JP2012122333A - 密閉型圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】輸送時のボールの打痕を緩和し、密閉型圧縮機の低騒音と高信頼性を維持する。
【解決手段】下レース１３６が着座するスラスト面１３０に複数の突起１４０を配設したことにより、下レース１３６は、突起部１４０のみで支えられているため、衝撃荷重がかかったときに、下方向に撓むことができる。その結果、この撓み作用によって衝撃荷重を緩和することができ、上レース１３５と下レース１３６にボール１３４の打痕が付くことを緩和することができる。したがって、密閉型圧縮機の低騒音、高信頼性を維持することができる
【選択図】図３

Description

本発明は、例えば、家庭用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。

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。

従来、この種の密閉型圧縮機としては、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）。また、機械的信頼性の低下を防ぐ方法も考案されている（例えば、特許文献２参照）。

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における軸受部の分解斜視図である。

図７、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。

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。

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。

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。

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出される。

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で支えられると共に、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。

回転時において、上レース３１は、上レース着座面２７に密着して上レース着座面２７と同時に回転し、下レース３２は下レース着座面２８に密着して静止している。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。

特開２００５−１２７３０５号公報 特許第４２６８５１９号公報

しかしながら、上記従来の構成では、輸送時の衝撃により上レース３１や下レース３２の一部に打痕の発生が見られた。

これは、密閉型圧縮機の構成上、スラスト方向にクリアランスがあるため、輸送時の衝撃荷重をスラストボールベアリング３５が受けたことに起因したものである。また、一般的にスラストボールベアリング３５のボールの硬度は、上レース３１や下レース３２より高いため、上レース３１や下レース３２にボールの打痕が発生しやすく、これに伴い、その打痕は、騒音の悪化や信頼性の低下を引き起こす可能性がある。

また、下レース３２の下側に、別の支持部材を入れる方法が考案されているが、追加部材が必要なためコストがかかるという課題を有していた（特許文献２参照）。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、ボールの打痕を緩和して、低騒音、高信頼性、低コストの密閉型圧縮機を提供することを目的とする。

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、下レースが着座するスラスト面に、前記スラスト面と下レースの間に所定間隔を形成する複数の突起部を、主軸受の直径方向に配設したことにより、輸送時の衝撃荷重がかかったときに、下レースの撓みが可能となる。したがって、下レースの撓みにより衝撃荷重を緩和し、上レース、下レースへのスラストボールベアリングのボールの打痕の発生を緩和する作用を有する。

本発明の密閉型圧縮機は、下レースが着座するスラスト面に複数の突起部を主軸受の直径方向に配設したことにより、スラストボールベアリングのボールの打痕が上レース、下レースに発生することを緩和するので、ボールの円滑な転動を維持し、低騒音、高信頼性、低コストの密閉型圧縮機を提供することができる。

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 本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機のシリンダブロックに形成されたスラスト軸受部の拡大平面図 同スラスト軸受部における図２のＡ−Ａ線による断面図 同スラスト軸受部における図２のＢ−Ｂ線による断面図 同スラスト軸受部における図２のＣ−Ｃ線による断面斜視図 同圧縮機におけるスラスト軸受部の異なる構成を示す図５相当図 従来の密閉型圧縮機の縦断面図 従来の密閉型圧縮機の軸受部の分解斜視図

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、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手段と、前記シリンダブロックに設けられ、かつ前記主軸部を軸支する主軸受と、前記主軸受に設けられ、かつ該主軸受の軸心と略直角に形成されたスラスト面に配設されるスラストボールベアリングを備える構成とし、また、前記スラストボールベアリングを、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と下レースとを備える構成とし、さらに、前記下レースが着座するスラスト面に、前記スラスト面と下レースの間に所定間隔を形成する複数の突起部を、前記主軸受の直径方向に配設したものである。

かかる構成とすることにより、輸送時の衝撃荷重がかかったときに下レースが、前記突起部を支点に自身の弾性によって一時的に変形し、この変形により衝撃荷重を緩和する。その結果、上レース、下レースへのスラストボールベアリングのボールの打痕の発生を緩和することができる。したがって、ボールの円滑な転動を維持し、低騒音、高信頼性、低コストの密閉型圧縮機を提供することができる。

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、前記複数の突起部を、前記ピストンの往復方向に対して略直角方向に延出するように配設したものである。

かかる構成とすることにより、圧縮工程において圧縮荷重を前記ピストンが受け、これに伴い、前記連結手段によって連結されたシャフトの偏心軸部にも圧縮荷重がかかり、シャフトが主軸部とシリンダブロックの主軸受とのクリアランス内で傾いた際に、前記シャフトの傾きにならって、下レースも、前記突起部を支点にして圧縮室側が上方に、反圧縮室側が下方となるように傾く。その結果、前記ボールの軌道における上レースと下レースの隙間がほぼ均一に保たれるため、特定のボールに荷重を集中することがなく、各ボールに荷重が分散されてボールの片当たりを緩和する。したがって、請求項１に記載の発明の効果に加えて、さらに低騒音、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。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記複数の突起部における前記下レースの載置面を、平面としたものである。

かかる構成とすることにより、請求項１あるいは２に記載の発明の効果に加えて、前記スラスト面の加工性を向上させることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記複数の突起部における前記下レースの載置面を、曲面としたものである。

かかる構成とすることにより、請求項１あるいは２に記載の発明の効果を安定して得ることができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の発明において、前記複数の突起部の表面粗さを、前記下レースの表面粗さより粗くしたものである。

かかる構成とすることにより、前記下レースの回転を防止することができ、請求項１から４のいずれか１項に記載の発明の効果に加えて、さらに信頼性を向上させることができる。

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。

（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、本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機のシリンダブロックに形成されたスラスト軸受部の拡大平面図、図３は、同スラスト軸受部における図２のＡ−Ａ線による断面図、図４は、同スラスト軸受部における図２のＢ−Ｂ線による断面である。図５は、同スラスト軸受部における図２のＣ−Ｃ線による断面斜視図、図６は、同圧縮機におけるスラスト軸受部の異なる構成を示す図５相当図である。

図１乃至図５において、密閉容器１０１内には、潤滑油１０２が貯溜され、さらに、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が収容されている。

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、かつ主軸部１１１に対して偏心した位置から軸方向に延びる偏心軸部１１２を有する。

シリンダブロック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、シリンダブロック１１４の圧縮室１１６に往復摺動自在に挿入され、偏心軸部１１２との間を連結手段１２８によって連結されている。

シリンダブロック１１４の主軸受１２０の上端部には、軸心と直角な平面部であるスラスト面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管状延長部１６２とを有している。

スラスト面１３０には、図５に示すように、断面形状が矩形で、かつ主軸受１２０の直径方向に延出した突起部１４０を２箇所に備えている。この突起部１４０は、シリンダブロック１１４と一体に加工形成している。また、突起部１４０は、ピストン１２６の摺動方向に対して、直角方向へ延出するように形成されている。

そして、管状延長部１６２の上側に、上レース１３５が配置され、管状延長部１６２の外径側かつ上レース１３５の下側に、ホルダー部１３３に保持されたボール１３４、下レース１３６が配置され、突起部１４０の載置面１４０ａに、下レース１３６が着座しており、スラストボールベアリング１３２が構成されている。

さらに、突起部１４０の載置面１４０ａを含む表面粗さは、下レース１３６の表面粗さより粗く形成している。ボール１３４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ている。また、上レース１３５および下レース１３６は耐摩耗性の高い熱処理された炭素鋼で形成されている。そして、ボール１３４の表面硬度は、上レース１３５および下レース１３６の表面硬度よりもわずかに高く設定されている。

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。

電動要素１０５への通電により、回転子１０４は、シャフト１１０を回転させ、偏心軸部１１２の回転（旋回）運動が、連結手段１２８によって往復運動に変換され、ピストン１２６に伝えられる。その結果、ピストン１２６は、圧縮室１１６内を往復運動する。

これに伴い、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、その後、再び冷却システムへと吐出される。

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で支えられると共に、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。

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、スラストすべり軸受に比べて小さく、スラスト軸受での損失を小さくすることができる。

また、突起部１４０の表面（載置面１４０ａ）粗さを、下レース１３６の表面粗さより粗くすることで、下レース１３６が、突起部１４０上を回転方向に滑ることを防ぐことができる。したがって、電動要素１０５の入力が低減して、高効率とすることができる。

次に、圧縮工程において、圧縮荷重をピストン１２６が受けると、連結手段１２８によって連結されたシャフト１１０の偏心軸部１１２にも、図１に示す矢印Ｘの圧縮荷重がかかる。その際、シャフト１１０の主軸部１１１とシリンダブロック１１４の主軸受１２０との間に設定されたクリアランスの寸法範囲でシャフト１１０が反圧縮方向に傾き、これに伴って偏心軸部１１２も反圧縮方向に傾く。

ここで、下レース１３６は突起部１４０上に着座しており、シャフト１１０の傾きにならって下レース１３６も傾く。それにより、ボール１３４の軌道において上レース１３５と下レース１３６の隙間はほぼ一定となるため、シャフト１１０と回転子１０４の重量は、ボール１３４にほぼ均等にかかり、ボール１３４の片当たりが無く、滑らかに回転する。その結果、ボール１３４、上レース１３５および下レース１３６に過度な繰り返し応力が作用することを抑制できる。したがって、この繰り返し応力に起因した疲労による剥離などの損傷が生じるのを防止することができ、軸受構造として高い信頼性を得ることができる。

また、輸送時には、主に上下方向の衝撃が圧縮機に作用する。このとき、主軸受１２０の下端面と回転子１０４の間には、シャフト１１０の回転を可能とするための隙間１６４が設けられているため、上述の衝撃に伴い、回転子１０４とシャフト１１０の重量による衝撃荷重がボール１３４に加わる。

この時、ボール１３４の硬度は、上レース１３５、下レース１３６の硬度より高いため、上レース１３５、下レース１３６に打痕が付く可能性がある。しかしながら、下レース１３６は、突起部１４０のみで支えられているため、衝撃荷重がかかったときに下方向にすらすと撓み、衝撃荷重を緩和することができる。その結果、上レース１３５と下レース１３６にボール１３４の打痕が付くことを緩和することができ、この打痕に起因した運転時における騒音の発生を抑制し、圧縮機としての高信頼性を確保することができる。

また、突起部１４０を、矩形とすることにより、突起部１４０の載置面１４０ａを含め、表面を平面加工で形成することができる。その結果、スラスト面１３０の加工性を向上することができる。

なお、本実施の形態１においては、突起部１４０において、下レース１３６が載置される載置面１４０ａを、下レース１３６と面接触する平面としたが、図６に示すように、下レース１３６が載置される載置面１４０ｂを、下レース１３６と線接触する曲面とすることも可能である。

かかる構成とすることにより、特に、圧縮行程時におけるシャフト１１０の傾きに伴うスラストボールベアリング１３２の載置面１４０ｂを支点とする傾きが円滑となる。その結果、複数のボール１３４において、一様に荷重が作用することとなり、スラストボールベアリング１３２の偏荷重に起因する変形を抑制し、軸受装置の信頼性を長期に亘って維持することができる。

また、本実施の形態１においては、上レース１３５と下レース１３６を炭素鋼で構成したが、同様の性質を有する樹脂で構成しても同様の作用効果が期待できる。

以上のように、本発明にかかる密閉型圧縮機は、ボールによる打痕が緩和されて低騒音、高信頼性を維持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。

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 シリンダブロック
１１６ 圧縮室
１２０ 主軸受
１２６ ピストン
１２８ 連結手段
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
１４０ 突起部
１４０ａ 載置面
１４０ｂ 載置面

Claims (5)

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を収容し、前記圧縮要素を、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手段と、前記シリンダブロックに設けられ、かつ前記主軸部を軸支する主軸受と、前記主軸受に設けられ、かつ該主軸受の軸心と略直角に形成されたスラスト面に配設されるスラストボールベアリングを備える構成とし、また、前記スラストボールベアリングを、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と下レースとを備える構成とし、さらに、前記下レースが着座するスラスト面に、前記スラスト面と下レースの間に所定間隔を形成する複数の突起部を、前記主軸受の直径方向に配設した密閉型圧縮機。
2. 前記複数の突起部を、前記ピストンの往復方向に対して略直角方向に延出するように配設した請求項１に記載の密閉型圧縮機。
3. 前記複数の突起部における前記下レースの載置面を、平面とした請求項１または２に記載の密閉型圧縮機。
4. 前記複数の突起部における前記下レースの載置面を、曲面とした請求項１または２に記載の密閉型圧縮機。
5. 前記複数の突起部の表面粗さを、前記下レースの表面粗さより粗くした請求項１から４のいずれか１項に記載の密閉型圧縮機。