JP2018178929A - 冷媒圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】軸受の電食防止のために取り付けられた絶縁部材がクランク軸に対して回転した場合でも、給油経路が途切れる可能性をなくし軸受へ確実に給油できる冷媒圧縮機を提供する。【解決手段】冷媒圧縮機は、冷媒を圧縮する圧縮機機構部と、動力を発生する電動機部と、該電動機部の動力を前記圧縮機機構部に伝達するクランク軸１２と、該クランク軸を回転可能に支持する軸受１６と、前記クランク軸と前記軸受の間に設けられる絶縁部材５０と、を具備し、前記クランク軸は、油溜部から潤滑油を吸い上げる縦給油穴３４と、該縦給油穴から前記絶縁部材に向けて径方向に延びる横給油穴３６と、を有するとともに、前記絶縁部材は、前記クランク軸側から前記軸受側に向けて径方向に延びる貫通穴５１を有しており、前記クランク軸と前記絶縁部材の間には、周方向に延び、前記横給油穴と前記貫通穴を接続する周方向流路６１が形成されている。【選択図】図３

Description

本発明は、空調用の冷媒圧縮機に関する。

冷凍空調機器には、通年エネルギー消費効率（ＡＰＦ）の向上による省エネルギー化への対応が求められている。これを向上するため、冷凍空調機に用いられる冷媒圧縮機の仕様は、永久磁石電動機をインバーター制御する方式が主流となっている。さらに、近年では、急速冷房の要求への対応として、圧縮機運転条件が高回転数・高負荷へと拡大しているため、圧縮機駆動電流が通常運転時のそれより増大する傾向にある。

この圧縮機駆動電流の増大により、電動機の電流がクランク軸に流れ、そこからクランク軸を支持する軸受に流れ、軸受の内外輪と転動体の隙間で放電現象が発生し、軸受が損傷する電食が増えている。そして、この対策として、クランク軸と軸受部との間に絶縁性の高い材料を組付け、軸受部に流れる電流を減少させ、電食を防止する方法が知られている。

例えば、特許文献１では、図８、段落００４１に「本実施の形態では、軸支持部５０の、内輪５０ａ，転動体５０ｂ，外輪５０ｃの何れか、あるいは組み合わせとして、絶縁体であるセラミックスとして構成するか、セラミックス膜を内輪５０ａ，転動体５０ｂ，外輪５０ｃに形成するか、あるいは、絶縁性の高い樹脂被膜、例えばＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）系樹脂膜を形成させて、軸支持部でのクランク軸５１から軸支持部５０を通過する電流を遮断させる。この軸支持部周辺の構造と各三相の中性点同士を結線することを組み合わせることで、容積形圧縮機の軸受電流増加を効果的に防ぐものである。なお、軸支持部５０の外周側に絶縁性の高い被膜やシートを挟む構造としても同様の効果を得ることができる。」と記載されている。

特開２０１１−２５９６４６号公報

しかしながら、軸受に絶縁性が高い樹脂材を用いた場合には、金属材のクランク軸と強度が弱い樹脂材の摺動によって樹脂材の摩耗が発生するとともに、樹脂材の摩耗粉によって圧縮機部品の損傷が発生する可能性がある。また、軸受に絶縁性が高いセラミックス材を用いた場合には、軸受の製造コストが大幅に上昇してしまうという問題がある。

そこで、本発明は、軸受部品の電食防止のために設けた絶縁部材の摺動による摩耗を抑制した、信頼性の高い冷媒圧縮機を低コストで提供するとともに、絶縁部材がクランク軸に対して回転した場合でも、給油経路が途切れる可能性をなくし軸受へ確実に給油できる冷媒圧縮機を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の冷媒圧縮機は、冷媒を圧縮する圧縮機機構部と、動力を発生する電動機部と、該電動機部の動力を前記圧縮機機構部に伝達するクランク軸と、該クランク軸を回転可能に支持する軸受と、前記クランク軸と前記軸受の間に設けられる絶縁部材と、を具備し、前記クランク軸は、油溜部から潤滑油を吸い上げる縦給油穴と、該縦給油穴から前記絶縁部材に向けて径方向に延びる横給油穴と、を有するとともに、前記絶縁部材は、前記クランク軸側から前記軸受側に向けて径方向に延びる貫通穴を有しており、前記クランク軸と前記絶縁部材の間には、周方向に延び、前記横給油穴と前記貫通穴を接続する周方向流路が形成されているものとした。

本発明によれば、軸受部品の電食防止のために設けた絶縁部材の摺動による摩耗を抑制できるため、信頼性の高い冷媒圧縮機を低コストで提供できるとともに、絶縁部材がクランク軸に対して回転した場合でも、給油経路が途切れるのを防止し、軸受へ確実に給油できる冷媒圧縮機を提供することができる。

実施例１のスクロール圧縮機の縦断面図。 実施例１のクランク軸の副軸部の斜視図。 実施例１の副軸受部の要部断面図。 実施例２の絶縁部材の斜視図。 実施例２の副軸受部の要部断面図。 実施例３の副軸受部の要部断面図。

以下、本発明の冷媒圧縮機を説明するにあたって、スクロール圧縮機を例に説明するが、ロータリー圧縮機など他の圧縮機構を備えた流体圧縮機に適用してもよい。また、軸受部においても玉軸受に適用した場合について説明するが、他の軸受構造においても適用してもよい。

実施例１の冷媒圧縮機を、図１〜図３を用いて説明する。図１は本実施例のスクロール圧縮機の縦断面図である。ここに示すように、本実施例のスクロール圧縮機１は、圧縮機構部２と、駆動部３と、クランク軸１２（クランクピン１２ａ、主軸部１２ｂ、副軸部１２ｃ）と、を密閉容器３０内に収納して構成したものである。

また、圧縮機構部２は、固定スクロール５と、旋回スクロール６と、フレーム７を基本要素として構成する。固定スクロール５は、固定スクロール渦巻き体５ｃと、固定スクロール天板５ｂと、固定スクロール吐出口５ａを基本構成とする。旋回スクロール６は、旋回スクロール渦巻き体６ａと、旋回スクロール台板６ｂと、旋回スクロール軸受部のすべり軸受６ｃを基本構成とする。旋回スクロール軸受部のすべり軸受６ｃは、旋回スクロール台板６ｂの他側（反渦巻き体側）に垂直に突出して形成する。フレーム７は、クランク軸１２の一端を支持するすべり軸受１４を配設する部材を構成する。

旋回スクロール６を旋回駆動する駆動部３は、固定子１１及び回転子１０からなる電動機４と、クランク軸１２と、給油ポンプ１５と、旋回スクロール６の自転防止機構の主要部品であるオルダムリング１３と、クランク軸主軸受のすべり軸受１４と、クランク軸副軸受の玉軸受１６と、旋回スクロール軸受部のすべり軸受６ｃを基本要素として構成する。

旋回スクロール軸受部のすべり軸受６ｃは、クランク軸１２のクランクピン１２ａを回転軸方向であるスラスト方向に移動可能かつ回転自在に係合するように、旋回スクロール６に備える。

オルダムリング１３は、旋回スクロール台板６ｂの背面に配設する。オルダムリング１３に形成した直交する２組のキー部分の１組がフレーム７に構成したオルダムリング１３の受け部であるキー溝を潤動し、残りの１組が旋回スクロール渦巻き体６ａの背面側に構成したキー溝を潤動する。これによって、旋回スクロール６は旋回スクロール渦巻き体６ａの立設する方向である軸線方向に垂直な面内を固定スクロール５に対して自転せずに旋回運動する。

圧縮機構部２は、電動機４に連結したクランク軸１２の回転により、旋回スクロール６が固定スクロール５に対し自転せずに旋回運動を行い、ガスを吸入パイプ８および吸入口３１を介して固定スクロール渦巻き体５ｃおよび旋回スクロール渦巻き体６ａで形成される圧縮室３２に吸入する。旋回スクロール６の旋回運動により、圧縮室３２は中央部へ移動しながら容積を減少してガスを圧縮し、圧縮ガスを固定スクロール吐出口５ａにより密閉容器３０に吐出する。さらに吐出パイプ９を経由して密閉容器３０から吐出される。これによって、密閉容器３０内の空間は吐出圧力に保たされる。圧縮機構部で圧縮する作動流体としては、Ｒ４１０Ａ、Ｒ３２などのＨＦＣ系冷媒を用いている。

クランク軸１２の主軸部１２ｂを支持するすべり軸受１４は、電動機４の上側に配置され、副軸部１２ｃを指示する玉軸受１６は電動機４の下側に配置されている。つまり、すべり軸受１４、玉軸受１６は、電動機４の両側でクランク軸１２を支持する構成である。

給油ポンプ１５は、クランク軸１２の下端に装着された容積形ポンプである。この給油ポンプ１５により、油溜部３３に貯留された潤滑用の油を、強制的にポンプ継手１２ｄと縦給油穴３４を介して、玉軸受１６、旋回スクロール軸受部のすべり軸受６ｃ、及びすべり軸受１４に供給する。縦給油穴３４は、クランク軸内に位置し、クランク軸の軸方向に貫通するように形成する。縦給油穴３４に供給された油は、旋回スクロール６及び固定スクロール５の摺動部にも供給される。また、縦給油穴３４には、すべり軸受１４に供給するための横給油穴３５及び玉軸受部に給油するための横給油穴３６が設けている。

玉軸受１６は副軸受部３７の主要部を構成する。密閉容器３０に固定された下フレーム１７にハウジング１８がボルトにより固定される。ハウジング１８に玉軸受１６が上方から挿入される。玉軸受１６の上方には、さらにハウジングカバー１９取り付けられる。ハウジングカバー１９は、横給油穴３６の開口部分および玉軸受１６よりも上方に設置される。このハウジングカバー１９により、横給油穴３６の開口部から流出した潤滑油が上方（電動機４側）に拡散せず、玉軸受１６に供給される。

以下、本実施例のクランク軸１２の下端側の副軸受部３７について、図２、図３を用いて詳細に説明する。

先ず、図２の斜視図を用いて、クランク軸１２の下端側の副軸部１２ｃの構造を説明する。ここに示すように、副軸部１２ｃの外面には、周方向全周に亘りクランク軸外周側溝６１を設けている。このクランク軸外周側溝６１は横給油穴３６と接続されており、その軸方向溝幅は、横給油穴３６の穴直径と同じである。

次に、図１の副軸受部３７の主要構成を抽出した図３の断面図を用いて、本実施例の作用の詳細を説明する。ここに示すように、クランク軸１２の副軸部１２ｃと玉軸受１６の間には、略円管状の絶縁部材５０が設置されている。この絶縁部材５０は、スクロール圧縮機１の運転時に、クランク軸１２から玉軸受１６へ流れる電流を遮断するものであり、これを設けることで、電流による玉軸受１６の電食を防ぐことができる。なお、クランク軸１２への絶縁部材５０の装着は、ポンプ継手１２ｄを取り付ける前に、クランク軸の副軸部１２ｃ外径に絶縁部材５０内径を圧入することにより行う。

また、図３に示すように、絶縁部材５０には、横給油穴３６と水平断面上同じ位置に内周面と外周面を繋ぐ貫通穴５１を設け、この貫通穴５１の外周面側と、上方（電動機４側）に延びるスリット５９を連結している。なお、絶縁部材５０の下端（給油ポンプ１５側）では内径を狭くしており、副軸部１２ｃよりも外径の細いポンプ継手１２ｄが取り付けられた場合でも、絶縁部材５０が下方に抜け落ちない構造となっている。

スクロール圧縮機１の運転中に給油ポンプ１５を動作させると、油溜部３３に貯留された潤滑油は、クランク軸１２内部の縦給油穴３４を通して吸い上げられ、副軸部１２ｃの横給油穴３６、絶縁部材５０の貫通穴５１を通って、絶縁部材５０の外周側へ供給される。このような潤滑油流路を通って供給された潤滑油は、絶縁部材５０の外周面に設けたスリット５９に満たされ、絶縁部材５０と玉軸受１６の間に適度な油膜が形成される。ここで、絶縁部材５０の外周面に設けたスリット５９は、上方（電動機４側）のみが開放されているため、貫通穴５１から供給された潤滑油は、玉軸受１６の上方からのみ排出されるようになっている。

クランク軸１２の回転時、副軸受部３７では、基本的には、クランク軸１２、絶縁部材５０、玉軸受１６の内環の三者が一体となって回転するが、駆動条件によっては、絶縁部材５０の外周面と玉軸受１６の内環が摺動する場合がある。上述したように、本実施例では、絶縁部材５０と玉軸受１６の接触面に油膜が形成されているので、摺動による玉軸受１６と絶縁部材５０の摩耗を防ぐことができる。

また、駆動条件によっては、副軸部１２ｃの外周面と絶縁部材５０の内周面がずれ、副軸部１２ｃの横給油穴３６と絶縁部材５０の貫通穴５１が直線上にならない状況も生じる。

この場合、周方向流路であるクランク軸外周側溝６１を設けない副軸受部３７では、縦給油穴３４から玉軸受１６に至る潤滑油流路が途切れてしまうため、玉軸受１６に適切な潤滑油を供給することができない惧れがある。

これに対し、クランク軸外周側溝６１を設けた本実施例の副軸受部３７では、横給油穴３６と貫通穴５１がずれた場合であっても、クランク軸外周側溝６１を介して横給油穴３６と貫通穴５１が接続されているため、縦給油穴３４から玉軸受１６に至る潤滑油流路を維持でき、玉軸受１６に適切な量の潤滑油を供給することができる。

以上で説明した本実施例のスクロール圧縮機１によれば、玉軸受１６の電食防止のために設けた絶縁部材５０の摺動による摩耗を抑制できるため、信頼性の高い冷媒圧縮機を低コストで提供できることに加え、絶縁部材５０がクランク軸１２に対して回転した場合でも、給油経路の遮断を防止し、玉軸受１６へ確実に給油できる冷媒圧縮機を提供することができる。

次に、図４、図５を用いて、本発明の実施例２を説明する。なお、実施例１と共通する点は重複説明を省略する。

図４は、実施例２の絶縁部材５０の斜視図であり、左図が絶縁部材５０の全体図、右図が絶縁部材５０の断面図である。なお、両図中の左方向が、図１等の上方向に相当している。実施例１では、図２等に示すように、副軸部１２ｃの外周面にクランク軸外周側溝６１を設けたが、本実施例では、図４の両図に示すように、絶縁部材５０の内面全周に亘り、貫通穴５１と連通するの絶縁部材内周側溝６２を設けている。この絶縁部材内周側溝６２の軸方向溝幅は、横給油穴３６の穴直径と同じである。

図５は、実施例２における副軸受部３７の主要構成を抽出した断面図であり、上述の通り、絶縁部材５０の内周面には絶縁部材内周側溝６２が設けられている。この構成において、クランク軸１２内部の縦給油穴３４から吸い上げられた潤滑油は、副軸部１２ｃの横給油穴３６、絶縁部材５０の絶縁部材内周側溝６２、貫通穴５１、スリット５９を順次通り、玉軸受１６へと供給される。

本実施例のスクロール圧縮機１であっても、副軸部１２ｃの横給油穴３６と、絶縁部材５０の貫通穴５１にずれが生じたときに、周方向流路である絶縁部材内周側溝６２を介して、横給油穴３６と貫通穴５１を繋ぐ潤滑油流路が維持されているので、実施例１と同じく、玉軸受１６に適切な量の潤滑油を供給することができ、玉軸受１６の電食、絶縁部材５０の摩耗の両方を防止することができる。

次に、図６を用いて、本発明の実施例３を説明する。なお、上述の実施例と共通する点は重複説明を省略する。

図６は、実施例３における副軸受部３７の主要構成を抽出した断面図である。本実施例では、クランク軸１２の副軸部１２ｃ外面に実施例１で説明したクランク軸外周側溝６１を設け、さらに、絶縁部材５０の内面に実施例２で説明した絶縁部材内周側溝６２を設けている。

この構成において、クランク軸１２内部の縦給油穴３４から吸い上げられた潤滑油は、副軸部１２ｃの横給油穴３６、クランク軸外周側溝６１を経て、絶縁部材５０の絶縁部材内周側溝６２、貫通穴５１、スリット５９を順次通り、最終的に、玉軸受１６へと供給される。

本実施例のスクロール圧縮機１であっても、副軸部１２ｃの横給油穴３６と、絶縁部材５０の貫通穴５１にずれが生じたときに、周方向流路であるクランク軸外周側溝６１および絶縁部材内周側溝６２を介して、横給油穴３６と貫通穴５１を繋ぐ潤滑油流路が維持されているので、実施例１、２と同じく、玉軸受１６に適切な量の潤滑油を供給することができ、玉軸受１６の電食、絶縁部材５０の摩耗の両方を防止することができる。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成について、他の構成の追加、削除、置換をすることが可能である。

１ スクロール圧縮機、
２ 圧縮機構部、
３ 駆動部、
４ 電動機、
５ 固定スクロール、
５ａ 固定スクロール吐出口、
５ｂ 固定スクロール天板、
５ｃ 固定スクロール渦巻き体、
６ 旋回スクロール、
６ａ 旋回スクロール渦巻き体、
６ｂ 旋回スクロール台板、
６ｃ 旋回スクロール軸受部のすべり軸受、
７ フレーム、
８ 吸入パイプ、
９ 吐出パイプ、
１０ 回転子、
１１ 固定子、
１２ クランク軸、
１２ａ クランクピン、
１２ｂ 主軸部、
１２ｃ 副軸部、
１２ｄ ポンプ継手、
１３ オルダムリング、
１４ すべり軸受、
１５ 給油ポンプ、
１６ 玉軸受、
１７ 下フレーム、
１８ ハウジング、
１９ ハウジングカバー、
３０ 密閉容器、
３１ 吸入口、
３２ 圧縮室、
３３ 油溜部、
３４ 縦給油穴、
３５、３６ 横給油穴、
３７ 副軸受部、
５０ 絶縁部材、
５１ 貫通穴、
５９ スリット、
６１ クランク軸外周側溝、
６２ 絶縁部材内周側溝

Claims (5)

1. 冷媒を圧縮する圧縮機機構部と、
   動力を発生する電動機部と、
   該電動機部の動力を前記圧縮機機構部に伝達するクランク軸と、
   該クランク軸を回転可能に支持する軸受と、
   前記クランク軸と前記軸受の間に設けられる絶縁部材と、を具備し、
   前記クランク軸は、油溜部から潤滑油を吸い上げる縦給油穴と、該縦給油穴から前記絶縁部材に向けて径方向に延びる横給油穴と、を有するとともに、
   前記絶縁部材は、前記クランク軸側から前記軸受側に向けて径方向に延びる貫通穴を有しており、
   前記クランク軸と前記絶縁部材の間には、周方向に延び、前記横給油穴と前記貫通穴を接続する周方向流路が形成されていることを特徴とする冷媒圧縮機。
2. 請求項１に記載の冷媒圧縮機において、
   前記周方向流路は、前記クランク軸の外周側に設けられていることを特徴とする冷媒圧縮機。
3. 請求項１に記載の冷媒圧縮機において、
   前記周方向流路は、前記絶縁部材の内周側に設けられていることを特徴とする冷媒圧縮機。
4. 請求項１に記載の冷媒圧縮機において、
   前記周方向流路は、前記クランク軸の外周側と、前記絶縁部材の内周側の両方に設けられていることを特徴とする冷媒圧縮機。
5. 請求項１から請求項４の何れか一項に記載の冷媒圧縮機において、
   前記縦給油穴から吸い上げられた潤滑油は、前記横給油穴、前記周方向流路、前記貫通穴を経由して、前記軸受の内周側に供給されることを特徴とする冷媒圧縮機。

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