JPH07508333A - 往復気密圧縮機用シリンダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、小型冷凍機に使用する往復気密圧縮機用シリンダに関するものである 。

発明の背景 往復気密圧縮機においては、前記気密圧縮機のシリンダ・ブロックに設けられて いるシリンダなどの、円筒形空所の内部でのピストンの往復運動が、ピストンの 各動作サイクル中の冷媒ガスの吸込み行程と圧縮行程を決定する。

それらの動作サイクルにおいては、吸込み行程中に冷媒ガスが吸込み室から、弁 板に設けられている吸込口を通って、シリンダ内部へ向かって吸込まれ、圧縮行 程中にシリンダの内部から、前記弁板に設けられている吐出口を通って吐出室に 吐出される。

往復ピストンの動作サイクルの吸込み行程と圧縮行程は、前記ピストンの行程と 、上死点位置および下死点位置としてそれぞれ知られている前記ピストンの位置 とによって定められる。

それらの圧縮機においては、内部をピストンが往復するシリンダはその全長にわ たって一定の円筒性を示す。その前記円筒性は、横断輪郭において、前記シリン ダの内部に装着される往復ピストンのそれぞれの壁に平行な壁を決定する。往復 ピストンの進みとともに圧力が急速に上昇する場所である上死点の近くに前記ピ ストンが来た時に主として、シリンダの壁と往復ピストンの壁との間の摩擦を減 少する潤滑油膜を、表面付着によって、受けるのに十分であるように、シリンダ の壁とピストンの壁との間の半径方向距離が計算される。

それらの構造においては、圧縮中にシリンダの内部で圧力が上昇するにつれて、 圧縮機の外殻の内部への、したがって、冷凍機の低圧部分への、シリンダと往復 ピストンの隣接する壁の間に存在する半径方向間隔を通じての、圧縮ガスの漏れ が増加する。

下死点から上死点までの、シリンダ壁とピストン壁の間の半径方向間隔の減少は 、圧縮中のガス漏れの問題を小さくするが、油膜に関連する前記ピストンの運動 によりひき起こされた摩擦による動力損失に起因する、圧縮機の機械的効率の低 下に寄与する。

発明の開示 したがって、本発明の目的は、その構造によって、往復ピストンの動作サイクル 中にシリンダの全長にわたるピストンの各位置において、圧縮機の機械的な損失 を最小にし、かつ、気密圧縮機が絹み合わされている冷凍機の低圧部分における ガス漏れを最小にするような、往復気密圧縮機用シリンダを得ることである。

本発明の別の目的は、圧縮機の有効寿命全体にわたって前記シリンダと前記ピス トンの性能を不変に維持する、上記のようなシリンダを得ることである。

それらの目的は、円筒形内部空所を呈するシリンダ・ブロックを備え、そのシリ ンダの内部の下死点と上死点の間をピストンが往復し、前記往復ピストンは上端 面を呈し、上死点状態に達する場所である部分に隣接するシリンダ領域において 、往復ピストンの側壁とシリンダの隣接する側壁の間の半径方向間隔を最小にす るために、前記半径方向間隔が、往復ピストンの上端面を含む平面に従って、少 なくともシリンダの長さ全体にわたって変化するような種類の往復気密圧縮機用 シリンダによって達成される。

図面の簡単な説明 以下、添付図面を参照して本発明を説明する。添付図面において、 第１図は、従来の技術に従った、弁板とシリンダ・ヘッドによってふさがれてい る、シリンダの内部に配置されている往復ピストンの縦断面図である。

第２図は、ピストンが上死点にある、ピストンの連接棒無しの、第１図の組立体 の拡大図である。

第３ａ図と第３ｂ図は、本発明の２種類の実施例に従った形である、円筒形空所 を呈する、第２図に類似の拡大縦断面図で往復気密圧縮機はシリンダ・ブロック １を有する。このシリンダ・ブロックは気密殻（図示せず）の内部に設けられて 、シリンダ２などの円筒形空所を呈する。そのシリンダの内部でピストン３が往 復する。シリンダ・ブロック１は１対の両側の面を呈する。それらの面に対して シリンダ２の端部が開口している。シリンダ・ブロック１の前記両側の面の１つ に、弁板５とシリンダ・ヘッド６が、図示されていないガスケットを介して、取 り付けられる。シリンダ・ヘッドは前記弁板５と共に２つの内部空所を構成する 。それらの空所は吸込み室８と吐出室９を形成する。シリンダ２は前記吸込み室 ８と前記吐出室９との、ガス吸込口５ａとガス吐出口５ｂをそれぞれ介する選択 的な流体の連通を維持する。ガス吸込口５ａとガス吐出口５ｂは、シリンダ２の 幾何学的な軸に対して偏心して弁板５に設けられる。

ガス吸込口５ａとガス吐出口５ｂには吸込み弁１０と吐出弁１１がそれぞれ装着 される。吸込み弁１０と吐出弁１１は、ピストン３の動作サイクルの吸込み行程 と吐出行程中に同期して動作する。

往復ピストン３は弁板５に面する自由端面３ａと、反対側の端部３ｂとを呈する 。その端部３ｂによって前記往復ピストン３は連接棒２０を介して駆動される。

気密圧縮機において現在使用されている駆動系に従って、往復ピストン３は上死 点と下死点でそれぞれ始まる吸込み行程と吐出行程を有する連続直線運動を行う 。

この構造においては、シリンダ２は、往復ピストン３の上死点領域に隣接する弁 板５に近い縁部から、前記ピストン３の下死点に隣接する他の反対側の縁部まで 、長さ全体にわたって一定の円筒性を維持し、横方向輪郭において、シリンダ２ とピストン３の隣接する壁の間の平行関係を規定する。シリンダ２の内部での前 記ピストンの運度中に前記シリンダと前記ピストンの間の摩擦を最小にするため に、前記シリンダ２の側壁とピストン３の側壁の表面の間に薄い油膜を保持でき るようにするために必要な、一定の最小相互半径方向間隔をシリンダ２の側壁と ピストン３の側壁が維持するように、前記シリンダ２の直径が決定される。この 潤滑は、シリンダ２の内部の圧力が急激に上昇する圧縮行程の最終段階中に主と してめられる。しかし、ピストンが上死点に接近すると、この油膜は往復ピスト ン３とシリンダ２の間の摩擦による摩耗を避けるためには十分ではない。この摩 耗を最小にするためには、シリンダ２とピストン３の間の間隔を広くする必要が ある。前記間隔を広くしてもピストンの対応する行程中のガス吸込みの結果が変 わるわけではないが、前記間隔は圧縮中における冷凍機の低圧領域へのガスの漏 れの増加を意味する。前記ガス漏れは、往復ピストンが上死点に接近するにつれ て一層増加し、それによって圧縮機の効率が低下する結果となる。

本発明によれば、第３ａ図と第３ｂ図に示すように、往復ピストン３の作用によ る、シリンダの内部のガスのポンピングを最適化するために計算された直径の変 化を、シリンダ２はその両端の間に呈する。前記最適化した動作の結果として前 記シリンダと前記ピストンの間の摩擦損失が最小になり、かつ、冷凍機の低圧領 域において圧縮されているガスの漏れによる損失が最小になる。この直径の変化 は、少なくとも、往復ピストン３の自由端面３ａを含む平面に従って得られる。

本発明の好適な形態によれば、円錐形空所としてシリンダは形成される。その空 所の壁が、上死点領域と下死点領域の間のシリンダの良さ全体にわたって一定の 円錐性を維持する。この円錐性によって、前記領域の間で、シリンダ２とピスト ン３の隣接壁の間の半径方向間隔を直線的に徐々に減少させる。この解決におい ては、理想的な最適点はシリンダ２のほぼ中心領域にある。理想的な最適点は、 ピストンとシリンダの間の半径方向間隔が、圧縮中における摩擦と圧縮ガスの漏 れによる損失が最適であるような場所である、シリンダの長さの領域を決定する 。この領域より上では、シリンダ２は、前記理想的な最適点における間隔より狭 い、往復ピストン３からの半径方向間隔を呈するが、前記領域より下では、この 間隔は理想的な最適点における前記間隔より広い。しかし、下死点に隣接するピ ストン３の領域におけるシリンダ２とピストン３の間の間隔が広くても、この領 域においてはシリンダ２の内部における前記ピストンの運動の各点の間の圧力の 差が最小であるために、ガス漏れは起きない。別の構造においては、シリンダ２ は実質的に低下した円錐性、すなわち、再び円筒形をこの領域において呈示でき る。上死点の近くで得られるピストン３とシリンダ２の間の間隔が広いと、前記 ピストン３と前記シリンダ２の間の摩擦損失が減少する。

より簡単な構造を示したが、全長にわたって円錐性が一定であるシリンダ２によ る解決策は不便である。上死点領域においてのみ、ピストン３の自由端面の周縁 部とシリンダ２の壁の間で、シリンダ２と往復ピストン３の間の最小の半径方向 間隔が生じ、その結果この領域に存在する圧力のためにシリンダの壁とピストン の壁の間の潤滑油がある程度逃げることができ、したがって、ガス漏れが増加す る。

そのような問題を避けるために、上死点を決定する場所であるシリンダ部分にす ぐ隣接するシリンダ領域が、一定の半径方向間隔、すなわち、一定の円筒形間隔 を呈すべきである。半径方向間隔が狭くなっているこの円筒形部分においては、 油がガスの流れに対する障壁を構成し、それによって高い圧力条件においてもガ ス漏れを避ける。

別の解決策では、シリンダとピストンの半径方向間隔の変化を、前記シリンダ２ の輪郭をその全長にわたって変化させることによって得る。この場合には、ピス トン行程の各位置ごとに、シリンダの直径を、前記位置の夫々における圧力や、 連続する２つの位置の間の運動速度、すなわち、前記ピストンが前記位置の夫々 に留まる時間など、前記ピストンの何らかの動作ｌくラメータの関数として計算 する。

ＩＧ　１ フロントページの続き （７２）発明者　ニュネス・ジュニア−、エルナーリ・パウタツソ ブラジル国、８９２１９−９０トジョインビリーエシ・セー、ルア・ビスコンド ・デ・マウア・１９００、アパートメント・３０１

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. １．円筒形内部空所（２）を呈するシリンダ・ブロックを備え、そのシリンダの 内部の下死点と上死点の間をピストン（３）が往復し、前記往復ピストン（３） が上端面（３ａ）を呈する往復気密圧縮機用シリンダであって、上死点状態に達 する場所である部分に隣接するシリンダ（２）の領域において、往復ピストン（ ３）の側壁とシリンダ（２）の隣接する側壁の間の半径方向間隔を最小にするた めに、前記半径方向間隔が、往復ピストンの上端面（３ａ）を含む平面に従って 、少なくともシリンダの長さ全体にわたって変化することを特徴とする往復気密 圧縮機用シリンダ。
2. ２．シリンダ（２）の全長にわたる前記半径方向間隔の変化が、前記長さの少な くとも中間部において直線的であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の シリンダ。
3. ３．シリンダ（２）の全長にわたる前記半径方向間隔の変化が、前記ピストン行 程の上死点に隣接する前記シリンダの長さ部分においてほぼ零であることを特徴 とする請求の範囲第２項に記載のシリンダ。
4. ４．シリンダ（２）と往復ピストン（３）との隣接する壁の間の前記半径方向間 隔の変化が前記シリンダ（２）の全長にわたって直線的であることを特徴とする 請求の範囲第２項に記載のシリンダ。
5. ５．シリンダ（２）の長さに沿う往復ピストン（３）の各行程位置ごとに、シリ ンダ（２）と往復ピストン（３）との側壁の間の半径方向間隔が、前記往復ピス トン（３）の自由端面（３ａ）を含む平面上で一定であることを特徴とする請求 の範囲第１項に記載のシリンダ。