JP2005264741A - 圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】研磨工程の削減と容易な取り扱い、振動の低減と全高を低くして、信頼性の高い圧縮機を提供する。
【解決手段】スラスト円板と一体にしたカウンターウエイト１２５とスラスト受け部１３１の間に面精度の良いことを特徴としているバネ鋼材のスラストワッシャー１２６を摺動面として配置して、副軸部１１４の上端面にボルト１２７で締結固定することにより、カウンターウエイト１２５の取付け部位及び空間をなくすことができ、スラスト荷重受けとしての面精度を維持し易く、振動の低減と全高を低くすることが可能となり、且つ信頼性の高い圧縮機を提供することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は冷凍冷蔵装置や空調装置等に用いられる圧縮機に関するものである。

従来、この種の圧縮機はスラスト荷重を支持する機構として、略円形状の摺動面を持つ円板を固定したものがある。また、オイルを副軸上端面より、飛散させるものがある（例えば、特許文献１参照）。

以下、図面を参照しながら上記従来の圧縮機を説明する。

図４は、特許文献１に記載された従来の圧縮機を示す断面図である。図５は、同特許文献１に記載された従来の圧縮機におけるシャフト副軸周辺の要部断面図である。

図４、図５において、密閉容器０１内に潤滑油０２を貯溜するとともに固定子０３と回転子０４とからなる電動要素０５と、電動要素０５によって駆動される圧縮要素０６を収容しており、内部は冷媒ガス０７で満たされている。

次に圧縮要素０６について構成を示す。

シリンダーブロック０８は、略円筒形の圧縮室０９と主軸受部１０を備えている。副軸受部１１は主軸受部１０と同心上で且つ圧縮室０９を主軸受部１０で挟むように対向する位置でシリンダーブロック０８に固定されている。

シャフト１２は主軸部１３と主軸部１３に対し同心の副軸部１４と主軸部１３に対し偏心して形成された偏心軸部１５を有する。主軸部１３はシリンダーブロック０８の主軸受部１０に軸支されるとともに回転子０４に圧入固定され、副軸部１４は副軸受部１１に軸支されている。

ピストン１６は、圧縮室０９の反対側に開口する中空部１７とピストンピン１８を有し、圧縮室０９内に遊嵌されるとともに、ピストンピン１８を介して偏心軸部１５との間をコネクティングロッド１９によって連結されている。

次に給油機構についての構成を示す。

シャフト１２は、シャフト下端給油部２０が潤滑油０２に浸漬し、シャフト下端給油部２０から副軸部１４の上端面２１に貫通する給油孔２２を有している。

スラスト円板２６は、貫通孔２８に圧入されたパイプ３０を副軸部１４の上端面２１のオイル排出口２３に位置決めとして挿入し、ボルト２７にて固定設置されている。

シャフト１２の副軸部１４は、副軸部１４を支持する副軸受部１１よりも長く、副軸受部１１の下に延出している。

カウンターウエイト２５は、シャフト１２の副軸部１４を支持する副軸受部１１の下に延出された副軸下部２９に固定設置されている。

以上のように構成された圧縮機について、以下その動作を説明する。

電動要素０５に電気が供給されると回転子０４が回転し、シャフト１２は回転駆動される。このとき、偏心軸部１５の偏心回転運動がコネクティングロッド１９を介してピストンピン１８に伝わることで、ピストン１６はシリンダーブロック０８の圧縮室０９内を往復運動する。それにより、冷媒ガス０７は冷却システム（図示せず）から圧縮室０９内へ吸入、圧縮された後、再び冷却システムへと吐出される。

給油機構の各摺動部の潤滑については、シャフト１２の回転に伴い、シャフト下端給油部２０が潤滑油０２に浸漬して回転することにより潤滑油０２が汲み上げられ、給油孔２２を通して各摺動部に潤滑油０２が供給され、オイル排出口２３を通りパイプ３０のパイプ上側排出口２４より密閉容器０１の内壁へ潤滑油０２を飛散させる。

スラスト円板２６は、シャフト１２と回転子０４の回転運動をスラスト円板下面３２とスラスト受け部３１で軸支している。また、シャフト１２の回転運動はコネクティングロッド１９を介して偏心軸部１５と連結したピストン１６の往復運動に変わるが、その際、回転軸心がアンバランスとなり振動を発生させる。カウンターウエイト２５を偏心軸部１５と反する位置に配置することで、回転軸心のアンバランスを補い振動を抑える。
実開昭５５−１４９５８４号公報

しかしながら、上記従来の構成では、スラスト円板下面３２がスラスト受け部３１と直接接触し摺動するため、スラスト円板下面３２の面精度が要求され、高精度な仕上げ研磨加工が必要であり、さらに、スラスト円板下面３２の摺動面を傷付けないようにするため仕上げ研磨加工後の取り扱いに細心の注意が不可欠であり、製造コストが高いという課題を有していた。

また、近年圧縮機は低振動化と小型化が進み、全高を低くすることが求められているにもかかわらず、カウンターウエイト２５を設置するための空間を副軸下部２９に設ける必要があり、全高を低くすることが難しいという課題を有していた。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、製造コストが安く、また全高を低く抑えることのできる圧縮機を提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するために、本発明の圧縮機は、副軸受部の上端面に前記副軸受部と同軸状にスラスト受け部を形成し、前記スラスト受け部と摺動するバネ鋼材からなるスラストワッシャーを副軸部の上端面に固定したものであり、前記スラストワッシャーを摺動面とすることで高精度な仕上げ研磨加工が不要となる。

本発明は、高精度な仕上げ研磨加工が不要となることで製造コストが安い圧縮機を提供することができる。

請求項１に記載の発明は密閉容器内に潤滑油を貯溜するとともに電動要素と前記電動要素によって駆動される圧縮要素を収容し、前記圧縮要素は偏心軸部と前記偏心軸部を挟んで上下に同軸状に設けた副軸部および主軸部とを有したシャフトと、略円筒形の圧縮室を備えたシリンダーブロックと、前記シリンダーブロックに形成され前記シャフトの前記主軸部を軸支する主軸受部および前記副軸部を軸支する副軸受部と、前記圧縮室内で往復運動するピストンと、前記ピストンと前記偏心軸部とを連結するコネクティングロッドと、前記シャフトに形成され、下端が前記潤滑油に浸漬し、上端が前記副軸部の上端面に貫通開口する給油機構とを備えており、前記副軸受部の上端面に前記副軸受部と同軸状にスラスト受け部を形成し、前記スラスト受け部と摺動するバネ鋼材からなるスラストワッシャーを前記副軸部の前記上端面に固定したもので、シャフトや電動要素の自重から生ずるスラスト荷重を受ける摺動面が、面精度の良いバネ鋼材からなるため、研磨加工が不要となり、傷付きや打痕などの信頼性の観点においても取り扱いを容易にすることができ、製造コストが安い圧縮機を提供することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１の発明にスラストワッシャーは、副軸部上端に固定するカウンターウエイトと副軸部の上端面との間に挟持固定されるとともに、前記スラストワッシャーの外径はスラスト受け部の外径より大きく、前記カウンターウエイトの前記スラストワッシャーとの当接部の外径は前記スラスト受け部内径より大きく、かつ前記スラストワッシャーの外径より小さくしたもので、シャフトの副軸下部の取付け部位及び空間が不要となり、さらにカウンターウエイトのスラスト荷重受けとしての強度を保ちつつ、反ウエイト側の慣性力を小さくできるため、請求項１に記載の発明の効果に加えてさらに、ウエイト側の質量を小さくすることができ、カウンターウエイトを薄く形成できるので、圧縮機の全高を低くすることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項２の発明に、双方向の回転にそれぞれ対応する独立した二つのオイル排出口を副軸部の上端面に備えるとともに、前記二つのオイル排出口が一つの連通開口する異形孔をカウンターウエイトとスラストワッシャーとの当接部に穿設したもので、反ウエイト側への質量がさらに減少することとなるため、請求項２に記載の発明に加えてさらに、ウエイト側の質量を小さくすることができるので、圧縮機の全高をさらに低くすることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項３または４に記載の発明に、カウンターウエイトを副軸部の上端部にボルトによって固定するとともに、弾性力のあるピンをカウンターウエイトと前記副軸部の前記上端部の双方に設けたピン穴に圧入固定したもので、カウンターウエイトを副軸部の上端部にズレなく組付けでき、ピンがカウンターウエイトの貫通孔と副軸部の上端面のピン穴に圧入固定となるため、始動停止の運転が繰り返されようともボルトのゆるみとカウンターウエイトのズレを回り止めとして防ぎ、さらに信頼性の高い圧縮機を提供することができる。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における圧縮機の断面図である。

図２は、同実施の形態における圧縮機のシャフト副軸周辺の斜視図である。

図３は、同実施の形態における圧縮機のシャフト副軸周辺の要部断面図である。

図１、図２、図３において、密閉容器１０１内に潤滑油１０２を貯溜するとともに固定子１０３と回転子１０４とからなる電動要素１０５と、電動要素１０５によって駆動される圧縮要素１０６を収容しており、内部は冷媒ガス１０７で満たされている。

次に圧縮要素１０６について構成を説明する。

シリンダーブロック１０８は、略円筒形の圧縮室１０９と主軸受部１１０を備えている。副軸受部１１１は主軸受部１１０と同心上で且つ圧縮室１０９を主軸受部１１０で挟むように対向する位置でシリンダーブロック１０８に固定されている。

シャフト１１２は主軸部１１３と主軸部１１３に対し同心の副軸部１１４と主軸部１１３に対し偏心して形成された偏心軸部１１５を有する。主軸部１１３はシリンダーブロック１０８の主軸受部１１０に軸支されるとともに回転子１０４が圧入固定され、副軸部１１４は副軸受部１１１に軸支されている。

略円筒形のピストン１１６は、圧縮室１０９の反対側に開口する中空部１１７を有し、中空部１１７には偏心軸部１１５と軸心が平行に配設されたピストンピン１１８が固定されている。そしてピストン１１６は圧縮室１０９内に遊嵌されるとともに、ピストンピン１１８を介して偏心軸部１１５との間をコネクティングロッド１１９によって連結されている。

シャフト１１２には、シャフト下端給油部１２０が潤滑油１０２に浸漬し、シャフト下端給油部１２０から副軸部１１４の上端面１２１に貫通する給油孔１２２を設けており、双方向の回転にそれぞれ対応する独立した二つのオイル排出口１２３を副軸部１１４の上端面１２１に備えてた給油機構１２２ａを形成している。

副軸受部１１１の上面には、副軸受部１１１と同心状にスラスト受け部１３１を形成している。

カウンターウエイト１２５は半円弧状の当接部１２５ａとウエイト部１２５ｂからなり、鉄板を打ち抜いて形成されている。そしてウエイト部１２５ｂが偏心軸部１１５に対して反対側に突出するよう、副軸部１１４の上端面１２１に配設される。

略円盤状のスラストワッシャー１２６は、面精度の良いバネ鋼材からなり、スラスト受け部１３１とカウンターウエイト１２５の間に配置され、副軸部１１４の上端面１２１とカウンターウエイト１２５との間にボルト１２７によって挟持固定され、スラスト受け部１３１と摺動する。

スラストワッシャー１２６の外形寸法はスラスト受け部１３１の外形寸法より大きく、カウンターウエイト１２５のスラストワッシャー１２６との当接部１２５ａの外形寸法はスラスト受け部１３１の内径寸法より大きく、且つスラストワッシャー１２６の外形寸法より小さく構成している。

カウンターウエイト１２５およびスラストワッシャー１２６にはそれぞれ貫通孔１２８ａ，１２８ｂが形成されており、副軸部１１４の上端面１２１に穿設されたピン穴１２９に貫通孔１２８ａ，１２８ｂを貫通してピン１３０が挿入されることでカウンターウエイト１２５およびスラストワッシャー１２６の回転方向の位置が規制されている。ピン１３０は弾性力を有し、貫通孔１２８ａおよびピン穴１２９の双方に、圧入固定されている。

また、カウンターウエイト１２５およびスラストワッシャー１２６には二つのオイル排出口１２３に対応する位置にそれぞれ異形孔１２４ａ，１２４ｂが形成されている。

以上のように構成された圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。

電動要素１０５に電気が供給されると回転子１０４が回転し、シャフト１１２は回転駆動され、偏心軸部１１５の偏心回転運動がコネクティングロッド１１９を介してピストンピン１１８に伝わることで、ピストン１１６はシリンダーブロック１０８の圧縮室１０９内を往復運動し、冷媒ガス１０７は冷却システム（図示せず）から圧縮室１０９内へ吸入、圧縮された後、再び冷却システムへと吐出される。

シャフト１１２の回転に伴い、潤滑油１０２に浸漬したシャフト下端給油部１２０が回転することにより潤滑油１０２は汲み上げられ、給油孔１２２を通して各摺動部に供給されるとともに、オイル排出口１２３を通りカウンターウエイト１２５の異形孔１２４ａから密閉容器１０１内へ散布される。

スラストワッシャー１２６は、シャフト１１２の回転に伴いシャフト１１２や回転子１０４の自重から生ずるスラスト荷重を受けながらスラスト受け部１３１と摺動する。ここでスラストワッシャー１２６は面精度の良いバネ鋼材から形成されているので摺動面を研磨加工する必要が無く、加工工数を削減することができる。またバネ鋼材は硬度が高く、鋳物や焼結材の研磨面に比べ傷付きや打痕が付きにくく、取り扱いが容易になる。その結果、圧縮機の生産性を高めることで製造コストの安い圧縮機を得ることができる。

また、スラストワッシャー１２６の外形寸法をスラスト受け部１３１の外形寸法より大きくしていることで、スラスト受け部１３１の全面でスラスト荷重を受けるため、スラスト荷重を低くできる。そして当接部１２５ａの外形寸法はスラスト受け部１３１の内径寸法より大きく、且つスラストワッシャー１２６の外形寸法より小さくしているのでスラストワッシャー１２６のたわみを防ぎながら最小の外径寸法とすることができる。

カウンターウエイト１２５は偏心軸部１１５に対して反対側に突出するように配設されたウエイト部１２５ｂが、ピストン１１６やコネクティングロッド１１９の往復運動や偏心軸部１１５の偏心回転運動等から生ずるアンバランス成分を相殺するが、一方で当接部１２５ａは偏心回転運動するため、アンバランス成分を増加させてしまう。

しかしながら本実施の形態では当接部１２５ａを最小の外径寸法とすることができるため、アンバランス成分の増加を小さく抑えることができ、その結果、ウエイト部１２５ｂの質量を小さくすることができる。その結果、カウンターウエイト１２５を薄くすることができ、圧縮機の全高を低くすることができる。

また、更にカウンターウエイト１２５およびスラストワッシャー１２６には二つのオイル排出口１２３に対応する位置にそれぞれ投影面積の大きな異形孔１２４ａ，１２４ｂが形成されているため、異形孔１２４ａ，１２４ｂに相当する質量分、アンバランス成分を減らすことができ、その結果、ウエイト部１２５ｂの質量を小さくすることができる。その結果、カウンターウエイト１２５を薄くすることができ、圧縮機の全高を低くすることができる。

カウンターウエイト１２５およびスラストワッシャー１２６にはそれぞれ貫通孔１２８ａ，１２８ｂが形成されており、副軸部１１４の上端面１２１に穿設されたピン穴１２９に貫通孔１２８ａ，１２８ｂを貫通してピン１３０が挿入されることでカウンターウエイト１２５およびスラストワッシャー１２６の回転方向の位置が規制されている。

ピン１３０は貫通孔１２８ａおよびピン穴１２９の双方に、圧入固定されていることでカウンターウエイト１２５は副軸部１１４の上端面１２１に対して遊びがないため、シャフト１１２の急激な回転停止の際に生ずる回転方向の力が加わっても衝撃が生じないため、ボルト１２７のゆるみやカウンターウエイトのズレを防止することができ、高い信頼性を得ることができる。

以上のように本発明にかかる圧縮機は、振動の低減と全高を低くし信頼性の高いものとして有用であり空気圧縮機等の用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１における圧縮機の断面図 本発明の実施の形態１における圧縮機のシャフト副軸周辺の斜視図 本発明の実施の形態１における圧縮機の要部断面図 従来の圧縮機を示す断面図 従来の圧縮機の要部断面図

符号の説明

１０１ 密閉容器
１０２ 潤滑油
１０５ 電動要素
１０６ 圧縮要素
１０８ シリンダーブロック
１０９ 圧縮室
１１０ 主軸受部
１１１ 副軸受部
１１２ シャフト
１１３ 主軸部
１１４ 副軸部
１１５ 偏心軸部
１１６ ピストン
１１９ コネクティングロッド
１２１ 上端面
１２２ａ 給油機構
１２３ オイル排出口
１２４ａ、１２４ｂ 異形孔
１２５ カウンターウエイト
１２５ａ 当接部
１２５ｂ ウエイト部
１２６ スラストワッシャー
１２７ ボルト
１２８ａ、１２８ｂ 貫通孔
１２９ ピン穴
１３０ ピン
１３１ スラスト受け部

Claims (4)

1. 密閉容器内に潤滑油を貯溜するとともに電動要素と前記電動要素によって駆動される圧縮要素を収容し、前記圧縮要素は偏心軸部と前記偏心軸部を挟んで上下に同軸状に設けた副軸部および主軸部とを有したシャフトと、略円筒形の圧縮室を備えたシリンダーブロックと、前記シリンダーブロックに形成され前記シャフトの前記主軸部を軸支する主軸受部および前記副軸部を軸支する副軸受部と、前記圧縮室内で往復運動するピストンと、前記ピストンと前記偏心軸部とを連結するコネクティングロッドと、前記シャフトに形成され、下端が前記潤滑油に浸漬し、上端が前記副軸部の上端面に貫通開口する給油機構とを備えており、前記副軸受部の前記上端面に前記副軸受部と同軸状にスラスト受け部を形成し、前記スラスト受け部と摺動するバネ鋼材からなるスラストワッシャーを前記副軸部の前記上端面に固定した圧縮機。
2. スラストワッシャーは、副軸部上端に固定するカウンターウエイトと副軸部の上端面との間に挟持固定されるとともに、前記スラストワッシャーの外径はスラスト受け部の外径より大きく、前記カウンターウエイトの前記スラストワッシャーとの当接部の外径は前記スラスト受け部内径より大きく、かつ前記スラストワッシャーの外径より小さくした請求項１の圧縮機。
3. 給油機構は双方向の回転にそれぞれ対応する独立した二つのオイル排出口を副軸部の上端面に備えるとともに、前記二つのオイル排出口が連通開口する異形孔をカウンターウエイトとスラストワッシャーとの当接部に穿設した請求項２に記載の圧縮機。
4. カウンターウエイトを副軸部の上端面にボルトによって固定するとともに、弾性力のあるピンをカウンターウエイトおよび前記副軸部の前記上端面の双方に設けたピン穴に圧入固定した請求項２または請求項３のいずれか１項記載の圧縮機。

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