JPH0674157A

JPH0674157A - 密閉型圧縮機

Info

Publication number: JPH0674157A
Application number: JP22691792A
Authority: JP
Inventors: Yuji Saeki; 雄二佐伯; Satoshi Wada; 聡和田; Masahiko Ozaka; 昌彦尾坂; Hideki Kawai; 秀樹川井
Original assignee: Matsushita Refrigeration Co
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1992-08-26
Filing date: 1992-08-26
Publication date: 1994-03-15

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は新冷媒ＨＦＣ１３４ａに対応し冷凍
能力の向上と安定化とともに入力の低減を目的とする。【構成】シリンダ１７と、シリンダボアー１７ａと、
ピストン２０と、溝２０ａと、ピストンリング２１とか
ら構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は冷蔵庫等の冷凍装置に使
用する密閉型小型圧縮機に関し特にその密閉型小型圧縮
機の安定した冷凍能力を得るための技術に係わるもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】近年、密閉型小型圧縮機は省スペース、
コスト低減のために、小形で高性化の傾向にある。この
目的を達成するために、密閉型小型圧縮機を構成する各
要素の改良が進められている。又特定フロンによる地球
環境を守るために例えばＨＦＣ１３４ａに代表される新
しい冷媒での密閉型小型圧縮機の仕様開発も併せて進め
られている。

【０００３】以下図面を参照しながら特公平１−３７５
９６号公報などに見られる従来公知の密閉型小型圧縮機
の一例について説明する。図７は従来の密閉型小型圧縮
機の断面図を示したものである。図７において、１は密
閉容器２内に収納した電動要素３と圧縮要素４からなる
密閉型圧縮機本体である。前記電動要素３は、固定子５
と回転子６より構成されている。７は前記圧縮要素４を
構成するシリンダで、前記回転子６の回転によってクラ
ンク軸８，コンロッド９を介して水平方向に往復運動す
るピストン１０、及び吸入弁，吐出弁（いずれも図示せ
ず）を有するバルブプレート１１，シリンダヘッド１２
を具備している。７ａは前記シリンダ７に設けられたシ
リンダボアーで、前記バルブプレート１１の取付面側に
は前記シリンダボアー７ａと同芯で内径の大きなカウン
タボアー７ｂが形成されている。１３は前記シリンダボ
ア７ａと前記ピストン１０で画定されたシリンダ室であ
る。１４はプラスチック製の吸入マフラ、１５は前記密
閉容器２の底部に貯留された冷凍機油である。

【０００４】以上の様な構成において、電動要素３が起
動してクランク軸８が回転するとコンロッド９を介して
伝達される運動により、ピストン１０が、シリンダボア
７ａ内を往復し、吸入マフラ１４を通ってシリンダ室１
３に吸入された冷媒ガスは圧縮吐出される。

【０００５】ピストンとシリンダボアー間には加工およ
び使用中の様々な歪の発生に対しても過大な摺り抵抗を
受けず円滑に動作する様ピストン直径の１／３０００〜
１／２０００倍程度の適度な隙間が設けてある。又圧縮
時冷媒ガスの温度上昇によりピストン上死点付近ではピ
ストン頂部の熱膨張によってピストンとシリンダボアー
間の隙間が狭くなって焼付を起こす恐れがあるためシリ
ンダボアーのバルブプレート取付面側の一部にカウンタ
ボアーを設けてある。

【０００６】圧縮されるシリンダ室の冷媒ガスは、圧縮
中にピストンとシリンダ間の隙間より密閉容器内の吸入
側に洩れて冷凍能力の低下を招く。特にピストンやシリ
ンダボアの変形が大きいと、洩れ量が増え冷凍能力が下
がるとともにシリンダボアー面をピストンが摺動する時
の抵抗が増して電動要素の入力大につながって圧縮機の
効率低下を引き起こす、又ピストンが上死点の位置にあ
る時のシリンダ室を含むトップクリアランスボリューム
に残存する圧縮ガスは吸入時に再膨張して実冷媒ガス吸
入量を減少させるのでこれもまた冷凍能力の低下の一因
となっている。

【０００７】最近においては冷蔵庫の冷凍システムに用
いられる冷媒ＣＦＣ１２等に代表される時定フロンがオ
ゾン層を破壊して地球環境を悪化させるという点より代
替冷媒の検討が進められている。現在その候補としてＨ
ＦＣ１３４ａが取り上げられている。

【０００８】しかしＨＦＣ１３４ａはＣＦＣ１２に比べ
て圧縮機の標準的使用における吐出／吸入の圧力比が約
２０％増加するので、シリンダボアー間の隙間よりの冷
媒ガスの洩れが増えるとか、トップクリアランスボリュ
ームによる吸入損失増加で圧縮機の冷凍能力が低下し更
に変動するという問題点が起きてきている。

【０００９】これらの問題点を解決するためには各部品
の寸法精度の改善や見直しが考えられるが製造、機能上
の制約からその改良が難しい状態である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成は、ピストンとシリンダボアーの隙間から圧縮
ガスが洩れたり又ピストンとボアの隙間寸法の違いによ
っても洩れ量が変動することがあった。特にＨＦＣ１３
４ａ等の新冷媒ではその傾向が強いので、圧縮機の冷凍
能力が低下し併せて変動するという課題を有していた。

【００１１】また、上記従来の構成は、シリンダボアー
の一部に設けたカウンタボアによってトップクリアラン
スボリュームが増加して吸入損失が増えるので圧縮機の
冷凍能力低下を引き起こすという課題を有していた。

【００１２】本発明は従来の課題を解決するもので、圧
縮機の冷凍能力の向上と安定化を目的とするものであ
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明の密閉型小型圧縮機はピストンこの外周面に設
けた溝にピストンリングを配し、このピストンリングが
四弗化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）を主成分とした材料か
ら構成されている。

【００１４】またさらに、ピストン遊嵌するシリンダボ
アがピストンに対応する単一の内径を持つシリンダボア
ーより構成されている。

【００１５】またさらに、ピストンに複数個のピストン
リングを備える構成となっている。またさらに、ピスト
ンとシリンダボアーの直径クリアランスがピストン径の
１／１００〜１／３００倍という構成となっている。

【００１６】またさらに、ピストンリング外周面が常時
ピストン外周径より大きくし、ピストンリングをシリン
ダボアーに接する構成となっている。

【００１７】

【作用】本発明の密閉型小型圧縮機はピストンの外周に
設けた溝にピストンリングを遊嵌させるので、冷媒ＨＦ
Ｃ１３４ａに対応できるとともに圧縮時におけるピスト
ンリングの張り出しによってピストンシリンダボアーの
隙間から洩れる冷媒ガス量が低く抑えられるので安定し
た高い冷凍能力を得ることとなる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明による密閉型小型圧縮機の実施
例について、図面を参照しながら説明する。なお、従来
と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を
省略する。

【００１９】図１は、本発明の第１の実施例による密閉
型小型圧縮機の断面図である。図２は、同実施例のピス
トンシリンダ取付部の詳細図である。図３はピストンリ
ング動作時の断面図である。図４はピストンリング非動
作時の断面図である。

【００２０】図１，図２，図３，図４において、１７ａ
は圧縮要素４を構成するシリンダ７に設けられた単一の
内径を持つ筒状をしたシリンダボアーで、フランク軸８
の回転によりコンロッド９を介して往復動するアルミ材
より成るピストン２０を有している。２０ａは前記ピス
トン２０の外周上に設けられた溝で四弗化エチレン樹脂
（ＰＴＦＥ）を主成分とした材料よりなるピストンリン
グ２１を２組備え前記シリンダボアー１７ａ内に納めら
れている。２０は前記コンロッド９と前記ピストン２０
をつなぐピストンピン（図示せず）を遊嵌するピストン
ピン孔である。１３は前記シリンダボアー１７ａと前記
ピストン２０で画定されたシリンダ室である。前記シリ
ンダボアー１７ａとピストン２０の直径隙間（半径隙間
ｂ×２）はピストン径の１／１００から１／３００倍と
なる様に調整されている。

【００２１】以上のように構成された密閉型小型圧縮機
について、以下その動作を説明する。

【００２２】電動要素３の起動によってクランク軸８，
コンロッド９を介してピストン１０がシリンダボアー１
７ａ内を往復動し、吸入マフラ１４を通ってシリンダ室
１３に吸込まれた冷媒ガスは圧縮吐出される。ピストン
２０が上死点方向に向かいシリンダ室１３の冷媒ガス圧
縮する時、ピストンリング２１が圧縮による背圧によっ
てピストン２０に設けられた溝２０ａにガイドされて張
りシリンダボアー１７ａと隙間ａを介してシリンダ室１
３を気密にする。ピストン２０とシリンダボアー１７ａ
との隙間ｂはピストンリング２１ととシリンダボアー１
７ａの隙間ａより広く、ピストン２０が運動中もシリン
ダボアー１７ａに接する事のないようにピストンリング
２１が溝２０ａにガイドされている。従ってピストン２
０の運動によってシリンダ室１３の冷媒ガスを圧縮する
時ピストンリング２１がシリンダボアー１７ａとの隙間
ａにて気密し、溝２０ａにガイドされたピストン２０が
シリンダボアー１７ａ内に隙間ｂにて保持されている。
又圧縮機が停止中に、ピストンリング２１がピストン２
０の溝２０ａの底面２０ｂに接してもピストンリングの
外径はピストンの外径よりｃだけ大きいので、圧縮機の
起動後直ちにピストンリングがシリンダボアーに張り出
してシリンダ室の気密を保つこととなる。

【００２３】本実施例によればピストンとシリンダボア
ーの直径クリアランスが１／１００〜１／３００倍に広
く設定してあるのでピストンおよびシリンダボアーの加
工精度が劣ったり組立時の歪が生じてもピストンリング
がシリンダボアに自在に沿うので圧縮ガスの洩れを低く
抑えることができる。又冷媒が一般的に使用されている
ＣＦＣ１２よりＨＦＣ１３４ａに代替された時の圧力比
増によって生じる洩れ損失の増大にも安定した冷凍能力
を得ることができる。

【００２４】図５は、本発明の第２の実施例によるピス
トンリング取付部の詳細図である。図５において、３０
ａはピストン３０の外周上に設けられた溝で、コンロッ
ド９と前記ピストン３０をつなぐピストンピン（図示せ
ず）を遊嵌する。

【００２５】ピストンピン孔３０ｃの両側に設けられて
いる。前記ピストン３０の前記溝３０ａにはピストンリ
ング２１が備えられている。１３は前記はピストン３０
とシリンダボアー１７ａで画定されたシリンダ室であ
る。

【００２６】以上の様に構成された密閉型小型圧縮機に
ついて、以下その動作を説明する。電動要素３の起動に
よってピストン３０がシリンダボアー１７ａ内を往復動
しシリンダ室１３内の冷媒ガスを圧縮する時、シリンダ
室１３の気密を保つピストンリング２１がピストン３０
のピストンピン孔３０ｃの両側に配してあるのでシリン
ダボアー内でのピストンの傾きを小さく抑えることがで
きる。

【００２７】次に、本発明による密閉型小型圧縮機のピ
ストンとシリンダボアーの隙間寸法と圧縮機特性につい
て、図６のグラフを参照しながら説明する。まず横軸に
ピストンとシリンダボアーの隙間寸法、そして、縦軸に
冷凍能力，運転入力，圧縮機効率をそれぞれ示す。又ピ
ストン径の１／１００倍をII，１／３００倍をＩで示
す。グラフで示すように、冷凍能力と圧縮機効率はピス
トンとシリンダボアーの隙間寸法の増加に対して、はじ
めに低下傾向を示しそして上昇の後安定領域を経て再び
低下する特性を持っている。グラフよりピストン径の１
／３００倍（Ｉで示す線）から１／１００倍（IIで示す
線）の範囲のピストンとシリンダボアー隙間寸法の範囲
で冷凍能力および圧縮機効率の安定が認められる。

【００２８】以上の様に本実施例の密閉型小型圧縮機は
圧縮要素を構成するシリンダボアー内面を往復動するピ
ストンとピストンの外周に設けた溝に四弗化エチレン樹
脂（ＰＴＦＥ）を主成分としたピストンリングから構成
されているので圧縮時にピストンとシリンダボアーから
洩れる冷媒ガスの量を低く抑えられるので安定した高い
冷媒能力を得ることができる。

【００２９】またピストンリングを複数個備えることで
シリンダボアー内でのピストンの姿勢が保てるので圧縮
機運転中の入力を低く抑えることができる。

【００３０】

【発明の効果】以上に説明したように本発明は、圧縮要
素を構成するシリンダのシリンダボアー内面を往復動す
るピストンとピストンの外周に設けた溝と溝に配したピ
ストンリングの主成分を四弗化エチレン樹脂（ＰＴＦ
Ｅ）とする密閉型小型圧縮機の構成により、冷媒ＨＦＣ
１３４ａにも対応でき、かつ冷凍能力の安定と向上をは
かることができる。

【００３１】また、本発明はシリンダボアを単一の内径
としカウンタボアーを廃止できるので冷凍能力の向上を
はかることができる。

【００３２】また、ピストンとシリンダボアーの直径ク
リアランスをピストン径の１／１００〜１／３００倍と
することで冷凍能力の安定向上と圧縮機製造時の加工，
組立性を容易とすることができる。

【００３３】また、ピストンリング外周面が常時ピスト
ン外周径より大きくしピストンリングがシリンダボアー
に接することで冷凍能力の安定化をはかることができ
る。

【００３４】またピストンリングを複数個備えることで
シリンダボアー内でのピストンの姿勢が安定し易く、入
力の低減と安定化がはかれる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による密閉型圧縮機の第１の実施例の断
面図

【図２】同実施例の密閉型圧縮機のピストンリング取付
部の詳細図

【図３】同実施例の密閉型圧縮機のピストンリング動作
時の断面図

【図４】同実施例の密閉型圧縮機のピストンリング非動
作時の断面図

【図５】本発明による密閉型圧縮機の第２の実施例のピ
ストンリング取付部の詳細図

【図６】ピストンとシリンダボアーの隙間寸法と圧縮機
の特性図

【図７】従来の密閉型圧縮機の断面図

【符号の説明】

１７シリンダ１７ａシリンダボア１７ｂカウンタボア２０ピストン２０ａ溝２０ｂ底面２０ｃピストンピン孔２１ピストンリング３０ピストン３０ａ溝３０ｃピストンピン孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者川井秀樹大阪府東大阪市高井田本通３丁目22番地松下冷機株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】密閉容器内に電動要素と圧縮要素を収納
し、前記圧縮要素を構成するシリンダのシリンダボアー
内面を往復動するピストンと、前記ピストンの外周面に
設けた溝と、前記溝に遊嵌するピストンリングとを有
し、前記ピストンリングが四弗化エチレン樹脂（ＰＴＦ
Ｅ）を主成分とした材料で構成されたことを特徴とする
密閉型圧縮機。
【請求項２】往復動するピストンを遊嵌するシリンダ
ボアーが前記ピストンに対応する単一の内径を持つ円筒
より形成されたことを特徴とする請求項１記載の密閉型
圧縮機。
【請求項３】往復動するピストンを遊嵌するシリンダ
ボアと、前記ピストンとの直径クリアランスが前記ピス
トン径の１／１００〜１／３００倍からなることを特徴
とする請求項１記載の密閉型圧縮機。
【請求項４】往復動するピストンを遊嵌するシリンダ
ボアートと、前記ピストンの外周に設けられた溝と、前
記溝に遊嵌するピストンリングの外周径とが常時前記ピ
ストンの外周径より大なることを特徴とする請求項１記
載の密閉型圧縮機。
【請求項５】往復動するピストンを遊嵌するシリンダ
ボアーと、前記ピストンの外周に設けられた溝と、前記
溝に遊嵌するピストンリングとが複数個より構成された
ことを特徴とする請求項１記載の密閉型圧縮機。