JP2013133758A - Hermetic compressor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、冷凍冷蔵庫等の冷凍サイクルに用いられる密閉形圧縮機に関するものである。 The present invention relates to a hermetic compressor used in a refrigeration cycle such as a refrigerator-freezer.
近年、冷凍冷蔵庫等の冷凍装置に使用される密閉型圧縮機については、消費電力低減のための高効率化が進められている。従来から高効率化の手段として、スラスト軸受部の摺動損失をすべり軸受と比べて低減するスラストボールベアリングが採用されてきている。 In recent years, high efficiency is being promoted for hermetic compressors used in refrigeration apparatuses such as refrigerators and refrigerators to reduce power consumption. Conventionally, thrust ball bearings that reduce the sliding loss of a thrust bearing portion as compared with a slide bearing have been adopted as a means for improving efficiency.
従来のこの種の密閉型圧縮機としては、ボールの上下をワッシャで挟み、高分子材料の保持器を用いた安価で簡単な構成のスラストボールベアリング用いて、高効率化を図ったものがある(例えば、特許文献1参照)。 As a conventional hermetic compressor of this type, there is one that achieves high efficiency by using a thrust ball bearing having a low-cost and simple structure that uses a polymer material cage, with the top and bottom of the ball sandwiched between washers. (For example, refer to Patent Document 1).
以下、図面を参照しながら上記従来の密閉型圧縮機を説明する。 Hereinafter, the conventional hermetic compressor will be described with reference to the drawings.
図3は、特許文献1に記載された従来の密閉型圧縮機の縦断面図である。 FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a conventional hermetic compressor described in Patent Document 1. As shown in FIG.
図3に示すように、密閉容器1内には、固定子2と回転子3とを備えた電動要素4と、電動要素4によって駆動される圧縮要素5を収容し、密閉容器1内に潤滑油6を貯溜する。シャフト10は、回転子3を固定した主軸部11および主軸部11に対し偏心して形成された偏心軸部12を有する。
As shown in FIG. 3, in the sealed container 1, an electric element 4 having a
シリンダブロック14は、略円筒形の圧縮室15と主軸受20を有する。ピストン23は、シリンダブロック14の圧縮室15に往復摺動自在に挿入され、偏心軸部12との間を連結手段24とピストンピン25によって連結されている。
The cylinder block 14 includes a substantially cylindrical compression chamber 15 and a main bearing 20. The piston 23 is inserted into the compression chamber 15 of the cylinder block 14 so as to be slidable back and forth, and is connected to the eccentric shaft portion 12 by a
シャフト10の主軸部11と偏心軸部12の間の主軸部11側には主軸部11の軸心と略直角に環状の上ワッシャ着座面27が形成され、主軸受20の上端には主軸受20の軸心と略直角に環状の下ワッシャ着座面28が形成されている。
An annular upper washer seating surface 27 is formed on the
これらの上ワッシャ着座面27と下ワッシャ着座面28の間には、スラストボールベアリング29が設けられ、シャフト10と回転子3の重力方向の荷重を支持している。
A thrust ball bearing 29 is provided between the upper washer seating surface 27 and the lower washer seating surface 28 to support the load in the gravity direction of the
スラストボールベアリング29は、複数のボール30と、ボール30を保持するナイロンに代表される高分子材料で形成された保持器31と、ボール30の上下に各々配設される上ワッシャ32及び下ワッシャ33とで構成される。上ワッシャ32及び下ワッシャ33は焼入れされた鉄の平板で形成されている。 The thrust ball bearing 29 includes a plurality of balls 30, a cage 31 made of a polymer material typified by nylon that holds the balls 30, and an upper washer 32 and a lower washer respectively disposed above and below the ball 30. 33. The upper washer 32 and the lower washer 33 are formed of hardened iron flat plates.
以上のように構成された密閉型圧縮機について、以下その動作を説明する。 The operation of the hermetic compressor configured as described above will be described below.
電動要素4の回転子3はシャフト10を回転させ、偏心軸部12の回転運動が連結手段24を介してピストン23に伝えられることでピストン23は圧縮室15内を往復運動する。それにより、冷媒ガスは冷却システム(図示せず)から圧縮室15内へ吸入、圧縮された後、再び冷却システムへと吐き出される。
The rotor 3 of the electric element 4 rotates the
シャフト10と回転子3の重量はスラストボールベアリング29で支えられ、シャフト10の回転時はボール30が上ワッシャ32と下ワッシャ33の間で転がるためにシャフ
ト10が滑らかに回転する。
The weight of the
シャフト10の回転時において、上ワッシャ32は上ワッシャ着座面27に密着し、下ワッシャ33は下ワッシャ着座面28に密着している。また、保持器31は遠心力によりボール30が飛び出さないようにボール30を保持している。
During the rotation of the
このスラストボールベアリング29を用いることによって、シャフト10を回転させるトルクはスラストすべり軸受に比べて小さくなるため、スラスト軸受での損失を小さくすることができる。従って、入力が低減して、高効率とすることができる。
By using this thrust ball bearing 29, the torque for rotating the
しかしながら、上記従来の構成では、回転子及びシャフトの自重が小さいとボールが上ワッシャまたは下ワッシャに対しすべりが生じる可能性があり、ボール及び上ワッシャ、下ワッシャが摩耗して信頼性が低下してしまう可能性を有していた。 However, in the above-described conventional configuration, if the weight of the rotor and the shaft is small, the ball may slide against the upper washer or the lower washer, and the ball, the upper washer, and the lower washer are worn and reliability is lowered. Had the potential to end up.
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、シャフトの回転力を利用しスラストボールベアリングに垂直方向下向きの荷重を与えることで、低コスト、コンパクトで高信頼性の密閉型圧縮機を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and provides a low-cost, compact and highly reliable hermetic compressor by applying a downward load to the thrust ball bearing using the rotational force of the shaft. The purpose is to do.
上記従来の課題を解決するために、本発明の密閉型圧縮機は、バランスウェイトとシャフトに形成されたつば部に傾斜部を備えたもので、密閉容器内に封入されたガスをシャフトの回転に伴いバランスウェイトとシャフトに形成されたツバ部に設けられた傾斜部で受けることにより、傾斜部には垂直方向下向きと水平方向の2つの方向の力が発生し、2つの力の成分の垂直方向下向きの力を利用して、スラストボールベアリングに垂直方向下向きの荷重が作用することで、ボールと上ワッシャ、下ワッシャとのすべりを低減でき、スラストボールの摩耗を低減する作用を有する。 In order to solve the above-described conventional problems, the hermetic compressor of the present invention is provided with an inclined portion in the flange portion formed on the balance weight and the shaft, and the gas sealed in the hermetic container is rotated by the shaft. As a result, the balance weight and the inclined portion provided on the flange portion formed on the shaft receive the force in the vertical direction and the vertical direction of the two force components in the vertical direction. A downward load in the vertical direction acts on the thrust ball bearing using the downward force in the direction, so that the slip between the ball, the upper washer, and the lower washer can be reduced, and the wear of the thrust ball is reduced.
本発明の密閉型圧縮機は、スラスト軸受部の摺動損失の低減効果を維持しつつ、回転子及びシャフトの自重を増加させることなく、スラストボールベアリングへの垂直方向下向きの荷重を得ることができることから、低コスト、コンパクトで高信頼性の密閉型圧縮機を提供することができる。 The hermetic compressor of the present invention can obtain a vertically downward load on the thrust ball bearing without increasing the weight of the rotor and the shaft while maintaining the effect of reducing the sliding loss of the thrust bearing portion. Therefore, it is possible to provide a low-cost, compact and highly reliable hermetic compressor.
第1の発明は、密閉容器内に潤滑油を貯溜するとともに、固定子と回転子とを備えた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、前記圧縮要素は主軸部とツバ部を介して形成され、バランスウェイトを設けた偏心軸部とを有し、前記回転子が固定されたシャフトと、円筒形の圧縮室を備えたシリンダブロックと、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連結機構と、前記シリンダ
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と、前記回転子と前記シャフトの自重による垂直方向の荷重を支持するスラストボールベアリングとを備え、前記シャフトに備えられたツバ部に形成された第一傾斜部と前記バランスウェイトに形成された第二傾斜部とを備えたものである。
According to a first aspect of the present invention, lubricating oil is stored in an airtight container, and an electric element having a stator and a rotor and a compression element driven by the electric element are accommodated, and the compression element has a main shaft portion and a flange. An eccentric shaft portion provided with a balance weight, a shaft to which the rotor is fixed, a cylinder block having a cylindrical compression chamber, and a piston that reciprocates in the compression chamber A coupling mechanism that couples the piston and the eccentric shaft portion, a main bearing that is formed on the cylinder block and supports the main shaft portion of the shaft, and a vertical load caused by the weight of the rotor and the shaft. A thrust ball bearing for supporting the shaft, and a first inclined portion formed on the flange portion provided on the shaft and a second inclined portion formed on the balance weight. That.
これにより、密閉容器内に封入されたガスをシャフトの回転に伴いバランスウェイトとシャフトに形成されたツバ部に設けられた第一傾斜部と第二傾斜部で受けることにより、第一傾斜部と第二傾斜部には垂直方向下向きと水平方向の2つの方向の力が発生し、2つの力の成分の垂直方向下向きの力を利用して、スラストボールベアリングに垂直方向下向きの荷重が作用することで、ボールと上ワッシャ、下ワッシャとのすべりを低減でき、スラストボールベアリングの摩耗を低減する作用を有することで、低コスト、コンパクトで高信頼性の密閉型圧縮機を提供することができる。 As a result, by receiving the gas sealed in the sealed container at the first inclined portion and the second inclined portion provided on the balance weight and the flange portion formed on the shaft as the shaft rotates, the first inclined portion and A force in two directions, a vertical downward direction and a horizontal direction, is generated in the second inclined portion, and a vertical downward load is applied to the thrust ball bearing by using the vertical downward force of the two force components. Therefore, it is possible to provide a low-cost, compact and highly reliable hermetic compressor by reducing the sliding between the ball, the upper washer, and the lower washer, and reducing the wear of the thrust ball bearing. .
第2の発明は、ツバ部及びバランスウェイトに設けられた第一傾斜部と第二傾斜部の一端に開口した給油孔と給油通路を設けたものであり、ガスに加え、ガスより比重の大きい潤滑油もシャフトの回転に伴いシャフトに形成されたツバ部とバランスウェイトに設けられた第一傾斜部と第二傾斜部で受けることにより、さらに第一傾斜部と第二傾斜部には垂直方向下向きの力が発生し、スラストボールベアリングにかかる垂直方向下向きの荷重が増加し、さらに高い信頼性を得ることができる。 2nd invention provides the oil supply hole and oil supply path which were opened to the end of the 1st inclination part and the 2nd inclination part which were provided in the collar part and the balance weight, and in addition to gas, specific gravity is larger than gas Lubricating oil is also received by the flange portion formed on the shaft as the shaft rotates, and the first inclined portion and the second inclined portion provided on the balance weight, so that the first inclined portion and the second inclined portion are further perpendicular to each other. A downward force is generated, the vertical downward load applied to the thrust ball bearing is increased, and higher reliability can be obtained.
第3の発明は、ツバ部及びバランスウェイトに設けられた第一傾斜部と第二傾斜部の側端に第一壁と第二壁を設けたもので、シャフトの回転に伴いシャフトに形成されたツバ部とバランスウェイトに設けられた第一傾斜部と第二傾斜部で受けるガス及び潤滑油をより多く受けることができることから、さらに第一傾斜部と第二傾斜部には垂直方向下向きの力が発生し、スラストボールベアリングにかかる垂直方向下向きの荷重が増加し、さらに高い信頼性を得ることができる。 In a third aspect of the present invention, a first wall and a second wall are provided at the side ends of the first inclined portion and the second inclined portion provided in the flange portion and the balance weight, and formed on the shaft as the shaft rotates. Since the gas and the lubricating oil received by the first inclined portion and the second inclined portion provided on the flange portion and the balance weight can be received more, the first inclined portion and the second inclined portion are further directed vertically downward. A force is generated, the vertical downward load applied to the thrust ball bearing is increased, and higher reliability can be obtained.
第4の発明は、ツバ部及びバランスウェイトに設けられた第一傾斜部と第二傾斜部の傾斜面が湾曲して形成されたもので、第一傾斜部と第二傾斜部で受けた潤滑油は、湾曲した傾斜面を伝わって、密閉容器の上部に吹き付けられ、より多くの密閉容器内の表面に潤滑油が付着することにより、高温の潤滑油が密閉容器とより多くの熱交換が行われ、潤滑油の温度が低減されることで、密閉型圧縮機全体の温度が低減され、高効率で高い信頼性を得ることができる。 In the fourth invention, the first inclined portion and the inclined surface of the second inclined portion provided on the flange portion and the balance weight are formed to be curved, and lubrication received by the first inclined portion and the second inclined portion. The oil travels along a curved inclined surface and is sprayed on the upper part of the closed container, so that the lubricating oil adheres to the surface of more closed containers, so that the hot lubricating oil exchanges more heat with the closed containers. When the temperature of the lubricating oil is reduced, the temperature of the whole hermetic compressor is reduced, and high efficiency and high reliability can be obtained.
第5の発明は、潤滑油中に浸漬しているシャフト下端部に第三傾斜部を設けたもので、ガスより比重の大きい潤滑油をより多く第三傾斜部で受けることができることから、さらに垂直方向下向きの力が発生し、スラストボールベアリングにかかる垂直方向下向きの荷重が増加し、さらに高い信頼性を得ることができる。 In the fifth aspect of the invention, the third inclined portion is provided at the lower end portion of the shaft immersed in the lubricating oil, and more lubricating oil having a specific gravity than gas can be received by the third inclined portion. A downward force in the vertical direction is generated, and the downward load applied to the thrust ball bearing is increased, so that higher reliability can be obtained.
第6の発明は、電動要素はインバータによって複数の運転周波数で駆動され、回転子は少なくとも60Hz以上の回転周波数で回転されるものであり、回転数の増加に伴い1回転あたりの第一傾斜部と第二傾斜部と第三傾斜部で受けるガス及び潤滑油の量が増加することから、高速運転になるに伴いスラストボールベアリングにかかる垂直方向下向きの荷重も増加することから、さらに高い信頼性を得ることができるとともに、高速運転よる冷凍サイクルの最適運転を併せて実現することができる。 According to a sixth aspect of the invention, the electric element is driven at a plurality of operating frequencies by an inverter, and the rotor is rotated at a rotation frequency of at least 60 Hz, and the first inclined portion per one rotation as the number of rotations increases. Since the amount of gas and lubricating oil received at the second inclined part and the third inclined part increases, the downward load on the thrust ball bearing also increases with high speed operation. As well as optimal operation of the refrigeration cycle by high-speed operation.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiments.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1における密閉型圧縮機の縦断面図、図2は、同実施の形態における密閉型圧縮機の要部断面図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a hermetic compressor according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a main part sectional view of the hermetic compressor according to the first embodiment.
図1、図2において、密閉容器101内には潤滑油102を貯溜するとともに、固定子103と回転子104とを備えた電動要素105と、電動要素105によって駆動され、電動要素105の上方に配設された圧縮要素106を収容する。
In FIGS. 1 and 2, lubricating
圧縮要素106を構成するシャフト110は、回転子104を焼嵌め固定された主軸部111と、第一傾斜部112を備えたツバ部113を介して主軸部111に対し偏心して形成され、第二傾斜部114を備えたバランスウェイト115を挿入した偏心軸部116と、シャフト110の下端外部には第三傾斜部117を備え内部に給油機構118とを構成している。また、第一傾斜部112には第一壁112Aと第二傾斜部114には第二壁114Aが備わっている。
A shaft 110 constituting the
シリンダブロック120は、略円筒形の圧縮室121を有し、主軸部111を軸支する主軸受122が形成されている。ピストン130は、シリンダブロック120の圧縮室121に往復摺動自在に挿入され、偏心軸部116との間を連結機構131とピストンピン132によって連結されている。
The
スラストボールベアリング140は、ツバ部113と主軸受122の上端面141との間に配設され、回転子104とシャフト110の自重による垂直方向下向きの荷重を支持する。
The
スラストボールベアリング140は、複数のボール142備え、ボール142を保持するホルダー部143と、ボール142の上下に各々配設される上ワッシャ144および下ワッシャ145とを備えている。
The
密閉容器101の下部に貯留された潤滑油102を上部に搬送する通路として、シャフト110には、給油機構118と螺旋溝150と給油孔151及び給油通路152が配設されている。
The shaft 110 is provided with an oil supply mechanism 118, a spiral groove 150, an
電動要素105は、固定子103のコアに設けたティース部に巻き線を集中巻きした集中巻き型の電動要素105である。また、電動要素105はインバータ制御により複数の回転数で少なくとも60Hz以上の回転周波数で回転される運転をすることができ、最高回転数は80Hzとなっている。
The
以上のように構成された密閉型圧縮機について、以下その動作を説明する。 The operation of the hermetic compressor configured as described above will be described below.
電動要素105の回転子104はシャフト110を回転させ、偏心軸部116の回転運動が連結機構131を介してピストン130に伝えられることでピストン130は圧縮室121内を往復運動する。それにより、冷媒ガスは冷却システム(図示せず)から圧縮室121内へ吸入、圧縮された後、再び冷却システムへと吐き出される。
The
また、密閉容器101下部に貯留された潤滑油102は、シャフト110の回転に伴い、シャフト110下端内部に設けられた給油機構118により上部に搬送され螺旋溝150の一端に到達する。螺旋溝150の一端に到達した潤滑油102は、螺旋溝150を通って給油孔151に搬送され、一部の潤滑油102は給油孔151を通って第一傾斜部112に搬送され、残りの潤滑油102は、給油通路152を通ってさらに上部に搬送され、偏心軸部116の上端部より排出され、第二傾斜部114を通って、密閉容器101上部の内面に付着され、密閉容器101と熱交換される。
Further, the lubricating
この際、ツバ部113と主軸受122の上端面141との間に配設されたスラストボールベアリング140には、垂直方向下向きの荷重を受けながら、ボール142が上ワッシャ144と下ワッシャ145の間で滑らかに転がることにより、摺動損失が小さくなる。
At this time, the
以上のように、本実施の形態においては、バランスウェイト115に設けた第二傾斜部114とシャフト110に形成されたツバ部113に設けた第一傾斜部112を備えたことにより、密閉容器101内に封入されたガスをシャフト110の回転に伴いバランスウェイト115に設けた第二傾斜部とシャフト110に形成されたツバ部113に設けた第一傾斜部112で受けることにより、第一傾斜部112及び第二傾斜部114には垂直方向下向きと水平方向の2つの方向の力が発生し、2つの力の成分の垂直方向下向きの力を利用して、スラストボールベアリング140には、回転子104とシャフト110の自重による垂直方向下向きの荷重に加えて更に垂直方向下向きの力が作用することで、ボール142と上ワッシャ144、下ワッシャ145とのすべりを低減でき、スラストボールベアリング140の摩耗を低減することで、低コスト、コンパクトで高信頼性の密閉型圧縮機を提供することができる。
As described above, in the present embodiment, the
また、本実施の形態では、バランスウェイト115に設けた第二傾斜部とシャフト110に形成されたツバ部113に設けた第一傾斜部112の一端に開口した給油孔151を設けたことにより、密閉容器101下部に貯留された潤滑油102が給油機構118により上部に搬送され、螺旋溝150を通って一部の潤滑油102は、給油孔151を通って第一傾斜部112に搬送され、残りの潤滑油102は、給油通路152を通って更に上部に搬送され、偏心軸部116の上端から第二傾斜部114に潤滑油102が搬送されることで、ガスより比重の大きい潤滑油102を第一傾斜部112及び第二傾斜部114で受けることができることから、更にスラストボールベアリング140に垂直方向下向きの力が作用することで、更にボール142と上ワッシャ144、下ワッシャ145とのすべりを低減でき、スラストボールベアリング140の摩耗を低減することで、低コスト、コンパクトで高信頼性の密閉型圧縮機を提供することができる。
Further, in the present embodiment, by providing the
また、本実施の形態では、バランスウェイト115及びツバ部113に設けられた第一傾斜部112及び第二傾斜部114の側端に、それぞれ第一壁112A及び第二壁114Aを設けたもので、シャフト110の回転に伴いバランスウェイト115とシャフト110に形成されたつば部113に設けられた第一傾斜部112及び第二傾斜部114で受けるガス及び潤滑油102をより多く受けることができることから、更にスラストボールベアリング140に垂直方向下向きの力が作用することで、更にボール142と上ワッシャ144、下ワッシャ145とのすべりを低減でき、スラストボールベアリング140の摩耗を低減することで、低コスト、コンパクトで高信頼性の密閉型圧縮機を提供することができる。
Moreover, in this Embodiment, the 1st wall 112A and the
また、本実施の形態では、バランスウェイト115及びツバ部113に設けられた第一傾斜部112及び第二傾斜部114の傾斜面が湾曲して形成されたもので、第一傾斜部112及び第二傾斜部114で受けた潤滑油102は、湾曲した傾斜面を伝わって、密閉容器101の上部に吹き付けられ、より多くの密閉容器101内の表面に潤滑油102が付着することにより、高温の潤滑油102が密閉容器101とより多くの熱交換が行われ、潤滑油102の温度が低減されることで、密閉型圧縮機全体の温度が低減され、高効率で高い信頼性を得ることができる。
Further, in the present embodiment, the inclined surfaces of the first
また、本実施の形態では、潤滑油102中に浸漬しているシャフト110下端部に第三傾斜部117を設けたもので、ガスより比重の大きい潤滑油102をより多く第三傾斜部117で受けることができることから、更にスラストボールベアリング140に垂直方向
下向きの力が作用することで、更にボール142と上ワッシャ144、下ワッシャ145とのすべりを低減でき、スラストボールベアリング140の摩耗を低減することで、低コスト、コンパクトで高信頼性の密閉型圧縮機を提供することができる。
Further, in the present embodiment, the third
また、本実施の形態では、電動要素105はインバータによって複数の運転周波数で駆動され、回転子104は少なくとも60Hz以上の回転周波数で回転されるものであり、回転数の増加に伴い1回転あたりの第一傾斜部112、第二傾斜部114、第三傾斜部117で受けるガス及び潤滑油102の量が増加することから、高速運転になるに伴いスラストボールベアリング140にかかる垂直方向下向きの荷重も増加することから、更にスラストボールベアリング140に垂直方向下向きの力が作用することで、更にボール142と上ワッシャ144、下ワッシャ145とのすべりを低減でき、スラストボールベアリング140の摩耗を低減することで、低コスト、コンパクトで高信頼性の密閉型圧縮機を提供することができる。
Further, in the present embodiment, the
以上のように、本発明にかかる密閉型圧縮機は、スラスト軸受部の摺動損失の低減効果およびコンパクトを維持した上で、スラストボールベアリングの摩耗を低減することができるので、エアーコンディショナーや冷凍冷蔵装置の密閉型圧縮機の用途にも適用できる。 As described above, the hermetic compressor according to the present invention can reduce the wear of the thrust ball bearing while maintaining the effect of reducing the sliding loss of the thrust bearing portion and the compactness. It can be applied to the use of a hermetic compressor of a refrigeration apparatus.
101 密閉容器
102 潤滑油
103 固定子
104 回転子
105 電動要素
106 圧縮要素
110 シャフト
111 主軸部
112 第一傾斜部
112A 第一壁
113 ツバ部
114 第二傾斜部
114A 第二壁
115 バランスウェイト
116 偏心軸部
117 第三傾斜部
120 シリンダブロック
121 圧縮室
122 主軸受
130 ピストン
131 連結機構
140 スラストボールベアリング
151 給油孔
152 給油通路
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