JP2005180369A - 圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】摺動部の耐摩耗性が高いために信頼性が高く、さらに加工工数が少ないため生産性が高くて安価な圧縮機を提供する。
【解決手段】コネクティングロッド１１９の大端部の上面１２０ａの水平高さは、ピストン１１６の中空部の上部開口端１１７ａと、小端部の面取り下端部１２７ａとの間に位置したもので、大端部の上面１２０ａから放射されたオイル１３２が中空部の上部開口端１１７ａと、小端部の面取り下端部１２７ａとの間に供給されることで、このオイル１３２によって小端部１２１とピストンピン１１８との摺動部を潤滑することができるため、摺動部の耐摩耗性が高く、圧縮機の信頼性を向上し、かつ生産性が高くて安価に製造することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、冷凍冷蔵装置等に用いられる圧縮機の給油機構に関するものである。

従来、この種の圧縮機は信頼性の向上を目的として、ピストンピンとコネクティングロッド小端部の潤滑に改良を加えたものがある（例えば、特許文献１参照）。

以下、図面を参照しながら上記従来の圧縮機を説明する。

図５は特許文献１に記載された従来の圧縮機の断面図、図６は図５の要部縦断面図である。

図５、図６において、密閉容器１は底部にオイル２を貯溜するとともに、固定子３と回転子４とからなる電動要素５と、これによって駆動される圧縮機構６を収容しており、内部７は冷媒ガスで満たされている。

次に、圧縮機構６の主な構成について説明する。

シリンダー８は、略円筒形の圧縮室９と軸受け部１０を備えている。クランクシャフト１１は、主軸部１２と主軸部１２に対し偏心して形成された偏心部１３を有する。主軸部１２は、シリンダー８の軸受け部１０に軸支されるとともに回転子４に圧入固定されている。ピストン１４はピストンピン１５を備え、圧縮室９に往復摺動自在に挿入されるとともに、ピストンピン１５を介して偏心部１３との間をコネクティングロッド１６によって連結されている。

コネクティングロッド１６は、大端部１７、小端部１８、そして大端部１７と小端部１８とを接続する連結棒１９とから構成されている。また、コネクティングロッド１６の大端部１７は偏心部１３に遊嵌され、小端部１８はピストンピン１５に遊嵌されている。コネクティングロッド１６の材料にはアルミ系の比較的硬度の低いものが用いられている。

次に、圧縮機構６に備わる給油機構の主な構成について説明する。

クランクシャフト１１には、ポンプ装置２０、送油縦孔２１、送油横孔２２を設けており、ポンプ装置２０の下端はオイル２に浸漬し、送油横孔２２は送油縦孔２１を経てポンプ装置２０に連通している。また、コネクティングロッド１６の内部には揺動給油孔２３を設けており、揺動給油孔２３は送油横孔２２とピストンピン１５に連通している。

以上のように構成された圧縮機について、以下その動作を説明する。

電動要素５に電気が供給されると回転子４が回転し、クランクシャフト１１は回転駆動される。このとき、偏心部１３の偏心回転運動がコネクティングロッド１６を介してピストンピン１５に伝わることで、ピストン１４はシリンダー８の圧縮室９内を往復運動する。それにより、冷媒ガスは冷却システム（図示せず）から圧縮室９内へ吸入、圧縮された後、再び冷却システムへと吐出される。

圧縮機構６の各部の潤滑については、クランクシャフト１１の回転に伴い、ポンプ装置２０がオイル２に浸漬した状態で回転することによりオイル２が汲み上げられ、クランクシャフト１１の内部に形成した送油縦孔２１を通して各部にオイル２が供給される。

次に、小端部１８とピストンピン１５との潤滑の詳細について説明する。
送油縦孔２１を通して送油されたオイル２は、回転遠心力により、偏心部１３に設けた送油横孔２２と、コネクティングロッド１６の内部に形成した揺動給油孔２３を通ってコネクティングロッド１６の小端部１８へと供給され、小端部１８とピストンピン１５の潤滑を行う。
特開平１０−２８１０６８号公報

しかしながら、上記従来の構成では、コネクティングロッド１６の小端部１８へ給油するために、コネクティングロッド１６の内部に揺動給油孔２３を形成する必要がある。よって、揺動給油孔２３の加工工程が必要であり、細くて長い揺動給油孔２３を加工するために使用する細い径のドリルでは、ドリルの耐久性に限界があり、生産性が悪いという課題を有していた。

また、特に、硬度の高い焼結金属材料等においては、細くて長い揺動給油孔２３を加工することが困難であるため、より硬くより耐摩耗性の高い焼結金属材料等を採用することが困難で、摺動部の耐摩耗性を向上させる上で課題となっていた。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、摺動部の耐摩耗性が高く、さらに揺動給油孔２３の加工が不要である為に生産性が高くて安価な圧縮機を提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するために、本発明の圧縮機は、コネクティングロッドは、偏心部と接続するとともに上面がポンプ装置と連通した大端部と、ピストンピンと接続するとともに外周に面取りを施した小端部とを備え、大端部の上面の水平高さは、ピストンの中空部の上部開口端と、小端部の面取りとの間に位置したもので、大端部の上面からオイルが略水平方向に放射され、放射されたオイルを中空部の上部開口端と小端部の面取りとで形成される領域で受けとめ、受けとめたオイルは小端部端面とピストンの中空部との隙間に浸透し、小端部とピストンピンとの摺動部に給油するので、摺動部への給油を確保して信頼性を確保しつつ、生産性の悪いコネクティングロッドの給油孔の加工が不要となるという作用を有する。

本発明の圧縮機は、耐摩耗性の高い焼結金属材料等を採用することで摺動部の耐摩耗性が高く、さらに揺動給油孔２３の加工が不要である為に生産性が高くて安価に製造することができる。

請求項１に記載の発明は、密閉容器内にオイルを貯留するとともに圧縮機構を収納し、前記圧縮機構は偏心部を有するとともに前記オイルを汲み上げるポンプ装置を備えたクランクシャフトと、圧縮室を形成するシリンダーと、前記圧縮室内で往復運動し反圧縮室側に開口する中空部を有したピストンと、前記中空部内に固定したピストンピンと、前記ピストンピンと前記偏心部とを連結するコネクティングロッドとを備え、前記コネクティングロッドは前記偏心部と接続するとともに上面が前記ポンプ装置と連通した大端部と、前記ピストンピンと接続するとともに外周に面取りを施した小端部とを備え、前記大端部の上面の水平高さは、前記中空部の上部開口端と、前記小端部の面取りとの間に位置したもので、大端部の上面からオイルが略水平方向に放射され、放射されたオイルを中空部の開口端の上部下端面と前記小端部の面取りとで形成される領域で受けとめ、受けとめたオイルは小端部端面とピストンの中空部との隙間に浸透し、小端部とピストンピンとの摺動部に給油するので、摺動部への給油を確保して耐摩耗性を確保することができるとともに、コネクティングロッドの給油孔の加工が不要で、生産性が高くて安価に製造することができる。

請求項２に記載の発明は、ピストンの中空部の上部開口端に面取り部を設け、大端部の上面の水平高さは前記面取り部の上端以下としたもので、大端部の上面から放射されたオイルを受けとめる領域を大きくすることで、より多くのオイルを小端部とピストンピンとの摺動部に確実に供給することができるので、請求項１に記載の発明の効果に加えて、給油不足などによる摺動部の摩耗を防止し、高い信頼性を得ることができる。

請求項３に記載の発明は、ピストンの中空部の上部下端面と小端部の上端面との間にピストンピンに連通するオイル溝を形成したもので、より多くのオイルを小端部とピストンピンとの摺動部に供給することができるので、請求項１または２に記載の発明の効果に加え、給油不足などによる摺動部の摩耗をより確実に防止し、高い信頼性を得ることができる。

請求項４に記載の発明は、小端部の上面側に環状ポケットを形成したもので、
オイルを環状ポケットに保有することで、給油不足の際、例えば圧縮機の起動直後などに受油領域にオイルが供給されない間においても、小端部とピストンピンの摺動部に給油することができるため、請求項１から３に記載の発明の効果に加えて、起動直後といった給油不足が起こりやすい時にでも摺動部の摩耗をより確実に防止し、高い信頼性を得ることができる。

請求項５に記載の発明は、コネクティングロットの材料は焼結金属材料からなるもので、コネクティングロッドに給油孔を設ける必要がないため、硬度が高いものの摺動部に採用することができ、請求項１から４に記載の発明の効果に加えて、給油状態に係わらず摺動部の耐摩耗性をより向上させることができ、摺動部の高い信頼性を得ることができる。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１による圧縮機の断面図、図２は、同実施の形態の圧縮機の要部断面図である。図３は、同実施の形態の圧縮機の要部拡大断面図、図４は、図２のＡ−Ａ´断面図である。

図１から図４において、密閉容器１０１は底部にオイル１０２を貯溜するとともに、固定子１０３と回転子１０４とからなる電動要素１０５と、これによって駆動される圧縮機構１０６を収容しており、密閉容器１０１の内部１０７は冷媒ガスで満たされている。

次に圧縮機構１０６の主な構成について説明する。

シリンダー１０８は、略円筒形の圧縮室１０９と主軸受け部１１０とを備えている。副軸受け１１１は主軸受け部１１０と同心で、かつ主軸受け部１１０に対し圧縮室１０９を挟んで反対側に位置し、シリンダー１０８に固定されている。

クランクシャフト１１２は、主軸部１１３と、主軸部１１３と同軸に備えられた副軸部１１４と、主軸部１１３に対して偏心して形成された偏心部１１５とを有する。主軸部１１３はシリンダー１０８の主軸受け部１１０に軸支されるとともに回転子１０４に圧入固定され、副軸部１１４は副軸受け１１１に軸支されている。

ピストン１１６は、反圧縮室側に開口する中空部１１７とピストンピン１１８を有し、圧縮室１０９内に遊嵌されるとともに、偏心部１１５との間をコネクティングロッド１１９によってピストンピン１１８を介して連結されている。コネクティングロッド１１９は大端部１２０と、小端部１２１と、大端部１２０と小端部１２１とを接続する連結棒１２２とから構成されている。また、コネクティングロッド１１９の大端部１２０は偏心部１１５に嵌合され、小端部１２１はピストンピン１１８に嵌合されている。また、コネクティングロッド１１９の材料には焼結金属材料を用いている。

次に、圧縮機構１０６に備わる給油機構の主な構成について説明する。

クランクシャフト１１２には、遠心力を利用した傾斜孔からなるポンプ装置１２３と、一端がポンプ装置１２３に連通し、他端が副軸部１１４上端面に開口した送油縦孔１２４を設けている。

偏心部１１５の内部には、送油縦孔１２４に連通した送油横孔１２５を設け、偏心部１１５の外周には、一端が送油横孔１２５に連通するとともに、他端が大端部１２０の上面に開口した送油縦溝１２６とを設けている。

コネクティングロッド１１９の小端部１２１の上面には面取り１２７を備えており、そして小端部の上端面１２１ａにはピストンピン１１８の周りを囲うように環状ポケット１２８を凹設している。

ピストン１１６の中空部１１７の上部開口端１１７ａには面取り部１２９を設けるとともに、中空部の上部下端面１１７ｂには、面取り部１２９からピストンピン１１８に連通するようにオイル溝１３０を設けている。

ここで、ピストン１１６の中空部１１７の面取り部の上端１２９ａからコネクティングロッド１１９の面取りの下端部１２７ａの間を受油領域１３１と定義するとともに、大端部の上面１２０ａの水平高さは、受油領域１３１の高さ内に設定してある。

以上のように構成された圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。

電動要素１０５に電気が供給されると回転子１０４が回転し、クランクシャフト１１２は回転駆動される。このとき、偏心部１１５の偏心回転運動がコネクティングロッド１１９を介してピストンピン１１８に伝わることで、ピストン１１６はシリンダー１０８の圧縮室１０９内を往復運動する。それにより、冷媒ガスは冷却システム（図示せず）から圧縮室１０９内へ吸入、圧縮された後、再び冷却システムへと吐出される。

圧縮機構１０６の各部の潤滑については、クランクシャフト１１２の回転に伴い、ポンプ装置１２３がオイル１０２に浸漬した状態で回転することによりオイル１０２が汲み上げられ、送油縦孔１２４を通して各摺動部にオイル１０２が供給される。

次に、小端部１２１とピストンピン１１８との潤滑の詳細について説明する。

送油縦孔１２４を通して汲み上げられたオイル１０２は偏心部１１５に設けた送油横孔１２５と偏心部１１５の外周に設けた送油縦溝１２６を通り、大端部１２０の上端面から、クランクシャフト１１２の回転による遠心力によって略水平方向に放射される。

このとき、大端部１２０の上端面の水平高さは、受油領域１３１の高さに設定してあるため、大端部１２０の上端面からクランクシャフト１１２の回転による遠心力によって略水平方向に放射されたオイル１３２は受油領域１３１に放射給油され、中空部１１７と小端部１２１の上端面の隙間に浸透し、かつオイル溝１３０を通って小端部１２１とピストンピン１１８の摺動部にオイルが供給される。

この際、面取り１２７と面取り部１２９とに放射されたオイル１３２は、ピストン１１６が下死点に向かう過程で合流する。即ち、面取り部１２９からオイル１３２は下向きに、面取り１２７からオイル１３２上向きに流れて合流し、ピストン１１６の摺動によって中空部１１７と小端部１２１の上端面の隙間に押し込む力が発生し、より確実に小端部１２１とピストンピン１１８の摺動部にオイルが供給される。

こうして供給されたオイルは、直接小端部１２１とピストンピン１１８の摺動部を潤滑するとともに、ピストンピン１１８の周りを囲うように凹設された環状ポケット１２８にたまり、圧縮機の起動直後、受油領域１３１に放射給油されるまでのオイルが供給されない間も小端部１２１とピストンピン１１８の摺動部を潤滑することができる。

従って、摺動部への給油を確保して耐摩耗性を確保することができるとともに、小端部１２１とピストンピン１１８の摺動部にオイルを供給するための、生産性の悪いコネクティングロッドの揺動給油孔の加工が不要となり、生産性が向上するとともに安価に製造することができる。

さらに、中空部１１７の上部開口端に面取り部１２９を設けているため、受油領域１３１の上下幅が広くなる。従って、より多くのオイル１３２を小端部１２１とピストンピン１１８の摺動部に供給することができる。

特に、インバータ駆動する圧縮機のように、電源周波数を下回る回転数で運転されるものにおいては、クランクシャフト１１２の回転による遠心力が変化し、大端部１２０の上端面から放射されるオイル１３２の放射角度が回転数に応じて、水平方向に対して若干上下する。

しかしながら、受油領域１３１が上下方向に広くなるために、上記したようなインバータ駆動する圧縮機であっても、より確実に放射されたオイル１３２を受油領域１３１に受けとめることができ、より多くのオイルを小端部１２１とピストンピン１１８との摺動部に確実に供給することができる。そのため、給油不足などによる小端部１２１とピストンピン１１８の摺動部の摩耗を防止し、高い信頼性を得ることができる。

また、中空部１１７の上部下端面に設けた、ピストンピン１１８に連通するオイル溝１３０は、受油領域１３１に放射され集められたオイル１３２を、より多く効率よく小端部１２１とピストンピン１１８の摺動部に供給することができ、より一層、小端部１２１とピストンピン１１８の摺動部の摩耗を防止することができる。

以上のような作用から、コネクティングロッド１１９には揺動給油孔が不要となるため、コネクティングロッド１１９に硬い材料を用いると生産性が悪くなる加工工程が不要となり、コネクティングロッド１１９に比較的硬度が高く耐摩耗性の高い焼結金属材料を採用することができる。その結果、摺動部の潤滑状態に係わらず、摺動材料の点から、小端部１２１とピストンピン１１８の摺動部の耐摩耗性を向上でき、摺動部のより高い信頼性を得ることができる。

なお、本実施の形態は、クランクシャフトに主軸部と副軸部を有し、圧縮機構が電動要素よりも上部に位置するタイプの圧縮機を例示して説明したが、クランクシャフトが副軸部を持たないタイプの圧縮機であっても、また圧縮機構が電動要素より下に位置するタイプの圧縮機であっても同様の作用、効果が得られることとは言うまでもない。

以上のように、本発明にかかる圧縮機は、摺動部の耐摩耗性が高く、さらに生産性が悪い加工が少ないため生産性が高くて安価に製造することができるので、空調用等の用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１における圧縮機の断面図 同実施の形態における圧縮機の要部断面図 同実施の形態における圧縮機の要部拡大断面図 図２のＡ−Ａ断面図 従来の圧縮機の断面図 図５の要部断面図

符号の説明

１０１ 密閉容器
１０２ オイル
１０６ 圧縮機構
１０８ シリンダー
１０９ 圧縮室
１１２ クランクシャフト
１１５ 偏心部
１１６ ピストン
１１７ 中空部
１１７ａ 中空部の上部開口端
１１７ｂ 中空部の上部下端面
１１８ ピストンピン
１１９ コネクティングロッド
１２０ 大端部
１２０ａ 大端部の上面
１２１ 小端部
１２１ａ 小端部の上端面
１２３ ポンプ装置
１２７ 面取り
１２７ａ 面取りの下端部
１２８ 環状ポケット
１２９ 面取り部
１２９ａ 面取り部の上端
１３０ オイル溝

Claims (5)

1. 密閉容器内にオイルを貯留するとともに圧縮機構を収納し、前記圧縮機構は、偏心部を有するとともに前記オイルを汲み上げるポンプ装置を備えたクランクシャフトと、圧縮室を形成するシリンダーと、前記圧縮室内で往復運動し反圧縮室側に開口する中空部を有したピストンと、前記中空部内に固定したピストンピンと、前記ピストンピンと前記偏心部とを連結するコネクティングロッドとを備え、前記コネクティングロッドは前記偏心部と接続した大端部と、前記ピストンピンと接続するとともに外周に面取りを施した小端部とを備え、前記ポンプ装置は前記偏心部内を経て前記大端部の上面に連通し、前記大端部の上面の水平高さは、前記中空部の上部開口端と前記面取りの下端部との間に位置した圧縮機。
2. ピストンの中空部の上部開口端に面取り部を設け、前記大端部の上面の水平高さは前記面取り部の上端以下にした請求項１に記載の圧縮機。
3. ピストンの中空部の上部下端面に、ピストンピンに連通するオイル溝を形成した請求項１または２に記載の圧縮機。
4. 小端部の上端面に環状ポケットを形成した請求項１から３のいずれか一項に記載の圧縮機。
5. コネクティングロッドの材料は焼結金属材料からなる請求項１から４のいずれか一項に記載の圧縮機。

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