JPWO2017098567A1 - Compressor and refrigeration cycle apparatus - Google Patents
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- F25B1/00—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle
- F25B1/04—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle with compressor of rotary type
Abstract
圧縮機構(30)の主軸受(33)の内周面には、クランク軸(50)を介して冷凍機油(25)が供給されることで油膜が形成されている。副軸受(34)よりも電動機に近い位置に設けられている主軸受(33)は、回転子のふれまわりに伴うクランク軸(50)の撓みの影響を大きく受けるが、その撓みに対して油膜の流体潤滑を適切に保てるような構成になっている。具体的には、主軸受(33)の上端部(81)の内周面(82)が湾曲していることで主軸受(33)の上端部(81)の内径が上方に向かって徐々に大きくなっている。An oil film is formed on the inner peripheral surface of the main bearing (33) of the compression mechanism (30) by supplying refrigeration oil (25) via the crankshaft (50). The main bearing (33) provided at a position closer to the motor than the auxiliary bearing (34) is greatly affected by the deflection of the crankshaft (50) accompanying the rotation of the rotor, but the oil film against the deflection. The fluid lubrication is appropriately maintained. Specifically, since the inner peripheral surface (82) of the upper end portion (81) of the main bearing (33) is curved, the inner diameter of the upper end portion (81) of the main bearing (33) gradually increases upward. It is getting bigger.
Description
本発明は、圧縮機及び冷凍サイクル装置に関するものである。 The present invention relates to a compressor and a refrigeration cycle apparatus.
従来、圧縮機用ジャーナル軸受のブッシュ材の軸方向両端部に円弧状のクラウニングを設ける技術がある(例えば、特許文献1参照)。この技術では、肉厚が3.5ミリメートルの環状ポリイミド系樹脂のブッシュ材の両端部に、幅が3ミリメートル以上5ミリメートル以下で、半径が500ミリメートルよりも大きい円弧部を、クラウニングとして形成している。 Conventionally, there is a technique in which arc-shaped crowning is provided at both axial ends of a bush material of a journal bearing for a compressor (see, for example, Patent Document 1). In this technique, arc portions having a width of 3 mm to 5 mm and a radius larger than 500 mm are formed as crowning at both ends of a cyclic polyimide resin bushing having a thickness of 3.5 mm. Yes.
一般に、密閉型圧縮機は、密閉容器と、冷媒を圧縮する圧縮機構と、圧縮機構を駆動する電動機とを備える。圧縮機構と電動機は、いずれも密閉容器に収納され、互いにクランク軸によって連結されている。クランク軸は、偏心軸部と、主軸部と、副軸部とからなる。圧縮機構は、シリンダと、偏心軸部に嵌められるローリングピストンと、主軸部を支持する軸受である主軸受と、副軸部を支持する軸受である副軸受とからなる。シリンダの内部空間であるシリンダ室には、偏心軸部とローリングピストンとが収納されている。ローリングピストンの外周面とシリンダの内周面との間には、作動室が形成されている。クランク軸が電動機の回転子によって回転させられると、偏心軸部が偏心回転させられ、ローリングピストンもシリンダ室内で偏心回転する。ローリングピストンの偏心回転によって、作動室の容積が変化し、作動室に吸入された冷媒が圧縮される。 Generally, a hermetic compressor includes a hermetic container, a compression mechanism that compresses a refrigerant, and an electric motor that drives the compression mechanism. The compression mechanism and the electric motor are both housed in a sealed container and are connected to each other by a crankshaft. The crankshaft is composed of an eccentric shaft portion, a main shaft portion, and a subshaft portion. The compression mechanism includes a cylinder, a rolling piston fitted to the eccentric shaft portion, a main bearing that is a bearing that supports the main shaft portion, and a sub bearing that is a bearing that supports the sub shaft portion. An eccentric shaft portion and a rolling piston are accommodated in a cylinder chamber that is an internal space of the cylinder. A working chamber is formed between the outer peripheral surface of the rolling piston and the inner peripheral surface of the cylinder. When the crankshaft is rotated by the rotor of the electric motor, the eccentric shaft portion is rotated eccentrically, and the rolling piston also rotates eccentrically in the cylinder chamber. Due to the eccentric rotation of the rolling piston, the volume of the working chamber changes, and the refrigerant sucked into the working chamber is compressed.
密閉容器の底部には、冷凍機油が貯留されている。この冷凍機油が、クランク軸に形成された給油路を介して吸い上げられ、クランク軸と軸受との間隙に満たされることにより、クランク軸と軸受との間に油膜が形成される。軸受は、油膜の流体潤滑によってクランク軸に接触せずにクランク軸を支持する。 Refrigerating machine oil is stored at the bottom of the sealed container. This refrigeration oil is sucked up through an oil supply passage formed in the crankshaft and filled in a gap between the crankshaft and the bearing, whereby an oil film is formed between the crankshaft and the bearing. The bearing supports the crankshaft without contacting the crankshaft by fluid lubrication of the oil film.
密閉型圧縮機を小型化及び大容量化するためには、クランク軸の直径を維持したまま、電動機の出力を増加させる必要がある。電動機の出力を増加させるには、電動機コア巾を大きくすることが有効である。しかし、電動機コア巾を大きくすると、回転子の重量増大及び重心位置上昇により、回転子のふれまわりが大きくなる。回転子のふれまわりは、クランク軸の撓みの要因となる。 In order to reduce the size and increase the capacity of the hermetic compressor, it is necessary to increase the output of the electric motor while maintaining the crankshaft diameter. Increasing the motor core width is effective for increasing the output of the motor. However, when the electric motor core width is increased, the whirling of the rotor increases due to an increase in the weight of the rotor and an increase in the center of gravity. The whirling of the rotor causes the crankshaft to bend.
特許文献1に記載の構成では、電動機が圧縮機構の下方に設けられているが、密閉型圧縮機には、電動機が圧縮機構の上方に設けられているものもある。そのような密閉型圧縮機では、回転子のふれまわりに伴い、クランク軸が主軸部の上端部を支点として撓む。クランク軸の直径を維持したまま、電動機コア巾を大きくすると、クランク軸の剛性は変わらないため、回転子のふれまわりが大きくなるほど、主軸部の上端部を支点としたクランク軸の撓みが増大する。その結果、油膜の流体潤滑が阻害され、主軸受の上端部が主軸部に接触して主軸受の上端部又は主軸部にスカッフが発生するおそれがある。 In the configuration described in Patent Document 1, the electric motor is provided below the compression mechanism, but some hermetic compressors are provided with the electric motor above the compression mechanism. In such a hermetic compressor, the crankshaft bends with the upper end portion of the main shaft portion as a fulcrum as the rotor swings. If the motor core width is increased while maintaining the crankshaft diameter, the rigidity of the crankshaft will not change. . As a result, fluid lubrication of the oil film is hindered, and the upper end of the main bearing may come into contact with the main shaft and scuffing may occur at the upper end of the main bearing or the main shaft.
本発明は、圧縮機において、クランク軸の撓みが増大しても、電動機側の軸受の上端部がクランク軸に接触しないようにすることを目的とする。 An object of the present invention is to prevent an upper end portion of a bearing on an electric motor side from coming into contact with a crankshaft even if the deflection of the crankshaft increases in a compressor.
本発明の一態様に係る圧縮機は、
底部に冷凍機油が貯留された容器と、
前記容器に収納された電動機と、
前記容器の内部で前記電動機の下方に配置され、前記クランク軸を介して伝達される前記電動機の回転力によって駆動される圧縮機構であり、前記クランク軸が嵌められ、前記クランク軸を介して前記容器の底部から前記冷凍機油が供給されることで内周面に油膜が形成される軸受を、前記電動機側に有する圧縮機構とを備え、
前記軸受の上端部の内周面が湾曲していることで前記軸受の上端部の内径が上方に向かって徐々に大きくなっている。A compressor according to an aspect of the present invention is provided.
A container in which refrigerator oil is stored at the bottom;
An electric motor housed in the container;
A compression mechanism disposed below the electric motor inside the container and driven by the rotational force of the electric motor transmitted through the crankshaft, wherein the crankshaft is fitted and the crankshaft is used to A compression mechanism having a bearing on the inner side of the motor, on which an oil film is formed by supplying the refrigerating machine oil from the bottom of the container,
Since the inner peripheral surface of the upper end portion of the bearing is curved, the inner diameter of the upper end portion of the bearing is gradually increased upward.
本発明では、電動機側の軸受の上端部の内周面が湾曲していることで当該軸受の上端部の内径が上方に向かって徐々に大きくなっている。このため、本発明によれば、クランク軸の撓みが増大しても、当該軸受の上端部がクランク軸に接触しにくくなる。 In the present invention, since the inner peripheral surface of the upper end portion of the bearing on the motor side is curved, the inner diameter of the upper end portion of the bearing is gradually increased upward. For this reason, according to this invention, even if the bending of a crankshaft increases, the upper end part of the said bearing becomes difficult to contact a crankshaft.
以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には、同一符号を付している。実施の形態の説明において、同一又は相当する部分については、その説明を適宜省略又は簡略化する。装置、機器、器具、部品等の構成について、その材質、形状、大きさ等は、本発明の範囲内で適宜変更することができる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part which is the same or it corresponds in each figure. In the description of the embodiments, the description of the same or corresponding parts will be omitted or simplified as appropriate. About the structure of an apparatus, an apparatus, an instrument, parts, etc., the material, shape, size, etc. can be suitably changed within the scope of the present invention.
実施の形態1.
本実施の形態に係る装置及び機器の構成、本実施の形態に係る機器の動作、本実施の形態に係る機器の構成要素の詳細な構成、本実施の形態の効果を順番に説明する。Embodiment 1 FIG.
The configuration of the apparatus and device according to this embodiment, the operation of the device according to this embodiment, the detailed configuration of the components of the device according to this embodiment, and the effects of this embodiment will be described in order.
***構成の説明***
図1及び図2を参照して、本実施の形態に係る装置である冷凍サイクル装置10の構成を説明する。*** Explanation of configuration ***
With reference to FIG.1 and FIG.2, the structure of the refrigerating-
図1は、冷房運転時の冷媒回路11を示している。図2は、暖房運転時の冷媒回路11を示している。 FIG. 1 shows the refrigerant circuit 11 during cooling operation. FIG. 2 shows the refrigerant circuit 11 during heating operation.
冷凍サイクル装置10は、本実施の形態では、空気調和機であるが、冷蔵庫、ヒートポンプサイクル装置といった空気調和機以外の装置であってもよい。
The
冷凍サイクル装置10は、冷媒が循環する冷媒回路11を備える。冷凍サイクル装置10は、さらに、圧縮機12と、四方弁13と、室外熱交換器である第1熱交換器14と、膨張弁である膨張機構15と、室内熱交換器である第2熱交換器16とを備える。圧縮機12と、四方弁13と、第1熱交換器14と、膨張機構15と、第2熱交換器16は、冷媒回路11に接続されている。
The
圧縮機12は、冷媒を圧縮する。四方弁13は、冷房運転時と暖房運転時とで冷媒の流れる方向を切り換える。第1熱交換器14は、冷房運転時には凝縮器として動作し、圧縮機12により圧縮された冷媒を放熱させる。即ち、第1熱交換器14は、圧縮機12により圧縮された冷媒を用いて熱交換を行う。第1熱交換器14は、暖房運転時には蒸発器として動作し、室外空気と膨張機構15で膨張した冷媒との間で熱交換を行って冷媒を加熱する。膨張機構15は、凝縮器で放熱した冷媒を膨張させる。第2熱交換器16は、暖房運転時には凝縮器として動作し、圧縮機12により圧縮された冷媒を放熱させる。即ち、第2熱交換器16は、圧縮機12により圧縮された冷媒を用いて熱交換を行う。第2熱交換器16は、冷房運転時には蒸発器として動作し、室内空気と膨張機構15で膨張した冷媒との間で熱交換を行って冷媒を加熱する。
The
冷凍サイクル装置10は、さらに、制御装置17を備える。
The
制御装置17は、具体的には、マイクロコンピュータである。図1及び図2では、制御装置17と圧縮機12との接続しか示していないが、制御装置17は、圧縮機12だけでなく、冷媒回路11に接続された各要素に接続される。制御装置17は、各要素の状態を監視したり、制御したりする。
Specifically, the
冷媒回路11を循環する冷媒としては、R32冷媒、R290(プロパン)冷媒、R407C冷媒、R410A冷媒、R744(CO2)冷媒、R1234yf冷媒等、任意の冷媒を使用することができる。As the refrigerant circulating in the refrigerant circuit 11, any refrigerant such as R32 refrigerant, R290 (propane) refrigerant, R407C refrigerant, R410A refrigerant, R744 (CO 2 ) refrigerant, R1234yf refrigerant, or the like can be used.
図3を参照して、本実施の形態に係る機器である圧縮機12の構成を説明する。
With reference to FIG. 3, the structure of the
図3は、圧縮機12の縦断面を示している。なお、図3において、断面を表すハッチングは省略している。
FIG. 3 shows a longitudinal section of the
圧縮機12は、本実施の形態では、密閉型圧縮機である。圧縮機12は、具体的には、1シリンダのロータリ圧縮機であるが、2シリンダ以上のロータリ圧縮機、スクロール圧縮機、或いは、レシプロ圧縮機であってもよい。
In the present embodiment, the
圧縮機12は、容器20と、圧縮機構30と、電動機40と、クランク軸50とを備える。
The
容器20は、具体的には、密閉容器である。容器20の底部には、冷凍機油25が貯留されている。容器20には、冷媒を吸入するための吸入管21と、冷媒を吐出するための吐出管22とが取り付けられている。
The
電動機40は、容器20に収納されている。具体的には、電動機40は、容器20の内側上部に設置されている。電動機40は、本実施の形態では、集中巻のモータであるが、分布巻のモータであってもよい。
The
圧縮機構30は、容器20に収納されている。具体的には、圧縮機構30は、容器20の内側下部に設置されている。即ち、圧縮機構30は、容器20の内部で電動機40の下方に配置されている。
The
電動機40と圧縮機構30は、クランク軸50によって連結されている。クランク軸50は、冷凍機油25の給油路と電動機40の回転軸とを形成している。
The
冷凍機油25は、クランク軸50の回転に伴い、クランク軸50の下部に設けられたオイルポンプによって汲み上げられ、圧縮機構30の各摺動部へ供給され、圧縮機構30の各摺動部を潤滑する。冷凍機油25としては、合成油であるPOE(ポリオールエステル)、PVE(ポリビニルエーテル)、AB(アルキルベンゼン)等が使用される。
As the
圧縮機構30は、クランク軸50を介して伝達される電動機40の回転力によって駆動されることで冷媒を圧縮する。この冷媒は、具体的には、吸入管21に吸入された低圧のガス冷媒である。圧縮機構30で圧縮された高温かつ高圧のガス冷媒は、圧縮機構30から容器20内に吐出される。
The
クランク軸50は、偏心軸部51と、主軸部52と、副軸部53とからなる。これらは、軸方向において主軸部52、偏心軸部51、副軸部53の順に設けられている。即ち、偏心軸部51の軸方向一端側に主軸部52、偏心軸部51の軸方向他端側に副軸部53が設けられている。偏心軸部51、主軸部52及び副軸部53は、それぞれ円柱状である。主軸部52と副軸部53は、互いの中心軸が一致するように、即ち、同軸に設けられている。偏心軸部51は、中心軸が主軸部52及び副軸部53の中心軸からずれるように設けられている。主軸部52及び副軸部53が中心軸周りに回転すると、偏心軸部51は偏心回転する。
The
以下では、電動機40の詳細を説明する。
Below, the detail of the
電動機40は、本実施の形態では、ブラシレスDC(Direct・Current)モータであるが、誘導電動機等、ブラシレスDCモータ以外のモータであってもよい。
The
電動機40は、固定子41と、回転子42とを備える。
The
固定子41は、円筒状であり、容器20の内周面に接するように固定されている。回転子42は、円柱状であり、固定子41の内側に幅が0.3ミリメートル以上1.0ミリメートル以下の空隙を介して設置されている。
The
固定子41は、固定子鉄心43と、巻線44とを備える。固定子鉄心43は、鉄を主成分とする、厚さが0.1ミリメートル以上1.5ミリメートル以下の複数枚の電磁鋼板を一定の形状に打ち抜き、軸方向に積層し、カシメ又は溶接等により固定して製作される。固定子鉄心43は、外径が容器20の中間部の内径よりも大きく、容器20の内側に焼き嵌めされて固定されている。巻線44は、固定子鉄心43に巻かれている。具体的には、巻線44は、固定子鉄心43に絶縁部材を介して集中巻で巻かれている。巻線44は、芯線と、芯線を覆う少なくとも1層の被膜とからなる。本実施の形態において、芯線の材質は、銅である。被膜の材質は、AI(アミドイミド)/EI(エステルイミド)である。絶縁部材の材質は、PET(ポリエチレンテレフタレート)である。なお、芯線の材質は、アルミニウムであってもよい。絶縁部材の材質は、PBT(ポリブチレンテレフタレート)、FEP(テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体)、PFA(テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、LCP(液晶ポリマー)、PPS(ポリフェニレンサルファイド)、又は、フェノール樹脂であってもよい。巻線44には、図示していないリード線の一端が接続されている。
The
回転子42は、回転子鉄心45と、図示していない永久磁石とを備える。回転子鉄心45は、固定子鉄心43と同じように、鉄を主成分とする、厚さが0.1ミリメートル以上1.5ミリメートル以下の複数枚の電磁鋼板を一定の形状に打ち抜き、軸方向に積層し、カシメ又は溶接等により固定して製作される。永久磁石は、回転子鉄心45に形成された複数の挿入孔に挿入されている。永久磁石は、磁極を形成する。永久磁石としては、フェライト磁石、又は、希土類磁石が使用される。 The rotor 42 includes a rotor core 45 and a permanent magnet (not shown). As with the stator core 43, the rotor core 45 is formed by punching a plurality of electrical steel sheets mainly composed of iron and having a thickness of 0.1 mm or more and 1.5 mm or less into a certain shape and axially. And are fixed by caulking or welding. The permanent magnet is inserted into a plurality of insertion holes formed in the rotor core 45. The permanent magnet forms a magnetic pole. As the permanent magnet, a ferrite magnet or a rare earth magnet is used.
回転子鉄心45の平面視中心には、クランク軸50の主軸部52が焼き嵌め又は圧入される軸孔が形成されている。図示していないが、回転子鉄心45の軸孔の周囲には、軸方向に貫通する複数の貫通孔が形成されている。それぞれの貫通孔は、後述する吐出マフラ35から容器20内の空間へ放出されるガス冷媒の通路の1つとなる。
A shaft hole in which the
図示していないが、電動機40が誘導電動機として構成される場合には、回転子鉄心45に形成された複数のスロットにアルミニウム又は銅等で形成される導体が充填又は挿入される。そして、導体の両端をエンドリングで短絡したかご形巻線が形成される。
Although not shown, when the
容器20の頂部には、インバータ装置等の外部電源と接続する端子24が取り付けられている。端子24は、具体的には、ガラス端子である。本実施の形態において、端子24は、溶接により容器20に固定されている。端子24には、前述したリード線の他端が接続されている。これにより、端子24と電動機40の巻線44とが電気的に接続されている。
A terminal 24 connected to an external power source such as an inverter device is attached to the top of the
容器20の頂部には、さらに、軸方向両端が開口した吐出管22が取り付けられている。圧縮機構30から吐出されるガス冷媒は、容器20内の空間から吐出管22を通って外部の冷媒回路11へ吐出される。
On the top of the
以下では、図3だけでなく図4も参照して、圧縮機構30の詳細を説明する。
Hereinafter, details of the
図4は、図1のA−A線、即ち、クランク軸50の軸方向と垂直な平面で圧縮機構30を切断した場合の切断面を示している。なお、図4において、断面を表すハッチングは省略している。
FIG. 4 shows a cut surface when the
圧縮機構30は、シリンダ31と、ローリングピストン32と、主軸受33と、副軸受34と、吐出マフラ35とを備える。
The
シリンダ31の内周は、平面視円形である。シリンダ31の内部には、平面視円形の空間であるシリンダ室61が形成されている。シリンダ31の外周面には、冷媒回路11からガス冷媒を吸入するための吸入口が設けられている。吸入口から吸入された冷媒は、シリンダ室61で圧縮される。シリンダ31は、軸方向両端が開口している。
The inner circumference of the
ローリングピストン32は、リング状である。よって、ローリングピストン32の内周及び外周は、平面視円形である。ローリングピストン32は、シリンダ室61内で偏心回転する。ローリングピストン32は、ローリングピストン32の回転軸となるクランク軸50の偏心軸部51に摺動自在に嵌められている。
The rolling
シリンダ31には、シリンダ室61につながり、半径方向に延びるベーン溝62が設けられている。ベーン溝62の外側には、ベーン溝62につながる平面視円形の空間である背圧室63が形成されている。ベーン溝62内には、シリンダ室61を低圧の作動室である吸入室と高圧の作動室である圧縮室とに仕切るためのベーン64が設置されている。ベーン64は、先端が丸まった板状である。ベーン64は、ベーン溝62内で摺動しながら往復運動する。ベーン64は、背圧室63に設けられたベーンスプリングによって常にローリングピストン32に押し付けられている。容器20内が高圧であるため、圧縮機12の運転が開始すると、ベーン64の背圧室63側の面であるベーン背面に容器20内の圧力とシリンダ室61内の圧力との差による力が作用する。このため、ベーンスプリングは、主に容器20内とシリンダ室61内の圧力に差がない圧縮機12の起動時に、ベーン64をローリングピストン32に押し付ける目的で使用される。
The
主軸受33は、側面視逆T字状である。主軸受33は、クランク軸50の偏心軸部51よりも上の部分である主軸部52に摺動自在に嵌められている。クランク軸50の内部には、給油路となる貫通孔54が軸方向に沿って設けられており、主軸受33と主軸部52との間には、この貫通孔54を介して吸い上げられた冷凍機油25が供給されることで油膜が形成されている。主軸受33は、シリンダ31のシリンダ室61及びベーン溝62の上側を閉塞している。即ち、主軸受33は、シリンダ31内の2つの作動室の上側を閉塞している。
The
副軸受34は、側面視T字状である。副軸受34は、クランク軸50の偏心軸部51よりも下の部分である副軸部53に摺動自在に嵌められている。副軸受34と副軸部53との間には、クランク軸50の貫通孔54を介して吸い上げられた冷凍機油25が供給されることで油膜が形成されている。副軸受34は、シリンダ31のシリンダ室61及びベーン溝62の下側を閉塞している。即ち、副軸受34は、シリンダ31内の2つの作動室の下側を閉塞している。
The
主軸受33と副軸受34は、それぞれボルト等の締結具36によってシリンダ31に固定され、ローリングピストン32の回転軸であるクランク軸50を支持している。主軸受33は、主軸受33と主軸部52との間の油膜の流体潤滑によって主軸部52に接触せずに主軸部52を支持している。副軸受34は、主軸受33と同様に、副軸受34と副軸部53との間の油膜の流体潤滑によって副軸部53に接触せずに副軸部53を支持している。
The
図示していないが、主軸受33には、シリンダ室61で圧縮された冷媒を冷媒回路11に吐出するための吐出口が設けられている。吐出口は、シリンダ室61がベーン64によって吸入室と圧縮室とに仕切られているときに圧縮室につながる位置にある。主軸受33には、吐出口を開閉自在に閉塞する吐出弁が取り付けられている。吐出弁は、圧縮室内のガス冷媒が所望の圧力になるまで閉じ、圧縮室内のガス冷媒が所望の圧力になると開く。これにより、シリンダ31からのガス冷媒の吐出タイミングが制御される。
Although not shown, the
吐出マフラ35は、主軸受33の外側に取り付けられている。吐出弁が開いたときに吐出される高温かつ高圧のガス冷媒は、一旦吐出マフラ35に入り、その後吐出マフラ35から容器20内の空間に放出される。なお、吐出口及び吐出弁は、副軸受34、或いは、主軸受33と副軸受34との両方に設けられていてもよい。吐出マフラ35は、吐出口及び吐出弁が設けられている軸受の外側に取り付けられる。
The
容器20の横には、吸入マフラ23が設けられている。吸入マフラ23は、冷媒回路11から低圧のガス冷媒を吸入する。吸入マフラ23は、液冷媒が戻る場合に液冷媒が直接シリンダ31のシリンダ室61に入り込むことを抑制する。吸入マフラ23は、シリンダ31の外周面に設けられた吸入口に吸入管21を介して接続されている。吸入口は、シリンダ室61がベーン64によって吸入室と圧縮室とに仕切られているときに吸入室につながる位置にある。吸入マフラ23の本体は、溶接等により容器20の側面に固定されている。
A
本実施の形態において、シリンダ31、主軸受33及び副軸受34の材質は、焼結鋼であるが、ねずみ鋳鉄又は炭素鋼であってもよい。ローリングピストン32の材質は、クロム等を含有する合金鋼である。ベーン64の材質は、高速度工具鋼である。
In the present embodiment, the material of the
図示していないが、圧縮機12がスイング式のロータリ圧縮機として構成される場合には、ベーン64が、ローリングピストン32と一体に設けられる。クランク軸50が駆動されると、ベーン64は、ローリングピストン32に回転自在に取り付けられた支持体の溝に沿って往復運動する。ベーン64は、ローリングピストン32の回転に従って揺動しながら半径方向へ進退することによって、シリンダ室61の内部を圧縮室と吸入室とに区画する。支持体は、横断面が半円形状の2個の柱状部材で構成される。支持体は、シリンダ31の吸入口と吐出口との中間部に形成された円形状の保持孔に回転自在に嵌められる。
Although not shown, when the
***動作の説明***
図3及び図4を参照して、本実施の形態に係る機器である圧縮機12の動作を説明する。圧縮機12の動作は、本実施の形態に係る冷媒圧縮方法に相当する。*** Explanation of operation ***
With reference to FIG.3 and FIG.4, operation | movement of the
端子24からリード線を介して電動機40の固定子41に電力が供給される。これにより、固定子41の巻線44に電流が流れ、巻線44から磁束が発生する。電動機40の回転子42は、巻線44から発生する磁束と、回転子42の永久磁石から発生する磁束との作用によって回転する。回転子42の回転によって、回転子42に固定されたクランク軸50が回転する。クランク軸50の回転に伴い、圧縮機構30のローリングピストン32が圧縮機構30のシリンダ31のシリンダ室61内で偏心回転する。シリンダ31とローリングピストン32との間の空間であるシリンダ室61は、ベーン64によって吸入室と圧縮室とに分割されている。クランク軸50の回転に伴い、吸入室の容積と圧縮室の容積とが変化する。吸入室では、徐々に容積が拡大することにより、吸入マフラ23から低圧のガス冷媒が吸入される。圧縮室では、徐々に容積が縮小することにより、中のガス冷媒が圧縮される。圧縮され、高圧かつ高温となったガス冷媒は、吐出マフラ35から容器20内の空間に吐出される。吐出されたガス冷媒は、さらに、電動機40を通過して容器20の頂部にある吐出管22から容器20の外へ吐出される。容器20の外へ吐出された冷媒は、冷媒回路11を通って、再び吸入マフラ23に戻ってくる。
Electric power is supplied from the terminal 24 to the
***詳細な構成の説明***
図5を参照して、本実施の形態に係る機器の構成要素である主軸受33の詳細な構成を説明する。*** Detailed explanation of the structure ***
With reference to FIG. 5, the detailed structure of the
図5は、圧縮機構30及びクランク軸50の一部の縦断面を示している。なお、図5において、断面を表すハッチングは省略している。
FIG. 5 shows a longitudinal section of a part of the
前述したように、圧縮機構30は、主軸受33を、電動機40側に有し、副軸受34を、電動機40側と逆側に有する。主軸受33及び副軸受34のそれぞれには、クランク軸50が嵌められている。具体的には、主軸受33に主軸部52が摺動自在に嵌められ、副軸受34に副軸部53が摺動自在に嵌められている。主軸受33及び副軸受34のそれぞれの内周面には、クランク軸50を介して容器20の底部から冷凍機油25が供給されることで油膜が形成されている。主軸受33及び副軸受34は、油膜の流体潤滑によってクランク軸50に接触せずにクランク軸50を支持している。
As described above, the
主軸受33は、平板状の固定部71と、円筒状の軸受部72とを有する。固定部71は、前述した締結具36でシリンダ31の上側に固定されている。軸受部72は、固定部71から、シリンダ31とは逆方向、即ち、回転子42の方向に立ち上がっている。軸受部72の軸方向両端には、開口が設けられている。これらの開口同士をつなぐ空間には、一方の開口から他方の開口へ貫通するように、主軸部52が挿入されている。
The
副軸受34は、主軸受33と同様に、平板状の固定部73と、円筒状の軸受部74とを有する。固定部73は、前述した締結具36でシリンダ31の下側に固定されている。軸受部74は、固定部73から、シリンダ31とは逆方向、即ち、容器20の底部の方向に立ち上がっている。軸受部74の軸方向両端には、開口が設けられている。これらの開口同士をつなぐ空間には、一方の開口から他方の開口へ貫通するように、副軸部53が挿入されている。
Similar to the
本実施の形態では、電動機40が圧縮機構30の上方に設けられている。そのため、回転子42のふれまわりが大きくなるほど、主軸部52の上端部を支点としたクランク軸50の撓みが増大する。この撓みによって、主軸受33と主軸部52との間に形成された油膜の流体潤滑が阻害されると、主軸受33の上端部81が主軸部52に接触して主軸受33の上端部81又は主軸部52にスカッフが発生するおそれがある。したがって、主軸受33と主軸部52との少なくともいずれかが、回転子42のふれまわりが大きくなっても油膜の流体潤滑を適切に保てるような構成になっている必要がある。
In the present embodiment, the
主軸部52の直径を大きくして主軸部52の剛性を高めれば、回転子42のふれまわりに伴うクランク軸50の撓みを低減することができる。しかし、圧縮機12を小型化及び大容量化するためには、主軸部52の直径を維持したまま、電動機コア巾を大きくすることが望ましい。そのため、本実施の形態では、主軸受33の構成を工夫することで油膜の流体潤滑の維持を図っている。即ち、本実施の形態では、副軸受34よりも電動機40に近い位置に設けられている主軸受33が、回転子42のふれまわりに伴うクランク軸50の撓みの影響を大きく受けるが、その撓みに対して油膜の流体潤滑を適切に保てるような構成になっている。具体的には、主軸受33の上端部81の内周面82が湾曲していることで主軸受33の上端部81の内径が上方に向かって徐々に大きくなっている。この構成によれば、主軸受33の上端部81におけるバリ発生防止の効果も得られる。
If the diameter of the
本実施の形態では、主軸受33の下端部83の内周面84が傾斜していることで主軸受33の下端部83の内径が下方に向かって徐々に大きくなっている。即ち、主軸受33の下端部83の内周部が面取りされている。この構成によれば、主軸受33の下端部83におけるバリ発生防止の効果が得られる。
In the present embodiment, the inner
主軸受33の上端部81の内周面82が湾曲している部分である湾曲部85の垂直距離D1は、0.1ミリメートル以上2.0ミリメートル以下であることが望ましい。湾曲部85の垂直距離を3ミリメートル以上に延長すると、低回転数で圧縮機12が運転している場合等、クランク軸50の撓みが小さいときには、湾曲部85とクランク軸50との隙間55が広いために油膜が有効に作用しない範囲が拡大する。その結果、実質的な軸受長さが減少してしまい、主軸受33の上端部81又は主軸部52にスカッフが発生するおそれがある。同じ理由から、主軸受33の下端部83の内周面84が傾斜している部分である傾斜部86の垂直距離D2も、0.1ミリメートル以上2.0ミリメートル以下であることが望ましい。
The vertical distance D1 of the curved portion 85, which is a portion where the inner peripheral surface 82 of the
本実施の形態では、湾曲部85の垂直距離D1が傾斜部86の垂直距離D2と同じである。主軸受33の上端部81の縦断面における湾曲部85の内周面82の形状は、傾斜部86の垂直距離D2と同じ長さの半径を持つ円弧である。このような円弧形状を採用することで、図6に示すように、傾斜部86と同じ面取りを採用するよりも油膜負荷容量を確保することができる。よって、クランク軸50が大きく撓んだときに、油膜の流体潤滑を維持することができる。また、前述したように、円弧形状を採用した湾曲部85の垂直距離D1を0.1ミリメートル以上2.0ミリメートル以下とすることで、実質的な軸受長さを確保することができる。よって、クランク軸50が撓んでいないときにも、油膜の流体潤滑を維持することができる。
In the present embodiment, the vertical distance D1 of the curved portion 85 is the same as the vertical distance D2 of the
傾斜部86とクランク軸50との隙間56は、油膜の流体潤滑を維持しやすくするために、なるべく狭くすることが望ましい。一方、湾曲部85とクランク軸50との隙間55は、クランク軸50が大きく撓んだときの金属接触を避けられる程度に広くする必要がある。したがって、湾曲部85とクランク軸50との隙間55の最大幅W1は、傾斜部86とクランク軸50との隙間56の最大幅W2よりも広いことが望ましい。
It is desirable that the
***実施の形態の効果の説明***
本実施の形態では、主軸受33の上端部81の内周面82が湾曲していることで主軸受33の上端部81の内径が上方に向かって徐々に大きくなっている。このため、本実施の形態によれば、主軸部52の上端部を支点としたクランク軸50の撓みが増大しても、主軸受33の上端部81が主軸部52に接触しにくくなる。よって、主軸受33の上端部81又は主軸部52におけるスカッフの発生を防止することができる。*** Explanation of the effect of the embodiment ***
In the present embodiment, the inner peripheral surface 82 of the
小型かつ高出力の空気調和機を製作するためには、圧縮機12に、小型で、排除容積の大きい圧縮機構30が必要となる。また、地球環境保護のため、使用が提案されている冷媒のうち、低圧縮条件で使用される冷媒は、冷媒回路11内での循環量を増加させないと、従来の冷媒と同じポテンシャルが得られない。よって、そのような冷媒を使用するためにも、排除容積の大きい圧縮機構30が必要となる。
In order to manufacture a small and high output air conditioner, the
排除容積の拡大方法として、圧縮機構30のシリンダ数を増やす方法がある。しかし、シリンダ数を増やす場合、圧縮機12が軸方向、即ち、高さ方向に伸長されるので、小型化が難しくなる。また、シリンダ数の増加により、圧縮機構30の構造が複雑となり、部品点数が増加し、信頼性確保のための設計負荷が増大し、コストが上昇する。
As a method for expanding the excluded volume, there is a method for increasing the number of cylinders of the
圧縮機12の大きさを維持するか或いは小さくし、排除容積を拡大するためには、圧縮機構30のシリンダ室61の内径とクランク軸50の直径を維持したまま、クランク軸50の偏心軸部51の偏心量を大きくすることが最適である。排除容積に応じた電動機40の出力向上のため、電動機コア巾を大きくすることが有効である。
In order to maintain or reduce the size of the
しかし、クランク軸50の直径を維持したまま、電動機コア巾を大きくすると、回転子42の重量増大及び重心位置上昇により、回転子42のふれまわりが大きくなる。クランク軸50の剛性は変わらないため、回転子42のふれまわりが大きくなるほど、主軸部52の上端部を支点としたクランク軸50の撓みが増大する。この撓みによって、油膜の流体潤滑が阻害されると、主軸受33の上端部81が主軸部52に接触して主軸受33の上端部81又は主軸部52にスカッフが発生するおそれがある。
However, if the electric motor core width is increased while maintaining the diameter of the
本実施の形態では、主軸受33の回転子42に近い上端のみに円弧形状の湾曲部85が設けられている。その円弧の半径は、主軸受33の回転子42から遠い下端の面取りと同じ長さ、望ましくは、0.1ミリメートル以上2.0ミリメートル以下である。よって、クランク軸50が大きく撓んだときに、面取りよりも油膜負荷容量を確保することができる。また、クランク軸50が撓んでいないときにも、実質的な軸受長さを確保することができる。したがって、本実施の形態によれば、主軸受33の上端部81又は主軸部52のスカッフを防止することができる。
In the present embodiment, an arc-shaped curved portion 85 is provided only at the upper end of the
本実施の形態では、回転子42の片側のみに軸受が設けられている。そのため、軸受の回転子42に近い側では、クランク軸50の撓み量が大きく、軸受の回転子42から遠い側では、クランク軸50の撓み量が小さい。したがって、副軸受34よりも電動機40に近い位置に設けられている主軸受33の回転子42に近い側の端のみに円弧形状を採用し、回転子42から遠い側の端は面取りでとどめることで、好適な主軸受33を実現できる。
In the present embodiment, a bearing is provided only on one side of the rotor 42. Therefore, the amount of bending of the
以上説明したように、本実施の形態では、主軸部52の上端部を支点としたクランク軸50の撓みが増大しても油膜負荷容量を確保することができるとともに、実質的な軸受長さを確保することができる。したがって、主軸受33の先端部及び実質長さ部分のいずれの潤滑性も低下せず、スカッフを防止することができる。これにより、高性能で、信頼性が高い圧縮機12を得ることができる。
As described above, in the present embodiment, the oil film load capacity can be secured even if the deflection of the
***他の構成***
本実施の形態では、主軸受33の下端部83に傾斜部86が設けられているが、傾斜部86はなくてもよい。即ち、主軸受33の下端部83の内周部は、面取りされていなくてもよい。*** Other configurations ***
In the present embodiment, the
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この実施の形態を部分的に実施しても構わない。具体的には、この実施の形態の説明において装置又は機器の構成要素として説明するもののうち、いずれか1つのみを採用してもよいし、いくつかの任意の組み合わせを採用してもよい。なお、本発明は、この実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, you may implement this embodiment partially. Specifically, only one of those described as components of the apparatus or device in the description of this embodiment may be employed, or some arbitrary combinations may be employed. In addition, this invention is not limited to this embodiment, A various change is possible as needed.
10 冷凍サイクル装置、11 冷媒回路、12 圧縮機、13 四方弁、14 第1熱交換器、15 膨張機構、16 第2熱交換器、17 制御装置、20 容器、21 吸入管、22 吐出管、23 吸入マフラ、24 端子、25 冷凍機油、30 圧縮機構、31 シリンダ、32 ローリングピストン、33 主軸受、34 副軸受、35 吐出マフラ、36 締結具、40 電動機、41 固定子、42 回転子、43 固定子鉄心、44 巻線、45 回転子鉄心、50 クランク軸、51 偏心軸部、52 主軸部、53 副軸部、54 貫通孔、55 隙間、56 隙間、61 シリンダ室、62 ベーン溝、63 背圧室、64 ベーン、71 固定部、72 軸受部、73 固定部、74 軸受部、81 上端部、82 内周面、83 下端部、84 内周面、85 湾曲部、86 傾斜部。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記容器に収納された電動機と、
前記冷凍機油の給油路と前記電動機の回転軸とを形成するクランク軸と、
前記容器の内部で前記電動機の下方に配置され、前記クランク軸を介して伝達される前記電動機の回転力によって駆動される圧縮機構であり、前記クランク軸が嵌められ、前記クランク軸を介して前記容器の底部から前記冷凍機油が供給されることで内周面に油膜が形成される軸受を、前記電動機側に有する圧縮機構と
を備え、
前記軸受の上端部の内周面が湾曲していることで前記軸受の上端部の内径が上方に向かって徐々に大きくなっている圧縮機。A container in which refrigerator oil is stored at the bottom;
An electric motor housed in the container;
A crankshaft forming an oil supply passage for the refrigerating machine oil and a rotating shaft of the electric motor;
A compression mechanism disposed below the electric motor inside the container and driven by the rotational force of the electric motor transmitted through the crankshaft, wherein the crankshaft is fitted and the crankshaft is used to A compression mechanism having a bearing on the inner side of the motor, on which an oil film is formed by supplying the refrigerating machine oil from the bottom of the container,
A compressor in which an inner diameter of an upper end portion of the bearing is curved so that an inner diameter of the upper end portion of the bearing is gradually increased upward.
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