JP7096633B2 - 圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、圧縮機に関する。

密閉型圧縮機として、潤滑油をクランクシャフトの回転による遠心力や、クランクシャフトの回転と潤滑油の粘性による慣性力を利用して汲み上げるものが知られている。特許文献１の、粘性を利用する「粘性給油機構」は、クランクシャフト１１８の主軸部１２０の空洞１６０下部に配置され、らせん溝１７６が設けられた挿入部１６６とクランクシャフト１１８との相対回転運動で汲み上げている（００５３，００５６、図２）。挿入部１６６はブラケット１６４で下端側が保持されている。

特開２０１２－１８０７９６号公報

圧縮機が運転して潤滑油が掻き回されると、空洞１６０とらせん溝１７６との間に潤滑油が流れ込み、挿入部１６６上端側に空洞１６０と同軸に保持される力がはたらく。この保持力によって挿入部１６６とシャフト１１８の主軸部１２０下端側（空洞１６０側周を囲む部分。主軸部１２０の内径面）との接触が防止されており、機械的な保持はブラケット１６４で足りると考えられていた。このため、特許文献１は、挿入部１６６と主軸部１２０との接触の虞や、接触に備えた構成は何ら開示していない。

しかし、近年、密閉型圧縮機を搭載する家庭用冷蔵庫等の低消費電力化が要求されたことで密閉型圧縮機の回転数の低速化が進められている。これによって潤滑油の流速、すなわち保持力が低下傾向にある。すると挿入部１６６上端の保持が挿入部１６６の自重に負けて傾く虞、すなわち、両者が接触する虞が増大してきていることが判明した。

上記事情に鑑みてなされた本発明は、
モータの駆動により回転自在で、下端側に空洞を有するクランクシャフトと、
下端側が潤滑油に浸漬された、略円筒状のスパイラルピースと、
該スパイラルピースの側周に対向する側周を有する略円筒状の他方の部材と、
該スパイラルピースと前記他方の部材との間に設けられたらせん溝と、を有し、
前記スパイラルピースの側周と前記他方の部材の側周との相対運動によって潤滑油を汲み上げる圧縮機であって、
前記他方の部材の側周の表面粗さは、日本工業規格の定めるＲ_ｚＪＩＳが２５μｍ以下であり、
前記他方の部材は、前記クランクシャフトであり、
前記クランクシャフトは、その内周面において、前記スパイラルピースの上端近傍の高さ位置に設けられる拡径部を有し、
前記拡径部は、テーパ状を呈し、当該拡径部の下方よりも当該拡径部の上方の方が前記クランクシャフトの内径が長い。

実施形態の密閉型圧縮機の縦断面図 クランクシャフトとスパイラルピースの部分断面図で、（ａ）は実施形態１、（ｂ）は実施形態２ 図２（ｂ）の部分拡大図である。

以下、本発明の実施形態を添付の図面を参照しつつ説明する。本発明の各種の構成要素は必ずしも個々に独立している必要はなく、例えば、或る構成要素が複数の部材から成ること、複数の構成要素が一つの部材から成ること、或る構成要素の一部と他の構成要素の一部とが重複すること、等を許容する。

図１は、本実施形態の密閉形圧縮機の縦断面図である。図２は、密閉型圧縮機における粘性給油機構を説明する断面模式図であり、（ａ）は実施形態１、（ｂ）は実施形態２である。密閉型圧縮機は、密閉容器１内にピストン等が配されたいわゆるレシプロ圧縮機である。

（密閉形圧縮機）
密閉型圧縮機は、モータの駆動によって回転するクランクシャフト２７、クランクシャフト２７の回転運動をピストン２４の往復動に変換するコネクティングロッド２８、シリンダ２３ｂ内を往復動して冷媒を圧縮するピストン２４を備えている。ピストン２４には、密閉容器１下部に貯留された潤滑油が汲み上げられて供給される。

モータは、ロータ１４１とステータ１４２とを有する。ロータ１４１は、電磁鋼板を積層したロータコアを備えて構成され、クランクシャフト２７の下部に対して圧入などによって固定されている。

ステータ１４２は、ロータ１４１の外周に配置され、円筒状のステータコアと、ステータコアの内周に形成された複数のスロットとからなる鉄心（図示せず）と、鉄心に巻回されたコイル（図示せず）とを備えて構成されている。

（クランクシャフト２７等とスパイラルピース３０による給油）
クランクシャフト２７は、下端から上方に向かって延在する略円筒状の中空部を有している。中空部下端には、実施形態１ではクランクシャフト２７下端に圧入された、中空略円筒状の固定部材３２が設けられ、固定部材３２内に略円筒状のスパイラルピース３０が挿入されている。固定部材３２の下端は潤滑油３に浸漬している。一方、実施形態２ではクランクシャフト２７の中空部下端に略円筒状のスパイラルピース３０が挿入されており、クランクシャフト２７の下端は潤滑油３に浸漬している。

スパイラルピース３０は少なくとも下端が潤滑油に浸漬しており下端側から上端側にかけて、固定部材３２（実施形態１）又はクランクシャフト２７（実施形態２）に側周が囲まれている。ここで、スパイラルピース３０の下端の側周を囲む部分を有する部材、すなわち、実施形態１では固定部材３２を、実施形態２ではクランクシャフト２７下端を、他方の部材と呼称する。

スパイラルピース３０は、固定具３１によって、クランクシャフト２７が回転しても回転しない又はこれより低速回転するように下端側が固定されている。固定具３１は主に硬鋼線等を成形して使用され、スパイラルピース３０の下部に設けられた孔３０ａに挿入されている。各実施形態のスパイラルピース３０は、その孔の中心軸周りに自由に回転することができる。スパイラルピース３０と他方の部材とが相対回転運動をすることで潤滑油３が後述するらせん溝３０ｂを伝って上昇するので、固定具３１によってスパイラルピース３０の回転を完全に規制しても良い。

スパイラルピース３０の外周面には、らせん溝３０ｂ（第１らせん溝）が形成されており、他方の部材の少なくとも下端側の内面との間でらせん状の潤滑油通路を形成している。クランクシャフト２７が回転するとスパイラルピース３０と他方の部材との間で相対回転運動が生じ、下部に貯留されている潤滑油３が粘性の効果でスパイラルピース３０の壁面に引きずられ、らせん溝３０ｂ内を上昇するようになっている。また、らせん溝３０ｂを上昇する潤滑油量は、クランクシャフト２７の回転数に比例することが知られている。なお、らせん溝３０ｂを他方の部材に配しても良い。

らせん溝３０ｂを上昇した潤滑油は、らせん溝３０ｂの途中又は各実施形態のようにらせん溝３０ｂより上方に位置し、クランクシャフト２７の内周側と外周側とを連通する給油孔２７ｊからクランクシャフト２７の外周面側に移動する。クランクシャフト２７の外周面側上方には図１に例示するように別のらせん溝２７ｅ（第２らせん溝）が設けられており、そこを伝ってさらに潤滑油は上昇して、クランクシャフト２７のピン部連通孔２７ｇからピン部中繰り穴２７ｆへ流れ、ピン部中繰り穴２７ｆの内壁を伝いクランクピン２７ａの上方へ上昇する。その後潤滑油はピン部上給油孔２７ｈへと流入しバランサ給油孔（図示せず）を通り、遠心力により飛散しピストン２４へと給油される。

（スパイラルピース３０と他部材との接触の検討）
スパイラルピース３０は強度が比較的求められる部材であり、例えば樹脂材にガラスフィラーを混ぜ込んで作ることができる。そのため、潤滑油通路を形成する他方の部材（実施形態１では固定部材３２、実施形態２ではクランクシャフト２７下端側、の内周面。）に接触したまま運転すると摩耗する虞がある。

そこで潤滑油通路を形成する他方の部材のうち、少なくともスパイラルピース３０に接触する側の面２００の表面粗さＲ_ｚＪＩＳを２５μｍ以下とした。表面粗さは、ＪＩＳ Ｂ ００３１（１９９４年）の十点平均粗さで測定するものとする。

（他方の部材３２，２７の検討）
スパイラルピース３０とともに潤滑油通路を形成する他方の部材としては、実施形態１，２に掲げたようにクランクシャフト２７下端に設ける別部材としての固定部材３２と、クランクシャフト２７下端そのものとが考えられる。図２（ａ）に示す実施形態１のように、クランクシャフト２７の下部に固定部材３２を固定する場合、作業性の観点から、通常は圧入が採用される。しかし、一般的に鋳鉄が用いられるクランクシャフト２７に固定部材３２を圧入固定すると、クランクシャフト２７も固定部材３２も多少なりとも変形する。すると、固定部材３２の内側の真円度は悪化する為、固定部材３２とのクリアランスに不均衡が生じ、粘性給油機構の給油能力が低下することが懸念される。このため、実施形態２のようにクランクシャフト２７下端を潤滑油３に浸漬させて、固定部材３２を設けないことが好ましい。

ここで、特許文献１は、特表２００２－５１９５８９号公報を背景技術として説明し、これを示す図面として図６を掲げている（０００６，０００７）。これによると主軸部２０は下端が潤滑油に浸漬するまで延在しているように看取し得るが、特表２００２－５１９５８９号公報を確認すると、シャフト２０下端には延出部４０が圧入されている（００２２、図２）。このため、特許文献１における図６は概略図である。

図３は、実施形態２に係る図２（ｂ）の部分拡大図である。モータが低速運転すると潤滑油量が少ないため保持力がはたらきにくく、スパイラルピース３０が傾くことがある。この場合、スパイラルピース３０の上端部がクランクシャフト２７に接触すると点接触となるため、特に破損の虞が大きい。このため実施形態２では、クランクシャフト２７の内面のうち、スパイラルピース３０が傾いた場合にクランクシャフト２７に接触することとなる領域に拡径部２７ｋを配した。拡径部２７ｋは、下方が小径、上方が大径となるようにテーパ状となった部分である。

拡径部２７ｋの位置としては、スパイラルピース３０とクランクシャフト２７とが非接触時におけるスパイラルピース３０の上端近傍である。より詳細には、スパイラルピース３０の上端部高さよりやや下方（例えば冷蔵庫用の密閉形圧縮機であれば、上端より５ｍｍ下の位置から上端までの高さの間。）に設けられている。これにより、スパイラルピース３０が傾いてもクランクシャフト２７と面接触しやすくなるため、破損の虞を低減できる。尤も、実施形態１においても固定部材３２に相当程度の厚みがあれば拡径部を配することができる。

１ 密閉容器
１ａ 上ケース
１ｂ 下ケース
２ 圧縮要素
３ 潤滑油
２３ フレーム
２３ａ ベース部
２３ｂ シリンダ
２３ｃ ラジアル軸受け
２４ ピストン
２５ ピストンピン
２６ バランサ
２７ クランクシャフト（他方の部材の一例）
２７ａ クランクピン
２７ｂ フランジ部
２７ｃ 中繰り穴
２７ｄ 上部連通孔
２７ｅ らせん溝
２７ｆ ピン部中繰り穴
２７ｇ ピン部連通孔
２７ｈ ピン部上給油孔
２７ｊ 下給油穴
２７ｋ 拡径部
２８ ロッド
２９ スラスト軸受け
３０ スパイラルピース
３０ａ 空孔
３１ 固定具
３２ 固定部材（他方の部材の一例）
１４０ 電動要素
１４１ ロータ
１４２ ステータ

Claims (3)

1. モータの駆動により回転自在で、下端側に空洞を有するクランクシャフトと、
   下端側が潤滑油に浸漬された、略円筒状のスパイラルピースと、
   該スパイラルピースの側周に対向する側周を有する略円筒状の他方の部材と、
   該スパイラルピースと前記他方の部材との間に設けられたらせん溝と、を有し、
   前記スパイラルピースの側周と前記他方の部材の側周との相対運動によって潤滑油を汲み上げる圧縮機であって、
   前記他方の部材の側周の表面粗さは、日本工業規格の定めるＲ_ｚＪＩＳが２５μｍ以下であり、
   前記他方の部材は、前記クランクシャフトであり、
   前記クランクシャフトは、その内周面において、前記スパイラルピースの上端近傍の高さ位置に設けられる拡径部を有し、
   前記拡径部は、テーパ状を呈し、当該拡径部の下方よりも当該拡径部の上方の方が前記クランクシャフトの内径が長い圧縮機。
2. モータの駆動により回転自在で、下端側に空洞を有するクランクシャフトと、
   下端側が潤滑油に浸漬された、略円筒状のスパイラルピースと、
   該スパイラルピースの側周に対向する側周を有する略円筒状の他方の部材と、
   該スパイラルピースと前記他方の部材との間に設けられたらせん溝と、を有し、
   前記スパイラルピースの側周と前記他方の部材の側周との相対運動によって潤滑油を汲み上げる圧縮機であって、
   前記他方の部材の側周の表面粗さは、日本工業規格の定めるＲ_ｚＪＩＳが２５μｍ以下であり、
   前記他方の部材は、前記クランクシャフトに設置される略円筒状の固定部材であり、
   前記固定部材は、その内周面において、前記スパイラルピースの上端近傍の高さ位置に設けられる拡径部を有し、
   前記拡径部は、テーパ状を呈し、当該拡径部の下方よりも当該拡径部の上方の方が前記固定部材の内径が長い圧縮機。
3. 前記クランクシャフトの回転に伴って、前記スパイラルピースが前記クランクシャフトよりも低速で回転するように、前記スパイラルピースが回転自在に設けられている請求項１又は請求項２に記載の圧縮機。
   

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