具体实施方式
本发明的密闭型压缩机,其特征在于,包括:包括定子和转子的电动构件;由上述电动构件驱动的压缩构件;和收纳上述电动构件和上述压缩构件的、贮存有用于润滑上述压缩构件的润滑油的密闭容器,上述压缩构件包括:具有固定有上述转子的主轴部和偏心轴部的轴;具有压缩室的缸体;在上述压缩室内往复运动的活塞;连结上述活塞和上述偏心轴部的连结部;设置于上述缸体的用于轴支承上述主轴部的主轴承;和配置于上述主轴承的推力面的推力滚动轴承,上述推力滚动轴承包括:上座圈;下座圈;配置在上述上座圈与上述下座圈之间的保持部;和保持于上述保持部的多个转动体,在上述上座圈与上述下座圈彼此相对的主面,设置有由环状的槽形成的轨道圈,在上述上座圈和上述下座圈的轨道圈配置有上述转动体,在上述下座圈与上述主轴承的推力面之间,配置有环状且平坦状的薄板。
另外,在本发明的密闭型压缩机中,可以在下座圈与主轴承的推力面之间配置多个上述薄板。
另外,在本发明的密闭型压缩机中,上述薄板可以含选自铁、铜、铝的金属中的至少一种金属。
另外,在本发明的密闭型压缩机中,上述薄板的厚度可以为所述下座圈的厚度的1/5以下。
另外,在本发明的密闭型压缩机中,上述薄板的厚度可以为0.1mm以上且0.2mm以下。
另外,在本发明的密闭型压缩机中,可以上述薄板的与上述推力面接触的主面的平面度小于上述推力面的平面度。
另外,在本发明的密闭型压缩机中,可以在上述轴以与上述上座圈的另一个主面相对的方式设置有凸缘面,在上述轴的凸缘面与上述上座圈的另一个主面之间配置有上述薄板。
以下,参照附图,对本发明的实施方式进行说明。另外,在所有附图中,对相同或对应部分标注相同附图标记,省略重复说明。另外,在所有附图中,为了说明本发明,有时摘选必要的结构要素进行图示,而生了其他结构要素的图示。另外,本发明不限于以下的实施方式。
(实施方式1)
[密闭型压缩机的结构]
图1是本实施方式1的密闭型压缩机的纵截面图。图2是图1所示的密闭型压缩机的主要部分放大后的示意图。图3是图1所示的密闭型压缩机的推力滚动轴承的主要部分放大后的示意图。另外,图1~图3中,密闭型压缩机的上下方向表示为图中的上下方向。
如图1~图3所示,实施方式1的密闭型压缩机100在密闭容器102的内底部贮留润滑油104,并且压缩机主体106借由悬簧108悬置架设在密闭容器102内。
另外,在密闭容器102中,例如填充有作为全球变暖潜势低的制冷剂的R600a(异丁烷)。
压缩机主体106包括电动构件110和由它驱动的压缩构件112。另外,在密闭容器102,安装有用于对电动构件110供给电力的电源端子113。电源端子113经由引线201与逆变装置200电连接。
逆变装置200经由电线202与工频电源203电连接。逆变装置200构成为对经由电源端子113供给到电动构件110的电力进行逆变控制。由此,电动构件110能够以多个运转频率驱动,例如以超过工频电源频率的频率高速旋转。
首先,对电动构件110进行说明。电动构件110包括在层叠薄板而成的铁心上卷绕铜制的绕组而形成的定子114和配置在定子114的内径侧的转子116。
接着,对压缩构件112进行说明。在本实施方式1中,压缩构件112配置在电动构件110的上方。另外,压缩构件112包括轴118、缸体124、活塞130、连结部(连结机构)136和推力滚珠轴承(推力滚动轴承)176。
轴118包括主轴部120、和具有与主轴部120的轴心平行的轴心的偏心轴部122。另外,主轴部120和偏心轴部122通过连接部121连接。在连接部121,形成有以与主轴部120的轴心大致成直角的方式形成的凸缘面174。
另外,在主轴部120固定有转子116,由主轴部120和转子116构成轴总成(轴组件)118a。另外,轴118的下端浸渍于润滑油104,轴118包括设置在由主轴部120表面的螺旋状的槽128a等构成的供油机构128。
在缸体124设置有上下方向延伸的贯通孔,该贯通孔构成润滑油排出孔177。从供油机构128供给到轴118等的润滑油104,从润滑油排出孔177排出到下方。
另外,缸体124包括作为圆筒状的孔部的缸134,活塞130往复自如地***到缸134。缸134和活塞130形成压缩室148。轴118和活塞130通过连结部136连结。具体而言,设置在连结部136的两端的孔部分别嵌套到安装于活塞130的活塞销138和偏心轴部122,分别与偏心轴部122和活塞130连结。
在缸134的端面,安装有阀板146。另外,以覆盖阀板146的方式固定有缸盖150。另外,在阀板146与缸盖150之间配置有吸入消音器152。吸入消音器152由PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)等树脂成型而成,在其内部形成有消音空间。
另外,缸体124包括具有圆筒形的内表面的主轴承126,轴118的主轴部120以旋转自如的状态***到主轴承126而被支承。压缩构件112形成为由配置在偏心轴部122的下侧的主轴部120和主轴承126支承作用于偏心轴部122的载荷的悬臂轴承的结构。
而且,在轴118的凸缘面174与缸体124的主轴承126之间,设置有推力滚珠轴承176。由此,利用推力滚珠轴承176使轴118的旋转顺畅。另外,凸缘面174从下方看,形成为以主轴部120为中心的大致圆形。
接着,参照图1~图3,对轴118、缸体124的主轴承126和推力滚珠轴承176的结构进行更详细说明。
轴118的连接部121形成为壁厚的大致圆板状。在连接部121的下侧的主面,以从其中央部分向下方延伸的方式形成有主轴部120,在连接部121的上侧的主面,以从其周部附近向上方延伸的方式形成有偏心轴部122。
在缸体124的主轴承126,以与该主轴承126的轴心大致成直角的方式形成有推力面160。推力面160从上下方向看,形成为圆环状。另外,在推力面160的内周部分,以从推力面160向上方突出的方式配置有圆筒状的管状延伸部162。管状延伸部162的内周面形成为与主轴部120的外周面相对。
推力滚珠轴承176包括圆环状的上座圈164、多个滚珠(转动体)166、保持滚珠166的圆环状的保持部168和圆环状的下座圈170,通过使多个滚珠166以点接触状态滚动,从而使摩擦非常小。由此,通过减少滑动损失,能够提高压缩机的效率。
就构成推力滚珠轴承176的各部件而言,从推力面160向上侧去,依次配置下座圈170、保持部168、上座圈164。更详细而言,下座圈170和保持部168配置成管状延伸部162插通到下座圈170和保持部168的中央孔。另外,上座圈164位于管状延伸部162的上方,并配置成主轴部120插通到上座圈164的中央孔。另外,在管状延伸部162与推力滚珠轴承176之间形成有轴向间隙178。
上座圈164和下座圈170分别具有一对主面。在与上座圈164和下座圈170彼此相对的主面(轨道面),形成有环状的槽,该槽构成轨道圈179。轨道圈179以截面形状与滚珠166的轮廓形状相似的方式形成为圆弧状。另外,轨道圈179通过利用压力机进行的锻造或机械加工形成,产生由于加工精度所致的波纹(不平整)。
另外,推力滚珠轴承176配置在凸缘面174与推力面160之间,上座圈164的上表面与凸缘面174接触。另外,在下座圈170的下表面与推力面160之间配置有具有中央孔的环状(圆环状)的薄板180。更详细而言,薄板180从上下方向看配置成与滚珠166的公转轨道的中心重合。
薄板180构成为包含铁、铜和铝中的至少一种金属。另外,薄板180例如可以由SPCC(冷轧钢板),也可以采用垫环(shim ring)。
另外,薄板180的厚度可以形成为下座圈170的厚度的1/5以下,也可以形成为0.1mm以上且0.2mm以下。薄板180的厚度为0.1mm以上时,能够充分确保刚性,在厚度为0.2mm以下时,即便是现有的密闭型压缩机100,也能够配置薄板180而无需改变设计。
另外,薄板180的宽度方向的长度(外径与内径之差的一半的长度)尺寸既可以从抑制轴118的上下方向的共振的观点出发,为轨道圈179的宽度方向尺寸以上,也可以从配置在推力面160的观点出发,为推力面160的宽度方向的尺寸以下。
另外,薄板180从配置在推力面160的观点出发,形成为其内径大于管状延伸部162的外径,小于推力面160的外径。另外,密闭型压缩机100在不在主轴承126管状延伸部162形成管状延伸部162的方式的情况下,薄板180形成为其内径大于主轴部120的外径。
另外,薄板180形成为一对主面的平面度小于推力面160的平面度,形成为各自的主面彼此大致平行。换言之,薄板180的一对主面没有形成如波形垫圈那样的波纹(变形)。另外,平面度是指以在几何学上精确平行的两平面夹持作为对象的平面时,平行的两平面的间隔达到最小的情形下的两平面的间隔。
另外,在推力面160形成有机械加工形成的50μm以下程度的平面度的面。因此,在推力面160与薄板180的下表面之间,在整个面上形成有微小的间隙181。同样,在下座圈170的下表面与薄板180的上表面之间,在整个面上形成有微小的间隙182。而且,润滑油104浸透该间隙181和间隙182,形成油膜。
因此,薄板180的下表面的整个面隔着油膜与推力面160接触,薄板180的上表面的整个面隔着油膜与下座圈170的下表面接触。由此,存在于这些间隙181和间隙182中的润滑油104的整个油膜作为油液阻尼器(oil damper)发挥作用。
另外,形成于间隙181和间隙182的油膜是以下述方式形成的:在密闭型压缩机100的制造工序中,在主轴承126配置薄板180和推力滚珠轴承176时,将润滑油104涂敷在薄板180等。
[密闭型压缩机的动作]
接着,参照图1~图3,对实施方式1的密闭型压缩机100的动作进行说明。
首先,逆变装置200将从工频电源203供给来的电力经由引线201和电源端子113等,供给到电动构件110的定子114。由此,在定子114产生磁场,转子116旋转,由此固定于转子116的轴118的主轴部120旋转。
伴随主轴部120的旋转进行的偏心轴部122的偏心旋转通过连结部136转换,使活塞130在缸134内往复运动。另外,压缩室148的容积变化,由此进行将密闭容器102内的制冷剂吸入到压缩室148内进行压缩的压缩动作。
在伴随压缩动作进行的吸入行程中,密闭容器102内的制冷剂经由吸入消音器152间歇地被吸入到压缩室148内,在压缩室148内压缩后,高温高压的制冷剂经由排出配管等送往来自密闭容器102的制冷循环(未图示)。
另外,通过轴118旋转,润滑油104通过供油机构128供给到主轴部120进行该主轴部120的润滑。然后,润滑油104的一部分从轴向间隙178供给到压缩构件112的各部进行各滑动部的润滑后,从缸体124的润滑油排出孔177向下方排出。另外,润滑油104的其他一部分从轴向间隙178供给到推力滚珠轴承176。另外,供给到推力滚珠轴承176的润滑油104使推力面160润滑后,其一部分浸透到间隙181和间隙182,其他部分从润滑油排出孔177向下方排出。
[密闭型压缩机的作用效果]
接着,参照图1~图3,对实施方式1的密闭型压缩机100的作用效果进行说明。
本实施方式1的密闭型压缩机100中,配置有推力滚珠轴承176。因此,滚珠166在上座圈164与下座圈170之间滚动,由此能够抑制轴118的滑动损失,能够降低使轴118旋转的转矩。由此,能够减少供给到电动构件110的电力,能够实现密闭型压缩机100的效率化。
但是,轴118和转子116等的载荷经由上座圈164和下座圈170作用于轨道圈179。而且,如上所述,轨道圈179存在加工精度所致的波纹。
因此,在密闭型压缩机100运转时,轨道圈179上的滚珠166受到波纹所致的激振。该激振特别在装载有高速旋转的逆变器电动机的密闭型压缩机高速运转时变大,有可能通过上座圈164和下座圈170使轴118上下共振。
然而,在本实施方式1的密闭型压缩机100中,在下座圈170与推力面160之间配置有平坦状的薄板180。因此,润滑油104浸透到推力面160和薄板180的下表面的间隙181和薄板180的上表面与下座圈170的下表面的间隙182,产生形成在整个面上的油膜所致的衰减效应。由此,能够利用衰减效应避免轴118的上下方向的共振,能够抑制密闭型压缩机100的噪声和振动增加。
另外,在专利文献1中公开的轴承装置中,支承部件80配置在下部环状座圈70的下表面与径向轴承毂26的上部环状面60之间,但如上所述,支承部件80从水平方向看形成为波形。
因此,在支承部件80的下表面的与上部接触面80a相对(对应)的部分与径向轴承毂26的上部环状面60之间,形成空间(间隙)。同样,在支承部件80的上表面的与下部接触面80b相对(对应)的部分与下部环状座圈70的下表面之间,形成空间(间隙)。因此,支承部件80与上部环状面60和下部环状座圈70点接触或线接触,所以形成在接触部分的油膜小,油膜的衰减效应不充分。
(实施方式2)
本实施方式2的密闭型压缩机例示出在下座圈与主轴承的推力面之间配置有多个薄板的方式。
[密闭型压缩机的结构]
图4是本实施方式2的密闭型压缩机的主要部分放大后的示意图。另外,图4中,密闭型压缩机的上下方向表示作图中的上下方向。
如图4所示,本实施方式2的密闭型压缩机100与实施方式1的密闭型压缩机100基本结构相同,但不同之处在于薄板180配置有多个(此处为3个)。具体而言,从推力面160向上侧去,依次配置有薄板180C、薄板180B和薄板180A。
由此,在薄板180C与薄板180B之间形成有间隙184,在薄板180B与薄板180A之间形成间隙183。并且,润滑油104浸透到间隙183和间隙184。
因此,实施方式2的密闭型压缩机100与实施方式1的密闭型压缩机100相比,产生更进一步的衰减效应,由此能够避免轴118的上下方向的共振,能够进一步抑制密闭型压缩机100的噪声和振动增加。
(实施方式3)
本实施方式3的密闭型压缩机例示出在轴上以与上座圈的另一主面相对的方式设置有凸缘面,在轴的凸缘面与上座圈的另一主面之间配置有薄板的方式。
图5是本实施方式3的密闭型压缩机的主要部分放大后的示意图。另外,图5中,密闭型压缩机的上下方向表示作图中的上下方向。
如图5所示,本实施方式3的密闭型压缩机100与实施方式1的密闭压缩机100基本结构相同,但不同之处在于,在轴118的凸缘面174与上座圈164的上表面之间,配置有具有内周面与外周面的环状(圆环状)的薄板190。
薄板190基本上与薄板180同样地构成,但其内周面和外周面的结构不同。具体而言,薄板190从不抑制轴118的旋转的观点出发,其内周面的直径形成为大于主轴部120的外周面的直径。另外,薄板190的外周面能够在不抑制轴118的旋转的范围内任意设定。
轴118的凸缘面174与推力面160同样,形成机械加工所致的50μm以下程度的平面度的面。因此,凸缘面174与薄板190的上表面之间,形成有微小的间隙185。同样,在薄板190的下表面与上座圈164的上表面之间,也形成有微小的间隙(未图示)。而且,润滑油104浸透到这些间隙,形成油膜。
因此,实施方式3的密闭型压缩机中,与实施方式1的密闭型压缩机100相比,产生更进一步的衰减效应,由此能够避免轴118的上下方向的共振,能够进一步抑制密闭型压缩机100的噪声和振动增加。
另外,本实施方式3的密闭型压缩机100中,采用配置一个薄板190的方式,但不限于此。也可以采用配置多个薄板190的方式。另外,本实施方式3的密闭型压缩机100中,采用配置一个薄板180的结构,但不限于此,也可以如同实施方式2的密闭型压缩机100那样,采用配置多个薄板180的方式。
(实施方式4)
图6是本实施方式4的密闭型压缩机的纵截面图。图7是图6所示的密闭型压缩机的主要部分放大后的示意图。另外,图6和图7中,密闭型压缩机的上下方向表示作图中的上下方向。另外,图6中,省略了逆变装置等的图示。
如图6和图7所示,本实施方式4的密闭型压缩机100也与实施方式1的密闭型压缩机100基本结构上相同,但不同之处在于:压缩构件112配置在电动构件110的下方这一点以及在转子116上设置有凸缘面174这一点。另外,推力滚珠轴承176配置在转子116的凸缘面174与主轴承126的推力面160之间。
这样构成的本实施方式4的密闭型压缩机100,也能够起到与实施方式1的密闭型压缩机100同样的作用效果。另外,在本实施方式4的密闭型压缩机100中,采用配置一个薄板180的方式,但不限于此,也可以如同实施方式2的密闭型压缩机100那样,采用配置多个薄板180的方式,还可以如同实施方式3的密闭型压缩机100那样,采用配置薄板190的方式。
根据上述说明,对于本领域技术人员而言,本发明能够作出多种改良以及其他实施方式是显而易见的。因此,上述说明应释为只是例示性的,提供的目的在于教导本领域技术人员实施本发明的最优实施方式。在不脱离本发明的主旨的范围内,能够在实质上改变其结构和/或功能。另外,能够利用上述实施方式中公开的多个结构要素的适当组合实现各种发明。
产业上的可利用性
本发明的密闭型压缩机能够在进行高速运转的情况下也能够避免轴在上下方向共振并且能够抑制密闭型压缩机的噪声和振动,能够广泛应用于空调机或自动售货机等使用了制冷循环的设备中所用的密闭型压缩机。
附图标记说明
20 曲轴
26 径向轴承毂
60 上部环状面
62 上部管状延伸部
64 上部环状座圈
66 滚珠
68 圆形保持架
70 下部环状座圈
74 周围凸缘
76 轴向滚动轴承
80 支承部件
80a 上部接触面
80b 下部接触面
100 密闭型压缩机
102 密闭容器
104 润滑油
106 压缩机主体
108 悬簧
110 电动构件
112 压缩构件
113 电源端子
114 定子
116 转子
118 轴
118a 轴总成
120 主轴部
121 连接部
122 偏心轴部
124 缸体
126 主轴承
128 供油机构
128a 槽
130 活塞
134 缸
136 连结部
138 活塞销
146 阀板
148 压缩室
150 缸盖
152 吸入消音器
160 推力面
162 管状延伸部
164 上座圈
166 滚珠
168 保持部
170 下座圈
174 凸缘面
176 推力滚珠轴承
177 润滑油排出孔
178 轴向间隙
179 轨道圈
180 薄板
180A 薄板
180B 薄板
180C 薄板
181 间隙
182 间隙
183 间隙
184 间隙
185 间隙
190 薄板
200 逆变装置
201 引线
202 电线
203 工频电源