(57)【要約】【課題】回転動作するシャフトのツバ部とスラスト面の摺動性と耐久性向上を実現させる高効率の密閉型圧縮機を提供する。【解決手段】ツバ部１１２とスラスト面１２１との間にはスラストワッシャ１２２を備え、スラストワッシャ１２２はツバ部１１２と当接するように配置され、スラストワッシャ１２２は圧縮室の反対側部１１６ａに全周にわたり重力方向の弾性力を有し、かつスラスト面１２１とも当接するように配置されるとともに、スラスト面１２１との回転を規制する回転規制手段１２３を設けたものであり、ツバ部１１２とスラストワッシャ１２２の接触面の摺動性が良好で、円滑な回転が確保され、さらに耐久性を有した高効率の密閉型圧縮機を提供することができる。【選択図】図１
2013100798.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、固定子と回転子と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を収容し、前記圧縮要素を、主軸部とツバ部を介して形成された偏心軸部を有し、かつ回転子が固定されたシャフトと、円筒形の圧縮室を備えたシリンダブロックと、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を連結する連結機構と、前記シリンダブロックに形成され、かつ前記シャフトの主軸部を軸支する主軸受と、前記シャフトに形成され、かつ前記回転子と前記シャフトの自重による垂直方向の荷重を支持するツバ部と、前記主軸受の上部に配設されたスラスト面を備えた構成とし、さらに、前記ツバ部と前記スラスト面との間にスラストワッシャを設け、前記スラストワッシャを、前記ツバ部と当接するように配置し、かつ前記シャフトを介して圧縮室の反対側部に、全周にわたり重力方向の弾性力を有し、前記スラスト面とも当接するように配置するとともに、前記スラストワッシャに、前記スラスト面との回転を規制する回転規制手段を設けた密閉型圧縮機。
【請求項２】
前記スラストワッシャにおける前記シャフトのツバ部と当接する側に、断面が略半球状に形成された半球状部を前記スラストワッシャの全周にわたって設けた請求項１に記載の密閉型圧縮機。
【請求項３】
前記スラストワッシャの表面に、窒化処理やＣｒＮ、ＴｉＮ等のセラミックコーティングを施した請求項１または請求項２のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。
【請求項４】
前記電動要素を、前記固定子の磁気中心に対し、回転子の磁気中心の相対位置が下方となるように構成した請求項１から請求項３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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍冷蔵庫等の冷凍サイクルに用いられる密閉形圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
密閉容器の支持枠体であるブロックの上部に圧縮要素、及びブロックの下部に電動要素を収納した密閉型圧縮機が、冷凍冷蔵装置や空調機器などに一般に使用されている。このような密閉型圧縮機は、ほぼ中心部に設けられた軸受部にて回転可能に支持されたシャフトにより、電動要素の駆動力を圧縮要素に伝達している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
以下、図面を参照しながら上記従来技術の密閉型圧縮機について説明する。
【０００４】
図８は、従来の密閉型圧縮機の縦断面図である。図８において、密閉容器１内に、固定子１８と回転子８とを有した電動要素４と、その上部に圧縮要素２を配置している。圧縮要素２を構成するシリンダブロック３の軸受部６内には、シャフト７が貫挿され、シャフト７の外周部には回転子８が固着され、偏心軸部９を介してピストン１０のスライダー１１と係合している。シャフト７の内部には、下端で潤滑油１７に開口した遠心ポンプ１２が形成されている。また、軸受部６の上端面には、スラスト荷重を受けるスラスト面（図示せず）が設けられており、シャフト７のツバ部と直接摺動するように配置されている。
【０００５】
シャフト７の軸受部６内に位置する部分には、シャフト７が正回転することにより、潤滑油１７を上方へ導く方向にリードを有する螺旋溝１４が刻設してある。螺旋溝１４は、下端が連通孔１３を介して遠心ポンプ１２に連通しており、上端はシリンダブロック３の軸受部６上端に設けた面取りとシャフト７との隙間より形成される環状油溝１６に連通している。
【０００６】
偏心軸部９に設けた給油通路１５は、下端が環状油溝１６に連通開口し、上端は密閉容器１内の空間に開口している。
【０００７】
以上のように構成された従来の密閉型圧縮機について、以下その動作を説明する。
【０００８】
固定子１８に通電されると回転子８が回転駆動され、それに伴いシャフト７が回転する。その結果、偏心軸部９とスライダー１１を介して係合しているピストン１０が往復運動することで、周知の圧縮動作が行われる。
【０００９】
この際、潤滑油１７は、シャフト７の下端から遠心ポンプ１２内に作用する遠心力によって上昇し、連通孔１３から螺旋溝１４へと供給され、螺旋溝１４によって上方への搬送力が付勢される。このとき、潤滑油１７は、軸受部６とシャフト７の摺動面に油膜を形成し、金属接触を避けることにより摩耗を防いでいる。
【００１０】
そして、さらに上方へと搬送された潤滑油１７は、環状油溝１６に供給され、給油通路１５を経て一部が密閉容器１内の空間に放出される。また、一部の潤滑油１７は、圧縮要素２へと導かれ、圧縮要素２の各摺動部に油膜を形成し、金属接触を避けることにより、摩耗を防ぐようにして信頼性を高めている。
【００１１】
さらに、圧縮機において、スラストボールベアリングの一部に重力方向の弾性力を備えた支持部材を備えることで、シャフトが軸に対して傾斜した際でも片当たりを防ぐ構成が
知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特公昭６２−４４１０８号公報
【特許文献２】特開２０１０−１１２２４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上記従来の構成は、動作時の圧縮過程において、シャフトの偏心軸部にピストン荷重の反力が付加される。また、シャフトと軸受部には、１０〜３０μｍのクリアランスがあることからシャフトは傾くことになる。
【００１４】
このことから、従来の構成は、圧縮過程においてスラスト摺動部にシャフトと回転子の自重以外にピストン荷重の影響が付加され、スラスト摺動部の面圧が局所的に増加する、所謂片当たりが生じやすい構造であり、円滑な摺動状態の維持、摺動部磨耗の抑制が容易ではないという課題を有していた。
【００１５】
また、特許文献２の構成は、スラストボールベアリングが複数のボールと、ボールを保持する保持器と、ボールの上下に各々配設された上レースと、下レースの４部品で構成されていることに加えて、支持部材が必要となり、組み立て性及びコストの課題を有していた。
【００１６】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、スラスト摺動部の片当たりをなくすることにより、安定した摺動状態を維持し、かつ摺動部磨耗を抑えた耐久性の優れた高効率で低コストの密閉型圧縮機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記従来の課題を解決するために、本発明の密閉型圧縮機は、シャフトの主軸部を軸支する主軸受と、回転子とシャフトの自重による垂直方向の荷重を支持するシャフトに形成されたツバ部と、主軸受のスラストワッシャを備え、ツバ部とスラスト面の間にスラストワッシャを備え、スラストワッシャをツバ部と当接するように配置し、かつシャフトを介して圧縮室の反対側部に、全周にわたり重力方向の弾性力を有し、スラスト面とも当接するように配置するとともに、スラストワッシャに、スラスト面との回転を規制する回転規制手段を設けたものである。
【００１８】
この構成により、部品点数の増加は１部品のみであり、スラスト摺動部の片当たりがなく、安定した摺動状態の維持及びスラスト摺動部の磨耗を抑えることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の密閉型圧縮機は、スラスト摺動部の片当たりをなくし、安定した摺動状態を維持しつつ摺動部の磨耗の抑制が、一つの部品を追加することによって可能となり、耐久性に優れた高効率で低コストな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】
【００２０】
【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】同実施の形態１における密閉型圧縮機のスラストワッシャの正面図
【図３】同実施の形態１における密閉型圧縮機のスラストワッシャの断面図
【図４】同実施の形態１における密閉型圧縮機の略半球状に成形されたスラストワッシャの断面図
【図５】同実施の形態１における密閉型圧縮機の圧縮要素の要部拡大断面図
【図６】同実施の形態１における密閉型圧縮機の圧縮荷重変化図
【図７】同実施の形態１における密閉型圧縮機の電動要素の要部拡大断面図
【図８】従来の密閉型圧縮機の縦断面図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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、固定子と回転子と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を収容し、前記圧縮要素を、主軸部とツバ部を介して形成された偏心軸部を有し、かつ回転子が固定されたシャフトと、円筒形の圧縮室を備えたシリンダブロックと、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を連結する連結機構と、前記シリンダブロックに形成され、かつ前記シャフトの主軸部を軸支する主軸受と、前記シャフトに形成され、かつ前記回転子と前記シャフトの自重による垂直方向の荷重を支持するツバ部と、前記主軸受の上部に配設されたスラスト面を備えた構成とし、さらに、前記ツバ部と前記スラスト面との間にスラストワッシャを設け、前記スラストワッシャを、前記ツバ部と当接するように配置し、かつ前記シャフトを介して圧縮室の反対側部に、全周にわたり重力方向の弾性力を有し、前記スラスト面とも当接するように配置するとともに、前記スラストワッシャに、前記スラスト面との回転を規制する回転規制手段を設けたものである。
【００２２】
かかる構成とすることにより、シャフトと回転子の自重以外にピストン荷重が付加され、シャフトが傾いた場合でも、その傾きに追従して弾性力を有したスラストワッシャの上端面とシャフトのツバ部全体が接触することになる。そのため、スラスト摺動部の片当たりがなく、円滑な摺動状態の維持、及びスラスト摺動部の磨耗を抑えることができ、さらにスラストワッシャのみの部品の追加で対応可能となることから、耐久性に優れた高効率で低コストの密閉型圧縮機を提供することができる。
【００２３】
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、前記スラストワッシャにおける前記シャフトのツバ部と当接する側に、断面が略半球状に形成された半球状部を前記スラストワッシャの全周にわたって設けたものである。
【００２４】
かかることにより、シャフトのツバ部とスラストワッシャの半球状部とが線接触のみで接することから、摺動面積の低減が可能となり、摺動性を良好とすることができ、請求項１に記載の発明の効果に加えて更に高い信頼性を得ることができる。
【００２５】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記スラストワッシャの表面に、窒化処理やＣｒＮ、ＴｉＮ等のセラミックコーティングを施したものである。
【００２６】
かかることにより、低摩擦係数及び耐摩耗性を向上し、請求項１または請求項２に記載の発明の効果に加えて更に高い信頼性を得ることができる。
【００２７】
請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の発明において、前記電動要素を、前記固定子の磁気中心に対し、回転子の磁気中心の相対位置が下方となるように構成したものである。
【００２８】
かかることにより、圧縮機の運転時は、磁気吸引力によって回転子に固定されたシャフトを上方に引き上げる力が作用するため、回転子とシャフトの自重による垂直方向の荷重が低減されることから、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の効果に加えて、摺動部の摩擦力が低減され、更に高い信頼性を得ることができる。
【００２９】
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。
【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、同実施の形態１における密閉型圧縮機のスラストワッシャの正面図、図３は、同実施の形態１における密閉型圧縮機のスラストワッシャの断面図、図４は、同実施の形態１における密閉型圧縮機の略半球状に成形されたスラストワッシャ（変形例）の断面図、図５は、同実施の形態１における密閉型圧縮機の圧縮要素の要部拡大断面図、図６は、同実施の形態１における密閉型圧縮機の圧縮荷重変化図、図７は、同実施の形態１における密閉型圧縮機の電動要素の要部拡大断面図である。
【００３１】
図１から図７において、密閉容器１０１内には、潤滑油１０２を貯溜するとともに、固定子１０３と回転子１０４とを備えた電動要素１０５と、電動要素１０５によって駆動され、電動要素１０５の上方に配設された圧縮要素１０６を収容する。
【００３２】
圧縮要素１０６を構成するシャフト１１０は、回転子１０４を焼嵌め固定された主軸部１１１と、ツバ部１１２を介して主軸部１１１に対し偏心して形成された偏心軸部１１３を備え、シャフト１１０の内部には、給油機構１１４を具備している。
【００３３】
シリンダブロック１１５は、略円筒形の圧縮室１１６を有し、主軸部１１１を軸支する主軸受１１７が形成されている。ピストン１１８は、シリンダブロック１１５の圧縮室１１６に往復摺動自在に挿入され、偏心軸部１１３との間を連結機構１１９とピストンピン１２０によって連結されている。
【００３４】
シャフト１１０のツバ部１１２と主軸受１１７の上端面であるスラスト面１２１との間には、スラストワッシャ１２２が配設され、回転子１０４とシャフト１１０の自重による垂直方向の荷重を支持している。スラストワッシャ１２２は、ツバ部１１２と当接するように配置されるとともに、シャフト１１０を介して圧縮室の反対側部１１６ａの周縁（半周）にわたり重力方向に弾性力を有し、弾性で撓んだときにスラスト面１２１とも当接するように配置されている。また、スラストワッシャ１２２には、スラスト面１２１との回転を規制する回転規制手段１２３が設けられている。
【００３５】
電動要素１０５は、固定子１０３のコアに設けたティース部に巻き線を集中巻きした集中巻き型である。また、図７に示すように、電動要素１０５を構成する固定子１０３の固定子磁気中心１２７に対し、回転子１０４の回転子磁気中心１２８の相対位置を下方にずらすように配設している。
【００３６】
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、作用を説明する。
【００３７】
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１１３の回転運動が連結機構１１９を介してピストン１１８に伝えられることでピストン１１８は、圧縮室１１６内を往復運動する。
【００３８】
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１１６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。
【００３９】
この際、シリンダブロック１１５に形成されたスラスト面１２１及びスラストワッシャ１２２及びツバ部１１２には、回転子１０４とシャフト１１０の自重による垂直方向の荷重が作用するとともに、ピストン１１８荷重の影響による垂直方向の荷重が局所的に作用
する。
【００４０】
次に、ピストン１１８荷重の影響による垂直方向の荷重について説明する。
【００４１】
ピストン１１８に作用する圧縮荷重Ｆ１は、圧縮室１１６内の圧力と圧縮室１１６内径によって支配され、図６に示すように、圧縮行程後半の３３０ｄｅｇ付近において最大となり、連結機構１１９を介してシャフト１１０に作用する。
【００４２】
最大圧縮荷重が発生する圧縮行程後半において、偏心軸部１１３は圧縮室１１６側に位置し、ピストン１１８に作用する圧縮荷重Ｆ１は、連結機構１１９を介して、偏心軸部１１３に作用する。
【００４３】
また、シャフト１１０の主軸部１１１と主軸受１１７には、１０〜３０μｍ程度のクリアランスがあることから、シャフト１１０は傾き、図５に示すように、偏心軸部１１３に作用した圧縮荷重Ｆ１により、シャフト１１０を介して圧縮室の反対側部１１６ａのスラストワッシャ１２２に圧縮荷重Ｆ１の垂直方向の荷重Ｆ２が作用する。
【００４４】
したがって、圧縮行程後半において、シャフト１１０と回転子１０４の自重以外にピストン１１８荷重が付加されることから、シャフト１１０の傾きに追従して弾性力を有したスラストワッシャ１２２も傾く。この状態は、スラストワッシャ１２２の上端面とシャフト１１０のツバ部１１２全体が接触することとなるため、摺動部の片当たりがなく、円滑な摺動状態の維持及び摺動部磨耗を抑えることができ、さらにスラストワッシャ１２２のみの部品の追加で対応可能となることから、耐久性に優れた高効率で低コストな密閉型圧縮機を提供することができる。
【００４５】
また、スラストワッシャ１２２におけるシャフト１１０のツバ部１１２と当接する側に、図４に示すように、全周にわたって断面が略半球状の半球状部１２６を設けた構成とすることもできる。
【００４６】
かかる構成によれば、シャフト１１０のツバ部１１２とスラストワッシャ１２２の半球状部１２６とが線接触のみで接することから、摺動面積の低減が可能となり、摺動性が向上する。
【００４７】
また、スラストワッシャ１２２の表面に、窒化処理やＣｒＮ、ＴｉＮ等のセラミックコーティングを施すことにより、低摩擦と高硬度によって耐摩耗性が向上し、さらに高い信頼性を得ることができる。
【００４８】
さらに、電動要素１０５は、固定子１０３の垂直方向の固定子磁気中心１２７に対して、回転子１０４の垂直方向の回転子磁気中心１２８の相対位置を下方にずらすように回転子１０４を配設している。これにより、磁気吸引力によって回転子１０４に固定されたシャフト１１０を上方に引き上げる力が作用するため、回転子１０４とシャフト１１０の自重による垂直方向の荷重が低減される。したがって、シャフト１１０のツバ部１１２とスラストワッシャ１２２にかかる垂直方向の荷重が低減し、更に高い信頼性を得ることができる。
【００４９】
なお、本実施の形態１においては、圧縮要素１０６が上部に配設され電動要素１０５が下部に配設された構成であるが、電動要素１０５が上部に配設され圧縮要素１０６が下部に配設された密閉型圧縮機としても同様の効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
以上のように、本発明にかかる密閉型圧縮機は、シャフトのツバ部とスラストワッシャの摺動性、耐久性が向上し、高い信頼性を得られることから、エアーコンディショナーや冷凍冷蔵装置の密閉型圧縮機の用途にも適用できる。
【符号の説明】
【００５１】
１０１  密閉容器
１０２  潤滑油
１０３  固定子
１０４  回転子
１０５  電動要素
１０６  圧縮要素
１１０  シャフト
１１１  主軸部
１１２  ツバ部
１１３  偏心軸部
１１５  シリンダブロック
１１６  圧縮室
１１６ａ  圧縮室の反対側部
１１７  主軸受
１１８  ピストン
１１９  連結機構
１２１  スラスト面
１２２  スラストワッシャ
１２３  回転規制手段
１２７  固定子磁気中心
１２８  回転子磁気中心
１２６  半球状部
【図１】
2013100798.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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