JP2013036454A - 密閉型圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】低粘度の潤滑油を用いて長期間運転されるスラストボールベアリングを用いた圧縮機において、より多くの潤滑油をボールとレースの摺動部に供給し、信頼性を向上した圧縮機を提供する。
【解決手段】スラストボールベアリング２７６は、ホルダー部２６８に保持された複数のボール２６６と、ボール２６６の上下にそれぞれ配設された上レース２６４と下レース２７０を備え、下レース２７０におけるボール２６６が転動する部位に軌道溝２７１を備えたので、軌道溝２７１によりボール２６６表面に潤滑油を潤沢に供給することで、スラストボールベアリング２７６の摺動を良好な状態で維持し、信頼性が向上する。
【選択図】図２

Description

本発明は、主に電気冷凍冷蔵庫などの冷凍サイクルに使用される密閉型圧縮機（以下、圧縮機と称す）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ものがある（例えば、特許文献１参照）。

また、大きな接触荷重や無潤滑といった厳しい潤滑状態で用いられるスラストボールベアリングとしては、上下の軌道輪に軌道溝を設けたものがある（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圧縮機を説明する。

図６は、特許文献１に記載された従来の圧縮機の縦断面図、図７は、従来のスラストボールベアリングの要部拡大図、図８は、支持部材の斜視図を示したものである。

図６において、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、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などからなる給油機構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とを連結している。

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。

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。

次に、スラストボールベアリングについて説明する。

図７において、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管状延長部６２と
を有している。

そして、管状延長部６２の外径側に、上レース６４が配置され、上レース６４の下側にホルダー部６８に保持されたボール６６、下レース７０、および支持部材７２が配置され、スラストボールベアリング７６が構成されている。

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。

支持部材７２は、図８に示すとおり、環状の金属板に下側の突起７２ａ、７２ｂと、上側の突起７２ｃ、７２ｄを設けたものである。これらの突起は、同じ半径の曲面で形成され、下側の突起７２ａ、７２ｂの頂点を結ぶ線と、上側の突起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、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が着座している。そして、支持部材７２は、下側の突起７２ａ、７２ｂが線接触の状態でスラスト面６０と接し、上側の突起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が給油機構２８により圧縮要素１２各部に供給され、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および下レース７０と点接触の状態で転がる転がり軸受であり、シャフト１８や回転子１６の自重などの垂直方向の荷重を支持しながら回転が可能である。転がり軸受は、一般的に用いられている滑り軸受の形式のスラストベアリングより摩擦が少なく、近年高効率化を目的に採用されることが増えてきている。

管状延長部６２の外径面により内径部が位置決めされたホルダー部６８により、ボール６６は、一定の半径上にて上レース６４と下レース７０の上を転動する。上レース６４と下レース７０は、ともに平板状なので水平方向の位置を規制する機能はないため、上レース６４と下レース７０の水平方向の位置が若干ずれても、水平方向に余分な作用力を生じることはない。

また、片持ち軸受の構成では、シャフト１８は圧縮による荷重などにより、主軸部２０
と主軸受２６の隙間の範囲でわずかに傾斜することが避けられない。そのため、支持部材７２により上レース６４と下レース７０は平行な状態を維持して、各ボール６６へ作用する荷重を均等にし、スラストボールベアリング７６の寿命の低下を防止している。

図９は、特許文献２に記載された従来のスラストボールベアリングの断面図である。

図９において、ボール１６６がホルダー部１６８により保持され、上レース１６４と下レース１７０の間に配置されることで、スラストボールベアリング１７６を構成している。上レース１６４と下レース１７０のボール１６６との接触部には、それぞれ軌道溝１６５、１７１を設けており、ボール１６６はこれらの軌道溝１６５、１７１の底部を転動する。その結果、ボール１６６と軌道溝１６５、１７１の接触点の接触面積が実質的に大きくなり、面圧が低い状態になることから、スラスト方向に大きな荷重が作用した際の耐久性が向上する。したがって、この種のスラストボールベアリングは、通常の冷蔵庫用圧縮機のスラスト軸受に作用する荷重１０〜２０Ｎに比べ、遥かに大きな荷重が作用する用途に用いられる場合が多い。

特開２００５−５００４７６号公報 特開２００４−３４０２９０号公報

しかしながら、上記従来の圧縮機の構成では、スラストボールベアリング７６の信頼性を確保するための給油に課題があった。

スラストボールベアリング７６への給油方法について、以下に説明する。

第１には、潤滑油４が、主軸受２６の上端の管状延長部６２と上レース６４の隙間７８から、上レース６４の下側のボール６６との摺動部へ供給されることに起因している。

ところが、潤滑油４をスラストボールベアリング７６より上方の偏心軸部２２へ確実に、しかも潤沢に供給するため、隙間７８を小さく設定する必要があり、隙間７８からスラストボールベアリング７６へ供給される潤滑油４の量は少ないものになる。

さらに、上レース６４がシャフト１８とともに高速で回転しているため、上レース６４の下面にわずかに付着した潤滑油４は、上レース６４の下側表面にほとんど留まることなく、遠心力で外側へ飛散する。したがって、ボール６６との接触部に供給される潤滑油は少なくなる。

第２には、偏心軸部２２の上端などから飛散した潤滑油４が、シリンダブロック２４などの部品に跳ね返り、スラストボールベアリング７６の外径側に付着することである。

ところが、偏心軸部２２上端からの潤滑油４の飛散の方向には、ある程度のバラツキが生じる上に、スラストボールベアリング７６の内、上レース６４とホルダー部６８が回転しているため、これらの外径側に潤滑油４が付着しても、遠心力で外側へ飛散する。

一方、下レース７０は回転しないので、潤滑油４の飛沫が下レース７０表面に付着した場合、遠心力は作用せず、表面に潤滑油４が留まることになる。ボール６６は、ホルダー部６８によって、主軸部２０の中心から同じ半径の位置に配置されるので、下レース７０
とボール６６の接触は、環状の非常に小さい幅に限られる。したがって、下レース７０のボール６６が転動する部位に付着した少ない潤滑油４のみが潤滑に寄与することになる。

以上のように、冷蔵庫用の圧縮機に用いたスラストボールベアリングは、長期間に亘ってメンテナンス無しで使用されるため、高い耐久性が要求されるにもかかわらず、少量の潤滑油４にて潤滑される構成になっていた。

しかも、近年、圧縮機の摺動損失低減を目的に、主軸部や偏心軸部、ピストンなどの摺動部の粘性摩擦を低減するため、低粘度の潤滑油の採用が進んでいる。このような低粘度の潤滑油を用いた場合、スラストボールベアリングの摺動部の油膜維持が困難になることから、スラストボールベアリングの信頼性確保のためには、潤沢に潤滑油を供給することが課題となっていた。

また、特許文献２に記載のスラストボールベアリング１７６のように、上レース１６４と下レース１７０に軌道溝１６５、１７１を設けたものでは、ボール１６６が軌道溝１６５、１７１の底を転動するため、上レース１６４と下レース１７０の取付け位置や軌道溝１６５、１７１の位置にずれが生じると、半径方法に作用力が生じることになる。かかる場合は、スラストボールベアリングの耐久性に悪影響を与えるばかりではなく、他の摺動部での摩擦や摩耗の原因となるという課題があった。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、より多くの潤滑油をボールとレースの摺動部に供給し、スラストボールベアリングの摺動部の温度上昇を防止することで、摺動部の潤滑油の粘度低下を防止し、信頼性の高い圧縮機を実現することを目的とする。

また、水平方向の位置ずれよる作用力の発生を防止し、摩擦や摩耗の発生を低減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の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、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、ボールが下レースを転動する部位に軌道溝を設けたものである。

したがって、軌道溝によって下レース表面に付着した潤滑油がボールと下レースの接触部へ集められ、ボール表面へ潤沢に潤滑油を供給することができる。その結果、スラストボールベアリングの摺動部の温度上昇を防止し、摺動部の潤滑油の粘度低下を防止してボールベアリングの摩耗を防止することができる。

本発明の密閉型圧縮機は、下レース表面に設けた軌道溝により、ボール表面に潤滑油を潤沢に供給することで、スラストボールベアリングの摺動を良好な状態で維持し、また、スラストボールベアリングの水平方向の位置ずれによる作用力の発生を防止することで、摩耗の発生を防止し、信頼性の高い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図１のＡ部拡大断面図 同実施の形態１における密閉型圧縮機の支持部材の外観図 同実施の形態１における密閉型圧縮機の異なる構成を示す縦断面図 同実施の形態１における密閉型圧縮機の図４のＢ部拡大断面図 従来例を示す密閉型圧縮機の縦断面図 同密閉型圧縮機の要部拡大断面図 同密閉型圧縮機における支持部材の外観図 異なる従来例における密閉型圧縮機に用いられるスラストボールベアリングの断面図

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、前記主軸受のスラスト面に配設されたスラストボールベアリングを備えた構成とし、さらに、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を備えた構成とし、さらに、前記下レースにおける前記ボールが転動する部位に軌道溝を設けたものである。

かかる構成とすることにより、下レース表面に設けた軌道溝によってボール表面に潤滑油を潤沢に供給することができ、スラストボールベアリングの摺動を良好な状態で維持することができる。また、スラストボールベアリングの水平方向の精度不良に起因する作用力の発生を防止し、摩耗の発生を防止して信頼性の高い圧縮機を実現することができる。

第２の発明は、請求項１に記載の発明において、前記下レースとスラスト面との間に、前記下レースの傾斜を許容する支持部材を配設したものである。

かかることにより、請求項１に記載の発明の効果に加えて、下レースの軌道溝以外の部分の板厚が大きいことから曲げ剛性が高く、支持部材により下レースが一部分しか支持されない状態となった場合でも、下レースのたわみを軽減し、ボールと上レースおよび下レースを均一に接触させることができるので、スラストボールベアリングの信頼性を向上することができる。

第３の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記スラストボールベアリングの周囲に、前記密閉容器内の空間に飛散した潤滑油の一部を前記下レース側へ導く傾斜面を設けたもので、シリンダブロックに付着した潤滑油が傾斜面に沿って下レースに供給されるので、ボールベアリングへの給油量が増加することで、ボールと下レースの接触部に常に新しい潤滑油を潤沢に供給できるので、スラストボールベアリングの信頼性を向上することができる。

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、図１のＡ部であるスラストボールベアリングの要部拡大図である。

図１および図２において、密閉容器２０２の内部には、底部に潤滑油２０４を貯留し、さらに、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、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。

まず、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）と導線によって接続されている。

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。また、主軸部２２０には、回転子２１６が焼きばめなどの適宜手段によって固定されている。

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、その主軸受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などからなる給油機構２２８を備えている。

また、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と連結している。

シリンダ２３４の端面には、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を形成する。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が固定されている。吸入マフラ２５２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２５０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。

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、管状延長部２６２の上側に上レース２６４が配置され、管状延長部２６２の外径側かつ上レース２６４の下側に、ホルダー部２６８に保持されたボール２６６、下レース２７０、および支持部材２７２が配置され、スラストボールベアリング２７６が構成されている。

上レース２６４は、環状で金属製の平板であり、望ましくは熱処理を行ったバネ鋼など
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いる。

下レース２７０も同じく環状の平板であるが、ボール２６６が転動する部位に環状の軌道溝２７１を設けている。軌道溝２７１は、ボール２６６の半径よりわずかに大きい円弧状の断面を有している。

ホルダー部２６８は、ポリアミドなど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を有している。

支持部材２７２は、図３に示すとおり、環状の金属板に下側の突起２７２ａ、２７２ｂと、上側の突起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、下側の突起２７２ａ、２７２ｂの頂点を結ぶ線と、上側の突起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、支持部材２７２、下レース２７０、ボール２６６、上レース２６４の順に互いに接した状態で積み重なり、上レース２６４の上面にシャフト２１８のフランジ部２７４が着座している。そして、支持部材２７２は、下側の突起２７２ａ、２７２ｂが線接触の状態でスラスト面２６０と接し、上側の突起２７２ｃ、２７２ｄが線接触の状態で下レース２７０と接している。

シリンダブロック２２４は、スラストボールベアリング２７６が配置されるスラスト面２６０の外径側に、すり鉢状の傾斜面２８０を形成している。傾斜面２８０の内周部２８０ａは、下レース２７０の上面外周部に近接している。

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がシャフト２１８とともに回転する。主軸部２２０の回転に伴う偏心軸部２２２の偏心回転は、連結手段２３６によって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、高温高圧の冷媒となり、吐出配管２５４などを経由して密閉容器２０２からの冷凍サイクル（図示せず）へ送られる。

また、シャフト２１８下端は、潤滑油２０４に浸漬している。したがって、潤滑油２０４は、シャフト２１８が回転することにより、給油機構２２８によって圧縮要素２１２の上方に搬送され、一部が偏心軸部２２２の上端から放出される。

次に、スラストボールベアリング２７６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、平らな上レース２６４と下レース２７０の間に複数個配置して、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る。したがって、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への潤滑油２０４の供給は、主に偏心軸部２２２の上
端などから飛散した潤滑油２０４が、シリンダブロック２２４などの部品に跳ね返るなどして、スラストボールベアリング２７６の外径（外周）側より供給されることで達成される。

次に、スラストボールベアリング２７６への潤滑油２０４の供給について説明する。

シリンダブロック２２４にすり鉢状の傾斜面２８０を形成することで、偏心軸部２２２の上端から飛散し、シリンダブロック２２４に付着した潤滑油２０４は、シリンダブロック２２４表面より傾斜面２８０を流れ落ち、最終的に傾斜面２８０の内周部２８０ａより下レース２７０の上面に供給される。また、空間を飛散した潤滑油２０４も、下レース２７０の上面近くに配置された傾斜面２８０に跳ね返り、下レース２７０上面に供給されやすくなっている。

下レース２７０上面に多量に供給された潤滑油２０４は、下レース２７０の外径側から下レース２７０の下側へ流れ落ちるものもあるが、一定の割合は下レース２７０の上面の内径側へ流れ、軌道溝２７１へ流入し、軌道溝２７１の中央部へ集まる。

軌道溝２７１内は、ボール２６６が常に転動しているので、軌道溝２７１の中央部分に集められた潤滑油２０４はボール２６６などに付着したり、ボール２６６により軌道溝２７１の外に押し出されたりする。

そのため、軌道溝２７１では潤滑油２０４の流入と排出を繰り返すので、軌道溝２７１には常に新しい潤滑油２０４が供給されることになる。したがって、ボール２６６と下レース２７０および上レース２６４の摺動部の温度を低く維持でき、摺動部の潤滑油２０４の粘度低下を防止できるので、油膜の破断が起こりにくくなり、スラストボールベアリング２７６の摩耗の発生を防止し、信頼性を向上することができる。

さらに、軌道溝２７１を設けることで、圧縮機が停止中であっても潤滑油２０４が軌道溝２７１内に留まっているため、再び圧縮機が運転する際に、起動初期からスラストボールベアリング２７６のボール２６６を潤滑することができる。したがって、無潤滑状態での運転を回避することができ、摺動部の損傷を防止してスラストボールベアリング２７６の信頼性をさらに高めることができる。

一方、上レース２６４には、下レース２７０のような軌道溝２７１を設けていないが、上レース２６４側に軌道溝を設けた場合、溝を下向きに設けることになる。その上に、上レース２６４は、シャフト２１８と共に回転しているため、上レース２６４に付着した潤滑油２０４には遠心力が作用し、外側に跳ね飛ばされる。したがって、上レース２６４に軌道溝を設けた構成は、潤滑油２０４が溜まらないことから、スラストボールベアリング２７６の潤滑には寄与しないことになる。

以上のように、下レース２７０に軌道溝２７１を設けることで、ボール２６６表面に潤滑油２０４を潤沢に供給することができ、スラストボールベアリング２７６の摺動を良好な状態で維持し、スラストボールベアリング２７６の信頼性を向上することができる。

また、上レース２６４に、下レース２７０のような軌道溝２７１を設けないことで、上レース２６４と下レース２７０の水平方向の相対位置に自由度を持たせることができる。

すなわち、上レース２６４と下レース２７０は、概ね同心になるように組み立てられているが、各部品の精度や組み付けの誤差により、互いの中心に位置ずれが生じる場合がある。

また、圧縮荷重が作用してシャフト２１８が傾斜した場合に、上レース２６４に対して下レース２７０が平行になり、ボール２６６と均等に接触するように、下レース２７０は支持部材２７２により支持されている。ところが、下レース２７０が傾斜する場合には、支持部材２７２の上下面に設けた曲面と下レース２７０およびスラスト面２６０との接点において互い転がるように傾斜するため、下レース２７０の中心位置が、当初の位置からずれてしまうことになる。

上レース２６４と下レース２７０の双方に軌道溝を設けた場合、ボール２６６が両方の軌道溝内で転動するためには、上レース２６４と下レース２７０は双方の軌道溝が平行かつ共通の中心軸を有している必要がある。ところが、上述のように軌道溝同士の中心がずれた場合、スラストボールベアリング２７６のボール２６６と上レース２６４、および下レース２７０の間の接触荷重が増大したり、下レース２７０に対して上レース２６４が、互いの軌道溝が同心になるように移動しようとして、シャフト２１８に半径方向の荷重を作用させたりすることで、各摺動部における摩擦や磨耗の原因になる可能性があった。

ところが、本実施の形態１の構成であれば、下レース２７０に軌道溝２７１を設けており、ボール２６６は軌道溝２７１内を転動するので、下レース２７０に対してボール２６６の転動する位置は変化しない。

一方、上レース２６４には軌道溝がないため、ボール２６６は上レース２６４上の任意の位置を転動可能である。したがって、上レース２６４とボール２６６との間には鉛直方向の力は作用するが、水平方向の力は作用しない。その結果、スラストボールベアリング２７６全体としては、水平方向の誤差を吸収できる自由度を有することになる。

このように、スラストボールベアリング２７６における水平方向の位置ずれによる作用力の発生を防止することで、摩耗の発生を防止し、信頼性の高い圧縮機を実現することができる。

また、下レース２７０は、支持部材２７２と２箇所で線接触した状態で支持されているが、下レース２７０が仮に単純な薄板で形成され、曲げ剛性が低い場合には、支持部材２７２によって支持されない部分が大きく変形し、ボール２６６と上レース２６４や下レース２７０の接触荷重が不均一になることで、一部のボール２６６に大きな荷重が作用して損傷の原因になり得る。

ところが、本実施の形態１の構成によれば、下レース２７０の軌道溝２７１を設けているので、軌道溝２７１の底の部分に比べ、軌道溝２７１以外の部分は板厚が大きく、下レース２７０は全体として曲げ剛性が高くなる。その結果、支持部材２７２によって下レース２７０が一部分しか支持されない状態となった場合でも、下レース２７０のたわみを防止しながら傾きを吸収し、ボール２６６と上レース２６４および下レース２７０を均一に接触させることができる。したがって、スラストボールベアリング２７６の信頼性を向上することができる。

なお、上述の構成においては、シリンダブロック２２４の管状延長部２６２の周囲に形成した環状の凹部内にスラストボールベアリング２７６を配置し、その周囲に傾斜面２８０を形成する構成としたが、図４、図５に示すように、傾斜面２８０を形成したすり鉢状のガイド部材３００を、スラストボールベアリング２７６を囲むように配置してもよい。

ここで、図１乃至図３と同じ構成要件については、同一の符号を付して説明を省略する。

かかる構成の場合は、傾斜面２８０より潤滑油をスラストボールベアリング２７６へ導くことができ、潤滑については、上述の構成と同様の作用効果が期待できる。

また、図４、図５の構成は、スラスト面２６０が、広く確保されているシリンダブロック２２４の構成に適している。しかも、シリンダブロック２２４と別部材であるため、異なる材料から形成することができ、汎用性も得られ、安価にして潤滑油によるスラストボールベアリング２７６の潤滑状態を確保し、信頼性を高めることができる。

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を用いて、性能と信頼性を向上できるので、家庭用電気冷凍冷蔵庫に限らず、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できる。

２０２ 密閉容器
２０４ 潤滑油
２１０ 電動要素
２１２ 圧縮要素
２１４ 固定子
２１６ 回転子
２１８ シャフト
２２０ 主軸部
２２２ 偏心軸部
２２４ シリンダブロック
２２６ 主軸受
２３０ ピストン
２３６ 連結手段
２４８ 圧縮室
２６０ スラスト面
２６４ 上レース
２６６ ボール
２６８ ホルダー部
２７０ 下レース
２７１ 軌道溝
２７２ 支持部材
２７６ スラストボールベアリング
２８０ 傾斜面

Claims (3)

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、前記主軸受のスラスト面に配設されたスラストボールベアリングを備えた構成とし、さらに、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を備えた構成とし、さらに、前記下レースにおける前記ボールが転動する部位に軌道溝を設けた密閉型圧縮機。
2. 前記下レースとスラスト面との間に、前記下レースの傾斜を許容する支持部材を配設した請求項１に記載の密閉型圧縮機。
3. 前記スラストボールベアリングの周囲に、前記密閉容器内の空間に飛散した潤滑油の一部を前記下レース側へ導く傾斜面を設けた請求項１または２に記載の密閉型圧縮機。