JPH11190276A - 密閉型圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 密閉型圧縮機において、クランクシャフト偏
心軸にかかるガス圧縮荷重により、クランクシャフトが
傾き、軸受部上端部や下端部に当接して油膜切れを起こ
し、局部的に異常な磨耗が生じるという問題がある。そ
こで、ガス圧縮により偏心軸にかかる荷重の最大値およ
び平均値を低減し、信頼性を向上させる。 【解決手段】 圧縮過程において、クランクシャフト６
の回転中心軸６ａとスライダ重心位置２を結ぶ最小距離
が、クランクシャフト回転中心軸６ａからクランクシャ
フト偏心軸軸心６ｃまでの最小距離よりも長くなるよう
にスライダ１を配置した。これにより、最大ガス圧縮荷
重のかかる圧縮過程において、ガス圧縮荷重のかかる方
向と逆方向に、スライダ１の慣性力が増加し、ガス圧縮
荷重を低減させ、クランクシャフト偏心軸６ｂにかかる
荷重の最大値および平均値を低減し、密閉型圧縮機の信
頼性が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は冷蔵庫やルームエア
コン等に使用される密閉型圧縮機に係り、特に、回転軸
受部にかかる荷重を圧縮過程において低減することがで
きるスコッチヨーク式ピストン往復機構を有する密閉型
圧縮機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の密閉型圧縮機のスライダ機構を、
図９および図１０を用いて説明する。図９は圧縮機の縦
断面図、図１０はスライダの斜視図である。図９におい
て、フレーム７の上部に圧縮部を構成するシリンダ９と
ピストン１０を設置し、下部に電動機要素を構成するス
テータ４とロータ５が設置されている。また、クランク
シャフト６には、回転中心軸６ａから偏心した位置に軸
心６ｃのある偏心軸６ｂが一体形成され、偏心軸６ｂが
スライダ８の貫通孔に貫通している。このクランクシャ
フト６は、フレーム７の回転軸受部７ａを貫挿してロー
タ５と直結され、ロータ５の回転に伴い、ピストン１０
のスライド管１０ａの内径を摺動するスライダ８を介し
て、ピストン１０を往復運動させる構造である。また、
図１０に示すように、スライダ８は左右対称な形状をし
ており、中央部にはクランクシャフト偏心軸６ｂの貫通
する貫通孔８ａを有し、スライダ８の重心は、偏心軸６
ｂの軸心６ｃ上に存在している。この種の圧縮機の公知
例には実公昭６２−４０１３３号公報がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】図１１に、上記従来例
の圧縮時における力の状態図を示す。図１１において、
ガス圧縮荷重Ｆｇによりクランクシャフト６が傾き、フ
レーム７の軸受部７ａの上端部７ｂおよび下端部７ｃ
に、局部的にクランクシャフト６が当接し、油膜切れの
状態になり異常な磨耗を引き起こす場合がある。そのた
め、圧縮過程においてシリンダ内圧力が上昇し、ピスト
ン先端に大きなガス圧縮による荷重がクランクシャフト
偏心軸６ｂへかかったとき、荷重を低減し軸受部にかか
る荷重を減らす必要がある。この方法として、ピストン
およびスライダの重量を増やすことが挙げられる。

【０００４】しかし、この方法では、ピストンが上死点
に位置するクランクシャフトの角度を０度、下死点に位
置するときの角度を１８０度とし、吸い込み過程を０〜
１８０度、圧縮過程を１８０〜３６０度としたとき、最
大荷重のかかるクランクシャフト角３３０度付近から３
６０度においての荷重を低減することはできるかも知れ
ないが、下死点付近におけるガス荷重の小さいときに、
慣性力がクランクシャフト偏心軸６ｂに大きく働き、こ
のことにより、上死点から下死点までにかかる荷重の平
均値は増加し、軸受部の荷重が増し、電動機の入力を増
大させ、結局、密閉型圧縮機の信頼性を低下させるとい
う欠点があった。

【０００５】本発明の目的は、密閉型圧縮機において、
ピストンおよびスライダの重量を増加することなく、最
大荷重のかかる圧縮過程で、クランクシャフト偏心軸お
よび軸受けにかかる荷重を低減し、密閉型圧縮機の信頼
性を向上させることである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を以
下のように達成する。請求項１記載発明は、スライド管
と前記スライド管内を移動可能なスライダとを有し、前
記スライダはクランクシャフトの偏心軸に設けられ、前
記スライド管はシリンダ内を往復可能なピストンに設け
られ、前記クランクシャフトの回転により前記ピストン
が往復動するスコッチヨーク式ピストン往復機構を備え
た密閉型圧縮機において、前記スライダの重心が、前記
クランクシャフトの偏心軸の軸心から離れていることを
特徴とするものである。本発明によれば、スライダ重心
を偏心軸軸心から離すことにより、クランクシャフトを
回転させたときのスライダの慣性力が増加し、このスラ
イダ慣性力をガス圧縮方向に対して逆方向に作用させる
ことができ、クランクシャフト偏心軸にかかる荷重を低
減できる。また、請求項２記載発明は、請求項１に記載
の密閉型圧縮機において、前記ピストンの圧縮過程で、
前記クランクシャフトの中心軸と前記スライダの重心と
を結ぶ最小距離が、前記クランクシャフトの中心軸から
前記偏心軸の軸心までの最小距離よりも長いことを特徴
とする。そのため、スライダ重心位置の方が、偏心軸軸
心に較べて、クランクシャフトの回転中心軸から遠くな
るので、ガス圧縮による荷重の向きに対して逆の方向
に、スライダの慣性力を大きく作用させることができ
る。また、請求項３記載発明は、請求項１に記載の密閉
型圧縮機において、前記クランクシャフトの回転角度
が、前記ピストンの上死点を０度、下死点を１８０度、
吸込過程を０〜１８０度、圧縮過程を１８０〜３６０度
としたとき、前記圧縮過程のうち２７０〜３６０度の過
程で、前記クランクシャフトの中心軸と前記スライダの
重心とを結ぶ最小距離が、前記クランクシャフトの中心
軸から前記偏心軸の軸心までの最小距離よりも長いこと
を特徴とする。そのため、ガス圧縮荷重が増大するクラ
ンクシャフト角２７０〜３６０度で、クランクシャフト
回転中心軸からスライダ重心までの距離が長くなってお
り、慣性力はスライダ質量と距離と回転角速度の２乗の
積であるので、重心までの距離が長くなることにより、
クランクシャフト回転角２７０〜３６０度において、ガ
ス圧縮荷重の反対方向に大きく慣性力を増加させるた
め、クランクシャフト偏心軸にかかる荷重のピストン往
復方向成分の力の最大値を低減することができる。ま
た、請求項４記載発明は、請求項１に記載の密閉型圧縮
機において、前記スライダは中心部に重心を有し、前記
スライダの重心が前記クランクシャフトの偏心軸の軸心
から所定距離だけ離して設けられることを特徴とする。
そのため、偏心軸が貫通するスライダの貫通孔の位置を
変えるだけでよく、加工作業を増やすことなく、従来形
状のスライダを用いることができる。また、請求項５記
載発明は、請求項１に記載の密閉型圧縮機において、前
記スライダは中心部から所定距離の位置に重心を有し、
前記スライダの中心部を前記クランクシャフトの偏心軸
の軸心に一致させることにより、前記スライダの重心が
前記クランクシャフトの偏心軸の軸心から所定距離の位
置に設けられることを特徴とする。そのため、スライダ
中心部を偏心軸軸心に取り付ければよいので、貫通孔の
加工が容易である。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を、図面
を参照して説明する。なお、従来例と同一構造部分は同
一符号を付す。図１および図２は、本発明の一実施形態
を示した図で、図１は、本実施形態におけるスライダ１
の重心位置２と、従来のスライダの重心位置３の相違を
図示した平面図、図２は、図１の実施形態のスライダ１
の斜視図である。これらの図に示すように、本実施形態
では、スライダ１の中央部に形成された貫通孔１ａに、
クランクシャフトの偏心軸６ｂが貫通しているが、スラ
イダ１は質量の一部が除去された重量調整部１ｂを有し
ており、スライダ重心位置２はスライダ中央部からずれ
て位置し、偏心軸軸心６ｃからもずれて配置されてい
る。なお、従来公知のスライダ重心位置３は、偏心軸軸
心６ｃと一致させている。

【０００８】図３は、吸い込み過程を０〜１８０度と
し、圧縮過程を１８０〜３６０度としたときのスライダ
重心位置の軌跡を示している。すなわち、軌跡Ｂは、従
来公知のスライダ重心位置３がクランクシャフト回転中
心軸６ａを中心に回転移動する軌跡である。軌跡Ａは本
実施形態の場合を示し、圧縮過程において、クランクシ
ャフト回転中心軸６ａと、スライダ重心位置２とを結ぶ
最小距離が、クランクシャフト回転中心軸６ａと偏心軸
軸心６ｃまでの最小距離よりも長くなる位置に、スライ
ダ重心位置２を配置し、スライダ重心位置２をクランク
シャフト回転中心軸６ａを中心に回転移動したときの軌
跡を示したものである。

【０００９】図４は、クランクシャフト角０〜３６０度
におけるシリンダ内ガス圧縮によるピストン先端にかか
る荷重の変化を表したグラフである。図５は、本実施形
態におけるスライダ重心が、図３に示す軌跡Ａを描く場
合、縦軸にピストンの圧縮による荷重の方向を正方向と
して、本実施形態による発明品と従来品の慣性力のピス
トン往復方向成分の比較を表したグラフである。図６
は、クランクシャフト偏心軸にかかる荷重のピストン往
復方向成分を、本発明品と従来品とを比較して、縦軸方
向をガス圧縮による荷重の方向として示したものであ
る。図７は、クランクシャフト偏心軸にかかる荷重のピ
ストン往復方向成分と、ピストン往復方向に対する垂直
方向成分との合力について、本発明品と従来品との比較
を、縦軸方向をガス圧縮による荷重の方向として示した
ものである。

【００１０】次いで、これらの図を参照して図１の実施
形態を説明する。図１の実施形態によると、スライダの
重心位置２を、ピストン１０の往復方向に対して、直角
左方向およびピストン往復方向シリンダ側に、それぞれ
本実施形態では５ｍｍほど、ずらして配置したことによ
り、クランクシャフト６が時計回りに回るとき、図３に
示すように、ガス圧縮荷重が増大するクランクシャフト
回転角が２７０〜３６０度（図４参照）で、クランクシ
ャフト回転中心軸６ａからスライダ重心２までの距離
が、クランクシャフト回転中心軸６ａから偏心軸軸心６
ｃまでの距離より長くなっている。慣性力はスライダ質
量と距離と回転角速度の２乗の積であるから、重心まで
の距離が長くなることにより、クランクシャフト回転角
２７０〜３６０度において、慣性力は増大することにな
る。

【００１１】このことは、図５に示すように、本発明品
と従来品との慣性力の比較においても明らかで、圧縮過
程において、従来品と比べて本発明品は、ガス圧縮荷重
のかかる方向とは反対の向きに、大きく慣性力を増加さ
せているのがわかる。したがって、ガス圧縮荷重に対し
て逆方向の力を増やすことになり、図６に示すように、
クランクシャフト偏心軸にかかる荷重のピストン往復方
向成分の力の最大値を低減することができる。

【００１２】図７において、クランクシャフト偏心軸に
かかるピストン往復方向の力と、ピストン往復方向に垂
直な方向の力の合力は、スライダ慣性力を増すことによ
り、圧縮過程においてピストン往復方向の荷重は減る
が、ピストン往復方向に垂直な方向の慣性力成分におい
ては増すことが言える。ガス圧縮荷重の小さい吸い込み
過程時に慣性力が支配的になり、吸い込み過程において
は、本発明品の方が従来品よりもクランクシャフト偏心
軸にかかる荷重が増えているが、しかし、最大荷重のか
かる圧縮過程時においては、スライダ慣性力のピストン
往復方向成分が有効に働き、荷重を低下させており、ク
ランクシャフト偏心軸にかかる荷重の平均値は、本実施
形態による発明品おいて、約６.７％程度、低減されて
いる。

【００１３】次に、本発明の他の実施形態を説明する。
図８は、本発明の他の実施形態を示す図である。本実施
形態は、基本的形状は従来のスライダ（図１０参照）と
同様であるが、クランクシャフト偏心軸６ｂを通す貫通
孔１ａの位置を、ピストン往復方向に対して垂直な方向
に移動したものである。このとき、スライダの重心位置
２は、従来のスライダの重心位置３を境にして貫通孔１
ａ（偏心軸軸心６ｃ）とは反対側にある。

【００１４】本例によれば、クランクシャフト６の回転
を時計回りとし、最大のガス圧縮荷重が働く範囲は、図
３に示す２７０〜３６０度の範囲で、この範囲におい
て、スライダ慣性力が大きくなるように、クランクシャ
フト回転中心軸６ａとスライダ重心位置２との距離が、
クランクシャフト回転中心軸６ａとクランクシャフト偏
心軸軸心６ｃとを結ぶ最小距離より、長くなるようにス
ライダ２を配置する。これにより、圧縮過程におけるガ
ス圧縮荷重に逆向きの力として働く慣性力を増加させる
ことができるので、クランクシャフト偏心軸６ｂにかか
る荷重の最大値および平均値は低下し、密閉型圧縮機の
信頼性を向上させることができる。また、本実施形態は
スライダの貫通孔を移動しただけで、加工作業を追加す
ることはないので、コストの上昇につながることはな
い。

【００１５】なお、本発明において、偏心軸軸心からス
ライダ重心をずらす方法は、上記実施形態に限定される
ものではない。スライダの取付位置を偏心軸軸心に対し
てずらす方法や、スライダ自体を非対称に加工する方法
や、スライダの一部に質量を付加や削減する方法など、
種々の方法がある。

【００１６】上述のとおり本発明は、クランクシャフト
回転中心軸を中心とする回転運動を行うと、スライダに
は回転中心軸を中心とする慣性力が生じ、この慣性力の
ピストン往復方向の荷重成分と、ピストンの慣性力と
は、圧縮過程の大きなガス圧縮荷重がかかるときに、ガ
ス圧縮荷重と逆の方向に加わり、クランクシャフト偏心
軸にかかる荷重を緩和させる作用があることに着目して
なされたものである。このような知見によって、クラン
クシャフトの荷重による傾きが抑制され、軸受にかかる
荷重が低減し、信頼性の向上した密閉型圧縮機が創案さ
れたのである。

【００１７】

【発明の効果】本発明によれば、スコッチヨーク式ピス
トン往復機構を備えた密閉型圧縮機において、クランク
シャフト偏心軸とスライダ重心位置とをずらしたことに
より、ガス圧縮により発生する最大荷重に対し、クラン
クシャフトおよび軸受けにかかる荷重が従来より低減さ
れ、そのため、密閉型圧縮機の信頼性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す平面図である。

【図２】図１におけるスライダの斜視図である。

【図３】従来と本実施形態のそれぞれのスライダの重心
位置の軌跡を示す図である。

【図４】ガス圧縮による荷重の変化を示す図である。

【図５】本実施形態と従来におけるスライダ慣性力のピ
ストン往復方向成分の比較を示す図である。

【図６】本実施形態と従来におけるクランクシャフト偏
心軸にかかる荷重のピストン往復方向成分の比較を示す
図である。

【図７】本実施形態と従来におけるクランクシャフト偏
心軸にかかる荷重のピストン往復方向成分とピストン往
復方向に垂直な方向の成分との合力の比較を示す図であ
る。

【図８】本発明の他の実施形態を示す図である。

【図９】従来の密閉型圧縮機を示す縦断面図である。

【図１０】従来のスライダを示す図である。

【図１１】圧縮による荷重によりクランクシャフトが傾
く様子を示す図である。

【符号の説明】

１ 本発明におけるスライダ １ａ 貫通孔 １ｂ 重量調整部 ２ 本発明におけるスライダ重心位置 ３ 従来例におけるスライダ重心位置 ４ ステータ ５ ロータ ６ クランクシャフト ６ａ クランクシャフト回転中心軸 ６ｂ クランクシャフト偏心軸 ６ｃ クランクシャフト偏心軸軸心 ７ フレーム ７ａ 軸受部 ７ｂ 軸受上端部 ７ｃ 軸受下端部 ８ スライダ ８ａ 貫通孔 ９ シリンダ １０ ピストン １０ａ スライド管 Ａ 本発明におけるスライダ重心が描く軌跡 Ｂ 従来例におけるスライダ重心が描く軌跡

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スライド管と前記スライド管内を移動可
   能なスライダとを有し、前記スライダはクランクシャフ
   トの偏心軸に設けられ、前記スライド管はシリンダ内を
   往復可能なピストンに設けられ、前記クランクシャフト
   の回転により前記ピストンが往復動するスコッチヨーク
   式ピストン往復機構を備えた密閉型圧縮機において、前
   記スライダの重心が、前記クランクシャフトの偏心軸の
   軸心から離れていることを特徴とする密閉型圧縮機。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の密閉型圧縮機におい
   て、前記ピストンの圧縮過程で、前記クランクシャフト
   の中心軸と前記スライダの重心とを結ぶ最小距離が、前
   記クランクシャフトの中心軸から前記偏心軸の軸心まで
   の最小距離よりも長いことを特徴とする密閉型圧縮機。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の密閉型圧縮機におい
   て、前記クランクシャフトの回転角度が、前記ピストン
   の上死点を０度、下死点を１８０度、吸込過程を０〜１
   ８０度、圧縮過程を１８０〜３６０度としたとき、前記
   圧縮過程のうち２７０〜３６０度の過程で、前記クラン
   クシャフトの中心軸と前記スライダの重心とを結ぶ最小
   距離が、前記クランクシャフトの中心軸から前記偏心軸
   の軸心までの最小距離よりも長いことを特徴とする密閉
   型圧縮機。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の密閉型圧縮機におい
   て、前記スライダは中心部に重心を有し、前記スライダ
   の重心が前記クランクシャフトの偏心軸の軸心から所定
   距離だけ離して設けられることを特徴とする密閉型圧縮
   機。
5. 【請求項５】 請求項１に記載の密閉型圧縮機におい
   て、前記スライダは中心部から所定距離の位置に重心を
   有し、前記スライダの中心部を前記クランクシャフトの
   偏心軸の軸心に一致させることにより、前記スライダの
   重心が前記クランクシャフトの偏心軸の軸心から所定距
   離の位置に設けられることを特徴とする密閉型圧縮機。