JP2008157115A - 回転式圧縮機及びこれを用いた冷凍サイクル装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】製造上の必要性から、回転軸の主軸部や副軸部を小径に形成せざるを得ない場合にも、主軸部や副軸部の変形を防止し、信頼性の向上を図ることのできる回転式圧縮機およびこれを用いた冷凍サイクル装置を提供する。
【解決手段】本回転式圧縮機は、シリンダ室を形成するシリンダと回転軸の偏心部に係合してシリンダ室内を偏心回転するローラと、回転軸の主軸部を支持する主軸受と、回転軸の副軸部を支持する副軸受を備え、回転軸の主軸部および副軸部の少なくとも一方の外周面に円筒状のブッシュを固定して設ける。
【選択図】 図1
【解決手段】本回転式圧縮機は、シリンダ室を形成するシリンダと回転軸の偏心部に係合してシリンダ室内を偏心回転するローラと、回転軸の主軸部を支持する主軸受と、回転軸の副軸部を支持する副軸受を備え、回転軸の主軸部および副軸部の少なくとも一方の外周面に円筒状のブッシュを固定して設ける。
【選択図】 図1
Description
本発明は回転式圧縮機及び冷凍サイクル装置に係り、特に偏心部を備える回転軸を改良した回転式圧縮機及びこれを用いた冷凍サイクル装置に関する。
回転式圧縮機の回転軸は、主軸部、偏心部および副軸部が一体に形成されているが、部品製作工程あるいは組立工程など製造上の必要性から、主軸部、副軸部の一方又は両方を小径に形成せざるを得ない場合がある。
さらに、この種、回転式圧縮機において、摺動部の摩擦損失を低減し、効率を向上させるためには、回転軸の摺動部で最も直径の大きな偏心部を可能な限り小径化することが有効である。また、シリンダ室の直径や高さを小さくするとともに、偏心量を大きくとって回転軸にかかる荷重を小さくして摩擦力を低減することも有効である。
このため、特許文献1には、偏心部の偏心量を大きくすると共に、ローラを偏心部に組立てるために、副軸部の直径を小径に形成した回転式圧縮機が提案されている。
しかしながら、特許文献1に記載の回転式圧縮機のように、偏心部や副軸部を小径に形成すると、荷重によって変形が生じ信頼性が低下するという問題がある。
また、回転軸の小径化に伴い、回転軸の曲げ変形に起因する軸受摺動面圧の上昇緩和策として、軸受側にリング状の溝を設ける方法が知られているが、溝幅に対し溝深さが極めて大きいため、製造上困難であった。さらに、リング溝形成により軸受とローラ端面のシール幅が減少するため、偏心量等の設計が制限されていた。
特開2003−328972号公報
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、製造上の必要性から、回転軸の主軸部や副軸部を小径に形成せざるを得ない場合にも、主軸部や副軸部の変形を防止し、信頼性の向上を図ることのできる回転式圧縮機およびこれを用いた冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。
また、信頼性の向上を図ることのできる冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。
上述した目的を達成するため、本発明に係る回転式圧縮機は、シリンダ室を形成するシリンダと回転軸の偏心部に係合してシリンダ室内を偏心回転するローラと、前記回転軸の主軸部を支持する主軸受と、前記回転軸の副軸部を支持する副軸受を備えた回転式圧縮機において、前記回転軸の主軸部および副軸部の少なくとも一方の外周面に円筒状のブッシュを固定して設けたことを特徴とする。
また、本発明に係る冷凍サイクル装置は、前記回転式圧縮機と、凝縮器と、膨張装置と、蒸発器とを備えたことを特徴とする。
本発明に係る回転式圧縮機によれば、製造上の必要性から、回転軸の主軸部や副軸部を小径に形成せざるを得ない場合にも、主軸部や副軸部の変形を防止し、信頼性の向上を図ることのできる回転式圧縮機を提供することができる。
また、本冷凍サイクル装置によれば、信頼性の向上を図ることのできる冷凍サイクル装置を提供することができる。
本発明の第1実施形態に係る回転式圧縮機及び冷凍サイクル装置について添付図面を参照して説明する。
図1は本発明の第1実施形態に係る回転式圧縮機及び冷凍サイクル装置の概念図であり、図2はその圧縮機構部を拡大して示す縦断面図である。
図1に示すように、本発明の冷凍サイクル装置31は、本発明の回転式圧縮機1と、凝縮器32と、膨張装置33と、蒸発器34をサイクル状に連通して形成される。
回転式圧縮機1は例えば密閉縦型であり、密閉ケース2を備える。
この密閉ケース2内の上部には電動機部3が設けられ、その下部には圧縮機構部4が設けられ、電動機部3と圧縮機構部4は回転軸5を介して連結され、これらで電動圧縮機本体6が構成される。
電動機部3は、密閉ケース2の内周壁に嵌合固定されるステータ7と、このステータ7の内側に所定の間隙を存して配置され、かつ回転軸5に嵌着されるロータ8とから構成される。
圧縮機構部4は、回転軸5の下部にシリンダ9を備える。このシリンダ9の上面部には主軸受10が取付固定され、下面部には副軸受11が取付固定される。これらシリンダ9と主軸受10および副軸受11で囲続される空間部にシリンダ室12が形成される。
このシリンダ室12には、回転軸5に一体に設けられる偏心部5aと、この偏心部5aの周面に係合されるローラ13が配置される。
偏心部5aにローラ13が係合された回転軸5は、偏心部5aの上方の主軸部5bにおいて主軸受10で支持され、偏心部5aの下方の副軸部5cにおいて副軸受11で支持され、副軸部5cの下端部は副軸受11の開口を塞ぐように設けられ、油供給孔14aを有するスラストプレート14によって支持される。このスラストプレート14は副軸受11を覆う副軸受カバー15に当接する支持部材17によって支持される。なお、副軸受11と同様、主軸受10も、通気孔18aを備えマフラー機能をなす主軸受カバー18に覆われる。
上記副軸部5cの軸径を主軸部5bの軸径に比べて小さく形成する。その理由は以下の通りである。
回転軸5の摺動部の摩擦損失を低減し、回転式圧縮機1の効率を向上させるためには、回転軸5の摺動部で最も直径の大きな偏心部5aを可能な限り小径化することが必要である。この偏心部5aの小径化に伴って、圧縮機構部4の組立時、ローラ13を偏心部5aに係合させる場合に、副軸部5cが邪魔にならないように、偏心部5aの一側と副軸部5cの一側を同一面にすることが求められ、副軸部5cの軸径を小さくする必要がある。これにより、回転式圧縮機1の効率が向上し、副軸部5cが邪魔にならず、組立性が向上する。
一方、副軸部5cの軸径を小さくすることは、強度が低下する。そこで、副軸部5cに、金属製の円筒状のブッシュ15を外嵌固定する。これにより、副軸部5cの強度が向上して変形を防止でき、信頼性が向上する。
このように、ブッシュ15を副軸部5cに設けることにより、副軸部5cの実質的な摺動径が拡大し、ブッシュ15のブッシュ端面15aをスラストプレート14によって受けることで、スラスト荷重Fの受圧面積も増加し、スラスト荷重Fを確実に受け、性能向上と信頼性向上の両立を図ることができる。
なお、ブッシュ15の外面の表面粗さを、ブッシュ内面の表面粗さより小さくするのが好ましい。すなわち、副軸受5と摺動するブッシュ15の外面の表面粗さが、回転軸5に固定するブッシュ15の内面の表面粗さに比べて、より小さくなる。これにより、摺動部では性能と信頼性が向上し、固定部ではより固着力が向上する。
また、ブッシュ15の外周あるいはスラスト荷重を受ける端面に表面処理を施すのが好ましい。これにより、耐摩耗性向上、摩擦係数低減、潤滑性向上、防錆、表面硬度向上等が実現し、さらに、性能向上の目的で回転軸全体に表面処理を行う従来の技術と異なり、ブッシュ15にのみ施すことで同等の処理効果が得られるので、表面処理面積低減や処理効率の向上を図ることができる。
表面処理の例としては、リン酸マンガン処理、黒染め処理、リン酸亜鉛処理、DL(Diamond like Carbon)コーティング、固体潤滑剤塗布などが挙げられる。
また、ブッシュ15の線膨張係数は、回転軸5の線膨張係数以下であるのが好ましい。これにより、ブッシュ15が副軸受5と摺動し発熱しても、熱膨張の差によりブッシュ15と回転軸5の固着力が弱まるのを防ぐことができる。
ブッシュ15は焼結鉄で作るのが好ましい。これにより、ブッシュの肉厚を変化させる場合、加工時間が少なくて済み、コストの低減を図ることができる。
さらに、上述のように、回転軸5の偏心部5aに係合するローラ13は、その周方向に沿う肉厚は全て同一であり、回転軸5の回転にともなって偏心部5aとともに偏心回転をなす。ローラ13の軸方向に沿う外周壁一部はシリンダ9の内周壁に略接触するようになっており、ローラ13の偏心回転にともなって、その接触位置がシリンダ9の周方向に沿って徐々に変位する。
また、ローラ13の外周壁には軸方向に沿ってブレード19が当接している。すなわち、ブレード19の一端部はばね収容孔20に収容されるばね部材21によって弾性的に押圧付勢され、よってブレード19の他端部はローラ13の周面に弾性的に当接している。
ブレード19はシリンダ室12へ突出するとともに、一端がシリンダ室12に開口し、他端が背面孔17に開口するブレード溝22内を摺動して、シリンダ室12を主軸受10に設けられる吐出部23に連通する圧縮室側と、吸込孔24に連通する吸込室側とに仕切っている。
さらに、吐出部23は凝縮器32に、吸込孔21は蒸発器34に各々連通する。
本第1実施形態の回転式圧縮機によれば、製造上の必要性から、回転軸の主軸部や副軸部を小径に形成せざるを得ない場合にも、副軸部の変形を防止し、信頼性の向上を図ることのできる回転式圧縮機が実現する。
本第1実施形態の回転式圧縮機を備える本発明の冷凍サイクル装置によれば、信頼性の向上を図ることのできる冷凍サイクル装置が実現する。
また、本発明の第2実施形態に係る回転式圧縮機について説明する。
本第2実施形態は、第1実施形態が副軸部の外周面に円筒状のブッシュを外嵌固定するのに対して、副軸部に加えて主軸部にもブッシュを外嵌固定する。
例えば、図3に示すように、本第2実施形態の回転式圧縮機1の回転軸5Aは、全長に渡って第1実施形態における副軸部と同様に小径に形成されている。
回転軸5Aには、副軸部5cに円筒状のブッシュ15が外嵌固定されているのに加えて、主軸部5Abに円筒状のブッシュ24を外嵌固定する。
さらに、ブッシュ15の外周と副軸受5cとの摺動部は、ブッシュ15の内周と回転軸5Aとの固定部に比較して、より長くシリンダ室12近傍まで延び、同様に、ブッシュ24の外周と主軸受5Abとの摺動部は、ブッシュ24の内周と回転軸5Aとの固定部に比較して、より長くシリンダ室12近傍まで延びている。
これにより、主軸部5Abの強度が向上して変形に起因する軸受摺動面の面圧上昇を緩和でき、信頼性が向上する。
また、本発明の第2実施形態に係る回転式圧縮機に用いるブッシュの第1変形例について説明する。
例えば、図4に示すように、第1変形例のブッシュ15B、24Bは、固定部からシリンダ室12側に近づくに従い、その内径が拡大する末広拡径部15Ba、24Baが設けられる。
これにより、シリンダ室に近づくに従いブッシュの肉厚が減少し弾性変形し易くなり、回転軸に曲げ変形が生じても、ブッシュ外周の摺動部がより主軸受及び副軸受にならい易くなり、摺動面の面圧の上昇を緩和でき、軸摺動部の信頼性が向上する。
また、ブッシュの第2変形例について説明する。
例えば、図5に示すように、第2変形例のブッシュ15C、24Cは、各々外径がDoであり、シリンダ室12側端部の内径が長さLだけ、DからDiに拡大する拡径部15Ca、24Caが設けられる。
そして、Do、Di及びLは次のような関係式が成立するように設定するのが好ましい。
[数1]
Di≧0.75×Do … 関係式1
L≧0.15×Do … 関係式2
[数1]
Di≧0.75×Do … 関係式1
L≧0.15×Do … 関係式2
これにより、ブッシュの弾性変形を確実にし、信頼性をより向上させることができる。
なお、上記各実施形態では1個のシリンダ室を備えたシングルタイプの回転式圧縮機を用いた例で説明したが、シリンダ室を2個以上備えた多気筒タイプの回転式圧縮機においても、同等の効果が得られる。
1…回転式圧縮機、2…密閉ケース、3…電動機部、4…圧縮機構部、5…回転軸、5a…偏心部、5b…主軸部、5c…副軸部、6…電動圧縮機本体、9…シリンダ、10…主軸受、11…副軸受、12…シリンダ室、13…ローラ、14…スラストプレート、15…ブッシュ、16…副軸受カバー、17…支持部材、18…主軸受カバー、19…ブレード、21…ばね部材、22…ブレード溝、31…冷凍サイクル装置、32…凝縮器、33…膨張装置、34…蒸発器。
Claims (5)
- シリンダ室を形成するシリンダと回転軸の偏心部に係合してシリンダ室内を偏心回転するローラと、前記回転軸の主軸部を支持する主軸受と、前記回転軸の副軸部を支持する副軸受を備えた回転式圧縮機において、前記回転軸の主軸部および副軸部の少なくとも一方の外周面に円筒状のブッシュを固定して設けたことを特徴とする回転式圧縮機。
- 前記ブッシュの端面をスラスト摺動面としたことを特徴とする請求項1に記載の回転式圧縮機。
- 前記ブッシュの外周と軸受との摺動部長さは、前記ブッシュの内周と回転軸との固定部長さによりシリンダ室側に長く延びて設けられていることを特徴とする請求項1に記載の回転式圧縮機。
- 前記ブッシュのシリンダ側端部は内径が拡大していることを特徴とする請求項3に記載の回転式圧縮機。
- 請求項1ないし4のいずれかに記載の回転式圧縮機と、凝縮器と、膨張装置と、蒸発器とを備えたことを特徴とする冷凍サイクル装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2006347025A JP2008157115A (ja) | 2006-12-25 | 2006-12-25 | 回転式圧縮機及びこれを用いた冷凍サイクル装置 |
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Publications (1)
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010101232A (ja) * | 2008-10-23 | 2010-05-06 | Panasonic Corp | 冷媒圧縮機 |
-
2006
- 2006-12-25 JP JP2006347025A patent/JP2008157115A/ja active Pending
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Legal Events
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