JP2013019329A

JP2013019329A - 冷媒圧縮機

Info

Publication number: JP2013019329A
Application number: JP2011153576A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Kubota; 昭彦窪田
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2011-07-12
Filing date: 2011-07-12
Publication date: 2013-01-31

Abstract

【課題】冷媒圧縮機のピストンの抉り運動の改善を図り、効率と信頼性が高い冷媒圧縮機を提供する。
【解決手段】密閉容器１０１内に配置された圧縮要素１０７を構成するピストン１１９とコンロッド１２５の押圧関係において、ピストン１１９に対するコンロッド１２５の押圧位置を、ピストン１１９の上下方向中心からずれる位置とした。したがって、ピストン１１９には、クランク軸１２７に対して直角よりも僅かに鋭角方向に進む力が生ずるようにモーメントが働き、シリンダブロック１２１に対するピストン１１９の抉り運動を回避し、効率と信頼性の高い冷媒圧縮機を実現する。
【選択図】図２

Description

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

従来、この種の冷媒圧縮機としては、ピストンの反圧縮室側に設けたキャビティーに、ピストンピンを介してコンロッドを摺動自在に設け、クランク軸の回転運動によるクランクピンの偏心運動をピストンの往復運動へと変換し、圧縮作用を得るものが知られている（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媒圧縮機を説明する。

図３は、特許文献１に記載された従来の冷媒圧縮機の全体構造を示す側面断面図、図４は、同圧縮機における圧縮要素の要部断面図である。

図３および図４において、潤滑油（図示せず）を貯留する密閉容器１内には、圧縮機本体１５をばね等の弾性体１７を介して懸垂し、収容している。圧縮機本体１５は、クランクピン７に一体成形されたクランク軸９を支持するための軸受１１を有するフレーム１３の上下に、電動要素３と圧縮要素５を配置して構成されている。

クランクピン７は、電動要素３を構成する回転子１９に圧入固定したクランク軸９に対し、偏心して形成されている。

ピストン２１は、略円筒形のシリンダブロック２３に往復摺動自在に挿入され、往復運動方向と直角の軸心を有するピストンピン２５とクランクピン７との間をコンロッド２７によって連結されている。

シリンダブロック２３の開口端面を封止するバルブプレート２９は、吸入バルブ（図示せず）の開閉によりシリンダブロック２３と連通する吸込みポート（図示せず）と、吐出弁装置（図示せず）の開閉によりシリンダブロック２３と連通する吐出ポート（図示せず）とを備えており、シリンダブロック２３とピストン２１のトップ面３１とバルブプレート２９とで圧縮室３３が画定されている。

高圧室（図示せず）を形成するシリンダヘッド３５は、バルブプレート２９を介してシリンダブロック２３の反対側に固定されている。

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３によりクランクピン７に一体成形されたクランク軸９が回転駆動されると、クランクピン７の偏心運動によりコンロッド２７を介してピストン２１がシリンダブロック２３内を往復運動し、吸込、圧縮、吐出行程を順次繰り返す。

特開２００４−１３８０１８号公報

しかしながら、上記従来の構成は、ピストン２１による圧縮行程において、トップ面３１が受けた圧縮の反力によって、ピストンピン２５、コンロッド２７、クランクピン７が押圧される。これに伴って、図４に示すように、クランク軸９が軸受け１１とのクリアランス内を傾斜して回転運動し、シリンダブロック２３とクランク軸９の成す角が直角ではなく、極僅かではあるが鋭角となっていた。その結果、ピストン２１がシリンダブロック２３に対して上下方向に傾斜して抉り運動し、冷媒圧縮機の入力の上昇や摩耗の発生の恐れ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、ピストン２１の圧縮行程における抉り運動を回避し、冷媒圧縮機の入力を低くして効率が高く、かつ摩耗の発生のない信頼性の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、ピストンに配設されたピストンピンに対して、コンロッドが押圧する位置を、ピストン及びピストンピンの高さ方向の中心に対してずれる位置としたものである。

かかることにより、圧縮行程においてトップ面が受けた圧縮の反力が、ピストンピン、コンロッド、クランクピンを押圧し、クランク軸が軸受けとのクリアランス内を傾斜して回転運動し、シリンダブロックとクランク軸の成す角が直角でなく、極僅かではあるが鋭角となる冷媒圧縮機の運転中に、シリンダブロックに対するピストンの抉りを軽減するという作用を有する。

本発明の冷媒圧縮機は、ピストンに配設されたピストンピンに対してコンロッドが押圧する位置を、ピストン及びピストンピンの高さ方向の中心に対してずれる位置としたことにより、圧縮行程において、ピストンをクランク軸との直角方向に対して僅かに鋭角方向に推進することができ、ピストンを、略円筒形のシリンダブロックの円筒の軸心方向へ円滑に往復運動させることが可能となる。したがって、ピストンの抉りを低減して冷媒圧縮機の入力を低減し、効率と信頼性の高い冷媒圧縮機を提供することができる。

本発明の実施の形態１における冷媒圧縮機の側面断面図同実施の形態１における冷媒圧縮機の要部断面図従来の冷媒圧縮機の側面断面図従来の冷媒圧縮機の要部断面図

請求項１に記載の発明は、密閉容器内に潤滑油を貯留するとともに、固定子と回転子とを備えた電動要素と、前記電動要素によって駆動される圧縮要素を収容し、前記圧縮要素を、円筒形の圧縮室を備えたシリンダブロックと、前記圧縮室内を往復動するピストンと、前記回転子と一体となって回転するクランク軸と、前記クランク軸と一体成形されたクランクピンと、前記クランクピンの偏心運動を、前記ピストンの往復運動に変換するコンロッドと、前記シリンダブロックの端面を封止するとともに、反圧縮室側に吐出弁装置を備えたバルブプレートを備える構成とし、前記ピストンに対する前記コンロッドの押圧位置を、前記ピストンの上下方向の中心からずれた位置としたものである。

かかることにより、前記ピストンを、略円筒形のシリンダブロックの円筒の軸心方向へ円滑に往復運動させることが可能となり、摺動損失を抑制して冷媒圧縮機の効率と信頼性を向上することができる。

（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側面断面図、図２は同実施の形態１における冷媒圧縮機の要部断面図である。

図１および図２において、密閉容器１０１は、吸入管１０３を配設し、底部に潤滑油１０５を貯溜している。また、密閉容器１０１は、内部に、冷媒ガス（図示せず）を吸入して圧縮するための圧縮要素１０７と、圧縮要素１０７を駆動する回転子１０９と固定子１１１とからなる電動要素１１３で構成した圧縮機本体１１５を、ばね等の弾性体１１７を介して支持し、収容している。

ピストン１１９は、略円筒形のシリンダブロック１２１に往復摺動自在に挿入され、クランクピン１２３との間を連結手段であるコンロッド１２５によって連結されている。

クランクピン１２３は、回転子１０９に圧入固定されたクランク軸１２７に偏心して形成されている。クランク軸１２７は、軸受け１２９に回転自在に保持されている。

シリンダブロック１２１の開口端面を封止するバルブプレート１３１は、吸入バルブ（図示せず）の開閉によってシリンダブロック１２１と連通する吸込みポート（図示せず）と、吐出弁（図示せず）と吐出弁座（図示せず）とを具備した吐出弁装置（図示せず）の開閉によりシリンダブロック１２１と連通する吐出ポート（図示せず）を備え、シリンダブロック１２１とピストン１１９の圧縮室側端面１４５とバルブプレート１３１で圧縮室１４７が画定されている。

高圧室（図示せず）を形成するシリンダヘッド１４９は、バルブプレート１３１を介してシリンダブロック１２１の反対側に固定されている。

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、作用を説明する。

電動要素１１３の回転子１０９の回転によってクランク軸１２７が回転駆動されると、クランクピン１２３の偏心運動により、コンロッド１２５を介してピストン１１９がシリンダブロック１２１内を往復運動し、所定の圧縮動作を行う。

そして、ピストン１１９の圧縮行程では、ピストン１１９が圧縮室１４７内の圧縮された冷媒ガス（図示せず）の圧縮反力を受ける。ピストン１１９が受けた圧縮反力は、コンロッド１２５を介してクランクピン１２３を下死点方向に押し付ける。これに伴い、クランク軸１２７が軸受け１２９とのクリアランスで僅かに傾斜することから、クランク軸１２７とシリンダブロック１２１の成す角度が僅かに鋭角となる。

その結果、ピストン１１９がシリンダブロック１２１に対して抉り運動をすることとなるが、ピストン１１９に対するコンロッド１２５の押圧位置を、ピストン１１９の上下方向（直径）の中心位置からずれた位置に設定したことからモーメントが働き、ピストン１１９は、クランク軸１２７に対して直角よりも僅かに鋭角方向に進む力が生ずる。

よって、ピストン１１９は、クランク軸１２７に対して僅かに鋭角を成すシリンダブロック１２１内を抉ることなく運動することが可能となる。

ピストン１１９の上下方向中心とピストン１１９に対するコンロッド１２５の押圧位置の中心のずらし量は、ピストン１１９の直径に対して５％乃至１０％の範囲に設定することが望ましい。

したがって、本実施の形態１による冷媒圧縮機は、抉り運動をしないことから摺動損失が小さく効率が高いものとなる。また、抉り運動をしないことから摩耗の危険性が低く、冷媒圧縮機の信頼性を高めることができる。

以上のように、本発明にかかる冷媒圧縮機は、ピストンに対するコンロッドの押圧位置を、ピストンの上下方向の中心からずれた位置となるように設定したことから、摺動損失が小さく、効率および信頼性の高い冷媒圧縮機とすることができ、エアーコンディショナーや冷凍冷蔵装置等の冷媒圧縮機の用途にも展開できる。

１０１密閉容器
１０３吸入管
１０５潤滑油
１０７圧縮要素
１０９回転子
１１１固定子
１１３電動要素
１１５圧縮機本体
１１７弾性体
１１９ピストン
１２１シリンダブロック
１２３クランクピン
１２５コンロッド
１２７クランク軸
１２９軸受け
１３１バルブプレート
１４５圧縮室側端面
１４７圧縮室

Claims

密閉容器内に潤滑油を貯留するとともに、固定子と回転子とを備えた電動要素と、前記電動要素によって駆動される圧縮要素を収容し、前記圧縮要素を、円筒形の圧縮室を備えたシリンダブロックと、前記圧縮室内を往復動するピストンと、前記回転子と一体となって回転するクランク軸と、前記クランク軸と一体成形されたクランクピンと、前記クランクピンの偏心運動を、前記ピストンの往復運動に変換するコンロッドと、前記シリンダブロックの端面を封止するとともに、反圧縮室側に吐出弁装置を備えたバルブプレートを備える構成とし、前記ピストンに対する前記コンロッドの押圧位置を、前記ピストンの上下方向の中心からずれた位置とした冷媒圧縮機。