JP2013241848A - Sealed compressor and refrigerator with the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、密閉型圧縮機および該密閉型圧縮機を備える冷蔵庫に関する。 The present invention relates to a hermetic compressor and a refrigerator including the hermetic compressor.
従来の密閉型圧縮機として、例えば特開2010−281299号公報に示されたものが知られている。この密閉型圧縮機は、ピストンとクランクシャフトを備えたレシプロ圧縮機であり、スラスト転がり軸受を有する。この密閉型圧縮機は、クランクシャフトの軸心とシリンダの軸心とがなす角度が90度以上になるように、クランクシャフト軸受部とシリンダとを配置している。運転時にシャフトが傾くことによって、ピストンとシリンダ内面との間でかじりが生じるのを防止するためである。運転時の圧縮荷重によってシャフトが傾き、それに伴って傾くピストンとシリンダ内面とのかじりを防止している。 As a conventional hermetic compressor, for example, one disclosed in JP 2010-281299 A is known. This hermetic compressor is a reciprocating compressor including a piston and a crankshaft, and has a thrust rolling bearing. In this hermetic compressor, the crankshaft bearing portion and the cylinder are arranged so that the angle formed by the crankshaft axis and the cylinder axis is 90 degrees or more. This is to prevent galling between the piston and the cylinder inner surface due to the tilting of the shaft during operation. The shaft is tilted by a compressive load during operation, and the piston and the cylinder inner surface which are tilted with the shaft are prevented from being galled.
他の従来技術として、例えば特開2010−101278号公報に示された密閉型圧縮機が知られている。この密閉型圧縮機は、スラスト転がり軸受を備えており、スラスト転がり軸受の下部には重力方向の弾性力を有する支持部材を備える。スラスト転がり軸受に大きな外力が作用した場合に、弾性力を有する支持部材が変形するため、スラスト転がり軸受が塑性変形するのを防止できる。 As another conventional technique, for example, a hermetic compressor disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-101278 is known. This hermetic compressor includes a thrust rolling bearing, and a supporting member having an elastic force in the gravity direction is provided at a lower portion of the thrust rolling bearing. When a large external force is applied to the thrust rolling bearing, the supporting member having an elastic force is deformed, so that it is possible to prevent the thrust rolling bearing from being plastically deformed.
ピストンとクランクシャフトを備えるレシプロ圧縮機には、両持ち軸受構造と、片持ち軸受構造とがある。両持ち軸受構造では、ピストンとクランクシャフトを連結するコネクティングロッドと、クランクシャフトとの連結部が、クランクシャフトを軸支する2つのラジアル軸受の間に配置される。すなわち、クランクシャフト軸方向において、2つのラジアル軸受がピストン位置に対して上下方向にそれぞれ1か所ずつ配置する。片持ち軸受構造では、ラジアル軸受が2か所とも、ピストン位置に対して上側または下側のいずれか一方にのみ配置される。冷蔵庫に用いられる密閉型圧縮機の場合、組立の容易性などの理由から、片持ち軸受構造を採用しているものが多い。 A reciprocating compressor including a piston and a crankshaft includes a double-end bearing structure and a cantilever bearing structure. In the double-sided bearing structure, the connecting rod connecting the piston and the crankshaft and the connecting portion of the crankshaft are arranged between two radial bearings that support the crankshaft. That is, in the crankshaft axial direction, two radial bearings are arranged one by one in the vertical direction with respect to the piston position. In the cantilever bearing structure, the two radial bearings are arranged only on either the upper side or the lower side with respect to the piston position. In the case of a hermetic compressor used in a refrigerator, a cantilever bearing structure is often used for reasons such as ease of assembly.
クランクシャフトには、ピストンが下死点から上死点へと移動する圧縮過程で、大きな圧縮荷重が加わる。片持ち軸受構造のクランクシャフトは、この圧縮荷重によって、クランクシャフトを軸支するラジアル軸受内を、傾斜を伴って回転運動する。すなわち、クランクシャフトの軸心は、圧縮荷重によって押されることで、ラジアル軸受の軸心に対して角度を持つことになる。クランクシャフトの軸心が傾斜した場合、軸受負荷能力が減少するため、軸受部の潤滑状態が悪化し、いわゆる片当りが発生しやすくなる。そのため、軸受部の摩擦損失の増大、信頼性の低下へとつながる恐れがある。 A large compression load is applied to the crankshaft during the compression process in which the piston moves from the bottom dead center to the top dead center. A crankshaft having a cantilever bearing structure rotates in a radial manner with a tilt in a radial bearing that supports the crankshaft by the compression load. That is, the axis of the crankshaft has an angle with respect to the axis of the radial bearing by being pushed by the compressive load. When the axis of the crankshaft is inclined, the bearing load capacity is reduced, so that the lubrication state of the bearing portion is deteriorated, and so-called one-side contact is likely to occur. Therefore, there is a possibility that the friction loss of the bearing portion increases and the reliability decreases.
一方、スラスト転がり軸受は、クランクシャフトに設けられた、スラスト方向の荷重を軸支するフランジ面と上レースとが面接触するように配置される。フランジ面とクランクシャフト軸心とは直交している。このため、クランクシャフトが傾くと、スラスト転がり軸受を構成する上レースもクランクシャフトのフランジ面に倣って傾斜する。この時、スラスト転がり軸受を構成する複数の転動体は、一様に、上レースと接触することができなくなる。従って、一部の転動体に局所的に大きな荷重が加わる。このようなスラスト転がり軸受への偏荷重は、スラスト転がり軸受部の転がり摩擦損失の増大、および信頼性の低下につながる恐れがある。 On the other hand, the thrust rolling bearing is disposed such that a flange surface provided on the crankshaft and supporting the load in the thrust direction is in surface contact with the upper race. The flange surface and the crankshaft axis are perpendicular to each other. For this reason, when the crankshaft is tilted, the upper race constituting the thrust rolling bearing is also tilted following the flange surface of the crankshaft. At this time, the plurality of rolling elements constituting the thrust rolling bearing cannot uniformly contact the upper race. Accordingly, a large load is locally applied to some of the rolling elements. Such an uneven load on the thrust rolling bearing may lead to an increase in rolling friction loss of the thrust rolling bearing portion and a decrease in reliability.
以上に述べた現象は、特に、軸受部の油膜形成が困難になる圧縮機の低速運転時、および潤滑油の粘度が低い場合に顕著となる。特に近年、冷蔵庫に用いられる圧縮機においては、消費電力量の低減を目的に、圧縮機の低速運転化および潤滑油の低粘度化が進められているため、上述の現象が無視できない状況となっている。 The phenomenon described above becomes remarkable particularly when the compressor is operating at a low speed where it is difficult to form an oil film, and when the viscosity of the lubricating oil is low. Particularly in recent years, in compressors used in refrigerators, for the purpose of reducing power consumption, the compressor has been operated at a lower speed and the viscosity of the lubricating oil has been reduced, so the above phenomenon cannot be ignored. ing.
このような背景の中、特許文献1、特許文献2に記載された構造においては、次のような課題がある。
In such a background, the structures described in
特許文献1に記載された構造では、スラスト転がり軸受は、調心機能を有する支持部材によって支持されている。これにより、特許文献1の構造では、クランクシャフトが圧縮荷重によって傾斜した場合に、支持部材の調心機能によって転動体に偏荷重がかかることを防止している。しかし一方では、特許文献1の構造は、クランクシャフトの傾斜を許容するため、ラジアル軸受部において片当りが発生する可能性がある。従って、特許文献1の構造では、ラジアル軸受部の摩擦損失の増大、および信頼性の低下が懸念される。
In the structure described in
特許文献2に記載された構造では、スラスト転がり軸受は、重力方向に弾性力を備えた支持部材によって支持することで、転動体に偏荷重がかかることを防止している。しかし、特許文献2の構造も特許文献1の構造と同様に、ラジアル軸受部において片当りが発生し、ラジアル軸受部の摩擦損失の増大、および信頼性の低下が懸念される。
In the structure described in
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、その目的は、クランクシャフトを信頼性高く軸支することのできるようにした密閉型圧縮機および該密閉型圧縮機を備える冷蔵庫を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a hermetic compressor capable of supporting a crankshaft with high reliability, and a refrigerator including the hermetic compressor. There is.
上記課題を解決すべく、本発明に係る密閉型圧縮機は、潤滑油を有する密閉容器に電動要素と圧縮要素とが収容されており、圧縮要素は電動要素にクランクシャフトを介して連結され、電動要素の回転力により作動する密閉型圧縮機において、圧縮要素は、シリンダブロックと、該シリンダブロックに設けられる圧縮室内を摺動するピストンとを備え、ピストンはコネクティングロッドを介してクランクシャフトに連結されており、電動要素は、クランクシャフトの外周側に離間して設けられるステータと、該ステータの内周側とクランクシャフトの外周側との間に位置してクランクシャフトに固定され、クランクシャフトと一体的に回転するロータと、圧縮要素と電動要素との間に位置して、クランクシャフトを回転可能に支持するためのラジアル軸受部を有するフレームと、フレームとクランクシャフトの間に設けられ、クランクシャフトに加わるスラスト方向の荷重を受ける転がり軸受部と、を備え、クランクシャフトとラジアル軸受部との間には、潤滑油により動圧を発生させるための動圧発生部を設ける。 In order to solve the above problems, the hermetic compressor according to the present invention has an electric element and a compression element housed in a hermetic container having lubricating oil, and the compression element is connected to the electric element via a crankshaft, In a hermetic compressor that is operated by the rotational force of an electric element, the compression element includes a cylinder block and a piston that slides in a compression chamber provided in the cylinder block, and the piston is connected to the crankshaft via a connecting rod. And the electric element is fixed to the crankshaft, positioned between the inner periphery of the stator and the outer periphery of the crankshaft. A rotor that rotates integrally, and is located between the compression element and the electric element for rotatably supporting the crankshaft. A frame having a radial bearing, and a rolling bearing that is provided between the frame and the crankshaft and receives a load in a thrust direction applied to the crankshaft. A lubricating oil is provided between the crankshaft and the radial bearing. To provide a dynamic pressure generating part for generating a dynamic pressure.
動圧発生部は、潤滑油が流通することで動圧を発生させる動圧溝として構成することができる。 The dynamic pressure generating portion can be configured as a dynamic pressure groove that generates a dynamic pressure by flowing lubricating oil.
クランクシャフトは、上端側に設けられる偏芯ピン部がコネクティングロッドを介してピストンに連結され、下端側には遠心力を利用して潤滑油を吸い上げるための遠心ポンプ部が設けられたシャフト本体と、上下に離間してシャフト本体に設けられ、ラジアル軸受部を構成する上ジャーナル部および下ジャーナル部と、下ジャーナル部に設けられ、遠心ポンプ部から潤滑油が供給される下側オイルポンプ孔と、上ジャーナル部に設けられ、潤滑油を偏芯ピン部に設けられる給油穴に供給するための上側オイルポンプ孔と、上側オイルポンプ孔と下側オイルポンプ孔とを連通するようにシャフト本体の外周面に螺旋状に形成され、潤滑油の粘性を利用して下側オイルポンプ孔から上側オイルポンプ孔に向けて潤滑油を供給するスパイラル溝と、を備えてもよい。 The crankshaft has a shaft body in which an eccentric pin portion provided on the upper end side is coupled to a piston via a connecting rod, and a centrifugal pump portion for sucking up lubricating oil using centrifugal force is provided on the lower end side. An upper journal portion and a lower journal portion that are provided in the shaft body and are spaced apart from each other vertically, and a lower oil pump hole that is provided in the lower journal portion and is supplied with lubricating oil from the centrifugal pump portion. The upper oil pump hole for supplying the lubricating oil to the oil supply hole provided in the eccentric pin portion, and the upper oil pump hole and the lower oil pump hole so as to communicate with each other. A spiral groove that is formed in a spiral shape on the outer peripheral surface and supplies lubricating oil from the lower oil pump hole toward the upper oil pump hole using the viscosity of the lubricating oil. It may be provided.
本発明では、クランクシャフトとラジアル軸受部との間に、潤滑油により動圧を発生させるための動圧発生部を設けるため、クランクシャフトに圧縮荷重が加わった場合でも、クランクシャフトの軸心が傾斜するのを抑制することができる。 In the present invention, since a dynamic pressure generating portion for generating dynamic pressure by the lubricating oil is provided between the crankshaft and the radial bearing portion, even when a compression load is applied to the crankshaft, the axis of the crankshaft is maintained. Inclination can be suppressed.
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。本実施形態の密閉型圧縮機1は、以下に詳述するように、圧縮要素3と電動要素4との間に位置して、クランクシャフト7を回転可能に支持するためのラジアル軸受部31aを有するフレーム31と、フレーム31とクランクシャフト7の間に設けられ、クランクシャフト7に加わるスラスト方向の荷重を受ける転がり軸受部6と、を備えており、クランクシャフト7とラジアル軸受部31aとの間には、潤滑油により動圧を発生させるための動圧発生部74(図4参照)を設けている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. As will be described in detail below, the
図1は、本実施例に係る密閉型圧縮機1の縦断面図である。図2は、密閉型圧縮機1の組立斜視図である。図3は、密閉型圧縮機1を搭載する冷蔵庫の縦断面図である。図4は、クランクシャフト7の側面図である。図5は、クランクシャフトの縦断面図である。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a
本実施例の密閉型圧縮機1は、圧縮要素3と電動要素4とを密閉容器2内に上下に配置すると共に、圧縮要素3と電動要素4とをクランクシャフト7を介して連結した、レシプロ圧縮機である。圧縮要素3と電動要素4とは、バネ等の弾性支持部材により支持されている。
The
圧縮要素3と電動要素4との間にはフレーム31が設けられており、フレーム31の上側には圧縮要素3が配置され、フレーム31の下側には、電動要素4が配置される。フレーム31の略中央部には、下向きに延びる円筒状のラジアル軸受部31aが一体的に形成されている。
A
密閉容器2の底部には、給油のために使用される潤滑油LOが貯留されている。潤滑油LOは、後述の遠心ポンプ部8により吸い上げられて、所定の各部に供給される。また、潤滑油LOは、後述する通り、その一部が後述の動圧溝74に流れ込むことで、動圧を発生させるようになっている。なお、潤滑油LOの40℃の時の動粘度は、一例して10mm2/sである。潤滑油LOの動粘度は、前記の値に限定されない。
Lubricating oil LO used for refueling is stored at the bottom of the sealed
圧縮要素3の構成を説明する。圧縮要素3は、シリンダブロック30と、シリンダブロック30内の圧縮室32内に摺動可能に設けられるピストン33と、圧縮室32の開口面を施蓋するヘッドカバー34と、ヘッドカバー34とシリンダブロック30の間に固定されるバルブプレート35とを備える。シリンダブロック30とバルブプレート35の間には、吸入バルブ(不図示)および吐出バルブ36が設けられる。
The configuration of the
ピストン33の基端側は、コネクティングロッド5を介してクランクシャフト7のクランクピン70aに連結されている。クランクシャフト7は、フレーム31の下側に一体的に設けられたラジアル軸受部31aにより回動可能に支持されている。
The base end side of the
クランクシャフト7がロータ42と一緒に回転すると、クランクシャフト7の上端側に回転中心から偏心して設けられているクランクピン70aが旋回する。クランクピン70aの旋回時の回転力は、コネクティングロッド5により直線運動に変換されて、ピストン33を圧縮室32内で往復運動させる。ピストン33が圧縮室32内を往復運動することで、ガス冷媒が圧縮される。圧縮されたガス冷媒は、圧縮機1の外部に連通する吐出管(不図示)へ送られる。
When the
電動要素4の構成を説明する。電動要素4は、フレーム31の下方に配置されており、ステータ41とロータ42とを備えている。ステータ41は、クランクシャフト7の外周側に離間して、フレーム31に固定して設けられている。クランクシャフト7の外周側とステータ41の内周側との間には、筒状のロータ42がクランクシャフト7に固定されている。ロータ42は、電磁鋼板が積層したロータコア42aから構成される。
The configuration of the electric element 4 will be described. The electric element 4 is disposed below the
クランクシャフト7の構成を説明する。クランクシャフト7は、ロータ42と締結されており、ロータ42の回転力により回転する。クランクシャフト7は、ラジアル軸受部31aを貫通してフレーム31の下方から上方へ延伸しており、クランクピン70aがフレーム31の上方側に位置するように設けられている。
The configuration of the
クランクシャフト7の下部はロータ42と結合しており、電動要素4の動力によりクランクシャフト7が回転する。クランクシャフト7は、その軸方向の略中間部にフランジ部70bを有しており、フランジ部70bとラジアル軸受部31aとの間にはスラスト方向の荷重を軸支するための転がり軸受6が設けられている。本実施例では、転がり軸受6はスラスト玉軸受としているが、後述する他の実施例のように、スラスト方向の荷重を軸支することができる転がり軸受であれば、アンギュラ玉軸受や円錐ころ軸受など他型式の転がり軸受であってもよい。転がり軸受6はクランクシャフト7に加わるスラスト方向の荷重をフランジ部70bを介して軸支する構造としている。
The lower portion of the
図2は、圧縮要素3の各部品の斜視図である。シリンダブロック30の圧縮室32の形成された端面には、トップパッキン37、吸入弁板38、バルブプレート35、パッキン39、ヘッドカバー34、吸入サイレンサパッキン91、吸入サイレンサ9、吸入サイレンサ固定部材92の順に配置される。
FIG. 2 is a perspective view of each component of the
図3を参照して、密閉型圧縮機1を冷蔵庫100に搭載した場合を説明する。冷蔵庫100は、冷蔵庫本体101と、冷蔵庫本体101内に形成される冷蔵室102、上段冷凍室103、下段冷凍室104、野菜室105などから構成される。なお、冷蔵室102、上段冷凍室103、下段冷凍室104、野菜室105の位置関係は、図3に示す例に限定されない。
A case where the
密閉型圧縮機1から吐出された冷媒は、冷蔵庫100内に設けられた凝縮器および減圧機構(いずれも不図示)を通過し、冷却器106で冷蔵庫100内の熱を吸収して、再び密閉型圧縮機1内へと戻される。この密閉型圧縮機1、凝縮器、減圧機構及び冷却器106からなる冷凍サイクルには、例えばプロパンやイソブタンなどの炭化水素系の冷媒が使用されている。
The refrigerant discharged from the
図1、図4、図5を用いてクランクシャフト7の構造を説明する。クランクシャフト7は、それぞれ後述するように、シャフト本体70、クランクピン70a、フランジ部70b、上ジャーナル部70c、下ジャーナル部70d、小径部70e、スパイラル溝73、動圧溝74などを備えて構成されている。
The structure of the
シャフト本体70の上端側にはクランクピン70aが形成されており、シャフト本体70の下端側には遠心力を利用して潤滑油を吸い上げるための遠心ポンプ部8が設けられている。上述の通りシャフト本体70の略中間部には、フランジ部70bが一体的に形成されており、フランジ部70bとフレーム31の間には、スラスト方向の荷重を受けるための転がり軸受6が設けられている。
A
上ジャーナル部70cは、上側のラジアル軸受部31aに対向してシャフト本体70に設けられている。下ジャーナル部70dは、下側のラジアル軸受部31aに対向してシャフト本体70に設けられている。上ジャーナル部70cと下ジャーナル部70dの間には、小径部70eが形成されている。
The
シャフト本体70の外周側には、下ジャーナル部70dの所定位置に形成された下部連通穴71から、上ジャーナル部70cの所定位置に向けて、スパイラル溝73が形成されている。下部連通穴71は、シャフト本体70内を軸心方向にくりぬくようにして形成された中繰り穴75に連通している。
A
スパイラル溝73の上端72は、上ジャーナル部70cの内部からフランジ部70b内部を経由してクランクピン70aの内部に向かう上部連通穴76に連通している。スパイラル溝73の上端72は、上部連通穴76を介して、クランクピン70a内を軸心方向に形成されたピン部中繰り穴77に連通する。ピン部中繰り穴77の下部には、ピン部下部連通穴77aが形成されている。ピン部中繰り穴77の上部には、ピン部上部連通穴77bが形成されている。
The
ロータ42の回転に伴いクランクシャフト7が回転すると、中繰り穴75内の潤滑油LOに遠心力が加わる。潤滑油LOは、遠心力により中繰り穴75内を上昇し、さらには下部連通穴71へと運ばれる。
When the
下部連通穴71に到達した潤滑油LOは、スパイラル溝73の下側に導入される。スパイラル溝73は、本実施例では、クランクシャフト7の表面上に、巻き角440度にて形成されている。ここで巻き角とは、スパイラルの巻かれている角度を示し、1周巻くことで巻き角は360度となる。すなわち、スパイラル溝73は、クランクシャフト7の表面上を1周以上巻いている形状となっている。
The lubricating oil LO that has reached the
スパイラル溝73の壁面と、ラジアル軸受部31aの壁面とで形成される潤滑油通路においては、クランクシャフト7の回転による壁面移動に伴い、潤滑油LOが粘性効果で壁面に引きずられてスパイラル溝73内を上昇する。このとき同時に、潤滑油LOはラジアル軸受部31aを潤滑することになる。
In the lubricating oil passage formed by the wall surface of the
スパイラル溝73内を上昇してスパイラル溝上端72に達した潤滑油LOは、クランクシャフト7の回転に伴う遠心力によって上部連通穴76を通り抜け、ピン部中繰り穴77に向けて搬送される。ピン部中繰り穴77の下側にはピン部下部連通穴77aが設けられている。図1に示すように、ピン部下部連通穴77aに達した潤滑油LOは、コネクティングロッド連通穴51を通じて、コネクティングロッド5とピストン33との摺動部を潤滑するようになっている。
The lubricating oil LO that has risen in the
ピン部中繰り穴77に到達した潤滑油LOの一部はさらに遠心力によって上昇し、ピン部上部連通穴77bおよびクランクシャフト7上端のピン部中繰り穴77開放端から飛散する。飛散した潤滑油LOの一部は、ピストン摺動面に降りかかることでピストン30と圧縮室32の壁面との間を潤滑する。また、シリンダブロック30の上面へ飛散した潤滑油LOは、シリンダブロック30の上面に設けられた傾斜に従ってピストン33側へ滴下し、ピストン33と圧縮室32の壁面との間の潤滑に用いられる。
A portion of the lubricating oil LO that has reached the pin part
上述の通り、クランクシャフト7の軸中央部には、周囲よりも軸径が小さくなるように形成された小径部70eが設けられている。小径部70eとラジアル軸受部31aの隙間には、圧縮機1の運転中、潤滑油LOがスパイラル溝73を通じて導入されるが、隙間が大きいために大きな油膜圧力は発生しない。
As described above, the small-
そのため、クランクシャフト7に加わるラジアル方向の荷重は、小径部70eの両端部に設けられた上ジャーナル部70cおよび下ジャーナル部70dにて軸支される。上ジャーナル部70cおよび下ジャーナル部70dとラジアル軸受部31aとの隙間は数μm〜数十μmであり、クランクシャフト7にラジアル荷重が加わると油膜圧力が発生するよう設計されている。
Therefore, the radial load applied to the
本実施例の下ジャーナル部70dには、微細な溝が複数設けられたシャフト動圧溝74を有している。本実施例では、動圧溝74はヘリングボーン溝のように形成される。動圧溝74の深さは数μm〜数百μm程度であり、圧縮機1の運転時に潤滑油LOによる動圧が発生するよう構成されている。動圧溝74の一部はスパイラル溝73と連通しており、スパイラル溝73から動圧溝74内に十分に潤滑油LOが供給される。
The
図6を用いて転がり軸受6部の構造について説明する。図6は、密閉型圧縮機1の転がり軸受6部を拡大して示す断面図である。転がり軸受6内の転動体64は保持器63と共に、クランクシャフト7の回転に伴って上レース61および下レース62の間を転がりながら、クランクシャフト7のスラスト方向の荷重を軸支する。
The structure of the rolling
ここで、本実施例のクランクシャフト7の動作を説明するために、図16に示す比較例の構造を説明する。比較例としてのクランクシャフト7Pは、本実施例とは異なり、下ジャーナル部70dに動圧溝が設けられていない。
Here, in order to explain the operation of the
なお、図16は、クランクシャフト7とラジアル軸受部31aの隙間を強調して描いている。圧縮機1の運転中、ピストン33は圧縮室32内のガス冷媒を圧縮するために荷重を受ける。クランクシャフト7が受ける主な力としては、圧縮荷重と、クランクシャフト7をラジアル方向に軸支する力とがある。圧縮荷重、上ジャーナル部70cによる支持力、下ジャーナル部70dによる支持力の向きを、図16中に矢印にて示している。
In FIG. 16, the gap between the
クランクシャフト7とラジアル軸受部31aの間には所定の隙間Δgが設けられているため、クランクピン70aに圧縮荷重が加わると、クランクシャフト7の軸心O1は、ラジアル軸受部31aの軸心O2に対して傾斜する方向に動き、これによりクランクシャフト7の振れまわりが発生する。すなわち、クランクシャフト7は、すりこぎ運動(歳差運動)を行う。
Since a predetermined gap Δg is provided between the
下ジャーナル部70dにおける軸受負荷能力が弱い場合、クランクシャフト7の軸心O1とラジアル軸受部31aの軸心O2とがなす角度は大きくなる。これにより、ラジアル軸受部31aの下端部31cと下ジャーナル部70dの間の油膜が破断し、ラジアル軸受部31aの表面と下ジャーナル部70dの表面とが直接接触しやすくなる。
When the bearing load capacity in the
そのため、下ジャーナル部70dにおける摺動損失が増大するばかりか、圧縮機1が停止する可能性も生じる。さらに、クランクシャフト7のすりこぎ運動により、上レース61と下レース62との間隔が一定でなくなるため、転動体64に局所的に大きな荷重が加わる。この結果、スラスト転がり軸受6における転がり損失が増大すると共に、転がり軸受6の寿命が低下する恐れが生じる。
Therefore, not only the sliding loss in the
下ジャーナル部70dの軸方向長さを長くすることで、下ジャーナル部70dの軸受負荷能力を大きくできる。しかし、下ジャーナル部70dの軸方向長さを長くすると、下ジャーナル部70dでの摺動面積が増大するため、摩擦損失が大きくなってしまう。そのため、図16に示す比較例の構造では、クランクシャフト7で生じる、すりこぎ運動の抑制と摩擦損失低減とを両立させるのが難しい。
By increasing the axial length of the
図4、図7、図8用いて、本実施例のクランクシャフト7の動作を説明する。図7は、本実施例のクランクシャフト7等を拡大して示す略断面図である。図16と同様、図7ではクランクシャフト7とラジアル軸受部31aの隙間を強調して描いている。図8は、クランクシャフト7をクランクピン70a側からみた図である。
The operation of the
本実施例では、下ジャーナル部70dにシャフト動圧溝74を設けているため、動圧溝74で発生する動圧効果によって、下ジャーナル部70dにおける軸受負荷能力を十分に確保することができる。さらに動圧溝74の一部はスパイラル溝73と連通しており、スパイラル溝73から動圧溝74内に十分に潤滑油LOが供給されるため、油切れにより下ジャーナル部70dが焼き付くことを防止できる。
In the present embodiment, since the shaft
下ジャーナル部70dが動圧溝74による動圧効果によって支持されることで、本実施例では、図16に示す比較例の構造と比べてクランクシャフト7のすりこぎ運動を抑制することができ、下ジャーナル部70dの摩擦損失を低減できる。
Since the
ここで、下ジャーナル部70dに加わる荷重は一定ではなく、圧縮荷重に応じて変動する。特に、ピストン33が上死点付近になるクランク角位置では、圧縮荷重が大きくなるため、動圧溝74による動圧効果によってクランクシャフト7をしっかりと軸支する必要がある。
Here, the load applied to the
一方、下部連通穴71が設けられている位置には、動圧溝74が形成されていないため、動圧効果を期待できない。よって圧縮荷重が大きくなるクランク角位置において、ラジアル荷重を軸支する下ジャーナル部70dの負荷領域には、シャフト動圧溝74を設けると同時に、下部連通穴71が位置しない構造とする必要がある。この領域は図8に示す領域LA1である。クランクピン70aを角度0度とすると、クランクシャフト7回転方向に角度30度〜70度の領域LA1には、動圧溝74を形成し、下部連通穴71を形成しないことが望ましい。
On the other hand, since the
すなわち、下部連通穴71をこの領域LA1に設けないようにするためには、スパイラル溝73の巻き角が390度〜430度の範囲とならないようにする必要がある。換言すれば、スパイラル溝73は、360度から390度までの範囲、または、430度から720度までの範囲のいずれかの範囲内で形成するのが好ましい。本実施例ではスパイラル溝73の巻き角を440度としているため、上記条件を満たしている。この条件の設定は以下の理由による。
That is, in order not to provide the
図9は、クランク角と圧縮室32の冷媒圧力との関係を模式的に示すグラフである。クランク角は0度を下死点、180度を上死点と定めている。クランク角0度から180度までが圧縮行程であり、特にクランク角150度〜180度において圧縮室32内の圧力(シリンダ内圧力)が大きくなる。シリンダ内圧力が大きいこの角度領域(150度〜180度)において、下ジャーナル部70dに加わる負荷は大きくなる。
FIG. 9 is a graph schematically showing the relationship between the crank angle and the refrigerant pressure in the
一方、一般的にラジアルすべり軸受では、軸にラジアル方向の荷重が加わると、荷重方向に対してある角度の向きに軸心が移動する。この軸心の移動量を軸受半径隙間(軸受半径から軸半径を引いた量)で除した値を偏心率といい、移動方向と荷重との角度を偏心角という。 On the other hand, in general, in a radial plain bearing, when a radial load is applied to the shaft, the shaft center moves in an angle direction with respect to the load direction. The value obtained by dividing the amount of movement of the shaft center by the bearing radius gap (the amount obtained by subtracting the shaft radius from the bearing radius) is called the eccentricity, and the angle between the moving direction and the load is called the eccentric angle.
一般的に軸心の移動方向は、荷重方向に対して軸の回転方向にずれる。図10は、偏心率と偏心角の関係を示した概略図である。軸に加わる荷重が大きいと、偏心率は大きくなり、偏心角は0度に近付く。図10に示すように、シリンダ内圧力が大きい領域では、偏心率は0.8〜0.9近くにまで達する場合があり、このときの偏心角は、図10によれば、30度〜40度程度であると推察される。 Generally, the moving direction of the shaft center is shifted in the rotational direction of the shaft with respect to the load direction. FIG. 10 is a schematic diagram showing the relationship between the eccentricity and the eccentric angle. When the load applied to the shaft is large, the eccentricity increases and the eccentric angle approaches 0 degrees. As shown in FIG. 10, in the region where the pressure in the cylinder is large, the eccentricity may reach nearly 0.8 to 0.9, and the eccentric angle at this time is 30 degrees to 40 according to FIG. It is guessed that it is about the degree.
この偏心角とクランク角との関係を図11に示す。図11は図8と同様、クランクシャフト7をクランクピン70a側からみた図であり、クランク角150度とクランク角180度のときの概略図である。
The relationship between the eccentric angle and the crank angle is shown in FIG. FIG. 11 is a view of the
実際は、クランク角150度のときは、コネクティングロッド5が揺動運動している影響により、下ジャーナル部70dに加わる荷重方向は上死点方向から若干ずれる。しかし、その影響は小さいため、ここではクランク角によらずに、下ジャーナル部70dに加わる荷重方向は上死点方向であるとして図示している。
Actually, when the crank angle is 150 degrees, the load direction applied to the
下ジャーナル部70dで負荷が大きくなる領域は、偏心角30度〜40度の領域とすると、図12中でハッチングした領域LA2となる。クランクピン70aからハッチング領域LA2までの角度は、クランク角150度〜180度のときにおいて、30度〜70度の範囲に収まることになる。この領域に下部連通穴71を設けないようにするためには、スパイラル溝73の巻き角が390度〜430度の範囲とならないように設定する必要がある。本実施例では、上記の領域に下部連通穴7を設けないため、動圧溝74による動圧効果を十分に発揮することができる。
A region where the load increases in the
このように構成される本実施例によれば、クランクシャフト7の下ジャーナル部70dとラジアル軸受部31aとの間に、潤滑油により動圧を発生させるための動圧溝74を設けるため、クランクシャフト7のすりこぎ運動を抑制することができる。従って、本実施例では、クランクシャフト7の傾斜が原因となるスラスト転がり軸受6部の軸受損傷および損失増大を抑制できるとともに、ラジアル軸受部31aの片あたりによる軸受損傷および損失増大を抑制できる。
According to this embodiment configured as described above, the
本実施例の密閉型圧縮機1を冷蔵庫100に搭載すれば、損失を少なくできるため、消費電力量を少なくできる。また、本実施例の密閉型圧縮機1はスラスト転がり軸受部6およびラジアル軸受部31aの信頼性および寿命を向上できるため、信頼性の高い冷蔵庫を提供することができる。
If the
図12および図13を参照して第2実施例を説明する。本実施例を含む以下の各実施例は、第1実施例の変形例に該当するため、第1実施例との相違を中心に述べる。本実施例では、下ジャーナル部70dのみならず上ジャーナル部70cにも、動圧溝74を形成している。
A second embodiment will be described with reference to FIGS. Each of the following embodiments including the present embodiment corresponds to a modification of the first embodiment, and therefore, differences from the first embodiment will be mainly described. In this embodiment, the
図12は本実施例に係る密閉型圧縮機1の縦断面図である。図13は、本実施例に係るクランクシャフト7の側面図である。本実施例では、転がり軸受6の下に調心機能を備えた調心支持部材65が設けられている。
FIG. 12 is a longitudinal sectional view of the
圧縮機1の運転中に、クランクシャフト7が圧縮荷重により押されてラジアル軸受部31aに対して傾斜した場合、転がり軸受6の下レース62が、調心支持部材65の調心機能によって傾斜する。これにより、上レース61と下レース62との間隔が一定に保たれるため、転動体64に局所的に大きな荷重が加わることを防止することができる。
During operation of the
本実施例では、下ジャーナル部70dの表面には下側動圧溝74(1)を形成し、上ジャーナル部70cの表面には上側動圧溝74(2)を形成する。そして、下ジャーナル部70dのシャフト動圧溝74(1)はスパイラル溝として形成されている。動圧溝74(1)の深さは数μm〜数百μm程度であり、圧縮機1の運転時に潤滑油LOによる動圧が発生するよう構成されている。動圧溝74(1)の一部はスパイラル溝73と連通しており、動圧溝74(1)内に十分に潤滑油LOが供給されるようになっている。さらに、スパイラル溝73を伝わって上昇する潤滑油LOの一部は、上側動圧溝74(2)に流入して動圧を発生させる。これにより、上ジャーナル部70cにおいても、クランクシャフト7のすりこぎ運動を抑制し、さらに、上ジャーナル部70cの摩擦損失を低減できるようになっている。
In the present embodiment, a lower dynamic pressure groove 74 (1) is formed on the surface of the
圧縮機1の運転時には、下ジャーナル部70dが動圧溝74(1)による動圧効果によって支持されることで、クランクシャフト7のすりこぎ運動を抑制するとともに、下ジャーナル部70dの摩擦損失を低減する。さらに動圧溝74(1)の一部はスパイラル溝73と連通しており、動圧溝74(1)内に十分に潤滑油LOが供給されるため、油切れが生じるのを抑制できる。
During operation of the
このように構成される本実施例も第1実施例と同様の作用効果を奏する。さらに、本実施例では、クランクシャフト7の上下のジャーナル部70c,70dにそれぞれ動圧溝74(1),74(2)を設けるため、第1実施例に比べてさらに、スラスト転がり軸受6部およびラジアル軸受部31aの、軸受損傷と損失増大とを防止することができる。
Configuring this embodiment like this also achieves the same operational effects as the first embodiment. Furthermore, in this embodiment, since the dynamic pressure grooves 74 (1) and 74 (2) are provided in the upper and
図14および図15を参照して第3実施例を説明する。図14は、本実施例に係る密閉型圧縮機1の縦断面図である。図15は、本実施例に係る圧縮室32およびラジアル軸受部31a等を拡大して示す断面図である。
A third embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 14 is a longitudinal sectional view of the
本実施例は、転がり軸受6Bとして円錐ころ軸受を採用している。この円錐ころ軸受6Bは、クランクシャフト7に加わるスラスト方向の荷重とラジアル方向の荷重の一部とを軸支する。
In this embodiment, a tapered roller bearing is employed as the rolling
図15に示すように、ラジアル軸受部31aの、転がり軸受6Bが挿入される側とは反対側の端部内周面には、ラジアル軸受動圧溝31bが設けられている。動圧溝31bの形成される領域は、クランクシャフト7に設けられた下ジャーナル部70dに相対する領域である。本実施例では、下ジャーナル部70dの負荷を、ラジアル軸受の周面に形成した動圧溝31bで軸支する。
As shown in FIG. 15, a radial bearing
本実施例におけるクランクシャフト7は、第1実施例1で述べたように、シャフト動圧溝74を有しても良いし、または、図16で示したようにシャフト動圧溝74を持たなくてもよい。
The
また、図15では、ラジアル軸受31a内の動圧溝31bはヘリングボーン溝形状として形成しているが、潤滑油LOにより動圧を発生させることのできる形状ならばヘリングボーン溝に限らず、スパイラル溝形状などの他の形状でも良い。溝の深さは、数μm〜数百μm程度に設定すればよい。
In FIG. 15, the
圧縮機1の運転時には、下ジャーナル部70dが動圧溝31bによる動圧効果によって支持される。これにより、クランクシャフト7のすりこぎ運動を抑制するとともに、下ジャーナル部70dの摩擦損失を低減することができる。
During operation of the
このように構成される本実施例も第1実施例と同様の作用効果を奏する。本実施例によれば、圧縮荷重によるクランクシャフト7の傾斜が原因となる円錐ころ軸受6Bの軸受損傷および損失増大を抑制できるとともに、ラジアル軸受部31aの片あたりによる軸受損傷および損失増大を抑制できる。
Configuring this embodiment like this also achieves the same operational effects as the first embodiment. According to the present embodiment, it is possible to suppress the bearing damage and loss increase of the tapered
なお、本発明は、上述した実施例に限定されない。当業者であれば、本発明の範囲内で、種々の追加や変更等を行うことができる。例えば、本発明の密閉型圧縮機は、例えば冷蔵庫用の圧縮機として好適に用いることができるが、本発明の密閉型圧縮機は冷蔵庫以外の他の装置にも適用可能である。 In addition, this invention is not limited to the Example mentioned above. A person skilled in the art can make various additions and changes within the scope of the present invention. For example, the hermetic compressor of the present invention can be suitably used, for example, as a compressor for a refrigerator, but the hermetic compressor of the present invention can also be applied to devices other than the refrigerator.
1:密閉型圧縮機、2:容器、3:圧縮要素、4:電動要素、5:コネクティングロッド、6:転がり軸受部、7:クランクシャフト、70a:クランクピン、70b:フランジ部、70c:上ジャーナル部、70d:下ジャーナル部、73:スパイラル溝、74:動圧溝、31:フレーム、31a:ラジアル軸受部、31b:動圧溝 1: Sealed compressor, 2: Container, 3: Compression element, 4: Electric element, 5: Connecting rod, 6: Rolling bearing part, 7: Crank shaft, 70a: Crank pin, 70b: Flange part, 70c: Top Journal part, 70d: Lower journal part, 73: Spiral groove, 74: Dynamic pressure groove, 31: Frame, 31a: Radial bearing part, 31b: Dynamic pressure groove
Claims (7)
前記圧縮要素は、シリンダブロックと、該シリンダブロックに設けられる圧縮室内を摺動するピストンとを備え、前記ピストンはコネクティングロッドを介して前記クランクシャフトに連結されており、
前記電動要素は、前記クランクシャフトの外周側に離間して設けられるステータと、該ステータの内周側と前記クランクシャフトの外周側との間に位置して前記クランクシャフトに固定され、前記クランクシャフトと一体的に回転するロータと、
前記圧縮要素と前記電動要素との間に位置して、前記クランクシャフトを回転可能に支持するためのラジアル軸受部を有するフレームと、
前記フレームと前記クランクシャフトの間に設けられ、前記クランクシャフトに加わるスラスト方向の荷重を受ける転がり軸受部と、
を備え、
前記クランクシャフトと前記ラジアル軸受部との間には、潤滑油により動圧を発生させるための動圧発生部を設ける、
密閉型圧縮機。
In the hermetic compressor in which the electric element and the compression element are accommodated in a sealed container having lubricating oil, the compression element is connected to the electric element via a crankshaft, and is operated by the rotational force of the electric element.
The compression element includes a cylinder block and a piston that slides in a compression chamber provided in the cylinder block, and the piston is connected to the crankshaft via a connecting rod,
The electric element is fixed to the crankshaft and is positioned between the stator provided on the outer peripheral side of the crankshaft and spaced from the inner peripheral side of the stator and the outer peripheral side of the crankshaft. A rotor that rotates integrally with the
A frame having a radial bearing for rotatably supporting the crankshaft, positioned between the compression element and the electric element;
A rolling bearing provided between the frame and the crankshaft and receiving a load in a thrust direction applied to the crankshaft;
With
Between the crankshaft and the radial bearing portion, a dynamic pressure generating portion for generating a dynamic pressure by lubricating oil is provided,
Hermetic compressor.
請求項1記載の密閉型圧縮機。
The dynamic pressure generating portion is configured as a dynamic pressure groove that generates dynamic pressure by flowing lubricating oil.
The hermetic compressor according to claim 1.
上端側に設けられる偏芯ピン部が前記コネクティングロッドを介して前記ピストンに連結され、下端側には遠心力を利用して潤滑油を吸い上げるための遠心ポンプ部が設けられたシャフト本体と、
上下に離間して前記シャフト本体に設けられ、前記ラジアル軸受部を構成する上ジャーナル部および下ジャーナル部と、
前記下ジャーナル部に設けられ、前記遠心ポンプ部から潤滑油が供給される下側オイルポンプ孔と、
前記上ジャーナル部に設けられ、潤滑油を前記偏芯ピン部に設けられる給油穴に供給するための上側オイルポンプ孔と、
前記上側オイルポンプ孔と前記下側オイルポンプ孔とを連通するように前記シャフト本体の外周面に螺旋状に形成され、潤滑油の粘性を利用して前記下側オイルポンプ孔から前記上側オイルポンプ孔に向けて潤滑油を供給するスパイラル溝と、
を備え、
前記スパイラル溝から前記動圧溝に潤滑油が供給される、
請求項2に記載の密閉型圧縮機。
The crankshaft is
An eccentric pin portion provided on the upper end side is connected to the piston via the connecting rod, and a shaft main body provided with a centrifugal pump portion for sucking up lubricating oil using centrifugal force on the lower end side;
An upper journal portion and a lower journal portion, which are provided in the shaft main body apart from each other in the vertical direction and constitute the radial bearing portion;
A lower oil pump hole provided in the lower journal part and supplied with lubricating oil from the centrifugal pump part;
An upper oil pump hole provided in the upper journal part for supplying lubricating oil to an oil supply hole provided in the eccentric pin part;
The upper oil pump hole and the lower oil pump hole are spirally formed on the outer peripheral surface of the shaft body so as to communicate with each other, and the upper oil pump hole is formed from the lower oil pump hole using the viscosity of lubricating oil. A spiral groove for supplying lubricating oil toward the hole;
With
Lubricating oil is supplied from the spiral groove to the dynamic pressure groove.
The hermetic compressor according to claim 2.
請求項3に記載の密閉型圧縮機。
The winding angle of the spiral groove is set within a range of 360 ° to 390 ° or a range of 430 ° to 720 °.
The hermetic compressor according to claim 3.
請求項4に記載の密閉型圧縮機。
The dynamic pressure groove is formed on the surface of the lower journal part or the surface of the upper journal part.
The hermetic compressor according to claim 4.
請求項4に記載の密閉型圧縮機。
The dynamic pressure groove includes a lower dynamic pressure groove formed as a spiral groove on the surface of the lower journal portion, and an upper dynamic pressure groove formed as a herringbone groove on the surface of the upper journal portion. Yes,
The hermetic compressor according to claim 4.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012114151A JP2013241848A (en) | 2012-05-18 | 2012-05-18 | Sealed compressor and refrigerator with the same |
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CN107882718A (en) * | 2017-10-27 | 2018-04-06 | 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 | crankcase, compressor and refrigerator |
JP2022043621A (en) * | 2020-09-04 | 2022-03-16 | 日立グローバルライフソリューションズ株式会社 | Hermetic compressor |
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