JP2010242592A - 密閉型圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】ピストンピンの空洞部に冷媒ガスを貯めない、低騒音の密閉型圧縮機を提供することを目的とする。
【解決手段】シリンダブロック１１３の内周壁面にピストン１１４の往復動方向に形成されたガス抜き溝１２５を設けるとともに、ガス抜き溝１２５は少なくとも圧縮行程の中期以降に、ピストンピン孔１２６の開口部１２６ａ，１２６ｂと密閉容器内とを、ガス抜き溝１２５を介して連通したもので、ピストンピン１２１の空洞部１３２に冷媒ガスを貯めることがないので、空洞部１３２からの冷媒ガスの噴射を防止し、冷媒ガスの噴射による加振を低減することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、主に冷凍冷蔵装置、エアーコンディショナー等に用いられる密閉型圧縮機に関するものである。

従来の密閉型圧縮機としては、運転時の騒音を低減するためにピストンから冷媒ガスを流出するロッキングピンを密閉容器内に備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。

以下、図面を参照しながら上記従来の密閉型圧縮機を説明する。

図４は、特許文献１に記載された従来の密閉型圧縮機の縦断面図、図５は、従来の密閉型圧縮機の横断面図、図６は、従来の密閉型圧縮機の要部拡大断面図である。

図４、図５、図６において、密閉容器１は冷却システム（図示しない）と連結される吐出管２と吸入管３を備えており、底部４に潤滑油５を貯溜すると共に固定子６と回転子７とからなる電動要素８およびこれによって駆動される圧縮要素９を収容している。

圧縮要素９は、複数のコイルバネ１１により密閉容器１内に弾性的に支持されており、圧縮室１２を備えたシリンダブロック１３と、圧縮室１２の内部に往復自在に挿入されたピストン１４と、主軸部１５および偏心軸部１６を有し、偏心軸部１６側を軸支する軸受部１７を有するシャフト１８と、偏心軸部１６とピストン１４を連結するコンロッド２０とピストン１４とコンロッド２０を連結するピストンピン２１とを備え、主軸部１５には回転子７が、シリンダブロック１３には固定子６がそれぞれ固定されている。

ピストン１４はピストンピン孔２６を形成するとともに、圧縮室１２の反対側にピストンピン孔２６を貫通するピン孔２７が設けられている。

コンロッド２０は偏心軸部１６と遊嵌された大端部３０と、ピストン１４のピストンピン孔２６と略一致する小端部３１を備えている。

略円筒形のピストンピン２１は空洞部３２とロッキングピン孔３３を備え、ピストン１４のピストンピン孔２６およびコンロッド２０の小端部３１に貫入され、ロッキングピン３４により、ピストン１４のピン孔２７とピストンピン２１のロッキングピン孔３３が連結され、コンロッド２０とピストン１４が揺動可能に連結する。

以上のように構成された密閉型圧縮機について、以下その動作を説明する。

電動要素８に電気が供給されると回転子７が回転し、シャフト１８は回転駆動される。このとき、偏心軸部１６の偏心回転運動がコンロッド２０を介してピストン１４に伝わることで、ピストン１４は圧縮室１２内を往復運動する。

ピストン１４の往復運動に伴って密閉容器１内の冷媒３６は吸入マフラ３７から圧縮室１２内へ吸入されるとともに、低圧の冷媒３６が冷却システム（図示しない）から吸入管３を通って密閉容器１内に流入する。

圧縮室１２内へ吸入された冷媒３６はピストン１４の動きにより圧縮され、圧縮された冷媒ガスは冷却システム（図示しない）に流入する。

このとき、一部ピストン１４とシリンダブロック１３のクリアランスからリークした冷媒ガスがピストンピン２１の空洞部３２に入り、ロッキングピン３４から低圧の密閉容器１内に冷媒ガスを流出する。
実開昭６１−１７３７８３号公報

しかしながら、上記従来の構成では、圧縮工程の中期以降、ピストン１４とシリンダブロック１３のクリアランスからリークした冷媒ガスがピストンピン２１の空洞部３２に流入する。流入した冷媒ガスはロッキングピン３４により流出するが、ロッキングピン３４の内容積はピストンピン２１の空洞部３２の内容積よりも小さく、かつロッキングピン３４の断面積が小さいため、冷媒ガスを排出する際、圧損抵抗が生じ冷媒ガスが流出しづらくなる。

そこで、一部ピストンピン２１の空洞部３２に残った冷媒ガスが、ピストンピン２１の空洞部３２と低圧の密閉容器１内とが連通したときに、密閉容器１内に一気に冷媒ガスが噴射する。

その結果、一気に流出する冷媒ガスが加振源となり密閉容器１を共振させることで、騒音を増大させてしまうことがあるという課題を有していた。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、ピストンピンの空洞部と密閉容器内とを連通することで、冷媒ガスをピストンピンの空洞部に貯めることがないので、低騒音の密閉型圧縮機を提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するために、本発明の密閉型圧縮機は、シリンダブロックの内周壁面にピストンの往復動方向に形成されたガス抜き溝を設けるとともに、ガス抜き溝は、少なくとも圧縮行程の中期以降に、ピストンピン孔の開口部と密閉容器内とを連通するように形成されたもので、ピストンピンの空洞部にリークした冷媒ガスが入っても、空洞部に冷媒ガスを貯めることなく、常に低圧の密閉容器内に流出することにより、冷媒ガスが一気に噴射することがないため、冷媒ガスの流出に伴う加振源を低減できるという作用を有する。

本発明の密閉型圧縮機は、ガス抜き溝を少なくとも圧縮行程の中期以降に密閉容器内に連通するように形成したものであり、ピストンピンの空洞部に冷媒ガスを貯めることがないので、加振源を低減した低騒音の密閉型圧縮機を提供することができる。

請求項１に記載の発明は、密閉容器内に電動要素と前記電動要素によって駆動される圧縮要素とを収容し、前記圧縮要素は、前記電動要素によって回転駆動される主軸部及び前記主軸部の一端に前記主軸部と一体運動するように形成された偏心軸部を有するシャフトと、前記シャフトの前記主軸部における前記偏心軸部側を軸支する軸受部と、前記軸受部に対して、一定の位置に固定されるように配置され、略円筒形の圧縮室を形成するシリンダブロックと、前記圧縮室の内部に往復動可能に挿設されたピストンと、前記偏心軸部と平行になるように前記ピストンのピストンピン孔に装着されたピストンピンと、前記ピストンピンにより前記ピストンに連結され、前記偏心軸部と前記ピストンとを連結するコンロッドとを備え、前記シリンダブロックの内周壁面に前記ピストンの往復動方向に形成さ
れたガス抜き溝を設けるとともに、前記ガス抜き溝は、少なくとも圧縮行程の中期以降に、前記ピストンピン孔の開口部と前記密閉容器内とを連通するように形成されていることを特徴としたもので、圧縮工程の中期以降にピストンピンの空洞部にリークした冷媒ガスが入っても、ピストンピンの空洞部と密閉容器内とが連通しているため、空洞部に冷媒ガスを貯めることなく、常に密閉容器内に冷媒ガスを流出することにより、冷媒ガスが一気に噴射することがないため、冷媒ガスの流出に伴う加振がなく、低騒音の密閉型圧縮機を提供することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、ガス抜き溝は、ピストンピン孔の２つの開口部に対して独立して形成したもので、冷媒ガスの流出は、双方のガス抜き溝から流出されるので流出量は２倍になるため、冷媒ガスが抜けやすくなり、冷媒ガスの流出に伴う加振がないので、請求項１に記載の発明の効果に加えて、さらに低騒音の密閉型圧縮機を提供することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、圧縮要素は、電動要素の上方に配置したもので、圧縮時の振動が小さく抑えられるので、請求項１または２に記載の発明の効果に加えて、さらに振動が小さい密閉型圧縮機を提供することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明において、ガス抜き溝は直線上に形成され、シリンダブロックの軸心と略平行でかつ直線上に形成したもので、冷媒ガスの流出経路を最短経路で密閉容器内と連通することができるので、流れのよどみ等がなくスムーズに冷媒ガスを流出することができるので、加振源をさらに低減することができ、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明の効果に加えて、さらに低騒音の密閉型圧縮機を提供することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の発明において、ガス抜き溝は、ピストンピンの外径よりも小さい溝幅で形成したもので、冷媒ガスの流出経路幅を最大化することができるので、冷媒ガスがさらに流出しやすくなり、加振源をさらに低減することができるので、請求項１から４のいずれか一項に記載の発明の効果に加えて、さらに低騒音の密閉型圧縮機を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機の縦断面図、図２は、同実施の形態における密閉型圧縮機の横断面図、図３は、同実施の形態における密閉型圧縮機の要部拡大断面図である。

図１、図２、図３において、密閉容器１０１は冷却システム（図示しない）と連結される吐出管１０２と吸入管１０３を備えており、底部１０４に潤滑油１０５を貯溜すると共に固定子１０６と回転子１０７とからなる電動要素１０８およびこれによって駆動される圧縮要素１０９を収容している。

圧縮要素１０９は、複数のコイルバネ１１１により密閉容器１０１内に弾性的に支持されており、圧縮室１１２を備えたシリンダブロック１１３と、圧縮室１１２の内部に往復自在に挿入されたピストン１１４と、主軸部１１５および偏心軸部１１６を有する。

さらに、偏心軸部１１６側を軸支する軸受部１１７を有するシャフト１１８と、偏心軸
部１１６とピストン１１４を連結するコンロッド１２０とピストン１１４とコンロッド１２０を連結するピストンピン１２１とを備え、主軸部１１５には回転子１０７が、シリンダブロック１１３には固定子１０６がそれぞれ固定され、電動要素１０８が下方に形成されている。

シリンダブロック１１３の内周壁面の鉛直方向上方には、ピストン１１４の往復動方向に形成されたガス抜き溝１２５を設けている。

ピストン１１４は、ピストンピン孔１２６を形成するとともに、圧縮室１１２の反対側にピストンピン孔１２６を貫通するピン孔１２７が設けられている。

また、ガス抜き溝１２５は、ピストンピン孔１２６の２つの開口部１２６ａ，１２６ｂそれぞれに対して独立して形成されており、少なくとも圧縮行程の中期以降に、開口部１２６ａ，１２６ｂと密閉容器１０１内とを連通している。

また、ガス抜き溝１２５は直線上に形成され、ピストン１１４の軸心と略平行でかつ直線上に形成している。

また、ガス抜き溝１２５は、ピストンピン１２１の外径よりも小さい溝幅で形成している。

コンロッド１２０は偏心軸部１１６と遊嵌された大端部１３０と、ピストン１１４のピストンピン孔１２６と略一致する小端部１３１を備えている。

略円筒形のピストンピン１２１は空洞部１３２とロッキングピン孔１３３を備え、ピストン１１４のピストンピン孔１２６およびコンロッド１２０の小端部１３１に挿入される。そしてロッキングピン１３４が、ピストン１１４のピン孔１２７を介してピストンピン１２１のロッキングピン孔１３３に嵌入されることで、ピストンピン１２１はピストン１１４に固定される。

以上のように構成された密閉型圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。

電動要素１０８に電気が供給されると回転子１０７が回転し、シャフト１１８は回転駆動される。このとき、偏心軸部１１６の偏心回転運動がコンロッド１２０を介してピストン１１４に伝わることで、ピストン１１４は圧縮室１１２内を往復運動する。

ピストン１１４の往復運動に伴って密閉容器１０１内の冷媒１３６は吸入マフラ１３７から圧縮室１１２内へ吸入されるとともに、低圧の冷媒１３６が冷却システム（図示しない）から吸入管１０３を通って密閉容器１０１内に流入する。

圧縮室１１２内へ吸入された冷媒１３６はピストン１１４の動きにより圧縮され、圧縮された冷媒ガスは冷却システム（図示しない）に流入する。

このとき、圧縮工程の中期以降、一部ピストン１１４とシリンダブロック１１３のクリアランスからリークした冷媒ガスがピストンピン１２１の空洞部１３２に入り、ロッキングピン１３４から低圧の密閉容器１０１内に高圧ガスを流出する。

ここで、ロッキングピン１３４はピストンピン１２１の空洞部１３２よりも空洞部１３２の容積に対するロッキングピン１３４内の容積が小さいため、冷媒ガスを排出する際、圧損抵抗が生じ、冷媒ガスが流出しづらくなるが、シリンダブロック１１３の内周壁面に
ピストン１１４の往復動方向に形成されたガス抜き溝１２５を設けるとともに、ガス抜き溝１２５は、少なくとも圧縮行程の中期以降に、ピストンピン孔１２６の開口部１２６ａと密閉容器１０１内とを連通するように形成している。

そのため、圧縮工程の中期以降にピストンピン１２１の空洞部１３２にリークした冷媒ガスが入っても、ピストンピン１２１の空洞部１３２と密閉容器１０１内とが連通しているため、ピストンピン１２１の空洞部１３２に冷媒ガスを貯めることなく、常に密閉容器１０１内に冷媒ガスを流出する。

その結果、ピストンピン１２１の空洞部１３２と密閉容器１０１内とが連通しても冷媒ガスは噴射することがない。従って、冷媒ガスの流出に伴う加振がないので、密閉容器１０１は共振せず、低騒音の密閉型圧縮機を提供することができる。

また、ガス抜き溝１２５は、ピストンピン孔１２６の２つの開口部１２６ａ，１２６ｂに対してそれぞれ独立して形成しているので、大きな気筒容積を必要とするような炭化水素系冷媒、具体的にはＲ６００ａを用いて、ピストン１１４の外径を大きくし、ピストン１１４とシリンダブロック１１３のクリアランスからリークする冷媒ガスが増えるような場合でも、冷媒ガスの流出は、双方のガス抜き溝１２５から流出されるので流出量は２倍になる。

その結果、ピストンピン１２１の空洞部１３２に冷媒ガスを貯めることはなく、ピストンピン１２１と密閉容器１０１内が連通するまでに、密閉容器１０１内に冷媒ガスが流出し、冷媒ガスの噴射に伴う加振がないため、さらに低騒音の密閉型圧縮機を提供することができる。

また、圧縮要素１０９は、電動要素１０８の上方に配置しているので、ピストン１１４の往復運動によって発生する振動は大きく、その反作用によりシリンダブロック１１３は大きく振動する。

しかしながら、この振動は圧縮要素１０９の上部とコイルバネ１１１近傍でまったくその挙動が異なる。

すなわちピストン１１４の反作用を直接受けるシリンダブロック１１３近傍は大きく振動するものの、コイルバネ１１１の近傍では電動要素１０８を介し下方でこの動きを支えることからコイルバネ１１１近傍が支点となることで、振幅は小さくなる。この小さくなった振幅はさらにコイルバネ１１１で減衰される。従って、圧縮要素１０９の振動を低減することができる。

さらに、密閉容器１０１上方近傍に圧縮要素１０９があっても、密閉容器１０１は加振されないので、さらに低騒音の密閉型圧縮機を提供することができる。

また、ガス抜き溝１２５は直線上に形成され、シリンダブロック１１３の軸心と略平行でかつ直線上に形成しているので、冷媒ガスの流出経路を最短経路で密閉容器１０１内と連通し、冷媒ガスの流出に伴う流れのよどみを低減することができる。よって、冷媒ガスをスムーズに流出することができる。

さらに、ガス抜き溝１２５はシリンダブロック１１３の軸心と略平行でかつ直線上に形成しているので、加工がしやすく、生産性もよい。

また、ガス抜き溝１２５は、ピストンピン１２１の外径よりも小さい溝幅で形成してい
るので、冷媒ガスの流出経路幅を最大化することができ、冷媒ガスがさらに流出しやすくなり流出時間を低減できるので、ピストンピン１２１と密閉容器１０１内が連通するまでに、冷媒ガスは確実に流出されるので、さらに低騒音の密閉型圧縮機を提供することができるという効果が得られる。

なお、本実施の形態において、ガス抜き溝１２５をピストンピン孔１２６の２つの開口部１２６ａ，１２６ｂに対して独立して形成した例で説明したが、ガス抜き溝１２５を２つの開口部１２６ａ，１２６ｂそれぞれに対して複数設けても同様に実施可能である。

以上のように、本発明にかかる密閉型圧縮機は、ピストンピンの空洞部に冷媒ガスが貯まることがなく、低騒音化が可能となるので、エアーコンディショナー、冷凍冷蔵装置等の用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機の縦断面図 同実施の形態における密閉型圧縮機の横断面図 同実施の形態における密閉型圧縮機の要部拡大断面図 従来の密閉型圧縮機の縦断面図 従来の密閉型圧縮機の横断面図 従来の密閉型圧縮機の要部拡大断面図

１０１ 密閉容器
１０８ 電動要素
１０９ 圧縮要素
１１２ 圧縮室
１１３ シリンダブロック
１１４ ピストン
１１５ 主軸部
１１６ 偏心軸部
１１７ 軸受部
１１８ シャフト
１２０ コンロッド
１２１ ピストンピン
１２５ ガス抜き溝
１２６ ピストンピン孔
１２６ａ，１２６ｂ 開口部

Claims (5)

1. 密閉容器内に電動要素と前記電動要素によって駆動される圧縮要素とを収容し、前記圧縮要素は、前記電動要素によって回転駆動される主軸部及び前記主軸部の一端に前記主軸部と一体運動するように形成された偏心軸部を有するシャフトと、前記シャフトの前記主軸部における前記偏心軸部側を軸支する軸受部と、前記軸受部に対して、一定の位置に固定されるように配置され、略円筒形の圧縮室を形成するシリンダブロックと、前記圧縮室の内部に往復動可能に挿設されたピストンと、前記偏心軸部と平行になるように前記ピストンのピストンピン孔に装着されたピストンピンと、前記ピストンピンにより前記ピストンに連結され、前記偏心軸部と前記ピストンとを連結するコンロッドとを備え、前記シリンダブロックの内周壁面に前記ピストンの往復動方向に形成されたガス抜き溝を設けるとともに、前記ガス抜き溝は、少なくとも圧縮行程の中期以降に、前記ピストンピン孔の開口部と前記密閉容器内とを連通するように形成されていることを特徴とする密閉型圧縮機。
2. ガス抜き溝は、ピストンピン孔の２つの開口部に対して独立して形成された請求項１に記載の密閉型圧縮機。
3. 圧縮要素は、電動要素の上方に配置された請求項１または２に記載の密閉型圧縮機。
4. ガス抜き溝は直線上に形成され、シリンダブロックの軸心と略平行でかつ直線上に形成された請求項１から３のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。
5. ガス抜き溝は、ピストンピンの外径よりも小さい溝幅で形成された請求項１から４のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。

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