JP2008208752A - 圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮機の剛性を高めつつも、貫通孔から余分な油及び空洞内に溜まったガスを排出することが目的とされる。
【解決手段】圧縮機１は、モータ６０、クランク軸３及び軸受１１を備える。モータ６０は、所定の軸９１を中心として回転する回転子６を備える。クランク軸３は、回転子６に連結されている。軸受１１は、クランク軸３を回転自在に支持する。クランク軸３には、空洞３ａと、貫通孔３ｃとが設けられている。空洞３ａは、クランク軸３の端３１から、所定の軸９１に沿って回転子６の近傍まで延びる。貫通孔３ｃは、空洞３ａからクランク軸３の側面３２へと貫通し、回転子６と軸受１１との間の空隙３２１と、空洞３ａとを連通させる。貫通孔３ｃの、それが貫通する方向９２に対する断面について、所定の軸９１に沿う方向についての長さは、所定の軸９１に垂直な方向についての長さよりも大きい。
【選択図】図１

Description

本発明は圧縮機に関し、特にクランク軸に設けられた孔であって余分な油及び空洞内に溜まったガスを排出するものに関する。

従来から、下掲の特許文献１に開示されているように、圧縮機において、クランク軸を用いて潤滑油などの油を所望の箇所へと導く技術が提案されている。具体的には、クランク軸に空洞を設けることで、クランク軸の回転を利用して、油をクランク軸の端から空洞内へと導く。空洞内に導かれた油は、空洞を通って例えば摩擦の生じやすい部分へと供給される。

空洞内に導かれた油のうち所望の箇所に供給されたもの以外の余分な油及び空洞内に溜まったガスは、クランク軸に設けられた貫通孔から排出される。かかる貫通孔は、空洞から延び、クランク軸を回転する回転子と、クランク軸を支持する軸受との間の空隙へと開口している。
特開２０００−２１３４８３号公報

クランク軸を回転子及び軸受に設ける工程では、所定の軸の沿ってずれ誤差が生じやすい。このため、回転子と軸受との間の距離が小さいと、貫通孔が回転軸や軸受によって塞がり、余分な油及び空洞内に溜まったガスが排出できないおそれがある。このため、クランク軸のずれ誤差を考慮して、回転子と軸受との間の距離を大きくする必要があった。しかし、回転子と軸受との間の距離が大きいと圧縮機の剛性が低下するので望ましくない。

クランク軸を精度良く回転子及び軸受に設けることで、貫通孔の塞がりは防止できるが、精度を良くするためには高価な装置が必要であるため望ましくない。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、圧縮機の剛性を高めつつも、貫通孔から余分な油及び空洞内に溜まったガスを排出することが目的とされる。

第１の発明にかかる圧縮機は、モータと、クランク軸と、軸受とを備える。モータは、所定の軸を中心として回転する回転子を有する。クランク軸は、回転子に連結される。軸受は、クランク軸を回転自在に支持する。クランク軸には、空洞と、貫通孔とが設けられている。空洞は、クランク軸の端から、所定の軸に沿って少なくとも回転子の近傍まで延びる。貫通孔は、空洞からクランク軸の側面へと貫通し、回転子と軸受との間の空隙と、空洞とを連通させる。貫通孔の、それが貫通する方向に対する断面について、所定の軸に沿う方向についての長さは、少なくとも側面において所定の軸に垂直な方向についての長さよりも大きい。

第２の発明にかかる圧縮機は、第１の発明にかかる圧縮機であって、貫通孔の断面は、貫通する方向についてのいずれの位置においても、所定の軸に沿う方向についての長さが、所定の軸に垂直な方向についての長さよりも大きい。

第３の発明にかかる圧縮機は、第１または第２の発明にかかる圧縮機であって、クランク軸には、空洞から側面へと貫通する複数の孔が、一つの貫通孔として設けられている。所定の軸に沿う方向において、一の孔の位置と他の孔の位置とはずれている。

第４の発明にかかる圧縮機は、第３の発明にかかる圧縮機であって、孔の、それが貫通する方向に対する断面は、円状を呈する。

第５の発明にかかる圧縮機は、第３または第４の発明にかかる圧縮機であって、複数の孔は、所定の軸に沿って配置されている。

第６の発明にかかる圧縮機は、第３乃至第５の発明のいずれか一つにかかる圧縮機であって、所定の軸に沿う方向において隣接する孔同士は、互いに繋がっている。

第７の発明にかかる圧縮機は、第１乃至第６の発明のいずれか一つにかかる圧縮機であって、二酸化炭素を主成分として含む冷媒を圧縮する。

第１の発明にかかる圧縮機によれば、回転子と軸受との間の距離が小さくて、かつずれ誤差があっても、貫通孔の断面は所定の軸に沿って長いので、貫通孔が回転子や軸受によって塞がるのを防止することができる。よって、圧縮機の剛性を高めつつも、貫通孔から余分な油及び空洞内に溜まったガスを排出することができる。

第２の発明にかかる圧縮機によれば、断面の形状を同一にすることができるので、貫通孔の形成が容易になる。

第３または第６の発明にかかる圧縮機によれば、孔を複数設けるだけで、貫通孔を容易に得ることができる。

第４の発明にかかる圧縮機によれば、断面が円形状の孔を採用することで、貫通孔の成形がより容易になる。

第５の発明にかかる圧縮機によれば、貫通孔の断面について、所定の軸に沿う方向についての長さを、所定の軸に垂直な方向についての長さよりも大きくしやすい。しかも、クランク軸に孔を複数設けても、クランク軸の強度が低下しにくい。

第７の発明にかかる圧縮機によれば、二酸化炭素を主成分として含む冷媒を用いた空調機に適用できる。

図１は、本発明の実施の形態にかかる圧縮機の断面を概念的に示す。圧縮機１は、ケース５０、モータ６０、クランク軸３、クランクピン１５、摺動部１６、軸受１１、１２、圧縮室４、吸入管１８を備える。圧縮機１は、例えば二酸化炭素を主成分として含む冷媒を圧縮する。かかる圧縮機１は、例えば当該冷媒を用いた空調機に搭載することができる。

ケース５０には、モータ６０、クランク軸３、クランクピン１５、摺動部１６、軸受１１，１２及び圧縮室４がそれぞれ格納されている。

モータ６０は、所定の軸９１を中心として回転する回転子６と、固定子７とを備える。図１では、回転子６は、固定子７に対して内周側からエアギャップ８を介して対向している。

クランク軸３は、回転子６に連結されており、圧縮室４を貫く。クランクピン１５は、所定の軸９１に対して偏心しており、圧縮室４内の位置でクランク軸３に設けられている。クランク軸３は、回転子６の回転をクランクピン１５に伝達する。クランクピン１５の外周には、圧縮室４の内面に摺動自在に接触している摺動部１６が連結されている。

軸受１１，１２はいずれも、クランク軸３を回転自在に支持する。

圧縮室４では、吸入管１８から吸入された冷媒が圧縮される。具体的には、クランクピン１５の回転に伴って摺動部１６が回転することで、圧縮室４内の冷媒は圧縮される。

図１では、軸受１１，１２とシリンダ１３とで囲まれた空間を圧縮室４として用いている。具体的には、シリンダ１３が、所定の軸９１の周りでリング状を呈し、ケース５０の内面に固定されている。軸受１１と軸受１２とがそれぞれ、クランク軸３を支持しつつ、所定の軸９１に沿う方向においてシリンダ１３を両側から塞いで密閉する。なお図１では、軸受１１及び軸受１２はシリンダ１３に対してそれぞれ、モータ６０側およびそれとは反対側に配設されている。

圧縮された冷媒は、圧縮室４内において所定の圧力に達すると、圧縮室４に設けられた弁から排出される。排出された冷媒は、モータ６０と圧縮室４との間の空間５、エアギャップ８をこの順に通って、モータ６０の圧縮室４とは反対側へと流れ、吐出管から吐出される。なお図１では、圧縮室４から排出された冷媒の流れが、破線矢印６０で示されている。

クランク軸３には、空洞３ａと、貫通孔３ｂ，３ｃとが設けられている。空洞３ａは、クランク軸３の端３１から、所定の軸９１に沿って回転子６の近傍まで延びる。なお図１では、端３１は、モータ６０に対して軸受１１，１２側に位置している。

クランク軸３が回転することで、空間２に溜められた油がクランク軸３の端３１から空洞３ａへと導かれる（矢印２０）。当該油には例えば潤滑油が採用できる。

貫通孔３ｂは、空洞３ａから、クランク軸３の側面３２のうち軸受１１と摺れる部分へと貫通している。貫通孔３ｂを設けることで、空洞３ａ内に導かれた油をクランク軸３と軸受１１とが摺れる部分へと導くことができる（矢印２０ａ）。よって、クランク軸３と軸受１１との間の摩擦が低減され、以って圧縮機の圧縮効率が高まる。

例えば、図１に示されるように貫通孔３ｂを圧縮室４に近い位置に設けることが望ましい。なぜなら、圧縮室４へも油を導くことができるからである。圧縮室４内に導かれた油は、シリンダ１３及び軸受１１，１２と、摺動部１６との間に流れ込み、摺動部１６の回転によって生じる摩擦が低減される。

貫通孔３ｃは、空洞３ａからクランク軸３の側面３２へと貫通し、回転子６と軸受１１との間の空隙３２１と、空洞３ａとを連通させる。貫通孔３ｃを設けることで、貫通孔３ｂから流れ出ずに空洞３ａ内に残った余分な油及び空洞３ａ内に溜まったガス（矢印２０ｂ）が、貫通孔３ｃから排出される。排出された油は、空間２へと戻る。

以下では、貫通孔３ｃの形状について具体的に説明する。

第１の実施の形態．
図２は、圧縮機１からクランク軸３だけを取り出して、貫通孔３ｃが貫通する方向９２からクランク軸３を見た図である。図３は、図２で示される位置III−IIIでのクランク軸３の断面を示した図である。

貫通孔３ｃの方向９２に対する断面について、所定の軸９１に沿う方向についての長さＬ１は、所定の軸９１に垂直な方向についての長さＬ２よりも大きい。図２では当該断面は、所定の沿って延びたトラック（track）の形状を呈している。なお、当該断面の形状は、トラックの形状に限られるものではなく、長さＬ１が長さＬ２よりも大きければ他の形状であっても良い。例えば、長軸が所定の軸９１に沿う楕円状であっても良い。

かかる貫通孔３ｃによれば、回転子６と軸受１１との間の距離Ｌ３が小さくて、かつクランク軸３を回転子６及び軸受１１，１２に設ける際にずれ誤差が生じても、貫通孔３ｃの断面は所定の軸９１に沿って長いので、貫通孔３ｃが回転子６や軸受１１によって塞がるのを防止することができる。よって、圧縮機１の剛性を高めつつも、貫通孔３ｃから余分な油及び空洞３ａ内に溜まったガスを排出することができる。

貫通孔３ｃが塞がらないことを図４〜図６を用いて、より詳細に説明する。図４〜図６は、クランク軸３が回転子６及び軸受１１に設けられた状態を、図３で示される断面と同じ面で示す。なお、従来技術との比較のため、図４〜図６には断面の形状が円状で、その直径Ｌ４が長さＬ２と同程度である貫通孔３ｄが破線で示されている。

クランク軸３を回転子６及び軸受１１に設ける場合、ずれ誤差が生じやすく、以って貫通孔３ｄを所望の位置に精度良く配置することは困難である。そうすると、貫通孔３ｄの形状のままでは、回転子６と軸受１１との間の距離Ｌ３を貫通孔３ｄの直径Ｌ４と同程度にすると（図４〜図６）、ずれ誤差によって貫通孔３ｄが塞がりやすく（図５または図６）、精度良くクランク軸３を設けること（図４）は困難である。

一方、貫通孔３ｃによれば、回転子６及び軸受１１に対してクランク軸３がずれたとしても、貫通孔３ｃは所定の軸９１に沿って長いので、塞がりにくい（図５または図６）。

図２及び図３では、貫通孔３ｃの断面は、方向９２についてのいずれの位置においても、長さＬ１は長さＬ２よりも大きい。かかる態様によれば、図１に示されるように断面の形状を、方向９２についてのいずれの位置においても同じにすることができる。よって、貫通孔３ｃの形成が容易である。

図７及び図８は、図２及び図３で示されるのとは異なる形状を呈する貫通孔３ｃを示す。図７は、図２と同様の視点から貫通孔３ｃを見た図である。また図８は、図７で示される位置VIII−VIIIでのクランク軸３の断面を示した図である。

かかる貫通孔３ｃの断面は、空洞３ａ側では円状を呈し、側面３２側では第２で示されるのと同じトラックの形状を呈している。

かかる貫通孔３ｃによっても、貫通孔３ｃが回転子６や軸受１１によって塞がるのを防止することができ、以って圧縮機１の剛性を高めつつも、貫通孔３ｃから余分な油及び空洞３ａ内に溜まったガスを排出することができる。

なお、上述した貫通孔３ｃの形状はいずれも、次のように把握することができる。すなわち、貫通孔３ｃの断面は、少なくとも側面３２において長さＬ１が長さＬ２よりも大きい。

第２の実施の形態．
図９及び図１１は、圧縮機１からクランク軸３だけを取り出して、貫通孔３ｃが貫通する方向９３からクランク軸３を見た図である。図１０は、図９で示される位置X−Xでのクランク軸３の断面を示した図である。

図９及び図１１では、複数の孔３ｃ１が一つの貫通孔３ｃとしてクランク軸３に設けられている。複数の孔３ｃ１はいずれも、側面３２から空洞３ａへと貫通しており（図１０）、所定の軸９１に沿う方向において、一の孔３ｃ１の位置と他の孔３ｃ１の位置とがずれている。

図９では、孔３ｃ１同士は互いに離間している。例えば図１１に示されるように、孔３ｃ１同士は互いに繋がっていても良い。具体的には、所定の軸９１に沿う方向において互いに隣接する孔３ｃ１同士が、互いに繋がっている。

図９及び図１１では、方向９３に対する孔３ｃ１の断面について、所定の軸９１に沿う方向についての長さを符号Ｌ５で表し、所定の軸９１に垂直な方向については長さを符号Ｌ６で表している。孔３ｃ１のすべてについて長さＬ５を足し合わせたもの、及び孔３ｃ１の長さＬ６をそれぞれ、第１の実施の形態で説明した貫通孔３ｃの長さＬ１、及び長さＬ２と把握することができる。

本実施の形態にかかる貫通孔３ｃによれば、孔３ｃ１を複数設けるだけで、長さＬ１が長さＬ２よりも大きい貫通孔３ｃを容易に得ることができる。なお、孔３ｃ１の個数は２つでも良いし、４つ以上であっても良い。また、複数の孔３ｃ１のそれぞれの断面形状は、互いに異なっていても良い。

図９及び図１１では、所定の軸９１に沿う方向に沿って配置されている。複数の孔３ｃ１を所定の軸９１に沿って並べることで、貫通孔３ｃの断面について、長さＬ１を長さＬ２よりも大きくしやすい。しかも、クランク軸３に孔３ｃ１を複数設けても、クランク軸３の強度が低下しにくい。

図９では、孔３ｃ１の方向９３に対する断面は円状である。これにより、貫通孔３ｃの成形がより容易になる。

本発明の実施の形態にかかる圧縮機の断面を概念的に示す図である。 第１の実施の形態で説明される、貫通孔３ｃの形状を概念的に示す図である。 図２で示される位置III−IIIでのクランク軸３の断面を示した図である。 クランク軸３が回転子６及び軸受１１に設けられた状態を示す図である。 クランク軸３が回転子６及び軸受１１に設けられた状態を示す図である。 クランク軸３が回転子６及び軸受１１に設けられた状態を示す図である。 貫通孔３ｃの形状を概念的に示す図である。 図７で示される位置VIII−VIIIでのクランク軸３の断面を示した図である。 第２の実施の形態で説明される、貫通孔３ｃの形状を概念的に示す図である。 図９で示される位置X−Xでのクランク軸３の断面を示した図である。 貫通孔３ｃの形状を概念的に示す図である。

符号の説明

３ クランク軸
３ａ 空洞
３ｃ 貫通孔
３ｃ１ 孔
６ 回転子
１１ 軸受
３１ 端
３２ 側面
６０ モータ
９１ 所定の軸
９２，９３ 貫通する方向
３２１ 空隙
Ｌ１，Ｌ２ 長さ

Claims (7)

1. 所定の軸（９１）を中心として回転する回転子（６）を有するモータ（６０）と、
   前記回転子に連結されるクランク軸（３）と、
   前記クランク軸を回転自在に支持する軸受（１１）と
   を備え、
   前記クランク軸には、
   前記クランク軸の端（３１）から、前記所定の軸に沿って少なくとも前記回転子の近傍まで延びる空洞（３ａ）と、
   前記空洞から前記クランク軸の側面（３２）へと貫通し、前記回転子と前記軸受との間の空隙（３２１）と、前記空洞とを連通させる貫通孔（３ｃ）と
   が設けられ、
   前記貫通孔の、それが貫通する方向（９２）に対する断面について、前記所定の軸に沿う方向についての長さ（Ｌ１）は、少なくとも前記側面において前記所定の軸に垂直な方向についての長さ（Ｌ２）よりも大きい、圧縮機。
2. 前記貫通孔（３ｃ）の前記断面は、前記貫通する方向（９２）についてのいずれの位置においても、前記所定の軸（９１）に沿う前記方向についての前記長さ（Ｌ１）が、前記所定の軸に垂直な前記方向についての前記長さ（Ｌ２）よりも大きい、請求項１記載の圧縮機。
3. 前記クランク軸（３）には、前記空洞（３ａ）から前記側面（３２）へと貫通する複数の孔（３ｃ１）が、一つの前記貫通孔（３ｃ）として設けられ、
   前記所定の軸（９１）に沿う方向において、一の前記孔の位置と他の前記孔の位置とがずれている、請求項１または請求項２記載の圧縮機。
4. 前記孔（３ｃ１）の、それが貫通する方向（９３）に対する断面は、円状を呈する、請求項３記載の圧縮機。
5. 前記複数の孔（３ｃ１）は、前記所定の軸（９１）に沿って配置される、請求項３または請求項４記載の圧縮機。
6. 前記所定の軸（９１）に沿う方向において隣接する前記孔（３ｃ１）同士は、互いに繋がっている、請求項３乃至請求項５のいずれか一つに記載の圧縮機。
7. 二酸化炭素を主成分として含む冷媒を圧縮する、請求項１乃至請求項６のいずれか一つに記載の圧縮機。

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