JP2011236999A - Bearing structure of rotary machine, revolving speed control device, and refrigerating cycle control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転機械の回転軸を回転可能に支持する軸受構造、この軸受構造が適用された回転機械の回転数を制御する回転数制御装置、および、この軸受構造が適用された圧縮機を備える冷凍サイクルの作動を制御する冷凍サイクル制御装置に関する。 The present invention relates to a bearing structure that rotatably supports a rotating shaft of a rotary machine, a rotational speed control device that controls the rotational speed of the rotary machine to which the bearing structure is applied, and a compressor to which the bearing structure is applied. The present invention relates to a refrigeration cycle control device that controls the operation of a refrigeration cycle.
従来、圧縮機構、送風機構、電動モータ、発電機等の回転する部品を含んで構成される回転機械の回転軸を回転可能に支持する軸受として、滑り軸受および転がり軸受が知られている。 Conventionally, a sliding bearing and a rolling bearing are known as bearings that rotatably support a rotating shaft of a rotating machine including rotating parts such as a compression mechanism, a blower mechanism, an electric motor, and a generator.
例えば、滑り軸受としては、略円筒状の一部材で形成されて、その外周面がハウジング等の固定部材に固定され、その内周面(軸受面)で回転軸の外周面を支持するものが知られている。また、転がり軸受としては、回転機械の回転軸に連結される内側環状部材と固定部材に固定される外側環状部材との間に転動体を介在させて内側環状部材と外側環状部材とを相対回転させるものが知られている。 For example, a sliding bearing is formed of a substantially cylindrical member, and its outer peripheral surface is fixed to a fixing member such as a housing, and its inner peripheral surface (bearing surface) supports the outer peripheral surface of the rotating shaft. Are known. In addition, as a rolling bearing, a rolling element is interposed between an inner annular member connected to a rotating shaft of a rotating machine and an outer annular member fixed to a fixed member, and the inner annular member and the outer annular member are relatively rotated. What is to be known is known.
ところで、上述した圧縮機構等のように回転軸の回転数が比較的高く、さらに、その回転数が変動し得る回転機械の軸受には、一般的に、滑り軸受が採用されることが多い。その理由は、滑り軸受は、転がり軸受よりも構成部品数が少なく低コストであるとともに、高い信頼性(長寿命化)を期待できるからである。 By the way, in general, a sliding bearing is often used as a bearing for a rotary machine in which the rotational speed of the rotary shaft is relatively high and the rotational speed can vary, such as the compression mechanism described above. The reason is that the sliding bearing has a lower number of components and a lower cost than a rolling bearing and can be expected to have high reliability (long life).
より詳細には、転がり軸受では、回転機械の回転軸が回転している間、転動体が内側環状部材および外側環状部材に接触しながら常時回転しているため、転動体が摩耗してしまうおそれがある。これに対して、滑り軸受では、軸受面と回転軸の外周面との間にオイル等の潤滑剤を供給して油膜を形成しておくことで、軸受面および回転軸の外周面の摩耗を抑制して高い信頼性を期待できる。 More specifically, in a rolling bearing, since the rolling element is constantly rotating while contacting the inner annular member and the outer annular member while the rotating shaft of the rotating machine is rotating, the rolling element may be worn. There is. On the other hand, in a sliding bearing, a lubricant such as oil is supplied between the bearing surface and the outer peripheral surface of the rotary shaft to form an oil film so that the bearing surface and the outer peripheral surface of the rotary shaft are worn. High reliability can be expected with suppression.
さらに、特許文献1には、回転機械の軸受として滑り軸受を採用し、滑り軸受の軸受面および回転軸のうち軸受面に摺接する外周面のうち、少なくとも一方にフッ素樹脂とポリイミド樹脂とを主成分とする樹脂被膜を形成することによって、グラファイトを含む比較的硬い被膜を形成する場合に対して、軸受面および回転軸の外周面の摩耗の抑制を狙った回転機械の軸受構造が開示されている。
Further,
しかしながら、本発明者らの検討によれば、特許文献1の軸受構造を、作動と停止とを繰り返す回転機械に適用すると、樹脂皮膜が摩耗してしまい滑り軸受を採用することによる信頼性向上効果を充分に得ることができないことがあった。
However, according to the study by the present inventors, when the bearing structure of
その理由は、回転機械を停止させた状態で放置しておくと、滑り軸受の軸受面と回転軸の外周面との間に形成された油膜が切れてしまい、回転機械の起動時に軸受面と回転軸の外周面との間が油膜の切れた境界潤滑状態となってしまうからである。このような境界潤滑状態が繰り返されると、金属等よりも軟らかい樹脂皮膜が簡単に摩耗してしまい、滑り軸受を採用することによる信頼性向上効果を充分に得ることができなくなってしまう。 The reason is that if the rotating machine is left in a stopped state, the oil film formed between the bearing surface of the sliding bearing and the outer peripheral surface of the rotating shaft will break, and the bearing surface will This is because a boundary lubrication state in which the oil film is cut between the outer peripheral surface of the rotating shaft and the outer peripheral surface of the rotating shaft is obtained. When such boundary lubrication is repeated, the resin film softer than metal or the like is easily worn, and the effect of improving the reliability by adopting the sliding bearing cannot be obtained sufficiently.
本発明は、上記点に鑑み、回転機械の軸受構造の信頼性を向上させることを目的とする。 In view of the above points, an object of the present invention is to improve the reliability of a bearing structure of a rotary machine.
また、本発明は、回転機械の軸受構造の信頼性を向上させることのできる回転機械の回転数制御装置を提供することを別の目的とする。 Another object of the present invention is to provide a rotational speed control device for a rotary machine that can improve the reliability of the bearing structure of the rotary machine.
また、本発明は、冷凍サイクルの圧縮機に適用された軸受構造の信頼性を向上させることのできる冷凍サイクル制御装置を提供することを、さらに別の目的とする。 Another object of the present invention is to provide a refrigeration cycle control device capable of improving the reliability of a bearing structure applied to a compressor of a refrigeration cycle.
本発明は、上記目的を達成するために案出されたもので、請求項1に記載の発明では、回転機械(20)の回転軸(25)を回転可能に支持する滑り軸受(261)と、内側環状部材(262a)および外側環状部材(262b)の間に転動体(262c)を介在させて内側環状部材(262a)と外側環状部材(262b)とを相対回転させる転がり軸受(262)とを備え、滑り軸受(261)は、内側環状部材(262a)に固定されており、
さらに、滑り軸受(261)から転がり軸受(262)へ伝達される回転トルクが、予め定めた基準回転トルク以上となるまで、内側環状部材(262a)と外側環状部材(262b)が相対回転してしまうことを規制する回転規制手段(263)とを備える回転機械の軸受構造を特徴とする。
The present invention has been devised to achieve the above object. In the invention according to
Furthermore, the inner annular member (262a) and the outer annular member (262b) rotate relative to each other until the rotational torque transmitted from the sliding bearing (261) to the rolling bearing (262) becomes equal to or higher than a predetermined reference rotational torque. It is characterized by a bearing structure of a rotary machine provided with a rotation restricting means (263) for restricting the end of the rotation.
これによれば、回転規制手段(263)を備えているので、滑り軸受(261)から転がり軸受(262)へ伝達される回転トルクが、基準回転トルク以上となるまでは、転がり軸受(262)よりも信頼性の高い滑り軸受(261)によって回転軸(25)を支持することができる。 According to this, since the rotation restricting means (263) is provided, the rolling bearing (262) until the rotational torque transmitted from the sliding bearing (261) to the rolling bearing (262) becomes equal to or higher than the reference rotational torque. The rotating shaft (25) can be supported by the sliding bearing (261) having higher reliability.
一方、回転トルクが基準回転トルク以上となった際には、内側環状部材(262a)と外側環状部材(262b)とを相対回転させることができるので、転がり軸受(262)によって回転軸(25)を支持することができる。 On the other hand, when the rotational torque becomes equal to or higher than the reference rotational torque, the inner annular member (262a) and the outer annular member (262b) can be rotated relative to each other, so that the rotating shaft (25) is rotated by the rolling bearing (262). Can be supported.
従って、転がり軸受(262)が滑り軸受(261)から受ける回転トルクが基準回転トルク以上となった際のように、滑り軸受(261)の軸受面と回転軸(25)の外周面との摩擦力が増加する運転条件時には、滑り軸受(261)の軸受面と回転軸(25)の外周面とを摺動させることなく、転がり軸受(262)によって回転軸を支持できる。 Accordingly, the friction between the bearing surface of the sliding bearing (261) and the outer peripheral surface of the rotating shaft (25) is the same as when the rotational torque received by the rolling bearing (262) from the sliding bearing (261) becomes equal to or higher than the reference rotational torque. Under an operating condition in which the force increases, the rotating shaft can be supported by the rolling bearing (262) without sliding the bearing surface of the sliding bearing (261) and the outer peripheral surface of the rotating shaft (25).
これにより、滑り軸受(261)が摩耗してしまうことを抑制して、回転機械の軸受構造の信頼性を向上させることができる。 Thereby, it can suppress that a slide bearing (261) wears, and can improve the reliability of the bearing structure of a rotary machine.
請求項2に係る発明では、請求項1に記載の回転機械の軸受構造において、さらに、内側環状部材(262a)と外側環状部材(262b)との相対回転量を検出する回転量検出手段(264)を備えていることを特徴とする。これによれば、検出された内側環状部材(262a)と外側環状部材(262b)との相対回転量によって、転がり軸受(262)が滑り軸受(261)から受ける回転トルクを検知することができる。
In the invention according to claim 2, in the bearing structure of the rotary machine according to
さらに、請求項3に係る発明のように、具体的に、請求項2に記載の回転機械の軸受構造において、回転規制手段(263)は、外側環状部材(262b)側に固定されて回転トルクの増加に伴って弾性変形する板状の弾性部材(263b)、および、内側環状部材(262a)側に固定されて弾性部材(263b)が当接する当接部材(263a)を有して構成され、弾性部材(263b)は、回転トルクが基準回転トルク以上となるまで、前記当接部材(263a)に当接するように構成してもよい。 Further, as in the invention according to claim 3, specifically, in the bearing structure of the rotary machine according to claim 2, the rotation restricting means (263) is fixed to the outer annular member (262b) side to rotate torque. And a plate-like elastic member (263b) that is elastically deformed with an increase in the number of holes, and an abutting member (263a) that is fixed to the inner annular member (262a) and contacts the elastic member (263b). The elastic member (263b) may be configured to contact the contact member (263a) until the rotational torque becomes equal to or higher than the reference rotational torque.
これによれば、回転トルクが基準回転トルク以上となるまで、弾性部材(263b)が当接部材(263a)に当接するので、内側環状部材(262a)と外側環状部材(262b)が相対回転してしまうことを規制できる。一方、回転トルクが基準回転トルク以上となって、弾性部材(263b)が当接部材(263a)に当接できなくなるまで弾性変形すると、内側環状部材(262a)と外側環状部材(262b)とを相対回転させることができる。 According to this, since the elastic member (263b) contacts the contact member (263a) until the rotational torque becomes equal to or higher than the reference rotational torque, the inner annular member (262a) and the outer annular member (262b) rotate relative to each other. Can be regulated. On the other hand, when the rotational torque becomes equal to or greater than the reference rotational torque and the elastic member (263b) is elastically deformed until it cannot contact the contact member (263a), the inner annular member (262a) and the outer annular member (262b) Relative rotation is possible.
しかも、回転トルクが基準回転トルク以上となるまで増加した後に、再び回転トルクが基準回転トルクより小さくなると、弾性部材(263b)が当接部材(263a)に当接する形状に戻るので、再び内側環状部材(262a)と外側環状部材(262b)が相対回転してしまうことを規制することができる。 In addition, after the rotational torque increases to the reference rotational torque or more, when the rotational torque becomes smaller than the reference rotational torque again, the elastic member (263b) returns to the shape of contacting the contact member (263a), so that the inner annular shape is again formed. The relative rotation of the member (262a) and the outer annular member (262b) can be restricted.
なお、本請求項における「外側環状部材(262b)側に固定されて」とは、外側環状部材(262b)そのものに固定されていることのみを意味するものではなく、外側環状部材(262b)に対して相対的に位置変化を生じない部材、例えば、外側環状部材(262b)が固定される固定部材等を含む意味である。 Note that “fixed to the outer annular member (262b)” in this claim does not mean that the outer annular member (262b) itself is fixed, but the outer annular member (262b). In contrast, this means includes a member that does not relatively change its position, for example, a fixing member to which the outer annular member (262b) is fixed.
また、本請求項における「内側環状部材(262a)側に固定されて」とは、内側環状部材(262a)そのものに固定されていることのみを意味するものではなく、内側環状部材(262a)に対して相対的に位置変化を生じない部材、例えば、内側環状部材(262a)に固定された滑り軸受(261)等を含む意味である。 In addition, the expression “fixed to the inner annular member (262a)” in this claim does not mean that the inner annular member (262a) itself is fixed, but the inner annular member (262a). It is meant to include a member that does not relatively change its position, for example, a plain bearing (261) fixed to the inner annular member (262a).
さらに、請求項4に係る発明のように、具体的に、請求項3に記載の回転機械の軸受構造において、回転量検出手段は、弾性部材(263b)の歪み量を検出する歪みゲージ(264)によって構成すればよい。これにより、回転量検出手段(264)を容易に構成することができる。 Further, as in the invention according to claim 4, specifically, in the bearing structure of the rotary machine according to claim 3, the rotation amount detection means is a strain gauge (264) that detects the strain amount of the elastic member (263 b). ). Thereby, the rotation amount detection means (264) can be easily configured.
また、請求項5に係る発明のように、具体的に、請求項1に記載の回転機械の軸受構造において、回転規制手段(263)は、外側環状部材(262b)側と内側環状部材(262a)側とを連結する連結部材(263e)で構成され、連結部材(263e)は、回転トルクが基準回転トルク以上となったときに破断するように形成されていてもよい。これによれば、極めて簡素な構成で回転規制手段を実現することができる。
Further, as in the invention according to claim 5, specifically, in the bearing structure of the rotary machine according to
請求項6に記載の発明では、請求項2に記載の回転機械の軸受構造が適用された回転機械(20)の回転軸(25)の回転数を制御する回転数制御装置であって、回転量検出手段(264)によって検出された相対回転量が予め定めた基準相対回転量以上となったときに、回転軸(25)の回転数を低下させる回転数制御装置を特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a rotational speed control device for controlling the rotational speed of the rotary shaft (25) of the rotary machine (20) to which the rotary machine bearing structure according to the second aspect is applied. The present invention is characterized by a rotation speed control device that reduces the rotation speed of the rotation shaft (25) when the relative rotation amount detected by the amount detection means (264) becomes equal to or greater than a predetermined reference relative rotation amount.
これによれば、回転量検出手段(264)によって検出された相対回転量が予め定めた基準相対回転量以上となったときに、回転軸(25)の回転数を低下させるので、転がり軸受(262)が滑り軸受(261)から受ける回転トルクを低下させることができる。従って、転がり軸受(262)よりも信頼性の高い滑り軸受(261)によって回転軸(25)を支持することができる。 According to this, when the relative rotation amount detected by the rotation amount detection means (264) becomes equal to or greater than a predetermined reference relative rotation amount, the rotational speed of the rotary shaft (25) is reduced, so that the rolling bearing ( 262) can reduce the rotational torque received from the sliding bearing (261). Therefore, the rotating shaft (25) can be supported by the sliding bearing (261) having higher reliability than the rolling bearing (262).
さらに、回転軸(25)の回転数を低下させても回転トルクが低下しない場合であっても、請求項2に記載された回転機械の軸受構造が適用されているので、内側環状部材(262a)と外側環状部材(262b)が相対回転して、転がり軸受(262)によって回転軸(25)を支持することができる。これにより、滑り軸受(261)が摩耗してしまうことを抑制できる。 Furthermore, even if the rotational torque does not decrease even if the rotational speed of the rotating shaft (25) is reduced, the inner annular member (262a) is applied because the bearing structure for a rotary machine described in claim 2 is applied. ) And the outer annular member (262b) rotate relative to each other, and the rotating shaft (25) can be supported by the rolling bearing (262). Thereby, it can suppress that a slide bearing (261) wears.
従って、回転機械の軸受構造の信頼性を向上させることのできる回転機械の回転数制御装置を提供することができる。 Therefore, it is possible to provide a rotational speed control device for a rotary machine that can improve the reliability of the bearing structure of the rotary machine.
請求項7に記載の発明では、請求項2に記載の回転機械の軸受構造が適用された圧縮機構(20)、および、高圧冷媒を減圧膨張させる可変絞り機構(12)を備える冷凍サイクル(1)の作動を制御する冷凍サイクル制御装置であって、回転量検出手段(264)によって検出された相対回転量が予め定めた基準相対回転量以上となったときに、可変絞り機構(12)の絞り開度を増加させる冷凍サイクル制御装置を特徴とする。 The invention according to claim 7 is a refrigeration cycle (1) comprising a compression mechanism (20) to which the bearing structure of the rotary machine according to claim 2 is applied, and a variable throttle mechanism (12) for decompressing and expanding high-pressure refrigerant. ) Of the variable throttle mechanism (12) when the relative rotation amount detected by the rotation amount detection means (264) is equal to or greater than a predetermined reference relative rotation amount. It features a refrigeration cycle control device that increases the throttle opening.
これによれば、回転量検出手段(264)によって検出された相対回転量が予め定めた基準相対回転量以上となったときに、可変絞り機構(12)の絞り開度を増加させるので、回転機械である圧縮機構(20)の吸入側圧力と吐出側圧力の圧力差を低下させて、滑り軸受(261)の軸受面と回転軸(25)の外周面との摩擦力を低下させることができる。 According to this, when the relative rotation amount detected by the rotation amount detection means (264) becomes equal to or larger than a predetermined reference relative rotation amount, the throttle opening degree of the variable throttle mechanism (12) is increased. By reducing the pressure difference between the suction side pressure and the discharge side pressure of the compression mechanism (20), which is a machine, the frictional force between the bearing surface of the sliding bearing (261) and the outer peripheral surface of the rotary shaft (25) can be reduced. it can.
従って、転がり軸受(262)が滑り軸受(261)から受ける回転トルクも低下させることができ、転がり軸受(262)よりも信頼性の高い滑り軸受(261)によって回転軸(25)を支持することができる。 Therefore, the rotational torque that the rolling bearing (262) receives from the sliding bearing (261) can be reduced, and the rotating shaft (25) is supported by the sliding bearing (261) that is more reliable than the rolling bearing (262). Can do.
さらに、可変絞り機構(12)の絞り開度を増加させても回転トルクが低下しない場合でも、請求項2に記載された回転機械の軸受構造が適用されているので、内側環状部材(262a)と外側環状部材(262b)が相対回転して、転がり軸受(262)によって回転軸(25)を支持することができる。これにより、滑り軸受(261)が摩耗してしまうことを抑制できる。 Further, even when the throttle opening degree of the variable throttle mechanism (12) is increased, even if the rotational torque does not decrease, the bearing structure for the rotary machine according to claim 2 is applied, so the inner annular member (262a). And the outer annular member (262b) rotate relative to each other, and the rotating shaft (25) can be supported by the rolling bearing (262). Thereby, it can suppress that a slide bearing (261) wears.
従って、冷凍サイクルの圧縮機に適用された軸受構造の信頼性を向上させることのできる冷凍サイクル制御装置を提供することができる。 Therefore, it is possible to provide a refrigeration cycle control device that can improve the reliability of the bearing structure applied to the compressor of the refrigeration cycle.
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in this column and the claim is an example which shows a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.
(第1実施形態)
図1〜3により、本発明の第1実施形態を説明する。図1は、本実施形態の回転機械である圧縮機構20を備える圧縮機10の模式的な軸方向断面図である。この圧縮機10は、ヒートポンプサイクル(蒸気圧縮式の冷凍サイクル)1に適用されており、冷媒を圧縮して吐出するものである。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic axial sectional view of a
なお、図1中の上下の各矢印は、圧縮機10をヒートポンプサイクル1へ搭載した状態における上下の各方向を示している。また、図1では、圧縮機10とヒートポンプサイクル1を構成する各構成機器の接続関係についても模式的に図示されている。
In addition, the up and down arrows in FIG. 1 indicate the up and down directions when the
本実施形態のヒートポンプサイクル1は、外気から吸熱した熱量を給湯水へ移動させることによって給湯水を加熱するヒートポンプ式給湯機に適用されており、図1に示すように、圧縮機10、水−冷媒熱交換器11、電気式膨張弁12、室外蒸発器13を環状に接続して構成されている。
The
水−冷媒熱交換器11は、圧縮機10から吐出された冷媒と給湯水とを熱交換させて給湯水を加熱する加熱用熱交換器である。電気式膨張弁12は、水−冷媒熱交換器11から流出した冷媒を減圧膨張させる減圧手段である。室外蒸発器13は、電気式膨張弁12にて減圧膨張された冷媒を外気と熱交換させて蒸発させる吸熱用熱交換器である。
The water-
より詳細には、電気式膨張弁12は、絞り開度を変更可能に構成された弁体と、この弁体の絞り開度を変化させるステッピングモータからなる電動アクチュエータとを有して構成される可変絞り機構である。なお、この電動アクチュエータは、後述する冷凍サイクル制御装置60から出力される制御信号によって、その作動が制御される。
More specifically, the
さらに、本実施形態のヒートポンプサイクル1では、冷媒として二酸化炭素を採用しており、圧縮機10から吐出された高圧冷媒が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界冷凍サイクルを構成している。また、冷媒には圧縮機10内部の各摺動部位を潤滑するオイル(冷凍機油)が混入されており、このオイルの一部は冷媒とともにサイクルを循環している。
Furthermore, in the
次に、本実施形態の圧縮機10の詳細構成について説明する。本実施形態の圧縮機10は、スクロール型の圧縮機構20、この圧縮機構20を駆動する駆動手段としての電動モータ30等を、圧縮機10の外殻を形成するハウジング40内に収容した電動圧縮機である。なお、この圧縮機10(具体的には、電動モータ30)は、冷凍サイクル制御装置60から出力される制御信号によって回転数(冷媒吐出能力)が制御される。
Next, the detailed structure of the
また、圧縮機10は、図1に示すように、圧縮機構20の回転軸を構成するシャフト25の回転軸が鉛直方向(上下方向)に延びて、圧縮機構20と電動モータ30とを鉛直方向に配置した、いわゆる縦置きタイプに構成されている。より具体的には、本実施形態では、圧縮機構20が電動モータ30の下方側に配置されている。
Further, as shown in FIG. 1, the
ハウジング40は、鉛直方向に延びる筒状部材41、筒状部材41の上端部を塞ぐ上蓋部材42および筒状部材41の下端部を塞ぐ下蓋部材43を有し、これらを溶接により一体に接合して密閉容器構造としたものである。従って、ハウジング40は鉛直方向に延びる縦長形状に形成されている。
The
電動モータ30は、固定子をなすステータ31および回転子をなすロータ32を有している。ステータ31は、磁性材からなるステータコア31aおよびステータコア31aに巻き付けられたステータコイル31bによって構成されている。そして、ステータコイル31bに図示しない給電端子を介して電力が供給されると、ロータ32を回転させる回転磁界が発生する。
The
ロータ32は、回転軸方向に延びる略円筒状に形成され、ステータ31の内周側に配置されている。さらに、ロータ32は、永久磁石を有して構成されており、その中心部に設けられた貫通穴に、圧縮機構20の回転軸であるシャフト25が圧入により固定されている。従って、ステータコイル31bに電力が供給されて回転磁界が発生すると、ロータ32およびシャフト25が一体となって回転する。
The
シャフト25は、ロータ32よりも回転軸方向長さが長く形成されており、ロータ32の最下端部よりも下方側(圧縮機構20側)の部位にて、第1軸受部26によって回転可能に支持され、ロータ32の最上端部よりも上方側(圧縮機構20の反対側)の部位にて、第2軸受部27によって回転可能に支持されている。
The
より具体的には、シャフト25のロータ32よりも下方側の部位には、回転軸方向に直交して水平方向に広がる鍔部25aが形成されており、シャフト25のロータ32よりも下方側の部位のうちロータ32と鍔部25aとの間の部位が、ミドルハウジング44に固定された第1軸受部26によって回転可能に支持されている。なお、第1、第2軸受部26、27の詳細構成については後述する。
More specifically, a
ミドルハウジング44は、第1軸受部26等が固定される固定部材としての機能を果たすもので、その外周側がハウジング40の筒状部材41の内周面に固定されている。また、シャフト25のうち、鍔部25aの下方側の下端部には、シャフト25の回転中心に対して偏心した偏心部25bが形成されている。
The
さらに、本実施形態のシャフト25の内部には、前述した潤滑用のオイルを流通させる主給油通路25c、この主給油通路25cからシャフト25の外周面と第1軸受部26との摺動部位へオイルを導く第1副給油通路25d、および、主給油通路25cからシャフト25の外周面と第2軸受部27との摺動部位へオイルを導く第2副給油通路25eが形成されている。
Further, inside the
スクロール型の圧縮機構20は、シャフト25の回転に伴って公転運動する可動スクロール21、および、可動スクロール21とともに冷媒を圧縮する作動室23を形成する固定スクロール22を有している。
The scroll-
より具体的には、固定スクロール22は、円板状の基板部22aと基板部22aから可動スクロール21側に向かって突出する渦巻き状の歯部22bとを有して構成されている。さらに、固定スクロール22の基板部22aの外周側は、ハウジング40の筒状部材41の内周面に固定されている。
More specifically, the fixed
一方、可動スクロール21は、円板状の基板部21aと基板部21aから固定スクロール22側に向かって突出するとともに、固定スクロール22の歯部22bに噛み合う渦巻き状の歯部21bを有して構成されている。また、可動スクロール21の基板部21aの上面側(歯部21bが設けられた側と反対側)の中心部には、シャフト25の下端部に形成された偏心部25bが挿入される円筒状のボス部21cが形成されている。
On the other hand, the
さらに、可動スクロール21およびミドルハウジング44の間には、可動スクロール21が偏心部25b周りに自転することを防止する図示しない自転防止機構が設けられている。このため、シャフト25が回転すると、可動スクロール21は偏心部25b周りに自転することなく、シャフト25の回転中心を公転中心として旋回しながら公転運動する。
Further, between the
そして、両スクロール21、22の歯部21b、22b同士が噛み合って複数箇所で接触することによって、回転軸方向から見たときに三日月形状に形成される作動室23が複数個形成される。なお、図1では図示の明確化のため、複数個の作動室23のうち1つの作動室のみに符号を付しており、他の作動室については符号を省略している。
The
作動室23は、可動スクロール21が公転運動することによって回転軸周方向に外周側から中心側へ容積を縮小させながら移動する。これにより、作動室23内の冷媒が圧縮される。さらに、両スクロール11、12の歯部21b、22bの最外周側に形成される作動室23には、室外蒸発器13の出口側に連通する冷媒供給通路23aを介して冷媒が供給されるようになっている。
The working
また、固定スクロール22側の基板部22aの略中心部には、作動室23で圧縮された冷媒が吐出される吐出穴22cが形成されている。さらに、吐出穴22cの下方側には、吐出穴22cと連通する吐出室23bが形成されている。さらに、吐出室23bには、作動室23への冷媒の逆流を防止する逆止弁として機能するリード弁23cが配置されている。
Further, a
吐出室23bへ流入した冷媒は、固定スクロール22側の基板部22a内およびハウジング40の筒状部材41を貫通するように形成された冷媒吐出通路22eを介して、ハウジング40外部へ吐出される。さらに、冷媒吐出通路22eには、油分離器50の冷媒流入口が接続されている。
The refrigerant flowing into the
油分離器50は、冷媒吐出通路22eから吐出された冷媒からオイルを分離するものである。本実施形態では、この油分離器50として、冷媒吐出通路22eから吐出された冷媒の流れを旋回させて、遠心力の作用によってオイルを分離する遠心分離方式のものを採用している。
The
油分離器50にて分離されたオイルは、油分離器50の下方側に設けられた油流出口50aから、油流出配管51aを介して、ハウジング40の下蓋部材43内に設けられた貯油室43a側へ流出する。一方、オイルが分離された冷媒は、油分離器50の上方側に設けられた冷媒流出口50bから水−冷媒熱交換器11の冷媒入口側へ流出する。
The oil separated by the
下蓋部材43内に設けられた貯油室43aに貯められたオイルは、油供給配管51b、固定スクロール22の基板部22aの内部に形成された油供給通路22fおよびオイルを減圧させる絞り通路22g、並びに、可動スクロール21の基板部21aの内部に形成された油供給通路21dを介して、シャフト25の下方側に位置付けられる主給油通路25cの入口側へ供給される。
The oil stored in the
次に、本実施形態の第1、第2軸受部26、27の詳細構成を説明する。まず、第1軸受部26について、図2、3を用いて説明する。なお、図2は、図1の拡大A−A断面図であり、図3は、図1のB部拡大図である。
Next, the detailed configuration of the first and
第1軸受部26は、シャフト25を回転可能に支持する滑り軸受261、並びに、シャフト25と同軸上に配置される円環状の内側レース(内側環状部材)262aと内側レース262aの外周側に同軸上に配置される円環状の外側レース(外側環状部材)262bとの間に複数の球体(転動体)262cを介在させて、内側レース262aと外側レース262bとを相対回転させる転がり軸受262を有している。
The
滑り軸受261は、円筒状金属で形成され、その内周面(以下、軸受面という)によってシャフト25の外周面を支持している。一方、滑り軸受261の外周側は、転がり軸受262の内側レース262aの内周側に圧入により固定されている。また、転がり軸受262の外側レース262bの外周側はミドルハウジング44に圧入により固定されている。
The sliding
さらに、滑り軸受261の回転軸方向上面部には、回転軸方向に延びるピン263aが圧入等の固定手段により固定されている。また、ミドルハウジング44には、板状の弾性部材263bが固定されている。この弾性部材263bは、弾性変形していないときに、回転軸方向およびシャフト25の径方向に垂直に広がる金属板によって形成されている。
Further, a
より具体的には、弾性部材263bの一方の端部は、筒状のブッシュ263cに接合されており、このブッシュ263cがリベット263dによってミドルハウジング44に固定されている。さらに、他方の端部は、シャフト25には接触しないものの、ミドルハウジング44側からピン263aに当接可能な範囲まで延びている。
More specifically, one end of the
換言すると、本実施形態のピン263aは、弾性部材263bに当接する当接部材として機能している。このため、シャフト25の回転に伴って、シャフト25の外周面と滑り軸受261の軸受面との摩擦力によって、滑り軸受261から転がり軸受262へ回転トルクが伝達されると、図2に示すように、弾性部材263bがピン263aから荷重を受けて弾性変形する。
In other words, the
この際、弾性部材263bとピン263aが当接している間は、内側レース262aと外側レース262bとの相対回転が規制される。さらに、回転トルクが増加して弾性部材263bがピン263aに当接できなくなるまで変形すると、内側レース262aと外側レース262bとの相対回転が許容される。
At this time, relative rotation between the
さらに、本実施形態の弾性部材263bは、滑り軸受261から転がり軸受262へ伝達される回転トルクが、予め定めた基準回転トルク以上となると、弾性部材263bがピン263aに当接できなくなるまで変形するように設定されている。
Furthermore, the
つまり、本実施形態では、ピン263a、弾性部材263b、ブッシュ263cおよびリベット263dによって、滑り軸受261から転がり軸受262へ伝達される回転トルクが、予め定めた基準回転トルク以上となるまで、内側レース262aと外側レース262bが相対回転してしまうことを規制する回転規制手段263が構成されている。
That is, in the present embodiment, the
第2軸受部27は、図1に示すように、その内周面(以下、軸受面という)によってシャフト25の外周面を回転可能に支持する滑り軸受として構成されている。さらに、第2軸受部27は、介在部材27aを介してハウジング40の筒状部材41に固定されている。
As shown in FIG. 1, the
介在部材27aは、水平方向に拡がる環状板の外周部を下方側に向かって屈曲させた形状に形成され、その外周部がハウジング40の筒状部材41に当接した状態で固定されている。また、第2軸受部27の上端部には水平方向に突出する鍔部27bが形成されており、鍔部27bが介在部材27a上にボルト締めにより締結固定されている。
The
冷凍サイクル制御装置60は、CPU、ROMおよびRAM等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成されて、その出力側に接続された各種機器の作動を制御する。具体的には、冷凍サイクル制御装置60の出力側には、図1に示すように、前述の圧縮機10、電気式膨張弁12等が接続されている。
The refrigeration
なお、冷凍サイクル制御装置60は、圧縮機10、電気式膨張弁12等を制御する制御装置が一体に構成されたものであるが、本実施形態では、冷凍サイクル制御装置60のうち、圧縮機10の回転数(冷媒吐出能力)を制御する構成(ハードウェアおよびソフトウェア)を回転数制御装置60aとし、電気式膨張弁12の作動(絞り開度)を制御する構成を可変絞り制御装置60bとする。
The refrigeration
もちろん、回転数制御装置60aおよび可変絞り制御装置60bを冷凍サイクル制御装置60に対して別体の制御装置として構成してもよい。
Of course, the rotation
一方、冷凍サイクル制御装置60の入力側には、圧縮機10から吐出された高圧冷媒の温度を検出する吐出温度検出手段としての吐出温度センサ、室外蒸発器13における低圧側冷媒温度を検出する蒸発器温度検出手段としての蒸発器温度センサ、室外蒸発器13にて低圧冷媒と熱交換する外気の外気温を検出する外気温検出手段としての外気温センサ等が接続されている。
On the other hand, on the input side of the refrigeration
さらに、冷凍サイクル制御装置60の入力側には、図示しない操作パネルが接続され、ヒートポンプ式給湯機の作動・停止の操作信号、給湯機の給湯温度設定信号等が冷凍サイクル制御装置60へ入力される。
Further, an operation panel (not shown) is connected to the input side of the refrigeration
次に、上記構成における本実施形態の作動を説明する。まず、ヒートポンプサイクル1全体としての作動を説明する。操作パネルからヒートポンプ式給湯機の作動信号が冷凍サイクル制御装置60へ入力されると、冷凍サイクル制御装置60が上述の各種センサの検出信号および操作パネルの操作信号を読み込む。そして、検出信号および操作信号の値に基づいて、出力側に接続された各種機器へ出力する制御状態を決定する。
Next, the operation of this embodiment in the above configuration will be described. First, the operation of the
そして、決定された制御状態が得られるように、各種機器に対して制御信号を出力する。その後、操作パネルによってヒートポンプ式給湯機の停止信号が冷凍サイクル制御装置60へ入力されるまで、所定の制御周期毎に、上述の検出信号および操作信号の読み込み→各種機器の制御状態決定→各種機器への制御信号の出力といった制御ルーチンを繰り返す。
And a control signal is output with respect to various apparatuses so that the determined control state may be obtained. After that, until the stop signal of the heat pump type hot water heater is input to the refrigeration
これにより、圧縮機10が作動し、圧縮機10から吐出された高温高圧冷媒と給湯水が水−冷媒熱交換器11にて熱交換して給湯水が加熱される。この際、圧縮機10の回転数(冷媒吐出能力)は、圧縮機10から吐出された高圧冷媒の温度が、目標吐出温度となるように決定される。この目標吐出温度は、上述した各種センサの検出信号および操作パネルの温度設定信号に基づいて決定される。
Thereby, the
水−冷媒熱交換器11から流出した冷媒は、電気式膨張弁12にて減圧膨張される。この際、電気式膨張弁12の絞り開度は、ヒートポンプサイクル1の成績係数(COP)が最大に近づくように制御される。電気式膨張弁12にて減圧膨張された冷媒は、室外蒸発器13にて外気から吸熱して蒸発する。室外蒸発器13にて蒸発した冷媒は、圧縮機10に吸入され再び圧縮される。
The refrigerant flowing out of the water-
次に、ヒートポンプサイクル1の作動時における圧縮機10の作動を説明する。ヒートポンプサイクル1の作動時には、圧縮機10の電動モータ30のステータコイル31bに電力が供給されてロータ32およびシャフト25が回転する。
Next, the operation of the
これにより、可動スクロール21が公転運動(旋回運動)して、可動スクロール21の歯部21bと固定スクロール22の歯部22bとの間に形成された作動室23のうち、最外周に位置付けられる作動室23に冷媒およびオイルが吸入される。
As a result, the
作動室23に供給された冷媒は、作動室23の容積の減少に伴って圧縮される。また、作動室23に吸入されたオイルによって、可動スクロール21および固定スクロール22の摺動部位が潤滑される。さらに、作動室23にて圧縮された冷媒は、オイルとともに吐出室23bおよび冷媒吐出通路22eを介して、油分離器50へ流入する。
The refrigerant supplied to the working
油分離器50にてオイルが分離された冷媒は冷媒流出口50bから水−冷媒熱交換器11の冷媒入口側へ流出する。一方、冷媒から分離されたオイルは油流出口50aから流出して貯油室43aに貯められる。貯油室43aに貯められたオイルは、油供給通路21d、22fおよび絞り通路22gを介して、シャフト25の下方側に位置付けられる主給油通路25cの入口側へ供給される。
The refrigerant from which the oil has been separated by the
さらに、主給油通路25cの入口側へ供給されたオイルの一部は、ボス部21cへ流入して、ボス部21cと偏心部25bとの摺動部位を潤滑する。また、主給油通路25cの入口側へ供給された残余のオイルは、主給油通路25cへ流入し、第1、第2副給油通路25d、25eから、それぞれシャフト25の外周面と第1、第2軸受部26との摺動部位へ導かれる。これにより、第1、第2軸受部26、27の摺動部位が潤滑される。
Further, part of the oil supplied to the inlet side of the main
第1、第2軸受部26、27の摺動部位へ供給されたオイルは、それぞれ摺動部位を潤滑した後、重力の作用によってハウジング40の内部空間を下方側に流れて冷媒吸入経路100を通って作動室へ流入する。そして、操作パネルからヒートポンプ式給湯機の停止信号が冷凍サイクル制御装置60へ入力されると、電動モータ30のステータコイル31bへの電力供給が遮断されて、シャフト25の回転が停止する。すなわち、圧縮機10が停止する。
The oil supplied to the sliding portions of the first and
以上の如く、本実施形態の圧縮機10は、給湯水を加熱する際に作動し、給湯水を加熱しない際には作動を停止する。このため、圧縮機10を停止させた状態で放置しておくと、第1、第2軸受部26、27の滑り軸受の軸受面とシャフト25の外周面との間に形成された油膜が切れてしまい、圧縮機10の起動時に軸受面とシャフト25の外周面との間が油膜の切れた境界潤滑状態となってしまうことがある。
As described above, the
このような、境界潤滑状態では、滑り軸受の軸受面とシャフト25の外周面との摩擦力が増加するため、滑り軸受の軸受面の摩耗や、シャフト25の外周面の摩耗が懸念される。
In such a boundary lubrication state, since the frictional force between the bearing surface of the sliding bearing and the outer peripheral surface of the
これに対して、本実施形態では、第1軸受部26として、滑り軸受261、転がり軸受262、並びに、ピン263a、弾性部材263b、ブッシュ263c、リベット263dによって構成される回転規制手段263を採用しているので、滑り軸受261から転がり軸受262へ伝達される回転トルクが、基準回転トルク以上となるまでは、転がり軸受262よりも信頼性の高い滑り軸受261によってシャフト25の外周面を支持することができる。
On the other hand, in the present embodiment, as the
さらに、滑り軸受261から転がり軸受262へ伝達される回転トルクが、基準回転トルク以上となった際には、内側レース262aと外側レース262bが相対回転するので、転がり軸受262によってシャフト25の外周面を支持することができる。
Further, when the rotational torque transmitted from the
従って、転がり軸受262が滑り軸受261から受ける回転トルクが基準回転トルク以上となった際のように、滑り軸受261の軸受面とシャフト25の外周面との摩擦力が増加する運転条件時には、滑り軸受261の軸受面とシャフト25の外周面とを摺動させることなく、転がり軸受262によってシャフト25を支持できる。
Accordingly, when the rotational torque received by the rolling
これにより、滑り軸受261が摩耗してしまうことを抑制して、圧縮機構20の軸受構造の信頼性を向上させることができる。延いては、圧縮機10全体としての信頼性を向上させることができる。
Thereby, it is possible to suppress the sliding
さらに、本実施形態では、回転規制手段263をピン263aと弾性部材263bにて構成しているので、回転トルクが基準回転トルク以上となるまで、内側レース262aと外側レース262bが相対回転してしまうことを規制し、回転トルクが基準回転トルク以上となった際に、内側レース262aと外側レース262bが相対回転してしまうことを許容する構成を極めて容易に実現できる。
Furthermore, in this embodiment, since the rotation restricting means 263 is constituted by the
しかも、回転トルクが基準回転トルク以上となるまで増加した後に、再び回転トルクが基準回転トルクより小さくなると、弾性部材263bがピン263aに当接する形状に戻るので、内側レース262aと外側レース262bが相対回転してしまうことを規制することができる。換言すると、回転規制手段263に復元機能を持たせることができる。
In addition, after the rotational torque increases until it becomes equal to or higher than the reference rotational torque, when the rotational torque becomes smaller than the reference rotational torque again, the
なお、本実施形態では、当接部材としてのピン263aを滑り軸受261の回転軸方向上面部に配置しているが、当接部材は、内側レース262aに対して相対的に位置変化を生じない部材に配置すれば本実施形態と同様の効果を得ることができる。もちろん、当接部材を内側レース262aそのものに配置してもよい。
In this embodiment, the
また、本実施形態では、弾性部材263bをミドルハウジング44に配置しているが、弾性部材263bは、外側レース262bに対して位置変化を生じない部材に配置すれば本実施形態と同様の効果を得ることができる。もちろん、当接部材を外側レース262bそのものに配置してもよい。
In this embodiment, the
(第2実施形態)
本実施形態は、図4に示すように、第1実施形態に対して、内側レース262aと外側レース262bとの相対回転量を検出する回転量検出手段を追加した例を説明する。その他の構成は第1実施形態と同様である。なお、図4は、第1実施形態の図1に対応する圧縮機10の軸方向断図面であり、第1実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付している。このことは、以下の図面においても同様である。
(Second Embodiment)
In the present embodiment, as shown in FIG. 4, an example will be described in which rotation amount detection means for detecting the relative rotation amount of the
具体的には、本実施形態では、回転量検出手段として、弾性部材263bの歪み量を検出する歪みゲージ264を採用している。歪みゲージ264は、弾性部材263bの変形量(歪み量)に応じて抵抗値を変化させるもので、図示しないブリッジ回路を構成して、弾性部材263bの変形量を電気信号に変換する。さらに、歪みゲージ264は、冷凍サイクル制御装置60の入力側に接続されている。
Specifically, in the present embodiment, a
次に、上記構成における本実施形態の作動を説明する。本実施形態におけるヒートポンプサイクル1の基本的作動は、第1実施形態と同様である。さらに、本実施形態では、冷凍サイクル制御装置60が各種センサの検出信号および操作パネルの操作信号を読み込む際に、歪みゲージ264の出力信号、すなわち内側レース262aと外側レース262bとの相対回転量の検出値を読み込む。
Next, the operation of this embodiment in the above configuration will be described. The basic operation of the
そして、第1実施形態と同様に検出信号および操作信号の値に基づいて、出力側に接続された各種機器へ出力する制御状態を決定する。さらに、本実施形態では、冷凍サイクル制御装置60を構成する回転数制御装置60aが、歪みゲージ264によって検出された相対回転量が予め定めた基準相対回転量以上となったときに、シャフト25の回転数を低下させるように圧縮機10の制御状態を補正する。
And the control state output to the various apparatuses connected to the output side is determined based on the value of a detection signal and an operation signal similarly to 1st Embodiment. Further, in the present embodiment, when the rotational
より具体的には、歪みゲージ264によって検出された相対回転量が予め定めた基準相対回転量以上となったときに、検出された相対回転量の増加に伴って、シャフト25の回転数の低下量を増加させるように圧縮機10の制御状態を補正する。なお、この基準相対回転量は、弾性部材263bが弾性変形してもピン263aに当接可能な範囲に設定されている。
More specifically, when the relative rotation amount detected by the
そして、決定された制御状態が得られるように、各種機器に対して制御信号を出力する。その後、操作パネルによってヒートポンプ式給湯機の停止信号が冷凍サイクル制御装置60へ入力されるまで、所定の制御周期毎に、上述の検出信号および操作信号の読み込み→各種機器の制御状態決定→各種機器への制御信号の出力といった制御ルーチンを繰り返す。その他の作動は第1実施形態と同様である。
And a control signal is output with respect to various apparatuses so that the determined control state may be obtained. After that, until the stop signal of the heat pump type hot water heater is input to the refrigeration
本実施形態のヒートポンプサイクル1は、上記の如く、歪みゲージ26によって検出された相対回転量が予め定めた基準相対回転量以上となったときに、シャフト25の回転数を低下させて、第1軸受部26の転がり軸受262が滑り軸受261から受ける回転トルクを低下させることができる。
As described above, in the
従って、第1軸受部26において、転がり軸受262の内側レース262aと外側レース262bとの相対回転が許容される頻度を低下させて、転がり軸受262よりも信頼性の高い滑り軸受261によってシャフト25を支持する状態を維持しやすい。
Therefore, in the
さらに、回転数制御装置60aが、シャフト25の回転数を低下させても回転トルクが低下しない場合であっても、第1実施形態と同様に、第1軸受部26では、内側レース262aと外側レース262bが相対回転して、転がり軸受262によってシャフト25を支持することができる。従って、滑り軸受261が摩耗してしまうことを抑制できる。
Further, even when the rotational
以上の如く、本実施形態の回転数制御装置60aによれば、圧縮機構20の軸受構造の信頼性を向上させることができる。延いては、圧縮機10全体としての信頼性を向上させることができる。
As described above, according to the rotation
(第3実施形態)
本実施形態は、第2実施形態における冷凍サイクル制御装置60の制御態様を変更した例を説明する。本実施形態のヒートポンプサイクル1および圧縮機10の構成は、第2実施形態と同様である。
(Third embodiment)
This embodiment demonstrates the example which changed the control aspect of the refrigerating-
具体的には、本実施形態では、ヒートポンプサイクル1の作動時に、第2実施形態と同様に冷凍サイクル制御装置60が検出信号および操作信号の値を読み込み、読み込まれたに検出信号および操作信号の値に基づいて、出力側に接続された各種機器へ出力する制御状態を決定する。
Specifically, in this embodiment, when the
さらに、本実施形態では、冷凍サイクル制御装置60(具体的には、可変絞り制御装置60b)が、歪みゲージ264によって検出された相対回転量が予め定めた基準相対回転量以上となったときに、電気式膨張弁12の絞り開度を増加させるように、電気式膨張弁12の制御状態を補正する。
Furthermore, in this embodiment, when the refrigeration cycle control device 60 (specifically, the variable
より具体的には、歪みゲージ264によって検出された相対回転量が予め定めた基準相対回転量以上となったときに、検出された相対回転量の増加に伴って、電気式膨張弁12の絞り開度の増加量を増加させるように電気式膨張弁12の制御状態を補正する。そして、決定された制御状態が得られるように、各種機器に対して制御信号を出力する。
More specifically, when the relative rotation amount detected by the
その後、操作パネルによってヒートポンプ式給湯機の停止信号が冷凍サイクル制御装置60へ入力されるまで、所定の制御周期毎に、上述の検出信号および操作信号の読み込み→各種機器の制御状態決定→各種機器への制御信号の出力といった制御ルーチンを繰り返す。その他の作動は第1実施形態と同様である。
After that, until the stop signal of the heat pump type hot water heater is input to the refrigeration
本実施形態のヒートポンプサイクル1は、上記の如く作動するので、歪みゲージ26によって検出された相対回転量が予め定めた基準相対回転量以上となったときに、電気式膨張弁12の絞り開度を増加させて、圧縮機構20の吸入側冷媒圧力と吐出側冷媒圧力の圧力差を低下させることができる。これにより、第1軸受部26の転がり軸受262が滑り軸受261から受ける回転トルクを低下させることができる。
Since the
従って、第2実施形態と同様に、第1軸受部26において、転がり軸受262よりも信頼性の高い滑り軸受261によってシャフト25を支持する状態を維持しやすい。さらに、冷凍サイクル制御装置60が、電気式膨張弁12の絞り開度を増加させても回転トルクが低下しない場合であっても、第1実施形態と同様に、転がり軸受262によってシャフト25を支持して、滑り軸受261が摩耗してしまうことを抑制できる。
Therefore, as in the second embodiment, in the
以上の如く、本実施形態の冷凍サイクル制御装置60によれば、圧縮機構20の軸受構造の信頼性を向上させることができる。延いては、圧縮機10全体としての信頼性を向上させることができる。なお、本実施形態に、第2実施形態の回転数制御装置60aを組み合わせて、相対回転量が予め定めた基準相対回転量以上となったときに、電気式膨張弁12の絞り開度を増加させるとともに、シャフト25の回転数を低下させてもよい。
As described above, according to the refrigeration
(第4実施形態)
第1実施形態では、ピン263a、弾性部材263b、ブッシュ263c、リベット263dによって構成される回転規制手段263を採用した例を説明したが、本実施形態では、図5〜7に示すように、弾性部材263bを廃止して、内側レース262aと外側レース262bとを連結する連結部材263eを採用した例を説明する。なお、図5〜7は、第1実施形態の図1〜3に対応する図面であり、図6は、図5の拡大C−C断面図であり、図7は、図5のD部拡大図である。
(Fourth embodiment)
In 1st Embodiment, although the example which employ | adopted the rotation control means 263 comprised by the
具体的には、本実施形態の連結部材263eは、外側レース262bから内側レース262aのピン263aに至る範囲に延びる棒状部材で構成されおり、転がり軸受262が滑り軸受261から受ける回転トルクが基準回転トルク以上となったときに破断するように強度が設定されている。
Specifically, the connecting
連結部材263eの外側レース262b側の端部は、第1実施形態と同様に、ブッシュ263cに接合されており、このブッシュ263cがリベット263dによってミドルハウジング44に固定されている。さらに、内側レース262a側の端部には二本の腕部が設けられており、二本の腕部の間にピン263aが嵌め込まれている。
The end of the connecting
本実施形態では、第1軸受部26において、回転トルクが基準回転トルク以上となるまでは、連結部材263eによって、内側レース262aと外側レース262bが相対回転してしまうことを規制できる。従って、転がり軸受262よりも信頼性の高い滑り軸受261によってシャフト25を支持することができる。
In the present embodiment, in the
また、回転トルクが基準回転トルク以上となった際には、連結部材263eが破断するので、内側レース262aと外側レース262bとの相対回転が許容される。従って、転がり軸受262によってシャフト25を支持することができる。
Further, when the rotational torque becomes equal to or higher than the reference rotational torque, the connecting
本実施形態によれば、回転規制手段を極めて簡素な構成で実現することができるだけでなく、滑り軸受261とシャフト25が焼き付きによりロックした場合等であっても、シャフト25を転がり軸受によって支持することができ、圧縮機10全体としての信頼性を効果的に向上させることができる。
According to this embodiment, not only can the rotation restricting means be realized with a very simple configuration, but the
(第5実施形態)
本実施形態は、第2実施形態における冷凍サイクル制御装置60の制御態様を変更した例を説明する。本実施形態のヒートポンプサイクル1および圧縮機10の構成は、第2実施形態と同様である。具体的には、本実施形態では、第2実施形態に対して、ヒートポンプサイクル1の起動時および停止時の制御態様を変更している。
(Fifth embodiment)
This embodiment demonstrates the example which changed the control aspect of the refrigerating-
前述の如く、給湯水を加熱しない際に圧縮機10を停止させた状態で放置しておくと、第1、第2軸受部26、27の滑り軸受の軸受面とシャフト25の外周面との間に形成された油膜が切れてしまいやすい。さらに、圧縮機10の起動直後は、シャフト25の回転数が低く、第1、第2軸受部26、27の滑り軸受の軸受面とシャフト25の外周面との摺動速度が遅いので、軸受面と外周面との間に油膜が形成されにくい。
As described above, when the hot water is not heated and the
そのため、圧縮機10の起動時に、例えば、シャフト25の回転数を予め定めた基準増加度合で増加させてしまうと、第1、第2軸受部26、27の滑り軸受の軸受面とシャフト25の外周面との間に油膜を形成できず、第1軸受部26の転がり軸受262が滑り軸受261から受ける回転トルクが増加してしまうことが懸念される。なお、回転数の増加度合とは、単位時間あたりの回転数の増加量を意味する。
Therefore, when the
そこで、本実施形態では、図8(a)のタイムチャートに示すように、圧縮機10の起動時であって、かつ、歪みゲージ264によって検出された相対回転量θが基準相対回転量Kθ以上となったときに、冷凍サイクル制御装置60(具体的には、回転数制御装置60a)が、起動時にシャフト25の回転数を増加させる増加割合を低下させる。
Therefore, in the present embodiment, as shown in the time chart of FIG. 8A, the relative rotation amount θ detected by the
これにより、本実施形態では、圧縮機10の起動時に、第1軸受部26の転がり軸受262が滑り軸受261から受ける回転トルクを低下させることができる。その結果、圧縮機10の起動時においても第2実施形態と同様の効果を得ることができる。
Thereby, in this embodiment, the rotational torque which the rolling bearing 262 of the
さらに、図8(b)のタイムチャートに示すように、圧縮機10の起動時であって、かつ、相対回転量が予め定めた基準相対回転量Kθ以上となったときに、電気式膨張弁12の絞り開度Eを増加させても同様の効果を得ることができる。
Further, as shown in the time chart of FIG. 8B, when the
一方、圧縮機10の停止時についても、図9(a)のタイムチャートに示すように、シャフト25の回転を停止させると、相対回転量θが基準相対回転量Kθ以上となってしまうおそれがある。そこで、本実施形態では、図9(b)のタイムチャートに示すように、圧縮機10の停止時に、歪みゲージ264によって検出された相対回転量θが基準相対回転量を超えないように徐々に圧縮機10の回転数を低下させた後に、停止させる。
On the other hand, when the
これにより、本実施形態では、圧縮機10の停止時にも、第1軸受部26の転がり軸受262が滑り軸受261から受ける回転トルクを低下させることができる。その結果、第2実施形態と同様の効果を得ることができる。また、図9(b)のタイムチャートに示すように、圧縮機10の回転数の低下とともに、電気式膨張弁12の絞り開度を増加させてもよい。
Thereby, in this embodiment, even when the
(他の実施形態)
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified as follows without departing from the spirit of the present invention.
(1)上述の実施形態では、滑り軸受261、転がり軸受262および回転規制手段263によって構成される本発明の回転機械の軸受構造を、圧縮機構20の軸受構造に適用しているが、本発明の適用はこれに限定されない。例えば、回転機械として、送風機構、電動モータ、発電機、エンジン等を採用して、これらの軸受構造に適用してもよい。
(1) In the above-described embodiment, the bearing structure of the rotary machine of the present invention configured by the sliding
さらに、圧縮機10の圧縮機構20は、スクロール型に限定されることなく、ローリングピストン型の圧縮機構、複数のシリンダおよびピストンを周方向に並べて各シリンダおよびピストンにて順次流体を圧縮して吐出するレシプロ型の圧縮機構のように、回転可能に支持されるシャフト25を有する圧縮機構であればよい。また、圧縮機10は電動圧縮機に限定されることなく、例えば、エンジン等を駆動源とするエンジン駆動式圧縮機に対して、本発明の回転機械の軸受構造を適用してもよい。
Further, the
(2)上述の実施形態では、第1軸受部26に対して、本発明の回転機械の軸受構造を適用しているが、もちろん第2軸受部27についても適用してよい。また、軸受部を複数有する回転機械においては、複数の軸受部の少なくとも1つに適用してもよいし、全てに適用してもよい。
(2) In the above-described embodiment, the bearing structure of the rotary machine of the present invention is applied to the
(3)上述の実施形態では、本発明の冷凍サイクル制御装置を、給湯水を加熱するヒートポンプサイクル1に適用した例を説明したが、もちろん、本発明の回転数制御装置および冷凍サイクル制御装置を、空調装置用の冷凍サイクル、冷蔵庫あるいは冷凍庫用の冷凍サイクルに等に適用してもよい。
(3) In the above-described embodiment, the example in which the refrigeration cycle control device of the present invention is applied to the
さらに、上述の実施形態では、ヒートポンプサイクル(冷凍サイクル)1の冷媒として二酸化炭素を採用した例を説明したが、冷媒の種類はこれに限定されない。通常のフロン系冷媒、炭化水素系冷媒等を採用してもよい。さらに、ヒートポンプサイクル1が、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上とならない亜臨界冷凍サイクルを構成していてもよい。
Furthermore, although the above-mentioned embodiment demonstrated the example which employ | adopted the carbon dioxide as a refrigerant | coolant of the heat pump cycle (refrigeration cycle) 1, the kind of refrigerant | coolant is not limited to this. Ordinary fluorocarbon refrigerants, hydrocarbon refrigerants, and the like may be employed. Furthermore, the
さらに、本発明の回転数制御装置は、冷凍サイクルに限定されることなく、回転機械を備える装置に幅広く適用可能である。 Furthermore, the rotation speed control device of the present invention is not limited to the refrigeration cycle, and can be widely applied to devices including a rotating machine.
(4)上述の実施形態では、内側レース262aと外側レース262bとの相対回転量を検出する回転量検出手段として歪みゲージ264を採用した例を説明したが、回転量検出手段はこれに限定されない。例えば、内側レース262aと外側レース262bとの相対回転を直接検出する検出手段を採用してもよい。
(4) In the above-described embodiment, the example in which the
このような検出手段としては、具体的に、内側レース262aの外周面に軸方向に延びる複数の溝部を形成するとともに、外側レース262b側に溝部の動きをレーザー光の反射量にて検出するレーザー式検出装置、あるいは、溝部の動きによる磁気変動を検出する磁気検出装置(マグネットピックアップ、MRE素子等)を配置する構成を採用できる。
As such a detecting means, specifically, a laser that forms a plurality of axially extending grooves on the outer peripheral surface of the
20 圧縮機構(回転機械)
25 シャフト(回転軸)
261 滑り軸受
262 転がり軸受
262a 内側レース
262b 外側レース
262c 転動体
263 回転規制手段
263a ピン
263b 弾性部材
263e 連結部材
264 歪みゲージ(回転量検出手段)
60 冷凍サイクル制御装置
60a 回転数制御装置
20 Compression mechanism (rotary machine)
25 Shaft (Rotating shaft)
261 Slide bearing 262 Rolling bearing 262a
60 refrigeration
Claims (7)
内側環状部材(262a)および外側環状部材(262b)の間に転動体(262c)を介在させて前記内側環状部材(262a)と前記外側環状部材(262b)とを相対回転させる転がり軸受(262)とを備え、
前記滑り軸受(261)は、前記内側環状部材(262a)に固定されており、
さらに、前記滑り軸受(261)から前記転がり軸受(262)へ伝達される回転トルクが、予め定めた基準回転トルク以上となるまで、前記内側環状部材(262a)と前記外側環状部材(262b)が相対回転してしまうことを規制する回転規制手段(263)とを備えることを特徴とする回転機械の軸受構造。 A sliding bearing (261) that rotatably supports a rotating shaft (25) of the rotating machine (20);
A rolling bearing (262) for rotating the inner annular member (262a) and the outer annular member (262b) relative to each other with a rolling element (262c) interposed between the inner annular member (262a) and the outer annular member (262b). And
The sliding bearing (261) is fixed to the inner annular member (262a),
Further, the inner annular member (262a) and the outer annular member (262b) are moved until the rotational torque transmitted from the sliding bearing (261) to the rolling bearing (262) becomes equal to or higher than a predetermined reference rotational torque. A bearing structure for a rotary machine, comprising: a rotation restricting means (263) for restricting relative rotation.
前記弾性部材(263b)は、前記回転トルクが前記基準回転トルク以上となるまで、前記当接部材(263a)に当接するように構成されていることを特徴とする請求項2に記載の回転機械の軸受構造。 The rotation restricting means (263) includes a plate-like elastic member (263b) fixed to the outer annular member (262b) side and elastically deforming as the rotational torque increases, and the inner annular member (262a). It has a contact member (263a) fixed to the side and abutted against the elastic member (263b),
The rotary machine according to claim 2, wherein the elastic member (263b) is configured to contact the contact member (263a) until the rotational torque becomes equal to or greater than the reference rotational torque. Bearing structure.
前記連結部材(263e)は、前記回転トルクが前記基準回転トルク以上となったときに破断するように形成されていることを特徴とする請求項1に記載の回転機械の軸受構造。 The rotation restricting means (263) includes a connecting member (263e) that connects the outer annular member (262b) side and the inner annular member (262a) side,
The bearing structure for a rotary machine according to claim 1, wherein the connecting member (263e) is formed so as to be broken when the rotational torque becomes equal to or greater than the reference rotational torque.
前記回転量検出手段(264)によって検出された相対回転量が予め定めた基準相対回転量以上となったときに、前記回転軸(25)の回転数を低下させることを特徴とする回転数制御装置。 A rotational speed control device for controlling the rotational speed of the rotary shaft (25) of the rotary machine (20) to which the bearing structure of the rotary machine according to claim 2 is applied,
Rotational speed control characterized in that the rotational speed of the rotary shaft (25) is reduced when the relative rotational quantity detected by the rotational quantity detection means (264) is equal to or greater than a predetermined reference relative rotational quantity. apparatus.
前記回転量検出手段(264)によって検出された相対回転量が予め定めた基準相対回転量以上となったときに、前記可変絞り機構(12)の絞り開度を増加させることを特徴とする冷凍サイクル制御装置。 The refrigerating cycle control which controls the action | operation of the refrigerating cycle (1) provided with the compression mechanism (20) to which the bearing structure of the rotary machine of Claim 2 was applied, and the variable throttle mechanism (12) which decompresses and expands a high-pressure refrigerant | coolant. A device,
Refrigeration characterized in that the throttle opening of the variable throttle mechanism (12) is increased when the relative rotational amount detected by the rotational amount detecting means (264) is equal to or greater than a predetermined reference relative rotational amount. Cycle control device.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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GB2488003A (en) * | 2011-02-11 | 2012-08-15 | Bosch Gmbh Robert | A rolling element bearing |
US10598215B2 (en) | 2014-07-29 | 2020-03-24 | Nidec Copal Electronics Corporation | Electric motor having seizure-resistant dynamic pressure gas bearing |
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