JP2002098047A - 冷媒圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低圧縮比で冷媒循環量が多い条件での液圧縮
発生防止と、高圧縮比条件での圧縮効率低下防止が可能
な、冷凍サイクルの運転状態に対応した最適なトップク
リアランスを得ることができる冷媒圧縮機を提供するこ
とにある。 【解決手段】 ピストンのトップ面には温度により厚さ
が変化する材料を設けたことによって、運転状態に対応
したトップクリアランスを得ることができ、高い圧縮効
率と信頼性とを兼ね備えることが可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷蔵庫等の冷凍サ
イクルに用いられる密閉型の冷媒圧縮機に係り、特に圧
縮効率を向上させたレシプロ式冷媒圧縮機に関する。

【０００２】

【従来の技術】冷蔵庫や冷凍ショーケース等の冷凍装置
には冷凍サイクルが備えられており、この冷凍サイクル
には密閉型の電動圧縮機である冷媒圧縮機が用いられて
いる。この冷媒圧縮機により低圧の冷媒ガスを吸入して
圧縮し、高温・高圧化した冷媒ガスを冷凍サイクルに吐
出させている。

【０００３】従来の冷媒圧縮機において圧縮機構にレシ
プロ式を採用したものでは、図３に示すように圧縮室１
は鋳鉄製のシリンダ２と、このシリンダ２内を往復運動
する鋳鉄製のピストン５と、シリンダ２のトップ側端面
に吸入弁板９ａを介在させて取付られた弁座板９とで構
成されており、ピストン５の往復運動を作動させるため
ピストン５にはピストンピン６を介して回転軸７の偏芯
部８とを連接するためのコンロッド１０とを備え、電動
機部１２の回転軸７に固着された回転子１３の回転によ
り圧縮機構を構成するものが知られている。

【０００４】ここで、圧縮室１を構成するピストン５が
上死点に位置する圧縮行程終了の状態では、ピストン５
のトップ面が吸入弁板９ａ及び弁座板９に当接して破損
が生じるを防止するため、組立てる際にこれらの間に隙
間であるトップクリアランスを設けている。

【０００５】このトップクリアランスを基に形成される
トップクリアランス容積には、圧縮された冷媒ガスが残
留して次の吸入行程で再膨張することにより、吸入する
冷媒ガスの有効吸入量が減少して圧縮効率が低下する。
そこで、圧縮効率の低下を防止するにはトップクリアラ
ンスを減少させる必要がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、冷凍サ
イクルの運転状態によって高圧と低圧との圧力差が少な
い、いわゆる低圧縮比で冷媒循環量が多くなる条件で
は、吸入冷媒ガス中に混在する非凝縮性である凍機油や
液化冷媒等により、トップクリアランスが過小であると
液圧縮を起こし易く、前述した当接と同様に破損を生じ
る危険性がある。また、このような運転条件下では圧縮
室内に吸入される冷媒ガスの密度も高いため、残留ガス
が再膨張することによる圧縮効率低下の影響は少ない。

【０００７】本発明はこの点に着目し、冷凍サイクルの
運転状態に対応して最適なトップクリアランスを得るこ
とができる冷媒圧縮機を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１にかかる発明は、冷凍機油を貯溜した密閉
容器内に、電動機部と、この電動機部に回転軸を介して
連結する圧縮機部とを、回転軸心を垂直方向にして配設
し、前記回転軸に備えた偏芯部の回転を前記圧縮機部の
シリンダ内を往復摺動するピストンに伝える構造を備え
た冷媒圧縮機において、前記ピストンのトップ面には温
度により厚さが変化する材料を設けたことによって、圧
縮室の温度に対応したトップクリアランスを得るもので
ある。

【０００９】請求項２にかかる発明は、前記温度により
厚さが変化する材料はその線膨張係数が１５０〜３００
（×１０^-6／℃）であることによって、圧縮室の温度に
対応したトップクリアランスを容易に得るものである。

【００１０】請求項３にかかる発明は、前記温度により
厚さが変化する材料は合成樹脂であることによって、ピ
ストンのトップ面への取り付けを容易に行えるものであ
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】先ず本発明に係る冷媒圧縮機につ
いて図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施形
態である冷媒圧縮機の内部構造を示す縦断面図である。
図中４は密閉容器であり、この内部下方に配置された電
動機部１２と、この電動機部１２の回転子１３が直結さ
れた回転軸７を介して駆動される圧縮機部１１が上方に
設けられている。圧縮機部１１は回転軸７に設けられた
偏芯部８の回転運動を、コンロッド１０とピストンピン
６を介してピストン５の往復運動に変換し、シリンダ２
内をピストン５が往復運動するように構成されており、
ピストン５のトップ側には温度により厚さが変化する材
料が設けられトップ面５ａを形成している。

【００１２】シリンダ２にはトップ側端面に吸入弁板９
ａを介在させた弁座板９を介して吐出マフラ１４と吸入
マフラ１５が備えられ、冷媒ガスは吸入マフラ１５を経
由してシリンダ２内に構成された圧縮室１に吸入された
後、圧縮室１で圧縮され吐出マフラ１４を経由して吐出
される径路が形成されている。

【００１３】また、密閉容器４の底部には圧縮機部１１
の摺動部と、これを駆動する回転軸７と軸受３の摺動部
を潤滑するための冷凍機油１６を貯留しており、回転軸
７の下端部に設けられた遠心ポンプ１７により冷凍機油
１６を汲み上げて、先ず軸受３との摺動部へ給油し、更
に回転軸７と偏芯部８との内径に備えた給油孔１８を通
して上方に位置する圧縮機部１１に給油している。

【００１４】図２は本発明の一実施形態である圧縮機部
の一部を示す縦断面であり、ピストン５は圧縮行程を終
了する上死点に位置している。この状態では、ピストン
５のトップ面５ａと吸入弁板９ａ間に構成された所定の
隙間であるトップクリアランスを基に形成されるトップ
クリアランス容積２１は圧縮室１と同一になる。

【００１５】以上説明した本発明の冷媒圧縮機では、冷
凍サイクルの運転状態が通常あるいは比較的圧縮比の高
い条件で運転している場合、圧縮室１に吸入される冷媒
ガスの密度は低いため、前の圧縮行程でトップクリアラ
ンス容積２１に残留したガスが再膨張することによる圧
縮効率低下の影響は大きいが、吸入ガスが圧縮されるこ
とによる温度上昇の影響を受け、圧縮室１を構成する部
位の温度も上昇し、ピストン５のトップ面５ａの温度は
１２０℃程度となる。

【００１６】これにより、代表的な所定のトップクリア
ランスが１００μで、トップ面５ａに設ける材料として
テフロン（登録商標）系の合成樹脂を使用し、その厚さ
が２mm，線膨張係数が２５０×１０^-6である場合、温度
上昇により厚さが５０μ程度増加してトップクリアラン
スが５０μとなり圧縮効率が３％程度増加する。

【００１７】また、冷凍サイクルの運転状態が比較的圧
縮比の低い低負荷条件で運転している場合、圧縮室１に
吸入される冷媒ガスの密度は高く、前の圧縮行程でトッ
プクリアランス容積２１に残留したガスが再膨張するこ
とによる圧縮効率低下の影響は小さい。

【００１８】さらに、吸入ガスが湿り状態で運転される
場合、混在する非凝縮性である凍機油や液化冷媒等の含
有量が増して液圧縮の発生し易い状況となるが、このよ
うな条件の基では圧縮室１内の温度上昇が抑えられるた
め、トップ面５ａに設けられた材料の厚さ増加が少なく
トップクリアランスは所定の値からほとんど変化せず、
液圧縮を回避するのに必要なトップクリアランス容積２
１を確保することができる。

【００１９】また、前述した温度により厚さが変化する
材料は、その線膨張係数が圧縮室１を構成しているシリ
ンダ２やピストン５等で使用されている代表的な鋳鉄材
より大きい１５０〜３００（×１０^-6／℃）であること
によって、冷凍サイクルに使用する冷媒の種類と運転状
態により定まる圧縮室１内の温度に対応したトップクリ
アランスを少ない厚さで確保でき、高い圧縮効率を容易
に備えることが可能になる。

【００２０】また、前述した温度により厚さが変化する
材料として合成樹脂を用いることによって、ピストンの
トップ面への取り付けをコーティング等により容易に行
うことができると共に、厚さも自由に精度良くコントロ
ールすることが可能で、高い圧縮効率を備える冷媒圧縮
機を安価に製造し提供することが可能になる。

【００２１】以上のことから本発明によれば、冷凍サイ
クルの運転状況に対応して圧縮室の最適なトップクリア
ランスを得ることができ、生産性ならびに性能が良く信
頼性の高い冷媒圧縮機を供給することができる。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように請求項１の発明によ
れば、冷凍機油を貯溜した密閉容器内に、電動機部と、
この電動機部に回転軸を介して連結する圧縮機部とを、
回転軸心を垂直方向にして配設し、前記回転軸に備えた
偏芯部の回転を前記圧縮機部のシリンダ内を往復摺動す
るピストンに伝える構造を備えた冷媒圧縮機において、
前記ピストンのトップ面には温度により厚さが変化する
材料を設けたことによって、圧縮室の温度に対応したト
ップクリアランスを得ることができ、高い圧縮効率を備
えることが可能になる。

【００２３】請求項２の発明によれば、前記温度により
厚さが変化する材料はその線膨張係数が１５０〜３００
（×１０^-6／℃）であることによって、圧縮室の温度に
対応したトップクリアランスを容易に得ることができ、
冷媒圧縮機の運転状況に対応した高い圧縮効率を備える
ことが可能になる。

【００２４】請求項３の発明によれば、前記温度により
厚さが変化する材料は合成樹脂であることによって、ピ
ストンのトップ面への取り付けをコーティング等により
容易に行うことができ、高い圧縮効率を備える冷媒圧縮
機を安価で提供することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態である冷媒圧縮機の内部構
造を示す縦断面図。

【図２】同実施形態である圧縮機部の一部を示す図。

【図３】従来の冷媒圧縮機の内部構造を示す縦断面図。

【符号の説明】

１ 圧縮室 ２ シリンダ ５ ピストン ５ａ トップ面 ９ 弁座板 １０ コンロッド １１ 圧縮機部 ２１ トップクリアランス容積

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山口 賢太郎 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 松森 裕之 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 甲元 伸央 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 斎藤 治助 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 Ｆターム(参考） 3H003 AA02 AB03 AC03 AD03 CB02 CE04 CE05

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷凍機油を貯溜した密閉容器内に、電動
   機部と、この電動機部に回転軸を介して連結する圧縮機
   部とを、回転軸心を垂直方向にして配設し、前記回転軸
   に備えた偏芯部の回転を前記圧縮機部のシリンダ内を往
   復摺動するピストンに伝える構造を備えた冷媒圧縮機に
   おいて、前記ピストンのトップ面には温度により厚さが
   変化する材料を設けたことを特徴とする冷媒圧縮機。
2. 【請求項２】 前記温度により厚さが変化する材料はそ
   の線膨張係数が１５０〜３００（×１０^-6／℃）である
   ことを特徴とする請求項１に記載の冷媒圧縮機。
3. 【請求項３】 前記温度により厚さが変化する材料は合
   成樹脂であることを特徴とする請求項１または請求項２
   に記載の冷媒圧縮機。