(57)【要約】  【課題】ピストンのシリンダに対する荷重（側圧）を低減する目的でシリンダ軸心が主軸部軸心に対してオフセット配置されたものにおいても信頼性が高く、高効率でかつ振動の低い往復動式圧縮機を提供することを目的とする。  【解決手段】アンバランスの釣り合いの手段として重量調整されたバランスウェイト１０８をその重心が主軸部軸心１１３に対して偏心部１１０の中心の略反対側でかつ真反対側より主軸部１０９の回転方向側にずらした位置とし、且つピストン１１７が上死点の位置にあるとき、バランスウェイト１０８の重心の位置を、主軸部軸心１１３を含みシリンダ軸心１１２と平行な平面Ｂを越えない位置にした。【選択図】図３
2006125364.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器内に冷媒ガスを圧縮する圧縮要素を収容し、前記圧縮要素は、略鉛直方向に配設され主軸部および偏心部を有するクランクシャフトと、略円筒形のシリンダを形成したブロックと、前記シリンダ内を往復運動するピストンと、前記偏心部と前記ピストンを連結するコンロッドと、前記ピストン、コンロッド、偏心部等の振動をバランスさせるバランスウェイトとを備え、前記シリンダのシリンダ軸心を前記主軸部の主軸部軸心と交わらないように前記シリンダをオフセットするとともに、前記バランスウェイトの重心位置を前記主軸部軸心に対して前記偏心部の中心の略反対側でかつ真反対側より前記主軸部の回転方向側にずらした位置にした往復動式圧縮機。
【請求項２】
ピストンが上死点の位置にあるとき、バランスウェイトの重心の位置を、主軸部軸心を含みシリンダ軸心と平行な平面Ｂを越えない位置にした請求項１に記載の往復動式圧縮機。
【請求項３】
使用冷媒がＲ６００ａである請求項１に記載の往復動式圧縮機。
【請求項４】
少なくとも商用電源周波数未満の運転回転数でインバータ駆動される請求項１に記載の往復動式圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は往復動式圧縮機の振動低減に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境に対する要求から家庭用冷蔵庫は、ますます省エネ化への動きが加速されている。そういった中、冷媒圧縮機はインバータ化され、運転回転数の低速回転化が進み、また、冷媒についても温暖化係数の低いＲ６００ａが用いられるようになり冷媒の冷凍効果の関係上、冷媒圧縮機の気筒容積を大きくする必要があり、往復動式圧縮機のピストンが大型化してピストンの往復運動に起因する運転振動を低く抑えることが難しくなってきている一方で往復動式圧縮機の信頼性に対しても様々な配慮がなされている。
【０００３】
従来の往復動式圧縮機としては、シリンダをシャフトの回転中心に対してオフセットしてピストンの側圧を低減し信頼性を向上したもの（例えば、特許文献１参照）がある。
【０００４】
以下、図面を参照しながら上記従来技術の往復動式圧縮機について説明する。
【０００５】
図５は従来の往復動式圧縮機の断面図、図６は同従来の往復動式圧縮機の一部断面上視図である。
【０００６】
図５および図６において密閉容器１内には電動要素２と電動要素２により回転駆動される圧縮要素３がそれぞれ収容される。電動要素２と圧縮要素３は一体的に組み立てられ、複数の支持スプリング４により密閉容器１内に弾性支持される。支持スプリング４は密閉容器１内の周方向に沿って適宜間隔をおいて複数個配設される。
【０００７】
電動要素２はプレート状固定子鉄心を積層して構成される固定子５とこの固定子５に回転自在に収容される回転子６とを有する。
【０００８】
クランクシャフト７はバランスウェイト８を介してシャフト９と偏心部１０を備えることで形成されている。シャフト９には回転子６が軸装されるとともに圧縮要素３のすべり軸受構造の軸受１１に回転自在に支持される。
【０００９】
電動要素２によりシャフト９を介して駆動される圧縮要素３は、シリンダ１２により形成される圧縮室１４内を摺動自在に設けられるピストン１５と、このピストン１５をクランクシャフト７の偏心部１０に連結するコンロッド１６と、シリンダ１２のヘッド側に設けられ、図示しない吸込弁および吐出弁を備えたバルブプレート１７と、このバルブプレート１７を外側から覆うシリンダヘッド１８とを有する。
【００１０】
シリンダ１２のシリンダ軸線はシャフト９の軸線からｅだけ偏位した位置を通るように配設してある。この偏位量ｅをオフセット量と呼ぶ。
【００１１】
バランスウェイト８の重心はシャフト９の軸心と偏心部１０の軸心を通る線上でシャフト９に対して偏心部１０と反対側に位置するように付加している。
【００１２】
クランクシャフト７の下部にはオイルポンプ１９が設けられ、その先端は密閉容器１に貯溜されたオイル２０に浸漬している。このクランクシャフト７の回転に伴ってオイルポンプ１９がポンプ作用し、オイル２０をクランクシャフト７内のオイル通路２１を通して圧縮要素３の摺動部に供給し、各摺動部をオイル潤滑している。
【００１３】
以上のように構成された往復動式圧縮機について、以下その動作を説明する。
【００１４】
電動要素２に通電すると、電動要素２が起動して回転子６が回転せしめられ、この回転子６と一体にクランクシャフト７が回転し、偏心部１０の運動がコンロッド１６を経てピストン１５をシリンダ１２内で往復運動させることで冷媒（図示せず）が連続して圧縮される。
【００１５】
この際、シリンダ１２のシリンダ軸線はシャフト９の軸線からｅだけ偏位した位置を通るように配設してあるので、冷媒圧縮時にピストン１５とシリンダ１２の摺動面に作用する荷重を低減させることができるため、高い信頼性とエネルギー効率を得ることができる。
【００１６】
また、バランスウェイト８がクランクシャフト７と共に回転運動することによって、ピストン１５の往復運動によるアンバランスを軽減し往復動式圧縮機の振動を低減せしめる。
【特許文献１】特開平０７−２３８８８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら上記従来の特許文献１のようなバランスウェイト８の重心の配置では、特許文献１のようにシリンダ１２をオフセット配置するとシリンダ１２をオフセット配置しないものに較べて振動が増加してしまうというということが判明した。
【００１８】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、信頼性、エネルギー効率が高く、かつ低振動の往復動式圧縮機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記従来の課題を解決するために、本発明の往復動式圧縮機は、シリンダのシリンダ軸心を主軸部の主軸部軸心と交わらないようにシリンダをオフセットするとともに、バランスウェイトの重心位置を主軸部軸心に対して偏心部の中心の略反対側でかつ真反対側より主軸部の回転方向側にずらした位置にしたものであり、ピストンの側圧を低減して往復動式圧縮機の信頼性と効率を向上するとともに、ピストン、コンロッド、偏心部等の運動によって発生するアンバランスの力をバランスウェイトの運動による力でより効果的に打ち消すことができ、往復動式圧縮機の振動を低減することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の往復動式圧縮機は信頼性、エネルギー効率が高く、かつ低振動の往復動式圧縮機を提供することができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の請求項１に記載の発明は、密閉容器内に冷媒ガスを圧縮する圧縮要素を収容し、前記圧縮要素は、略鉛直方向に配設され主軸部および偏心部を有するクランクシャフトと、略円筒形のシリンダを形成したブロックと、前記シリンダ内を往復運動するピストンと、前記偏心部と前記ピストンを連結するコンロッドと、前記ピストン、コンロッド、偏心部等の振動をバランスさせるバランスウェイトとを備え、前記シリンダのシリンダ軸心を前記主軸部の主軸部軸心と交わらないように前記シリンダをオフセットするとともに、前記バランスウェイトの重心位置を前記主軸部軸心に対して前記偏心部の中心の略反対側でかつ真反対側より前記主軸部の回転方向側にずらした位置にしたもので、ピストンの側圧を低減して往復動式圧縮機の信頼性と効率を向上するとともに、ピストン、コンロッド、偏心部等の運動によるアンバランスの力をバランスウェイトの運動による力でより効果的に打ち消して往復動式圧縮機の振動を低減することができ、信頼性、エネルギー効率が高く、かつ低振動の往復動式圧縮機を提供することができるという効果が得られる。
【００２２】
請求項２に記載の発明は、請求項１の発明のピストンが上死点の位置にあるとき、バランスウェイトの重心の位置を、主軸部軸心を含みシリンダ軸心と平行な平面Ｂを越えない位置にしたものであり、容易にバランスウェイトを付加する位置を規定できるという効果が得られる。
【００２３】
請求項３に記載の発明は、請求項１の発明の使用冷媒をＲ６００ａとしたもので、冷媒特性から大きな気筒容積つまり大径のピストンが必要となり、振動が大きくなりがちな往復動式圧縮機の振動を低く抑えることができるという効果が得られる。
【００２４】
請求項４に記載の発明は、請求項１の発明の往復動式圧縮機が少なくとも商用電源周波数未満の運転回転数でインバータ駆動されるものであり、低速運転に伴い振動が大きくなりがちな往復動式圧縮機の振動を低く抑えることができるという効果が得られる。
【００２５】
以下、本発明による往復動式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。
【００２６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１による往復動式圧縮機の断面図、図２は、同実施の形態による往復動式圧縮機の上視図、図３は同実施の形態による往復動式圧縮機の要部模式図、図４は同実施の形態による往復動式圧縮機の振動特性図である。
【００２７】
図１から図３において密閉容器１０１内には電動要素１０２と電動要素１０２によりインバータ駆動される圧縮要素１０３がそれぞれ収容される。
【００２８】
電動要素１０２と圧縮要素１０３は一体的に組み立てられ、複数の支持スプリング１０４により密閉容器１０１内に弾性支持される。支持スプリング１０４は密閉容器１０１内の周方向に沿って適宜間隔をおいて複数個配設される。ここで冷媒としてＲ６００ａを使用している。
【００２９】
電動要素１０２はプレート状固定子鉄心を積層して構成される固定子１０５とこの固定子１０５に回転自在に収容される回転子１０６とを有する。
【００３０】
クランクシャフト１０７はバランスウェイト１０８を介して主軸部１０９と偏心部１１０を備えている。主軸部１０９には回転子１０６が軸装されるとともに圧縮要素１０３のすべり軸受構造の軸受１１１に回転自在に支持される。
【００３１】
圧縮要素１０３は、シリンダ軸心１１２が主軸部１０９の主軸部軸心１１３とオフセット量ｅをもって偏位した位置を通るよう配設されたシリンダ１１４を含むブロック１１５と、シリンダ１１４により形成される圧縮室１１６内を摺動自在に設けられるピストン１１７と、このピストン１１７をクランクシャフト１０７の偏心部１１０に連結するコンロッド１１８と、シリンダ１１４のヘッド側に設けられ、図示しない吸込弁および吐出弁を備えたバルブプレート１１９と、このバルブプレート１１９を外側から覆うシリンダヘッド１２０とを有する。
【００３２】
また、回転運動するクランクシャフト１０７の偏心部１１０には往復運動するピストン１１７や回転運動する偏心部１１０や揺動運動するコンロッド１１８によるアンバランスの釣り合いの手段として重量調整されたバランスウェイト１０８を備える。
【００３３】
バランスウェイト１０８の重心は主軸部軸心１１３に対して偏心部１１０の中心の略反対側でかつ真反対側より主軸部１０９の回転方向側にずらした位置とし、且つピストン１１７が上死点の位置にあるとき、バランスウェイト１０８の重心の位置を、主軸部軸心１１３を含みシリンダ軸心１１２と平行な平面Ｂを越えない位置にしている。さらに具体的には、真反対位置に対して＋２°の位置としている。
【００３４】
クランクシャフト１０７の下部にはオイルポンプ１２１が設けられ、その先端は密閉容器１０１に貯溜されたオイル１２２に浸漬している。このクランクシャフト１０７の回転に伴ってオイルポンプ１２１がポンプ作用し、オイル１２２をクランクシャフト１０７内のオイル通路１２３を通して圧縮要素１０３の摺動部に供給し、各摺動部をオイル潤滑している。
【００３５】
以上のように構成された往復動式圧縮機について、以下その動作を説明する。
【００３６】
インバータ駆動回路（図示せず）から、電動要素１０２に通電がなされると、電動要素１０２が起動して回転子１０６が回転せしめられ、バランスウェイト１０８を付加したクランクシャフト１０７がこの回転子１０６と一体に回転し、偏心部１１０の運動がコンロッド１１８を経てピストン１１７をシリンダ１１４内で往復運動させることで冷媒（図示せず）が連続して圧縮される。
【００３７】
この際、シリンダ１１４のシリンダ軸心１１２は主軸部１０９の主軸部軸心１１３からｅだけ偏位した位置を通るように配設してあるので、ピストン１１７のシリンダ１１４に対する側圧が低減され、往復動式圧縮機の信頼性が向上する。さらに、ピストン１１７の全長や摺動部面積を小さくすることが可能となり往復動式圧縮機の入力を低減することができ、また、電動要素１０２の設計トルクを小さくすることが可能となり電動要素１０２の効率が向上して往復動式圧縮機の入力を低減することができ、往復動式圧縮機の効率を向上して消費電力を低くすることができる。
【００３８】
一方、バランスウェイト１０８の重心は主軸部軸心１１３に対して偏心部１１０の中心の略反対側でかつ真反対側より主軸部１０９の回転方向側にずらした位置とし、且つピストン１１７が上死点の位置にあるとき、バランスウェイト１０８の重心の位置を、主軸部軸心１１３を含みシリンダ軸心１１２と平行な平面Ｂを越えない位置にしていることから、より振動を小さくすることができた。
【００３９】
図４の振動特性図に示すように、バランスウェイト１０８の重心位置を主軸部軸心１１３に対して偏心部１１０の中心と真反対の位置（図４に示す０°の位置）から振動が最小となる位置（図４では真反対位置に対して＋２°）へとずらすことで、最も振動を小さくすることができる。なお、この振動が最小となる位置は真反対位置からＢ面の位置の範囲内で実験的に求めればよい。
【００４０】
ここで図４においてバランスウェイト１０８の配設角度はクランクシャフト１０７の回転方向を正として表している。
【００４１】
特に本実施の形態においては使用冷媒にＲ６００ａを用いているが、冷媒をＲ６００ａとするとその冷媒特性から大きな気筒容積が必要となり必然的にピストン１１７の重量は大きくなり往復動式圧縮機の振動も大きくなるが、本発明の往復動式圧縮機のバランスウェイト１０８を適用することにより、より大きな振動低減効果が得られる。
【００４２】
また、インバータ運転周波数が低くなると往復動式圧縮機の振動は大きくなる傾向を示すが、本発明の往復動式圧縮機のバランスウェイト１０８を適用することにより、より大きな振動低減効果が得られる。
【００４３】
以上、本実施の形態１ではインバータ駆動の電動要素を搭載した往復動式圧縮機について説明したが、交流商用電源駆動のインダクション電動要素を搭載した往復動式圧縮機についても同様の効果が得られるのは当然である。
【００４４】
また、軸受構成については主軸部１０９と軸受１１１による構成について述べたが、偏心部１１０に対して主軸部１０９と反対の側に第２軸部を設けた両持ち軸受型の往復動式圧縮機についても同様の効果が得られるのは当然である。
【００４５】
また、本実施の形態ではバランスウェイト１０８をクランクシャフト１０７の偏心部１１０に付加した場合について説明したが、主軸部１０９や回転子１０６の圧縮要素１０３側の端部に付加する場合や、第２軸部を有する往復動式圧縮機においては第２軸部の端面に付加する場合も同様に重心位置を規定することによって同じ効果が得られる。
【００４６】
さらには、複数のバランスウェイトを異なる位置に配設することも可能であるが、その場合でもバランスウェイトの合成重心位置を本発明に規定する位置にすることによって同様の効果が得られる。
【００４７】
また、バランスウェイト１０８は本実施の形態１のごとくクランクシャフト１０７や回転子１０６に付加する形態でも一体に成形する形態でも良いのは言うまでもない。
【００４８】
また、本実施の形態においては圧縮要素１０３を電動要素１０２の上に配置した往復動式圧縮機を例示したが、圧縮要素を電動要素の下に配置したものにおいても同様の効果が得られることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
以上のように、本発明にかかる往復動式圧縮機は信頼性が高く、高効率で消費電力が少なく、振動が低い圧縮機が可能となるため、家庭用冷蔵庫を初めとして、除湿機やショーケース、自販機等、冷凍サイクルを用いたあらゆる用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施の形態１による往復動式圧縮機の断面図
【図２】本発明の実施の形態１による往復動式圧縮機の上視図
【図３】本発明の実施の形態１による往復動式圧縮機の要部模式図
【図４】本発明の実施の形態１による往復動式圧縮機の振動特性図
【図５】従来の往復動式圧縮機の断面図
【図６】従来の往復動式圧縮機の一部断面上視図
【符号の説明】
【００５１】
１０１  密閉容器
１０３  圧縮要素
１０７  クランクシャフト
１０８  バランスウェイト
１０９  主軸部
１１０  偏心部
１１２  シリンダ軸心
１１３  主軸部軸心
１１４  シリンダ
１１５  ブロック
１１７  ピストン
１１８  コンロッド
【図１】
2006125364.tif 000003
【図２】
2006125364.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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