JP2013096350A - 密閉型圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】低速回転時においてピストンへの潤滑油の供給量を確保し、低速回転が可能で効率と信頼性の高い密閉型圧縮機を提供する。
【解決手段】連結孔１１３から偏心軸部１１０の外周に連通し、かつ上下方向に設けられた第１の潤滑油放出孔１１４と第２の潤滑油放出孔１１５を備えたことにより、低速回転で運転する場合でも、潤滑油１０７を第２の潤滑油放出孔１１５から放出して、ピストンやシリンダに供給することができる。また、回転数が上昇すると、上側の第１の潤滑油放出孔１１４や連結孔１１３の上端からも潤滑油１０７が放出され、ピストン１１９やシリンダ１１７に安定した給油を行うことができる。したがって、より低速の回転が可能で、かつ圧縮機の効率と信頼性を確保できる。
【選択図】図４

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形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、高効率で且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内の下部に貯溜した潤滑油７を収容している。

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、これに伴い、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出されるサイクルを繰返す。

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、遠心力により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おり、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に衝突し、その後、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。

また、従来の密閉型圧縮機として、特許文献１と同様に潤滑油放出孔を備え、さらに偏心軸部の回転方向にずれた位置に設けられた２つの潤滑油放出孔を備えたものがある（例えば、特許文献２参照）。

上記特許文献２に記載した従来の密閉型圧縮機では、高速運転時に潤滑油が両方の潤滑油放出孔から放出し、ピストンの動きに対して異なるタイミングで飛散させることができるので、ピストンの上部の広い範囲に給油し、潤滑状態を良くでき、信頼性と効率を高くすることができる。

特開２００３−０６５２３６号公報 特開２００９−２３６０８０号公報

しかしながら、従来の構成は、密閉型圧縮機の回転数を従来使用している回転数からさらに低速にする場合には、潤滑油７に与えられる遠心力が小さくなるため、潤滑油７は、連結孔１３の上方まで上がらなくなり、連結孔１３の上端から放出しなくなる。また、回転数をさらに下げるとさらに遠心力が小さくなるため、連結孔１３の上端より下方に位置する潤滑油放出孔１４からも潤滑油７は放出しなくなる。

そのため、従来の構成は、低速回転化を行う場合に、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った。

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、連結孔から偏心軸部の外周に連通し、かつ上下方向に潤滑油放出孔を複数備える構成としたものである。

かかる構成により、さらに低速回転で運転する場合でも、潤滑油は、下側の潤滑油放出孔から放出され、ピストンやシリンダに供給される。また、回転数が上昇すると、上側の潤滑油放出孔や連結孔の上端からも潤滑油が放出され、ピストンやシリンダに安定した給油を行うことができる。

本発明の密閉型圧縮機は、さらなる低速回転においてもピストンやシリンダへの潤滑油の供給が可能となるので、従来よりも低速回転での運転が可能となる。

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１における密閉型圧縮機の超低速回転時の要部拡大縦断面図 同実施の形態１における密閉型圧縮機の低速回転時の要部拡大縦断面図 同実施の形態１における密閉型圧縮機の中高速回転時の要部拡大縦断面図 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

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から構成され、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、前記偏心軸部に、上下方向に配置され、かつ前記連結孔から該偏心軸部の外周に連通する複数の潤滑油放出孔を設けたものである。

かかる構成とすることにより、圧縮機（電動要素）をさらに低速回転で運転した場合でも、潤滑油は下側の潤滑油放出孔から放出され、ピストンやシリンダに供給されるので、従来よりも低速回転での運転が可能となる。

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、下側に位置する潤滑油放出孔の断面積を、上側に位置する潤滑油放出孔の断面積より小さく形成したものである。

かかる構成とすることにより、回転数が上昇途中にある際に、下側の潤滑油放出孔から放出される潤滑油の量が多くなって、上側の潤滑油放出孔から潤滑油が放出されなくなることを防ぐことができる。その結果、上側と下側の両方の潤滑油放出孔から潤滑油を放出し、ピストンやシリンダへの安定した給油が可能になる。

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、請求項１または請求項２に記載の発明の効果が得られるため、改善効果が大きい。

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、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を使用した場合においても、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明の効果が得られるため、改善効果が大きい。

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である。図２は、同実施の形態１における密閉型圧縮機の超低速回転時の要部拡大縦断面図である。図３は、同実施の形態１における低速回転時の密閉型圧縮機の要部拡大縦断面図である。図４は、同実施の形態１における中高速回転時の密閉型圧縮機の要部拡大縦断面図である。

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。

圧縮要素１０６を構成するブロック１１６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１１６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に対し偏心して形成されており、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空間１０２へと上方に開口した連結孔１１３と、連結孔１１３から偏心軸部１１０の外周に連通する第１の潤滑油放出孔１１４と第２の潤滑油放出孔１１５とから構成されている。この第１の潤滑油放出孔１１４と第２の潤滑油放出孔１１５は、上下関係に配置形成されている。

第１の潤滑油放出孔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１１６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。第２の潤滑油放出孔１１５は、第１の潤滑油放出孔１１４の下側に設けられている。また、第２の潤滑油放出孔１１５の断面積は、第１の潤滑油放出孔１１４の断面積より小さく構成されている。

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とピストンピン１３０を介してピストン１１９に伝えられることでピストン１１９がシリンダ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・圧縮された後、再び冷却システムへと吐出されるサイクルを繰返す。

この際、クランクシャフト１０８の回転により、傾斜ポンプ１１１内の潤滑油１０７は遠心力により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。

ここで、連結孔１１３にまで到達した潤滑油１０７は、従来よりもさらに低い回転数で運転される場合、遠心力が不足することから第１の潤滑油放出孔１１４の高さまで上がらなくなる。その際、従来例のように第２の潤滑油放出孔１１５が無い場合には、ピストン１１９やシリンダ１１７に潤滑油１０７が供給されなくなる。

一方、本実施の形態１では、第２の潤滑油放出孔１１５が設けられているので、図２に示すように、第２の潤滑油放出孔１１５からピストン１１９やシリンダ１１７への給油が可能になる。

次に、図２の状態から回転数が上昇すると、連結孔１１３内の潤滑油１０７は、遠心力が大きくなってくるため、第１の潤滑油放出孔１１４の高さまで上がるようになり、図３に示すように、第１の潤滑油放出孔１１４からも潤滑油１０７が放出されるようになる。したがって、高さの違う２つの経路からピストン１１９やシリンダ１１７に給油ができるため、広範囲の摺動部への給油が同時に可能となり、シール性が向上して効率が向上すると共に、信頼性も向上する。

従来の構成において、超低速回転での給油を行うために、潤滑油放出孔の内径を大きくして、その下端部を低くすると、超低速回転での潤滑油の放出は可能になる。しかし、その構成では回転数が上昇した場合に、潤滑油放出孔の下部の低い位置で全ての潤滑油が放出してしまうこととなり、ピストン上部への給油ができなくなるという課題があった。

また、従来の構成において、潤滑油放出孔の位置を下に下げることによっても超低速回転での潤滑油の放出は可能にはなる。しかし、その構成では、回転数が上がってきた場合でも低い位置の潤滑油放出孔のみから潤滑油が放出されるために、ピストンの上部へ給油ができなくなるという課題があった。

本実施の形態１の構成は、第１の潤滑油放出孔１１４と第２の潤滑油放出孔１１５の二つの経路があるために、二つの高さから潤滑油１０７を放出することができる。その結果、ピストン１１９の上部にも給油が可能となるため、上記従来の課題を解決することができる。

さらに第２の潤滑油放出孔１１５の断面積を、第１の潤滑油放出孔１１４の断面積よりも小さく構成することにより、下側の第２の潤滑油放出孔１１５から放出される潤滑油１０７の量が多くなり過ぎることを防ぎ、上側の第１の潤滑油放出孔１１４から放出される潤滑油１０７の量を必要量確保することができる。

また、潤滑油放出孔を複数設けても、従来例のように偏心軸部の回転方向にずれた位置に複数設けられた場合では、上下方向の高さが変わらないので、本発明のような超低速回転での給油を行うことはできない。

本実施の形態１においては、さらに回転数が上昇すると、遠心力が増加して全体の給油量が増えるため、図４に示すように、第１の潤滑油放出孔１１４と第２の潤滑油放出孔１１５に加えて、連結孔１１３の上部からも潤滑油１０７が放出されるようになる。

以上のように、本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超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、本構成により得られる効果は顕著であり、改善効果が大きい。

尚、本実施の形態１においては、潤滑油放出孔を２つ設けたが、３つ以上設けてそれらの断面積を調整することによっても、同様の効果が得られる。

本発明の密閉型圧縮機は、圧縮機を従来の極限を超えて低速回転で運転する場合でも、潤滑油を、下側の潤滑油放出孔から放出してピストンやシリンダに供給することができ、冷蔵庫以外の自販機や空調機器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 第１の潤滑油放出孔
１１５ 第２の潤滑油放出孔
１１６ ブロック
１１７ シリンダ
１１９ ピストン
１２０ 連結手段

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から構成され、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、前記偏心軸部に、上下方向に配置され、かつ前記連結孔から該偏心軸部の外周に連通する複数の潤滑油放出孔を設けた密閉型圧縮機。
2. 下側に位置する潤滑油放出孔の断面積を、上側に位置する潤滑油放出孔の断面積より小さく形成した請求項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。