JP2010144680A - Compressor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、圧縮機に関する。 The present invention relates to a compressor.
この種の技術として特許文献1は、密閉容器内の上部に伝動要素部、下部に圧縮要素部を収納し、伝動要素部の回転力を回転軸にて圧縮要素部に伝達し駆動するロータリ圧縮機を開示する。上記の回転軸は、回転軸の長軸と、回転軸の偏心軸部と、回転軸の短軸と、から構成される。そして、ローリングピストンを偏心軸部へ外嵌するために、短軸の外径は、長軸の外径より小さく設定される。この際、短軸の信頼性が低下しないよう、特許文献1では、短軸にリングを挿入固定することとしている。
As this type of technology,
上記特許文献1の構成は、構造が複雑である。
The structure of
本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、いわゆるリア軸部(上記特許文献1における短軸に相当)の信頼性を、上記特許文献1の構成と比較して簡素な構成で、向上することにある。
The present invention has been made in view of these points, and its main object is to compare the reliability of a so-called rear shaft portion (corresponding to the short axis in Patent Document 1) with the configuration of
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。 The problems to be solved by the present invention are as described above. Next, means for solving the problems and the effects thereof will be described.
第1の発明にかかる圧縮機は、シリンダ本体と、前記シリンダ本体を挟むように設けられる第1の軸受及び第2の軸受と、前記の第1の軸受と第2の軸受によって軸支され、前記シリンダ本体内に収容される偏心部を有し、この偏心部を前記シリンダ本体の内周面に沿って旋回可能に支持する、クランク軸と、前記偏心部に外嵌するローラと、前記シリンダ本体の上記内周面に凹設されるブレード収容部に対して進退し、前記シリンダ本体内に形成されるシリンダ室を圧縮室と吸入室とに区画するブレードと、前記シリンダ本体と前記第1の軸受を挟んで反対側に設けられ、前記クランク軸を回転させる、原動機と、を備える。前記シリンダ本体の上記内周面の中心から前記ブレード収容部を見る向きに前記クランク軸の回転角の0[deg.]をとり、このクランク軸の回転方向に正をとると、前記第2の軸受は、前記第1の軸受に対して、前記クランク軸の回転角=0〜180[deg.]に相当する方向へ心ズレする。以上の構成によれば、前記冷媒の圧縮によって生じる差圧荷重が最大となった際の、前記第2の軸受に対する前記クランク軸の傾きが小さくなるので、前記第2の軸受と前記クランク軸との片アタリが緩和され、もって、前記第2の軸受における前記クランク軸の信頼性が向上する。 The compressor according to the first invention is pivotally supported by a cylinder body, a first bearing and a second bearing provided so as to sandwich the cylinder body, and the first bearing and the second bearing, A crankshaft having an eccentric portion accommodated in the cylinder body, and rotatably supporting the eccentric portion along an inner peripheral surface of the cylinder body; a roller fitted on the eccentric portion; and the cylinder A blade that advances and retreats with respect to a blade accommodating portion that is recessed in the inner peripheral surface of the main body, and divides a cylinder chamber formed in the cylinder main body into a compression chamber and a suction chamber; the cylinder main body; And a prime mover that is provided on the opposite side of the bearing and rotates the crankshaft. The rotation angle of the crankshaft is 0 [deg.] So that the blade housing portion is viewed from the center of the inner peripheral surface of the cylinder body. ], And when the rotation direction of the crankshaft is positive, the second bearing has a rotation angle of the crankshaft of 0 to 180 [deg.] With respect to the first bearing. ] Misaligned in the direction corresponding to According to the above configuration, since the inclination of the crankshaft with respect to the second bearing when the differential pressure load generated by the compression of the refrigerant is maximized, the second bearing, the crankshaft, And the reliability of the crankshaft in the second bearing is improved.
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において、前記原動機から離れる方向へ前記偏心部から延びる前記クランク軸のリア軸部の直径は、前記原動機へ向かって前記偏心部から延びる前記クランク軸のフロント軸部の直径よりも小さい値に設定される。このように、前記リア軸部が前記フロント軸部に対して小径に設定されて前記リア軸部の信頼性に不利な条件となったとき、前述した片アタリを緩和する効果は一層有意義となる。 A compressor according to a second invention is the compressor according to the first invention, wherein the diameter of the rear shaft portion of the crankshaft extending from the eccentric portion in a direction away from the prime mover is set to the eccentric portion toward the prime mover. Is set to a value smaller than the diameter of the front shaft portion of the crankshaft extending from As described above, when the rear shaft portion is set to have a small diameter with respect to the front shaft portion and is in a condition unfavorable for the reliability of the rear shaft portion, the effect of alleviating the above-described one hit becomes more significant. .
第3の発明にかかる圧縮機は、第1又は第2の発明にかかる圧縮機において、前記原動機から離れる方向へ前記偏心部から延びる前記クランク軸のリア軸部の直径をφRとし、前記偏心部の直径をφEとすると、下記式(1)を満足する。 Compressor according to the third invention, in the first or compressor according to the second invention, the diameter of the rear shaft portion of the crankshaft extending from said eccentric portion in a direction away from the prime mover and phi R, the eccentric When the diameter of the part and phi E, satisfying the following formula (1).
このように、上記の式(1)を満足して前記リア軸部の信頼性に不利な条件となったとき、前述した片アタリを緩和する効果は一層有意義となる。 As described above, when the above-described expression (1) is satisfied and the condition is unfavorable for the reliability of the rear shaft portion, the effect of alleviating the one-side attack becomes more significant.
第4の発明にかかる圧縮機は、第1〜3の何れかの発明にかかる圧縮機において、前記冷媒として炭酸ガスを採用する。このように炭酸ガス向けの圧縮機では、前記冷媒の圧縮によって生じる差圧荷重が一際大きくなり、前記第2の軸受における前記クランク軸の信頼性に不利な条件となる。このような条件下、前述した片アタリを緩和する効果は一層有意義となる。 According to a fourth aspect of the present invention, in the compressor according to any one of the first to third aspects, carbon dioxide is employed as the refrigerant. Thus, in the compressor for carbon dioxide gas, the differential pressure load generated by the compression of the refrigerant becomes extremely large, which is a disadvantageous condition for the reliability of the crankshaft in the second bearing. Under such conditions, the effect of alleviating the one-sided attack described above becomes more significant.
以上の説明に述べたように、本発明によれば、以下の効果が得られる。 As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained.
第1の発明では、前記冷媒の圧縮によって生じる差圧荷重が最大となった際の、前記第2の軸受に対する前記クランク軸の傾きが小さくなるので、前記第2の軸受と前記クランク軸との片アタリが緩和され、もって、前記第2の軸受における前記クランク軸の信頼性が向上する。 In the first invention, since the inclination of the crankshaft with respect to the second bearing becomes small when the differential pressure load generated by the compression of the refrigerant becomes maximum, the second bearing and the crankshaft The single hit is alleviated, so that the reliability of the crankshaft in the second bearing is improved.
また、第2の発明では、このように、前記リア軸部が前記フロント軸部に対して小径に設定されて前記リア軸部の信頼性に不利な条件となったとき、前述した片アタリを緩和する効果は一層有意義となる。 Further, in the second invention, when the rear shaft portion is set to have a small diameter with respect to the front shaft portion as described above, the above-mentioned one attrition is reduced when the rear shaft portion becomes unfavorable for reliability. The mitigating effect is more meaningful.
また、第3の発明では、このように、上記の式(1)を満足して前記リア軸部の信頼性に不利な条件となったとき、前述した片アタリを緩和する効果は一層有意義となる。 Moreover, in the third invention, when the above-described expression (1) is satisfied and the reliability of the rear shaft portion is disadvantageous, the effect of relaxing the one-sided attack is more significant. Become.
また、第4の発明では、このように炭酸ガス向けの圧縮機では、前記冷媒の圧縮によって生じる差圧荷重が一際大きくなり、前記第2の軸受における前記クランク軸の信頼性に不利な条件となる。このような条件下、前述した片アタリを緩和する効果は一層有意義となる。 In the fourth aspect of the invention, in the compressor for carbon dioxide gas, the differential pressure load generated by the compression of the refrigerant is remarkably increased, which is a disadvantageous condition for the reliability of the crankshaft in the second bearing. It becomes. Under such conditions, the effect of alleviating the one-sided attack described above becomes more significant.
以下、図面を参照しつつ、本願発明の第一実施形態を説明する。 Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
先ず、図1に基づいて、本願発明の第一実施形態に係るロータリ圧縮機の構成を概説する。図1は、本願発明の第一実施形態に係るロータリ圧縮機の立面視断面図である。 First, based on FIG. 1, the structure of the rotary compressor which concerns on 1st embodiment of this invention is outlined. FIG. 1 is an elevational sectional view of a rotary compressor according to a first embodiment of the present invention.
図1に示されるロータリ圧縮機1は、例えば空気調和機などの冷凍システムの一部を構成するものとして利用される。即ち、空気調和機は、図示しない凝縮器や膨張機構、蒸発器と、上記のロータリ圧縮機1を主たる構成として備える。そして、ロータリ圧縮機1は、上記空気調和機内の冷媒(例えば炭酸ガスなど)を吸入し、所定の圧力で吐出する。
A
このロータリ圧縮機1は、本図に示されるように、密閉容器2と、この密閉容器2内に収容されるモータ部3及び圧縮部4と、を主たる構成として備える。モータ部3はクランク軸5を介して圧縮部4を駆動し、圧縮部4は略示のアキュームレータ6から低圧の冷媒を吸引して圧縮し、吐出する。密閉容器2内の高圧の冷媒は、吐出管7を介してロータリ圧縮機1の外部へ排出される。
As shown in the figure, the
圧縮部4は、円形孔8aを有するシリンダ本体8と、このシリンダ本体8を挟むように設けられるフロントヘッド9及びリアヘッド10と、を主たる構成として備え、シリンダ本体8に形成される上記の円形孔8aがフロントヘッド9及びリアヘッド10によって区画されることでシリンダ室11が形成される。端的に言えば、シリンダ本体8内にシリンダ室11が形成される。
The
前記のクランク軸5は、フロントヘッド9に形成されるフロント軸受12(第1の軸受)と、リアヘッド10に形成されるリア軸受13(第2の軸受)と、によって軸支され、シリンダ本体8内に収容される偏心部14を有し、この偏心部14をシリンダ本体8の円形孔8aの内周面8bに沿って旋回可能に支持する。上記の偏心部14は、クランク軸5の回転に伴って上記の内周面8bに沿って旋回するように、クランク軸5と一体的に形成される。
The
次に、図2を参照されたい。図2は、図1の2−2線矢視断面図である。本図に示されるように、クランク軸5の偏心部14には円筒状に形成されるローラ15が外嵌され、このローラ15の外周面15aからクランク軸5の軸方向に対して垂直な方向へブレード16が延出し、このブレード16は、シリンダ本体8の内周面8bに凹設されるブレード収容部17内へ一対のブッシュ18を介して収容される。このブレード16は、上記のシリンダ室11を圧縮室27aと吸入室27bとに区画する(図4も併せて参照)。そして、上記のブレード収容部17の近傍には、前記のアキュームレータ6から冷媒の供給を受けるための供給ポート19が形成され、この供給ポート19にはアキュームレータ6に接続される供給管20(図1併せて参照)が挿嵌されると共に、供給ポート19はシリンダ本体8の円形孔8aの内周面8bに供給口21を有する。
Reference is now made to FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line 2-2 of FIG. As shown in this figure, a
次に、図1と図3を併せて参照されたい。図3は、図1の3−3線矢視断面図である。図1及び図3に示されるように、上記のフロントヘッド9は、板状に形成され、シリンダ本体8の円形孔8aを閉塞すると共に、クランク軸5が貫通する貫通孔9aを有する板部9bと、この板部9bの貫通孔9aの縁からモータ部3へ向かって円筒状に延出して形成される前述のフロント軸受12(第1の軸受)と、から構成される。フロントヘッド9の板部9bには、シリンダ室11内で圧縮された冷媒を吐出するための吐出孔23が穿孔されると共に、この吐出孔23を介した冷媒の吐出を適宜に制御するための吐出制御機構24が付設される。更に、フロントヘッド9には、冷媒の脈動に起因する騒音を低減するマフラ25が覆設される。このマフラ25は、吐出孔23から吐出された冷媒をマフラ25の外部へ放出するためのマフラ吐出孔26を有する。ここで、図4を参照されたい。図4は、図2に類似する図であって、ロータリ圧縮機の動作説明図である。本図において二点鎖線で略示するように、上記の吐出孔23は、供給口21とブレード16を挟んで反対側に位置する。換言すれば、図4のようなシリンダ本体8の平面視において、供給口21と吐出孔23とがブレード16を挟む関係となるように、フロントヘッド9はシリンダ本体8に対して回転位置決めされる。この構成で、本図に示されるように、ローラ15がシリンダ本体8の円形孔8aの内周面8bに対する当接状態を維持したまま旋回すると、ブレード16がブレード収容部17に対して進退移動すると共に、シリンダ本体8内に供給された冷媒の圧縮が行われる。なお、本図における太線矢印は、ローラ15の旋回方向(クランク軸5の回転方向)を示す。
Next, please refer to FIG. 1 and FIG. 3 together. 3 is a cross-sectional view taken along line 3-3 in FIG. As shown in FIGS. 1 and 3, the
以下、説明の便宜上、図1においてモータ部3を構成するモータ22(原動機)へ向かって偏心部14から延びるクランク軸5の部分をフロント軸部5fと称する。一方、モータ22から離れる方向へ偏心部14から延びるクランク軸5の部分をリア軸部5rと称する。
Hereinafter, for convenience of explanation, a portion of the
前述したリアヘッド10の形状は、フロントヘッド9の主たる形状と類似する。即ち、リアヘッド10は、図1に示されるように、板状に形成され、シリンダ本体8の円形孔8aを閉塞すると共に、クランク軸5が貫通する貫通孔10aを有する板部10bと、この板部10bの貫通孔10aの縁から、モータ部3から離れる方向へ円筒状に延出して形成される前述のリア軸受13(第2の軸受)と、から構成される。このリアヘッド10と密閉容器2との間には図示しない潤滑油が充填される。
The shape of the
次に、図5に基づいて、クランク軸5の回転角θcrを定義する。図5は、図2に類似する図であって、クランク軸の回転角の定義に供される説明図である。このクランク軸5の回転角θcrは、前記のクランク軸5のフロント軸部5f(又はリア軸部5r)と偏心部14との相対的な位置関係によって特定されるものであって、シリンダ本体8の上記内周面8bの中心からブレード収容部17を見る向きにクランク軸5の回転角θcrの0[deg.]をとる。詳しくは、シリンダ本体8の上記内周面8bの中心からブレード収容部17の周方向における中心を見る向きにクランク軸5の回転角θcrの0[deg.]をとる。更に換言すれば、クランク軸5の回転角θcrの始点を、図5に示される状態、即ち、ブレード16がブレード収容部17に最も収容された状態、ブレード16がブレード収容部17へ最も進入した状態に設定する。そして、このクランク軸5の回転方向(本図における時計回り)に、クランク軸5の回転角θcrの正をとる。
Next, a rotation angle θcr of the
以上の構成で、本実施形態に係るロータリ圧縮機1では、リア軸受13は、フロント軸受12に対して、クランク軸5の回転角θcr=0〜180[deg.]に相当する方向へ心ズレする。換言すれば、リア軸受13がフロント軸受12に対して上記の通りに心ズレするように、リア軸受13はフロント軸受12に対して位置決めされる。
With the above configuration, in the
また、リア軸部5rの直径φRは、フロント軸部5fの直径φFよりも小さい値に設定される(図7を併せて参照)。更に、リア軸部5rの直径φRと、偏心部14の直径φEと、は下記式(1)を満足する。
The diameter phi R of the
次に、本実施形態に係るロータリ圧縮機1の作動を概説する。
Next, the operation of the
クランク軸5の回転角θcrがゼロである図5の状態では、シリンダ室11内には低圧の炭酸ガスが供給ポート19から供給口21を介して供給されている。この状態で、偏心部14(クランク軸5)が本図において太線矢印で示される方向へ旋回し、偏心部14が供給口21を周方向に通り過ぎると、上記の炭酸ガスの圧力が上昇し始め、この炭酸ガスの圧力が図1に示される吐出制御機構24を用いて設定された設定圧を超えた時点で、吐出制御機構24が開弁し、高圧の炭酸ガスが吐出孔23を介してマフラ25内へ吐出される。マフラ25内へ吐出された高圧の炭酸ガスは、マフラ25内で消音された後、マフラ吐出孔26を介して圧縮部4から排出される。圧縮部4において圧縮された高圧の炭酸ガスは、モータ部3を構成するモータ22内を通過し、やがて、密閉容器2に設けられる吐出管7を介してロータリ圧縮機1の外部へ排出される。
In the state of FIG. 5 in which the rotation angle θcr of the
次に、前述したフロント軸受12とリア軸受13との間の心ズレの技術的意義について図6を参照しつつ詳細に説明する。図6は、ロータリ圧縮機の特徴部分を誇張して描いた部分図である。
Next, the technical significance of the misalignment between the
図6(a)は従来例を示し、図6(b)は実施例を示す。各図において、最大差圧荷重を白抜き矢印でイメージしている。図6(a)に示されるように従来例では原則として、フロント軸受12とリア軸受13とは、所定の同軸度が満たされるようにシリンダ本体8に対して位置決めされていた。従って、上記の最大差圧荷重を受けてクランク軸5が本図において二点鎖線で略示するように弓形に撓むと、符号θAで傾きを示すように、リア軸受13に対してリア軸部5rが傾斜して、リア軸受13とリア軸部5rは片アタリし、この片アタリに起因する偏摩耗によりリア軸部5rの信頼性が悪化してしまう。なお、厳密に言えば、「リア軸受13に対してリア軸部5rが傾斜」するとは、「リア軸受13の内周面によって特定される軸受中心線に対してリア軸部5rの軸心が傾斜」することを意味するので、必要に応じて適宜このように解釈されたい。
FIG. 6A shows a conventional example, and FIG. 6B shows an example. In each figure, the maximum differential pressure load is imaged with a white arrow. As shown in FIG. 6A, in the conventional example, as a rule, the
さて、一方で、図6(b)に示されるように、実施例では、フロント軸受12がリア軸受13に対して最大差圧荷重の荷重方向へ心ズレしている。そして、この意図的な心ズレの存在により、差圧のない状態においては、符号θBで傾きを示すように、リア軸受13に対してリア軸部5rが僅かに傾斜している。そして、上記の最大差圧荷重を受けてクランク軸5が撓むと、上記の符号θBで示される傾きが減少し或いは消失する。換言すれば、傾きθAと傾きθBとは打ち消しあう関係にある。従って、冷媒の圧縮によって生じる差圧荷重が最大となった際の、リア軸受13に対するリア軸部5rの傾きが小さくなり、リア軸受13とリア軸部5rとの片アタリが緩和され、もって、リア軸受13におけるリア軸部5rの信頼性が向上することとなる。
On the other hand, as shown in FIG. 6B, in the embodiment, the
次に、上述した心ズレの心ズレ量を図7に基づいて、同じく心ズレの心ズレ方向を図8に基づいて詳細に説明する。 Next, the above-mentioned misalignment amount of the center misalignment will be described in detail with reference to FIG.
先ず、図7を参照されたい。図7は、好適な心ズレ量を算出するための説明図である。ここでは、フロント軸受12に対してリア軸受13をどの程度心ズレさせれば、冷媒の圧縮によって生じる差圧荷重が最大となった際の、リア軸受13に対するリア軸部5rの傾きが消失するか、その導出方法を説明する。なお、以下の説明においては、上記心ズレの心ズレ方向が最大差圧荷重の荷重方向と一致しているものと仮定して話を進める。先ず、この導出に供される数式を下記の通り列記する。
First, please refer to FIG. FIG. 7 is an explanatory diagram for calculating a suitable amount of misalignment. Here, how much the
そして、結論から先に説明すると、上記式(3)の変数θAと、上記式(5)の変数θBと、が極力一致するように上記の変数Δt[mm]を設定すれば、冷媒の圧縮によって生じる差圧荷重が最大となった際のリア軸受13とリア軸部5rとの片アタリが緩和されて、リア軸受13におけるリア軸部5rの信頼性が向上する。
Then, explaining from the conclusion, if the variable Δt [mm] is set so that the variable θ A of the formula (3) and the variable θ B of the formula (5) are matched as much as possible, the refrigerant When the differential pressure load generated by the compression of the
さて、上記各式(2)〜(5)で用いられる各変数を図7に基づいて説明する。 Now, each variable used in the above equations (2) to (5) will be described with reference to FIG.
上記式(2)及び(3)の変数b[mm]と変数c[mm]は以下の通りである。即ち、クランク軸5が差圧荷重を受けて弓形に撓むと、クランク軸5は、フロント軸受12及びリア軸受13によって3箇所で単純支持される状態となる。説明の都合上、この単純支持の箇所を前述のモータ部側から順に支持点A、支持点B、支持点Cとして図示した。上記の変数b[mm]は、クランク軸5の軸方向に沿って特定する距離であって、この支持点Bと、偏心部14の軸方向中心と、の間の距離である。同様に、上記の変数c[mm]は、クランク軸5の軸方向に沿って特定する距離であって、この支持点Cと、偏心部14の軸方向中心と、の間の距離である。上記式(2)の変数Rc[kgf]は、冷媒の圧縮により生じる最大差圧荷重の反力の一部であって、上記の支持点Cにおけるものである。上記式(2)及び(3)の変数W[kgf]は、冷媒の圧縮により生じる最大差圧荷重によって偏心部14の軸方向中心に作用する荷重である。上記式(3)の変数E[kgf/mm2]は、クランク軸5のヤング率である。上記式(3)の変数θAは、冷媒の圧縮により生じる差圧荷重が最大となった際の、リア軸受13に対するリア軸部5rの傾斜角である(図6の符号θAを併せて参照。)。上記式(4)の変数D[mm]はフロント軸部5fの直径φF[mm]とリア軸部5rの直径φR[mm]との平均であり、変数d[mm]はクランク軸5内に形成される図示しない円柱状の孔の内径である。上記式(5)の変数θB[deg.]は、差圧荷重がゼロのときのリア軸受13に対するリア軸部5rの傾斜角である。上記式(5)の変数Lf[mm]は、いわゆるF/H長さ、即ち、Lfはフロントヘッド9内部にあるフロント軸受けの厚さである。フロントヘッドの軸受けには圧縮室内にて冷媒を圧縮する反力を支持することと、モータからの径方向力(吸引力および慣性力からなる)を支持する機能がある。Lfは圧縮反力を支持する軸受け長さを表している。例えば、軸受けを軸方向上下に分断し、主に圧縮反力を支持する軸受けを下側(圧縮室側)と見た場合、Lfは下側軸受け長さとなる。分割部を設けない軸受け構造とする場合は,1つのつながった軸受け長さをLFとする。上記式(5)の変数Hc[mm]は、クランク軸5の軸方向におけるシリンダ本体8の厚みである。上記式(5)の変数Hr[mm]は、クランク軸5の軸方向における、リア軸受13を含むリアヘッド10の厚みである。上記式(5)の変数Δt[mm]は、フロント軸受12の軸心と、リア軸受13の軸心と、の心ズレ量である。
The variables b [mm] and c [mm] in the above equations (2) and (3) are as follows. That is, when the
以下、上記心ズレの心ズレ量の具体的な算出例を紹介する。
・D[mm]=16
・d[mm]=9
・b[mm]=15
・c[mm]=15
・W[kgf]=250
・E[kgf/mm2]=10000
・Lf[mm]=40
・Hr[mm]=15
・Hc[mm]=16
上記の条件では、Δt[mm]=11×10−3とすると上記式(3)の変数θAと、上記式(5)の変数θBと、が略一致した。
Hereinafter, a specific calculation example of the amount of misalignment of the above misalignment will be introduced.
D [mm] = 16
D [mm] = 9
B [mm] = 15
C [mm] = 15
・ W [kgf] = 250
E [kgf / mm 2 ] = 10000
・ Lf [mm] = 40
・ Hr [mm] = 15
・ Hc [mm] = 16
Under the above conditions, when Δt [mm] = 11 × 10 −3 , the variable θ A in the above equation (3) and the variable θ B in the above equation (5) substantially coincide.
次に、図8を参照されたい。図8は、好適な心ズレ方向を算出するための説明図である。図8に示されるグラフにおいて、横軸はクランク軸5の回転角θcr[deg.]であり、縦軸は冷媒の圧縮によって生じる差圧荷重w[kgf]である。ここでは、フロント軸受12に対してリア軸受13をどの方向に心ズレさせれば、冷媒の圧縮によって生じる差圧荷重が最大となった際の、リア軸受13に対するリア軸部5rの傾きが消失する方向へ向かうか、その導出方法を説明する。先ず、この導出に供される数式を下記の通り示す。なお、差圧荷重w[kgf]は、容積変化を伴う圧縮工程を等エントロピー変化下で行われるものと仮定し、シリンダ室11内の圧力変化を汎用アプリケーションを用いて数値計算し、求められた圧力変化と圧力が作用する面積とを乗算することで求めた。
Reference is now made to FIG. FIG. 8 is an explanatory diagram for calculating a preferred misalignment direction. In the graph shown in FIG. 8, the horizontal axis indicates the rotation angle θcr [deg. The vertical axis represents the differential pressure load w [kgf] generated by the compression of the refrigerant. Here, if the
上記式(6)の変数θcr1[deg.]は、最大差圧荷重の荷重方向である。同様に、変数θcr2[deg.]は、最大差圧荷重時におけるクランク軸5の回転角θcrである。
The variable θcr1 [deg. ] Is the load direction of the maximum differential pressure load. Similarly, the variable θcr2 [deg. ] Is the rotation angle θcr of the
ここで、具体的な計算例を挙げる。即ち、例えば、冷媒としてHFC(R410A)を採用し、いわゆる運転圧力(HighPressure/LowPressure)を5/1[MPa]とすると、ある型式のロータリ圧縮機においては図8に示されるように、θcr2[deg.]は230となった。この値を上記式(6)に代入すると、最大差圧荷重の荷重方向θcr1[deg.]は115となる。従って、リア軸受13は、フロント軸受12に対して、クランク軸5の回転角θcr=115[deg.]に相当する方向へ心ズレするのが最も好ましいこととなる。なお、この心ズレの心ズレ方向は、生産性の観点から、若干の幅を持たせることが好ましく、例えば、±60[deg.]程度の公差を持たせることが考えられる。この場合、リア軸受13が、フロント軸受12に対して、クランク軸5の回転角θcr=55〜175[deg.]に相当する方向へ心ズレするように、フロント軸受12とリア軸受13とを相対位置決めすることとなる。更に好ましくは、リア軸受13が、フロント軸受12に対して、クランク軸5の回転角θcr=90〜180[deg.]に相当する方向へ心ズレするように、フロント軸受12とリア軸受13とを相対位置決めするとよい。圧縮機の運転される可能性のある圧縮比(Hp/Lp)エリアについて最大荷重点を確認した(机上試算)。最大圧縮機荷重はクランク軸回転角度180〜360度にて、発現した。よって、芯ずれ角度は90〜180°が適する(数6より)。
Here, a specific calculation example is given. That is, for example, when HFC (R410A) is used as the refrigerant and the so-called operating pressure (High Pressure / Low Pressure) is 5/1 [MPa], in a certain type of rotary compressor, as shown in FIG. deg. ] Was 230. When this value is substituted into the above equation (6), the load direction θcr1 [deg. ] Is 115. Therefore, the
付言するならば、採用する冷媒の種別に応じて、図8に表れる最大差圧荷重時のクランク軸5の回転角θcr2は変動する。即ち、例えば、比熱比が上記のフロンガスよりも大きい炭酸ガスを採用すると、最大差圧荷重時のクランク軸5の回転角θcr2は、図8の場合よりも若干低くなる。このように採用する冷媒の種別に応じて図8に表れる最大差圧荷重時のクランク軸5の回転角θcr2は変動するので、本願発明の発明者らは、種々の計算を行った結果、以下のような結論に至った。即ち、採用され得る冷媒のすべての種別を総合的に考慮すると、リア軸受13は、フロント軸受12に対して、クランク軸5の回転角θcr=0〜180[deg.]に相当する方向に心ズレさせることが好ましい。<芯ずれ角度=0〜180°が有効な理由補足>芯ずれ角度90〜180°は最大荷重点とR410Aに着目した場合である。0051のように、炭酸冷媒のような低比熱比や冷凍回路の使用環境により、冷凍回路中の運転圧縮比が低くなる特性がある場合、最大荷重点だけではなく、クランク軸角度180deg以前の高荷重(圧縮比1.7等)に対しても着目し、軸受け耐力を向上させる必要がある。こういった際は、芯ずれ設定角度90°以下および90〜180°共に有効である。よって、芯ずれ角度を0〜180°が適する。
In other words, the rotation angle θcr2 of the
(まとめ)
(請求項1)
以上説明したように上記実施形態において、ロータリ圧縮機1は、以下のように構成される。即ち、ロータリ圧縮機1は、シリンダ本体8と、前記シリンダ本体8を挟むように設けられるフロント軸受12(第1の軸受)及びリア軸受13(第2の軸受)と、前記のフロント軸受12とリア軸受13によって軸支され、前記シリンダ本体8内に収容される偏心部14を有し、この偏心部14を前記シリンダ本体8の内周面8bに沿って旋回可能に支持する、クランク軸5と、前記偏心部14に外嵌するローラ15と、前記シリンダ本体8の上記内周面8bに凹設されるブレード収容部17に対して進退し、前記シリンダ本体8内に形成されるシリンダ室11を圧縮室27aと吸入室27bとに区画する、ブレード16と、前記シリンダ本体8とフロント軸受12を挟んで反対側に設けられ、前記クランク軸5を回転させる、モータ22(原動機)と、を備える。リア軸受13は、フロント軸受12に対して、前記クランク軸5の回転角θcr=0〜180[deg.]に相当する方向へ心ズレする。以上の構成によれば、前記冷媒の圧縮によって生じる差圧荷重が最大となった際の、リア軸受13に対する前記クランク軸5の傾きが小さくなるので、リア軸受13と前記クランク軸5との片アタリが緩和され、もって、リア軸受13における前記クランク軸5の信頼性が向上する。
(Summary)
(Claim 1)
As described above, in the above embodiment, the
付言するならば、機械的損失を低減する観点からは、偏心部14の直径φEは小さい方が好ましい。しかし、偏心部14はクランク軸5に対して偏心する必要があり、更に、偏心部14には上記実施形態のようにローラ15を外嵌する必要がある。従って、機械的損失を低減するためには、リア軸部5rの直径φRを小さくする必要がある。しかし、リア軸部5rの直径φRを小さくすると、リア軸部5rの信頼性が低下する。即ち、機械的損失と、リア軸部5rの信頼性と、は技術面でのトレードオフの関係にある。そこで、上述した片アタリを緩和する技術は、このようなトレードオフを解決する一つの手段として有益であろう。
In addition, from the viewpoint of reducing mechanical loss, it is preferable that the diameter φ E of the
なお、上記実施形態において、シリンダ本体8の上記内周面8bに凹設されるブレード収容部17に対して進退し、シリンダ本体8内に形成されるシリンダ室11を圧縮室27aと吸入室27bとに区画する、ブレード16は、図4に示されるようにローラ15と一体的に形成されるとした。しかし、これに代えて、このブレード16はローラ15と別体で形成される構成が考えられる。かかる場合、ブレード16は、例えば、圧縮コイルバネなどの適宜の付勢手段によってローラ15の外周面15aに対して押圧されると考えられる。
In the above-described embodiment, the
(請求項2)
上記のロータリ圧縮機1は、更に、以下のように構成される。即ち、リア軸部5rの直径φRは、フロント軸部5fの直径φFよりも小さい値に設定される。このように、前記リア軸部5rが前記フロント軸部5fに対して小径に設定されて前記リア軸部5rの信頼性に不利な条件となったとき、前述した片アタリを緩和する効果は一層有意義となる。
(Claim 2)
The
(請求項3)
上記のロータリ圧縮機1は、更に、以下のように構成される。即ち、前記リア軸部5rの直径をφRとし、前記偏心部14の直径をφEとすると、下記式(1)を満足する。このように、上記の式(1)を満足して前記リア軸部5rの信頼性に不利な条件となったとき、前述した片アタリを緩和する効果は一層有意義となる。
(Claim 3)
The
以下、上記式(1)を満足すると、リア軸部5rの信頼性に不利な条件となることを説明する。図9〜11を参照されたい。図9は、φE/φRの影響を説明するための第一説明図である。図10は、φE/φRの影響を説明するための第二説明図である。図11は、φE/φRの影響を説明するための第三説明図である。
Hereinafter, it will be described that satisfying the above expression (1) results in an unfavorable condition for the reliability of the
即ち、ロータリ圧縮機1のリア軸受13の損傷パターンは、例えば以下の通りである。
That is, the damage pattern of the
高差圧運転時において、軸が運転差圧によりたわむことで、軸受と軸に傾きが生じる。傾きが生じると、軸と軸受間の油膜が薄くなり、金属接触が発生し易くなる。金属接触のし易さは、傾き量と運転差圧により発生する荷重によって決まる。金属接触が生じると摩擦係数が増加し、軸受部での発熱量が増加する。発熱量は回転速度が増すことで、増加する。発熱量の大小を知る目安として、PV値(面圧×速度)がある。PV値と軸受部周辺のオイルによる冷却の関係において、軸受に損傷が発生するかが決まる。PV値が大きく、オイルによる冷却量が少ない場合、軸受損傷が発生する確率が増加する。即ち、(1)荷重値が高い領域、(2)PV値が高い領域、である。本願の技術は、軸受と軸の傾きを低減することで、軸受信頼性を向上させる。下記に示すパラメータ(図9を併せて参照)において、ロータリ圧縮機のリア軸受の荷重とPV値を算出した。結果をまとめると図10(荷重)、図11(PV値)の領域となる。図10と図11より、φE/φRが2以下の領域において、荷重及びPV値が増加することがわかる。即ち、φE/φRが2以下の領域において、リア軸部5rの信頼性に不利な条件となる。
During high differential pressure operation, the shaft bends due to the operational differential pressure, causing the bearing and the shaft to tilt. When tilt occurs, the oil film between the shaft and the bearing becomes thin, and metal contact is likely to occur. Ease of metal contact is determined by the load generated by the amount of tilt and the operating differential pressure. When metal contact occurs, the coefficient of friction increases, and the amount of heat generated at the bearing increases. The amount of heat generation increases as the rotational speed increases. There is a PV value (surface pressure × speed) as a guide for knowing the magnitude of the calorific value. The relationship between the PV value and the cooling by the oil around the bearing portion determines whether or not the bearing is damaged. If the PV value is large and the amount of cooling by oil is small, the probability of bearing damage increases. That is, (1) a region where the load value is high, and (2) a region where the PV value is high. The technology of the present application improves bearing reliability by reducing the inclination of the bearing and the shaft. With the parameters shown below (see also FIG. 9), the load and PV value of the rear bearing of the rotary compressor were calculated. The results are summarized as shown in FIG. 10 (load) and FIG. 11 (PV value). 10 and 11, it can be seen that the load and the PV value increase in the region where φ E / φ R is 2 or less. That is, in the region where φ E / φ R is 2 or less, it is a condition that is disadvantageous to the reliability of the
・リア軸部5rの直径d[mm]=8.0〜28.0
・ローラ15の肉厚t[mm]=2.0〜8.0
・段差β[mm]=0.0〜0.4
・シリンダ本体8の厚みHc[mm]=6.0〜16.0
・リア軸受13の軸受有効長さL[mm]=6.0〜25.0
・運転差圧ΔP[MPa]=3.0
・運転回転数N[Hz]=90.0
-Diameter d [mm] of the
-Thickness t [mm] of
Step β [mm] = 0.0 to 0.4
-Thickness Hc [mm] of
-Effective bearing length L [mm] of the
・ Operating differential pressure ΔP [MPa] = 3.0
・ Operation speed N [Hz] = 90.0
(請求項4)
上記のロータリ圧縮機1は、前記冷媒として炭酸ガスを採用するものである。このように炭酸ガス向けのロータリ圧縮機1では、前記冷媒の圧縮によって生じる差圧荷重が一際大きくなり、リア軸受13におけるクランク軸5の信頼性に不利な条件となる。このような条件下、前述した片アタリを緩和する効果は一層有意義となる。
(Claim 4)
The
次に、図12を参照しつつ、本願発明の第二実施形態を説明する。図12は、図1に類似する図であって、本願発明の第二実施形態に係るロータリ圧縮機の立面視断面図である。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a view similar to FIG. 1, and is an elevational sectional view of the rotary compressor according to the second embodiment of the present invention.
ここでは、上記第一実施形態と相違する点を中心に説明し、重複する点についてはその説明を割愛する。第一実施形態に係るロータリ圧縮機1と、第二実施形態に係るロータリ圧縮機1と、で共通する部材については同じ符号を付すものとする。
Here, it demonstrates centering on the point which is different from said 1st embodiment, and omits the description about the overlapping point. Members common to the
先ず、上記第一実施形態ではシリンダ本体8は一つのみ設けられているが、本実施形態ではシリンダ本体8はクランク軸5の軸方向に二つ、並設される。並設される二つのシリンダ本体8の間には、ミドルプレート28が介装される。前記の偏心部14は、並設される二つのシリンダ本体8の夫々に収容される。即ち、クランク軸5は、二つの偏心部14を含む。
First, in the first embodiment, only one
上記第一実施形態ではマフラ25はフロントヘッド9にのみ付設されているが、本実施形態では、更にリアヘッド10にも付設される。
In the first embodiment, the
上記第一実施形態ではフロント軸部5fがフロント軸受12と当接し、リア軸部5rがリア軸受13と当接しているが、この点は、第二実施形態でも同様である。並設される二つの偏心部14の間におけるクランク軸5のミドル軸部29は、ミドルプレート28に対して遊挿される関係にある。
In the first embodiment, the
以上の構成で、クランク軸5の回転角θcrは、並設される二つの偏心部14のうち、リア軸部5rに近い側の偏心部14としてのリア偏心部31にのみ着目して改めて定義される。
With the above configuration, the rotation angle θcr of the
本実施形態においても上記実施形態と同様、リア軸受13は、フロント軸受12に対してクランク軸5の回転角θcr=0〜180[deg.]に相当する方向へ心ズレする。
Also in the present embodiment, as in the above-described embodiment, the
以下、本実施形態における上述した心ズレの好適な心ズレ量を図13に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, a suitable amount of misalignment of the above-described misalignment in the present embodiment will be described in detail with reference to FIG.
本実施形態における上記の心ズレの好適な心ズレ量を算出するには、上記式(2)〜(5)のうち、式(5)を下記式(7)に置き換えればよい。 In order to calculate a suitable amount of misalignment of the above-described misalignment in this embodiment, among the above formulas (2) to (5), formula (5) may be replaced with the following formula (7).
前述の式(2)及び(3)の変数b[mm]と変数c[mm]は以下の通りである。即ち、クランク軸5が差圧荷重を受けて弓形に撓むと、クランク軸5は、フロント軸受12及びリア軸受13によって3箇所で単純支持される状態となる。説明の都合上、この単純支持の箇所を、図7と同様、前述のモータ部側から順に支持点A、支持点B、支持点Cとして図示した。変数b[mm]と変数c[mm]は、上記第一実施形態と同様に、支持点A,B,Cに基づいて特定される。上記式(7)の変数Hm[mm]は、ミドルプレート28の厚みである。
The variable b [mm] and the variable c [mm] in the above formulas (2) and (3) are as follows. That is, when the
そして、上記式(3)の変数θAと、上記式(5)の変数θBと、が極力一致するように、上記の変数Δt[mm]を設定すれば、冷媒の圧縮によって生じる差圧荷重が最大となった際のリア軸受13とリア軸部5rとの片アタリが緩和されて、リア軸受13におけるリア軸部5rの信頼性が向上する。
Then, if the variable Δt [mm] is set so that the variable θ A of the above formula (3) and the variable θ B of the above formula (5) match as much as possible, the differential pressure generated by the compression of the refrigerant One-side hit between the
なお、本実施形態における、心ズレの心ズレ方向については、リア偏心部31にのみ着目して、図8に基づいて説明したように求めればよい。
Note that the center misalignment direction of the center misalignment in the present embodiment may be obtained as described based on FIG. 8 while focusing only on the rear
本発明を利用すれば、前記冷媒の圧縮によって生じる差圧荷重が最大となった際の、前記第2の軸受に対する前記クランク軸の傾きが小さくなるので、前記第2の軸受と前記クランク軸との片アタリが緩和され、もって、前記第2の軸受における前記クランク軸の信頼性が向上する。 If the present invention is utilized, since the inclination of the crankshaft with respect to the second bearing when the differential pressure load generated by the compression of the refrigerant becomes maximum, the second bearing, the crankshaft, And the reliability of the crankshaft in the second bearing is improved.
1 ロータリ圧縮機
3 モータ部
4 圧縮部
5 クランク軸
8 シリンダ本体
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記シリンダ本体を挟むように設けられる第1の軸受及び第2の軸受と、
前記の第1の軸受と第2の軸受によって軸支され、前記シリンダ本体内に収容される偏心部を有し、この偏心部を前記シリンダ本体の内周面に沿って旋回可能に支持する、クランク軸と、
前記偏心部に外嵌するローラと、
前記シリンダ本体の上記内周面に凹設されるブレード収容部に対して進退し、前記シリンダ本体内に形成されるシリンダ室を圧縮室と吸入室とに区画するブレードと、
前記シリンダ本体と前記第1の軸受を挟んで反対側に設けられ、前記クランク軸を回転させる、原動機と、
を備え、
前記シリンダ本体の上記内周面の中心から前記ブレード収容部を見る向きに前記クランク軸の回転角の0[deg.]をとり、このクランク軸の回転方向に正をとると、前記第2の軸受は、前記第1の軸受に対して、前記クランク軸の回転角=0〜180[deg.]に相当する方向へ心ズレする、
圧縮機。 A cylinder body,
A first bearing and a second bearing provided so as to sandwich the cylinder body;
Having an eccentric portion that is pivotally supported by the first bearing and the second bearing and is accommodated in the cylinder body, and supports the eccentric portion so as to be rotatable along the inner peripheral surface of the cylinder body; A crankshaft,
A roller externally fitted to the eccentric part;
A blade that advances and retreats with respect to a blade housing portion that is recessed in the inner peripheral surface of the cylinder body, and divides a cylinder chamber formed in the cylinder body into a compression chamber and a suction chamber;
A prime mover that is provided on the opposite side of the cylinder body and the first bearing and rotates the crankshaft;
With
The rotation angle of the crankshaft is 0 [deg.] So that the blade housing portion is viewed from the center of the inner peripheral surface of the cylinder body. ], And when the rotation direction of the crankshaft is positive, the second bearing has a rotation angle of the crankshaft of 0 to 180 [deg.] With respect to the first bearing. ] Misaligned in the direction corresponding to
Compressor.
前記原動機から離れる方向へ前記偏心部から延びる前記クランク軸のリア軸部の直径は、前記原動機へ向かって前記偏心部から延びる前記クランク軸のフロント軸部の直径よりも小さい値に設定される、
圧縮機。 The compressor according to claim 1,
The diameter of the rear shaft portion of the crankshaft extending from the eccentric portion in a direction away from the prime mover is set to a value smaller than the diameter of the front shaft portion of the crankshaft extending from the eccentric portion toward the prime mover.
Compressor.
前記原動機から離れる方向へ前記偏心部から延びる前記クランク軸のリア軸部の直径をφRとし、前記偏心部の直径をφEとすると、下記式(1)を満足する、
圧縮機。
When the diameter of the rear shaft part of the crankshaft extending from the eccentric part in the direction away from the prime mover is φ R and the diameter of the eccentric part is φ E , the following formula (1) is satisfied:
Compressor.
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