JP2013057283A - 密閉型圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】ピストンへの潤滑油の供給量を増加することによって、ピストンとシリンダとの間のシール性を向上させ、効率と信頼性の高い密閉型圧縮機を提供する。
【解決手段】ブロック１１５のクランクシャフト側内周面に、シリンダ１１７あるいは半円弧状の切り欠き部１２６に向けて下向きに傾斜したオイル溝１３２を設け、連結孔１１３の上端および潤滑油放出孔１１４から放出され、オイル溝１３２やオイル溝１３２上部のブロック１１５に飛散した潤滑油１０７を、オイル溝１３２からシリンダ１１７あるいは半円弧状の切り欠き部１２６に供給する。これにより、ピストン１１９とシリンダ１１７との間のシール性が向上するとともにピストン１１９の冷却を行い、高い効率と信頼性を確保することができる。
【選択図】図３

Description

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

近年、家庭用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密閉型圧縮機は、高効率でかつ高い信頼性が求められている。

従来の密閉型圧縮機としては、給油通路を改善し、潤滑油を、より確実にピストン上部に投射することで、効率と信頼性を改善したものがある（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密閉型圧縮機を説明する。

図５は、従来の密閉型圧縮機の縦断面図である。図６は、従来の密閉型圧縮機の要部拡大縦断面図である。

図５、図６において、密閉容器１内部の密閉容器内空間２には、固定子３と永久磁石を内蔵した回転子４からなる電動要素５と、電動要素５によって駆動される圧縮要素６と、密閉容器１内下部に貯溜した潤滑油７を収容する。

電動要素５は、インバーター（図示せず）によって商用電源周波数未満の回転数を含む複数の運転周波数で駆動される。

また、密閉容器内空間２の冷媒には、温暖化係数の低い自然冷媒として代表的な炭化水素系冷媒Ｒ６００ａを用いている。

ブロック１５は、略円筒形のシリンダ１７を有するとともに、クランクシャフト８の主軸部９を軸支する主軸受１８を有している。

シリンダ１７には、クランクシャフト８の偏心軸部１０との間を連結手段２０によってピストンピン３０を介して連結されたピストン１９が、往復摺動自在に挿入されている。

さらに、ブロック１５には、シリンダ１７上壁に、ピストンピン３０を挿入するための半円弧状の切り欠き部２６を設けている。

クランクシャフト８の偏心軸部１０は、主軸部９に対し偏心して形成されており、主軸部９には回転子４が圧入固定されている。

クランクシャフト８に形成された給油手段８ａは、一端が潤滑油７中に開口し、他端が粘性ポンプ１２と連通する傾斜ポンプ１１と、粘性ポンプ１２の他端で密閉容器内空間２へと上方に開口した連結孔１３と、連結孔１３から偏心軸部１０の外周に連通する潤滑油放出孔１４とから構成されている。

潤滑油放出孔１４は、偏心軸部１０が主軸部９に対して偏心している偏心方向に形成され、ブロック１５に設けられた半円弧状の切り欠き部２６に相対する高さ位置に構成されている。

以上のように構成された密閉型圧縮機について、以下にその動作を説明する。

電動要素５の回転子４は、クランクシャフト８を回転させ、偏心軸部１０の回転運動が連結手段２０とピストンピン３０を介してピストン１９に伝えられることで、ピストン１９はシリンダ１７内を往復運動する。これにより、冷却システム（図示せず）からの冷媒ガスは、シリンダ１７内へ吸入・圧縮された後、再び冷却システムへと吐き出されるといったサイクルを繰返す。

この際、クランクシャフト８の回転により、傾斜ポンプ１１内の潤滑油７は、遠心力によって上方へと汲み上げられ、粘性ポンプ１２を介して各摺動部への給油を施した後、偏心軸部１０の内周に設けられた連結孔１３に汲み上げられる。

そして潤滑油７は、連結孔１３の上端および潤滑油放出孔１４から全周方向に放出される。

この際、連結孔１３内では、偏心軸部１０の回転に伴う遠心力により、潤滑油７が偏心方向に偏在している。そして、ピストン１９が下死点近傍に位置してシリンダ１７から露出した状態において、潤滑油７は、半円弧状の切り欠き部２６に当たった後、ピストン１９の上面へと散布される。

その結果、ピストン１９とシリンダ１７との間に潤滑油７を給油することができ、シール性が高まることで体積効率が上がり、密閉型圧縮機の効率が向上する。

また、同時に給油が得られることで、ピストン１９とシリンダ１７間での摩耗を減少させることができる。

特開２００３−０６５２３６号公報

しかしながら、上記従来の構成においては、連結孔１３の上端および潤滑油放出孔１４から全周方向に放出された潤滑油７のうち、半円弧状の切り欠き部２６に飛散した潤滑油７のみがピストン１９へ供給されるため、運転条件によってはピストン１９への潤滑油７の供給量が不足する可能性があった。特に低速回転時においては、傾斜ポンプ１１や粘性ポンプ１２のポンプ能力が低くなるため、ピストン１９への潤滑油７の供給量が不足する可能性が高く、ピストン１９とシリンダ１７との間のシール性が低下し、効率が低下する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、ピストンへの潤滑油の供給量を増加させ、特に、低速運転においても安定した供給量を確保し、ピストンとシリンダとの間のシール性を向上させ、効率と信頼性の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、ブロックのクランクシャフト側内周面に設けられ、シリンダあるいは半円弧状の切り欠き部に向けて下向きに傾斜したオイル溝を備えたものである。したがって、連結孔の上端および潤滑油放出孔から全周方向に放出された潤滑油のうち、オイル溝やオイル溝上部のブロックに飛散した潤滑油は、オイル溝へ流入し、オイル溝が傾斜していることから重力によりオイル溝内を流れて
シリンダあるいは半円弧状の切り欠き部に供給される。その結果、ピストンとシリンダとの間のシール性が向上するとともにピストンを冷却する。

これによって、ピストンとシリンダとの間のシール性が向上するとともに、ピストンを冷却することができる。

本発明の密閉型圧縮機は、ピストンへの潤滑油の供給量が増加するので、ピストンとシリンダとの間のシール性が向上するとともに、ピストンが冷却されて、高い効率と信頼性を確保することができる。

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 本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機の要部拡大縦断面図 本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機の要部拡大横断面図 本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機のブロック拡大縦断面図 従来の密閉型圧縮機の縦断面図 従来の密閉型圧縮機の要部拡大縦断面図

本発明の請求項１に記載の発明は、密閉容器内に、潤滑油と、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、主軸部および偏心軸部を具備し、かつ連結孔を介して前記偏心軸部に連通する給油手段を内蔵したクランクシャフトと、前記主軸部を回転自在に軸支すると共にシリンダを有するブロックと、前記シリンダの内部に往復動可能に挿設されたピストンと、前記偏心軸部の回転運動を往復運動に変換して前記ピストンへ伝達する連結手段を具備する構成とし、さらに、前記ブロックにおける前記クランクシャフト側に設けられ、かつ前記シリンダに向けて下向きに傾斜したオイル溝を設けたものである。

かかる構成とすることにより、オイル溝やオイル溝上部のブロックに飛散した潤滑油は、オイル溝へ流入し、オイル溝が傾斜しているため重力によりオイル溝内を流れてシリンダに供給される。その結果、ピストンとシリンダとの間のシール性が向上するとともに、ピストンの冷却をすることができるので、高い効率と信頼性を確保することができる。

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、前記ブロックのシリンダ上壁に、ピストンピンを挿入するための半円弧状の切り欠き部を設け、前記オイル溝を、前記切り欠き部に向けて下向きに傾斜させたものである。

かかることにより、潤滑油は、前記オイル溝内を流れて前記半円弧状の切り欠き部に流入する。したがって、前記ピストンへの潤滑油の供給が容易となり前記ピストンとシリンダ間のシール作用を安定して得ることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記電動要素を、商用電源周波数未満の回転数を含む複数の運転周波数で運転するものである。

かかることにより、潤滑油の供給が不足しやすい低速回転時においても、安定した潤滑作用をえることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一つの発明において、前記潤滑油の粘度を、ＶＧ３〜ＶＧ８の範囲としたものである。

かかることにより、前記ピストンとシリンダとのシール性が低下しやすい低粘度の潤滑油においても、前記ピストンとシリンダ間における安定したシール作用を得ることができる。

以下、本発明による密閉型圧縮機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である。図２は、同実施の形態１における密閉型圧縮機の要部拡大縦断面図である。図３は、同実施の形態１における密閉型圧縮機の要部拡大横断面図である。図４は、同実施の形態１における密閉型圧縮機のブロック拡大縦断面図である。尚、図４においては、説明のためにブロックの一部分のみを示し、他の部品は記載していない。

図１、図２、図３、図４において、密閉容器１０１内部の密閉容器内空間１０２には、固定子１０３と永久磁石を内蔵した回転子１０４からなる電動要素１０５と、電動要素１０５によって駆動される圧縮要素１０６と、密閉容器１０１内の下部に貯溜した潤滑油１０７を収容している。

電動要素１０５は、インバーター（図示せず）によって、商用電源周波数未満の回転数を含む複数の運転周波数で駆動される。

密閉容器内空間１０２の冷媒には、温暖化係数の低い自然冷媒として代表的な炭化水素系冷媒Ｒ６００ａを用いている。また、潤滑油１０７には、粘度グレードがＶＧ５の低粘度の鉱油を用いている。

ブロック１１５は、略円筒形のシリンダ１１７を有するとともに、クランクシャフト１０８の主軸部１０９を軸支する主軸受１１８を有している。

シリンダ１１７には、クランクシャフト１０８の偏心軸部１１０との間を、連結手段１２０によってピストンピン１３０を介して連結されたピストン１１９が、往復摺動自在に挿入されている。

さらにブロック１１５には、シリンダ１１７上壁にピストンピン１３０を挿入するための半円弧状の切り欠き部１２６を設けている。

クランクシャフト１０８の偏心軸部１１０は、主軸部１０９に対して偏心した位置に形成されており、また、主軸部１０９には、回転子１０４が圧入固定されている。

クランクシャフト１０８に形成された給油手段１０８ａは、一端が潤滑油１０７中に開口し、他端が粘性ポンプ１１２と連通する傾斜ポンプ１１１と、粘性ポンプ１１２の他端で密閉容器内の上方の空間１０２に開口した連結孔１１３と、連結孔１１３から偏心軸部１１０の外周に連通する潤滑油放出孔１１４を具備した構成となっている。

潤滑油放出孔１１４は、偏心軸部１１０が主軸部１０９に対して偏心している偏心方向に形成され、ブロック１１５に設けられた半円弧状の切り欠き部１２６に相対する高さ位置に構成されている。

ブロック１１５におけるクランクシャフト１０８側の内周面には、オイル溝１３２が設
けられている。このオイル溝１３２は、シリンダ１１７の上壁部に設けた半円弧状の切り欠き部１２６に向けて下向きに傾斜している。また、オイル溝１３２は、偏心軸部１１０の上端部や潤滑油放出孔１１４にほぼ相対する高さ位置に形成されている。

以上のように構成された密閉型圧縮機について、以下にその動作を説明する。

電動要素１０５の回転子１０４は、クランクシャフト１０８を回転させ、偏心軸部１１０の回転運動が、連結手段１２０によって往復運動に変換される。この往復運動が連結手段１２０と連結されたピストンピン１３０を介してピストン１１９に伝えられることで、ピストン１１９は、シリンダ１１７内を往復運動する。

これにより、冷却システム（図示せず）からの冷媒ガスは、シリンダ１１７内へ吸入され、圧縮された後、再び冷却システムへと吐き出されるサイクルを繰返す。

この際、傾斜ポンプ１１１内の潤滑油１０７は、クランクシャフト１０８の回転に伴った遠心力によって上方へと汲み上げられ、粘性ポンプ１１２を介して各摺動部への給油を施した後、偏心軸部１１０内周に設けられた連結孔１１３に汲み上げられる。

そして潤滑油１０７は、連結孔１１３を経由し、偏心軸部１１０の上端部および潤滑油放出孔１１４から、遠心力によって全周方向に放出される。

偏心軸部１１０の上端部および潤滑油放出孔１１４から全周方向に放出された潤滑油１０７のうち、オイル溝１３２やオイル溝１３２の上部のブロック１１５側面に飛散した潤滑油１０７は、オイル溝１３２へ流入する。オイル溝１３２へ流入した潤滑油１０７は、オイル溝１３２が傾斜しているため、重力によってオイル溝１３２内を流れ、シリンダ１１７上壁の半円弧状の切り欠き部１２６に供給される。そして、この切り欠き部１２６からピストン１１９とシリンダ１１７との間に供給され、ピストン１１９とシリンダ１１７間のシール性を維持するとともに、ピストン１１９の冷却を行う。

次に、従来例との比較について図３を用いて説明する。

偏心軸部１１０の上端部および潤滑油放出孔１１４から放出される潤滑油１０７は、図３の破線の矢印に示すように、遠心力によってクランクシャフト１０８の軸心Ｓを中心に全周方向に飛散される。

従来の構成においては、全周方向に飛散された潤滑油１０７のうち、図３の角度Ａの範囲に飛散した潤滑油１０７のみが切り欠き部１２６に当たり、ピストン１１９に供給される構成であった。

しかしながら、本発明においては、従来の角度Ａの範囲における潤滑油１０７の供給に加えて、角度Ｂの範囲に飛散した潤滑油１０７が、図３の実線の矢印に示すようにオイル溝１３２を流れて切り欠き部１２６に流入するため、角度Ａ＋Ｂの範囲に飛散した潤滑油１０７をピストン１１９に供給することができる。

ここで、ブロック１１５の外表面がシリンダ１１７や切り欠き部１２６に向けて傾斜しているだけでは、潤滑油１０７は安定して切り欠き部１２６に流入しない。しかし、オイル溝１３２を設けることにより、正確かつ多量に潤滑油１０７を切り欠き部１２６に導くことができ、ピストン１１９に供給することができる。

また、シリンダ１１７上部のブロック１１５の外表面が、シリンダ１１７の端面部や切
り欠き部１２６に向けて傾斜している仕様の場合、偏心軸部１１０の上端部や潤滑油放出孔１１４から飛散した潤滑油１０７が、シリンダ１１７上部のブロック１１５外表面にまで届けば、その傾斜によりピストン１１９への給油が期待できる。

しかし、回転数が低くなってくると、偏心軸部１１０の上端部や潤滑油放出孔１１４から飛散した潤滑油１０７は、遠心力が小さくなるために遠くまで飛びにくくなり、シリンダ１１７上部のブロック１１５外表面に届かなくなってくるので、ピストン１１９への給油量増加は見込めない。

これに対して本実施の形態の構成は、図２および図４に示すように、オイル溝１３２がシリンダ１１７上部のブロック１１５の外表面より低い位置で、切り欠き部１２６とほぼ同じ高さに設けてあるため、潤滑油１０７が遠くまで飛びにくくなる低速回転時においても、オイル溝１３２からピストン１１９へ潤滑油１０７を供給することができる。

以上のように、本実施の形態の構成により得られる効果は、潤滑油１０７の供給が不足しやすい低速回転時において顕著であり、改善効果が大きい。

また、ピストン１１９とシリンダ１１７とのシール性が低下しやすいＶＧ３からＶＧ８のような低粘度の潤滑油１０７においても、潤滑油１０７の潤沢な摺動部への供給が確保でき、信頼性を高めることができる。

尚、本実施の形態においては、オイル溝１３２を切り欠き部１２６に対して片側だけに設けたが、両側に設けることにより、ピストン１１９への給油量をさらに増加することができる。

以上のように、本発明かかる密閉型圧縮機は、ピストンとシリンダとの間のシール性が向上するとともに、ピストンが冷却されて、高い効率と信頼性を確保することができるもので、冷蔵庫以外にも自販機や空調機器等の用途にも適用できる。

１０１ 密閉容器
１０５ 電動要素
１０６ 圧縮要素
１０７ 潤滑油
１０８ クランクシャフト
１０８ａ 給油手段
１０９ 主軸部
１１０ 偏心軸部
１１３ 連結孔
１１４ 潤滑油放出孔
１１５ ブロック
１１７ シリンダ
１１９ ピストン
１２０ 連結手段
１２６ 切り欠き部
１３０ ピストンピン
１３２ オイル溝

Claims (4)

1. 密閉容器内に、潤滑油と、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、主軸部および偏心軸部を具備し、かつ連結孔を介して前記偏心軸部に連通する給油手段を内蔵したクランクシャフトと、前記主軸部を回転自在に軸支すると共にシリンダを有するブロックと、前記シリンダの内部に往復動可能に挿設されたピストンと、前記偏心軸部の回転運動を往復運動に変換して前記ピストンへ伝達する連結手段を具備する構成とし、さらに、前記ブロックにおける前記クランクシャフト側に設けられ、かつ前記シリンダに向けて下向きに傾斜したオイル溝を設けた密閉型圧縮機。
2. 前記ブロックのシリンダ上壁に、ピストンピンを挿入するための半円弧状の切り欠き部を設け、前記オイル溝を、前記切り欠き部に向けて下向きに傾斜させた請求項１に記載の密閉型圧縮機。
3. 前記電動要素を、商用電源周波数未満の回転数を含む複数の運転周波数で運転する請求項１または請求項２に記載の密閉型圧縮機。
4. 前記潤滑油の粘度を、ＶＧ３〜ＶＧ８の範囲とした請求項１から３のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。