CN103821694A - 密闭型往复运动压缩机以及使用了该压缩机的冰箱 - Google Patents

Abstract

本发明的密闭型往复运动压缩机具备：对缸体（1）和活塞（4）等压缩元件、定子和转子等电动元件进行收纳的密闭容器；具备与转子直接结合的主轴部及从主轴部偏心的偏心轴部（7b）的曲轴；以及连结偏心轴部与活塞的连杆（2），上述压缩机具有活塞-连杆球铰连结构造，该活塞-连杆球铰连结构造包括设置于活塞的开口部（21）侧的大致内球面（22）及设置于被大致内球面包围保持的连杆的大致外球面（28），连结活塞与连杆的连结部的位置（26）形成在比活塞的重心位置（25）更靠近曲轴一侧。活塞的顶端部的外周面相对于缸体的内周面以一定角度滑动，冷冻机油进入具有上述角度的缸体与活塞之间而降低滑动损失。

Description

密闭型往复运动压缩机以及使用了该压缩机的冰箱

技术领域

本发明涉及搭载于冷冻冷藏装置等的冷冻循环的密闭型往复运动压缩机以及使用了该压缩机的冰箱，特别涉及降低发生于往复运动压缩机的滑动损失的技术。

背景技术

在用于冷冻冷藏装置等的冷冻循环的往复运动压缩机中，作为活塞与连杆（connecting rod）的连结构造的、通过球面轴承而连结的球铰构造，通过例如专利文献1而公知。根据该专利文献1，因为是活塞的球座与连杆的球体部滑动的构造，所以公开了用于实现降低球面轴承的滑动损失的具体构造和润滑油路径。该具体构造为，将连杆的球体部的上下切割开而形成平行平面，利用该平行平面的形状将球体部装填于活塞的球座，并且以活塞无法转动的方式将薄板的杆架设置在活塞的球座和连杆的球体部之间，并将该杆架的一部分卡定于活塞（形成活塞的止转构造）。

可是，在往复运动压缩机运转的状态下，活塞在其内部和外部具有滑动的部分。即，存在连杆与活塞之间的滑动部和活塞外周与缸体内周面之间的滑动部，通过降低这些滑动部处的滑动损失以寻求压缩机的高效率化。

另外，作为降低向缸体内周面的活塞滑动的以往技术，例如在专利文献2中提出有通过相对于连杆的端部使设置于活塞的活塞销的轴心从压缩室的轴线上偏离，来减轻活塞侧压力、改善能效、减少噪音的方案。

专利文献

专利文献1：日本专利第4832502号公报

专利文献2：日本特开2010-77861号公报

发明内容

可是，在上述专利文献1所示的球铰构造的压缩机中，因为连杆按压活塞的球座的球形形状的中心部分以使活塞前进，所以活塞在与缸体的间隙内倾斜地移动，但是在压缩行程从下死点朝向上死点时，由于活塞重心位置和球部中心位置（活塞-连杆连结部位置）重合（参照图4），因此活塞朝向缸体的倾斜方向不稳定而无法确定。若活塞不稳定则难以形成油膜，活塞在缸体中滑动时产生摩擦阻力而增加对压缩机的输入功率，进而产生压缩机效率化的课题。

另外，在上述专利文献2中，为了将连杆的前端部与活塞连结，在上下方向上插通活塞销并用紧固件防止活塞销脱落，通过使该活塞销的轴心偏离于压缩室的轴线来使活塞的相对于缸体侧压力减小，但没有特别考虑到因浸入缸体内的冷冻机油在活塞和缸体之间形成油膜而引起的滑动损失。

如此，在包含专利文献1和2的现有技术中，存在在压缩机低速旋转时，伴随冷冻能力的下降，滑动损失的比例增大，产生密闭型压缩机的效率恶化、冷冻循环的耗电增大的课题。

因此，本发明的目的在于提供一种密闭型往复运动压缩机，其为了解决上述课题，降低活塞与连杆之间的滑动部的损失，实现了高效率化。

为解决上述课题，本发明主要采用如下的结构。

一种密闭型往复运动压缩机，其具备：对具有缸体和活塞的压缩元件、及具有定子和转子的电动元件进行收纳的密闭容器；具备与上述转子直接结合的主轴部、及设置于上述主轴部的上部并从其旋转中心偏心的偏心轴部的曲轴；以及连结上述偏心轴部与上述活塞的连杆，上述密闭型往复运动压缩机具有上述活塞与上述连杆之间的球铰连结构造，该球铰连结构造包括设置于上述活塞的开口部侧的大致内球面、及设置在被上述大致内球面包围保持的上述连杆的前端部的大致球体部的大致外球面，连结上述活塞与上述连杆的连结部的位置形成在比上述活塞的重心位置更靠近上述曲轴一侧。

发明的效果

根据本发明，在具备球铰构造的压缩机中，在活塞的侧面易于形成油膜，能够降低活塞和缸体之间的滑动损失，进而能够提供高效率的密闭型往复运动压缩机。

附图说明

图1是概要地表示本发明实施方式的密闭型往复运动压缩机的整体结构的纵剖视图。

图2是表示在实施方式的、将活塞和连杆通过球面轴承连结的球铰构造中，连杆-活塞连结部位置和活塞重心位置错开的连结构造的剖视图。

图3是说明作用于本实施方式的密闭型往复运动压缩机的球铰构造的力矩的图。

图4是表示在现有技术的球铰构造中，连杆-活塞连结部位置和活塞重心位置相一致的连结构造的剖视图。

图中：1—缸体，1a—轴承部，1b—框架，2—连杆（connecting rod），4—活塞，4a—活塞顶端部，4b—活塞裙部，5—定子，6—转子，7—曲轴，7a—曲轴主轴部，7b—曲轴偏心轴部，10—密闭容器，11—冷冻机油（润滑油），22—活塞内球面，25—活塞重心位置，26—连杆-活塞连结部位置，27—连杆球体部，28—连杆外球面，29—压缩室。

具体实施方式

参照图1～图4对本发明实施方式的密闭型往复运动压缩机进行以下说明。图1是概要地表示本发明的实施方式的密闭型往复运动压缩机的整体结构的纵剖视图，图1所记载的是通用的压缩机，是在本实施方式中应用的压缩机。

在图1中，本实施方式的密闭型往复运动压缩机是活塞4在缸体1内往复运动而构成压缩元件的往复式压缩机，该缸体1中，设置于密闭容器10内的轴承部1a与框架1b一体成形。在框架1b的下部，具备有作为电动元件的、构成电动机的定子5以及转子6，在从曲轴7的主轴部7a的旋转中心偏心的位置设置有偏心轴部7b。即，曲轴7由主轴部7a和设置于其上部的偏心轴部7b构成。

曲轴7的主轴部7a贯通框架1b的轴承部1a并从框架的1b的下部向上部延伸，偏心轴部7b设置为位于框架1b的上方侧。曲轴7的下部与转子6直接结合，曲轴7利用电动机的动力旋转。偏心轴部7b和活塞4之间通过连杆2连结，活塞4通过偏心轴部7b以及连杆2进行往复运动。

本实施方式的密闭型往复运动压缩机，在密闭容器10内收纳有缸体1和活塞4等压缩元件，以及由定子5及转子6构成的电动机等电动元件，其前提条件为通过曲轴7对来自电动元件的旋转力进行传递的结构。后面会用图2对连杆2和活塞4的连结构造进行描述，其中活塞4在曲轴7侧具有开口部21，在该开口部21内具有内球面22。

另外，密闭容器10内积存有冷冻机油11（润滑油），通过利用了曲轴7的旋转运动的离心泵作用而被扬起，向压缩元件输送。

接下来，使用图4对活塞4和连杆2的连结构造进行说明。图4表示现有技术的通用的球铰构造（以下叙述的说明是在本实施方式中也使用的技术）。在图4和图2中，活塞4的内球面22构成为承受设置于连杆2的前端部的球体部27的外球面28的轴承构造，形成为以180°以上的角度包围连杆2的外球面28的形状。详细来说，将连杆的外球面28的上下部分切断并使球体部27的一部分形成平行平面，利用该平行平面的形状将球体部27装填于活塞的内球面22（内球面也是一部分被挖去的形状），并且以活塞4不绕中心轴旋转的方式，使薄板的杆架（未图示）介于活塞4的内球面22和连杆2的外球面28之间并使该杆架的一部分卡定于活塞4的开口部21的卡合部（形成活塞的止转构造。参照专利文献1）。

如此，连杆2的外球面28被活塞4的内球面22以及杆架（未图示）包围保持，连杆2与活塞4连结。在连杆球体部27的内侧（连杆2的与曲轴相反一侧）也如图所示地形成有切槽，使与活塞内球面22的滑动面更小。与球体部27的切槽部对置地在活塞22的内球面22上如图所示地形成凹部，使润滑油流入该凹部而使润滑良好，降低滑动损失。

本实施方式的密闭型往复运动压缩机采用以上述结构为基础技术，其概要动作为，供给至缸体1内的制冷剂通过活塞4的往复运动被压缩，被压缩后的气态制冷剂输送至与缸体顶端侧连通的排出管。制冷剂经过冷凝器、减压机构、蒸发器，再次返回压缩机内，形成具有这些各个机构的冷冻循环。

接下来，使用图2～图4对本实施方式的密闭型往复运动压缩机的特征一边与现有技术比较一边进行如下说明。说起来作为本实施方式的课题的活塞的滑动损失，在密闭型压缩机运转的状态下，对活塞4而言，存在活塞内部的损失和活塞外部的损失。即，除连杆2与活塞的连结部分的滑动损失的内部损失以外，还存在活塞4外周面与缸体1内周面之间的滑动损失的外部损失。在本实施方式中，特别注重上述的外部损失。

可是，向活塞4的给油是将从设置于曲轴7的偏心轴部7b的上端的未图示的给油孔飞散出来的冷冻机油21直接向活塞4的外径上表面供给。另外，从吸引阀向压缩机内部流入的制冷剂通过塑料消声装置内部，被吸引阀控制并流入至缸体1内部，但是此时飞散至压缩机内部的油的一部分随着制冷剂的流动而浸入作为缸体内部的压缩室29。

在活塞4的压缩行程中当连杆2将活塞4压入时，在位于与连杆2的球体部27对应位置的活塞4的侧面产生较高的面压力。此时，在如图4所示的现有技术中，由于活塞重心位置25和活塞-连杆连结部位置26（球部中心位置26）相同，因此活塞4的倾斜方向不稳定而无法确定，若活塞4以不稳定状态行进，则活塞4外周面与缸体1的压缩室29的内周面之间难以形成油膜。

因此，如图2所示，在本实施方式中，活塞4的结构构成为使作为与连杆2的连结部的活塞内球部中心位置（连杆-活塞连结部位置）26相对于活塞的重心位置25更位于曲轴7侧，换言之，本实施方式的密闭型往复运动压缩机的一个特征为，活塞重心位置25相比于连杆-活塞连结部位置26（连杆球体部27的中心位置）更靠近与曲轴相反的一侧。对将活塞重心位置25配设于与曲轴相反的一侧的具体的方法将后述。

在本实施方式的密闭型往复运动压缩机中，由于构成为活塞4的连杆连结部中心位置26比活塞重心位置25更位于曲轴7侧，因此连结部位置26和重心位置25产生力矩M，活塞4向力矩M的方向倾斜（参照相对于图2所示的缸体1的压缩室29内周面的活塞4的倾斜状态）。

图3是说明作用于本实施方式的密闭型往复运动压缩机的球铰构造的力矩的图。如图3所示，曲轴7的偏心轴部7b按压连杆-活塞连结部26的力F，因曲轴主轴部7a和曲轴偏心轴部7b所成的角度θ，而分解为沿活塞4的轴心方向的力Fx和沿垂直于轴心方向的力Fy，如果将连杆-活塞连结部26和活塞重心位置25之间的距离记为r，则产生作用于连结部位置26的力矩M=Fy·r。

如图2所示，通过该力矩M，活塞4倾斜，使得活塞前端和与其对应的缸体内周面之间空开，因此存在于缸体1的压缩室29内的冷冻机油易于通过楔效应进入活塞外周面与缸体内周面之间而形成油膜，能够降低滑动损失。

接下来，对本实施方式的对连杆2和活塞4进行连结的球铰构造进行说明。首先，在背景技术中介绍的公知的专利文献2中，连杆与活塞的连结构造为，将连杆的前端部插入活塞的开口部，使活塞销相对于活塞和连杆在上下方向上插通，并通过活塞销和其紧固件将两者连结。

与此相对，在本实施方式中，如上述专利文献1所示且如上所述，将外球面28的平行平面形成部、内球面22的挖去形状部、杆架等的设置、配置作为基础技术，概述的话，在活塞4的开口部形成内球面22，在对应于此的连杆2的前端设置球状体27，然后将球状体27嵌入内球面22，并在内球面22和球状体27的外球面28之间间插有由弹性部件构成的球状体架（杆架），构成活塞的止转、连杆的止脱结构。

在本实施方式中，虽然通过上述构成形成了球铰构造，但并不限于此，采用公知的球铰构造也可以。通过采用这样的球铰构造，不但不需要上述专利文献2的活塞销以及紧固件来进行上下方向的限制，还能容许在接头部分上下左右的转动而不施加不合理的力。另外，能够仅使用一体成型的弹性部件的杆架，来起到接头部分的作用。

另外，在本实施方式中，虽然活塞的重心位置形成为比连结部位置更靠近与曲轴相反的一侧，但是作为其具体的方法，通过如下设置来实现，以保持活塞的轴方向尺寸一定为条件，缩短形成活塞的开口部21侧的裙部4b的长度且延长与裙部4b相反一侧的顶端部4a的长度。将图2的活塞4的轴向长度与图4所示的轴向长度对比，可以看出在图示例中，顶端部4a的轴向长度被延长且裙部4b的轴向长度被缩短。

另外，上述的专利文献2的活塞销对提供推进力的连杆和压缩制冷剂的活塞进行连结，所以需要一定的强度并由具有一定重量的钢材构成。与此相对，在本实施方式中，由彼此的球面来进行广面连接且能够使用轻量的薄板杆架。此外，在活塞重心位置形成为比连结部位置更靠近与曲轴相反的一侧时，如果采用如上述专利文献2所示的活塞销连结构造，则因为活塞销重量很大的缘故，活塞重心位置向连结位置侧靠近，难以产生设计的力矩。

此外，内球面22以及球状体27并不限定为必须是正规球体，在能够圆滑地滑动的大致球面状范围内，容许有表面粗糙度和圆度。

Claims (3)

1.一种密闭型往复运动压缩机，其具备：对具有缸体和活塞的压缩元件、及具有定子和转子的电动元件进行收纳的密闭容器；具备与上述转子直接结合的主轴部、及设置于上述主轴部的上部并从其旋转中心偏心的偏心轴部的曲轴；以及连结上述偏心轴部与上述活塞的连杆，

上述密闭型往复运动压缩机的特征在于，

具有上述活塞与上述连杆之间的球铰连结构造，该球铰连结构造包括设置于上述活塞的开口部侧的大致内球面、及设置在被上述大致内球面包围保持的上述连杆的前端部的大致球体部的大致外球面，

连结上述活塞与上述连杆的连结部的位置形成在比上述活塞的重心位置更靠近上述曲轴一侧。

2.根据权利要求1所述的密闭型往复运动压缩机，其特征在于，

上述活塞的顶端部的外周面相对于上述缸体的内周面以一定角度滑动，上述缸体内的冷冻机油进入具有上述角度的上述缸体与上述活塞之间，从而降低滑动损失。

3.一种冰箱，其将权利要求1或2所述的密闭型往复运动压缩机用作冷冻循环的构成部件。

Images