JP2017075531A - Hermetic compressor and apparatus equipped with the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、密閉型圧縮機及びこれを備えた機器に関する。 The present invention relates to a hermetic compressor and a device including the same.
家庭用冷蔵庫に使用されている小容量の密閉型圧縮機では、冷蔵庫の省エネルギ化の要求が高まり、インバータ制御による圧縮機の低速運転化が図られてきている。このため、冷蔵庫用密閉型圧縮機の低速運転時の一層の効率向上と摺動部の信頼性向上が求められている。 In small-capacity hermetic compressors used in household refrigerators, there is an increasing demand for energy saving in refrigerators, and low-speed operation of compressors by inverter control has been attempted. For this reason, the further efficiency improvement at the time of the low-speed driving | operation of the closed compressor for refrigerators and the reliability improvement of a sliding part are calculated | required.
特許文献1には、少なくとも下死点付近で密閉容器内の空間と連通している部分において溝部を平面展開したときの形状が、ピストン軸心との平行線を形成しない形状とすることが記載されている(請求項1、図3)。
特許文献1では、ピストンの外周の上側面および下側面に形成する溝部の形状をピストンのスカート側面側に張り出す略半月上の形状とし、スカート側面側に張り出す部分の曲率をピストンのトップ側面側とのつなぎRの曲率より小さくしているため、ピストンのスカート横側面の摺動面に充分な潤滑油を供給することができず、ピストンとシリンダ間の摺動部の潤滑性が低下するおそれがある。
In
そこで、本発明は、シリンダの内周面とピストンの外周面へ均一に潤滑油を供給し、供給した潤滑油の保持力を向上させることで、圧縮効率と信頼性を向上した密閉型圧縮機およびこれを備えた機器を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention provides a hermetic compressor with improved compression efficiency and reliability by uniformly supplying lubricating oil to the inner peripheral surface of the cylinder and the outer peripheral surface of the piston and improving the holding power of the supplied lubricating oil. And it aims at providing the apparatus provided with this.
上記事情に鑑みてなされた本発明は、軸方向に沿って上死点側及び下死点側を往復動するピストンを備え、該ピストンは、ピストンピンが設けられた孔を囲む溝を有する密閉型圧縮機であって、前記溝は、前記孔より上死点側に位置し、周方向に沿って設けられた上死点側境界と、前記孔より下死点側に位置し、周方向に沿って設けられた下死点側境界と、前記上死点側境界の一端側及び前記下死点側境界の一端側を結ぶ第1連結境界と、前記上死点側境界の他端側及び前記下死点側境界の他端側を結ぶ第2連結境界と、を備え、前記第1連結境界及び/又は前記第2連結境界の軸方向長さは、前記孔の軸方向長さ以上であり、前記第1連結境界及び/又は前記第2連結境界は、軸方向に略平行な直線部を有することを特徴とする。 The present invention made in view of the above circumstances includes a piston that reciprocates on the top dead center side and the bottom dead center side along the axial direction, the piston having a groove surrounding a hole provided with a piston pin. In the type compressor, the groove is located on the top dead center side with respect to the hole, and is located on the top dead center side boundary provided along the circumferential direction, and on the bottom dead center side with respect to the hole. A bottom dead center side boundary, a first connection boundary connecting one end side of the top dead center side boundary and one end side of the bottom dead center side boundary, and the other end side of the top dead center side boundary. And a second connection boundary connecting the other end side of the bottom dead center side boundary, and the axial length of the first connection boundary and / or the second connection boundary is equal to or greater than the axial length of the hole. The first connection boundary and / or the second connection boundary has a straight portion substantially parallel to the axial direction.
本発明によれば、シリンダの内周面とピストンの外周面へ均一に潤滑油を供給し、供給した潤滑油の保持力を向上させることで圧縮効率と信頼性を向上した密閉型圧縮機およびこれを備えた機器を提供することができる。 According to the present invention, a hermetic compressor having improved compression efficiency and reliability by supplying lubricating oil uniformly to the inner peripheral surface of the cylinder and the outer peripheral surface of the piston and improving the holding power of the supplied lubricating oil, and A device provided with this can be provided.
以下、本発明の実施形態を、添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。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。なお、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Similar components are denoted by the same reference numerals, and the same description will not be repeated. In addition, this invention is not limited to these embodiment, Various modifications are included.
(実施形態1)
[密閉型圧縮機100の全体構成]
図1は、密閉型圧縮機100の縦断面図、図2は、図1のA−A断面である。
(Embodiment 1)
[Entire configuration of hermetic compressor 100]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a
密閉型圧縮機100は、密閉容器1内にステータ2aとロータ2bからなる電動要素2と圧縮要素3を収納している。圧縮要素3は、軸受部5cとフレーム部5bが一体に成形されたシリンダブロック5に形成されたシリンダ5a内を、コンロッド6によりクランク軸8の偏心軸8bに連結されたピストン7が往復運動するレシプロ式である。クランク軸8は、シリンダブロック5の軸受部5cに回転自在に嵌められた主軸8aの下部で電動要素2のロータ2bに固定される。圧縮要素3は、フレーム部5bの下部に固定された電動要素2のステータ2aを介してコイルスプリングにより密閉容器1の底部に弾性的に支持されている。
The
電動要素2のロータ2bが回転することによってクランク軸8が回転し、偏心軸8b偏心回転して偏心軸8bに連結されたコンロッド6を介し、ピストン7がシリンダ5aのボア内を往復動するようになっている。ピストン7の往復動方向は、ピストン7の軸方向に略平行である。
When the
なお、クランク軸8の回転によって、密閉容器1内の底部に貯留された潤滑油4は、クランク軸8の下端に取り付けられたオイルポンプ8cの粘性ポンプ作用で引き上げられる。そして、主軸8a外周に形成されたスパイラル溝8dを介して上方に導かれ、さらに偏心軸8bに回転自在に嵌合されたコンロッド6の大端軸受部から小端軸受部を通じてピストン7に固定嵌合されているピストンピン9の潤滑を行い、偏心軸8bの上端に取り付けられたバランスウエイト10を一部貫通する形で設けられた潤滑油放射孔8bbから噴射され、最後に偏心軸8bの上端部から周囲に噴射される。噴射された潤滑油4は油受け部11に当たり、切欠き部12を伝ってピストン7の外周面20に供給される。
Note that the lubricating
[ピストン7]
図3(a)はピストン7の上面図、図3(b)はピストン7の側面図、図4は溝22の平面展開図である。
[Piston 7]
3A is a top view of the
ピストン7には、ピストン7の側周を形成する外周面20に、2つの環状溝21、溝22(22a,22b)、段付き溝23、横側面24、トップ側面25、及びスカート側面26、が設けられている。また、ピストン7は、ボア内に面するピストン7のトップ面27、クランク軸8側に面するスカート面28、を有する。
The
<環状溝21>
環状溝21は、外周面20の周方向1周に亘って設けられた溝であり、ピストン7のトップ側面25側に設けられている。本実施形態では環状溝21を2つ設けているが、1つでもよいし3つ以上でも良い。
<
The
<溝22>
溝22としては、ピストン7の上側面に設けられた上面溝22aと、下側面に設けられた下面溝22bとを有する。上面溝22a及び下面溝22bの形状は互いに同一にできるので、下面溝22bとしての説明は繰り返さない。上面溝22a及び下面溝22bは、横側面24を介して周方向に互いに離間している。
<Groove 22>
The grooves 22 include an
上面溝22aは、ピストン7の上面視において、境界(上死点側境界221a、下死点側境界223a、第1連結境界222a、及び第2連結境界224a)に囲まれた領域であり、外周面20に設けられた凹部である。上面溝22a及び下面溝22bそれぞれの領域内には、ピストン7の側面を径方向に貫通する孔90が設けられており、孔90には筒状、例えば円筒状のピストンピン9が嵌合して固定されている。
The
上死点側境界221aは、上面溝22aのうち最もトップ面27側に位置しており、環状溝21よりスカート面28側に位置している。上死点側境界221aは、ピストン7の周方向に沿って設けられており、外周面20を平面展開したときには略直線状である。この長さは、ピストンピン9が設けられた孔90の寸法を、平面展開した外周面20に投影した際の周方向寸法以上の長さである。
The top dead
下死点側境界223aは、上面溝22aのうち最もスカート面28側に位置している。下死点側境界223aは、ピストン7の周方向に沿って設けられており、外周面20を平面展開したときには略直線状である。この長さは、孔90の寸法を、平面展開した外周面20に投影した際の周方向寸法以上の長さである。また、平面展開時における上死点側境界221a及び下死点側境界223aの長さは略同一にできる。
The bottom dead
第1連結境界222aは、上死点側境界221aの一端及び下死点側境界線223aの一端を連結するように位置している。第1連結境界222aはピストン7の往復方向に対して平行な直線部222a1を持つ。直線部222a1の長さは、第1連結境界222aの全長にしても良いし、本実施形態のように一部の長さにしても良い。第1連結境界222aの一部の長さにする場合は、第1連結境界222aの軸方向寸法の中点を含むようにすると、潤滑油4を上面溝22aに保持し易くなるので好ましい。また、第1連結境界222aの一部の長さにする場合は、第1連結境界222aは第2連結境界224aから離れる方向に凸な形状にできる。
The
第2連結境界224aは、上死点側境界221aの他端及び下死点側境界線223aの他端を連結するように位置している。第2連結境界224aは、第1連結境界222aと同様にピストン7の往復方向に対して平行な直線部224a1を持つ。直線部224a1の長さは、第2連結境界224aの全長にしても良いし、本実施形態のように一部の長さにしても良い。第2連結境界224aの一部の長さにする場合は、第2連結境界224aの軸方向寸法の中点を含むようにすると、潤滑油4を上面溝22aに保持し易くなるので好ましい。また、第2連結境界224aの一部の長さにする場合は、第2連結境界224aは第1連結境界222aから離れる方向に凸な形状にできる。なお、第1連結境界222a及び第2連結境界224aの長さは、互いに略同一にできる。
The
上死点側境界221a、第1連結境界222a、下死点側境界223a、及び第2連結境界224aは、所定の曲率を有する丸角形状の接続部29(第1接続部225a−第4接続部228a)によって接続している。
The top dead
第1接続部225aは、上死点側境界221aの一端及び第1連結境界222aの一端が接続する部分であり、ピストン7の上面視及び側面視で視認可能な位置に設けられている。
The
第2接続部226aは、下死点側境界線223aの一端及び第1連結境界222aの他端が接続する部分であり、ピストン7の上面視及び側面視で視認可能な位置に設けられている。
The
第3接続部227aは、下死点側境界線223aの他端及び第2連結境界224aの他端が接続する部分であり、ピストン7の上面視及び側面視で視認可能な位置に設けられている。
The
第4接続部228aは、上死点側境界221aの他端及び第2連結境界224aの一端が接続する部分であり、ピストン7の上面視及び側面視で視認可能な位置に設けられている。
The
接続部29の1つ以上、好ましくは全部の曲率は、ピストンピン9の軸方向長さを直径とする円、好ましくは上死点側境界221a及び下死点側境界223aの間の距離を直径とする円よりも曲率が大きい。接続部29の曲率は、上面溝222aの上死点側境界221a、第1連結境界222a、下死点側境界線223a、及び第2連結境界224aの曲率より大きい。より好ましくは、接続部29の曲率は、上死点側境界221a及び下死点側境界223aの軸方向距離を直径とする円の曲率より大きい。
The curvature of one or more, preferably all of the connecting
第1接続部225a及び第4接続部228aの軸方向位置は、孔90端部の軸方向位置よりもトップ面27側に位置している。また、第2接続部226a及び第3接続部227aの軸方向位置は、孔90端部の軸方向位置よりもスカート面28側に位置している。
The axial positions of the first connecting
本実施形態の上面溝22aは、外周面20を平面展開したときに略直方形状である。より具体的には、上死点側境界221a及び下死点側境界223aは略直線状である。また、第1連結境界222a及び第2連結境界224aは、全部が略直線状の直線部222a1,224a1、又は、一部が直線部222a1,224a1で、残部が上面溝22aの外側に向けて凸の曲線にできる。
The
<トップ側面25>
トップ側面25はピストン7のトップ面27と環状溝21の間に設けられている。トップ側面25はシリンダ5aとの摺動面である。
<
The
<スカート側面26>
スカート側面26はピストン7のスカート面28と下死点側境界線223aの間に設けられている。スカート側面26はピストン7が下死点に位置するときに、シリンダ5a内から突出する構成となっている。
<Skirt side face 26>
The
<横側面24>
横側面24はピストン7の上側面に設けられた上面溝22a及び下側面に設けられた下側溝22bとの間に設けられており、計2箇所に存在する。横側面24は、ピストン7がシリンダ5aに入るとき、ピストン7を案内する役割を果たす。
<
The
<段付溝23>
段付き溝23はピストン7のスカート側面26とスカート面28とのエッジに、ピストン7の外周面20の周方向1周に亘って設けられたピストン外径よりも径の小さい溝である。段付溝23は、スカート側面26の潤滑油保持力を向上させることができる。また、ピストン7の外径研磨加工において、ローラー加工機がない場合においても、段付き溝23をチャッキングして加工することができる。
<Stepped
The stepped
[軸方向視の溝22]
図5は図3(b)のB−B線による軸方向視の断面図、図6はピストン7の斜視図である。ピストン7の往復方向(軸方向)について、第1連結境界222a及びピストン中心軸30を結ぶ直線と、第2連結境界224a及びピストン中心軸30を結ぶ直線とがなす角度のうち、上面溝22aに対向する角度31aは、下限が120°以上であることが好ましく、上限が150°以下であることが好ましい。
[Groove 22 as viewed in the axial direction]
FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 3B and is a perspective view of the
[密閉型圧縮機100中でのピストン7の駆動]
図7は、ピストン7が下死点に位置するときの要部拡大断面図である。ピストン7より上方には、切欠き部12が設けられている。切欠き部12は、潤滑油放射孔8bbから噴射された潤滑油4のうち、油受け部11に落下して伝ったものを案内して、ピストン7の外周面20に供給する。図2、図7に示すように、下死点において環状溝21と上面溝22aとが切欠き部12を介して露出するため、切欠き部12を伝ってピストン7の外周面20に供給された潤滑油4は、ピストン7が下死点に来た際に環状溝21と上面溝22aへ供給される。また、本実施形態では、ピストン7が下死点に位置するときに、環状溝21のうち最も下死点方向側に位置するものが、切欠き部12の端面12aよりも上死点側に設けられている。これにより、切欠き部12を伝う潤滑油4が環状溝21に効果的に貯留され、ピストン7及びシリンダ5a間を潤滑できる。
[Driving of
FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view of the main part when the
また、上述したように、上面溝22aと下面溝22bとは、孔90により連通している。孔90を伝って、上面溝22aに供給された潤滑油4は下面溝22bにも供給される。供給された潤滑油4はピストン7の往復運動によりピストン7とシリンダ5aとの間に供給され、潤滑およびシールが主に行われる。上面溝22a及び下面溝22bは外周面20で囲まれているため、供給された潤滑油4を必要以上に外周面20側に流出することなく保持することができる。
Further, as described above, the
[効果]
本実施形態のピストン7は、上述した構成の上面溝22a及び上面溝22aと同様の形状にできる下面溝22bを有する。これにより、上面溝22aについては、以下の効果を奏することができる。
[effect]
The
(1)第1連結境界222a及び第2連結境界224aは、ピストン7の往復動方向(軸方向)に対して略平行な直線部222a1,224a1を有する。さらに、第1連結境界222a及び第2連結境界224aの軸方向長さは、孔90の軸方向長さ以上である。これにより、上面溝22aに供給された潤滑油4は、孔90全域に流れやすくなり、かつ、第1連結境界222aや第2連結境界224a近傍に供給された潤滑油4は、第1連結境界222aや第2連結境界224aに略均一に広がる。略均一に広げるためには、直線部222a1,224a1が、第1連結境界222aや第2連結境界224aの全長に亘って設けられていても良いし、直線部222a1,224a1が一部に亘って設けられ、かつ第1連結境界222aや第2連結境界224aが凸となっていても良いが、ピストン7の往復動に伴い、潤滑油4は上面溝22aの上死点側端部や下死点側端部である上死点側境界221aや下死点側境界223a近傍に集まりやすいため、一部かつ残部が凸となる曲線にして軸方向中央側にも適度に集まるようにすると好ましい。したがって、上面溝22a内の領域に略均一に潤滑油4を広げることができるので、潤滑油4は、第1連結境界222aや第2連結境界224aを均一に乗り越えて外周面20(横側面24)に供給される。
(1) The
(2)上死点側境界221a及び下死点側境界223aは周方向に略平行である。これにより、ピストン7の往復動によって潤滑油4が軸方向への力を受けて移動して、上死点側境界221a又は下死点側境界223a近傍に供給されると、潤滑油4は上死点側境界221aや下死点側境界223aに略均一に広がる。したがって、潤滑油4は、上死点側境界221aや下死点側境界223aを均一に乗り越えて外周面20に供給される。
(2) The top dead
(3)第1連結境界222aや第2連結境界224aの軸方向長さは、孔90の軸方向長さより大きく、上死点側境界221a及び下死点側境界線223aが互いに略平行である。これにより、上面溝22aの周方向全域に亘って潤滑油4を均一に保持し易くなり、また、上面溝22aの面積を確保することでピストンピン9への潤滑油4の供給量を大きくすることができる。
(3) The axial lengths of the
(4)上面溝22aは、丸角の略長方形状であり、接続部29の曲率の下限は、上述のとおりである。これにより、上面溝22aの面積を確保し易くなる。また、この下限値以上に曲率を大きくすることで、上面溝22aの面積を確保できるため、潤滑油の供給量の増大、摺動面積の低減による摩擦損失の低減が可能になる。一方、上面溝22aの角を略直角にせず丸角とすることで、供給された潤滑油4は、上面溝22aの角に滞ることなく、上面溝22aの境界のエッジへ均一に保持される。
(4) The
(5)角度31aの適切な範囲は上述の通りである。角度31aを120°未満とすると、上面溝22aに保持された潤滑油4が横側面20に行き渡りにくくなる。角度31aを150°以上とすると、横側面24の面積が小さくなり、ピストン7の往復運動において挙動が安定しなくなる。角度31aの上限値は、下面溝22bの角度31bとの和を考慮して定めることもできる。例えば、角度31aと角度31bとの和が300°以下であることが好ましい。
(5) An appropriate range of the
なお、上述の通り下面溝22bの各構成要素は、上面溝22aの各構成要素と同様にできるため、下面溝22bも上記と同様の効果を奏することができる。ピストン7は、上面溝22aのみ有しても良いし、下面溝22bのみを有しても良いし、これらの両方を有していても良い。
In addition, since each component of the
[密閉型圧縮機を搭載した機器]
図8は、密閉型圧縮機100を搭載した機器の一例である冷蔵庫200の断面図である。冷蔵庫200は、密閉型圧縮機100、凝縮器(不図示)、減圧部(不図示)及び蒸発器201を含む冷凍サイクルを有している。冷媒を密閉型圧縮機100で圧縮して高温高圧にし、凝縮器で放熱させ、さらに減圧部で圧力を低下させて蒸発器201で蒸発させることで冷気を得ることができる。
密閉型圧縮機100を搭載する機器は、冷蔵庫200に限られず、空調機等種々の機器に適用可能である。
[Equipment with hermetic compressor]
FIG. 8 is a cross-sectional view of a
The device on which the
1…密閉容器、2…電動要素、2a…ステータ、2b…ロータ、3…圧縮要素、4…潤滑油、5…シリンダブロック、5a…シリンダ、5b…フレーム部、5c…軸受部、6…コンロッド、7…ピストン、8…クランク軸、8a…主軸、8b…偏心軸、8c…オイルポンプ、8ba…給油溝、8bb…潤滑油放射孔、8c…オイルポンプ、8d…スパイラル溝、9…ピストンピン、10…バランスウエイト、11…油受け部、12…切欠き部、12a…切欠き円弧端面、20…外周面、21…環状溝、22a…上面溝、22b…下面溝、90…孔、221a(221b)…上死点側境界、222a(222b)…第1連結境界、223a(223b)…下死点側境界線、224a(224b)…第2連結境界、225a(225b)…第1接続部、226a(226b)…第2接続部、227a(227b)…第3接続部、228a(228b)…第4接続部、23…段付き溝、24…横側面、25…トップ側面、26…スカート側面、27…トップ面、28…スカート面、29…接続部、30…円筒中心軸、31a(31b)…角度、100…密閉型圧縮機、200…冷蔵庫
DESCRIPTION OF
Claims (5)
該ピストンは、ピストンピンが設けられた孔を囲む溝を有する密閉型圧縮機であって、
前記溝は、
前記孔より上死点側に位置し、周方向に沿って設けられた上死点側境界と、
前記孔より下死点側に位置し、周方向に沿って設けられた下死点側境界と、
前記上死点側境界の一端側及び前記下死点側境界の一端側を結ぶ第1連結境界と、
前記上死点側境界の他端側及び前記下死点側境界の他端側を結ぶ第2連結境界と、を備え、
前記第1連結境界及び/又は前記第2連結境界の軸方向長さは、前記孔の軸方向長さ以上であり、
前記第1連結境界及び/又は前記第2連結境界は、軸方向に略平行な直線部を有することを特徴とする密閉型圧縮機。 A piston that reciprocates on the top dead center side and the bottom dead center side along the axial direction,
The piston is a hermetic compressor having a groove surrounding a hole provided with a piston pin,
The groove is
Located at the top dead center side from the hole, the top dead center side boundary provided along the circumferential direction,
Located at the bottom dead center side from the hole, the bottom dead center side boundary provided along the circumferential direction,
A first connection boundary connecting one end side of the top dead center side boundary and one end side of the bottom dead center side boundary;
A second connection boundary connecting the other end side of the top dead center side boundary and the other end side of the bottom dead center side boundary, and
The axial length of the first connection boundary and / or the second connection boundary is not less than the axial length of the hole,
The hermetic compressor, wherein the first connection boundary and / or the second connection boundary has a linear portion substantially parallel to the axial direction.
前記第1連結境界及び前記第2連結境界は、軸方向に略平行な直線部を有し、
前記第1連結境界は、前記第2連結境界から離れる方向に凸であり、
前記第2連結境界は、前記第1連結境界から離れる方向に凸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。 The axial lengths of the first connection boundary and the second connection boundary are not less than the axial length of the hole,
The first connection boundary and the second connection boundary have straight portions substantially parallel to the axial direction,
The first connection boundary is convex in a direction away from the second connection boundary;
The hermetic compressor according to claim 1, wherein the second connection boundary is convex in a direction away from the first connection boundary.
前記上死点側境界の一端及び前記第1連結境界を接続する第1接続部と、
前記第1接続部の他端及び前記下死点側境界の一端を接続する第2接続部と、
前記下死点側境界の他端及び前記第2連結境界の他端を接続する第3接続部と、
前記第2連結境界の一端及び前記上死点側境界の他端を接続する第4接続部と、
を有し、
前記第1接続部、前記第2接続部、前記第3接続部及び前記第4接続部の曲率は、前記上死点側境界、前記第1連結境界、前記下死点側境界、及び前記第2連結境界の曲率より大きく、
前記上死点側境界及び前記下死点側境界は、略平行であることを特徴とする請求項1又は2に記載の密閉型圧縮機。 The groove has a substantially rectangular shape,
A first connection portion connecting one end of the top dead center side boundary and the first connection boundary;
A second connection portion for connecting the other end of the first connection portion and one end of the bottom dead center side boundary;
A third connection portion connecting the other end of the bottom dead center side boundary and the other end of the second connection boundary;
A fourth connecting portion for connecting one end of the second connection boundary and the other end of the top dead center side boundary;
Have
The curvatures of the first connection part, the second connection part, the third connection part, and the fourth connection part are the top dead center side boundary, the first connection boundary, the bottom dead center side boundary, and the first connection part. Greater than the curvature of the two connected boundaries,
The hermetic compressor according to claim 1, wherein the top dead center side boundary and the bottom dead center side boundary are substantially parallel.
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