專利名稱：密閉型壓縮機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于冷凍冷藏庫等制冷循環(huán)系統(tǒng)的密閉型壓縮機。
背景技術：
往復式的密閉型壓縮機具有作為壓縮機構形成圓筒形的壓縮室的氣缸、圓筒形的活塞和連桿。活塞在氣缸內往復運動。連桿通過活塞銷將軸的偏心軸部與活塞連結。軸固定于電動機部的轉子的軸心，利用該轉子的旋轉而使壓縮機構動作。這種密閉型壓縮機需要在氣缸的內周面與活塞的滑動面之間有用于兩者滑動的間隙。但是，如果該間隙大，則會發(fā)生在壓縮室內被壓縮的高溫、高壓的制冷劑氣體泄漏的竄氣(Blow-by)，壓縮效率下降。另一方面，如果縮小該間隙，則滑動損耗會增加，輸入輸出效率下降。于是，提案有一種密閉型壓縮機，其使用以活塞從位于上止點一側向位于下止點一側去逐漸增大壓縮室的內徑尺寸的方式形成的氣缸(例如，參照專利文獻1)。圖16A、圖 16B是專利文獻1中所述的現(xiàn)有的密閉型壓縮機的壓縮部的截面圖。圖16A表示活塞位于下止點的狀態(tài)，圖16B表示活塞位于上止點的狀態(tài)。氣缸體14具有氣缸16，該氣缸16在大致水平方向上具有中心軸。大致在水平方向上插入設置的活塞23，經(jīng)由活塞銷(未圖示)與連桿沈連結，構成活塞組裝件(piston assembly) 23A。而且，從連桿沈方向看在氣缸16的相反一側的端面(圖中右側端面)裝有閥板(未圖示)。由這樣構成的活塞23、氣缸16和閥板形成壓縮室15。活塞23通過軸 (未圖示)的偏心軸部(未圖示)的偏心運動，經(jīng)由連桿沈在氣缸16內在大致水平方向上往復運動。氣缸16的內面形成為，具有錐形部17，該錐形部17從活塞23位于上止點一側的中途向位于下止點一側去，內徑尺寸從Dt增加至Db ( > Dt)。活塞23在全長范圍其外徑尺寸大致相同地形成。因此，在壓縮室15內的壓力高的上止點附近，活塞23的密封部的間隙縮小以防止竄氣。另一方面，在下止點附近由于間隙增大，所以能夠降低滑動損耗。但是，以上述方式構成的活塞23，總是在與氣缸16的內面的間隙內在上下方向上進行微振動地重復往復運動。這是因為，運轉時，動態(tài)的壓縮荷重、活塞23和連桿沈等可動部件的慣性力和重力、因將旋轉運動轉換成往復運動而產(chǎn)生的活塞側壓荷重作用于活塞 23。另外，滑動部的滑動阻力等外力相互影響，其方向和大小變動地作用于活塞23。這種作用也成為活塞23在與氣缸16的內面的間隙內在上下方向上進行微振動的原因。特別是在活塞23位于下止點附近的狀態(tài)下，與氣缸16的錐形部17的間隙比上止點附近的間隙大。另外，氣缸16的中心軸大致配置在水平方向上，所以受活塞組裝件23A 的重力的影響，活塞23的下止點側更向在鉛直下方向下的方向傾斜。其結果是，活塞23的連桿26側更向鉛直下方傾斜。另外，起因于活塞23的往復運動和因施加于活塞23的壓力而發(fā)生微振動，活塞23 與氣缸16的錐形部17，在活塞23的滑動部中發(fā)生局部的摩擦。因這種局部的摩擦，有可能產(chǎn)生接觸聲音，或者產(chǎn)生以接觸部作為起點的磨損。另外，當位于下止點的位置時，活塞23全部配置在氣缸16的內部的結構，較大提高氣缸16的錐形部17中的動作的穩(wěn)定性。但是，在該結構中，氣缸16的全長變長，所以壓縮機構必然變成大型。進而密閉型壓縮機整體變大。其結果是，輕量化也變得困難，結果難以節(jié)約資源。先行技術文獻專利文獻專利文獻1 日本特開2002-89450號公報

發(fā)明內容
本發(fā)明是一種密閉型壓縮機，其在避免活塞與氣缸(圓筒形孔部)的內面之間的局部接觸的同時，使滑動面積最小化，防止因活塞與氣缸之間的接觸而產(chǎn)生的噪音和成為磨損原因的局部接觸，提高噪音防止、效率和可靠性。本發(fā)明的密閉型壓縮機具有密閉容器、電動機構和壓縮機構。密閉容器在底部貯存潤滑油。電動機構和壓縮機構配置在密閉容器內。電動機構驅動壓縮機構。壓縮機構具有軸、氣缸體、活塞和連桿。軸具有由電動機構旋轉驅動的主軸部；和形成于主軸部的偏心軸部。氣缸體具有構成壓縮室的圓筒形孔部，和以能夠使主軸部旋轉的方式支承主軸部的軸承部。圓筒形孔部與軸承部，以彼此的軸心正交的方式?；钊哂性趫A筒形孔部的內壁滑動的滑動面，以能夠往復移動的方式插入到圓筒形孔部內。連桿連結偏心軸部與活塞。 圓筒形孔部具有在活塞從上止點向下止點去的方向上內徑尺寸逐漸增大的錐形部，和軸側的端部?；钊耐鶑鸵苿臃较驅嵸|上是水平方向。在活塞的滑動面設置有凹部，該凹部向活塞的徑向內側凹陷，保持潤滑油。另外當活塞位于下止點時，活塞與圓筒形孔部的軸側的端部抵接的鉛直方向下側的部分，是滑動面的一部分。根據(jù)該結構，利用圓筒形孔部中的錐形部和設置于活塞的凹部，能夠縮小平均間隙和滑動面積，減輕活塞的滑動阻力。另外，在活塞的下止點附近，活塞的凹部不從圓筒形孔部的軸側的端部突出。因此，活塞的傾斜也不會過大，能夠避免活塞的凹部的緣部與氣缸體的局部碰撞。因此，能夠抑制碰撞聲音的發(fā)生，防止噪音的增大。另外，通過將從軸飛散供給的大量的潤滑油保持在該凹部中，能夠充裕地向圓筒形孔部的內面與活塞表面之間供給潤滑油。其結果是，氣缸與活塞之間的潤滑性和密封性提高，所以壓縮效率提高。另外， 圓筒形孔部的全長也短。


圖1是先于本發(fā)明的實施方式1的密閉型壓縮機的主要部分截面圖。圖2是先于本發(fā)明的實施方式1的其他的密閉型壓縮機的主要部分縱截面圖。圖3是圖2所示的密閉型壓縮機的主要部分俯視圖。圖4是表示本發(fā)明的實施方式1中的密閉型壓縮機的活塞位于下止點的狀態(tài)的截面圖。圖5是表示圖4所示的密閉型壓縮機的活塞位于上止點的狀態(tài)的截面圖。圖6是圖4所示的密閉型壓縮機的活塞的仰視圖。
圖7是表示圖4所示的密閉型壓縮機的活塞在傾斜的狀態(tài)下位于下止點的狀態(tài)的壓縮部的截面圖。圖8是表示本發(fā)明的實施方式2中的密閉型壓縮機的活塞位于下止點的狀態(tài)的壓縮部的截面圖。圖9是表示圖8所示的壓縮部的活塞位于上止點的狀態(tài)的截面圖。圖10是本發(fā)明的實施方式2中的密閉型壓縮機的活塞組裝件的縱截面圖。圖11是表示本發(fā)明的實施方式2中的密閉型壓縮機的活塞處于壓縮行程的狀態(tài)的壓縮部的上面部分截面圖。圖12是本發(fā)明的實施方式2中的密閉型壓縮機的針對曲柄角度的活塞側壓荷重的特性圖。圖13是本發(fā)明的實施方式2中的密閉型壓縮機的針對凹部的空間容積的性能系數(shù)的特性圖。圖14是本發(fā)明的實施方式2中的密閉型壓縮機的針對凹部間距離的性能系數(shù)的特性圖。圖15是本發(fā)明的實施方式2中的密閉型壓縮機的針對運轉頻率的性能系數(shù)的特性圖。圖16A是表示現(xiàn)有的密閉型壓縮機的活塞位于下止點的狀態(tài)的壓縮部的縱截面圖。圖16B是表示圖16A所示的活塞位于上止點的狀態(tài)的壓縮部的縱截面圖。
具體實施例方式下面，參照附圖，對本發(fā)明的實施方式進行說明。此外，本發(fā)明并不限定于該實施方式。(實施方式1)發(fā)明人提出了一種用于提高壓縮效率和降低滑動損耗的其他結構(日本特開 2006-169998號公報)。圖1是該密閉型壓縮機的主要部分截面圖，表示活塞123處于下止點的狀態(tài)。在活塞123的表面設置有細圓環(huán)形狀的槽141A、141B ；和向徑向內側凹陷的凹部 141C。圓筒形孔部116的內徑大致固定。在下止點附近位置，活塞123的下端部12 和凹部141C從圓筒形孔部116內露出。而且，槽141A、141B從設置于氣缸體114的缺口部114A 局部地露出。像這樣通過在活塞123的滑動面(外周面)設置槽141A、141B和凹部141C， 當活塞123往復運動時，密封部和滑動部的供油量會增加。因此，密封性提高，能夠提高壓縮效率，且能夠減少滑動面積，降低滑動損耗。因此，通過在圖16A的結構中組合圖1的結構，有望能夠進一步提高壓縮效率和降低滑動損耗。圖2是設想上述組合的密閉型壓縮機的主要部分縱截面圖。圖2表示活塞處于下止點的狀態(tài)。圖3是圖2所示的密閉型壓縮機的活塞處于壓縮行程的狀態(tài)的主要部俯視圖。圓筒形孔部216具有平直(straight)部218和錐形部217。在平直部218中，圓筒形孔部216的內徑大致一定。在錐形部217中，內徑尺寸從活塞223位于上止點的一側(圖中右側)的中途向位于下止點的一側(圖中左側)去，從Dt增加至Db(>Dt)。活塞 223與錐形部217的間隙在下止點附近增大，在上止點附近縮小。另外，在活塞223的表面設置有槽M1A、241B和向徑向內側凹陷的凹部M1C。在下止點附近位置，活塞223的下端部22 和凹部MlC從圓筒形孔部216內露出。槽M1A、 241B從設置于氣缸體214中的缺口部214A局部地露出。因此，活塞223的密封部利用上止點附近的間隙的縮小和槽M1A、241B的迷宮式密封效應來防止竄氣。另外，凹部Mic保持在下止點附近飛散的潤滑油，從凹部MlC向槽 M1A、241B和活塞223的滑動部供給潤滑油。通過像這樣增大供油量，能夠提高密封性和潤滑性。其結果是，因活塞223的滑動部的平均間隙的擴大和滑動面積的減少，能夠大幅減少滑動損耗，并且能夠期待密封性高、壓縮效率高的密閉型壓縮機。在該結構中，活塞223在下止點附近從圓筒形孔部216的錐形部217露出。此時， 活塞223形成如下懸臂支承結構插入設置在圓筒形孔部216內的活塞223的滑動部是支點，該支點支承活塞223、活塞銷(未圖示)和連桿226的自重。這是因為，連桿2 與曲柄軸的偏心軸(未圖示)的連接部的間隙、以及軸承與曲柄軸(圖中均未表示)的鏈接部的間隙，比活塞223的密封部的間隙大。為了構成上述懸臂支承，在活塞223從圓筒形孔部216露出最多的下止點，在錐形部217與活塞223所形成的間隙內，活塞223的下止點側向在鉛直下方向下的方向傾斜。其原因在于，圓筒形孔部216的內徑尺寸以具有從Dt增加至Db的錐形部217的方式形成，所以在下止點附近，錐形部217與活塞223的間隙增大。如果不在活塞223設置凹部M1C，則如圖2的Ll所示，能夠較長地確保懸臂支承活塞223的滑動部的支承長度。但是，如果形成凹部M1C，則與凹部MlC的凹陷程度相應地，活塞223的傾斜增大。其結果是，如圖2的L2所示，懸臂支承活塞223的滑動部的支承長度縮短。因此，在圖2所示的結構中，活塞223的傾斜過大。因此，在壓縮行程中，在凹部 241C的緣部242突入到圓筒形孔部216時，局部撞擊圓筒形孔部216的端面216A，噪音有可能增大。接著，參照圖4 圖7，對解決上述課題的結構進行說明。圖4是表示本發(fā)明的實施方式1中的密閉型壓縮機的活塞位于下止點的狀態(tài)的截面圖。圖5是表示該密閉型壓縮機的活塞位于上止點的狀態(tài)的截面圖。圖6是該密閉型壓縮機的活塞的仰視圖。圖7是表示該活塞在傾斜的狀態(tài)下位于下止點的狀態(tài)的壓縮部的截面圖。如圖4、圖5所示，該密閉型壓縮機具有密閉容器301、電動機構304和壓縮機構 305。密閉容器301在底部貯存潤滑油306。電動機構304具有定子302和轉子303，配置在密閉容器301內。壓縮機構305也配置在密閉容器301內，由電動機構304驅動。具體而言，壓縮機構305具有軸310、氣缸體314、活塞423和連桿326。軸310具有由電動機構304旋轉驅動的主軸部311 ；和在主軸部311的一端偏心地形成的偏心軸部 312。主軸部311固定于轉子303的軸心。在軸310的內部和外周面設置有供油通道313，供油通道313的一端以在偏心軸部312中在軸心方向上延伸的方式形成。另外，供油通道313與在偏心軸部312的上端開口的供油通道(未圖示)連通。在偏心軸部312的中間設置有從供油通道313在半徑方向上分支并開口的分支油路(未圖示)。主軸部311的下端以供油通道313的另一端以規(guī)定的深度浸漬在潤滑油306內的方式延伸。氣缸體314具有構成壓縮室315的大致圓筒形的圓筒形孔部316 ；和使主軸部 311能夠旋轉地支承主軸部311的軸承部320。圓筒形孔部316與軸承部320配置成，相互固定于一定的位置。圓筒形孔部316與軸承部320配置成，彼此的軸心正交。另外，軸承部 320通過樞軸支承軸310的主軸部311的偏心軸部312側的端部，形成懸臂軸承。另外，在氣缸體314中，在圓筒形孔部316的周壁的潤滑油306所注入的上方壁，設置有缺口部319?；钊?23以能夠往復移動的方式插入到圓筒形孔部316內，如圖6所示，具有在圓筒形孔部316的內壁滑動的滑動面423C?；钊?23的往復移動方向實質上是水平方向。連桿3 連結偏心軸部312和活塞423。S卩，連桿326的一端與偏心軸部312連結，另一端如圖6所示，通過插入到活塞銷孔423A的活塞銷425，與活塞423連結。連桿3 與活塞423 構成活塞組裝件440。S卩，在活塞423中，在與活塞423的軸心正交的方向上設置有活塞銷孔423A。而且，壓縮機構305具有被插入到活塞銷孔423A的活塞425。連桿326以能夠繞活塞銷425 的軸心旋轉的方式與活塞銷425連結。接著，參照圖6、圖7，對圓筒形孔部316和活塞423進行詳細的說明。如圖7所示， 圓筒形孔部316的軸向尺寸設定成當活塞423位于下止點時，活塞423的連桿3 側的端部從圓筒形孔部316的軸310側的端面316A伸出。另外，如圖7所示，圓筒形孔部316的內面包括平直部318，其在距上止點側規(guī)定的長度L的區(qū)間，內徑尺寸在軸向上形成一定；和錐形部317，其向下止點側去，內徑尺寸從 Dt增加到Db ( > Dt)。S卩，圓筒形孔部316具有錐形部317，該錐形部317在活塞423從上止點向下止點去的方向上內徑尺寸逐漸增大。另外，圓筒形孔部316具有作為軸310側的端部的端面316A。平直部318與錐形部317的邊界，是錐形部317的起點，是錐形角度的變化率大的彎曲部317A。如圖6、圖7所示，活塞423的外徑在全長范圍內形成相同尺寸。S卩，不是錐狀。在活塞423的外周面(滑動面423C)設置有多個凹部441A、441B、4411C、4412C?？拷鼔嚎s室 315的凹部441A、441B形成圍繞活塞423的外周一圈的圓環(huán)狀，各個空間容積形成6mm3，兩者的間隔設定為2mm。距離壓縮室315最遠的凹部4411C、4412C不是圓環(huán)狀。形成凹部4411C、4412C的主要目的在于，縮小活塞423與圓筒形孔部316的接觸面積，以及保持潤滑油306。通過凹部4411C、4412C保持潤滑油306，能夠潤滑活塞423與圓筒形孔部316的滑動面。因此，如果要進一步減輕活塞423的重量，則也可以加深或者增寬凹部4411C、4412C。圖6代表性地表示了凹部4412C，但是凹部4411C也具有同樣的形狀。凹部4412C 的輪廓是，從與凹部441A、441B平行的部分向連桿3 側的端部42 側逐漸縮小其寬度地延伸，終端部形成向壓縮室315側延伸的形狀。凹部4411C、4412C如圖6所示，以通過活塞銷孔423A的中心的軸線X為軸，對稱地形成，另外，其終端部延伸至活塞銷孔423A。因此，凹部4411C、4412C以圍繞活塞銷孔423A的方式設置，在端部42 形成有向凹部4411(、4412(的內側延伸出來的延伸部4230。延伸部423D形成活塞423的端部42 的一部分。像這樣，凹部4411C、4412C以向活塞423的徑向內側凹陷的方式形成，保持潤滑油306。由凹部4411C、4412C的圓筒形孔部316的內面(平直部318)形成的空間容積，形成為6mm3以上。但是，凹部4411C、4412C不與平直部318相對，所以假設一種假想的狀態(tài)。 在與凹部441B之間，以凹部4411C、4412C的最深部為基點設置1.5mm的間隔(包括后述的緣部442的尺寸的間隔)。如上所述，凹部4411C、4412C的容積能夠任意地設定。凹部4411C、4412C以圍繞活塞銷孔423A的方式設置。因此，與活塞銷孔423A連通。即，凹部4411C、4412C是第一凹部與第二凹部，該第一凹部和第二凹部形成于以通過活塞銷孔423A的中心的活塞423的軸心X對稱的位置。而且，凹部4411C、4412C經(jīng)由活塞銷孔423A連通。此外，凹部4411C、4412C的緣部442的截面角形成于約30°的傾斜面。凹部4411C、4412C在活塞423的表面設置于以軸心X為中心對稱的位置。在此情況下，不必在凹部441IC中設置延伸部423D，但通過形成相同的形狀，在組裝時就不必確認活塞423的上下方向，操作性提高。在上述結構中，被插入到活塞銷孔423A的活塞銷425貫通連桿326，由此，活塞 423構成活塞組裝件440，作為壓縮機構305進行組裝。在此情況下，如圖7所示，以延伸部 423D成為下面的方式配置。而且，如圖7所示，在活塞423位于下止點的狀態(tài)下，延伸部423D與圓筒形孔部 316的端面316A的角相對(抵接)?；钊?23與圓筒形孔部316的連桿3 側的端面316A 的尺寸關系設定成，成為這樣的狀態(tài)。即，當活塞423位于下止點時，活塞423與作為圓筒形孔部316的軸310側的端部的端面316A抵接的鉛直方向下側的部分，是作為滑動面423C 的一部分的延伸部423D。下面說明以上述方式構成的密閉型壓縮機的動作。對電動機構304通電，電動機構304的轉子303使軸310旋轉，偏心軸部312的旋轉運動通過連桿3 被轉換成往復運動，并傳到活塞423。由此，被插入到氣缸體314的圓筒形孔部316(壓縮室31 內的活塞 423，在圓筒形孔部316內往復運動。通過活塞423的往復運動，制冷劑氣體從冷卻系統(tǒng)(未圖示)被吸入到壓縮室315內，被壓縮后再次向冷卻系統(tǒng)噴出。供油通道313的下端部，通過軸310的旋轉，作為利用離心力的泵起作用。通過該泵的作用，密閉容器301的底部的潤滑油306通過供油通道313被吸向上方，從設置于偏心軸部312的供油通道和分支油路向各個方向噴出、飛散。從供油通道噴出的潤滑油306撞擊密閉容器301的頂面并飛散，主要用于進行壓縮機構305的冷卻和滑動部的潤滑，另外，來自分支油路的潤滑油306大致水平地向密閉容器301內的四周方向飛散，主要被供給活塞銷325和活塞423等，進行滑動部的潤滑。在活塞323的往復運動中，在壓縮行程的初期(下止點附近)，幾乎不會發(fā)生竄氣， 活塞423的滑動阻力也處于小的狀態(tài)。然后，在活塞423剛到達上止點的附近位置之前，壓縮室315內的壓力也進一步上升。在上止點側活塞423的滑動面423C與錐形部317的間隙變小，所以能夠降低竄氣的發(fā)生。換言之，在活塞423位于下止點的狀態(tài)下，潤滑油306從設置于圓筒形孔部316的上方壁的缺口部319被充裕地供給到形成于活塞423的滑動面423C的凹部4411C、4412C， 并被保持。潤滑油306的一部分被供給到凹部441A、441B，并被保持。因此，在活塞423向間隙窄的平直部318移動時，更多的潤滑油也被供給到由活塞423和平直部318形成的滑動部。因此，該潤滑油潤滑、密封滑動部。其結果是，能夠防止發(fā)生漏氣，提高體積效率。此外，圓筒形孔部316優(yōu)選具有設置于比錐形部317更靠活塞423的上止點側的平直部318。根據(jù)該結構，能夠在內徑尺寸在軸向上形成一定的平直部318中，形成在壓縮行程中壓力增加最大的上止點附近時的活塞423的密封部。在該密封部中，由于活塞423與圓筒形孔部316的最小間隙的軸向距離變長，所以防止伴隨制冷劑氣體的壓力增大而發(fā)生漏氣的作用大。另外，當活塞423位于下止點附近的錐形部317時，由于半徑方向間隙寬， 所以滑動損耗也減少。其結果是，能夠實現(xiàn)高效率化。另外，在活塞423位于下止點的狀態(tài)下，活塞423的連桿3 側的端部從圓筒形孔部316的軸310側的端部露出。因此，被飛散供油的大量的潤滑油306附著在所露出的活塞423的表面，隨著活塞423的往復移動，能夠將潤滑油306供給到滑動部、密封部。其結果是，能夠降低滑動損耗，與防止發(fā)生上述的漏氣配合地，實現(xiàn)高效率化。另外，通過將凹部4411C、4412C的緣部442形成傾斜面，能夠得到潤滑油306的楔形膜，能夠確實地在活塞423與圓筒形孔部316的間隙形成油膜。當活塞423位于下止點時，在圓筒形孔部316與活塞423的間隙內，活塞423的下止點側向鉛直下方側傾斜。但是，延伸部423D與圓筒形孔部316的端面316A的角抵接。因此，因活塞組裝件440的自重引起的傾斜，緣部442不會從圓筒形孔部316向鉛直下方偏移而與端面316A的下部角碰撞。因此，能夠抑制發(fā)生撞擊聲，實現(xiàn)低噪音。此外，連桿326以能夠圍繞活塞銷425的軸心旋轉的方式與活塞銷425連結。因此，活塞423不會繞軸心旋轉，延伸部423D確實地與端面316A的角抵接。另外，由于凹部4411C、4412C與活塞銷孔423A連通，所以在活塞423的下止點附近，飛散供油的潤滑油306形成循環(huán)路徑，冷卻活塞423。因該冷卻，活塞423的溫度下降， 隨之壓縮室315的溫度上升得到抑制，防止受熱引起的體積效率的下降。此外，在以電源頻率以下的運轉頻率進行逆變驅動的情況下，通過凹部441A、441B 的毛細管現(xiàn)象的保油性維持，迷宮效應的渦流的形成，以及伴隨制冷劑氣體中的泄漏氣流通過凹部441A、441B、4411C、4412C引起的減速流的形成等的疊加效果，能夠抑制制冷劑的泄漏。其結果是，能夠提高特別是在以電源頻率以下的低運轉頻域運轉密閉型壓縮機時的制冷能力和效率。在實施方式2中對該效果進行詳細的說明。(實施方式2)圖8是表示本發(fā)明的實施方式2中的密閉型壓縮機的活塞位于下止點的狀態(tài)的壓縮部的放大截面圖。圖9是表示該活塞位于上止點的狀態(tài)的壓縮部的放大截面圖。圖10 是本實施方式中的密閉型壓縮機的活塞組裝件的縱截面圖。圖11是表示本實施方式中的密閉型壓縮機的活塞處于壓縮行程的狀態(tài)的壓縮部的俯視圖。圖12是本實施方式中的密閉型壓縮機的針對曲柄角度的活塞側壓荷重的特性圖。在本實施方式中，對于壓縮機的整體結構，援引實施方式1的說明(包括符號)和圖4、圖5，主要說明與實施方式1不同的內容。
與實施方式1不同的部分是設置于活塞的凹部的結構，其他的結構與實施方式1 同樣。因此，此處主要說明結構不同的活塞。如圖8、圖9所示，活塞323的外徑在全長范圍形成相同尺寸，在其表面隔開規(guī)定間隔設置有三個凹部341A、341B、341C。凹部341A、341B、341C均在活塞323的表面形成圍繞內周一圈的圓環(huán)形狀。形成于距離壓縮室315最近的位置的凹部!MIA與位于第二個的位置的凹部!MlB 的圓筒形孔部316的內面(平直部318)形成的空間容積，分別設定為6mm3。另外，凹部341A 與凹部341B的間隔被設定為2mm。與位于第三個位置的凹部341C的圓筒形孔部316的內面(平直部318)形成的空間容積，形成為6mm3以上。但是，凹部341C不與平直部318相對，所以假設一種假想的狀態(tài)。在凹部341C與凹部341B之間，以凹部341C的最深部為基點設置有1.5mm的間隔(包括后述的緣部；342的尺寸的間隔)。凹部341C的一部分與活塞銷孔323A連通。凹部341C 以與實施方式1的凹部4411C、4412C同樣的目的形成。因此，凹部341C的容積能夠任意地設定。另外，在位于下止點的狀態(tài)下，活塞323的壓縮室相反側(連桿3 側)的端部 323B如圖8所示，從氣缸體314的軸側的端面316A露出長度A。活塞323形成這樣的尺寸。 換言之，圓筒形孔部316的軸向尺寸設定成當活塞323位于下止點時圓筒形孔部316的端面316A的角與端部32 抵接。端部32 是活塞323的連桿3 側的端與圓環(huán)形狀的凹部341C之間的外周面。此外，在氣缸體314中，與實施方式1同樣，在圓筒形孔部316的周壁上的潤滑油 306所注入的上方壁，設置有缺口部319。通過缺口部319，在活塞323位于下止點的狀態(tài)下至少凹部341C露出。換言之，凹部341C，在設置有多個凹部341A、341B、341C的結構中，定義為凹部的一部分。另外，凹部341C形成為，如圖8所示，在活塞323到達下止點的位置的狀態(tài)下，其全部都位于距離圓筒形孔部316的端面316A長度B的上止點側的位置。另外，活塞323的壓縮室315側的端面323C，以長度C的距離位于錐形部317側。此外，如圖10所示，凹部 341C的緣部342在截面中具有大致傾斜30°的形狀。圖11表示在壓縮行程中曲柄角度為320deg時的活塞323的配置。如圖12所示， 該曲柄角度為320deg是活塞323的側壓荷重變成最大的角度。該最大側壓荷重作用于圓筒形孔部316的水平方向側面的側壓荷重滑動部。此時，平直部318和錐形部317的彎曲部317A，位于活塞323的凹部341C的寬度范圍內。此外，在圖11中，為了容易理解彎曲部 317A位于凹部341C的寬度范圍內的情況，將活塞323與圓筒形孔部316的平直部318的余裕(clearance)放大表示。下面說明以上述方式構成的密閉型壓縮機的動作。通過向電動機構304通電，電動機構304的轉子303使軸310旋轉，偏心軸部312的旋轉運動通過連桿3 被轉換成往復運動，傳向活塞323。由此，活塞323在圓筒形孔部316內往復運動?；钊?23從圖8所示的下止點位置進入壓縮制冷劑氣體的壓縮行程，在向圖9所示的上止點側移動的中途的壓縮初期的狀態(tài)下，壓縮室315內的壓力上升小。因此，即使形成于圓筒形孔部316的錐形部317與活塞323的滑動面(外周面)的余裕較大，根據(jù)潤滑油的密封效果，也基本上不會發(fā)生竄氣。另外，因余裕大，活塞323的滑動阻力也小。然后，壓縮行程進行，當曲柄角度變成320deg時，活塞323位于圖11所示的位置。 此時，活塞323的側壓荷重如圖12所示變成最大值。在實施方式1中說明過的圖3所示的結構中，側壓荷重變成最大時，在作為錐形部 217的起點的彎曲部217A，活塞223的側面的滑動部位局部地表面壓力上升，容易變成摩擦的狀態(tài)。其結果是，有可能導致潤滑狀態(tài)惡化，滑動聲音增大等。但是，在本實施方式中，作為錐形部317的起點的圓錐角度的變化率大的彎曲部 317A，位于活塞323的凹部341C的寬度范圍內。此外，由于確保了凹部341C的深度，所以在面對凹部341C的狀態(tài)下，彎曲部317A也不會離開凹部341C的底部。因此，即使側壓荷重增大，在難以形成油膜的彎曲部317A也不會發(fā)生潤滑狀態(tài)下降，局部摩擦而產(chǎn)生滑動聲音的情況。然后，壓縮行程繼續(xù)進行，壓縮室315內的制冷劑氣體的壓力逐漸上升，在活塞 323剛到達圖9所示的上止點的附近位置之前，壓縮室315內的壓力也進一步上升。在上止點側，活塞323的滑動面與錐形部317的間隙變小，所以能夠減少竄氣。此時，形成于圓筒形孔部316的平直部318與錐形部317相比，減少增大至規(guī)定的噴出壓力的制冷劑氣體的泄漏。在活塞323位于下止點的狀態(tài)下，活塞323的連桿3 側以從氣缸體314中露出的方式形成。而且，從軸310的上端飛散的潤滑油306，從設置于圓筒形孔部316的上方壁的缺口部319向形成于活塞323的滑動面的凹部341C充裕地供給，并被保持。潤滑油306 的一部分被供給到凹部;341A、341B。由此，在壓縮行程中，供給到氣缸體314的圓筒形孔部 316的內周面與活塞323的滑動面的間隙的潤滑油增多。另外，在活塞323向上止點移動的中途，活塞323全部都位于圓筒形孔部316內。 因此，被保持于凹部341A、341B、341C的潤滑油306難以從圓筒形孔部316中跑出。另外， 潤滑油306也容易向滑動阻力變得最大的平直部318輸送。此外，活塞323的壓縮室側的端面323C在下止點中以圖8的長度C的距離位于錐形部317側。因此，在壓縮行程中活塞323從下止點向上止點移動時，附著在活塞323的表面的潤滑油306的一部分向上止點側移動，并且附著在圓筒形孔部316的表面的潤滑油306 的一部分也隨著活塞323的移動，被卷入供給到活塞323與圓筒形孔部316的間隙。另外，在圖8所示的狀態(tài)下，活塞323的壓縮室315側的端面位于錐形部317。因此，與活塞323位于平直部318的情況相比，活塞323與圓筒形孔部316的間隙處于大的狀態(tài)。因此，被保持于該間隙的空間的潤滑油306的量也多。因此，在活塞323向間隙窄的平直部318移動時，更多的潤滑油也被供給到由活塞 323和平直部318形成的滑動部，能夠潤滑、密封該滑動部。其結果是，能夠防止發(fā)生漏氣， 提高體積效率。該結構也能適用于實施方式1。另外，由于凹部341C呈圓環(huán)形狀設置于活塞323的滑動面，所以例如，向活塞323 的軸向擴大凹部;M1C的寬度等，能夠使凹部341C的面積最大化。根據(jù)以上的結構，能夠最大限度地減少圓筒形孔部316(壓縮室315)與活塞323 的滑動面積，降低滑動阻力。另外，能夠均勻穩(wěn)定地向活塞323的整周的潤滑部、密封部供給潤滑油306。因此，能夠防止因不均勻不穩(wěn)定的供油引起的潤滑不佳和密封性下降。
此外，凹部341C的緣部342由在截面形狀中相對于活塞323的軸向表面大約傾斜 30°的面構成。因此，當活塞323往復移動時，被保持在凹部341C內的潤滑油306，在凹部 341C內帶有勢能。而且，沿著凹部341C的緣部342的傾斜被吸入到活塞323與圓筒形孔部316的間隙，通過進入該間隙起作用，以使矯正活塞323的傾斜。像這樣，在活塞323與圓筒形孔部316的間隙產(chǎn)生所謂的楔形膜作用。其結果是，根據(jù)潤滑油306的楔形膜效應，活塞323的傾斜被矯正而變小，活塞323 的整周的與圓筒形孔部316的間隙變得均勻。因此，特別是潤滑油360容易送往間隙窄的上止點附近的滑動部、密封部，能夠降低不可避免的局部的金屬接觸的頻率。此外，凹部341C的緣部342的角度不限于大約30°。如上所述，只要是當活塞323 往復移動時，容易產(chǎn)生保持在凹部341C內的潤滑油306被吸入到活塞323與圓筒形孔部 316的間隙中的楔形膜作用的角度即可。即，緣部342的角度根據(jù)活塞323的往復速度等適當設定即可。在本實施方式中，緣部342與活塞323的軸向表面的角度優(yōu)選25°至35°的范圍。但是，也可以是45°以下的傾斜角度，或者形成具有同等的曲面形狀的截面形狀，且保持在凹部MIC內的潤滑油306被吸入到活塞323與圓筒形孔部316的間隙間的角度。其結果是，能夠向氣缸體314與活塞323之間供給更多的潤滑油306，能夠良好地保持潤滑油306以提高密封性。此外，伴隨供給充裕的潤滑油306，能夠減輕活塞323的滑動阻力，由此能夠提高壓縮效率，并且能夠降低輸入，實現(xiàn)高效率化。此外，該結構也可以適用于實施方式1的凹部4411C、4412C。另外，活塞組裝件340采用如下的懸臂支承結構僅用插入設置在圓筒形孔部316 內的活塞323的滑動部來支承活塞組裝件340的自重。因此，特別是在活塞323從圓筒形孔部316中露出最多的下止點附近，在活塞323與圓筒形孔部316的間隙內，活塞323的下止點側向鉛直下方一側傾斜。但是，凹部341C的連桿側的緣部342位于比圓筒形孔部316的端面316A更靠上止點側。而且，活塞323的端部32 與圓筒形孔部316的端面316A的角變成抵接的狀態(tài)。 因此，因活塞組裝件340的自重引起的傾斜，凹部341C的緣部342不會從圓筒形孔部316 向鉛直下方偏移而與端面316A的下部角碰撞。因此，能夠抑制產(chǎn)生碰撞聲音，實現(xiàn)低噪音。另外，凹部341C的一部分與活塞銷孔323A連通。即，優(yōu)選凹部341C的上側與下側通過活塞銷孔323A連通。根據(jù)該結構，在下止點附近，向活塞323上部飛散供油的潤滑油 306形成通過圓環(huán)形狀的凹部341C，經(jīng)由活塞銷孔323A的端面向下方排出的循環(huán)路徑。此時，被高溫、高壓的制冷劑氣體加熱的活塞323，被通過循環(huán)路徑的溫度較低的潤滑油306 冷卻。通過該冷卻，活塞323的溫度下降，隨之壓縮室315的溫度上升得到抑制，能夠防止受熱引起的體積效率下降。另外，在以電源頻率以下的運轉頻率進行逆變驅動的情況下，特別是在30r/sec 以下的低速運轉時，活塞323的往復運動速度變慢，而且通過軸310的泵作用而供給的潤滑油306的供油量減少。因此，從偏心軸部312向密閉容器301內散布的潤滑油306的量減少。但是，在下止點附近至少凹部341C從圓筒形孔部316露出。因此，潤滑油306主要貯存在凹部341C中并被供給到密封部。另外，利用凹部341A、341B的毛細管現(xiàn)象來維持保油性，并且形成迷宮效應的渦流。此外，制冷劑氣體的泄漏氣流通過凹部;341A、341B、341C后，形成縮流的減速流。通過該迷宮效果的渦流形成以及縮流的減速流的形成等的疊加效果，能夠抑制制冷劑的泄漏。其結果是，能夠提高特別是在電源頻率以下的低運轉頻率區(qū)域運轉密閉型壓縮機時的冷凍能力和效率。下面，使用圖13至圖15，對本實施方式中的密閉型壓縮機的性能系數(shù) (C. 0. P. Coefficiency of Performance)的確認實驗的結果進行說明。性能系數(shù)是冷凍能力對施加輸入之比，一般用作表示壓縮機的效率的指標。另外，在以下的試驗中，制冷劑使用R600a(異丁烷)。另外，運轉頻率是27r/sec，作為接近在冷藏庫中運轉的條件的運轉條件，蒸發(fā)溫度是-30°C，冷凝溫度是40°C。圖13是針對凹部341A、341B的空間容積的性能系數(shù)的特性圖。圖14是針對相鄰的凹部341A、341B、341C相互的距離的性能系數(shù)的特性圖。圖15是針對壓縮機的運轉頻率變化的性能系數(shù)的特性圖。在圖13中，縱軸是壓縮機的性能系數(shù)，橫軸是由凹部341A、341B的截面和活塞323 的外徑的延長面圍成的空間容積的總和。S卩，圖13所示的試驗結果，是將壓縮室315側的凹部定義為截面積小的多個凹部 341A、341B然后實施的結果。但是，并不限于多個凹部，也可以作為形成于獲得圖13所示結果的容積的一個凹部。由圖13可知，凹部;341A、341B的空間容積優(yōu)選0.25mm3 25mm3的范圍T。通過這樣來設定，與空間容積小于0. 25mm3的情況和大于25mm3的情況相比，能夠獲得高的性能系數(shù)。接著，基于圖14，對相鄰的凹部341A、341B、341C間的距離S的影響進行說明。在圖14中，縱軸是壓縮機的性能系數(shù)，橫軸是相鄰的凹部341A、341B、341C間的距離S。如圖14所示，以凹部341A、341B、341C之間的距離為Imm以上的方式分開形成，由此性能系數(shù)(C.0.P)提高。這可以推測為，通過將相鄰的凹部341A、341B、341C的相互距離 S設定為Imm以上，活塞323的表面與圓筒形孔部316的間隙縮小。因此，制冷劑氣體與潤滑油306的混合流的流速增大，由此混合流被減壓，其結果是，可推測為，來自活塞323與圓筒形孔部316的間隙的泄漏量進一步減少。因此，通過進一步減少向壓縮室相反側的泄漏量，能夠防止體積效率下降，提高壓縮機的效率。另外，在本實施方式中，凹部;341A、341B、;341C以相鄰的凹部;M1A、341B、;M1C相互的距離為Imm以上的方式分開形成。由此，除了上述效果外，任一個凹部341A、341B、341C 內的油變得不連續(xù)，在密封性下降的情況下，能夠利用其他的凹部保持密封性。接著，基于圖15，對在制冷循環(huán)中組裝本實施方式的壓縮機，在預先設定的運轉負載條件(一定的條件)下改變壓縮機的運轉頻率時的性能系數(shù)的特性進行說明?？v軸表示壓縮機的性能系數(shù)，橫軸表示驅動活塞的運轉頻率。此外，為了比較，作為現(xiàn)有例，表示將與本實施方式同等規(guī)格的壓縮機(氣缸容積10ml，27r/sec運轉時的能力74W)組裝在同樣的制冷循環(huán)中，以設定成相同的運轉負載條件的狀態(tài)，在運轉頻率大約為20至大約45r/ sec的范圍運轉時的結果。在該現(xiàn)有的壓縮機中，在圓筒形孔部中沒有錐形部，另外在活塞上不形成凹部MIC。由圖15可知，在冷藏庫等冷卻系統(tǒng)中，在降低耗電效果大而運轉頻率低的情況下，與現(xiàn)有的壓縮機相比，性能系數(shù)得到大幅的改善。因此，活塞323與圓筒形孔部316的密封性進一步改善，能夠減少泄漏量。一般而言，在低速旋轉區(qū)域中，冷凍能力小，來自活塞323與圓筒形孔部316的間隙的泄漏損耗相對于冷凍能力的比例增大，所以壓縮機的效率下降。但是，在本實施方式中，通過潤滑油306的穩(wěn)定密封和迷宮式密封效應，能夠減少來自活塞323與圓筒形孔部 316的間隙的泄漏量。因此，能夠防止伴隨體積效率下降的壓縮機效率的極大下降，能夠大幅降低冷卻系統(tǒng)的耗電。如上所述，在本實施方式的密閉型壓縮機中，能夠避免活塞323與圓筒形孔部316 間的局部接觸，同時能夠使滑動面積變得最小，使滑動損耗最小。而且，能夠將有助于活塞 323與圓筒形孔部316之間的密封性的潤滑油306，穩(wěn)定地供給到活塞323與圓筒形孔部 316間，確實地保持在活塞323與圓筒形孔部316之間。其結果是，能夠防止成為磨損和噪音的原因的金屬接觸，提高可靠性，而且能夠降低噪音的發(fā)生。此外，通過穩(wěn)定確保潤滑油306來確保密封性，提高體積效率，結果能夠提高壓縮機的效率。因此，能夠同時解決高效率、可靠性、防止噪音的發(fā)生，能夠同時解決局部相反的課題。如上所述，根據(jù)實施方式1、2，能夠縮短圓筒形孔部316的全長，使密閉型壓縮機小型化，而且能夠防止接觸噪音的發(fā)生，降低磨損的發(fā)生。像這樣能夠同時實現(xiàn)密閉型壓縮機的高效率、低噪音、高可靠性。產(chǎn)業(yè)上的可利用性根據(jù)本發(fā)明，能夠提高密閉型壓縮機的壓縮效率，并且抑制活塞與圓筒形孔部的碰撞聲音。該密閉型壓縮機能夠廣泛地應用于使用空調機和自動售賣機等制冷循環(huán)的設備
的密閉型壓縮機。
符號說明
114、214、314 氣紅體
114A、214A、319 缺口部
116、216、316 圓筒形孔部
123、223、323、423 活塞
123B.223B 下端部
226、326 連桿
141A、141B、241A、241B 槽
141C、241C、341A、341B、341C、441A、441B、4411C、4412C 凹部
216A、316A、323C 端面
217,317 錐形部
217A、317A 彎曲部
218,318 平直部
242、342、442 緣部
301密閉容器
302 定子
303 轉子
304 電動機構
305 壓縮機構306 潤滑油310 軸311 主軸部312 偏心軸部313供油通道315 壓縮室320 軸承部323A、423A 活塞銷孔323B 端部340、440 活塞組裝件325、425 活塞銷423B 端部423C 滑動面423D 延伸部
權利要求
1.一種密閉型壓縮機，其特征在于，包括 在底部貯存潤滑油的密閉容器； 配置于所述密閉容器內的電動機構；和配置于所述密閉容器內，由所述電動機構驅動的壓縮機構， 所述壓縮機構具有軸，其具有由所述電動機構旋轉驅動的主軸部，和形成于所述主軸部的偏心軸部； 氣缸體，其具有構成壓縮室的圓筒形孔部，和以能夠使所述主軸部旋轉的方式支承所述主軸部的軸承部，且以所述圓筒形孔部的軸心與所述軸承部的軸心正交的方式配置有所述圓筒形孔部和所述軸承部；活塞，其以能夠往復移動的方式插入到所述圓筒形孔部內，且具有在所述圓筒形孔部的內壁滑動的滑動面；和連結所述偏心軸部和所述活塞的連桿，所述圓筒形孔部具有在所述活塞從上止點向下止點去的方向上內徑尺寸逐漸增大的錐形部，和所述軸側的端部，所述活塞的往復移動方向實質上是水平方向，在所述活塞的滑動面設置有凹部，該凹部向所述活塞的徑向內側凹陷，保持所述潤滑油，并且當所述活塞位于所述下止點時，所述活塞與所述圓筒形孔部的所述軸側的所述端部抵接的鉛直方向下側的部分，是所述滑動面的一部分。
2.如權利要求1所述的密閉型壓縮機，其特征在于在所述活塞在與所述活塞的軸心正交的方向上設置有活塞銷孔， 所述壓縮機構還具有插入到所述活塞銷孔的活塞銷， 所述連桿以能夠繞所述活塞銷的軸心旋轉的方式與所述活塞銷連結， 所述滑動面具有延伸部，該延伸部從所述連桿側的端部向所述凹部延伸，當所述活塞位于所述下止點時，抵接到所述圓筒形孔部的所述軸側的所述端部。
3.如權利要求2所述的密閉型壓縮機，其特征在于所述凹部是多個凹部中的一個，所述多個凹部包括第一凹部和第二凹部，該第一凹部和第二凹部形成于與通過所述活塞銷孔的中心的所述活塞的軸心對稱的位置， 所述第一凹部和所述第二凹部，經(jīng)由所述活塞銷孔連通。
4.如權利要求1所述的密閉型壓縮機，其特征在于所述凹部具有在所述活塞的外周方向上延伸的圓環(huán)形狀。
5.如權利要求4所述的密閉型壓縮機，其特征在于所述圓筒形孔部還具有設置于比所述錐形部更靠所述活塞的所述上止點側的平直部，和作為所述錐形部與所述平直部的邊界的彎曲部，所述彎曲部的位置和所述凹部的位置被設定成，當所述活塞位于所述活塞的側壓荷重為最大的位置時，所述彎曲部位于所述凹部的所述活塞的軸心方向的寬度的范圍內。
6.如權利要求5所述的密閉型壓縮機，其特征在于所述凹部的深度以如下方式設定當所述活塞位于所述活塞的側壓荷重為最大的位置、且所述彎曲部位于所述凹部的所述活塞的軸心方向的寬度的范圍內時，所述彎曲部從所述凹部的底部離開。
7.如權利要求4所述的密閉型壓縮機，其特征在于所述凹部是多個凹部中的一個，所述多個凹部包括圓環(huán)狀的第一凹部；和圓環(huán)狀的第二凹部，該第二凹部位于比所述第一凹部更靠所述壓縮室側的位置，在所述活塞的外周方向上延伸，所述第二凹部的空間容積是0. 25mm3以上，25mm3以下。
8.如權利要求7所述的密閉型壓縮機，其特征在于所述第一凹部與所述第二凹部的間隔是Imm以上。
9.如權利要求1所述的密閉型壓縮機，其特征在于所述圓筒形孔部具有平直部，該平直部設置于比所述錐形部更靠所述活塞的所述上止點側。
10.如權利要求9所述的密閉型壓縮機，其特征在于當所述活塞位于所述下止點時，所述活塞的所述壓縮室側的端面位于所述圓筒形孔部的錐形部。
11.如權利要求1所述的密閉型壓縮機，其特征在于在所述氣缸體中的所述圓筒形孔部的所述軸側端部的上部設置有缺口部，該缺口部當所述活塞位于所述下止點時使所述凹部的一部分露出。
12.如權利要求1所述的密閉型壓縮機，其特征在于作為從所述滑動面向所述凹部的邊界的緣部的截面形狀，具有相對于所述活塞的軸向表面具有45°以下的傾斜角度、或者同等的曲面形狀的形狀。
全文摘要
在密閉型壓縮機中，活塞具有在圓筒形孔部的內壁滑動的滑動面，且以能夠往復移動的方式插入到圓筒形孔部內。連桿連結偏心軸部與活塞。圓筒形孔部具有在活塞從上止點向下止點去的方向上內徑尺寸逐漸增大的錐形部，和軸側的端部?；钊耐鶑鸵苿臃较驅嵸|上是水平方向。在活塞的滑動面設置有凹部，該凹部向活塞的徑向內側凹陷，保持潤滑油。另外當活塞位于下止點時，活塞與圓筒形孔部的軸側的端部抵接的鉛直方向下側的部分，是滑動面的一部分。
文檔編號F04B39/02GK102597518SQ201080048808
公開日2012年7月18日 申請日期2010年10月27日 優(yōu)先權日2009年10月27日
發(fā)明者小林正則 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社