JP3601436B2 - 圧縮機 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体を吸入圧縮する圧縮機に関するもので、圧縮機の吐出圧が冷媒の臨界圧力を越える超臨界冷凍サイクルの圧縮機に適用して有効である。
【0002】
【従来の技術】
超臨界冷凍サイクルの圧縮機として、例えば特開2000−186680号公報に記載の発明では、互いに略直交する方向に転がる第1、2転動体等からなるスラスト受け機構を有して構成されている。
【0003】
ここで、スラスト受け機構とは、旋回スクロールに作用する圧縮反力のうち旋回スクロールの旋回方向と直交するスラスト力を受けながら、旋回スクロールを旋回可能に支持するものを意味している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記公報に記載の発明では、スラスト受け機構を構成する部分のうち、転動体に接触するレース板や転動体を保持する保持器を、頭部にフランジ部を有する段付き形状のピンに固定しているので、ピンの製造原価低減を図ることが難しい。
【0005】
また、頭部にフランジ部を有しているので、スラスト受け機構を分解整備する際に、フランジ部に保持器等が干渉するため、整備性が低いと言う問題を有している。
【0006】
本発明は、上記点に鑑み、スラスト受け機構の製造原価低減を図りつつ、スラスト受け機構の整備性を向上させることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明では、流体を吸入圧縮する圧縮機であって、ハウジング(107)と、ハウジング(107)に対して固定された固定部(111)と、固定部(111)と共に流体を吸入圧縮する作動室(V)を構成し、固定部(111)に対して旋回することにより、作動室(V)の体積を拡大縮小させる旋回部(114)と、旋回部(114)に作用する圧縮反力のうち旋回部(114)の旋回方向と直交するスラスト力を受けるとともに、旋回部(114)を旋回可能に支持するスラスト受け機構(120)とを具備し、
スラスト受け機構(120)は、一の方向に回転可能に保持された略円柱状の第1転動体(121)と、一の方向と交差する方向に回転可能に保持された略円柱状の第2転動体(122)と、第1転動体(121)を保持する第1保持器(123)と、第2転動体(122)を保持する第2保持器(124)と、第1保持器(123)と旋回部(114)との間に配設されて第1転動体(121)と接触する第1レース板(125)と、第2保持器(124)とハウジング(107)との間に配設されて第2転動体(122)と接触する第2レース板(126)と、第1、第2保持器(123、124)間に配設されて第1、第2転動体(121、122)に接触する第3レース板(127)と、第1レース板(125)を旋回部(114)に対して位置決め固定する第1ピン(128)と、第2レース板(126)をハウジング(107)に対して位置決め固定する第2ピン(129)とを有して構成されており、
第1保持器(123)及び第3レース板(127)には、第1ピン(128)が挿入され、かつ、第1転動体(121)の軸方向と直交する方向に長径寸法を有する長穴(123c、127a)が形成され、第2保持器(124)及び第3レース板(127)には、第2ピン(129)が挿入され、かつ、第2転動体(122)の軸方向と直交する方向に長径寸法を有する長穴(124c、127b)が形成され、
第1ピン(128)の先端部が第3レース板(127)の長穴(127a)内に位置するように第1ピン(128)の長さが設定されており、
さらに、第1、第2ピン(128、129)は、段付き部を有していない円柱状のストレートピン形状であることを特徴とする。
【0008】
これにより、第1、2ピン(128、129)の製造原価を低減することができる。
【0009】
また、頭部にフランジ部を有していないので、スラスト受け機構(120)を分解整備する際に、フランジ部に保持器等が干渉するといった問題が発生しない。したがって、スラスト受け機構(120)の整備性を向上させることができる。
【0010】
以上に述べたように、本発明によれば、スラスト受け機構(120)の製造原価低減を図りつつ、スラスト受け機構(120)の整備性を向上させることができる。
【0011】
請求項2に記載の発明では、流体を吸入圧縮する圧縮機であって、ハウジング(107)と、ハウジング(107)に対して固定され、渦巻状の歯部(112)を有する固定スクロール(111)と、固定スクロール(111)の歯部(112)に接触して流体を吸入圧縮する作動室(V)を構成する渦巻状の歯部(113)を有し、固定スクロール(111)に対して旋回することにより、作動室(V)の体積を拡大縮小させる旋回スクロール(114)と、旋回スクロール(114)に作用する圧縮反力のうち旋回スクロール(114)の旋回方向と直交するスラスト力を受けるとともに、旋回スクロール(114)を旋回可能に支持するスラスト受け機構(120)とを備え、
スラスト受け機構(120)は、一の方向に回転可能に保持された略円柱状の第1転動体(121)と、一の方向と交差する方向に回転可能に保持された略円柱状の第2転動体(122)と、第1転動体(121)を保持する第1保持器(123)と、第2転動体(122)を保持する第2保持器(124)と、第1保持器(123)と旋回スクロール(114)との間に配設されて第1転動体(121)と接触する第1レース板(125)と、第2保持器(124)とハウジング(107)との間に配設されて第2転動体(122)と接触する第2レース板(126)と、第1、第2保持器(123、124)間に配設されて第1、第2転動体(121、122)に接触する第3レース板(127)と、第1レース板(125)を旋回スクロール(114)に対して位置決め固定する第1ピン(128)と、第2レース板(126)をハウジング(107)に対して位置決め固定する第2ピン(129)とを有して構成されており、
第1保持器(123)及び第3レース板(127)には、第1ピン(128)が挿入され、かつ、第1転動体(121)の軸方向と直交する方向に長径寸法を有する長穴(123c、127a)が形成され、第2保持器(124)及び第3レース板(127)には、第2ピン(129)が挿入され、かつ、第2転動体(122)の軸方向と直交する方向に長径寸法を有する長穴(124c、127b)が形成され、
第1ピン(128)の先端部が第3レース板(127)の長穴(127a)内に位置するように第1ピン(128)の長さが設定されており、
さらに、第1、第2ピン(128、129)は、段付き部を有していない円柱状のストレートピン形状であることを特徴とする。
【0012】
これにより、第1、2ピン(128、129)の製造原価を低減することができる。
【0013】
また、頭部にフランジ部を有していないので、スラスト受け機構(120)を分解整備する際に、フランジ部に保持器等が干渉するといった問題が発生しない。したがって、スラスト受け機構(120)の整備性を向上させることができる。
【0014】
以上に述べたように、本発明によれば、スラスト受け機構(120)の製造原価低減を図りつつ、スラスト受け機構(120)の整備性を向上させることができる。
【0015】
因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【0016】
【発明の実施の形態】
本実施形態は、本発明に係る圧縮機を超臨界冷凍サイクルに適用したものであって、図1は超臨界冷凍サイクルの模式図である。
【0017】
図1中、100は冷媒(二酸化炭素)を吸入し、その吸入した冷媒を冷媒の臨界圧力以上にまで圧縮する圧縮機であり、200は室外空気と冷媒との間で熱交換を行う放熱器である。300は放熱器200から流出する冷媒を減圧する減圧器であり、400は減圧器300にて気液2相状態となった冷媒のうち液相冷媒を蒸発させて、室内に吹き出す空気を冷却する蒸発器である。
【0018】
また、500は、冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離するとともに、気相冷媒を圧縮機100の吸入側に向けて流出させるアキュムレータ(気液分離手段)であり、600は、アキュムレータ500から流出する冷媒と放熱器200から流出する冷媒とを熱交換する内部熱交換器である。
【0019】
次に、本実施形態に係る圧縮機100について述べる。
【0020】
図2は本実施形態に係る圧縮機100の軸方向断面を示しており、この圧縮機100は、冷媒を吸入圧縮するスクロール型圧縮機構Cpと、このスクロール型圧縮機構を駆動する電動モータ(本実施形態では、DCブラシレスモータ)Moとが一体となった密閉型圧縮機である。
【0021】
ここで、電動モータMoの概略について述べる。
【0022】
101はフロントハウジング(モータハウジング)101であり、102はフロントハウジング101に対して固定された、けい素鋼板等の磁性材料製の固定子鉄心(ヨーク)102である。103は固定子鉄心102に巻き付けられた巻線(コイル)103であり、この巻線103及び固定子鉄心102等からステータコイル104が構成されている。
【0023】
また、105はステータ104内で回転するロータ105であり、このロータは複数個の永久磁石106、並びにフロントハウジング101及びミドルハウジング107に軸受108を介して回転可能に支持されたシャフト109等から構成されている。なお、110はステータ104(巻線103)に電力を供給する端子であり、これらの端子110は、図示しないモータ駆動回路に接続されている。
【0024】
次に、スクロール型圧縮機構Cpについて述べる。
【0025】
111は、ミドルハウジング107に固定されてミドルハウジング107と共に空間を構成するシェル(固定部)であり、このシェル111のうちミドルハウジング107側には、ミドルハウジング107側に向けて突出する渦巻状の歯部112が形成されている。
【0026】
また、ミドルハウジング107とシェル111との間には、シェル111の歯部112に接触して作動室Vを構成する渦巻状の歯部113が形成された旋回スクロール(旋回部)114が配設されており、この旋回スクロール114が、シェル(固定スクロール)111に対して旋回することにより、作動室Vの体積を拡大縮小させて冷媒(流体)を吸入圧縮する。
【0027】
また、旋回スクロール114は、その略中央に形成されたボス部114aにてシャフト109の一端側(紙面右側)に形成されたクランク部109aに、シェル型(内輪を持たないタイプ)の針状コロ軸受(ニードルベアリング)115を介して連結されている。
【0028】
そして、クランク部109aは、シャフト109の回転中心から径外方側に偏心した位置に形成されているため、シャフト109が回転すると、旋回スクロール114は、シャフト109周りに旋回(回転)運動する。
【0029】
因みに、116は、旋回スクロール114をクランク部109aに対して摺動可能に連結し、両歯部112、113間の接触面圧を増大させる従動クランク機構を構成するブッシングであり、このブッシング116は、旋回スクロール114に作用する圧縮反力のうち旋回方向の力によって旋回スクロール114をクランク部109aに対して微小変位させて両歯部112、113間の接触面圧を増大させている。
【0030】
ところで、120は、旋回スクロール114に作用する圧縮反力のうち旋回スクロール114の旋回方向と直交する方向(シャフト109の長手方向と平行な方向)の力(以下、この力をスラスト力と呼ぶ。)を受けるとともに、旋回スクロール114を旋回可能に支持するスラスト受け機構(スラストベアリング)である。
【0031】
このスラスト受け機構120は、図3に示すように、一の方向(紙面上下方向)に回転可能に保持された略円柱状の第1転動体121と、その一の方向と直交する方向(紙面左右方向)に回転可能に保持された第2転動体122とを有して構成されている。ここで、略円柱状とは、完全な円柱状は勿論、第1、第2転動体121、122の軸方向両端側に丸みが形成された(クラウニング処理がされた)ものも含む意味である。
【0032】
また、123は第1転動体121を保持する樹脂製の第1保持器であり、124は第2転動体122を保持する樹脂製の第2保持器である。そして、各転動体121、122は、図4に示すように、各保持器123、124の第1、第2保持溝123a、124aに収納配置されており、各第1、第2保持溝123a、124aの長辺側端部には、各保持器123、124から各転動体121、122が脱落することを防止する脱落防止手段122b、123bが形成されている。
【0033】
また、図3中、125は、第1保持器123と旋回スクロール114との間に配設されて第1転動体121と接触する環状の第1レース板であり、126は、第2保持器124とミドルハウジング107の間に配設されて第2転動体122と接触する環状の第2レース板であり、127は、両保持器123、124の間に配設されて第1、第2転動体122、122に接触する環状の第3レース板である。
【0034】
因みに、第1、2転動体121、122は、表面硬さがHRC59〜64となるように熱処理が施された高炭素クロム軸受鋼鋼材(SUJ)製であり、第1〜3レース板125〜127は、表面硬さがHRC59〜64となるように熱処理が施された高炭素クロム軸受鋼鋼材(SUJ)製である。
【0035】
また、128は第1レース板125を旋回スクロール114に対して位置決め固定する第1ピンであり、129は第2レース板126をミドルハウジング107に対して位置決め固定する第2ピンであり、両ピン128、129は、段付き部を有していない円柱状のストレートピン形状である。
【0036】
そして、第1保持器123及び第3レース板127には、第1転動体121の軸方向と直交する方向に長径寸法を有する長穴123c、127aが形成され、第2保持器124及び第3レース板127には、第2転動体122の軸方向と直交する方向とに長径寸法を有する長穴124c、127bが形成されている。
【0037】
なお、第1ピン128は旋回スクロール114に圧入固定され、かつ、長穴123c、127aに対しては、長穴123c、127aを貫通するように挿入された状態でその長径方向に相対移動することができる。同様に、第2ピン129はミドルハウジング107に圧入固定され、かつ、長穴124c、127bに対しては、長穴124c、127bを貫通するように挿入された状態でその長径方向に相対移動することができる。
【0038】
このため、旋回スクロール114は、第1レース板125と一体的に、第1保持器123及び第3レース板127に対して第1転動体121の回転方向(長穴127a、123cの長径方向)に変位することができ、一方、第3レース板127は、ミドルハウジング107に対して第2転動体122の回転方向(長穴127b、124cの長径方向)に変位することができるので、旋回スクロール114は、クランク部109aに対して自転することなく、ミドルハウジング107(シェル111)に対して自在に平行移動することができる。
【0039】
因みに、125aは第1ピン128が挿入されて位置決め固定される第1位置決め穴であり、126aは第2ピン129が挿入されて位置決め固定される第2位置決め穴である。
【0040】
ところで、図2中、132は、旋回スクロール114が旋回する際に、旋回スクロール114がクランク部109a周りに回転(自転)することを防止する自転防止用ピンであり、この自転防止用ピン132は、旋回スクロール114の径外方に形成された4個のリング部114b(図3参照)の内壁に対して摺動可能に接触している。このため、シャフト109が回転すると、旋回スクロール114は、クランク部109a周りに回転(自転)することなく、シャフト109の回転中心に対して旋回(公転)する。
【0041】
また、133は、シェル111と共に作動室Vから吐出する冷媒を平滑化する吐出室134を構成するリアハウジングであり、このリアハウジング133は、シェル111と共にボルト140にてミドルハウジング107に固定されている。また、135はシュル(固定スクロール)の略中心部に位置する作動室Vと吐出室134とを連通させる吐出ポートであり、この吐出ポート135のうち吐出室134側には、吐出室134に吐出した冷媒が作動室Vに逆流することを防止するリード弁状の吐出弁(図示せず)及び吐出弁の最大開度を規制するストッパ136が設けられている。
【0042】
次に、本実施形態に係る圧縮機100の特徴を述べる。
【0043】
本実施形態によれば、段付き部を有していない円柱状のストレートピン形状の第1、2ピン128、129にてレース板125〜127及び保持器123、124を固定しているので、第1、2ピン128、129の製造原価を低減することができる。
【0044】
また、頭部にフランジ部を有していないので、スラスト受け機構を分解整備する際に、フランジ部に保持器等が干渉するといった問題が発生しない。したがって、スラスト受け機構120の整備性を向上させることができる。
【0045】
以上に述べたように、本実施形態によれば、スラスト受け機構120の製造原価低減を図りつつ、スラスト受け機構120の整備性を向上させることができる。
【0046】
(その他の実施形態)
ところで、上述の実施形態では、スクロール型圧縮機を例に本発明に係る圧縮機を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ローリングピストン(ロタスコ)型圧縮機等のその他の圧縮機にも適用することができる。
【0047】
また、上述の実施形態では、電動モータMoとスクロール型圧縮機構Cpとが一体となった密閉型圧縮機であったが、駆動源である電動モータMo等と圧縮機構Cpとが別体となった開放型圧縮機であってもよい。
【0048】
また、上述の実施形態では、二酸化炭素を冷媒とする超臨界冷凍サイクルに本発明に係る圧縮機を適用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、エチレン、エタン、酸化窒素等の超臨界域で使用する冷媒を用いるヒートポンプサイクル及び冷凍サイクル等は勿論、HFC134a(フロン)を冷媒とするサイクルにも適用することができる。
【0049】
また、上述の実施形態では、自転防止用ピン132とリング部114bとからなるピン−リング式の自転防止機構であったが、その他の自転防止機構であってもよい。
【0050】
また、上述の実施形態では、自転防止機構はスラスト受け機構120の外側に形成されていたが、スラスト受け機構120の内部に自転防止機構を設けてもよい。なお、この場合は、自転防止用ピン132を廃止することができる。
【0051】
また、上述の実施形態では、第1転動体121の回転方向と第2転動体122の回転方向とが略直交していたが、本発明はこれに限定されるものではなく、両転動体121、122の回転方向が交差していれば(平行でなければ)よい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る超臨界冷凍サイクルの模式図である。
【図2】本発明の実施形態に係る実施形態に係る圧縮機の断面図である。
【図3】本発明の実施形態に係るスラスト受け機構の分解斜視図である。
【図4】本発明の実施形態に係るスラスト受け機構の断面図である。
【符号の説明】
107…ミドルハウジング、114…旋回スクロール、
120…スラスト受け機構、121…第1転動体、122…第2転動体、
123…第1保持器、124…第2保持器、125…第1レース板、
126…第2レース板、127…第3レース板、128…第1ピン、
129…第2ピン。
Claims (4)
- 流体を吸入圧縮する圧縮機であって、
ハウジング(107)と、
前記ハウジング(107)に対して固定された固定部(111)と、
前記固定部(111)と共に流体を吸入圧縮する作動室(V)を構成し、前記固定部(111)に対して旋回することにより、前記作動室(V)の体積を拡大縮小させる旋回部(114)と、
前記旋回部(114)に作用する圧縮反力のうち前記旋回部(114)の旋回方向と直交するスラスト力を受けるとともに、前記旋回部(114)を旋回可能に支持するスラスト受け機構(120)とを具備し、
前記スラスト受け機構(120)は、
一の方向に回転可能に保持された略円柱状の第1転動体(121)と、
前記一の方向と交差する方向に回転可能に保持された略円柱状の第2転動体(122)と、
前記第1転動体(121)を保持する第1保持器(123)と、
前記第2転動体(122)を保持する第2保持器(124)と、
前記第1保持器(123)と前記旋回部(114)との間に配設されて前記第1転動体(121)と接触する第1レース板(125)と、
前記第2保持器(124)と前記ハウジング(107)との間に配設されて前記第2転動体(122)と接触する第2レース板(126)と、
前記第1、第2保持器(123、124)間に配設されて前記第1、第2転動体(121、122)に接触する第3レース板(127)と、
前記第1レース板(125)を前記旋回部(114)に対して位置決め固定する第1ピン(128)と、
前記第2レース板(126)を前記ハウジング(107)に対して位置決め固定する第2ピン(129)とを有して構成されており、
前記第1保持器(123)及び前記第3レース板(127)には、前記第1ピン(128)が挿入され、かつ、前記第1転動体(121)の軸方向と直交する方向に長径寸法を有する長穴(123c、127a)が形成され、
前記第2保持器(124)及び前記第3レース板(127)には、前記第2ピン(129)が挿入され、かつ、前記第2転動体(122)の軸方向と直交する方向に長径寸法を有する長穴(124c、127b)が形成され、
前記第1ピン(128)の先端部が前記第3レース板(127)の長穴(127a)内に位置するように前記第1ピン(128)の長さが設定されており、
さらに、前記第1、第2ピン(128、129)は、段付き部を有していない円柱状のストレートピン形状であることを特徴とする圧縮機。 - 流体を吸入圧縮する圧縮機であって、
ハウジング(107)と、
前記ハウジング(107)に対して固定され、渦巻状の歯部(112)を有する固定スクロール(111)と、
前記固定スクロール(111)の歯部(112)に接触して流体を吸入圧縮する作動室(V)を構成する渦巻状の歯部(113)を有し、前記固定スクロール(111)に対して旋回することにより、前記作動室(V)の体積を拡大縮小させる旋回スクロール(114)と、
前記旋回スクロール(114)に作用する圧縮反力のうち前記旋回スクロール(114)の旋回方向と直交するスラスト力を受けるとともに、前記旋回スクロール(114)を旋回可能に支持するスラスト受け機構(120)とを備え、
前記スラスト受け機構(120)は、
一の方向に回転可能に保持された略円柱状の第1転動体(121)と、
前記一の方向と交差する方向に回転可能に保持された略円柱状の第2転動体(122)と、
前記第1転動体(121)を保持する第1保持器(123)と、
前記第2転動体(122)を保持する第2保持器(124)と、
前記第1保持器(123)と前記旋回スクロール(114)との間に配設されて前記第1転動体(121)と接触する第1レース板(125)と、
前記第2保持器(124)と前記ハウジング(107)との間に配設されて前記第2転動体(122)と接触する第2レース板(126)と、
前記第1、第2保持器(123、124)間に配設されて前記第1、第2転動体(121、122)に接触する第3レース板(127)と、
前記第1レース板(125)を前記旋回スクロール(114)に対して位置決め固定する第1ピン(128)と、
前記第2レース板(126)を前記ハウジング(107)に対して位置決め固定する第2ピン(129)とを有して構成されており、
前記第1保持器(123)及び前記第3レース板(127)には、前記第1ピン(128)が挿入され、かつ、前記第1転動体(121)の軸方向と直交する方向に長径寸法を有する長穴(123c、127a)が形成され、
前記第2保持器(124)及び前記第3レース板(127)には、前記第2ピン(129)が挿入され、かつ、前記第2転動体(122)の軸方向と直交する方向に長径寸法を有する長穴(124c、127b)が形成され、
前記第1ピン(128)の先端部が前記第3レース板(127)の長穴(127a)内に位置するように前記第1ピン(128)の長さが設定されており、
さらに、前記第1、第2ピン(128、129)は、段付き部を有していない円柱状のストレートピン形状であることを特徴とする圧縮機。 - 請求項1又は2に記載の圧縮機(100)を有するとともに、前記圧縮機(100)の吐出圧が冷媒の臨界圧力を越えることを特徴とする超臨界冷凍サイクル。
- 前記冷媒として二酸化炭素を用いたことを特徴とする請求項3に記載の超臨界冷凍サイクル。
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