JP2007046537A - 密閉型回転式圧縮機及びこれを用いた冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ボールベアリングの使用による諸問題を解決し、ボールベアリングの使用を可能にして、軸受部の摩擦損失を低減できる密閉型回転式圧縮機を提供する。
【解決手段】本密閉型回転式圧縮機は、主軸受５４に複数のボールベアリング５６、５７を設けるとともに副軸受５５にボールベアリング５８を設け、主軸受５４の両端側に位置するボールベアリング５６、５７間の距離を主軸受５４のシリンダブロック５２側に位置するボールベアリング５７と副軸受５５のボールベアリング５８間の距離よりも大きくする。
【選択図】 図２

Description

本発明は密閉型回転式圧縮機及びこれを用いた冷凍サイクル装置に係り、特に軸受支持部にボールベアリングを用いた密閉型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。

空気調和機等の冷凍サイクル装置の冷媒圧縮機に用いられる回転式圧縮機の軸受部には、油潤滑によるジャーナルベアリングが多く用いられている。このようなジャーナルベアリングには軸受メタルが設けられ、この軸受メタルと軸の間に油膜を形成することで軸から受ける荷重を支えているが、軸受メタルが徐々に摩耗してゆき、軸受メタルの摩耗分だけ軸と軸受メタルのクリアランスが拡大し、軸と軸受メタルのクリアランスがある程度以上に達すると、軸と軸受メタルの間に油膜を保持することが不可能になり、軸の焼付き等のトラブルが発生する問題がある。

一方、軸受部の摩耗損失を低減できるベアリングとして、ボールベアリングがあるが、その使用には、次のような問題がある。

ボールベアリングは点支持であるので、回転軸の撓みが大きくなったり、ボールベアリングの内部隙間に起因して、圧縮部のクリアランスがずれたり、あるいは潤滑が不確実になるなどである。

なお、特許文献１には、ボールベアリングの長寿命化を図った圧縮機が提案なされ、特許文献２には、ローラと回転軸に偏心部間にベアリングを介装した回転式圧縮機が提案されている。
特開平６−１０８６５号公報 特開平７−８３１８１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、ボールベアリングの使用による諸問題を解決し、ボールベアリングの使用を可能にして、軸受部の摩擦損失を低減できる密閉型回転式圧縮機を提供することを目的とする。

また、故障のない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、本発明に係る密閉型回転式圧縮機は、密閉ケース内に電動機部と、この電動機部と回転軸を介して連結された回転圧縮要素を収納してなり、前記回転圧縮要素は、シリンダ室を形成するシリンダブロックと、前記シリンダ室内で前記回転軸の偏心部に嵌合されたローラと、前記シリンダブロックの前記電動機部側に設けられ前記回転軸を支持する主軸受と、前記シリンダブロックの反電動機部側に設けられ前記回転軸を軸支する副軸受とを備えた密閉型回転式圧縮機において、前記主軸受に複数のボールベアリングを設けるとともに副軸受にボールベアリングを設け、前記主軸受の両端側に位置する前記ボールベアリング間の距離を前記主軸受のシリンダブロック側に位置する前記ボールベアリングと前記副軸受の前記ボールベアリング間の距離よりも大きくし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、請求項１乃至３に記載の圧縮機と、凝縮器と、膨張装置と、蒸発器を備える。

本発明に係る密閉型回転式圧縮機によれば、ボールベアリングの使用を可能にして、軸受部の摩擦損失を低減できる密閉型回転式圧縮機を提供することができる。

また、本発明に係る冷凍サイクル装置によれば、故障のない冷凍サイクル装置を提供することができる。

以下、本発明に係る密閉型回転式圧縮機の一実施形態について添付図面を参照して説明する。

図１は本発明に係る密閉型回転式圧縮機及び冷凍サイクル装置の概念図、図２はその回転圧縮要素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Ｓは、本発明の圧縮機１と、凝縮器１１と、膨張装置１２と、蒸発器１３とを備える。

本発明の圧縮機１は、密閉ケース２を備え、この密閉ケース２内には電動機部３と、この電動機部３と回転軸４を介して連結された回転圧縮要素５を収納する。

図１及び図２に示すように、回転圧縮要素５は、シリンダ室５１を形成するシリンダブロック５２と、シリンダ室５１内で回転軸４の偏心部４ａに嵌合されたローラ５３と、シリンダブロック５２の電動機部側に設けられ、回転軸４を軸支する主軸受５４と、シリンダブロック５２の反電動機部側に設けられ回転軸４を支持する副軸受５５とを備える。

主軸受５４には、その両端近傍に複数例えば２個のボールベアリング５６、５７を設け、副軸受５５には、ボールベアリング５８を設ける。そして、主軸受５４の反シリンダブロック側に位置するボールベアリング５６と主軸受５４のシリンダブロック側に位置するボールベアリング５７間の距離Ｌｂを、ボールベアリング５７とボールベアリング５８間の距離Ｌｏよりも大きくする。

２個のボールベアリング５６、５７間の距離Ｌｂが大きいほど、回転軸４の傾きが小さくなり、モータロータ（図示せず）の振れ回りは小さくなる。また、２個のボールベアリング５７、５８間の距離Ｌｏが小さいほど、ガス荷重点から支持点までの距離が小さくなるので、回転軸４の撓みを小さくできる。さらに、距離Ｌｂ＞距離Ｌｏとすることによって、主軸受５４側の回転軸４の撓みを抑えることができるので、それに伴って偏心部４ａの変位量も抑えられ、回転式で重要なローラ５３とシリンダ室５１間のクリアランスを小さく保つことができる。

また、ローラ５３は回転軸４の偏心部４ａにボールベアリング５９を介して嵌合し、ローラ５３の外径をＤｒ、主軸受５４及び副軸受５５のボールベアリング５６、５７の外径をＤｂ、回転軸４の偏心部４ａの偏心量をｅとしたとき、（Ｄｒ−２ｅ）＞Ｄｂとなるように設定するのが好ましい。

一般に密閉型回転式圧縮機では、ローラの内周側は吐出圧力のガスと油で満たされ、外周側は圧縮途中のガスが存在するので、この間は確実にシールしておく必要があり、このシール部はクリアランスとシール長が重要であり、シール長が小さいと漏れが大きくなり、圧縮機の性能が低下するが、本実施形態のように、ローラスラスト面のシールを確保するために、（Ｄｒ−２ｅ）＞Ｄｂにすることにより、シール長が確保でき、リークを防止できる。

また、偏心部４ａのスラスト方向両端側に回転軸４と偏心部４ａとの中間径を有する段差４ｂを形成し、それぞれボールベアリング５４、５５のストッパの役目を持たせることによって、回転軸４のスラスト方向の動きを規制する。

ボールベアリングを用いない構造では、シャフトに設けた段差と、主軸受、副軸受の端面で、スラスト方向の動きを規制している。これに対し、ボールベアリングを用いる構造では主軸受、副軸受の内径が拡がり、シャフトの動きを規制しにくいが、ボールベアリング５４、５５の内輪を使って、回転軸４に設けた段差によって回転軸４のスラスト方向の動きを規制することが可能となる。

さらに、図３に示すように、主軸受５４のシリンダブロック側に位置するボールベアリング５７及び副軸受５５のボールベアリング５８をシリンダ室５１に一部突出させることにより、ボールベアリング５７とボールベアリング５８の各シリンダブロック側端面間の距離Ｌｓをシリンダブロック５２の高さＬｃよりも小さくするのが好ましい。

これにより、距離Ｌｓが小さくなって回転軸４の撓みを小さくでき、偏心部４ａの変位量が小さくなるので、ローラ５３とシリンダ室５１間のクリアランスを小さく保つことができ、性能の向上、および軸受角部での軸かじりがなくなるなど信頼性も高めることができる。

ボールベアリングを用いない従来の構造では、主軸受と副軸受の間隔をシリンダ室高さより小さくするとクランク高さが小さくなり、面圧が大きくなるのでデメリットとなるが、ボールベアリングを用いる場合には、小さい高さ寸法で比較的大きな許容荷重を有することができるので、軸受端面より出張る位置で固定することが可能になり、その間隔をシリンダ室高さより小さくすることができる。

また、回転軸４の下端面から軸心に沿って設けた縦長孔４ｃと、この縦長孔４ｃに連通しボールベアリング５６近傍に位置する横孔４ｄからなる給油系を設け、ボールベアリング５６に潤滑油を供給する。ボールベアリング５６は、特に低回転域では油が供給されにくいが、上記給油系を設けることにより、ボールベアリングヘの油供給が確実に行われる。

上述のように、本実施形態に係る密閉型回転式圧縮機によれば、ボールベアリングの使用を可能にして、軸受部の摩擦損失を低減できる密閉型回転式圧縮機が実現される。

また、軸受部の摩擦損失を低減できる密閉型回転式圧縮機を用いることにより、故障のない冷凍サイクル装置が実現される。

本発明に係る密閉型回転式圧縮機及び冷凍サイクル装置の概念図。 本発明の一実施形態に係る密閉型回転式圧縮機の回転圧縮要素を拡大して示す縦断面図。 本発明の他の実施形態に係る密閉型回転式圧縮機の回転圧縮要素を拡大して示す縦断面図。

符号の説明

１…圧縮機、２…密閉ケース、３…電動機部、４…回転軸、１１…凝縮器、１２…膨張装置、１３…蒸発器、４１…偏心部、４２…段差、４３…縦長孔、４４…横孔、５…回転圧縮要素、５１…シリンダ室、５２…シリンダブロック、５３…ローラ、５４…主軸受、５５…副軸受、５６…ボールベアリング、５７…ボールベアリング、５８…ボールベアリング、５９…ボールベアリング、Ｓ…冷凍サイクル装置。

Claims (4)

1. 密閉ケース内に電動機部と、この電動機部と回転軸を介して連結された回転圧縮要素を収納してなり、前記回転圧縮要素は、シリンダ室を形成するシリンダブロックと、前記シリンダ室内で前記回転軸の偏心部に嵌合されたローラと、前記シリンダブロックの前記電動機部側に設けられ前記回転軸を支持する主軸受と、前記シリンダブロックの反電動機部側に設けられ前記回転軸を支持する副軸受とを備えた密閉型回転式圧縮機において、前記主軸受に複数のボールベアリングを設けるとともに副軸受にボールベアリングを設け、前記主軸受の両端側に位置する前記ボールベアリング間の距離を前記主軸受のシリンダブロック側に位置する前記ボールベアリングと前記副軸受の前記ボールベアリング間の距離よりも大きくしたことを特徴とする密閉型回転式圧縮機。
2. 前記回転軸の偏心部とローラ間にボールベアリングを設けるとともに、ローラの外径をＤｒ、主軸受及び副軸受のボールベアリングの外径をＤｂ、回転軸の偏心部の偏心量をｅとしたとき、
   ［数１］
   （Ｄｒ−２ｅ）＞Ｄｂ
   となるようにしたことを特徴とする請求項１記載の密閉型回転式圧縮機。
3. 前記主軸受のシリンダブロック側に位置するボールベアリングと副軸受のボールベアリングの各シリンダブロック側端面間の距離をシリンダブロックの高さよりも小さくしたことを特徴とする請求項１または２に記載の密閉型回転式圧縮機。
4. 請求項１乃至３に記載の圧縮機と、凝縮器と、膨張装置と、蒸発器を備えたことを特徴とする冷凍サイクル装置。

Images