JPH1082378A - 冷凍機用圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 塩素を含まない代替冷媒およびこれに相溶性
のあるエステル油を組み合わせで用いてもクランク軸の
スラスト軸受の寿命低下の問題のない冷凍機用圧縮機を
提供する。 【解決手段】 冷媒として弗化炭素水素系冷媒を使用
し、密閉容器１の内部に、電動機３と、この電動機３で
駆動するスクロール圧縮機構２を配し、副軸受１２を転
がり形のラジアル軸受とし、クランク軸５の副軸受内輪
１２ｂへの挿入摺動部６ｂの幅を内輪１２の幅より短く
し、クランク軸６のスラスト荷重の支承を転がり形の副
軸受１２の内輪の端面１２ｄで行ったもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷凍機用圧縮機に
係り、特に冷媒として弗化炭素水素系冷媒群のうち少な
くとも１種または２種以上を混合した混合冷媒、つまり
代替冷媒を使用し、冷凍機油として前記冷媒に相溶性の
エステル油を使用する場合に好適な冷凍機用圧縮機に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の冷凍機用圧縮機は、図３に示すよ
うに横型タイプの圧力容器を構成する密閉容器１の内部
の一端側に冷媒を吸入圧縮する圧縮機構２が設けられて
いる。この圧縮機構２を駆動する電動機３の固定子４が
密閉容器１の中央部に位置して密閉容器１の側周壁の内
面に固定され、電動機３の前記固定子４に対応する回転
子５には前記圧縮機構２の駆動軸であるクランク軸６が
結合され、これの回転軸がほぼ水平になるように配され
ている。

【０００３】このクランク軸６はこれの圧縮機構２側の
一端部に有する主軸８を圧縮機構２にネジ止めして固定
された主軸受部材１０によって支承され、主軸８とは反
対側の他端部を密閉容器１の他端側に位置して密閉容器
１の側周壁内面に固定された副軸受部材１１によって支
承されている。主軸受部材１０の主軸８を支承する部分
は滑り軸受９であり、副軸受部材１１のクランク軸６の
他端部を支承する部分は図２に示すようなラジアル型の
転がり軸受１２である。これら滑り軸受９および転がり
軸受１２は、クランク軸６の回転運動によって圧縮機構
２が冷媒を圧縮する際に前記クランク軸６に発生する力
を支持するものである。クランク軸６にかかるスラスト
力はスラストワッシャ１３ａで受けている。

【０００４】一方、冷媒には特定フロンＲ１２を用いて
いた。特定フロンはそれ以前の冷媒である二酸化硫黄や
メチルクロライドと比べて、科学的に安定で可燃性、毒
性がなく、理想的な冷媒として広く利用され、長年にわ
たって使用されてきた。

【０００５】ところが近年では、特定フロンが分子中に
塩素原子を含み、これがオゾン層の破壊を引き起こすこ
とが確かめられ、代替フロンの開発および使用が図られ
ている。実用性の高い代替冷媒として、塩素を含まない
ＨＦＣといった冷媒があげられている。また、冷凍機油
はこれを冷媒の流れによって圧縮機各部に持ち運んで供
給する潤滑の面や、熱交換器効率の観点等から、冷媒と
の相溶性が必要である。特定フロンには鉱油やアルキル
ベンゼンが用いられていたが、これは前記代替フロンと
の相溶性が極めて悪いために、代替冷媒に相溶性のある
エステル油を使用することが考えられる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、代替冷媒を用
いると、代替冷媒は塩素を含まないので従来の特定フロ
ンのような潤滑性は望めない。このため、摺動条件が厳
しくなり、前記従来のようなクランク軸のスラスト受部
との単純なスラスト受け構造では、摺動速度が大きく、
スラストワッシャ，クランク軸のスラスト受部双方が摩
耗しやすく駆動軸のスラスト受構造部の寿命が低下す
る。これは、前記スラスト受面と駆動軸との摺動状態
が、代替冷媒による潤滑性が望めないために一部油膜が
切れた境界潤滑状態になりやすく、この境界潤滑状態に
なっている部分で、摩耗が生じることに原因していると
考えられる。

【０００７】この様な課題を解決するために図４に示す
ように直接スラスト受けを転がり軸受１２の内輪に受け
る方法もある。しかしながら、転がり軸受の内輪へクラ
ンク軸はクリアランスをもって挿入されているため線接
触になり、内輪はクランク軸とすべりながら回転する。
このため転がり軸受の内輪内側やスラスト受部が摩耗す
るという問題があった。

【０００８】このような駆動軸のスラスト受構造部の寿
命低下は、密閉型圧縮機のようにメンテナンスフリーで
しかも長寿命で運転されるものの場合、前記スラスト受
構造部の寿命が即圧縮機全体の寿命となるので特に問題
であり、実用に耐えない。

【０００９】本発明は上記のような問題を解消すること
を課題とし、塩素を含まない代替冷媒を用いても駆動軸
のスラスト受構造部による寿命低下の問題のない冷凍機
用圧縮機を提供することを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の冷凍機用圧縮機
は上記のような目的を達成するために、冷媒として弗化
炭素水素系冷媒群のうち少なくとも１種または２種以上
を混合した混合冷媒を使用し、密閉容器の内部に、電動
機と、この電動機で駆動するスクロール圧縮機構を配
し、前記圧縮機構のクランク軸の主軸とは反対側端部を
支承する副軸受を転がり形のラジアル軸受とし、前記ク
ランク軸の副軸受内輪への挿入摺動部の幅を内輪の幅よ
り短くし、クランク軸のスラスト荷重の支承を前記転が
り形の副軸受の内輪の端面で行ったもので、クランク軸
のスラスト力を転がり軸受の内輪が受け、しかも内輪と
クランク軸がすべりを起こさず共廻りするため摩耗が少
なく、信頼性の高い圧縮機を提供することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】上記の課題を解決するために請求
項１の発明は、冷媒として弗化炭素水素系冷媒を使用
し、密閉容器の内部に、電動機と、この電動機で駆動す
るスクロール圧縮機構を配し、前記圧縮機構のクランク
軸の主軸とは反対側端部を支承する副軸受を転がり形の
ラジアル軸受とし、前記クランク軸の副軸受内輪への挿
入摺動部の幅を内輪の幅より短くし、クランク軸のスラ
スト荷重の支承を前記転がり形の副軸受の内輪の端面で
行ったもので、クランク軸のスラスト力を転がり軸受の
内輪端面が受け、ラジアル荷重側接触長さが短いので内
輪はスラスト面に沿って密着する。したがって、塩素の
ない冷媒でも、内輪とクランク軸がすべりを起こさず共
廻りするため摩耗が少なく、信頼性の高い圧縮機を提供
することができる。

【００１２】請求項２の発明は、クランク軸の副軸受内
輪への挿入摺動部の幅の中心線と副軸受の転動体の中心
線とほぼ一致させたもので、ラジアル荷重による内輪の
傾きがないのでスラスト面が密着し、内輪とクランク軸
がすべりを起こさず共廻りするため摩耗が少なく、信頼
性の高い圧縮機を提供することができる。

【００１３】請求項３の発明は、クランク軸のスラスト
荷重の支承平面部外径を副軸受の内輪の端面外径より等
しいか大きくしたもので、ラジアル側で生じるすべりを
スラスト側の摩擦力により抑制し、内輪とクランク軸が
すべりを起こさず共廻りするため摩耗が少なく、信頼性
の高い圧縮機を提供することができる。

【００１４】請求項３の発明は、冷凍機油として弗化炭
素水素系冷媒と相溶性のあるエステル油を使用しても摩
耗が少なく、信頼性の高い圧縮機を提供することができ
る。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の一実施例としての冷凍機用圧
縮機について、図面を参照しながら説明する。

【００１６】本実施例の冷凍機用圧縮機は密閉型圧縮機
であって、図１にその全体を示しているように、横型タ
イプの圧力容器を構成する密閉容器１の内部の一端側に
冷媒を吸入圧縮する圧縮機構２が設けられている。この
圧縮機構２を駆動する電動機３の固定子４が密閉容器１
の中央部に位置して密閉容器１の側周壁の内面に固定さ
れ、電動機３の前記固定子４に対応する回転子５には前
記圧縮機構２の駆動軸であるクランク軸６が結合され、
これの回転軸がほぼ水平になるように配されている。

【００１７】このクランク軸６はこれの圧縮機構２側の
一端部に有する主軸８を圧縮機構２にネジ止めして固定
された主軸受部材１０によって支承され、主軸８とは反
対側の他端部を密閉容器１の他端側に位置して密閉容器
１の側周壁内面に固定された副軸受部材１１によって支
承されている。主軸受部材１０の主軸８を支承する部分
は滑り軸受９であり、副軸受部材１１のクランク軸６の
他端部を支承する部分は図２に示すようなラジアル型の
転がり軸受１２である。転がり軸受１２の転動体はボー
ルであるが、必要に応じてコロやその他のものを採用し
たものとすることができる。

【００１８】これら滑り軸受９および転がり軸受１２
は、クランク軸６の回転運動によって圧縮機構２が冷媒
を圧縮する際に前記クランク軸６に発生する力を支持す
るものである。

【００１９】密閉容器１の前記隔壁部材１１から端部側
の下部が潤滑油溜７、上部が冷媒気体の密閉容器１外へ
の吐出室１８となっており、副軸受部材１１の潤滑油溜
７に面する側に前記クランク軸６の他端部で駆動される
オイルポンプ１４を設けてねじ止めしている。オイルポ
ンプ１４は前記潤滑油溜７に吸込口１４ａが開口し、ク
ランク軸６にこれの他端部から前記滑り軸受９の部分ま
で縦通するように形成した潤滑孔６ａに吐出口１４ｂが
通じている。したがって、オイルポンプ１４によって吐
出された潤滑油はまず滑り軸受９に供給されてここを潤
滑する。また、滑り軸受９の部分は各部の隙間を介して
密閉容器１内と圧縮機構２内とに通じており、圧縮機構
２の各摺動部にも供給されてこれらをも潤滑する。

【００２０】圧縮機構２は固定スクロール２ａと可動ス
クロール２ｂとを備え、可動スクロール２ｂの受動軸２
ｃが前記主軸８の偏心位置に前記滑り軸受９を介し軸受
されており、固定スクロール２ａと可動スクロール２ｂ
との間に幾つかのポケット２ｄを形成する。クランク軸
６の回転によって可動スクロール２ｂが旋回運動される
と、ポケット２ｄは固定スクロール２ａの外周に設けら
れる吸込口２０に通じたときに圧縮機の吸入管１５から
の冷媒気体を受け入れて固定スクロール２ａの中央に設
けられる吐出口１６の側に移動する。この移動によって
ポケット２ｄは容積が次第に縮小されて受け入れている
冷媒気体を圧縮して行き、ポケット２ｄが吐出口１６に
通じたときこれを吐出する。吐出された冷媒気体は吐出
口１６から密閉容器１内に吐出され電動機側方通路１７
を経て吐出室１８に達し、この吐出室１８に設けられた
吐出管１９を通り圧縮機の外に吐出される。

【００２１】これによって、クランク軸６の回転運動に
より圧縮機構２が働くと、冷媒気体を吸入して圧縮する
ことを繰り返し行い冷凍サイクルを実行することができ
る。

【００２２】冷媒気体は弗化炭素水素系冷媒群のうち少
なくとも１種または２種以上を混合した混合冷媒を採用
しており、塩素を含まないので環境を破壊しない。この
ような冷媒の具体例としては、特定フロンＨＣＦＣ２２
に近い沸点を持つＨＦＣやＦＣが考えられる。

【００２３】一方、潤滑油は前記冷媒気体と相溶性のあ
るエステル油であり、圧縮機構２に供給した潤滑油およ
び滑り軸受９の部分から密閉容器１内に出た潤滑は、前
記圧縮機構２に吸い込まれ圧縮して密閉容器１内に吐出
される冷媒気体にこれと同じ通路を経ることによって接
し、冷媒気体に溶化混合しこれに随伴する。このような
潤滑油の具体例としては、脂肪酸エステルや炭酸エステ
ルが考えられる。

【００２４】上記潤滑油の冷媒気体への随伴によって、
電動機側方通路１７を経て吐出室１８へ向かう冷媒気体
は潤滑油を含んでおり、この潤滑油を自身の流れによっ
て持ち運び前記転がり軸受１２に多少供給する。吐出室
１８は密閉容器１内で、吐出管１９へ流入しようとする
冷媒気体が気液分離されて、冷媒気体に含んでいた潤滑
油が適度に分離され下部の潤滑油溜７に回収される。

【００２５】副軸受１２は隔壁部材１１へその外輪１２
ａが圧入されている。したがって、外輪と１２ａ隔壁部
材１１は相対運動をしない。副軸受１２の内輪１２ｂに
は内輪の内径よりわずかに小さい径を持ったクランク軸
が挿入されている。この幅は内輪１２ｂの幅より小さく
設定されている。また、クランク軸６の摺動部６ｂの中
心線は副軸受の転動体（球）１２ｃの中心とほぼ一致し
ている。クランク軸６の回転子５への圧入部の径は内輪
１２ｂに挿入されている部分６ｂより太く設定されてお
り、その段部は研磨され、スラスト受部６ｃとなってい
る。さらに、電動機３の回転子５と固定子４は軸方向に
若干ズレを設けており、運転時には圧縮機構２と反対方
向にスラスト力がかかるように設定されている。

【００２６】この様な構成で電動機３を運転すると、ク
ランク軸６は圧縮機構と反対方向に力がかかり、スラス
ト受部６ｃは副軸受１２の端面１２ｄに接触し、スラス
ト荷重を受ける。圧縮機構の圧縮により、副軸受にはラ
ジアル方向の回転荷重がかかる。ラジアル力を受ける摺
動部６ｂは比較的細く設定され、しかもその中心線は副
軸受の転動体（球）１２ｃの中心とほぼ一致しているの
で、内輪１２ｂは傾斜の自由度がある。したがって、ス
ラスト力により内輪はクランク軸６のスラスト受部６ｃ
に倣い、スラスト面が密着する。スラスト力により内輪
１２ｂは外輪１２ａに対して移動し、転動体１２ｃがス
ラスト力を受ける。したがって、クランク軸のスラスト
力を転がり軸受の内輪端面が受け、転がり状態でスラス
ト受けができるため摩耗が少ない。また、ラジアル荷重
側接触長さが短いので内輪はスラスト面に沿って密着す
る。従って、塩素のない冷媒でも、内輪とクランク軸が
すべりを起こさず共廻りするため摩耗が少なく、信頼性
の高い圧縮機を提供することができる。

【００２７】さらに、クランク軸６のスラスト荷重の支
承平面部６ｃ外径を副軸受１２の内輪１２ｂの端面１２
ｄの外径より等しいか大きくすると、ラジアル側で生じ
るすべりをスラスト側の摩擦力により抑制するため、内
輪１２ｂとクランク軸６ｂ，６ｃとがすべりを起こさず
共廻りするため摩耗が少なく、信頼性の高い圧縮機を提
供することができる。

【００２８】

【発明の効果】上記実施例の説明から明らかなように、
請求項１記載の発明によれば、冷媒として弗化炭素水素
系冷媒を使用するスクロール圧縮機で、副軸受を転がり
形のラジアル軸受とし、クランク軸の副軸受内輪への挿
入摺動部の幅を内輪の幅より短くし、クランク軸のスラ
スト荷重の支承を前記転がり形の副軸受の内輪の端面で
行うことにより、クランク軸のスラスト力を転がり軸受
を内輪端面が受け、ラジアル荷重側接触長さが短いので
内輪はスラスト面に沿って密着するので、塩素のない冷
媒でも、内輪とクランク軸がすべりを起こさず共廻りを
し、摩耗が少なく、信頼性の高い圧縮機を提供すること
ができる。

【００２９】請求項２記載の発明によれば、クランク軸
の副軸受内輪への挿入摺動部の幅の中心線と幅軸受の転
動体の中心線とほぼ一致させたもので、ラジアル荷重に
よる内輪の傾きがないのでスラスト面が密着し、内輪と
クランク軸がすべりを起こさず共廻りするため摩耗が少
なく、信頼性の高い圧縮機を提供することができる。

【００３０】請求項３記載の発明によれば、クランク軸
のスラスト荷重の支承平面部外径を副軸受の内輪の端面
外径より等しいか大きくしたもので、ラジアル側で生じ
るすべりをスラスト側の摩擦力により抑制し、内輪とク
ランク軸がすべりを起こさず共廻りするため摩耗が少な
く、信頼性の高い圧縮機を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例として冷凍機用圧縮機を示す
断面図

【図２】本発明の実施例を示すクランク軸受面および転
がり軸受部の断面図

【図３】従来の冷凍機用圧縮機の断面図

【図４】従来の冷凍機用圧縮機の断面図

【符号の説明】

１ 密閉容器 ２ 圧縮機構 ２ａ 固定渦巻羽根部材 ２ｂ 旋回渦巻羽根部材 ３ 電動機 ６ クランク軸 ６ｂ クランク軸の摺動部 ６ｃ スラスト受部 ９ 主軸受 １２ 副軸受 １２ｂ 副軸受内輪 １２ｃ 副軸受転動体 １２ｄ 副軸受の端面

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷媒として弗化炭素水素系冷媒群のうち
   少なくとも１種または２種以上を混合した混合冷媒を使
   用し、密閉容器の内部に、電動機と、この電動機で駆動
   する圧縮機構を配設し、前記圧縮機構を、固定渦巻羽根
   部材と、旋回渦巻羽根部材と、前記旋回渦巻羽根部材を
   旋回駆動させるクランク軸と、このクランク軸に形成し
   た主軸を支承する主軸受を有する主軸受部材とを含んで
   構成し、前記クランク軸の主軸とは反対側の端部を支承
   する副軸受を転がり形のラジアル軸受とし、前記クラン
   ク軸の副軸受内輪への挿入摺動部の幅を内輪の幅より短
   くし、クランク軸のスラスト荷重の支承を前記転がり形
   の副軸受の内輪の端面で行った冷凍機用圧縮機。
2. 【請求項２】 クランク軸の副軸受内輪への挿入摺動部
   の幅の中心線と副軸受の転動体の中心線とほぼ一致させ
   た請求項１記載の冷凍機用圧縮機。
3. 【請求項３】 クランク軸のスラスト荷重の支承平面部
   外径を副軸受の内輪の端面外径より等しいか大きくした
   請求項１または２記載の冷凍機用圧縮機。
4. 【請求項４】 冷凍機油としてエステル油を使用する請
   求項１から３いずれかに記載の冷凍機用圧縮機。