JPH11247761A - 密閉形圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】圧縮機が、高負荷運転されるとクランク軸のた
わみが大きくなり、クランク軸の一部が軸受け摺動部材
内径に線接触もしくは点接触して、油膜切れが発生し摩
耗、割れに至る場合がある。る。 【解決手段】軸受け近傍にあるクランク軸外径を小さく
した段差部Ａ点が、軸受け摺動部材の内径端部Ｂ点よ
り、軸方向で軸受け摺動材端部よりに位置させ、かつ軸
受け摺動部材の外径端部Ｃ点を、軸受け摺動部材の内径
端部Ｂ点より、軸方向で軸受け摺動部材端部側に位置さ
せる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷凍、空調用の冷
媒圧縮機として用いられる密閉形圧縮機に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】密閉形圧縮機として、レシプロ、ロータ
リ、スクロール等の様々なタイプの圧縮機が知られてい
る。ここでは従来技術の説明をスクロール圧縮機を例と
って説明する。図５にスクロール圧縮機の縦断面図を示
す。密閉容器１内に、圧縮機構部２と電動機部９とがク
ランク軸６を介して連結して収納される。圧縮機構部２
は、鏡板に渦巻き状のラップを有する固定スクロール３
と旋回スクロール４を、ラップ同士が互いに噛み合うよ
うにすることで圧縮室５を形成する。さらに、圧縮機構
部２には、旋回スクロール４を旋回運動させるための自
転阻止（防止）部材であるオルダムリング１３と前記固
定スクロールと結合されたフレーム７を備えている。

【０００３】電動機部９は、前記フレーム７の軸受けを
介して回転自在に支持されるクランク軸６に連結されて
いる。

【０００４】特開平５−１９５９６７号公報には、脆性
材料たとえばカーボン材やセラミック材などを円筒状に
加工し軸受け摺動部材７ａ、４ａとして、前記フレーム
の軸受け部および前記旋回スクロールの軸受け部に圧入
して主軸受けと旋回スクロール軸受けとすることが記載
されている。

【０００５】クランク軸の軸受け接触部近傍にはスラス
ト面６ａがあり、クランク軸外径とスラスト面が公差す
る部分のクランク軸外径が、軸受け内径側に突き出るこ
とがないよう、スラスト面近傍のクランク軸外径に外径
を小さくした段差部分６ｂを設け、加工を容易にしてい
る。

【０００６】また、脆性材料たとえばカーボン材やセラ
ミック材などを円筒状に加工した軸受け摺動部材７ａ、
４ａは、外径端部に圧入するための面取りを設け、内径
端部にはバリやエッジを除去するため面取りを設けてい
る。

【０００７】また、密閉形回転式圧縮機、密閉形往復式
圧縮機においても、圧縮機構部と電動機部とを介するク
ランク軸を回転自在に支持する軸受けについて、脆性材
料を円筒状に加工し圧入する軸受け部材とクランク軸外
径を小さくした段差部分は同じ構造としている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の構造では、
次に説明するような問題がある。◆圧縮機が高負荷運転
されるとクランク軸のたわみが大きくなる。それによ
り、図６に示すように前記クランク軸のスラスト面近傍
のクランク軸外径に外径を小さくした段差部Ａ点および
図７に示すクランク軸端部Ａ点が、軸受け摺動部材７
ａ、４ａの内径に線接触もしくは点接触して、油膜切れ
が発生し摩耗に至る場合がある。

【０００９】この摩耗を防止するため、図８に示すよう
にクランク軸のスラスト面近傍のクランク軸外径を小さ
くした段差部Ａ点もしくは図９に示すクランク軸端部Ａ
点を軸受け摺動部材の内径端部Ｂ点より、軸方向で軸受
け摺動面の外側に位置させる（Ａ点を軸受摺動部材７
ａ、４ａに接触しないように軸受摺動部材より突出させ
る）ことにより、Ａ点が軸受摺動部材７ａ、４ａに接触
しなくなるので、クランク軸のたわみによる荷重に起因
した摩耗はこの点について云えば防止することができ
る。

【００１０】しかし、今度はクランク軸のたわみによる
荷重が軸受け摺動部材内径端部Ｂ点に集中することにな
る。ところで、この場合、軸受け摺動部材外径端部を軸
受内に圧入するため面取りを大きく取っている。この結
果、軸受け摺動部材内径端部Ｂ点の位置は、軸受け摺動
部材外径端部Ｃ点の位置よりも軸方向で軸受け摺動面の
外側（旋回スクロール側）に位置する。それにより、軸
受け摺動部材内径端部Ｂ点にかかった荷重を支えるため
の荷重は、結果的に軸受け摺動部材外径端部Ｃ点に集中
して、軸受け摺動部材の外径内径両面取りにより断面積
が小さくなった部分に曲げモーメントが発生し、軸受け
摺動部材端部が割れに至る恐れがある。

【００１１】特に、従来から使用しているＨＣＦＣ系冷
媒Ｒ２２の代替としてＨＦＣ系２種混合冷媒であるＲ４
１０Ａ、もしくは３種混合冷媒であるＲ４０４Ａを用い
た際、Ｒ２２に比べ高圧力となるため高負荷になり、軸
受け摺動部材が摩耗、割れに至る恐れが強くなる。

【００１２】本発明の目的は、圧縮機のクランク軸がた
わんでも、軸受か若しくはクランク軸の摩耗を低減する
構造を備えた圧縮機を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記目的は、密閉容器に
収納され、クランク軸を介して接続された圧縮機構部と
圧縮機構部を駆動する電動機部とを備え、前記クランク
軸を、軸受け摺動部材を前記軸受けの内径部に挿入した
軸受けに摺動自在に支持した密閉形圧縮機において、前
記クランク軸に外径を小さくした段差部を設け、前記軸
受け摺動部材端部がこの段差部に当接しないようにこの
軸受け摺動部材内径端部を面取りし、この軸受け摺動部
材の前記端部より施された面取り部の角部が、前記軸受
け摺動部材内径端部の面取り角部よりもこの軸受け摺動
部端部側に位置するようにしたことにより達成される。

【００１４】

【発明の実施の形態】密閉形圧縮機として、レシプロ、
ロータリ、スクロール等の様々なタイプの圧縮機がある
が、ここではスクロール圧縮機の構成を例に、以下本発
明の一実施例を図１、図２、図３、図４及び図５を用い
て説明する。

【００１５】図５に示したスクロール圧縮機は、密閉容
器１内に、圧縮機構部２と電動機部９とがクランク軸６
を介して連結して収納される。圧縮機構部２は、鏡板に
渦巻き状のラップを有する固定スクロール３と旋回スク
ロール４を、ラップ同士が互いに噛み合うようにするこ
とで圧縮室５を形成する。この圧縮機構部２は、クラン
ク軸６を介して駆動用の電動機９に連結されている。前
記旋回スクロール４の自転を阻止し旋回運動させるため
のオルダムリング１３と固定スクロール３と結合し且つ
密閉容器１と溶接により固定されるフレーム７を有す
る。フレーム７には、前記電動機部９と連結したクラン
ク軸６を摺動自在に支持する主軸受けを形成する。

【００１６】密閉容器１の外周部には吸入口１０を備
え、この吸入口１０からガス（冷媒）を吸入し、吸入さ
れたガスは、前記両スクロールにより形成される圧縮室
５を中心部に移動させつつ容積を減少させてガスを圧縮
させ、固定スクロール３の中央部の吐出ポート３ａより
吐出される。圧縮室５は常に複数個存在する。 また、
固定スクロール３には圧縮室５の圧力が過圧縮になった
際に圧力を逃がすリリース弁１１が設けられている。

【００１７】図３に示すように、脆性材料たとえばカー
ボン材やセラミック材などを円筒状に加工し軸受け部材
７ａ、４ａとして、前記フレーム７及び旋回スクロール
４の軸受け部に圧入して軸受けを形成する。クランク軸
６のスラスト面近傍には他の部分より外径を小さくした
段差部分６ｂが設けられ、スラスト面との交差部のクラ
ンク軸外径の加工を容易にしている。図３において、ク
ランク軸６は、電動機の回転子に挿入される部分（シャ
フトという）、フレーム７とスラスト面を形成する円盤
部（円周部にバランサを取り付ける）及び軸心が偏心し
たクランク部から構成されこれら３つの部材は１つの材
料から削りだしにより加工形成される。シャフトを削り
出す際、円盤側に向かって加工していくが、円盤部とシ
ャフトの接続部（スラスト面との交差部）は大きな工具
で加工すると直角に加工することができず、両者の接続
部は曲面が形成されてしまう。この曲面が存在するとシ
ャフト径よりも大きな径となる場合、この曲面と軸受と
が接触してしまい摩耗の原因となる。そこで、この曲面
を削る必要があるが、ここでは加工精度を高くする（シ
ャフトと円盤部と接続部における角度を厳密に直角とす
る必要はない（シャフトと円盤とは直角となるように加
工しなければならない））必要はないため、本実施例で
は、小さな工具を用いて曲面部をシャフトの外周面より
も少し多く削ることを許容することにより、加工を容易
にしている。

【００１８】また、図１及び図２に示すように脆性材料
たとえばカーボン材やセラミック材などを円筒状に加工
した軸受け部材７ａ、４ａの、外径端部には軸受け部材
７ａ、４ａをフレーム７に圧入するための面取りを設け
ている。図１及び図２において、軸受け部材の内径端部
Ｂを外径端部Ｃより軸方向で軸受け摺動面の内側（深
部）に位置させる。換言すると、フレーム７側（図１）
では、軸受け部材７ａの外径端部Ｃを内径端部Ｂよりも
スラスト面側（旋回スクロール側）に位置させ、旋回ス
クロール４側軸受け（図２）では、軸受け部材４ａの外
径端部Ｃを内径端部Ｂよりも旋回スクロール側に位置さ
せる。そのために、図１に示すように軸受け摺動部材内
径端部を段付きとするか、もしくは図４に示すように内
径面取りを外径面取りより大きくする。

【００１９】また、クランク軸たわみによる荷重がクラ
ンク軸段差角部Ａから軸受け摺動部材内径にかからない
ように、図１に示すクランク軸外径段差部Ａ点もしくは
図２に示すクランク軸端部Ａ点が、軸受け摺動部材の内
径端部Ｂ点より、軸方向で軸受け摺動面の外側（軸受け
摺動面にかからない）に位置させる。

【００２０】前記課題の中で述べたように従来の構造で
は、高負荷の場合もしくは従来から使用しているＨＣＦ
Ｃ系冷媒Ｒ２２に比べ高圧力となるＨＦＣ系２種混合冷
媒であるＲ４１０Ａ、もしくは３種混合冷媒であるＲ４
０４Ａを用いた際、クランク軸のたわみにより軸受けが
摩耗や割れなどに至る恐れがあったが、上記構造とする
ことにより、クランク軸と軸受け部材内径が線接触もし
くは点接触となることなく、軸受け部材内径の摩耗を防
止でき、かつ、軸受け部材端部の外径内径両面取りによ
り断面積が小さくなった部分に曲げモーメントが集中す
ることなく、軸受け部材端部の割れを防止できる。それ
により高負荷時においても軸受けの摩耗、割れ等が発生
することなく、信頼性の高いスクロール圧縮機とするこ
とができる。

【００２１】図を用いて説明する。図１及び図６におい
て、図６に示した従来構造では、クランク軸６がたわん
だ場合、軸受け部材よりも固いクランク軸の段差の始ま
り部である軸段差角部Ａが、軸受け部材７ａの内壁に接
触してこの軸受け部材７ａを摩耗に至らしめてしまう。
これに対して、図１に示した本実施例では、この軸段差
角部Ａは、軸受け部材７ａの内壁面に径方向で対向して
いないので、接触することはない。このため、摩耗等を
防止することができる。

【００２２】また、図１及び図８を対比すると、図８に
示した従来構造では、クランク軸６がたわんだ結果、摺
動部材内径端部Ｂに荷重が集中し、この荷重を摺動部材
外径端部Ｃにて受けることとなり、この部分に応力が集
中し軸受け摺動部材を破損に至らしめてしまう。これに
対して、図１に示す本実施例においては、摺動部内径端
部Ｂの位置を、摺動部外径端部Ｃの位置よりも、軸方向
摺動面方向に深く面取りを施したので、クランク軸６が
たわんで摺動部内径端部Ｂに荷重がかかっても、摺動部
外径端部Ｃに応力が集中することはない。

【００２３】ちなみに、摺動部内径端部Ｂは、角度があ
るためこの角にてクランク軸６の外周を傷つけることが
懸念されるが、クランク軸６は軸受け摺動部材７ａに比
べ固い材料で形成しているのでクランク軸６が摩耗する
恐れは少ない。一方、摺動部内径端部Ｂの摩耗である
が、この部分が接触する部材は、クランク軸６の外周部
であり、点接触はしなく、例え、片当たりしても摺動部
内径端部Ｂの頂部の角が取れる方向に摩耗するので、何
ら問題がない。

【００２４】

【発明の効果】以上詳細説明したように、本発明によれ
ば、高負荷で運転された場合においても、信頼性の高い
密閉形スクロール圧縮機を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の密閉形圧縮機の軸受け構造断面図であ
る。

【図２】本発明の密閉形圧縮機の軸受け構造断面図であ
る

【図３】本発明の実施例のスクロール圧縮機の圧縮機構
部断面図である

【図４】本発明の密閉形圧縮機の軸受け構造断面図であ
る

【図５】スクロール圧縮機の縦断面図である

【図６】従来の密閉形圧縮機の軸受け構造断面図であ
る。

【図７】従来の密閉形圧縮機の軸受け構造断面図であ
る。

【図８】従来の密閉形圧縮機の軸受け構造断面図であ
る。

【図９】従来の密閉形圧縮機の軸受け構造断面図であ
る。

【符号の説明】

１…密閉容器、２…圧縮機構部、３…固定スクロール、
４…旋回スクロール、５…圧縮室、６…クランク軸、７
…フレーム、９…電動機部、１０…吸入口、１１…リリ
ース弁、１３…オルダムリング。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田村 和己 栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地 株式会社日立製作所冷熱事業部内 (72)発明者 金子 正人 栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地 株式会社日立製作所冷熱事業部内 (72)発明者 田所 哲也 栃木県下都賀郡大平町富田709番地の２ 株式会社日立栃木エレクトロニクス内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】密閉容器に収納され、クランク軸を介して
   接続された圧縮機構部と圧縮機構部を駆動する電動機部
   とを備え、前記クランク軸を、軸受け摺動部材を前記軸
   受けの内径部に挿入した軸受けに摺動自在に支持した密
   閉形圧縮機において、前記クランク軸に外径を小さくし
   た段差部を設け、前記軸受け摺動部材端部がこの段差部
   に当接しないようにこの軸受け摺動部材内径端部を面取
   りし、この軸受け摺動部材の前記端部より施された面取
   り部の角部が、前記軸受け摺動部材内径端部の面取り角
   部よりもこの軸受け摺動部端部側に位置するようにした
   密閉型圧縮機。
2. 【請求項２】請求項１において、前記圧縮機の作動流体
   は冷媒であり、この冷媒をＨＦＣ系２種混合冷媒、もし
   くは３種混合冷媒とした密閉形圧縮機。