(57)【要約】【課題】組立性に優れ、軽量化及び小型化を実現することができるピストンアセンブリ及びそれを備えた往復動圧縮機を提供する。【解決手段】ピストン（４４）と、ピストンピン穴（４６）と、ピストンピン（２８）と、固定ピン（４８）と、ピストン側固定ピン穴（５０）と、ピストンピン側固定ピン穴（５２）とを備え、ピストンピンは、ピストンピン穴から露出される端面（６４）に、ピストンピン側固定ピン穴の穴方向を明示する穴方向明示部（６８）と、穴方向明示部に基づいて、ピストンピン側固定ピン穴をピストン側固定ピン穴に合致させるべくピストンピンを回動させて位置決めするための回動調整部（６８）とを有する。【選択図】図６
2017031915.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空部を形成するスカート部を有したピストンと、
前記スカート部に貫通されるピストンピン穴と、
前記ピストンピン穴に挿通されるピストンピンと、
前記スカート部に前記ピストンピンを固定するための固定ピンと、
前記スカート部の端面から前記ピストンピン穴まで貫通され、前記固定ピンが挿通されるピストン側固定ピン穴と、
前記ピストンピンに形成され、前記ピストン側固定ピン穴に挿通された前記固定ピンが挿入されるピストンピン側固定ピン穴と
を備え、
前記ピストンピンは、前記ピストンピン穴から露出される端面に、前記ピストンピン側固定ピン穴の穴方向を明示する穴方向明示部と、前記穴方向明示部に基づいて、前記ピストンピン側固定ピン穴を前記ピストン側固定ピン穴に合致させるべく前記ピストンピンを回動させて位置決めするための回動調整部とを有することを特徴とするピストンアセンブリ。
【請求項２】
前記ピストンピンは、その前記端面に、前記穴方向明示部及び前記回動調整部として前記ピストンピン側固定ピン穴の穴方向に平行な長溝を有することを特徴とする請求項１に記載のピストンアセンブリ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のピストンアセンブリと、
主軸部及び偏心軸部を有するクランクシャフトと、
前記主軸部を回転自在に支持するフレームと、
一端部が前記偏心軸部に連結され、他端部が前記ピストンピンに連結されるコネクティングロッドと、
前記ピストンアセンブリが摺動自在に嵌合されるシリンダボアを有するシリンダブロックと
を備え、
前記クランクシャフトの軸線方向と前記ピストンアセンブリの摺動方向とは交差し、前記フレーム及び前記シリンダブロックは一体に形成されていることを特徴とする往復動圧縮機。
【請求項４】
前記シリンダブロックは、前記ピストンアセンブリが下死点位置にあるとき、前記ピストンピンの前記端面を前記シリンダボアから露出させる切り欠き部を有することを特徴とする請求項３に記載の往復動圧縮機。
【請求項５】
前記ピストンピンの前記端面は、前記シリンダボアの内壁に沿った円弧状をなすことを特徴とする請求項３又は４に記載の往復動圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピストンアセンブリ及びこれを備えた往復動圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のピストンアセンブリは、例えば密閉型の往復動圧縮機の密閉容器内に配置され、スカート部を有するピストンと、スカート部に貫通されるピストンピン穴と、ピストンピン穴に挿通されるピストンピンと、スカート部にピストンピンを固定するための固定ピンとを備えたものが知られている（例えば特許文献１参照）。
上記特許文献１の図８に示されるように、この従来のピストンアセンブリは、スカート部の端面からピストンピン穴に亘って貫通され、固定ピンが挿通されるピストン側固定ピン穴を有し、ピストン側固定ピン穴に挿通された固定ピンがピストンピンに圧入される場合には、ピストンピンにはピストン側固定ピン穴に挿通された固定ピンが圧入されるピストンピン側固定ピン穴が形成される。
【０００３】
また、上記特許文献１の図７に示されるように、この従来の往復動圧縮機は、上記ピストンアセンブリと、主軸部及びクランクピンを有するクランクシャフトと、主軸部を回転自在に支持するフレームと、ピストンが摺動自在に嵌合されるシリンダボアを有するシリンダブロックと、大端部（一端部）がクランクピンに連結され、小端部（他端部）がピストンピンに連結されるコネクティングロッドとを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−８２２６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した構成のピストンアセンブリを組み立てる場合には、ピストンピン側固定ピン穴をピストン側固定ピン穴に合致させた一貫状態としなければ、ピストンピン側固定ピン穴及びピストン側固定ピン穴に固定ピンを挿入することができない。しかし、ピストンピン穴にピストンピンを挿通した状態でピストンピン側固定ピン穴とピストン側固定ピン穴とがずれていた場合、ピストンピンに形成されたピストンピン側固定ピン穴の穴方向を確認することができない。
【０００６】
また、ピストンピン側固定ピン穴をピストン側固定ピン穴に合致させる手段についても格別な配慮がなされていないため、ピストンピン側固定ピン穴をピストン側固定ピン穴に合致させるのは困難である。
また、上記特許文献１の図７に示されるように、ピストンが下死点位置にある場合であっても、ピストンピン及びピストンピン穴がシリンダブロックにより覆われているため、ピストンピン側固定ピン穴をピストン側固定ピン穴に合致させる作業はより困難なものとなる。
【０００７】
また、密閉容器内では、クランクシャフトの軸線方向とピストンの摺動方向とは略直交に交差したレイアウトとなっており、フレーム及びシリンダブロックは別体に形成されている。従って、フレームにシリンダブロックがボルトで締結される場合、シリンダブロックに締結しろ分の肉厚を確保しなければならず、ボルト及び締結しろ分の肉厚の重量及びシリンダブロックの締結しろ分によって圧縮機の軽量化及び小型化が阻害されていた。
【０００８】
本発明は上述の事情に基づいてなされたもので、その目的とするところは、組立性に優れ、軽量化及び小型化を実現することができるピストンアセンブリ及びそれを備えた往復動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】
【０００９】
上記の目的を達成するため、本発明のピストンアセンブリは、中空部を形成するスカート部を有したピストンと、スカート部に貫通されるピストンピン穴と、ピストンピン穴に挿通されるピストンピンと、スカート部にピストンピンを固定するための固定ピンと、スカート部の端面からピストンピン穴まで貫通され、固定ピンが挿通されるピストン側固定ピン穴と、ピストンピンに形成され、ピストン側固定ピン穴に挿通された固定ピンが挿入されるピストンピン側固定ピン穴とを備え、ピストンピンは、ピストンピン穴から露出される端面に、ピストンピン側固定ピン穴の穴方向を明示する穴方向明示部と、穴方向明示部に基づいて、ピストンピン側固定ピン穴をピストン側固定ピン穴に合致させるべくピストンピンを回動させて位置決めするための回動調整部とを有する（請求項１）。
【００１０】
好ましくは、ピストンピンは、その端面に、穴方向明示部及び回動調整部としてピストンピン側固定ピン穴の穴方向に平行な長溝を有する（請求項２）。
また、本発明の往復動圧縮機は、請求項１又は２に記載のピストンアセンブリと、主軸部及び偏心軸部を有するクランクシャフトと、主軸部を回転自在に支持するフレームと、一端部が偏心軸部に連結され、他端部がピストンピンに連結されるコネクティングロッドと、ピストンアセンブリが摺動自在に嵌合されるシリンダボアを有するシリンダブロックとを備え、クランクシャフトの軸線方向とピストンアセンブリの摺動方向とは交差し、フレーム及びシリンダブロックは一体に形成されている（請求項３）。
【００１１】
好ましくは、シリンダブロックは、ピストンアセンブリが下死点位置にあるとき、ピストンピンの端面をシリンダボアから露出させる切り欠き部を有する（請求項４）。
好ましくは、ピストンピンの端面は、シリンダボアの内壁に沿った円弧状をなす（請求項５）。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ピストンピンは、ピストンピン穴から露出される端面に、ピストンピン側固定ピン穴の穴方向を明示する穴方向明示部を有することにより、ピストンピン穴にピストンピンを挿通した状態でピストンピン側固定ピン穴とピストン側固定ピン穴とがずれていた場合、ピストンピンに形成されたピストンピン側固定ピン穴の穴方向を確認することができる。
【００１３】
また、ピストンピンは、ピストンピン穴から露出される端面に、穴方向明示部に基づいて、ピストンピン側固定ピン穴をピストン側固定ピン穴に合致させるべくピストンピンを回動させて位置決めするための回動調整部を有することにより、穴方向明示部に基づいてピストンピンを回動させることにより、容易にピストンピン側固定ピン穴をピストン側固定ピン穴に合致させた一貫状態とすることができる。従って、ピストンアセンブリ及び往復動圧縮機の組立性を大幅に向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施例に係る往復動圧縮機の縦断面図である。
【図２】図１のピストンアセンブリ及びコネクティングロッドの拡大図ある。
【図３】図２のＢ−Ｂ方向断面図である。
【図４】図２のピストンアセンブリをＣ−Ｃ方向から見た図である。
【図５】図１をＡ−Ａ方向から見た図ある。
【図６】図２をＤ−Ｄ方向から見た図ある。
【図７】図２のピストンピンの拡大図である。
【図８】図７のピストンピンを図２のＣ−Ｃ方向から見た図である。
【図９】図６の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に本発明の一実施例に係るピストンアセンブリ及びそれを備えた往復動圧縮機について図面を参照して説明する。
図１は本実施例に係る往復動圧縮機１の縦断面図である。往復動圧縮機１は密閉型の例えばレシプロ圧縮機やピストン圧縮機と称される容積式圧縮機に分類され、例えば自動販売機に組み込まれた図示しない冷凍サイクルの構成機器として使用される。冷凍サイクルは、圧縮機１の作動流体としての冷媒が循環する経路を備え、冷媒には例えば非可燃性の自然冷媒である二酸化炭素冷媒が用いられる。
【００１６】
圧縮機１は密閉容器２を備え、密閉容器２内には、電動モータ４と、電動モータ４の駆動力がクランクシャフト６及びコネクティングロッド８を介して伝達されるピストンアセンブリ１０と、ピストンアセンブリ１０が摺動自在に嵌合されるシリンダブロック１２とが収容されている。
電動モータ４は、給電により磁界を発生するステータ１４と、ステータ１４で発生した磁界により回転するロータ１６とから構成されている。ステータ１４には密閉容器２に固定された図示しない電装部を介して圧縮機１外から給電される。また、ロータ１６はステータ１４の内側の同軸上に配置され、クランクシャフト６の主軸部１８に焼き嵌め固定されている。
【００１７】
クランクシャフト６は、主軸部１８と主軸部１８の軸線方向から偏心された偏心軸部２０とを有して形成され、主軸部１８は密閉容器２内に固定されたフレーム２２に回転自在に支持されている。また、クランクシャフト６は、その軸線方向がピストンアセンブリ１０の摺動方向とは略直交するように交差して配置されている。
図２及び図３にも拡大して示されるように、コネクティングロッド８は、両端に大端部（一端部）２４及び小端部（他端部）２６を有して形成され、大端部２４が偏心軸部２０に連結され、小端部２６がピストンアセンブリ１０を構成するピストンピン２８に連結されている。
【００１８】
図１に示されるように、シリンダブロック１２は、内部にピストンアセンブリ１０が摺動自在に嵌合されるシリンダボア３０を有して形成され、また、本実施例のシリンダブロック１２はフレーム２２と一体に形成されている。また、シリンダブロック１２には、シリンダボア３０に対するピストンアセンブリ１０の挿入側とは反対側の開口を閉じるように、ガスケット３２、バルブプレート３４、ガスケット３６、シリンダヘッド３８がボルト３９によって締結されている。
【００１９】
図５に示されるように、バルブプレート３４には、冷媒の図示しない吸入孔及び吐出孔が形成され、これら吸入孔及び吐出孔は、板状の吸入バルブ４０及び吐出バルブ４２によって開閉される。
シリンダヘッド３８には、冷媒の図示しない吸入室及び吐出室が形成されている。吸入室は、ピストンアセンブリ１０の吸入行程において吸入バルブ４０が開くことにより、上記吸入孔を介してシリンダボア３０と連通され、一方、吐出室は、ピストンアセンブリ１０の圧縮行程において吐出バルブ４２が開くことにより、上記吐出孔を介してシリンダボア３０と連通される。
【００２０】
そして、電動モータ４によってクランクシャフト６が回転されると、コネクティングロッド８がピストンピン２８を支点とし偏心軸部２０の偏心回転と連動して揺動運動し、コネクティングロッド８の揺動運動に連動してピストンアセンブリ１０がシリンダボア３０内を往復運動する。そして、このピストンアセンブリ１０の往復運動により、上述したように冷凍サイクルからシリンダボア３０へ冷媒が吸入され、この冷媒はシリンダボア３０内で圧縮されて冷凍サイクルへ吐出され、これら一連のプロセスが繰り返される。
【００２１】
ここで、図２に示されるように、ピストンアセンブリ１０は、ピストン４４、ピストンピン穴４６、前述したピストンピン２８、固定ピン４８、ピストン側固定ピン穴５０、及びピストンピン側固定ピン穴５２等から構成されている。
ピストン４４は、ヘッド部５４と、ヘッド部５４の反対側に開口された中空部５６を形成するスカート部５８とを有して形成されている。また、ピストンピン穴４６は、ピストン４４の径方向に、中空部５６を隔てスカート部５８の対向する側壁６０を貫通して形成されている。
【００２２】
また、ピストンピン２８は、円柱形状をなして形成され、ピストンピン穴４６に挿通されている。また、固定ピン４８は円筒形状をなして形成されている。そして、固定ピン４８をピストン側固定ピン穴５０及びピストンピン側固定ピン穴５２に挿入することにより、ピストンピン２８はスカート部５８に固定され、ピストン４４からの抜け止め措置が施される。
【００２３】
詳しくは図４にも示されるように、ピストン側固定ピン穴５０は、スカート部５８の端面６２からスカート部５８の延設方向、すなわちシリンダボア３０に対するピストン４４の摺動方向に向けてピストンピン穴４６まで貫通されている。一方、ピストンピン側固定ピン穴５２は、ピストンピン２８をその径方向に貫通して形成されている。
本実施例の場合、ピストン側固定ピン穴５０は固定ピン４８よりも大径であり、一方、ピストンピン側固定ピン穴５２の穴径は固定ピン４８よりも小径である。従って、ピストン側固定ピン穴５０に挿入した固定ピン４８を所定の圧入治具によりピストンピン側固定ピン穴５２に圧入することにより、ピストン側固定ピン穴５０に挿入された固定ピン４８がピストンピン側固定ピン穴５２に圧入固定され、これよりピストン４４に対するピストンピン２８の抜け止め措置が施される。
【００２４】
また、本実施例のシリンダブロック１２は、少なくともピストンアセンブリ１０が図５に示すような下死点位置にあるときに、ピストンピン穴４６から露出されるピストンピン２８の端面６４をシリンダボア３０から露出させるための切り欠き部６６を有して形成されている。
ここで、図６〜図８に拡大して示されるように、本実施例のピストンピン２８は、端面６４に長溝（穴方向明示部、回動調整部）６８を有して形成されている。
【００２５】
長溝６８は、端面６４の径方向略中央を通り、且つ端面６４の径方向略全域に亘ってピストンピン側固定ピン穴５２の穴方向に平行に延設され、マイナスドライバ等の治具を嵌合可能な深さＤ、溝幅Ｗ、及び溝長さＬを有して形成されている。従って、マイナスドライバ等を使用して、ピストンピン側固定ピン穴５２の方向を容易に調整することができる。
【００２６】
また、図７及び図８に示されるように本実施例の端面６４は、シリンダボア３０の内壁に沿った円弧状をなして形成されている。
以下、本実施例の圧縮機１のピストンクランク機構の組立手順を概略的に説明する。
先ず、クランクシャフト６を回転させることにより、偏心軸部２０を下死点位置に移動させる。
【００２７】
次に、コネクティングロッド８の小端部２６をシリンダブロック１２の切り欠き部６６に通過させつつ、コネクティングロッド８の大端部２４をクランクシャフト６の偏心軸部２０に差し込んで連結させる。なお、本実施例の場合には、フレーム２２及びシリンダブロック１２が一体に形成されている構造上、先に小端部２６をピストンピン２８と連結してしまうと、大端部２４を偏心軸部２０に連結するのは不可能である。
【００２８】
次に、小端部２６をピストン４４の中空部５６に挿入する。
次に、所定の位置決め治具で小端部２６の連結穴とピストンピン穴４６とを合致させ、この状態においてピストンピン穴４６にピストンピン２８を挿入し、小端部２６をピストンピン２８に連結する。
【００２９】
次に、スカート部５８の端面６２からピストン側固定ピン穴５０に固定ピン４８を挿入する。ピストン側固定ピン穴５０は固定ピン４８よりも大径であることから、固定ピン４８はピストン側固定ピン穴５０を経てピストンピン２８までは難なく挿入可能である。
ここで、ピストンピン穴４６に対するピストンピン２８の挿入状態によっては、ピストン側固定ピン穴５０とピストンピン側固定ピン穴５２とかずれて一貫状態となっていない場合がある。
【００３０】
このときには、ピストンピン２８の端面６４に形成された長溝６８に図示しないマイナスドライバ等の治具を嵌合させ、この状態でこの治具を回動することによりピストンピン２８を回動させ、長溝６８の溝長さ方向をスカート部５８の端面６２からスカート部５８の延設方向、すなわちシリンダボア３０に対するピストン４４の摺動方向に合致させる。これよりピストンピン側固定ピン穴５２のピストン側固定ピン穴５０側の開口がピストン側固定ピン穴５０のピストンピン側固定ピン穴５２側の開口に合致される。
【００３１】
次に、一貫状態となったピストン側固定ピン穴５０及びピストンピン側固定ピン穴５２において、ピストン側固定ピン穴５０に挿入した固定ピン４８を前述した圧入治具によりピストンピン側固定ピン穴５２に圧入することにより、ピストン側固定ピン穴５０に挿入された固定ピン４８がピストンピン側固定ピン穴５２に圧入固定され、これよりピストン４４に対するピストンピン２８の抜け止め措置が施される。
【００３２】
こうしたピストンピン穴４６に対するピストンピン２８の挿入作業と、ピストン側固定ピン穴５０及びピストンピン側固定ピン穴５２に対する固定ピン４８の圧入作業とは、シリンダブロック１２に切り欠き部６６が形成されていることにより、ピストンアセンブリ１０が下死点位置にあるときに端面６４がシリンダボア３０から露出され、難なく作業を行うことができる。
【００３３】
以上の本実施例のピストンアセンブリ１０及び圧縮機１によれば、端面６４に長溝６８を有することにより、ピストンピン穴４６にピストンピン２８を挿通した状態でピストンピン側固定ピン穴５２とピストン側固定ピン穴５０とがずれていた場合、ピストンピン２８に形成されたピストンピン側固定ピン穴５２の穴方向を確認することができる。
また、長溝６８に治具を嵌合させ、マイナスドライバ等を使ってピストンピン２８を回動させることにより、容易にピストンピン側固定ピン穴５２をピストン側固定ピン穴５０に合致させた一貫状態とすることができる。従って、ピストンアセンブリ１０及び圧縮機１の組立性を大幅に向上することができる。
【００３４】
また、フレーム２２及びシリンダブロック１２を一体形成することにより、フレーム２２にシリンダブロック１２をボルトで締結する必要がないため、シリンダブロック１２にこの締結しろ分の肉厚を確保する必要がない。従って、上記ボルト及び締結しろ分の肉厚の重量を低減可能であるとともに、シリンダブロック１２の上記締結しろ分の容積を低減可能となるため、ピストンアセンブリ１０及び圧縮機１の更なる軽量化及び小型化を実現することができる。
【００３５】
また、シリンダブロック１２に切り欠き部６６を有することにより、上述したピストンピン側固定ピン穴５２をピストン側固定ピン穴５０に合致させるべくピストンピン２８を回動させて位置決めするための回動調整は、本実施例のようにフレーム２２及びシリンダブロック１２が一体形成された構造であっても、露出された端面６４において容易に行うことができる。従って、ピストンアセンブリ１０及び圧縮機１の更なる組立性向上を実現することができる。
【００３６】
また、端面６４をシリンダボア３０の内壁に沿った円弧状に形成することにより、端面６４に長溝６８を形成し、端面６４をピストンピン穴４６から露出させた状態であっても、シリンダボア３０の内壁への端面６４の干渉を防止しながら、ピストン４４の外径を極力小さくすることができるとともに、ピストンピン２８の長さを極力長くすることができる。従って、長溝６８の形成によって制約を受けることなく、ピストンアセンブリ１０及び圧縮機１の更なる軽量化及び小型化を実現することができる。
【００３７】
本発明は、上記実施例のピストンアセンブリ１０及び圧縮機１に制約されるものではなく、種々の変形が可能である。
例えば、上記実施例ではピストンピン穴４６から露出されるピストンピン２８の端面６４に長溝６８を有することにより、この長溝６８に、ピストンピン側固定ピン穴５２の穴方向を明示する穴方向明示部と、この穴方向明示部に基づいて、ピストンピン側固定ピン穴５２をピストン側固定ピン穴５０に合致させるべくピストンピン２８を回動させ、マイナスドライバ等を使って位置決めするための回動調整部との双方の機能を持たせることができる。
【００３８】
これにより、一つの長溝６８という単純形状の部位により、ピストンアセンブリ１０及び圧縮機１の組立性を向上するために不可欠な上記２つの機能を持たせることができるため、ピストンアセンブリ１０、ひいては圧縮機１の加工性が向上して好適である。しかし、本発明は、前述した穴方向明示部及び回動調整部を有するのであればこれに限定されない。
【００３９】
具体的には、図９に示すように、端面６４に、ピストンピン側固定ピン穴５２と平行な長溝７０ａと、ピストンピン側固定ピン穴５２と直交する短溝７０ｂとが交差する十字架形状溝７０を形成しても良い。この場合には、十字架形状溝７０に穴方向明示部としての機能を持たせる。併せて、十字架形状溝７０にマイナスドライバよりも嵌合、位置決めし易く、使用し易いプラスドライバ等の治具を嵌合させて回動することにより、ピストンピン２８を回動可能であるため、十字架形状溝７０に回動調整部として機能を容易に持たせることができる。なお、マイナスドライバやプラスドライバ以外の専用工具を使用することも可能である。
【００４０】
また、端面６４に、ピストンピン側固定ピン穴５２と平行に離間した凹部を２つ設けても良い。この場合には、離間した２つの凹部を結ぶ仮想線を穴方向明示部として機能させ、更に、一方の凹部に固定治具の先端を嵌合して固定した状態において、他方の凹部に回動治具の先端を嵌合し、この回動治具を固定治具を支点に回動することにより、ピストンピンを回動可能であるため、回動調整部として機能させることができる。
【００４１】
また、上記実施例では、ピストンアセンブリ１０を備えた往復動圧縮機１について説明したが、本発明は、これに限らず、ピストンアセンブリ１０単体であっても良いし、このピストンアセンブリ１０を備える他の往復動圧縮機１以外の圧縮機やピストンクランク装置に適用可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００４２】
１    往復動圧縮機
６    クランクシャフト
８    コネクティングロッド
１０    ピストンアセンブリ
１２    シリンダブロック
１８    主軸部
２０    偏心軸部
２２    フレーム
２４    大端部（一端部）
２６    小端部（他端部）
２８    ピストンピン
３０    シリンダボア
４４    ピストン
４６    ピストンピン穴
４８    固定ピン
５０    ピストン側固定ピン穴
５２    ピストンピン側固定ピン穴
５６    中空部
５８    スカート部
６２    スカート部の端面
６４    ピストンピンの端面
６６    切り欠き部
６８    長溝（穴方向明示部、回動調整部）
【図１】
2017031915.tif 000003
【図２】
2017031915.tif 000004
【図３】
2017031915.tif 000005
【図４】
2017031915.tif 000006
【図５】
2017031915.tif 000007
【図６】
2017031915.tif 000008
【図７】
2017031915.tif 000009
【図８】
2017031915.tif 000010
【図９】
2017031915.tif 000011