JP2016130503A - 密閉型圧縮機及びこれを搭載した機器 - Google Patents

Abstract

【課題】リング部とクランクピンとの間の潤滑油保持性を改善する。
【解決手段】クランクピンを囲むリング部を備えたコネクティングロッドと、リング部の内面壁及びクランクピンの外表面の隙間と、を有する密閉型圧縮機であって、隙間の寸法は、下方より上方の方が大きい。
【選択図】図３

Description

本発明は、密閉型圧縮機及びこれを搭載した機器に関する。

クランク機構を用いる圧縮機は、クランクシャフトの回転を利用して潤滑油を摺動部に供給する。このため、圧縮機の停止状態から始動する直後は潤滑油が不足し、摺動部に摩耗が生じるおそれがある。例えば、圧縮機の停止時は、自重によりコネクティングロッドが傾いて偏心部と金属接触していることがある。潤滑油が不足した状態で圧縮機が始動すると、金属接触部において摩耗が生ずるおそれがある。

関連する技術として、特許文献１が知られている。特許文献１は、コネクティングロッドの貫通穴２ｈの開口部に近づくにつれて拡幅する内径部２ｄを開示している（図５）。

特開２０１０−７４８３号公報

特許文献１では上記のように構成することで、コネクティングロッド２と偏心部３との隙間が上端側及び下端側で大きくなり、圧縮機の停止時に接触応力を抑制できるとしている（段落００２８−００３０）。
しかし、特許文献１の内径部２ｄの上端および下端は、偏心部３との隙間が広くなるため、圧縮機の低速運転時や停止時に潤滑油を保持することが困難である。

上記課題に鑑みてなされた本発明は、クランクピンを囲むリング部を備えたコネクティングロッドと、前記リング部の内面壁及び前記クランクピンの外表面の隙間と、を有する密閉型圧縮機であって、前記隙間の寸法は、下方より上方の方が大きいことを特徴とする。

実施例１の密閉型圧縮機の縦断面図である。 実施例１のコネクティングロッド１１及びクランクピン８ａ近傍の拡大断面図である。 実施例１のコネクティングロッド１１とクランクピン８ａの断面図である。 図３の要部拡大断面図である。 実施例２のコネクティングロッド１１とクランクピン８ａの断面図である。 図５の要部拡大断面図である。 実施例３のコネクティングロッド１１とクランクピン８ａの断面図である。 図７の要部拡大断面図である。 本発明の密閉型圧縮機を搭載した機器の一例である冷蔵庫の縦断面図である。

以下、本発明の実施例を添付の図面を参照しつつ説明する。同様の構成要素には同様の符号を付し、同様の説明は繰り返さない。
また、本発明の各種の構成要素は、必ずしも同一の部材から形成される必要はなく、例えば、一つの構成要素が複数の部材から構成されること、複数の構成要素が一つの部材から構成されること、或る構成要素の一部が他の構成要素の一部であること、或る構成要素の一部と他の構成要素の一部とが重複すること、を許容する。

≪密閉型圧縮機１００≫
図１は本実施例の密閉型圧縮機１００の側面断面図である。
密閉型圧縮機１００は、圧縮要素１と電動要素２とを密閉容器３内に配置したいわゆるレシプロ式圧縮機である。

電動要素２はフレーム５の下方に配置され、ステータ６及びロータ７を含んで構成されている。ステータ６はフレーム５に固定され、ロータ７はクランクシャフト８に固定されている。また、ロータ７は電磁鋼板を積層したロータコア７ａからなる構造を有している。フレーム５はシリンダ５ａ、ラジアル軸受５ｂを含んで一体に形成されている。また、フレーム５は略板状のベース５ｃを有し、シリンダ５ａがベース５ｃの上部に位置し、ラジアル軸受５ｂがベース５ｃの中央部に位置している。このラジアル軸受５ｂはシリンダ５ａとは反対方向に突出している。

圧縮要素１は、電動要素２が生ずる回転力によって回転するクランクシャフト８と、フレーム５と、シリンダ５ａを備えている。

シリンダ５ａはその内部にピストン１０が往復動するシリンダ室５ｄを有している。ラジアル軸受５ｂは、クランクシャフト８が軸支される貫通孔５ｅを有する筒状に形成され、ベース５ｃから下方へ突出して形成されている。

クランクシャフト８は貫通孔５ｅからなるラジアル軸受５ｂに挿通してフレーム５の下方から上方へ延伸し、クランクピン８ａがフレーム５の上方側に位置するように設けられている。クランクピン８ａはクランクシャフト８の上端部において、このクランクシャフト８の回転中心から偏心した位置に設けられている。

また、クランクシャフト８は回転軸に対して直交する方向（水平方向）に延びたフランジ部８ｂを有している。また、クランクシャフト８の内部には下端から上方に向けて中ぐり穴８ｃが形成され、中空状の空間となっている。

このように構成されたクランクシャフト８はその下部がロータ７と結合され、電動要素２の動力によりクランクシャフト８が回転するように構成されている。

圧縮要素１はシリンダ室５ｄを形成するシリンダ５ａと、シリンダ室５ｄ内を往復動するピストン１０と、このピストン１０と連結されるコネクティングロッド１１と、シリンダ５ａ端面に組み立てられる吐出弁装置１２と、吐出室空間の一部を形成するヘッドカバー１３とを備えている。

ピストン１０はコネクティングロッド１１のリング部１１ｂを介してクランクピン８ａに連結され、クランクピン８ａの偏心回転によりシリンダ室５ｄ内を往復運動する。また、コネクティングロッド１１の内部には、リング部１１ｂからピストン１０に連結されるボール部１１ａにかけてコネクティングロッド連通孔１１ｃが形成されている。コネクティングロッド連通孔１１ａの基端部はクランクピン８ａに形成された溝（図示せず）と連通している。

クランクシャフト８の先端には給油ピース１４が取り付けられており、この給油ピース１４は密閉容器３の底部に貯留する潤滑油１５内に浸漬されている。クランクシャフト８の外表面にはスパイラル溝９が形成されており、このスパイラル溝９と中ぐり穴８ｃは下部連通穴８ｄを介して連通されている。

以上のように構成された密閉型圧縮機１００について、以下にその動作を説明する。

ロータ７の回転に伴いクランクシャフト８が回転すると、矢印のように給油ピース１４内に流入してきた潤滑油１５には遠心力が加わる。そのため、潤滑油１５はクランクシャフト８の下端に設けられた中ぐり穴８ｃ内を上昇し、さらに下部連通穴８ｄへと運ばれる。

下部連通穴８ｄへと到達した潤滑油１５は、スパイラル溝９へと導かれる。このスパイラル溝９の壁面と、ラジアル軸受５ｂの壁面とで形成される潤滑油通路においては、クランクシャフト８の回転による壁面移動に伴い、潤滑油１５が粘性の効果で壁面に引きずられスパイラル溝９内を上昇する。このとき、同時に潤滑油１５はラジアル軸受５ｂを潤滑することになる。

一方、クランクシャフト８の回転によって偏芯回転するクランクピン８ａと連結されたコネクティングロッド１１は偏芯動作を行う。このコネクティングロッド１１の偏芯動作によってピストン１０はシリンダ室５ｄ内を往復動し、冷媒を吐出弁装置１２を介して密閉容器外に吐出される。

≪コネクティングロッド１１とクランクピン８ａ≫
図２はコネクティングロッド１１及びクランクピン８ａ近傍の拡大断面図である。

コネクティングロッド１１は、一端にボール部１１ａ、他端にリング部１１ｂを有しており、クランクピン８ａの偏心回転を利用してピストン１０を往復運動させる。ボール部１１ａはピストン１０内部の球面座１０ａに摺動自在に支持されている。リング部１１ｂは、クランクピン８ａを囲む環状である。リング部１１ｂは、その内側にクランクピン８ａを挿入し、遊嵌している。なお、リング部１１ｂの環状は、必ずしも円環状である必要はなく、多角形による環状であってもよい。

コネクティングロッド１１の内部には、ボール部１１ａからリング部１１ｂにかけてコネクティングロッド連通孔１１ｃが形成されている。クランクピン８ａの側壁には給油孔８ｅが設けられている。給油孔８ｅは後述する隙間１１ｆに位置しており、隙間１１ｆを介してコネクティングロッド連通孔１１ｃの一端に潤滑油を供給可能である。

図３はコネクティングロッド１１とクランクピン８ａの断面図である。図４は図３の要部拡大断面図である。
クランクピン８ａは上方向から下方向にかけて寸法が略同一の円筒形状である。一方、本実施例のリング部１１ｂの環状の内側は、上方から下方にかけて内寸法が小さくなるテーパ形状である。すなわち、リング部１１ｂとクランクピン８ａとの隙間１１ｆの上端（上部隙間１１ｄ。リング部１１ｂ上端に対応する隙間１１ｆである。）よりも、下端（下部隙間１１ｅ。リング部１１ｂ下端に対応する隙間１１ｆである。）の方が小さい。

テーパ形状の上端が隙間１１ｆのどの位置であるかは制限されないが、例えば上部隙間１１ｄにすることができる。また、給油孔８ｅより上方をテーパ形状の上端とすることもできる。

なお、下部隙間１１ｅに対応するクランクピン８ａの表面からリング部１１ｂの内面までの距離を１４μｍ以上にすると、隙間１１ｆへの潤滑油の供給を効率よく行える。また、２０μｍ以下にすると潤滑油の下方への流出を効率よく抑制できる。

クランクシャフト８の回転によってクランクピン８ａ内まで上昇してきた潤滑油１５は、給油孔８ｅから隙間１１ｆに供給される。隙間１１ｆに供給された潤滑油１５はクランクピン８ａの偏心回転によって圧力が上昇し、いわゆる楔効果によって図４の矢印のように隙間の狭い下方向に流れる。この圧力の上昇によってリング部１１ｂが浮き上がり、摩擦力を低減できる。密閉型圧縮機１００の停動時又は低速時には、コネクティングロッド１１の自重により下部隙間１１ｅが狭まり、潤滑油１５の流出を抑制できる。このため、密閉型圧縮機１００が停止しようとする減速時や始動しようとする加速時等における機械損失の発生を抑制できる。

次に、本発明の実施例２について説明する。実施例２の構成は、以下の点を実施例１と異なるものにすることができる。
図５は本実施例のコネクティングロッド１１とクランクピン８ａの断面図である。図６は図５の要部拡大断面図である。

本実施例の隙間１１ｆは、テーパ形状の下端側に、隙間寸法が略同一である領域の筒状隙間１１ｇを備えている。本実施例の筒状隙間１１ｇは、給油孔８ｅより下方から下部隙間１１ｅまでの領域に設けているが、給油孔８ｅの横側を始点にして下方に設けても良いし、又は給油孔８ｅの上方を始点にして下方に設けても良い。

筒状隙間１１ｇの寸法は、下部隙間１１ｅと同様、１４μｍ以上又は２０μｍ以下にできる。また、筒状隙間１１ｇの長さを２ｍｍ以上にすると、潤滑油１５の下方への流出を効率的に抑制できる。また、５ｍｍ以下にするとリング部１１ｂの大型化を抑制できる。

本実施例によっても実施例１と同様の効果を奏することができる。また、筒状隙間１１ｇを設けたことで、より潤滑油１５の下方への流出を抑制することができる。

次に、本発明の実施例３について説明する。実施例３の構成は、以下の点を実施例１又は２と異なるものにすることができる。
図７は本実施例のコネクティングロッド１１とクランクピン８ｅの断面図である。図８は図７の要部拡大断面図である。

本実施例は、リング部１１ｂに代えてクランクピン８ａにテーパ形状を形成したものである。すなわち、クランクピン８ａは、上方から下方にかけて径が大きくなるテーパ形状を有しており、リング部１１ｂの内寸法は、上方から下方にかけて略同一である。

本実施例によっても、実施例１又は２と同様の効果を奏することができる。また、隙間１１ｆはクランクシャフト８の表面仕上げ時の研磨などで比較的簡単に加工することができるため、安価に隙間１１ｆを形成できる。

［冷蔵庫］
次に、本発明に係る密閉型圧縮機を搭載した機器の一例である冷蔵庫について説明する。
図９は、本発明に係る密閉型圧縮機１０００を搭載した冷蔵庫２００の縦断面図である。
冷蔵庫２００は断熱箱体２１０を有している。密閉型圧縮機１０００は断熱箱体２１０と仕切部２１１が囲む領域に配されており、密閉型圧縮機１０００、放熱パイプ、キャピラリーチューブ、冷却器２６０を繋ぐことで、Ｒ６００ａ等の冷媒を用いた冷凍サイクルが形成されている。

冷蔵庫２００は、貯蔵室の一例として冷蔵室２２０、上段冷凍室２３０、下段冷凍室２４０、野菜室２５０を有しており、これら庫内空間は密閉型圧縮機１０００の駆動により冷凍サイクル（図示せず）が動作することで冷却される。

本発明に係る密閉型圧縮機を搭載する機器は冷蔵庫に限られず、冷蔵庫の他、電動ポンプなど種々の用途の機器に適用できる。例えば冷凍空調用途では、エアコンや冷凍冷蔵ショーケース等のシステムに適用することも可能である。

１…圧縮要素
２…電動要素
３…密閉容器
４…コイルバネ
５…フレーム
５ａ…シリンダ
８…クランクシャフト
８ａ…クランクピン
８ｂ…フランジ部
８ｃ…中ぐり穴
８ｄ…下部連通穴
８ｅ…給油孔
９…スパイラル溝
１０…ピストン
１１…コネクティングロッド
１１ａ…ボール部
１１ｂ…リング部
１１ｃ…コネクティングロッド連通孔
１１ｄ…上部隙間
１１ｅ…下部隙間
１１ｆ…隙間
１１ｇ…筒状隙間
１２…吐出弁装置
１３…ヘッドカバー
１４…給油ピース
１５…潤滑油
１００，１０００…密閉型圧縮機
２００…冷蔵庫
２１０…断熱箱体
２１１…仕切部
２２０…冷蔵室
２３０…上段冷凍室
２４０…下段冷凍室
２５０…野菜室
Ａ…回転中心
Ｂ…傾斜角度
Ｃ…隙間
Ｄ…金属接触部

Claims (7)

1. クランクピンを囲むリング部を備えたコネクティングロッドと、
   前記リング部の内面壁及び前記クランクピンの外表面の隙間と、を有する密閉型圧縮機であって、
   前記隙間の寸法は、下方より上方の方が大きいことを特徴とする密閉型圧縮機。
2. 前記隙間は、上方から下方にかけて小さくなるテーパ形状であることを特徴とする請求項１に記載の密閉型圧縮機。
3. 前記テーパ形状の上端は、前記隙間の上端に略一致することを特徴とする請求項２に記載の密閉型圧縮機。
4. 前記隙間の下方側に、上下方向に沿って前記クランクピンの外表面及び前記リング部の内面壁が略平行である筒状隙間を有することを特徴とする請求項１乃至３何れか一項に記載の密閉型圧縮機。
5. 前記クランクピンは、前記隙間に対向する給油孔を有し、
   前記筒状隙間の上端は、前記給油孔より下方であることを特徴とする請求項４に記載の密閉型圧縮機。
6. 前記筒状隙間の長さは、２ｍｍ以上５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項４又は５に記載の密閉型圧縮機。
7. 請求項１乃至６何れか一項に記載の密閉型圧縮機を搭載した機器。