JP2016217464A - ヒートポンプ圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】組立作業性が向上し、コストを低減したヒートポンプ用転がり軸受を提供することを目的とする。【解決手段】複数の軸受によって回転自在に支持された回転軸を増速機構で増速回転させて、前記回転軸に取り付けられた羽根車を増速回転させるヒートポンプ圧縮機であって、複数の前記軸受は、前記増速機構を挟んで軸方向両側に設けられた固定側軸受及び自由側軸受を有し、前記固定側軸受は、互いに内輪間座及び外輪間座を介して隣り合う３個のアンギュラ玉軸受を有し、３個の前記アンギュラ玉軸受のうち、前記増速機構側に隣接する軸受は、セラミックよりなる転動体を備える。これにより、組立作業性を向上させ、コスト低減が可能となる。【選択図】図１

Description

本発明は、ヒートポンプ圧縮機に関する。

例えばビルや工場などには、比較的大容量の熱交換システムが構築されており、かかる熱交換システムには、各種のヒートポンプ圧縮機が組み込まれている。例えば図２に示すようなヒートポンプ圧縮機１において、羽根車（インペラ）３が取り付けられた回転軸５は、複数の軸受１０により回転自在に支持されている。

回転軸５は、増速機構７を介して、不図示のモータの出力軸に連結されている。増速機構７は、回転軸５に設けられたギヤ７ａと、モータの出力軸に設けられ、上記ギヤ７ａと噛合するギヤ（不図示）と、からなる。なお、回転軸５のギヤ７ａは、モータの出力軸のギヤよりも小径である。

複数の軸受１０は、増速機構７を挟んで軸方向両側に設けられた固定側軸受１１及び自由側軸受１３を有する。ここで、固定側軸受１１は、ラジアル荷重と共にアキシアル荷重も負荷（支持）できるように構成された軸受を指し、例えば回転軸５をアキシアル方向に位置決め固定するために用いられる。また、自由側軸受１３は、ラジアル荷重のみを負荷（支持）するように構成された軸受を指し、例えば温度変化による回転軸５の膨張・収縮を逃がしたり、回転軸５のアキシアル方向の固定位置を調整するために用いられる。

固定側軸受１１は、３個のアンギュラ玉軸受１１ａ，１１ｂ，１１ｃを有しており、そのうちの増速機構７側に隣り合う２個のアンギュラ玉軸受１１ａ，１１ｂを並列組合せ（ＤＴ）とし、他方側（羽根車３側）に隣り合う２つのアンギュラ玉軸受１１ｂ，１１ｃを背面組合せ（ＤＢ）として配置している。また、自由側軸受１３は、増速機構７側から２個のアンギュラ玉軸受１３ａ，１３ｂを有しており、これらを背面組合せ（ＤＢ）として配置している。

これらのアンギュラ玉軸受１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１３ａ，１３ｂは、それぞれ、内輪１５と、外輪１６と、内輪１５及び外輪１６の間に配置された複数の玉１７と、複数の玉１７を転動自在に保持する保持器１８と、を有する。

また、固定側軸受１１を構成する３個のアンギュラ玉軸受１１ａ，１１ｂ，１１ｃは、互いに内輪間座１９ａ、１９ｂ及び外輪間座２０ａ，２０ｂを介して隣り合い、自由側軸受１３を構成する２個のアンギュラ玉軸受１３ａ，１３ｂは、互いに内輪間座１９ｃ及び外輪間座２０ｃを介して隣り合う。外輪間座２０ａ，２０ｂ，２０ｃには、その外周面と、外輪間座２０ａ，２０ｂ，２０ｃと内輪間座１９ａ，１９ｂ，１９ｃとの間の空間と、を連通し、潤滑油を供給可能な潤滑油孔２１が設けられる。

このようなヒートポンプ圧縮機１を組み込んだ熱交換システムによれば、モータの回転運動が出力軸から増速機構７を介して回転軸５に伝達されると、回転軸５と共に羽根車３が増速回転して冷媒を圧縮する。このとき、圧縮されて高温・高圧状態となった冷媒を、凝縮器（熱交換器）を介して水と熱交換させることで、暖められた水が暖房用として使用される。また、熱交換された冷媒は凝縮器を経た後、膨張器で膨張される。このとき、膨張して低温・低圧状態となった冷媒を、蒸発器（熱交換器）を介して水と熱交換させることで、冷やされた水が冷房用として使用される。そして、蒸発器を経た冷媒は、再び羽根車３で圧縮されるといったサイクルが繰り返される。

また、固定側軸受１１を構成する３個のアンギュラ玉軸受１１ａ，１１ｂ，１１ｃのうち、増速機構７から羽根車３に向かう方向（図中Ａ方向）の荷重は、増速機構７側の２個のアンギュラ玉軸受１１ａ，１１ｂで負荷し、羽根車３から増速機構７に向かう方向（図中Ｂ方向）の荷重は、他方側（羽根車３側）の１個のアンギュラ玉軸受１１ｃで負荷する。

ここで、増速機構７側の２個のアンギュラ玉軸受１１ａ，１１ｂが均等に荷重を受けるために、内輪１５，１５と内輪間座１９との間の軸方向隙間、及び外輪１６，１６と外輪間座２０との間の軸方向隙間は、通常ゼロとなるように設定される。すなわち、これら２個のアンギュラ玉軸受１１ａ，１１ｂの間において、内輪間座１９及び外輪間座２０の軸方向幅が同一となるように設定される。

しかしながら、このようなヒートポンプ圧縮機１では、増速機構７のギヤ７ａからの入熱により、当該ギヤ７ａに最も近いアンギュラ玉軸受１１ａの内輪１５の温度が上昇し、内輪１５と外輪１６との温度差が増大する。この場合、アンギュラ玉軸受１１ａの内部隙間が極端に小さくなり、内部荷重が増大し、早期剥離損傷を引き起こす虞がある。

そこで、各軸受の荷重負荷分担を均一にするために、複数の軸受間に熱伝導率の異なる２種類の間座を設けた発明（特許文献１）を利用することができる。

特開昭６０−２４１５１９号公報

しかしながら、特許文献１の技術においては、複数の軸受と、タイプの異なる複数種類の間座とを組合わせて軸受装置を組み立てるため、煩雑な作業を要し、組立作業性が悪いという問題があった。また複数種類の間座を管理するため管理コストが増大するという問題があった。本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、軸受装置の組立作業性を向上させ、コスト低減したヒートポンプ圧縮機を提供することにある。

前記課題を解決するための本発明は、複数の軸受によって回転自在に支持された回転軸を増速機構で増速回転させて、前記回転軸に取り付けられた羽根車を増速回転させるヒートポンプ圧縮機であって、複数の前記軸受は、前記増速機構を挟んで軸方向両側に設けられた固定側軸受及び自由側軸受を有し、前記固定側軸受は、互いに内輪間座及び外輪間座を介して隣り合う３個のアンギュラ玉軸受を有し、３個の前記アンギュラ玉軸受のうち、前記増速機構側に隣接する軸受は、セラミックよりなる転動体を備えていることを特徴とする。

上記構成を採用することによって、軸受装置の組立作業性が向上し、コストを低減させることが可能となる。

本発明の実施形態に係るヒートポンプ圧縮機の要部断面図である。 従来のヒートポンプ圧縮機の断面図である。

以下に、本発明の実施形態を図１に基づいて説明する。本発明のヒートポンプ圧縮機は、図２に示した従来のヒートポンプ圧縮機と基本的構成が同一であるので、同一部分には同一符号を付すことで説明を省略又は簡略化し、主に相違部分について詳述する。固定側軸受１１は、ヒートポンプの回転軸５を回転のみ許容して固定支持している。この固定側軸受１１は単列のアンギュラ玉軸受を３列並列（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）に用いて構成している。回転軸５を駆動する増速機構７が固定側軸受１１、自由側軸受１３と隣接して同軸上に設けられ、固定側軸受の軸受１１ａから軸受１１ｃに向け荷重を負荷するようになっている。ここで、荷重負荷される側ほど熱条件が過酷となるため、軸受１１ａの転動体４にセラミックスを採用している。これにより、外内輪温度差による内部すきまの減少を鈍感にし、ロバスト性を持たせることで軸受１１ａ、１１ｂの負荷バランスが大きく崩れるリスクを低減するとともに、従来構造に対して組立作業性を向上させ、コスト低減を実現している。

なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜な変形、改良等が可能である。

１…固定側軸受
２…自由側軸受
４…転動体
５…回転軸

Claims (1)

1. 複数の軸受によって回転自在に支持された回転軸を増速機構で増速回転させて、前記回転軸に取り付けられた羽根車を増速回転させるヒートポンプ圧縮機であって、複数の前記軸受は、前記増速機構を挟んで軸方向両側に設けられた固定側軸受及び自由側軸受を有し、前記固定側軸受は、互いに内輪間座及び外輪間座を介して隣り合う３個のアンギュラ玉軸受を有し、３個の前記アンギュラ玉軸受のうち、前記増速機構側に隣接する軸受は、セラミックよりなる転動体を備えていることを特徴とするヒートポンプ圧縮機。

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