JP2013234649A - 密閉型圧縮機および冷凍冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】フランジ部の平面度が悪い場合に、上レースとフランジ部がすべるため、損失が増加し効率が悪くなる。
【解決手段】シャフト１２０のフランジ部１２３には押圧部１６９を設け、上レース１５４には受圧部１７２を備え、押圧部１６９の外径はボール１５３の公転軌道径以上とし、押圧部１６９の内径はボール１５３の公転軌道径未満に構成したので、上レース１５４とフランジ部１２３と間に加わる摩擦トルクを高くできるので滑ることを防止し、効率を良くすることができる。
【選択図】図１

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。また同時に低コスト化が要求されている。

従来、この種の密閉型圧縮機は、スラストボールベアリングを採用して、効率と信頼性を向上させたものがある（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を説明する。

図５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６は特許文献１に記載された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である。

図５および図６において、密閉容器１内に潤滑油２を貯留するとともに、固定子３と回転子４とを備えた電動要素５と電動要素５によって駆動される圧縮要素６とが収容されている。

圧縮要素６は、回転子４が固定された主軸部１０と偏心軸部１１とを有するシャフト１２と、圧縮室１３を備えたシリンダブロック１４と、圧縮室１３内で往復運動するピストン１５と、ピストン１５と偏心軸部１１とを連結する連結手段１６と、シリンダブロック１４に設けられ主軸部１０を軸支する主軸受１７と、主軸受１７のスラスト面１８に配設されたスラストボールベアリング１９を備えている。

主軸受１７は、軸心と略直角な平面部であるスラスト面１８とスラスト面１８よりさらに上方に延長され、主軸部１０に対向する内面を有する軸受け延出部３０とを有している。

スラストボールベアリング１９は、ホルダー部２０に保持された複数のボール２１と、ボール２１の上下に配設された上レース２２と下レース２３とで構成されている。

上レース２２および下レース２３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２０は環状の形状をなし、周方向に設けた複数の穴部（図示せず）にボール２１を転動自在に収納している。

スラスト面１８の上に支持部材２９、下レース２３、ボール２１、上レース２２の順に互いに接した状態で積み重なり、上レース２２の上面にシャフト１２のフランジ部３１が着座し、軸受け延出部３０の上端とシャフト１２のフランジ部３１との間に所定の軸方向隙間３２を設けている。

上レース２２の内径部３３は主軸部１０外径に近接させ、上レース２２の内径は下レース２３およびホルダー部２０の内径より小さく構成されている。

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５に通電されると、固定子３に発生する回転磁界により、回転子４とともにシャフト１２が回転する。シャフト１２の偏心軸部１１の回転運動が連結手段１６を介してピストン１５に伝えられることでピストン１５は圧縮室１３内を往復運動する。これにより、冷却システム（図示せず）からの冷媒ガスは圧縮室１３内へ吸入及び圧縮された後、再び冷却システムへと吐き出されるといったサイクルを繰返する。

シャフト１２が回転する際、回転子４とシャフト１２の自重による鉛直方向下向きのスラスト荷重を受けてシャフト１２のフランジ部３１と上レース２２は、密着し摩擦により一体となって回転する。ボール２１は上レース２２と接触することでホルダー部２０に案内されながら公転および自転運動を行う。

特開２０１０−２５５５５６号公報

しかしながら上記従来の構成では、シャフト１２のフランジ部３１の平面度が悪く、例えば主軸部の外径近傍が凸形状となっている場合、すなわち、フランジ部３１の主軸部より遠い側から主軸部に近い側に向かって鉛直下向きに凸形状となる場合には、フランジ部３１と上レース２２の接触する部分は主軸部外径近傍でかつ狭い面積で接触するため、上レース２２がシャフト１２と一体となって回転できずにすべりが発生する可能性があり、すべりが発生した場合には、ボールベアリングの摺動性が悪くなり、摺動損失が増加し、圧縮機の効率が低下するという可能性があった。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、上レースとフランジ部がすべることを抑制でき、高効率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、密閉容器内に潤滑油を貯留するとともに、固定子と回転子と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とが収容され、前記圧縮要素は、前記回転子が固定された主軸部と偏心軸部とフランジ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前記主軸部を軸支する主軸受と、前記主軸受と前記フランジ部との間に配設されたスラストボールベアリングを備え、前記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、前記ボールの上下に上レースと下レースとがそれぞれ配設され、前記フランジ部に前記上レースを押圧する押圧部を設けたものである。

これによって、上レースとフランジ部の押圧部との間に加える摩擦トルクを、上レースとボールと間の摩擦トルクよりも高く設定し、フランジ部と上レースが滑ることを防止することで、ボールベアリングの摺動性が良くなり、摺動損失を低減するという作用を有する。

本発明の密閉型圧縮機は、スラスト面における摺動損失を低減することができるので、効率の良く省エネルギーを実現した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 同実施の形態における密閉型圧縮機の要部断面図 同実施の形態におけるシャフトとスラストボールベアリングの分解斜視図 同実施の形態における摩擦トルク比率特性図 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 同実施の形態における密閉型圧縮機の要部断面図 同実施の形態におけるシャフトとスラストボールベアリングの分解斜視図 従来の密閉型圧縮機の縦断面図 従来の密閉型圧縮機の要部断面図

第１の発明は、密閉容器内に潤滑油を貯留するとともに、固定子と回転子と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とが収容され、前記圧縮要素は、前記回転子が固定された主軸部と偏心軸部とフランジ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前記主軸部を軸支する主軸受と、前記主軸受と前記フランジ部との間に配設されたスラストボールベアリングを備え、前記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、前記ボールの上下に上レースと下レースとがそれぞれ配設され、前記フランジ部に前記上レースを押圧する押圧部を設けたものである。

これにより、上レースの受圧部とフランジ部の押圧部と間に加える摩擦トルクを、上レースとボールと間の摩擦トルクよりも高く設定でき、フランジ部と上レースが滑ることを防止するので、効率の良い密閉型圧縮機を提供することができる。

第２の発明は、前記押圧部は前記フランジ面に凸部で形成されており、前記凸部の外径と前記凸部の内径との中心線を結ぶフランジ中心径を前記ボールの公転軌道径より大きく形成したものである。

これにより、凸形状で確実に上レースを押圧することが可能となり、上レースの受圧部とフランジ部の押圧部と間に加える摩擦トルクを、上レースとボールと間の摩擦トルクよりも高く設定でき、フランジ部と上レースが滑ることを防止するので、効率の良い密閉型圧縮機を提供することができる。

第３の発明は、前記凸部は前記フランジ面と前記フランジ面に形成された凹部との縁とで構成し、前記凸部の押圧力を受ける受圧部は前記上レースの上面と前記フランジ面とを密接させて構成したものである。

これにより、フランジ部が主軸部を中心軸に鉛直方向下向きに凸形状となる様な平面度が悪い場合でも、凹部を設けることでフランジ部の高い加工精度を求めなくても押圧部を形成することができる。

第４の発明は、前記押圧部は、前記上レースと前記フランジ面との間に備えられた押圧部材で形成されるものである。

これにより、圧縮負荷変動等による押圧部と受圧部と接触状態の変化を押圧部材で吸収し、摩擦トルクを安定させることができるので、フランジ部と上レースが滑ることを防止するので、更に効率の良い密閉型圧縮機を提供することができる。

第５の発明は、前記上レースの厚みは、１ｍｍ以上とすることにより、フランジ部の精度によりフランジ部と上レースが滑り易くなる場合でも摩擦トルクを高くした上で、上レ
ースの平面度を良くすることができ、ボールの転動を安定させることができるので、さらに圧縮機の効率を高くすることができる。

第６の発明は、前記上レースと前記下レースはそれぞれ互いに対向する軌道面を有し、前記軌道面は環状からなる溝で形成された軌道輪を設けたとすることにより、フランジ部と上レースが滑ることを防止した上で、シャフトの主軸部の軸心と軌道輪の環の中心を略一致させることができるため、ボールの転がり運動が安定するので騒音を低くすることができる。

第７の発明は、第１〜第８の発明に記載の密閉型圧縮機を冷蔵庫に搭載したもので、効率の良い密閉型圧縮機を用いるので、消費電力を低減できる冷凍冷蔵庫を提供することができる。

以下、本発明による圧縮機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、同実施の形態における密閉型圧縮機の要部断面図、図３は同実施の形態におけるシャフトとスラストボールベアリングの分解斜視図である。図４は同実施の形態におけるフランジ面と上レース間の摩擦トルク比率の特性図である。

図１から図３において密閉容器１０１内には潤滑油１０２が貯留され冷媒（図示せず）が封入されており、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が収容される。

電動要素１０５と圧縮要素１０６はともに密閉容器１０１に収容されスプリング１１０で支持されている。

密閉容器１０１に固定したターミナル１１１は電気（図示せず）を供給するものでリード線１１２を通して電動要素１０５に電気を供給する。

ターミナル１１１にはインバータ制御回路１１３が結線され、インバータ制御回路１１３には商用電源１１４が供給されている。

圧縮要素１０６の構成について次に説明する。

シャフト１２０は、回転子１０４を固定した主軸部１２１と、主軸部１２１の上部に配設され主軸部１２１に対し偏心して形成された偏心軸部１２２と主軸部１２１と偏心軸部１２２とを連結するフランジ部１２３とを有する。

シリンダブロック１３０は、略円筒形の圧縮室１３１を有し、主軸部１２１を軸支する主軸受１３２が一体に加工されている。ピストン１３３は、シリンダブロック１３０の圧縮室１３１に往復摺動自在に挿入され、偏心軸部１２２との間を連結手段１３４によって連結されている。

シリンダブロック１３０の主軸受１３２の上端近傍には主軸受１３２の軸心と略直角に環状に形成されたスラスト面１４０と、スラスト面１４０よりさらに上方に延長され、主軸部１２１に対向する内面を有する軸受け延出部１４１とを備えている。

スラストボールベアリング１５０は、スラスト面１４０の上に配設され、下レース１５１、ホルダー部１５２に保持された複数のボール１５３と、上レース１５４が順に互いに接した状態で積み重なり、軸受け延出部１４１の上端と上レース１５４との間に所定の軸方向隙間１５６を設けており、スラストボールベアリング１５０への給油経路を構成している。

上記のように、本実施の形態では、密閉容器１０１内部が低圧型の圧縮機において、シャフト１２０を軸支する軸受は、圧縮室１３１の下側に備えられた主軸受１３２の一つのみであり、圧縮室１３１の上下方向に対して片持ちで軸支する構成である。

ボール１５３とホルダー部１５２によって決まる公転軌道径Ｄ１は２７ｍｍに設定している。またボール１５３の直径は３．２ｍｍとしている。

上レース１５４の内径部１５５は主軸部１２１の外径に近接させ、上レース１５４の内径Ｄ２は下レース１５１の内径Ｄ３およびホルダー部１５２の内径Ｄ４より小さくしている。上レース１５４は、１．３ｍｍ厚の軸受鋼として１ｍｍ以上の厚みとしている。上レース１５４と下レース１５１はそれぞれ互いに対向する軌道面１６０を有し、軌道面１６０は環状からなる溝で形成された軌道輪１６１が設けられている。

シャフト１２０のフランジ部１２３には押圧部１６９を凸形状で形成している。具体的には、フランジ面１７０に形成された凹部１７１の縁で凸形状を構成している。

フランジ面１７０は押圧部１６９の押圧力を受ける上レース１５４の上面の受圧部１７２と密接させ、押圧部１６９の外径すなわちフランジ面１７０の外径Ｄ５はボール１５３の公転軌道径Ｄ１以上である２９ｍｍに設定し、押圧部１６９の内径すなわち凹部１７１の外径Ｄ６はボール１５３の公転軌道径Ｄ１未満でボール１５３の公転軌道径Ｄ１からボール１５３の直径を差し引いた径以上である２５．４ｍｍに設定している。

また、本実施の形態における押圧部１６９はフランジ面１７０に凸形状で形成された凸部であり、凸部の外径Ｄ５と凸部の内径Ｄ６との中心線を結ぶフランジ中心径Ｄ７をボールの公転軌道径Ｄ１より大きく形成している。

また、図２で示すように、断面形状においては、上レース１５４と押圧部１６９との接触距離１６９ａは、下レース１５１とスラスト面１４０との距離１４０ａより小さくなっている。

ここで、本実施の形態におけるボール１５３の公転軌道径Ｄ１とは、シャフトの回転に伴いボール１５３の中心を通る軌跡を結んだ円の直径である。

以上のように構成された密閉型圧縮機について、以下その動作を説明する。

電動要素１０５の回転子１０４はシャフト１２０を回転させ、偏心軸部１２２の回転運動が連結手段１３４を介してピストン１３３に伝えられることでピストン１３３は圧縮室１３１内を往復運動する。それにより、冷媒は冷却システム（図示せず）から圧縮室１３１内へ吸入、圧縮された後、再び冷却システムへ吐き出される。

シャフト１２０が回転する際、回転子１０４とシャフト１２０の自重による鉛直方向下向きのスラスト荷重を受けてシャフト１２０のフランジ面１７０と上レース１５４の上面は、密着し摩擦により一体となって回転する。ボール１５３は上レース１５４と接触することでホルダー部１５２に案内されながら下レース１５１との間で公転および自転運動を
行う。

また、上レース１５４と軸受け延出部１４１の上端との間に軸方向隙間１５６を設けていることで、上レース１５４と軸受け延出部１４１の上端は接触することが無いので、ボール１５３が上レース１５４と下レース１５１の間で円滑に転がる。

このスラストボールベアリング１５０を用いることによって、スラストすべり軸受けに比べて摩擦係数が小さくなることから、スラスト軸受けでの摺動損失を小さくすることができる。従って、入力が低減し高効率化を実現する。

ここで、シャフト１２０の製造工程について述べると、シャフト１２０の各部は旋盤にて加工された後、主軸部１２１とフランジ面１７０をセンターレス研磨機にて同時に仕上げ研磨加工される。主軸部１２１とフランジ面１７０の直角度や平面度等の精度を確保するために研磨砥石の定期的なドレスを行うメンテナンスが必要である。

図４は凹部１７１の外径Ｄ６をパラメータにして上レース１５４とフランジ面１７０との間の摩擦トルク比率を計算した結果である。また、フランジ面１７０の外径を２７ｍｍと３０ｍｍの場合についての結果と、白丸はボール１５３と上レース１５４間の摩擦トルクを示している。従来品では平面度が悪く主軸部１２１を中心軸に鉛直方向下向きに凸形状となっている場合（図４中の斜線部の計算結果）には、フランジ部１２３と上レース１５４の接触する部分は主軸部１２１外径近傍でかつ狭い面積で接触するため、上レース１５４がシャフト１２０と一体となって回転できずに滑る可能性があった。

一方で本発明品（図４中の罰印）は、フランジ面１７０が主軸部１２１を中心軸に鉛直方向下向きに凸形状となる様な平面度が悪い場合でも、上レース１５４とフランジ面１７０との接触部の摩擦トルクを、上レース１５４とボール１５３と間の摩擦トルクよりも高く設定できるので、フランジ面１７０と上レース１５４が滑ることを防止できる。

これにより、上レース１５４とフランジ面１７０との接触部の摩擦トルクを、上レース１５４とボール１５３と間の摩擦トルクよりも高くし、フランジ面１７０と上レース１５４が滑ることを防止するので、効率の良い密閉型圧縮機を提供することができる。

また、本実施の形態における押圧部１６９はフランジ面１７０に凸形状で形成された凸部であり、凸部の外径Ｄ５と凸部の内径Ｄ６との中心線を結ぶフランジ中心径Ｄ７をボールの公転軌道径Ｄ１より大きく形成しているので、ボール１５３の中心よりも外形側から押圧力を付与することで、上レース１５４とフランジ面１７０との接触部の摩擦トルクをより高めることができるので、上レース１５４が滑ることを防止する効果を高めている。

また、図２で示すように、断面形状においては、上レース１５４と押圧部１６９との接触距離１６９ａは、下レース１５１とスラスト面１４０との距離１４０ａより小さくなっている。

これによって、下レース１５１とスラスト面１４とは安定して設置した上で、上レース１５４とフランジ面１７０との接触部の摩擦トルクをより高めることができる。

また、フランジ面が主軸部を中心軸に鉛直方向下向きに凸形状となる様な平面度が悪い場合でも、フランジ面１７０の高い加工精度を求める必要性がなくなるため、研磨砥石や設備のメンテナンスを軽減することができるので生産性を良くすることができる。

また、ボール１５３の公転軌道径Ｄ１の上面にはフランジ面１７０が接して状態でスラ
スト荷重を支えることができ、上レース１５４が変形して振動することを抑制できるため、さらに効率および騒音を低くすることができる。

また、上レース１５４の外径は、摩擦トルクを高めるためにはフランジ面１７０の外径と共に大径化する必要があるが、図４中の点線で示す様に凹部１７１の外径Ｄ６をボール１５３の公転軌道径Ｄ１からボール１５３の直径を差し引いた径以上に設定することで大径化せずに摩擦トルクを高めることができるため、低コスト化を図ることができる。

また、上レース１５４の厚みを１ｍｍ以上とすることにより、フランジ面１７０の精度の影響を受けフランジ面１７０と上レース１５４が滑り易くなる場合でも摩擦トルクを高くした上で、上レース１５４のボール１５３の軌道面１６０の平面度を良くすることができ、ボール１５３の転動を安定させることができるので、さらに信頼性を高めることができる。

また、軌道面１６０は環状からなる溝で形成された軌道輪１６１を設けたとすることにより、フランジ面１７０と上レース１５４が滑ることを防止した上で、シャフト１２０の主軸部１２１の軸心と軌道輪１６１の環の中心を略一致させることができるため、ボール１５３の転がり公転運動が安定するので騒音を低減することができる。

なお、インバータ制御回路１１３を用いて商用周波数以下の周波数で運転すると上レース１５４とフランジ部１２３の間のすべりによる損失の全損失に占める割合が大きくなるが、フランジ面１７０と上レース１５４が滑ることを防止できるので、低速運転においては更に効率を高くすることができる。

なお、シャフト１２０のフランジ部１２３にはフランジ面１７０と凹部１７１とを設けとしたが、複数個の凹部１７１を設けフランジ面１７０を分割した場合でも、上レース１５４とフランジ面１７０の摩擦トルクを高めることができるので、同様の効果が得られる。

なお、主軸受１３２の上端近傍には、スラスト面１４０よりさらに上方に延長され、主軸部１２１に対向する内面を有する軸受け延出部１４１を備えているが、主軸部１２１の上端はスラスト面１４０と同じ高さにし、軸受け延出部１４１を備えていない場合でも、上レース１５４とフランジ面１７０の摩擦トルクを高めることができるので、同様の効果が得られる。

なお、スラスト面１４０の上に下レース１５１を配設するとしたが、スラスト面１４０と下レース１５１の間には凸状突出部を上下に構成した支持手段を配設し、下レース１５１をスラスト面１４０に対し振動運動可能にした場合でも、上レース１５４とフランジ面１７０の摩擦トルクを高めることができるので、同様の効果が得られる。

（実施の形態２）
図５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、図６は、同実施の形態における密閉型圧縮機の要部断面図、図７は同実施の形態におけるシャフトとスラストボールベアリングの分解斜視図である。

図５から図７において密閉容器２０１内には潤滑油２０２が貯留され冷媒（図示せず）が封入されており、固定子２０３と回転子２０４からなる電動要素２０５と、電動要素２０５によって駆動される圧縮要素２０６が収容される。

電動要素２０５と圧縮要素２０６はともに密閉容器２０１に収容されスプリング２１０
で支持されている。

密閉容器２０１に固定したターミナル２１１は電気（図示せず）を供給するものでリード線２１２を通して電動要素２０５に電気を供給する。

ターミナル２１１にはインバータ制御回路２１３が結線され、インバータ制御回路２１３には商用電源２１４が供給されている。

圧縮要素２０６の構成について次に説明する。

シャフト２２０は、回転子２０４を固定した主軸部２２１と、主軸部２２１の上部に配設され主軸部２２１に対し偏心して形成された偏心軸部２２２と主軸部２２１と偏心軸部２２２とを連結するフランジ部２２３とを有する。

シリンダブロック２３０は、略円筒形の圧縮室２３１を有し、主軸部２２１を軸支する主軸受２３２が一体に加工されている。ピストン２３３は、シリンダブロック２３０の圧縮室２３１に往復摺動自在に挿入され、偏心軸部２２２との間を連結手段２３４によって連結されている。

シリンダブロック２３０の主軸受２３２の上端近傍には主軸受２３２の軸心と略直角に環状に形成されたスラスト面２４０と、スラスト面２４０よりさらに上方に延長され、主軸部２２１に対向する内面を有する軸受け延出部２４１とを備えている。

スラストボールベアリング２５０は、スラスト面２４０の上に配設され、下レース２５１、ホルダー部２５２に保持された複数のボール２５３と、上レース２５４が順に互いに接した状態で積み重なり、軸受け延出部２４１の上端と上レース２５４との間に所定の軸方向隙間２５６を設けており、スラストボールベアリング２５０への給油経路を構成している。

上記のように、本実施の形態では、密閉容器２０１内部が低圧型の圧縮機において、シャフト２２０を軸支する軸受は、圧縮室２３１の下側に備えられた主軸受２３２の一つのみであり、圧縮室２３１の上下方向に対して片持ちで軸支する構成である。

ボール２５３とホルダー部２５２によって決まる公転軌道径Ｄ１１は２７ｍｍに設定している。またボール２５３の直径は３．２ｍｍとしている。

上レース２５４の内径部２５５は主軸部２２１の外径に近接させ、上レース２５４の内径Ｄ１２は下レース２５１の内径Ｄ１３およびホルダー部２５２の内径Ｄ１４より小さくしている。上レース２５４は、１．３ｍｍ厚の軸受鋼として１ｍｍ以上の厚みとしている。上レース２５４と下レース２５１はそれぞれ互いに対向する軌道面２６０を有し、軌道面２６０は環状からなる溝で形成された軌道輪２６１が設けられている。

シャフト２２０のフランジ部２２３には押圧部材２７３をフランジ面２７０と凹部２７１との間に設けることで押圧部２６９を構成している。

押圧部２６９であるフランジ面２７０と押圧力を受ける上レース２５４の上面の受圧部２７２との間に薄板で形成される押圧部材２７３を設けて密接させ、押圧部２６９の外径すなわちフランジ面２７０の外径Ｄ１５はボール２５３の公転軌道径Ｄ１１以上である２９ｍｍに設定している。薄板からなる押圧部材２７３は厚み０．２ｍｍの金属製の中空円板としている。

ここで、本実施の形態におけるボール２５３の公転軌道径Ｄ１１とは、シャフト２２０の回転に伴いボール２５３の中心を通る軌跡を結んだ円の直径である。

以上のように構成された密閉型圧縮機について、以下その動作を説明する。

電動要素２０５の回転子２０４はシャフト２２０を回転させ、偏心軸部２２２の回転運動が連結手段２３４を介してピストン２３３に伝えられることでピストン２３３は圧縮室２３１内を往復運動する。それにより、冷媒は冷却システム（図示せず）から圧縮室２３１内へ吸入、圧縮された後、再び冷却システムへ吐き出される。

シャフト２２０が回転する際、回転子２０４とシャフト２２０の自重による鉛直方向下向きのスラスト荷重を受けてシャフト２２０のフランジ面２７０と薄板からなる押圧部材２７３と上レース２５４の上面は、密着し摩擦により一体となって回転する。ボール２５３は上レース２５４と接触することでホルダー部２５２に案内されながら下レース２５１との間で公転および自転運動を行う。

また、上レース２５４と軸受け延出部２４１の上端との間に軸方向隙間２５６を設けていることで、上レース２５４と軸受け延出部２４１の上端は接触することが無いので、ボール２５３が上レース２５４と下レース２５１の間で円滑に転がる。

このスラストボールベアリング２５０を用いることによって、スラストすべり軸受けに比べて摩擦係数が小さくなることから、スラスト軸受けでの摺動損失を小さくすることができる。従って、入力が低減し高効率化を実現する。

押圧部２６９であるフランジ面２７０と上レース２５４の上面の受圧部２７２との間に加わる摩擦トルクを、上レース２５４とボール２５３と間の摩擦トルクよりも高く設定できるので、フランジ面２７０と上レース２５４が滑ることを防止するので、効率の良い密閉型圧縮機を提供することができる。

ここで冷媒を吸入・圧縮する際には圧縮負荷が変化するため、シャフト２２０の軸心が主軸受２２１の軸心に対し傾斜する運動を繰り返す。そのため、シャフト２２０のフランジ部２２３もスラスト面２４０に対し傾斜する運動をし、押圧部２６９と受圧部２７２との間に加わる荷重が変化し、接触状態が変化する。本発明品では押圧部２６９と受圧部２７２との間に薄板からなる押圧部材２７３を設けたので、押圧部２６９と受圧部２７２と接触状態の変化を薄板からなる押圧部材２７３の表面の凹凸で吸収し、摩擦トルクを安定させることができるので、フランジ面２７０と上レース２５４が滑ることを防止するので、更に効率の良くすることができる。

また、ボール２５３の公転軌道径Ｄ１１の上面には薄板からなる押圧部材２７３を介してフランジ面２７０が接した状態でスラスト荷重を支えることができ、上レース２５４が変形して振動することを抑制できるため、さらに効率および騒音を低くすることができる。

また、上レース２５４の厚みを１ｍｍ以上とすることにより、フランジ面２７０の精度の影響を受けフランジ面２７０と上レース２５４が滑り易くなる場合でも摩擦トルクを高くした上で、上レース２５４のボール２５３の軌道面２６０の平面度を良くすることができ、ボール２５３の転動を安定させることができるので、さらに信頼性を高くすることができる。

また、軌道面２６０は環状からなる溝で形成された軌道輪２６１を設けたとすることにより、フランジ面２７０と上レース２５４が滑ることを防止した上で、シャフト２２０の主軸部２２１の軸心と軌道輪２６１の環の中心を略一致させることができるため、ボール２５３の転がり公転運動が安定するので騒音を低くすることができる。

なお、インバータ制御回路２１３を用いて商用周波数以下の周波数で運転すると上レース２５４とフランジ部２２３の間のすべりによる損失が、全損失に占める割合が大きくなるが、フランジ部２２３と上レース２５４が滑ることを防止できるので、低速運転においては更に効率を高くすることができる。

なお、本実地の形態では、シャフト２２０のフランジ面２７０に凸形状を設けることを記載はしていないが、本実施の形態の押圧部としての機能を有する押圧部材２７３に加えて、さらに実施の形態１の凸部を設けた場合には、さらに、押圧部の押圧力を高めることができ、フランジ部２２３と上レース２５４が滑ることを防止する効果を高めることが可能となる。

また、実施の形態１と同様に複数個の凹部を設けフランジ面２７０を分割した場合（言い換えると凸部を複数形成した場合）であっても、押圧部２６９と受圧部２７２との間に加わる摩擦トルクを、上レース２５４とボール２５３と間の摩擦トルクよりも高く設定できるので、同様の効果が得られることは言うまでもない。

なお、主軸受２３２の上端近傍には、スラスト面２４０よりさらに上方に延長され、主軸部２２１に対向する内面を有する軸受け延出部２４１を備えているとしたが、主軸部２２１の上端はスラスト面２４０と同じ高さにし、軸受け延出部２４１を備えていない場合でも、押圧部２６９と受圧部２７２との間に加わる摩擦トルクを、上レース２５４とボール２５３と間の摩擦トルクよりも高く設定できるので、同様の効果が得られることは言うまでもない。

なお、スラスト面２４０の上に下レース２５１を配設するとしたが、スラスト面２４０と下レース２５１の間には凸状突出部を上下に構成した支持手段を配設し、下レース２５１をスラスト面２４０に対し振動運動可能にした場合でも、押圧部２６９と受圧部２７２との間に加わる摩擦トルクを、上レース２５４とボール２５３と間の摩擦トルクよりも高く設定できるので、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、本発明にかかる密閉型圧縮機は、生産性を高くすることができるので、冷蔵庫に加えてエアーコンディショナーや自販機の密閉型圧縮機の用途にも好適である。

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
１２０ シャフト
１２１ 主軸部
１２２ 偏心軸部
１２３ フランジ部
１３０ シリンダブロック
１３１ 圧縮室
１３２ 主軸受
１３３ ピストン
１３４ 連結手段
１４０ スラスト面
１４１ 軸受け延出部
１５０ スラストボールベアリング
１５１ 下レース
１５２ ホルダー部
１５３ ボール
１５４ 上レース
１５５ 内径部
１６０ 軌道面
１６１ 軌道輪
１６９ 押圧部
１７０ フランジ面
１７１ 凹部
１７２ 受圧部
２０１ 密閉容器
２０２ 潤滑油
２０３ 固定子
２０４ 回転子
２０５ 電動要素
２０６ 圧縮要素
２２０ シャフト
２２１ 主軸部
２２２ 偏心軸部
２２３ フランジ部
２３０ シリンダブロック
２３１ 圧縮室
２３２ 主軸受
２３３ ピストン
２３４ 連結手段
２４０ スラスト面
２４１ 軸受け延出部
２５０ スラストボールベアリング
２５１ 下レース
２５２ ホルダー部
２５３ ボール
２５４ 上レース
２５５ 内径部
２６０ 軌道面
２６１ 軌道輪
２６９ 押圧部
２７０ フランジ面
２７１ 凹部
２７２ 受圧部
２７３ 薄板

Claims (7)

1. 密閉容器内に潤滑油を貯留するとともに、固定子と回転子と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とが収容され、前記圧縮要素は、前記回転子が固定された主軸部と偏心軸部とフランジ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前記主軸部を軸支する主軸受と、前記主軸受と前記フランジ部との間に配設されたスラストボールベアリングを備え、前記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、前記ボールの上下に上レースと下レースとがそれぞれ配設され、前記フランジ部に前記上レースを押圧する押圧部を設けたことを特徴とする密閉型圧縮機。
2. 前記押圧部は前記フランジ面に凸部で形成されており、前記凸部の外径と前記凸部の内径との中心線を結ぶフランジ中心径を前記ボールの公転軌道径より大きく形成した密閉型圧縮機。
3. 前記凸部は前記フランジ面と前記フランジ面に形成された凹部との縁とで構成し、前記凸部の押圧力を受ける受圧部は前記上レースの上面と前記フランジ面とを密接させて構成した請求項１または２に記載の密閉型圧縮機。
4. 前記押圧部は、前記上レースと前記フランジ面との間に備えられた押圧部材で形成される請求項１に記載の密閉型圧縮機。
5. 前記上レースの厚みは、１ｍｍ以上とした請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。
6. 前記上レースと前記下レースはそれぞれ互いに対向する軌道面を有し、前記軌道面は環状からなる溝で形成された軌道輪が設けられた請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機を搭載した冷凍冷蔵庫。