JP4012493B2 - 密閉型往復動圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、密閉型往復動圧縮機に関し、より詳しくは部品間の円滑な作動のためにラジアルベアリングを用いる密閉型往復動圧縮機に関する。

一般に、圧縮機は、機械的な力で物質に圧力を加えて物質の体積を縮小させるか又は状態を変化させる装置である。このような圧縮機のうちには、密閉した空間内で回転運動を直線運動に変換して冷媒を圧縮する密閉型往復動圧縮機がある。

このような機能を有する一般の密閉型圧縮機は、上部容器と下部容器が結合されて密閉空間をなす密閉容器の内部に冷媒を吸い込んで圧縮する圧縮部と、圧縮部を駆動する駆動部とを有する。

圧縮部は、フレームに一体的に形成され、圧縮室を有するシリンダブロックと、圧縮室に対する冷媒の吸込及び吐出しを案内するように吸込室と吐出室が設けられたシリンダヘッドと、圧縮室の内部で直線往復運動するピストンとからなる。

駆動部は、圧縮部の下部に設けられており、電源が印加されて磁場を形成する固定子と、固定子と相互作用して回転する回転子と、回転子の中心部に軸方向に押し込まれて一体的に回転する回転軸とを有する。

回転軸は、フレームに形成された中空部内に設けられ、回転軸の上端には偏心軸が設けられた偏心部が設けられている。また、偏心部とフレーム間には、回転軸の軸方向荷重を支持するスラストベアリングが設けられている。

回転軸の下部の内部には、下部オイル流路が形成されている。この下部オイル流路は回転軸の下端から回転軸の中間部まで延長され、より詳しくは、フレームと接触する部分まで延長されている。そして、回転軸がフレームと摺動する位置からは、回転軸の外周面に沿って螺旋状に形成されたオイル溝が下部オイル流路に連通するように設けられ、オイル溝の上端は偏心部に形成された上部オイル流路と再び連通する。したがって、回転軸の回転により、密閉容器の底面のオイルは、下部オイル流路、オイル溝、上部オイル流路を順次通過し、オイルがオイル溝により案内されながら回転軸とフレームの接触面、及び回転軸とスラストベアリング間に油膜を形成することにより、回転軸が円滑に回転するようにする。

しかし、このように構成された従来の密閉型往復動圧縮機に設けられたスラストベアリングは回転軸の荷重による垂直方向の力のみを支持するので、回転軸がフレームに形成された中空部により摩擦接触状態で支持される。

このような構造により回転軸とフレーム間で激しい摩擦が発生し、これによる騒音が発生し、圧縮機の効率が低下するという問題点がある。

また、回転軸とフレーム間の摩擦を最小にするために、回転軸の外周面に螺旋状のオイル溝を加工しなければならないので、作業工程が複雑になり、加工が容易でないという問題点がある。

また、シリンダブロックの圧縮部とフレームの中空部が、機械的公差により、互いに直角とならない場合、圧縮室とピストン間、かつ回転軸とフレーム間で摩擦が発生するという問題点がある。

したがって、本発明は、このような従来の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、密閉型往復動圧縮機に適用されるベアリングの構造を改善して部品間の摩擦を最小にすることにより、騒音の低減及び圧縮効率の向上を図った密閉型往復動圧縮機を提供することである。

上記の目的を達成するため、本発明は、上部に偏心部が設けられた回転軸と、回転軸を回転させる駆動部と、回転軸が挿設される中空部とこの中空部の上端に形成された環状の第１のベアリング挿着溝と上記中空部の下端に形成された環状の第２のベアリング挿着溝とを有するフレームと、フレームの上部の一側に設けられた圧縮室を有するシリンダブロックと、偏心部の回転により圧縮室内で進退して冷媒を圧縮するピストンと、回転軸の軸方向荷重及びピストンの進退による水平方向の力を同時に支持するために、フレームにより支持される環状の外輪と回転軸が挿設される内輪とを有し、第１のベアリング挿着溝に挿着される第１のラジアルベアリングと、フレームにより支持される環状の外輪と回転軸が挿設される内輪とを有し、第２のベアリング挿着溝に挿着される第２のラジアルベアリングとを備え、回転軸には、第２のラジアルベアリングの内輪の下面を支持する止めリングが設けられ、第２のベアリング挿着溝の上面には該第２のラジアルベアリングの内輪の上面から離隔するように段差溝が形成されていることを特徴とする。

本発明を適用した密閉型往復動圧縮機は、回転軸とフレーム間、又は偏心軸とコネクティングロッド間にラジアルベアリングが選択的に設けられるので、各部品間の摩擦が減少して、騒音が低減し、圧縮機の効率が向上するという効果がある。

また、シリンダブロックの圧縮室とフレームの中空部が機械的公差により互いに直角とならないとき、自動調心のラジアルベアリングにより圧縮室とピストン間、及び回転軸とフレーム間の摩擦損失を減らすことができるという効果がある。

以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。

図１は、本発明を適用した密閉型往復動圧縮機の実施例に先立つ先行例として一のラジアルベアリングを備える密閉型往復動圧縮機の全体構造を示す側断面図である。

同図に示すように、先行例の密閉型往復動圧縮機は、上部容器１１０と下部容器１２０が結合されて密閉空間をなす密閉容器１００の内部に冷媒を吸い込んで圧縮する圧縮部３００と、圧縮部３００を駆動する駆動部２００とを有する。

圧縮部３００は、フレーム３１０に一体的に形成され、上部の一側に設けられた圧縮室３２１を有するシリンダブロック３２０と、圧縮室３２１に対して冷媒の吸込及び吐出しを案内するように吸込室３３１と吐出室３３２が設けられたシリンダヘッド３３０と、圧縮室３２１の内部で直線往復運動するピストン３４０とからなる。

また、シリンダブロック３２０とシリンダヘッド３３０との間には、圧縮室３２１を通過する冷媒の吸込及び吐出しを断続するための、吸入バルブプレート及び吐出バルブプレートを有するバルブ装置３６０が設けられる。

駆動部２００は、圧縮部３００の下部に設けられており、電源が印加されて磁場を形成する固定子２１０と、固定子２１０と相互作用して回転する回転子２２０と、回転子２２０の中心部に軸方向に挿入されて一体的に回転する回転軸２３０とを有する。

回転軸２３０の上端には、偏心状態で回転する偏心部２４０が設けられている。この偏心部２４０は、回転軸２３０が均衡を維持したままで回転するようにする回転錐２４１と、回転錐２４１の上側に所定の長さで突出した偏心軸２４２と、後述する第１のラジアルベアリング４１０を支持する支持部２４３とを有し、偏心軸２４２の偏心回転運動は、コネクティングロッド３５０により直線運動に変換され、ピストン３４０が圧縮室３２１内で直線往復運動する。

回転軸２３０は、フレーム３１０に形成された中空部３１１内に挿設され、フレーム３１０の中空部３１１の上端には環状の第１のベアリング挿着溝３１２が形成され、この第１のベアリング挿着溝３１２には、回転軸２３０を圧接させた状態で支持するために、第１のラジアルベアリング４１０が挿設される。また、回転軸２３０は、中空部３１１から離隔するように、第１のベアリング挿着溝３１２の下部に所定距離だけ縮径され、回転軸２３０は中空部３１１の下部に圧接させた状態で支持される。

回転軸２３０には、オイルＬを吸い込んで案内するように、下端から偏心部２４０まで内部を貫通するオイル流路２３１が形成されている。また、回転軸２３０には、中空部３１１の下部に支持される部分に、オイルの排出のために、オイル流路２３１に連通したオイル排出孔２３２が形成されており、偏心部２４０の一側に、オイルを吐き出すために、オイル流路２３１に連通したオイル吐出孔２４４が設けられている。

図２は、密閉型往復動圧縮機の先行例に基づく第１のラジアルベアリング４１０の構造を示す部分断面図である。

同図に示すように、第１のラジアルベアリング４１０は、環状の外輪４１１と環状の内輪４１２とボール４１３とを有する。外輪４１１は第１のベアリング挿着溝３１２が形成されたフレーム３１０に支持され、内輪４１２は回転軸２３０を取り囲んでいる。

内輪４１２は、その上面が偏心部２４０の下面に突設された支持部２４３により支持され、その下面が第１のベアリング挿着溝３１２の下面に形成された離隔溝３１３により離隔される。

内輪４１２は、回転軸２３０を圧接させた状態で支持し、外輪４１１は第１のベアリング挿着溝３１２に押し込まれて固定される。なお、これとは反対に、第１のラジアルベアリングの内輪４１２に回転軸２３０が押し込まれて固定され、第１のラジアルベアリングの外輪４１１が第１のベアリング挿着溝３１２に圧接させた状態で支持されてもよい。

また、第１のラジアルベアリング４１０としては、シリンダブロック３２０の圧縮室３２１とフレーム３１０の中空部３１１が機械的公差により互いに直角とならなくても、支持した回転軸２３０を自動的に調心する自動調心機能付きの自動調心ベアリングが用いられる。

次に、このように構成された先行例の密閉型往復動圧縮機に用いられた第１のラジアルベアリング４１０を適用した密閉型往復動圧縮機の動作及び作用を説明する。

まず、密閉型往復動圧縮機に電源が印加されると、固定子２１０との電磁的相互作用により回転子２２０が回転し、回転子２２０の回転により偏心軸２４２が回転する。そして、コネクティングロッド３５０を介して偏心軸２４２に連結されたピストン３４０は、圧縮室３２１内で直線往復運動して冷媒を圧縮する。

この際、第１のラジアルベアリング４１０は、回転軸２３０の軸方向荷重及びピストン３４０の進退による水平方向の力を同時に圧接させた状態で支持するので、回転軸２３０とフレーム３１０間の摩擦損失を低減させることができる。

また、回転軸２３０が第１のラジアルベアリング４１０により自動的に調心されるので、圧縮室３２１とピストン３４０間、及び回転軸２３０とフレーム３１０間の摩擦損失を減らすことができる。

したがって、圧縮機の効率を向上させ、部品間の摩擦による騒音を低減させることができる。

図３は、先行例の第１のラジアルベアリング部分を変形した変形例である密閉型往復動圧縮機の第１のラジアルベアリング４１０の構造を示す断面図であり、第１の実施例と同じ構成部には同一の符号を付け、その詳細な説明は省略する。

同図に示すように、第１のラジアルベアリング部分を変形した密閉型往復動圧縮機は、第１のベアリング挿着溝３１２に第１のラジアルベアリング４１０が挿着される。第１のラジアルベアリングの外輪４１１は第１のベアリング挿着溝３１２に押し込まれて固定され、第１のラジアルベアリングの内輪４１２は回転軸２３０を圧接させた状態で支持する。

第１のラジアルベアリングの内輪４１２の上面と支持部２４３の下面間には、所定の弾性力を有する第１の上部スプリングワッシャ４１４が設けられる。この第１の上部スプリングワッシャ４１４は、回転軸２３０を弾支することにより、軸方向荷重を緩める。

第１の上部スプリングワッシャ４１４により回転軸２３０及び回転子２２０（図１参照）が所定距離だけ上下方向に移動可能になるので、回転子２２０は、固定子２１０（図１参照）との相互作用により発生する磁場により固定子２１０に平行に配置されるように、位置が自動的に調節される。

図４は、先行例の第１のラジアルベアリング部分の他の変形例である密閉型往復動圧縮機の第１のラジアルベアリング４１０の構造を示す部分断面図であり、第１の実施例と同じ構成部には同一の符号を付け、その詳細な説明は省略する。

同図に示すように、第１のラジアルベアリング部分をさらに変形した密閉型往復動圧縮機は、第１のベアリング挿着溝３１２に第１のラジアルベアリング４１０が挿着される。第１のラジアルベアリングの内輪４１２には回転軸２３０が押し込まれて固定され、第１のラジアルベアリングの外輪４１１は第１のベアリング挿着溝３１２に圧接させた状態で支持される。

第１のラジアルベアリングの外輪４１１の下面と第１のベアリング挿着溝３１２の下面間には、所定の弾性力を有する第１の下部スプリングワッシャ４１５が設けられる。この第１の下部スプリングワッシャ４１５は回転軸２３０を弾支することにより、軸方向荷重を緩める。

第１の下部スプリングワッシャ４１５により回転軸２３０及び回転子２２０（図１参照）が所定距離だけ上下方向に移動可能になるので、回転子２２０は、固定子２１０（図１参照）との相互作用により発生する磁場により固定子２１０に平行に配置されるように、位置が自動的に調節される。

図５は、本発明の第１の実施例である密閉型往復動圧縮機の全体構造を示す側断面図であり、図６は、本発明の第１の実施例の要部を示す部分断面図であり、先行例と同じ構成部には同一の符号を付け、その詳細な説明は省略する。

図５及び図６に示すように、本発明を適用した密閉型往復動圧縮機は、フレーム３１０に形成された中空部３１１の下端に環状の第２のベアリング挿着溝３１４が形成されている。この第２のベアリング挿着溝３１４には、その外輪４２１が第２のベアリング挿着溝３１４の形成されたフレーム３１０により支持され、その内輪４２２に回転軸２３０が挿設される第２のラジアルベアリング４２０が挿着される。

回転軸２３０は、中空部３１１から離隔するように、第２のベアリング挿着溝３１４の上方に所定距離だけ縮径されている。回転軸２３０は、オイルを吸い込んで案内するために、下端から偏心部２４０まで内部を貫通してオイル流路２３１が形成され、偏心部２４０の一側には、オイルを吐き出すために、オイル流路２３１に連通したオイル吐出孔２４４が設けられている。

第２のラジアルベアリング４２０を固定するために、回転軸２３０には第２のラジアルベアリングの内輪４２２の下面を支持する止めリング４２３が設けられ、第２のベアリング挿着溝３１４の上面には第２のラジアルベアリング４２０の内輪４２２の上面から離隔するように段差溝３１５が形成されている。

第２のラジアルベアリング４２０としては、シリンダブロック３２０の圧縮室３２１とフレーム３１０の中空部３１１が機械的公差により互いに直角とならなくても、支持した回転軸２３０を自動的に調心する自動調心機能付きの自動調心ベアリングが用いられる。

このように、本発明を適用した密閉型往復動圧縮機は、フレーム３１０の中空部３１１の下端に第２のラジアルベアリング４２０が設けられる構造により、回転軸２３０と中空部３１１が滑り接触することを防止し、第２のラジアルベアリング４２０により回転軸２３０が自動的に調心されるので、圧縮室３２１とピストン３４０間、及び回転軸２３０とフレーム３１０間の摩擦損失が軽減する。

図７は、本発明の第１の実施例の変形例である密閉型往復動圧縮機の第２のラジアルベアリング４２０の構造を示す部分断面図であり、第１の実施例と同じ構成部には同一の符号を付け、その詳細な説明は省略する。

同図に示すように、本発明を適用した密閉型往復動圧縮機は、第２のベアリング挿着溝３１４の上面と第２のラジアルベアリング４２０の外輪４２１の上面間に所定の弾性力を有する第２のスプリングワッシャ４２４が設けられる。

この第２のスプリングワッシャ４２４は、回転軸２３０を弾支することにより、軸方向荷重を緩める。

また、第２のスプリングワッシャ４２４により回転軸２３０及び回転子２２０が上下方に所定距離だけ移動可能になるので、回転子２２０は、固定子２１０（図５参照）との相互作用により発生する磁場により固定子２１０に平行に配置されるように位置が自動的に調節される。

図８は、本発明の第２の実施例に先立つ第２の先行例として第１のラジアルベアリング４１０と、他の一のラジアルベアリングを備える密閉型往復動圧縮機の全体構造を示す断面図であり、上述した先行例及び第１の実施例と同じ構成部には同一の符号を付け、その詳細な説明は省略する。

同図に示すように、本発明を適用した密閉型往復動圧縮機は、偏心軸２４２とピストン３４０がコネクティングロッド３５０を介して連結され、偏心軸２４２の偏心回転運動がピストン３４０の直線往復運動に変換される。コネクティングロッド３５０は、偏心軸２４２に軸支方式で嵌合されるように、一端に軸支部３５１が設けられ、他端にピストン３４０が固定される。

そして、偏心軸２４２の外側と軸支部３５１の内側間には、その外輪４３１が軸支部３５１の内側に押し込まれて固定され、その内輪４３２に偏心軸２４２が挿設される第３のラジアルベアリング４３０が設けられる。

第３のラジアルベアリング４３０としては、シリンダブロック３２０の圧縮部３００とフレーム３１０の中空部３１１が機械的公差により互いに直角とならなくても、支持した回転軸２３０を自動的に調心する自動調心機能付きの自動調心ベアリングが用いられる。

このような第３のラジアルベアリング４３０により、偏心軸２４２と軸支部３５１間の摩擦を低減することができ、回転軸２３０が自動的に調心されるので、圧縮室３２１とピストン３４０間、及び回転軸２３０とフレーム３１０間の摩擦損失を減らすことができる。

図９は、本発明の第２の実施例である密閉型往復動圧縮機の全体構造を示す断面図である。本発明を適用した密閉型往復動圧縮機は、自動調心の機能を有する第１のラジアルベアリング４１０、第２のラジアルベアリング４２０、及び第３のラジアルベアリング４３０を備えている。

このように、３つのラジアルベアリング４１０、４２０、４３０がすべて設けられるため、回転軸２３０とフレーム３１０間、及び偏心軸２４２とコネクティングロッド３５０間の摩擦を著しく減少させることができ、回転軸２３０が自動的に調心されるため、圧縮室３２１とピストン３４０間、及び回転軸２３０と中空部３１１間の摩擦損失を減らすことができる。

密閉型往復動圧縮機の先行例の全体構造を示す側断面図である。 密閉型往復動圧縮機の先行例の第１のラジアルベアリングの構造を示す部分断面図である。 密閉型往復動圧縮機の先行例の第１のラジアルベアリング部分の変形例の第１のラジアルベアリングの構造を示す部分断面図である。 密閉型往復動圧縮機の先行例の第１のラジアルベアリング部分の他の変形例の第１のラジアルベアリングの構造を示す部分断面図である。 本発明を適用した密閉型往復動圧縮機の第１の実施例の全体構造を示す側断面図である。 本発明を適用した密閉型往復動圧縮機の第１の実施例の第２のラジアルベアリングの構造を示す部分断面図である。 本発明を適用した密閉型往復動圧縮機の第１の実施例の変形例の第２のラジアルベアリングの構造を示す部分断面図である。 密閉型往復動圧縮機の第２の先行例の全体構造を示す側断面図である。 本発明を適用した密閉型往復動圧縮機の第２の実施例の全体構造を示す側断面図である。

符号の説明

１００ 密閉容器、 １１０ 上部容器、 １２０ 下部容器、 ２００ 駆動部、 ２１０ 固定子、 ２２０ 回転子、 ２３０ 回転軸、 ３００ 圧縮部、 ３１０ フレーム、 ３１１ 中空部、 ３１２ 第１のベアリング挿着溝、 ３２０ シリンダブロック、 ３３０ シリンダヘッド、 ３４０ ピストン、 ３５０ コネクティングロッド、 ３６０ バルブ装置、 ４１０ 第１のラジアルベアリング、 ４１１ 第１のラジアルベアリングの外輪、 ４１２ 第１のラジアルベアリングの内輪、 ４１５ 第１の下部スプリングワッシャ、 ４２０ 第２のラジアルベアリング、 ４３０ 第３のラジアルベアリング

Claims (6)

1. 上部に偏心部が設けられた回転軸と、
   上記回転軸を回転させる駆動部と、
   上記回転軸が挿設される中空部とこの中空部の上端に形成された環状の第１のベアリング挿着溝と上記中空部の下端に形成された環状の第２のベアリング挿着溝とを有するフレームと、
   上記フレームの上部の一側に設けられた圧縮室を有するシリンダブロックと、
   上記偏心部の回転により上記圧縮室内で進退して冷媒を圧縮するピストンと、
   上記回転軸の軸方向荷重及び上記ピストンの進退による水平方向の力を同時に支持するために、上記フレームにより支持される環状の外輪と上記回転軸が挿設される内輪とを有し、上記第１のベアリング挿着溝に挿着される第１のラジアルベアリングと、
   上記フレームにより支持される環状の外輪と上記回転軸が挿設される内輪とを有し、上記第２のベアリング挿着溝に挿着される第２のラジアルベアリングとを備え、
   上記回転軸には、上記第２のラジアルベアリングの内輪の下面を支持する止めリングが設けられ、上記第２のベアリング挿着溝の上面には該第２のラジアルベアリングの内輪の上面から離隔するように段差溝が形成されていることを特徴とする密閉型往復動圧縮機。
2. 上記第１のラジアルベアリングは、上記回転軸を自動的に調心させる自動調心ベアリングであることを特徴とする請求項１記載の密閉型往復動圧縮機。
3. 上記第２のラジアルベアリングは、上記回転軸を自動的に調心させる自動調心ベアリングであることを特徴とする請求項１記載の密閉型往復動圧縮機。
4. 上記回転軸は、上記中空部から離隔するように上記第２のベアリング挿着溝の上側に所定距離だけ縮径されることを特徴とする請求項１記載の密閉型往復動圧縮機。
5. 上記回転軸は、オイルを吸い込んで案内するため、該回転軸の下端から上記偏心部まで内部を貫通してなるオイル流路と、該偏心部の一側に、オイルを吐き出して飛散させるように上記オイル流路に連通したオイル吐出孔とを備えることを特徴とする請求項１記載の密閉型往復動圧縮機。
6. 上記第２のラジアルベアリングの外輪と上記第２のベアリング挿着溝の上面との間には、所定の弾性力を有する第２のスプリングワッシャが設けられることを特徴とする請求項１記載の密閉型往復動圧縮機。

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