JP2011021584A - 密閉型圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の構成では、クランク軸に大きな切り欠きや穴を設置するため、クランク軸に挿入されるピストン内周面との接触面積が減少する。クランク軸には大きな摩擦力がかかるため、接触面積の低減は単位面積にかかる面圧の増大につながり、クランク軸とピストン内周との異常磨耗、焼き付き、かじりを発生させる原因ともなっていた。
【解決手段】本発明にかかる密閉型圧縮機は、回転軸のクランク軸部分を比重の異なる材料（例えば金属と樹脂）で構成したものである。これよって、クランク軸で発生する遠心力を低減するとともに、クランク軸の異常磨耗、焼き付き、かじりを防ぎ、低振動、低騒音、高信頼性の圧縮機を提供できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、空気調和装置や冷蔵庫等の冷凍機器に使用される密閉型圧縮機のうち、特にロータリー式圧縮機に関するものである。

一般的に密閉型圧縮機は図１に示すとおり密閉容器１に圧縮機構部２と電動機部３を有し、電動機部の回転軸力を回転軸４によって圧縮機構部２に伝動し、冷媒ガスを圧縮している。その中でもロータリー式の圧縮機においては、回転軸４のクランク軸部分１３の中心が主軸の中心に対して偏心しており、運転時の主軸周りに生じる遠心力をつりあわせるため、電動機の回転子の上下にバランサー６を取り付けていた。

しかし近年では電動機のインバーター制御による高速運転により、主軸周りに大きな曲げモーメントがかかり、回転軸を支持する軸受けの焼きつき、かじり、入力や騒音振動の増大といった不具合を起こす場合もあった。この課題を解決する従来の技術として、図２に示すようにクランク軸部１３に切り欠きや穴を設置して重量を軽くすることで、遠心力の絶対値を低減する技術があった（例えば、特許文献１参照）。

特開昭６２−０７５０９２号公報

しかしながら、上記従来の構成では、クランク軸に大きな切り欠きや穴を設置するため、クランク軸に挿入されるピストン内周面との接触面積が減少する。クランク軸には大きな摩擦力がかかるため、接触面積の低減は単位面積にかかる面圧の増大につながり、クランク軸とピストン内周との異常磨耗、焼き付き、かじりを発生させる原因ともなっていた。

本発明の目的は、クランク軸で発生する遠心力を低減すると共に、クランク軸の異常磨耗、焼き付き、かじりの起こらない密閉型圧縮機を提供するものである。

前記従来の課題を解決するための本発明にかかる密閉型圧縮機の構成は、回転軸のクランク軸部分を比重の異なる材料（例えば金属と樹脂）で構成したものである。

本発明によって、クランク軸で発生する遠心力を低減するとともに、クランク軸の異常磨耗、焼き付き、かじりを防ぎ、低振動、低騒音、高信頼性の圧縮機を提供できる。

本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機の断面図 本発明の実施の形態１における回転軸の斜視図

第１の発明は、密閉容器内に圧縮機構部と電動機部を収納し、電動機部の回転軸力を回転軸によって圧縮機構に伝動し、冷媒ガスを圧縮しているロータリー式密閉型圧縮機にお
いて、回転軸のクランク軸部分を、金属とカーボンファイバー等の比重の異なる材料で構成する。

第２の発明は、第１の発明の密閉型圧縮機において、圧縮されるガスが二酸化炭素のような自然冷媒の場合、圧縮機から吐出されるガスは高圧にする必要があり、摺動部の負荷耐力も大きなものが必要となるため、密閉容器内にオイルを確保しておく必要が特に高いが、本発明により密閉容器外へオイル吐出量を低減できるので、摺動部の信頼性を確保することができる。

第３の発明は、通常圧縮機には、使用する冷媒や圧縮機構部２に用いられる材質によって様々な種類のオイルが使用されているが、当発明は圧縮機で主に用いられているナフテン油、パラフィン油、アルキルベンゼン油などの天然物あるいは天然物由来のオイル、およびポリエーテル系油、ポリオールエステル系油などの合成オイル、または上記天然物あるいは天然物由来のオイルと合成オイルの混合オイルなどにも適用することが可能である。

第４の発明は、機械的特性を上げるために、上記オイルに種々の添加剤を加えることがあるが、当発明はベンゾトリアゾールなどの銅不活性化剤、硫黄系極圧添加剤、ハロゲン系極圧添加剤、りん系極圧添加剤、有機金属化合物系極圧添加剤、およびこれらの組み合わせからなる極圧添加剤などを有効量配合した圧縮機にも適用することも可能である。

以下本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、各図において、それぞれ同じ構成要素については同じ符号を用い説明を省略する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機の断面図である。図１において、密閉容器１内に圧縮機構部２と電動機部３を収納し、密閉容器１内には圧縮機構部２の摺動部を潤滑するためのオイル４が封入され、密閉容器底部に貯留される。

電動機部の回転軸力は回転軸４を通じて圧縮機構部に伝動し、冷媒ガスを圧縮している。圧縮機構部は、主に回転軸４、主軸受け８、シリンダ９、副軸受け１０、ピストン１１で構成されている。回転軸のクランク軸部は主軸部に対して偏心しており、当該クランク軸部で運転時に発生する遠心力を打ち消すため、電動機の回転子の上下にはバランサー６が取り付けてある。

以下図２を用いて回転軸４の構成について説明する。回転軸４は主軸部１２、クランク軸部１３、副軸部１４で構成される。主軸部１２、クランク軸部１３、副軸部１４はすべて一体成形され、同一の金属材料で構成される。

本発明ではクランク軸部１３の偏心部分が大きく軸方向に半円状にカットされ、当該部分にカーボンファイバーで構成されたパーツ１５を組み合わせる。カーボンファイバーは金属より比重が小さいため、クランク軸部１３がすべて金属で構成されている場合に比べると、運転時にクランク軸部で発生する遠心力が小さくなる。

よって遠心力とつり合わせている、電動機のバランサー６の重量を小さく出来る。上記効果により、主軸受け８にかかる曲げモーメントが減少し、主軸受け８の異常磨耗、焼き付き、かじりを防ぐことが出来る。また、回転軸４のクランク軸部１３にはピストン１１が挿入され、回転運動を行う。通常、クランク軸部１３に大きな切り欠きを設けた場合は摺動面積が減少するので、単位面積あたりの圧力が増加し、異常磨耗、焼き付き、かじり
を起こす恐れがあるが、本発明においては組み合わせたパーツ１５によってクランク軸部１３の外周全体でピストン内周と摺動を行うため、単位面積あたりの圧力は低い状態を保ったままの運転が可能であり、異常磨耗、焼き付き、かじりを防ぐことができる。

以上のように、本発明にかかる密閉型圧縮機は、簡素な構造で、異常磨耗、焼き付き、かじりを防ぐことが可能となるので、空気調和装置や冷蔵庫等の冷凍機器の用途に適用できる。

１ 密閉容器
２ 圧縮機構部
３ 電動機部
４ 回転軸
５ 偏心部
６ バランサー
７ 冷凍機油
８ 主軸受け
９ シリンダ
１０ 副軸受け
１１ ピストン
１２ 主軸部
１３ クランク軸部
１４ 副軸部
１５ パーツ

Claims (4)

1. 密閉容器内に電動機と圧縮機構部を備え、さらに電動機による回転力を圧縮機構部に伝える回転軸とが収納されたロータリー式密閉型圧縮機において、前記回転軸の偏心部の一部がカーボンファイバー等の、金属より比重が小さい材料で構成されていることを特徴とする密閉型圧縮機。
2. 二酸化炭素やアンモニア、ヘリウム等の自然冷媒を冷媒とした請求項１記載の密閉型圧縮機。
3. ナフテン油、パラフィン油、アルキルベンゼン油などの天然物あるいは天然物由来のオイル、およびポリエーテル系油、ポリオールエステル系油などの合成オイル、または上記天然物あるいは天然物由来のオイルと合成オイルの混合オイルを使用した請求項１記載の密閉型圧縮機。
4. オイルに、ベンゾトリアゾールなどの銅不活性化剤、硫黄系極圧添加剤、ハロゲン系極圧添加剤、りん系極圧添加剤、有機金属化合物系極圧添加剤、およびこれらの組み合わせからなる極圧添加剤など、その他の公知の添加剤を有効量配合した請求項３記載の密閉型圧縮機。

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