JP2003214342A - レシプロ式密閉型電動圧縮機 - Google Patents
レシプロ式密閉型電動圧縮機Info
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- JP2003214342A JP2003214342A JP2002010434A JP2002010434A JP2003214342A JP 2003214342 A JP2003214342 A JP 2003214342A JP 2002010434 A JP2002010434 A JP 2002010434A JP 2002010434 A JP2002010434 A JP 2002010434A JP 2003214342 A JP2003214342 A JP 2003214342A
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Abstract
りでなく、地球温暖化への影響の少ない冷媒:イソブタ
ン(R600a)を用いた冷凍サイクルに適用でき、信
頼性の向上を図ったレシプロ式密閉型電動圧縮機を提供
する。 【解決手段】シリンダ内に往復動自在に収容されるピス
トンと、主軸に設けられ偏心回転運動をなすクランクピ
ンとを、コンロッドを介して連結するレシプロ式密閉型
電動圧縮機において、圧縮対象流体を、冷媒:イソブタ
ン(R600a)としたうえで、上記ピストンの上死点
位置における上記シリンダに対するトップクリアランス
TCを、 0.05mm〜1.0mm に設定した。
Description
いられ、自然冷媒であるイソブタン(R600a)を圧
縮対象流体とするレシプロ式密閉型電動圧縮機に関す
る。
を構成する圧縮機として、レシプロ式密閉型電動圧縮機
が多用される。この圧縮機は、シリンダ内に往復動自在
に収容されるピストンと、主軸に設けられ偏心回転運動
をなすクランクピンとを、コンロッドを介して連結して
なる。
偏心回転運動するのにともないコンロッドがピストンと
のジョイント部を支点としとして揺動運動をなす。した
がって、ピストンはシリンダ内において往復運動をな
し、冷媒ガスの吸入と圧縮および吐出を繰り返す。
蔵庫用の冷凍サイクルに用いられる冷媒は、HFC冷媒
であるR134aが用いられている。このR134aを
用いることにより、従来から用いられる冷媒(R12)
の欠点であるオゾン層破壊の懸念が解消され、地球環境
保護の点で極めて有効となっている。
に、温暖化係数が求められている。R134aの場合、
オゾン層破壊係数が”0”であるのに対して、温暖化係
数がある程度存在している。そのため、全ての冷凍サイ
クル機器がR134aを使用している限り、近い将来、
地球温暖化に対して影響を与える虞れがある。
が極く低い値の自然冷媒として、イソブタン(R600
a)が知られている。この種の冷媒を用いることによ
り、オゾン層破壊と地球温暖化の防止をほとんど両立さ
せることができ、極めて理想的である。
する冷凍サイクル構成部品の開発の途中期であって、イ
ソブタン(R600a)冷媒に適応する構成部品につい
てはほとんど未着手となっている。そこで、本出願人に
おいては、他に先駆けて、使用冷媒の交代によって影響
が最も顕著に現れる圧縮機に注目した。
あり、その目的とするところは、オゾン層破壊防止に有
効であるばかりでなく、地球温暖化への影響の少ない冷
媒:イソブタン(R600a)を用いた冷凍サイクルに
適用でき、信頼性の向上を図ったレシプロ式密閉型電動
圧縮機を提供しようとするものである。
め本発明は、シリンダ内に往復動自在に収容されるピス
トンと、主軸に設けられ偏心回転運動をなすクランクピ
ンとを、コンロッドを介して連結するレシプロ式密閉型
電動圧縮機において、圧縮対象流体を、冷媒:イソブタ
ン(R600a)としたうえで、上記ピストンの上死点
位置における上記シリンダに対するトップクリアランス
TCを、 0.05mm〜1.0mmに設定した。
る、ピストンのシリンダに対する軸方向最小接触長さL
1と、シリンダの直径Dとの関係を、 1/5D≦L1
≦Dに設定した。さらに、上記ピストンの軸方向長さL
2と、シリンダとピストンとの接触面長さ(周長)Uと
の関係を、 4L2≦U≦6L2 に設定した。さら
に、上記ピストンのシリンダ内における1往復行程時間
を、少なくとも0.0125s 以上に設定した。さら
に、上記シリンダおよびピストンのいずれか一方、もし
くはその両方の表面を、リン酸マンガン処理した。さら
に、上記ピストンとコンロッドは、ボールジョイント機
構部を介して連結される。以上の課題を解決する手段を
採用することにより、冷媒:イソブタン(R600a)
圧縮用として最適な圧縮機となり、信頼性の向上を図れ
る。
にもとづいて説明する。図1は、たとえば冷蔵庫の冷凍
サイクルを構成する、レシプロ式密閉型電動圧縮機を縦
断面にした正面図を示している。冷蔵庫の冷凍サイクル
は、上記圧縮機の他に、凝縮器と、膨張装置および蒸発
器を備えていて、これら構成部品が冷媒管を介して冷凍
サイクル回路を構成するように連通される。
然冷媒であるイソブタン(R600a)を採用し、この
冷媒に最も適応する圧縮機として、後述するレシプロ式
密閉型電動圧縮機を備えたことを特徴としている。
て、図中1は縦型の密閉ケースであり、この密閉ケース
1内の上下方向ほぼ中間部には、フレーム2がスプリン
グ2aを介して弾性的に支持されている。上記フレーム
2の上部側には圧縮機構部3が載設され、下部側には電
動機部4が設けられる。
圧縮機構が採用されている。なお説明すると、上記フレ
ーム2の中心部に沿って枢支用孔2bが設けられ、主軸
である回転軸5が回転自在に嵌め込まれている。
面に摺動自在に載る鍔部5aが一体に設けられ、さらに
鍔部5aの上部には、回転軸5の中心軸とは所定量偏心
する中心軸をもったクランクピン5bが連設される。
と、鍔部5aはフレーム2上面で摺接状態で回転し、か
つ上記クランクピン5bは回転軸5中心の周囲に沿って
偏心回転するようになっている。
上面に載設され、軸方向を水平に向けたシリンダ6を備
えている。このシリンダ6の内部は、ピストン7が往復
動自在に収容されるシリンダ室8となっている。
がボールジョイント機構部10を介して連結される。上
記コンロッド9の他端には、上記クランクピン5bに回
転自在に嵌め合う大端部11が設けられる。
説明すると、上記コンロッド9の一端にはボール12が
一体的に設けられる。その一方で、ピストン7内部には
ボール受け座13が設けられている。このボール受け座
13は、上記ボール12を回動自在に抱持している。
回転にともない、コンロッド9がボールジョイント機構
部10を支点としとして揺動運動をなすことができ、ピ
ストン7はシリンダ室8において往復運動するようにな
っている。
によって閉塞され、かつバルブカバー16で覆われる。
詳細には図示していないが、上記バルブカバー16に
は、内部を二分する仕切り部が設けられ、その一方空間
は吸込み室となし、他方空間は吐出室となっている。
備えた弁板が設けられ、それぞれの吸込み口と、吐出口
は吸込み弁と吐出弁によって開閉される。そして、上記
吸込み口は吸込み室と対向し、吐出口は吐出室に対向す
る。
対して、上記電動機部4は、上記回転軸5のフレーム2
から下方に突出する部位に嵌着されるロータ17と、こ
のロータ17の周面と狭小の間隙を存する内周面を備
え、上記フレーム2から適宜な手段で垂設固定されるス
テータ18とからなる。
の圧縮運転と、それにともなう冷凍サイクル作用につい
て説明する。
すると、クランクピン5bが一体に偏心回転する。この
偏心回転に応じて、コンロッド9とボールジョイント機
構部10を介してピストン7が、シリンダ室8内を往復
運する。
圧化した冷媒ガス、すなわちイソブタン(R600a)
ガスが導かれ充満している。このガスは、バルブカバー
16内の吸込み室に導かれ、さらにピストン7の移動
(往動)にともなってシリンダ6のシリンダ室8に吸込
まれる。
とで、イソブタンガス(R600a)が圧縮される。ピ
ストン7が、いわゆる上死点位置まで移動すると、吐出
弁が開放され、シリンダ室8で圧縮され高圧化したイソ
ブタンガスがバルブカバー16内の吐出室へ吐出され
る。
介して密閉ケース1から外部冷媒管へ導出され、上述の
冷凍サイクルに導かれる。回転軸5が継続して回転して
いるところから、ピストン7が復動して上述の冷凍サイ
クルが繰り返される。
一部の概略の断面図である。特に、図2は、上記ピスト
ン7がシリンダ室8内に最も深く挿入する位置である上
死点位置にある状態を示している。このピストン7の上
死点位置は、ピストン7がここでは図示しない弁機構1
5の吸込み弁等に接触しないように構成されている。
と、シリンダ6のトップ面との間隔を、トップクリアラ
ンスTCと呼ぶ。また、シリンダ室8において、シリン
ダ6のトップ面位置とピストン7のトップ面との間の空
間容量を、トップクリアランスボリュームTCVと言
う。
に最も浅く挿入する位置である下死点位置にある状態を
示している。この下死点位置における、ピストン7のシ
リンダ6に対する軸方向最小接触長さをL1と呼び、ピ
ストン7の軸方向長さをL2、シリンダ6の内径をφD
とする。特に図示しないが、シリンダ6とピストン7と
の接触面長さ(周長)をUとする。
ムTCVを構成する要素としては、シリンダ室8の面積
と、トップクリアランスTCがあり、トップクリアラン
スボリュームTCVの設定の相違の程度に応じて、シリ
ンダ6内に残留した冷媒:イソブタン(R600a)の
再膨張する状態が異なってくる。
機が仕事した量を圧縮機に入力した電力量で割った値、
すなわち、COP(成績係数)との関係を表す特性図で
ある。実線変化AはCOP(成績係数)を表し、一点鎖
線変化Bは仕事量を表している。
05mm〜1.0mmに設定することにより、COP
(成績係数)の値が高くなり、同じ仕事をしたときに消
費する電力量を少なく抑えることができる。
に移動する圧縮行程時において、シリンダ6内周壁とピ
ストン7周面との間から若干の冷媒が漏れる。その漏れ
量の多少によって、圧縮機自体の圧縮効率に影響を及ぼ
す。
ン7周面との隙間が冷凍機油で満たされていて、この冷
凍機油が冷媒の漏れ量を抑制する。しかしながら、シリ
ンダ6とピストン7との軸方向最小接触長さが短くなる
と、冷凍機油だけでは冷媒の漏れを確実に防止すること
ができなくなり、COP(成績係数)が低くなってしま
う。
ブタン(R600a)を採用することを前提とし、冷凍
機油は40℃における動粘度が8〜32cStの鉱油を
用いる。そして、ピストン7のストロークsと、ピスト
ン7の直径dとの比を、 s/d=0.3〜1.0 と
する。
軸方向最小接触長さL1と、シリンダ6の内径Dとの比
に対するCOP(成績係数)の特性図である。同図に示
すように、シリンダ6とピストン7との軸方向最小接触
長さL1と、シリンダの内径Dとの関係を、 1/5D
≦L1≦Dと 設定することにより、COP(成績係
数)を向上することができる。
シリンダ6とピストン7との接触長さ(周長)Uとの比
に対するCOP(成績係数)の特性図である。同図に示
すように、ピストン長L2の少なくとも4倍以上6倍以
下の長さの、シリンダ6とピストン7との接触面長さ
(周長)Uを備える。すなわち、 4L2≦U≦6L2
を設定することにより、シリンダ6とピストン7の接
触部における面圧を小さくでき、COP(成績係数)の
向上を得られる。
る1往復行程時間に対するCOP(成績係数)の特性図
である。
6内における1往復行程時間を、少なくとも 0.01
25s 以上に設定することにより、COP(成績係
数)の向上を図れる。
ダ6およびピストン7のいずれか一方、もしくはその両
方の表面を、リン酸マンガン処理することにより、シリ
ンダ6とピストン7との摩耗が低減し、COP(成績係
数)の向上を図れる。
ン7とコンロッド9は、ボールジョイント機構部10を
介して連結される。したがって、ピストン7がシリンダ
6を押す力が低減してCOP(成績係数)の低下に繋げ
られる。
動圧縮機における圧縮機構部3は、シリンダ6が単独
(一筒)のものとして説明したが、これに限定されるも
のではなく、回転軸5の左右両側に対称的に一対(二
筒)のシリンダを備えた圧縮機構部であってもよく、上
述の限定要件の全てがそのまま適用される。
ゾン層破壊防止に有効であるばかりでなく、地球温暖化
への影響の少ない冷媒:イソブタン(R600a)を用
いた冷凍サイクルに適用でき、信頼性の向上を図れると
いう効果を奏する。
型電動圧縮機の縦断正面図。
図。
縮機構部の一部の断面図。
するCOPおよび仕事量の特性図。
する軸方向最小接触長さL1と、シリンダの内径Dとの
比に対するCOPの特性図。
2と、シリンダとピストンとの接触長さ(周長)Uとの
比に対するCOPの特性図。
おける1往復行程時間に対するCOPの特性図。
Claims (6)
- 【請求項1】シリンダ内に往復動自在に収容されるピス
トンと、主軸に設けられ偏心回転運動をなすクランクピ
ンとを、コンロッドを介して連結するレシプロ式密閉型
電動圧縮機において、 圧縮対象流体を、冷媒:イソブタン(R600a)とし
たうえで、上記ピストンの上死点位置における上記シリ
ンダに対するトップクリアランスTCを、 0.05m
m〜1.0mm に設定したことを特徴とするレシプロ
式密閉型電動圧縮機。 - 【請求項2】上記ピストンの下死点位置における、ピス
トンのシリンダに対する軸方向最小接触長さL1と、シ
リンダの直径Dとの関係を、 1/5D≦L1≦D に
設定したことを特徴とする請求項1記載のレシプロ式密
閉型電動圧縮機。 - 【請求項3】上記ピストンの軸方向長さL2と、シリン
ダとピストンとの接触面長さ(周長)Uとの関係を、
4L2≦U≦6L2 に設定したことを特徴とする請求
項1記載のレシプロ式密閉型電動圧縮機。 - 【請求項4】上記ピストンのシリンダ内における1往復
行程時間を、少なくとも 0.0125s 以上に設定
したことを特徴とする請求項1記載のレシプロ式密閉型
電動圧縮機。 - 【請求項5】上記シリンダおよびピストンのいずれか一
方、もしくはその両方の表面を、リン酸マンガン処理し
たことを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか
に記載のレシプロ式密閉型電動圧縮機。 - 【請求項6】上記ピストンとコンロッドは、ボールジョ
イント機構部を介して連結されることを特徴とする請求
項1ないし請求項5のいずれかに記載のレシプロ式密閉
型電動圧縮機。
Priority Applications (1)
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JP2002010434A JP3984057B2 (ja) | 2002-01-18 | 2002-01-18 | レシプロ式密閉型電動圧縮機 |
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JP3984057B2 JP3984057B2 (ja) | 2007-09-26 |
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---|---|---|---|
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JP (1) | JP3984057B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2006161761A (ja) * | 2004-12-10 | 2006-06-22 | Hitachi Home & Life Solutions Inc | 密閉型圧縮機 |
JP2010196697A (ja) * | 2008-12-24 | 2010-09-09 | Panasonic Corp | 冷蔵庫用の圧縮機 |
-
2002
- 2002-01-18 JP JP2002010434A patent/JP3984057B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JP4538307B2 (ja) * | 2004-12-10 | 2010-09-08 | 日立アプライアンス株式会社 | 密閉型圧縮機 |
JP2010196697A (ja) * | 2008-12-24 | 2010-09-09 | Panasonic Corp | 冷蔵庫用の圧縮機 |
JP4720936B2 (ja) * | 2008-12-24 | 2011-07-13 | パナソニック株式会社 | 冷蔵庫用の圧縮機 |
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