JP2008190399A - 全密閉型往復動式圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮流体として二酸化炭素などの高圧冷媒を使用する全密閉型往復動式圧縮機に関し、信頼性が高く、効率の良い全密閉型往復動式圧縮機を提供する。
【解決手段】吸入パイプ１５３を固定した密閉容器１０１の中に冷媒を圧縮する圧縮機構部１０７を収納し、ブロック１１３と一体に形成された圧縮室１２７を形成するシリンダ１２９内を往復動するピストン１１５が、クランクシャフト１１１の偏芯軸１２３と連結する連結手段１１７にボールジョイント１３３により取り付けられると共に、主軸１２５を軸支するアルミ系材料で構成された主軸受１４９が、ブロック１１３に主軸１２５の軸方向に嵌入され固定され、さらに吸入パイプ１５３と圧縮室１２７へ冷媒を導入する吸入孔１３５とを連結する吸入路１５７を形成したことにより、圧縮機の信頼性向上および効率向上が図れる。
【選択図】図１

Description

本発明は、主に自動販売機などの冷凍サイクルに用いられ、圧縮対象流体として二酸化炭素などの高圧冷媒を使用する全密閉型往復動式圧縮機に関するものである。

従来、冷蔵庫や自動販売機などの冷凍サイクルにおいては、圧縮機での液圧縮を防ぐために、蒸発器と圧縮機の間にアキュムレータを設け、ガス冷媒と液冷媒を分離して圧縮機にガス冷媒のみを還流させる構成を採る。冷媒に二酸化炭素を用いた場合においても、同様にアキュムレータを使用する構成が提案されている（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凍サイクルを説明する。

図６は、特許文献１に記載された従来の冷凍サイクルの冷媒回路図である。

図６に示すように、冷凍サイクル１は、圧縮機３と、ガスクーラ５と、内部熱交換器７と、膨張弁９と、蒸発器１１と、アキュムレータ１３とを環状に接続して構成されている。

以上のように構成された冷凍サイクル１について、以下その動作を説明する。

圧縮機３で圧縮された高温高圧のガス冷媒は、ガスクーラ５で放熱し温度を下げた後、内部熱交換器７でさらに温度を下げ、膨張弁９に流入する。そして、膨張弁９で減圧され、低温低圧の液冷媒または気液混合冷媒となり、蒸発器１１で気化した後、アキュムレータ１３内でガス冷媒と液冷媒に分離され、ガス冷媒のみが内部熱交換器７に送られ温度を上げて、圧縮機３に還流し、再び圧縮されて吐出される。

ここで、内部熱交換器７は、ガスクーラ５から流出した冷媒と、アキュムレータ１３から流出した冷媒とを熱交換させるので、蒸発器１１入口の冷媒のエンタルピを下げることができ、冷却能力の向上が図れると共に、仮にアキュムレータ１３から液冷媒が流出したとしても、冷媒を気化させることができるので、圧縮機３での液圧縮の発生を低減することができる。

また、一般的に冷蔵庫や自動販売機に使用されるフロン系や炭化水素系冷媒用の圧縮機は、吸入冷媒の温度が多少高くなったとしても、冷媒の特性上、吐出冷媒の温度が比較的低いことから、液圧縮を防ぐために、過熱度を十分に取ったガス冷媒を吸入する構成を採用していることが多い。

例えば、一般的に冷凍サイクルに用いられている圧縮機構部とモータ部とを低圧型の密閉容器の中に収納した全密閉型圧縮機の場合、冷凍サイクルから還流した冷媒を一旦密閉容器の中に開放し、モータ部の発熱により温められた冷媒をシリンダ内へ吸入させる。

しかしながら、吸入冷媒の温度を上げすぎると、圧縮される冷媒の密度が小さくなり、体積効率が低下すると共に、特に二酸化炭素冷媒を使用した場合は、フロン系や炭化水素系冷媒と比較して吐出冷媒の温度が非常に高くなるため、圧縮機の潤滑材が劣化するという課題があった。

そこで、これに対処する方法として、冷凍サイクルから還流した冷媒を密閉容器の中に開放せずに直接圧縮室内へ導入する圧縮機が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

以下、図面を参照しながら上記従来の圧縮機を説明する。

図７は、特許文献２に記載された従来の往復動式圧縮機の縦断面図である。

図７に示すように、従来の圧縮機２０は、偏芯軸２２と主軸２４とを備えたクランクシャフト２６と、主軸２４を軸支する主軸受２８と圧縮室３０を形成するシリンダ３２とを一体に形成したブロック３４と、偏芯軸２２と摺動する大端孔を形成する大端部３６を備えると共に他端にボールジョイント３８を用いてピストン４０を連結した偏芯軸２２とピストン４０との連結手段４２と、吸入孔（図示せず）を備え、ヘッドボルト４４によりブロック３４に取り付けられ、シリンダ３２の開口端を封止するバルブプレート４６と、吸入孔を開閉する吸入バルブリード（図示せず）とからなる圧縮機構部４８と、クランクシャフト２６に固定されたロータ５０と、ステータ５２とからなるモータ部５４とを備えている。

さらに、圧縮機２０は、モータ部５４とオイル５６とが、ケース５８とブロック３４とによって形成された密閉空間６０に収納され、冷凍サイクルから還流した冷媒が吸入孔を経て直接圧縮室３０に導入される構造とした半密閉型圧縮機である。

また、連結手段４２は、大端部３６を有する大端側ロッド６２と、ボールジョイント３８を有するボール側ロッド６４とに分割されており、圧縮機構部４８を組み立てる際には、まず、主軸受２８にクランクシャフト２６を取り付け、その後、偏芯軸２２に取り付けられた大端側ロッド６２と、バルブプレート４６側のシリンダ３２の開口端から通されたピストン４０を備えたボール側ロッド６４とを接合することにより、圧縮機構部４８が形成される。

ここで、ブロック３４とクランクシャフト２６は一般的に鉄系材料で構成されている。

以上のように構成された圧縮機２０について、以下その動作を説明する。

まず、圧縮機２０は、ステータ５２に電流を流して磁界を発生させ、クランクシャフト２６に固定されたロータ５０を回転させることで、偏芯軸２２に回転自在に取り付けられた連結手段４２を介して、ピストン４０がシリンダ３２内を往復動する。そして、このピストン４０の往復動により、冷媒の圧縮室３０への吸入と圧縮および冷凍サイクルへの吐出が繰り返される。

ここで、従来の圧縮機２０は、冷凍サイクルから還流した冷媒が圧縮室３０に直接導入されることにより、吸入冷媒がモータ部５４の発熱によって加熱されにくく、温度が低く密度の大きい冷媒を圧縮室３０内に吸入させることができるので、吐出冷媒の温度を低減し、オイル５６の劣化を低減することができると共に、体積効率の向上が図れる。
特公平７−１８６０２号公報 国際公開第２００５／０２６５４７号パンフレット

しかしながら、上記従来の圧縮機２０の構成では、半密閉型圧縮機であるため、例えば、長期間運転を続ける間にヘッドボルト４４により取り付けられたバルブプレート４６とブロック３４の取り付け面から冷媒が微量ずつながら大気中に漏洩し、冷凍サイクル内の冷媒が減少して性能が低下してしまう可能性があった。

また、上記従来の圧縮機２０の構成では、冷凍サイクルから液冷媒が大量に圧縮機に戻ってきた場合に、直接圧縮室３０内へ液冷媒が流入し、液圧縮を起こすが、液圧縮によってピストン４０に過大な荷重が加わると、圧縮機２０のような片持ち軸受で、かつ鉄系材料で構成された主軸受２８とクランクシャフト２６とが摺動する構造では、クランクシャフト２６が大きく傾き、ピストン４０やクランクシャフト２６がシリンダ３２や主軸受２８に片当りすることで、異常磨耗や傷つきが発生し、圧縮機２０が故障する可能性を有していた。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、信頼性が高く、効率の良い全密閉型往復動式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、本発明の全密閉型往復動式圧縮機は、吸入パイプを固定した密閉容器の中に冷媒を圧縮する圧縮機構部を収納し、吸入パイプと吸入孔とを連結する吸入路を形成したもので、冷媒の大気中への漏洩を抑制すると共に、吸入冷媒の温度を低減するという作用を有する。

また、本発明の全密閉型往復動式圧縮機は、ピストンと連結手段とをボールジョイントにより連結し、かつ主軸受をアルミ系材料で構成したもので、過大な荷重がピストンに加わり、クランクシャフトが傾いたとしても、ピストンが連結手段との連結部で拘束され、シリンダに片当りすることを抑制すると共に、傾いたクランクシャフトを鉄よりも剛性の弱いアルミ系材料で軸支することができるという作用を有する。

本発明の全密閉型往復動式圧縮機は、冷媒の大気中への漏洩を抑制することで、性能低下を抑制すると共に、吸入冷媒の温度を低減することで、圧縮機の信頼性および効率の向上が図れる。

また、ピストンに過大な荷重がかかった場合でも、ピストンの片当りを抑制すると共に、傾いたクランクシャフトを鉄よりも剛性の弱いアルミ系材料で受けることで、ピストンやクランクシャフトの異常磨耗や傷つきを低減し、さらに圧縮機の信頼性を向上することができる。

請求項１に記載の発明は、吸入パイプを固定した密閉容器の中に冷媒を圧縮する圧縮機構部を収納し、前記圧縮機構部は、圧縮室を形成するシリンダと、前記シリンダを一体に形成したブロックと、前記シリンダ内を往復動するピストンと、吸入孔を備え前記シリンダの開口端を封止するバルブプレートと、前記吸入孔を開閉する吸入バルブリードと、主軸と偏芯軸とを備えたクランクシャフトと、前記ピストンと前記偏芯軸とを連結すると共に前記ピストンとの連結部にボールジョイントを用いた連結手段と、前記主軸を軸支するアルミ系材料で構成された主軸受とを備え、前記主軸受が前記主軸の軸方向に嵌入されることで前記ブロックに固定されると共に、前記吸入パイプと前記吸入孔とを連結する吸入路を形成したもので、冷凍サイクルの冷媒減少を防ぎながら吸入冷媒の温度を低減でき、また前記主軸受と前記ブロックとの固定部材に加わる荷重を低減することができ、さらにピストンやクランクシャフトの異常磨耗や傷つきを低減できるので、信頼性が高く、効率の良い全密閉型往復動式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、冷媒として二酸化炭素を使用したもので、高能力冷媒である二酸化炭素の使用に合わせて小気筒容積化するために、小径ピストンを用いたとしても、ボールジョイントにより、前記ピストンと連結手段との連結部にかかる面圧を低減することができると共に、フロン系や炭化水素系冷媒と比較して吐出冷媒の温度が非常に高くなるため、本発明の構成により、請求項１に記載の発明の効果が特に顕著に得られる。

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、冷媒としてＲ４０４Ａ，Ｒ４０７Ｃ，Ｒ４１０Ａ、もしくはＲ２９０を使用したもので、フロン系や炭化水素系の高圧冷媒を使用した場合、吐出ガス温度が高くなるため、本発明の構成により、請求項１に記載の発明の効果が顕著に得られる。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明において、シリコンが１６．０％以上１８．０％以下含まれたアルミ系材料により構成された主軸受を有したもので、耐摩耗性に優れ、熱膨張係数が小さい材料で前記主軸受を構成することにより、クランクシャフトとの摺動損失を低減すると共に、前記主軸受がモータの発熱や前記クランクシャフトとの摺動によって昇温されたとしても熱膨張しにくいので、前記クランクシャフトが軸ずれしてピストンのトップクリアランスの拡大を低減することができるので、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明の効果に加えてさらに圧縮機の効率向上と信頼性向上が図れる。

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における全密閉型往復動式圧縮機の縦断面図、図２は同実施の形態における全密閉型往復動式圧縮機の平面断面図、図３は図１のＡ−Ａ線におけるピストンと連結手段の断面図、図４は図２のＢ−Ｂ線におけるシリンダヘッド周辺の断面図である。

図１から図４において、本実施の形態の全密閉型往復動式圧縮機は、密閉容器１０１内底部に潤滑材としてのオイル１０３を貯留すると共に、冷媒として二酸化炭素が封入してある。また、密閉容器１０１内には、バネ１０５によって弾性的に支持された圧縮機構部１０７とモータ部１０９とが収納されている。

圧縮機構部１０７は、クランクシャフト１１１、ブロック１１３、ピストン１１５、連結手段１１７等で構成されている。

モータ部１０９は、ブロック１１３にボルト（図示せず）によって固定されたステータ１１９と、ステータ１１９の内側の同軸上に配置されクランクシャフト１１１に焼き嵌め固定されたロータ１２１とで構成されている。

クランクシャフト１１１は、偏芯軸１２３と主軸１２５とを備え、鋳鉄などの鉄系材料で構成されている。

ブロック１１３には、圧縮室１２７を形成するシリンダ１２９が一体に形成されると共に、吸入孔１３５と吐出孔１３７とを備えたバルブプレート１３９と、吸入孔１３５を開閉する吸入バルブリード１４１と、吐出孔１３７を開閉する吐出バルブリード１４３と、シリンダヘッド１４５とが、共にヘッドボルト１４７によって、シリンダ１２９の開口端を封止するように固定されている。

主軸１２５を軸支する主軸受１４９は、ブロック１１３とは別部材として、例えばＡＤＣ１４のようなシリコンが１６．０％以上１８．０％以下含まれたアルミニウムダイキャスト材により構成されている。

また、主軸受１４９には、ブロック１１３との接触面が、荷重方向と垂直となるように嵌め合い部１５０が設けられると共に、嵌め合い部１５０の下部には鍔部１５１が設けられ、主軸受１４９はブロック１１３の下側より主軸１２５の軸方向に嵌入され、ブロック１１３と鍔部１５１とをボルト１５２により連結固定されている。

連結手段１１７は、一端に抵抗溶接等により取り付けられた大端孔を形成する大端部１３１を備えると共に、他端には大端部１３１と同様に取り付けられたボールジョイント１３３を備えている。

ピストン１１５は、例えば、ピストン１１５の開口端をかしめることで、ボールジョイント１３３を把持するように取り付けられ、クランクシャフト１１１と連結手段１１７により連結されることにより、クランクシャフト１１１の回転と連動して、シリンダ１２９内を往復動する。

密閉容器１０１には、吸入パイプ１５３と吐出パイプ１５５とが固定され、それぞれが冷凍サイクル（図示せず）に接続している。

なお、吸入冷媒の温度上昇を低減するために、吸入パイプ１５３と冷凍サイクルを構成する蒸発器（図示せず）とがアキュムレータ等を介さずに直結されている。

シリンダヘッド１４５には、吸入パイプ１５３と連結する吸入路１５７と、吐出パイプ１５５と連結する吐出路１５９とが形成されている。

ここで、圧縮機の起動停止に伴い、圧縮機構部１０７が大きく変位したとしても、吸入路１５７が自在に変形できるように、吸入路１５７の一部を全密着したバネで形成している。

なお、本実施の形態においては、吸入路１５７の一部を全密着したバネで形成したが、四フッ化エチレン樹脂チューブなどの柔軟性を有した部材で形成しても良い。

また、本実施の形態においては、シリンダヘッド１４５に吸入路１５７と吐出路１５９とを形成したが、バルブプレート１３９に吸入路１５７と吐出路１５９とを形成しても良く、その場合は、吐出バルブリード１４３がバルブプレート１３９内に埋設される。

以上のように構成された全密閉型往復動式圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。

全密閉型往復動式圧縮機は、ステータ１１９に電流を流して磁界を発生させ、クランクシャフト１１１に固定されたロータ１２１を回転させることで、偏芯軸１２３に回転自在に取り付けられた連結手段１１７を介して、ピストン１１５がシリンダ１２９内を往復動する。そして、このピストン１１５の往復動により、冷媒の圧縮室１２７への吸入と圧縮および冷凍サイクルへの吐出が繰り返される。

ここで、本実施の形態のような往復動式圧縮機は、吸入バルブリード１４１と吐出バルブリード１４３とによって、吸入行程と圧縮行程が区切られることから、ロータリ式やスクロール式と比較して漏れ損失が少なく、特に高低圧間の圧力差が大きい二酸化炭素を冷媒とした場合、体積効率の向上に有利である。

また、長期間運転を続ける間にヘッドボルト１４７により取り付けられた吸入バルブリード１４１や、バルブプレート１３９や、吐出バルブリード１４３や、シリンダヘッド１４５の間に隙間ができ、冷媒が微量ずつ漏洩するが、圧縮機構部１０７とモータ部１０９とを密閉容器１０１内に収納する全密閉型としたことにより、圧縮機構部１０７から漏洩した冷媒が冷凍サイクル外に漏れないため、冷凍サイクル内の冷媒減少による性能低下を抑制することができる。

さらに、二酸化炭素冷媒は従来のフロン系や炭化水素系冷媒に比べ、運転時の圧力が高いため、ピストン１１５に加わる荷重が大きくなる。そのため、圧縮機構部１０７で発生する振動が大きくなる。

そこで、本実施の形態のように、圧縮機構部１０７およびモータ部１０９をバネ１０５によって密閉容器１０１内に弾性的に支持することにより、圧縮機外へ伝播する振動を減衰させることができるので、圧縮機の振動および振動に起因する騒音を低減することができる。

次に、吸入冷媒の温度の影響について説明する。

図５は、本実施の形態における圧縮機を用いた冷凍サイクルのモリエル線図である。

図５において、縦軸は圧力Ｐ、横軸はエンタルピｈを示しており、図中には飽和曲線、等温度曲線および等密度曲線がプロットされている。

また、図中には、過熱度を十分に取った場合の理論冷凍サイクルとしてＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ａを示し、過熱度を液戻りが発生しない程度まで下げた場合の理論冷凍サイクルとしてＥ−Ｆ−Ｃ−Ｄ−Ｅを示している。

ここで、Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ａで示したように、アキュムレータや内部熱交換器を用いたり、一般的なフロン系や炭化水素系冷媒用の往復動圧縮機のように密閉容器の中に一旦冷凍サイクルから還流した冷媒を開放したりして過熱度を十分に取った場合は、圧縮室へガス化した冷媒を吸入させることができるので、運転中の液戻りを低減することができる。

しかしながら、吸入冷媒の密度が小さくなるため、冷媒の質量循環量が減少してしまい体積効率が低下する。さらには、吐出冷媒の温度が高くなり、圧縮室１２７内の温度が上昇することから、圧縮室１２７内に供給されたオイルの温度が上昇し、オイルが劣化する。

一方、Ｅ−Ｆ−Ｃ−Ｄ−Ｅで示したように、アキュムレータを備えない冷凍サイクルと直結する吸入路１５７をシリンダヘッド１４５に備えた場合、吸入冷媒がモータ部１０９等の発熱によって加熱されにくく、冷凍サイクルから還流した低温の冷媒を直接圧縮室１２７内へ導くことができる。

その結果、理論冷凍サイクルにおいて点Ｂから点Ｆへ吐出冷媒の温度を低減することができると共に、低温の吸入冷媒によって圧縮室１２７内を効果的に冷却することができるので、圧縮室１２７内へ供給されたオイルの温度上昇を抑え、オイルの劣化を低減することができる。

ここで、本実施の形態のような全密閉型圧縮機においては、圧縮機構部１０７とモータ部１０９とが密閉容器１０１内に収納されているため、圧縮機構部１０７やモータ部１０９からの発熱が密閉容器１０１内にこもって放熱されにくく、圧縮機構部１０７やモータ部１０９の温度上昇が大きくなりやすい。従って、本実施の形態による構成が吐出冷媒の温度低減および圧縮室１２７内の冷却に特に効果的である。

さらに、吸入冷媒の温度が低いため、密度の大きい冷媒を圧縮室１２７に吸入させることができるので、冷媒の質量循環量が増加し、体積効率を向上させることができる。

なお、本実施の形態においては、潤滑材としてオイルを使用したが、グリスや固体潤滑材を使用しても良く、当然ながら、グリスや固体潤滑材においても吐出冷媒の温度を低減することは、劣化低減に有効的である。

次に、オイルの挙動について説明する。

オイル１０３は、クランクシャフト１１１の回転に伴い、クランクシャフト１１１上部へ吸い上げられながら、主軸受１４９、大端部１３１、シリンダ１２９へ供給され、摺動部の潤滑材として機能する。

シリンダ１２９内へ供給されたオイルは、冷凍サイクルへ吐出される冷媒と共に、微量ずつではあるが冷凍サイクルへ持ち出され、蒸発器などの冷凍サイクルを構成する部品に滞留する。そして、圧縮機が一旦停止し再起動した場合に、圧縮機へ大量のオイルが戻ってくることになる。

ここで、冷凍サイクルから直接冷媒を圧縮室１２７へ導く構造としたことにより、冷凍サイクルに持ち出されたオイル１０３や蒸発器で蒸発しきれなかった液冷媒が圧縮室１２７へ流入し、液圧縮を起こす。この際、ピストン１１５からの過大な荷重が偏芯軸１２３に加わることで、クランクシャフト１１１が傾き、主軸受１４９に片当りする。

しかしながら、クランクシャフト１１１を、鉄よりも剛性の弱いアルミニウム材により構成された主軸受１４９で軸支することにより、傾いたクランクシャフト１１１と主軸受１４９との接触部が面接触となることにより、クランクシャフト１１１に異常磨耗や傷つきが発生することを低減できる。

また、クランクシャフト１１１の傾きが大きくなった場合、往復動式圧縮機で一般的なピストンピンによりピストン１１５と連結手段１１７とを連結する構成では、ピストン１１５の自由度が少なく、ピストン１１５がクランクシャフト１１１と共に傾くため、シリンダ１２９と片当りし、ピストン１１５やシリンダ１２９に異常磨耗や傷つきが発生すると共に、摺動損失が増大して、効率が低下してしまう。

しかしながら、本実施の形態においてはボールジョイント１３３によってピストン１１５と連結手段１１７とを連結しているため、クランクシャフト１１１の傾きに伴うピストン１１５の傾きはボールジョイント１３３によって吸収され、シリンダ１２９内でピストン１１５が片当りすることを抑制することができ、ピストン１１５やシリンダ１２９の異常磨耗や傷つきの発生を大きく低減することができる。

ここで、主軸受１４９にシリコンが１６．０％以上１８．０％以下含まれたアルミニウムダイキャスト材を用いており、耐摩耗性に優れ、熱膨張係数が小さいことから、クランクシャフト１１１と主軸受１４９との摺動損失を低減すると共に、主軸受１４９がモータ部１０９の発熱やクランクシャフト１１１との摺動によって昇温されたとしても熱膨張しにくいので、クランクシャフト１１１と主軸受１４９との隙間寸法が大きく変化することが無いので、ピストン１１５のトップクリアランスが拡大することによる性能低下を低く抑えることができる。

次に、本実施の形態における往復動式圧縮機の組み立てについて述べる。

連結手段１１７にボールジョイント１３３を用いる場合、通常、ピストン１１５はシリンダ１２９に組み付けられる前に予めボールジョイント１３３と連結される。そのため、一般的には、従来の往復動式圧縮機に示したようにロッドを分割する構成や、ブロックとシリンダとを別体にした構成を採ることによって、ピストンとシリンダの組み付けを実現している。

しかしながら、ピストンとシリンダ間に過大な荷重が加わった場合に、ロッドを分割する構成では剛性の弱いロッドの締結部が破損したり、別部材のシリンダをブロックに取り付けた構成ではシリンダが荷重によりずれて、シリンダとブロックとの締結部に直接荷重が加わり締結部が破損したりする可能性がある。

本実施の形態においては、別部材で構成された主軸受１４９をブロック１１３に取り付ける構成とすることにより、ロッドを分割する構成や、ブロックとシリンダとを別体にした構成を採る必要が無く、上記したような課題を持たない。

そして主軸受１４９には、ブロック１１３との接触面が、荷重方向と垂直となるように嵌め合い部１５０が設けられると共に、嵌め合い部１５０の下部には鍔部１５１が設けられ、主軸受１４９はブロック１１３の下側より主軸１２５の軸方向に嵌入され、ブロック１１３と鍔部１５１とをボルト１５２により連結固定されているので、荷重方向と垂直に設けられた嵌め合い部１５０で圧縮時の荷重を受けることができる。

従って、ボルト１５２には直接的に荷重が加わらないため、ボルト１５２の破損を抑制し、また嵌め合い部１５０で圧縮時の荷重を受けるため主軸受１４９がずれることが無く、クランクシャフト１１１のずれによるピストン１１５のトップクリアランスの増大を抑制することができ、圧縮機の信頼性を向上させると共に、効率の低下を抑制することができる。

また、連結手段１１７とピストン１１５とをあらかじめ連結させた状態で、圧縮機を組み立てることができ、偏芯軸１２３からピストン１１５の先端までの長さ寸法を精度良く出すことができるので、ピストン１１５のトップクリアランスを管理することが容易になり、性能のバラツキを低減することができる。

なお、冷凍サイクルにアキュムレータが備わっていた場合においても、圧縮機が一旦停止し再起動すると、アキュムレータに滞留していた液冷媒やオイルが一気に圧縮室１２７へ流入し、液圧縮が起きることもあり、こうした場合においても、本実施の形態の構成によって同様の効果が得られる。

また、二酸化炭素冷媒は体積能力が一般的に用いられるフロン系冷媒や炭化水素系冷媒と比較して非常に大きいので、気筒容積は小さくなりピストン１１５の外径は一般的に用いられる冷媒を用いたものに比べ非常に小さくなる。一方、運転圧力はフロン系冷媒や炭化水素系冷媒の５〜１０倍も高くなるため、ピストン１１５には大きな荷重がかかることになる。

しかしながら、本実施の形態においてはピストン１１５と連結手段１１７との連結に、受圧面積を大きく取ることができるボールジョイント１３３を用いているため、ピストン１１５の外径が小さくなるにもかかわらず、連結部に加わる面圧を低い値に抑えることができ、連結部における異常摩耗等を抑制でき、圧縮機の信頼性を向上することができる。

なお、本実施の形態において、冷媒に二酸化炭素を使用したが、例えばフロン系冷媒Ｒ４０４Ａ、Ｒ４０７Ｃ、Ｒ４１０Ａや炭化水素系冷媒Ｒ２９０のように、一般的に高圧冷媒と言われる冷媒を使用した場合においても、吐出冷媒の温度低減や体積効率の向上が課題となることから、本実施の形態における構成が有効である。

以上のように、本発明にかかる全密閉型往復動式圧縮機は、冷媒の大気中への漏洩を抑制することで、性能低下を抑制すると共に、吸入冷媒の温度を低減することで、圧縮機の信頼性および効率の向上が図れ、さらにピストンに過大な荷重がかかった場合でも、ボールジョイントによりピストンを連結手段に連結すると共に、主軸受をアルミ系材料で構成することで、ピストンやクランクシャフトの片当りによる異常磨耗や傷つきを低減し、圧縮機の信頼性を向上することができるので、自動販売機に限らず、冷凍冷蔵庫やエアーコンディショナやその他の冷媒装置に広く適用できる。

本発明の実施の形態１における全密閉型往復動式圧縮機の縦断面図 同実施の形態における全密閉型往復動式圧縮機の平面断面図 図１のＡ−Ａ線におけるピストンと連結手段の断面図 図２のＢ−Ｂ線におけるシリンダヘッド周辺の断面図 同実施の形態における圧縮機を用いた冷凍サイクルのモリエル線図 従来の冷凍サイクルの冷媒回路図 従来の往復動式圧縮機の縦断面図

符号の説明

１０１ 密閉容器
１０７ 圧縮機構部
１１１ クランクシャフト
１１３ ブロック
１１５ ピストン
１１７ 連結手段
１２３ 偏芯軸
１２５ 主軸
１２７ 圧縮室
１２９ シリンダ
１３３ ボールジョイント
１３５ 吸入孔
１３９ バルブプレート
１４１ 吸入バルブリード
１４９ 主軸受
１５３ 吸入パイプ
１５７ 吸入路

Claims (4)

1. 吸入パイプを固定した密閉容器の中に冷媒を圧縮する圧縮機構部を収納し、前記圧縮機構部は、圧縮室を形成するシリンダと、前記シリンダを一体に形成したブロックと、前記シリンダ内を往復動するピストンと、吸入孔を備え前記シリンダの開口端を封止するバルブプレートと、前記吸入孔を開閉する吸入バルブリードと、主軸と偏芯軸とを備えたクランクシャフトと、前記ピストンと前記偏芯軸とを連結すると共に前記ピストンとの連結部にボールジョイントを用いた連結手段と、前記主軸を軸支するアルミ系材料で構成された主軸受とを備え、前記主軸受が前記主軸の軸方向に嵌入されることで前記ブロックに固定されると共に、前記吸入パイプと前記吸入孔とを連結する吸入路を形成した全密閉型往復動式圧縮機。
2. 冷媒として二酸化炭素を使用した請求項１に記載の全密閉型往復動式圧縮機。
3. 冷媒としてＲ４０４Ａ，Ｒ４０７Ｃ，Ｒ４１０Ａ、もしくはＲ２９０を使用した請求項１に記載の全密閉型往復動式圧縮機。
4. シリコンが１６．０％以上１８．０％以下含まれたアルミ系材料により構成された主軸受を有した請求項１から３のいずれか一項に記載の全密閉型往復動式圧縮機。

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