JP4051121B2

JP4051121B2 - 密閉形圧縮機

Info

Publication number: JP4051121B2
Application number: JP05176398A
Authority: JP
Inventors: 昌宏小野口; 浩一関口; 敦島田; 和己田村; 正人金子; 哲也田所
Original assignee: Hitachi Appliances Inc
Current assignee: Hitachi Global Life Solutions Inc
Priority date: 1998-03-04
Filing date: 1998-03-04
Publication date: 2008-02-20
Anticipated expiration: 2018-03-04
Also published as: JPH11247761A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍、空調用の冷媒圧縮機として用いられる密閉形圧縮機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
密閉形圧縮機として、レシプロ、ロータリ、スクロール等の様々なタイプの圧縮機が知られている。ここでは従来技術の説明をスクロール圧縮機を例とって説明する。図５にスクロール圧縮機の縦断面図を示す。密閉容器１内に、圧縮機構部２と電動機部９とがクランク軸６を介して連結して収納される。圧縮機構部２は、鏡板に渦巻き状のラップを有する固定スクロール３と旋回スクロール４を、ラップ同士が互いに噛み合うようにすることで圧縮室５を形成する。さらに、圧縮機構部２には、旋回スクロール４を旋回運動させるための自転阻止（防止）部材であるオルダムリング１３と前記固定スクロールと結合されたフレーム７を備えている。
【０００３】
電動機部９は、前記フレーム７の軸受けを介して回転自在に支持されるクランク軸６に連結されている。
【０００４】
特開平５−１９５９６７号公報には、脆性材料たとえばカーボン材やセラミック材などを円筒状に加工し軸受け摺動部材７ａ、４ａとして、前記フレームの軸受け部および前記旋回スクロールの軸受け部に圧入して主軸受けと旋回スクロール軸受けとすることが記載されている。
【０００５】
クランク軸の軸受け接触部近傍にはスラスト面６ａがあり、クランク軸外径とスラスト面が公差する部分のクランク軸外径が、軸受け内径側に突き出ることがないよう、スラスト面近傍のクランク軸外径に外径を小さくした段差部分６ｂを設け、加工を容易にしている。
【０００６】
また、脆性材料たとえばカーボン材やセラミック材などを円筒状に加工した軸受け摺動部材７ａ、４ａは、外径端部に圧入するための面取りを設け、内径端部にはバリやエッジを除去するため面取りを設けている。
【０００７】
また、密閉形回転式圧縮機、密閉形往復式圧縮機においても、圧縮機構部と電動機部とを介するクランク軸を回転自在に支持する軸受けについて、脆性材料を円筒状に加工し圧入する軸受け部材とクランク軸外径を小さくした段差部分は同じ構造としている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の構造では、次に説明するような問題がある。◆
圧縮機が高負荷運転されるとクランク軸のたわみが大きくなる。それにより、図６に示すように前記クランク軸のスラスト面近傍のクランク軸外径に外径を小さくした段差部Ａ点および図７に示すクランク軸端部Ａ点が、軸受け摺動部材７ａ、４ａの内径に線接触もしくは点接触して、油膜切れが発生し摩耗に至る場合がある。
【０００９】
この摩耗を防止するため、図８に示すようにクランク軸のスラスト面近傍のクランク軸外径を小さくした段差部Ａ点もしくは図９に示すクランク軸端部Ａ点を軸受け摺動部材の内径端部Ｂ点より、軸方向で軸受け摺動面の外側に位置させる（Ａ点を軸受摺動部材７ａ、４ａに接触しないように軸受摺動部材より突出させる）ことにより、Ａ点が軸受摺動部材７ａ、４ａに接触しなくなるので、クランク軸のたわみによる荷重に起因した摩耗はこの点について云えば防止することができる。
【００１０】
しかし、今度はクランク軸のたわみによる荷重が軸受け摺動部材内径端部Ｂ点に集中することになる。ところで、この場合、軸受け摺動部材外径端部を軸受内に圧入するため面取りを大きく取っている。この結果、軸受け摺動部材内径端部Ｂ点の位置は、軸受け摺動部材外径端部Ｃ点の位置よりも軸方向で軸受け摺動面の外側（旋回スクロール側）に位置する。それにより、軸受け摺動部材内径端部Ｂ点にかかった荷重を支えるための荷重は、結果的に軸受け摺動部材外径端部Ｃ点に集中して、軸受け摺動部材の外径内径両面取りにより断面積が小さくなった部分に曲げモーメントが発生し、軸受け摺動部材端部が割れに至る恐れがある。
【００１１】
特に、従来から使用しているＨＣＦＣ系冷媒Ｒ２２の代替としてＨＦＣ系２種混合冷媒であるＲ４１０Ａ、もしくは３種混合冷媒であるＲ４０４Ａを用いた際、Ｒ２２に比べ高圧力となるため高負荷になり、軸受け摺動部材が摩耗、割れに至る恐れが強くなる。
【００１２】
本発明の目的は、圧縮機のクランク軸がたわんでも、軸受か若しくはクランク軸の摩耗を低減する構造を備えた圧縮機を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記目的は、密閉容器に収納され、クランク軸を介して接続された圧縮機構部と圧縮機構部を駆動する電動機部とを備え、前記クランク軸を、軸受け摺動部材を前記軸受けの内径部に挿入した軸受けに摺動自在に支持した密閉形圧縮機において、前記クランク軸に外径を小さくした段差部を設け、前記軸受け摺動部材端部がこの段差部に当接しないようにこの軸受け摺動部材内径端部を面取りし、この軸受け摺動部材の外径端部より施された面取り部の角部が、前記軸受け摺動部材内径端部の面取り角部よりもこの軸受け摺動部端部側に位置するようにしたことにより達成される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
密閉形圧縮機として、レシプロ、ロータリ、スクロール等の様々なタイプの圧縮機があるが、ここではスクロール圧縮機の構成を例に、以下本発明の一実施例を図１、図２、図３、図４及び図５を用いて説明する。
【００１５】
図５に示したスクロール圧縮機は、密閉容器１内に、圧縮機構部２と電動機部９とがクランク軸６を介して連結して収納される。圧縮機構部２は、鏡板に渦巻き状のラップを有する固定スクロール３と旋回スクロール４を、ラップ同士が互いに噛み合うようにすることで圧縮室５を形成する。この圧縮機構部２は、クランク軸６を介して駆動用の電動機９に連結されている。前記旋回スクロール４の自転を阻止し旋回運動させるためのオルダムリング１３と固定スクロール３と結合し且つ密閉容器１と溶接により固定されるフレーム７を有する。フレーム７には、前記電動機部９と連結したクランク軸６を摺動自在に支持する主軸受けを形成する。
【００１６】
密閉容器１の外周部には吸入口１０を備え、この吸入口１０からガス（冷媒）を吸入し、吸入されたガスは、前記両スクロールにより形成される圧縮室５を中心部に移動させつつ容積を減少させてガスを圧縮させ、固定スクロール３の中央部の吐出ポート３ａより吐出される。圧縮室５は常に複数個存在する。また、固定スクロール３には圧縮室５の圧力が過圧縮になった際に圧力を逃がすリリース弁１１が設けられている。
【００１７】
図３に示すように、脆性材料たとえばカーボン材やセラミック材などを円筒状に加工し軸受け部材７ａ、４ａとして、前記フレーム７及び旋回スクロール４の軸受け部に圧入して軸受けを形成する。クランク軸６のスラスト面近傍には他の部分より外径を小さくした段差部分６ｂが設けられ、スラスト面との交差部のクランク軸外径の加工を容易にしている。図３において、クランク軸６は、電動機の回転子に挿入される部分（シャフトという）、フレーム７とスラスト面を形成する円盤部（円周部にバランサを取り付ける）及び軸心が偏心したクランク部から構成されこれら３つの部材は１つの材料から削りだしにより加工形成される。シャフトを削り出す際、円盤側に向かって加工していくが、円盤部とシャフトの接続部（スラスト面との交差部）は大きな工具で加工すると直角に加工することができず、両者の接続部は曲面が形成されてしまう。この曲面が存在するとシャフト径よりも大きな径となる場合、この曲面と軸受とが接触してしまい摩耗の原因となる。そこで、この曲面を削る必要があるが、ここでは加工精度を高くする（シャフトと円盤部と接続部における角度を厳密に直角とする必要はない（シャフトと円盤とは直角となるように加工しなければならない））必要はないため、本実施例では、小さな工具を用いて曲面部をシャフトの外周面よりも少し多く削ることを許容することにより、加工を容易にしている。
【００１８】
また、図１及び図２に示すように脆性材料たとえばカーボン材やセラミック材などを円筒状に加工した軸受け部材７ａ、４ａの、外径端部には軸受け部材７ａ、４ａをフレーム７に圧入するための面取りを設けている。図１及び図２において、軸受け部材の内径端部Ｂを外径端部Ｃより軸方向で軸受け摺動面の内側（深部）に位置させる。換言すると、フレーム７側（図１）では、軸受け部材７ａの外径端部Ｃを内径端部Ｂよりもスラスト面側（旋回スクロール側）に位置させ、旋回スクロール４側軸受け（図２）では、軸受け部材４ａの外径端部Ｃを内径端部Ｂよりも旋回スクロール側に位置させる。そのために、図１に示すように軸受け摺動部材内径端部を段付きとするか、もしくは図４に示すように内径面取りを外径面取りより大きくする。
【００１９】
また、クランク軸たわみによる荷重がクランク軸段差角部Ａから軸受け摺動部材内径にかからないように、図１に示すクランク軸外径段差部Ａ点もしくは図２に示すクランク軸端部Ａ点が、軸受け摺動部材の内径端部Ｂ点より、軸方向で軸受け摺動面の外側（軸受け摺動面にかからない）に位置させる。
【００２０】
前記課題の中で述べたように従来の構造では、高負荷の場合もしくは従来から使用しているＨＣＦＣ系冷媒Ｒ２２に比べ高圧力となるＨＦＣ系２種混合冷媒であるＲ４１０Ａ、もしくは３種混合冷媒であるＲ４０４Ａを用いた際、クランク軸のたわみにより軸受けが摩耗や割れなどに至る恐れがあったが、上記構造とすることにより、クランク軸と軸受け部材内径が線接触もしくは点接触となることなく、軸受け部材内径の摩耗を防止でき、かつ、軸受け部材端部の外径内径両面取りにより断面積が小さくなった部分に曲げモーメントが集中することなく、軸受け部材端部の割れを防止できる。それにより高負荷時においても軸受けの摩耗、割れ等が発生することなく、信頼性の高いスクロール圧縮機とすることができる。
【００２１】
図を用いて説明する。図１及び図６において、図６に示した従来構造では、クランク軸６がたわんだ場合、軸受け部材よりも固いクランク軸の段差の始まり部である軸段差角部Ａが、軸受け部材７ａの内壁に接触してこの軸受け部材７ａを摩耗に至らしめてしまう。これに対して、図１に示した本実施例では、この軸段差角部Ａは、軸受け部材７ａの内壁面に径方向で対向していないので、接触することはない。このため、摩耗等を防止することができる。
【００２２】
また、図１及び図８を対比すると、図８に示した従来構造では、クランク軸６がたわんだ結果、摺動部材内径端部Ｂに荷重が集中し、この荷重を摺動部材外径端部Ｃにて受けることとなり、この部分に応力が集中し軸受け摺動部材を破損に至らしめてしまう。これに対して、図１に示す本実施例においては、摺動部内径端部Ｂの位置を、摺動部外径端部Ｃの位置よりも、軸方向摺動面方向に深く面取りを施したので、クランク軸６がたわんで摺動部内径端部Ｂに荷重がかかっても、摺動部外径端部Ｃに応力が集中することはない。
【００２３】
ちなみに、摺動部内径端部Ｂは、角度があるためこの角にてクランク軸６の外周を傷つけることが懸念されるが、クランク軸６は軸受け摺動部材７ａに比べ固い材料で形成しているのでクランク軸６が摩耗する恐れは少ない。一方、摺動部内径端部Ｂの摩耗であるが、この部分が接触する部材は、クランク軸６の外周部であり、点接触はしなく、例え、片当たりしても摺動部内径端部Ｂの頂部の角が取れる方向に摩耗するので、何ら問題がない。
【００２４】
【発明の効果】
以上詳細説明したように、本発明によれば、高負荷で運転された場合においても、信頼性の高い密閉形スクロール圧縮機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の密閉形圧縮機の軸受け構造断面図である。
【図２】本発明の密閉形圧縮機の軸受け構造断面図である
【図３】本発明の実施例のスクロール圧縮機の圧縮機構部断面図である
【図４】本発明の密閉形圧縮機の軸受け構造断面図である
【図５】スクロール圧縮機の縦断面図である
【図６】従来の密閉形圧縮機の軸受け構造断面図である。
【図７】従来の密閉形圧縮機の軸受け構造断面図である。
【図８】従来の密閉形圧縮機の軸受け構造断面図である。
【図９】従来の密閉形圧縮機の軸受け構造断面図である。
【符号の説明】
１…密閉容器、２…圧縮機構部、３…固定スクロール、４…旋回スクロール、５…圧縮室、６…クランク軸、７…フレーム、９…電動機部、１０…吸入口、１１…リリース弁、１３…オルダムリング。

Claims

密閉容器に収納され、クランク軸を介して接続された圧縮機構部と圧縮機構部を駆動する電動機部とを備え、前記クランク軸を、軸受け摺動部材を前記軸受けの内径部に挿入した軸受けに摺動自在に支持した密閉形圧縮機において、前記クランク軸に外径を小さくした段差部を設け、前記軸受け摺動部材端部がこの段差部に当接しないようにこの軸受け摺動部材内径端部を面取りし、この軸受け摺動部材の外径端部より施された面取り部の角部が、前記軸受け摺動部材内径端部の面取り角部よりもこの軸受け摺動部端部側に位置するようにした密閉型圧縮機。
請求項１において、前記圧縮機の作動流体は冷媒であり、この冷媒をＨＦＣ系２種混合冷媒、もしくは３種混合冷媒とした密閉形圧縮機。