JP2013060906A - 密閉型圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】スラスト面と回転子との間にスラストワッシャを備えた圧縮機において、潤滑油がスラスト部に滞留すると、潤滑油の温度が上昇し、オイル粘度の低下を招き、スラスト面やスラストワッシャに摩耗が発生する。
【解決手段】軸受端面と回転子１５４との間に設けられたスラストワッシャ１６４のスラスト面に、渦巻状の溝を設けることで、スラスト摺動部への十分な潤滑油を供給と潤滑油の循環を行うことができ、スラスト面１８４やスラストワッシャ１６４における摩耗の発生を抑制し、入力の増加を抑える。
【選択図】図２

Description

本発明は、冷凍冷蔵装置等に用いられる密閉型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圧縮機については、消費電力の低減のための高効率化や高信頼性化が望まれている。

従来、この種の圧縮機は、効率向上と高信頼性化を目的にスラストワッシャを採用し、シャフトが軸受に対して自由に回転できる構造にしたものがある（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圧縮機の縦断面図、図５は、従来の圧縮機の要部拡大図、図６は、従来の圧縮機のスラストワッシャの図、図７は、特許文献１に記載された別の従来の圧縮機の縦断面図、図８は、別の従来の圧縮機の要部拡大図、図９は、別の従来の圧縮機のスラスト摺動面から見たスラストワッシャの図である。

図４、図５、図６において、密閉容器１内には、固定子５２と回転子５４とからなる電動要素２と、この電動要素２により回転駆動される圧縮要素４とがそれぞれ収納され、底部に潤滑油６を貯留している。電動要素２と圧縮要素４は、一体に組み立てられて圧縮機構８を形成し、この圧縮機構８は、複数のコイルばね（図示せず）により密閉容器１内に弾性的に支持されている。

圧縮要素４を構成するシリンダブロック２０には、円筒状の圧縮室２２が形成され、ピストン２４が圧縮室２２内に往復自在に嵌入されている。シリンダブロック２０の上部には軸受２６が固定され、軸受２６の軸受端面には、スラスト面２８が形成され、スラスト面２８には、軸受内部と軸受外部とを連通するスラスト面溝６０が形成されている。

スラスト面２８と回転子５４との間には、後述するスラストワッシャ６４が配置されている。

シャフト３０は、軸受２６に鉛直方向に軸支され、外周に螺旋状の給油溝３２を有する主軸部３４と、その下方に形成された偏芯軸部３６を備えており、偏芯軸部３６とピストン２４とは連結機構４４により連結されている。

また、偏芯軸部３６の下端に形成された給油孔（図示せず）にパイプ状の給油管４２が圧入され、給油管４２は一端が給油孔から螺旋状の給油溝３２に連通している。

電動要素２は、シリンダブロック２０の上方に固定された固定子５２と、シャフト３０の主軸部３４に焼嵌め等で固定された回転子５４とから構成されている。

以上のように構成された圧縮機について、以下その動作を説明する。

電動要素２に外部電源より通電がされると回転子５４が回転し、これに伴ってシャフト３０が回転し、偏芯軸部３６の回転運動が連結機構４４を介してピストン２４に伝えられることで、ピストン２４は圧縮室２２内で往復運動を行い、圧縮要素４が所定の圧縮動作
を行う。

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２２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。

このとき給油管４２は、遠心力により潤滑油６を汲み上げ、各摺動部（図示せず）を潤滑し、螺旋状の給油溝３２からスラスト面溝６０を介して軸受２６外周へと導かれる。その際、潤滑油６の一部は、スラスト面２８とスラストワッシャ６２に供給され、スラスト摺動部を潤滑し、スラスト面２８やスラストワッシャ６２の摩耗を防ぎ、信頼性を確保している。

また、同様に図７、図８、図９のように、スラスト面２８にスラスト面溝６０を設けずに、スラストワッシャ６４のスラスト摺動面にスラストワッシャ６４内周から外周に向かって幅が狭くなる螺旋溝を複数本設け、潤滑油６をスラスト面２８に供給し、同様の効果を得る構成も知られている。

特開平０４−１２４４７７号公報

しかしながら、上記従来の構成では、油圧を発生させて十分な流体潤滑を得るために、螺旋溝６６の出口を封止しており、その結果、潤滑油６の循環量が減少し、潤滑油６のもうひとつの役割である冷却効果を十分に得ることができない構成となっていた。そのため、潤滑油６の温度が上昇し、オイル粘度の低下を招き、スラスト面２８やスラストワッシャ６４が摩耗し、信頼性が低下する可能性があった。

一方で、スラストワッシャ６４のように螺旋溝６６を外周円まで延長した場合、延長部位のおけるスラスト摺動面積の減少や摺動面が途切れることにより、面圧が増加し、特に、圧縮時にシャフトが傾斜することにより、局部的にスラスト面２８に高い負荷が発生する部位においては、スラスト摺動面積と十分なオイル供給が必要であり、面圧の増加により、スラスト面２８やスラストワッシャ６４が摩耗し、信頼性が低下する可能性があった。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、軸受のスラスト面やスラストワッシャにおける摩耗の発生を抑制し、入力の増加を抑えた高効率で高信頼性の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、本発明の圧縮機は、軸受端面に設けられたスラスト面と、前記軸受端面と前記回転子との間に設けられたスラストワッシャと、前記スラストワッシャの表面において、内周部と外周部を連通する渦巻状の溝を設けたものである。

これにより、スラスト摺動部に十分な潤滑油を供給することができ、また、高い負荷が発生する部位において摺動面積を十分に確保できるため、軸受のスラスト面やスラストワッシャにおける摩耗の発生を抑制し、入力の増加を抑えることができるという作用を有する。

本発明の圧縮機は、軸受端面と回転子との間に設けられたスラストワッシャの表面に、該スラストワッシャの内周部と外周部を連通する渦巻状の溝を設けたもので、軸受のスラスト面やスラストワッシャにおける摩耗の発生を抑制し、入力の増加を抑えた高効率で高信頼性の圧縮機を提供することができる。

本発明の実施の形態１における圧縮機の縦断面図 同実施の形態１における圧縮機の要部拡大図 同実施の形態１における圧縮機の反スラスト摺動面から見たスラストワッシャの平面図 従来の圧縮機の縦断面図 従来の圧縮機の要部拡大図 従来の圧縮機のスラストワッシャの図 別の従来の圧縮機の縦断面図 別の従来の圧縮機の要部拡大図 別の従来の圧縮機のスラスト摺動面から見たスラストワッシャの図 別の従来の圧縮機のスラスト摺動面から見たスラストワッシャの図

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、固定子と回転子とを備えた電動要素と、前記電動要素によって駆動され前記電動要素の下方に配置された圧縮要素を収容し、前記圧縮要素を、偏芯軸部および前記回転子が固定される主軸部を備えたシャフトと、圧縮室を形成し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芯軸部とを連結する連結機構と、前記シリンダブロックに設けられ、かつ前記シャフトの前記主軸部を軸支する軸受を具備する構成とし、さらに、前記軸受の端面に設けられたスラスト面と前記回転子との間に、スラストワッシャを設け、前記スラストワッシャの一表面に、複数の環状オイル溝を設けたものである。

かかる構成とすることにより、摺動面積を確保しつつ潤滑油をほぼ均一にスラスト摺動部へ供給し、潤滑することができる。その結果、軸受のスラスト面やスラストワッシャにおける摩耗の発生を抑制し、入力の増加を抑えることができるので、高効率で信頼性の高い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、前記スラストワッシャの複数の環状オイル溝を、前記スラストワッシャの内周部と外周部とを連通する渦巻き状の表面溝としたものである。

かかることにより、潤滑油を連続した環状溝で排出できるので、請求項１に記載の発明の効果に加えて、さらに潤滑油の安定した油量を確保することによる冷却効果が得られる。その結果、スラスト摺動部を含む、各摺動部の潤滑状態が向上でき、高い信頼性を得ることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記オイル溝の幅比率を、オイル溝の間に形成されるワッシャ摺動部の幅比率より大きくなるように形成したものである。

かかることにより、潤滑油の循環量を確保することができるので、請求項１または請求項２の発明の効果に加えて、潤滑油の供給が容易となり、より高い信頼性を得ることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記オイル溝の幅比率を、オイル溝の間に形成されるワッシャ摺動部の幅比率より小さくなるように形成したものである。

かかることにより、圧縮時の局部的な高い負荷が発生する場合においても、面圧を低減しつつ、効果的に潤滑油を供給でき、請求項１または請求項２の発明の効果に加えて、より高い信頼性を得ることができる。

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における圧縮機の縦断面図、図２は、同実施の形態１における圧縮機の要部拡大図、図３は、同実施の形態１における圧縮機のスラスト摺動面から見たスラストワッシャの平面図である。

図１から図３において、密閉容器１０１内には、固定子１５２と回転子１５４とからなる電動要素１０２と、この電動要素１０２により回転駆動される圧縮要素１０４とがそれぞれ収納され、底部に潤滑油１０６を貯留している。電動要素１０２と圧縮要素１０４は、一体に組み立てられて圧縮機構１０８を構成し、この圧縮機構１０８は、複数のコイルばね（図示せず）により密閉容器１０１内に弾性的に支持されている。

圧縮要素１０４を構成するシリンダブロック１２０には、円筒状の圧縮室１２２が形成され、ピストン１２４が圧縮室１２２内に往復自在に嵌入されている。シリンダブロック１２０の上部には軸受１２６が固定され、軸受１２６の上方の軸受端面１８０には、スラスト面１８４が形成され、また、軸受孔の内側（内周）には、一定量の潤滑油を保持する円周溝１６０を備えている。

スラスト面１８４と回転子１５４との間には、スラスト面１８４と摺動自在なスラストワッシャ１６４が配置されている。スラストワッシャ１６４の一面には、表面溝１６８が設けられている。この表面溝１６８は、スラストワッシャ１６４の内周部から外周部にかけて渦巻状に形成され、一見すると、幾重の環状溝にも見えるように形成されている。

シャフト１３０は、軸受１２６において鉛直方向に軸支され、外周に螺旋状の給油溝１３２を有する主軸部１３４と、その下方に形成された偏芯軸部１３６を備えており、偏芯軸部１３６とピストン１２４とは、連結機構１４４により連結されている。

また、偏芯軸部１３６の下端に形成された給油孔（図示せず）に、パイプ状の給油管１４２が圧入され、給油管１４２は、一端が給油孔から螺旋状の給油溝１３２に連通している。

回転子１５４は、シャフト１３０の主軸部１３４に焼嵌め等で固定されている。

以上のように構成された圧縮機について、以下その動作と作用を説明する。

電動要素１０２に外部電源（図示せず）より通電がされると、回転子１５４が回転し、これに伴ってシャフト１３０が回転する。そして、偏芯軸部１３６の回転運動が、連結機構１４４を介してピストン１２４に伝えられることで、ピストン１２４は、圧縮室１２２内で往復運動を行い、圧縮要素１０４が所定の圧縮動作を行う。

これにより、冷媒ガスは、冷却システム（図示せず）から圧縮室１２２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。

密閉容器１０１の底部に貯留している潤滑油１０６は、シャフト１３０の回転とともに回転する給油管１４２から遠心ポンプにより汲み上げられ、偏芯軸部１３６などの各摺動部を潤滑する。そして、その一部の潤滑油１０６は、螺旋状の給油溝１３２から円周溝１６０に導かれる。

この円周溝１６０に導かれた潤滑油１０６は、給油溝１３２の回転によって軸受端面１８０の外周方向に押され、シャフト１３０の回転とともに回転するスラストワッシャ１６４の内周側開口部よりスラストワッシャ１６４の表面溝１６８へと供給される。スラストワッシャ１６４の表面溝１６８へと導かれた潤滑油１０６は、表面溝１６８が渦巻状であることに伴い、複数回周回し、軸受１２６の外部に排出される。この時、潤滑油１０６の一部は、遠心力により表面溝１６８の外周壁に押され、スラストワッシャ１６４のスラスト摺動部１６６を効果的に潤滑する。

一方、シリンダ内の圧縮負荷により、シャフト１３０に傾きが発生し、図３に示すスラスト摺動部１６６においても局部的に高い負荷が発生する。この時、例えば、負荷側における表面溝１６８の巻き数が１回分少なくなるようにスラストワッシャ１６４の組み付方向を規制することにより、負荷側の摺動面積を確保することができ、摩耗の発生を抑制して高い信頼性を得ることができる。しかも、その状態は、スラストワッシャ１６４の外周側に突出して形成された周り止め１６４ａによって維持することができる。

また、表面溝１６８における渦巻きの回転方向を、シャフト１３０の回転方向と逆方向に設定することにより、シャフト１３０の回転によって表面溝１６８へ潤滑油１０６を強制的に引き込むことができる。その場合、強制的な引き込みによって油圧が発生するため、よりいっそうスラスト摺動部１６６を潤滑することができ、摺動抵抗を低減し、かつ高い信頼性を得ることができる。

さらに、摺動面は、渦巻状にひとつなぎで構成されているため、軸受摺動面に対し、スラスト摺動部１６６が途切れることなく接することから、滑らかに摺動することができ、偏摩耗などの異常摩耗の発生を低減することができる。

また、スラスト摩耗が発生しやすい負荷側においては、スラスト摺動部１６６の幅の比率を高く設定することで、摩耗の発生を抑制し、高い信頼性を得ることができる。逆に、スラスト摩耗の発生頻度の低い反負荷側においては、表面溝１６８の幅の比率を高く設定することで、摺動抵抗を低減することができ、さらなる高効率化をはかることができる。

なお、本実施の形態１において、表面溝１６８を有したスラストワッシャ１６４を設けた圧縮機を、電動要素１０２に対して圧縮要素１０４を下配置構造の例で説明したが、電動要素１０２に対して圧縮要素１０４が上配置構造の圧縮機、また、その配置構成において、シャフトの摺動面に渦巻き状の溝を追加した圧縮機でも同様の効果が得られることは言うまでもない。

以上のように、本発明にかかる圧縮機は、軸受端面と回転子との間に設けられたスラストワッシャに、スラストワッシャの内周側と外周側を連通する渦巻き状の溝部を設けたものである。これにより、軸受のスラスト面やスラストワッシャにおける摩耗の発生を抑制し、入力の増加を抑えた高効率で高信頼性の圧縮機を提供することができ、自販機、冷凍ショーケース、除湿機などの用途にも適用できる。

１０１ 密閉容器
１０２ 電動要素
１０４ 圧縮要素
１０６ 潤滑油
１２０ シリンダブロック
１２２ 圧縮室
１２４ ピストン
１２６ 軸受
１３０ シャフト
１３４ 主軸部
１３６ 偏芯軸部
１４４ 連結機構
１５２ 固定子
１５４ 回転子
１６０ 円周溝
１６４ スラストワッシャ
１６６ スラスト摺動部
１６８ 表面溝
１８４ スラスト面

Claims (4)

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前記電動要素の下方に配置された圧縮要素を収容し、前記圧縮要素を、偏芯軸部および前記回転子が固定される主軸部を備えたシャフトと、圧縮室を形成し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芯軸部とを連結する連結機構と、前記シリンダブロックに設けられ、かつ前記シャフトの前記主軸部を軸支する軸受を具備する構成とし、さらに、前記軸受の端面に設けられたスラスト面と前記回転子との間に、スラストワッシャを設け、前記スラストワッシャの一表面に、複数の環状オイル溝を設けた密閉型圧縮機。
2. 前記スラストワッシャの複数の環状オイル溝を、前記スラストワッシャの内周部と外周部とを連通する渦巻き状の表面溝とした請求項１に記載の密閉型圧縮機。
3. 前記オイル溝の幅比率を、オイル溝の間に形成されるワッシャ摺動部の幅比率より大きくなるように形成した請求項１または２に記載の密閉型圧縮機。
4. 前記オイル溝の幅比率を、オイル溝の間に形成されるワッシャ摺動部の幅比率より小さくなるように形成した請求項１または２に記載の密閉型圧縮機。

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