drive shaft. The scroll compressor according to claim 1, wherein the scroll compressor is oriented so as to shift from the cylindrical bottom side to the opening end side.

前記非接触型シール部材の内周面に対応する前記従動軸の外周面には、ラビリンス溝が刻設されており、該ラビリンス溝は、前記従動軸の回転方向に辿るにつれて前記従凹状保持部の円筒底部側から開口端部側へ移行する向きになっていることを特徴とする請求項２又は３に記載のスクロール型圧縮機。A labyrinth groove is engraved on an outer peripheral surface of the driven shaft corresponding to an inner peripheral surface of the non-contact type sealing member, and the labyrinth groove is formed in the concave holding portion as it follows in a rotation direction of the driven shaft. 4. The scroll compressor according to claim 2, wherein the scroll compressor is oriented so as to shift from the cylindrical bottom side to the opening end side.

前記スクロール型圧縮機は、燃料電池の電極に圧縮気体を供給するものであることを特徴とする請求項１から５に記載のスクロール型圧縮機。The scroll type compressor according to claim 1, wherein the scroll type compressor supplies a compressed gas to an electrode of a fuel cell.