(57)【要約】    【課題】  ピストンの球座とボールジョイントで接合する球状ヘッド部がカット面を備えた構造では、カット面を有しない構造と比べて摩擦摩耗が生じる可能性がある。    【解決手段】  ロッドの球体の先端部に開口部に挿入し得る大きさの肉盛り部を形成し、圧縮力を受ける面積を大きくする。    【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機からの回転力を伝えるクランク軸と、そのクランク軸側に球面部を有する球座を備えたピストンと、前記球座と連接する球面部を備えたヘッド部を一端に、他端に前記クランク軸と嵌合するリング、そのリングと前記ヘッド部とをつなぐ連接棒とを有し、前記ヘッド部は前記リング部の開口面と平行な二つの平面カット部を備え、それらの平面部の上であって前記リングとは反対側に前記球面部分を延長した曲面を有する肉盛部を備えたロッドと、を有する密閉型ボールジョイント圧縮機。
【請求項２】
前記ピストンは、前記ヘッド部の平面カット部が挿入可能な互いに対向して平行な面を有する挿入溝を有する、請求項１記載の密閉形ボールジョイント圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボールジョイント式圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷蔵庫などに用いられる密閉形ポールジョイント式圧縮機の従来技術として特開２００３−１８４７５１号公報（特許文献1）がある。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１８４７５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献1に開示された圧縮機のピストンとクランク軸を連接するロッドは、クランク軸と連接するリングとピストンと連接する球体部とが連接棒でつながれた構造を備える。
【０００５】
ピストンとボールジョイントで連接する球体部はカット面を備えているため、圧縮力を受ける曲面部の面積が球面よりは小さく、高面圧に起因する摩擦磨耗が生じる可能性を有している。
【０００６】
また、ロッドが、連接棒、球体部及びリングの３要素を溶接などで一体化すると、部品点数が多くなり、しかも夫々の要素を成形するための前加工が多岐にわたり、部品費が高くなることが考えられる。
【０００７】
したがって、上述の課題を解決するために本発明の目的は、信頼性とコスト低減を両立したボールジョイント式圧縮機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明のボールジョイント式圧縮機は、ピストンとクランク軸とを連接するロッドの球体部の接触面積の増加と、それに対応したボールジョイント部を備えたピストンとを備えたものである。
【０００９】
すなわち、上記目的を達成する為に本発明の密閉型ボールジョイント圧縮機は、電動機からの回転力を伝えるクランク軸と、そのクランク軸側に球面部を有する球座を備えたピストンと、前記球座と連接する球面部を備えたヘッド部を一端に、他端に前記クランク軸と嵌合するリング、そのリングと前記ヘッド部とをつなぐ連接棒とを有し、前記ヘッド部は前記リング部の開口面と平行な二つの平面カット部を備え、それらの平面部の上であって前記リングとは反対側に前記球面部分を延長した曲面を有する肉盛部を備えたロッドと、を有するものである。
【００１０】
上記のロッドは、例えば次のようにして製造することができる。まず、ロッドの素材を、適宜厚さの柱体と長方形の連接棒と適宜厚さのリングで構成し、リングの両端面と柱体の両端面を平行に、夫々の厚さの中央部と連接棒の軸心を合わせて一体に形成する。更に、この柱体の両端面に機械加工後ピストン球座の開口部に挿入できる形状の、開口部と相似形の肉盛り部を形成し、この肉盛り部を有する柱体とロッドとリングを一体に焼結合金で製作する。その後、機械加工により、柱体部分を球体に、連接棒に円周溝を、リング内径をクランク軸と摺動可能な寸法に仕上げ加工する。
【００１１】
また上記ピストンは、例えば次のようにして製造することができる。まず、ピストンは、球体を挿入する挿入溝の底部を、球座の中心からピストン先端側の任意範囲に位置させ、この挿入溝底部をピストン軸心に対し直角に形成し、更に、ロッドの連接棒が揺動する範囲に形成した球座の開口部の外側平面も挿入溝の底面と平行に形成し、前記挿入溝と開口部端面の外径は同一寸法で、ピストン外径と同心円で適宜肉厚を有する寸法に形成し、これを焼結合金で製作した後、球面加工により球座面を、研削加工等によりピストン外径を仕上げ加工する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によるボールジョイント圧縮機は、信頼性の向上と生産効率の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施例を図１から図１０によって説明する。
【００１４】
図１は、本発明に係わる密閉形ボールジョイント圧縮機の構造の一例を示す側断面図である。
【００１５】
冷蔵庫などの冷凍サイクルに用いられる密閉形圧縮機は、密閉容器１の中に電動機２と圧縮機構部３が収納されている。電動機２は圧縮機構部３を駆動する。この圧縮機構部３は、フレーム４の上部に配置され、クランク軸６、シリンダ７、ピストン８、およびロッド９を主たる構成要素として備える。シリンダ7は、図1に示されたようにフレーム4と別部材にして設けても、フレーム4の一部として設けても良い。
【００１６】
クランク軸６は、フレーム４に軸支されたシャフト５の一端に設けられ偏心回転する。ピストン８がシリンダ７内を往復摺動するために、クランク軸６とピストン８は、ロッド９を介して連接してピストン８に電動機２の力が伝達される。ロッド９の構成については後述する。
【００１７】
これらの構成により、電動機２が駆動するとその回転力がシャフト５を通じてクランク軸６の偏心回転をもたらす。そのクランク軸６の偏心運動は、ロッド９を介してピストン８の往復運動になり、シリンダ７内に流体を導入して、またその流体を圧縮する。潤滑油は、図示していないがシャフト５とクランク軸６とにもうけられた油通路を通って、クランク軸の頂部に引き上げられる。そしてクランク軸６から上側の空間部１０に潤滑油が供給される。
【００１８】
図１の圧縮機後部を拡大した図２を用いて、さらにピストン８及びロッド９について説明する。ピストン８とロッド９とは、ピストン８に設けられた球座８ａとロッド９の一端に設けられたヘッド部９ａとが組み合わされることで結合(ボールジョイント)している。クランク軸６とロッド９とは、クランク軸６にロッド９の他端に設けられたリング９ｃが嵌合することにより接続する。
【００１９】
ヘッド部９ａは、クランク軸６が貫通するリング９ｃの開口部が設けられた開口面と同じ向きの上下方向に平面カット部９ｆを備える。リング９ｃとは反対方向であってその平面カット部９ｆの上に、その平面カット部９ｆより盛り上がった状態に肉盛部９ｄが設けられている。肉盛部９ｄは、ピストン８とヘッド部９ａとの組み立て時(後述)に、ピストン８の球座９ａへの入り口である開口部８ｂと干渉しない近似した形状をもつ。また、肉盛部９ｄは、ヘッド部９ａの球面部分を延長した球面部を備えている。
【００２０】
ロッド９は、球体が一部切りかかれた形状のヘッド部９ａと、クランク軸６と嵌合するリング９ｃとの間に、連接棒９ｂが設けられている。連接棒９ｂのヘッド部９ａ側には円周溝９ｅが設けられていて、あとで説明するストッパ１１の円弧部１１ｃが円周溝９ｅに巻きつきストッパ１１が固定される。
【００２１】
図３に示されたストッパ１１は、薄板の弾性鋼板からなる。ストッパー１１には、ヘッド部９ａの平面カット部９ｆに密着する平面部１１ａと、平面部１１ａからの立上げ部１１ｂと、適宜幅の開口部を持った円弧部１１ｃとからなる。このストッパ１１は、円弧部１１ｃが連接棒９ｂに設けられた円周溝９ｅに取付けられ、その平面部１１ａがヘッド部９ａの平面カット部９ｆに密着することによって確実な取り付けられる。更に立上げ部１１ｂは、ピストン８の挿入溝８ｃとヘッド部９ａの平面カット部９ｆとからなる平面カット部９ｆ下側の空間部１２に適宜隙間をもって挿入され、立上げ部１１ｂ側面と挿入溝８ｃの側壁の干渉でピストン２８の回転を規制する。
【００２２】
図５において、ロッド９は、ヘッド部９ａとリング９ｃと、これらを連接する連接棒９ｂとを備え、それぞれが一体に結合している。ヘッド部９ａの平面カット部９ｆのピストン側(リング９ｃと反対側)には、肉盛部９ｄが上下に設けられている。ピストン８の球座８ａに、給油された潤滑油を介して結合するヘッド部９ａは、肉盛部９ｄにより球面部の表面積が従来よりも増加し、球座８ａとヘッド部９後は摺動自在に連繋される。連接棒９ｂのヘッド部９ａ側に設けられた円周溝９ｅは、ピストン８の周り止めとなるストッパー１１を係止する。
【００２３】
本発明において、ロッド９は一体に形成しても良いし、各要素毎に別体で用意して後から一体にしても良い。この実施形態では一つの部材からロッド９を得る方法について説明する。
【００２４】
まず、ロッド９は、図５実線に示す素材が焼結合金で成形される。平面カット部９ｆとなる両端の平面を有する柱体９ｇには、予め肉盛り部９ｂが柱体の前方に暫時盛り上がるように形成されている。この柱体９ｇと連接棒９ｂ及びリング９ｃが図５のようにその厚さの中央部が合致するように連繋されている。そのような形状となるように、図５の上下方向から金属粉末が金型成形され(図示せず)、焼結合金素材を製作する。
【００２５】
その後、破線に示すように、柱体９ｆ部に球面加工を施しヘッド部９ａを形成し、同時にストッパー１１を係止する円周溝９ｅを加工するとともに、リング９ｃの内径を所要寸法に研削加工などで仕上げる。
【００２６】
図６は、ピストン８の素材形状で、ヘッド部９ａの挿入溝８ｃの底面８ｄと、円形の球座の開口部９ｂの外側の平面部８ｅが平行で、段付形状をなす。しかもその側面は同一寸法の図６のような形状に焼結合金で成形される。挿入溝８ｃの対向する２つの面は互いに平行で、平面カット部９ｆが挿入可能な幅をもって設けられる。
【００２７】
その後、図７の破線に示すように、球座８ａが切削等の球面加工により、また、外径が研削加工等により仕上げる。ピストン８も、ロッド９と同様焼結合金にて素材を成形し、球面加工により球座８ａの成形と、シリンダ７に挿入する外径部の研削加工などを、小取代で効率的に成形を追加することによって入手できる。
【００２８】
図８から図１０により、本実施形態におけるボールジョイント部の組立てについて説明する。図８では、ピストン８の挿入溝８ｃに、本実施形態に係わるロッド９のヘッド部９ａを挿入した状態を示す。ヘッド部９ａの形状は、平面カット部９ｆの面上に、ピストン８の球面の開口部８ｂに近似した形状の肉盛部９ｄを備えていて、開口部８ｂに挿入する際は適宜隙間を持って挿入できる形状である。
【００２９】
図９は、図８の組立状態から、ロッド９をピストン８に対し略直角に回転させヘッド部９ａと球座８ａを係止した状態を示している。即ち、従来公知技術に比べ球座８ａの摺動面積は前記の肉盛部９ｄ面積分増加する。
【００３０】
図１０は、図１のＡ−Ａ断面を示すものである。ピストン８とロッド９は図９のように組み立てられた後、ストッパー１１の円弧部１１ｃは、ロッド９の円周部９ｅに装着される。
【００３１】
図１０及び図８に示すように、ロッド９の円周溝９ｅにストッパー１１の円弧部１１ｃが嵌合されると、平面部１１ａがロッド９の平面カット部９ｆに密着する。そして平面部１１ａの延長上に設けられた立上げ部１１ｂは、ピストン８の挿入溝８ｃと平面カット部９ｆで形成する下側の空間部１２に挿入され、図１０に示すようにピストン８の挿入溝８ｃの側壁と、ストッパー１１の立上げ部１１ｂの側面が干渉し、ピストン８の自転が抑えられる。
【００３２】
以上のように本実施形態によれば、球座面の摩擦磨耗は、球座面先端に肉盛り部を形成することで、圧縮力を受ける面積を拡大でき、面圧の低下による信頼性を確保できる。
【００３３】
また、ロッド及びピストンの部品費或いは加工費は、成形寸法精度が緻密な焼結合金で製作することにより低減できる。即ち、ロッドは３部材を１個の完成品に近い形状に焼結合金で成形し、その後、必要最小限に付加した取代を機械加工によって仕上げ成形することで、効率的に入手できる。
【００３４】
更に、ピストン８開口部の外側形状は、軸心と直角形状に成形し、従来ピストンに比較しその体積を大幅に縮小することが出来、重量低減が可能となることから、クランク軸の疲労強度の向上が図られ、運転振動の低減も可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施形態におけるボールジョント圧縮機の側断面図。
【図２】図1のボールジョイント圧縮機の要部拡大図。
【図３】図１の圧縮機構部を拡大した側断面図。
【図４】ピストンの回転を規制するストッパーの形状の一例を示す斜視図。
【図５】本実施形態におけるロッド形状の一例を示す斜視図。
【図６】本実施形態におけるピストン形状の一例を示す斜視図。
【図７】本実施形態のピストンの加工箇所の一例を示す側断面図。
【図８】本実施形態におけるピストンとロッドの組立状態の一例を示す側断面図。
【図９】本実施形態のボールジョイントの組立状態の一例を示す側断面図。
【図１０】本実施形態のピストンの回転ストッパーの組立状態の一例を示す側断面図。
【符号の説明】
【００３６】
１…密閉容器、２…電動機、３…圧縮機本体、４…フレーム、５…シャフト、６…クランク軸、７…シリンダ、８…ピストン、８ａ…球座、８ｂ…開口部、８ｃ…挿入溝、８ｄ…挿入溝の底面、８ｅ…開口部外周の平面、９…ロッド、９ａ…球体、９ｂ…連接棒、９ｃ…リング、９ｄ…肉盛り部、９ｅ…円周溝、９ｆ…平面カット部、９ｇ…柱体、１０…ボールジョイント部、１１…ストッパー、
１１ａ…平面部、１１ｂ…立上げ部、１１ｃ…円弧部、１２…空間部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2005344578.tif 000011
【図１０】
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