JP2008038690A - Refrigerant compressor - Google Patents
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Abstract
【課題】ピストンの質量を軽減して、振動の低い冷媒圧縮機を提供することを目的とする。
【解決手段】圧縮室123内で往復運動する円筒形のピストン126の中空部161に、ピストン126の軸心に向かって突出したリブ163をピン孔162の近傍に設けるとともに、リブ163のピストン126の軸心方向から見た幅をピストンピン142の直径より小さくすることにより、ピストン126の質量を軽くすることができ、ピストン126がシリンダ124内を往復運動することにより発生する往復動慣性力を小さくできるので、不平衡力を低減でき振動の低い冷媒圧縮機を提供することができる。
【選択図】図2An object of the present invention is to provide a refrigerant compressor with low vibration by reducing the mass of a piston.
In a hollow portion 161 of a cylindrical piston 126 reciprocating in a compression chamber 123, a rib 163 protruding toward the axial center of the piston 126 is provided in the vicinity of a pin hole 162, and the piston 126 of the rib 163 is provided. By making the width seen from the axial center direction smaller than the diameter of the piston pin 142, the mass of the piston 126 can be reduced, and the reciprocating inertia force generated by the piston 126 reciprocating in the cylinder 124 can be reduced. Since it can be made small, an unbalanced force can be reduced and a refrigerant compressor with low vibration can be provided.
[Selection] Figure 2
Description
本発明は、冷凍冷蔵庫や自動販売機、エアコン等の冷凍サイクル装置に使用される冷媒圧縮機に関するものである。 The present invention relates to a refrigerant compressor used in a refrigeration cycle apparatus such as a refrigerator, a vending machine, or an air conditioner.
従来の冷媒圧縮機としては、振動を低減するために、回転子にバランスウエイトを取り付けたものが一般的である(例えば、特許文献1参照)。 Conventional refrigerant compressors generally have a balance weight attached to a rotor in order to reduce vibration (see, for example, Patent Document 1).
以下、図面を参照しながら上記従来の冷媒圧縮機を説明する。 Hereinafter, the conventional refrigerant compressor will be described with reference to the drawings.
図6は、特許文献1に記載された従来の冷媒圧縮機の断面図である。図7は、特許文献1に記載された従来のピストンの斜視図である。図8は、特許文献1に記載された従来のピストンの斜視断面図である。 FIG. 6 is a cross-sectional view of a conventional refrigerant compressor described in Patent Document 1. FIG. 7 is a perspective view of a conventional piston described in Patent Document 1. FIG. FIG. 8 is a perspective sectional view of a conventional piston described in Patent Document 1. As shown in FIG.
図6、図7、図8において、密閉容器1内には、底部にオイル2を貯留するとともに、冷媒R134a(図示せず)を封入し、電動要素3とこの電動要素3により駆動される圧縮要素4とが複数のスプリング5によって弾性的に保持されている。
6, 7, and 8,
圧縮要素4は、シリンダ6と軸受け部7を形成するブロック8と、シリンダ6内に往復自在に嵌入されたピストン9と、軸受け部7に軸支され外周に螺旋溝10を有する主軸部11及びその下方に形成された偏芯部12からなるクランクシャフト13と、ピストン9のピン孔14に固定された略円筒形のピストンピン15と、偏芯部12に嵌挿する大端部16とピストンピン15に嵌挿する小端部17を有し偏芯部12とピストンピン15とを連結する連結手段18と、偏芯部12の下端に配置された給油管19とを備えている。
The
ピストン9は連結手段18の小端部17を収納し、ピン孔14に嵌入され小端部17に嵌挿されるピストンピン15を配設する中空部20を有している。
The
電動要素3は、ブロック8の上方に固定され巻線30を施した固定子31と、クランクシャフト13の主軸部11に焼嵌め等で固定された回転子32から構成され、回転子32にはバランスウエイト33が鉄板を積層することにより配置されている。
The electric element 3 includes a
以上のように構成された冷媒圧縮機について、以下その動作を説明する。 The operation of the refrigerant compressor configured as described above will be described below.
電動要素3に通電されることで回転子32は回転し、回転子32はクランクシャフト13を回転駆動し、偏芯部12の回転運動が連結手段18を介してピストン9を駆動し、ピストン9がシリンダ6内を往復運動することで冷媒R134a(図示せず)は連続して圧縮される。
When the electric element 3 is energized, the
この圧縮動作を行なう際、ピストン9が往復運動を行なうことにより、不平衡力である往復動慣性力が生じる。また偏芯部12が回転運動することによって遠心力も生じる。この往復動慣性力と遠心力に対して、ピストン9と偏芯部12の逆位相となるようにバランスウエイト33を設けることで釣り合わせ、ピストン9の往復動慣性力と偏芯部12の遠心力をバランスウエイト33の慣性力で相殺することにより振動を減少させている。
しかしながら、上記従来の構成では、ピストン9の往復運動を回転するバランスウエイト33で完全に釣合わすことはできず不平衡力が生じる。この不平衡力を小さくするにはピストン9を軽量化しなければならないがピストン9の質量を減らす為に中空部20を大きくすると圧縮加重に対してピン孔14だけではピストンピン15を支えられなかった。
However, in the above conventional configuration, the
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、振動が低い冷媒圧縮機を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide a refrigerant compressor having low vibration.
上記従来の課題を解決するために、本発明の冷媒圧縮機は、ピストンの中空部に、ピストンの軸心に向かって突出したリブをピン孔の近傍に設けるとともに、リブのピストンの軸心方向から見た幅をピストンピンの直径より小さくすることにより、ピストンの質量を軽くすることができ、ピストンが発生させる往復動慣性力を小さくできるという作用を有する。 In order to solve the above-described conventional problems, the refrigerant compressor according to the present invention is provided with a rib protruding toward the axial center of the piston in the hollow portion of the piston in the vicinity of the pin hole, and the axial direction of the piston of the rib By making the width viewed from the side smaller than the diameter of the piston pin, the mass of the piston can be reduced, and the reciprocating inertia force generated by the piston can be reduced.
本発明の冷媒圧縮機は、往復動慣性力を小さくできるので、振動の低い冷媒圧縮機を提供することができる。 Since the refrigerant compressor of the present invention can reduce the reciprocating inertia force, a refrigerant compressor with low vibration can be provided.
請求項1に記載の発明は、主軸部および偏芯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円筒形のピストンと、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、前記偏芯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要素を備え、前記ピストンは前記中空部に、前記ピストンの軸心に向かって突出したリブを前記ピン孔の近傍に設けるとともに、前記リブの前記ピストンの軸心方向から見た幅を前記ピストンピンの直径より小さくしたもので、ピストンの質量を軽くすることができ、ピストンが発生させる往復動慣性力を小さくできるので、冷媒圧縮機の振動を低くすることができる。 The invention according to claim 1 is a crankshaft having a main shaft portion and an eccentric portion, a cylinder forming a compression chamber, and a cylindrical piston having a hollow portion on the side opposite to the compression chamber by reciprocating in the compression chamber. And a compression element having a substantially cylindrical piston pin fitted in a pin hole provided in the piston and disposed in the hollow portion, and a connecting means for connecting the eccentric portion and the piston pin. In the hollow portion, a rib protruding toward the axial center of the piston is provided in the vicinity of the pin hole, and the width of the rib viewed from the axial direction of the piston is smaller than the diameter of the piston pin. Thus, the mass of the piston can be reduced, and the reciprocating inertia force generated by the piston can be reduced, so that the vibration of the refrigerant compressor can be reduced.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、密閉容器内に圧縮要素と前記圧縮要素の上側に配設され前記圧縮要素を駆動する電動要素を弾性的に収納したもので、振動発生源であるピストンと偏芯部を有する圧縮要素を複数のスプリングによって弾性的に保持していても、ピストンの質量を軽くすることができ、ピストンが発生させる往復動慣性力を小さくできるので、冷媒圧縮機の振動を低くすることができる。
The invention according to
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の発明において、炭化水素系冷媒を用いたもので、冷媒が炭化水素系冷媒の場合では、ピストンの外径が大きくなるが、ピストンの質量を軽くすることができ、ピストンが発生させる往復動慣性力を小さくできるので、冷媒圧縮機の振動を低くすることができる。
The invention according to claim 3 uses a hydrocarbon refrigerant in the invention according to
請求項4に記載の発明は、請求項1または2に記載の発明において、ピストンを焼結材で形成することによりリブを一体成形できるので、冷媒圧縮機を安価にすることができる。
In the invention according to
請求項5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おいて、インバーターによって複数の運転周波数で駆動される電動機を使用した場合において低回転時におけるピストンが発生させる往復動慣性力は、ピストンの質量を軽くすることができるので小さくなり、冷媒圧縮機の振動を低くすることができる。
The invention according to
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiments.
(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態1における冷媒圧縮機の断面図、図2は同実施の形態におけるピストンの反圧縮室方向よりの斜視図、図3は同実施の形態におけるピストンの反圧縮室方向よりの斜視断面図、図4は同実施の形態におけるピストンの圧縮室方向よりの斜視断面図、図5は同実施の形態における要部構成部品の分解斜視図である。
(Embodiment 1)
1 is a cross-sectional view of a refrigerant compressor according to Embodiment 1 of the present invention, FIG. 2 is a perspective view from the direction of the anti-compression chamber of the piston according to the embodiment, and FIG. 3 is the anti-compression chamber of the piston according to the embodiment. 4 is a perspective cross-sectional view from the direction of the compression chamber of the piston in the same embodiment, and FIG. 5 is an exploded perspective view of the main components in the same embodiment.
図1から図5において、密閉容器101内には電動要素102と、電動要素102の下方に構築され電動要素102によって駆動される圧縮要素103を収納するとともに、底部にはオイル104が貯留され、冷媒としてR600a(図示せず)が封入されている。また圧縮要素103を構成するブロック105を、密閉容器101の下部に固着した複数のスプリング106の上端で支持することにより電動要素102と圧縮要素103を弾性的に保持している。
In FIGS. 1 to 5, an
電動要素102は、巻線111を施した固定子112と内部に磁石113が配設された回転子114から構成されており、インバーター回路(図示せず)によって、商用電源周波数より低い運転周波数を含む複数の運転周波数で駆動される。回転子114は鉄板を積層して構成されたバランスウエイト115を固着していて、クランクシャフト121の主軸部122に焼嵌め等で固定されている。
The
圧縮要素103は、圧縮室123を形成するシリンダ124と軸受け部125からなるブロック105とシリンダ124内に往復自在に嵌入されたピストン126と軸受け部125に軸支され外周に螺旋溝127を有する主軸部122及びその下方に形成された偏芯部128からなるクランクシャフト121と偏芯部128とピストン126を連結する連結手段129と偏芯部下端130に配置された給油管131とを備えている。
The
連結手段129は、偏芯部128に嵌合される大端部141と、ピストンピン142と嵌合される小端部143と、大端部141と小端部143を接続する連結部144を有している。
The
ピストン126は、反圧縮室側160に形成した中空部161と、往復動方向に垂直の方向に設けたピン孔162を有しており、また本実施の形態においては鉄系の焼結材で金型によって形成されている。
The
また、中空部161にはピストン126の軸心に向かって突出した一対のリブ163がピン孔162近傍に形成されている。リブ163はピン孔162を挟んで圧縮室側リブ164と反圧縮室側リブ165からなり、ピン孔162のピン穴内径面170と同一面となる圧縮室側リブ面171と反圧縮室側リブ面172を有している。
The
また、リブ163はピストン126の軸心方向から見た幅Dをピストンピン142の直径Cより小さい寸法にしており、具体的にはDはCに対して約0.5倍程度の寸法にしている。
The
略円筒形のピストンピン142は、ピン穴内径面170および圧縮室側リブ面171と反圧縮室側リブ面172に接するようにピン孔162に嵌入され固定されており、連結手段129の小端部143が中空部161でピストンピン142に嵌合されている。
The substantially
以上のように構成された冷媒圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。 The operation and action of the refrigerant compressor configured as described above will be described below.
インバーター回路から電動要素102に通電されると、回転子114は任意の回転数で回転する。回転子114はクランクシャフト121を回転させ、偏芯部128の偏芯運動が連結手段129とピストンピン142を介してピストン126に伝わることでピストン126はシリンダ124内で往復運動を行い、冷媒R600a(図示せず)を連続して圧縮する。
When the
この際、ピストン126の往復運動の力は回転運動するバランスウエイト115の力で釣合わせるようにしているが、ピストン126の往復運動の力を完全に相殺することができずに不平衡力が生ずる。しかしながら本実施の形態においてはピストン126の中空部161にピストン126の軸心方向から見た幅Dをピストンピン142の直径Cより小さい寸法にしたリブ163を形成することで、ピストン126の中空部161の空間容積を極めて大きくとることができ、相対的にピストン126の質量を大幅に軽くすることができる。 その結果、上記不平衡力を大幅に低減でき、冷媒圧縮機の振動を大幅に低減することができる。
At this time, the force of the reciprocating motion of the
一方、ピストン126の往復運動による慣性力やピストン126が冷媒ガスを圧縮する際にピストン126にかかる圧縮力はピストンピン142を介してピン孔162に伝わる。本実施の形態においてはピストンピン142はピン穴内径面170および圧縮室側リブ面171と反圧縮室側リブ面172に接するようにピン孔162に嵌入され固定されており、ピストン126からピストンピン142にかかる荷重を低い面圧で受けることができ、ピストンピン142の耐加重性を十分に確保することができる。
On the other hand, the inertial force due to the reciprocating motion of the
さらに、本実施の形態においてはR134aといった冷媒に較べて吸い込み体積当たりの冷凍能力が小さい冷媒R600aを用いているが、冷媒R600aはR134a冷媒に比べて圧縮機吸い込み体積当たりの冷凍能力が小さく、このことからR134a冷媒と同一の冷凍能力を得るにはピストン126による押しのけ容積をR134a冷媒時に比べて2倍近く大きくする必要があるので、ピストン126の径を1.2倍程大きくし、偏芯部128の主軸部122に対する偏芯量も1.2倍程大きくしている。
Further, in the present embodiment, the refrigerant R600a having a small refrigerating capacity per suction volume compared to the refrigerant such as R134a is used, but the refrigerant R600a has a small refrigerating capacity per compressor suction volume compared to the R134a refrigerant. Therefore, in order to obtain the same refrigeration capacity as that of the R134a refrigerant, it is necessary to increase the displacement by the
従って元々ピストン126の質量が大きく、またピストン126の往復運動による慣性力も大きいため、不平衡力が大きく振動が高い冷媒R600a用の冷媒圧縮機においては、ピストン126の質量をより軽くできるため、前記不平衡力を大幅に低減でき、更に冷媒圧縮機の振動を低減することができる。
Therefore, since the mass of the
特にインバーター駆動の低回転運転時ではピストン126の往復運動が遅くなり往復動慣性力の発生周期も大きくなるため、回転運動するバランスウエイト115の力で相殺できない不平衡力が増加する。従ってピストン126の質量をより軽くし前記不平衡力を低減することで振動を低減する改善効果は更に大きくなる。
In particular, during the low-speed operation of the inverter drive, the reciprocating motion of the
また振動発生源であるピストン126と偏芯部128を有する圧縮要素103を複数のスプリング106によって弾性的に保持していてもピストン126の質量を軽くすることができ、ピストン126の往復運動により発生する慣性力を小さくできるので不平衡力を低減できて密閉容器101へ伝達される振動も低いものとなる。
Further, even if the
ピストン126は焼結材で形成されており成型金型で成型加工できるので、ピストン126の中空部161にリブ163を一体成形できることとなり大量の生産が容易である。よって生産性が高く、安価にピストン126を造ることができる。
Since the
以上のように、本発明にかかる冷媒圧縮機は、容易に振動を低くすることが可能となるので、冷蔵庫に加えてエアーコンディショナーや自販機の冷媒圧縮機の用途にも展開できる。 As described above, since the refrigerant compressor according to the present invention can easily reduce vibration, it can also be used for a refrigerant compressor of an air conditioner or a vending machine in addition to a refrigerator.
103 圧縮要素
121 クランクシャフト
122 主軸部
123 圧縮室
124 シリンダ
126 ピストン
128 偏芯部
129 連結手段
142 ピストンピン
161 中空部
162 ピン孔
163 リブ
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