JP2020016203A - Compressor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、圧縮機に関する。 The present invention relates to a compressor.
特許文献1の圧縮機は、ピストンに凹設した環状の給油溝23eが、ピストンの下死点において、切欠き部7cから露出する位置関係になるように設定することにより、吸い込み工程時に下死点で切欠き部から給油溝に潤滑油が給油され、給油溝とシリンダボアとの間に油膜を形成することで圧縮時のシール性を向上している(0025,図3)。 The compressor of Patent Literature 1 sets the annular oil supply groove 23e recessed in the piston so that the oil supply groove 23e is exposed from the notch 7c at the bottom dead center of the piston. At this point, lubricating oil is supplied from the notch to the oil supply groove, and an oil film is formed between the oil supply groove and the cylinder bore, thereby improving the sealing property during compression (0025, FIG. 3).
油膜には圧縮冷媒からの圧力がかかるため、圧縮時のピストンは油膜からの反力を受けるところ、特許文献1の圧縮機では、下死点においてピストンの給油溝23eのうち上部のみが切欠き部7cを介して露出しており、その他の部分はシリンダボアに入り込んでいる。このため、吸い込み工程から圧縮工程に移った後、上死点に向かって移動することで給油溝の全周がシリンダボアに入り込むまでは、油膜は切欠き部分には形成されない。すると、ピストンにかかる油膜の反力は、ピストン上側が小さく下側が大きいアンバランスとなり、反力の合成力はピストンを上下方向に振れさせる方向に働く。 Since the pressure from the compressed refrigerant is applied to the oil film, the piston at the time of compression receives a reaction force from the oil film. However, in the compressor of Patent Document 1, only the upper part of the oil supply groove 23e of the piston is notched at the bottom dead center. The other portion is exposed through the portion 7c, and the other portion enters the cylinder bore. Therefore, after moving from the suction process to the compression process, the oil film is not formed in the notched portion until the entire circumference of the oil supply groove enters the cylinder bore by moving toward the top dead center. Then, the reaction force of the oil film applied to the piston becomes unbalanced on the upper side of the piston and smaller on the lower side, and the resultant force of the reaction force acts in the direction of causing the piston to swing up and down.
ピストンの上下方向の振れは、圧縮機全体の振動を増加させ、騒音増加につながる。また、振れが過大になると、ピストンとシリンダボア、ピストンに運転力を伝達するコンロッドやピストンピン、シャフトなどといった各部材同士の磨耗を発生し得る。磨耗は熱損失となり、圧縮機の性能低下の原因であると共に、圧縮機の信頼性を損なう虞がある。 The vertical run-out of the piston increases the vibration of the entire compressor, which leads to an increase in noise. Further, when the run-out is excessive, wear of each member such as a piston and a cylinder bore, a connecting rod for transmitting an operating force to the piston, a piston pin, a shaft, and the like may occur. Wear results in heat loss, which causes a decrease in compressor performance, and may reduce the reliability of the compressor.
上記事情に鑑みてなされた本発明は、
円筒状の空隙が設けられたシリンダボアを有するシリンダと、
該空隙内を往復動するピストンと、を備え、
前記シリンダボアと前記ピストンとの間に潤滑油が供給される圧縮機であって、
前記シリンダボアは、前記空隙を挟んで互いに対向する第1切欠き部及び第2切欠き部を有することを特徴とする。
The present invention made in view of the above circumstances,
A cylinder having a cylinder bore provided with a cylindrical gap,
A piston reciprocating in the gap,
A compressor in which lubricating oil is supplied between the cylinder bore and the piston,
The cylinder bore has a first notch and a second notch facing each other across the gap.
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。本実施例における下方向は、重力加速度の方向と同一にしても良いしそれ以外の方向と同一にしても良い。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The downward direction in this embodiment may be the same as the direction of the gravitational acceleration, or may be the same as the other directions.
図1は実施例1の密閉型電動圧縮機の縦断面図である。密閉容器1内に設けられたシリンダブロック2は軸受部2aとシリンダボア2bを一体で形成しており、シリンダボア2b内をピストン3が往復動して圧縮要素を構成する。シリンダボア2bはピストン3が摺動する円筒状の空隙を有しており、ピストン3は略円柱状である。
FIG. 1 is a vertical sectional view of the hermetic electric compressor of the first embodiment. The cylinder block 2 provided in the sealed container 1 integrally forms a
シリンダブロック2に固定されたステータ4及び電動機に連結するロータ5によって電動要素を構成し、ロータ5に固定されたクランクシャフト7を回転させることで圧縮要素に動力を伝える。クランクシャフト7は回転中心から偏心した位置にクランクピン7aを有し、クランクピン7aとピストン3との間はコンロッド8及びピストンピン9によって回転自在に連結され、クランクシャフト7の回転運動をピストン3の往復運動へと変換する。
An electric element is constituted by the stator 4 fixed to the cylinder block 2 and the
シリンダボア2b上部に設けた上面視略U字形状の上切欠き部2cはシリンダブロック2上壁まで貫通しており、組立て時に予めシリンダボア2b内に挿入したピストン3とクランクピン7aに挿入したコンロッド8を上切欠き部2cからピストンピン9を挿入することで各部品を組み立てるものである。
The
なお、クランクシャフト7は内部に給油通路を有し、回転による遠心力を利用して密閉容器1内に貯留した潤滑油を上方へと吸い上げ、クランクピン7a上部の噴出口及びコンロッド8内に同じく形成された給油通路から圧縮要素へと潤滑油を供給する。
The
シリンダボア2bの先端は、冷媒の吸込み口及び吐出口とそれぞれの経路口の冷媒流れを調節するバルブを有する、バルブプレート6によって封止されており、ピストン3とシリンダボア2bとの間は潤滑油によってシールされ、冷媒吸込み時及び圧縮時に冷媒はバルブプレート6の冷媒経路口を通して流れる。
The tip of the
低速回転時には、回転による遠心力が小さくなるため、クランクシャフト7による潤滑油の吸い上げ量が小さくなり、圧縮要素に供給される潤滑油の量が減少し、ピストン3とシリンダボア2bとの間のシール性が低下することで、圧縮時に冷媒が漏れやすくなる。このため、シール性の改善が望まれる。
During low-speed rotation, the centrifugal force due to the rotation is reduced, so that the amount of lubricating oil sucked up by the
図2は本実施例のピストン3が圧縮工程の下死点近傍位置にあるときの要部断面図である。図3は図2のA-A断面視で、圧縮時にピストン3にかかる油膜反力を表した模式図である。
ピストン3外周には環状の給油溝31が1つ以上ピストン3の軸方向(往復動方向)に並んで凹設されている。給油溝31は、ピストン3の回転中心位置、本実施例ではピストンピン9位置に対して、軸方向で別の位置に設けられている。本実施例では、回転中心位置よりも上死点側の位置に設けられている。
シリンダボア2bには、ピストン3が往復動する円筒状の空隙が設けられている。シリンダボア2bは、軸方向視で、空隙の中心を挟んで対向する2つの切欠き部2c,2dを有している。切欠き部2c,2dは、シリンダボア2bの上側及び下側に位置すると、上側の切欠き部2cを通してピストンピン9を挿入しやすく、また、噴出口から供給される潤滑油が届きやすいため好ましい。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part when the
One or more annular
The
ピストン3が最もシリンダボア2bから引き出される下死点において、給油溝31の上部は、シリンダボア2bの上切欠き部2cを介して露出している。また、給油溝31の下部は、シリンダボア2bの下切欠き部2dを介して露出している。
At the bottom dead center where the
クランクピン7a上部から噴出された潤滑油が上切欠き部2cを通して給油溝31の上部にかかり、給油溝31全周へと伝わって供給される。さらに、圧縮時にピストン3がシリンダボア2bへと押し込まれていくと、給油溝31はシリンダボア2b内に完全に入り、シリンダボア2b内壁と給油溝31によって潤滑油が保持されることで、低速回転時の小さい潤滑油供給量においても、ピストン3とシリンダボア2bとの間のシール性を高く維持することができる。
The lubricating oil ejected from the upper part of the
給油溝31に供給された潤滑油は、ピストン3とシリンダボア2bとの隙間に油膜を形成し、油膜によって圧縮冷媒の圧力を受けることで低圧側への冷媒漏れを抑える働きをする。つまり、圧縮時には油膜は圧縮冷媒から圧力を受け、これは油膜反力としてピストン3にも伝わる。
The lubricating oil supplied to the
下死点において給油溝31の一部は、上切欠き部2c又は下切欠き部2dを介してシリンダボア2bから露出する。給油溝31を複数設ける場合、全ての給油溝31に潤滑油を供給するために、下死点において、全ての給油溝31の上部がシリンダボア2bから露出することが好ましい。即ち、最も上死点側に近い給油溝31aのうち、下死点側の溝端部32b上部が下死点において上切欠き部2c及び下切欠き部2dそれぞれから露出することが好ましい。反力は、給油溝31aに溜められた潤滑油がシリンダボア2bとピストン3との間に挟まれることで生じるから、圧縮工程では主に、給油溝31のうち移動方向後端(すなわち、下死点側の端部32b)に存在する潤滑油によって生じる。
At the bottom dead center, a part of the
本実施例では、ピストン3の軸方向視について、シリンダボア2bの中心周りで、上切欠き部2cに略点対称な位置に下切欠き部2dが設けられている。このため、下死点近傍の圧縮工程において給油溝31に貯留した潤滑油がピストン3とシリンダボア2bの間に形成する油膜10及びその油膜反力がピストン3の軸中心に対して略対称となり、ピストン3に働く転覆モーメント(ピストン3の径方向視で、ピストン重心周りに回転するモーメント)を抑えることができる。なお、ピストン3の三次元構造としては、例えば面対称にすることができる。
In this embodiment, a
上切欠き部2cと下切欠き部2dはそれぞれ、ピストン3の軸方向位置で略同一の位置に存在することができる。すなわち、上切欠き部2cを介して露出する給油溝31の長さと下切欠き部2dを介して露出する給油溝31の長さとは、略同一であることができる。
具体的には、上切欠き部2cの内周側端部とシリンダボア2bの軸方向視の中心とをそれぞれ通る2本の仮想の直線を考えると、これら2本の直線に挟まれた領域に、下切欠き部2dが存在する。下切欠き部2dは、この領域内の全域に亘り、領域外には存在しないことが最も好ましいが、この領域の一部のみに実質的に存在する場合でも効果を奏する。
The
Specifically, considering two virtual straight lines that respectively pass through the inner peripheral end of the
加工性の観点から、下切欠き部2dの位置は上切欠き部2cに対して完全には対称にならないことが考えられる。上切欠き部2cと下切欠き部2dの軸方向位置に差があると、圧縮工程が進んだ際に給油溝31に貯留した潤滑油がピストン3とシリンダボア2bの間に形成する油膜10及びその油膜反力が上下非対称となる瞬間が生じ得る。しかし、少なくとも、下死点において給油溝31下部が下切欠き部2dから露出する位置関係とすることによって、下切欠き部2dから露出する部分の給油溝31に貯留した潤滑油は給油溝31から流出し、再度上切欠き部2cから供給される潤滑油によって給油溝31が満たされるまで、油膜反力の上下非対称性による転覆モーメントを抑えることができる。
From the viewpoint of workability, the position of the
また、ピストン3とシリンダボア2bとの間のシール性は圧縮時だけでなく、吸込み時についても必要とされる。吸込み時のシール性を高めることで、適切な経路で冷媒を流すことにより冷媒の流体音を抑制できるほか、冷媒ガスの密度を高くすることができ、性能向上につながる。また、吸込み時にシールが不十分であると、漏れた冷媒と共に潤滑油がシリンダボア2b内に入り込み、圧縮吐出される冷媒の中に潤滑油が混ざり込み、冷凍サイクルの冷力を低下させる要因となる。
Further, the sealing performance between the
図4は、本実施例の吸込み工程の下死点近傍におけるシリンダボア2b切欠き部の位置と油膜10の関係を示した要部断面図である。吸込み時はピストン3が下死点側へと動くため、給油溝31のうち、上死点側の端部32がシリンダボア2bから露出していれば反力が生じず、シリンダボア2b内に位置すれば反力が生じ得る。
FIG. 4 is a cross-sectional view of a main part showing the relationship between the position of the notched portion of the
本実施例では、図4に示すように、最も上死点側に近い給油溝31aのうち、上死点側の端部32aが、下死点においても上切欠き部2c及び下切欠き部2dから露出しないように設定している。このような位置関係とすることにより、吸込み工程において常に給油溝31aに貯留した潤滑油がピストン3とシリンダボア2bの間に油膜を形成し、シール性を維持することができる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 4, the
上切欠き部2cにおける給油溝31aの露出量は給油溝31aへの潤滑油の供給量に影響するため、潤滑油の供給量を確保することを優先した場合、端部32aは上切欠き部2cから露出するように設定することも考えられるし、例えば給油溝31aの軸方向寸法を長く設けることで、端部32aはシリンダボア2b内に位置するようにしつつそれ以外の給油溝31aの部分が露出するようにすることも考えられる。
Since the exposed amount of the
一方で、給油溝31に貯留する潤滑油は溝31を伝って下方へと流れるため、下切欠き部2dについては、油膜によるシールを維持できずに冷媒が漏れたとき、冷媒と共にシリンダボア2b内に漏れ入ってしまう潤滑油の量も多くなるため、端部32aを下切欠き部2dから出ないようにすることは、吐出冷媒に混ざり込む潤滑油の量を抑える効果が大きい。
On the other hand, since the lubricating oil stored in the
図5は比較例として下切欠き部2dを有さないピストン3が圧縮工程の下死点近傍位置にあるときの要部断面図であり、図6は図5のA'-A'断面について圧縮時にピストン3にかかる油膜反力を表した模式図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view of a relevant part when the
比較例の場合、下死点近傍の圧縮工程においては、上切欠き部2c側で給油溝31がシリンダボア2bから露出しているのみのため、油膜10は、上切欠き部2cを除く全周に形成される。
In the case of the comparative example, in the compression step near the bottom dead center, since the
すると、ピストン3にかかる油膜反力は図6のように非対称に発生するため、油膜反力の合成力はピストン3を径方向視で回転するように働き、ピストン3の軸に対して回転させる転覆モーメントがかかる。
Then, since the oil film reaction force applied to the
油膜反力及び転覆モーメントは高速回転時ほど大きくなるため、圧縮機の製品仕様として高い最高回転数を持つ場合に、より大きな問題となる。 Since the oil film reaction force and the overturning moment increase as the rotation speed increases, the problem becomes more serious when the compressor has a high maximum rotation speed as a product specification.
1 密閉容器
2 シリンダブロック
2a 軸受部
2b シリンダボア
2c 上切欠き部(第1切欠き部)
2d 下切欠き部(第2切欠き部)
3 ピストン
4 ステータ
5 ロータ
6 バルブプレート
7 クランクシャフト
7a クランクピン
8 コンロッド
9 ピストンピン
10 油膜
31 給油溝
31a 最も上死点に近い給油溝
32a 最も上死点に近い給油溝のうち上死点側の端部
32b 最も上死点に近い給油溝のうち下死点側の端部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Closed container 2
2d Lower notch (2nd notch)
Claims (6)
該空隙内を往復動するピストンと、を備え、
前記シリンダボアと前記ピストンとの間に潤滑油が供給される圧縮機であって、
前記シリンダボアは、前記空隙を挟んで互いに対向する第1切欠き部及び第2切欠き部を有することを特徴とする圧縮機。 A cylinder having a cylinder bore provided with a cylindrical gap,
A piston reciprocating in the gap,
A compressor in which lubricating oil is supplied between the cylinder bore and the piston,
The compressor according to claim 1, wherein the cylinder bore has a first notch and a second notch facing each other with the gap interposed therebetween.
前記ピストンの下死点において、該給油溝は、
前記第1切欠き部を介して前記シリンダボアから露出する部分と、
前記第2切欠き部を介して前記シリンダボアから露出する部分と、
前記シリンダボアに対向する部分と、を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の圧縮機。 The piston has an annular oil supply groove,
At the bottom dead center of the piston, the oil groove is:
A portion exposed from the cylinder bore through the first notch;
A portion exposed from the cylinder bore through the second notch;
The compressor according to claim 1, further comprising: a portion facing the cylinder bore.
周方向で前記第1切欠き部側に位置する部分の上死点側の端部は、前記ピストンの下死点において、前記第1切欠き部より上死点側に位置し、及び/又は、
周方向で前記第2切欠き部側に位置する部分の上死点側の端部は、前記ピストンの下死点において、前記第2切欠き部より上死点側に位置することを特徴とする請求項3に記載の圧縮機。 Of the lubrication groove,
An end on the top dead center side of a portion located on the first notch side in the circumferential direction is located on the top dead center side of the first notch at the bottom dead center of the piston, and / or ,
An end at a top dead center side of a portion located on the side of the second notch in the circumferential direction is located at a top dead center side of the second notch at a bottom dead center of the piston. The compressor according to claim 3, wherein
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