(57)【要約】  【課題】密閉型圧縮機のピストンの変形と小端部における損失を抑制し、高効率化を図る。  【解決手段】連結手段１１９の小端部１４１は反圧縮室側１３０の幅を圧縮室側１５１の幅より広くし、ピストン１１８のピン孔１３２は圧縮室側１５１の幅を反圧縮室側１３０の幅より広くしたもので、ピストン１１８の外周の変形を抑制し、小端部１４１とピストンピン１３３の摺動状態を改善できるので、摺動損失が低減され、効率の良い信頼性が高い密閉型圧縮機を提供することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主軸部および偏心部を有するクランクシャフトと、圧縮室を形成するシリンダと、前記圧縮室内で往復運動し反圧縮室側に中空部を形成したピストンと、前記ピストンに設けたピン孔に嵌入され前記中空部に配設された略円筒形のピストンピンと、前記偏心部と前記ピストンピンを連結する連結手段とを有する圧縮機構を備え、前記連結手段は前記偏心部に嵌合される大端部と、前記ピストンピンと嵌合される小端部と、前記大端部と前記小端部を接続する連結部を有し、前記小端部は反圧縮室側の幅を圧縮室側の幅より広くし、前記ピン孔は圧縮室側の幅を反圧縮室側の幅より広くした密閉型圧縮機。
【請求項２】
連結手段の小端部には反圧縮室側から圧縮室側に向かって前記小端部の幅を狭めるように傾斜した段差部を有する切欠き部を備え、ピストンの中空部にはピン孔を含み前記切欠き部に対応した凸部を形成した請求項１に記載の密閉型圧縮機。
【請求項３】
ピストンは焼結材で形成される請求項１または２に記載の密閉型圧縮機。
【請求項４】
粘度グレードＶＧ１０からＶＧ５の潤滑油を用いた請求項１から３のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。
【請求項５】
圧縮機構を駆動する電動要素を備え、前記電動要素は少なくとも電源周波数以下の運転周波数を含む複数の運転周波数でインバーター駆動される請求項１から４のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍冷蔵庫等の冷凍サイクルに用いられる密閉型圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境保護の観点から信頼性が高く高効率な密閉型圧縮機の開発が進められている。従来の密閉型圧縮機としては、ピストンピンとコンロッド小端部の潤滑に改良を加えたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図５は従来技術の密閉型圧縮機の縦断面図である。図６は従来技術の密閉型圧縮機の要部縦断面図である。
【０００４】
図５、図６において、密閉容器１は底部にオイル２を貯溜すると共に固定子３と回転子４とからなる電動要素５およびこれによって駆動される圧縮機構６が備えられており、冷媒ガス７で満たされている。
【０００５】
また、圧縮機構６は、回転子４に圧入固定されている主軸部８と主軸部８に対して偏心して形成された偏心部９とを有するクランク１０と、クランク１０内部に形成された給油縦孔１１と、偏心部９に形成された給油横孔１２と、圧縮室１３を備えたシリンダブロック１４と、圧縮室１３内に往復摺動自在に挿入されたピストン１６と、ピストン１６と偏心部９とを連結するコンロッド１７を備えている。
【０００６】
ピストン１６は反圧縮室１３側に中空部１８と、ピストン１６に設けたピン孔１９に嵌入され中空部１８に配設された略円筒形のピストンピン２０を有する。
【０００７】
コンロッド１７は偏心部９と遊嵌された大端部２１と、ピストンピン２０と遊嵌された小端部２２と、大端部２１と小端部２２を接続する連結棒２３を備え、連結棒２３の内部には揺動給油孔２４が形成されている。
【０００８】
以上のように構成された圧縮機について、以下その動作を説明する。
【０００９】
密閉容器１に収容された固定子３と回転子４からなる電動要素５の回転子４の回転に伴って主軸部８と偏心部９を有するクランク１０は回転駆動され、偏心部９の回転運動がコンロッド１７を介してピストン１６に伝わることで、ピストン１６はシリンダブロック１４の圧縮室１３内を往復運動する。それにより、冷媒ガス７は冷却システム（図示せず）から圧縮室１３内へ吸入、圧縮された後、再び冷却システムへと吐出される。
【００１０】
また、クランク１０はオイル２にその下端部を浸漬しており、クランク１０の回転に伴って給油縦孔１１からオイル２を吸い上げて圧縮機構６の各部へと供給する。クランク１０の偏心部９には給油縦孔１１と連通する給油横孔１２が形成されており、給油横孔１２から排出されたオイル２はコンロッド１７の大端部２１とクランク１０の偏心部９の潤滑を行うとともにコンロッド１７の連結棒２３の内部に形成した揺動給油孔２４を通ってコンロッド１７の小端部２２へと供給され小端部２２とピストンピン２０の潤滑を行う。
【特許文献１】特開平１０−２８１０６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記従来の構成では、気筒容積の大きさや冷媒ガス７の種類により、圧縮荷重が大きくなる場合や、オイル２の粘度が低いものを用いた場合には、コンロッド１７の小端部２２とピストンピン２０の摺動状態が金属接触を伴う境界潤滑になり、損失が増加する可能性があった。また、摺動状態の改善のために小端部２２の幅を大きくすると、ピストン１６の中空部１８の幅が相対的に広くなり、その結果として圧縮荷重によるピストン１６の外周の変形が大きくなり、圧縮室１３とピストン１６との間での損失が増加し、摩耗を促進してしまう可能性があるという課題を有していた。
【００１２】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、効率の良い信頼性が高い密閉型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】
【００１３】
上記従来の課題を解決するために本発明の密閉型圧縮機は、小端部は反圧縮室側の幅を圧縮室側の幅より広くし、ピン孔は圧縮室側の幅を反圧縮室側の幅より広くしたもので、小端部とピストンピンの摺動面積を広く設定でき、そしてピストンにかかる圧縮荷重をピン孔の圧縮室側とピストンピンの接触部で支持するため、ピストンの外周の変形を抑制するとともに、小端部とピストンピンの摺動状態を改善するという作用を有する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の密閉型圧縮機は、小端部とピストンピンの摺動損失を低減することで、効率の良い、信頼性が高い圧縮機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】
【００１５】
請求項１に記載の発明は、主軸および偏心部を有するクランクシャフトと、圧縮室を形成するシリンダと、前記圧縮室内で往復運動し反圧縮室側に中空部を形成したピストンと、前記ピストンに設けたピン孔に嵌入され前記中空部に配設された略円筒形のピストンピンと、前記偏心部と前記ピストンピンを連結する連結手段とを有する圧縮機構を備え、前記連結手段は前記偏心部に嵌合される大端部と、前記ピストンピンと嵌合される小端部と、前記大端部と前記小端部を接続する連結部を有し、前記小端部は反圧縮室側の幅を圧縮室側の幅より広くし、前記ピン孔は圧縮室側の幅を反圧縮室側の幅より広くしたもので、小端部とピストンピンの摺動面積を広く設定でき、そしてピストンにかかる圧縮荷重をピン孔の圧縮室側とピストンピンの接触部で支持するため、ピストンの外周の変形を抑制するとともに、小端部とピストンピンの摺動状態が改善され、効率の良い、信頼性が高い圧縮機を提供することができる。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明に、連結手段の小端部には反圧縮室側から圧縮室側に向かって前記小端部の幅を狭めるように傾斜した段差部を有する切欠き部を備え、ピストンの中空部にはピン孔を含み前記切欠き部に対応した凸部を形成したもので、請求項１に記載の発明の効果に加えて、限られた中空部の空間で、有効利用できるスペースを増加させて、小端部とピストンピンの間の面圧とピストン外周の変形を大きく下げることができるため、小端部とピストンピンの摺動損失が更に低減され、さらに効率の良い信頼性が高い圧縮機を提供することができる。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明に、更に、ピストンは焼結材で形成されるとしたもので、請求項１または２に記載の発明の効果に加えて、テーパー状の複雑な形状を型で成型できるため、生産性を良くすることができる。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明に、更に、粘度グレードＶＧ１０からＶＧ５の潤滑油を用いたもので、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明の効果に加えて、低粘度の潤滑油を使用して摺動損失を低減したものにおいて、小端部とピストンピンの高い信頼性を維持した圧縮機を実現できる。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の発明に、更に圧縮機構を駆動する電動要素を備え、前記電動要素は少なくとも電源周波数以下の運転周波数を含む複数の運転周波数でインバーター駆動されるとしたもので、請求項１から４のいずれか一項に記載の発明の効果に加えて、更に厳しい運転条件となる低速運転時において、小端部とピストンピンの高い信頼性を維持した圧縮機を実現できる。
【００２０】
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、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。
【００２１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機の縦断面図、図２は、同実施の形態の密閉型圧縮機のピストンの斜視断面図、図３は、同実施の形態の密閉型圧縮機の連結手段の斜視図、図４は同実施の形態の密閉型圧縮機のピストン内における連結手段の可動範囲を示す上部断面図である。
【００２２】
図１から図４において、密閉容器１０１内には潤滑油１０２を貯溜するとともに、電動要素１０３と電動要素１０３によって駆動される圧縮機構１０４を収容している。
【００２３】
電動要素１０３は少なくとも電源周波数以下の運転周波数を含む複数の運転周波数でインバーター駆動することができる。
【００２４】
尚、本圧縮機に使用される冷媒は、オゾン破壊係数がゼロのＲ１３４ａやＲ６００ａに代表される温暖化係数の低い自然冷媒である炭化水素系冷媒等であり、それぞれ相溶性の有る潤滑油と組み合わせてある。潤滑油１０２の粘度グレードは、ＶＧ１０からＶＧ５のものを用いており、低粘度である。
【００２５】
圧縮機構１０４を構成するクランクシャフト１１１は偏心部１１２と主軸部１１３を有する。ブロック１１４にはクランクシャフト１１１の主軸部１１３を軸支する軸受１１５が一体に形成されており、また圧縮室１１６を形成するシリンダ１１７を備えている。ピストン１１８はシリンダ１１７に往復摺動自在に挿入され、偏心部１１２との間を連結手段１１９によって連結されている。
【００２６】
ピストン１１８は、反圧縮室側１３０に形成した中空部１３１と、往復動方向に垂直の方向に設けたピン孔１３２を有する。本実施の形態におけるピストン１１８は鉄系の焼結材で型を用いて形成しており、外径寸法は２５ｍｍ〜２８ｍｍとしている。
【００２７】
略円筒形のピストンピン１３３はピン孔１３２に嵌入され中空部１３１に配設される。
【００２８】
連結手段１１９は、偏心部１１２に嵌合される大端部１４０と、ピストンピン１３３と嵌合される小端部１４１と、大端部１４０と小端部１４１を接続する連結部１４２を有している。
【００２９】
小端部１４１は、反圧縮室側１３０の幅（図３中のＣ）を圧縮室側１５１の幅（図３中のＤ）より広くしており、反圧縮室側１３０から圧縮室側１５１に向かって小端部１４１の幅を狭めるように傾斜した段差部１５２を有する切欠き部１５３を備えている。本実施の形態においては、反圧縮室側１３０の幅Ｃを１３ｍｍ〜１６ｍｍとし、圧縮室側１５１の幅Ｄを７ｍｍ〜１０ｍｍとしている。
【００３０】
ピストン１１８のピン孔１３２は圧縮室側１５１の幅（図２中のＡ）を、反圧縮室側１３０の幅（図２中のＢ）より広くなるよう、ピストン１１８の中空部１３１の圧縮室側１５１に凸部１６１を形成しており、圧縮室側１５１の幅Ａは６ｍｍ〜７ｍｍ、反圧縮室側１３０の幅Ｂは３ｍｍ〜４ｍｍとしている。
【００３１】
また、図４に示す様に、連結手段１１９の揺動に伴い小端部１４１の段差部１５２がピストン１１８の中空部１３１内で揺動するため、この段差部１５２が凸部１６１と干渉しないよう、凸部１６１には切欠き部１５３に対応したテーパー面１６２を形成している。
【００３２】
以上のように構成された密閉型圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。
【００３３】
電動要素１０３がクランクシャフト１１１を回転させ、偏心部１１２の回転運動が連結手段１１９を介してピストン１１８に伝えられることで、ピストン１１８は圧縮室１１６内を往復運動する。それにより、冷媒ガスは冷却システム（図示せず）から圧縮室１１６内へ吸入・圧縮された後、再び冷却システムへと吐出される。
【００３４】
この際、小端部１４１は、反圧縮室側１３０の幅（図３中のＣ）を圧縮室側１５１の幅（図３中のＤ）より広くしているので小端部１４１とピストンピン１３３の摺動面積を広く設定することができ、圧縮荷重の反力による単位面積当りの荷重を低くすることができ、摺動状態を改善できるので、小端部１４１とピストンピン１３３間の異常摩耗を防ぐと同時に摺動損失が低減され、高い信頼性と効率を得ることができる。
【００３５】
一方、ピン孔１３２の圧縮室側１５１の幅Ａを反圧縮室側１３０の幅Ｂより広くしているので、圧縮荷重の反力を受けるピストンピン１３３とピン孔１３２の単位面積当りの荷重を低くすることができる。その結果、ピストンピン１３３とピン孔１３２とが挿圧されることによって生ずるピストン１１８の外周の変形を小さく抑えることができる。
【００３６】
また、ピストンピン１３３からの圧縮荷重の反力を受ける位置がピストン１１８の中心寄りとなるためピストン１１８の外周に発生するモーメントが小さくなり、さらにピストン１１８の外周への変形を小さく抑えることができる。
【００３７】
また、連結手段１１９の小端部１４１にはその幅を狭めるように傾斜した段差部１５２を備え、凸部１６１には切欠き部１５３に対応したテーパー面１６２を形成しこれらを相対させたことで、限られた中空部１３１の空間内で、凸部１６１と小端部１４１の干渉を回避しつつ、小端部１４１とピストンピン１３３の摺動面積、およびピストンピン１３３とピン孔１３２との接触面積の最大化を図ることができる。
【００３８】
本発明品の構成では、小端部１４１とピストンピン１３３の間の面圧を約５０％下げる様に設定しており、ピストン１１８外周の変形は、構造解析を用いて計算すると、ピン孔１３２の圧縮室側１５１とピストンピン１３３の接触部を広く取ることで、約４９％抑制することができると予測され、小端部１４１とピストンピン１３３の摺動損失が約７１％低減でき、大幅な高効率化が図れ、信頼性が高い圧縮機を提供することができる。
【００３９】
また、ピストン１１８を焼結材で形成したことで、加工を施しにくい中空部１３１の空間内に位置し複雑な形状を成す凸部１６１を金型で一体に成型できるため、極めて高い生産性を実現できる。
【００４０】
また、低粘度の潤滑油１０２を使用して、摺動損失を低減した場合では、主軸部１１３や大端部１４０などの他の摺動部の損失は低下するが、小端部１４１は、摺動状態が悪くなるが、逆に小端部１４１の幅を大きく設定していることで、小端部１４１とピストンピン１３３の摺動状態を改善でき、損失を低減することができるため、低粘度の潤滑油１０２を用いたものにおいて高い信頼性を維持した圧縮機を実現できる。
【００４１】
また、電源周波数以下の運転周波数でインバーター駆動して、低速で運転すると、摺動速度が低速度となり摺動状態がより厳しくなるが、小端部１４１の幅を大きく設定することで、小端部１４１とピストンピン１３３の摺動状態を改善することができるため、低速運転時においても高い信頼性を維持した圧縮機を実現できる。
【００４２】
なお、使用される冷媒は、Ｒ１３４ａやＲ６００ａ等を例示して説明したが、冷媒は圧縮荷重の大きくなるＲ４０４ａ、Ｒ２９０、二酸化炭素とすると、同様の作用、効果が得られることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
以上のように、本発明にかかる密閉型圧縮機は、小端部とピストンピンの摺動状態を改善することでき、効率を良くすることができるため、エアーコンディショナーや自動販売機等の密閉型圧縮機の用途にも展開できる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機の縦断面図
【図２】同実施の形態の密閉型圧縮機のピストンの斜視断面図
【図３】同実施の形態の密閉型圧縮機の連結手段の斜視図
【図４】同実施の形態の密閉型圧縮機の連結手段の可動範囲を示す上部断面図
【図５】従来の密閉型圧縮機の縦断面図
【図６】従来の密閉型圧縮機の要部縦断面図
【符号の説明】
【００４５】
１０２  潤滑油
１０３  電動要素
１０４  圧縮機構
１１１  クランクシャフト
１１２  偏心部
１１３  主軸部
１１６  圧縮室
１１７  シリンダ
１１８  ピストン
１１９  連結手段
１３１  中空部
１３２  ピン孔
１３３  ピストンピン
１４０  大端部
１４１  小端部
１４２  連結部
１５２  段差部
１５３  切欠き部
１６１  凸部
【図１】
2007132258.tif 000003
【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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