(57)【要約】【課題】高い信頼性が向上し、摺動損失及び摺動音を抑えることができ、高効率の２段圧縮式レシプロコンプレッサを提供する。【解決手段】２段圧縮式レシプロコンプにおいて、一端が前記ピストンに接続されたコネクティングロッドの他端部に形成され、主軸のクランク軸に係合する大端部を、内外２重になるように低段側圧縮部および高段側圧縮部に形成し、外側の大端部に、内側の大端部に接続されたコネクティングロッドの揺動を許容する開口部を設け、大端部の中心から開口部がなす開口角度を所定の値にする。【選択図】  図２
2005163681.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉ケース内に、往復動するピストンとシリンダを有し冷媒を吸込んで１段目の圧縮をなす低段側圧縮部およびこの低段側圧縮部により圧縮された冷媒を吸込んで２段目の圧縮をなし吐出する高段側圧縮部を備えた２段圧縮式レシプロコンプレッサにおいて、一端が前記ピストンに接続されたコネクティングロッドの他端部に形成され、主軸のクランク軸に係合する大端部を、内外２重になるように低段側圧縮部および高段側圧縮部に形成し、外側の大端部に、内側の大端部に接続されたコネクティングロッドの揺動を許容する開口部を設け、大端部の中心から開口部がなす開口角度αを、
【数１】
2005163681.tif 000007
の関係を満たす大きさに形成したことを特徴とする２段圧縮式レシプロコンプレッサ。
【請求項２】
請求項１に記載の２段圧縮式レシプロコンプレッサにおいて、前記ケース内を低段側圧縮部から吐出される圧力にし、前記外側の大端部を高段側圧縮部のコネクティングロッドの他端部に設けたことを特徴とする２段圧縮式レシプロコンプレッサ。
【請求項３】
請求項１に記載の２段圧縮式レシプロコンプレッサにおいて、シリンダのオフセットを０としたときのシリンダ軸心方向を０°として、運転時開口部の破面とシリンダ軸心との成す角度βを、
【数２】
2005163681.tif 000008
の関係を満たす大きさに形成したことを特徴とする２段圧縮式レシプロコンプレッサ。
【請求項４】
密閉ケース内に、往復動するピストンとシリンダを有し冷媒を吸込んで１段目の圧縮をなす低段側圧縮部およびこの低段側圧縮部により圧縮された冷媒を吸込んで２段目の圧縮をなし吐出する高段側圧縮部を備えた２段圧縮式レシプロコンプレッサにおいて、一端が前記ピストンに接続されたコネクティングロッドの他端部に形成され、主軸のクランク軸に係合する大端部を、低段側圧縮部および高段側圧縮部に形成し、一方の大端部は円筒体を切欠して開口部が形成されるように上支持部と下支持部に２分され、他方の大端部は前記開口部に前記内側の大端部に接続されたコネクティングロッドが揺動可能に挿入されることを特徴とする２段圧縮式レシプロコンプレッサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は２段圧縮式レシプロコンプレッサに係わり、特に外側の大端部に構造を改良した２段圧縮式レシプロコンプレッサに関する。
【背景技術】
【０００２】
高圧縮比に対応するコンプレッサとして、２段圧縮式レシプロコンプレッサが用いられ、一つのクランク軸を有する２段圧縮式レシプロコンプレッサとして、特許文献１のようなコンプレッサが提案されている。この特許文献１のコンプレッサは、一端がピストンに接続されたコネクティングロッドの他端部に形成され、主軸のクランク軸に係合する大端部を、内外２重になるように低段側圧縮部および高段側圧縮部に形成し、外側の大端部に、内側の大端部に接続されたコネクティングロッドの揺動を許容する開口部を設けており、この開口部の破面がシリンダ軸線と平行な面で形成され、正面視に単なる門形状に形成されている。しかし、特許文献１のコンプレッサは、外側の大端部の開口部の開口面積が大きいため、外側の大端部全体の剛性が低下して、加工精度も低下し、形状精度や寸法精度が低下するため、信頼性が低下し、摺動損失及び摺動音が生じる課題を残す。
【特許文献１】特開２００３−１４８３３０号公報（［００３２］、図１、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、高い信頼性が向上し、摺動損失及び摺動音を抑えることができ、高効率の２段圧縮式レシプロコンプレッサ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】
【０００４】
上記目的を達成するため、本発明の１つの態様によれば、密閉ケース内に、往復動するピストンとシリンダを有し冷媒を吸込んで１段目の圧縮をなす低段側圧縮部およびこの低段側圧縮部により圧縮された冷媒を吸込んで２段目の圧縮をなし吐出する高段側圧縮部を備えた２段圧縮式レシプロコンプレッサにおいて、一端が前記ピストンに接続されたコネクティングロッドの他端部に形成され、主軸のクランク軸に係合する大端部を、内外２重になるように低段側圧縮部および高段側圧縮部に形成し、外側の大端部に、内側の大端部に接続されたコネクティングロッドの揺動を許容する開口部を設け、大端部の中心から開口部がなす開口角度αを、
【数３】
2005163681.tif 000003
【０００５】
の関係を満たす大きさに形成したことを特徴とする２段圧縮式レシプロコンプレッサが提供される。これにより、高い信頼性が向上し、摺動損失及び摺動音を抑えることができ、高効率の２段圧縮式レシプロコンプレッサが実現される。
【０００６】
好適な一例では、前記ケース内を低段側圧縮部から吐出される圧力にし、前記外側の大端部を高段側圧縮部のコネクティングロッドの他端部に設ける。
【０００７】
また、他の好適な一例では、シリンダのオフセットを０としたときのシリンダ軸心方向を０°として、運転時開口部の破面とシリンダ軸心との成す角度βを、
【数４】
2005163681.tif 000004
【０００８】
の関係を満たす大きさに形成する。
【０００９】
また、本発明の他の態様によれば、密閉ケース内に、往復動するピストンとシリンダを有し冷媒を吸込んで１段目の圧縮をなす低段側圧縮部およびこの低段側圧縮部により圧縮された冷媒を吸込んで２段目の圧縮をなし吐出する高段側圧縮部を備えた２段圧縮式レシプロコンプレッサにおいて、一端が前記ピストンに接続されたコネクティングロッドの他端部に形成され、主軸のクランク軸に係合する大端部を、低段側圧縮部および高段側圧縮部に形成し、一方の大端部は円筒体を切欠して開口部が形成されるように上支持部と下支持部に２分され、他方の大端部は前記開口部に前記内側の大端部に接続されたコネクティングロッドが揺動可能に挿入されることを特徴とする２段圧縮式レシプロコンプレッサが提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る２段圧縮式レシプロコンプレッサによれば、高い信頼性が向上し、摺動損失及び摺動音を抑えることができ、高効率の２段圧縮式レシプロコンプレッサを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明に係る２段圧縮式レシプロコンプレッサの第１実施形態について添付図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は本発明に係る２段圧縮式レシプロコンプレッサの第１実施形態の縦断面図、図２はその横断面図である。
【００１３】
図１及び図２に示すように、本発明に係る２段圧縮式レシプロコンプレッサ１は、密閉ケース２と、この密閉ケース２内に収容され低段側圧縮部３と高段側圧縮部４からなる圧縮機部５と、偏心したクランク軸６ａが設けられた回転軸６を介して圧縮機部５を作動させる電動機部７を有している。
【００１４】
低段側圧縮部３は、低段側シリンダ３ｃと、この低段側シリンダ３ｃ内を往復動する低段側ピストン３ｐを有し、密閉ケース２に設けられた吸込管２ａ、密閉ケース２を介して例えば冷蔵庫の冷凍室用蒸発器から吸い込んだ低圧冷媒を低段側シリンダ３ｃで１段目の中間圧圧縮を行ってボリューム５ａに送る。高段側圧縮部４は、高段側シリンダ４ｃと、この高段側シリンダ４ｃ内を往復動する高段側ピストン４ｐを有し、冷蔵庫の冷蔵室用蒸発器から中間圧吸込管２ｂを介して吸い込まれた中間圧冷媒及び低段側シリンダ３ｃから送られた中間圧冷媒を、ボリューム５ａを介して混合された状態で高段側シリンダ４ｃに吸い込み、２段目の高圧圧縮を行って、吐出管２ｃを介して機外に吐出する。
【００１５】
低段側ピストン３ｐには、その反圧縮側に、低段側コネクティングロッド（以下、単にロッドという）３ｒの小端部に設けられた低段側ボール３ｂがかしめられており、ロッド３ｒの他端には低段側大端部３ｅが設けられている。また、高段側ピストン４ｐには、その反圧縮側に、高段側ロッド４ｒの小端部に設けられた高段側ボール４ｂがかしめられており、ロッド４ｒの他端には高段側大端部４ｅが設けられている。
【００１６】
図２及び図３に示すように、高段側ロッド４ｒの動きを可能にするための開口部３ｅ１が設けられた円筒形状の外側の低段側大端部３ｅには、円筒形状の内側の高段側大端部４ｅが回転可能に嵌合されて２重構造をなし、さらに、高段側大端部４ｅには、クランク軸６ａが回転可能に嵌合されており、回転軸６の回転により、低段側ピストン３ｐ及び高段側ピストン４ｐは、両者が互いに圧縮、吸込みの異なる行程を行いながら、往復動するようになっている。開口部３ｅ１は図４及び図５に示すように、断面円弧状（扇の本体状）で正面視門形状であってもよく、また、図６及び図７に示すように、断面円弧状でＴ字形状であってもよい。Ｔ字形状の場合には、開口面積を最小にできるため、外側大端部の加工精度の向上が図れ摺動損失、摺動音を低減することができる。
【００１７】
さらに、開口部３ｅ１の開口角（大端部３ｅの中心から開口部３ｅ１がなす開口角度）をαとすると、αは次のような関係を有する。
【数５】
2005163681.tif 000005
【００１８】
開口部３ｅ１の開口角αは可能な限り小さい方が低段側大端部３ｅの加工精度を向上できる。開口角αは高段側大端部４ｅ及び低段側大端部３ｅの揺動角、高段側ロッド４ｒの直径、クランク軸の偏心量、図３中ｓで示すシリンダのオフセット量により影響を受けるが、（１）式のような構成にすれば、開口部３ｅ１と高段側ロッド４ｒの干渉が防げ、しかも最小角すなわち非開口部の面積を大きくとる構成にでき、低段側大端部３ｅの剛性を高めることができるため加工精度の向上が図れ、低段側大端部３ｅの形状、寸法精度を向上させることができる。なお、最大開口角αは、Ａ≦α≦１０°であるのが、より好ましい。
【００１９】
さらに、開口部３ｅ１は、開口部３ｅ１の破面３ｅ２とシリンダ軸心とのなす角度がβ（図８参照）が式（２）満足するように形成されるのが好ましい。これにより、開口部３ｅ１の部材を無駄にすることなく有効に活用することができ、開口部３ｅ１を最小にでき、開口部による大端部の強度低下を極力抑えられるため加工精度が向上する。
【００２０】
シリンダのオフセットを０としたとき（図９参照）のシリンダ軸心方向を０°として、
【数６】
2005163681.tif 000006
【００２１】
また、ケース内を低圧とする場合には１段目の低段側ピストンおよび２段目の後段側ピストン圧縮行程時に大きな負荷を受け、吸込行程時の負荷が小さいか圧縮行程時の負荷は後段側の方が大きくなるため、開口部を有する外側の大端部を１段目のピストンに組み合わせ、２段目のピストンを内側の大端部に組み合わせることにより、全体として摺動損失低減となり効率向上、騒音低減また信頼性向上する。
【００２２】
上記のように本実施形態によれば、高い信頼性が向上し、摺動損失及び摺動音を抑えることができ、高効率の２段圧縮式レシプロコンプレッサを提供することができる。
【００２３】
次に本発明に係る２段圧縮式レシプロコンプレッサの第２実施形態について説明する。
【００２４】
上記第１実施形態はケース内が低圧で、外側の大端部は低段側ロッドに設けられ内側の大端部は高段側ロッドに設けられているのに対して、本第２実施形態はケース内が中間圧で、外側の大端部は高段側ロッドに設けられ内側の大端部は低段側ロッドに設けられている。
【００２５】
例えば、図１０に示すように、本第２実施形態の２段圧縮式レシプロコンプレッサ１は、低段側圧縮部３が吸込管２ａを介して冷蔵庫の冷凍室用蒸発器から吸い込んだ低圧冷媒を低段側シリンダ３ｃで１段目の中間圧圧縮を行って、ケース２内に吐出する。高段側圧縮部４は冷蔵庫の冷蔵室用蒸発器から中間圧吸込管２ｂを介してケース２内に吸い込まれた中間圧冷媒及び低段側シリンダ３ｃからケース２内に吐出された中間圧冷媒を混合された状態で高段側シリンダ４ｃに吸い込み、２段目の高圧圧縮を行って、吐出管２ｃを介して機外の吐出し、ケース２内は中間圧になっている。
【００２６】
外側の大端部４ｅは高段側ロッド４ｒに設けられており、内側の大端部３ｅは低段側ロッド３ｒに設けられている。なお、図１と他の構成は図１に示す２段圧縮式レシプロコンプレッサと異ならないので、同一符号を付して説明は省略する。
【００２７】
ケース２内が中間圧の場合、低段側圧縮部３が冷媒を吸込むとき、低段側ピストン３ｐのヘッド部３ｐ１は低圧であるが、ケース２内は中間圧であるから低段側ピストン３ｐの低段側スカート部３ｐ２は中間圧となり、低段側ピストン３ｐは吸込み時に力を受けることになる。このため、低段側ピストンと開口部を有する大端部を組み合わせると、開口部側で負荷を支えることになり、好ましくないため、内側の大端部と１段目の低段側ピストンを組み合わせ、開口部４ｅ１を有する外側の大端部を２段目の高段側ピストンと組み合わせる。
【００２８】
これにより、信頼性が向上する。
【００２９】
次に本発明に係る２段圧縮式レシプロコンプレッサの第３実施形態について説明する。
【００３０】
上記第１実施形態は外側の大端部に門形状あるいはＴ字形状の開口部が設けられるのに対して、本第３実施形態は一方の大端部に他方の大端部が挿入される断面円状で正面視長方形状の開口部が設けられる。
【００３１】
例えば、図１１に示すように、本第３実施形態の２段圧縮式レシプロコンプレッサ１は、低段側圧縮部３と高段側圧縮部４を有し、低段側ロッド３ｒの他端には低段側大端部３ｅが設けられ、高段側ロッド４ｒの他端には高段側大端部４ｅが設けられている。
【００３２】
図１２及び図１３に示すように、低段側大端部３ｅは、円筒体に開口部３ｅ１が形成されるように上支持部３ｅ３と下支持部３ｅ４に上下２分されている。開口部３ｅ１の高さ（長さ）は、高さがＬ１の高段側大端部４ｅが可動的に挿入されるように形成されており、上支持部３ｅ３の高さＬ２と下支持部３ｅ４の高さＬ３は等しくあるいは異なるように形成されている。これにより、上支持部３ｅ３と下支持部３ｅ４には、開口端がないため低段側大端部３ｅの加工精度はじめ全体の精度を向上できるとともに、クランクに加わる負荷をクランクの中心で支えることになるため運転バランスが優れ、低振動化、低騒音化、効率向上、信頼性向上となる。
【００３３】
また、大端部４ｅを２段目の高段側圧縮部４と組み合わせ、上支持部３ｅ３と下支持部３ｅ４が設けられた大端部３ｅを１段目の低段側圧縮部３と組み合わせると負荷の小さい１段目の低段側大端部３ｅの上支持部３ｅ３の高さＬ２と下支持部３ｅ４の高さＬ３を低くできるため小形化になる。高段側大端部４ｅの高さＬ１と、上支持部３ｅ３と下支持部３ｅ４の高さの和（Ｌ２＋Ｌ３）の比を０．５〜１．５にすると種々の運転状態で高い信頼性を確保できる。
【００３４】
なお、図１５に示すように、低段側大端部３ｅは、上支持部３ｅ３と下支持部３ｅ４を後付けで一体化したものであってもよい。
【００３５】
上述した各実施形態において、各コネクティングロッドと各ピストンの結合はボールジョイントを用いた例で説明したが、図１６に示すように、コネクティングロッド３ｒ、４ｒとピストン３ｐ、４ｐの結合は結合ピン３ｘ、４ｘを用いて行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係る２段圧縮式レシプロコンプレッサの一実施形態の縦断面図。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図。
【図３】本発明に係る２段圧縮式レシプロコンプレッサの一実施形態の圧縮機部の断面図。
【図４】本発明に係る２段圧縮式レシプロコンプレッサの一実施形態に用いられる外側の大端部の正面図。
【図５】本発明に係る２段圧縮式レシプロコンプレッサの一実施形態に用いられる外側の大端部の平面図。
【図６】本発明に係る２段圧縮式レシプロコンプレッサの他の実施形態に用いられる外側の大端部の正面図。
【図７】本発明に係る２段圧縮式レシプロコンプレッサの他の実施形態に用いられる外側の大端部の平面図。
【図８】本発明に係る２段圧縮式レシプロコンプレッサの他の実施形態の横断面図。
【図９】本発明に係る２段圧縮式レシプロコンプレッサの圧縮機部の他の実施形態の断面図。
【図１０】本発明に係る２段圧縮式レシプロコンプレッサに用いられる外側の大端部の平面図。
【図１１】本発明に係る２段圧縮式レシプロコンプレッサの他の実施形態の縦断面図。
【図１２】本発明に係る２段圧縮式レシプロコンプレッサの他の実施形態に用いられる外側の大端部の縦断面図。
【図１３】図１２のＣ−Ｃ断面図。
【図１４】本発明に係る２段圧縮式レシプロコンプレッサの他の実施形態に用いられる内側の大端部の縦断面図。
【図１５】本発明に係る２段圧縮式レシプロコンプレッサに用いられる外側の大端部の他の実施形態の縦断面図。
【図１６】本発明に係る２段圧縮式レシプロコンプレッサの他の実施形態の横断面図。
【符号の説明】
【００３７】
１…２段圧縮式レシプロコンプレッサ、２…密閉ケース、３…低段側圧縮部、３ｂ…低段側ボール、３ｃ…低段側シリンダ、３ｅ…低段側大端部、３ｅ１…開口部、３ｐ…低段側ピストン、３ｒ…低段側ロッド、４…高段側圧縮部、４ｂ…高段側ボール、４ｃ…高段側シリンダ、４ｅ…高段側大端部、４ｐ…高段側ピストン、４ｒ…高段側ロッド、５…圧縮機部、６…回転軸、６ａ…クランク軸、７…電動機部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
2005163681.tif 000011
【図４】
2005163681.tif 000012
【図５】
2005163681.tif 000013
【図６】
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【図７】
2005163681.tif 000015
【図８】
2005163681.tif 000016
【図９】
2005163681.tif 000017
【図１０】
2005163681.tif 000018
【図１１】
2005163681.tif 000019
【図１２】
2005163681.tif 000020
【図１３】
2005163681.tif 000021
【図１４】
2005163681.tif 000022
【図１５】
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【図１６】
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