(57)【要約】【課題】圧縮荷重が作用してクランクシャフトが傾いても、クランクシャフトの外周と軸受孔の端面の間の面圧が高くなるのを抑制することができる新規な密閉型圧縮機を提供することにある。【解決手段】少なくとも、クランクピンが位置する側のクランクシャフト７を軸支する軸受孔１ｄの端面付近の軸受孔の内周囲奥側から端面側に向けて、第１の所定角度で外側に拡大する第１の傾斜面１ｇｕ−１を形成し、更にこの第１の傾斜面１ｇｕ−１に接続され、第１の所定角度より大きい第２の所定角度で外側に拡大する第２の傾斜面１ｇｕ−２を形成する構成とした。これによれば、クランクシャフト７が異なった角度で傾いても、軸受部の軸受孔の内周囲に形成した第１の傾斜面１ｇｕ−１或いは第２の傾斜面１ｇｕ−２とクランクシャフト７の外周面が面接触することで、相互の面圧の増加を抑制することができる。【選択図】図５
2016205134.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷凍サイクルの冷媒を圧縮する圧縮機構部と、前記圧縮機を駆動する電動機構部と、前記圧縮機構部と前記電動機構部を収納し、前記圧縮機構部の摺動部を潤滑する潤滑油を貯留する密閉容器とよりなる密閉型圧縮機において、
前記圧縮機構部はフレームに形成された軸受孔よりなる滑り軸受に軸支されるクランクピンを有したクランクシャフトと、前記フレームの一部によって形成された圧縮室と、前記圧縮室内で往復運動するピストンと、前記ピストンと前記クランクピンとを連結するコネクティングロッドとを備えると共に、
前記軸受孔には、前記クランクピンが位置する側の前記軸受孔の上端面付近の内周囲に、前記上端面側に向けて所定の上側傾斜角で外側に拡大する上側傾斜面が形成され、更に前記クランクピンとは反対側の前記軸受孔の下端面付近の内周囲に、前記下端面側に向けて所定の下側傾斜角で外側に拡大する下側傾斜面が形成され、更に上側傾斜面と前記下側傾斜面の間に直径が一様な定直径領域とが形成されていることを特徴とする密閉型圧縮機。
【請求項２】
冷凍サイクルの冷媒を圧縮する圧縮機構部と、前記圧縮機を駆動する電動機構部と、前記圧縮機構部と前記電動機構部を収納し、前記圧縮機構部の摺動部を潤滑する潤滑油を貯留する密閉容器とよりなる密閉型圧縮機において、
前記圧縮機構部はフレームに形成された軸受孔よりなる滑り軸受に軸支されるクランクピンを有したクランクシャフトと、前記フレームの一部によって形成された圧縮室と、前記圧縮室内で往復運動するピストンと、前記ピストンと前記クランクピンとを連結するコネクティングロッドとを備えると共に、
前記軸受孔には、前記クランクピンが位置する側の前記軸受孔の上端面付近の内周囲の奥側から前記上端面側に向けて、第１の上側傾斜角で外側に拡大する第１の上側傾斜面が形成され、更に前記第１の上側傾斜面に接続され、前記第１の上側傾斜角より大きい第２の上側傾斜角で外側に拡大する第２の上側傾斜面が形成されていることを特徴とする密閉型圧縮機。
【請求項３】
請求項２に記載の密閉型圧縮機において、
前記軸受孔には、前記クランクピンとは反対側の前記軸受孔の下端面付近の内周囲の奥側から前記下端面側に向けて、第１の下側傾斜角で外側に拡大する第１の下側傾斜面が形成され、更に前記第１の下側傾斜面に接続され、前記第１の下側傾斜角より大きい第２の下側傾斜角で外側に拡大する第２の下側傾斜面が形成されていることを特徴とする密閉型圧縮機。
【請求項４】
請求項３に記載の密閉型圧縮機において、
前記第１の上側傾斜面と前記第１の下側傾斜面の間には、直径が一様な定直径領域とが形成されていることを特徴とする密閉型圧縮機。
【請求項５】
請求項２に記載の密閉型圧縮機において、
前記第１の上側傾斜面と前記第２の上側傾斜面を合せた傾斜面の軸方向の長さは、前記軸受孔に軸支される前記クランクシャフトの上側のジャーナル部の長さと同じかこれより長いことを特徴とする密閉型圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は密閉型圧縮機に関するものであり、特に、冷蔵庫、冷凍庫、冷凍冷蔵庫、冷蔵ショーケース、冷凍ショーケース等の冷蔵、冷凍装置やエアコン等の空調装置に用いるのに好適な密閉型圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、冷凍、冷蔵装置や空調装置等に使用される密閉型圧縮機については、消費電力の低減のための高効率化や、低騒音化、並びに高信頼化が望まれている。
【０００３】
密閉型圧縮機は、密閉容器内に潤滑油を貯溜すると共に、電動機構部及びこの電動機構部によって駆動される圧縮機構部を収容している。圧縮機構部は偏心したクランクピンを有するクランクシャフトと、クランクャフトを軸支するための片持ち滑り軸受を形成する軸受部と、略円筒形の圧縮室を備えたシリンダブロックと、圧縮室内を往復動するピストンと、ピストンに軸心がクランクピンと平行となるよう配設されたピストンピンと、一端でクランクピンを軸支し、他端でピストンピンを軸支するコネクティングロッドとを備える構成となっている。
【０００４】
このような構成を有する密閉型圧縮機においては、ピストンによって冷媒ガスが圧縮されるため、コネクティングロッドによってクランクピンには交番的に冷媒ガスの圧縮による圧縮荷重が作用する。つまり、冷媒ガスの圧縮行程でピストンに発生する圧縮荷重がコネクティングロッドを介してクランクピンに作用したとき、クランクシャフトと軸受部の間に回転滑りのための隙間が存在するため、クランクシャフトは軸受部を基準として所定角度だけ傾くことになる。更に、シリンダブロックの変形に起因して圧縮室と軸受部との間の軸心の相対角度も変化する。
【０００５】
このような理由からピストンはその軸心が傾くことになる。これによって、ピストンと圧縮室との間に発生する傾きによって、ピストンが圧縮室の周囲壁と摺動する摺動面の一部の面圧が局所的に増大する。この面圧の増加によってピストンの摩耗が早まり、摺動損失が大きくなるという課題を有している。
【０００６】
このような課題に対応するため、例えば、特開２００９−２７５６５１号公報(特許文献１)には、軸受部の軸心に対するクランクピンの傾きを吸収してピストンの傾きを抑制する方向に傾斜した大端穴傾斜曲面を有するコネクティングロッドを備える密閉型圧縮機を提案している。この特許文献１の構成によれば、軸受部の隙間やクランクシャフトの変形によるクランクピンの傾きを吸収することで、ピストンの傾きによる圧縮室壁面との片当たりを防止でき、ピストンと圧縮室壁面の間の摺動部の面圧を低くできるので密閉型圧縮機を高信頼性で高効率のものにすることができる、と述べている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−２７５６５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、特許文献１で提案されている密閉型圧縮機は、ピストン摺動部の面圧を低減すると共に、ピストンの傾きによる圧縮室壁面との片当たりを防止して信頼性と効率の向上を図ることを主眼としている。しかしながら、これとは別に、ピストンによって冷媒ガスが圧縮されるため、コネクティングロッドによってクランクピンには交番的に圧縮荷重が作用する。この圧縮荷重によってクランクピンを介してクランクシャフトが軸受部に対して傾く現象があり、回転数が高くなるほど交番荷重の作用回数は多くなる。
【０００９】
クランクシャフトを支持する軸受部は滑り軸受となっているため、軸受部はクランクシャフトの外周形状に沿って円形状に形成された軸受孔で作られている。そして、軸受孔の先端側端面と軸受孔の内周面の角度は略直角に形成されている。このため、クランクシャフトが傾くと、クランクシャフトの外周面と軸受孔の略直角に形成された端面とが片当りして接触する状態となる。したがって、この接触状態だと圧縮荷重による面圧が高くなり、しかも圧縮荷重が交番的に作用することから、クランクシャフトの外周面や軸受孔の端面が異常に摩耗することになる。
【００１０】
特に、クランクシャフトは一般的に耐摩耗性の良い金属材料（クロムやマンガン）で表面がメッキされているが、面圧の高い荷重が交番的に作用するためメッキ部分が損壊してクランクシャフト自体が摩耗するようになる。このため、異常音が発生する、或いは摩擦損失が大きくなる、或いは信頼性が低下するといった現象を生じる。したがって、クランクシャフトと軸受孔の間の面圧を低く抑えることが要請されている。
【００１１】
更に、これに関連して、クランクピンに作用する圧縮荷重の大きさによってクランクシャフトが軸受孔に対して傾く角度が異なっている。このため、異なった角度でクランクシャフトが傾いても、これに対応して面圧を低く抑えることも要請されている。
【００１２】
本発明の目的は、冷媒ガスの圧縮に基づく圧縮荷重がコネクティングロッドを介してクランクシャフトに作用してクランクシャフトが傾いても、クランクシャフトの外周面と軸受孔の端面の間の面圧が高くなるのを抑制することができる新規な密閉型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】
【００１３】
本発明の第１の特徴は、軸受孔の上下端に、上端面側に向けて所定の上側傾斜角で外側に拡大する上側傾斜面と、下端面側に向けて所定の下側傾斜角で外側に拡大する下側傾斜面を形成し、更に上側傾斜面と下側傾斜面の間に直径が一様な定直径領域を形成した、ところにある。
【００１４】
本発明の第２の特徴は、少なくとも、クランクピンが位置する側のクランクシャフトを軸支する軸受孔の端面付近に、軸受孔の内周囲奥側から端面側に向けて、第１の上側所定角度で外側に拡大する第１の上側傾斜面を形成し、更にこの第１の上側傾斜面に接続され、第１の上側所定角度より大きい第２の上側所定角度で外側に拡大する第２の上側傾斜面を形成した、ところにある。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の第１の特徴によれば、クランクシャフトが傾いても、軸受部の軸受孔の上下端の内周囲に形成した傾斜面とクランクシャフトの外周面が面接触することで、相互の面圧の増加を抑制することができる。
【００１６】
本発明の第２の特徴によれば、クランクシャフトが異なった角度で傾いても、軸受部の軸受孔の上端面の内周囲に形成した、第１の上側傾斜面或いは第２の上側傾斜面とクランクシャフトの外周面が面接触することで、相互の面圧の増加を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明が適用される密閉型圧縮機の断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態になる密閉型圧縮機のフレームの断面図である。
【図３】図１に示す密閉型圧縮機のシャフトとフレームの非傾斜時の断面図である。
【図４】図１に示す密閉型圧縮機のシャフトとフレームの傾斜時の断面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態になる密閉型圧縮機のフレームの断面図である。
【図６】図５に示すフレームを使用した時のシャフトとフレーム上部の位置関係を示す部分拡大断面図である。
【図７】図５に示すフレームを使用した時のシャフトとフレーム下部の位置関係を示す部分拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されることなく、本発明の技術的な概念の中で種々の変形例や応用例をもその範囲に含むものである。
【００１９】
まず、本発明の実施例を説明する前に、本発明が適用される密閉型圧縮機の簡単な構成について図１を用いて説明する。
【００２０】
図１において、密閉型圧縮機５０は、圧縮機構部２０と電動機構部３０とを密閉容器３内の上下に配置している。圧縮機構部２０と電動機構部３０はクランクシャフト７で連結され、圧縮機構部２０はレシプロ方式となっている。圧縮機構部２０及び電動機構部３０は、密閉容器３内に、コイルスプリング等で弾性的に支持されている。
【００２１】
電動機構部３０は、フレーム１ｂの下方に配置され、ステータ５及びロータ６を備えている。ロータ６は、電磁鋼板を積層したロータコア６ａを有する構造となっている。ステータ５はフレーム１ｂの下部に固定され、ロータ６はクランクシャフト７に直接的に圧入されて固定されている。クランクシャフト７の上端部には、クランクシャフトの回転中心から偏心したクランクピン（偏心軸）７ａが設けられている。
【００２２】
クランクシャフト７は、外周面にマンガンがメッキされた鉄系材料から形成されており、軸受部１ａを貫通してフレーム１ｂの下方から上方へ延伸されている。また、このクランクシャフト７の上端側には、クランクピン７ａがフレーム１ｂの上方側に位置するように設けられている。クランクシャフト７の下部にはロータ６が結合されており、電動機構部３０の動力によってクランクシャフト７は回転される。
【００２３】
軸受部１ａはフレーム１ｂの内部に形成された細長い軸受孔よりなり、クランクシャフト７の外周面が滑りながら軸受されるものである。したがって、軸受部１ａはいわゆる滑り軸受としての機能を備えている。この軸受孔とクランクシャフトの外周面の間には後述する給油ピースからの潤滑油が供給されている。
【００２４】
圧縮機構部２０は、圧縮室を形成するシリンダ１と、シリンダ１の圧縮室内を往復動するピストン４と、このピストン４を駆動するコネクティングロッド２と、シリンダ１端面に組み付けられる吐出弁装置（バルブ）４０と、吐出室空間を形成するヘッドカバー１７とを備えている。シリンダ１は鉄系材料から形成され、軸受部１ａ及びフレーム１ｂと一体に成形されている。ピストン４は、コネクティングロッド２を介してクランクピン７ａに連結され、このクランクピン７ａの偏心回転により、圧縮室内を往復運動する。
【００２５】
電動機構部３０の動力によってクランシャフト７が回転すると、冷凍サイクルからのガス冷媒はシリンダ１の圧縮室内に導入されて、ピストン４の往復運動によって圧縮される。この圧縮されたガス冷媒は、圧縮機外部に連通する吐出管９へと送られる。クランクシャフト７の下端には給油ピース（オイルポンプ）２１が設けられており、密閉容器３内に貯留する潤滑油３５に浸漬するように設置されている。
【００２６】
クランクシャフト７が回転すると、給油ピース２１も回転して潤滑油３５が給油ピース２１内に吸引されて上昇する。上昇した潤滑油は遠心力によって、クランクシャフト７の下端側に設けられた中繰り穴７ｂ内を上昇し、更にはクランクシャフト７の外表面に形成された連通穴へと運ばれる。
【００２７】
この連通穴へ到達した潤滑油３５は、クランクシャフト７の外表面に形成されているスパイラル溝へと導入され、スパイラル溝の壁面とフレーム１ｂに形成された軸受部１ａの壁面とで形成される潤滑油通路においては、クランクシャフト７の回転による壁面移動に伴い、潤滑油が粘性の効果により壁面に引きずられ、スパイラル溝内を上昇する。この時、同時に潤滑油は軸受部１ａを潤滑することになる。
【００２８】
スパイラル溝内を上昇した潤滑油は上部連通穴７ｃに達すると、再びクランクシャフト７の回転に伴う遠心力によってピン部中繰り７ｄへと搬送される。ピン部中繰り７ｄにはピン部下連通穴７ｅが設けられており、このピン部下連通穴７ｅに達した潤滑油は、コネクティングロッド連通穴２ａを通って、コネクティングロッド２とピストン４との摺動部
に供給され潤滑する構造になっている。また、クランクピン（偏心軸部）７ａに形成されているピン部中繰り７ｄなどの給油穴から記潤滑油を噴出させてシリンダ１とピストン４の間に供給するように構成されている。
【００２９】
尚、密閉容器３は、密閉容器の下側を形成する下チャンバ３ａと、密閉容器の上側を形成する上チャンバ３ｂにより構成されている。また、上チャンバ３ｂの上部には吸音ゴムが配設されている
以上の構成からなる密閉型圧縮機は既に良く知られているので、これ以上の説明は省略する。
【００３０】
上述した通り、ピストン４によって冷媒ガスが圧縮されるため、コネクティングロッド２によってクランクピン７ａには交番的に圧縮荷重が作用する。この圧縮荷重によってクランクピン７ａを介してクランクシャフト７が軸受部１ａに対して傾く現象がある。
【００３１】
従来の密閉型圧縮機において、軸受部１ａはクランクシャフト７の外周形状に沿った円形状の軸受孔で作られているため、軸受孔の端面と内周面のなす角度は略直角に形成されている。したがって、圧縮荷重によってクランクシャフト７が傾くと、クランクシャフト７の外周面と軸受孔の略直角の面とが片当りして接触する状態となる。この接触状態だと圧縮荷重による面圧が高くなり、しかも回転数が高くなるほど交番荷重の作用回数は多くなってクランクシャフトの外周面や軸受孔の端面が異常に摩耗することになる。このため、摩擦損失が増大する、或いは異常音が発生する、或いは信頼性が低下するという現象を生じる。
【実施例１】
【００３２】
そこで本発明の第１の特徴に関する実施例では、軸受孔の上下端に、上端面側に向けて所定の上側傾斜角で外側に拡大する上側傾斜面と、下端面側に向けて所定の下側傾斜角で外側に拡大する下側傾斜面を形成し、更に上側傾斜面と下側傾斜面の間に直径が一様な定直径領域を形成する構成を提案するものである。これによれば、圧縮荷重を受けてクランクシャフトが傾いても、軸受部の軸受孔の上下端の内周囲に形成した傾斜面とクランクシャフトの外周面が面接触することで、相互の面圧を低減することができる。したがって、クランクシャフトの外周面や軸受孔の端面で摩擦損失が増大する、或いは異常音が発生する、或いは信頼性が低下するという現象を抑制することができるようになる。
【００３３】
以下、図２乃至図４に基づき本実施例の具体的な構成について説明すると、図２は本実施例になるフレーム１ｂの断面を示しており、フレーム１ｂは下側に軸受部１ａとシリンダ１を形成する共にクランクピン７ａの摺動面を形成する摺動面部１ｃから構成されている。軸受部１ａには、内部にクランクシャフト７が収納される軸受孔１ｄが形成されており、クランクシャフト７はこの軸受孔１ｄ内を滑りながら回転するものである。もちろん、クランクシャフト７と軸受孔１ｄの間には焼き付きを防ぐため潤滑油が供給されている。
【００３４】
クランクピン７ａが位置する摺動面部１ｃ側の軸受孔１ｄの軸受孔上端面１ｅと、軸受孔１ｄの内周面の所定位置に定めた上側傾斜開始点１ｆｕの間は上側傾斜面１ｇｕによって結ばれている。すなわち、軸受孔上端面１ｅの軸受孔１ｄの直径は、上側傾斜開始点１ｆｕの軸受孔１ｄの直径より大きくなっている。
【００３５】
したがって、クランクピン７ａが位置する摺動面部１ｃ側の軸受孔１ｄの内周面には、外側に拡大する上側傾斜角αｕを有する上側傾斜面１ｇｕが、軸受孔上端面１ｅに至るまで形成されていることになる。この上側傾斜面１ｇｕは円錐の斜面に相当するものであり、軸受孔１ｄの軸芯を中心にして円錐の斜面を形成している。
【００３６】
よって、軸受孔１ｄには、上側傾斜開始点１ｆｕから軸受孔上端面１ｅまで外側に拡大する円錐状の傾斜面１ｇｕである傾斜領域を形成し、上側傾斜開始点１ｆｕからクランクピン７ａに対してから遠ざかる方向にある下側傾斜開始点１ｆｂまでは、直径が一様な定直径領域１ｃｓｔを形成している。
【００３７】
本実施例ではこれに加えて、軸受孔下端面１ｈと、軸受孔１ｄの内周面の所定位置に定めた下側傾斜開始点１ｆｂの間は下側傾斜面１ｇｂによって結ばれている。すなわち、軸受孔下端面１ｈの軸受孔１ｄの直径は、下側傾斜開始点１ｆｂの軸受孔１ｄの直径より大きくなっている。したがって、クランクピン７ａが位置する摺動面部１ｃとは反対側の軸受孔１ｄの軸受孔下端面１ｈの内周面には、外側に拡大する下側傾斜角αｂを有する下側傾斜面１ｇｂが、軸受孔下端面１ｈに至るまで形成されていることになる。この下側傾斜面１ｇｂは円錐の斜面に相当するものであり、軸受孔１ｄの軸芯を中心にして円錐の斜面を形成している。
【００３８】
この下側傾斜面１ｇｂは上側傾斜面１ｇｕと同様の機能を備えている。このように下側傾斜面１ｇｂを形成した場合は、軸受孔１ｄの下側端面１ｈとクランクシャフト７の間の面圧が高くなるのを抑制できるものである。逆に、下側傾斜面１ｇｂを形成しないと、軸受孔１ｄの下側端面１ｈとクランクシャフト７の間の面圧が高くなって、この部分で、クランクシャフトの外周面や軸受孔の端面で摩擦損失が増大する、或いは異常音が発生する、或いは信頼性が低下するという現象を生じるようになる。
【００３９】
本実施例においては、圧縮機の容量（ピストンが下死点にある時の圧縮室の容積）は約９．０ｃｃである。ここで、軸受孔上端面１ｅと軸受孔１ｄの上側傾斜開始点１ｆｕや、軸受孔下端面１ｈと軸受孔１ｄの下側傾斜開始点１ｆｂの間の両傾斜面１ｇｕ、１ｇｂが形成される軸方向長さＬや、両傾斜面１ｇｕ、１ｇｂの傾斜角（傾斜開始点１ｆｕ、１ｆｂから外側に拡大する角度）は設計仕様によって適切な値に決められている。
【００４０】
尚、冷蔵庫の収納容量に対応して圧縮機の容量はある程度決められており、市場では２種類〜３種類程度の圧縮機が使用されている。本発明者等の検討によると、異なった容量の圧縮機であっても、上述した軸受孔１ｄの上下端面１ｅ、１ｈと上下側傾斜開始点１ｆｕ、１ｆｂの間の両傾斜面１ｇｕ、１ｇｂが形成される軸方向長さＬ、及び両傾斜面１ｇｕ、１ｇｂの傾斜角αｕ、αｂは同じ値を使用しても問題ないことが確認されている。尚、両傾斜面１ｇｕ、１ｇｂの軸方向長さＬ、傾斜角αｕ、αｂは、容量毎に適切な値があればこれを採用することは差し支えないものである。
【００４１】
そして、図２に示したフレーム１ｂに、クランクシャフト７、コネクティングロッド２、及びピストン４を組み付けた構成を図３、図４に示している。図３はクランクシャフト７に傾きを与えるだけの荷重が作用していない状態を示し、図４はクランクシャフト７に傾きを与える荷重が作用している状態を示している。
【００４２】
図３において、クランクシャフト７に傾きを与えるだけの荷重が作用していない場合、クランクシャフト７の軸心は軸受部１ａの軸受孔１ｄの軸心とほぼ一致している。このためクランクシャフト７の外周面と軸受孔１ｄの両傾斜面１ｇｕ、１ｇｂは接触しておらず、クランクシャフト７は、軸受孔１ｄの直径が一様な定直径領域１ｃｓｔに平行になるように位置している。
【００４３】
このため、クランクシャフト７に傾きを与えるだけの荷重が作用していない状態では、クランクシャフト７は軸受孔１ｄに対して片当りせず、通常の状態になっている。
【００４４】
一方、図４において、クランクシャフト７に傾きを与える荷重が作用しているので、クランクシャフト７の軸心は軸受部１ａの軸受孔１ｄの軸心に対して傾斜することになる。このため、傾斜したクランクシャフト７は、軸受孔１ｄの上側傾斜開始点１ｆｕから軸受孔上端面１ｅの間の傾斜面１ｇｕ、軸受孔１ｄの下側傾斜開始点１ｆｂから軸受孔下端面１ｈの間の傾斜面１ｇｂで軸支されるようになる。
【００４５】
このように、クランクシャフト７に傾きを与える荷重が作用している状態では、クランクシャフト７の外周面は軸受孔１ｄの上側傾斜面１ｇｕと下側傾斜面１ｇｂとで面接触する形態になる。したがって、クランクシャフト７に傾きを与える荷重が作用している状態で、クランクシャフト７が軸受孔１ｄに対して片当りしても、クランクシャフト７の外周面と軸受孔１ｄの上側傾斜面１ｇｕや下側傾斜面１ｇｂは、互いに面接触しているので面圧が高くなることが抑制される。これによって、クランクシャフト７の外周面や軸受孔１ｄの端面で摩耗が低減され、摩擦損失が増大する、或いは異常音が発生する、或いは信頼性が低下するという現象を抑制することができるようになる
尚、軸受孔１ｄの上端に形成した傾斜面１ｇｕ、１ｇｂの傾斜角αｕ、αｂは、軸受孔１ｄの軸長によって適切な傾斜角αｕ、αｂが決められている。軸受孔１ｄの軸長が長いと傾斜角は小さくなり、軸受孔１ｄの軸長が短いと傾斜角は大きくなり、軸受孔１ｄの軸長に対応して適切な傾斜角αｕ、αｂが決められるものである。ここで、上側傾斜角αｕ、下側傾斜角αｂは軸受孔１ｄの内周面を基準にして外側に拡大する傾斜面の角度を意味している。また、上側傾斜角αｕと下側傾斜角αｂは、上側傾斜角αｕ＞下側傾斜角αｂの関係を有している。
【００４６】
本実施例によれば、クランクピンが位置する側のクランクシャフトを軸支する軸受孔の上下端面付近の軸受孔の内周囲に、所定角度で外側に拡大する傾斜面を形成したので、圧縮荷重を受けてクランクシャフトが傾いても、軸受部の軸受孔の上下端の内周囲に形成した傾斜面とクランクシャフトの外周面が面接触することで、相互の面圧を低減することができる。
【実施例２】
【００４７】
上述したように、クランクシャフト７に傾きを与える荷重が作用した時に軸受部1ａに面圧の高い荷重が交番的に作用する。更に、これに加えてクランクピン７aに作用する圧縮荷重の大きさによってクランクシャフト７が軸受孔１ｄに対して傾く角度が異なっている。このため、異なった角度でクランクシャフト７が傾いても、これに対応して面圧の増加を低く抑えることが必要である。
【００４８】
そこで本発明の第２の特徴に関する実施例では、少なくとも、クランクピンが位置する側のクランクシャフトを軸支する軸受孔の端面付近に、軸受孔の内周囲奥側から端面側に向けて、第１の上側所定角度で外側に拡大する第１の上側傾斜面を形成し、更にこの第１の上側傾斜面に接続され、第１の上側所定角度より大きい第２の上側所定角度で外側に拡大する第２の上側傾斜面を形成する構成を提案するものである。
【００４９】
これによれば、大きさの異なる圧縮荷重を受けてクランクシャフトが異なった角度で傾いても、軸受部の軸受孔の内周囲に形成した第１の傾斜面或いは第２の傾斜面とクランクシャフトの外周面が面接触することで、相互の面圧を低減することができる。したがって、クランクシャフトの外周面や軸受孔の端面で摩擦損失が増大する、或いは異常音が発生する、或いは信頼性が低下するという現象を抑制することができるようになる。
【００５０】
以下、図５乃至図７に基づき本実施例の具体的な構成について説明すると、図５は本実施例になるフレーム１ｂの全体断面を示しており、図６は軸受部１ａの上部側の拡大断面を示し、図７は軸受部１ａの下部側の拡大断面を示している。
【００５１】
図５乃至図７において、フレーム１ｂは下側に軸受部１ａとシリンダ１を形成する共にクランクピン７ａの摺動面を形成する摺動面部１ｃから構成されている。軸受部１ａには、内部にクランクシャフト７が収納される軸受孔１ｄが形成されており、クランクシャフト７はこの軸受孔１ｄ内を滑りながら回転するものである。もちろん、クランクシャフト７と軸受孔１ｄの間には焼き付きを防ぐため潤滑油が供給されている。
【００５２】
クランクピン７ａが位置する摺動面部１ｃ側の軸受孔１ｄの軸受孔上端面１ｅと、軸受孔１ｄの内周面の所定位置に定めた第２の上側傾斜開始点１ｆｕ−２の間は第２の上側傾斜面１ｇｕ-２によって結ばれている。また、軸受孔１ｄの内周面の所定位置に定めた第２の上側傾斜開始点１ｆｕ−２から更に奥側に位置する第１の上側傾斜開始点１ｆｕ−１の間は第１の上側傾斜面１ｇｕ-１によって結ばれている。そして、軸受孔１ｄの上端面１ｅの軸受孔１ｄの直径は、第２の上側傾斜開始点１ｆｕ-２の軸受孔１ｄの直径より大きく、第２の上側傾斜開始点１ｆｕ-２の軸受孔１ｄの直径は、第１の上側傾斜開始点１ｆｕ-１の軸受孔１ｄの直径より大きくなっている。
【００５３】
したがって、クランクピン７ａが位置する摺動面部１ｃ側の軸受孔１ｄの内周面には、外側に拡大する第２の上側傾斜角αｕ−２を有する第２の上側傾斜面１ｇｕ-２が形成され、更にこの第２の上側傾斜面１ｇｕ-２の奥側には、外側に拡大する第１の上側傾斜角αｕ−１を有する第１の上側傾斜面１ｇｕ-１が形成されている。これらの上側傾斜面１ｇｕ-１、１ｇｕ-２は円錐の斜面に相当するものであり、軸受孔１ｄの軸芯を中心にして円錐の斜面を形成している。
【００５４】
ここで、第２の上側傾斜角αｕ−２＞第１の上側傾斜角αｕ−１の関係を有している。尚、上側傾斜角αｕ−１、αｕ−２は軸受孔１ｄの内周面を基準にして外側に拡大する傾斜面の角度を意味している。
【００５５】
また、クランクピン７ａとは反対側の軸受孔１ｄの下端面１ｈ側の軸受孔１ｄの内周面にも同様の傾斜面が形成されている。すなわち、軸受孔１ｄの下端面１ｈと、軸受孔１ｄの内周面の所定位置に定めた第２の下側傾斜開始点１ｆｂ−２の間は第２の下側傾斜面１ｇｂ-２によって結ばれている。また、軸受孔１ｄの内周面の所定位置に定めた第２の下側傾斜開始点１ｆｂ−２から更に奥側に位置する第１の下側傾斜開始点１ｆｂ−１の間は第１の下側傾斜面１ｇｂ-１によって結ばれている。そして、下端面１ｈの軸受孔１ｄの直径は、第２の下側傾斜開始点１ｆｂ-２の軸受孔１ｄの直径より大きく、第２の下側傾斜開始点１ｆｂ-２の軸受孔１ｄの直径は、第１の下側傾斜開始点１ｆｂ-１の軸受孔１ｄの直径より大きくなっている。
【００５６】
したがって、軸受孔１ｄの軸受孔下端面１ｈ側の内周面には、外側に拡大する第２の下側傾斜角αｂ−２を有する第２の下側傾斜面１ｇｂ-２が形成され、更にこの第２の下側傾斜面１ｇｂ-２の奥側には、外側に拡大する第１の下側傾斜角αｂ−１を有する第１の下側傾斜面１ｇｂ-１が形成されている。これらの下側傾斜面１ｇｂ-１、１ｇｂ-２は円錐の斜面に相当するものであり、軸受孔１ｄの軸芯を中心にして円錐の斜面を形成している。更に、第１の上側傾斜開始点１ｆｕ−１から第１の下側傾斜開始点１ｆｂ−１までは、直径が一様な定直径領域１ｃｓｔを形成している。ここで、第２の下側傾斜角αｂ−２＞第１の下側傾斜角αｂ−１の関係を有している。下側傾斜角αｂ−１、αｂ−２の定義は上側傾斜角αｕ-１、αｕ−２と同様のものである。
【００５７】
尚、軸受孔１ｄの上下に形成した傾斜面の傾斜角度は、第１の上側傾斜角αｕ−１＞第１の下側傾斜角αｂ−１、第２の上側傾斜角αｕ−２＞第２の下側傾斜角αｂ−２の関係を有している。
【００５８】
更に、上側傾斜面１ｇｕ-１、１ｇｕ-２が形成されている領域及び下側傾斜面１ｇｂ-１、１ｇｂ-２が形成されている領域の軸方向長さＬｕ、Ｌｂは、クランクシャフト７の上下ジャーナル部（軸受を形成する領域）の軸方向長さＪｕ、Ｊｂと同じか、ジャーナル部の軸方向長さＪｕ、Ｊｂより若干長く形成されている。この理由は次の通りである。傾斜面の長さＬが長くなると、傾斜面がジャーナル部の外周面から遠ざかるようになって隙間が大きくなり油膜形成が困難になる恐れがある。したがって、油膜が形成される程度の隙間を形成できるように、傾斜面の傾斜角度と軸方向長さＬｕ、Ｌｂを設定することが重要である。
【００５９】
以上のような構成を採用した本実施例によれば次のような作用、効果を奏することが可能となるものである。
【００６０】
まず、クランクシャフト７に傾きを与える荷重が作用していない場合、クランクシャフト７の軸心は軸受部１ａの軸受孔１ｄの軸心とほぼ一致している。このためクランクシャフト７の外周面と軸受孔１ｄの上側傾斜面１ｇｕ-１、１ｇｕ-１及び下側傾斜面１ｇｂ-１、１ｇｂ-１は接触しておらず、クランクシャフト７は、軸受孔１ｄの第１の上側傾斜開始点１ｆｕ−１から第１の下側傾斜開始点１ｆｂ−１までの、直径が一様な定直径領域１ｃｓｔに平行になるように位置している。このため、クランクシャフト７に傾きを与えるだけの荷重が作用していない状態では、クランクシャフト７は軸受孔１ｄに対して片当りせず、通常の状態になっている。
【００６１】
また、上述したように、クランクシャフト７はクランクピン７aから傾きを与える荷重が加えられる。この荷重はピストン４の圧縮状態によって変動するため、クランクシャフト７もこの荷重の大きさによって傾きが変動し、荷重が小さい場合はクランクシャフト７の傾きは小さく、荷重が大きい場合はクランクシャフト７の傾きは大きくなる。このため、異なった角度でクランクシャフトが傾いても、面圧の増加を抑えることが必要である。
【００６２】
図６、図７において、圧縮機構部２０が駆動されるとクランクシャフト７には傾きを与える荷重が交番的に作用するので、クランクシャフト７の軸心は軸受部１ａの軸受孔１ｄの軸心に対して傾斜することになる。しかもこの傾きは荷重の大きさによって異なるものである。荷重が大きいとクランクシャフト７の傾きが大きくなり、荷重が小さいとクランクシャフト７の傾きが小さくなる。
【００６３】
したがって、荷重が小さい場合にはクランクシャフト７の傾きが小さいので、クランクシャフト７は、第１の上側傾斜角αｕ−１を有する第１の上側傾斜面１ｇｕ-１と、第１の下側傾斜角αｂ−１を有する第１の下側傾斜面１ｇｂ-１によって軸支されて面接触する形態になる。このため、クランクシャフト７が軸受孔１ｄに対して片当りしても、クランクシャフト７の外周面と軸受孔１ｄの第１の上側傾斜面１ｇｕ-１と第１の下側傾斜面１ｇｂ-１は互いに面接触しているので面圧が高くなることが抑制される。これによって、クランクシャフト７の外周面や軸受孔１ｄの端面で摩耗が低減され、摩擦損失が増大する、或いは異常音が発生する、或いは信頼性が低下するという現象を抑制することができるようになる。
【００６４】
また、荷重が大きい場合にはクランクシャフト７の傾きが大きいので、クランクシャフト７は第２の上側傾斜角αｕ−２を有する第２の上側傾斜面１ｇｕ-２と、第２の下側傾斜角αｂ−２を有する第２の下側傾斜面１ｇｂ-２によって軸支されて面接触する形態になる。このため、クランクシャフト７が軸受孔１ｄに対して片当りしても、クランクシャフト７の外周面と軸受孔１ｄの第２の上側傾斜面１ｇｕ-２と第２の下側傾斜面１ｇｂ-２は互いに面接触しているので面圧が高くなることが抑制される。これによって、クランクシャフト７の外周面や軸受孔１ｄの端面で摩耗が低減され、摩擦損失が増大する、或いは異常音が発生する、或いは信頼性が低下するという現象を抑制することができるようになる。
【００６５】
以上述べた通り、本発明の第１の特徴によれば、少なくとも、クランクピンが位置する側のクランクシャフトを軸支する軸受孔の上下端面付近の内周囲に、上下端面側に向けて所定角度で外側に拡大する傾斜面を形成する構成とした。これによれば、圧縮荷重を受けてクランクシャフトが傾いても、軸受部の軸受孔の上下端の内周囲に形成した傾斜面とクランクシャフトの外周面が面接触することで、相互の面圧を低減することができる。
【００６６】
また、本発明の第２の特徴によれば、少なくとも、クランクピンが位置する側のクランクシャフトを軸支する軸受孔の端面付近の軸受孔の内周囲奥側から端面側に向けて、第１の所定角度で外側に拡大する第１の傾斜面を形成し、更にこの第１の傾斜面に接続され、第１の所定角度より大きい第２の所定角度で外側に拡大する第２の傾斜面を形成する構成とした。これによれば、大きさの異なる圧縮荷重を受けてクランクシャフトが異なった角度で傾いても、軸受部の軸受孔の内周囲に形成した第１の傾斜面或いは第２の傾斜面とクランクシャフトの外周面が面接触することで、相互の面圧を低減することができる。
【００６７】
尚、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００６８】
１…シリンダ、１ａ…軸受部、１ｂ…フレーム、１ｃ…摺動面部、１ｄ…軸受孔、１ｅ…軸受孔上端面、１ｆｕ…上側傾斜開始点、１ｆｂ…下側傾斜開始点、１ｆｕ-１、１ｆｕ-２…上側傾斜開始点、１ｆｂ-１、１ｆｂ-２…下側傾斜開始点、１ｇｕ…上側傾斜面、１ｇｂ…下側傾斜面、１ｇｕ-１、１ｇｕ-２…上側傾斜面、１ｇｂ-１、１ｇｂ-２…下側傾斜面、１ｈ…軸受孔下端面、２…コネクティングロッド、２ａ…コネクティングロッド連通穴、３…密閉容器、３ａ…下チャンバ、３ｂ…上チャンバ、４…ピストン、５…ステータ、６…ロータ、６ａ…ロータコア、７…クランクシャフト、７ａ…クランクピン（偏心軸部）、７ｂ…中繰り穴、７ｃ…上部連通穴、７ｄ…ピン部中繰り、７ｅ…ピン部下連通穴、９…吐出管、２０…圧縮機構部、２１…給油ピース（オイルポンプ）、３０…電動機構部、３５…潤滑油、４０…吐出弁装置（バルブ）、５０…密閉型圧縮機。
【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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