(57)【要約】【課題】スラストボールベアリングのボールの転走において、ボールが転がる上レースと下レースとの転走面上の軌道の摩耗の発生を抑制し、入力の増加を抑えた高効率で高信頼性の密閉型圧縮機を提供する。【解決手段】シャフト１４０の回転中心に対して複数のボール１６８の回転半径距離が同一とならないようにホルダー部１７０にボール１６８を配置し、ホルダー部１７０の内径部１７６と主軸部１４２の外周部１７８との間に隙間が設けられたもので、各ボール１６８が同じ軌道を転走することを大幅に低減することで、入力低減による効率向上と、摺動摩耗を抑制による信頼性向上ができる。【選択図】図３
2013224593.tif 000002
【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、固定子と回転子を備えた電動要素と、前記電動要素によって駆動される圧縮要素とを収容し、前記圧縮要素は、鉛直方向に延展した主軸部に前記回転子が固定されたシャフトと、前記シャフトの前記主軸部を軸支する主軸受と、前記シャフトの回転に伴い容積を変化させる圧縮室とを備え、前記シャフトや前記回転子の重力方向の荷重を支持するスラスト摺動部に複数のボールと前記ボールを保持するホルダー部とを備えたスラストボールベアリングを配設し、前記シャフトの回転中心に対して複数の前記ボールの回転半径距離が同一とならないように前記ホルダー部に前記ボールを配置し、前記ホルダー部の内径部と前記主軸部の外周部との間には隙間が設けられた密閉型圧縮機。
【請求項２】
ホルダー部の内径中心点と複数のボールをつないで構成される円の中心点が同一とならないように、前記ボールを前記ホルダー部に配設した請求項１記載の密閉型圧縮機。
【請求項３】
複数の各ボールは同一円周上に配置され、前記円周上の中心点はシャフトの回転中心点に対して同一とならないように前記ボールをホルダー部に配設した請求項１または２に記載の密閉型圧縮機。
【請求項４】
ボールとシャフトのスラスト面の間には１つ以上の上レースを配設した請求項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】
ボールとシャフト軸受けのスラスト面の間には１つ以上の下レースを配設した請求項１から４のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。
【請求項６】
レースとボールの接触するレース面は平面である請求項４または５に記載の密閉型圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は密閉型圧縮機（以下圧縮機という）の信頼性向上に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、冷凍冷蔵庫などの冷凍装置に使用される密閉型圧縮機については、消費電力の低減のための高効率化や、低騒音化、並びに高信頼性化が望まれている。
【０００３】
従来、この種の密閉型圧縮機は、効率向上を目的にスラストボールベアリングを採用し、シャフトが主軸受に対して自由に回転できる構造にしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
以下、図面を参照しながら上記従来の圧縮機を説明する。
【０００５】
図４は特許文献１に記載された従来の密閉型圧縮機の縦断面図、図５は図４の要部拡大図、図６は従来のスラストボールベアリングの斜視図である。
【０００６】
図４から図６において、密閉容器２内には、固定子４と回転子６とからなる電動要素８と、この電動要素８により回転駆動される圧縮要素１０とがそれぞれ収納され、底部に潤滑油１２を貯留している。電動要素８と圧縮要素１０とは一体に組み立てられて圧縮機構１４を形成し、この圧縮機構１４は、複数のコイルばね１６により密閉容器２内に弾性的に支持されている。
【０００７】
圧縮要素１０は、主軸部２０とツバ部２２を介して形成された偏心軸部２４を備えたシャフト２６と、圧縮室３０を形成するシリンダブロック３２と、シリンダブロック３２に設けられシャフト２６を支持する主軸受３４とを備えている。さらに、圧縮要素１０は、圧縮室３０内で往復運動するピストン３６と、ピストン３６と偏心軸部２４とを連結する連結機構３８とを備えている。そして、圧縮要素１０は、シャフト２６のツバ部２２の下部３９に設けられ主軸部２０の軸心４０ａと略直角に設けられた上レース着座面４２と、主軸受３４の上部に主軸受３４の軸心４０ｂと略直角に設けられシャフト２６や回転子６の重力方向の荷重を支持するスラスト摺動部４４と、上レース着座面４２とスラスト摺動部４４との間に設けられたスラストボールベアリング４６をさらに備え、レシプロ式密閉型圧縮機を形成している。
【０００８】
シャフト２６は、一端が密閉容器２内に貯留した潤滑油１２に連通した給油機構５０と、主軸部２０に給油機構５０によって汲み上げられた潤滑油１２の一部をスラスト摺動部４４に供給する給油溝５２とを有している。
【０００９】
電動要素８は、シリンダブロック３２の下方に固定された固定子４と主軸部２０に焼嵌めなどで固定された回転子６とから構成されている。
【００１０】
スラストボールベアリング４６は、複数のボール６０と、ボール６０を保持するホルダー部６２と、ボール６０の上下に各々配設された上レース６４と下レース６６とを備えている。そして、上レース６４はツバ部２２の上レース着座面４２と接しており、下レース６６はスラスト摺動部４４と接している。
【００１１】
複数のボール６０は、上レース６４と下レース６６とそれぞれ接触しながらボール６０が転走する側の転走面７２ａ、７２ｂ上に、ボール６０が転走する軌道７４ａ、７４ｂが
１つの輪として残るようにホルダー部６２の同一半径の円周７６上に配置されている。
【００１２】
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。
【００１３】
電動要素８に外部電源（図示せず）より通電がされると、回転子６が回転しこれに伴ってシャフト２６が回転する。そして、偏心軸部２４の運動が連結機構３８を介してピストン３６に伝えられる。このことにより、ピストン３６は圧縮室３０内で往復運動を行い、圧縮要素１０が所定の圧縮動作を行う。
【００１４】
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３０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。
【００１５】
このときにシャフト２６の給油機構５０は、潤滑油１２を汲み上げ、各摺動部（図示せず）を潤滑する。そして、潤滑油１２の一部は給油溝５２からスラスト摺動部４４へ供給されてスラストボールベアリング４６を潤滑する。
【００１６】
シャフト２６と回転子６の重量は、スラストボールベアリング４６で支えられると共に、シャフト２６の回転時はボール６０が上レース６４と下レース６６との間で転がる。このことにより、シャフト２６を回転させるトルクはスラストすべり軸受けに比べて小さくなる。そのために、スラスト軸受けでの損失を小さくすることができ、入力を低減することができるので、圧縮動作を高効率で行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開２００５−１２７３０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、上記従来の構成では、複数のボール６０の全てが、上レース６４と下レース６６の転走面７２ａ、７２ｂ上のそれぞれの１つの軌道７４ａ、７４ｂ上のみを転がる。そのために、運転時間が長くなると軌道７４ａ、７４ｂとボール６０との間の摺動回数が過度に増えて軌道に凹凸部が発生する可能性があり、軌道７４ａ、７４ｂをボール６０が何度も繰り返して転がるために摩擦抵抗が増え、入力が増加するという課題を有していた。
【００１９】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、スラストボールベアリングのボールの転走において、ボールが転がる上レースと下レースとの転走面上の軌道の摩耗の発生を抑制し、入力の増加を抑えた高効率の密閉型圧縮機を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記従来の課題を解決するために、本発明の圧縮機は、シャフトや回転子の重力方向の荷重を支持するスラスト摺動部に複数のボールとボールを保持するホルダー部とを備えたスラストボールベアリングを配設し、シャフトの回転中心に対して複数のボールの回転半径距離が同一とならないようにホルダー部にボールを配置し、前記ホルダー部の内径部と前記主軸部の外周部との間には隙間が設けられたもので、スラストボールベアリングのボールの転走において、ボールが転がる上レースと下レースとの摩耗抵抗を低減し、入力の増加を抑えることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の圧縮機は、入力の増加を抑えた高効率の高い密閉型圧縮機を提供することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機の縦断面図
【図２】本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機の要部拡大図
【図３】本発明の実施の形態１におけるスラストボールベアリングの斜視図
【図４】従来の密閉型圧縮機の縦断面図
【図５】従来の密閉型圧縮機の要部拡大図
【図６】従来の密閉型圧縮機のスラストボールベアリングの斜視図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
第１の発明は、密閉容器内に潤滑油を貯溜するとともに、固定子と回転子を備えた電動要素と、前記電動要素によって駆動される圧縮要素とを収容し、前記圧縮要素は、鉛直方向に延展した主軸部に前記回転子が固定されたシャフトと、前記シャフトの前記主軸部を軸支する主軸受と、前記シャフトの回転に伴い容積を変化させる圧縮室とを備え、前記シャフトや前記回転子の重力方向の荷重を支持するスラスト摺動部に複数のボールと前記ボールを保持するホルダー部とを備えたスラストボールベアリングを配設し、前記シャフトの回転中心に対して複数の前記ボールの回転半径距離が同一とならないように前記ホルダー部に前記ボールを配置し、前記ホルダー部の内径部と前記主軸部の外周部との間には隙間が設けられたものである。
【００２４】
これにより、複数のボールの転走軌道は同一でないため、各々のボールが特定の軌道を転がることが少なくなり、ボールと軌道との間の摺動回数や摺動距離が大幅に少なくなる。このことにより、軌道における凹凸の発生を防止しボールが転がりにくくなるのを防止することができるので、入力の増加を抑えた高効率の密閉型圧縮機を提供することができる。
【００２５】
第２の発明は、ホルダー部の内径中心点と複数のボールをつないで構成される円の中心点が同一とならないように、前記ボールを前記ホルダー部に配設したもので、請求項１に記載の発明の効果に加えて、さらに各々のボールが特定の軌道を転がることが少なくなり、ボールと軌道との間の摺動回数や摺動距離が少なくなる。このことにより、軌道の摩耗を防止しボールが転がりにくくなるのを防止することができるので、入力の増加を抑えた高効率で密閉型圧縮機を提供することができる。
【００２６】
第３の発明は、複数の各ボールは同一円周上に配置され、前記円周上の中心点はシャフトの回転中心点に対して同一とならないように前記ボールをホルダー部に配設したもので、請求項１から２に記載の発明の効果に加えて、さらに各々のボールが特定の軌道を転がることが少なくなり、ボールと軌道との間の摺動回数や摺動距離が少なくなる。
このことにより、軌道における凹凸の発生を防止しボールが転がりにくくなるのを防止することができるので、入力の増加を抑えた高効率の高い密閉型圧縮機を提供することができる。
【００２７】
第４の発明は、ボールとシャフトのスラスト面の間には１つ以上の上レースを配設したもので、ボールの摺動音が直接シャフトに伝わることを防止できるので、高効率でかつ低騒音の密閉型圧縮機を提供することができる。
【００２８】
第５の発明は、ボールとシャフト軸受けのスラスト面の間には１つ以上の下レースを配設したもので、ボールの摺動音がシャフト軸受けに伝わることを防止できるので、高効率でかつ低騒音の密閉型圧縮機を提供することができる。
【００２９】
第６の発明は、レースとボールの接触するレース面は平面としたもので、各々のボールが特定の軌道を転がることが少なくなり、ボールと軌道との間の摺動回数や摺動距離が大幅に少なくなることにより、軌道における凹凸の発生を防止しボールが転がりにくくなるのを防止することができるので、入力の増加を抑えた高効率の密閉型圧縮機を提供することができる。
【００３０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機の縦断面図、図２は図１の要部拡大図、図３は同実施の形態におけるスラストボールベアリングの斜視図である。
【００３１】
図１から図３において、密閉容器１０２内には、固定子１０４と回転子１０６とからなり電源装置（図示せず）によって駆動される電動要素１０８と、この電動要素１０８により回転駆動される圧縮要素１１０とがそれぞれ収納され、底部に潤滑油１１２を貯留している。
【００３２】
また、電動要素１０８と圧縮要素１１０とは一体に組み立てられて圧縮機構１１４を形成している。なお、この圧縮機構１１４は、複数のコイルばね１１６により密閉容器１０２内に弾性的に支持されている。
【００３３】
次に圧縮要素１１０の主な構成について説明する。
【００３４】
圧縮要素１１０を構成するシリンダブロック１２０には、円筒上の圧縮室１２２が形成され、ピストン１２４が圧縮室１２２内に往復自在に嵌入されている。シリンダブロック１２０の下部には主軸受１２６が形成され、主軸受１２６の上部には、主軸受１２６の軸心１２８ａと略直角に設けられたスラスト摺動部１３０が形成されている。
【００３５】
シャフト１４０は、主軸部１４２とツバ部１４４を介して偏心軸部１４６が形成されている。主軸部１４２は、主軸受１２６に鉛直方向に軸支されている。そして、シャフト１４０は、一端が密閉容器１０２内に貯留した潤滑油１１２に連通した給油機構１５０と、主軸部１４２に給油機構１５０によって汲み上げられた潤滑油１１２の一部をスラスト摺動部１３０に供給する給油溝１５２とを有し、偏心軸部１４６とピストン１２４とは連結機構１５４で連結されている。
【００３６】
電動要素１０８は、シリンダブロック１２０の下方にボルト（図示せず）で固定され、巻線１５６を備えた固定子１０４と、シャフト１４０の主軸部１４２に焼嵌めなどで固定された回転子１０６とから構成されている。
【００３７】
シャフト１４０のツバ部１４４の下部１６２には、主軸部１４２の軸心１２８ｂと略直角に設けられた上レース着座面１６４が形成されている。そして、上レース着座面１６４とスラスト摺動部１３０との間には、シャフト１４０と回転子１０６の重力方向の荷重を支持するため、スラストボールベアリング１６６が配設されている。
【００３８】
スラストボールベアリング１６６は、１２個のボール１６８と、ボール１６８を保持する樹脂製のホルダー部１７０と、ボール１６８の上下に各々配設された上レース１７２と下レース１７４とを備えている。上レース１７２と下レース１７４とボールの接触するレース面は平面である。
【００３９】
ホルダー部１７０の内径部１７６と主軸部１４２の外周部１７８との間には隙間が設けてあり、上レース１７２は上レース着座面１６４と接し、下レース１７４はスラスト摺動部１３０と接している。
【００４０】
１２個のボール１６８は同一円周２００上に配置され、円周２００の中心点２００ａは主軸部１４２の軸心１２８ｂに対して同一とならないように偏芯量ｅを有しホルダー部１７０に配設されている。ボール１６８ａは軸心１２８ｂに対して最大半径位置に配置され、１６８ｂは軸心１２８ｂに対して最小半径位置に配置されている。
【００４１】
ボール１６８ａは上レース１７２と下レース１７４に接触しながら軌道１７２ａと軌道１７４ａで転走し、ボール１６８ｂは上レース１７２と下レース１７４に接触しながら軌道１７２ｂと軌道１７４ｂで転走する。
【００４２】
以上のように構成された密閉型圧縮機について、以下その動作と作用を説明する。
【００４３】
電動要素１０８にインバータ電源装置より通電がされると、回転子１０６が回転し、これに伴ってシャフト１４０が回転する。そして、偏心軸部１４６の回転運動が連結機構１５４を介してピストン１２４に伝えられることにより、ピストン１２４は圧縮室１２２内で往復運動を行い、圧縮要素１１０が所定の圧縮動作を行う。
【００４４】
このことにより、冷媒ガスは冷却システム（図示せず）から圧縮室１２２内へ吸入されて圧縮されたのちに、再び冷却システムへと吐き出される。
【００４５】
このときにシャフト１４０は、主軸部１４２の給油機構１５０により潤滑油１１２を汲み上げて各摺動部（図示せず）を潤滑油１１２により潤滑する。そして、潤滑油１１２の一部は、給油溝１５２からスラスト摺動部１３０に供給されてスラストボールベアリング１６６を潤滑する。
【００４６】
シャフト１４０と回転子１０６の重量は、スラストボールベアリング１６６で支えられるとともに、シャフト１４０の回転時はボール１６８が上レース１７２と下レース１７４との間で転がる。そのために、シャフト１４０を回転させるトルクはスラストすべり軸受けに比べて小さくなる。このことにより、スラスト軸受けでの損失を小さくすることができ、入力が低減することができるので、高効率とすることができる。
【００４７】
次に、スラストボールベアリング１６６に係わる摺動について説明する。
【００４８】
シャフト１４０が回転すると、１２個の各ボール１６８はシャフトの軸心１２８ｃから偏芯量ｅずれて、さらにホルダー部１７０の内径部１７６と主軸部１４２の外周部１７８との間の隙間の距離分をシャフトの軸心１２８ｃを中心に自由に転走する。
【００４９】
ところで、ホルダー部１７０がシャフトの軸心１２８ｃに対して、最大半径距離に位置するボール１６８ａが、ホルダー部１７０の内径部１７６と主軸部１４２の外周部１７８との間の隙間の距離が最大となる時、ボール１６８ａの軌道１７２ａと軌道１７４ａは上レース１７２、及び下レース１７４の半径方向の最大距離の摺動部となる。
【００５０】
一方、このときボール１６８ｂの軌道１７２ｂと軌道１７４ｂは上レース１７２、及び下レース１７４の半径方向の最小距離の摺動部となる。
【００５１】
すなわち、上レース１７２については各々のボール１６８は、この軌道１７２ａと１７２ｂで囲まれた範囲を転走する。同様に、下レース１７４については各々のボール１６８は、この軌道１７４ａと１７４ｂで囲まれた範囲を転走する。
【００５２】
従って、図４から６に示す従来の構成のように、ボール６０全てが上レース６４の転走
面７２ａ上の１つの軌道を転走し、下レース６６の転走面７２ｂ上の１つの軌道７４ｂ上のみを転がる場合と比べて、同じ運転条件であれば、各ボール１６８が同じ軌道を通ることを大幅に激減する。
【００５３】
さらに、上レース１７２と下レース１７４のボール１６８との摺動部は平面で構成されているため、ボール１６８はよりスムーズに転走する。
【００５４】
以上のことから、ボール１６８と上レース１７２、及び下レース１７４との接触による摺動損失を低減ことができ、ボール１６８が転がりにくくなることを防止することができる。このことにより、入力の増加が抑えられた高効率の密閉型圧縮機を実現している。
【００５５】
また、ボール１６８の接触部を上レース１７２や下レース１７４とすることで、摺動により発生する摺動音がシリンダブロック１２０やシャフト１４０に伝達するのを低減し、騒音の発生を低減することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
以上のように、本発明にかかる密閉型圧縮機は、スラストボールベアリングの複数のボールの特定の軌道を転走することが大幅に少なくなり、入力の増加を抑えた高効率で高信頼性の密閉型圧縮機を提供することができるので、冷凍冷蔵庫などの冷凍装置をはじめ、自販機、冷凍ショーケース、除湿機などの用途にも適用できる。
【符号の説明】
【００５７】
１０２  密閉容器
１０４  固定子
１０６  回転子
１０８  電動要素
１１０  圧縮要素
１１２  潤滑油
１２２  圧縮室
１２６  主軸受
１３０  スラスト摺動部
１４０  シャフト
１４２  主軸部
１６６  スラストボールベアリング
１６８，１６８ａ，１６８ｂ  ボール
１７０  ホルダー部
１７２  上レース
１７４  下レース
１７６  内径部
１７８  外周部
２００  円周
２００ａ  中心点
【図１】
2013224593.tif 000003
【図２】
2013224593.tif 000004
【図３】
2013224593.tif 000005
【図４】
2013224593.tif 000006
【図５】
2013224593.tif 000007
【図６】
2013224593.tif 000008