JP2003286947A - レシプロ式圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 過酷な高圧縮比運転やＨＦＣ冷媒環境下にお
いても、ピストンピン軸受部の軸受焼付や異常摩耗を防
止できて、信頼性を高め得るようにする。 【解決手段】 小端側軸受筒部のハウジング６ｇに第４
の油通路６ｃと連通する周回の凹溝６ｆを設けるととも
に、この周回凹溝６ｆとハウジング６ｇで形成される第
５の油通路を設け、その第５の油通路とハウジング６ｇ
の内面負荷側に設られた軸受長手方向に沿った複数の溝
１１と連通させ、かつその複数溝１１は、小端側軸受筒
部の筒中心軸線を中心としてコンロッド６Ａの最大スイ
ング角θと同一角度ピッチ分ずらして設定され、かつ溝
長手両端が開口するとともに、一方の開口位置に対し、
他方の開口位置を最大スイング角θと同一ピッチ以上ず
らせて多条スパイラル状に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば冷媒ガスや
空気等の気体を圧縮するレシプロ式圧縮機に係り、より
詳しくはピストンピン軸受部への給油機構の改良、軸受
信頼性の改善に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１２は例えば特開平０９−４９４８９
号公報に記載されている従来のレシプロ式圧縮機の要部
を示す縦断面図、図１３はそのコンロッドを中心軸線に
沿って筒軸方向に切断した状態で示す斜視図、図１４は
図１３のコンロッドの小端側軸受筒部を拡大しその部位
での潤滑油の流れを示す斜視図、図１５はそのピストン
ピンとコンロッドとの動作時における位置関係を説明す
るための説明図で、（ａ）は圧縮時における位置関係を
示す図、（ｂ）は吸入時における位置関係を示す図であ
る。なお、各図中に実線で示す矢印は潤滑油の流れを示
す。

【０００３】各図において、１は底部に油だめ８を有す
るケース、２はケース１の上部に配設されたシリンダ、
３はケース１内に設置されてその軸受部１ａ，１ｂにて
回動自在に枢支されかつ図示しない電動機により駆動さ
れるクランクシャフト、４はシリンダ２内に摺動自在に
配設されたピストン、５はピストン４に挿入、支持され
たピストンピン、６はピストンピン５を回動自在に枢支
する小端側軸受筒部６ａおよびクランクシャフト３を回
動自在に枢支する大端側軸受筒部６ｂを備えたコンロッ
ド、７は油だめ８の潤滑油を圧送するオイルポンプ、１
ｃは油だめ８とオイルポンプ７を連通させる第１の油通
路、３ａはクランクシャフト３の軸心部に設けられた第
２の油通路、３ｂはクランクシャフト３に径方向に設け
られて第２の油通路３ａとコンロッド６の大端側軸受筒
部６ｂとを連通させる第３の油通路、６ｃはコンロッド
６のロッド部に設けられて大端側軸受筒部６ｂと小端側
軸受筒部６ａとを連通させる第４の油通路、６ｄは第３
の油通路３ｂの開口部と第４の油通路６ｃの開口部がエ
リア内に収まるように大端側軸受筒部６ｂの内周面に設
けた凹溝からなる第１の油溝であって、第３の油通路３
ｂと第４の油通路６ｃとを連通させる通路となる。９は
コンロッド６の小端側軸受筒部６ａ内周面の負荷側に、
コンロッド６の最大揺動角θと同一角度ピッチで周方向
に位置を異ならせて筒中心軸線方向に沿って設けた複数
の第２の油溝であり、これら第２の油溝９の両端はそれ
ぞれ開口している。６ｅは第４の油通路６ｃの開口部が
エリア内に収まるように小端側軸受筒部６ａの内面周方
向に設けた第５の油通路であって、第４の油通路６ｃと
複数の第２の油溝９とを連通させる通路となる。なお、
ピストンピン５の外周面とコンロッド６の小端側軸受筒
部６ａの内周面との間には、軸受クリアランスが設けら
れている。この軸受クリアランスは、通常、ピストンピ
ン５の直径に対し、０．２／１０００〜１．５／１００
０程度の比率に設定されている。

【０００４】次に、前記構成を有する従来のレシプロ式
圧縮機の動作について説明する。クランクシャフト３が
回転すると、コンロッド６に運動が伝達され、ピストン
４が上下動し、ピストンピン５とコンロッド６との間に
相対的な揺動運動が生ずる。そして、オイルポンプ７に
より加圧された潤滑油は、油だめ８から吸上げられ、第
１の油通路１ｃを通り、第２の油通路３ａ、第３の油通
路３ｂを経て、大端側軸受筒部６ｂの第１の油溝６ｄを
通り、更に第４の油通路６ｃを経て、小端側軸受筒部６
ａの摺動面に設けられている第５の油通路６ｅから複数
の第２の油溝９に導かれた後、ピストンピン５とコンロ
ッド６との相対的なスイング運動により小端側軸受筒部
６ａとピストンピン５の摺動面に供給される。

【０００５】ピストンピン５とコンロッド６との動作時
における位置関係は、図１５の（ａ）（ｂ）のとおりで
ある。すなわち、圧縮時は図１５（ａ）の位置関係にあ
り、吸入時は図１５（ｂ）の位置関係にある。図１５
中、破線で示す矢印はピストンピン５に作用する力、実
線で示す矢印は潤滑油の動きを示している。すなわち、
圧縮過程においては、被圧縮ガスの圧力により、同図
（ａ）のようにピストンピン５に下向きの力が作用し、
軸受クリアランス内でピストンピン５は下方へ移動す
る。一方、吸入過程においては、シリンダ２内の負圧お
よびピストン４の慣性力により、同図（ｂ）のようにピ
ストンピン５に上向きの力が作用し、軸受クリアランス
内でピストンピン５は上方へ移動する。このように、ピ
ストンピン５の上下運動により潤滑油が軸受クリアラン
ス内で流動し、小端側軸受筒部６ａの内周面の負荷側
（内周面の底部）に潤滑油が供給されるようになってい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】一般に、レシプロ式圧
縮機において、小端側軸受筒部６ａはスイング運動であ
るため、油膜が形成されにくく、常に境界潤滑域以下で
運転されることが多い。また、小端側軸受筒部６ａの軸
受クリアランスを流れる油量が限られるため、ピストン
ピン５の摺接部で油切れの状態になりやすい。特に高圧
縮比運転を行う場合には、再膨張ガスの作用により、吸
入過程においてもシリンダ２内の圧力が高く保たれるた
め、ピストンピン５に下向きのガス圧力が作用する。そ
のため、ピストンピン５が軸受クリアランス内で上下方
向交互に移動できず、潤滑油が流動せず、小端側軸受筒
部６ａの摺動面負荷側で油切れを生じ、小端側軸受筒部
６ａでの焼き付けや異常摩耗が発生するという問題があ
る。特に冷媒そのものの潤滑性が低いＨＦＣ (Hydro Fi
uoro Carbon)冷媒環境下で高圧縮比運転を行なう場合、
潤滑性の低下に加え、高圧縮比運転のため低循環量によ
る冷却不足で圧縮機内、特に油だめ内油温の上昇、軸受
内温度上昇によりピストンピン５および小端側軸受筒部
６ａの異常摩耗、ひいては焼付きが発生し易い。

【０００７】そのため、前述の従来例では、小端側軸受
筒部６ａに積極的に給油する手段として、油だめ８の油
を、大端側軸受筒部６ｂを経て小端側軸受筒部６ａの第
５の油通路６ｅに導入し、第５の油通路６ｅから、小端
側軸受筒部の筒中心軸線方向に平行に延びる複数の第２
の油溝９に供給するようにしている。

【０００８】しかしながら、このように小端側軸受筒部
６ａの筒中心軸線方向に平行に延びる両端開口の複数の
第２の油溝９に油を供給するようにしたものにあって
は、積極給油は可能であるが、小端側軸受筒部６ａのス
イング運動中、第２の油溝部９では小端側軸受円筒長手
方向全域にわたって油圧が発生しない。したがって、ス
イング運動中、各第２の油溝９間に油膜が形成されない
位置が発生し、軸受全体の油膜分布が不安定になるとと
もに、トータル油圧も低下し、十分な軸受負荷容量が得
られない。

【０００９】さらに、通常、ピストンピン５とピストン
４間の円周方向相対位置を規制していないため、クラン
クシャフト３の回転運動がコンロッド６を介してピスト
ン４に伝達される場合、そのスイング運動は、ピストン
４とピストンピン５間、およびピストンピン５と小端側
軸受筒部６ａ間を介して伝達される。言い換えれば、コ
ンロッド６のスイング運動による軸受摺動長さがピスト
ン４とピストンピン５間、ピストンピン５と小端側軸受
筒部６ａ間で分割されるので、ピストンピン５と小端側
軸受筒部６ａの位置が安定せず、従来必要とするピスト
ンピン５と小端側軸受筒部６ａ間の摺動長さ（スイング
角度）が減ることで油膜、油圧が低下するだけでなく、
本来、不必要なピストン４とピストンピン５間が摺動す
ることになり、ピストン４とピストンピン５間で異常摩
耗が発生していた。

【００１０】本発明の技術的課題は、過酷な高圧縮比運
転やＨＦＣ冷媒環境下においても、ピストンピン軸受部
の軸受焼付や異常摩耗を防止できて、信頼性を高め得る
ようにすることにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
レシプロ式圧縮機は、下記の構成からなるものである。
すなわち、底部に油だめを有するケースと、ケースに配
設されたシリンダと、ケース内に回動自在に枢支された
クランクシャフトと、シリンダ内に摺動自在に配設され
たピストンと、ピストンに挿入、支持されたピストンピ
ンと、ピストンピンを所定のスイング角度で回動自在に
枢支する小端側軸受筒部およびクランクシャフトを回動
自在に枢支する大端側軸受筒部を備えたコンロッドと、
油だめの潤滑油を圧送するオイルポンプと、油だめとオ
イルポンプを連通させる第１の油通路と、クランクシャ
フトの軸心部に設けられてオイルポンプの吐出側に連通
する第２の油通路と、クランクシャフトに設けられた第
２の油通路と大端側軸受部を連通する第３の油通路と、
コンロッド内部に設けられ、かつ大端側軸受部と小端側
軸受部を連通する第４の油通路と、を有するレシプロ式
圧縮機において、小端側軸受筒部のハウジングに第４の
油通路と連通する周回の凹溝を設け、かつこの周回凹溝
と前記ハウジングで形成される第５の油通路を設け、そ
の第５の油通路と前記ハウジングの内面負荷側に設られ
た軸受長手方向に沿った複数の溝と連通させ、かつその
複数溝は、小端側軸受筒部の筒中心軸線を中心としてコ
ンロッドの最大スイング角θと同一角度ピッチ分ずらし
て設定され、かつ溝長手両端が開口するとともに、一方
の開口位置に対し、他方の開口位置を最大スイング角θ
と同一ピッチ以上ずらせて多条スパイラル状に形成され
てなるものである。

【００１２】また、請求項２に係るレシプロ式圧縮機
は、請求項１のピストンピンの表面硬度をＨｖ＞1000に
したものである。

【００１３】また、請求項３に係るレシプロ式圧縮機
は、請求項１又は請求項２のピストンとピストンピンを
固定したものである。

【００１４】また、本発明の請求項４に係るレシプロ式
圧縮機は、下記の構成からなるものである。すなわち、
底部に油だめを有するケースと、ケースに配設されたシ
リンダと、ケース内に回動自在に枢支されたクランクシ
ャフトと、シリンダ内に摺動自在に配設されたピストン
と、ピストンに挿入、支持されたピストンピンと、ピス
トンピンを所定のスイング角度で回動自在に枢支する小
端側軸受筒部およびクランクシャフトを回動自在に枢支
する大端側軸受筒部を備えたコンロッドと、を有するレ
シプロ式圧縮機において、ピストンピンの表面硬度をＨ
ｖ＞1000に設定したものである。

【００１５】また、請求項５に係るレシプロ式圧縮機
は、請求項４のピストンとピストンピンを固定したもの
である。

【００１６】

【発明の実施の形態】実施形態１．以下、図示実施形態
により本発明を説明する。図１は本発明の請求項１に係
るレシプロ式圧縮機の要部を示す縦断面図、図２はその
コンロッドを中心軸線に沿って筒軸方向に切断した状態
で示す斜視図で、（ａ）は小端側軸受筒部に軸受メタル
を圧入する前の状態の図、（ｂ）は小端側軸受筒部に軸
受メタルを圧入した後の状態の図、図３は図２のコンロ
ッド小端側軸受筒部を拡大して示す斜視図で、（ａ）は
小端側軸受筒部に潤滑油を供給する前の状態の図、
（ｂ）は小端側軸受筒部での潤滑油の流れを示す図、図
４は軸受メタルに形成した溝の形状を説明するためのコ
ンロッド小端側軸受筒部の部分断面図、図５はそのピス
トンピンとコンロッドとの動作時における位置関係を説
明するための説明図で、（ａ）は圧縮時における位置関
係を示す図、（ｂ）は吸入時における位置関係を示す
図、図６は本実施形態による効果を従来例と比較して示
す説明図であり、各図中に実線で示す矢印は潤滑油の流
れを示す。なお、各図中、従来に相当する部分には同一
符号を付してある。

【００１７】図１乃至図５において、１はケース、２は
シリンダ、３はクランクシャフト、４はピストン、５は
ピストンピン、６Ａはコンロッド、６ｇは小端側軸受筒
部からなる小端軸受ハウジング、６ｂは大端側軸受筒
部、７はオイルポンプ、８は油だめである。また、１ｃ
は油だめ８とオイルポンプ７を連通する第１の油通路、
３ａはクランクシャフト３の軸心部に設けられた第２の
油通路、３ｂはクランクシャフト３に径方向に設けられ
て第２の油通路３ａとコンロッド６Ａの大端側軸受筒部
６ｂとを連通させる第３の油通路、６ｃはコンロッド６
Ａのロッド部に設けられ大端側軸受筒部６ｂと小端軸受
ハウジング６ｇとを連通させる第４の油通路、６ｄは第
３の油通路３ｂの開口部と第４の油通路６ｃの開口部が
エリア内に収まるように大端側軸受筒部６ｂの内周面に
設けた凹溝からなる第１の油溝であって、第３の油通路
３ｂと第４の油通路６ｃとを連通させる通路となる。６
ｆは第４の油通路６ｃの開口部がエリア内に収まるよう
に小端軸受ハウジング６ｇの内面周方向に設けた周回凹
溝、１０はコンロッド６Ａの小端軸受ハウジング６ｇに
圧入等により挿入、固定された軸受メタルであり、その
外周面と小端軸受ハウジング内周面の周回凹溝６ｆとで
第５の油通路を形成している。１１は軸受メタル１０の
内面負荷側に形成された複数溝で、小端軸受ハウジング
６ｇの筒中心軸線を中心としてコンロッド６Ａの最大ス
イング角θと同一角度ピッチで設けられ、かつその長手
両端が開口するとともに、一方の開口位置に対し、他方
の開口位置を最大スイング角θと同一ピッチ分ずらして
多条スパイラル状に設定されている。すなわち、図４の
Ａ−Ａ断面において、複数溝１１の一方の開口１１ａ
は、隣接する互いの位置をスイング角度θピッチ間隔で
円周方向にずらせて設定されており、また逆側のＣ−Ｃ
断面側において、複数溝１１の開口１１ｃも、隣接する
互いの位置をスイング角度θピッチ間隔で円周方向にず
らせて設定されている。さらに各溝１１は、断面Ａ−Ａ
側開口位置と断面Ｃ−Ｃ側開口位置で軸受回転方向にス
イング角度θ分ねじれて形成されている。図３中の符号
１１ｂは軸受メタル１０に設けられて、第５の油通路を
形成する周回凹溝６ｆと複数溝１１を連通する連通孔で
ある。

【００１８】次に、本実施形態のレシプロ式圧縮機の動
作について図１乃至図５に基づき説明する。なお、各図
中に実線で示した矢印はそれぞれ潤滑油の流れを示す。
まず、クランクシャフト３が回転すると、コンロッド６
Ａに運動が伝達され、ピストン４が上下動するとともに
ピストンピン５とコンロッド６Ａとの間に相対的な揺動
運動が生ずる。そして、オイルポンプ７により加圧され
た潤滑油は、油だめ８から吸上げられ、第１の油通路１
ｃを通り第２の油通路３ａ、第３の油通路３ｂから、大
端側軸受筒部６ｂの第１の凹溝６ｄを通り、更に第４の
油通路６ｃを経て、小端軸受ハウジング６ｇ部に形成さ
れた周回凹溝６ｆ、軸受メタル１０の連通孔１１ｂを通
って軸受メタル内周側の多条スパイラル状の複数溝１１
に供給され、軸受メタル１０の内周面の負荷側を潤滑す
る。潤滑後、潤滑油は複数溝１１、および軸受メタル１
０とピストンピン５で形成される軸受クリアランスより
流出し、油だめ８に戻る。

【００１９】このように、本実施形態のレシプロ式圧縮
機においては、軸受メタル１０の負荷側内面にスパイラ
ル状の溝１１が、小端軸受ハウジング６ｇの筒中心軸線
を中心としてコンロッド６Ａの最大揺動角θと同一角度
ピッチで周方向に複数設けられているので、コンロッド
６Ａのスイング運動によって、ピストンピン５の摺動面
の負荷側全体にわたり途切れることなく給油することが
できる。

【００２０】また、軸受メタル１０の負荷側内面に設け
た複数溝１１は、長手両端が開口するとともに、一方の
開口位置に対し、他方の開口位置を最大スイング角θ分
ねじれて形成されているため、図６に示す効果を有す
る。図６において、下段は小端軸受ハウジングの展開
図、中段は図４のＢ−Ｂ断面における運転中に発生する
油圧分布、上段は小端軸受ハウジングの筒中心軸線方向
トータルの油圧分布であり、各段の左側に比較例（従来
例）、右側に本実施形態を示してある。図６から明らか
なように、ある円周方向断面で発生する油圧（例えば中
段のＢ−Ｂ断面）は、溝部で０になり、溝と溝の間で最
大油圧が発生する。この点だけからみた各断面での油圧
形成は、比較例および本実施形態共に大きな差はない。
しかし、実際の軸受負荷容量（油圧分布により形成され
る油膜厚さ）は、軸受部の筒中心軸線方向のトータル
（積分値）油圧で決まるため、比較例の溝仕様（ストレ
ート溝）では、溝部で油圧が０になるのに対し、本実施
形態の溝仕様（多条スパイラル状溝）では、小端軸受ハ
ウジングすなわち軸受メタル１０の筒中心軸線方向に必
ず軸受部（溝のない接触面部）が存在する。そのため、
スイング運動中、軸受面が遮断されることなく常に存在
し、油圧が途切れることなく安定した油膜が形成され
る。このため、トータル油圧がＵＰし、軸受負荷容量が
増え、軸受特性が改善される。

【００２１】さらに、スパイラル状の溝１１は、長手両
端が開口しているので、軸受クリアランス内に給油さ
れ、摺動による摩擦熱で温度上昇した潤滑油は、すぐに
軸受外へ流出され、軸受内温度が上昇せず、常に潤滑油
で冷却される。したがって、ピストンピン５が上下方向
に動きにくい高圧縮比運転や、自己潤滑性の悪いＨＦＣ
冷媒雰囲気中であっても、油切れを生ずることがなく安
定した油膜、油圧を得ることができ、スイング運動によ
る摩擦熱を、潤滑油によって常に除去することができ
て、軸受内温度上昇を防止することができる。その結
果、小端軸受ハウジング６ｇ部での焼き付けや異常摩耗
を防止でき、信頼性の高いレシプロ式圧縮機を得ること
ができる。

【００２２】実施形態２．図７は本発明の請求項１，２
に係るレシプロ式圧縮機の要部である小端側軸受筒部を
示す縦断面図、図８は本実施形態による効果を確認する
ために行ったＨＦＣ冷媒による高圧縮比条件下での圧縮
機耐久試験の結果を示すグラフであり、図７中、前述の
第１実施形態のものに相当する部分には同一符号を付し
てある。

【００２３】本実施形態のレシプロ式圧縮機は、ピスト
ンピン１２をＳＫＤ６１鋼製から構成している点に特徴
を有しており、窒化処理によって表面硬度（ビッカース
硬さ）をＨｖ＞1000に設定したものである。

【００２４】既述したように、小端側の軸受部はスイン
グ運動（揺動運動）であり、高圧縮比条件等の厳しい条
件下では流体潤滑で運転することは難しく、境界潤滑境
域以下で運転されている。したがって、小端側の軸受部
の異常摩耗防止のため、軸受部そのものの耐力ＵＰは必
要である。その手段として、ピストンピン１２の硬度を
高める。図８から明らかなように、ピストンピン１２の
硬度をＨｖ＞1000に設定することで、小端側の軸受部の
磨耗量を大きく低減させ得ることがわかる。したがっ
て、ここではピストンピン１２の硬度をＨｖ＞1000に設
定し、異常摩耗を防止する。これにより、小端側の軸受
部での焼き付けや異常摩耗を防止でき、信頼性の高いレ
シプロ式圧縮機が得られる。

【００２５】実施形態３．図９は本発明の請求項１，
２，３に係るレシプロ式圧縮機の要部である小端側軸受
筒部の部分断面図であり、図中、前述の第１及び第２の
実施形態のものと同一部分には同一符号を付してある。

【００２６】図９において、１１は軸受メタル１０の内
向面負荷側に形成された複数溝で、小端側軸受筒部から
なる小端軸受ハウジング６ｇの筒中心軸線を中心として
コンロッド６Ａの最大スイング角θと同一角度ピッチで
設けられ、かつその長手両端が開口するとともに、一方
の開口位置に対し、他方の開口位置を最大スイング角θ
と同一ピッチ分ずらして多条スパイラル状に設定されて
いる。すなわち、図９のＡ−Ａ断面において、複数溝１
１の一方の開口１１ａは、隣接する互いの位置をスイン
グ角度θピッチ間隔で円周方向にずらせて設定されてお
り、また逆側のＣ−Ｃ断面側において、複数溝１１の開
口１１ｃも、隣接する互いの位置をスイング角度θピッ
チ間隔で円周方向にずらせて設定されている。さらに各
溝１１は断面Ａ−Ａ側開口位置と断面Ｃ−Ｃ側開口位置
で軸受回転方向にスイング角度θ分ねじれて形成されて
いる。図９中の符号１１ｂは軸受メタル１０に設けられ
て、第５の油通路を形成する周回凹溝６ｆと複数溝１１
を連通する連通孔、１２はＳＫＤ６１鋼製のピストンピ
ンであり、窒化処理により表面硬度（ビッカース硬さ）
をＨｖ＞1000に設定している。それ以外の構成は全て前
述の第１実施形態のものと同一である。

【００２７】このように、本実施形態のレシプロ式圧縮
機は、前述の第１実施形態のものと同様に、軸受メタル
１０の負荷側内面にスパイラル状の溝１１が、小端軸受
ハウジング６ｇの筒中心軸線を中心としてコンロッド６
Ａの最大揺動角θと同一角度ピッチで周方向に複数設け
られているので、コンロッド６Ａのスイング運動によっ
て、ピストンピン１２の摺動面の負荷側全体にわたり途
切れることなく給油することができる。このため、軸受
メタル１０の筒中心軸線方向に必ず軸受部（溝のない接
触面部）が存在する。そのため、スイング運動中、軸受
面が遮断されることなく常に存在し、油圧が途切れるこ
となく安定した油膜が形成される。このため、トータル
油圧がＵＰし、軸受負荷容量が増え、軸受特性が改善さ
れる。

【００２８】さらに、多条スパイラル状の溝１１は、長
手両端が開口しているので、軸受クリアランス内に給油
され、摺動による摩擦熱で温度上昇した潤滑油は、すぐ
に軸受外へ流出され、軸受内温度が上昇せず、常に潤滑
油で冷却される。さらにまた、ピストンピン１２の表面
硬度をＨｖ＞1000に設定しているため、異常摩耗が防止
される。したがって、ピストンピン１２が上下方向に動
きにくい高圧縮比運転や、自己潤滑性の悪いＨＦＣ冷媒
雰囲気中であっても、油切れを生ずることがなく安定し
た油膜、油圧を得ることができ、スイング運動による摩
擦熱を、潤滑油によって常に除去することができて、軸
受内温度上昇を防止することができる。その結果、小端
軸受ハウジング６ｇ部での焼き付けや異常摩耗を防止で
き、信頼性の高いレシプロ式圧縮機を得ることができ
る。

【００２９】実施形態４．図１０は本発明の請求項４に
係るレシプロ式圧縮機の要部である小端側軸受筒部を示
す縦断面図であり、図中、前述の第１実施形態のものと
同一部分には同一符号を付してある。

【００３０】図１０において、１３はピストン、１４は
ピストンピン、１５は六角穴付き止ねじであり、ピスト
ンピン１４に設けた穴１４ａに挿入し、かつピストン１
３に設けた雌ねじ部１３ａに止着することで、ピストン
１３にピストンピン１４を固定（特に回転方向を固定）
している。それ以外の構成は全て前述の第１実施形態の
ものと同一である。

【００３１】本実施形態のレシプロ式圧縮機において
は、ピストン１３にピストンピン１４を固定しているの
で、スイング運動中、小端側の軸受部内の軸受メタル１
０とピストンピン１４の摺動位置を常に一定にすること
ができる。言い換えれば、ピストン１３にピストンピン
１４を固定しない場合、ピストンピン１４とピストン１
３、ピストンピン１４と軸受メタル１０の位置が安定せ
ず、コンロッド６Ａのスイング運動による小端側の軸受
部の摺動長さがピストン１３とピストンピン１４間、ピ
ストンピン１４と軸受メタル１０間で分割され、必要と
するピストンピン１４と軸受メタル１０間の摺動長さが
減り、油膜、油圧が低下するだけでなく、本来、発生し
てはいけないピストン１３とピストンピン１４間の摺動
により、異常摩耗が発生する。したがって、本実施形態
のようにピストン１３とピストンピン１４を特に回転方
向で固定することで、コンロッド６Ａがスイング運動す
る際の小端側の軸受部の摺動長さが、常にピストンピン
１４と軸受メタル１０で形成される摺動長さと等しくな
り、スイング運動の最大摺動長さがピストンピン１４に
伝達される。これにより、安定した油圧、油膜形成が可
能になって、異常摩耗のない信頼性の高い軸受部を得る
ことができる。

【００３２】なお、ここではピストンピン１４とピスト
ン１３間を六角穴付き止ねじで固定するようにしたもの
を例に挙げて説明したが、ピストンピン１４とピストン
１３の相対回動を規制できればよく、例えばねじ固定の
代わりにピンの圧入による固定や、ピストン１３にピス
トンピン１４を圧入する等、他の固定手法を採用しても
よく、このような場合でも本実施形態のものと同等の作
用、効果が得られる。

【００３３】実施形態５．図１１は本発明の請求項４，
５に係るレシプロ式圧縮機の要部である小端側軸受筒部
を示す縦断面図であり、図中、前述の第１及び第４実施
形態のものと同一部分には同一符号を付してある。

【００３４】図１１において、１３はピストン、１６は
ＳＫＤ６１鋼製のピストンピンであり、窒化処理により
表面硬度（ビッカース硬さ）をＨｖ＞1000に設定してい
る。１５は六角穴付き止ねじであり、ピストンピン１６
に設けた穴１６ａに挿入し、かつピストン１３の設けた
雌ねじ部１３ａに止着することで、ピストン１３にピス
トンピン１６を固定（特に回転方向を固定）している。
それ以外の構成は前述の第１実施形態のものと全て同一
である。

【００３５】本実施形態のレシプロ式圧縮機において
も、軸受メタル１０の内向面負荷側に形成された溝が、
小端側軸受筒部からなる小端軸受ハウジング６ｇの筒中
心軸線を中心としてコンロッド６Ａの最大揺動角θと同
一角度ピッチで周方向に複数設けられ、かつその長手両
端が開口するとともに、一方の開口位置に対し、他方の
開口位置を最大スイング角θと同一ピッチ分ずらして多
条スパイラル状に設定されている。したがって、前述の
第１実施形態のものと同様にコンロッド６Ａのスイング
運動によって、ピストンピン１６の摺動面の負荷側全体
にわたり途切れることなく給油することができ、スイン
グ運動中、筒中心軸線方向に油圧が途切れることなく安
定した油膜が形成される。

【００３６】さらに、軸受メタル１０の内向面負荷側に
形成した多条スパイラル状の溝は、長手両端が開口して
いるので、軸受クリアランス内に給油され、摺動による
摩擦熱で温度上昇した潤滑油は、すぐに軸受外へ流出さ
れ、軸受内温度が上昇せず、常に潤滑油で冷却される。
さらにまた、ピストンピン１６の表面硬度をＨｖ＞1000
に設定しているため、異常摩耗が防止される。

【００３７】また、ピストン１３にピストンピン１６を
固定しているので、スイング運動中、小端側の軸受部内
の軸受メタル１０とピストンピン１６の摺動位置を常に
一定にすることができる。したがって、ピストンピン１
６が上下方向に動きにくい高圧縮比運転や、自己潤滑性
の悪いＨＦＣ冷媒雰囲気中であっても、油切れを生ずる
ことがなく安定した油膜、油圧を得ることができ、スイ
ング運動による摩擦熱を、潤滑油によって常に除去する
ことができて、軸受内温度上昇を防止することができ
る。

【００３８】このように、本実施形態のレシプロ式圧縮
機においては、前述の第３及び第４実施形態の両方の機
能を持たせているので、小端側軸受筒部６ｇでの焼き付
けや異常摩耗を確実に防止でき、一層信頼性の高いレシ
プロ式圧縮機が得られる。

【００３９】

【発明の効果】以上述べたように、請求項１の発明によ
れば、小端側軸受筒部のハウジングに第４の油通路と連
通する周回の凹溝を設けるとともに、この周回凹溝と前
記ハウジングで形成される第５の油通路を設け、その第
５の油通路と前記ハウジングの内面負荷側に設られた軸
受長手方向に沿った複数の溝と連通させ、かつその複数
溝は、小端側軸受筒部の筒中心軸線を中心としてコンロ
ッドの最大スイング角θと同一角度ピッチ分ずらして設
定され、かつ溝長手両端が開口するとともに、一方の開
口位置に対し、他方の開口位置を最大スイング角θと同
一ピッチ以上ずらせて多条スパイラル状に形成したの
で、ピストンピンの上下方向の運動が得られにくい高圧
縮比運転であっても油切れを生じることがなく、かつス
イング運動中の油膜アンバランスを低減でき、平均油圧
（油膜）も増加させることができた。このため、焼き付
けや異常摩耗を防止でき、信頼性を高めることができ
た。

【００４０】また、請求項２の発明によれば、請求項１
のピストンピンの表面硬度をＨｖ＞1000にしたので、ピ
ストンピンの上下方向の運動が得られにくい高圧縮比運
転であっても油切れを生じることがなくなり、スイング
運動中の油膜アンバランスを低減できて、平均油圧（油
膜）も増加させることができた。このため、焼き付けや
異常摩耗を防止でき、信頼性を高めることができた。

【００４１】また、請求項３の発明によれば、請求項１
又は請求項２のピストンとピストンピンを固定して、こ
れらの間の相対回動を規制したので、コンロッドがスイ
ング運動する摺動長さが、常にピストンピンと軸受メタ
ルで形成される小端側軸受筒部の摺動長さに等しくな
り、スイング運動の最大摺動長さがピストンピンに伝達
され、安定した油圧、油膜形成が可能になった、このた
め、異常摩耗のない信頼性の高い軸受部を得ることがで
きた。

【００４２】また、請求項４の発明によれば、底部に油
だめを有するケースと、ケースに配設されたシリンダ
と、ケース内に回動自在に枢支されたクランクシャフト
と、シリンダ内に摺動自在に配設されたピストンと、ピ
ストンに挿入、支持されたピストンピンと、ピストンピ
ンを所定のスイング角度で回動自在に枢支する小端側軸
受筒部およびクランクシャフトを回動自在に枢支する大
端側軸受筒部を備えたコンロッドと、を有するものにお
いて、ピストンピンの表面硬度をＨｖ＞1000に設定した
ので、軸受耐力、限界がＵＰし、信頼性をより高めるこ
とができた。

【００４３】また、請求項５の発明によれば、請求項４
のピストンピンの表面硬度をＨｖ＞1000にしたので、ピ
ストンピンの上下方向の運動が得られにくい高圧縮比運
転であっても油切れを生じることがなくなり、スイング
運動中の油膜アンバランスを低減できて、平均油圧（油
膜）も増加させることができた。さらに、コンロッドが
スイング運動する摺動長さが、常にピストンピンと軸受
メタルで形成される小端側軸受筒部の摺動長さに等しく
なり、スイング運動の最大摺動長さがピストンピンに伝
達され、安定した油圧、油膜形成が可能になった。この
ため、焼付きや異常摩耗のない信頼性の高い軸受部を得
ることができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施形態に係るレシプロ式圧縮
機の要部を示す縦断面図である。

【図２】 第１実施形態に係るレシプロ式圧縮機のコン
ロッドを中心軸線に沿って筒軸方向に切断した状態で示
す斜視図である。

【図３】 図２のコンロッド小端側軸受筒部を拡大して
示す斜視図である。

【図４】 第１実施形態に係るレシプロ式圧縮機の軸受
メタルに形成した溝の形状を説明するためのコンロッド
小端側軸受筒部の部分断面図である。

【図５】 第１実施形態に係るレシプロ式圧縮機のピス
トンピンとコンロッドとの動作時における位置関係を説
明するための説明図である。

【図６】 第１実施形態に係るレシプロ式圧縮機の効果
を従来例と比較して示す説明図である。

【図７】 本発明の第２実施形態に係るレシプロ式圧縮
機の要部である小端側軸受筒部を示す縦断面図である。

【図８】 第２実施形態に係るレシプロ式圧縮機の効果
を確認するために行ったＨＦＣ冷媒による高圧縮比条件
下での圧縮機耐久試験の結果を示すグラフである。

【図９】 本発明の第３実施形態に係るレシプロ式圧縮
機の要部である小端側軸受筒部の部分断面図である。

【図１０】 本発明の第４実施形態に係るレシプロ式圧
縮機の要部である小端側軸受筒部を示す縦断面図であ
る。

【図１１】 本発明の第５実施形態に係るレシプロ式圧
縮機の要部である小端側軸受筒部を示す縦断面図であ
る。

【図１２】 従来のレシプロ式圧縮機の要部を示す縦断
面図である。

【図１３】 従来のレシプロ式圧縮機のコンロッドを中
心軸線に沿って筒軸方向に切断した状態で示す斜視図グ
ラフである。

【図１４】 図１３のコンロッドの小端側軸受筒部を拡
大しその部位での潤滑油の流れを示す斜視図である。

【図１５】 従来のレシプロ式圧縮機のピストンピンと
コンロッドとの動作時における位置関係を説明するため
の説明図である。

【符号の説明】

１ ケース、１ｃ 第１の油通路、２ シリンダ、３
クランクシャフト、３ａ 第２の油通路、３ｂ 第３の
油通路、４，１３ ピストン、５，１２，１４，１６
ピストンピン、６Ａ コンロッド、６ｂ 大端側軸受筒
部、６ｃ 第４の油通路、６ｆ 周回凹溝、６ｇ 小端
軸受ハウジング（小端側軸受筒部）、７オイルポンプ、
８ 油だめ、１１ 複数溝、１１ａ 一方の開口、１１
ｃ 他方の開口、１５ 止ねじ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 正 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 3H003 AA02 AB00 AC01 AD01 BD07 BD10 CB02 CB06 CD04

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 底部に油だめを有するケースと、 前記ケースに配設されたシリンダと、 前記ケース内に回動自在に枢支されたクランクシャフト
   と、 前記シリンダ内に摺動自在に配設されたピストンと、 前記ピストンに挿入、支持されたピストンピンと、 前記ピストンピンを所定のスイング角度で回動自在に枢
   支する小端側軸受筒部および前記クランクシャフトを回
   動自在に枢支する大端側軸受筒部を備えたコンロッド
   と、 前記油だめの潤滑油を圧送するオイルポンプと、 前記油だめと前記オイルポンプを連通させる第１の油通
   路と、 前記クランクシャフトの軸心部に設けられて前記オイル
   ポンプの吐出側に連通する第２の油通路と、 前記クランクシャフトに設けられた前記第２の油通路と
   前記大端側軸受部を連通する第３の油通路と、 前記コンロッド内部に設けられ、かつ前記大端側軸受部
   と前記小端側軸受部を連通する第４の油通路と、を有す
   るレシプロ式圧縮機において、 前記小端側軸受筒部のハウジングに前記第４の油通路と
   連通する周回の凹溝を設け、かつ該周回凹溝と前記ハウ
   ジングで形成される第５の油通路を設け、その第５の油
   通路と前記ハウジングの内面負荷側に設られた軸受長手
   方向に沿った複数の溝と連通させ、かつその複数溝は、
   小端側軸受筒部の筒中心軸線を中心としてコンロッドの
   最大スイング角θと同一角度ピッチ分ずらして設定さ
   れ、かつ溝長手両端が開口するとともに、一方の開口位
   置に対し、他方の開口位置を最大スイング角θと同一ピ
   ッチ以上ずらせて多条スパイラル状に形成されてなるこ
   とを特徴とするレシプロ式圧縮機。
2. 【請求項２】 ピストンピンの表面硬度をＨｖ＞1000に
   したことを特徴とする請求項１記載のレシプロ式圧縮
   機。
3. 【請求項３】 ピストンとピストンピンを固定したこと
   を特徴とする請求項１又は請求項２記載レシプロ式圧縮
   機。
4. 【請求項４】 底部に油だめを有するケースと、 前記ケースに配設されたシリンダと、 前記ケース内に回動自在に枢支されたクランクシャフト
   と、 前記シリンダ内に摺動自在に配設されたピストンと、 前記ピストンに挿入、支持されたピストンピンと、 前記ピストンピンを所定のスイング角度で回動自在に枢
   支する小端側軸受筒部および前記クランクシャフトを回
   動自在に枢支する大端側軸受筒部を備えたコンロッド
   と、を有するレシプロ式圧縮機において、 前記ピストンピンの表面硬度をＨｖ＞1000に設定したこ
   とを特徴とするレシプロ式圧縮機。
5. 【請求項５】 ピストンとピストンピンを固定したこと
   を特徴とする請求項４記載のレシプロ式圧縮機。