JP2013100795A - 密閉型圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】スラスト摺動面と回転子との間に設けたスラストワッシャの摩耗、あるいはスラスト摺動面の摩耗を抑制する。
【解決手段】スラストワッシャ１６４において、反摺動面に潤滑油貯留部１６８と、潤滑油貯留部１６８からスラスト摺動面に連通する給油孔１６５と、潤滑油貯留部１６８から軸受１２６の外周に連通する排油孔１６７をそれぞれ形成することにより、スラスト摺動面の面圧を均一にすることができ、さらに十分な潤滑油を供給することができる。その結果、スラスト摺動面１８４やスラストワッシャ１６４における摩耗の発生を抑制し、入力電力の増加を抑えることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、冷凍冷蔵装置等に用いられる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、高信頼性化が望まれている。

従来、この種の密閉型圧縮機は、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密閉型圧縮機について説明する。

図７は、特許文献１に記載された従来の密閉型電動圧縮機の縦断面図、図８は、同従来の密閉型電動圧縮機の要部拡大図、図９は、同従来の密閉型電動圧縮機のスラストワッシャの斜視図、図１０は、特許文献１に記載された別の従来の密閉型圧縮機の縦断面図、図１１は、同従来の密閉型圧縮機の要部拡大図、図１２は、同従来の密閉型圧縮機のスラスト摺動面から見たスラストワッシャの斜視図である。

図７、図８、図９において、密閉容器１内には、固定子５２と回転子５４を有した電動要素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、スラスト摺動面２８が形成され、スラスト摺動面２８には、軸受内部と軸受外部を連通するスラスト摺動面溝６０が形成されている。

スラスト摺動面２８と回転子５４との間には、スラストワッシャ６２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。その結果、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。

以上の動作により、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、遠心力によって潤滑油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からスラスト摺動面溝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、スラスト摺動面２８とスラストワッシャ６２に供給され、スラスト摺動面を潤滑し、スラスト摺動面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１０、図１１、図１２のように、スラスト摺動面２８に、図８に示すスラスト摺動面溝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内周とスラストワッシャ６４外周を連通する溝６６を設け、潤滑油６をスラスト摺動面に供給し、同様の効果を得るものがある。

特開昭６２−２４７１８７号公報

しかしながら、上記従来の構成では、潤滑油６の温度上昇によって循環量が増加したとき、給油管４２から汲み上げられた潤滑油６は、軸受２６の外部へ排出しきれずに滞留し、潤滑油６のさらなる温度上昇を招くことで、粘度低下の要因となっていた。その結果、スラスト摺動面２８やスラストワッシャ６２が摩耗し、信頼性が低下する可能性があった。また、図８の構成において、潤滑油６の温度上昇を防止すべく潤滑油６の循環量を増やすために、スラスト摺動面溝６０の流路面積を大きくすると、スラスト摺動面溝６０を充満することなく底部を流れるため、スラスト摺動面に潤滑油６が十分供給されない可能性があった。

一方で、図１１に示すように、スラストワッシャ６４に溝６６を設けた場合、その溝６６は、スラストワッシャ内周と外周を連通しているため、スラスト摺動面２８に途切れ部が形成され、スラスト荷重の受け方が不均一になり、軸受２６のスラスト摺動面２８やスラストワッシャ６２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２６のスラスト摺動面２８やスラストワッシャ６２における摩耗の発生を抑制し、入力（入力電力）の増加を抑えた高効率で高い信頼性が得られる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、軸受端面に設けられたスラスト摺動面と、前記スラスト摺動面と回転子の間に設けられたスラストワッシャを具備した構成において、前記スラストワッシャにおける反摺動面に、潤滑油貯留部と、前記潤滑油貯留部からスラスト摺動面に連通する給油孔を設けたもので、潤滑油の温度が上昇することなく、スラスト摺動面に十分に潤滑油を供給することができるため、軸受のスラスト摺動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（入力電力）の増加を抑
えることができるという作用を有する。

本発明の密閉型圧縮機は、軸受端面と回転子の間に設けられたスラストワッシャの反摺動面に、潤滑油貯留部と給油孔を設けたもので、軸受のスラスト摺動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（入力電力）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要部拡大図 同実施の形態１における密閉型圧縮機のスラストワッシャの斜視図 （ａ）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スラストワッシャの上面図、（ｂ）同図（ａ）のＡ―Ａ線による断面図 同実施の形態１における密閉型圧縮機のスラストワッシャの要部拡大図 同実施の形態１における密閉型圧縮機のスラストワッシャの斜視図 従来の密閉型電動圧縮機の縦断面図 従来の密閉型電動圧縮機の要部拡大図 従来の密閉型電動圧縮機のスラストワッシャの斜視図 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留するとともに、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、かつ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と、軸受端面に設けられたスラスト摺動面と、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を備える構成とし、前記スラストワッシャの反摺動面に、潤滑油貯留部を設け、さらに、前記潤滑油貯留部からスラスト摺動面に連通する給油孔を設けたものである。

これによって、潤滑油貯留部に汲み上げられた潤滑油は、給油孔からスラスト摺動面へ供給され、スラスト摺動面を直接潤滑する。その結果、軸受のスラスト摺動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（入力電力）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、前記給油孔の軸心を、前記シャフトの軸心と非平行となるように形成したものである。

これによって、スラストワッシャの回転により、潤滑油をスラスト摺動面に引き込むことができる。そのため、請求項１に記載の発明の効果に加えて、さらに潤滑油の循環量を増加させ、スラスト摺動面を含む、各摺動部の潤滑状態を向上し、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２に記載の発明において、前記給油孔の形状を、平面から見て長方形とし、その長辺を、前記スラストワッシャの回転方向の後方に位置させたものである。

これによって、スラスト摺動面に広範囲で潤滑油を供給することができ、請求項１または請求項２の発明の効果に加えて、さらに潤滑油の供給量を増加することができ、スラスト摺動面の摩耗を防止し、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から３のいずれか一項に記載の発明において、前記潤滑油貯留部の壁面部に、排油孔を設けたものである。

これによって、排油孔は、潤滑油貯留部に潤滑油を貯留できるように、底面と排油孔の間に一部壁面を残して形成される。その結果、潤滑油の貯留を可能とし、さらにスラスト摺動面の潤滑に使われない潤滑油を定期的に排出することが可能となり、潤滑油の温度上昇を防止し、潤滑油の特性を保持することができる。したがって、スラスト摺動面の摩耗を防止し、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における密閉型圧縮機の縦断面図、図２は、同実施の形態１における密閉型圧縮機の要部拡大図、図３は、同実施の形態１における密閉型圧縮機のスラストワッシャの斜視図、図４（ａ）は、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スラストワッシャの上面図、図４（ｂ）は、同図（ａ）のＡ―Ａ線による断面図、図５は、図４（ｂ）におけるスラストワッシャのＸ部の拡大図、図６は、同実施の形態１における密閉型圧縮機のさらに異なる構成を示すスラストワッシャの斜視図である。

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を有した電動要素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を形成し、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、配置されている。

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、図２に示すように、スラスト摺動面１８４と、内側に円周溝１６０を備えている。

スラスト摺動面１８４と回転子１５４との間には、スラスト摺動面１８４と摺動自在にスラストワッシャ１６４が配置されている。

スラストワッシャ１６４は、切削加工あるいは、焼結材の成型加工によって、反摺動面に潤滑油貯留部１６８を形成するように皿状に形成され、さらに、潤滑油貯留部１６８からスラスト摺動面１８４に連通する円形の給油孔１６５と、潤滑油貯留部１６８の壁面部に、潤滑油貯留部１６８から軸受１２６の外周に連通する排油孔１６７が形成されている。排油孔１６７は、潤滑油貯留部１６８が形成されるように、貯留部底面から一部壁面１６８ａを残して形成されている。

ここで、給油孔１６５は、スラスト摺動面１８４に向けて開口面積が広くなるようにテーパ形状に形成されている。

シャフト１３０は、軸受１２６に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は、連結機構１４４によって連結されている。

また、偏芯軸部１３６の下端に形成された給油孔（図示せず）には、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。

さらに、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に通電されると、回転子１５４が回転し、これに伴ってシャフト１３０が回転し、偏芯軸部１３６の旋回運動が連結機構１４４を介して往復運動に変換され、ピストン１２４に伝えられる。したがって、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の遠心ポンプによって汲み上げられ、偏芯軸部１３６などの各摺動部を潤滑し、その一部の潤滑油１０６は、螺旋状の給油溝１３２から潤滑油貯留部１６８へと導かれる。この時、潤滑油１０６の一部は、給油孔１６５からスラスト摺動面１８４とスラストワッシャ１６４のスラスト摺動面を潤滑し、残った潤滑油１０６は、排油孔１６７より軸受１２６の外周へと排出され、密閉容器１０１の底部へと循環される。

これにより、連続したスラスト摺動面を形成することができ、さらに潤滑油１０６をスラスト摺動面に効果的に供給することができるので、軸受１２６のスラスト摺動面１８４やスラストワッシャ１６４における摩耗の発生を抑制し、高い信頼性を得ることができる。

さらに、給油孔１６５は、スラスト摺動面１８４に向けて開口面積が広くなるようにテーパ形状に形成されているため、スラストワッシャ１６４の回転運動によって、潤滑油１０６をスラスト摺動面に引き込むことが可能となる。その結果、スラスト摺動面の潤滑状態を向上することができ、スラスト摺動面の入力（入力電力）の増加を抑えて高い効率を得ることができる。

なお、これまでの説明においては、給油孔１６５の形状を円錐台形状とした構成を例に説明したが、図４、および図５に示すように、給油孔１６５ａの形状を、平面から見て長方形とし、その貫通方向の軸心Ｙを、シャフト１３０の軸線Ｚと非平行となるように形成し、しかも矢印Ｂで示すスラストワッシャ１６４の回転方向に対して９０度以上に傾斜する構成とした場合においても、同様の作用効果が期待できる。

すなわち、スラストワッシャ１６４の回転運動によって、給油孔１６５ａ内の潤滑油１０６は、矢印Ｃで示すように給油孔１６５ａの下方へ流れ、スラスト摺動面１８４に引き込まれ易くなる。その結果、スラスト摺動面１８４の潤滑状態が向上でき、スラスト摺動面の入力（入力電力）の増加を抑え、高い効率を得ることができる。

さらに、給油孔１６５ａの形状を四角形とし、その長辺をスラストワッシャ１６４の回転方向Ｂの後方に位置することにより、スラスト摺動面１８４へ広範囲に亘って潤滑油１０６を供給することができる。

また、排油孔１６７の開口幅を、円周方向に広げることにより、スラスト摺動面１８４への供給量に影響を及ぼすことなく大きくすることができる。そのため、圧縮機の運転により圧縮要素１０４の温度が高くなり、潤滑油１０６の粘度が低下し、給油溝１３２から潤滑油１０６の汲み上げられる量が増加した場合においても、排出阻害を防止することができる。このため、シャフト１３０を流れる潤滑油１０６の循環量を多くすることができ、圧縮要素１０４の温度上昇を抑制することができる。これにより、圧縮要素１０４の温度上昇に起因した摺動部の潤滑油１０６の粘度低下を低減し、摺動部の摩耗の発生を抑制し、高い信頼性を得ることができる。

また、圧縮要素１０４の温度上昇を抑えることで、冷却システムから戻ってきた冷媒ガスは高温となることなく圧縮室１２２内に吸入されるので、冷凍能力を向上し、かつ高い効率を得ることができる。

なお、本実施の形態１において、スラストワッシャ１６４は、図６に示すように、金属製の板材を絞り加工によって形成することも可能であり、同様の作用効果が期待できる。

また、本実施の形態１においては、電動要素１０２の下方に圧縮要素１０４を配置した構造について説明したが、電動要素１０２に対して圧縮要素１０４を上に配置した構造の圧縮機においても、同様の効果が得られる。

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と、スラストワッシャの反摺動面に潤滑油貯留部と給油孔を設けたことで、軸受のスラスト摺動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（入力電力）の増加を抑えた高効率で高い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、除湿機などの冷凍空調機器に適用することができる。

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
１６５ 給油孔
１６７ 排油孔
１６８ 潤滑油貯留部
１８０ 軸受端面
１８４ スラスト摺動面

Claims (4)

1. 密閉容器内に潤滑油を貯留するとともに、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、かつ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と、軸受端面に設けられたスラスト摺動面と、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を備える構成とし、前記スラストワッシャの反摺動面に、潤滑油貯留部を設け、さらに、前記潤滑油貯留部からスラスト摺動面に連通する給油孔を設けた密閉型圧縮機。
2. 前記給油孔の軸心を、前記シャフトの軸心と非平行となるように形成した請求項１に記載の密閉型圧縮機。
3. 前記給油孔の形状を、平面から見て長方形とし、その長辺を、前記スラストワッシャの回転方向の後方に位置させた請求項１または２に記載の密閉型圧縮機。
4. 前記潤滑油貯留部の壁面部に、排油孔を設けた請求項１から３のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。