(57)【要約】【課題】スラストボールベアリングへの潤滑油の安定した供給と、ボールのスムーズな転がりを両立して、低騒音、高効率で信頼性の高い密閉型圧縮機を提供する。【解決手段】ホルダー部１３３に保持された複数のボール１３４と上レース１３５および下レース１３６とからなるスラストボールベアリング１３２を備え、上レース１３５のボール１３４側は平面で形成され、下レース１３６のボール１３４側に環状の溝で形成された軌道輪１６０を備えているので、下レース１３６の軌道輪１６０に潤滑油１０２が溜まってボール１３４と上レース１３５、および下レース１３６への潤滑油の安定した供給ができ、さらに下レース１３６のみに軌道輪１６０が形成されているため、ボール１３４は下レース１３６の軌道輪１６０のみに案内されてスムーズに転がり、低騒音、高効率で、信頼性を高くすることができる。【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、固定子と回転子を備える電動要素と、前記電動要素によって駆動される圧縮要素と、前記圧縮要素を潤滑する潤滑油とを備え、前記圧縮要素は、前記回転子が固定された主軸部と偏心軸部とを有するシャフトと、圧縮室を備えたブロックと、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部と、前記ブロックに設けられ前記主軸部を軸支する主軸受と、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面に設けられたスラストボールベアリングとを備え、前記スラストボールベアリングは、ホルダー部に保持された複数のボールと、前記ボールの上下にそれぞれ配設された上レースおよび下レースとを備え、前記上レースの前記ボール側は平面で形成され、前記下レースの前記ボール側に環状の溝で形成された軌道輪を備えた密閉型圧縮機。
【請求項２】
シャフトにシャフトの外周部からスラストボールベアリングの内周に潤滑油を供給する給油経路を備えた請求項１に記載の密閉型圧縮機。
【請求項３】
商用電源周波数未満の回転数を含む複数の運転周波数で運転する請求項１または請求項２に記載の密閉型圧縮機。
【請求項４】
潤滑油の粘度がＶＧ３〜ＶＧ８である請求項１から３のいずれか１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、スラストボールベアリングを採用して、効率を向上させたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
さらに、スラストボールベアリングを構成する上下のレースに環状の窪みで形成された軌道輪を設けたものがある（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
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。  
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、特許文献１に記載された従来の密閉型圧縮機のスラストボールベアリングの要部拡大図、図６は特許文献１に記載された従来の密閉型圧縮機のスラストボールベアリングの分解斜視図である。
【０００６】
図４、図５、図６において、密閉容器２の底部には潤滑油４を貯溜しており、圧縮機本体６はサスペンションスプリング８によって密閉容器２に対して弾性的に支持されている。
【０００７】
圧縮機本体６は、電動要素１０と、電動要素１０の上方に配設される圧縮要素１２から構成されている。電動要素１０は、固定子１４および回転子１６とから構成されている。圧縮要素１２のシャフト１８は、主軸部２０と偏心軸部２２を備えており、主軸部２０はブロック２４の主軸受２６に回転自在に軸支されるとともに、回転子１６が固定されている。そして、圧縮荷重が作用する偏心軸部２２に対して、偏心軸部２２の下側のみに配置された主軸部２０と主軸受２６で支持する片持ち軸受の構成となっている。
【０００８】
また、シャフト１８は主軸部２０表面に設けた螺旋状の溝などからなる給油機構２８を備え、給油機構２８の上端に連通し、偏心軸部２２の上方へ延設された給油経路２９を備えている。
【０００９】
ピストン３０は、ブロック２４に形成された略円筒形の内面を有するシリンダ３４に往復自在に挿入される。また、連結部３６は、両端に設けた穴部（図示せず）がそれぞれピストン３０に取り付けられたピストンピン３８と偏心軸部２２に嵌挿されることで、偏心軸部２２とピストン３０とを連結している。
【００１０】
シリンダ３４およびピストン３０は、シリンダ３４の開口端面に取り付けられるバルブプレート４６とともに圧縮室４８を形成する。さらに、バルブプレート４６を覆って蓋をするようにシリンダヘッド５０が固定されている。
【００１１】
吸入マフラ５２は、ＰＢＴなどの樹脂で成型され、内部に消音空間を形成し、シリンダヘッド５０に取り付けられている。
【００１２】
次に、スラストボールベアリング７６について説明する。
【００１３】
主軸受２６は、軸心と直角な平面部であるスラスト面６０と、スラスト面６０よりさらに上方に延長され、主軸部２０に対向する内面を有する軸受延出部６２とを有している。そして、軸受延出部６２の外径側に、上レース６４、ホルダー部６８に保持されたボール６６、下レース７０からなるスラストボールベアリング７６が配置されている。下レース７０は支持部材７２により支持されている。
【００１４】
上レース６４および下レース７０は環状で金属製の平板であり、上下の面が平行である。また、ホルダー部６８は環状の形状をなし、周方向に設けた複数の穴部にボール６６を転動自在に収納している。
【００１５】
スラスト面６０の上に、支持部材７２、下レース７０、ボール６６、上レース６４の順に互いに接した状態で積み重なり、上レース６４の上面にシャフト１８のフランジ部７４が着座し、軸受延出部６２の上端とシャフト１８のフランジ部７４との間に所定の軸方向隙間７８を設けている。
【００１６】
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。
【００１７】
電動要素１０に通電されると、固定子１４に発生する回転磁界により、回転子１６は主軸部２０とともに回転する。主軸部２０の回転により、偏心軸部２２が偏心運動し、偏心軸部２２の偏心運動が連結部３６を介してピストン３０に伝えられ、ピストン３０はシリンダ３４内で往復動する。
【００１８】
密閉容器２外の冷凍サイクル（図示せず）より戻った冷媒は、吸入マフラ５２を経由して圧縮室４８内へ導入され、圧縮室４８内でピストン３０により圧縮され、圧縮された冷媒は密閉容器２から冷凍サイクルへ送り出される。
【００１９】
また、シャフト１８下端は潤滑油４に浸漬しており、シャフト１８が回転することにより、潤滑油４は給油機構２８により主軸部２０の潤滑を行い、その後、軸方向隙間７８からスラストボールベアリング７６への供給と、給油経路２９を通り圧縮要素１２各部への供給とに分配され、摺動部の潤滑を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】特許第４２６８５１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
しかしながら、上記従来の上レース６４および下レース７０が平板である構成では、潤滑油４がスラストボールベアリング７６へ供給される際、潤滑油４が上レース６４あるいは下レース７０の外周側に流出しやすく、運転条件によっては、ボール６６の表面に直接供給される潤滑油４の量が不足する可能性があり、騒音の増加や効率が低下する可能性があった。
【００２２】
また、例えば上レースや下レースに環状の溝で形成された軌道輪を設ける構成が考えられるが、その場合は、下レースの軌道輪に潤滑油が溜まることにより、ボールの表面に供給される潤滑油は安定する。しかしながら、上レースや下レースの部品精度や運転条件によっては、上レースの軌道輪の軸心と下レースの軌道輪の軸心にずれが生じる場合があり、その場合は上下レースの軌道輪とボールの接触状態が不安定になってボールのスムーズな転がりが阻害される可能性があった。
【００２３】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、ボールとレースへの潤滑油の安定した供給と、ボールのスムーズな転がりを両立して、低騒音、高効率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】
【００２４】
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、上レースのボール側は平面で形成され、下レースのボール側に環状の溝で形成された軌道輪を備えている。
【００２５】
これによって、スラストボールベアリング付近に供給される潤滑油は下レースの軌道輪に溜まり、下レースの起動輪とボールの接触部は安定して潤滑油で満たされる。また、潤滑油が溜まった下レースの軌道輪をボールが転がることで、潤滑油はボールの表面に安定して供給されるため、上レースとボールの接触部にも潤滑油が安定的に供給される。
【００２６】
また、上レースが平面のためボールが上レースから水平方向に拘束される荷重は小さく、ボールは下レースの軌道輪のみに案内されて軌道輪に沿って転がる。そのため、従来の上レースと下レースの両方に軌道輪が形成されている場合のように、上下の軌道輪の軸心のずれにより、ボールの接触状態が不安定になってボールのスムーズな転がりが阻害されることが起こりにくく、ボールは安定して転がりやすくなる。
【００２７】
従って、ボールとレースへの潤滑油の安定した供給と、ボールのスムーズな転がりを両立して、低騒音、高効率で、信頼性を高くすることができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の密閉型圧縮機は、下レースの環状の溝である軌道輪に潤滑油が溜まってボールとレースへの潤滑油の安定した供給ができ、さらに下レースのみに軌道輪が形成されているため、ボールは下レースの軌道輪のみに案内されてスムーズに転がり、低騒音、高効率で、信頼性を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態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スラストボールベアリングの要部拡大図
【図３】同実施の形態におけるスラストボールベアリングの分解斜視図
【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スラストボールベアリングの要部拡大図
【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分解斜視図
【発明を実施するための形態】
【００３０】
第１の発明は、密閉容器内に、固定子と回転子を備える電動要素と、前記電動要素によって駆動される圧縮要素と、前記圧縮要素を潤滑する潤滑油とを備え、前記圧縮要素は、前記回転子が固定された主軸部と偏心軸部とを有するシャフトと、圧縮室を備えたブロックと、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部と、前記ブロックに設けられ前記主軸部を軸支する主軸受と、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面に設けられたスラストボールベアリングとを備え、前記スラストボールベアリングは、ホルダー部に保持された複数のボールと、前記ボールの上下にそれぞれ配設された上レースおよび下レースとを備え、前記上レースの前記ボール側は平面で形成され、前記下レースの前記ボール側に環状の溝で形成された軌道輪を備えているので、スラストボールベアリング付近に供給される潤滑油は下レースの軌道輪に溜まり、潤滑油はボールの表面に安定して供給されるため、ボールと上レースおよび下レースとの接触部に潤滑油が安定的に供給される。
【００３１】
また、上レースが平面のためボールが上レースから水平方向に拘束される荷重は小さく、ボールは下レースの軌道輪のみに案内されて軌道輪に沿って転がる。そのため、従来のように上下の軌道輪のずれにより、ボールのスムーズな転がりが阻害されることが起こりにくく、ボールは安定して転がりやすくなる。
【００３２】
従って、ボールとレースへの潤滑油の安定した供給と、ボールのスムーズな転がりを両立して、低騒音、高効率で、信頼性を高くすることができる。
【００３３】
第２の発明は、第１の発明において、シャフトに前記シャフトの外周部からスラストボールベアリングの内周に潤滑油を供給する給油手段を備えたものであり、スラストボールベアリングへの潤滑油の供給が安定し、更に上レースが平面のために、上レースに環状の溝である軌道輪が形成されている場合に比べて、ホルダー部と上レースの隙間が大きく、ボール付近への給油がされやすい。
【００３４】
第３の発明は、第１または第２の発明において、商用電源周波数未満の回転数を含む複数の運転周波数で運転するものであり、潤滑油の供給が不足しやすい低速回転時や、遠心力により潤滑油が上レースから飛散しやすい高速回転時において第１または第２の発明の効果が得られるため、改善効果が大きい。
【００３５】
第４の発明は、第１から第３のいずれか１つの発明において、潤滑油の粘度がＶＧ３〜ＶＧ８となっており、ボールベアリングの摺動部の油膜切れが発生しやすい低粘度の潤滑油において第１から第３のいずれか１つの発明の効果が得られるため、改善効果が大きい。
【００３６】
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。
【００３７】
（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スラストボールベアリングの要部拡大図、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分解斜視図である。
【００３８】
図１、図２、図３において、密閉容器１０１内には潤滑油１０２が貯溜され、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が収容される。シャフト１１０は、回転子１０４を固定した主軸部１１１と、主軸部１１１の上部に配設され主軸部１１１に対し偏心して形成された偏心軸部１１２を有している。
【００３９】
ブロック１１４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１２０が固定されている。ピストン１２６は、ブロック１１４の圧縮室１１６に往復摺動自在に挿入され、偏心軸部１１２との間を連結部１２８によって連結されている。
【００４０】
ブロック１１４の主軸受１２０は、主軸受１２０の軸心と略直角に環状に形成されたスラスト面１３０と、スラスト面１３０よりさらに上方に延長され、主軸部１１１に対向する内面を有する軸受延出部１４４とを備えている。シャフト１１０を鉛直方向に支持するため、軸受延出部１４４の外側のスラスト面１３０から上側に向かって、下レース１３６、複数のボール１３４とボール１３４を保持するホルダー部１３３、上レース１３５の順に配置している。
【００４１】
これらの下レース１３６、複数のボール１３４、ホルダー部１３３、上レース１３５により、スラストボールベアリング１３２が構成されている。
【００４２】
さらに、下レース１３６、ホルダー部１３３は全て軸受延出部１４４の外側に半径方向隙間を確保して配置されている。
【００４３】
一方、上レース１３５は軸受延出部１４４の上端１７０のさらに上側に配設されており、スラスト面１３０からボール１３４の最上部までの距離（高さ）の方が、スラスト面１３０から軸受延出部１４４の上端１７０までの距離（高さ）より長いため、その寸法差により、軸受延出部１４４の上端１７０と上レース１３５との間に所定の軸方向隙間１４６が形成されている。
【００４４】
上レース１３５のボール１３４側は平面で形成され、下レース１３６のボール１３４側には環状の溝で形成された軌道輪１６０が形成されている。ホルダー部１３３内に配置されたボール１３４のピッチ円直径Ｄ１と、下レース１３６の軌道輪１６０の溝の底部の直径Ｄ２はほぼ同じに形成されている。そのため、全てのボール１３４は軌道輪１６０の溝内に設置されており、軌道輪１６０の曲面に安定して接触している。
【００４５】
シャフト１１０は、主軸部１１１の下部から上部にまで潤滑油１０２を搬送する第１の給油経路１５０と、主軸部１１１の外周部に軸方向に延設され、一端が第１の給油経路１５０の上端に連通し、他端が軸受延出部１４４の上端１７０に連通する第２の給油経路１５２を有している。
【００４６】
本発明の実施の形態においては、第２の給油経路１５２は主軸部１１１の表面に平面状に形成された溝１５４で構成されている。
【００４７】
また、本実施の形態において、密閉型圧縮機１００に使用される冷媒は、オゾン破壊係数がゼロの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であり、それぞれ相溶性の高い潤滑油１０２と組み合わせてある。
【００４８】
以上のように構成された密閉型圧縮機１００について、以下その動作を説明する。
【００４９】
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の回転運動が連結部１２８を介してピストン１２６に伝えられることでピストン１２６は圧縮室１１６内を往復運動する。それにより、冷媒は冷却システム（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。
【００５０】
シャフト１１０と回転子１０４の重量はスラストボールベアリング１３２で支えられるとともに、シャフト１１０の回転時はボール１３４が上レース１３５と下レース１３６の間で転がるために回転が滑らかになる。
【００５１】
このスラストボールベアリング１３２を用いることによって、シャフト１１０を回転させるトルクは、ボールを用いない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。
【００５２】
密閉容器１０１内に貯溜された潤滑油１０２は、シャフト１１０の回転により生じる遠心力により、シャフト１１０に設けられた第１の給油経路１５０によって、主軸部１１１の下部から上部にまで汲み上げられる。
【００５３】
第１の給油経路１５０によって主軸部１１１の上部に搬送された潤滑油１０２は、第２の給油経路１５２である平面状の溝１５４を介してスラストボールベアリング１３２へ供給される第１の流れと、第１の給油経路１５０の上端から偏心軸部１１２の上方へ供給される第２の流れに分配される。
【００５４】
この第１の流れは、軸受延出部１４４の上端と上レース１３５との間に所定の軸方向隙間１４６が形成されているために、この軸方向隙間１４６を介して半径方向に流れてスラストボールベアリング１３２に向かう流れとなる。
【００５５】
軸方向隙間１４６から流出した潤滑油１０２の一部は直接ボール１３４表面に供給され、また、潤滑油１０２の一部はボール１３４とホルダー部１３３の隙間や、ホルダー部１３３と軸受延出部１４４との隙間を介して下レース１３６の上面にも供給される。下レース１３６の上面に供給された潤滑油１０２の一部は、溝で形成された軌道輪１６０内に溜まる。
【００５６】
軌道輪１６０内に潤滑油１０２が溜まっているので、下レース１３６の軌道輪１６０とボール１３４の接触部は安定して潤滑油１０２で満たされる。また、潤滑油１０２が溜まった下レース１３６の軌道輪１６０をボール１３４が転がることで、潤滑油１０２はボール１３４の表面に安定して供給されるため、上レース１３５とボール１３４の接触部にも潤滑油１０２が安定的に供給される。
【００５７】
また、上レース１３５が平面のためボール１３４が上レース１３５から水平方向に拘束される荷重は小さく、ボール１３４は下レース１３６の軌道輪１６０のみに案内されて軌道輪１６０に沿って転がる。そのため、従来の上レースと下レースの両方に軌道輪が形成されている場合のように、上下の軌道輪のずれにより、ボールの接触状態が不安定になってボールのスムーズな転がりが阻害されることが起こりにくく、ボール１３４は安定して転がりやすくなる。
【００５８】
従って、ボール１３４と上レース１３５および下レース１３６への潤滑油１０２の安定した供給と、ボール１３４のスムーズな転がりを両立して、低騒音、高効率で、信頼性を高くすることができる。
【００５９】
また、従来の上レースと下レースの両方に軌道輪が形成されている場合のように、上レースの軌道輪の軸心と下レースの軌道輪の軸心を合わせるための加工精度や組立て精度が必要ではなく、製造が容易になる。
【００６０】
本発明により得られる効果は、潤滑油１０２の供給が不足しやすい低速回転時や、遠心力により潤滑油１０２が上レース１３５から飛散しやすい高速回転時において顕著であり、改善効果が大きい。
【００６１】
また、ボール１３４と上レース１３５あるいは下レース１３６の接触部の油膜が切れやすいＶＧ３からＶＧ８のような低粘度の潤滑油１０２において、本発明により得られる効果は顕著であり、改善効果が大きい。
【００６２】
尚、本実施の形態においては、スラストボールベアリング１３２への潤滑油１０２の供給は、主軸部１１１の第２の給油経路１５２からを主として説明したが、他の供給方法でも下レース１３６の軌道輪１６０へ潤滑油１０２を供給できれば、同様の効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
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騒音低下や効率向上、信頼性の向上が可能となるので、冷蔵庫以外にも自販機や空調機器の用途にも適用できる。
【符号の説明】
【００６４】
１００  密閉型圧縮機
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  偏心軸部
１１４  ブロック
１１６  圧縮室
１２６  ピストン
１２８  連結部
１２０  主軸受
１３０  スラスト面
１３２  スラストボールベアリング
１３３  ホルダー部
１３４  ボール
１３５  上レース
１３６  下レース
１５２  給油経路
１６０  軌道輪
【図１】
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【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】
2013234575.tif 000008