JP2006022747A - 密閉形圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】 クランクシャフトのフランジ部が貫通するロッドの端部を有するコネクテングロッドを備えるレシプロ型圧縮機は、その内径が大きな端部をクランクシャフトに固定するピン部において摺動ロスが生じていた。
【解決手段】 クランクシャフトのフランジ部が貫通する大径のロッド端部と、細径のピン部で形成する隙間は、半円筒状のスリーブを２個、スリーブの一端とロッド端部に設けた切欠に弾性体を圧挿してロッドとスリーブを固定し、スリーブ内径とピン部間を適宜クリアランスもって摺動させる。
クランクシャフトの回転によって発生するピン部の摺動ロスは、ピン部を小径化することで低減でき、省エネ効果に優れた密閉形圧縮機を提供できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は密閉形圧縮機に関し、特に省スペースな摺動部を備えた密閉形圧縮機に間する。

冷凍サイクルに用いられる従来の密閉形圧縮機として、特開昭６１−２２３２７６号公報に示された公知技術がある。この圧縮機はコネクテングロッド方式を採用する。

前記公知例を簡略化して図６に示す。密閉容器１内には、フレーム２４を基準に、圧縮機構部２２は上部に、電動機部２３は下部にそれぞれ配置されている。圧縮機構部２２と電動機部２３はクランクシャフト２５で連繋されている。

この圧縮機構部２２は、シリンダ２４ａと、このシリンダ２４ａ内に挿入されるピストン２６と、このピストン２６とクランクシャフト２５のピン部２５ａとを連繋するロッド２７と、このロッド２７とピストン２６を連繋するピストンピン２８とから構成される。シリンダ２４ａとベアリング２４ｂとはフレーム２４と一体に設けられている。ベアリング２４ｂは、フレーム２４の中央部に設けられクランクシャフト２５を支承する。クランクシャフト２５のピン部２５ａの最上部に、圧縮運動にかかわる各要素の重量との平衡を保つためにバランスウエイト２５ｅが設けられている。

この圧縮機構部２２のピストン２６とクランクシャフト２５とは、ロッド２７により連動する。ロッド２７の役割は、電動機２３の回転運動をピストン２６に伝えることにある。ロッド２７は、クランクシャフト２５のピン部２５ａと摺動自在に嵌合する円筒端部２７ａと、ピストンピン２８によりピストン２６と連結する小径端部２７ｂとを有する。クランクシャフト２５は電動機２３と直結しているので、これらの構造により、電動機２３の回転運動はピストンの往復運動に変換され、圧縮機構部２２は所期の圧縮機性能を実現する。

ピストンピン２８とロッド２７小径端部２７ｂとの摺動面への給油は、図６の矢印で示すように行われる。まず、密閉容器２１の下部に貯溜した潤滑油２９が、クランクシャフト２５内の遠心ポンプ機構により下側から上昇する。汲み上げられた潤滑油２９は、シャフト２５の外周面に設けられた溝に沿ってベアリング２４ｂを経てピン部２５ａに導かれた後、ピン部２５ａに設けられた油穴２７ｃを経由して、ロッド小端部２７ｂとピストンピン２８の摺動面に導かれる。

この従来技術における圧縮機構部２２の組み立ては、図７に示すように実施される。図７(１)は、ピストン２６の横穴２６ａとロッド２７の小径端部２７ｂとを、ピストンピン２８で予め組み立てられた組立体を、シリンダ２４ａ内に挿入した状態を示す。

図７(２)は、クランクシャフト２５のジャーナル部２５ｂを、フレーム２４のベアリング２４ｂ内径部に挿入している状態を示す。クランクシャフト２５のジャーナル部２５ｂとその上部のフランジ部２５ｄは、ロッド２７の円筒端部２７ａの内径部に挿入されている。

図７(３)は、クランクシャフトピン部２５ａとロッド円筒端部２７ａとが摺動自在なクリアランスをもって嵌合した状態を示す。ベアリング２４ｂの上方に形成したスラスト面２４ｃと、クランクシャフト２５のフランジ部２５ｄに設けられたスラスト面２５ｃとは密着している。

上記組立工程からも分かるように、クランクシャフトピン部２５ａは、ロッド円筒端部２７ａが嵌合するために、クランクシャフト２５のジャーナル部２５ｂよりもかなり太い設定となっている。

そして最終的に、圧縮機本体に電動機２３が組付けられた後、圧縮機構部２２が密閉容器２１内に収納されることによって、図６に示す密閉形圧縮機が完成する。

特開昭６１−２２３２７６号公報

この従来技術である密閉形圧縮機は、シリンダ２４ａの中心とスラスト面２４ｃ間の距離は極力近接させた構造をとっている。しかし、組み立てる上で、ロッド２７の円筒端部２７ａは、クランクシャフト２５の外径の大きいフランジ部２５ｄを通過しなくてはならない。そのために、ロッド２７の円筒端部２７ａの内径が大きくなり、これに接触するピン部２５ａも必要以上に大きくなる。その円筒端部２７ａの内径部と接触するピン部２５ａとの接触面積が大きいと、圧縮機運転時の摺動摩擦でロスが発生し、装置への入力を小さくすることができないという課題があった。

本発明の目的は、上記の問題を解決し、クランクシャフトのピン部の摺動ロスを小さくした密閉形圧縮機を提供することに有る。

本発明の密閉型圧縮機は、上記目的を達成するために、クランクシャフトの回転運動をピストンの往復運動に伝えるジョイント機構にボールジョイント機構を用いる密閉形圧縮機において、前記ピストンと連結するボールジョイント部と、そのボールジョイント部から延びる棒状部と接続して前記クランクシャフトとその内側で連結する円筒状端部とを有するロッドと、そのロッドの円筒状端部の円筒内面と前記クランクシャフトの偏心回転するピン部の円筒外面との間に位置し、前記ロッドの円筒端部の円筒内面と接して、前記ピン部の円筒外面とは摺動可能なクリアランスをもたらす内径を形成する半円柱状の二つのスリーブと、を備えたものである。

本発明は、小形化を志向しつ、シリンダと、クランクシャフトが挿入されるベアリングを一体に構成したもので、クランクシャフトのピン部とロッドとの摺動ロスを低減するために、クランクシャフトのピン部外径を細径化し、ロッド円筒端部内径とピン部外径間にスリーブを挿入し、ピン部外径とスリーブ内径間で運転摺動させるものである。具体的には、ロッド円筒端部はクランクシャフトのフランジ部が通過する大きさを備え、クランクシャフトピン部は信頼性上必要最小限の外径寸法を有し、それらによって生じるロッド円筒端部とピン部間に生じる隙間に、ロッド円筒端部内径と密着し、ピン部外径と適宜クリアランスをもって摺動する内径のスリーブを設ける構成としたことで、その目的は達成される。

本発明によれば、軽量小形化、特に高さ方向の短縮を志向する密閉形圧縮機において、ＰＶ値の低減を図ることができ、省エネ形圧縮機の提供が可能になる。

図１に、本発明に係る密閉形圧縮機の構造の一例を示す。

ここで、密閉容器１の内部には圧縮機本体２として、圧縮機構部３及び電動機部４がフレーム５を介して設けられている。詳細は後述するが、クランクシャフト６はピストン７とロッド８を介してピストンピン９及びスリーブ１０で接続され、スリーブ１０は弾性体１１を用いて固定されている。

密閉容器１は、上容器１ａと下容器１ｂとからなり、圧縮機本体２を内部に収納後接合部を溶接することで形成される。圧縮機本体２は、シリンダ５ａとベアリング５ｃを一体に構成したフレームの上部に圧縮機構部３を、下部に電動機部４が配置されている。圧縮機構部３は、ピストン７がフレーム５のシリンダ５ａの内側で往復運動することで冷媒ガスを圧縮する。組立てとしては、ピストン７とクランクシャフト６のピン部６ａとを連結するロッド８を、ピストン７の横穴７ａとロッド８の小端部８ａの内径とに、ピストンピン９を挿入し部組した後、そのピストン７をフレーム５のシリンダ５ａの内径に挿入する。

その後、ロッド８の円筒端部８ｂの内径をクランクシャフト６のジャーナル６ｄとフランジ部６ｂを通過させた後、フレーム５のスラスト面５ｂとクランクシャフト６のスラスト面６ｃが当接するまで、フレーム５のベアリング５ｃにクランクシャフト６のジャーナル部を挿入する。尚、クランクシャフト６には、従来公知密閉形圧縮機と同様ピン部６ａの上方にバランスウエイト６ｅが形成されている。

このクランクシャフト６のピン部６ａの外径は、摺動ロス低減のために従来公知圧縮機に比較し、信頼性上必要最小限まで細径化を図っており、このため、ピン部外径とフランジ部６ｂが通過するロッド８の円筒端部８ｂ内径間には、ドーナツ状の隙間が発生する。

そこで、図２に示すように、この隙間に円筒を２分割したような半円筒状のスリーブ１０を２個対向して、円筒状になるように配置する。ロッド８小端部８ａ側となるスリーブ１０同士の密着端面１０ｃが密着状態にあるとき、反対側の開放端面１０ｄとロッド円筒端部８ｂとに設けられた切欠内には弾性体１１が圧挿されている。図１に示すように電動機部４の固定子４ａはフレーム５の取付部５ｄに締結される。クランクシャフト６のジャーナル部６ｄの下部に圧入などにより設けられる回転子４ｂは、適宜エアーギャップを備えて取付られて圧縮機本体２の組立は完了する。

図３は、スリーブ１０の形状の一例を示す。スリーブ１０の外径１０ａはロッド８の内径８ｃの寸法と同等とし、その内径１０ｂはクランクシャフト６のピン部６ａと、適正クリアランスで摺動する寸法を持つ。又、その円周の長さは２個のスリーブ１０の密着端面１０ｃを密着させた場合、開放端面１０ｄ側に適宜隙間ができる長さとする。この密着端面１０ｃの任意高さ部に、内径１０ｂから外径１０ａに通じる半円状の横方向の切欠１０ｆが形成されている。

更に、スリーブ１０の開放端面１０ｄの外径側には、略１／４周円の縦方向の切欠１０ｅが全長にわたり形成されている。

図４は、このスリーブ１０の組立方法の一例を示すもので、図４(１)はスリーブ１０の１個目の組立状態で、クランクシャフト６のバランスウエイト６ｅの反対側にロッド８の円筒端部８ｂを配置した状態で、図のようにドーナツ状の隙間にスリーブ１０を挿入する。次に図４の(２)に示すように（１）で挿入したスリーブ１０バランスウエイト６ｅの方に移動した後、もう１個のスリーブ１０を挿入する。図４(３)は２個のスリーブ１０を挿入した後、スリーブ１０を回転させて、予めロッド８円筒端部８ｂに形成しておいた縦方向の切欠８ｄと、スリーブ１０の縦方向の切欠１０ｅを合わせ、相互の切欠で形成する円筒状の空間に、弾性体１１として市場で安価に入手できるスプリングピンを圧挿する。このスプリングピンの拡張力でスリーブ１０をロッド８円筒端部８ｂ内径に貼り付け、しかも円筒端部８ｂ内でスリーブ１０が運転中位置ずれしないように保持固定する。

このときロッド８の油穴８ｅと、スリーブ１０の横方向の切欠１０ｆは連通するように予めスリーブ１０を製作しておき、ロッド小端部８ａとピストンピン９の摺動面に潤滑油が供給されるように配置する。（潤滑経路は図示せず）
以上のように本発明は、摺動するクランクシャフト６のピン部６ａ外径とスリーブ１０の内径寸法は小さく、従来公知圧縮機より摩擦面積が縮小し、摺動ロスの少ない省エネ形密閉圧縮機の提供が可能になる。

図５は、スリーブ１０の保持をより安定させるために、クランクシャフト６のピン部６ａの、スリーブ１０の被摺動部の下側に、スリーブ受け面６ｆを設けた場合の一例を示す側面図である。これと同目的でスリーブ１０の安定保持を図る方法として、ロッド８円筒端部８ｂの内径下側にスリーブ受け面を形成する方法もある（図示せず)。

又、本発明のような冷凍サイクルなどに用いられる密閉形圧縮機は、それが搭載された製品がその圧縮機の振動が原因で騒音のクレームを受けることがある。

そこで、偏心回転する部分の軽量化を図り、動バランスをとる必要があり、例えば低比重のカーボン材などをスリーブ１０に採用し、密閉形圧縮機の振動を小さくして、低騒音の冷凍機器を提供することが可能になる。

本発明に係る密閉形圧縮機の一例を示す側断面図。 図１のＡ−Ａ断面図。 本発明に係るスリーブの形状の一例を示す斜視図。 本発明に係るスリーブの組立方法の一例を示す平面図。 本発明に係るスリーブの支持方法の一例を示す側断面図。 従来公知密閉形圧縮機の構造の一例を示す側断面図。 従来公知圧縮機の組立方法の一例を示す側断面図。

符号の説明

１…密閉容器、１ａ…上容器、１ｂ…下容器、２…圧縮機本体、３…圧縮機構部、４…電動機部、４ａ…固定子、４ｂ…回転子、５…フレーム、５ａ…シリンダ、５ｂ…スラスト面、５ｃ…ベアリング、５ｄ…固定子取付部、６…クランクシャフト、６ａ…ピン部、６ｂ…フランジ部、６ｃ…スラスト面、６ｄ…ジャーナル部、６ｅ…バランスウエイト、６ｆ…スリーブ受け面、７…ピストン、７ａ…横穴、８…ロッド、８ａ…小端部、８ｂ…円筒端部、８ｃ…円筒端部内径、８ｄ…切欠、８ｅ…油穴、９…ピストンピン、１０…スリーブ、１０ａ…スリーブ外径、１０ｂ…スリーブ内径、１０ｃ…密着端面、１０ｄ…開放端面、１０ｅ…縦方向切欠、１０ｆ…横方向切欠、１１…弾性体。

Claims (5)

1. クランクシャフトの回転運動をピストンの往復運動に伝えるジョイント機構にボールジョイント機構を用いる密閉形圧縮機において、
   前記ピストンと連結するボールジョイント部と、そのボールジョイント部から延びる棒状部と接続して前記クランクシャフトとその内側で連結する円筒状端部とを有するロッドと、そのロッドの円筒状端部の円筒内面と前記クランクシャフトの偏心回転するピン部の円筒外面との間に位置し、前記ロッドの円筒端部の円筒内面と接して、前記ピン部の円筒外面とは摺動可能なクリアランスをもたらす内径を形成する半円柱状の二つのスリーブと、を備えた密閉型圧縮機。
2. 前記スリーブの一面であって、前記二つのスリーブ同士が対向する面のうちの一端面は、対向する前記他のスリーブの一端面と密着する密着端面であり、前記スリーブの他の一面であって、前記二つのスリーブ同士が対向する面のうちの他の端面は、対向する前記他のスリーブの他の端面とは隙間を介して対向する開放端面であり、それらの二つの開放端面の間に保持部材を備えた請求項１記載の密閉形圧縮機。
3. 前記ロッドの円筒端部内面と前記クランクシャフトのピン部外周面との間に設けられた前記半円柱状の二つのスリーブは、前記密着端面の高さ方向の任意部に前記ピン部外周面と摺動する前記スリーブの摺動面と前記円筒内面と接する前記スリーブの外周面とを連通する半円状の切欠と、前記スリーブの開放端面の外側と前記ロッドの円筒端部内面に、相互に連繋する円形の切欠とを備え、前記保持部材はそれらの円形切欠に挿入されたスプリングピンである請求項２記載の密閉形圧縮機。
4. 前記ロッドの円筒端部内面と前記クランクシャフトのピン部外周部との間に設けられた前記半円柱状のスリーブは、前記クランクシャフトのピン部下側或いは前記ロッドの円筒端部の下に設けられたスリーブ受け面の上に位置している請求項１記載の密閉形圧縮機。
5. 前記ロッドの円筒端部内面と前記クランクシャフトのピン部外周部との間に設けられた前記半円柱状のスリーブは、低密度の非金属材からなる請求項１記載の密閉形圧縮機。
   

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