(57)【要約】【課題】スラストボールベアリングの摩耗を低減し、低コスト、コンパクト、高効率で高信頼性の密閉型圧縮機を提供する。【解決手段】バランスウェイト１１５に設けた第二傾斜部１１４とツバ部１１３に設けた第一傾斜部１１２を備えたことにより、ガスを第二傾斜部と第一傾斜部１１２で受けることにより、第一傾斜部１１２及び第二傾斜部１１４には垂直方向下向きと水平方向の２つの方向の力が発生し、２つの力の成分の垂直方向下向きの力を利用して、スラストボールベアリング１４０には、回転子１０４とシャフト１１０の自重による垂直方向下向きの荷重に加えて更に垂直方向下向きの力が作用することで、ボール１４２のすべりを低減でき、スラストボールベアリング１４０の摩耗を低減することで、低コスト、コンパクトで高信頼性の密閉型圧縮機を提供することができる。【選択図】図２
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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、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、前記圧縮要素は主軸部とツバ部を介して形成され、バランスウェイトを設けた偏心軸部とを有し、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スラストボールベアリングとを備え、前記シャフトに備えられたツバ部に形成された第一傾斜部と前記バランスウェイトに形成された第二傾斜部とを備えた密閉型圧縮機。
【請求項２】
前記第一傾斜部と前記第二傾斜部の少なくとも一端に開口した給油孔及び給油通路を設けた請求項１に記載の密閉型圧縮機。
【請求項３】
前記第一傾斜部と前記第二傾斜部の側端にそれぞれ第一壁と第二壁を設けた請求項１または請求項２に記載の密閉型圧縮機。
【請求項４】
前記第一傾斜部と前記第二傾斜部の傾斜面が湾曲して形成された請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。
【請求項５】
潤滑油中に浸漬しているシャフト下端部に第三傾斜部を設けた請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。
【請求項６】
電動要素はインバータによって複数の運転周波数で駆動され、回転子は少なくとも６０Ｈｚ以上の回転周波数で回転される請求項１から請求項５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】
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、消費電力低減のための高効率化が進められている。従来から高効率化の手段として、スラスト軸受部の摺動損失をすべり軸受と比べて低減するスラストボールベアリングが採用されてきている。
【０００３】
従来のこの種の密閉型圧縮機としては、ボールの上下をワッシャで挟み、高分子材料の保持器を用いた安価で簡単な構成のスラストボールベアリング用いて、高効率化を図ったものがある（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３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である。
【０００６】
図３に示すように、密閉容器１内には、固定子２と回転子３とを備えた電動要素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。
【０００７】
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。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ワッシャ着座面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ワッシャ着座面２８が形成されている。
【０００９】
これらの上ワッシャ着座面２７と下ワッシャ着座面２８の間には、スラストボールベアリング２９が設けられ、シャフト１０と回転子３の重力方向の荷重を支持している。
【００１０】
スラストボールベアリング２９は、複数のボール３０と、ボール３０を保持するナイロンに代表される高分子材料で形成された保持器３１と、ボール３０の上下に各々配設される上ワッシャ３２及び下ワッシャ３３とで構成される。上ワッシャ３２及び下ワッシャ３３は焼入れされた鉄の平板で形成されている。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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２９で支えられ、シャフト１０の回転時はボール３０が上ワッシャ３２と下ワッシャ３３の間で転がるためにシャフ
ト１０が滑らかに回転する。
【００１４】
シャフト１０の回転時において、上ワッシャ３２は上ワッシャ着座面２７に密着し、下ワッシャ３３は下ワッシャ着座面２８に密着している。また、保持器３１は遠心力によりボール３０が飛び出さないようにボール３０を保持している。
【００１５】
このスラストボールベアリング２９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】
【００１６】
【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】
【００１７】
しかしながら、上記従来の構成では、回転子及びシャフトの自重が小さいとボールが上ワッシャまたは下ワッシャに対しすべりが生じる可能性があり、ボール及び上ワッシャ、下ワッシャが摩耗して信頼性が低下してしまう可能性を有していた。
【００１８】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、シャフトの回転力を利用しスラストボールベアリングに垂直方向下向きの荷重を与えることで、低コスト、コンパクト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】
【００１９】
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、バランスウェイトとシャフトに形成されたつば部に傾斜部を備えたもので、密閉容器内に封入されたガスをシャフトの回転に伴いバランスウェイトとシャフトに形成されたツバ部に設けられた傾斜部で受けることにより、傾斜部には垂直方向下向きと水平方向の２つの方向の力が発生し、２つの力の成分の垂直方向下向きの力を利用して、スラストボールベアリングに垂直方向下向きの荷重が作用することで、ボールと上ワッシャ、下ワッシャとのすべりを低減でき、スラストボールの摩耗を低減する作用を有する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の密閉型圧縮機は、スラスト軸受部の摺動損失の低減効果を維持しつつ、回転子及びシャフトの自重を増加させることなく、スラストボールベアリングへの垂直方向下向きの荷重を得ることができることから、低コスト、コンパクトで高信頼性の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】
【００２１】
【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要部断面図
【図３】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】
【００２２】
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、前記圧縮要素は主軸部とツバ部を介して形成され、バランスウェイトを設けた偏心軸部とを有し、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スラストボールベアリングとを備え、前記シャフトに備えられたツバ部に形成された第一傾斜部と前記バランスウェイトに形成された第二傾斜部とを備えたものである。
【００２３】
これにより、密閉容器内に封入されたガスをシャフトの回転に伴いバランスウェイトとシャフトに形成されたツバ部に設けられた第一傾斜部と第二傾斜部で受けることにより、第一傾斜部と第二傾斜部には垂直方向下向きと水平方向の２つの方向の力が発生し、２つの力の成分の垂直方向下向きの力を利用して、スラストボールベアリングに垂直方向下向きの荷重が作用することで、ボールと上ワッシャ、下ワッシャとのすべりを低減でき、スラストボールベアリングの摩耗を低減する作用を有することで、低コスト、コンパクトで高信頼性の密閉型圧縮機を提供することができる。
【００２４】
第２の発明は、ツバ部及びバランスウェイトに設けられた第一傾斜部と第二傾斜部の一端に開口した給油孔と給油通路を設けたものであり、ガスに加え、ガスより比重の大きい潤滑油もシャフトの回転に伴いシャフトに形成されたツバ部とバランスウェイトに設けられた第一傾斜部と第二傾斜部で受けることにより、さらに第一傾斜部と第二傾斜部には垂直方向下向きの力が発生し、スラストボールベアリングにかかる垂直方向下向きの荷重が増加し、さらに高い信頼性を得ることができる。
【００２５】
第３の発明は、ツバ部及びバランスウェイトに設けられた第一傾斜部と第二傾斜部の側端に第一壁と第二壁を設けたもので、シャフトの回転に伴いシャフトに形成されたツバ部とバランスウェイトに設けられた第一傾斜部と第二傾斜部で受けるガス及び潤滑油をより多く受けることができることから、さらに第一傾斜部と第二傾斜部には垂直方向下向きの力が発生し、スラストボールベアリングにかかる垂直方向下向きの荷重が増加し、さらに高い信頼性を得ることができる。
【００２６】
第４の発明は、ツバ部及びバランスウェイトに設けられた第一傾斜部と第二傾斜部の傾斜面が湾曲して形成されたもので、第一傾斜部と第二傾斜部で受けた潤滑油は、湾曲した傾斜面を伝わって、密閉容器の上部に吹き付けられ、より多くの密閉容器内の表面に潤滑油が付着することにより、高温の潤滑油が密閉容器とより多くの熱交換が行われ、潤滑油の温度が低減されることで、密閉型圧縮機全体の温度が低減され、高効率で高い信頼性を得ることができる。
【００２７】
第５の発明は、潤滑油中に浸漬しているシャフト下端部に第三傾斜部を設けたもので、ガスより比重の大きい潤滑油をより多く第三傾斜部で受けることができることから、さらに垂直方向下向きの力が発生し、スラストボールベアリングにかかる垂直方向下向きの荷重が増加し、さらに高い信頼性を得ることができる。
【００２８】
第６の発明は、電動要素はインバータによって複数の運転周波数で駆動され、回転子は少なくとも６０Ｈｚ以上の回転周波数で回転されるものであり、回転数の増加に伴い１回転あたりの第一傾斜部と第二傾斜部と第三傾斜部で受けるガス及び潤滑油の量が増加することから、高速運転になるに伴いスラストボールベアリングにかかる垂直方向下向きの荷重も増加することから、さらに高い信頼性を得ることができるとともに、高速運転よる冷凍サイクルの最適運転を併せて実現することができる。
【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、同実施の形態における密閉型圧縮機の要部断面図である。
【００３１】
図１、図２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、第一傾斜部１１２を備えたツバ部１１３を介して主軸部１１１に対し偏心して形成され、第二傾斜部１１４を備えたバランスウェイト１１５を挿入した偏心軸部１１６と、シャフト１１０の下端外部には第三傾斜部１１７を備え内部に給油機構１１８とを構成している。また、第一傾斜部１１２には第一壁１１２Ａと第二傾斜部１１４には第二壁１１４Ａが備わっている。
【００３３】
シリンダブロック１２０は、略円筒形の圧縮室１２１を有し、主軸部１１１を軸支する主軸受１２２が形成されている。ピストン１３０は、シリンダブロック１２０の圧縮室１２１に往復摺動自在に挿入され、偏心軸部１１６との間を連結機構１３１とピストンピン１３２によって連結されている。
【００３４】
スラストボールベアリング１４０は、ツバ部１１３と主軸受１２２の上端面１４１との間に配設され、回転子１０４とシャフト１１０の自重による垂直方向下向きの荷重を支持する。
【００３５】
スラストボールベアリング１４０は、複数のボール１４２備え、ボール１４２を保持するホルダー部１４３と、ボール１４２の上下に各々配設される上ワッシャ１４４および下ワッシャ１４５とを備えている。
【００３６】
密閉容器１０１の下部に貯留された潤滑油１０２を上部に搬送する通路として、シャフト１１０には、給油機構１１８と螺旋溝１５０と給油孔１５１及び給油通路１５２が配設されている。
【００３７】
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の電動要素１０５である。また、電動要素１０５はインバータ制御により複数の回転数で少なくとも６０Ｈｚ以上の回転周波数で回転される運転をすることができ、最高回転数は８０Ｈｚとなっている。
【００３８】
以上のように構成された密閉型圧縮機について、以下その動作を説明する。
【００３９】
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１１６の回転運動が連結機構１３１を介してピストン１３０に伝えられることでピストン１３０は圧縮室１２１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１２１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。
【００４０】
また、密閉容器１０１下部に貯留された潤滑油１０２は、シャフト１１０の回転に伴い、シャフト１１０下端内部に設けられた給油機構１１８により上部に搬送され螺旋溝１５０の一端に到達する。螺旋溝１５０の一端に到達した潤滑油１０２は、螺旋溝１５０を通って給油孔１５１に搬送され、一部の潤滑油１０２は給油孔１５１を通って第一傾斜部１１２に搬送され、残りの潤滑油１０２は、給油通路１５２を通ってさらに上部に搬送され、偏心軸部１１６の上端部より排出され、第二傾斜部１１４を通って、密閉容器１０１上部の内面に付着され、密閉容器１０１と熱交換される。
【００４１】
この際、ツバ部１１３と主軸受１２２の上端面１４１との間に配設されたスラストボールベアリング１４０には、垂直方向下向きの荷重を受けながら、ボール１４２が上ワッシャ１４４と下ワッシャ１４５の間で滑らかに転がることにより、摺動損失が小さくなる。
【００４２】
以上のように、本実施の形態においては、バランスウェイト１１５に設けた第二傾斜部１１４とシャフト１１０に形成されたツバ部１１３に設けた第一傾斜部１１２を備えたことにより、密閉容器１０１内に封入されたガスをシャフト１１０の回転に伴いバランスウェイト１１５に設けた第二傾斜部とシャフト１１０に形成されたツバ部１１３に設けた第一傾斜部１１２で受けることにより、第一傾斜部１１２及び第二傾斜部１１４には垂直方向下向きと水平方向の２つの方向の力が発生し、２つの力の成分の垂直方向下向きの力を利用して、スラストボールベアリング１４０には、回転子１０４とシャフト１１０の自重による垂直方向下向きの荷重に加えて更に垂直方向下向きの力が作用することで、ボール１４２と上ワッシャ１４４、下ワッシャ１４５とのすべりを低減でき、スラストボールベアリング１４０の摩耗を低減することで、低コスト、コンパクトで高信頼性の密閉型圧縮機を提供することができる。
【００４３】
また、本実施の形態では、バランスウェイト１１５に設けた第二傾斜部とシャフト１１０に形成されたツバ部１１３に設けた第一傾斜部１１２の一端に開口した給油孔１５１を設けたことにより、密閉容器１０１下部に貯留された潤滑油１０２が給油機構１１８により上部に搬送され、螺旋溝１５０を通って一部の潤滑油１０２は、給油孔１５１を通って第一傾斜部１１２に搬送され、残りの潤滑油１０２は、給油通路１５２を通って更に上部に搬送され、偏心軸部１１６の上端から第二傾斜部１１４に潤滑油１０２が搬送されることで、ガスより比重の大きい潤滑油１０２を第一傾斜部１１２及び第二傾斜部１１４で受けることができることから、更にスラストボールベアリング１４０に垂直方向下向きの力が作用することで、更にボール１４２と上ワッシャ１４４、下ワッシャ１４５とのすべりを低減でき、スラストボールベアリング１４０の摩耗を低減することで、低コスト、コンパクトで高信頼性の密閉型圧縮機を提供することができる。
【００４４】
また、本実施の形態では、バランスウェイト１１５及びツバ部１１３に設けられた第一傾斜部１１２及び第二傾斜部１１４の側端に、それぞれ第一壁１１２Ａ及び第二壁１１４Ａを設けたもので、シャフト１１０の回転に伴いバランスウェイト１１５とシャフト１１０に形成されたつば部１１３に設けられた第一傾斜部１１２及び第二傾斜部１１４で受けるガス及び潤滑油１０２をより多く受けることができることから、更にスラストボールベアリング１４０に垂直方向下向きの力が作用することで、更にボール１４２と上ワッシャ１４４、下ワッシャ１４５とのすべりを低減でき、スラストボールベアリング１４０の摩耗を低減することで、低コスト、コンパクトで高信頼性の密閉型圧縮機を提供することができる。
【００４５】
また、本実施の形態では、バランスウェイト１１５及びツバ部１１３に設けられた第一傾斜部１１２及び第二傾斜部１１４の傾斜面が湾曲して形成されたもので、第一傾斜部１１２及び第二傾斜部１１４で受けた潤滑油１０２は、湾曲した傾斜面を伝わって、密閉容器１０１の上部に吹き付けられ、より多くの密閉容器１０１内の表面に潤滑油１０２が付着することにより、高温の潤滑油１０２が密閉容器１０１とより多くの熱交換が行われ、潤滑油１０２の温度が低減されることで、密閉型圧縮機全体の温度が低減され、高効率で高い信頼性を得ることができる。
【００４６】
また、本実施の形態では、潤滑油１０２中に浸漬しているシャフト１１０下端部に第三傾斜部１１７を設けたもので、ガスより比重の大きい潤滑油１０２をより多く第三傾斜部１１７で受けることができることから、更にスラストボールベアリング１４０に垂直方向
下向きの力が作用することで、更にボール１４２と上ワッシャ１４４、下ワッシャ１４５とのすべりを低減でき、スラストボールベアリング１４０の摩耗を低減することで、低コスト、コンパクトで高信頼性の密閉型圧縮機を提供することができる。
【００４７】
また、本実施の形態では、電動要素１０５はインバータによって複数の運転周波数で駆動され、回転子１０４は少なくとも６０Ｈｚ以上の回転周波数で回転されるものであり、回転数の増加に伴い１回転あたりの第一傾斜部１１２、第二傾斜部１１４、第三傾斜部１１７で受けるガス及び潤滑油１０２の量が増加することから、高速運転になるに伴いスラストボールベアリング１４０にかかる垂直方向下向きの荷重も増加することから、更にスラストボールベアリング１４０に垂直方向下向きの力が作用することで、更にボール１４２と上ワッシャ１４４、下ワッシャ１４５とのすべりを低減でき、スラストボールベアリング１４０の摩耗を低減することで、低コスト、コンパクトで高信頼性の密閉型圧縮機を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
以上のように、本発明にかかる密閉型圧縮機は、スラスト軸受部の摺動損失の低減効果およびコンパクトを維持した上で、スラストボールベアリングの摩耗を低減することができるので、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】
【００４９】
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  第一傾斜部
１１２Ａ  第一壁
１１３  ツバ部
１１４  第二傾斜部
１１４Ａ  第二壁
１１５  バランスウェイト
１１６  偏心軸部
１１７  第三傾斜部
１２０  シリンダブロック
１２１  圧縮室
１２２  主軸受
１３０  ピストン
１３１  連結機構
１４０  スラストボールベアリング
１５１  給油孔
１５２  給油通路
【図１】
2013133758.tif 000003
【図２】
2013133758.tif 000004
【図３】
2013133758.tif 000005