(57)【要約】【課題】密閉型圧縮機の両持ち軸受における運転時のバランスに関して、効率や信頼性の向上と、騒音と振動の低減を図る。【解決手段】副軸部１１３の偏心軸部１１２側端部に第１バランスウェイト１３０を設け、主軸部１１１の偏心軸部１１２側端部に第２バランスウェイト１１１ａを設けた構成とすることで、圧縮機の小型化を損なうことなく、十分な第１バランスウェイト１３０および第２バランスウェイト１１１ａを設けることが出来るため、騒音や振動が低下させることが出来る。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器内に潤滑油を貯溜するとともに電動要素と前記電動要素によって駆動される圧縮要素を収容し、前記圧縮要素は偏心軸部と前記偏心軸部を挟んで上下に同軸状に設けた副軸部および主軸部とを有したシャフトと、圧縮室を備えたシリンダブロックと、前記シリンダブロックに備えられ前記主軸部を軸支する主軸受と、前記シリンダブロックに備えられ前記副軸部を軸支する副軸受と、前記圧縮室内で往復運動するピストンと、前記ピストンと前記偏心軸部とを連結する一体形成した連結手段とを備えており、前記副軸部の前記偏心軸部側端部に第１バランスウェイトを設け、前記主軸部の前記偏心軸部側端部に第２バランスウェイトを設け、前記主軸受を前記シリンダブロックとは別部材で構成し、前記第１バランスウェイトを前記副軸部と別部材で構成した密閉型圧縮機。
【請求項２】
前記副軸部と前記第１バランスウェイトはネジで固着された請求項１記載の密閉型圧縮機。
【請求項３】
前記副軸部と前記第１バランスウェイトはリベット止めで固着された請求項１記載の密閉型圧縮機。
【請求項４】
前記副軸部の前記偏心軸部側端部と前記第１バランスウェイトに凹凸嵌合によって位置決めされる嵌合部を設けた請求項１から３のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。
【請求項５】
前記副軸部と前記副軸受の摺動部は前記副軸部の両端部から前記ネジまたは前記リベットの貫通孔直径の１／２以上離れている請求項１から４のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷蔵庫、エアーコンディショナー、冷凍冷蔵装置等に用いられる密閉形圧縮機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、家庭用冷凍冷蔵庫等の冷凍装置に使用される密閉型圧縮機については、消費電力の低減や静音化が強く望まれている。こうした中、潤滑油の低粘度化や、インバーター駆動による圧縮機の低回転化（例えば、家庭用冷蔵庫の場合、１２００ｒ／ｍｉｎ程度）が進んできている。一方、オゾン破壊係数がゼロであるＲ１３４ａやＲ６００ａに代表される温暖化係数の低い自然冷媒である炭化水素系冷媒等への対応が前提となってきている。また、従来採用されていたシャフトを２ヵ所以上で保持する両持ち軸受という方法は、摺動ロスを減らし消費電力を低減する要素技術として有効である（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
以下、図面を参照しながら、上述した従来の密閉型圧縮機について説明する。
【０００４】
図８は従来の圧縮機の縦断面図である。図９は従来の圧縮機の平面断面図である。
【０００５】
図８、図９において、密閉容器１内には、冷媒２が充満しており、巻線部３ａを保有する固定子３と回転子４からなる電動要素５と、電動要素５によって駆動される圧縮要素６をサスペンションスプリング７によって弾性的に収容する。
【０００６】
シャフト１０は、回転子４を圧入固定した主軸部１１および主軸部１１に対し偏心して形成された偏心部１２と、主軸部１１と同軸に設けられた副軸部１３、偏心部１２と副軸部１３の間にシャフト１０と一体成型されたバランスウェイト１０ａを有する。また、主軸部１１と偏心部１２との間には主軸部１１および偏心部１２の直径より小さい直径をもつジョイント部１４を有する。シリンダブロック１６は、略円筒形の圧縮室１７を有するとともに、主軸部１１を軸支する主軸受１８を備え、上方に副軸部１３を軸支する副軸受１９が固定されている。ピストン２０はシリンダブロック１６の圧縮室１７に往復摺動自在に挿入されており、連結手段２１を介して偏心部１２と連結されている。なお、連結手段小端部２１ｂはピストンピン２２によってピストン２０と連結され、連結手段大端部２１ａは偏心部１２と連結されている。
【０００７】
以上のように構成された密閉型圧縮機について以下その動作を説明する。
【０００８】
電動要素５の回転子４はシャフト１０を回転させ、偏心部１２の回転運動が連結手段２１を介してピストン２０に伝えられることでピストン２０は圧縮室１７内を往復運動する。それにより、冷媒ガスは冷却システム（図示せず）から圧縮室１７内へ吸入・圧縮された後、再び冷却システムへと吐き出される。
【０００９】
この圧縮作用を行う際、ピストン２０が往復運動を行うことにより、不平衡力である往復動慣性力が生じる。この往復動慣性力を、ピストン２０と逆位相となるよう偏心部１２と副軸部１３の間にバランスウェイト１０ａを設けることで釣り合わせ、水平方向におけるピストン２０の往復動慣性力はある程度相殺される。
【００１０】
【特許文献１】
実開昭５２−１３９４０７号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成では、ピストン２０の上側だけにバランスウエイト１０ａを有しているため、ピストン２０の往復動慣性力による水平方向の不釣合力は相殺できるが、垂直方向であるシャフト１０の軸心方向に不釣合力が残ってしまい、その結果この不釣合い力は圧縮要素６および電動要素５を振動させ、この振動はサスペンションスプリング７を介して密閉容器１を振動させてしまうため、圧縮機の振動を十分に低減できないという欠点があった。
【００１２】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、運転時の振動が低く、組立て性がよく、かつ信頼性の高い密閉型圧縮機を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の発明は、密閉容器内に潤滑油を貯溜するとともに電動要素と前記電動要素によって駆動される圧縮要素を収容し、前記圧縮要素は偏心軸部と前記偏心軸部を挟んで上下に同軸状に設けた副軸部および主軸部とを有したシャフトと、略円筒形の圧縮室を備えたシリンダブロックと、前記シリンダブロックに備えられ前記主軸部を軸支する主軸受と、前記シリンダブロックに備えられ前記副軸部を軸支する副軸受と、前記圧縮室内で往復運動するピストンと、前記ピストンと前記偏心軸部とを連結する連結手段とを備えており、前記副軸部の前記偏心軸部側端部に第１バランスウェイトを設け、前記主軸部の前記偏心軸部側端部に第２バランスウェイトを設け、前記連結手段は一体形成したコネクティングロッドであり、前記主軸受を前記シリンダブロックとは別部材で構成し、前記第１バランスウェイトを前記シャフトと別部材で構成することで、ピストンが往復運動を行うことにより生じる不平衡力を水平方向、垂直方向共に釣り合わすことによって、不平衡力を相殺することが出来ると共に圧縮機の組立てが容易であるという作用を有する。
【００１４】
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、前記副軸部と前記第１バランスウェイトはネジで固着されたものであり、請求項１に記載の発明の作用に加えて、第１バランスウエイトを簡単に取付けることが出来るため、圧縮機の組立てが容易であるという作用を有する。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記副軸部と前記第１バランスウェイトはリベット止めで固着されたものであり、請求項１に記載の発明の作用に加えて、第１バランスウエイトを簡単に取付けることが出来るため、圧縮機の組立てが容易であるという作用を有する。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３に記載の発明において前記副軸部の前記偏心軸部側端部と前記第１バランスウェイトに凹凸嵌合によって位置決めされる嵌合部を設けたものであり、請求項１から請求項３に記載の発明の作用に加えて、第１バランスウエイトを副軸部の適切な位置に固着出来るという作用を有する。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４に記載の発明において、副軸部と前記副軸受の摺動部は前記副軸部の両端部から前記貫通孔の直径の１／２以上離れているように構成したものであり、請求項１から請求項４に記載の発明の作用に加えて、副軸部に第１バランスウエイトの固着する際に副軸部が若干変形しても、その影響を副軸部と前記副軸受の摺動部が受けないことにより摺動部の耐磨耗性を向上することができるという作用を有する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による圧縮機の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１による密閉型圧縮機の縦断面図である。図２は、同実施の形態の平面断面図である。図３は、同実施の形態の要部拡大図である。図４は、同実施の形態の要部斜視図である。図５は、同実施の形態の要部断面図である。
【００２０】
図１、図２、図３、図４、図５において、密閉容器１０１内には、冷媒１０２が充満しており、巻線部１０３ａを保有する固定子１０３と回転子１０４からなる電動要素１０５と、電動要素１０５によって駆動される圧縮要素１０６をサスペンションスプリング１０７によって弾性的に収容する。
【００２１】
シャフト１１０は、回転子１０４を圧入固定した主軸部１１１および主軸部１１１に対して偏心して形成された偏心軸部１１２と、主軸部１１１の偏心軸部１１２側端部にシャフト１１０と一体に設けられた第２バランスウェイト１１１ａと、主軸部１１１と同軸に設けられた副軸部１１３と、偏心軸部１１２と副軸部１１３の間を接続するジョイント部１１２ａを有する。また副軸部１１３には軸心方向に貫通する貫通孔１１３ａと凹部１１３ｂを有し、第１バランスウェイト１３０にはこの貫通孔１１３ａと凹部１１３ｂに対応する位置にネジ孔１３０ａと凸部１３０ｂを設けており、凹部１１３ｂと凸部１３０ｂが嵌め合わせられた後、ネジ１３１が貫通孔１１３ａの反偏心軸側より挿入されネジ孔１３０ａと締結されることによって、副軸部１１３に固着される。
【００２２】
シリンダブロック１１６は、略円筒形の圧縮室１１７を有するとともに上方に副軸部１１３を軸支する副軸受１１９を有し、下方に主軸部１１１を軸支する主軸受１１８がネジ１２３により固着されている。ピストン１２０はシリンダブロック１１６の圧縮室１１７に往復摺動自在に挿入され、偏心軸部１１２との間は連結手段大端部１２１ａと連結手段小端部１２１ｂとそれらを連結する連結部１２１ｃが一体成形された連結手段１２１によってピストンピン１２２を介して連結されている。なお連結手段は連結手段大端部１２１ａと連結手段小端部１２１ｂともに高い精度の円筒度および真円度を有する環状形状にするため、それぞれの穴においてマンドレルに棒状の砥石を組み込み、回転と往復運動を与え、内径部を加圧しながら面接触加工するといったホーニング加工がされている。
【００２３】
また、副軸受１１９と副軸部１１３の摺動部１４０の両端１４０ａから副軸部両端１４０ｂまでの距離１４０ｃは、少なくとも貫通孔１１３ａの直径の１／２以上離れている。
【００２４】
以上のように構成された密閉型圧縮機について以下その組立て方を簡単に説明する。
【００２５】
ピストン１２０は、ピストンピン１２２によって連結手段１２１と一体化されたのち、シリンダブロック１１６の圧縮室１１７に挿入される。シャフト１１０は主軸部１１１に主軸受１１８を挿入した後、主軸部１１１に回転子１０４が圧入固定されている。この状態でシャフト１１０は、まず副軸部１１３から連結手段大端部１２１ａ、副軸受１１９の順に挿入される。副軸部１１３が副軸受１１９に挿入されると同時に偏心軸部１１２は連結手段大端部１２１ａに挿入される。その後、主軸受１１８をネジ１２３によってシリンダブロック１１６に固着させる。
【００２６】
その後、第１バランスウェイト１３０の凸部１３０ｂを副軸部１１３の凹部１１３ｂに嵌め合わせたのち、ネジ１３１を副軸部１１３の上方より貫通孔１１３ａに挿入し、ネジ孔１３０ａと締結することで、副軸部１１３と第１バランスウェイト１３０を固着させる。
【００２７】
以上のように構成された密閉型圧縮機について、以下その動作を説明する。
【００２８】
電動要素１０５の回転子１０４はシャフト１１０を回転させ、偏心軸部１１２の回転運動が連結手段１２１を介してピストン１２０に伝えられることでピストン１２０は圧縮室１１７内を往復運動する。それにより、冷媒ガスは冷却システム（図示せず）から圧縮室１１７内へ吸入・圧縮された後、再び冷却システムへと吐き出される。
【００２９】
この圧縮作用を行う際、ピストン２０には大きな往復動慣性力が生じるため、ここが最大の加振源となり振動が発生する。この振動は圧縮要素１０６および電動要素１０５からなる機械部に伝わり、機械部からサスペンションスプリング１０７を介して密閉容器１０１へと伝わっていくが、このピストン１２０の往復動慣性力を出来る限り小さくするため、ピストン１２０と逆位相となるように第１バランスウェイト１３０と第２バランスウェイト１１１ａを備えて釣り合わせている。すなわちピストン１２０が圧縮工程の最終点である上死点に達する時には第１バランスウェイト１３０および第２バランスウェイト１１１ａの重心は、水平断面における反ピストン側のピストン軸心上に位置し、また、ピストン１２０が吸入工程の最終点である下死点に達する時には第１バランスウェイト１３０および第２バランスウェイト１１１ａの重心は、水平断面におけるピストン側のピストン軸心上に位置することによって、ピストン１２０の往復動慣性力は水平方向、垂直方向共に相殺される。
【００３０】
したがって、本実施の形態の構成によると簡単な組立て方法を用いて第１バランスウェイト１３０および第２バランスウェイト１１１ａを設けることができ、ピストン１２０の往復動慣性力を水平方向、垂直方向共に相殺できるため、騒音や振動が低下させることができるという効果が得られる。
【００３１】
また、第１バランスウエイト１３０と第２バランスウエイト１１１ａを設けるために、連結手段大端部１２１ａを分割した上で組立てを行うといった方法が考えられるが、この方法では連結手段大端部１２１ａは組立て前に円筒度、真円度の精度を良くしても、組立て段階において分割された連結手段大端部１２１ａを結合する作業が必要で、この結合の際にマイクロメーターレベルの精度管理するのが非常に難しいという欠点があるが、本実施の形態の構成によると連結手段１２１は一体成形することができるので、ホーニング加工によって連結手段大端部１２１ａの孔の円筒度、真円度の精度を高めたままの状態で組立てを行うことができるため、圧縮機の信頼性を高めることが出来る。例えば、連結手段１２１を一体成形することで連結手段大端部１２１ａの真円度、円筒度共に５μｍ以下といったレベルに管理することができ、このような高い精度の真円度、円筒度を有することによって、圧縮工程で大きな面圧を受けても片当たりによって金属接触することがなく摺動部において高い信頼性が得られる。
【００３２】
また、圧縮機は冷媒や冷凍能力に応じて多数の異なった気筒容積の圧縮機が存在し、気筒容積によってピストン１２０の径および重量等が変わるが、第１バランスウェイト１３０を別部材にすることによって、厚さや形状を任意に調整することが出来、異なる気筒容積の圧縮機においてもピストン１２０の往復動慣性力を容易に相殺できるという効果を得ることが出来る。
【００３３】
また、圧縮機の組立てにあたって長い時間を有するピストン１２０、ピストンピン１２２、連結手段１２１を一体化する作業、および回転子１０４とシャフト１１０の圧入固定をする作業を組立て前に行っておくことができるため、製造工程におけるライン作業は短い時間で円滑に行うことができ作業効率が向上するという効果が得られる。
【００３４】
また、ネジ１３１を副軸部１１３の反偏心軸部側から締結することが出来るため、組立て性が良く、作業効率が向上するという効果が得られる。
【００３５】
また、副軸部１１３と第１バランスウェイト１３０に凹凸嵌合によって位置決めされる嵌合部を有することによって組立て時の位置決めが容易であり作業効率が向上することに加えて、圧縮機運転時には遠心力によって第１バランスウェイト１３０が回転し位置がずれるのを防止することができるために圧縮機の信頼性が向上するという効果が得られる。
【００３６】
また、副軸受１１９と副軸部１１３の摺動部１４０の両端１４０ａから副軸部両端１４０ｂまでの距離１４０ｃは、少なくとも貫通孔１１３ａの直径の１／２以上離してある。これは、以下の理由による。
【００３７】
例えば一般にＭ３と言われる直径φ３ｍｍのネジ１３１を副軸部径φ１６ｍｍに適正トルクで締結した場合にボルト軸力により副軸部１１３に作用する圧縮力は６ｋＮである。この圧縮力によって発生する内部応力は副軸部両端１４０ｂから１ｍｍ程度すなわちネジ１３１直径の１／３程度の範囲に及び、この範囲においては副軸部１１３は変形し、円筒度が悪化する。この圧縮力によって発生する内部応力はネジ径に比例するため、ネジ径に応じて設けられる貫通孔１１３ａの径にもほぼ比例することになる。
【００３８】
よって、摺動部１４０を副軸部両端１４０ｂから少なくとも貫通孔１１３ａの直径の１／２以上離すことによって、ネジ１３１の締結によって副軸部１１３が変形しても、摺動部１４０まで変形することがほとんどなく、副軸受１１３と副軸部１１９の間のクリアランスを一定に保つことが出来るため、摺動部１４０において片当たりによる金属接触が生じないため、これに起因する騒音や異常摩耗を防ぎ、圧縮機の信頼性が向上するという効果が得られる。
【００３９】
なお、本実施の形態において、ネジ１３１は第１バランスウェイト１３０に設けたネジ孔１３０ａにおいて締結するとしたが、ネジ１３１を貫通孔１１３ａの偏心軸部１１２側から挿入した後、反偏心軸部側からナット１５０によって締結を行っても同様の効果が得られる。
【００４０】
（実施の形態２）
図６は本発明の実施の形態２による密閉型圧縮機の要部斜視図である。図７は、同実施の形態の要部断面図である。
【００４１】
尚、本実施の形態における密閉型圧縮機の基本構成は図１、図２、図３、図４、図５で示した内容と同じである。また、実施の形態１と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４２】
図６、図７において、本実施の形態では、密閉型圧縮機の第１バランスウェイト１３０の副軸部１１３への固着方法をリベット１５１でかしめることによって行う。
【００４３】
以上のように構成された密閉型圧縮機について以下その組立て方を説明する。
【００４４】
ピストン１２０は、ピストンピン１２２によって連結手段１２１と一体化されたのち、シリンダブロック１１６の圧縮室１１７に挿入される。シャフト１１０は主軸部１１１に主軸受１１８を挿入した後、主軸部１１１に回転子１０４を固定圧入されている。この状態でシャフト１１０は、まず副軸部１１３から連結手段大端部１２１ａ、副軸受１１９の順に挿入される。副軸部１１３が副軸受１１９に挿入されると同時に偏心軸部１１２は連結手段大端部１２１ａに挿入される。その後、主軸受１１８をネジ１２３によってシリンダブロック１１６に固着させる。
【００４５】
その後、第１バランスウェイト１３０の凸部１３０ｂを凹部１１３ｂに嵌め合わせたのち、リベット１５１を貫通孔１１３ａと貫通孔１３０ｃを通して挿入し、リベット１５１をでかしめることで、副軸部１１３と第１バランスウェイト１３０を固着させる。このときリベット１５１は、副軸部１１３の上方より貫通孔１１３ａと貫通孔１３０ｃに挿入し、軸棒を引き抜くことにより、第１バランスウェイト１３０の下方に突出した部分を塑性変形することで副軸部１１３と第１バランスウェイト１３０の固着を行う。
【００４６】
このようにリベット１５１を用いてかしめるだけで副軸部１１３と第１バランスウェイト１３０を固着出来るため、組立て性が良く、作業効率が向上するという効果が得られる。
【００４７】
なお本実施の形態においては、第１バランスウェイト１３０の上部よりリベット１５１を引き抜くことによってかしめを行ったが、第１バランスウェイト１３０の下方に治具を挿入するスペースを有する場合、副軸部１１３の上方より荷重を与えることにより第１バランスウェイト１３０の下方に突出した部分を塑性変形することで副軸部１１３と第１バランスウェイト１３０を固着しても同様の効果が得られる。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１に記載の発明は、圧縮機の組立てが容易でありながら、ピストンが往復運動を行うことにより生じる不平衡力を水平方向、垂直方向共に釣り合わすことによって圧縮機の振動を低減することができるという効果がある。
【００４９】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明の効果に加えて、第１バランスウエイトを簡単に取付けることが出来るため、組立て性が良いという効果が得られる。
【００５０】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明の効果に加えて、第１バランスウエイトを簡単に取付けることが出来るため、組立て性が良いという効果が得られる。
【００５１】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３に記載の発明の効果に加えて、第１バランスウエイトを副軸部の適切な位置に固着出来るため、組立て性が良いという効果が得られる。
【００５２】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４に記載の発明の効果に加えて、副軸部に第１バランスウエイトの固着する際に副軸部が若干変形しても、その影響を副軸部と前記副軸受の摺動部が受けないことにより摺動部の耐磨耗性を向上することができるため、圧縮機の信頼性が向上するという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１による密閉型圧縮機の縦断面図
【図２】同実施の形態１による密閉型圧縮機の平面断面図
【図３】同実施の形態１による密閉型圧縮機の要部拡大図
【図４】同実施の形態１による密閉型圧縮機の要部斜視図
【図５】同実施の形態１による密閉型圧縮機の要部断面図
【図６】本発明の実施の形態２による密閉型圧縮機の要部斜視図
【図７】同実施の形態２による密閉型圧縮機の要部断面図
【図８】従来の圧縮機の縦断面図
【図９】従来の圧縮機の平面断面図
【符号の説明】
１０１    密閉容器
１０５    電動要素
１０６    圧縮要素
１１０    シャフト
１１１    主軸部
１１１ａ    第２バランスウェイト
１１２    偏心軸部
１１３    副軸部
１１３ａ，１３０ｃ  貫通孔
１１６    シリンダブロック
１１７    圧縮室
１１８    主軸受
１１９    副軸受
１２０    ピストン
１２１    連結手段
１２３，１３１  ネジ
１３０    第１バランスウェイト
１４０    摺動部
１５１    リベット
【図１】
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【図２】
2005023877.tif 000004
【図３】
2005023877.tif 000005
【図４】
2005023877.tif 000006
【図５】
2005023877.tif 000007
【図６】
2005023877.tif 000008
【図７】
2005023877.tif 000009
【図８】
2005023877.tif 000010
【図９】
2005023877.tif 000011