JP4894750B2 - 圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、媒体を圧縮する圧縮機に関するものである。

従来、圧縮機として、特許文献１記載のものが知られている。特許文献１記載の密閉型圧縮機は、電動機部と圧縮機構部とを収納する密閉容器と、電動機部と圧縮機構部とを連結するクランク軸と、クランク軸を支承するすべり軸受部を有するフレームとを備えている。クランク軸は、フレームに支承される主ジャーナル部と、主ジャーナル部の径より大きな径で形成された鍔部とを備えている。鍔部は、クランク軸を軸方向に位置決めする機能がある。クランク軸は、主ジャーナル部とフレームの滑り軸受部との間にクリアランスを有している。さらに、クランク軸の主ジャーナル部、若しくはフレームの滑り軸受部の少なくとも一方に、クランク軸の傾きに応じたテーパ部が配設されている。
特開平７−４３５５号公報

圧縮機の運転時、クランク軸は、圧縮部からラジアル方向に荷重（以下、ラジアル荷重）を受ける。このラジアル荷重により、クランク軸は傾き、撓むことがある。特許文献１記載の密閉型圧縮機は、クランク軸が撓んだ場合、鍔部と、フレームとの軸方向の当接部が点接触することがある。さらに、クランク軸は偏心部を備えるため、圧縮部から受けるラジアル荷重が偏心部に対して常に一定の方向に掛かる。このため、鍔部の当接部は常に同じ一点で当たり続ける、つまり片当たり状態となる。また、鍔部とフレームとの間に油膜が発生し難く、当接部は摩耗し易く、耐久性が劣るという問題点があった。

そこで、本発明は上記問題点に鑑み、耐久性の高い圧縮機を提供することを目的とする。

この発明に係る圧縮機は、媒体を圧縮する圧縮部と、前記圧縮部を駆動させる電動機部と、前記圧縮部と前記電動機部とを連動させるクランク軸と、前記圧縮部と前記電動機部とを収納し、前記クランク軸の挿入穴が形成されたフレームとを備える圧縮機において、前記クランク軸と前記フレームとが前記クランク軸の軸方向に当接する軸方向当接部であって、前記クランク軸と前記フレームとを軸方向に位置決めする軸方向当接部が、前記クランク軸の傾斜、変形時に線接触状態となる形状を備え、前記クランク軸は、軸部と、前記軸方向当接部としての鍔部とを備え、前記鍔部は前記軸部の径よりも大きい径を備えて形成され、前記軸方向当接部が線接触状態となる前記クランク軸の傾斜、変形時に、前記軸部の前記鍔部近傍である鍔元部の外周面と前記挿入穴の内周面とが前記クランク軸の径方向に当接する径方向当接部が、線接触状態となる形状を備えることを特徴とする。

これにより、線接触状態である軸方向当接部は、点で接触する状態と比べて荷重が分散でき、油膜形成が安易となり、高い耐久性を備えることができる。
さらに、前記クランク軸は、軸部と、前記軸方向当接部としての鍔部とを備え、前記鍔部は前記軸部の径よりも大きい径を備えて形成されていることにより、クランク軸とフレームとの位置決めが容易になる。さらに、前記軸方向当接部が線接触状態となる前記クランク軸の傾斜、変形時に、前記軸部の前記鍔部近傍である鍔元部の外周面と前記挿入穴の内周面とが前記クランク軸の径方向に当接する径方向当接部が、線接触状態となる形状を備えるから、線接触状態である径方向当接部は、クランク軸の傾斜時に点で接触する状態と比べて荷重が分散でき、高い耐久性を備えることができる。

さらに、前記軸方向当接部が線接触状態となる前記形状は、前記鍔部の一環状面に設けられ、径方向外側に向かうにしたがって前記鍔部が薄くなる傾斜で形成された鍔テーパ面で提供されることが好ましい。

これにより、線接触状態となる形状を容易に提供できる。

さらに、前記径方向当接部が線接触状態となる前記形状は、前記外周面に設けられ、前記鍔部に向かうにしたがって前記鍔元部の径が細くなる傾斜で形成された軸テーパ面で提供されていることが好ましい。

これにより、クランク軸の撓み時に、フレームとクランク軸との径方向に当接する部である径方向当接部が点で接触することを防止できる。また、鍔元部の外周面の一点がクランク軸の撓み時に片当たり状態となることを防止できる。
さらに、前記鍔テーパ面と、前記軸テーパ面とは、垂直かつ近接して配設されていることが好ましい。

ここでいう鍔テーパ面と軸テーパ面とが近接する形状とは、可能な限り近い配置で、これらテーパ面が設けられている形状をいう。ここでいう近い配置とは、例えば両テーパ面の加工工程上の制約から不可避な距離をおいた配置をいう。不可避の距離は、例えば、鍔テーパ面と軸テーパ面との間の加工刃具の逃げを可能とする凹部に起因して発生する。これにより、従来のフレームを用いた場合において、クランク軸の撓み時に鍔テーパ面および軸テーパ面を同時にフレームと線で接触させることができる。

また、前記軸方向当接部が線接触状態となる前記形状は、前記フレームの基準面に設けられ、径方向外側に向かうにしたがって前記鍔部から遠ざかる傾斜で形成されたスラストテーパ面で提供されていてもよい。

これにより、線接触状態となる形状を容易に提供できる。

さらに、前記フレームの基準面は、前記スラストテーパ面と前記挿入穴の内周面との間に形成された環状平面をさらに有し、前記環状平面は、前記圧縮機の非運転時に前記鍔部と面接触していることが好ましい。

これにより、圧縮機の非運転時にクランク軸とフレームとの位置決めが容易になる。

さらに、前記径方向当接部が線接触状態となる前記形状は、前記内周面に設けられ、前記鍔部に向かうにしたがって前記内周面の径が広がる傾斜で形成されたラジアルテーパ面で提供されていることが好ましい。

これにより、クランク軸の撓み時に、フレームとクランク軸とが径方向に当接する部である径方向当接部が点で接触することを防止できる。また、鍔元部の外周面の一点がクランク軸の撓み時に片当たり状態となることを防止できる。

さらに、前記スラストテーパ面と、前記ラジアルテーパ面とは、垂直に配設されていることが好ましい。

これにより、従来のクランク軸を用いた場合において、クランク軸の撓み時にスラストテーパ面およびラジアルテーパ面を同時にクランク軸と線で接触させることができる。

また、前記圧縮部が、スクロール型であってもよい。

これにより、偏荷重が大きくクランク軸の撓みも大きい型式においても、高い耐久性を備えることができる。

また、前記媒体である冷媒が、二酸化炭素であってもよい。

これにより、二酸化炭素の冷媒が高圧の超臨界状態で使用され、クランク軸の撓みも大きい圧縮機においても、高い耐久性を備えることができる。

（第１実施形態）
まず、第１実施形態の構成について説明する。図１は、本発明を適用した圧縮機１００を用いたヒートポンプ式給湯機の構成図である。

ヒートポンプ式給湯機は、冷媒を吸入して圧縮する圧縮機１００と、この圧縮機１００からの吐出冷媒と貯湯タンク内の給湯水との間で熱交換する放熱器としての水冷媒熱交換器１１０と、水冷媒熱交換器１１０から流出した冷媒を減圧する減圧器１２０と、外気から吸熱して減圧器１２０から流出する冷媒を蒸発させる蒸発器１３０と、蒸発器１３０からの冷媒を液相冷媒と気相冷媒に分離して気相冷媒を圧縮機１００に供給する気液分離器１４０とを備える。冷媒としては、二酸化炭素が用いられている。

次に、圧縮機１００の構造について説明する。図２は圧縮機１００の内部構造を示す断面図である。

圧縮機１００は、横置き型圧縮機である。圧縮機１００は、フレームを備える。フレームは、外枠部１、軸受部材２９ａ、保持壁６、および軸受部材２９ｂを備えている。外枠部１は円筒状である。外枠部１の軸方向一端側の開口部には、蓋部１ａが装着されている。一方、軸方向他端側の開口部には、蓋部１ｃが装着されている。

次に、電動機部３の構成を説明する。外枠部１内には、電動機部３が配置されている。電動機部３は、ロータ９およびステータ１１を備える。ロータ９は、磁石からなる円筒部材である。ロータ９の中空部には、クランク軸１０が挿入されている。ステータ１１は、外枠部１内に配設され、磁性体からなるステータコアにステータコイル１１ａが回巻されて構成されている。ステータ１１は、ロータ９に回転磁界を与えてロータ９を回転させる。

次に、クランク軸１０の構成を説明する。クランク軸１０は、圧縮機１００の使用状態では水平方向に配置されている。クランク軸１０の一端部は、軸受部材２９ａにより回転自在に保持される。軸受部材２９ａは、保持壁６を介して外枠部１の内壁により保持されている。軸受部材２９ａと保持壁６とはボルトにより締結されている。保持壁６には、潤滑油を流す潤滑油通路２９１が設けられている。クランク軸１０の他端部は、軸受部材２９ｂにより回転自在に保持される。軸受部材２９ｂは、外枠部１の内壁により保持されている。クランク軸１０は、合金鋼である。また、軸受部材２９ｂは、鋳鉄である。

クランク軸１０には、軸方向両端部の間を貫通する主油路１０ａが形成されている。さらに、径方向にのびて主油路１０ａから軸受部材２９ａへ給油するための第１副油路１０ｃが形成されている。また、主油路１０ａから軸受部材２９ｂへ給油するための第２副油路１０ｂが形成されている。軸受部材２９ａには、主油路１０ａに連通して軸方向一端部に開口する油排出穴２９０が形成されている。

クランク軸１０の他端部には、クランク軸１０の回転軸線を通る軸線Ｌ１からはずれた軸線Ｌ２を備える偏心部１０ｅが形成されている。偏心部１０ｅには可動スクロール１７のボス部１７ｃが嵌合されている。これにより、クランク軸１０の回転に伴い、可動スクロール１７が旋回運動する。

次に、圧縮部４の構成を説明する。可動スクロール１７は、固定スクロール２４とともに、冷媒を圧縮する圧縮部４を構成する。可動スクロール１７は、可動基板部１７ａと可動羽根部１７ｂとボス部１７ｃとを備えている。可動基板部１７ａは、円盤状に形成されている。可動羽根部１７ｂは、クランク軸１０に対して反対側に可動基板部１７ａから突出し、かつ渦巻き状に形成されている。

固定スクロール２４は、固定基板部２４ａおよび固定羽根部２４ｂを備えている。固定基板部２４ａは、円盤状に形成され、可動基板部１７ａに対向して配置されている。固定基板部２４ａと可動基板部１７ａとの間には圧縮室１８が形成される。固定羽根部２４ｂは、固定基板部２４ａから可動基板部１７ａに向けて立設され、かつ渦巻き状に形成されている。固定羽根部２４ｂおよび可動羽根部１７ｂは、圧縮室１８で、互いに噛み合うように配置されている。固定基板部２４ａは、軸受部材２９ｂにより保持される。

固定基板部２４ａの外周側には吸入管１３ａが設けられている。吸入管１３ａは、外枠部１に対して外側に開口して、かつ吸入口１３を圧縮室１８に連通するように設けられている。

吐出室２０ａは、固定基板部２４ａを挟んでクランク軸１０の反対側に設けられている。固定基板部２４ａには、吐出孔１９が設けられている。吐出孔１９は、圧縮室１８から吐出室２０ａへ冷媒を吐出するための貫通孔である。また、吐出室２０ａ側の固定基板部２４ａの一端面には、逆止弁２０が設けられている。逆止弁２０は、圧縮室１８から吐出孔１９を介して吐出される高圧冷媒が逆流することを止める弁体である。

次に、オイル分離部２１の構成を説明する。オイル分離部２１は、吐出ハウジング２１ａと内筒２１ｂとを備えている。吐出ハウジング２１ａは、吐出ハウジング２１ａと固定基板部２４との間に吐出室２０ａおよび冷媒供給通路２０ｂを形成している。また、吐出ハウジング２１ａは、オイル分離室２１ｄ、オイル供給通路２１ｃ、および高圧貯油室４０を形成している。吐出室２０ａの下流側に、冷媒供給通路２０ｂ、オイル分離室２１ｄ、オイル供給通路２１ｃ、そして高圧貯油室４０の順に配置されている。内筒２１ｂには、既知の二重筒構造の旋回流体型油分離器の内筒が用いられている。また、オイル分離部２１の径方向外側から、外枠部１を貫通して吐出管２２ａが延び出している。吐出管２２ａは吐出口２２を形成している。吐出口２２は、オイル分離部２１で潤滑油が除かれた冷媒を水冷媒熱交換器１１０に向けて吐出する。

高圧貯油室４０は、オイル分離室２１ｄからオイル供給通路２１ｃを介して流れ出た潤滑油を貯める。固定基板部２４ａには、給油通路３１が設けられている。給油通路３１は、一端が高圧貯油室４０に開口している。給油通路３１の他端は、可動スクロール１７に向けて開口している。可動スクロール１７の可動基板部１７ａには、給油穴５０が設けられている。給油穴５０は、可動スクロール１７の旋回運動に伴って、給油通路３１に間欠的に連通する。

給油穴５０は、Ｌ字状に形成され、他端側が、貯油室５１に連通している。貯油室５１は、偏心部１０ｅと可動基板部１７ａとの間に形成され、クランク軸１０の給油穴１０ａに繋がっている。

図３は、第１実施形態の圧縮機１００の非運転時における部分断面図である。また、図４は、第１実施形態の圧縮機１００の運転時における部分断面図である。ここでいう運転時とは、クランク軸１０の撓みが大きく、クランク軸１０が傾いた状態で回転している状態の運転中のことである。

クランク軸１０は、鍔部１０ｄと軸部１０ｇとを備えている。鍔部１０ｄは、軸部１０ｇの径よりも大きな径を備えて形成されている。鍔部１０ｄは一環状面８１を備える。一環状面８１（符号８１は図示しないが８１ａと同じ部分）とは、鍔部１０ｄの軸受部材２９ｂ側の端面であり、クランク軸１０を軸受部材２９ｂに対して軸方向に位置決めする面である。一環状面８１には、鍔テーパ面８１ａが形成されている。鍔テーパ面８１ａは、軸部１０ｇに接して径方向外側に向かうにしたがって鍔部１０ｄが薄くなる傾斜で設けられている。傾斜角は、０．００１１ｒａｄ（ラジアン）（約０．０６１°）である。ここでいう傾斜角とは、クランク軸１０の軸線と直交する線Ｌ３を基準としている。この傾斜角は、圧縮機によって異なる値を備えるもの、例えばクランク軸１０の長さ、クランク軸１０の径、クランク軸１０が軸受に保持される位置、およびクランク軸１０に掛かるラジアル荷重の大きさの値らに適した傾斜角である。さらに、鍔テーパ面８１ａは、鍔部１０ｄの一環状面８１の全面に設けられている。

軸部１０ｇは、鍔部１０ｄの近傍に鍔元部１０ｆを有している。鍔元部１０ｆは外周面８２を備える。外周面８２には、軸テーパ面８２ａが形成されている。軸テーパ面８２ａは、鍔部１０ｄに向かうにしたがって鍔元部１０ｆの径が細くなる傾斜で設けられている。傾斜角は、０．００１１ｒａｄである。ここでいう傾斜角とは、クランク軸１０の軸線を基準としている。また、長さＨ１は９ｍｍである。鍔元部１０ｆの外周面８２は軸テーパ面８２ａのみで形成されている。また、軸テーパ面８２ａは、鍔テーパ面８１ａと接して形成されている。さらに、軸断面において、鍔テーパ面８１ａと軸テーパ面８２ａとは垂直に形成されている。

一方、軸受部材２９ｂは、基準面８３と、内周面８４とを備えている。基準面８３とは、軸受部材２９ｂの一端面で、形状は環状面であり、クランク軸１０を軸方向に位置決めする面である。また、内周面８４とは、クランク軸１０の挿入穴が有する内壁面のことである。基準面８３と内周面８４とは、接して配設されている。さらに、軸断面において、基準面８３と内周面８４とは、垂直に形成されている。

さらに、軸受部材２９ｂは、内周面８４とクランク軸１０の軸部１０ｇとの間に、ラジアルベアリング７０を備えている。ラジアルベアリング７０は、滑り軸受である。軸受部材２９ｂのクランク軸１０が挿入される挿入穴の内周面８４の径方向内側に、挿入穴の開口端部まで広がって配設されている。ただし、挿入穴から突出しない様、挿入穴内部に収まる公差を必ず備えている。

次に、圧縮機１００の作動について説明する。まず、クランク軸１０が可動スクロール１７を駆動すると、可動スクロール１７が旋回運動する。すると、固定羽根部２４ｂと旋回羽根部１７ｂとの間の容積が変化する。これに伴い、低圧冷媒が吸入口１３を介して圧縮室１８に吸入され圧縮される。圧縮室１８からの高圧冷媒が吐出孔１９、吐出室２０ａ、および冷媒供給通路２１ａを通してオイル分離部２１ｂに向かって流れる。オイル分離部２１ｂでは、高圧冷媒が巻き起こす旋回流の遠心力により冷媒中の潤滑油が分離して、残る冷媒が吐出口２２から吐出される。このとき、潤滑油は、給油通路２１ｃを介して高圧貯油室４０に流れる。その後、高圧貯油室４０からの潤滑油が高圧冷媒と低圧冷媒との圧力差により軸受け部２９ａ、２９ｂに導かれる。

次に、図３および図４に示す部分の作動について説明する。まず、圧縮機１００の非運転時について説明する。クランク軸１０の鍔部１０ｄの一環状面８１は、軸受部材２９ｂの基準面８３と当接している。これにより、クランク軸１０は軸受部材２９ｂに対して位置決めされている。

次に、圧縮機１００の運転時について説明する。圧縮機１００の運転に伴い、圧縮反力がクランク軸１０の偏心部１０ｅに掛かる。この圧縮反力はラジアル荷重である。圧縮反力を受けたクランク軸１０は撓む。これは、クランク軸１０を保持するラジアルベアリング７０の位置とラジアル荷重の作用点が異なるためである。クランク軸１０が撓むと、クランク軸１０の鍔部１０ｄ付近は、常に傾いた状態で回転する。また、偏心部１０ｅの受ける圧縮反力の方向が常にクランク軸１０に対して一定である。よって、クランク軸１０が傾く方向は形成される偏心部１０ｅの配置に対して常に一定方向である。

運転時において、鍔部１０ｄの一環状面８１に形成された鍔テーパ面８１ａは、軸受部材２９ｂの基準面８３と線接触する。一方、鍔元部１０ｆの外周面８２に形成された軸テーパ面８２ａは、軸受部材２９ｂの内周面８４と線接触する。よって、鍔テーパ面８１ａと、軸テーパ面８２ａとは、軸受部材２９ｂに対して同時に線接触状態となる。ここで、線接触状態とは、接触部の形状が細長いことを指している。軸方向当接部は、クランク軸１０の回転軸から径方向に沿って細長く延びる線接触と呼びうる接触部を提供している。径方向当接部は、クランク軸１０の回転軸に沿って細長く延びる線接触と呼びうる接触部を提供している。また、軸断面において、基準面８３と内周面８４とは垂直に接する形状を成しており、さらにその形状に一致して鍔テーパ面８１ａと軸テーパ面８２ａとは、垂直に接して形成されている。このため、基準面８３と内周面８４との境界線の間近まで接触部として提供できる。同様に、鍔テーパ面８１ａと軸テーパ面８２ａとの境界線の間近まで接触部として提供できる。よって、接触部を可能な限り大きく確保することができる。さらに、両テーパ面は、圧縮機１００の運転時において通常の荷重が生じる状態では、常に線接触状態を維持して当接する。

これにより、クランク軸１０と軸受部材２９ｂとの当接部が点でなく線で接触することで荷重を分散することができる。また、鍔部１０ｄの片当たり状態となる形状を一点ではなく線にしたため、鍔部１０ｄと軸受部材２９ｂとの間に油膜が発生し易く、当接部の摩耗を防止し、高い耐久性を備えることができる。また、本実施形態の圧縮機１００は、圧縮部がスクロール型で、偏荷重が大きくクランク軸の撓みも大きい型式である。また、媒体の二酸化炭素の冷媒は高圧の超臨界状態で使用されるため、クランク軸の撓みがさらに大きくなる圧縮機である。しかし、上記のように両テーパ面を形成することで高い耐久性を備えることができる。また、クランク軸１０は、旋盤加工などを用いて製造するため、これらテーパ面を形成しやすい。

（第２実施形態）
次に第２実施形態の構成について説明する。図５は、第２実施形態の圧縮機２００の非運転時における部分断面図である。また、図６は、第２実施形態の圧縮機２００の運転時における部分断面図である。

第２実施形態のクランク軸２１０は、鍔部２１０ｄと軸部２１０ｇとを備えている。鍔部２１０ｄは、軸部２１０ｇの径よりも大きな径を備えて形成されている。鍔部２１０ｄは一環状面２８１を備える。一環状面２８１は凹凸のない平面である。一方、軸部２１０ｇは、鍔部２１０ｄの近傍に鍔元部２１０ｆを有している。鍔元部２１０ｆは外周面２８２を備える。外周面２８２は凹凸のない曲面である。一環状面２８１と外周面２８２とは、垂直に接して配設されている。

一方、第２実施形態の軸受部材２２９ｂは、基準面２８３と、内周面２８４とを備えている。基準面２８３には、スラストテーパ面２８３ａが形成されている。スラストテーパ面２８３ａは、径方向外側に向かうにしたがって鍔部２１０ｄから遠ざかる傾斜で設けられている。傾斜角は、０．００１１ｒａｄである。ここでいう傾斜角とは、クランク軸２１０の軸線と直交する線Ｌ４を基準としている。この傾斜角は、圧縮機によって異なる値を備えるもの、例えばクランク軸２１０の長さ、クランク軸２１０の径、クランク軸２１０の軸受に保持される位置、およびクランク軸２１０に掛かるラジアル荷重の大きさの値らに適した傾斜角である。

また、基準面２８３には、環状平面２８３ｂが形成されている。環状平面２８３ｂは、スラストテーパ面２８３ａと内周面２８４との間に形成されている。また、環状平面２８３ｂは、圧縮機２００の非運転時に鍔部２１０ｄと面接触する傾斜角を備える。ここで、軸断面において、一環状面２８１は、Ｌ４と平行であるため、環状平面２８３ｂもＬ４と平行に形成されている。

内周面２８４には、ラジアルテーパ面２８４ａが形成されている。ラジアルテーパ面２８４ａは、環状平面２８３ｂに向かうにしたがって挿入穴の径が広がる傾斜で設けられている。傾斜角は、０．００１１ｒａｄである。ここでいう傾斜角とは、クランク軸２１０の軸線を基準としている。また、長さＨ２は９ｍｍである。また、環状平面２８３ｂは、スラストテーパ面２８３ａとラジアルテーパ面２８４ａとの間に両テーパ面に接して形成されている。さらに、軸断面において、スラストテーパ面２８３ａとラジアルテーパ面２８４ａとは垂直に形成されている。

次に、図５および図６に示す部分の作動について説明する。

まず、圧縮機２００の非運転時について説明する。鍔部２１０ｄの一環状面２８１と基準面２８３の環状平面２８３ｂとは当接し、面接触している。これにより、クランク軸２１０は軸受部材２２９ｂに対して位置決めされている。

次に圧縮機２００の運転時について説明する。鍔部２１０ｄの一環状面２８１は、軸受部材２２９ｂの基準面２８３に形成されたスラストテーパ面２８３ａと線接触している。一方、鍔元部２１０ｆの外周面２８２は、軸受部材２２９ｂの内周面２８４に形成されたラジアルテーパ面２８４ａと線接触している。また、軸断面において、一環状面２８１と外周面２８２とは、垂直に接する形状を成しており、さらに、その形状に一致してスラストテーパ面２８３ａとラジアルテーパ面２８４ａとは、垂直に形成されている。よって、クランク軸２１０はスラストテーパ面２８３ａとラジアルテーパ面２８４ａとに対して同時に線接触する。さらに、両テーパ面は、圧縮機２００の運転時において通常の荷重が生じる状態では、常に線接触状態を維持して当接する。

（参考例）
第１実施形態では、クランク軸１０は、鍔テーパ面８１ａと軸テーパ面８２ａとを備えている。しかし、例えば、図７に示すようなクランク軸３１０を用いても耐久性の向上を達成できる。図７は、参考例の圧縮機３００の非運転時における部分断面図である。クランク軸３１０は鍔部３１０ｄと軸部３１０ｇとを備えている。鍔部３１０ｄは一環状面３８１を備える。一環状面３８１は鍔テーパ面３８１ａを備えている。鍔テーパ面３８１ａは、軸部３１０ｇに接して径方向外側に向かうにしたがって鍔部３１０ｄが薄くなる傾斜で設けられている。さらに、鍔テーパ面３８１ａは、鍔部３１０ｄの一環状面３８１の全面に設けられている。

（他の実施形態）
上記実施形態の線接触状態の線形状は、幅をもって把握されてもよい。

また、第１実施形態では、鍔テーパ面８１ａは鍔部１０ｄの一環状面８１の全面に設けられている。しかし、本発明はこれに限定されるわけではない。一環状面の少なくとも一部に鍔テーパ面を設けていればよい。一部とは、クランク軸に形成される偏心部の位置によって決まる。圧縮部から受けるラジアル荷重は偏心部に対して常に一定の方向に掛かるからである。

また、第１実施形態では、鍔元部１０ｆの外周面８２は軸テーパ面８２ａのみで形成されている。しかし、本発明はこれに限定されるわけではない。外周面の少なくとも一部に軸テーパ面を設けていればよい。一部とは、クランク軸に形成される偏心部の位置によって決まる。

また、第１実施形態の圧縮機１００は、横置き型圧縮機である。しかし、本発明はこれに限定されるわけではない。縦置き形圧縮機を用いてもよい。

また、上記軸テーパ面８２ａおよびラジアルテーパ面２８４ａは、傾斜角は、０．００１１ｒａｄである。また、長さＨ１およびＨ２はともに９ｍｍである。しかし、本発明はこれに限定されるわけではない。両テーパ面の傾斜角は０．０００８７ｒａｄ〜０．００１６ｒａｄ、長さは６ｍｍ〜１０ｍｍの範囲で形成されていればよい。これらの範囲において、耐久性の向上を達成できる。

また、第１実施形態では、クランク軸１０に、鍔テーパ面８１ａおよび軸テーパ面８２ａが設けられている。また、第２実施形態では、軸受部材２２９ｂに、スラストテーパ面２８３ａおよびラジアルテーパ面２８４ａが設けられている。しかし、本発明はこれに限定されるわけではない。例えば、これら４つのテーパ面を組み合わせて用いてもよい。ただし、鍔テーパ面およびスラストテーパ面の少なくともどちらか１つは形成されている。４つのテーパ面を組み合わせることで、圧縮機の運転時に、さらに安定した線接触状態を軸方向当接部および径方向当接部に提供ができる。また、大きさや圧縮能力などが異なる各圧縮機の特徴に応じて設計ができる。

また、本発明は、鍔部を備えていないクランク軸に対しても有効である。クランク軸はテーパ部を備えていればよい。ここでいうテーパ部は、鍔部を備えていないクランク軸において、軸方向当接部に線接触状態を提供するテーパ面を備える部分である。例えば、クランク軸は、軸部より径が細い部分であるくびれ部を備えている。くびれ部は、クランク軸を保持するフレームに対して、クランク軸を位置決めする機能を備えている。さらに、くびれ部は、テーパ部を備えている。テーパ部は、軸方向にくびれ部とフレームとが当接する軸方向当接部に線接触状態を提供するテーパ面を備えている。よって、クランク軸はテーパ部を備えることで、軸方向当接部が摩耗することを防止できる。

また、テーパ面は、軸断面において、稜線を形成する。上記実施形態では、テーパ面の稜線は直線の形状を備えている。しかし、本発明はこれに限定されるわけではない。例えば、稜線は曲線の形状を備えていてもよい。また、２以上の直線を備えていてもよい。ただし、各稜線の形状を備えたテーパ面を用いる場合、各テーパ面と当接する相手面に各テーパ面の形状に応じた形状を設けたほうがよい。

また、上記実施形態では、冷媒として、二酸化炭素が用いられている。しかし、本発明はこれに限定されるわけではない。冷媒として、既知のフロン系冷媒が用いられていてもよい。

本発明を適用した圧縮機を用いたヒートポンプ式給湯機の構成図である。 第１実施形態の圧縮機の内部構造を示す断面図である。 第１実施形態の圧縮機の非運転時における部分断面図である。 第１実施形態の圧縮機の運転時における部分断面図である。 第２実施形態の圧縮機の非運転時における部分断面図である。 第２実施形態の圧縮機の運転時における部分断面図である。 参考例の圧縮機の非運転時における部分断面図である。

符号の説明

１ 可動スクロール
１０ クランク軸
１０ｄ 鍔部
１０ｅ 偏心部
１０ｆ 鍔元部
２９ｂ 軸受部材
７０ ラジアルベアリング
８１ａ 鍔テーパ面
８２ａ 軸テーパ面
２８３ａ スラストテーパ面
２８４ａ ラジアルテーパ面

Claims (10)

1. 媒体を圧縮する圧縮部と、
   前記圧縮部を駆動させる電動機部と、
   前記圧縮部と前記電動機部とを連動させるクランク軸と、
   前記圧縮部と前記電動機部とを収納し、前記クランク軸の挿入穴が形成されたフレームとを備える圧縮機において、
   前記クランク軸と前記フレームとが前記クランク軸の軸方向に当接する軸方向当接部であって、前記クランク軸と前記フレームとを軸方向に位置決めする軸方向当接部が、前記クランク軸の傾斜、変形時に線接触状態となる形状を備え、
   前記クランク軸は、軸部と、前記軸方向当接部としての鍔部とを備え、
   前記鍔部は前記軸部の径よりも大きい径を備えて形成され、
   前記軸方向当接部が線接触状態となる前記クランク軸の傾斜、変形時に、前記軸部の前記鍔部近傍である鍔元部の外周面と前記挿入穴の内周面とが前記クランク軸の径方向に当接する径方向当接部が、線接触状態となる形状を備えることを特徴とする圧縮機。
2. 前記軸方向当接部が線接触状態となる前記形状は、前記鍔部の一環状面に設けられ、径方向外側に向かうにしたがって前記鍔部が薄くなる傾斜で形成された鍔テーパ面で提供されていることを特徴とする請求項１記載の圧縮機。
3. 前記径方向当接部が線接触状態となる前記形状は、前記外周面に設けられ、前記鍔部に向かうにしたがって前記鍔元部の径が細くなる傾斜で形成された軸テーパ面で提供されていることを特徴とする請求項２記載の圧縮機。
4. 前記鍔テーパ面と、前記軸テーパ面とは、垂直かつ近接して配設されていることを特徴とする請求項３記載の圧縮機。
5. 前記軸方向当接部が線接触状態となる前記形状は、前記フレームの基準面に設けられ、径方向外側に向かうにしたがって前記鍔部から遠ざかる傾斜で形成されたスラストテーパ面で提供されていることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
6. 前記フレームの基準面は、前記スラストテーパ面と前記挿入穴の内周面との間に形成された環状平面をさらに有し、
   前記環状平面は、前記圧縮機の非運転時に前記鍔部と面接触していることを特徴とする請求項５記載の圧縮機。
7. 前記径方向当接部が線接触状態となる前記形状は、前記内周面に設けられ、前記鍔部に向かうにしたがって前記内周面の径が広がる傾斜で形成されたラジアルテーパ面で提供されていることを特徴とする請求項５または６に記載の圧縮機。
8. 前記スラストテーパ面と、前記ラジアルテーパ面とは、垂直に配設されていることを特徴とする請求項７記載の圧縮機。
9. 前記圧縮部が、スクロール型であることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の圧縮機。
10. 前記媒体である冷媒が、二酸化炭素であることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の圧縮機。

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