JP2006283686A - 冷媒圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】信頼性の高い冷媒圧縮機を提供することを目的とする。
【解決手段】大端部１６２の反ピストン側の上端面であって開口部１１５と断続的に相対する位置に略円弧状のオイル溜め壁１６６を形成したもので、開口部１１５がシリンダーの反対方向に向いたときに給油されるオイル１０６をオイル溜め壁１６６に溜めて、コンロッド１５１の大端部１６２の偏芯運動により偏芯運動と同一向きのオイル溜め壁１６６の端面よりシリンダー１３２、ピストン１４１、小端穴１６３、ピストンピン１４３方向に飛散させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷凍冷蔵庫や自動販売機、エアコン等の冷凍サイクル装置に使用される冷媒圧縮機に関するものである。

従来の冷媒圧縮機としては、摺動部の信頼性を確保するために、クランクシャフトの偏芯部の上端よりオイルを飛散させるもの一般的である（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冷媒圧縮機を説明する。

図７は、従来の冷媒圧縮機の断面図である。図８は、従来の冷媒圧縮機の要部断面図である。図９は従来の冷媒圧縮機のコンロッドの斜視図である。

図７、図８、図９において、密閉容器１には冷媒ガス（図示せず）およびオイル２が封入されるとともに、圧縮要素３と、圧縮要素３を駆動する電動要素４が収納されている。

圧縮要素３を構成するブロック５にはシリンダー６が形成され、ピストン７がシリンダー６内に往復自在に挿入されている。

クランクシャフト８は電動要素４に固定されている主軸部９およびコンロッド１０の大端穴１１に嵌挿されている偏芯軸部１２から成りブロック５の軸受け部２１に軸支されている。クランクシャフト８の主軸部９内部にはオイルポンプ３１を形成する傾斜孔１３を設けてあり、主軸部９の外周に設けたオイルポンプ３１を形成する螺旋溝１４の下端に開口している。偏芯軸部１２には螺旋溝１４と連通するオイル経路１５と開口部１６を設けてある。

コンロッド１０は大端穴１１を配した大端部１７と小端穴１８を配した小端部１９を備えている。小端穴１８にはピストンピン２０が嵌挿されており、ピストンピン２０はピストン７に固定されている。

以上のように構成された冷媒圧縮機について、以下その動作を説明する。

電動要素４に電気が供給されることで電動要素４はクランクシャフト８を回転駆動し、偏芯軸部１２の回転運動がコンロッド１０を介してピストン７を駆動しピストン７はシリンダー６内を往復運動することで冷媒（図示せず）は連続して圧縮される。

クランクシャフト８の回転運動に伴って、傾斜孔１３は遠心力によってオイルポンプとして働き、オイル２は傾斜孔１３から螺旋溝１４と経由して偏芯軸部１２まで上昇し、オイル経路１５と開口部１６より排出され、シリンダー６、ピストン７、小端穴１８、ピストンピン２０に給油されて、シリンダー６とピストン７及び小端穴１８とピストンピン２０との隙間を潤滑する。
特開２０００−１４５６３７号公報

しかしながら、上記従来の構成では、開口部１６から排出されるオイル２は、開口部１６がシリンダー６の方向に向いたときのみに、シリンダー６、ピストン７、小端穴１８、ピストンピン２０に給油され、シリンダー６の反対方向に向いたときは、シリンダー６、ピストン７、小端穴１８、ピストンピン２０に給油がなされず、シリンダー６の反対方向に放散されてしまう。

その結果、特にインバーター駆動の低回転運転時等においてオイルポンプ３１からの給油量が減った場合には開口部１６からのオイルの排出量が少なくなり、シリンダー６、ピストン７、小端穴１８、ピストンピン２０に対して十分な給油がなされないことがあった。その結果、これら部品の摺動部が給油不足による摩耗の発生やこじり等を生じる可能性があった。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、信頼性が高い冷媒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、本発明の冷媒圧縮機は、大端部１７の反ピストン側の上端面であって開口部１６と断続的に相対する位置に略円弧状のオイル溜め壁を形成することにより開口部１６がシリンダー６の反対方向に向いたときに排出されるオイル２をオイル溜め壁に溜めて、コンロッド１０の大端部１７の偏芯運動により偏芯運動と同一向きのオイル溜め壁の端面よりシリンダー６、ピストン７、小端穴１８、ピストンピン２０方向に飛散させる作用を有する。

本発明の冷媒圧縮機は、大端部の反ピストン側の上端面であって前記開口部と断続的に相対する位置に略円弧状のオイル溜め壁を形成することで、信頼性が高い冷媒圧縮機を提供することができる。

請求項１に記載の発明は、密閉容器内にオイルを貯溜するとともに冷媒ガスを圧縮する圧縮要素を収容し、前記圧縮要素は略鉛直方向に配設され主軸部および偏心軸部を有するクランクシャフトと、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運動するピストンと、前記偏心軸部に遊嵌された大端部を有し前記偏心軸部と前記ピストンとを連結するコンロッドを備え、前記クランクシャフトには下端に形成したオイルポンプと、一端が前記オイルポンプに連通し他端が前記偏心軸部に設けた開口部に連通するオイル経路を設けるとともに、前記大端部の反ピストン側の上端面であって前記開口部と断続的に相対する位置に略円弧状のオイル溜め壁を形成したもので、開口部がシリンダーの反対方向に向いたときにも、開口部より排出されるオイルをオイル溜め壁に溜めて、コンロッドの大端部の偏芯運動により偏芯運動と同一向きのオイル溜め壁の端面よりシリンダー、ピストン、小端穴、ピストンピン方向に飛散させることができ、オイル溜め壁が無い場合と比べて２倍近い量のオイルを各摺動部に給油させることができるので、冷媒圧縮機の信頼性を高くすることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、オイル溜め壁の偏心軸部側に略水平方向の溝を凹設したもので、オイル溜め壁に飛散したオイルの大部分を溝に溜めることができ、コンロッドの大端部１７の偏芯運動により偏芯運動と同一向きのオイル溜め溝の端面よりシリンダー、ピストン、小端穴、ピストンピン方向に飛散させることができ、請求項１よりさらに多くのオイルを各摺動部に給油させることができるので、冷媒圧縮機の信頼性をさらに高くすることがでる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、コンロッドをアルミ材にしたもので、オイル溜め壁をコンロッドと一体成形できるので、冷媒圧縮機を安価にすることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、コンロッドを焼結材にしたもので、オイル溜め壁をコンロッドと一体成形できるので、冷媒圧縮機を安価にすることができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の発明において、インバーター駆動方式としたもので、インバーター駆動における低回転時に開口部からのオイルの排出量が少なくなってもオイル溜め壁を形成しているため、オイル溜め壁が無い場合と比べて２倍近い量のオイルをシリンダー、ピストン、小端穴、ピストンピンの各摺動部に給油させることができるので、冷媒圧縮機の信頼性を高くすることができる。

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における冷媒圧縮機の断面図、図２は同実施の形態における冷媒圧縮機の要部断面図、図３は同実施の形態における冷媒圧縮機のピストン上死点時の要部平面図、図４は同実施の形態における冷媒圧縮機のピストン下死点時の要部平面図、図５は同実施の形態における冷媒圧縮機のコンロッドの断面図、図６は同実施の形態における冷媒圧縮機のコンロッドの斜視図である。

図１から図６において、密閉容器１０１内には回転子１０２と固定子１０３よりなる電動要素１０４と、電動要素１０４の上方に構築され電動要素１０４によって駆動される圧縮要素１０５を収納するとともに、底部にはオイル１０６が貯留されている。

電動要素１０４と圧縮要素１０５はともに密閉容器１０１に収容されスプリング１０７で支持されている。

密閉容器１０１に固定したターミナル１０８は電気（図示せず）を連絡するものでリード線１０９を通して電動要素１０４に電気を供給する。ターミナル１０８にはインバーター制御回路２０１が結線され、インバーター制御回路２０１には商用電源２０２が供給されている。

次に、圧縮要素１０５の詳細を以下に説明する。

クランクシャフト１１１は回転子１０２を圧入固定した主軸部１１２および主軸部１１２に対して偏芯して形成された偏芯軸部１１３を有している。偏芯軸部１１３にはオイル経路１１４とオイル経路１１４に連通する開口部１１５、主軸部１１２にはオイルポンプ１１８を形成する傾斜孔１１６が設けられると共に、主軸部１１２の外周には下端が傾斜孔１１６の上端近傍と連通し、上方に向かってクランクシャフト１１１の反回転方向に傾斜しながら螺旋状に刻設したオイルポンプ１１８を形成する螺旋溝１１７が配設されている。螺旋溝１１７上端はオイル経路１１４の下端近傍と連通している。主軸部１１２の傾斜孔１１６の下端は、オイル１０６中に開口している。

ブロック１３１は略円筒形のシリンダー１３２を有するとともに主軸部１１２を軸支する軸受け部１３３を有し、電動要素１０４の上方に形成されている。

ピストン１４１は、ブロック１３１のシリンダー１３２に往復摺動自在に挿入されている。ピストン１４１は偏芯軸部１１３の軸心と平行に穿設したピストンピン孔１４２を有し、ピストンピン孔１４２には中空円筒状のピストンピン１４３が嵌入され、ピストンピン１４３は中空円筒状のロックピン１４４によってピストン１４１に固定されている。

大端穴１６１を設けた大端部１６２と、小端穴１６３を設けた小端部１６４と、大端部１６２と小端部１６４とを連結するアーム部１６５を備えたコンロッド１５１は、大端穴１６１を偏芯軸部１１３に、小端穴１６３をピストンピン１４３に嵌入することで偏芯軸部１１３とピストン１４１とを連結している。

コンロッド１５１の大端部１６２の反ピストン側の上端面には開口部１１５と断続的に相対する位置に円弧状のオイル溜め壁１６６を配設しており、オイル溜め壁１６６の開口部１１５と断続的に相対する側には、開口部１１５と同水準位置となるオイル溜め溝１６７を水平方向に凹設している。コンロッド１５１はアルミ材又は焼結材により形成され、オイル溜め壁１６６が大端部１６２と一体に成形されている。

以上のように構成された冷媒圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。

商用電源２０２から供給される電力はインバーター制御回路２０１で三相の交流電流に変換され、ターミナル１０８からリード線１０９を通して電動要素１０４に供給され、電動要素１０４の回転子１０２は任意の回転数で回転する。回転子１０２はクランクシャフト１１１を回転させ、偏芯軸部１１３の偏芯運動がコンロッド１５１を介してピストン１４１を駆動することでピストン１４１はシリンダー１３２内を往復運動し冷媒（図示せず）を連続して圧縮する。

一方、傾斜孔１１６はクランクシャフト１１１の回転で遠心力によりポンプ作用を有するようになっている。このポンプ作用により、密閉容器１０１底部のオイル１０６は傾斜孔１１６を介して上方に上げられる。次に、傾斜孔１１６の上部に至ったオイル１０６は、螺旋溝１１７へと導入される。螺旋溝１１７はクランクシャフト１１１の回転方向と逆向きに働く慣性力と同方向に傾斜していることから、粘性ポンプとして作用し、オイル１０６には新たに上方向への大きな搬送力が働く。螺旋溝１１７上端に至ったオイル１０６はオイル経路１１４へと導入され、オイル経路１１４の上端と開口部１１５より密閉容器１０１内空間へ放出される。

この際、開口部１１５がピストン１４１方向に位置したときは開口部１１５から放出されたオイル１０６がピストン１４１と小端穴１６３とピストンピン１４３の方向に飛散しこれらを潤滑する。

一方、開口部１１５がピストン１４１と反対方向に位置したときには、オイル１０６はオイル溜め壁１６６やオイル溜め壁１６６のオイル溜め溝１６７に向かって放出され、その大部分はいったんオイル溜め溝１６７に溜まる。

オイル溜め溝１６７に溜まったオイル１０６は、コンロッド１５１の大端部１６２の偏芯運動にともなってピストン１４１が下死点から上死点への運動を開始したあたりでオイル溜め溝１６７の端面からピストン１４１と小端穴１６３とピストンピン１４３方向に飛散し、これらを潤滑する。

したがって、ピストン１４１が一往復する間に２回、オイル１０６がピストン１４１と小端穴１６３とピストンピン１４３方向に飛散することになり、給油の途切れる時間が少なくなり、また従来と比べて２倍近い量のオイル１０６を給油することができる。

更に従来では供給されなかった、ピストン１４１が下死点近辺にあってその摺動部が露出しているピストン１４１外周部に直接給油できるので、ピストン１４１とシリンダー１３２との潤滑性を大きく改善することができ、極めて高い信頼性を得ることができる。

また、オイル溜め壁１６６の開口部１１５と断続的に相対する側に、開口部１１５と同水準位置となるオイル溜め溝１６７を水平方向に凹設しているので、開口部１１５より飛散したオイル１０６の大部分をオイル溜め溝１６７に溜めることでき、より確実にオイル溜め壁１６６にオイルをホールドすることができ、その結果さらに信頼性を高めることができる。

また、コンロッド１５１をアルミ材や焼結材で形成することにより、ダイカスト金型や焼結金型でオイル溜め壁１６６を大端部１６２と一体に成形することができ、大量の生産がし易くなる。またオイル溜め溝１６７は機械加工により小端穴１６３や大端穴１６１を形成するのと同様に容易に形成できる。よって安価にコンロッド１５１を造ることができる。

また、インバーター駆動方式の場合は低回転時には傾斜孔１１６のポンプ能力が小さくなり開口部１１５からのオイル１０６の給油量が減るが、オイル溜め壁１６６を配設しているので従来の冷媒圧縮機よりも２倍近い量のオイル１０６をシリンダー１３２とピストン１４１と小端穴１６３とピストンピン１４３に供給することができるので本実施の形態１の冷媒圧縮機は低回転時でも信頼性の高いものとなる。

以上のように、本発明にかかる冷媒圧縮機は、高い信頼性を備えることから、冷蔵庫に加えてエアーコンディショナーや自販機の冷媒圧縮機の用途にも展開できる。

本発明の実施の形態１における冷媒圧縮機の断面図 同実施の形態における冷媒圧縮機の要部断面図 同実施の形態における冷媒圧縮機のピストン上死点時の要部平面図 同実施の形態における冷媒圧縮機のピストン下死点時の要部平面図 同実施の形態における冷媒圧縮機のコンロッドの断面図 同実施の形態における冷媒圧縮機のコンロッドの斜視図 従来の冷媒圧縮機の断面図 従来の冷媒圧縮機の要部断面図 従来の冷媒圧縮機のコンロッドの斜視図

符号の説明

１０１ 密閉容器
１０５ 圧縮要素
１０６ オイル
１１１ クランクシャフト
１１２ 主軸部
１１３ 偏芯軸部
１１４ オイル経路
１１５ 開口部
１１８ オイルポンプ
１３１ ブロック
１３２ シリンダー
１４１ ピストン
１５１ コンロッド
１６２ 大端部
１６６ オイル溜め壁
１６７ オイル溜め溝
２０１ インバーター制御回路

Claims (5)

1. 密閉容器内にオイルを貯溜するとともに冷媒ガスを圧縮する圧縮要素を収容し、前記圧縮要素は略鉛直方向に配設され主軸部および偏芯軸部を有するクランクシャフトと、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運動するピストンと、前記偏芯軸部に遊嵌された大端部を有し前記偏芯軸部と前記ピストンとを連結するコンロッドを備え、前記クランクシャフトには下端に形成したオイルポンプと、一端が前記オイルポンプに連通し他端が前記偏芯軸部に設けた開口部に連通するオイル経路を設けるとともに、前記大端部の反ピストン側の上端面であって前記開口部と断続的に相対する位置に略円弧状のオイル溜め壁を形成した冷媒圧縮機。
2. オイル溜め壁の偏芯部側に略水平方向の溝を凹設した請求項１に記載の冷媒圧縮機。
3. コンロッドはアルミ材からなる請求項１または２に記載の冷媒圧縮機。
4. コンロッドは焼結材からなる請求項１または２に記載の冷媒圧縮機。
5. インバーター駆動方式である請求項１から４のいずれか一項に記載の冷媒圧縮機。

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