JPH025112Y2

JPH025112Y2 -

Info

Publication number: JPH025112Y2
Application number: JP1983101723U
Authority: JP
Priority date: 1983-06-30
Filing date: 1983-06-30
Publication date: 1990-02-07
Also published as: JPS6010889U

Description

【考案の詳細な説明】［考案の技術分野痲］本考案は、商用電源よりも高い周波数で運転さ
れるいわゆるインバータエアコン（周波数可変形
空気調和機）に用いられる回転式圧縮機に係り、
特にその回転軸の材質および油溝形状の改良に関
する。

［考案の技術的背景とその問題点］たとえば、一般家庭用の空気調和機の冷凍サイ
クルを構成する圧縮機は、往復動式のものより、
回転式のものが多用される。従来の圧縮機は、回
転周波数が一定であり、回転軸にかかる遠心力も
小さくてすむ。

ところで、上記回転式圧縮機は、圧縮機部と電
動機部とからなつていて、これらは回転軸により
連結される。第１図に示すように圧縮機部Ａで上
記回転軸ａは、主軸受ｂと副軸受ｃとに回転自在
に枢支され、これらの間に介設される図示しない
シリンダ内に回転軸ａと一体的に設けられる偏心
部ｄが収容される。また、回転軸ａの主軸受ｂに
枢支される部分には、周面に油溝ｅが螺旋状に設
けられる。すなわち、副軸受ｃは潤滑油の油溜り
ｆに浸漬しているが、主軸受ｂは油溜りｆと離間
しているので、回転軸ａとの摺接面を潤滑するた
めのものが必要である。

上記油溝ｆは従来、主軸受ｂの上端部b₁を基準
として設けられる。すなわち、第２図に示すよう
に回転軸ａの回転にともない上記偏心部ｄの最大
突出部d₁方向に向つて、回転軸ａは最大荷重を受
ける。特に、主軸受ｂの上端部b₁から上方はフリ
ー状態であるから、回転軸ａは偏心部ｄの最大突
出部d₁に向つてわずかに撓み、その正反対位置
（180゜対称位置）では主軸受ｂとの間にわずかに
間隙が生じると考えられる。よつて、回転軸ａと
主軸受ｂとの間に充分な潤滑油量を得るため、主
軸受ｂの上端部b₁と対向する油溝ｅの位置は偏心
部ｄの最大突出部d₁と正反対位置であり、ここを
起点として偏心部ｄ方向に螺旋状に設けられるこ
ととなる。

しかるに、近時、インバータエアコンと呼ばれ
る回転周波数可変形の空気調和機が開発され、実
用に供されるようになつた。これは商用電源より
も高い周波数で運転され、空調負荷に応じて圧縮
機の回転周波数を変え、消費エネルギーの無駄を
省いたものである。この種圧縮機の回転軸は従来
の回転数より高速で回転するようになつた。

このような高速回転により、回転軸ａの最大負
荷点が従来と異なることは明らかであり、油溝ｅ
の位置を異らせる必要があるが、以然として従来
と同一位置のままであつた。このため、高速回転
時は給油効率が低下するという欠点がある。

［考案の目的］本考案は、上記事情に着目してなされたもので
あり、その目的とするところは、高速回転にも充
分耐えられる給油効率を確保する位置に油溝を設
けたごく簡単な構造の回転式圧縮機を提供しよう
とするものである。

［考案の構成］本考案は、商用電源よりも高い周波数で運転さ
れる、いわゆるインバータエアコンに使用される
回転式圧縮機であり、回転軸を互いに離間する主
軸受と副軸受とに回転自在に枢支するとともにこ
れらの間に偏心部を介設し、上記回転軸の周面に
油溝を設け、上記主軸受の上端部と対向する油溝
の位置を上記偏心部の最大突出部から回転方向側
に90゜に亘る範囲内に定めたものである。

［作用］インバータ形の圧縮機であるから、回転軸を高
速回転することがあり、この材料を選択してもあ
る程度の撓み変形は避けられない。このとき回転
軸は、特に主軸受上端部と摺接して温度上昇し易
くなる。そこで、偏心部の最大突出点から回転方
向に向かつて90゜亘つた範囲内に設ければ、回転
軸周面全体に給油量を確保して焼付け事故を防止
できる。

［考案の実施例］以下、本考案の一実施例を図面にもとづいて説
明する。第３図はインバータ形の回転式圧縮機を
示し、図中１は密閉容器であり、この内部の上方
には電動機部２、下部には圧縮機部３が収容さ
れ、これらは互いに回転軸４で連結される。上記
電動機部２は、回転軸４に嵌着されるロータ５
と、このロータ５と狭小の間隙を存し密閉容器１
に設けられるステータ６とからなる。上記圧縮機
部３は、上記回転軸４を回転自在に枢支する主軸
受７と副軸受８およびこれら主軸受７と副軸受８
との間に介設するシリンダ９とからなる。上記密
閉容器１の内底部には潤滑油の油溜り１０が設け
られ、上記副軸受８の一部が浸漬する。

上記回転軸４は、ねずみ鋳鉄よりも大きな縦弾
性係数（ヤング係数とも言う）を有する材料で形
成される。すなわち、遠心力の一般式はＦ＝
mrω²で示される。ここで、ｍ：質量、ｒ：回転
半径、ω：角速度である。この式から、回転数
（角速度）が大きくなれば、その２乗に比例して
遠心力は大きくなる。また、片持ち軸に力Ｆが加
わつた場合の軸端の曲りは、δmax＝Fl³／3EIで表される。なお、Ｅ：縦弾性係数、Ｉ：慣性モーメン
ト、ｌ：軸の全長である。したがつて、圧縮機の
ごとき回転軸にオーバーハングして質量のの大き
なロータを有する構造で、高速回転を行つたとき
は、常に軸廻りのアンバランスと、軸の強度に注
意を払う必要がある。そこで、縦弾性係数の大き
な材料を用いることにより、高速回転に対処でき
る。軸廻りのアンバランスが引き起す軸を曲げよ
うとする力にも充分耐え、ひいてはアンバランス
による振動を小さく押えて軸廻りによつて生じる
軸受部集中荷重を軽減できる。なお、縦弾性係数
（単位：Kg／mm²）はねずみ鋳鉄7500〜13000、球状
黒鉛鋳鉄15000〜16500、鋼材20000〜21000であ
り、ねずみ鋳鉄より縦弾性係数の大きい材料を選
択する。球状黒鉛鋳鉄、鋼材の鍜造成形品もしく
は鋼管のバルジ成形品を用いたものがよい。

このように材料が選択される回転軸４には第４
図に示すような偏心部１１が一体的に設けられ、
この周面にローラ１１ａが嵌合され、上記シリン
ダ９内に収容される。上記ローラ１１ａ周面には
ブレード９ａの端部が弾性的に当接する。さら
に、上記偏心部１１の上方部位であるところの上
記主軸受７に枢支される部分の回転軸４の周面に
は油溝１２が螺旋状に設けられる。油溝１２の主
軸受７上端部７ａと対向する部位は後述するよう
になつている。すなわち、油溝１２は上記偏心部
１１の最大突出部Ｐから、回転軸４の回転方向に
向つて90゜に亘る範囲内に定める。特に油溝１２
の位置を定めた理由は、インバータ形の圧縮機に
おいては、回転軸４を高速回転することがあり、
上述のように材料を選択してもある程度の撓み変
形は避けられない。このとき、回転軸４は特に主
軸受７上端部７ａと摺接して温度上昇し易くな
る。そこで、偏心部１１の最大突出部Ｐから回転
方向側に向つて90゜亘つた範囲内に設ければ、回
転軸４周面全体に給油量を確保して焼付け等の事
故を防止できる。

上記油溝１２の位置を定めた理由をさらに詳し
く説明すると、これは第８図に示す試験データに
もとずくものである。すなわちこのデータは、回
転軸４の偏心部１１における最大突出部Ｐの回転
角度位置（φ）の変化と、主軸受７上端部７ａの
周方向に沿う各角度位置（θ）と、この主軸受７
上端部７ａの周方向に沿う各角度位置における主
軸受７上端部７ａと回転軸４相互間の油膜圧力の
変化を示したものである。なお第４図に示すよう
に、上記偏心部１１の最大突出部Ｐの回転角度位
置（φ）および主軸受７上端部７ａの周方向に沿
う各角度位置（θ）は、シリンダ９のブレード９
ａ位置を基準（0゜）とし、回転軸４の回転方向に
沿う角度である。

そして、上記試験データに示すように、偏心部
１１における最大突出部Ｐの各回転角度位置
（φ）において、油膜圧力が低い部分は横線に沿
つて表わされ、油膜圧力が高くなる部分は横線か
ら上方に立上がつた曲線で示される。当然、上記
油溝１２は、油膜圧力が低い部分を選択し、高い
部分は避けて設定しなければならない。

たとえば、偏心部１１の最大突出部Ｐが0゜（θ
＝0゜）の位置における、主軸受７上端部７ａの周
方向に沿う角度位置（θ）をみると、θ＝０〜
90゜と略260〜360゜の位置で油膜圧力が低く、θ＝
90〜略260゜の範囲で油膜圧力が高いことがわか
る。また、偏心部１１の最大突出部Ｐが180゜（θ
＝180゜）の位置における、主軸受７上端部７ａの
周方向に沿う角度位置（θ）をみると、θ＝180゜
〜略340゜の位置で油膜圧力が低く、θ＝０〜180゜
と略340〜360゜の範囲で油膜圧力が高いことがわ
かる。このようにして、偏心部１１の最大突出部
Ｐのそれぞれの回転角度位置（φ）における、主
軸受７上端部７ａの周方向に沿う角度位置（θ）
での油膜圧力をデータとしてだした。そして、そ
れぞれの角度位置における油膜圧力の低い部分を
ピツクアツプし、最大公約数的な範囲を得る。す
なわち、同図でハツチングで示す範囲がそれであ
り、それぞれの角度位置において共通すること
は、偏心部１１の最大突出部Ｐから回転軸４の回
転方向側に90゜に亘る範囲内が油膜圧力の低い部
分であるという結論となる。したがつて、上記主
軸受７上端部７ａと対向する油溝１２の位置は、
回転軸４の偏心部１１における最大突出点Ｐから
回転方向側に90゜に亘る範囲に設けるものとする。

なお、上記ロータ５には、回転軸４の偏心回転
によるアンバランス重量を解消させるため、その
上、下部にバランサ１３ａ，１３ｂが設けられて
いるのがふつうであるしかるにインバータ形のよ
うに回転軸４とともにロータ５を高速回転する
と、上記バランサ１３ａ，１３ｂとロータ５との
接合部が最も危険となる。さらに、バランサ１３
ａ，１３ｂを設けることにより、ロータ５の重心
が上方へ移り、回転軸４の負荷は大となる。

そこで、第５図に示すように、各バランサ１３
ａ，１３ｂからロータ５の端面にかけて、たとえ
ば鋼管１４，１４を貫挿し、その内部には鉄心１
５，１５を充填する。このことにより、ロータ５
の曲げ剛性を向上させ、かつ各バランサ１３ａ，
１３ｂとロータ５との接合部の剥離を防止でき
る。しかも、電気伝導率を充分確保する。

また、第６図に示すように、鋼管１４，１４内
に充填する各鉄心１６ａ，１６ｂの長さを変える
ことにより、上記バランサ１３ａ，１３ｂの代用
をなす。各鋼管１４，１４の中空部分に、たとえ
ばＦ，Ｒ，Ｐのごとき補強材を充填してロータ５
の剛性向上を図つてもよい。

また、第７図に示すように、各鋼管１７…の直
径を適宜変えることにより、バランサの代用化を
得る。

［考案の効果］以上説明したように本考案によれば、回転軸の
給油効率を確保し、焼付防止を図れる効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の従来例を示す回転式圧縮要部
の縦断面図、第２図は回転軸の横断平面図、第３
図は本考案の一実施例を示す回転式圧縮機の一部
縦断面図、第４図は回転軸の横断平面図、第５図
ないし第７図は他の実施例を示すロータの縦断面
図および平面図、第８図は本考案の試験データ図
である。７……主軸受、７ａ……（主軸受の）上端部、
１１……偏心部、４……回転軸、１２……油溝、
Ｐ……最大突出部。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

商用電源よりも高い周波数で運転され、互いに
離間する主軸受と副軸受とに回転自在に枢支され
るとともにこれらの間に偏心部を介設してなる回
転軸を備えたものにおいて、上記回転軸の周面に
油溝を設け、上記主軸受の上端部と対向する油溝
の位置を上記偏心部の最大突出部から回転方向側
に90゜に亘る範囲内に定めたことを特徴とする回
転式圧縮機。