JP2019049224A - 密閉型圧縮機及びこれを備えた機器 - Google Patents

Abstract

【課題】給油性を改善した小型の密閉型圧縮機及び密閉型圧縮機を搭載した機器を提供する。【解決手段】上端側の側周にピン部上給油孔を有するクランクシャフトと、ピン部上給油孔に連通するバランスウェイト給油孔を有し、クランクシャフトの上端側の外周に取り付けられたバランスウェイトと、を備える密閉型圧縮機であって、バランスウェイトは、下端側にテーパ状のガイドを有する。【選択図】図３

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。

フレーム下部に電動要素、上部に圧縮要素を設け、電動機の動力でクランクシャフトが回転することにより、密閉容器底部に貯留する潤滑油を圧縮要素に給油する密閉型圧縮機が広く知られている。特許文献１では、クランクシャフトを伝って上昇する潤滑油は、クランクシャフト上端に設けられた給油孔から遠心力を利用しピストンに給油される（第３図）。

特開昭６２−１４７０６５号公報

特許文献１は、クランクシャフトやコンロッドの取付構造は必ずしも明らかではないが、クランクシャフト上端の給油孔を鉛直下方向に下げて圧縮機を低背化することを想定した構成は開示されていない。

上記事情に鑑みてなされた本発明は、上端側の側周にピン部上給油孔を有するクランクシャフトと、前記ピン部上給油孔に連通するバランスウェイト給油孔を有し、該クランクシャフトの上端側の外周に取り付けられたバランスウェイトと、を備える密閉型圧縮機であって、前記バランスウェイトは、下端側にテーパ状のガイドを有することを特徴とする。

実施形態の密閉型圧縮機を示す縦断面図である。 実施形態の密閉型圧縮機を示す横断面図である。 実施形態の密閉型圧縮機のシャフト上端を示す部分断面図である。（ａ）は比較例、（ｂ）は実施形態を示す。 実施形態の密閉型圧縮機を搭載した冷蔵庫の概略断面図を示し、（ａ）は密閉型圧縮機を冷蔵庫の下部に配置した構成、（ｂ）は密閉型圧縮機を冷蔵庫の上部に配置した構成である。

以下、本発明の実施形態に係る密閉型圧縮機１００について図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態の密閉型圧縮機を示す縦断面図である。密閉型圧縮機１００は、圧縮要素２および電動要素４０を密閉容器１内に配置して構成されたいわゆるレシプロ圧縮機である。圧縮要素２および電動要素４０は、密閉容器１内において複数のコイルバネ４（弾性部材）を介して弾性的に支持されている。

圧縮要素２は、シリンダ２３ｂと、シリンダ２３ｂ内においてピストン２４を往復動させることで冷媒を圧縮するクランクシャフト２７と、クランクシャフト２７を軸支するラジアル軸受２３ｃと、を備えている。ラジアル軸受２３ｃ（軸受）は、シリンダ２３ｂおよびフレーム２３と一体に形成されている。クランクシャフト２７は、スラスト軸受２９を介してフレーム２３に回転自在に支持されている。

フレーム２３は、略水平方向に延びるベース２３ａを有し、シリンダ２４がベース２３ａの上部に位置している。また、フレーム２４の略中央部には、鉛直方向下方に（下ケース１ｂの底面に向けて）延びる円筒形状のラジアル軸受２３ｃが形成されている。

シリンダ２３ｂは、クランクシャフト２７の中心軸よりも径方向の外側の偏った位置に形成されている。また、シリンダ２３ｂの軸方向の外周側の端部にはヘッドカバー２１が取り付けられ、反対側の端部にはピストン２４が挿入されている。このように、シリンダ２３ｂとヘッドカバー２１とピストン２４とによって、圧縮室（シリンダ室）Ｑ１が構成されている。なお、シリンダ２３ｂとヘッドカバー２１との間には、冷媒を吸気する際に開く吸気弁、圧縮した冷媒を吐出する際に開く吐出弁を備えた弁開閉機構が設けられている。

ラジアル軸受２３ｃは、クランクシャフト２７が軸支されるすべり軸受によって構成されている。また、ラジアル軸受２３ｃは、フレーム２３に形成された貫通孔２３ｄによって構成されている。スラスト軸受２９は、ベース２３ａの上面の貫通孔２４ｂの周囲に円形溝状に形成された凹部２３ｅに配置されている。

コネクティングロッド２８の大径側の端部２８ａは、クランクピン２７ａと連結され、コネクティングロッド２８の小径側の端部２８ｂは、ピン２５を介してピストン２４と連結されている。

クランクシャフト２７の上端部には、クランクピン２７ａが形成され、クランクピン２７ａがクランクシャフト２７の回転中心軸から偏心した位置に形成されている。また、クランクシャフト２７の下端部は、下ケース１ｂの近傍に位置している。クランクピン２７ａが回転中心軸に対して偏心回転することで、ピストン２４がシリンダ２３ｂ内を往復運動するようになっている。

また、クランクシャフト２７は、貫通孔２３ｄの上方において、回転中心軸に対して直交する方向（水平方向）に延びるフランジ部２７ｂを有している。

また、クランクシャフト２７には、軸方向の下端から上方に向けて凹形状の中繰り穴２７ｃが形成され、クランクシャフト２７内に中空部を有するように構成されている。また、クランクシャフト２７には、中繰り穴２７ｃの上端からフランジ部２７ｂの上面に貫通する上部連通孔２７ｄが形成されている。

また、クランクシャフト２７の外周面には、らせん溝２７ｅがフランジ部２７ｂの近傍まで形成されている。らせん溝２７ｅの上端部は、クランクピン２７ａに形成された凹形状のピン部中繰り穴２７ｆと、ピン部連通孔２７ｇを介して連通している。

クランクシャフト２７の中空部には、固定軸部材３０が挿入されている。固定軸部材３０は、固定具３１によって、クランクシャフト２７の回転時においても回転しないように固定されている。固定軸部材３０の外周面には、図示しないらせん溝が形成されている。このらせん溝の壁面と、中繰り穴２７ｃ内側に圧入された固定部材３２の壁面とでらせん状の潤滑油通路が形成され、クランクシャフト２７の回転による壁面移動に伴い、潤滑油が粘性の効果で壁面に引きずられ、らせん溝内を上昇するようになっている。

中繰り穴２７ｃを上昇した潤滑油は、上部連通孔２７ｄを通ってフランジ部２７ｂ上に吹き出して、スラスト軸受２７を潤滑する。また、クランクシャフト２７のらせん溝２７ｅを上昇した潤滑油は、クランクシャフト２７とラジアル軸受２３との間を潤滑するとともに、ピン部連通孔２７ｇを通って、クランクピン２７ａのピン部中繰り穴２７ｆに向けて流れ込み、コネクティングロッド２８の周辺を潤滑する。なお、スラスト軸受２９などを潤滑した潤滑油は、孔２３ｓ（図２参照）を介して、密閉容器１の底に戻るように構成されている。

また、ポンプのバランスを取る為にクランクピン２７ａの上端側の外周にはバランスウェイト２６が固定されている。

ピン部連通孔２７ｇを通りピン部中繰り穴２７ｆへ流れた潤滑油は、クランクシャフト２７の偏心による遠心力で２７ｆの壁面を伝って上昇し、ピン部２７ａ上方の側面に空けられたピン部上給油孔２７ｈへ流れ、バランスウェイト２６の給油孔２６ａを通りピストン２４へ飛散する。

電動要素４０は、フレーム２３の下側（ベース２３ａの下方）に配置され、ロータ４１およびステータ４２を含んで構成されている。

ロータ４１は、電磁鋼板を積層したロータコアを備えて構成され、クランクシャフト２７の下部に圧入などによって固定されている。

ステータ４２は、ロータ４１の外周に配置され、円筒状のステータコアとこのステータコアの内周に形成された複数のスロットとからなる鉄心（図示せず）と、鉄心に絶縁体（図示せず）を介して巻回されたコイル（図示せず）とを備えて構成されている。

このようにして圧縮要素２および電動要素４０が設けられたフレーム２３は、密閉容器１内において複数のコイルバネ４を介して弾性支持されている。

図２は、本実施形態の密閉型圧縮機を示す横断面図である。なお、図２では、密閉型圧縮機１００内の冷媒の流れについて説明する。

冷蔵庫の冷却器６６（図４参照）から戻って、密閉容器１を貫通して接続された吸入パイプ１ｃから導入された冷媒は、吸入サイレンサ５０の吸入口（不図示）から吸入された後、ヘッドカバー２１などを介して圧縮室Ｑ１（図１参照）に導入される。また、圧縮室Ｑ１においてピストン２４によって圧縮された冷媒は、吐出室空間（不図示）を通って、フレーム２３に形成された吐出サイレンサ５０ａ，５０ｂおよびパイプ３ｆを通って、吐出パイプ５から冷却器６６（図４参照）に送られる。

図３は、密閉型圧縮機におけるクランクシャフト２７の上部構造を説明する模式図であり、（ａ）は比較例、（ｂ）は本実施形態である。

比較例では、遠心力や粘性によりクランクシャフト２７を伝って上昇した潤滑油３が、ピン部中繰り穴２７ｆの下方に連通するピン部連通孔２７ｇからピン部中繰り穴２７ｆへ流れ込み、さらにピン部中繰り穴２７ｆの内壁を伝い上昇する。その後冷凍機油３は、ピン部中繰り穴２７ｆの上側側周に形成されたピン部上給油孔２７ｈへと流入し、これに連通しているバランスウェイト２６の給油孔２６ａを通り、遠心力により飛散し、一部がピストン２４へと給油される。

このように、潤滑油３はクランクシャフト２７からバランスウェイト２６を介しピストン２４へ給油される。このとき、クランクシャフト２７のピン部上給油孔２７ｈとバランサ給油孔２６ａの間に隙間が存在すると、潤滑油３はそこから抜け出てしまう。

ここで、ピン部上給油孔２７ｈおよびバランスウェイト給油孔２６ａの高さはピストン２４に対する位置関係を考慮して決定され、ピン部上給油孔２７ｈおよびバランサ給油孔２６ａの孔径はピストン２４が必要とする給油量を考慮して決定される。

さて、クランクシャフト２７にバランスウェイト２６を圧入して固定する場合、作業性の観点からクランクシャフト２７の上端には、下端側に向かうにつれて径が大きくなるテーパ状の圧入ガイド２７ｊが施されている（比較例）。すなわち、ピン部上給油孔２７ｈおよびバランスウェイト給油孔２６ａの略直上方に圧入ガイド２７ｊが設けられている。ここで、例えば圧縮機を小型化すべくクランクシャフト２７の長さを短くする場合、ピン部上給油孔２７ｈおよびバランスウェイト給油孔２６ａの高さ位置を上げることが望ましい。しかし、単純にこれらの位置を上げようとすると、圧入ガイド２７ｊがバランスウェイト給油孔２６ａに重なることになり、ピン部上給油孔２７ｈとバランスウェイト給油孔２６ａの間に隙間が生じ、そこから潤滑油３は抜け出てしまう。

そこで、図３（ｂ）に示す本実施形態では、バランスウェイト２６がその下端に、下端側に向かうにつれてバランスウェイト２６の内のりの径が大きくなるバランスウェイト側圧入ガイド２６ｂを有している。これにより、クランクシャフト２７の上端にはテーパを設ける必要性が低減又はなくなるため、ピン部上給油孔２７ｈとバランスウェイト給油孔２６ａの間に隙間が生じることを抑制できる。すなわち、クランクシャフト２７へバランスウェイト２６を圧入する作業性を損なうことなく、バランスウェイト給油孔２６ａとバランスウェイト側圧入ガイド２６ｂが干渉しない構造が可能となる。

なお、比較例のような圧入ガイド２７ｊを有する場合、バランスウェイト２６の上端からバランスウェイト給油孔２６ａにかけて、クランクシャフト２７との間の隙間寸法が変動する。すなわち、バランスウェイト２６の上端の方が隙間寸法が大きくなる。一方、本実施形態のようなバランスウェイト側圧入ガイド２６ｂを有する場合、バランスウェイト２６の下端からバランスウェイト給油孔２６ａにかけて、クランクシャフト２７との間の隙間寸法が変動する。すなわち、バランスウェイト２６の下端の方が隙間寸法が大きくなる。一方で、クランクシャフト２７の上端にはテーパを設ける必要性が低減又はなくなるため、バランスウェイト２６の上端からバランスウェイト給油孔２６ａにかけて、クランクシャフト２７との間の隙間寸法は、略一定である。ここでいう略一定とは、例えば、テーパが設けられている下端側の変動よりも小さい変動であることをいうことができる。
また、クランクシャフト２７にバランスウェイト２６を圧入することを例に挙げたが、バランスウェイト２６は圧入固定でなくても良く、焼きばめ等の方法を用いたとしても、本実施形態による構成を取ることは可能である。

図４は、本実施形態の密閉型圧縮機を搭載した機器の一例である冷蔵庫の概略断面図を示し、（ａ）は密閉型圧縮機を下部に配置した構成、（ｂ）は密閉型圧縮機を上部に配置した構成である。

図４（ａ）に示すように、冷蔵庫６０Ａは、冷蔵庫本体６１を複数の収納室６２，６３，６４，６５に分けて構成されている。例えば、収納室６２は冷蔵室、収納室６３は上段冷凍室、収納室６４は下段冷凍室、収納室６５は野菜室である。なお、各収納室６２，６３，６４，６５の位置関係は図４（ａ）の限りではない。密閉型圧縮機１００は、収納室６５の引出し６５ａの奥側下部（冷蔵庫本体６１の背面側の最下端）の機械室に配置されている。密閉型圧縮機１００から吐出された冷媒は、冷蔵庫６０Ａ内に設けられた凝縮器（不図示）、減圧機構（不図示）を通り、冷却器６６で冷蔵庫内の熱を吸収して、再び密閉型圧縮機１００内へと戻される。

ところで、従来のように背の高い密閉型圧縮機を適用すると、機械室の容積を大きくする必要があるため、収納室６５に収納される引出し６５ａの容量が小さくなる（浅い引出しになる）。そこで、本実施形態の密閉型圧縮機１００を適用した冷蔵庫６０Ａを採用することで、機械室の容積を小さくすることができ、機械室の天井面の高さ位置を低くできるので、収納室６５の奥側の庫内容量を拡大することが可能になる。

また、図４（ｂ）に示すように、冷蔵庫６０Ｂは、密閉型圧縮機１００が収納室６２の奥側上部（冷蔵庫本体６１の背面側最上端）の機械室に配置されている。

よって、本実施形態では、高さを抑制した（扁平な）圧縮機を実現する上で、不可避となるシャフトの長さ縮小に伴い生じる問題である、シャフト給油孔とバランサの圧入ガイドの干渉を抑制し、給油漏れを防止することで摺動部へ十分な給油を可能にした圧縮機の実現が可能となる。

１ 密閉容器
２ 圧縮要素
２３ フレーム
２３ａ ベース部
２３ｂ シリンダ
２３ｃ ラジアル軸受け
２４ ピストン
２５ ピストンピン
２６ バランスウェイト
２６ａ バランスウェイト給油孔
２６ｂ バランスウェイト側圧入ガイド
２７ クランクシャフト
２７ａ クランクピン
２７ｂ フランジ部
２７ｃ 中繰り穴
２７ｄ 上部連通孔
２７ｅ らせん溝
２７ｆ ピン部中繰り穴
２７ｇ ピン部連通孔
２７ｈ ピン部上給油孔
２７ｊ シャフト側圧入ガイド
２８ ロッド
２９ スラスト軸受け
３０ 給油ポンプ
４０ 電動要素
１００ 密閉型圧縮機

Claims (4)

1. 上端側の側周にピン部上給油孔を有するクランクシャフトと、
   前記ピン部上給油孔に連通するバランスウェイト給油孔を有し、該クランクシャフトの上端側の外周に取り付けられたバランスウェイトと、を備える密閉型圧縮機であって、
   前記バランスウェイトは、下端側にテーパ状のガイドを有することを特徴とする密閉型圧縮機。
2. 前記ガイドは、前記ピン部上給油孔及び前記バランスウェイト給油孔より下方に位置することを特徴とする請求項１に記載の密閉型圧縮機。
3. 前記ピン部上給油孔及び前記バランスウェイト給油孔の略直上方に位置する前記クランクシャフト及び前記バランスウェイトの上端には、テーパ状のガイドが設けられていない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。
4. 請求項１乃至３何れか一項に記載の密閉型圧縮機を備えた機器。

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