JP2008002369A - 密閉型圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】密閉型圧縮機の摺動部の小径化を可能にし損失を抑制し、高効率化を図る。
【解決手段】シャフト１１１に、下端が潤滑油１０２に連通し、シャフト１１１の偏心軸部１１２に連通する第一給油経路１３０を形成するとともに、一端１４６が大端部１４０を介して第一給油経路１３０と連通し、他端１４７が副軸受１１７方向に開口する第二給油経路１４８を設けたもので、第二給油経路１４８を通って副軸受１１７などの偏心軸部１１２より上部へ潤滑油１０２を供給することで、シャフト１１１内部に偏心軸部１１２を貫通し副軸部１１３まで到達する給油経路を形成しなくてもよく、主軸部１１４や偏心軸部１１２や副軸部１１３の径を小径化できるので、摺動損失が低減され、効率の良い密閉型圧縮機を提供することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、冷凍冷蔵庫等の冷凍サイクルに用いられる密閉型圧縮機に関するものである。

近年、地球環境保護の観点から信頼性が高く、高効率な密閉型圧縮機の開発が進められている。従来の密閉型圧縮機としては、潤滑油を供給する経路を工夫して、高効率化を図ったものがある（例えば、特許文献１参照）。

図５は従来技術の密閉型圧縮機の縦断面図である。

図５において、密閉容器１は底部に潤滑油２を貯溜すると共に固定子３と回転子４とからなる電動要素５およびこれによって駆動される圧縮要素６が備えられており、冷媒ガス７で満たされている。

圧縮要素６は、回転子４を圧入固定した主軸部１１と、主軸部１１に対し偏心して形成された偏心部１２と、主軸部１１と同軸に設けられた副軸部１３を備えたシャフト１４と、略円筒形の圧縮室１５と、主軸部１１を軸支する主軸受１６を備え、上方に副軸部１３を軸支する副軸受１７が固定されたシリンダブロック１８と、圧縮室１５に往復摺動自在に挿入されたピストン１９と、ピストン１９と偏心部１２との間を連結する連結手段２０を備えている。

連結手段２０は偏心部１２と遊嵌された大端部２１と、ピストンピン２２と遊嵌された小端部２３と、大端部２１と小端部２３を接続する連結棒２４を備え、連結棒２４の内部には揺動給油孔２５が形成されている。

シャフト１４の主軸部１１の内部には同芯ポンプ３０が設けられ一端が潤滑油２中に開口し、他端が縦孔部３１と連通している。縦孔部３１は、シャフト１４の上端部へ連通し、主軸部１１で主軸受１６の内周面に連通する主軸横孔３２と、偏心部１２で大端部２１を介して揺動給油孔２５と連通する偏心横孔３３と、副軸部１３で副軸受１７と連通する副軸横孔３４とに分岐している。

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。

密閉容器１に収容された電動要素５の回転子４の回転に伴ってシャフト１４は回転駆動され、シャフト１４の偏心部１２の回転運動が連結手段２０を介してピストン１９に伝わることで、ピストン１９はシリンダブロック１８の圧縮室１５内を往復運動する。それにより、冷媒ガス７は冷却システム（図示せず）から圧縮室１５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。

また、シャフト１４の回転により、同芯ポンプ３０内の潤滑油２は遠心力により上方へと汲み上げられ、縦孔部３１に流入され、主軸横孔３２、偏心横孔３３、副軸横孔３４で分岐して各摺動部へと順に導かれ、これらを潤滑する。また、偏心横孔３３から排出された潤滑油２は揺動給油孔２５を通って小端部２３へと供給され、小端部２３とピストンピン２２の潤滑を行う。縦孔部３１上端で潤滑油２は密閉容器１へと投射を行う。
特開昭６１−１１８５７１号公報

しかしながら上記従来の構成では、縦孔部３１を用いて副軸部１３に給油するためには縦孔部３１が主軸部１１と偏心部１２と副軸部１３とを貫通することが前提となる。その結果、主軸部１１や偏心部１２や副軸部１３の径を小さく設定することが難しいため、摺動部で発生する損失を低減できない可能性があるという課題を有していた。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、効率の良い信頼性が高い密閉型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密閉型圧縮機は、シャフトに、下端が潤滑油に連通しシャフトの偏心軸部に連通する第一給油経路を形成するとともに、一端が大端部を介して第一給油経路と連通し、他端が密閉容器内で副軸受方向に開口する第二給油経路を設けたもので、シャフト内部に偏心軸部を貫通し副軸部まで到達する給油経路を形成しなくてもよく、主軸部や偏心軸部や副軸部の径を小径化できるという作用を有する。

本発明の密閉型圧縮機は、主軸部や偏心軸部や副軸部の径を小径化できるので、主軸部や偏心軸部や副軸部で発生する摺動損失を低減でき、効率の良い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潤滑油を貯溜するとともに電動要素と前記電動要素によって駆動される圧縮要素を収容し、前記圧縮要素は偏心軸部と前記偏心軸部を挟んで上下に同軸状に設けた副軸部および主軸部とを有したシャフトと、圧縮室を備えたブロックと、前記主軸部を軸支する主軸受と、前記副軸部を軸支する副軸受と、前記圧縮室内で往復運動するピストンと、前記偏心軸部に嵌合される大端部を有し前記ピストンと前記偏心軸部とを連結する連結手段とを備えており、前記シャフトに、下端が前記潤滑油に連通し前記シャフトの前記偏心軸部に連通する第一給油経路を形成するとともに、一端が前記大端部を介して前記第一給油経路と連通し、他端が前記密閉容器内で前記副軸受方向に開口する第二給油経路を設けたもので、シャフト内部に偏心軸部を貫通し副軸部まで到達する給油経路を形成しなくてもよく、主軸部や偏心軸部や副軸部の径を小径化できるので、主軸部や偏心軸部や副軸部で発生する摺動損失を低減でき、効率の良い圧縮機を提供することができる。

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、副軸受の、第二給油経路の副軸受方向に開口する他端から散布される潤滑油を受ける位置にオイル溜め部を形成するとともに、前記オイル溜め部と副軸部とを連通する給油孔を設けたもので、請求項１に記載の発明の効果に加えてさらに、オイル溜め部が、他端から散布される潤滑油を受けて、溜めて、副軸部に給油孔から潤滑油を安定的に供給するので、更に信頼性を高くすることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、第二給油経路は、他端に向かって断面積が小さくなるように形成したもので、請求項１に記載の発明の効果に加えてさらに、潤滑油の散布方向を制御できるので、更に多くの潤滑油を副軸部に供給するので、信頼性を高くすることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、第二給油経路は大端部に固定された細管で形成したもので、請求項１に記載の発明の効果に加えてさらに、あらかじめ細管で形状を作ってから組み立てることができ、製造が容易にでき、生産性を高めることができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、大端部の反圧縮室側の内周面に、第二給油経路と連通するとともに第一給油経路と断続的に連通する給油溝部を備えたもので、請求項１に記載の発明の効果に加えてさらに、第一給油経路と第二給油経路の一回転中の連通期間を長くすることができ、多くの潤滑油を副軸部に供給するので、信頼性を高くすることができる。

請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、偏心軸部の偏心量は、主軸部の半径と前記偏心軸部の半径の和の０．６倍以上としたもので、請求項１に記載の発明の効果に加えてさらに、主軸部や偏心軸部の径を小径化した上で、偏心量を大きくしピストンの外径を小さく設定することで、圧縮室からの冷媒ガスの漏れやピストンの側圧を減らすことができるので、さらに効率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における密閉型圧縮機の縦断面図、図２は、同実施の形態の密閉型圧縮機の上部断面図、図３は、同実施の形態の密閉型圧縮機の要部拡大縦断面図、図４は同実施の形態の密閉型圧縮機の第一給油経路と第二給油経路の一回転中の連通動作を示す上部断面図である。

図１から図４において、密閉容器１０１内には潤滑油１０２を貯溜するとともに、電動要素１０３と電動要素１０３によって駆動される圧縮要素１０４を収容している。

尚、本圧縮機に使用される冷媒は、オゾン破壊係数がゼロのＲ１３４ａや、Ｒ６００ａに代表される温暖化係数の低い自然冷媒である炭化水素系冷媒等であり、それぞれ相溶性の有る潤滑油１０２と組み合わせてある。

圧縮要素１０４を構成するシャフト１１１は偏心軸部１１２と偏心軸部１１２を挟んで上下に同軸状に設けた副軸部１１３および主軸部１１４とを有する。ブロック１１５には、主軸部１１４を軸支する主軸受１１６が固定され、副軸部１１３を軸支する副軸受１１７が一体に形成されており、また略円筒形の圧縮室１１８を備えている。ピストン１１９は圧縮室１１８内に往復摺動自在に挿入され、連結手段１２０によって偏心軸部１１２と連結されている。

シャフト１１１は、下端が潤滑油１０２に連通し、シャフト１１１の偏心軸部１１２に連通する第一給油経路１３０を備え、シャフト１１１の偏心軸部１１２の偏心量（図３中のＡ）は、主軸部１１４の半径（図３中のＢ）と偏心軸部１１２の半径（図３中のＣ）の和の０．６倍以上となるように、偏心量は１０ｍｍ、主軸部の半径は８ｍｍ、偏心軸部の半径は７ｍｍとし、約０．６７倍に設定している。

第一給油経路１３０は、シャフト１１１の下端部に固定された中空のオイルコーン１３１とシャフト１１１下部に設けられた中空部１３２とから構成された遠心ポンプと、主軸部１１４の外周に下端が中空部１３２の上端近傍と連通し上方に向かってシャフト１１１の反回転方向に傾斜しながら螺旋状に刻設した螺旋溝１３３と主軸受１１６の内周面とで構成された粘性ポンプと、下端で螺旋溝１３３の上端近傍と連通し偏心軸部１１２の上部で密閉容器１０１内に開放されている縦孔１３４を備え、偏心軸部１１２内で、偏心軸部１１２の外周面１３５に連通する横孔１３６とに分岐している。

連結手段１２０は、偏心軸部１１２に嵌合される大端部１４０を有し、ピストンピン１４１と遊嵌された小端部１４２と、大端部１４０と小端部１４２を接続する連結棒１４３を備える。連結棒１４３の内部には揺動給油孔１４５が形成されている。また、一端１４６が大端部１４０を介して第一給油経路１３０と連通し、他端１４７が密閉容器１０１内で副軸受１１７方向に開口する第二給油経路１４８を設けている。

大端部１４０はおよそ半分で分割して組立できるように構成し、大端部１４０の反圧縮室１１８側の内周面１５０に、第二給油経路１４８と連通するとともに第一給油経路１３０と断続的に連通する給油溝部１５１を備えている。給油溝部１５１は、大端部１４０の反圧縮室１１８側の半分と共に型で機械加工前に形成され、縦断面は台形形状としている。第二給油経路１４８は、細管１５２としての鉄製のバンディー管を成形して、他端１４７に向かって断面積が小さくなるように縮管加工をして形成し、大端部１４０に圧入して固定されて形成されている。

副軸受１１７の、第二給油経路１４８の副軸受１１７方向に開口する他端１４７から散布される潤滑油１０２を受ける位置に、オイル溜め部１６０を形成するとともに、オイル溜め部１６０と副軸部１１３とを連通する給油孔１６１を設けている。オイル溜め部１６０は、周りを壁１６２で囲い、他端１４７側の壁１６２は、圧縮室１１８側の壁１６２よりも低く構成され、凹状にブロック１１５と一体に鋳物型で形成されている。

以上のように構成された密閉型圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。

電動要素１０３がシャフト１１１を回転させ、偏心軸部１１２の回転運動が連結手段１２０を介してピストン１１９に伝えられることで、ピストン１１９は圧縮室１１８内往復運動する。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１１８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。

この際、第一給油経路１３０内の潤滑油１０２はシャフト１１１の下端部に固定された中空のオイルコーン１３１とシャフト１１１下部に設けられた中空部１３２とから構成された遠心ポンプの遠心力により上方へと汲み上げられた後、螺旋溝１３３と主軸受１１６の内周面とで構成された粘性ポンプによって油圧が高められ主軸部１１４を潤滑した後、偏心軸部１１２で横孔１３６と、縦孔１３４に分岐して流入する。縦孔１３４に流入した潤滑油１０２は、偏心軸部１１２の上部から飛散してピストン１１９を潤滑する。

また横孔１３６に流入した潤滑油１０２は、一回転中の約１／４の期間（図４中のＮ付近の期間）は、揺動給油孔１４５と横孔１３６が連通して流れてピストンピン１４１と小端部１４２を潤滑し、残りの約３／４の期間（図４中のＬ、Ｍ、Ｏ付近の期間）は、給油溝部１５１と横孔１３６が連通するため、第二給油経路１４８へ流れて、他端１４７から副軸受１１７方向に散布される。散布された潤滑油１０２は、壁１６２で受けられ、オイル溜め部１６０に集められて溜まり、給油孔１６１を通り、副軸部１１３の潤滑を行う。その結果、主軸部１１４、偏心軸部１１２、小端部１４２、ピストン１１９、副軸部１１３への給油が行なわれ、各摺動部が潤滑される。

ここで本発明に対して、従来の構成である主軸部１１４と偏心軸部１１２と副軸部１１３を貫通する給油経路を形成することを当てはめると、生産性を考えた場合、貫通させるためのドリルの径は約３ｍｍ、また偏心軸部１１２の外周面１３５と給油経路の最小距離も最低でも１ｍｍ以上必要となり、すなわち主軸部１１４と偏心軸部１１２の接合部の幅（図３中のＤ）が４ｍｍ以上必要となる。この接合部の幅は、偏心量（図３中のＡ）と、主軸部１１４の半径（図３中のＢ）と偏心軸部１１２の半径（図３中のＣ）の和の比率によって決まる。

すなわち本実施の形態での偏心量は１０ｍｍ、主軸部１１４の半径は８ｍｍ、偏心軸部１１２の半径は７ｍｍであるので、接合部の幅は２．５ｍｍとなり、従来の様な構成では、例えば偏心軸部１１２の半径を８．５ｍｍ以上にせざるをえない。なお、このとき、シャフト１１１の偏心軸部１１２の偏心量は、主軸部１１４の半径と偏心軸部１１２の半径の和の約０．６倍である。

よって本実施の形態によれば第二給油経路１４８を通って副軸受１１７などの偏心軸部１１２より上部へ潤滑油１０２を供給することで、主軸部１１４と偏心軸部１１２と副軸部１１３とを貫通する給油経路を構成する必要がなくなるので、主軸部１１４や偏心軸部１１２や副軸部１１３の径を小径化することができるため、摺動損失を低減でき、効率を良くすることができる。

また、他端１４７から散布される潤滑油１０２は、オイル溜め部１６０を囲む圧縮室１１８側の壁１６２で多く量を受けとめられてオイル溜め部１６０に流れて溜まり、給油孔１６１から安定的に副軸部１１３に供給されるので、副軸部１１３の摩耗を防ぐことができ、信頼性を高くすることができる。

また、第二給油経路１４８は、他端１４７に向かって断面積が小さくなるように形成したので、流路の断面をある時間中に流れる流体量はすべての断面で同じであるため、潤滑油１０２は流路の断面積が小さくなると広い部分よりも流速が高まる。従って散布される潤滑油１０２の散布速度が速くなり、遠心力が反副軸受１１７方向に働いているときでも潤滑油１０２の散布方向を副軸受１１７方向に制御できるので、多くの潤滑油１０２を副軸部１１３に供給するので、更に信頼性を高くすることができる。

また、第二給油経路１４８は、大端部１４０に固定された細管１５２としたので、入手の容易な鉄製のバンディー管などを曲げ成形や、縮管加工をして形状を作ってから組み立てることができるので、製造が容易にでき、生産性を高めることができる。

また、大端部１４０の反圧縮室１１８側の内周面１５０に、第二給油経路１４８と連通するとともに第一給油経路１３０と断続的に連通する給油溝部１５１を備えたので、一回転中の約３／４の期間のような長い期間、給油溝部１５１と横孔１３６を連通させることができるので、多くの潤滑油１０２を副軸部１１３に供給し、副軸部１１３の摩耗を防ぐことができ、更に信頼性を高くすることができる。

また、シャフト１１１の偏心軸部１１２の偏心量は、主軸部１１４の半径と偏心軸部１１２の半径の和の０．６倍以上にすることで、主軸部１１４や偏心軸部１１２の小径化した上で、偏心量を大幅に大きくでき、同一気筒容積の従来の構成の圧縮機に対してピストン１１９の外径を小さく設定できるので、ピストン１１９と圧縮室１１８との隙間の断面積が小さくなり冷媒ガスの漏れを減少させることができ、またピストン１１９の側圧を減らすことができるので、さらに効率を高くすることができる。

なお、本実施の形態では給油孔１６１は副軸受１１７の圧縮荷重を受ける負荷側に連通させたが、反負荷側に連通させることで圧縮荷重を受ける負荷側の受圧面積を大きくすることができ、さら効率と信頼性を高くすることができる。

以上のように、本発明にかかる密閉型圧縮機は、摺動部の小径化により損失を低減することでき、効率を良くすることができるため、エアーコンディショナーや自動販売機等の密閉型圧縮機の用途にも展開できる。

本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機の縦断面図 同実施の形態の密閉型圧縮機の上部断面図 同実施の形態の密閉型圧縮機の要部拡大縦断面図 同実施の形態の密閉型圧縮機の給油経路の一回転中の連通動作を示す上部断面図 従来の密閉型圧縮機の縦断面図

符号の説明

１０１ 密閉容器
１０２ 潤滑油
１０３ 電動要素
１０４ 圧縮要素
１１１ シャフト
１１２ 偏心軸部
１１３ 副軸部
１１４ 主軸部
１１５ ブロック
１１６ 主軸受
１１７ 副軸受
１１８ 圧縮室
１１９ ピストン
１２０ 連結手段
１３０ 第一給油経路
１４０ 大端部
１４６ 一端
１４７ 他端
１４８ 第二給油経路
１５０ 内周面
１５１ 給油溝部
１５２ 細管
１６０ オイル溜め部
１６１ 給油孔

Claims (6)

1. 密閉容器内に潤滑油を貯溜するとともに電動要素と前記電動要素によって駆動される圧縮要素を収容し、前記圧縮要素は偏心軸部と前記偏心軸部を挟んで上下に同軸状に設けた副軸部および主軸部とを有したシャフトと、圧縮室を備えたブロックと、前記主軸部を軸支する主軸受と、前記副軸部を軸支する副軸受と、前記圧縮室内で往復運動するピストンと、前記偏心軸部に嵌合される大端部を有し前記ピストンと前記偏心軸部とを連結する連結手段とを備えており、前記シャフトに、下端が前記潤滑油に連通し前記シャフトの前記偏心軸部に連通する第一給油経路を形成するとともに、一端が前記大端部を介して前記第一給油経路と連通し、他端が前記密閉容器内で前記副軸受方向に開口する第二給油経路を設けた密閉型圧縮機。
2. 副軸受の、第二給油経路の副軸受方向に開口する他端から散布される潤滑油を受ける位置にオイル溜め部を形成するとともに、前記オイル溜め部と副軸部とを連通する給油孔を設けた請求項１に記載の密閉型圧縮機。
3. 第二給油経路は、他端に向かって断面積が小さくなるように形成した請求項１に記載の密閉型圧縮機。
4. 第二給油経路は大端部に固定された細管で形成した請求項１に記載の密閉型圧縮機。
5. 大端部の反圧縮室側の内周面に、第二給油経路と連通するとともに第一給油経路と断続的に連通する給油溝部を備えた請求項１に記載の密閉型圧縮機。
6. 偏心軸部の偏心量は、主軸部の半径と前記偏心軸部の半径の和の０．６倍以上である請求項１に記載の密閉型圧縮機。

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