JP2015001213A - 密閉型圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】特定の運転条件下において、上レースに円周方向の揺動が発生し、フランジ部と上レースの上面がこすれることで損失が発生し、効率が低下する課題があった。
【解決手段】電動要素１０５と、電動要素からのシャフト１２０により駆動される圧縮要素１０６と、を備え、シャフト１２０を支持するスラストボールベアリング１５０の上レース１５４とシャフトのフランジ部１２３との間に、薄板１６０を設けたものである。これにより、負荷変動による上レース１５４とフランジ部１２３の間に隙間が生じたとしても、薄板により安定的に上レース１５４とボール１５３の接触を維持することができ、上レース１５４の円周方向の揺動を低減し損失を低くすることができ、高効率で、かつ、耐久性の高い密閉型圧縮機とすることができる。
【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。

その中でも高効率化は大きな課題となっており、従来はピストンを駆動するシャフトの支持にスラストボールベアリングを採用して、効率を向上させていた（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、同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断面図である。

図５および図６において、密閉容器１内には潤滑油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と、を備えている。

主軸受１７は、図６に示すように、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の上に配設された上レース２２と、ボール２１の下に配設された下レース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。

以上のように構成された密閉型圧縮機は、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１
５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、前記従来の構成では、特定の運転条件下において、上レース２２に円周方向の揺動が発生し、フランジ部３１と上レース２２の上面がこすれることで損失が発生し、効率が低下する可能性があった。

本発明は前記従来の課題を解決するもので、上レースの円周方向の揺動による損失を低減して、効率の高い密閉型圧縮機を提供することを目的としたものである。

前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、上レースとフランジ部との間に薄板を備えた構成としてある。

これにより、負荷変動により生じる上レースの円周方向の揺動を薄板が抑制して安定的に上レースとボールの接触を維持することができ、その結果、上レースの円周方向の揺動による損失を低くすることなる。

本発明は、高効率で、かつ、高い耐久性を有する密閉型圧縮機とすることができる。

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 本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機の要部拡大断面図 本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機のスラストボールベアリング周辺の分解斜視図 （ａ）本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機の薄板の折曲部を外周一部に設けた例を示す斜視図（ｂ）本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機の薄板の折曲部を外周相対向する位置に設けた例を示す斜視図（ｃ）本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機の薄板の折曲部を外周相対向する位置の反対方向に設けた例を示す斜視図 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拡大断面図

第１の発明は、密閉容器内に潤滑油を貯留するとともに、固定子と回転子とからなる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を収容した密閉型圧縮機であって、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と、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配設した上レース及び下レースからなり、かつ、前記シャフトの前記フランジ部と前記上レースの間には薄板を設けたものである。

これにより、負荷変動によって生じる上レースの搖動を抑制して、上レースとフランジ部とのこすれによる損失を低くすることとなり、高効率で、かつ、高い耐久性を有する密閉型圧縮機とすることができるとともに、シャフトのフランジ部の加工精度の要求値を緩和でき、生産性も改善することができる。

第２の発明は、第１の発明において、前記薄板は弾性構造を有したものである。

これにより、負荷変動により上レースとフランジ部との間に隙間が生じた場合でも、弾性構造により、安定的に上レースとボールの接触を維持することができ、上レースの円周方向の揺動をより確実に低減して損失を低くすることとなり、高効率で、かつ、高い耐久性を有する密閉型圧縮機とすることができる。

以下、本発明による密閉型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、本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機の要部拡大断面図、図３は、本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機のスラストボールベアリング周辺の分解斜視図、図４は、本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機に用いる各種薄板の斜視図である。

図１から図４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とからなる電動要素１０５と、電動要素１０５によって駆動される圧縮要素１０６と、が収容されている。

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。

次に、圧縮要素１０６の構成について説明する。

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、図２に示すように、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１５５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。

ここで、上記スラストボールベアリング１５０の上レース１５４とシャフト１２０のフランジ部１２３との間には、薄板１６０が設けてある。この薄板１６０は、焼入れ処理された工具鋼板ＳＫ８５材で形成され、かつ、弾性構造を有している。例えば、図４（ａ）に示すように、折曲部を薄板１６０の外周一部に設ける、あるいは、図４（ｂ）に示すように、折曲部を薄板１６０の外周相対向する位置に設ける、さらには、図４（ｃ）に示すように、薄板１６０の外周相対向する部分に設けた折曲部を反対方向に折曲する、等により弾性を持たせてある。

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。

ここで、この密閉型圧縮機は、シャフト１２０を軸支する軸受が、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となっている。

したがって、通常、シャフト１２０が回転する際、回転子１０４とシャフト１２０自体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のフランジ部１２３と薄板１６０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。

圧縮負荷が大きく変動する圧力差で運転すると、シャフト１２０は荷重により微小たわみを生じる。併せてシャフト１２０が挿管された主軸受１３２とのクリアランス分のシャフト１２０の倒れの為、上レース１５４に円周方向の揺動が生じてフランジ部１２３と上レース１５４の上面の間は隙間が生じ浮き上がろうとする。

しかしながら、本実施の形態で示した構成、すなわち、薄板１６０をフランジ部１２３と上レース１５４の上面との間に設けたものは、薄板１６０が上レース１５４の円周方向の揺動を抑制し、フランジ部１２３と上レース１５４の上面がこすれるのを低減する。

特に、本実施の形態では、薄板１６０は弾性構造を有するものであり、弾性構造をもった薄板１６０の調整機構により、フランジ部１２３と上レース１５４は、相対的に浮きあがることなく、安定して密着し一体となって回転する。

よって、圧縮負荷が大きく変動する圧力差で運転した場合であっても、安定的に上レース１５４とボール１５３の接触を維持し、負荷変動による上レース１５４の円周方向の揺
動を低減することができる。その結果、圧縮機の損失を低くすることができ、高効率で、かつ、耐久性の高い密閉型圧縮機とすることができる。併せて、シャフト１２０のフランジ部１２３の加工精度の要求値を緩和でき、生産性も改善することができる。

以上のように本発明は、高効率、かつ、高い耐久性を備えた密閉型圧縮機とすることができ、エアーコンディショナー、家庭用冷蔵庫、業務用冷蔵庫、自動販売機など、冷凍冷蔵装置等に用いられる密閉型圧縮機として幅広く適用することができる。

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
１１０ スプリング
１１１ ターミナル
１１２ リード線
１１３ インバータ制御回路
１１４ 商用電源
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
１６０ 薄板

Claims (2)

1. 密閉容器内に潤滑油を貯留するとともに、固定子と回転子とからなる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を収容した密閉型圧縮機であって、
   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と、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配設した上レース及び下レースからなり、かつ、前記フランジ部と前記上レース間には薄板を設けた密閉型圧縮機。
2. 前記薄板は弾性構造を有した請求項１に記載の密閉型圧縮機。