JP2006009641A - 圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】生産性が高く、振動のばらつきの少ない圧縮機を提供することを目的とする。
【解決手段】シャフト１０８の偏心部１１０の端部に、先端径が前記バランスウェイトの圧入穴の内径より小さく、かつ先端角度が鋭角をなすテーパー部１１２を備えたもので、バランスウェイトの圧入穴がシャフト１０８のテーパー部１１２に食い付き易くすることで、手挿入するだけで容易にバランスウェイトを仮固定できるようにし、一旦回転方向の位置合せしてしまえば回転ずれを起こすことはなく、安定した挿入作業性を実現することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、電気冷蔵庫、エアーコンディショナー、冷凍冷蔵装置等の冷凍サイクルに接続される圧縮機の低振動化に関するものである。

近年、住宅事情による要求から家庭用冷蔵庫は、ますます低振動化への動きが高まっている。そういった中、主な振動源であるピストンと釣り合いを取るためにバランスウェイトを用いるという方法は、振動を低減する要素技術として有効である。

従来の圧縮機としては、外形が略円弧状であるバランスウェイトをシャフトに備える事によって、圧縮機構部の不釣り合い力を調整するようなものがある（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技術の圧縮機について説明する。

図６は従来の圧縮機の断面図である。図６において、密閉容器１内には、冷媒ガス２が充填されており、固定子３と回転子４からなる電動要素５と、電動要素５によって駆動される圧縮要素６がサスペンションスプリング７によって弾性的に収容されている。

シャフト８は、回転子４に圧入固定した主軸部９と、主軸部９に対して偏心して形成した偏心部１０を有しブロック１４は、略円筒形のシリンダー１５を有し、ピストン１６はシリンダー１５に往復摺動自在に挿入されており、連結手段１７によって偏心部１０と連結されている。

シャフト８の偏心部１０の上方には、偏心部１０の外径よりも小さい段差部１１が形成されており、段差部１１の先端部には先端が９０°の角度をなすテーパー部１２が形成されている。段差部１１には、内径が段差部１１の外径よりも小さく、かつ、主軸部９の軸心を中心とした略円弧状のバランスウェイト１３が圧入固定されている。

以上のように構成された従来の圧縮機について、以下その動作を説明する。

電動要素５の回転子４はシャフト８を回転させ、偏心部１０の回転運動が連結手段１７を介してピストン１６に伝えられることで、ピストン１６はシリンダー１５内を往復運動する。それにより冷媒ガス２は、冷却システム（図示せず）からシリンダー１５へ吸入・圧縮された後、再び冷却システムへと吐き出される。

この圧縮作用を行なう際、ピストン１６が往復運動を行なうことにより、不平衡力である往復動慣性力が生じる。この往復動慣性力を、ピストン１６と逆位相となるようにバランスウェイト１３を設けることで釣り合わせ、水平方向におけるピストン１６の往復動慣性力を相殺することで振動を減少させている。
特開２００２−７０７４０号公報

しかしながら、上記従来の構成では、組み立て行程において、ブロック１４、シャフト８、回転子４、ピストン１６、連結手段１７等を組立てた後、シャフト８が自由に回転できる状態のままで、最後にシャフト８にバランスウェイト１３を圧入固定している。

この際、バランスウェイト１３の圧入はピストン１６と逆位相となるようにシャフト８との回転方向の位置合せを行なった上で、ハンマー等によって叩き込むことでシャフト８のテーパー部１２に水平になるように仮固定し、その後バランスウェイト１３の上面から油圧機の圧力によって段差部１１に真っ直ぐに圧入する。

ここでテーパー部１２が９０°の角度であるため、バランスウェイト１３の圧入穴がシャフト８のテーパー部１２に食い付きにくいため、ハンマー等で仮固定するときに、一旦位置合せしたものが回転ずれを起こし、バランスウェイト１３が回転方向にずれて仮固定され、ずれたまま油圧機によって圧入固定されてしまうことがあった。その結果、振動のばらつきが増える、または再組み立てが必要になるといった課題を有していた。

本発明は、生産性が高く、振動のばらつきの少ない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、本発明の圧縮機は前記シャフトの偏心部の端部に、先端径が前記バランスウェイトの圧入穴の内径より小さく、かつ先端角度が鋭角をなすテーパー部を備えたもので、作業者の手挿入の力でバランスウェイトの圧入穴がシャフトのテーパー部に食い付くため、手挿入によってバランスウェイトを仮固定でき、より正確な位置合せができ、またこれがずれることを防げるので、安定した挿入作業性を実現することができる。

本発明の圧縮機は、より正確な位置合せができ、またこれがずれることを防げるので、安定した挿入作業性を実現することができるため、生産性が高く、振動のばらつきの少ない圧縮機を提供することができるという効果が得られる。

本発明の請求項１に記載の発明は、密閉容器内に、圧縮要素と電動要素を有し、前記圧縮要素は、主軸部及び偏心部を有するシャフトと、シリンダーを形成するブロックと、前記シリンダー内を往復動するピストンと、前記ピストンと前記偏心部とを連結する連結手段と、前記偏心部に圧入固定されたバランスウェイトとを備え、前記偏心部の端部に、先端径が前記バランスウェイトの圧入穴の内径より小さく、かつ先端角度が鋭角をなすテーパー部を形成したもので、作業者の手挿入の力でバランスウェイトの圧入穴がシャフトのテーパー部に食い付くため、手挿入によってバランスウェイトを仮固定でき、より正確な位置合せができ、またこれがずれることを防げるので、安定した挿入作業性を実現することができるため、生産性が高く、振動のばらつきの少ない圧縮機を提供することができるという効果が得られる。

請求項２に記載の発明は、請求項１の発明に、テーパー部のテーパー角度範囲を５°〜３０°の間としたもので、テーパー部のバランスウェイトを手挿入したときの圧入力が更に増加するため、請求項１に記載の発明の効果に加えて、より安定した挿入作業性を実現することができるので、更に生産性が高く、振動のばらつきの少ない圧縮機を提供することができるという効果が得られる。

請求項３に記載の圧縮機は、バランスウェイトを、厚みのばらつきの少ない鉄板材にて成形したもので、請求項１に記載の発明の効果に加えて、さらに生産性が高く、振動のばらつきの少ない圧縮機を提供することができるという効果が得られる。

請求項４に記載の圧縮機は、シャフトの偏心部へのバランスウェイトの圧入方向を、バランスウェイトの圧入穴の抜き方向と一致するものも含めるもので、圧入穴の圧入方向にカエリがある場合でも、手挿入で仮固定が可能となるので、請求項３に記載の発明の効果に加えて、バランスウェイトの表裏の方向規制がなくなることで、更に生産性の高い圧縮機を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における圧縮機の断面図、図２、図３は、同実施の形態における圧縮機の要部詳細図、図４は、同実施の形態における圧縮機の要部拡大図、図５は、同実施の形態におけるテーパー部角度αと手挿入力Ｆ１による仮圧入力Ｆ２の相関を示すグラフである。

図１から図５において、密閉容器１０１内には、冷媒ガス１０２が充填されており、固定子１０３と回転子１０４からなる電動要素１０５と、電動要素１０５によって駆動される圧縮要素１０６がサスペンションスプリング１０７によって弾性的に収容されている。

シャフト１０８は、回転子１０４に圧入固定した主軸部１０９と、主軸部１０９に対して偏心して形成した偏心部１１０を有している。

ブロック１１５は、略円筒形のシリンダー１１６を形成しており、シリンダー１１６にはピストン１１７が往復摺動自在に挿入されている。ピストン１１７は連結手段１１８によって偏心部１１０と連結されている。

シャフト１０８の偏心部１１０の上方には、偏心部１１０よりも小さい外径を有する段差部１１１が形成され、段差部１１１の先端部には５°〜３０°の範囲の、鋭角のテーパー部１１２が形成されている。

段差部１１１には、鉄板材にて成形され、主軸部１０９の軸心を中心とした略円弧状のバランスウェイト１１３が圧入固定されている。バランスウェイト１１３の圧入穴１１４の内径は段差部１１１の外径よりも小さく、またテーパー部１１２の外径よりも大きい。

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の回転子１０４はシャフト１０８を回転させ、偏心部１１０の回転運動が連結手段１１８を介してピストン１１７に伝えられることで、ピストン１１７はシリンダー１１６内を往復運動する。それにより冷媒ガス１０２は、冷却システム（図示せず）からシリンダー１１６へ吸入・圧縮された後、再び冷却システムへと吐き出される。

上記圧縮作用を行なう際、ピストン１１７が往復運動を行なうことによる不平衡力が生じるが、バランスウェイト１１３によって水平方向におけるピストン１１７の往復動慣性力を相殺することで振動を減少させている。

次に、バランスウェイト１１３をシャフト１０８に圧入固定する工程について説明する。

圧縮要素１０６は、ブロック１１５、ブロック１１５に主軸部１０９を挿入保持されたシャフト１０８、シャフト１０８に圧入固定された回転子１０４、ブロック１１５のシリンダー１１６に挿入されたピストン１１７、偏心部１１０とピストン１１７を連結する連結手段１１８等の組み立てを予め完了させる。

次に、シャフト１０８が自由に回転できる状態のままで、ピストン１１７と逆位相となるように回転方向の位置決めをしながら、作業者がバランスウェイト１１３の圧入穴１１４をシャフト１０８に設けたテーパー部１１２に挿入し、そのまま手で押し付ける。ここでテーパー部１１２は、５°〜３０°の範囲の鋭角で形成しているため、図４、図５に示すように、小さな押力でも圧入穴１１４とテーパー部１１２との間に発生する圧入力は極めて大きくなる。

その結果作業者の手挿入力Ｆ１でバランスウェイト１１３の圧入穴がシャフト１０８のテーパー部１１２に食い付くため、作業者は回転方向の位置をあわせて、かつ水平を保ちバランスウェイト１１３をシャフト１０８に手の力で押圧することで正確に、かつ容易に仮固定を完了することができる。

ここでテーパー部１１２の角度αについては、５°未満の時はテーパー部１１２先端径が大きくなり、圧入穴１１４の内径寸法より小さく管理することが困難になるため下限値を５°とした。また図５に示すように３０°を越えた時は、手挿入の際に互いの食い付きが甘くなり、仮止め作業性が低下することから上限値を３０°とした。

上記仮固定後、バランスウェイト１１３の上面から油圧機の圧力によってバランスウェイト１１３を押して段差部１１１に本圧入するのであるが、上述したように仮固定の段階で、確実に回転方向の位置決めが行われ、かつ極めて水平に近い状態できちんと仮固定されることで、油圧機による段差部１１１への本圧入後、回転ずれのばらつきが少なくなり、安定した挿入作業を行なうことができる。また極端な回転ずれが生じた製品の再組み立てがほとんど無くなり、生産性が高まる。

さらにバランスウェイト１１３は板厚のばらつきが少ない鉄板を用いているため、バランスウェイト１１３自体が有する慣性質量のばらつきが小さく、安定した振動低減の効果が得られる。

ここでバランスウェイト１１３は鉄板を用いてプレスによる打ち抜き加工を行っているため、圧入穴には抜き方向にカエリが生ずる。しかしながら本実施の形態によれば、カエリが圧入方向にあっても上記仮固定の効果はほとんど損なわれないことを確認している。その結果、バランスウェイト１１３の表裏の区別をする必要がなく、更に生産性の高い圧縮機を提供することができる。

なお、表裏で形状が異なり、圧入方向に方向性を有するとともに、プレス加工工程上カエリ方向に圧入せざるを得ないバランスウェイトに対しても、正確に、かつ容易に仮固定を完了することができるので同様の効果が得られる。

以上のように本実施の形態によれば生産性が高く、振動のばらつきの少ない圧縮機を提供することができるものである。

以上のように、本発明にかかる圧縮機は、高い生産性を確保しながら、振動のばらつきの少ない安価な圧縮機が可能になるため、家庭用冷蔵庫を初めとして、除湿機やショーケース、自販機等の冷凍サイクルに用いる圧縮機に適用できる。

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詳細図 同実施の形態における圧縮機の要部詳細図 同実施の形態における圧縮機の要部拡大図 同実施の形態におけるテーパー部角度と仮圧入力の相関グラフ 従来の圧縮機の断面図

符号の説明

１０１ 密閉容器
１０５ 電動要素
１０６ 圧縮要素
１０８ シャフト
１０９ 主軸部
１１０ 偏心部
１１２ テーパー部
１１３ バランスウェイト
１１４ 圧入穴
１１５ ブロック
１１６ シリンダー
１１７ ピストン
１１８ 連結手段

Claims (4)

1. 密閉容器内に、圧縮要素と電動要素を有し、前記圧縮要素は、主軸部及び偏心部を有するシャフトと、シリンダーを形成するブロックと、前記シリンダー内を往復動するピストンと、前記ピストンと前記偏心部とを連結する連結手段と、前記偏心部に圧入固定されたバランスウェイトとを備え、前記偏心部の端部に、先端径が前記バランスウェイトの圧入穴の内径より小さく、かつ先端角度が鋭角をなすテーパー部を形成した圧縮機。
2. テーパー部の先端角度を、５°〜３０°の間とした請求項１に記載の圧縮機。
3. バランスウェイトは、鉄板材にて成形した請求項１、２に記載の圧縮機。
4. シャフトの偏心部へのバランスウェイトの圧入方向は、バランスウェイトの圧入穴のプレス抜き方向と一致するものを含む請求項３に記載の圧縮機。

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