JP2010053727A - 密閉型圧縮機及び冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シリンダとピストンとの摺動部分への冷凍機油の給油を充分に行うことができる密閉型圧縮機を提供する。
【解決手段】底部に冷凍機油１４を貯留する密閉容器１１と、密閉容器１１内の下部に収容される電動機部８と、密閉容器１１内の上部に収容され、一端側が解放されるとともに他端側が閉止されて中心線を略水平に向けて配設されるシリンダ２７及びシリンダ２７内を往復動可能なピストン６を有する圧縮機構部７と、電動機部８の駆動に伴なって冷凍機油１４を汲み上げるオイルポンプ２２とを有する密閉型圧縮機において、シリンダ２７の内周面にこのシリンダ２７の周方向に沿って給油溝３４が形成され、給油溝３４はピストン６の外周面に対向するとともに密閉容器１１内と常時連通している。
【選択図】図１

Description

本発明は、密閉型圧縮機及び冷凍サイクル装置に関し、特に、往復動するピストンにより気体冷媒を圧縮する密閉型圧縮機及びこの密閉型圧縮機を用いた冷凍サイクル装置に関する。

例えば冷蔵庫などでは、冷凍サイクル装置を構成する密閉型圧縮機として、下記特許文献１に記載されているような往復動するピストンを有するレシプロ式のものが使用されている。

特許文献１に記載された密閉型圧縮機では、密閉型圧縮機の密閉容器内に貯留された冷凍機油を用いて、圧縮を行なう圧縮機構部を構成するシリンダとピストンとの摺動部分から圧縮される気体冷媒が漏れることを防止するシール、及び、シリンダとピストンとの摺動部分の潤滑が行なわれている。これらのシールや潤滑を行なうための機構として、シリンダに形成された切欠部と、ピストンの外周面にピストンの周方向に連続して形成された環状の給油溝とを備えている。

特許文献１に記載された密閉型圧縮機におけるシールや潤滑は、オイルポンプの駆動により汲み上げられた冷凍機油がシリンダの切欠部に給油され、往復動するピストンの給油溝が切欠部に対向する位置に移動した場合に切欠部に給油されていた冷凍機油が給油溝に入り込み、給油溝に入り込んだ冷凍機油がピストンの往復動に伴なってシリンダとピストンとの摺動部分に持ち込まれることにより行なわれる。
特開２００５−３６７０７号公報

しかしながら、特許文献１に記載された密閉型圧縮機においては、往復動するピストンの給油溝が往復動する過程で切欠部に対向する時間は僅かであり、切欠部から給油溝内に入り込む冷凍機油の量が少ない。このため、シリンダとピストンとの摺動部分への充分な給油量を確保できず、シリンダとピストンとの摺動部分のシール性能が低下し、及び、シリンダとピストンとの摺動部分の潤滑性能が低下するという問題がある。

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、シリンダとピストンとの摺動部分への冷凍機油の給油を充分に行うことができる密閉型圧縮機及びこの密閉型圧縮機を用いた冷凍サイクル装置を提供することである。

本発明の実施の形態に係る第１の特徴は、底部に冷凍機油を貯留する密閉容器と、前記密閉容器内の下部に収容され、略鉛直方向に配設される主軸部とこの主軸部に対して偏心した偏心軸部とを有する回転軸を前記主軸部の中心線の周りに回転駆動させる電動機部と、前記密閉容器内の上部に収容され、一端側が解放されるとともに他端側が閉止されて中心線を略水平に向けて配設されるシリンダ及び前記回転軸に連結されて前記シリンダ内を往復動可能なピストンを有する圧縮機構部と、前記電動機部の駆動に伴なって前記冷凍機油を前記回転軸に形成された給油通路を通して汲み上げるオイルポンプとを有する密閉型圧縮機において、前記シリンダの内周面にこのシリンダの周方向に沿って給油溝が形成され、前記給油溝は前記ピストンの外周面に対向するとともに前記密閉容器内と常時連通していることである。

本発明の実施の形態に係る第２の特徴は、冷凍サイクル装置において、第１の特徴に係る密閉型圧縮機と、前記密閉型圧縮機に接続された凝縮器と、前記凝縮器に接続された膨張装置と、前記膨張装置に接続された蒸発器とを備えることである。

本発明によれば、シリンダとピストンとの摺動部分への冷凍機油の給油を充分に行うことができ、シリンダとピストンとの摺動部分のシール性能の向上と潤滑性能の向上とを図ることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。

（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態の冷凍サイクル装置１は、図１に示すように、密閉型圧縮機２と、密閉型圧縮機２に接続された凝縮器３と、凝縮器３に接続された膨張装置４と、膨張装置４に接続された蒸発器５とを備えている。

密閉型圧縮機２は、往復動するピストン６を有するレシプロ式の圧縮機構部７と、この圧縮機構部７を駆動する電動機部８とを備え、圧縮機構部７の作用により低圧の気体冷媒を圧縮して高温・高圧の気体冷媒にする。密閉型圧縮機２には、圧縮された高温・高圧の気体冷媒を吐出する吐出口と、低圧の気体冷媒を吸込む吸込口とが設けられ、これらの吐出口と吸込口とを接続する冷媒配管２ａが設けられ、冷媒配管２ａの途中に凝縮器３と膨張装置４と蒸発器５とがこの順に配置されている。

凝縮器３は、密閉型圧縮機２により圧縮されて高温・高圧となった気体冷媒から熱を放熱させ、高温・高圧の気体冷媒を高圧の液体冷媒にする。

膨張装置４は、高圧の液体冷媒を細い管内を通すことにより圧力を下げ、低温・低圧の液体冷媒にする。

蒸発器５は、低温・低圧の液体冷媒を気化させて低圧の気体冷媒にする。液体冷媒が気化する際に周囲から気化熱を奪い、周囲が冷却される。低圧の気体冷媒は、密閉型圧縮機２内に吸込口から吸込まれる。

以下に、密閉型圧縮機２について詳しく説明する。

密閉型圧縮機２は、下ケース９と上ケース１０とを気密状態に接合して形成された密閉容器１１を備えている。この密閉容器１１内のほぼ中間部には、フレーム１２が複数のスプリング１３（図示は１つ）を介して弾性的に支持されている。密閉容器１１内の上部であるフレーム１２の上部側には圧縮機構部７が収容され、密閉容器１１内の下部であるフレーム１２の下部側には電動機部８が収容されている。密閉容器１１内の底部には冷凍機油１４が貯留されている。

電動機部８は、主軸部１５とこの主軸部１５に対して偏心した偏心軸部１６とを有する回転軸１７と、回転子１８と、固定子１９とを有している。回転軸１７は、主軸部１５が略鉛直方向に配設されるとともにフレーム１２に形成された枢支用孔２０に枢支されている。

主軸部１５の下端側は枢支用孔２０から下方に突出し、主軸部１５における枢支用孔２０から突出した部分に回転子１８が固定されている。固定子１９は回転子１８を囲む位置に配置され、回転子１８の外周面に対して固定子１９の内周面が微小な隙間をもって対向している。固定子１９は、フレーム１２に対して複数のボルト２１（図示は１つ）により固定されている。固定子１９には巻線が施され、この巻線に通電することにより回転軸１７と回転子１８とが主軸部１５の中心線“Ａ”の周り回転する。回転軸１７が主軸部１５の中心線“Ａ”の周りに回転する場合、偏心軸部１６は主軸部１５の中心線“Ａ”の周りを偏心回転する。

主軸部１５の下端部にはオイルポンプ２２が取付けられ、回転軸１７が回転することにより冷凍機油１４がオイルポンプ２２により汲み上げられ、汲み上げられた冷凍機油１４は回転軸１７に形成された給油通路２３を介して圧縮機構部７側へ給油される。給油通路２３は、主軸部１５の下端側内部に形成された給油孔２４と、給油孔２４の上端部に接続されて主軸部１５の上端側外周面に形成された螺旋状の給油溝２５と、給油溝２５の上端部に接続されて偏心軸部１６の内部に形成された給油孔２６とからなる。給油孔２６の上端部は偏心軸部１６の上端に開口している。

圧縮機構部７は、フレーム１２の上面に固定されて中心線を略水平に向けたシリンダ２７と、回転軸１７に連結されてシリンダ２７内を往復動可能なピストン６とを有し、シリンダ２７の内側の空間がシリンダ室２８とされている。シリンダ２７は、一端側が解放されるとともに他端側が弁機構２９により閉止され、ピストン６がシリンダ２７の開放端側からシリンダ２７内に挿入されている。弁機構２９は弁カバー３０により覆われており、この弁カバー３０には、内部を二分する仕切り部が設けられ、その一方の空間が吸込室とされ、他方の空間が吐出室とされている。

ピストン６は、コンロッド３１を介して回転軸１７の偏心軸部１６に連結されている。コンロッド３１の一端には大端部３２が形成され、この大端部３２が偏心軸部１６に遊嵌されている。コンロッド３１の他端は、ボールジョイント機構３３によりピストン６に連結されている。

シリンダ２７におけるピストン６が挿入される一端側の内周面には、シリンダ２７の周方向に沿って略環状の給油溝３４が形成されている。

シリンダ２７の上部側の壁部には、シリンダ２７の一端側から給油溝３２に連通する位置に到達する切欠部３５が形成されている。給油溝３２は、往復動するピストン６の外周面に対向するとともに、切欠部３５を介して密閉容器１１内と常時連通されている。

このような構成において、冷凍サイクル装置１の運転時には、電動機部８に通電して回転軸１７を主軸部１５の中心線“Ａ”の周りに回転させる。回転軸１７が主軸部１５の中心線“Ａ”の周りに回転することにより、偏心軸部１６は主軸部１５の中心線“Ａ”の周りを偏心回転する。偏心軸部１６が主軸部１５の中心線“Ａ”の周りを偏心回転することにより、コンロッド３１を介して偏心軸部１６に連結されているピストン６がシリンダ２７内を往復動する。

ピストン６がシリンダ２７内を往復動することに伴い、密閉容器１１内の気体冷媒がシリンダ室２８内に吸込まれ、吸込まれた気体冷媒はシリンダ室２８内で圧縮されて高温・高圧の気体冷媒となる。高温・高圧となった気体冷媒は、冷媒配管２ａ内を通って凝縮器３に供給される。

また、回転軸１７が主軸部１５の中心線“Ａ”の周りに回転することにより、冷凍機油１４がオイルポンプ２２により汲み上げられ、汲み上げられた冷凍機油１４は回転軸１７の回転に伴なって発生する遠心力の作用により給油通路２３を通って上昇し、給油孔２６の上端部から飛散して圧縮機構部７に給油される。圧縮機構部７に給油された冷凍機油１４の一部は、シリンダ２７の壁部に形成されている切欠部３５内に入り込み、さらに、切欠部３５からシリンダ２７の内周面に形成されている給油溝３４に入り込む。

給油溝３４内に入り込んだ冷凍機油１４は、ピストン６の往復動に伴なってシリンダ２７とピストン６との摺動部分に持ち込まれ、シリンダ２７とピストン６との摺動部分のシール及び潤滑に用いられる。

給油溝３４は切欠部３５を介して密閉容器１１内に常時連通されているため、給油通路２３を通って圧縮機構部７に給油された後に給油溝３４内に入り込む冷凍機油１４の量を充分に確保することができる。このため、シリンダ２７とピストン６との摺動部分への冷凍機油１４の給油を充分に行うことができ、シリンダ２７とピストン６との摺動部分のシール性能の向上と潤滑性能の向上とを図ることができる。なお、シリンダ２７の下部側の壁部にも上記切欠部と同様の切欠部または、給油溝３４と連通する連通孔を設けて、異物を除去するようにしても良い。

（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態を図４及び図５に基づいて説明する。なお、第２の実施の形態及びこれ以降の実施の形態において、第１の実施の形態において説明した構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付け、重複する説明は省略する。

第２の実施の形態の密閉型圧縮機２Ａと第１の実施の形態の密閉型圧縮機２とは基本的構成は同じであり、第２の実施の形態の密閉型圧縮機２Ａと第１の実施の形態の密閉型圧縮機２との異なる部分は、コンロッド３１の大端部３２に、冷凍機油受け体であるフランジ状の油飛ばしフェンス４１が取付けられている点である。

油飛ばしフェンス４１は、大端部３２へ取付けられている内周側縁部が凹状となり、外周側縁部が上向きとなる傾斜が付けられており、その上面側に冷凍機油１４を貯留可能な形状に形成されている。

油飛ばしフェンス４１は、偏心軸部１６と共に主軸部１５の中心線“Ａ”の周りを偏心回転する。

また、主軸部１５の中心線“Ａ”から油飛ばしフェンス４１の縁部までの寸法は、油飛ばしフェンス４１の外周側縁部の各部において異なる。そして、主軸部１５の中心線“Ａ”から油飛ばしフェンス４１における最も遠い位置（偏心軸部１６の偏心方向側の位置）までの寸法“Ｌ１”は、主軸部１５の中心線“Ａ”から給油孔２６の位置までの寸法“Ｌ２”より大きい。

このような構成において、回転軸１７の回転数が低い低速運転時には、偏心軸部１６の上端に開口している給油孔２６から飛散する冷凍機油１４に作用する遠心力が小さく、冷凍機油１４が飛散する力が弱く、シリンダ２７方向に飛散する冷凍機油１４がシリンダ２７まで届かない場合がある。飛散する力が弱い冷凍機油１４の一部は、油飛ばしフェンス４１上に落下して貯留される。

油飛ばしフェンス４１上に落下して貯留された冷凍機油１４は、油飛ばしフェンス４１が回転することに伴なって発生する遠心力の作用を受け、油飛ばしフェンス４１上から飛散する。

ここで、油飛ばしフェンス４１の回転時に、油飛ばしフェンス４１上の主軸部１５の中心線“Ａ”から最も遠い位置に貯留されている冷凍機油１４に作用する遠心力は、給油孔２６の上端から飛散する冷凍機油１４に作用する遠心力より大きくなる。また、ピストン６が上死点に達した場合において、シリンダ２７から油飛ばしフェンス４１におけるシリンダ２７側の位置までの寸法は、シリンダ２７から給油孔２６の位置までの寸法より小さい。したがって、油飛ばしフェンス４１上からシリンダ２７方向に飛散する冷凍機油１４が、シリンダ２７に届き易くなる。

図５に示す矢印“Ｘ”は、給油孔２６から飛散して油飛ばしフェンス４１上に落下した冷凍機油１４が、油飛ばしフェンス４１上からシリンダ２７方向に飛散した場合の飛散経路を示している。

このようにして、回転軸１７の回転数が低い低速運転時においても、オイルポンプ２２により汲み上げられた冷凍機油１４がシリンダ２７まで届くようになるため、切欠部３５から給油溝３４への給油量を確保することができる。したがって、低速運転時においてもシリンダ２７とピストン６との摺動部分への冷凍機油１４の給油を充分に行うことができ、シリンダ２７とピストン６との摺動部分のシール性能の向上と潤滑性能の向上とを図ることができる。

（第３の実施の形態）
第３の実施の形態の密閉型圧縮機の一部を、図６及び図７に示す。第３の実施の形態の密閉型圧縮機では、大端部３２への油飛ばしフェンス４１の取付状態が傾けられている。大端部３２に取付けられた油飛ばしフェンス４１の傾き方向は、油飛ばしフェンス４１における主軸部１５の中心線“Ａ”から遠い側（偏心軸部１６の偏心方向側）が、主軸部１５の中心線“Ａ”から近い側に比べて寸法“ｈ”下側とされている。

さらに、傾けて取付けられた油飛ばしフェンス４１の最下端側に、言い換えと、ピストン６が上死点に達した場合に最もシリンダ２７に近付く位置に、油飛ばしフェンス４１上における冷凍機油１４が溜まる領域を仕切る仕切壁４２が設けられている。

このような構成において、油飛ばしフェンス４１が傾けて大端部３２に取付けられていることにより、油飛ばしフェンス４１における主軸部１５の中心線“Ａ”から遠い側（下側となっている側）に冷凍機油１４が貯留される。このため、油飛ばしフェンス４１上の冷凍機油１４に対して最も効果的に遠心力が作用するようになり、油飛ばしフェンス４１からの冷凍機油１４の飛散が良好に行なわれ、油飛ばしフェンス４１上からシリンダ２７方向に飛散する冷凍機油１４がシリンダ２７に到達し易くなる。

さらに、油飛ばしフェンス４１上に仕切壁４２が設けられていることにより、油飛ばしフェンス４１上に貯留される冷凍機油１４が油飛ばしフェンス４１の回転方向後方側に移動することを仕切壁４２が規制するので、冷凍機油１４が油飛ばしフェンス４１上から飛散する性能を高めることができる。

本発明の第１の実施の形態の冷凍サイクル装置を示す断面図である。 シリンダの構成を示す斜視図である。 シリンダの構成を示す平面図である。 本発明の第２の実施の形態の冷凍サイクル装置を示す断面図である。 密閉型圧縮機の一部を示す断面図である。 本発明の第３の実施の形態の密閉型圧縮機の一部を示す断面図である。 その平面図である。

符号の説明

１…冷凍サイクル装置、２…密閉型圧縮機、２Ａ…密閉圧縮機、３…凝縮器、４…膨張装置、５…蒸発器、６…ピストン、７…圧縮機構部、８…電動機部、１１…密閉容器、１４…冷凍機油、１５…主軸部、１６…偏心軸部、１７…回転軸、２２…オイルポンプ、２３…給油通路、２７…シリンダ、３１…コンロッド、３２…大端部、３４…給油溝、３５…切欠部、４１…油飛ばしフェンス（冷凍機油受け体）

Claims (4)

1. 底部に冷凍機油を貯留する密閉容器と、前記密閉容器内の下部に収容され、略鉛直方向に配設される主軸部とこの主軸部に対して偏心した偏心軸部とを有する回転軸を前記主軸部の中心線の周りに回転駆動させる電動機部と、前記密閉容器内の上部に収容され、一端側が解放されるとともに他端側が閉止されて中心線を略水平に向けて配設されるシリンダ及び前記回転軸に連結されて前記シリンダ内を往復動可能なピストンを有する圧縮機構部と、前記電動機部の駆動に伴なって前記冷凍機油を前記回転軸に形成された給油通路を通して汲み上げるオイルポンプとを有する密閉型圧縮機において、
   前記シリンダの内周面にこのシリンダの周方向に沿って給油溝が形成され、前記給油溝は前記ピストンの外周面に対向するとともに前記密閉容器内と常時連通していることを特徴とする密閉型圧縮機。
2. 前記シリンダの上部側の壁部に、前記シリンダの一端側から前記給油溝に連通する位置に到達する切欠部が形成されていることを特徴とする請求項１記載の密閉型圧縮機。
3. 前記給油通路の端部が前記偏心軸部において開口され、
   一端に前記偏心軸部に遊嵌される大端部を有して他端が前記ピストンに連結されたコンロッドが設けられ、
   前記給油通路の端部から飛散する前記冷凍機油を受けるフランジ状の冷凍機油受け体が前記大端部に設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の密閉型圧縮機。
4. 請求項１ないし３のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機と、前記密閉型圧縮機に接続された凝縮器と、前記凝縮器に接続された膨張装置と、前記膨張装置に接続された蒸発器とを備えることを特徴とする冷凍サイクル装置。

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