(57)【要約】【課題】シリンダブロック上部の油保持力を向上させることで、信頼性を向上した密閉型圧縮機およびこれを備えた機器を提供する。【解決手段】  密閉容器１内に、潤滑油４と、冷媒ガスを吸入して圧縮する圧縮機要素３と、該圧縮要素３を駆動する電動機要素２とを収容した密閉型圧縮機において、前記圧縮機要素２のシリンダブロック５の上部壁面に形成される切欠き部１２を半円弧よりも延長した形状とした。これにより、切欠き部１２に伝わってきた潤滑油４が効果的に保持され、しかもピストン７の上下方向への挙動を抑えられるので、ピストン７がシリンダ５ａ間を摺動する際の損失が少なく、結果として性能の高い圧縮機を実現できる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器内に、潤滑油と、冷媒ガスを吸入して圧縮する圧縮機要素と、該圧縮要素を駆動する電動機要素とを収容した密閉型圧縮機において、前記圧縮機要素のシリンダブロックの上部壁面に形成される切欠きを半円弧よりも延長した形状としたことを特徴とする密閉型圧縮機。
【請求項２】
軸方向に沿って上死点側及び下死点側を往復動するピストンを備え、該ピストンはピストンピンが設けられた孔を囲む溝を有し、前記溝は、
前記孔より上死点側に位置し、周方向に沿って設けられた上死点側境界と、
前記孔より下死点側に位置し、周方向に沿って設けられた下死点側境界と、
前記上死点側境界の一端側及び前記下死点側境界の一端側を結ぶ第１連結境界と、
前記上死点側境界の他端側及び前記下死点側境界の他端側を結ぶ第２連結境界と、を備え、
前記第１連結境界及び／又は前記第２連結境界の軸方向長さは、前記孔の軸方向長さ以上であり、
前記第１連結境界及び／又は前記第２連結境界は、軸方向に略平行な直線部を有することを特徴とする請求項１に記載の密閉型圧縮機。
【請求項３】
請求項１または２に記載の密閉型圧縮機を備えた機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、密閉型圧縮機及びこれを備えた機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
家庭用冷蔵庫に使用されている小容量の密閉型圧縮機では、冷蔵庫の省エネルギ化の要求が高まり、インバータ制御による圧縮機の低速運転化が図られてきている。このため、冷蔵庫用密閉型圧縮機の低速運転時の一層の効率向上と摺動部の信頼性向上が求められている。
【０００３】
特許文献１には、上部の偏心軸からシリンダブロックに設けた半円弧状の切り欠き部に向けて、潤滑油を噴射させると共に、ピストンの外周に環状の給油溝を凹設すると共に、ピストン下死点で、環状の給油溝が、半円弧状の切り欠き部から出るように設定したことで、常に、ピストンが下死点の時に、給油溝に潤滑油が溜まり、圧縮時（上死点）に、ピストンとシリンダとの間に潤滑油を送り込む形状とすることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−６５２３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の構造では、シリンダブロック上部の切欠きが半円弧状であるため、切欠きに向けて潤滑油を供給した場合に、切欠きにて十分に潤滑油を溜めて保持することができず、ピストンとシリンダとの間の摺動部の潤滑性が低下するおそれがある。
【０００６】
そこで、本発明は、シリンダブロック上部の油保持力を向上させることで、信頼性を向上した密閉型圧縮機およびこれを備えた機器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】
【０００７】
上記課題を達成するために、本発明では、密閉容器内に、潤滑油と、冷媒ガスを吸入して圧縮する圧縮機要素と、該圧縮要素を駆動する電動機要素とを収容した密閉型圧縮機において、前記圧縮機要素のシリンダブロックの上部壁面に形成される切欠きを半円弧よりも延長した形状とした。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、シリンダブロック上部の油保持力を向上させることで、信頼性を向上した密閉型圧縮機およびこれを備えた機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態１の密閉型圧縮機の縦断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】（ａ）は実施形態１のピストンの上面図、（ｂ）はピストンの側面図である。
【図４】実施形態１の上面（下面）溝の平面展開図である。
【図５】ピストンが下死点のときの要部拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を、添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。同様の構成要素には同様の符号を付し、同様の説明は繰り返さない。なお、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。
【００１１】
（実施形態１）
［密閉型圧縮機１００の全体構成］
図１は、密閉型圧縮機１００の縦断面図、図２は、図１のＡ−Ａ断面である。
密閉型圧縮機１００は、密閉容器１内にステータ２ａとロータ２ｂからなる電動要素２と圧縮要素３を収納している。圧縮要素３は、軸受部５ｃとフレーム部５ｂが一体に成形されたシリンダブロック５に形成されたシリンダ５ａ内を、コンロッド６によりクランク軸８の偏心軸８ｂに連結されたピストン７が往復運動するレシプロ式である。クランク軸８は、シリンダブロック５の軸受部５ｃに回転自在に嵌められた主軸８ａの下部で電動要素２のロータ２ｂに固定される。圧縮要素３は、フレーム部５ｂの下部に固定された電動要素２のステータ２ａを介してコイルスプリングにより密閉容器１の底部に弾性的に支持されている。
【００１２】
電動要素２のロータ２ｂが回転することによってクランク軸８が回転し、偏心軸８ｂ偏心回転して偏心軸８ｂに連結されたコンロッド６を介し、ピストン７がシリンダ５ａのボア内を往復動するようになっている。ピストン７の往復動方向は、ピストン７の軸方向に略平行である。
【００１３】
なお、クランク軸８の回転によって、密閉容器１内の底部に貯留された潤滑油４は、クランク軸８の下端に取り付けられたオイルポンプ８ｃの粘性ポンプ作用で引き上げられる。そして、この潤滑油４は、主軸８ａ外周に形成されたスパイラル溝８ｄを介して上方に導かれ、さらに偏心軸８ｂに回転自在に嵌合されたコンロッド６の大端軸受部から小端軸受部を通じて、ピストン７に固定嵌合されているピストンピン９の潤滑を行う。さらに、この潤滑油４は、偏心軸８ｂの上端に取り付けられたバランスウエイト１０を一部貫通する形で設けられた潤滑油放射孔８ｂｂから噴射され、最後に偏心軸８ｂの上端部から周囲に噴射される。噴射された潤滑油４は油受け部１１に当たり、切欠き部１２を伝ってピストン７の外周面２０に供給される。切欠き部１２は、上方から見た断面が、半円弧よりも延長した形状となっており、端部の切欠き幅が半円部の切欠き幅より狭いため、幅潤滑油放射孔８ｂｂから飛散してきた潤滑油４が溜まり易くなっている。このため、ピストン７としリンダ５ａとの間の摺動部の潤滑性が高まる。
【００１４】
［ピストン７］
図３（ａ）はピストン７の上面図、図３（ｂ）はピストン７の側面図、図４は溝２２の平面展開図である。ピストン７には、ピストン７の側周を形成する外周面２０に、２つの環状溝２１、溝２２（２２ａ，２２ｂ）、段付き溝２３、横側面２４、トップ側面２５、及びスカート側面２６、が設けられている。また、ピストン７は、ボア内に面するピストン７のトップ面２７、クランク軸８側に面するスカート面２８、を有する。
【００１５】
＜環状溝２１＞
環状溝２１は、外周面２０の周方向１周に亘って設けられた溝であり、ピストン７のトップ側面２５側に設けられている。本実施形態では環状溝２１を２つ設けているが、１つでもよいし３つ以上でも良い。
【００１６】
＜溝２２＞
溝２２としては、ピストン７の上側面に設けられた上面溝２２ａと、下側面に設けられた下面溝２２ｂとを有する。上面溝２２ａ及び下面溝２２ｂの形状は互いに同一にできるので、下面溝２２ｂとしての説明は繰り返さない。上面溝２２ａ及び下面溝２２ｂは、横側面２４を介して周方向に互いに離間している。
【００１７】
上面溝２２ａは、ピストン７の上面視において、境界（上死点側境界２２１ａ、下死点側境界２２３ａ、第１連結境界２２２ａ、及び第２連結境界２２４ａ）に囲まれた領域であり、外周面２０に設けられた凹部である。上面溝２２ａ及び下面溝２２ｂそれぞれの領域内には、ピストン７の側面を径方向に貫通する孔９０が設けられており、孔９０には筒状、例えば円筒状のピストンピン９が嵌合して固定されている。
【００１８】
上死点側境界２２１ａは、上面溝２２ａのうち最もトップ面２７側に位置しており、環状溝２１よりスカート面２８側に位置している。上死点側境界２２１ａは、ピストン７の周方向に沿って設けられており、外周面２０を平面展開したときには略直線状である。この長さは、ピストンピン９が設けられた孔９０の寸法を、平面展開した外周面２０に投影した際の周方向寸法以上の長さである。
【００１９】
下死点側境界２２３ａは、上面溝２２ａのうち最もスカート面２８側に位置している。下死点側境界２２３ａは、ピストン７の周方向に沿って設けられており、外周面２０を平面展開したときには略直線状である。この長さは、孔９０の寸法を、平面展開した外周面２０に投影した際の周方向寸法以上の長さである。また、平面展開時における上死点側境界２２１ａ及び下死点側境界２２３ａの長さは略同一にできる。
【００２０】
第１連結境界２２２ａは、上死点側境界２２１ａの一端及び下死点側境界線２２３ａの一端を連結するように位置している。第１連結境界２２２ａはピストン７の往復方向に対して平行な直線部２２２ａ１を持つ。直線部２２２ａ１の長さは、第１連結境界２２２ａの全長にしても良いし、本実施形態のように一部の長さにしても良い。第１連結境界２２２ａの一部の長さにする場合は、第１連結境界２２２ａの軸方向寸法の中点を含むようにすると、潤滑油４を上面溝２２ａに保持し易くなるので好ましい。また、第１連結境界２２２ａの一部の長さにする場合は、第１連結境界２２２ａは第２連結境界２２４ａから離れる方向に凸な形状にできる。
【００２１】
第２連結境界２２４ａは、上死点側境界２２１ａの他端及び下死点側境界線２２３ａの他端を連結するように位置している。第２連結境界２２４ａは、第１連結境界２２２ａと同様にピストン７の往復方向に対して平行な直線部２２４ａ１を持つ。直線部２２４ａ１の長さは、第２連結境界２２４ａの全長にしても良いし、本実施形態のように一部の長さにしても良い。第２連結境界２２４ａの一部の長さにする場合は、第２連結境界２２４ａの軸方向寸法の中点を含むようにすると、潤滑油４を上面溝２２ａに保持し易くなるので好ましい。また、第２連結境界２２４ａの一部の長さにする場合は、第２連結境界２２４ａは第１連結境界２２２ａから離れる方向に凸な形状にできる。なお、第１連結境界２２２ａ及び第２連結境界２２４ａの長さは、互いに略同一にできる。
【００２２】
上死点側境界２２１ａ、第１連結境界２２２ａ、下死点側境界２２３ａ、及び第２連結境界２２４ａは、所定の曲率を有する丸角形状の接続部２９（第１接続部２２５ａ−第４接続部２２８ａ）によって接続している。
【００２３】
第１接続部２２５ａは、上死点側境界２２１ａの一端及び第１連結境界２２２ａの一端が接続する部分であり、ピストン７の上面視及び側面視で視認可能な位置に設けられている。第２接続部２２６ａは、下死点側境界線２２３ａの一端及び第１連結境界２２２ａの他端が接続する部分であり、ピストン７の上面視及び側面視で視認可能な位置に設けられている。第３接続部２２７ａは、下死点側境界線２２３ａの他端及び第２連結境界２２４ａの他端が接続する部分であり、ピストン７の上面視及び側面視で視認可能な位置に設けられている。第４接続部２２８ａは、上死点側境界２２１ａの他端及び第２連結境界２２４ａの一端が接続する部分であり、ピストン７の上面視及び側面視で視認可能な位置に設けられている。
【００２４】
接続部２９の１つ以上、好ましくは全部の曲率は、ピストンピン９の軸方向長さを直径とする円、好ましくは上死点側境界２２１ａ及び下死点側境界２２３ａの間の距離を直径とする円よりも曲率が大きい。接続部２９の曲率は、上面溝２２２ａの上死点側境界２２１ａ、第１連結境界２２２ａ、下死点側境界線２２３ａ、及び第２連結境界２２４ａの曲率より大きい。より好ましくは、接続部２９の曲率は、上死点側境界２２１ａ及び下死点側境界２２３ａの軸方向距離を直径とする円の曲率より大きい。
【００２５】
第１接続部２２５ａ及び第４接続部２２８ａの軸方向位置は、孔９０端部の軸方向位置よりもトップ面２７側に位置している。また、第２接続部２２６ａ及び第３接続部２２７ａの軸方向位置は、孔９０端部の軸方向位置よりもスカート面２８側に位置している。
【００２６】
本実施形態の上面溝２２ａは、外周面２０を平面展開したときに略直方形状である。より具体的には、上死点側境界２２１ａ及び下死点側境界２２３ａは略直線状である。また、第１連結境界２２２ａ及び第２連結境界２２４ａは、全部が略直線状の直線部２２２ａ１，２２４ａ１、又は、一部が直線部２２２ａ１，２２４ａ１で、残部が上面溝２２ａの外側に向けて凸の曲線にできる。
【００２７】
＜トップ側面２５＞
トップ側面２５はピストン７のトップ面２７と環状溝２１の間に設けられている。トップ側面２５はシリンダ５ａとの摺動面である。
【００２８】
＜スカート側面２６＞
スカート側面２６はピストン７のスカート面２８と下死点側境界線２２３ａの間に設けられている。スカート側面２６はピストン７が下死点に位置するときに、シリンダ５ａ内から突出する構成となっている。
【００２９】
＜横側面２４＞
横側面２４はピストン７の上側面に設けられた上面溝２２ａ及び下側面に設けられた下側溝２２ｂとの間に設けられており、計２箇所に存在する。横側面２４は、ピストン７がシリンダ５ａに入るとき、ピストン７を案内する役割を果たす。
【００３０】
＜段付溝２３＞
段付き溝２３はピストン７のスカート側面２６とスカート面２８とのエッジに、ピストン７の外周面２０の周方向１周に亘って設けられたピストン外径よりも径の小さい溝である。段付溝２３は、スカート側面２６の潤滑油保持力を向上させることができる。また、ピストン７の外径研磨加工において、ローラー加工機がない場合においても、段付き溝２３をチャッキングして加工することができる。
【００３１】
［密閉型圧縮機１００中でのピストン７の駆動］
図５は、ピストン７が下死点に位置するときの要部拡大断面図である。ピストン７より上方には、切欠き部１２がシリンダブロック５の上部壁面に設けられている。切欠き部１２は、潤滑油放射孔８ｂｂから噴射された潤滑油４のうち、油受け部１１に落下して伝ったものを案内して、ピストン７の外周面２０に供給する。図２、図５に示すように、下死点において環状溝２１と上面溝２２ａとが切欠き部１２を介して露出するため、切欠き部１２を伝ってピストン７の外周面２０に供給された潤滑油４は、ピストン７が下死点に来た際に環状溝２１と上面溝２２ａへ供給される。ここで、切欠き部１２の形状を、上述のように半円弧よりも延長しているので、ピストン７が下死点に位置するときに、ピストン７を保持する面積が大きくなる。このため、ピストンの上下方向の挙動を抑えることができる。このように、本実施形態によれば、切欠き部１２に伝わってきた潤滑油４が効果的に保持され、しかもピストン７の上下方向への挙動を抑えられるので、ピストン７がシリンダ５ａ間を摺動する際の損失が少なく、結果として性能の高い圧縮機を実現できる。
【００３２】
また、上述したように、上面溝２２ａと下面溝２２ｂとは、孔９０により連通している。この孔９０を伝って、上面溝２２ａに供給された潤滑油４は下面溝２２ｂにも供給される。供給された潤滑油４はピストン７の往復運動によりピストン７とシリンダ５ａとの間に供給され、潤滑およびシールが主に行われる。上面溝２２ａ及び下面溝２２ｂは外周面２０で囲まれているため、供給された潤滑油４を必要以上に外周面２０側に流出することなく保持することができる。
【００３３】
第１連結境界２２２ａ及び第２連結境界２２４ａは、ピストン７の往復動方向（軸方向）に対して略平行な直線部２２２ａ１，２２４ａ１を有する。さらに、第１連結境界２２２ａ及び第２連結境界２２４ａの軸方向長さは、孔９０の軸方向長さ以上である。これにより、上面溝２２ａに供給された潤滑油４は、孔９０全域に流れやすくなり、かつ、第１連結境界２２２ａや第２連結境界２２４ａ近傍に供給された潤滑油４は、第１連結境界２２２ａや第２連結境界２２４ａに略均一に広がる。略均一に広げるためには、直線部２２２ａ１，２２４ａ１が、第１連結境界２２２ａや第２連結境界２２４ａの全長に亘って設けられていても良いし、直線部２２２ａ１，２２４ａ１が一部に亘って設けられ、かつ第１連結境界２２２ａや第２連結境界２２４ａが凸となっていても良いが、ピストン７の往復動に伴い、潤滑油４は上面溝２２ａの上死点側端部や下死点側端部である上死点側境界２２１ａや下死点側境界２２３ａ近傍に集まりやすいため、一部かつ残部が凸となる曲線にして軸方向中央側にも適度に集まるようにすると好ましい。したがって、上面溝２２ａ内の領域に略均一に潤滑油４を広げることができるので、潤滑油４は、第１連結境界２２２ａや第２連結境界２２４ａを均一に乗り越えて外周面２０（横側面２４）に供給される。
【００３４】
（２）上死点側境界２２１ａ及び下死点側境界２２３ａは周方向に略平行である。これにより、ピストン７の往復動によって潤滑油４が軸方向への力を受けて移動して、上死点側境界２２１ａ又は下死点側境界２２３ａ近傍に供給されると、潤滑油４は上死点側境界２２１ａや下死点側境界２２３ａに略均一に広がる。したがって、潤滑油４は、上死点側境界２２１ａや下死点側境界２２３ａを均一に乗り越えて外周面２０に供給される。
【００３５】
（３）第１連結境界２２２ａや第２連結境界２２４ａの軸方向長さは、孔９０の軸方向長さより大きく、上死点側境界２２１ａ及び下死点側境界線２２３ａが互いに略平行である。これにより、上面溝２２ａの周方向全域に亘って潤滑油４を均一に保持し易くなり、また、上面溝２２ａの面積を確保することでピストンピン９への潤滑油４の供給量を大きくすることができる。
【００３６】
（４）上面溝２２ａは、丸角の略長方形状であり、接続部２９の曲率の下限は、上述のとおりである。これにより、上面溝２２ａの面積を確保し易くなる。また、この下限値以上に曲率を大きくすることで、上面溝２２ａの面積を確保できるため、潤滑油の供給量の増大、摺動面積の低減による摩擦損失の低減が可能になる。一方、上面溝２２ａの角を略直角にせず丸角とすることで、供給された潤滑油４は、上面溝２２ａの角に滞ることなく、上面溝２２ａの境界のエッジへ均一に保持される。
【００３７】
（５）角度３１ａの適切な範囲は上述の通りである。角度３１ａを１２０°未満とすると、上面溝２２ａに保持された潤滑油４が横側面２０に行き渡りにくくなる。角度３１ａを１５０°以上とすると、横側面２４の面積が小さくなり、ピストン７の往復運動において挙動が安定しなくなる。角度３１ａの上限値は、下面溝２２ｂの角度３１ｂとの和を考慮して定めることもできる。例えば、角度３１ａと角度３１ｂとの和が３００°以下であることが好ましい。
【符号の説明】
【００３８】
１…密閉容器、２…電動要素、２ａ…ステータ、２ｂ…ロータ、３…圧縮要素、４…潤滑油、５…シリンダブロック、５ａ…シリンダ、５ｂ…フレーム部、５ｃ…軸受部、６…コンロッド、７…ピストン、８…クランク軸、８ａ…主軸、８ｂ…偏心軸、８ｂｂ…潤滑油放射孔、９…ピストンピン、１０…バランスウエイト、１１…油受け部、１２…切欠き部、２０…外周面、２１…環状溝、２２ａ…上面溝、２２ｂ…下面溝、９０…孔、１００…密閉型圧縮機、２００…冷蔵庫
【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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