JPH02199293A - 回転形圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、回転形圧縮機に係り、特ＫＡ速運転における
軸系の振れ回りを小さくするのに好適な軸受機構を有す
る回転形圧縮機に関するものである。

〔従来の技術〕

従来より回転形圧縮機は、冷蔵庫、ルームエアコン、除
湿機等に広く用いられているが、これら磁気製品の効率
を向上し、小形化するものとして、回転数制御形の回転
形圧縮機が用いられるようになってき九。この回転形圧
縮機では、低速から高速まで広い範囲で回転数を制御す
ることが、性能を向上させる上で重要である。しかし、
従来の回転形圧縮機においては、高速域で回転させる場
合忙多くの問題が発生した。すなわち、密閉容器内に電
動要素部と圧縮要素部を持ち、この２つの要素部を軸で
連結し回転する系を有する回転形圧縮ｆ！Ａにおいて、
圧縮要素内部で回転系に偏心部分があるために、回転軸
が振れ回る。一般には、これを抑える目的で回転系の一
部にバランス用のウェイトが取り付けられている。しか
し、製造上の誤差に伴うアンバランス菫が存在するため
に、高速回転忙なると回転軸が大きく振れ回り、圧縮要
素部の両側にある軸受での損傷、焼付け、さらには電動
要素部での回転系と固定系の賃突忙よる破損という問題
が起こる。

上記問題を解決する有効な従来技術として、特開昭６１
−２２９９８８号「回転型圧縮機」の公報に記載のよう
罠、電動要素部の上端部において回転軸をすべり軸受で
支持し、合計３つの軸受で回転軸の振れ回りを防止する
手段がある。また、特開昭６１−３１６８３号「圧縮機
」の公報九記載のように、′電動要素部の上端部で回転
軸をころがり軸受によって支持する方法もある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、前者（特開昭７５１−２２９９８８号）
では、高速回転時の回転軸の振れ回りを抑制できる効果
がある一方、振れ回りの小さな低速回転時から回転軸の
支持に５つの軸受を用いるため、軸受の摺励九よる損失
が大きくなるという問題があった。

また、前者、後者（特開昭６１−！Ａ６８５号）とも′
−電動機上端部軸受への給油が困難であり、該軸受部で
回転系と固定系が焼き付（という問題があった。

本発明の目的は、低速回転時の軸受部での損失増”大、
さらに軸受部での焼き付き事故を起こすことなく、回転
軸の振れ回りを防止することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、冷媒ガスを圧縮する圧縮要素部と、該圧縮
要素部と回転軸で連結され、駆動を行う電動要素部を密
閉容器内圧具備する回転型圧縮機圧おいて、圧縮要素部
の両側に軸受を有し、さらに圧縮要素部と反対側の電動
要素部の端部に、高速回転時罠のみ作動する軸受機構ｔ
−設けることにより、達成される。

電動要素端部の軸受を高速回転時にのみ作動させるなめ
、前記軸受部分で固定系と回転系の間にクリアランスを
設け、高速回転時にクリアランスを除去して固定系と回
転系を接触させ、固定系あるいは回転系に設置された軸
受を作動させる手段を用いる。

尚、高速回転時に前記二つの系を軸受部で接融させる技
術として、回転系に設置したおもり（クリアランス調整
用ワエイト）の遠心力を利用することも本発明の一つで
ある。

さて、電動機上端部の軸受の固定方法として、特開昭６
１−５１６８５号「圧縮機」公報に記載されている従来
技術と逆の構造、すなわち軸受の外輪を回転系が固定し
、軸受の内輪を固定系が固定することにより、前記軸受
への給油を容易に行う。

〔作用〕

本発明においては、低速回転時には従来より広く家′域
品に用いられている回転型圧縮機と同様に圧縮要素部の
両側の軸受のみで回転軸を支持する構造となる。これは
、電！Ｊｂ要素の上端部の軸受部分で固定系と回転系の
間九十分な初期クリアランスを設定し、低速時で回転軸
の振れ回り社が小さい場合忙は、固定系と回転系を接触
させないためである。

高速回転になると、アンバランス１ｉＫよる遠心力が角
速度の２乗に比例するため、振れ回り量も急漱処増大す
る。このため、振れ回り址が前記した初期設定クリアラ
ンスに＠達することにより、即ち回転系と固定系が電ｔ
ｌｂ要索端部の軸受部で接触することにより、１を動Ｊ
ｉ！木端部の軸受が作動す−る。

さらに、前記クリアランスを可変にする機構をｌ！ｉＥ
動要素部の回転系の端部に設けた場合、任意の回転速度
で軸受を作動させるように設定できる。

これは、回転速度が速（なった場合、回転系の端部に設
定したクリアランスｏ４整用クエイトが遠心力で外側に
ひろがり、その作用で軸受の内輪と固定系の軸、軸受の
外輪と回転系が固定され、ころがり軸受が作動するため
である。

さらに、ころがり軸受が作動している場合、密閉容器内
のｆ方に溜っている油が回転軸の中心部分く設けられた
貫通穴を通って上方Ｋ（み上げられ、ころがり軸受の内
輪と外輪の間を通過して回転系の外へ放出される構造と
なっている。このため、ころがり軸受の内輪と外輪の間
にある玉あるいはころへの給油が十分に行われ、ころが
り軸受部での焼き付き事故を防止することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を用いて説明ゝする。

実施例１ ｗｃ１図は、電動要素部上端において回転系にころがり
軸受を設置し、該ころがり軸受内輪に対し十分なりリア
ランスを有する固定軸と固定系に設置した場合の一実施
例を示す回転形圧縮機の縦断面図である。

図中１は回転形圧縮機の密閉容器で、該密閉容器内上部
には電動要素部２、下部に圧縮要素部５が配置され下方
忙油２１が溜められている。上記電動要素部２はステー
タ４とロータ５より構成され、上記圧縮要素部５はシリ
ンダ６と該シリンダ６内に設けられたローラ７とＫより
構成されている。

そして、上記ロータ５と上記ローラ７は中心の穴に曲板
２２を設置したクランクシャフト８を介して連結されて
いる。また、該クランクシャフト８は上軸受９と下軸受
１０により常時保持され、回転可能となっている。さら
に、ロータ５の上端部には、内輪１１４．外輪１１ｂ９
球１１１）より構成されたころがり軸受１１が載置され
、外輪１１′ｂがロータ５の上端部に圧入されている。

また、上端部固定軸１２が固定軸支え板１３にボルトで
固定され、固定軸支え板−１３は密閉容器１の内面に圧
入され固定されているので、前記ころがり軸受１１の内
輪１１ｍには、十分なりリアランスをもって上端部固定
軸１２が挿入されている。

ここで、上記クリアランスを０．１鵡（片側）とした場
合忙ついて、第１図の回転形圧縮機の動作特性を第２図
により説明する。

第２図では横軸にクランクシャフトの回転速度縦軸にロ
ータ上端部の偏心量を示している。不実施例忙おいて低
速回転時には、ロータ上端閥心量がαｏ２ｓｍ程度と小
さいため、第１図のころがり軸受１１の内輪１１４と上
端部固定軸１２は接しない。このため回転系（ロータ５
、クランクシャフト８等）は、上軸受９と下軸受１０に
よってのみ保持されている０回転速度が７０００　ｒｐ
ｍを超えるとロータ上端偏心量が急激に増加し、仮りに
ロータ５の上端部に本実施例に示す軸受機構を設置しな
い場合には、図中忙−点鎖線で示す如く偏心量が増大し
偏心量α２３腸、回転速度ＨＯＯＯｒＰｍでロータ５と
ステータ４が衝突し、回転が停止する。これに対して一
本実施例では、ロータ５の上端部ころがり軸受１１の内
輪１１ａと上端部固定軸１２０間に（１１＃の初期クリ
アランスを設定しているため、ロータ上端がα１鵬偏心
した時点で上記クリアランスが零となり、ころがり軸受
１１の内輪１１４と上端固定軸１２とが一体となりころ
がり軸受が作動するため、図中の実線のように偏心量は
（Ｌｌｌｌｌに？ｌ］ＩＩめられる。これにより、ロー
タ５とステータ４の接触を防ぐことができる。

ここで、上記り９アランスは零よりも大きく、ロータと
ステータのクリアランス以上にする必要がある。

また、ころがり軸受１１の内輪１１αと上端部固定軸１
２が接触する高速回転時には、密閉容器１のＦ方に溜め
られている油２１がクランクシャフト２２の中心に設置
された曲板１２により上方にくみ上げられ、第１図中に
矢印で示すようにころがり軸受１１の内輪１１αと外輪
１１ｂの間を通過して回転系の外へ放出される。この丸
め、ころがり軸受１１内忙ある球１１０への給油が十分
に行われ、焼き付き事故−全防止できる。

実施例２ 第１図に示した実施例に、ころがり軸受１１の内輪１１
ａと上端部固定軸１２との間のクリアランス量を回転速
度に応じて変化させる機構を追加し、その実施例を第３
図（Ａ）　ｔ　（Ｂ）、第４図及び第５図を用いて説明
する。

第５図（Ａ）は、本実施例の主要部分（ロータ上端部）
ｔ−示す＃を断面図であり、嬉３図（ｆｌ）はり９アラ
ンス調整機構の横断面図である。図中、第１図と同一符
号のものは同一部分を示すものであり、その説明を省略
する。

第１図ではころがり軸受１１の外輪１１ｂを直接ロータ
５に固定したのに対し、本実施前では、上記ころがり軸
受１１の外輪１１１）を軸受ガイド１４に固定し、ロー
タ５に設置された直動形ころがり軸受１５により、上下
方向にのみ移動可能となっている。

一方、ころがり軸受１１反び軸受ガイド１４の下方には
、クリアランスｖ４ｍ機構が設けられており、第３図（
司は該クリアランス調整ａｍの横断面図であリ、第３図
（ム）中のクリアランス祠整機構分は第５図（Ｒ）中の
ムーム′断面を示したものである。

クリアランス調整機構には、２つのクリアランス調整用
ウェイト１７が用いられており、該クリアランス調整用
ウェイト１７はロータ５に設けられた支点１６を中心Ｉ
Ｃ第５図ｔＢＪ中の矢印の方向に回転する構造となって
いる。また、ロータの中心＃全中心に回転カム１８の両
端部には、溝が設けられ波溝には、２つのクリアランス
調整用ウェイトのビン２５が挿入されている。さらに、
該ビン２５部にはバネ１９がとりつけられ、通常バネの
力によりクリアランス調整ウェイト１７は、内側（図中
の矢印と反対側）に引き寄せられている。

ここで、ロータが高速回転になるとウェイト１７廻働く
遠心力が増大する九め、該ウェイト１７は第５図（ム）
及び（Ｂ）中の矢印の方向に広がる。このとき２つのエ
イト１７は、カム１８により等しい鎗だけ矢印側圧広が
り回転系のアンバランスｍ’ｔ’ｊＷ大させないような
構造になっている。さらに、回転速度が増大するとウェ
イト１７と軸受ガイド１４とが接触−シ、この接触面で
互いＫすべり合いながら軸受ガイド１４が上方へ移動し
、ころがり軸受１１の内輪１１へと上端部固定軸１２が
接続し、ころがり軸受１１が作動する。上記機構を効率
良く作動させるためには、ウェイト１７と軸受ガイド１
４の接触面をなめらかに仕上げ摩擦抵抗を小さくしてお
く必要がある。また、接触面の角度については、後述す
る。

次に第４図及び第５図を用い、上記クリアランス調整機
構を定量的に説明する。

第４図は、第５図に示す実施例の動作を示す構造図であ
る。

第４図にて、＠は第５図のウェイト１７に、■はころが
り軸受１１と軸受ガイド１４に、＠は上端部固定軸１２
Ｋ、■は直動形ころがり軸受にそれぞれ対応している。

■が■に接触するまでは、リロち図中に示す■と■の距
ｍ−が零以上のとき、力のつり合いより、２・ｔｓｂ−
ｒ・Ｊ−４（ｒ−Ｔｏ）”０　　”＊　　（ｔ）鵬ｃ：
＠の質量（ＫＰ） ｒ　；■の重心の半径（肩） −二回転角速度（ｒｔｈ６７ｍ　） ４　：バネ定数　（Ｎ／賜） ｒｏ：バネの自然長さ（−） が成り立つ。また、■、■が接触した後は、２１４ａ＠
ｆ　ｍ　ｍ２−４（ｒ−Ｔｏ　）　　ｓｂ・ｐ＊ｓｉｎ
＃１　・０Ｏ１ｉ＃１　＝　Ｑ・・・（２） ＃Ｉｂ：■の質量（ＫＰ） ！　二重力加速度（−／ｓ２） ＃１：■、■接触面の傾き（ｒａｄ　）が成り立つ（但
し■と■の間の摩擦係数は零とする）。このとき、■の
重心半径ｒと、■、■間のクリアランスＣの間罠は、 ｔａｎ＃１ ｇ　　ｇａ＝＋　　　　−（ｒ−ｒｔ）　　・”　　（
５）ｔａｎ＃ｚ ＃２：■８＠接ヤ面の傾き（ｒａｄ　）σｇ：の、■の
初期クリアランスＣ−＞ｒ　１　＊　＠　＠■接触時の
ｒ（馬）の関係が成り立つ。

そこで、（ｌ　ｔ　（２）　＊　（’）式を用い、第２
図に示す特性の回転形圧縮機に適応するクリアランス調
整機構を設計し九。

初期設定クリアランスＯｏをＱＯ＝αｉａｅとし、さら
に回転角速度ωが＃　＝　８００　ｒａｄ／ｓ　（７６
４ｏｒｐｍ　）　ＫなるとクリアランスＣが減少を開始
し、　＃　＝＝　９５４ｒａ＋ｉ／ｓ　（８９４０ｒｐ
ｍ　）で理論上０＝Ｏｎとなるには、ｔｌ＋＋２）　、
　＋！Ｓ）式より、設計値を以下の値にすれば良い。

烏ａ＝２．５Ｘ１０　　卒　、　　ｒｇ＝５ｘｊＯ鵬馬
ｂ：１０Ｘ１０−’Ｉｊ　　、　　＃１＝！−ｒａｄ４
　＝１７７４８　Ｎ／ｍ　　　　＃２＝　−ｔ　ｒｓｄ
以上の結果を用いたクリアランス調整機構を有する回転
形圧縮機の動作特性を第５図に示す。

第５図の横軸と縦軸は第２図に示したものと同一である
ので説明を省略する。また、図中九−点鎖線で示す曲線
も、輛２図と同一でロータ上端に軸受機構のない場合の
偏心量を示すものである。

図中の破線はころがり軸受の内輪と上端部固定軸とのク
リアランス量を示しており、前記し九ように７６４　Ｏ
ｒｐｍで減少を開始し、８９４０　ｒｐｍで理論上零と
なるよう設計されている。したがって、本実施例に示す
回転形圧縮機のロータ上端部の偏心量は、低速時にはα
０２１＠程度で、７０００　ｒｐｍを超えると増大する
が、偏心ｉ１［ＬＯ５ＭＢ、８５００ｒｐｍでころがり
軸受の内輪と上端部固定軸が一部接触するため最大値を
とる。その後、ころがり軸受の内輪と上端部固定軸の接
触面構が増加して片当りが減少するため、偏心量が小さ
（なり、約９００Ｏｒｐｍで零となった。

したがって、本実施例２では実施例１よりもさらに高速
域での振れ回り量を小さくでき、１まし一部。

その他の実施例 実施例１及び２では、回転系にころがり軸受を、固定系
に上端部固定軸を設置し、ころがり軸受の内輪と上端部
固定軸との間にクリアランスを設けた場合について説明
した。しかし、クリアランスの設定場所は、第６図に示
すようにころがり軸受の外＠　１１ｂとロータ５の間で
も良い。

第６図は、発明の一実施例の主要部分を示す縦断面図で
ある。第６図中、ころがり軸受の内輪１１４は上端部固
定軸１２に圧入されており常時静止しているが、ころが
り軸受の外輪１１１）はロータ５との間圧十分なりリア
ランスを有し挿入された構造となっている。したかって
、外輪１１１）は低速時に静止し、高速時クリアランス
がＯとなる時、ロータ５と接触し回転する。この構造忙
おいても、回転系の中心には曲板２２が設置され、油が
上方へ取りこまれるので、第６図中の矢印で示すような
油の流れになり、ころがり軸受への給油が十分に行われ
焼き付き事故を防止できる。また、本実施でもロータ側
に実施例２に示したクリアランス調整機構を設けること
により、実施例２と同様の効果も得られる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、回転形圧縮機の低速回転時の効率を低
下させることなく、高速回転時忙おいて回転軸の振れ回
りを抑制でき、電動賛素部でのロータとステータの接触
事故及び圧縮要素部の両側にある上軸受、下軸受での易
損、焼付は事故を防止できる効果がある。

また、本発明の一つには発８ＡＩＣより設置する軸受へ
の給油を移易に行い、軸受の焼付きを防止すＬ効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の回転形圧縮機の縦断面図、
第２図は第１図の回転形圧縮機のロータ上端部偏心量を
示す説明図、第３図は本発明の一実施例の発明の主要部
分を示す縦断面図及び横断面図、第４図は第３図の動作
を示す説明図、第５図はＭ５図の回転形圧縮機のロータ
上端部偏心量を示す説明図、第６図は本発明の実施例を
示す主要部分の縦断面図である。 １・・・密閉容器、２・・・−動要素部、５・・・圧縮
要素部、４・・・ステータ、５・・・ロータ、６・・・
シリンダ、７・・・ローラ、８・・・クランクシャフト
、９・・・上軸受、１０・・・下軸受、１１・・・ころ
がり軸受、１２・・・上端部固定軸、１４・・・軸受ガ
イド、１６・・・支点、１７・・・ウェイト、１８・・
・カム、１９・・・バネ、２０・・・上端部固定穴、２
１・・・油、２２・・・曲板。 筋　１　口 代理人弁理士　小　　川　　勝　　男 消 国 クラシフシャフト凹甲ムｆ乙ノ支　（ｒどｍ）肩 （Ａ＞ 拓 固

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、冷媒ガスを圧縮する圧縮要素部と該圧縮要素部と回
   転軸で連結され、駆動を行う電動要素部を密閉容器内に
   具備する回転形圧縮機において、圧縮要素部の両側に軸
   受を有し、圧縮要素部と反対側の電動要素部の端部に、
   ころがり軸受を具備し、該ころがり軸受の外輪と回転系
   との間、あるいは固定系に設置した固定軸ところがり軸
   受の内輪との間のうち、一方にすき間を設けたことを特
   徴とする回転形圧縮機。