JP2013011217A - 密閉型圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】ウェーブワッシャー、下レース、スラストボールベアリング、上レースで構成される従来の圧縮機は、部品数が多くコストが高いという課題があった。
【解決手段】シャフト１１８を浸硫窒化することで、上レースがなくとも、ボール１６６とシャフト１１８のスラスト部１７４が、摺動損失が少なく摩耗しにくい状況で摺動でき、ウェーブワッシャー１７２が外部からの衝撃によって傷つくといったことも防ぐことができる。したがって、効率が高く低騒音で信頼性の高い、リューブライトが制限されても使用可能な密閉型圧縮機を実現することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、冷蔵庫等に使用される密閉型圧縮機に関するものである。

従来、スラストボールベアリングを用いた圧縮機としては、主軸受の上部管状延長部の周囲に転がり軸受を配置した構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。

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設けられたスラストボールベアリングの要部拡大図、図９の（ａ）は、従来の密閉型圧縮機のウェーブワッシャーの正面図、図９の（ｂ）は、同ウェーブワッシャーにおける（ａ）のＺ−Ｚ線による断面図を示したものである。

図７おいて、密閉容器２の底部には潤滑油４を貯留しており、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。

圧縮機本体６は、電動要素１０と、電動要素１０の上方に配設された圧縮要素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、摩擦低減のためのリューブライト処理が施されており、シリンダブロック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、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。

また、シャフト１８は、主軸部２０表面に設けた螺旋状の溝等からなる給油機構２８を備えている。

ピストン３０は、シリンダブロック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ている。また、連結手段３６は、両端に設けた穴部が、それぞれピストン３０に取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を連結している。

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を形成している。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。

吸入マフラ５２は、ＰＢＴ等の樹脂で成型され、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。

次に、スラストボールベアリングについて説明する。

図８において、主軸受２６には、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し、主軸部２０に対向した内面を有する管状延長部６２が設けられている。

そして、管状延長部６２の外径側には、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、およびウェーブワッシャー７２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。

上レース６４および下レース７０は、環状に形成された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。

ウェーブワッシャー７２は、図９に示すとおり、環状の金属板において、下側方向に湾曲突出した下側突起７２ａ、７２ｂと、上側方向に湾曲突出した上側突起７２ｃ、７２ｄを設けたものである。これらの突起７２ａ、７２ｂ、７２ｃ、７２ｄは、同じ半径の曲面で形成され、それぞれの突起７２ａ、７２ｂ、７２ｃ、７２ｄの間には、湾曲していない平面部７２ｅが位置し、また、下側突起７２ａ、７２ｂの頂点を結ぶ線と、上側突起７２ｃ、７２ｄの頂点を結ぶ線とが直角になるように配置されている。

そして、スラスト面６０の上に、ウェーブワッシャー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が着座している。この状態において、ウェーブワッシャー７２は、下側突起７２ａ、７２ｂが線接触の状態でスラスト面６０と接し、上側突起７２ｃ、７２ｄが線接触の状態で下レース７０と接している。

以上のように構成された圧縮機について、以下にその動作を説明する。

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の偏心運動が連結手段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。

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（図示せず）へ送出される。

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により圧縮要素１２の各摺動部に供給され、摺動部の潤滑を行う。

次に、スラストボールベアリング７６の動作について説明する。

スラストボールベアリング７６は、ボール６６が上レース６４と下レース７０に点接触の状態で転がる転がり軸受であり、ウェーブワッシャー７２がシャフト１８や回転子１６の自重等の垂直方向の荷重を支持しながら回転が可能である。レース等の平板を用いた転がり軸受は、一般的に用いられているスラスト滑り軸受より摩擦が少なく、高効率を実現できる。また、下レース７０の配置されているウェーブワッシャー７２は、振動や落下の衝撃によるレースの打痕を防ぎ、高信頼性を維持できる。

一方で、ウェーブワッシャー７２を含まない、上レース６４、ボール６６、ホルダー部６８、下レース７０で構成される転がり軸受、あるいは、ボール６６、ホルダー部６８のみで構成され、シリンダブロック２４のスラスト面６０とシャフト１８の間でボール６６が摺動する、部品数を削減した転がり軸受も知られている。

特許第４２６８５１９号公報

しかしながら、上記従来の構成では、ウェーブワッシャー７２を配置する構成であることから、スラストボールベアリング７６のボール６６が転がるように下レース７０の配置が必要不可欠の構成であった。この構成は、スラスト滑り軸受けに比べ、上レース６４、ボール６６、ホルダー部６８、下レース７０、ウェーブワッシャー７２の５部品を余計に含んだ構成であり、部品数の増加及びコストアップという課題を有している。

また、上レース６４、ボール６６、ホルダー部６８、下レース７０で構成される転がり軸受、ボール６６、ホルダー部６８のみで構成され、シリンダブロック２４のスラスト面６０とシャフト１８の間でボールが摺動する転がり軸受は、ウェーブワッシャー７２がないため、振動や落下の衝撃を吸収できず、レース、シリンダブロック、シャフトに打痕が発生し、打痕に起因した摩耗により騒音の増加、効率の低下、信頼性の低下を生じるという課題を有している。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、ウェーブワッシャー７２、下レース７０、ボール６６、ホルダー部６８、上レース６４を配置した従来の構成から、上レース６４を省くことで部品数を削減し、かつ効率と信頼性を変わらず維持できる圧縮機を実現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、シャフトを窒化し、スラスト部を超仕上げすることで、シャフトのスラスト部に上レースと同等の硬度と面粗度を与え、ウェーブワッシャーと下レースを配置した構成において、上レースを省いてシャフトとボールが直接摺動できるという作用を有する。

本発明の密閉型圧縮機は、従来の構成から効率、信頼性を維持したまま上レースを省くことができるので、部品数を削減した低コストの高効率、高信頼性の圧縮機を実現することができる。

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 同実施の形態１における密閉型圧縮機のスラストボールベアリング部の拡大図 （ａ）同実施の形態１における密閉型圧縮機のウェーブワッシャーの正面図、（ｂ）同ウェーブワッシャーにおける（ａ）のＸ−Ｘ線による断面図 本発明の実施の形態２における密閉型圧縮機の縦断面図 同実施の形態２における密閉型圧縮機のスラストボールベアリング部の拡大図 （ａ）同実施の形態２における密閉型圧縮機のウェーブワッシャーの正面図、（ｂ）同ウェーブワッシャーにおける（ａ）のＹ−Ｙ線による断面図 従来の密閉型圧縮機の縦断面図 従来の密閉型圧縮機のスラストボールベアリングの要部拡大図 （ａ）従来の密閉型圧縮機のウェーブワッシャーの正面図、（ｂ）同ウェーブワッシャーにおける（ａ）のＺ−Ｚ線による断面図

請求項１に記載の発明は、密閉容器内に冷凍機油を貯溜するとともに、冷媒を圧縮する圧縮要素と前記圧縮要素を駆動する電動要素とからなる電動圧縮要素を収納し、前記電動圧縮要素を、主軸部と偏心軸部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を備えた構成とし、前記主軸受のスラスト面に、バネ性を備えたウェーブワシャーと、平板状の下レースと、ホルダー部に保持された複数のボールを備えたスラストボールベアリングを設け、さらに、前記シャフトにおける前記ボールと接触する面に窒化処理を施したものである。

かかることにより、上レースがなくとも前記シャフトのスラスト部と前記ボールが直に摺動でき、密閉型圧縮機に振動や落下等の衝撃が与えられた際においても、前記シャフトのスラスト部と、前記下レースと、前記ボールが傷つき摩耗することを防止して、高効率と高信頼性を達成することができる。

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、前記シャフトに窒化処理として、浸硫窒化を行なうようにしたものである。

かかることにより、前記シャフト主軸部に形成された硫化物層は、多孔質で保油性があることから初期なじみに有効であり、耐焼付け性も非常に優れている。したがって、前記シャフトの主軸部と前記シリンダブロックの主軸受の摺動摩擦を低減し、請求項１に記載の発明の効果に加えて、リューブライト処理を行なうことなく、高効率を達成することができる。しかも、リューブライトは、環境負荷の観点で、今後の使用制限が見込まれるため、リューブライトの代替としても有効である。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記シャフトに窒化処理として軟窒化を行なうようにしたものである。

かかることにより、多くの構造用鋼、工具鋼にも同様に窒化処理ができ、これによって耐摩耗性、耐疲労性等に貢献する。したがって、請求項１に記載の発明の効果に加えて、前記シャフトの材質の選択の幅が広がり、高効率化や低コスト化を達成できる。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明において、前記シャフトのスラスト部と、前記下レースの硬度を、前記スラストボールベアリングのボールよりも低くしたものである。

かかることにより、全体の表面が接触応力を受けるボールの摩耗を防ぎ、ボールの状態を良好に維持することができる。したがって、さらに信頼性向上を達成することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の発明において、前記シャフトのスラスト部と、前記レースの硬度を同じにしたものである。

かかることにより、前記シャフトのスラスト部と、前記下レースが均等に前記ボールとの接触応力を受けることができる。その結果、前記シャフトのスラスト部と、前記下レースの摩耗を防ぎ、さらに信頼性向上を達成することができる。

請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の発明において、前記シャフトのスラスト部と、前記下レースの表面をＲａ０．１５以下としたものである。

かかることにより、前記シャフトのスラスト部と、前記下レースと、前記ボールの摺動摩擦を低減できるので、さらに効率向上と騒音低減、信頼性向上を達成することができる。

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である。図２は、同実施の形態１における密閉型圧縮機の運転時のスラストボールベアリング部の拡大図、図３は、同密閉型圧縮機のウェーブワッシャーを示し、（ａ）は、ウェーブワッシャーの正面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線による断面図である。

図１および図２において、密閉容器１０２の内部には、底部に潤滑油１０４を貯留するとともに、圧縮機本体１０６がサスペンションスプリング１０８によって振動を吸収するように懸架されている。また、密閉容器１０２には、温暖化係数の低い冷媒であるＲ６００ａ（イソブタン）が充填されている。

圧縮機本体１０６は、電動要素１１０と、これによって駆動される圧縮要素１１２とからなり、また、密閉容器１０２には、電動要素１１０に電源を供給するための電源端子１１３が取り付けられている。

始めに、電動要素１１０について説明する。

電動要素１１０は、薄板を積層した鉄心に銅製の巻線が巻かれて形成される固定子１１４と、固定子１１４の内径側に配置される回転子１１６とを備え、固定子１１４の巻線が電源端子１１３を経由して圧縮機外の電源（図示せず）と導線により接続されている。

次に、圧縮要素１１２について説明する。

圧縮要素１１２は、電動要素１１０の上方に配設されている。

圧縮要素１１２を構成するシャフト１１８は、主軸部１２０と、主軸部１２０と平行な偏心軸部１２２を備えている。シャフト１１８は、浸硫窒化が施されており、主軸部１２０の表面には硫化物層が形成されている。また、主軸部１２０には回転子１１６が固定されている。

シリンダブロック１２４は、円筒形の内面を有する主軸受１２６を備え、主軸受１２６に主軸部１２０が回転自在な状態で挿入され、支持されている。そして、圧縮要素１１２は、偏心軸部１２２に作用した荷重を、偏心軸部１２２の下側に配置された主軸部１２０と主軸受１２６で支持する片持ち軸受の構成になっている。

また、シャフト１１８は、主軸部１２０表面に設けた螺旋状の溝等からなる給油機構１２８を備えている。

さらに、シリンダブロック１２４は、円筒状の穴部であるシリンダ１３４を備えており、ピストン１３０がシリンダ１３４に往復自在に挿入されている。

また、連結手段１３６は、両端に設けた穴部がそれぞれピストン１３０に取付けられた
ピストンピン１３８と偏心軸部１２２に嵌挿されることで、偏心軸部１２２とピストン１３０とを連結している。

シリンダ１３４端面には、バルブプレート１４６が取り付けられ、シリンダ１３４およびピストン１３０とともに圧縮室１４８を形成している。さらに、バルブプレート１４６を覆って蓋をするように、シリンダヘッド１５０がシリンダ１３４に固定されている。吸入マフラ１５２は、ＰＢＴ等の樹脂で成型され、内部に消音空間を形成し、シリンダヘッド１５０に取り付けられている。また、シリンダヘッド１３４の吐出側空間は、吐出配管１１９に連通している。

次に、スラストボールベアリング１７６の構成について説明する。

主軸受１２６は、軸心と直角な平面部であるスラスト面１６０と、スラスト面１６０よりさらに上方に延長され、主軸部１２０に対向する内面を有する管状延長部１６２とを有している。

そして、スラスト面１６０には、ウェーブワッシャー１７２、下レース１７０、ホルダー部１６８に保持されたボール１６６が配置され、これらによってスラストボールベアリング１７６が構成されている。

下レース１７０は、環状に形成された金属製の平板であり、望ましくは熱処理を行ったバネ鋼等で形成され、上下の面が平行で、かつ表面は平滑に仕上げられており、Ｒａ０．１５以下となっている。ホルダー部１６８は、ポリアミド等の樹脂材料で形成され、環状の形状をなし、ボール１６６が転動自在に収納される複数の穴部（図示せず）を有している。

図３に示すように、ウェーブワッシャー１７２は、バネ用鋼の薄い平板を成型した環状のウェーブワッシャーであり、環状の金属板において、下側方向に湾曲突出した下側突起１７２ａ、１７２ｂと、上側方向に湾曲突出した上側突起１７２ｃ、１７２ｄを設けたものである。これらの突起１７２ａ、１７２ｂ、１７２ｃ、１７２ｄは、同じ半径の曲面で形成され、それぞれの突起１７２ａ、１７２ｂ、１７２ｃ、１７２ｄの間には、湾曲していない平面部１７２ｅが位置し、また、下側突起１７２ａ、１７２ｂの頂点を結ぶ線と、上側突起１７２ｃ、１７２ｄの頂点を結ぶ線とが直角になるように配置されている。

そして、スラスト面１６０の上に、ウェーブワッシャー１７２、下レース１７０、ボール１６６の順に互いに接した状態で積み重なり、ボール１６６の上面にシャフト１１８のスラスト部１７４が着座している。シャフト１１８のスラスト部１７４は、浸硫窒化の後に超仕上げされており、下レース１７０と同じ硬度、面粗度を備えている。また、ボール１６６の硬度は、スラスト部１７４と下レース１７０よりも高くしてある。

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。

電源端子１１３より電動要素１１０に通電されると、固定子１１４に発生する磁界により回転子１１６はシャフト１１８（主軸部１２０）とともに回転する。主軸部１２０の回転に伴い、偏心軸部１２２の偏心回転は、旋回運動となり、連結手段１３６によってその旋回運動が往復運動に変換され、ピストン１３０をシリンダ１３４内で往復運動させる。そして、圧縮室１４８が容積変化することで、密閉容器１０２内の冷媒を圧縮室１４８内に吸入し、圧縮する圧縮動作を行う。

この圧縮動作に伴う吸入行程において、密閉容器１０２内の冷媒は、吸入マフラ１５２
を介して圧縮室１４８内に間欠的に吸入され、圧縮室１４８内で圧縮された後、高温高圧となった冷媒は、吐出配管１１９等を経由して密閉容器１０２から冷凍サイクル（図示せず）へ送られる。

また、シャフト１１８の下端は、潤滑油１０４に浸漬しており、シャフト１１８が回転することにより、潤滑油１０４は、給油機構１２８によって圧縮要素１１２の各摺動部に供給され、摺動部の潤滑を行う。

次に、スラストボールベアリング１７６の動作、作用について説明する。

スラストボールベアリング１７６は、同じ大きさのボール１６６を、シャフト１１８のスラスト部１７４と下レース１７０の間に複数配置して、それぞれを点接触の状態で転がるようにすることで、摩擦を非常に小さくするものであり、摺動損失の低減により圧縮機の効率が向上できる。

スラストボールベアリング１７６に荷重がかかると、ウェーブワッシャー１７２が荷重を受け、シャフト１１８のスラスト部１７４と下レース１７０が傷つくことを防ぐ。このとき、ボール１６６の硬度は、スラスト部１７４と下レース１７０よりも高いので、全体の表面が接触応力を受けるボール１６６の傷つきも防ぐことができる。

また、シャフト１１８のスラスト部１７４と下レース１７０は、同じ硬度と面粗度を備えているので、均等にボール１６６との接触応力を受けることができる。したがって、スラスト部１７４と、下レース１７０の摩耗を防ぐことができる。

さらに、シャフト１１８のスラスト部１７４と下レース１７０は、共にＲａ０．１５以下という面粗度の高い平滑な平面となっているので、高効率でかつ騒音の増大を防止し、低騒音化を維持できる。

一方で、シャフト１１８の主軸部１２０は浸硫窒化されており、表面に硫化物層を形成している。硫化物層は、多孔質で保油性があるため、初期なじみに有効であり、耐焼付け性も非常に優れている。したがって、主軸部１２０とシリンダブロックの主軸受１２６の摺動摩擦を低減し、リューブライト処理を行なうことなく高効率を達成することができる。リューブライトは、環境負荷の観点で今後の使用制限が見込まれるため、リューブライトの代替としても使用できる。

したがって、本実施の形態１によれば、従来用いられる上レースがなくとも、シャフト１１８のスラスト部１７４とボール１６６を、摺動損失が少なく摩耗しにくい状況で摺動させることができ、かつウェーブワッシャー１７２における外部からの衝撃による傷つきも防ぐことができる。その結果、効率が高く、低騒音で信頼性の高い、リューブライトが制限されても、使用可能な密閉型圧縮機を実現することができる。

なお、本実施の形態１では、シャフト１１８に浸硫窒化を施してあるが、その処理方法は塩浴でも気相でもよい。

（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２における密閉型圧縮機の縦断面図である。図５は、同実施の形態２における密閉型圧縮機の運転時のスラストボールベアリング部の拡大図、図６は、同密閉型圧縮機のウェーブワッシャーを示し、（ａ）は、ウェーブワッシャーの正面図、（ｂ）は（ａ）のＹ−Ｙ線による断面図である。

図４および図５において、密閉容器２０２の内部には、底部に潤滑油２０４を貯留するとともに、圧縮機本体２０６がサスペンションスプリング２０８によって振動を吸収するように懸架されている。また、密閉容器２０２には、温暖化係数の低い冷媒であるＲ６００ａ（イソブタン）が充填されている。

圧縮機本体２０６は、電動要素２１０と、これによって駆動される圧縮要素２１２とからなり、また、密閉容器２０２には、電動要素２１０に電源を供給するための電源端子２１３が取り付けられている。

始めに、電動要素２１０について説明する。

電動要素２１０は、薄板を積層した鉄心に銅製の巻線が巻かれて形成される固定子２１４と、固定子２１４の内径側に配置される回転子２１６とを備え、固定子２１４の巻線が電源端子２１３を経由して圧縮機外の電源（図示せず）と導線により接続されている。

次に、圧縮要素２１２について説明する。

圧縮要素２１２は、電動要素２１０の上方に配設されている。

圧縮要素２１２を構成するシャフト２１８は、主軸部２２０と、主軸部２２０と平行な偏心軸部２２２を備えている。シャフト２１８は、軟窒化が施されており、主軸部２２０の表面には窒化物層が形成されている。また、主軸部２２０には回転子２１６が固定されている。

シリンダブロック２２４は、円筒形の内面を有する主軸受２２６を備え、主軸受２２６に主軸部２２０が回転自在な状態で挿入され、支持されている。そして、圧縮要素２１２は、偏心軸部２２２に作用した荷重を、偏心軸部２２２の下側に配置された主軸部２２０と主軸受２２６で支持する片持ち軸受の構成になっている。

また、シャフト２１８は、主軸部２２０表面に設けた螺旋状の溝等からなる給油機構２２８を備えている。

さらに、シリンダブロック２２４は、円筒状の穴部であるシリンダ２３４を備えており、ピストン２３０がシリンダ２３４に往復自在に挿入されている。

また、連結手段２３６は、両端に設けた穴部がそれぞれピストン２３０に取付けられたピストンピン２３８と偏心軸部２２２に嵌挿されることで、偏心軸部２２２とピストン２３０とを連結している。

シリンダ２３４端面には、バルブプレート２４６が取り付けられ、シリンダ２３４およびピストン２３０とともに圧縮室２４８を形成している。さらに、バルブプレート２４６を覆って蓋をするように、シリンダヘッド２５０がシリンダ２３４に固定されている。吸入マフラ２５２は、ＰＢＴ等の樹脂で成型され、内部に消音空間を形成し、シリンダヘッド２５０に取り付けられている。また、シリンダヘッド２３４の吐出側空間は、吐出配管２１９に連通している。

次に、スラストボールベアリング２７６の構成について説明する。

主軸受２２６は、軸心と直角な平面部であるスラスト面２６０と、スラスト面２６０よりさらに上方に延長され、主軸部２２０に対向する内面を有する管状延長部２６２とを有
している。

そして、スラスト面２６０には、ウェーブワッシャー２７２、下レース２７０、ホルダー部２６８に保持されたボール２６６が配置され、これらによってスラストボールベアリング２７６が構成されている。

下レース２７０は、環状に形成された金属製の平板であり、望ましくは熱処理を行ったバネ鋼等で形成され、上下の面が平行で、かつ表面は平滑に仕上げられており、Ｒａ０．１５以下となっている。ホルダー部２６８は、ポリアミド等の樹脂材料で形成され、環状の形状をなし、ボール２６６が転動自在に収納される複数の穴部（図示せず）を有している。

図６に示すように、ウェーブワッシャー２７２は、バネ用鋼の薄い平板を成型した環状のウェーブワッシャーであり、環状の金属板において、下側方向に湾曲突出した下側突起２７２ａ、２７２ｂと、上側方向に湾曲突出した上側突起２７２ｃ、２７２ｄを設けたものである。これらの突起２７２ａ、２７２ｂ、２７２ｃ、２７２ｄは、同じ半径の曲面で形成され、それぞれの突起２７２ａ、２７２ｂ、２７２ｃ、２７２ｄの間には、湾曲していない平面部２７２ｅが位置し、また、下側突起２７２ａ、２７２ｂの頂点を結ぶ線と、上側突起２７２ｃ、２７２ｄの頂点を結ぶ線とが直角になるように配置されている。

そして、スラスト面２６０の上に、ウェーブワッシャー２７２、下レース２７０、ボール２６６の順に互いに接した状態で積み重なり、ボール２６６の上面にシャフト２１８のスラスト部２７４が着座している。シャフト２１８のスラスト部２７４は、軟窒化の後に超仕上げされており、下レース２７０と同じ硬度、面粗度を備えている。また、ボール２６６の硬度は、スラスト部２７４と下レース２７０よりも高くしてある。

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。

電源端子２１３より電動要素２１０に通電されると、固定子２１４に発生する磁界により回転子２１６はシャフト２１８（主軸部２２０）とともに回転する。主軸部２２０の回転に伴い、偏心軸部２２２の偏心回転は、旋回運動となり、連結手段２３６によってその旋回運動が往復運動に変換され、ピストン２３０をシリンダ２３４内で往復運動させる。そして、圧縮室２４８が容積変化することで、密閉容器２０２内の冷媒を圧縮室２４８内に吸入し、圧縮する圧縮動作を行う。

この圧縮動作に伴う吸入行程において、密閉容器２０２内の冷媒は、吸入マフラ２５２を介して圧縮室２４８内に間欠的に吸入され、圧縮室２４８内で圧縮された後、高温高圧となった冷媒は、吐出配管２１９等を経由して密閉容器２０２から冷凍サイクル（図示せず）へ送られる。

また、シャフト２１８の下端は、潤滑油２０４に浸漬しており、シャフト２１８が回転することにより、潤滑油２０４は、給油機構２２８によって圧縮要素２１２の各摺動部に供給され、摺動部の潤滑を行う。

次に、スラストボールベアリング２７６の動作、作用について説明する。

スラストボールベアリング２７６は、同じ大きさのボール２６６を、シャフト２１８のスラスト部２７４と下レース２７０の間に複数配置して、それぞれを点接触の状態で転がるようにすることで、摩擦を非常に小さくするものであり、摺動損失の低減により圧縮機の効率が向上できる。

スラストボールベアリング２７６に荷重がかかると、ウェーブワッシャー２７２が荷重を受け、シャフト２１８のスラスト部２７４と下レース２７０が傷つくことを防ぐ。このとき、ボール２６６の硬度は、スラスト部２７４と下レース２７０よりも高いので、全体の表面が接触応力を受けるボール２６６の傷つきも防ぐことができる。

また、シャフト２１８のスラスト部２７４と下レース２７０は、同じ硬度と面粗度を備えているので、均等にボール２６６との接触応力を受けることができる。したがって、スラスト部２７４と、下レース２７０の摩耗を防ぐことができる。

さらに、シャフト２１８のスラスト部２７４と下レース２７０は、共にＲａ０．１５以下という面粗度の高い平滑な平面となっているので、高効率でかつ騒音の増大を防止し、低騒音化を維持できる。

一方で、シャフト２１８の主軸部２２０は軟窒化されており、表面に窒化物層を形成している。窒化物層は、多孔質で保油性があるため、初期なじみに有効であり、耐摩耗性が非常に優れている。また、軟窒化は、多くの構造用鋼、工具鋼にも同様に窒化処理ができるので、シャフト２１８の材質の選択の幅が広がり、高効率化や低コスト化を達成できる。

したがって、本実施の形態２によれば、従来用いられる上レースがなくとも、シャフト２１８のスラスト部２７４とボール２６６を、摩耗しにくい状況で摺動でき、かつウェーブワッシャー２７２における外部からの衝撃による傷つきも防ぐことができる。その結果、効率が高く、低騒音で信頼性の高い密閉型圧縮機を実現することができる。

なお、本実施の形態２では、シャフト２１８に軟窒化を施してあるが、その処理方法は塩浴でも気相でもよい。

以上のように、本発明にかかる密閉型圧縮機は、ウェーブワッシャー、下レース、スラストボールベアリング、窒化処理を用いて、性能と信頼性の維持を向上できるので、家庭用電気冷蔵庫に限らず、エアーコンディショナー、自動販売機やその他の冷凍装置等に広く適用することができる。

１０２、２０２ 密閉容器
１０４、２０４ 潤滑油
１１０、２１０ 電動要素
１１２、２１２ 圧縮要素
１１４、２１４ 固定子
１１６、２１６ 回転子
１１８、２１８ シャフト
１２０、２２０ 主軸部
１２２、２２２ 偏心軸部
１２４、２２４ シリンダブロック
１２６、２２６ 主軸受
１３０、２３０ ピストン
１３６、２３６ 連結手段
１４８、２４８ 圧縮室
１６０、２６０ スラスト面
１６２、２６２ 管状延長部
１６６、２６６ ボール
１６８、２６８ ホルダー部
１７０、２７０ 下レース
１７２、２７２ ウェーブワッシャー
１７２ａ、１７２ｂ、２７２ａ、２７２ｂ 下側突起
１７２ｃ、１７２ｄ、２７２ｃ、２７２ｄ 上側突起
１７４、２７４ スラスト部

Claims (6)

1. 密閉容器内に冷凍機油を貯溜するとともに、冷媒を圧縮する圧縮要素と前記圧縮要素を駆動する電動要素とからなる電動圧縮要素を収納し、前記電動圧縮要素を、主軸部と偏心軸部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を備えた構成とし、前記主軸受のスラスト面に、バネ性を備えたウェーブワシャーと、平板状の下レースと、ホルダー部に保持された複数のボールを備えたスラストボールベアリングを設け、さらに、前記シャフトにおける前記ボールと接触する面に窒化処理を施した密閉型圧縮機。
2. 前記シャフトに窒化処理として、浸硫窒化を行なうようにした請求項１に記載の密閉型圧縮機。
3. 前記シャフトに窒化処理として軟窒化を行なうようにした請求項１に記載の密閉型圧縮機。
4. 前記シャフトのスラスト部と、前記下レースの硬度を、前記スラストボールベアリングのボールよりも低くした請求項１から３のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。
5. 前記シャフトのスラスト部と、前記レースの硬度を同じにした請求項１から４のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。
6. 前記シャフトのスラスト部と、前記下レースの表面をＲａ０．１５以下とした請求項１から５のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。