JP2019138267A - 冷媒圧縮機およびそれを用いた冷凍装置 - Google Patents

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【課題】コスト上昇を抑制しながら、副軸受構成を実現することで、信頼性の向上とコストの抑制ができる冷媒圧縮機とそれを用いた冷凍装置を提供することを目的とする。【解決手段】密閉容器101は、電動要素105と、電動要素105により駆動されて冷媒を圧縮する圧縮要素106とを収容し、圧縮要素106は、主軸部108、副軸部133および偏心軸109を含むクランクシャフト107と、主軸部108を軸支する主軸受114と、電動要素105を挟んで主軸受側とは反対側に配置され、且つ、副軸部133を軸支する副軸受132と、電動要素105を構成する固定子103を主軸受に対して主軸部108の軸方向に位置決めする第1の支柱130と、第1の支柱130から突出した第2の支柱131と、を有し、第2の支柱131に、副軸受132を保持するホルダー134が取付けられている。【選択図】図1

Description

本発明は、冷蔵庫、エアーコンディショナー等に使用される冷媒圧縮機、およびそれを用いた冷凍装置に関するものである。
近年、冷蔵庫の大容量化に伴い、庫内容積を広げるために、冷媒圧縮機が収納される機械室の縮小が図られている。そのため、高さを抑制した冷媒圧縮機が求められている。
しかしながら、高さを低くするためには、軸受部の長さを短くする必要がある。この軸受部が短くなると、軸受負荷が増大して、主軸部と主軸受との摺動状態が悪化し、異常摩耗を引き起こす可能性がある。
その課題に対し、電動要素を互いの間に挟むように、主軸受と副軸受を備えたものがある(例えば、特許文献1参照)。
図8は、特許文献1に記載された従来の密閉型電動冷媒圧縮機の断面図である。
図8に示すように、冷媒圧縮機の外筐となる密閉容器1は、底部に潤滑油2を貯留している。また、密閉容器1は、固定子3および回転子4からなる電動要素5と、これによって駆動される往復式の圧縮要素6を収容している。
そして、圧縮要素6は、クランクシャフト7、シリンダブロック11、ピストン15等によって構成されている。
シリンダブロック11は、略円筒形のシリンダボア12からなる圧縮室13を形成するとともに、主軸受14を有している。
クランクシャフト7は、主軸部8および副軸部33とを有している。主軸部8は、シリンダブロック11の主軸受14に軸支され、副軸部33は、圧入固定された回転子4を挟んで主軸受14側と反対側に配置された副軸受32に軸支されている。また、クランクシャフト7は、主軸部8に対し偏心して形成された偏心軸9を有し、さらに、給油ポンプ10を備えている。
副軸受32は、ホルダー34を介して固定子3に固定されている。
シリンダボア12に遊嵌されたピストン15は、偏心軸9と連結されている。シリンダボア12の端面はバルブプレート18で封止されている。
バルブプレート18のシリンダボア12側の反対側にはシリンダヘッド19が固定されており、高圧室(図示せず)を形成している。サクションチューブ(図示せず)は、密閉容器1に固定されるとともに、冷凍サイクルの低圧側(図示せず)に接続され、冷媒ガス(図示せず)を密閉容器1内に導く。
以上のような構成において、以下その動作を説明する。
電源(図示せず)から供給される電力が電動要素5に供給されることにより、電動要素5の回転子4が回転する。回転子4がクランクシャフト7を回転させるため、偏心軸9の偏心運動によりピストン15を駆動する。ピストン15は、シリンダボア12内を往復運動し、サクションチューブを通して密閉容器1内に導かれた冷媒ガスを圧縮室13に吸入し、圧縮室13の冷媒ガスを連続して圧縮する。
潤滑油2は、クランクシャフト7の回転に伴って給油ポンプ10から各摺動部に給油され、各摺動部を潤滑する。また、潤滑油2は、ピストン15とシリンダボア12の間に供給され、この間のシールを司る。
特開平9−68165号公報
前記従来の構成では、主軸受14と副軸受32とでクランクシャフト7を支持するので、軸受距離を確保して、軸受負荷を軽減することができる。しかしながら、精度の悪い固定子3の端面に対して、副軸受32を備えたホルダー34が固定されているため、主軸受14と副軸受32の同軸度を良好にすることが困難である。そのため、従来の密閉型電動冷媒圧縮機では、副軸受32を球面滑り軸受により構成することによって、同軸度を確保していた。ただし、球面滑り軸受はコストが高いといった課題があった。
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、コスト上昇を抑制しながら、副軸受構成を実現することにより、信頼性の向上とコストの抑制ができる冷媒圧縮機とそれを用いた冷凍装置を提供することを目的とする。
前記従来の課題を解決するために、本発明に係る冷媒圧縮機では、密閉容器は、電動要素と、前記電動要素により駆動されて冷媒を圧縮する圧縮要素とを収容し、前記圧縮要素は、主軸部、副軸部および偏心軸を含むクランクシャフトと、前記主軸部を軸支する主軸受と、前記電動要素を挟んで前記主軸受側とは反対側に配置され、且つ、前記副軸部を軸支する副軸受と、前記電動要素を構成する固定子を前記主軸受に対して前記主軸部の軸方向に位置決めする第1の支柱と、前記第1の支柱から突出した第2の支柱と、を有し、前記第2の支柱に、前記副軸受を保持するホルダーが取付けられている。
これによって、主軸受と副軸受との同軸度を精度良く出すことができるので、コスト上昇を抑制しながら軸受距離を確保することができる。
本発明の冷媒圧縮機によれば、主軸受と副軸受との同軸度を精度良く出すことができる。これにより、主軸部および副軸部の軸受負荷を軽減し、異常摩耗を抑制することができる。このため、信頼性の向上およびコストの抑制が図られる。
本発明の実施の形態1に係る冷媒圧縮機の断面図 同実施の形態に係る冷媒圧縮機の下面図 同実施の形態に係る冷媒圧縮機の部分拡大図 同実施の形態に係る冷媒圧縮機のシリンダブロックの単体図 同実施の形態に係るシリンダブロックに固定子を組み付けた図 同実施の形態に係るシリンダブロックにホルダーおよび副軸受を組み付けた図 本発明の実施の形態2に係る冷凍装置の模式図 従来の密閉型電動冷媒圧縮機の断面図
第1の発明に係る冷媒圧縮機では、密閉容器は、電動要素と、前記電動要素により駆動されて冷媒を圧縮する圧縮要素とを収容し、前記圧縮要素は、主軸部、副軸部および偏心軸を含むクランクシャフトと、前記主軸部を軸支する主軸受と、前記電動要素を挟んで前記主軸受側とは反対側に配置され、且つ、副軸部を軸支する副軸受と、前記電動要素を構成する固定子を前記主軸受に対して前記主軸部の軸方向に位置決めする第1の支柱と、前記第1の支柱から突出した第2の支柱と、を有し、前記第2の支柱に、前記副軸受を保持するホルダーが取付けられている。
これにより、主軸受と副軸受との同軸度を精度良く出すことができるので、コスト上昇を抑制しながら、軸受距離を確保することができる。このため、主軸部および副軸部の軸受負荷を軽減し、異常摩耗を抑制することができる。よって、信頼性の向上およびコストの抑制を図ることができる。
第2の発明に係る冷媒圧縮機では、第1の発明において、前記第2の支柱は、前記固定子の孔に挿入され、前記固定子から突出した端部に雄ネジ部が設けられ、前記固定子は、前記雄ネジ部にナットを締結することにより、前記主軸受を有するシリンダブロックに固定されている。
これにより、ホルダーの固定と固定子の固定とを別部材で行うことができるので、固定子を確実に固定することができる。
第3の発明に係る冷凍装置は、冷媒圧縮機、放熱器、減圧装置、吸熱器を配管によって環状に連結した冷媒回路を有し、前記冷媒圧縮機を第1または第2の発明の冷媒圧縮機とした。
これにより、軸受距離を確保し、信頼性を向上させることができる。また、高さを低くした第1または第2の発明の冷媒圧縮機を用いることにより、冷凍装置の庫内容積を広くすることができる。さらに、冷凍装置の信頼性を向上させることができる。
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。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係る冷媒圧縮機の断面図である。図2は、同実施の形態に係る冷媒圧縮機の下面図である。図3は、同実施の形態に係る冷媒圧縮機の部分拡大図である。図4は、同実施の形態に係る冷媒圧縮機のシリンダブロックの単体図である。図5は、同実施の形態に係るシリンダブロックに固定子を組み付けた図である。図6は、同実施の形態に係るシリンダブロックにホルダーおよび副軸受を組み付けた図である。
図1〜図6において、密閉容器101内には、R600aが冷媒ガスとして充填されているとともに、底部には潤滑油102として鉱油が貯留されている。また、密閉容器101は、固定子103および回転子104からなる電動要素105と、これによって駆動される往復式の圧縮要素106とを収容している。
そして、圧縮要素106は、クランクシャフト107、シリンダブロック111、ピストン115等によって構成されている。
クランクシャフト107は、主軸部108と、副軸部133と、主軸部108に対し偏心して形成された偏心軸109を有している。主軸部108には、圧入などにより回転子104が固定されている。副軸部133は、主軸部108と同軸に設けられ、主軸部108を挟んで偏心軸109側と反対側に配置されている。副軸部133よりも下方のクランクシャフト107の下端には、潤滑油102に連通する給油ポンプ110が備えられている。
シリンダブロック111は、鋳鉄からなり、略円筒形のシリンダボア112、および、クランクシャフト107の主軸部108を軸支する主軸受114を備えている。
また、シリンダブロック111からは、第1の支柱130が4本、突き出ている。第1の支柱130は、固定子103を、主軸部108の中心軸に平行な方向(軸方向)に位置決めする。
さらに、それぞれの第1の支柱130の端面からは、第2の支柱131が突き出ている。第2の支柱131は、固定子103に設けられた孔に挿入されている。この孔は、電動要素105の回転子104による回転面に対して垂直であって、軸方向に延びている。
また、固定子103の孔から突出する第2の支柱131の端部には、雄ネジ部138が設けられている。固定子103は、孔に挿入された第2の支柱131に取り付けられ、さらに、第2の支柱131の雄ネジ部138にナット137が締結されることにより第2の支柱131、延いては、主軸受114を有するシリンダブロック111に固定される。
次に、第2の支柱131の端面141には、ホルダー134がボルト139により取り付けられている。ホルダー134は、回転子104の外周より大きい内側形状135と、4本のステー136とを備えている。さらに、ホルダー134には、クランクシャフト107の副軸部133を軸支する副軸受132がボルト140により固定されている。
ピストン115は、シリンダボア112に往復可動に挿入され、ピストンピン孔117を有している。このピストンピン孔117に回転不能に係止したピストンピン116を介して、ピストン115が連結手段118の一端に連結されている。さらに、連結手段118は、他端側に設けられた偏心軸受119に偏心軸109が軸支されており、偏心軸109とピストン115を連結している。
また、シリンダボア112の端面はバルブプレート120で封止されている。
シリンダヘッド121は、高圧室(図示せず)を形成し、バルブプレート120のシリンダボア112側の反対側に固定されている。
サクションチューブ(図示せず)は、密閉容器101に固定されるとともに、冷凍サイクルの低圧側(図示せず)に接続されており、これにより冷媒ガスを密閉容器101内に導く。
サクションマフラー122は、バルブプレート120とシリンダヘッド121とにより挟持されている。
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、作用を説明する。
まず密閉型電動圧縮機としての動作を簡単に説明しておく。
商用電源(図示せず)から供給される電力は、外部のインバータ駆動回路(図示せず)を介して、電動要素105に供給される。これにより、電動要素105は複数の運転周波数でインバータ駆動される。電動要素105の回転子104は、クランクシャフト107を回転させ、偏心軸109の偏心運動により連結手段118を介してピストン115を駆動する。
そして、ピストン115が、シリンダボア112内を往復運動する。これにより、サクションチューブ(図示せず)を通して密閉容器101内に導かれた冷媒ガスは、サクションマフラー122を介して、バルブプレート120に設けられた吸入ポート(図示せず)から圧縮室113に吸入され、圧縮室113内で圧縮される。圧縮された冷媒ガスは、バルブプレート120に設けられた吐出ポート(図示せず)からシリンダヘッド121内の高圧室(図示せず)に吐出され、吐出チューブ(図示せず)を通して冷凍サイクル(図示せず)に流れていく。
潤滑油102は、クランクシャフト107の回転に伴い、給油ポンプ110から各摺動部に給油される。これにより、潤滑油102は、摺動部を潤滑するとともに、ピストン115とシリンダボア112の間においてはシールを司る。
次に、副軸受132、ホルダー134と固定子103の固定について説明する。
第2の支柱131の端面141と主軸受114の内周面123は、4本の第2の支柱131の端面141を結んで構成される仮想平面と、主軸受114の内周面123の中心を通る仮想中心線との直角度が精度良く出るように形成されている。そのため、端面141に対してホルダー134をボルト139で固定し、ホルダー134に副軸受132をボルト140で固定することにより、主軸受114と副軸受132の平行度を保つことができる。
また、図5に示すように固定子103をシリンダブロック111に固定するときには、芯出し治具145を使用する。芯出し治具145は、主軸受114に嵌挿される主軸部分146と、固定子103の内側に嵌挿される芯出し部分147と、副軸受132に嵌挿される副軸部分148とで構成されている。
まず、主軸受114に芯出し治具145の主軸部分146を挿入する。次いで、固定子103内に芯出し部分147を挿入するとともに、4本の第2の支柱131を固定子103に設けられた4つの孔に通す。その後、ナット137を雄ネジ部138に締めることで固定子103を固定する。これにより、固定子103の中心と主軸受114の中心を、精度良く合わすことができる。
次に、図6に示すように、ホルダー134を第2の支柱131に取り付ける。なお、ホルダー134と副軸受132は、ノックピン149(図2)で位置決めした状態でボルト140によりあらかじめ組立てておく。そして、副軸受132に、芯出し治具145の副軸部分148を挿入し、ホルダー134をボルト139で第2の支柱131に固定する。
次に、一旦、ボルト140を取り外し、副軸受132を取り外した後、芯出し治具145を取り外す。その後、クランクシャフト107の主軸部108をシリンダブロック111の主軸受114に挿入した後、回転子104を取付ける。ここで、ホルダー134の内側形状135を回転子104の外径よりも大きくしているので、ホルダー134を組み付けたままでも回転子104を取付けることができる。
その後、ホルダー134に対して副軸受132をノックピン149で再び位置出しして、ボルト140で固定する。なお、ノックピン149で位置決めしているので、主軸受114と副軸受132の中心がずれることがなく、軸ずれによる軸受負荷を抑制することができるので、信頼性の高い圧縮機を実現できる。また、ホルダー134と副軸受132はインローで構成することも可能である。
また、固定子103とホルダー134を固定するために、第2の支柱131を共用している。このため、加工工程が少なくなるので、コストが低減できるとともに、軽量化も図ることができる。
(実施の形態2)
図7は、本発明の実施の形態2に係る冷凍装置の模式図を示す。ここでは、冷凍装置の基本構成の概略についてのみ説明する。
図7において、冷凍装置は、本体301、区画壁307および冷媒回路309を具備している。本体301は、一面が開口した断熱性の箱体、および、その開口を開閉する扉体を有している。区画壁307は、本体301の内部を、物品の貯蔵空間303と機械室305とに区画する。冷媒回路309は、貯蔵空間303内を冷却する。
冷媒回路309は、冷媒圧縮機300と、放熱器313と、減圧装置315と、吸熱器317とを環状に配管接続した構成となっている。また、吸熱器317は、送風機(図示せず)を具備した貯蔵空間303内に配置されている。吸熱器317の冷却熱は、矢印で示すように、送風機によって貯蔵空間303内を循環するように撹拌される。これにより、貯蔵空間303内は冷却される。
以上の構成からなる冷凍装置は、冷媒圧縮機300として本発明の実施の形態1に係る冷媒圧縮機を搭載している。これにより、冷媒圧縮機300の高さを低くすることができるので、冷凍装置の庫内を広くすることができる。さらに、冷媒圧縮機300の性能や信頼性を向上することができるので、消費電力が低減でき、省エネルギー化を実現し、かつ、信頼性を向上させることができる。
以上、本発明に係る冷媒圧縮機及びそれを用いた冷凍装置について、上記実施の形態を用いて説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。つまり、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきであり、本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
以上のように、本発明は、低コストで性能と信頼性の高い冷媒圧縮機及びそれを用いた冷凍機器を提供することが可能となるので、冷凍サイクルを用いた各種機器に幅広く適用できる。
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
107 クランクシャフト
108 主軸部
114 主軸受
130 第1の支柱
132 第2の支柱
135 内側形状
136 ステー
137 ナット
138 雄ネジ部
300 冷媒圧縮機
309 冷媒回路
313 放熱器
315 減圧装置
317 吸熱器

Claims (3)

  1. 密閉容器は、電動要素と、前記電動要素により駆動されて冷媒を圧縮する圧縮要素とを収容し、
    前記圧縮要素は、
    主軸部、副軸部および偏心軸を含むクランクシャフトと、
    前記主軸部を軸支する主軸受と、
    前記電動要素を挟んで前記主軸受側とは反対側に配置され、且つ、前記副軸部を軸支する副軸受と、
    前記電動要素を構成する固定子を前記主軸受に対して前記主軸部の軸方向に位置決めする第1の支柱と、
    前記第1の支柱から突出した第2の支柱と、を有し、
    前記第2の支柱に、前記副軸受を保持するホルダーが取付けられている、冷媒圧縮機。
  2. 前記第2の支柱は、前記固定子の孔に挿入され、前記固定子から突出した端部に雄ネジ部が設けられ、
    前記固定子は、前記雄ネジ部にナットを締結することにより、前記主軸受を有するシリンダブロックに固定されている、請求項1に記載の冷媒圧縮機。
  3. 冷媒圧縮機、放熱器、減圧装置および吸熱器を配管によって環状に連結した冷媒回路を有し、
    前記冷媒圧縮機を、請求項1または2に記載の冷媒圧縮機とした、冷凍装置。
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