(57)【要約】【課題】スラスト軸受部にスラストボールベアリングを備えた圧縮機において、スラストボールベアリングの上部に配設された上レースの回転がシャフトの回転に対してわずかに遅れることにより擦れや摺動が生じ摩耗が発生する。【解決手段】スラスト軸受部にスラストボールベアリングを備えた圧縮機において、スラストボールベアリングの上部に配設された上レースとシャフトに止め部を構成することによって上レースとシャフトを完全に同期して回転するようにして摺動を防止し摩耗の発生を回避する。【選択図】図２
2013181472.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た圧縮要素とを収容し、前記圧縮要素は、偏心軸部と主軸部と上レース着座面とを有し前記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と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、前記シャフトの前記上レース着座面と前記主軸受との間に設けられたスラストボールベアリングとを備え、前記圧縮要素は前記電動要素の上方に配置されるものであって、前記スラストボールベアリングは、複数のボールと、前記ボールを保持するホルダー部と、前記ボールの上下に各々配設される上レースおよび下レースとを備え、前記上レースと前記シャフトとが一体に回転するように、前記上レースと前記シャフトとの間に止め部を設けた密閉型圧縮機。
【請求項２】
止め部は、上レースの内周部に設けた凸設部と、シャフトに設けた前記凸設部と嵌合する凹設部とから構成される請求項１に記載の密閉型圧縮機。
【請求項３】
上レースの表面硬度はシャフトの上レース着座面の表面硬度よりも高く、下レースの表面硬度は主軸受のスラスト面の表面硬度よりも高い請求項１または請求項２に記載の密閉型圧縮機。
【請求項４】
スラストボールベアリングのボールの表面硬度は上レースおよび下レースの表面硬度よりも高い請求項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、冷凍冷蔵装置等に用いられる密閉型圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、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密閉型圧縮機を説明する。
【０００５】
図７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８は、従来の密閉型圧縮機の分解斜視図である。
【０００６】
図７および図８に示すように、密閉容器１内には、固定子２と回転子３からなる電動要素４と、電動要素４によって駆動される圧縮要素５を収容し、密閉容器１内に潤滑油６を貯溜する。シャフト１０は、回転子３を固定した主軸部１１および主軸部１１に対し偏心して形成された偏心軸部１２を有する。シリンダブロック１４は、略円筒形の圧縮室１５と主軸受２０を有する。
【０００７】
ピストン２３は、シリンダブロック１４の圧縮室１５に往復摺動自在に挿入され、偏心軸部１２との間を連結手段２４とピストンピン２５によって連結されている。
【０００８】
シャフト１０の主軸部１１と偏心軸部１２の間の主軸部１１側には主軸部１１の軸心と略直角に環状の上レース着座面２７が形成され、主軸受２０の上端には主軸受２０の軸心と略直角に環状の下レース着座面２８が形成されている。これらの上レース着座面２７と下レース着座面２８の間には、シャフト１０を支持するため、ボール３０と上レース３１及び下レース３２とからなるスラストボールベアリング３５が装着される。上レース３１及び下レース３２は平板で形成されている。
【０００９】
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。
【００１０】
電動要素４の回転子３はシャフト１０を回転させ、偏心軸部１２の回転運動が連結手段２４を介してピストン２３に伝えられることでピストン２３は圧縮室１５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１５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。
【００１１】
シャフト１０と回転子３の重量はスラストボールベアリング３５で支えられるとともに、シャフト１０の回転時はボール３０が上レース３１と下レース３２の間で転がるために回転が滑らかになる。
【００１２】
回転時において、上レース３１は上レース着座面２７に接して上レース着座面２７とほぼ同時に回転し、下レース３２は下レース着座面２８に接してほぼ静止している。このスラストボールベアリング３５を用いることによって、シャフト１０を回転させるトルクはスラストすべり軸受に比べて小さくなるため、スラスト軸受での損失を小さくすることが
できる。従って、入力が低減して、高効率とすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【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】
【００１４】
しかしながら、上記従来の構成では、密閉型圧縮機を長く運転した場合に、上レース３１、上レース３１が接している上レース着座面２７、および上レース３３の内径側のシャフト１０が、摺動して摩耗したり擦れ傷が付いたりする可能性があった。
【００１５】
また、上レース３１、上レース着座面２７、およびシャフト１０の摺動や擦れ傷、摩耗に起因して、圧縮機の入力が増加して効率が低下したり、摩耗粉が潤滑油６とともに各摺動部に導かれて信頼性が低下したりする可能性があった。
【００１６】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、スラストボールベアリング３５において、上レース３１と上レース着座面２７の接触部における摺動および上レース３１内径とシャフト１０外径との摺動を防止し、上レース３１と上レース着座面２７の接触部における摩耗および上レース３１内径とシャフト１０外径における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、圧縮要素が電動要素よりも上方に配置される圧縮機において、上レースとシャフトとが一体に回転するように、上レースとシャフトとの間に止め部を設けたもので、起動時や長期の運転時においても、上レースとシャフトが一体に回転するため、上レースと上レース着座面との間ですべりが発生するのを防止することができるので、上レースと上レース着座面との接触部において、摺動による入力の増加や摩耗を抑制することができるという作用を有する。
【００１８】
また、上レース内径とシャフト外径においても、摺動による入力の増加や摩耗の発生を抑制することができるという作用を有する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の密閉型圧縮機は、上レースとシャフトとが一体に回転するように、上レースとシャフトとの間に止め部を設けたもので、上レースと上レース着座面との摺動による摩耗と、上レース内径とシャフト外径との摺動による摩耗の発生を抑制することができ、入力の増加を抑えた高効率で信頼性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】
【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】同実施の形態における密閉型圧縮機の要部拡大図
【図３】同実施の形態におけるシャフトの要部下視図
【図４】同実施の形態における上レースの斜視図
【図５】本発明の他の実施の形態におけるシャフトの要部下視図
【図６】本発明の他の実施の形態における上レースの斜視図
【図７】従来の密閉型圧縮機の縦断面図
【図８】従来の密閉型圧縮機の分解斜視図
【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た圧縮要素とを収容し、前記圧縮要素は、偏心軸部と主軸部と上レース着座面とを有し前記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と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、前記シャフトの前記上レース着座面と前記主軸受との間に設けられたスラストボールベアリングとを備え、前記圧縮要素は前記電動要素の上方に配置されるものであって、前記スラストボールベアリングは、複数のボールと、前記ボールを保持するホルダー部と、前記ボールの上下に各々配設される上レースおよび下レースとを備え、前記上レースと前記シャフトとが一体に回転するように、前記上レースと前記シャフトとの間に止め部を設けた密閉型圧縮機である。
【００２２】
これにより、起動時や長期の運転時においても、上レースとシャフトが一体に回転するため、上レースと上レース着座面との間や上レース内径とシャフト外径間ですべりが発生するのを防止することができるので、上レースと上レース着座面との接触部および上レース内径とシャフト外径において、摺動による入力の増加や摩耗を抑制することができるので、入力の増加を抑えた高効率で信頼性の高い密閉型圧縮機を提供することができる。
【００２３】
さらに、本発明は圧縮要素が電動要素よりも上方に配置されていることで、上レース近傍に圧縮要素が配置され、上レース近傍のシャフトにかかる負荷が大きくなりシャフトがたわみやすく、上レース着座面１６２が傾きやすい傾向にあるため、たわみによってスラストボールベアリングのすべりが生じやすい場合であっても、上レースとシャフトが一体に回転するため、上レースと上レース着座面との間や上レース内径とシャフト外径間ですべりが発生するのを防止することができる。
【００２４】
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、止め部は、上レースの内周部に設けた凸設部と、シャフトに設けた前記凸設部と嵌合する凹設部とから構成されたもので、主軸受に組み立てられたシャフトの主軸部に回転子を焼嵌め等により固定する工程において、上下反転されたシャフトの上レース着座面に上レースを装着する際に、シャフトに設けた凹設部と上レースの内周部に設けた凸設部とを勘合し、上レースに続いてスラストボールベアリング、下レース、シリンダブロックの主軸受をそれぞれ上下反転してシャフトの主軸部に挿入し、最後に回転子の焼嵌め作業を行うことでき、組立作業が容易で作業効率が良くなり、請求項１に記載の発明の効果に加えて、さらに作業時間の短縮ができ、生産性がよい。
【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、上レースの表面硬度はシャフトの上レース着座面の表面硬度よりも高く、下レースの表面硬度は主軸受のスラスト面の表面硬度よりも高くしたもので、上レースと下レースは薄板形状であることから熱処理等により容易に表面硬度を確保できるとともに、シャフトの上レース着座面や主軸受のスラスト面の平面度が悪くても、上レースと下レースの硬度が高いために上レースと下レースの変形を防止することができるので、スラストボールベアリングのボールとの接触部である上レースと下レースの平面を確保することができ、請求項１および請求項２の発明の効果に加えて、さらにボールの転走面が摩耗することを防止することができ、スラストボールベアリングの信頼性を向上させることができる。
【００２６】
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、スラストボールベアリングのボールの表面硬度は上レースおよび下レースの表面硬度よりも高くしたもので、ボールが上レースおよび下レースの転走面より先に摩耗することを防止することができるので、請求項１から請求項３に記載の発明の効果に加えて、さらにボールの摩耗に起因して上レースおよび下レースの転走面が傷ついたり摩耗したりすることを防止するこ
とができ、スラストボールベアリングの信頼性を向上させることができる。
【００２７】
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。
【００２８】
（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は図１のシャフトの要部下視図、図４は図１の上レースの斜視図である。
【００２９】
図１から図４において、密閉容器１０１内には、固定子１５１と回転子１５２とからなる電動要素１０２と、この電動要素１０２により回転駆動される圧縮要素１０４とがそれぞれ収納され、底部に潤滑油１０６を貯留している。電動要素１０２と圧縮要素１０４は一体に組み立てられて圧縮機構１０８を形成し、この圧縮機構１０８は、複数のコイルばね（図示せず）により密閉容器１０１内に弾性的に支持されている。
【００３０】
圧縮要素１０４を構成するシリンダブロック１２０には、円筒状の圧縮室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が構成され、主軸受１２６の上方には、スラスト面１２８が形成されている。
【００３１】
シャフト１３０は、主軸受１２６に鉛直方向に軸支され外周に螺旋状の給油溝１３２を有する主軸部１３４と、その上方に形成された偏芯軸部１３６を備えており、主軸部１３４の下端１３８に形成された給油孔（図示せず）に鋼管で成形された給油管１４２が圧入され、偏芯軸部１３６とピストン１２４とは連結機構１４４によりで連結されている。
【００３２】
電動要素１０２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１５０を備えた固定子１５１と、シャフト１３０の主軸部１３４に焼嵌め等で固定された回転子１５２とから構成されている。
【００３３】
シャフト１３０の主軸部１３４と偏芯軸部１３６の間に構成された上レース着座面１６２とシリンダブロック１２０のスラスト面１２８との間には、シャフト１３０や回転子１５２の自重を支持するため、スラストボールベアリング１７０が配設されている。
【００３４】
スラストボールベアリング１７０は、複数のボール１７２と、ボール１７２を保持するホルダー部１７４と、ボール１７２の上下に各々配設された上レース１７６と下レース１７８とを備えている。上レース１７６はシャフト１３０の上レース着座面１６２と接しており、下レース１７８は主軸受１２６のスラスト面１２８と接している。
【００３５】
ボール１７２は、耐摩耗性の高い浸炭焼き入れされた軸受鋼で形成され、表面硬度はＨＲＣ６０〜７０の範囲内である。また、上レース１７６および下レース１７８はシャフト１３０や主軸受１２６を形成している鋳鉄よりも表面硬度が高く、耐摩耗性の高い熱処理された炭素鋼で形成され、表面硬度はＨＲＣ５８〜６８の範囲内である。ボール１７２の表面硬度は上レース１７６および下レース１７８の表面硬度よりもわずかに高く設定されている。
【００３６】
上レース１７６は、内周部の一部が直線となった凸設部１８０を備え、シャフト１３０の主軸部１３４は外周に上レース１７６の凸設部１８０が嵌合する平面状の凹設部１８２を備えている。
【００３７】
上レース１７６の凸設部１８０とシャフト１３０の凹設部１８２は嵌合して組み立てら
れ、止め部１８４を構成している。
【００３８】
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。
【００３９】
電動要素１０２に外部電源（図示せず）より通電がされると、回転子１５２が回転し、これに伴ってシャフト１３０が回転し、偏芯軸部１３６の回転運動が連結機構１４４を介してピストン１２４に伝えられることでピストン１２４は、圧縮室１２２内で往復運動を行い、圧縮要素１０４が所定の圧縮動作を行う。
【００４０】
これにより、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、圧縮された後、再び冷却システムへと吐き出される。
【００４１】
このとき給油管１４２は、一端が主軸部１３４の下端１３８に圧入され、シャフト１３０の回転とともに遠心力により潤滑油１０６を汲み上げ、各摺動部を潤滑し、その一部は螺旋状の給油溝１３２からスラスト面１２８に供給されスラストボールベアリング１７０を潤滑する。
【００４２】
シャフト１３０と回転子１５２の重量はスラストボールベアリング１７０で支えられるとともに、シャフト１３０が回転する際にはボール１７２が上レース１７６と下レース１７８の間で転がるため、シャフト１３０を回転させるトルクはスラストすべり軸受に比べて小さくなる。そのため、スラスト軸受での損失を小さくすることができ、入力が低減して、高効率とすることができる。
【００４３】
次に上レース１７６とシャフト１３０との間に止め部１８４を設けることにより、上レース１７６とシャフト１３０の上レース着座面１６２との摺動による摩耗と、上レース１７６とシャフト１３０との摺動による摩耗の発生を抑制するメカニズムについて説明する。
【００４４】
上レース１７６の内周部に設けた凸設部１８０と、シャフト１３０の外周部に設けた凹設部１８２とが嵌合されていることから、上レース１７６は回転子１５２およびシャフト１３０と完全に同期して回転するため、上レース１７６とシャフト１３０の上レース着座面１６２および上レース１７６の内径とシャフト１３０の外径とが摺動し擦れることが無くなり、接触部に摩耗が発生することがない。
【００４５】
特に、比較的硬度の低く摩耗が発生しやすい上レース着座面１６２およびシャフト１３０の外径において、摩耗を防止することができる。
【００４６】
さらに、上レース着座面１６２の平面度の値が大きく精度の悪いものほど、止め部１８４のない従来の密閉型圧縮機では上レース着座面１６２が摩耗していたが、止め部１８４を設けることにより、上レース着座面１６２の平面度の精度を高めることなく、上レース着座面１６２の摩耗を防止することができた。
【００４７】
これは、上レース着座面１６２の平面度が悪く傷等が付いていると、上レース１７６と上レース着座面１６２との接触面積が小さくなり、摩擦係数が低下し、起動時や運転時において上レース１７６がシャフト１３０の回転に同期して回らずにすべりが発生していたと推測される従来の欠点を、解決することができたためであると考えられる。
【００４８】
さらに、上レース着座面１６２の傾きが大きいものほど、止め部１８４のない従来の密閉型圧縮機では上レース１７６内周のシャフト１３０の外表面に擦れ傷が付き、最悪の場合には摩耗していたが、止め部１８４を設けることにより、上レース着座面１６２の傾き
を改善することなく、シャフト１３０の外表面の擦れ傷、摩耗を防止することができた。
【００４９】
これは、上レース着座面１６２がわずかでも傾いていると、上レース１７６はシャフト１３０の外表面に当接し、そのため上レース１７６がシャフト１３０の回転に同期して回らず、上レース１７６の内周とシャフト１３０外表面とが摺動し、硬度の低いシャフト１３０が摩耗していたと推測される従来の欠点を、解決することができたためであると考えられる。
【００５０】
本発明は圧縮要素が電動要素よりも上方に配置されていることで、上レース近傍に圧縮要素が配置されており、具体的には、上レース着座面１６２と隣接した上方側に圧縮要素１０４が配置されている。
【００５１】
上記構成においては、圧縮室１２２内でピストン１２４が往復運動を行うことに伴い発生する振動によって、上レース近傍のシャフトにかかる負荷が大きくなりシャフトがたわみやすく、上レース着座面１６２が傾きやすい傾向にあるため、たわみによってスラストボールベアリングのすべりが生じやすくなるが、本発明では上レースとシャフトが一体に回転するため、上レースと上レース着座面との間や上レース内径とシャフト外径間ですべりが発生するのを防止することができる。
【００５２】
さらに、上レース１７６とシャフト１３０の上レース着座面１６２およびシャフト１３０の外表面の間に回転による擦れが発生しないことから、入力の損失が小さくて効率が高く、騒音も静かである。
【００５３】
また、上レース１７６の表面硬度はシャフト１３０の上レース着座面１６２の表面硬度よりも高く、下レース１７８の表面硬度は主軸受１２６のスラスト面１２８の表面硬度よりも高くしているが、上レース１７６と下レース１７８は薄板形状であることから、熱処理等により容易に表面硬度を確保することができ、生産性が高く安価に製造することができる。
【００５４】
そして、シャフト１３０の上レース着座面１６２や主軸受１２６のスラスト面１２８の平面度が悪い場合でも、上レース１７６と下レース１７８の硬度が高いので、上レース１７６と下レース１７８が上レース着座面１６２やスラスト面１２８に沿って変形することを防止することができ、スラストボールベアリング１７０のボール１７２との接触部である上レース１７６と下レース１７８の平面を確保することができる。
【００５５】
その結果、ボール１７２が転走する上レース１７６と下レース１７８が摩耗することを防止することができ、信頼性を向上させることができる。
【００５６】
また、ボール１７２と上レース１７６および下レース１７８は高い表面硬度を有しており、優れた耐摩耗性を有している。さらに、ボール１７２の表面硬度は上レース１７６および下レース１７８の表面硬度よりもわずかに高く設定されており、ボール１７２が転走する上レース１７６および下レース１７８よりも先に摩耗することを防止することができる。
【００５７】
そのため、ボール１７２の表面が荒れて上レース１７６および下レース１７８の転走面を傷付けたり摩耗させたりすることを防止することができ、加速度的に上レース１７６および下レース１７８の表面が摩耗することがない。
【００５８】
次に、スラストボールベアリング１７０の組み立てについて説明する。
【００５９】
本実施の形態１における止め部１８４は、上レース１７６の内周部に設けた凸設部１８０と、凸設部１８０と嵌合するようにシャフト１３０に設けた凹設部１８２とから構成されている。
【００６０】
そのため、主軸受１２６に一体に組み立てられたシャフト１３０の主軸部１３４に回転子１５２を焼嵌め等により固定させる工程において、上下反転されたシャフト１３０の上レース着座面１６２に上レース１７６を装着する際に、シャフト１３０に設けた凹設部１８２と上レース１７６の内周部に設けた凸設部１８０とを勘合し、上レース１７６に続いてスラストボールベアリング１７０、下レース１７８、シリンダブロック１２０の主軸受１２６をそれぞれ上下反転してシャフトの主軸部１３４に挿入し、最後に回転子１５２の焼嵌め作業を行うことで組み立てができ、複雑な組み立て治具や複雑な手順などはなく、組み立て作業が容易で作業効率が良く、生産性がよい。
【００６１】
なお、シャフト１３０と上レース１７６の止め部１８４については、他の実施例も考えられる。
【００６２】
図５は、他の実施の形態におけるシャフトの要部下視図、図６は他の実施の形態における上レースの斜視図である。なお、上記実施の形態１と同一構成については同一符号を付している。
【００６３】
以上、上レース１７６が回転子１５２、シャフト１３０と完全に同期して回転することの有効性について述べたが、同様に下レース１７８と主軸受１２６の間に止め部を構成することによって、下レース１７８と主軸受１２６のスラスト面１２８の擦れや摺動を回避し、摩耗を防止して信頼性を向上させるとともに、擦れや摺動に伴う入力の損失を低減し高効率化を図り、騒音を小さくするために有効である。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
以上のように、本発明にかかる密閉型圧縮機は、上レースとシャフトとが一体に回転するように、上レースとシャフトとの間に止め部を設けたことで、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、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】
【００６５】
１０１  密閉容器
１０２  電動要素
１０４  圧縮要素
１０６  潤滑油
１２０  シリンダブロック
１２２  圧縮室
１２４  ピストン
１２６  主軸受
１３０  シャフト
１３４  主軸部
１３６  偏芯軸部
１４４  連結機構
１５１  固定子
１５２  回転子
１６２  上レース着座面
１７０  スラストボールベアリング
１７２  ボール
１７４  ホルダー部
１７６  上レース
１７８  下レース
１８０  凸設部
１８２  凹設部
１８４  止め部
【図４】
2013181472.tif 000003
【図６】
2013181472.tif 000004
【図１】
2013181472.tif 000005
【図２】
2013181472.tif 000006
【図３】
2013181472.tif 000007
【図５】
2013181472.tif 000008
【図７】
2013181472.tif 000009
【図８】
2013181472.tif 000010