JP2006037716A

JP2006037716A - 密閉形圧縮機及びその組立て方法

Info

Publication number: JP2006037716A
Application number: JP2004213828A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Mishina; 将利三品; Tomohiro Nagao; 智大長尾; Kenji Betsuyaku; 健二別役
Original assignee: Hitachi Home and Life Solutions Inc
Current assignee: Hitachi Appliances Inc
Priority date: 2004-07-22
Filing date: 2004-07-22
Publication date: 2006-02-09

Abstract

【課題】密閉形圧縮機において、低コストで組立て性が良く、オイルシール性に優れた高性能のものとすること。
【解決手段】密閉形圧縮機は、主軸９及び偏心軸１０を有するクランク軸８と、主軸９を軸支するベアリング部７ｂとシリンダ室１３ｂを有するシリンダ部１３とを一体に形成したフレーム７と、シリンダ室１３ｂ内に往復動可能に挿入されると共に偏心軸側に球座２６を有するピストン２５と、偏心軸１０に嵌合されたリング部２３と球座２６に接合された球体部２４とを連接棒２２ａで繋いでなるロッド２２とを備える。シリンダ部１３は球体部２４をシリンダ室側に挿入するための球体部挿入用切欠き１３ａを有する。球体部２４は上下両側に平面部２４ａを形成している。球体部挿入用切欠き１３ａは球体部２４の平面部２４ａの厚さより若干大きな幅を有してシリンダ部１３の側壁部に形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、密閉形圧縮機及びその組立て方法に係り、特にクランク軸とピストンとをロッドを介して連接した密閉形圧縮機及びその組立て方法に好適なものである。

従来のコンロッド式密閉形圧縮機として、特開２００３−６５２３６号公報（特許文献１）の図６に見られるものがある（従来技術１）。それを図８から図１０に示して説明する。図８から図１０における符号で図１から図７における符号と同一の物は、同一物または相当物を示す。

図８は特許文献１のコンロッド式圧縮機の縦断面図である。密閉容器１内には、固定子３及び回転子４からなる電動機部５と、この電動機部５によって駆動される圧縮機部６とが収容されている。潤滑油２は密閉容器１内に貯留されている。

フレーム７は、シリンダ室を有するシリンダ部１３及びベアリング部７ｂを形成している。シリンダ部１３の偏心軸１０側の端部上壁には、コンロッド１１の小端部１１ｂが通過できる幅と深さを有する略Ｕ字状の切欠き７ａがシリンダ室に至るように形成されている。クランク軸８は、主軸９及び偏心軸１０から構成されている。主軸９はフレーム７のベアリング部７ｂに挿入されている。主軸９の下端部には、スパイラル溝１９を含む給油経路を介して偏心軸１０の上端に連通するオイルポンプ１８が設置されている。このオイルポンプ１８の下端は潤滑油２中に開口されている。

コンロッド１１の一側がピストンピン１２を介してピストン１４と連結され、コンロッド１１の他側が偏心軸１０と連結されている。バルブシート１５は、吸入穴、吸入バルブ、吐出穴、吐出バルブ（何れも図示せず）を備えている。シリンダヘッド１６は、内部を吸入室、吐出室（何れも図示せず）に区割りしている。吸入マフラー１７はシリンダヘッド１６の吸入側に接続されている。

ピストン１４、コンロッド１１及びピストンピン１２の組立て方法に関して図９及び図１０を参照しながら説明する。まず、シリンダ部１３のシリンダ室内にピストン１４を挿入する。偏心軸１０を下死点まで下げた状態で、コンロッド１１の大端部１１ａを偏心軸１０に連結すると共に、コンロッド１１の小端部１１ｂをピストン１４の側方に位置させる。このようにしてコンロッド１１の小端部１１ｂとピストン１４の横穴１４ａとを互いに整列させ、ピストン１４を移動してピストン１４の横穴１４ａ内にコンロッド１１の小端部１１ｂを位置させる。この状態で、切欠き７ａの上方からピストンピン１２をピストン１４及び小端部１１ｂのそれぞれの穴に挿入することにより、両者１４、１１ｂを連結する。

以上のように構成された密閉形圧縮機について、その動作を説明する。

電動機部５の回転子４が回転されることによりクランク軸８が回転され、クランク軸８の偏心軸１０の偏心運動がコンロッド１１を介してピストン１４に伝えられる。これによって、ピストン１４はシリンダ部１３のシリンダ室内で往復運動され、吸込み管２１を通して密閉容器１内に導かれた冷媒ガスが吸入マフラー１７の開口部からシリンダ部１３のシリンダ室内に吸入され、その冷媒ガスがシリンダ部１３のシリンダ室内で圧縮される。

一方、クランク軸８の回転に伴ってオイルポンプ１８が動作されることによって、潤滑油２はオイルポンプ１８内に吸引され、さらにスパイラル溝１９から上方に導かれ、連通穴２０を経て偏心軸１０の潤滑油放出穴１０ｂからピストン１４とシリンダ部１３との摺動部に噴射される。これによって、ピストン１４とシリンダ部１３間の潤滑とシールが行なわれる。

係る略Ｕ字状の切欠き７ａを利用して組立てる従来技術２の密閉形圧縮機では、コンロッド１１を分割する必要がないため、低コスト化できると共に量産性に優れていると言うメリットがある。

また、別の従来例として、図１１に示すような密閉形圧縮機がある（従来技術２）。図１１における符号で図１から図７における符号と同一の物は、同一物または相当物を示す。この密閉形圧縮機は、シリンダ部１３に略Ｕ字状の切欠き設けないで、コンロッド１１の大端部１１ａを分割し組立てるものである。この密閉形圧縮機では、ピストン１４とシリンダ部１３のシール性が確保されるため、効率の低下が抑制されるというメリットがある。

特開２００３−６５２３６号公報（図６）

しかし、従来技術１の密閉形圧縮機では、小端部１１ｂの最大外形を通過させる大きな切欠き７ａをシリンダ部１３に設ける必要があるため、ピストン１４とシリンダ部１３との間のシール面積を小さくしてしまうものであった。このため、シリンダ室内の高圧ガスの密閉容器１内への逆流を阻止するオイルシール性が低下し、容積効率が低下するという欠点を有していた。密閉形圧縮機の小型化、特にフレームの小型化が望まれているが、フレームの外形を小さくしてシリンダ室をできるだけ中央側にすることの制約となっていた。

一方、従来技術２の密閉形圧縮機では、コンロッド１１の大端部１１ａを分割し組立てるものであるため、組立て性が悪く、部品点数が多くコスト高になるという欠点を有していた。

本発明の目的は、低コストで組立て性が良く、オイルシール性に優れた高性能の密閉形圧縮機及びその組立て方法を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明は、主軸及び偏心軸を有するクランク軸と、前記主軸を軸支するベアリング部とシリンダ室を有するシリンダ部とを一体に形成したフレームと、前記シリンダ室内に往復動可能に挿入されると共に偏心軸側に球座を有するピストンと、前記偏心軸に嵌合されたリング部と前記球座に接合された球体部とを連接棒で繋いでなるロッドと、前記シリンダ部の側壁部に設けられた球体部挿入用切欠きと、前記球体部は上下両側に設けられた平面部とを備えたものである。

係る本発明のより好ましい具体的な構成は次の通りである。
（１）前記球体部の上下両側の平面部は前記リング部の軸心に交差する面に平行であり、前記球体部挿入用切欠きは前記球体部の平面部の厚さより大きな幅を有して水平に形成されていること。
（２）前記球体部挿入用切欠きを前記シリンダ室の高さ中央に一致させたこと。
（３）前記球体部挿入用切欠きから前記偏心軸の軸心が最も離れた状態で前記偏心軸の軸心を回転中心として前記球体部を回転させた場合の先端軌跡より前記球体部挿入用切欠きの奥部が外方に位置するように形成したこと。

前記目的を達成するために、本発明は、主軸及び偏心軸を有するクランク軸と、前記主軸を軸支するベアリング部とシリンダ室を有するシリンダ部とを一体に形成したフレームと、前記シリンダ室内に往復動可能に挿入されると共に偏心軸側に球座を有するピストンと、前記偏心軸に嵌合されたリング部と前記球座に接合された球体部とを連接棒で繋いでなるロッドとを備え、前記シリンダ部は前記球体部をシリンダ室側に挿入するための球体部挿入用切欠きを有し、前記球体部は前記リング部の軸心に交差する面に略平行な平面部を上下両側に形成している密閉形圧縮機の組立て方法において、前記球体部挿入用切欠きを前記シリンダ部の側壁部に形成し、前記ピストンを前記シリンダ部のシリンダ室内の奥側に挿入し、前記リング部を前記偏心軸に嵌合した状態で、前記球体部を回動させて前記球体部挿入用切欠きを通して前記シリンダ部のシリンダ室内に位置させ、前記ピストンを球体部側に移動して前記球座に前記球体部を接合するようにしている。

係る本発明のより好ましい具体的な構成は次の通りである。
（１）前記球体部挿入用切欠きを前記球体部の平面部の厚さより若干大きな幅を有して水平に形成すること。
（２）前記球体部挿入用切欠きを前記シリンダ室の高さ中央に形成して、前記球体部を回動させて前記球体部挿入用切欠きを通して前記シリンダ部のシリンダ室内に位置させること。
（３）前記球体部挿入用切欠きから前記偏心軸の軸心が最も離れた状態で前記偏心軸の軸心を回転中心として前記球体部を回転させて、前記球体部挿入用切欠きを通して前記シリンダ部のシリンダ室内に位置させること。

本発明によれば、低コストで組立て性が良く、オイルシール性に優れた高性能の密閉形圧縮機及びその組立て方法を提供できる。

以下、本発明による一実施例の密閉形圧縮機について、図面を参照しながら説明する。

本実施例の密閉形圧縮機の全体構成に関して図１を参照しながら説明する。図１は本実施例の密閉形圧縮機の縦断面図である。

密閉容器１内には、固定子３及び回転子４からなる電動機部５と、この電動機部５によって駆動される圧縮機部６とが収容されている。また、密閉容器１内底部には、潤滑油２が貯留されている。圧縮機部６と電動機部５とは概略上下に配置されている。電動機部５はコイルばねにより弾性的に支持されている。吸込み管２１は、密閉容器１の側面に接続され、密閉容器１内に開口されている。これによって、密閉容器１内が運転中に吸込み圧力とされる低圧チャンバ方式となっている。

フレーム７は、シリンダ室１３ｂを有するシリンダ部１３とベアリング部７ｂとを一体に形成している。この一体型のフレーム７は、別体型のものに比較して、両者の取付け部や取付け具を必要とせず、小型で安価な構造となっている。このフレーム７は固定子３に載置され、固定されている。ベアリング部７ｂはフレーム７の中央に垂直に延びるように形成され、シリンダ室１３ｂはフレーム７の上部一側で水平に延びるように形成されている。すなわち、ベアリング部７ｂとシリンダ室１３ｂとは交差する方向に延びて形成されている。シリンダ室１３ｂの水平方向の両側が開口されており、その一側はピストン２５で閉塞され、その他側はバルブシート１５及びシリンダヘッド１６で閉塞されている。

クランク軸８は、主軸９及び偏心軸１０から構成されている。主軸９の上部はフレーム７のベアリング部７ｂに軸支されている。主軸９の中央部には回転子４が固定され、主軸９の下端部にはオイルポンプ１８が設置されている。オイルポンプ１８は、スパイラル溝１９を含む給油経路を介して偏心軸１０の上端に連通される。このオイルポンプ１８の下端は潤滑油２中に開口されている。

シリンダ部１３の反クランク軸側には、バルブシート１５及びシリンダヘッド１６がボルト等により固定されている。バルブシート１５は、吸入穴、吸入バルブ、吐出穴、吐出バルブ（何れも図示せず）を備えている。シリンダヘッド１６は、内部を吸入室、吐出室（何れも図示せず）に区割りしている。シリンダヘッド１６には吸入マフラー１７が接続されている。この吸入マフラー１７は、その一側がシリンダヘッド１６の吸入室に連通するように接続され、その他側が密閉容器１内に開口されている。

次に、図２から図７を参照しながら、ロッド２２、ピストン２５及びシリンダ部１３に関して詳細に説明する。

ロッド２２は、偏心軸１０の偏心運動をピストン２５の往復運動に変換するためのものであり、図２及び図３に示すように、偏心軸１０に嵌合された大端部であるリング部２３と、球座２６に揺動可能に接合された小端部である球体部２４と、を連接棒２２ａで繋いで構成されている。リング部２３、連接棒２２ａ及び球体部２４は一体に形成されている。また、ロッド２２は、リング部２３、ロッド２２ａ及び球体部２４の高さ方向の肉厚がほぼ同じに形成され、偏心軸１０に対して水平方向に直線状に延びている。

リング部２３は、偏心軸１０に回動可能に嵌合され、偏心軸１０の偏心回転運動に伴って移動される。球体部２４は基本形状が球座２６にほぼ一致する球形状であり、その上下両側に平面部２４ａが形成されている。この平面部２４ａは、リング部２３の軸心に交差する面に平行な平面で形成されている。換言すれば、平面部２４ａは、連接棒２２ａの延びる方向に平行な平面で形成されている。

ピストン２５は、図２及び図４に示すように、シリンダ室２３ｂ内に往復動可能に挿入されると共に、偏心軸１０側に開口する球座２６を有している。球座２６には球体部２４が摺動自在に接する。球座２６の開口には、球体部２４の平面部２４ａの厚さより若干幅広で且つ球体部２４の最大外径部を通すことができる球体挿入溝２７が形成されている。

シリンダ部１３には、図５から図７に示すように、球体部２４をシリンダ室１３ｂ側に挿入するための球体部挿入用切欠き１３ａが形成されている。球体部挿入用切欠き１３ａは球体部２４の平面部２４ａの厚さより若干大きな幅を有してシリンダ部１３の側壁部に形成されている。この球体部挿入用切欠き１３ａは、具体的には、水平に延びる略Ｕ字状に形成されている。換言すれば、シリンダ部１３は、その側面の片側に、球体部２４の平面部２４ａが通過するに足る幅と深さ寸法の略Ｕ字状の球体部挿入用切欠き１３ａが形成されている。ここで、球体部挿入用切欠き１３ａの奥部は、図６に示すように、球体部挿入用切欠き１３ａから偏心軸１０の軸心が最も離れた状態で、偏心軸１０の軸心を回転中心として球体部２４を回転させた場合の先端軌跡より僅かに外方に位置するように形成されている。

次に、本実施例の密閉形圧縮機の組立て方法を図５から図７を参照しながら説明する。

まず、図５に示すように、球体部挿入用切欠き１３ａをシリンダ部１３の側壁部に形成したフレーム７を製作する。このフレーム７のシリンダ部１３のシリンダ室１３ｂ内の奥側に、図６に示すようにピストン２５を挿入する。

次いで、フレーム７のベアリング部７ｂにクランク軸８の主軸９を挿入して軸支する。さらに、図６の破線に示すように、シリンダ部１３とロッド２２の球体部２４が干渉しないところで、ロッド２２のリング部２３を偏心軸１０に嵌合する。

次いで、図６の白抜き矢印に示すように、ロッド２２を回動させて球体部２４をシリンダ部１３の球体部挿入用切欠き１３ａ内を通過させ、球体部２４をシリンダ室１３ｂ内に位置させる。この回動時には、球体部挿入用切欠き１３ａから偏心軸１０の軸心が最も離れた状態で、ロッド２２を回動させる。

次いで、球体挿入溝２７が図６に示すように横に向いた状態で、ピストン２５を図７の白抜き左向き矢印に示すように球体部側に移動して球座２６に球体部２４を接合する。そして、ピストン２５を図７の白抜き回転矢印に示すように回転させ、球体部２４と球座２６とが係止するようにボールジョイントの円弧部を組み合わせて、シリンダ部１３とロッド２２とピストン２５との組立てが完了する。なお、往復運転中にピストン２５が軸方向に自在に回転し、ボールジョイント部が外れ、ピストン２５の往復運動が不能になるおそれがあるため、ピストン２５の回転を阻止する別部材のストッパ機構（図示せず）が設けられている。

以上のように構成された密閉形圧縮機について、以下にその動作を説明する。

電動機部５の回転子４が回転されると、これに伴ってクランク軸８が回転される。それによる偏心軸１０の偏心回転運動によって、偏心軸１０とロッド２２のリング部２３が回転摺動され、ロッド２２の連接棒２２ａを介して球体部２４とピストン２５の球座２６とが揺動摺動される。これによって、ピストン２５はシリンダ部１３の球体部挿入用切欠き１３ａ内を往復運動し、冷媒ガスが吸込み管２１を通して密閉容器１内に導かれ、この冷媒ガスは吸入マフラー１７の開口部から吸入され、シリンダ室１３ａ内で圧縮される。圧縮された冷媒は、吐出管を通して密閉容器１の外部に吐出される。

一方、クランク軸８の回転に伴って、オイルポンプ１８によって潤滑油２は吸引され、スパイラル溝１０から上方に導かれ、導通穴２０を経て偏心軸の潤滑油放出穴１０ｂから、ピストン２５とシリンダ部１３へ噴射され、ピストン２５とシリンダ部１３間の潤滑とシールが行なわれる。

本実施例によれば、従来技術１のようにピストンピンを用いる必要がなく、ピストンピンの削減によるコストの低減と組立て性が優れる量産性向上のメリットを入手できる。また、従来技術２のようにコンロッドの大端部を分割する必要がなく、この点からもコストの低減と組立て性が優れる量産性向上のメリットを入手できる。また、球体部２４の上下両側に平面部２４ａを形成して、球体部２４が通過する球体部挿入用切欠き１３ａの幅を小さく形成できるので、ピストン２５とシリンダ部１３とのシール面積の減少を小さく抑えることができる。これによって、ピストン２５とシリンダ部１３との潤滑油によるシール性の改善が図られ、高性能とすることができるので、低コストで組立て性が良く、オイルシール性に優れた高性能の密閉形圧縮機及びその組立て方法を提供できる。

また、球体部２４の上下両側の平面部２４ａはリング部２３の軸心に交差する面に平行であり、球体部挿入用切欠き１３ａは水平に形成されると共に、球体部挿入用切欠き１３ａの中央をシリンダ室１３ｂの中央に一致させているので、球体部挿入用切欠き１３ａの幅を小さく形成できる。従って、この点からもピストン２５とシリンダ部１３とのシール面積の減少を小さく抑えることができる。

さらには、球体部挿入用切欠き１３ａから偏心軸１０の軸心が最も離れた状態で偏心軸１０の軸心を回転中心として球体部２４を回転させた場合の先端軌跡より球体部挿入用切欠き１３ａの奥部が僅かに外方に位置するように形成しているので、球体部挿入用切欠き１３ａの深さを浅くできる。従って、この点からもピストン２５とシリンダ部１３とのシール面積の減少を小さく抑えることができる。

本実施例の密閉形圧縮機の縦断面図である。図１の密閉形圧縮機の要部断面図である。図１の密閉形圧縮機に用いるロッドの形状例を示す斜視図である。図１の密閉形圧縮機に用いるピストンの形状例を示す側断面図と正面図である。図１の密閉形圧縮機に用いるシリンダの形状例を示す側断面図である。図１の密閉形圧縮機の圧縮機構部の組立て方法を示す平断面図である。図１の密閉形圧縮機の圧縮機構部の組立て方法を示す平断面図である。従来技術１の密閉形圧縮機の縦断面図である。図８の密閉形圧縮機の要部断面図である。図８の密閉形圧縮機の圧縮機構部を示す平面図である。従来技術２の密閉形圧縮機の一部平面図である。

符号の説明

１…密閉容器、２…潤滑油、３…固定子、４…回転子、５…電動機部、６…圧縮機部、７…フレーム、７ｂ…ベアリング部、８…クランク軸、９…主軸、１０…偏心軸、１３…シリンダ部、１３ａ…球体部挿入用切欠き、１３ｂ…シリンダ室、１５…バルブシート、１６…シリンダヘッド、１７…吸入マフラー、１８…オイルポンプ、１９…スパイラル溝、２０…連通穴、２１…吸込み管、２２…ロッド、２２ａ…連接棒、２３…リング部、２４…球体部、２４ａ…平面部、２５…ピストン、２６…球座、２７…球体挿入溝。

Claims

主軸及び偏心軸を有するクランク軸と、
前記主軸を軸支するベアリング部とシリンダ室を有するシリンダ部とを一体に形成したフレームと、
前記シリンダ室内に往復動可能に挿入されると共に偏心軸側に球座を有するピストンと、
前記偏心軸に嵌合されたリング部と前記球座に接合された球体部とを連接棒で繋いでなるロッドと、
前記シリンダ部の側壁部に設けられた球体部挿入用切欠きと、
前記球体部は上下両側に設けられた平面部とを備えた
ことを特徴とする密閉形圧縮機。
請求項１に記載された密閉形圧縮機において、前記球体部の上下両側の平面部は前記リング部の軸心に交差する面に平行であり、前記球体部挿入用切欠きは前記球体部の平面部の厚さより大きな幅を有して水平に形成されていることを特徴とする密閉形圧縮機。
請求項１または２に記載された密閉形圧縮機において、前記球体部挿入用切欠きを前記シリンダ室の高さ中央に一致させたことを特徴とする密閉形圧縮機。
請求項１から３の何れかに記載された密閉形圧縮機において、前記球体部挿入用切欠きから前記偏心軸の軸心が最も離れた状態で前記偏心軸の軸心を回転中心として前記球体部を回転させた場合の先端軌跡より前記球体部挿入用切欠きの奥部がに外方に位置するように形成したことを特徴とする密閉形圧縮機。
主軸及び偏心軸を有するクランク軸と、
前記主軸を軸支するベアリング部とシリンダ室を有するシリンダ部とを一体に形成したフレームと、
前記シリンダ室内に往復動可能に挿入されると共に偏心軸側に球座を有するピストンと、
前記偏心軸に嵌合されたリング部と前記球座に接合された球体部とを連接棒で繋いでなるロッドとを備え、
前記シリンダ部は前記球体部をシリンダ室側に挿入するための球体部挿入用切欠きを有し、
前記球体部は前記リング部の軸心に交差する面に略平行な平面部を上下両側に形成している密閉形圧縮機の組立て方法において、
前記球体部挿入用切欠きを前記シリンダ部の側壁部に形成し、
前記ピストンを前記シリンダ部のシリンダ室内の奥側に挿入し、
前記リング部を前記偏心軸に嵌合した状態で、前記球体部を回動させて前記球体部挿入用切欠きを通して前記シリンダ部のシリンダ室内に位置させ、
前記ピストンを球体部側に移動して前記球座に前記球体部を接合する
ことを特徴とする密閉形圧縮機の組立て方法。
請求項５に記載された密閉形圧縮機の組立て方法において、前記球体部挿入用切欠きを前記球体部の平面部の厚さより若干大きな幅を有して水平に形成することを特徴とする密閉形圧縮機の組立て方法。
請求項５または６に記載された密閉形圧縮機の組立て方法において、前記球体部挿入用切欠きを前記シリンダ室の高さ中央に形成して、前記球体部を回動させて前記球体部挿入用切欠きを通して前記シリンダ部のシリンダ室内に位置させることを特徴とする密閉形圧縮機の組立て方法。
請求項５から７の何れかに記載された密閉形圧縮機の組立て方法において、前記球体部挿入用切欠きから前記偏心軸の軸心が最も離れた状態で前記偏心軸の軸心を回転中心として前記球体部を回転させて、前記球体部挿入用切欠きを通して前記シリンダ部のシリンダ室内に位置させることを特徴とする密閉形圧縮機の組立て方法。