JP2012052522A - 多気筒圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】中板側のピストン端面と中板と反対側のピストン端面との荷重バランスを均一にすることにより、性能向上と信頼性向上を図ること。
【解決手段】密閉容器１内に電動機部および電動機部と連結される圧縮機構部を備え、圧縮機構部が、複数のシリンダ３，５と、それぞれのシリンダ３，５内に配置されるピストン８，１１と、シリンダ８，１１間を仕切る中板４とを有する多気筒圧縮機であって、ピストン８の内周面８ａの両端部には、ピストン端面８ｄ，８ｅと異なる高さの面を形成し、中板４と反対側の端部８ｂに形成する面の面積を、中板４側の端部８ｃに形成する面の面積よりも大きくしたことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は空気調和機の室外機等に設けられる多気筒圧縮機に関するものである。

一般に、空気調和機や冷凍機等に用いられる圧縮機として、多気筒圧縮機が知られている。図６は従来の多気筒圧縮機の概略図である。図６に示すように、多気筒圧縮機は密閉容器１内に電動機部と圧縮機構部とを備えている。電動機部は、固定子９と回転子１０から構成される。圧縮機構部は、シャフト７によって回転子１０と連結される。圧縮機構部は、上シリンダ３と下シリンダ５とを有する。上シリンダ３と下シリンダ５とは円筒形状で構成される。中板４は上シリンダ３と下シリンダ５とを仕切る。中板４は、シャフト７の径よりも大きな開口部を有する。上シリンダ３の上端面には主軸受２が配置され、下シリンダ５の下端面には副軸受６が配置される。上シリンダ３内にはピストン８が配置され、下シリンダ５内にはピストン１１が配置される。シャフト７には、２つの偏心部７ｘ、７ｙが形成されている。偏心部７ｘは上シリンダ３内に配置され、偏心部７ｙは下シリンダ５内に配置される。ピストン８は偏心部７ｘに取り付けられ、ピストン１１は偏心部７ｙに取り付けられる。
一つの圧縮室は、主軸受２と中板４との間で、上シリンダ３とピストン８とによって形成される。また他の圧縮室は、副軸受６と中板４との間で、下シリンダ５とピストン１１とによって形成される。
密閉容器１内の底部にはオイル溜め１２が形成され、シャフト７の下端部にはオイルピックアップ１３を設けている。
また、シャフト７の内部には軸方向に給油路７ａが形成されている。また、給油路７ａには、圧縮機構部の摺動面にオイルを供給するための連通路７ｂ、７ｃが形成されている。
シャフト７の回転によって、ピストン８及びピストン１１は、圧縮室内で公転運動を行う。
また、シャフト７の回転によって、オイル溜め１２から吸い上げたオイルを連通路７ｂ、７ｃから圧縮機構部に供給し、摺動面の潤滑を行う。
このようにオイル溜め１２のオイルを圧縮機構部に導くため、ピストン８、１１の内周面には、吐出圧力Ｐｄが作用する。
ピストン８及びピストン１１の内周面の端部には、面取りが設けられ、その面取り量は、一般的にピストンの上端部と下端部とで同じである（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−１７７２２７号公報

図７は従来の多気筒圧縮機の圧縮機構部の断面図であり、図中にピストン８の上下端面に加わる圧力分布を示している。
図７に示すように、多気筒圧縮機では、ピストン８の内周面の端部に形成した面取り量が、ピストン８の上端部と下端部とで同じ場合、中板４側のピストン端面には、中板４からはみ出る部分（Ｓ１）に吐出圧力Ｐｄがかかり、中板４と反対側のピストン端面に対しＰ１×Ｓ１だけ大きい荷重がかかる。従って、ピストン８には、主軸受２を押しつける力（Ｐ１×Ｓ１）が働き、摺動損失増加による効率低下や、主軸受２端面の異常磨耗などの信頼性面の課題がある。この荷重バランスの不均一はピストン１１についても同様となり、ピストン１１には、副軸受６を押しつける力が働く。

本発明は、従来の課題を解決するもので、中板側のピストン端面と中板と反対側のピストン端面との荷重バランスを均一にすることにより、性能向上と信頼性向上を図ることを目的とする。

従来の課題を解決するために、本発明の多気筒圧縮機は、前記ピストンの内周面の両端部には、ピストン端面と異なる高さの面を形成し、前記中板と反対側の前記端部に形成する前記面の面積を、前記中板側の前記端部に形成する前記面の面積よりも大きくしている。
これによって、中板と反対側のピストン端面と中板側のピストン端面との荷重バランスが均一になり、ピストンが主軸受あるいは副軸受に押しつけられる力が低減する。

以上のように本発明によれば、多気筒圧縮機において中板側のピストン端面と中板と反対側のピストン端面との荷重バランスが均一になり、性能向上と信頼性向上を図ることができる。

本発明の実施の形態１における圧縮機構部の断面図 同圧縮機構部を構成するピストンの拡大断面図 同ピストンの端面に加わる圧力を説明する図 本発明の実施の形態２におけるピストンの断面図 本発明の実施の形態３におけるピストンの断面図 従来の多気筒圧縮機の概略図 従来の多気筒圧縮機の圧縮機構部の断面図

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、ピストン以外の構成は図６に示す多気筒圧縮機と同一構成である。また、本発明の実施形態における多気筒圧縮機は、２段式多気筒圧縮機を例に説明するが、これに限るものではなく、３段以上の多段式圧縮機でも適用可能であることは言うまでもなく、またこの実施の形態によって本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における圧縮機構部の断面図、図２は同圧縮機構部を構成するピストンの拡大断面図、図３は同ピストンの端面に加わる圧力を説明する図である。以下の説明では、ピストン８について説明する。

ピストン８は、円筒状の内周面８ａを有している。内周面８ａの上端部８ｂと下端部８ｃには、ピストン端面８ｄ、８ｅと異なる高さの面を面取りによって設けている。ピストン端面８ｅは中板４側に位置し、ピストン端面８ｄは主軸受２側（中板４と反対側）に位置する。また、下端部８ｃは中板４側に位置し、上端部８ｂは主軸受２側（中板４と反対側）に位置する。
上端部８ｂに形成する面取り量Ｄ１は、下端部８ｃに形成する面取り量ｄ１よりも大きくしている。ピストン１１においても、ピストン８と同様に、中板４と反対側の面取り量Ｄ１を、中板４側の面取り量ｄ１よりも大きくする。これにより、ピストン１１においても、中板４側のピストン１１端面と中板４と反対側のピストン１１端面との荷重バランスが均一になり、さらに性能向上と信頼性向上を図ることができる。

図３（ａ）はピストン８の主軸受２側の一部断面平面図、図３（ｂ）はピストン８周辺の一部断面側面図、図３（ｃ）はピストン８の中板４側端面の一部断面平面図であり、ピストン８の上下端面の圧力分布を示している。

図３に示すように、中板４側のピストン端面８ｅには中板４からはみ出る部分Ｓ１に吐出圧力Ｐｄがかかるため、中板４側のピストン端面８ｅには端面８ｄに対しＰ１×Ｓ１だけ大きい荷重がかかる。それに対し中板４と反対側の上端部８ｂの面取り量Ｄ１は、中板４側の下端部８ｃの面取り量ｄ１よりも大きく設けており、その面取り量の差によって中板４と反対側のピストン端面８ｄにＰ２×Ｓ２だけ大きい荷重がかかる。ここで、面取り量の差（Ｄ１−ｄ１）は、荷重Ｐ１×Ｓ１とＰ２×Ｓ２が等しくなるように決められている。なお、中板４側のピストン端面８ｅに作用するＰ１と、中板４と反対側のピストン端面８ｄに作用するＰ２は、吐出圧力Ｐｄのピストン端面８ｅ、８ｄに垂直方向の成分であり、Ｓ２は面取り量の差（Ｄ１−ｄ１）によって生じるリング状の面積である。
また、Ｄ１／ｄ１は、１．５以上２以下とすることが好ましい。Ｄ１／ｄ１が１．５未満であると、中板４と反対側の空間が小さくなり過ぎて、中板４と反対側空間へのオイル放出量を十分に確保できない。またＤ１／ｄ１が２を超えると、主軸受２及び副軸受６内に設けられた吐出穴とかぶってしまい性能低下につながる。

これにより中板４と反対側のピストン端面８ｄと中板４側のピストン端面８ｅの荷重バランスが均一になり、ピストン８が主軸受２を押しつける力が低減する。また、ピストン１１に適用した場合には、ピストン１１が副軸受６を押しつける力が低減する。

（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２におけるピストンの断面図を示したものである。内周面８ａの上端部８ｂと下端部８ｃには、ピストン端面８ｄ、８ｅと異なる高さの面をフィレットによって設けている。中板４と反対側の上端部８ｂに形成するフィレット幅Ｄ２は、中板４側の下端部８ｃに形成するフィレット幅ｄ２よりも大きくしている。ここで、フィレット幅の差（Ｄ２−ｄ２）は、荷重Ｐ１×Ｓ１とＰ２×Ｓ２が等しくなるように決められている。なお、中板４側のピストン端面８ｅに作用するＰ１と、中板４と反対側のピストン端面８ｄに作用するＰ２は、吐出圧力Ｐｄのピストン端面８ｅ、８ｄに垂直方向の成分であり、Ｓ２はフィレット幅の差（Ｄ２−ｄ２）によって生じるリング状の面積である。

これにより、中板４と反対側のピストン端面８ｄと中板４側のピストン端面８ｅの荷重バランスが均一になり、ピストン８が主軸受２を押しつける力が低減する。
また、フィレット幅の差（Ｄ２−ｄ２）を、ピストン１１に適用した場合には、ピストン１１が副軸受６を押しつける力が低減する。
また、Ｄ２／ｄ２は、１．５以上２以下とすることが好ましい。Ｄ２／ｄ２が１．５未満であると、中板４と反対側の空間が小さくなり過ぎて、中板４と反対側空間へのオイル放出量を十分に確保できない。またＤ２／ｄ２が２を超えると、主軸受２及び副軸受６内に設けられた吐出穴とかぶってしまい性能低下につながる。

（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３におけるピストンの断面図を示したものである。内周面８ａの上端部８ｂと下端部８ｃには、ピストン端面８ｄ、８ｅと異なる高さの面を段差によって設けている。中板４と反対側の上端部８ｂに形成する段差の幅Ｄ３は、中板４側の下端部８ｃに形成する段差の幅ｄ３よりも大きくしている。ここで、段差の幅の差（Ｄ３−ｄ３）は、荷重Ｐ１×Ｓ１とＰ２×Ｓ２が等しくなるように決められている。なお、中板４側のピストン端面８ｅに作用するＰ１と、中板４と反対側のピストン端面８ｄに作用するＰ２は、吐出圧力Ｐｄのピストン端面８ｅ、８ｄに垂直方向の成分であり、Ｓ２は段差の幅の差（Ｄ３−ｄ３）によって生じるリング状の面積である。

これにより、中板４と反対側のピストン端面８ｄと中板４側のピストン端面８ｅの荷重バランスが均一になり、ピストン８が主軸受２を押しつける力が低減する。
また、段差の幅の差（Ｄ３−ｄ３）を、ピストン１１に適用した場合には、ピストン１１が副軸受６を押しつける力が低減する。
また、Ｄ３／ｄ３は、１．５以上２以下とすることが好ましい。Ｄ３／ｄ３が１．５未満であると、中板４と反対側の空間が小さくなり過ぎて、中板４と反対側空間へのオイル放出量を十分に確保できない。またＤ３／ｄ３が２を超えると、主軸受２及び副軸受６内に設けられた吐出穴とかぶってしまい性能低下につながる。

以上のように本発明にかかる多気筒圧縮機は、中板側のピストン端面と中板と反対側のピストン端面との荷重バランスが均一になり、性能向上と信頼性向上を図ることが可能となるので、冷蔵庫、乾燥機、除湿機などヒートポンプを使用する様々な機器の用途にも適用できる。

１ 密閉容器
２ 主軸受
３ 上シリンダ
４ 中板
５ 下シリンダ
６ 副軸受
７ シャフト
７ｘ 偏心部
７ｙ 偏心部
７ａ 給油路
７ｂ 連通路 ７ｃ 連通路
８ ピストン
８ａ 内周面
８ｂ 上端部（中板と反対側の端部）
８ｃ 下端部（中板側の端部）
８ｄ ピストン端面（中板と反対側のピストン端面）
８ｅ ピストン端面（中板側のピストン端面）
９ 固定子
１０ 回転子
１１ ピストン

Claims (4)

1. 密閉容器内に電動機部および前記電動機部と連結される圧縮機構部を備え、前記圧縮機構部が、複数のシリンダと、それぞれの前記シリンダ内に配置されるピストンと、前記シリンダ間を仕切る中板とを有する多気筒圧縮機であって、前記ピストンの内周面の両端部には、ピストン端面と異なる高さの面を形成し、前記中板と反対側の前記端部に形成する前記面の面積を、前記中板側の前記端部に形成する前記面の面積よりも大きくしたことを特徴とする多気筒圧縮機。
2. 前記面を、面取りによって形成したことを特徴とする請求項１に記載の多気筒圧縮機。
3. 前記面を、フィレットによって形成したことを特徴とする請求項１に記載の多気筒圧縮機。
4. 前記面を、段差よって形成したことを特徴とする請求項１に記載の多気筒圧縮機。