JP2023064111A - 圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動軸の潤滑性を広い回転域に亘って確保し、より信頼性の高い圧縮機を提供する【解決手段】圧縮機は、偏心部を有する駆動軸と、偏心部の一側に設けられた主軸受１４と、偏心部の他側に設けられた副軸受と、主軸受１４を挟んで副軸受とは反対側に配置され、駆動軸と一体に回転可能に構成されたモータ回転子と、を備える。駆動軸の軸径をｄとして、主軸受１４と副軸受との間隔が２．７ｄ以上であり、主軸受１４は、軸方向の全長Ｌｔが３ｄ以上であるとともに、フランジ部１４１と、太径部１４２と、太径部１４２よりも外径Ｄ２が小さい細径部１４３と、を有し、細径部１４３は、軸方向の長さＬ３がｄ以上であるとともに、外径Ｄ２が１．５ｄ以下であり、太径部１４２は、外径Ｄ１が１．５ｄ以上であり、フランジ部１４１および太径部１４２は、軸方向の合計長さＬ１が２ｄ以上である。【選択図】 図２

Description

本発明に係る実施形態は、圧縮機に関する。

蒸気圧縮式冷凍サイクルにおいて、冷媒圧縮機（以下単に「圧縮機」という）は、受熱源である蒸発器を出たガス冷媒を吸入し、圧縮機構部によりこれを圧縮する。圧縮機は、圧縮により高温高圧の過熱蒸気となった冷媒を吐出する。

密閉型のロータリー圧縮機において、圧縮機構部は、駆動軸の偏心部に遊嵌されたローリングピストンを備え、ローリングピストンの偏心回転運動に伴うシリンダ内部の容積変化により、吸入行程と圧縮行程とを実施する。

ここで、駆動軸には、動力源である電動機（以下「モータ」という）から回転駆動力が作用するとともに、冷媒の圧縮に対する反発力が偏心部を介して作用する。これにより、駆動軸に働く力に不均衡が生じ、駆動軸に曲げ方向の変形（つまり、撓み変形）が生じる事態に至る。このような変形は、特にロータリー圧縮機が９０Ｈｚ以上の高回転域で稼働する場合に顕著となる。

駆動軸が撓み変形を伴いながら回転すると、駆動軸の外周面と駆動軸を支持する軸受けの内周面との間で平行度を維持することができず、摺動面積が縮小して駆動軸と軸受けとの間における良好な油膜形成が阻害され、軸受けの負荷能力を最大限に発揮することが困難となる。

特許文献１には、駆動軸をその主軸部において支持する主軸受の先端部に、駆動軸に傾きまたは変形が生じた場合の接触に対する逃げとなる部分（以下「逃げ形状部」という）を形成し、傾き等が生じた駆動軸と主軸受との間で摺動面積を確保し、油膜を保持することが記載されている。

２０２２－５３５３９５号公報

しかし、前掲文献１に記載の技術には、駆動軸に所定の傾きまたは変形が生じるまでは、駆動軸と主軸受との間の隙間が逃げ形状部において拡大し、油膜が良好に形成されないため、特に低回転域での稼働に際して信頼性に支障を来たす点に懸念がある。

このような実状に鑑み、本発明は、駆動軸の潤滑性を広い回転域に亘って確保し、より信頼性の高い圧縮機を提供することを目的とする。

前記の課題を解決するため、本発明の実施形態に係る圧縮機は、偏心部を有する駆動軸と、前記駆動軸の軸方向に前記偏心部の一側に設けられ、前記駆動軸を回転自在に支持する主軸受と、前記駆動軸の軸方向に前記偏心部の他側に設けられ、前記主軸受と協働して前記駆動軸を回転自在に支持する副軸受と、前記主軸受を挟んで前記副軸受とは反対側に配置され、前記駆動軸と一体に回転可能に構成されたモータ回転子と、を備え、前記駆動軸の軸径をｄとして、前記主軸受と前記副軸受との間隔が２．７ｄ以上であり、前記主軸受は、前記軸方向の全長が３ｄ以上であるとともに、前記偏心部に近い基端側に設けられたフランジ部と、前記フランジ部に対して先端側に隣接して設けられた太径部と、前記太径部に対して先端側に隣接して設けられ、前記太径部よりも外径が小さい細径部と、を有し、前記細径部は、前記軸方向の長さがｄ以上であるとともに、外径が１．５ｄ以下であり、前記太径部は、外径が１．５ｄ以上であり、前記フランジ部および前記太径部は、前記軸方向の合計長さが２ｄ以上である。

本発明の一実施形態に係る圧縮機およびアキュムレータの内部構造を示す断面図である。 同上実施形態に係る圧縮機に備わる主軸受の構成を示す断面図である。 同上実施形態に係る圧縮機の運転中に生じる駆動軸の撓み変形を示す概略図である。 同上実施形態の第１変形例に係る主軸受の構成を示す断面図である。 同上実施形態の第２変形例に係る主軸受の構成を示す断面図である。

以下に図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る圧縮機１およびアキュムレータ１０１の内部構造を示す断面図である。

図２は、本実施形態に係る圧縮機１に備わる主軸受１４の構成を示す断面図である。

以下に、図２を適宜に参照して、図１により本実施形態に係る圧縮機１の構成について説明する。

本実施形態において、圧縮機１は、密閉型のロータリー圧縮機であり、蒸気圧縮式冷凍サイクルに適用される。蒸気圧縮式冷凍サイクルは、圧縮機１のほか、凝縮器、膨張弁および蒸発器を備え、これらの冷凍サイクル要素を、冷媒が順次通過するように冷媒配管を介して接続することにより構成される。凝縮器は、放熱器として機能し、蒸発器は、吸熱器として機能する。凝縮器および蒸発器は、いずれも熱交換器により構成することが可能である。

蒸気圧縮式冷凍サイクルにおいて、圧縮機１は、蒸発器を出たガス冷媒を吸入し、これを圧縮する。そして、圧縮機１は、圧縮により高温高圧の過熱蒸気となった冷媒を吐出する。圧縮機１にアキュムレータ１０１を併設し、蒸発器を出た冷媒に液冷媒が含まれる場合に、アキュムレータ１０１により液冷媒を分離し、分離後のガス冷媒を圧縮機１に供給することが可能である。

圧縮機１は、密閉ケースＣを備え、密閉ケースＣの内部に、動力源である電動機（以下単に「モータ」という）１１と、圧縮機構部１２と、が収容されている。モータ１１と圧縮機構部１２とは、駆動軸１３を介して連結され、モータ１１の回転駆動力を、駆動軸１３を介して圧縮機構部１２へ伝達し、圧縮機構部１２を駆動することが可能である。モータ１１へは、電源から密封端子３１を介して電力が供給される。駆動軸１３は、複数の軸受け、本実施形態では、主軸受１４と副軸受１５とにより、密閉ケースＣに対して回転自在に支持されている。

密閉ケースＣは、全体として円筒形をなす。密封ケースＣは、上下に開放された円筒状のケース胴部Ｃ１の上端部と下端部とを、半球状の鏡板Ｃ２１、Ｃ２２により夫々閉塞させた構成である。ケース胴部Ｃ１には、アキュムレータ１０１から延びる冷媒導入管１０２ａ、１０２ｂが接続され、アキュムレータ１０１による分離後のガス冷媒は、これらの冷媒導入管１０２ａ、１０２ｂを介して密閉ケースＣの内部に導入される。圧縮機構部１２による圧縮後のガス冷媒は、上側の鏡板Ｃ２１に取り付けられた吐出管Ｐｄを介して密閉ケースＣの外部へ吐出される。

密閉ケースＣの内部には、ケース胴部Ｃ１の上半部にモータ１１が収容され、下半部に圧縮機構部１２が収容されている。

モータ１１は、ケース胴部Ｃ１に固定された固定子１１１と、固定子１１１の内径部に配置され、駆動軸１３に固定された回転子１１２と、を備える。回転子１１２は、固定子１１１に対して駆動軸１３と一体に回転自在な状態にある。固定子１１１には、コイルが形成され、コイルへの通電により生じる電磁力により回転子１１２を回転させ、駆動軸１３を介して圧縮機構部１２を駆動することが可能である。

駆動軸１３は、主軸部１３１、副軸部１３２および焼嵌部１３３を有する。主軸部１３１は、駆動軸１３のうち、軸方向の中間部に位置し、主軸部１３１の外周には、主軸受１４が遊嵌されている。副軸部１３２は、駆動軸１３のうち、焼嵌部１３３とは反対側の軸端部に位置し、副軸部１３２の外周には、副軸受１５が遊嵌されている。このように、駆動軸１３は、軸方向に互いに離して設置された主軸受１４および副軸受１５により支持され、径方向の位置決めがなされた状態にある。焼嵌部１３３には、モータ１１の回転子１１２が焼き嵌めにより固着されている。回転子１１２は、駆動軸１３の軸受け、つまり、主軸受１４および副軸受１５により片持ちの状態で支持されている。

駆動軸１３は、さらに、主軸部１３１と副軸部１３２との間に、複数の偏心部、具体的には、主軸部１３１に近い第１偏心部１３４ａと、副軸部１３２に近い第２偏心部１３４ｂと、を有する。第１および第２偏心部１３４ａ、１３４ｂは、クランク部とも呼ばれ、駆動軸１３と一体に形成されている。偏心部１３４ａ、１３４ｂは、いずれも駆動軸１３の軸方向に対して垂直な断面において真円状をなし、駆動軸１３よりも大きな直径を有する。第１偏心部１３４ａと第２偏心部１３４ｂとは、互いに同一の断面形状を有し、駆動軸１３に対して中心を径方向にずらして配置されている。第１偏心部１３４ａと第２偏心部１３４ｂとは、１８０°の位相差をもって配置され、換言すれば、駆動軸１３の中心に対して互いに逆方向に偏心した関係にある。

圧縮機構部１２は、主軸受１４と副軸受１５との間に設けられている。本実施形態において、圧縮機構部１２は、複数の圧縮機構、具体的には、第１偏心部１３４ａを含む第１圧縮機構１２ａと、第２偏心部１３４ｂを含む第２圧縮機構１２ｂと、を有する。第１圧縮機構１２ａと第２圧縮機構１２ｂとの間には、仕切板１６が介在する。

第１圧縮機構１２ａは、第１シリンダ１７ａと、駆動軸１３の第１偏心部１３４ａと、第１ローリングピストン１８ａと、により構成される。第１シリンダ１７ａには、第１シリンダ室Ｓ１ａが形成され、第１ローリングピストン１８ａは、円環状をなし、第１偏心部１３４ａに遊嵌された状態で、第１偏心部１３４ａとともに第１シリンダ室Ｓ１ａに収容されている。第１シリンダ１７ａの内径は、第１ローリングピストン１８ａの外径よりも大きく、第１シリンダ１７ａと第１ローリングピストン１８ａとの間には、隙間が形成されている。第１シリンダ１７ａには、第１シリンダ１７ａの内周部から径方向に伸びる第１ベーン溝が形成され、第１ベーン溝には、第１スライドベーン（図示せず）が挿入されている。第１シリンダ１７ａと第１スライドベーンとの間には、バネが圧縮状態で介装され、第１スライドベーンは、このバネにより第１ローリングピストン１８ａの外周面に押し付けられた状態にある。第１シリンダ１７ａと第１ローリングピストン１８ａとの間の隙間は、第１スライドベーンにより２つの空間、つまり、吸入室と圧縮室とに区画されている。

第１シリンダ１７ａと第１ローリングピストン１８ａとの間の空間、つまり、第１圧縮機構１２ａの吸入室および圧縮室は、上側に配置された主軸受１４と、下側に配置された仕切板１６と、により封止されている。第１シリンダ１７ａには、第１シリンダ１７ａの内周面に開口し、第１圧縮機構１２ａの吸入室に繋がる第１吸込口ｈｉが形成され、第１吸込口ｈｉへは、アキュムレータ１０１から延びる冷媒導入管１０２ａが挿入接続されている。これにより、アキュムレータ１０１を出た冷媒が、冷媒導入管１０２ａから第１吸込口ｈｉを介して吸入室に導入される。

第２圧縮機構１２ｂは、第２シリンダ１７ｂと、駆動軸１３の第２偏心部１３４ｂと、第２ローリングピストン１８ｂと、により構成される。第２シリンダ１７ｂには、第２シリンダ室（図示せず）が形成され、第２ローリングピストン１８ｂは、円環状をなし、第２偏心部１３４ｂに遊嵌された状態で、第２偏心部１３４ｂとともに第２シリンダ室に収容されている。第１圧縮機構１２ａと同様に、第２シリンダ１７ｂの内径は、第２ローリングピストン１８ｂの外径よりも大きく、第２シリンダ１７ｂと第２ローリングピストン１８ｂとの間には、隙間が形成され、この隙間は、第２シリンダ１７ｂの第２ベーン溝に挿入された第２スライドベーン１９ｂにより吸入室と圧縮室とに区画されている。

第２シリンダ１７ｂと第２ローリングピストン１８ｂとの間の空間、つまり、第２圧縮機構１２ｂの吸入室および圧縮室は、上側に配置された仕切板１６と、下側に配置された副軸受１５と、により封止されている。第２シリンダ１７ｂには、第２シリンダ１７ｂの内周面に開口し、第２圧縮機構１２ｂの吸入室に繋がる第２吸込口（図示せず）が形成され、第２吸込口へは、アキュムレータ１０１から延びる冷媒導入管１０２ｂが挿入接続されている。これにより、アキュムレータ１０１を出た冷媒が、冷媒導入管１０２ｂから第２吸込口を介して吸入室に導入される。

第１シリンダ１７ａと第２シリンダ１７ｂとは、各シリンダ室の中心を駆動軸１３の中心軸に合致させた状態で仕切板１６を挟んで積み重ねられ、駆動軸１３の軸方向に両者を貫通する通しボルトによる共締めにより互いに固定されている。通しボルトは、第１吐出マフラ２０、主軸受１４、第１シリンダ１７ａ、仕切板１６、第２シリンダ１７ｂ、副軸受１５および第２吐出マフラ２１を貫通する。第１シリンダ１７ａが密封ケースＣに対して周方向の適宜の箇所で溶接等により固定され、圧縮機構部１２は、その全体が密封ケースＣに対して第１シリンダ１７ａの溶接部により支持されている。

主軸受１４には、基端側に設けられたフランジ部１４１に吐出口ｈｄ１が形成されている。図２に示すように、吐出口ｈｄ１には、第１吐出弁１４５および押さえ部材（図示せず）が設置されている。主軸受１４の吐出口ｈｄ１は、一端において第１シリンダ１７ａのシリンダ室Ｓ１ａに連通し、フランジ部１４１を駆動軸１３の軸方向Ｙに貫通する。第１吐出マフラ２０は、吐出口ｈｄ１が形成されたフランジ部１４１の側端面を覆うように主軸受１４に被せられ、主軸受１４との間に、圧縮後の冷媒が吐出される吐出室Ｓ２ａを形成する。吐出室Ｓ２ａは、吐出口ｈｄ１を介してシリンダ室Ｓ１ａに連通する。シリンダ室Ｓ１ａ（つまり、圧縮室）で圧縮された冷媒の圧力が所定の吐出圧に達した場合に、第１吐出弁１４５が開き、冷媒が吐出される。押さえ部材は、第１吐出弁１４５の開度を制限する。冷媒は、第１吐出マフラ２０内部の吐出室Ｓ２ａから、第１吐出マフラ２０に形成された連通口ｈｄ２を介して密封ケースＣの内部に送り込まれる。

副軸受１５には、基端側に設けられたフランジ部１５１に吐出口が形成されている。吐出口には、第２吐出弁１５５および押さえ部材が設置されている。副軸受の吐出口は、一端において第２シリンダ１７ｂのシリンダ室に連通し、フランジ部１５１を駆動軸１３の軸方向に貫通する。第２吐出マフラ２１は、吐出口が形成されたフランジ部１５１の側端面を覆うように副軸受１５に被せられ、副軸受１５との間に、圧縮後の冷媒が吐出される吐出室Ｓ２ｂを形成する。吐出室Ｓ２ｂは、吐出口を介してシリンダ室に連通する。シリンダ室（つまり、圧縮室）で圧縮された冷媒の圧力が所定の吐出圧に達した場合に、第２吐出弁１５５が開き、冷媒が吐出される。押さえ部材は、第２吐出弁１５５の開度を制限する。冷媒は、第２吐出マフラ２１内部の吐出室Ｓ２ｂから、第２吐出マフラ２１に形成された連通口を介して密封ケースＣの内部に送り込まれる。

第１吐出マフラ２０および第２吐出マフラ２１夫々の吐出室から密封ケースＣの内部に送り込まれた冷媒は、モータ１１内部の隙間や回転子１１２に形成された通風孔を介して密閉ケースＣの上端部に至り、吐出管Ｐｄを介して圧縮機１から吐出される。

密閉ケースＣの内部には、潤滑油が封入されている。圧縮機構部１２は、その大部分がこの潤滑油に浸漬した状態にある。

圧縮機１の運転中、圧縮機構部１２は、駆動軸１３の偏心部１３４ａ、１３４ｂに遊嵌された第１および第２ローリングピストン１８ａ、１８ｂの偏心回転運動に伴うシリンダ内部の容積変化により、吸入行程と圧縮行程とを同時に実施する。

ここで、駆動軸１３には、動力源であるモータ１１から回転駆動力が作用するとともに、冷媒の圧縮に対する反発力が偏心部１３４ａ、１３４ｂを介して作用する。これにより、駆動軸１３に働く力に不均衡が生じ、駆動軸１３に曲げ方向の変形、つまり、駆動軸１３の中心軸を含む平面内での撓み変形が生じる事態に至る。

ここで、図２に示すように、主軸受１４（副軸受１５についても同様である）には、基端側の側端面、換言すれば、第１偏心部１３４ａの方向に向く側端面に開口し、駆動軸１３の軸方向Ｙに延びる環状溝が形成され、この環状溝の内径側に、主軸受１４の太径部１４２から基端側へ延びる断面円環状の薄肉突出部（以下「環状薄肉部」という）１４４が形成されている。駆動軸１３に撓み変形による傾きが生じた場合に、環状薄肉部１４４がこの傾きに倣うように変形することで、駆動軸１３と主軸受１４との摺動面積を確保し、潤滑性の低下を抑制する。

しかし、主軸受１４と副軸受１５との間隔が広く、具体的には、駆動軸１３の軸径をｄとしてこの間隔が２．７ｄ以上であると、特に圧縮機１が９０Ｈｚ以上の高回転域で稼働する場合に、駆動軸１３の撓み変形が顕著となる。

図３は、本実施形態に係る圧縮機１の運転中に生じる駆動軸１３の撓み変形を示す概略図である。図３中、一点鎖線Ａｘは、通常時における駆動軸１３の中心軸を示し、二点鎖線Ａｘ１、Ａｘ１’は、撓み変形後における駆動軸１３の中心軸を示す。二点鎖線Ａｘ１、Ａｘ１’は、いずれも駆動軸１３の中心軸を示すが、撓み変形の位相が互いに１８０°だけずれた関係にある。

図３に示すように、圧縮機１の運転中、特に９０Ｈｚ以上の高回転域における運転中、駆動軸１３には、主軸受１４により支持される主軸部１３１と、副軸受１５により支持される副軸部１３２と、のそれぞれに定点（第１定点Ｆｐ１、第２定点Ｆｐ２）が形成される撓み変形が生じる。この撓み変形により、駆動軸１３には、中心軸Ａｘに沿った各点で径方向Ｘの変位が生じる。ここで、第１および第２定点Ｆｐ１とは、撓み変形により径方向Ｘに生じる変位が０（ゼロ）または最小となる点をいう。撓み変形により駆動軸１３に生じる径方向Ｘの変位は、第１および第２定点Ｆｐ１、Ｆｐ２で最小となり、第１定点Ｆｐ１に対して第２定点Ｆｐ２とは反対側にある駆動軸１３の軸端部１３５で最大となる。よって、駆動軸１３の変位は、第１定点Ｆｐ１から軸端部１３５にかけて軸端部１３５に近付くほど増大し、主軸受１４により支持される主軸部１３１では、軸端部１３５に近い先端部で最大となる。

駆動軸１３がこのような撓み変形を伴いながら回転すると、一般的な主軸受では剛性が全体として過剰となり、駆動軸１３の外周面と主軸受１４の内周面との間で平行度を維持することができず、摺動面積が縮小して駆動軸１３（つまり、主軸部１３１）と主軸受１４との間における良好な油膜形成が阻害され、主軸受１４の負荷能力を最大限に発揮することが困難となる。

これに対し、本実施形態では、主軸受１４の先端側に形成される細径部１４３を従来よりも肉薄とし、細径部１４３を駆動軸１３の撓み変形に追従して変形可能とする。以下に、図２を参照して、主軸部１４の構成についてさらに説明する。

本実施形態において、主軸受１４は、駆動軸１３の軸径、つまり、主軸受１４の内径をｄとして、副軸受１５から駆動軸１３の中心軸に沿って２．７ｄ以上の距離を空けて配置されている。換言すれば、主軸受１４と副軸受１５とは、フランジ部１４１、１５１の互いに向き合う側端面が、駆動軸１３の軸方向Ｙに２．７ｄ以上の間隔を空けて配置されている。よって、圧縮機構部１２は、２．７ｄ以上の比較的広い間隔を空けた主軸受１４および副軸受１５の間に収められている。

主軸受１４は、駆動軸１３の軸方向（以下単に「軸方向」という場合は、駆動軸１３の軸方向をいう）Ｙの全長Ｌｔが３ｄ以上であり、外径または肉厚に応じて区分される部分として、圧縮機構部１２（具体的には、第１偏心部１３４ａ）に近い基端側から順に、フランジ部１４１、太径部１４２および細径部１４３を有する。

フランジ部１４１は、軸方向Ｙに沿ってみた状態で真円状であって、全体として円盤状をなす。本実施形態において、フランジ部１４１は、軸方向Ｙにおける太径部１４２との合計長さＬ１が２ｄである。フランジ部１４１と太径部１４２との合計長さＬ１は、２ｄよりも長くてもよい。

太径部１４２は、フランジ部１４１に対して先端側に連設され、１．５ｄ以上の外径Ｄ１を有する。本実施形態において、太径部１４２は、軸方向Ｙの全体（長さＬ２）に亘って一定の外径Ｄ１を有し、外径Ｄ１は、１．８ｄである。太径部１４２は、これに限らず、１．５ｄ以上かつ１．８ｄ以下の範囲で、主軸受１４に必要な強度または剛性を確保可能な適宜の外径Ｄ１をもって形成することが可能である。

細径部１４３は、太径部１４２に対して先端側に連設され、軸方向Ｙの長さＬ３がｄである。細径部１４３の長さＬ３は、ｄよりも長くてもよい。さらに、細径部１４３は、１．５ｄ以下の外径Ｄ２を有する。本実施形態において、細径部１４３は、軸方向Ｙの全体に亘って一定の外径Ｄ２を有し、外径Ｄ２は、太径部１４２の外径Ｄ１よりも小さく、１．２ｄである。細径部１４３は、外径Ｄ１よりも小さく、１．２以上かつ１．５ｄ以下の範囲で、ジャーナル軸受である主軸受１４の要素として備えるべき機能を確保可能な適宜の外径Ｄ２をもって形成することが可能である。細径部１４３に求められる機能は、例えば、駆動軸１３の撓み変形に追従して変形しつつも、駆動軸１３を適度な強度をもって支持し、駆動軸１３の外周面と主軸受１４の内周面との間に潤滑油を保持してこの隙間に油膜を形成することである。

本実施形態に係る圧縮機１は、以上の構成を有する。以下に、本実施形態により得られる効果について述べる。

本実施形態では、駆動軸１３の軸径をｄとして、主軸受１４と副軸受１５とが２．７ｄ以上の間隔をもって配置された圧縮機１において、主軸受１４に、フランジ部１４１と、太径部１４２と、太径部１４２よりも外径Ｄ２が小さい細径部１４３（Ｄ２＜Ｄ１）と、を形成し、主軸受１４の軸方向Ｙの長さ、つまり、全長Ｌｔを３ｄ以上とするとともに、細径部１４３の長さＬ３をｄ以上、太径部１４２とフランジ部１４１との合計長さＬ１を２ｄ以上とした。さらに、太径部１４２の外径Ｄ１を１．５ｄ以上とする一方、細径部１４３の外径Ｄ２を太径部１４２よりも小径となる範囲で１．５ｄ以下とした。これにより、圧縮機１の運転、特に９０Ｈｚ以上の高回転域での運転に際し、駆動軸１３を太径部１４２により支持しながら、駆動軸１３に撓み変形が生じた場合に、この変形に対して細径部１４３の変形を許容することが可能となる。

このように、駆動軸１３の撓み変形に対して細径部１４３により追従可能として、駆動軸１３に撓み変形による傾きが生じた場合であっても駆動軸１３の外周面と主軸受１４（細径部１４３）の内周面との間で平行度を維持し、主軸受１４の先端側で油膜切れが生じる事態を回避し、油膜を良好に形成することが可能となる。

ここで、主軸受１４と副軸受１５との間隔が２．７ｄ以上である場合は、軸受間における駆動軸１３の撓み変形が大きく、主軸受１４の内部における駆動軸１３の傾きが顕在化する傾向にある。よって、主軸受１４と副軸受１５との間隔が２．７ｄ以上である圧縮機１においては上記効果をより顕著に得ることができる。

このように、本実施形態によれば、駆動軸１３の潤滑性を９０Ｈｚを超える広い回転域に亘って確保して、駆動軸１３と主軸受１４との間で異常摩擦による焼き付き等が生じる事態を抑制することができ、信頼性の高い圧縮機１を提供することが可能となる。

さらに、細径部１４３の外径を１．２ｄ以上としたことで、ジャーナル軸受の一部である細径部１４３の剛性を適度に保持しながら、細径部１４３の変形を許容することができ、駆動軸１３と主軸受１４との間で、主軸受１４の全体に亘って油膜を良好に形成することが可能となる。

そして、太径部１４２の外径Ｄ１を１．５ｄ以上かつ１．８ｄ以下の範囲で一定としたことで、太径部１４２の剛性を確保し、駆動軸１３を確実に支持することが可能となる。

具体的な構成の一例として、主軸受１４と副軸受１５との間隔が２．７ｄである圧縮機１において、主軸受１４の全長Ｌｔを３ｄ、細径部１４３の長さＬ３をｄ（よって、太径部１４２とフランジ部１４１との合計長さＬ１を２ｄ）、太径部１４２の外径Ｄ１を長さＬ２に亘って一定の１．８ｄ、細径部１４３の外径Ｄ２を１．２ｄとすることで、主軸受１４の先端部、つまり、細径部１４３の先端部に対して圧縮機１の運転時にかかる荷重、換言すれば、細径部１４３の先端部と撓み変形を生じた駆動軸１３との接触力が５［Ｎ］未満に抑えられることが判明している。

以上の説明では、主軸受１４の太径部１４２について、外径Ｄ１を長さＬ２に亘って一定とした。太径部１４２の外径Ｄ１は、これに限らず、１．５ｄ以上かつ１．８ｄ以下の範囲で、外周面に段差を付けて形成することも可能である。

図４は、本実施形態の第１変形例に係る主軸受１４の構成を示す説明図である。第１変形例の主軸受１４は、図２に示す主軸受１４とは太径部１４２の構成においてのみ相違し、フランジ部１４１および細径部１４３等、太径部１４２以外の構成については図２に示すものと同様である。

第１変形例の主軸受１４は、太径部１４２の外周面に段差を付けた構成であり、太径部１４２は、フランジ部１４１に近い基端側の第１太径部１４２１と、細径部１４３に近い先端側の第２太径部１４２２と、を有する。第１太径部１４２１は、１．５ｄ以上かつ１．８ｄ以下の外径Ｄ１１を有する。他方で、第２太径部１４２２は、１．５ｄ以上かつ１．８ｄ以下の範囲で、第１太径部１４２１よりも小さな外径Ｄ１２を有する。第１太径部１４２１と第２太径部１４２２とは、駆動軸１３の軸方向Ｙに連なり、径方向Ｘに径方向Ｘに広がる段差部１４２３を介して接続されている。

このように、太径部１４２の外周面に段差を付けて構成したことで、太径部１４２に必要な剛性を確保しながら、主軸受１４にかかる応力を細径部１４３だけでなく太径部１４２（第２太径部１４２２）にかけても分散させ、細径部１４３と太径部１４２との接合部、つまり、細径部１４３の付け根に応力が過度に集中する事態を回避することが可能となる。

第１変形例では、太径部１４２を第１太径部１４２１と第２太径部１４２２との２段に形成したが、外径が１．５ｄ以上かつ１．８ｄ以下に収まる範囲で３段以上に形成してもよい。さらに、太径部１４２に加えるかまたは太径部１４２に代えて、細径部１４３の外周面に段差を付けて形成することも可能である。この場合は、細径部１４３のうち、最も太い部分の外径を１．５ｄ以下とし、最も細い部分の外径を１．２ｄ以上に設定する。

さらに、以上の説明では、主軸受１４の細径部１４３について、外径Ｄ２を長さＬ３に亘って一定とした。細径部１４３の外径Ｄ２は、これに限らず、１．２ｄ以上かつ１．５ｄ以下の範囲で、テーパ状に形成することも可能である。

図５は、本実施形態の第２変形例に係る主軸受１４の構成を示す説明図である。第２変形例の主軸受１４は、図２に示す主軸受１４とは細径部１４３の構成においてのみ相違し、フランジ部１４１および太径部１４２等、細径部１４３以外の構成については図２に示すものと同様である。

第２変形例の主軸受１４は、基端側から先端側に向けて先窄まりとなるテーパ状に形成され、太径部１４２に近い基端部１４３１の肉厚が大きく、反対側の先端部１４３２の肉厚が小さく形成されている。基端部１４３１と先端部１４３２とは、いずれも１．２ｄ以上かつ１．５ｄ以下の外径Ｄ２１、Ｄ２２を有する。例えば、基端部１４３１の外径Ｄ２１は、１．５ｄであり、先端部１４３２の外径Ｄ２２は、１．２ｄである。基端部１４３１の周縁部と先端部１４３２の周縁部とは、切頭円錐面の形状である外周面１４３３により滑らかに接続されている。

このように、細径部１４３を基端側から先端側に向けて先窄まりとなるテーパ状に形成したことで、基端側では細径部１４３の剛性を確保して、駆動軸１３をより確実に支持する一方、先端側ほど撓みが生じやすい形状として、駆動軸１３に追従した変形を許容し、駆動軸１３の支持と潤滑性の確保との両立を図ることが可能となる。

第２変形例では、細径部１４３をテーパ状に形成したが、細径部１４３に加えるかまたは細径部１４３に代えて、太径部１４２をテーパ状に形成することも可能である。この場合に、太径部１４２は、基端側から先端側に向けて先窄まりとなるテーパ状に形成し、基端部の外径を１．５ｄ以上かつ１．８ｄ以下とする一方、先端部の外径を１．５ｄ以上かつ１．８ｄ以下の範囲で、基端部の外径よりも小さく設定する。

本発明の幾つかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…圧縮機、１１…電動機（モータ）、１１１…固定子、１１２…回転子、１３…駆動軸、１３１…主軸部、１３２…副軸部、１３３…焼嵌部、１３４ａ…第１偏心部、１３４ｂ…第２偏心部、１４…主軸受、１４１…フランジ部、１４２…太径部、１４２１…第１太径部、１４２２…第２太径部、１４２３…段差部、１４３…細径部、１４３１…細径部の基端部、１４３２…細径部の先端部、１４３３…外周面、１５…副軸受、１６…仕切板、１７ａ…第１シリンダ、１７ｂ…第２シリンダ、１８ａ…第１ローリングピストン、１８ｂ…第２ローリングピストン、Ｃ…密封ケース、Ｃ１…ケース胴部、Ｃ２１、Ｃ２２…鏡板、１０１…アキュムレータ、１０２ａ、１０２ｂ…冷媒導入管、Ｐｉ…吸入管、Ｐｄ…吐出管、Ｆｐ１…第１定点、Ｆｐ２…第２定点、Ａｘ…駆動軸の中心軸。

Claims (5)

1. 偏心部を有する駆動軸と、
   前記駆動軸の軸方向に前記偏心部の一側に設けられ、前記駆動軸を回転自在に支持する主軸受と、
   前記駆動軸の軸方向に前記偏心部の他側に設けられ、前記主軸受と協働して前記駆動軸を回転自在に支持する副軸受と、
   前記主軸受を挟んで前記副軸受とは反対側に配置され、前記駆動軸と一体に回転可能に構成されたモータ回転子と、を備え、
   前記駆動軸の軸径をｄとして、前記主軸受と前記副軸受との間隔が２．７ｄ以上であり、
   前記主軸受は、前記軸方向の全長が３ｄ以上であるとともに、前記偏心部に近い基端側に設けられたフランジ部と、前記フランジ部に対して先端側に隣接して設けられた太径部と、前記太径部に対して先端側に隣接して設けられ、前記太径部よりも外径が小さい細径部と、を有し、
   前記細径部は、前記軸方向の長さがｄ以上であるとともに、外径が１．５ｄ以下であり、
   前記太径部は、外径が１．５ｄ以上であり、
   前記フランジ部および前記太径部は、前記軸方向の合計長さが２ｄ以上である、圧縮機。
2. 前記細径部は、外径が１．２以上である、請求項１に記載の圧縮機。
3. 前記細径部は、基端側から先端側に向けて先窄まりとなるテーパ状に形成されている、請求項２に記載の圧縮機。
4. 前記太径部は、外径が１．５ｄ以上かつ１．８ｄ以下の範囲で一定である、請求項１に記載の圧縮機。
5. 最大回転数が９０Ｈｚ以上である、請求項１から４のいずれか一項に記載の圧縮機。

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