JP4017853B2 - 密閉型レシプロ圧縮機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍冷蔵庫、カークーラ、及びエアコンなどに使用される密閉型レシプロ圧縮機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、冷凍機器分野において、高信頼性化の一環として、圧縮室開口端に面取りを設けた密閉型レシプロ圧縮機が提案されている。
【０００３】
従来の密閉型レシプロ圧縮機として、例えばＵＳＰ５１４９２５４号公報の中で図１に示された内容、また特開２００１−２０８６４号公報の中で図２に示された内容のものが知られている。
【０００４】
以下、図面を参照しながら上記従来の密閉型レシプロ圧縮機について説明する。
【０００５】
図９は、従来の密閉型レシプロ圧縮機の縦断面図である。図１０は、図９の圧縮室の略式図で、圧縮室開口端にシリンダヘッドとバルブプレートを取付けた圧縮室を示したものである。図１１は、図９の圧縮室の断面図で、圧縮室開口端にシリンダヘッドとバルブプレートを取付ける際に発生するボルト締め付け力によって変形した圧縮室を示したものである。図１２は、図９の圧縮室開口端の略式図で、変形した圧縮室開口端付近にピストンが自由に摺動できない状態を示したものである。図１３は、図９の圧縮室の断面図で、図１１の変形を逃がす為にチャンファー面取りを設けた圧縮室を示したものである。図１４は、図９の圧縮室の断面図で、図１１の変形を逃がす為にカウンターボアを設けた圧縮室を示したものである。図１５は、図９の圧縮室の部分断面図で、図１３の圧縮室開口端にシリンダヘッドとバルブプレートを取付ける際に発生するボルト締め付け力によって変形した圧縮室を示したものである。図１６は、図９の圧縮室開口端の部分断面図で、図１４の圧縮室開口端にシリンダヘッドとバルブプレートを取付ける際に発生するボルト締め付け力によって変形した圧縮室を示したものである。
【０００６】
図９において、１は密閉容器で、固定子２、回転子３からなる電動要素４、および電動要素４によって駆動される圧縮要素５を収容する。６は密閉容器１内に貯留したオイルである。
【０００７】
次に圧縮要素５の詳細を以下に説明する。
【０００８】
７はシリンダブロックで圧縮室８を形成する。９はクランクシャフトで、主軸部９ａ及び偏心軸部９ｂから構成され、給油通路を介して偏心軸部９ｂの上端９ｃに連通するオイルポンプ部材１８を内蔵すると共に、下端９ｄはオイル６中に開口している。９ｅはオイルポンプ部材１８の上端に連通し、クランクシャフト９の主軸部９ａの外壁に設けた軸受け部溝である。９ｆは軸受け部溝９ｅの上端に連通し、クランクシャフト９の偏心軸部９ｂの外壁に設けた偏心部分岐穴である。１０はコネクティングロッドで偏心軸部９ｂとピストン１１をピストンピン１２を介して連結している。１３は、吸入孔、吸入バルブ、吐出孔、吐出バルブ（いずれも図示せず）を備えたバルブプレート、１４は、内部に吸入室、吐出室（いずれも図示せず）に区割りしたシリンダヘッドである。１５はシリンダブロック７にバルブプレート１３とシリンダヘッド１４を締め付けるボルトである。１６はサクションマフラーで、一端が圧縮室８に連通している。１７は密閉容器１を貫通したサクションチューブである。
【０００９】
以上のように構成された密閉型電動圧縮機について、以下にその動作を説明する。
【００１０】
電動要素４の回転子３はクランクシャフト９を回転させ、偏心軸部９ｂの運動がコネクティングロッド１０を介してピストン１１に伝えられることでピストン１１は圧縮室８内を往復運動し、サクションチューブ１７を通して密閉容器１内に導かれた冷媒ガスはサクションマフラー１６から吸入され、圧縮室８内で連続して圧縮される。
【００１１】
一方、密閉容器１内の底部には各摺動部の異常摩耗や焼き付きを防止し、円滑に運動するためのオイル６が貯溜されている。このオイル６はクランクシャフト９の回転により、このクランクシャフト９の下端に設けられたオイルポンプ部材１８によって吸い上げられ、さらに、回転により発生する遠心力が加わり、クランクシャフト９の軸穴内壁に上昇する。上昇したオイル６は軸受部溝９ｅ、偏心部分岐穴９ｆを通って所要の摺動部へ給油されるものと、シャフト９の偏心部内壁上部９ｃから飛散し、圧縮室８の内周部、ピストン１１の外周部に給油されるものに分かれる。
【００１２】
また、図１０、及び図１１に示すように、従来の密閉型レシプロ圧縮機の圧縮室８の開口端にはバルブプレート１３、シリンダヘッド１４を取付けるための強い締付け力Ｆによる圧縮室８開口端の変形８ａが発生する。その変形８aの変形量はシリンダブロック７、バルブプレート１３、及びシリンダヘッド１４の材料剛性や構造、ボルト１５の締め付け力Ｆなどで決まるが、一般的に１〜１０μｍ程度であり、図１２に示すようにピストン１１が圧縮室８の開口端近傍を自由に往復摺動する障害になり、その結果、ピストンの異常摩耗や焼き付き、ピストンロックなど信頼性上の多きな問題を引き起こす。
【００１３】
そこで，その変形８ａを逃がし、異常摩耗や焼き付き、ピストンロックなど信頼性低下の問題を防止する為に圧縮室８の開口端に面取りを設けたものが知られている。ＵＳＰ５１４９２５４号公報に示されている従来の密閉型レシプロ圧縮機では、図１３に示すように圧縮室８の開口端に角度βが約４５°から３０°のチャンファー面取り１９を設けてある。
【００１４】
また、特開２００１−２０８６４号公報には図１４に示すように、圧縮室８の開口端に圧縮室８の内径よりわずかに大きな内径を持ったカウンターボア２０が設けてられ、ボルト１５締め付け力Ｆによる変形８ａを逃がしているものが示されている。
【００１５】
さらに従来の密閉型レシプロ圧縮機では、ピストン１１が圧縮室８の開口端に来た時、ピストン１１の先端とバルブ（図示せず）又はバルブプレート１３とが接触しないように僅かの隙間を設けてある。この隙間はクリアランスボリュームという。そのクリアランスボリュームには、圧縮行程の終わりに吐出圧力まで上昇した高圧冷媒ガスのいくらかが残り、吸入行程の初めに再膨張する。この為、圧縮室８内が吸入圧力になるまで冷媒ガスの吸入は行われず、実際に圧縮室８内に吸入される量は、ピストン１１の押しのけ量より少なくなることで体積効率が低下する。体積効率の低下を防ぐ為には再膨張が少なくなるよう、クリアランスボリュームなどのデッドボリュームを小さくしなければならない。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成は、ボルト１５の締め付け力Ｆによる圧縮室８の開口端の変形８ａを十分に逃がし、信頼性を向上させる為に圧縮室８の開口端に付けたチャンファー面取り１９を大きくすると、デッドボリュームが大きくなり、体積効率が低くなる。そこで、デッドボリュームを小さくする為に、一般的にチャンファー面取りを例えば４５°の時、０．１〜０．４ｍｍ程度に設定してある。しかしながらこうした大きさのチャンファー面取りでは、図１５に示すように、圧縮室８の開口端近傍に内径方向に０．５〜４μｍの変形１９ａが残っている。この構成では変形１９ａがピストン１１の圧縮室８の開口端近傍における自由摺動に障害となり、ピストン異常摩耗や焼き付きが発生しやすく、信頼性が低いという欠点があった。
【００１７】
本発明は従来の課題を解決するもので、ボルト１５の締め付け力Ｆによる圧縮室８の開口端の変形８ａを十分に逃がし、ピストン１１が圧縮室８内に自由に往復摺動ができ、ピストン異常摩耗や焼き付きをなくし、信頼性を向上させた密閉型レシプロ圧縮機を提供することを目的とする。
【００１８】
また、図１４に示す従来の構成では、ボルト１５の締め付け力Ｆによる圧縮室８の開口端の変形８ａを抑え、信頼性の向上の為に圧縮室８の開口端にカウンターボア２０を付けているが、図１６に示すように、変形２０ａを十分に逃がす為にカウンターボアのピストン１１の往復運動方向の長さは一般的に１．６〜２．２ｍｍとしている。従ってこの構成では、信頼性は高いが、一方で空間Ｄがデッドボリュームになる。このデッドボリュームはピストン１１の往復運動方向の長さが長い為、多きなものとなり、その結果、密閉型レシプロ圧縮機の体積効率が低くなるという欠点があった。
【００１９】
本発明の他の目的は、デッドボリュームを小さくし、体積効率を向上させた密閉型レシプロ圧縮機を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の発明は、密閉容器内にオイルを貯留するとともに電動要素によって駆動される圧縮要素を収容し、主軸部および偏心軸部から構成され、前記偏心軸部上端に連通するオイルポンプ部材を内蔵したクランクシャフトと、前記クランクシャフトの主軸部を軸支するとともに略円筒形の圧縮室を有するシリンダブロックと、前記圧縮室内で往復動する略円筒形のピストンと、前記クランクシャフトの偏心軸部と前記ピストンを連結するコネクティングロッドを前記圧縮要素の構成に含み、前記圧縮室のシリンダヘッド側の端部の内全周に、前記シリンダヘッドを前記端部に締結した際の前記端部の変形を逃がす程度に、前記シリンダヘッドの反対側から前記シリンダヘッド側の前記端部に向けて、順次その内径寸法が増大するラッパ状面取りを設けたものであり、圧縮室のシリンダヘッド側の端部の変形を逃がし、ピストン異常摩耗や焼き付きをなくし、信頼性を向上することができる他に、デッドボリュームを小さくし、体積効率を向上することができるという作用を有する。
【００２１】
請求項２に記載の発明は、密閉容器内にオイルを貯留するとともに電動要素によって駆動される圧縮要素を収容し、主軸部および偏心軸部から構成され、前記偏心軸部上端に連通するオイルポンプ部材を内蔵したクランクシャフトと、前記クランクシャフトの主軸部を軸支するとともに略円筒形の圧縮室を有するシリンダブロックと、前記圧縮室内で往復動する略円筒形のピストンと、前記クランクシャフトの偏心軸部と前記ピストンを連結するコネクティングロッドを前記圧縮要素の構成に含み、前記ピストン先端の外全周に、前記シリンダヘッドを前記端部に締結した際の前記端部の変形を逃がす程度に、前記ピストンの反先端側から前記先端に向けて順次その外径寸法が減少する反ラッパ状面取りを設けたものであり、圧縮室のシリンダヘッド側の端部の変形を逃がし、ピストン異常摩耗や焼き付きをなくし、信頼性を向上することができる他に、デッドボリュームを小さくし、体積効率を向上することができるという作用を有する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による密閉型レシプロ圧縮機の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。尚、従来と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００２３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１による密閉型レシプロ圧縮機の縦断面図、図２は同実施の形態の密閉型レシプロ圧縮機の圧縮室の断面図、図３は同実施の形態の密閉型レシプロ圧縮機の圧縮室のシリンダヘッド側端部の部分断面図である。図４は同実施の形態の密閉型レシプロ圧縮機の圧縮室のシリンダヘッド側端部の部分断面図で、圧縮室のデッドボリュームを比較したものである。
【００２４】
図１、図２、図３及び図４において、圧縮要素２１には、略円筒形の圧縮室２３を形成するシリンダブロック２２を有している。２３ａは圧縮室２３のシリンダヘッド１４側の端部に向けてその内径寸法が順次増大するラッパ状面取りである。
【００２５】
ラッパ状面取り２３ａは、少なくとも一つ以上互いに接する滑らかなR面、自由曲面等からなる凸曲面である。また、ボルト１５の締め付け力Ｆによる圧縮室２３のシリンダへヘッド１４側の端部の変形を十分に逃がす為に、圧縮室２３のシリンダへヘッド１４側の端部に近いほど凸面取りの曲率半径は小さくなる。即ち、それぞれの曲率半径Ｒ１、Ｒ２、Ｒの関係はＲ１＞Ｒ２＞Ｒ３となる。
【００２６】
以上のように構成された密閉型レシプロ圧縮機について、以下その動作を説明する。
【００２７】
本実施の形態では、圧縮室２３のシリンダヘッド１４側の端部近傍に設けた、シリンダヘッド１４の反対側からシリンダヘッド１４側の端部に向けてその内径寸法が順次増大するラッパ状面取り２３ａが圧縮室２３のシリンダヘッド１４側の端部の変形を十分に逃がすことで、圧縮室２３とピストン１１の隙間は油膜が切れることなく、従って、ピストン異常摩耗や焼き付きを防ぐことができ、信頼性を向上することができる
【００２８】
また、図４に示すように、ピストン往復運動の方向に同じ長さのカウンターボア、チャンファー面取り、本実施の形態のラッパ状面取り２３ａを設置した場合に、デッドボリュームになる空間がカウンターボアではＡ＋Ｂ＋Ｃ、チャンファー面取りはＢ＋Ｃであるのに対して、ラッパ状面取り２３ａはＣのみとなり、デッドボリュームを極めて小さく抑えることができ、体積効率を大幅に向上させることができる。
【００２９】
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２による密閉型レシプロ圧縮機の縦断面図、図６は同実施の形態の密閉型レシプロ圧縮機のピストンの略式図、図７は同実施の形態の密閉型レシプロ圧縮機のピストン先端の略式図、図８は同実施の形態の密閉型レシプロ圧縮機のピストン先端・圧縮室のシリンダヘッド側の端部の略式図である。
【００３０】
図５、図６、図７、及び図８において、圧縮要素２４には、略円筒形の圧縮室２５を形成するシリンダブロック２６、略円筒形のピストン２７を有している。２７ａはピストン２７の先端に向けてその内径寸法が順次減少する反ラッパ状面取りである。
【００３１】
反ラッパ状面取り２７ａは、少なくとも一つ以上互いに接する滑らかなR面、自由曲面等からなる凸曲面である。また、ボルト１５の締め付け力Ｆによる圧縮室２５のシリンダヘッド１４側の端部の変形を十分に逃がす為に、ピストン２７の先端に近いほど、凸面取りの曲率半径は小さくなる。即ち、それぞれの曲率半径Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の関係はＲ１＞Ｒ２＞Ｒ３となる。
【００３２】
以上のように構成された密閉型レシプロ圧縮機について、以下その動作を説明する。
【００３３】
図８に示すように、本実施の形態ではピストン２７の先端近傍に設けた、先端に向けてその内径寸法が順次減少する、反ラッパ状面取り２７ａが圧縮室２５のシリンダヘッド１４側の端部の変形２５ａを十分に逃がすことで、圧縮室２５とピストン２７の間の油膜が切れることなく、従って、ピストン異常摩耗や焼き付きを防ぐことができ、信頼性を向上することができる。
【００３４】
また、図８に示すように、圧縮室２５はシリンダヘッド１４側の端部の変形２５ａの形状に合わせピストン先端の形状を反ラッパ状の形状にしたことで、ピストン２７と変形２５ａの隙間が狭くなり、デッドボリュームがほとんど無くなることで、体積効率を大幅に向上させることができる。
【００３５】
以上説明したように請求項１に記載の発明は、密閉容器内にオイルを貯留するとともに電動要素によって駆動される圧縮要素を収容し、主軸部および偏心軸部から構成され、前記偏心軸部上端に連通するオイルポンプ部材を内蔵したクランクシャフトと、前記クランクシャフトの主軸部を軸支するとともに略円筒形の圧縮室を有するシリンダブロックと、前記圧縮室内で往復動する略円筒形のピストンと、前記クランクシャフトの偏心軸部と前記ピストンを連結するコネクティングロッドを前記圧縮要素の構成に含み、前記圧縮室のシリンダヘッド側の端部近傍に、前記シリンダヘッドを前記端部に締結した際の前記端部の変形を逃がす程度に、前記シリンダヘッドの反対側から前記シリンダヘッド側の前記端部に向けて、順次その内径寸法が増大するラッパ状面取りを前記シリンダヘッド側の端部の内全周に設けたものであり、圧縮室のシリンダヘッド側の端部の変形を逃がし、ピストン異常摩耗や焼き付きをなくし、信頼性を向上することができる他に、デッドボリュームを小さくし、体積効率を向上することができる。
【００３６】
また、請求項２に記載の発明は、密閉容器内にオイルを貯留するとともに電動要素によって駆動される圧縮要素を収容し、主軸部および偏心軸部から構成され、前記偏心軸部上端に連通するオイルポンプ部材を内蔵したクランクシャフトと、前記クランクシャフトの主軸部を軸支するとともに略円筒形の圧縮室を有するシリンダブロックと、前記圧縮室内で往復動する略円筒形のピストンと、前記クランクシャフトの偏心軸部と前記ピストンを連結するコネクティングロッドを前記圧縮要素の構成に含み、前記ピストン先端近傍に、前記シリンダヘッドを前記端部に締結した際の前記端部の変形を逃がす程度に、前記先端に向けて順次その外径寸法が減少する反ラッパ状面取りを前記ピストン先端の外全周に設けたものであり、圧縮室のシリンダヘッド側の端部の変形を逃がし、ピストン異常摩耗や焼き付きをなくし、信頼性を向上することができる他に、デッドボリュームを小さくし、体積効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１による密閉型レシプロ圧縮機の縦断面図
【図２】 同実施の形態の圧縮室の断面図
【図３】 同実施の形態の圧縮室のシリンダヘッド側端部の部分断面図
【図４】 同実施の形態の圧縮室のシリンダヘッド側端部の部分断面図
【図５】 本発明の実施の形態２による密閉型レシプロ圧縮機の縦断面図
【図６】 同実施の形態のピストンの略式図
【図７】 同実施の形態のピストン先端の略式図
【図８】 同実施の形態のピストン先端・圧縮室のシリンダヘッド側端部の略式図
【図９】 従来の密閉型レシプロ圧縮機の縦断面図
【図１０】 従来の密閉型レシプロ圧縮機の圧縮室の略式図
【図１１】 従来の密閉型レシプロ圧縮機の圧縮室の断面図
【図１２】 従来の密閉型レシプロ圧縮機の圧縮室のシリンダヘッド側端部の略式図
【図１３】 従来の密閉型レシプロ圧縮機の圧縮室の断面図
【図１４】 従来の密閉型レシプロ圧縮機の圧縮室の断面図
【図１５】 従来の密閉型レシプロ圧縮機の圧縮室のシリンダヘッド側端部の部分断面図
【図１６】 従来の密閉型レシプロ圧縮機の圧縮室のシリンダヘッド側端部の部分断面図
【符号の説明】
１ 密閉容器
４ 電動要素
６ オイル
９ クランクシャフト
９ａ 主軸部
９ｂ 偏心軸部
１０ コネクティングロッド
１１ ピストン
１８ オイルポンプ部材
２１ 圧縮要素
２２ シンリダブロック
２３ 圧縮室
２３ａ ラッパ状面取り
２４ 圧縮要素
２５ 圧縮室
２６ シンリダブロック
２７ ピストン
２７ａ 反ラッパ状面取り
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍冷蔵庫、カークーラ、及びエアコンなどに使用される密閉型レシプロ圧縮機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、冷凍機器分野において、高信頼性化の一環として、圧縮室開口端に面取りを設けた密閉型レシプロ圧縮機が提案されている。
【０００３】
従来の密閉型レシプロ圧縮機として、例えばＵＳＰ５１４９２５４号公報の中で図１に示された内容、また特開２００１−２０８６４号公報の中で図２に示された内容のものが知られている。
【０００４】
以下、図面を参照しながら上記従来の密閉型レシプロ圧縮機について説明する。
【０００５】
図９は、従来の密閉型レシプロ圧縮機の縦断面図である。図１０は、図９の圧縮室の略式図で、圧縮室開口端にシリンダヘッドとバルブプレートを取付けた圧縮室を示したものである。図１１は、図９の圧縮室の断面図で、圧縮室開口端にシリンダヘッドとバルブプレートを取付ける際に発生するボルト締め付け力によって変形した圧縮室を示したものである。図１２は、図９の圧縮室開口端の略式図で、変形した圧縮室開口端付近にピストンが自由に摺動できない状態を示したものである。図１３は、図９の圧縮室の断面図で、図１１の変形を逃がす為にチャンファー面取りを設けた圧縮室を示したものである。図１４は、図９の圧縮室の断面図で、図１１の変形を逃がす為にカウンターボアを設けた圧縮室を示したものである。図１５は、図９の圧縮室の部分断面図で、図１３の圧縮室開口端にシリンダヘッドとバルブプレートを取付ける際に発生するボルト締め付け力によって変形した圧縮室を示したものである。図１６は、図９の圧縮室開口端の部分断面図で、図１４の圧縮室開口端にシリンダヘッドとバルブプレートを取付ける際に発生するボルト締め付け力によって変形した圧縮室を示したものである。
【０００６】
図９において、１は密閉容器で、固定子２、回転子３からなる電動要素４、および電動要素４によって駆動される圧縮要素５を収容する。６は密閉容器１内に貯留したオイルである。
【０００７】
次に圧縮要素５の詳細を以下に説明する。
【０００８】
７はシリンダブロックで圧縮室８を形成する。９はクランクシャフトで、主軸部９ａ及び偏心軸部９ｂから構成され、給油通路を介して偏心軸部９ｂの上端９ｃに連通するオイルポンプ部材１８を内蔵すると共に、下端９ｄはオイル６中に開口している。９ｅはオイルポンプ部材１８の上端に連通し、クランクシャフト９の主軸部９ａの外壁に設けた軸受け部溝である。９ｆは軸受け部溝９ｅの上端に連通し、クランクシャフト９の偏心軸部９ｂの外壁に設けた偏心部分岐穴である。１０はコネクティングロッドで偏心軸部９ｂとピストン１１をピストンピン１２を介して連結している。１３は、吸入孔、吸入バルブ、吐出孔、吐出バルブ（いずれも図示せず）を備えたバルブプレート、１４は、内部に吸入室、吐出室（いずれも図示せず）に区割りしたシリンダヘッドである。１５はシリンダブロック７にバルブプレート１３とシリンダヘッド１４を締め付けるボルトである。１６はサクションマフラーで、一端が圧縮室８に連通している。１７は密閉容器１を貫通したサクションチューブである。
【０００９】
以上のように構成された密閉型電動圧縮機について、以下にその動作を説明する。
【００１０】
電動要素４の回転子３はクランクシャフト９を回転させ、偏心軸部９ｂの運動がコネクティングロッド１０を介してピストン１１に伝えられることでピストン１１は圧縮室８内を往復運動し、サクションチューブ１７を通して密閉容器１内に導かれた冷媒ガスはサクションマフラー１６から吸入され、圧縮室８内で連続して圧縮される。
【００１１】
一方、密閉容器１内の底部には各摺動部の異常摩耗や焼き付きを防止し、円滑に運動するためのオイル６が貯溜されている。このオイル６はクランクシャフト９の回転により、このクランクシャフト９の下端に設けられたオイルポンプ部材１８によって吸い上げられ、さらに、回転により発生する遠心力が加わり、クランクシャフト９の軸穴内壁に上昇する。上昇したオイル６は軸受部溝９ｅ、偏心部分岐穴９ｆを通って所要の摺動部へ給油されるものと、シャフト９の偏心部内壁上部９ｃから飛散し、圧縮室８の内周部、ピストン１１の外周部に給油されるものに分かれる。
【００１２】
また、図１０、及び図１１に示すように、従来の密閉型レシプロ圧縮機の圧縮室８の開口端にはバルブプレート１３、シリンダヘッド１４を取付けるための強い締付け力Ｆによる圧縮室８開口端の変形８ａが発生する。その変形８aの変形量はシリンダブロック７、バルブプレート１３、及びシリンダヘッド１４の材料剛性や構造、ボルト１５の締め付け力Ｆなどで決まるが、一般的に１〜１０μｍ程度であり、図１２に示すようにピストン１１が圧縮室８の開口端近傍を自由に往復摺動する障害になり、その結果、ピストンの異常摩耗や焼き付き、ピストンロックなど信頼性上の多きな問題を引き起こす。
【００１３】
そこで，その変形８ａを逃がし、異常摩耗や焼き付き、ピストンロックなど信頼性低下の問題を防止する為に圧縮室８の開口端に面取りを設けたものが知られている。ＵＳＰ５１４９２５４号公報に示されている従来の密閉型レシプロ圧縮機では、図１３に示すように圧縮室８の開口端に角度βが約４５°から３０°のチャンファー面取り１９を設けてある。
【００１４】
また、特開２００１−２０８６４号公報には図１４に示すように、圧縮室８の開口端に圧縮室８の内径よりわずかに大きな内径を持ったカウンターボア２０が設けてられ、ボルト１５締め付け力Ｆによる変形８ａを逃がしているものが示されている。
【００１５】
さらに従来の密閉型レシプロ圧縮機では、ピストン１１が圧縮室８の開口端に来た時、ピストン１１の先端とバルブ（図示せず）又はバルブプレート１３とが接触しないように僅かの隙間を設けてある。この隙間はクリアランスボリュームという。そのクリアランスボリュームには、圧縮行程の終わりに吐出圧力まで上昇した高圧冷媒ガスのいくらかが残り、吸入行程の初めに再膨張する。この為、圧縮室８内が吸入圧力になるまで冷媒ガスの吸入は行われず、実際に圧縮室８内に吸入される量は、ピストン１１の押しのけ量より少なくなることで体積効率が低下する。体積効率の低下を防ぐ為には再膨張が少なくなるよう、クリアランスボリュームなどのデッドボリュームを小さくしなければならない。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成は、ボルト１５の締め付け力Ｆによる圧縮室８の開口端の変形８ａを十分に逃がし、信頼性を向上させる為に圧縮室８の開口端に付けたチャンファー面取り１９を大きくすると、デッドボリュームが大きくなり、体積効率が低くなる。そこで、デッドボリュームを小さくする為に、一般的にチャンファー面取りを例えば４５°の時、０．１〜０．４ｍｍ程度に設定してある。しかしながらこうした大きさのチャンファー面取りでは、図１５に示すように、圧縮室８の開口端近傍に内径方向に０．５〜４μｍの変形１９ａが残っている。この構成では変形１９ａがピストン１１の圧縮室８の開口端近傍における自由摺動に障害となり、ピストン異常摩耗や焼き付きが発生しやすく、信頼性が低いという欠点があった。
【００１７】
本発明は従来の課題を解決するもので、ボルト１５の締め付け力Ｆによる圧縮室８の開口端の変形８ａを十分に逃がし、ピストン１１が圧縮室８内に自由に往復摺動ができ、ピストン異常摩耗や焼き付きをなくし、信頼性を向上させた密閉型レシプロ圧縮機を提供することを目的とする。
【００１８】
また、図１４に示す従来の構成では、ボルト１５の締め付け力Ｆによる圧縮室８の開口端の変形８ａを抑え、信頼性の向上の為に圧縮室８の開口端にカウンターボア２０を付けているが、図１６に示すように、変形２０ａを十分に逃がす為にカウンターボアのピストン１１の往復運動方向の長さは一般的に１．６〜２．２ｍｍとしている。従ってこの構成では、信頼性は高いが、一方で空間Ｄがデッドボリュームになる。このデッドボリュームはピストン１１の往復運動方向の長さが長い為、多きなものとなり、その結果、密閉型レシプロ圧縮機の体積効率が低くなるという欠点があった。
【００１９】
本発明の他の目的は、デッドボリュームを小さくし、体積効率を向上させた密閉型レシプロ圧縮機を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の発明は、密閉容器内にオイルを貯留するとともに電動要素によって駆動される圧縮要素を収容し、主軸部および偏心軸部から構成され、前記偏心軸部上端に連通するオイルポンプ部材を内蔵したクランクシャフトと、前記クランクシャフトの主軸部を軸支するとともに略円筒形の圧縮室を有するシリンダブロックと、前記圧縮室内で往復動する略円筒形のピストンと、前記クランクシャフトの偏心軸部と前記ピストンを連結するコネクティングロッドを前記圧縮要素の構成に含み、前記圧縮室のシリンダヘッド側の端部の内全周に、前記シリンダヘッドを前記端部に締結した際の前記端部の変形を逃がす程度に、前記シリンダヘッドの反対側から前記シリンダヘッド側の前記端部に向けて、順次その内径寸法が増大するラッパ状面取りを設けたものであり、圧縮室のシリンダヘッド側の端部の変形を逃がし、ピストン異常摩耗や焼き付きをなくし、信頼性を向上することができる他に、デッドボリュームを小さくし、体積効率を向上することができるという作用を有する。
【００２１】
請求項２に記載の発明は、密閉容器内にオイルを貯留するとともに電動要素によって駆動される圧縮要素を収容し、主軸部および偏心軸部から構成され、前記偏心軸部上端に連通するオイルポンプ部材を内蔵したクランクシャフトと、前記クランクシャフトの主軸部を軸支するとともに略円筒形の圧縮室を有するシリンダブロックと、前記圧縮室内で往復動する略円筒形のピストンと、前記クランクシャフトの偏心軸部と前記ピストンを連結するコネクティングロッドを前記圧縮要素の構成に含み、前記ピストン先端の外全周に、前記シリンダヘッドを前記端部に締結した際の前記端部の変形を逃がす程度に、前記ピストンの反先端側から前記先端に向けて順次その外径寸法が減少する反ラッパ状面取りを設けたものであり、圧縮室のシリンダヘッド側の端部の変形を逃がし、ピストン異常摩耗や焼き付きをなくし、信頼性を向上することができる他に、デッドボリュームを小さくし、体積効率を向上することができるという作用を有する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による密閉型レシプロ圧縮機の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。尚、従来と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００２３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１による密閉型レシプロ圧縮機の縦断面図、図２は同実施の形態の密閉型レシプロ圧縮機の圧縮室の断面図、図３は同実施の形態の密閉型レシプロ圧縮機の圧縮室のシリンダヘッド側端部の部分断面図である。図４は同実施の形態の密閉型レシプロ圧縮機の圧縮室のシリンダヘッド側端部の部分断面図で、圧縮室のデッドボリュームを比較したものである。
【００２４】
図１、図２、図３及び図４において、圧縮要素２１には、略円筒形の圧縮室２３を形成するシリンダブロック２２を有している。２３ａは圧縮室２３のシリンダヘッド１４側の端部に向けてその内径寸法が順次増大するラッパ状面取りである。
【００２５】
ラッパ状面取り２３ａは、少なくとも一つ以上互いに接する滑らかなR面、自由曲面等からなる凸曲面である。また、ボルト１５の締め付け力Ｆによる圧縮室２３のシリンダへヘッド１４側の端部の変形を十分に逃がす為に、圧縮室２３のシリンダへヘッド１４側の端部に近いほど凸面取りの曲率半径は小さくなる。即ち、それぞれの曲率半径Ｒ１、Ｒ２、Ｒの関係はＲ１＞Ｒ２＞Ｒ３となる。
【００２６】
以上のように構成された密閉型レシプロ圧縮機について、以下その動作を説明する。
【００２７】
本実施の形態では、圧縮室２３のシリンダヘッド１４側の端部近傍に設けた、シリンダヘッド１４の反対側からシリンダヘッド１４側の端部に向けてその内径寸法が順次増大するラッパ状面取り２３ａが圧縮室２３のシリンダヘッド１４側の端部の変形を十分に逃がすことで、圧縮室２３とピストン１１の隙間は油膜が切れることなく、従って、ピストン異常摩耗や焼き付きを防ぐことができ、信頼性を向上することができる
【００２８】
また、図４に示すように、ピストン往復運動の方向に同じ長さのカウンターボア、チャンファー面取り、本実施の形態のラッパ状面取り２３ａを設置した場合に、デッドボリュームになる空間がカウンターボアではＡ＋Ｂ＋Ｃ、チャンファー面取りはＢ＋Ｃであるのに対して、ラッパ状面取り２３ａはＣのみとなり、デッドボリュームを極めて小さく抑えることができ、体積効率を大幅に向上させることができる。
【００２９】
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２による密閉型レシプロ圧縮機の縦断面図、図６は同実施の形態の密閉型レシプロ圧縮機のピストンの略式図、図７は同実施の形態の密閉型レシプロ圧縮機のピストン先端の略式図、図８は同実施の形態の密閉型レシプロ圧縮機のピストン先端・圧縮室のシリンダヘッド側の端部の略式図である。
【００３０】
図５、図６、図７、及び図８において、圧縮要素２４には、略円筒形の圧縮室２５を形成するシリンダブロック２６、略円筒形のピストン２７を有している。２７ａはピストン２７の先端に向けてその内径寸法が順次減少する反ラッパ状面取りである。
【００３１】
反ラッパ状面取り２７ａは、少なくとも一つ以上互いに接する滑らかなR面、自由曲面等からなる凸曲面である。また、ボルト１５の締め付け力Ｆによる圧縮室２５のシリンダヘッド１４側の端部の変形を十分に逃がす為に、ピストン２７の先端に近いほど、凸面取りの曲率半径は小さくなる。即ち、それぞれの曲率半径Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の関係はＲ１＞Ｒ２＞Ｒ３となる。
【００３２】
以上のように構成された密閉型レシプロ圧縮機について、以下その動作を説明する。
【００３３】
図８に示すように、本実施の形態ではピストン２７の先端近傍に設けた、先端に向けてその内径寸法が順次減少する、反ラッパ状面取り２７ａが圧縮室２５のシリンダヘッド１４側の端部の変形２５ａを十分に逃がすことで、圧縮室２５とピストン２７の間の油膜が切れることなく、従って、ピストン異常摩耗や焼き付きを防ぐことができ、信頼性を向上することができる。
【００３４】
また、図８に示すように、圧縮室２５はシリンダヘッド１４側の端部の変形２５ａの形状に合わせピストン先端の形状を反ラッパ状の形状にしたことで、ピストン２７と変形２５ａの隙間が狭くなり、デッドボリュームがほとんど無くなることで、体積効率を大幅に向上させることができる。
【００３５】
以上説明したように請求項１に記載の発明は、密閉容器内にオイルを貯留するとともに電動要素によって駆動される圧縮要素を収容し、主軸部および偏心軸部から構成され、前記偏心軸部上端に連通するオイルポンプ部材を内蔵したクランクシャフトと、前記クランクシャフトの主軸部を軸支するとともに略円筒形の圧縮室を有するシリンダブロックと、前記圧縮室内で往復動する略円筒形のピストンと、前記クランクシャフトの偏心軸部と前記ピストンを連結するコネクティングロッドを前記圧縮要素の構成に含み、前記圧縮室のシリンダヘッド側の端部近傍に、前記シリンダヘッドを前記端部に締結した際の前記端部の変形を逃がす程度に、前記シリンダヘッドの反対側から前記シリンダヘッド側の前記端部に向けて、順次その内径寸法が増大するラッパ状面取りを前記シリンダヘッド側の端部の内全周に設けたものであり、圧縮室のシリンダヘッド側の端部の変形を逃がし、ピストン異常摩耗や焼き付きをなくし、信頼性を向上することができる他に、デッドボリュームを小さくし、体積効率を向上することができる。
【００３６】
また、請求項２に記載の発明は、密閉容器内にオイルを貯留するとともに電動要素によって駆動される圧縮要素を収容し、主軸部および偏心軸部から構成され、前記偏心軸部上端に連通するオイルポンプ部材を内蔵したクランクシャフトと、前記クランクシャフトの主軸部を軸支するとともに略円筒形の圧縮室を有するシリンダブロックと、前記圧縮室内で往復動する略円筒形のピストンと、前記クランクシャフトの偏心軸部と前記ピストンを連結するコネクティングロッドを前記圧縮要素の構成に含み、前記ピストン先端近傍に、前記シリンダヘッドを前記端部に締結した際の前記端部の変形を逃がす程度に、前記先端に向けて順次その外径寸法が減少する反ラッパ状面取りを前記ピストン先端の外全周に設けたものであり、圧縮室のシリンダヘッド側の端部の変形を逃がし、ピストン異常摩耗や焼き付きをなくし、信頼性を向上することができる他に、デッドボリュームを小さくし、体積効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１による密閉型レシプロ圧縮機の縦断面図
【図２】 同実施の形態の圧縮室の断面図
【図３】 同実施の形態の圧縮室のシリンダヘッド側端部の部分断面図
【図４】 同実施の形態の圧縮室のシリンダヘッド側端部の部分断面図
【図５】 本発明の実施の形態２による密閉型レシプロ圧縮機の縦断面図
【図６】 同実施の形態のピストンの略式図
【図７】 同実施の形態のピストン先端の略式図
【図８】 同実施の形態のピストン先端・圧縮室のシリンダヘッド側端部の略式図
【図９】 従来の密閉型レシプロ圧縮機の縦断面図
【図１０】 従来の密閉型レシプロ圧縮機の圧縮室の略式図
【図１１】 従来の密閉型レシプロ圧縮機の圧縮室の断面図
【図１２】 従来の密閉型レシプロ圧縮機の圧縮室のシリンダヘッド側端部の略式図
【図１３】 従来の密閉型レシプロ圧縮機の圧縮室の断面図
【図１４】 従来の密閉型レシプロ圧縮機の圧縮室の断面図
【図１５】 従来の密閉型レシプロ圧縮機の圧縮室のシリンダヘッド側端部の部分断面図
【図１６】 従来の密閉型レシプロ圧縮機の圧縮室のシリンダヘッド側端部の部分断面図
【符号の説明】
１ 密閉容器
４ 電動要素
６ オイル
９ クランクシャフト
９ａ 主軸部
９ｂ 偏心軸部
１０ コネクティングロッド
１１ ピストン
１８ オイルポンプ部材
２１ 圧縮要素
２２ シンリダブロック
２３ 圧縮室
２３ａ ラッパ状面取り
２４ 圧縮要素
２５ 圧縮室
２６ シンリダブロック
２７ ピストン
２７ａ 反ラッパ状面取り
Claims (2)
- 密閉容器内にオイルを貯留するとともに電動要素によって駆動される圧縮要素を収容し、主軸部および偏心軸部から構成され、前記偏心軸部上端に連通するオイルポンプ部材を内蔵したクランクシャフトと、前記クランクシャフトの主軸部を軸支するとともに略円筒形の圧縮室を有するシリンダブロックと、前記圧縮室内で往復動する略円筒形のピストンと、前記クランクシャフトの偏心軸部と前記ピストンを連結するコネクティングロッドを前記圧縮要素の構成に含み、前記圧縮室のシリンダヘッド側の端部の内全周に、前記シリンダヘッドを前記端部に締結した際の前記端部の変形を逃がす程度に、前記シリンダヘッドの反対側から前記シリンダヘッド側の前記端部に向けて、順次その内径寸法が増大するラッパ状面取りを設けた密閉型レシプロ圧縮機。
- 密閉容器内にオイルを貯留するとともに電動要素によって駆動される圧縮要素を収容し、主軸部および偏心軸部から構成され、前記偏心軸部上端に連通するオイルポンプ部材を内蔵したクランクシャフトと、前記クランクシャフトの主軸部を軸支するとともに略円筒形の圧縮室を有するシリンダブロックと、前記圧縮室内で往復動する略円筒形のピストンと、前記クランクシャフトの偏心軸部と前記ピストンを連結するコネクティングロッドを前記圧縮要素の構成に含み、前記ピストン先端の外全周に、前記シリンダヘッドを前記端部に締結した際の前記端部の変形を逃がす程度に、前記ピストンの反先端側から前記先端に向けて順次その外径寸法が減少する反ラッパ状面取りを設けた密閉型レシプロ圧縮機。
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