JP2015038326A - 密閉型圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】スラストボールベアリングへの潤滑油の安定した供給と、ボールのスムーズな転がりを両立して、低騒音で高効率の密閉型圧縮機を提供する。【解決手段】ホルダー部１３３に保持された複数のボール１３４と上レース１３５および下レース１３６とからなるスラストボールベアリング１３２を備え、上レース１３５と下レース１３６の少なくとも一方のボール１３４側に環状の溝で形成された軌道輪１６０を有し、軌道輪１６０に潤滑油１０２を供給する第２の給油経路１５２を備えているので、軌道輪１６０に潤滑油１０２が溜まってボール１３４と上下レース１３５、１３６への潤滑油１０２の安定した供給ができ、さらに、ボール１３４は軌道輪１６０に案内されてスムーズに転がり、低騒音で高効率にすることができる。【選択図】図２

Description

本発明は、冷凍冷蔵庫等の冷凍サイクルに用いられる密閉形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。

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１１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１２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、図１３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分解斜視図である。

図１１、図１２、図１３において、密閉容器２の底部には潤滑油４を貯溜しており、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、圧縮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、給油機構２８の上端に連通し、偏心軸部２２の上方へ延設された給油経路２９を備えている。

ピストン３０は、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、連結部３６は、両端に設けた穴部（図示せず）がそれぞれピストン３０に取り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７６について説明する。

主軸受２６は、軸心と直角な平面部である下レース着座面６０と、下レース着座面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軸受延出部６２とを有している。そして、軸受延出部６２の外径側に、上レース６４、ホルダー部６８に保持されたボール６６、下レース７０からなるスラストボールベアリング７６が配置されている。下レース７０は支持部材７２により支持されている。

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。

下レース着座面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、軸受延出部６２の上端とシャフト１８のフランジ部７４との間に所定の軸方向隙間７８を設けている。

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の偏心運動が連結部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から冷凍サイクルへ送り出される。

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は給油機構２８により主軸部２０の潤滑を行い、その後、軸方向隙間７８からスラストボールベアリング７６への供給と、給油経路２９を通り圧縮要素１２各部への供給とに分配され、摺動部の潤滑を行う。

特許第４２６８５１９号公報

しかしながら、上記従来の上レース６４および下レース７０が平板である構成では、潤滑油４がスラストボールベアリング７６へ供給される際、潤滑油４が上レース６４あるいは下レース７０の外周側に流出しやすく、運転条件によっては、ボール６６の表面に直接供給される潤滑油４の量が不足する可能性があり、騒音の増加や効率の低下の可能性があった。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、ボールとレースへの潤滑油の安定した供給と、ボールのスムーズな転がりを両立して、低騒音で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、シャフトに設けられ主軸部の軸心と略直角に設けられた上レース着座面と、主軸受に設けられ前記主軸受の軸心と略直角に設けられた下レース着座面と、前記上レース着座面と前記下レース着座面の間に
設けら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それぞれ配設された上レースおよび下レースとを備え、前記上レースと前記下レースの少なくとも一方の前記ボール側に環状の溝で形成された軌道輪を有し、前記第１の給油経路に連通し前記スラストボールベアリングの前記軌道輪に前記潤滑油を供給する第２の給油経路を備えている。

これによって、スラストボールベアリングに潤滑油が確実に供給されるとともに、下レースの軌道輪に溜まり、下レースの起動輪とボールの接触部は安定して潤滑油で満たされる。また、潤滑油が溜まった下レースの軌道輪をボールが転がることで、潤滑油はボールの表面に安定して供給されるため、上レースとボールの接触部にも潤滑油が安定的に供給される。

従って、ボールとレースへの潤滑油の安定した供給と、軌道輪によるボールのスムーズな転がりを両立して、スラスト摺動面における摺動損失を低減し、低騒音で高効率を実現することができる。

本発明は、スラスト摺動面における摺動損失を低減し、低騒音で高効率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 同実施の形態におけるスラストボールベアリングの要部拡大図 同実施の形態におけるスラストボールベアリングの分解斜視図 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スラストボールベアリングの要部拡大図 同実施の形態におけるスラストボールベアリングの分解斜視図 本発明の実施の形態３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スラストボールベアリングの要部拡大図 同実施の形態におけるスラストボールベアリングの要部拡大図 同実施の形態における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スラストボールベアリングの要部拡大図 従来の密閉型圧縮機のスラストボールベアリングの分解斜視図

第１の発明は、密閉容器内に、固定子と回転子を備える電動要素と、前記電動要素によって駆動される圧縮要素と、前記圧縮要素を潤滑する潤滑油とを備え、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を有するシャフトと、圧縮室を備えたブロックと、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部と、前記ブロックに設けられ前記主軸部を軸支する主軸受と、前記主軸部の下部から上部にまで前記潤滑油を搬送する第１の給油経路と、前記シャフトに設けられ前記主軸部の軸心と略直角に設けられた上レース着座面と、前記主軸受に設けられ前記主軸受の軸心と略直角に設けられた下レース着座面と、前記上レース着座面と前記下レース着座面の間に設けら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それぞれ配設された上レースおよび下レースとを備え、前記上レースと前記下レースの少なくとも一方の前記ボール側に環状の溝で形成された軌道輪を有し、前記第１の給油経路に連通し前記スラストボールベアリングの前記軌道輪に前記潤滑油を供給する第２の給油経路を備えたものである。

これにより、潤滑油が遠心力によって飛散しやすい主軸受とシャフトとのスラスト面であっても、スラストボールベアリング付近に供給される潤滑油が下レースの軌道輪に溜まり、保持性が向上するため、円滑な摺動を行うことが可能となる。

また、潤滑油を主軸側から軌道輪に供給する第２の給油経路を備えることで、潤滑油はボールの表面に確実に供給されるため、ボールと上レースおよび下レースとの接触部に潤滑油が安定的に供給される。また、ボールはレースの軌道輪に案内されて軌道輪に沿って安定して転がりやすくなる。

従って、ボールとレースへの潤滑油の安定した供給と、ボールのスムーズな転がりを両立して、低騒音で高効率の圧縮機を提供することができる。

第２の発明は、第１の発明において、商用電源周波数未満の回転数を含む複数の運転周波数で運転するものであり、潤滑油の供給が不足しやすい低速回転時であっても、潤滑油が下レースの軌道輪に溜まり、保持性が向上するため、円滑な摺動を行うことが可能となる。

また、遠心力により潤滑油が上レースから飛散しやすい高速回転時においても、遠心力に沿った方向である主軸側から軌道輪に直接潤滑油を供給することで、潤滑油の安定した供給と、ボールのスムーズな転がりを両立する効果が得られるという格別の効果を奏する。

上記のように、一定回転数で運転を行う圧縮機と比較して、複数の回転数で運転を行うためにより給油状態が異なり、安定した給油が難しい圧縮機であっても、軌道輪に潤滑油を供給する本発明の構成では、潤滑油の保持性が向上し、かつ主軸側からの確実に軌道溝へ潤滑油の供給を行うことが可能となるので、より幅広い運転周波数で運転することが可能な圧縮機を提供することができる。

第３の発明は、第１または第２の発明において、電動要素と圧縮要素とで構成された電動圧縮要素を支持用コイルバネによって弾性的に支持し、前記支持用コイルバネの密閉容器側には前記支持用コイルバネに挿入されるシェルスナブバーと、前記支持用コイルバネの前記電動圧縮要素側には前記電動圧縮要素に固定され前記支持用コイルバネに挿入されるスナブバーとを備え、シャフト下部と前記密閉容器内面との距離が、前記スナブバー下端と前記シェルスナブバーの上端の距離より大きく形成したものである。

これにより、輸送時等で密閉型圧縮機全体に大きな外力が作用した場合に、シャフト下部と密閉容器内面が接触する前にスナブバー下端とシェルスナブバーの上端が接触するので、潤滑油の吸い込み部を有するシャフト下部を保護することができる。そのため、シャフト下部の破損によるシャフトからの給油が阻害されることを防止できる。また、そのように輸送時等の大きな外力によりスナブバー下端とシェルスナブバーの上端が接触する瞬間には、シャフトや回転子の質量による慣性力がボールと上レース及び下レースの接触部に衝撃的に掛かる。その場合、従来のような平面のレースではボールとレースの接触部の面積が小さいために衝撃荷重が一部分に掛かってレースに打痕ができることでボールのスムーズな回転が妨げられ摺動時に騒音が増加する可能性があった。

しかし、本発明では環状の溝で形成された軌道輪とボールが接触しているので、ボールとレースの接触部の面積が大きく、衝撃荷重が広い接触面積で分散されるためレースに打痕が付きにくく、低騒音で効率の高い圧縮機を提供することができる。

従って、輸送時等の大きな外力に対してもシャフト下部の破損やレースの打痕を防ぐことができ、低騒音で高効率の圧縮機を提供することができる。

第４の発明は、第１から第３のいずれか１つの発明において、潤滑油の粘度がＶＧ３〜ＶＧ８という低粘度の潤滑油を用いた場合でも、ボールベアリングの摺動部の油膜切れの発生を抑制することができる。

具体的には、潤滑油が遠心力によって飛散しやすい主軸受とシャフトとのスラスト面であっても、潤滑油が直接軌道輪に供給され、かつ下レースの軌道輪に溜まることで保持性が向上するため、円滑な摺動を行うことが可能となる。

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、同実施の形態におけるスラストボールベアリングの要部拡大図、図３は、同実施の形態におけるスラストボールベアリングの分解斜視図である。

図１、図２、図３において、密閉容器１０１内には潤滑油１０２が貯溜され、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。シャフト１１０は、回転子１０４を固定した主軸部１１１と、主軸部１１１の上部に配設され主軸部１１１に対し偏心して形成された偏心軸部１１２を有している。

ブロック１１４は、略円筒形の圧縮室１１６を有し、主軸部１１１を軸支する主軸受１２０が固定されている。ピストン１２６は、ブロック１１４の圧縮室１１６に往復摺動自在に挿入され、偏心軸部１１２との間を連結部１２８によって連結されている。

ブロック１１４の主軸受１２０は、主軸受１２０の軸心と略直角に環状に形成された下レース着座面１３０と、下レース着座面１３０よりさらに上方に延長され、主軸部１１１に対向する内面を有する軸受延出部１４４とを備えている。シャフト１１０を鉛直方向に支持するため、軸受延出部１４４の外側の下レース着座面１３０から上側に向かって、下レース１３６、複数のボール１３４とボール１３４を保持するホルダー部１３３、上レース１３５の順に配置している。

このように、主軸部１１１がシャフト１１０を鉛直方向に支持するスラスト面にスラストボールベアリング１３２を備えている。

上レース１３５は、シャフト１１０に設けられ主軸部１１１の軸心と略直角に設けられた上レース着座面１３１に着座している。

これらの下レース１３６、複数のボール１３４、ホルダー部１３３、上レース１３５により、スラストボールベアリング１３２が構成されている。このスラストボールベアリング１３２は上レース着座面１３１と下レース着座面１３０の間に設けられている。

さらに、下レース１３６、ホルダー部１３３は、軸受延出部１４４の外側にそれぞれ半径方向隙間１８２、１８３を確保して配置されている。

一方、上レース１３５は軸受延出部１４４の上端１７０のさらに上側に配設されている
上レース延出部１３５ａを備えており、下レース着座面１３０からボール１３４の最上部までの距離（高さ）の方が、下レース着座面１３０から軸受延出部１４４の上端１７０までの距離（高さ）より長いため、その寸法差により、軸受延出部１４４の上端１７０と上レース１３５との間に所定の軸方向隙間１４６が形成されている。

上レース１３５のボール１３４側は平面で形成され、下レース１３６のボール１３４側には環状の溝で形成された軌道輪１６０が形成されている。ホルダー部１３３内に配置されたボール１３４のピッチ円直径Ｄ１と、下レース１３６の軌道輪１６０の溝の底部の直径Ｄ２はほぼ同じ寸法で形成されている。そのため、全てのボール１３４は軌道輪１６０の溝内に設置されており、軌道輪１６０の曲面に安定して接触している。

シャフト１１０は、主軸部１１１の下部から上部にまで潤滑油１０２を搬送する第１の給油経路１５０と、主軸部１１１の外周部に軸方向に延設され、一端が第１の給油経路１５０の上端に連通し、他端が上レース延出部１３５ａの直下でかつ軸受延出部１４４の上端１７０に連通する平面状に形成された溝１５４を有している。

また、ホルダー部１３３と下レース１３６の間は軸方向隙間１９０が確保され、ホルダー部１３３と上レース１３５の間は軸方向隙間１９１が確保されている。

本発明の実施の形態においては、溝１５４、軸方向隙間１４６、１９０、１９１、半径方向隙間１８３で、第２の給油経路１５２が構成されている。この第２の給油経路１５２は、第１の給油経路１５０に連通し、スラストボールベアリング１３２の軌道輪１６０に潤滑油１０２を供給する。このような潤滑油の流れは、図２の矢印で示している。

また、本実施の形態において、密閉型圧縮機１００に使用される冷媒は、オゾン破壊係数がゼロのＲ１３４ａやＲ６００ａに代表される温暖化係数の低い自然冷媒である炭化水素系冷媒等であり、それぞれ相溶性の高い潤滑油１０２と組み合わせてある。

以上のように構成された密閉型圧縮機１００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１１０を回転させ、偏心軸部１１２の回転運動が連結部１２８を介してピストン１２６に伝えられることでピストン１２６は圧縮室１１６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１１６内へ吸入、圧縮された後、再び冷却システムへと吐き出される。

シャフト１１０と回転子１０４の重量はスラストボールベアリング１３２で支えられるとともに、シャフト１１０の回転時はボール１３４が上レース１３５と下レース１３６の間で転がるために回転が滑らかになる。

このスラストボールベアリング１３２を用いることによって、シャフト１１０を回転させるトルクは、ボールを用いないスラストすべり軸受に比べて小さくなるため、スラスト

軸受での損失を小さくすることができる。従って、入力が低減して、高効率とすることができる。

密閉容器１０１内に貯溜された潤滑油１０２は、シャフト１１０の回転により生じる遠心力により、シャフト１１０に設けられた第１の給油経路１５０によって、主軸部１１１の下部から上部にまで汲み上げられる。

第１の給油経路１５０によって主軸部１１１の上部に搬送された潤滑油１０２は、第２
の給油経路１５２を介してスラストボールベアリング１３２へ供給される第１の流れと、第１の給油経路１５０の上端から偏心軸部１１２の上方へ供給される第２の流れに分配される。

この第１の流れは、軸受延出部１４４の上端と上レース１３５との間に所定の軸方向隙間１４６が形成されているために、図の矢印で示すようにこの軸方向隙間１４６を介して半径方向に流れてスラストボールベアリング１３２に向かう流れとなる。

この際、軸受延出部１４４の上端より上方部には上レース延出部１３５ａが形成されているので、上レース１３５よりも上方に潤滑油が飛散することなく、上レース延出部１３５ａの直下に形成された第２の給油経路１５２である軸方向隙間１４６を介して確実にボール１３４へと供給される。

軸方向隙間１４６から流出した潤滑油１０２の一部は直接ボール１３４表面に供給され、また、潤滑油１０２の一部はボール１３４とホルダー部１３３の隙間や、ホルダー部１３３と軸受延出部１４４との半径方向隙間１８３を介して下レース１３６の上面にも供給される。下レース１３６の上面に供給された潤滑油１０２の一部は、溝で形成された軌道輪１６０内に溜まる。

軌道輪１６０内に潤滑油１０２が溜まっているので、下レース１３６の軌道輪１６０とボール１３４の接触部は安定して潤滑油１０２で満たされる。また、潤滑油１０２が溜まった下レース１３６の軌道輪１６０をボール１３４が転がることで、潤滑油１０２はボール１３４の表面に安定して供給されるため、上レース１３５とボール１３４の接触部にも潤滑油１０２が安定的に供給される。

また、ボール１３４は下レース１３６の軌道輪１６０に案内されて軌道輪１６０に沿って転がるため、ボール１３４の回転は安定する。

従って、ボール１３４と上レース１３５および下レース１３６への潤滑油１０２の安定した供給と、ボール１３４のスムーズな転がりを両立して、低騒音で高効率にすることができる。

また、上レースと下レースの両方に軌道輪が形成されている場合と比較すると、上レース１３５には軌道輪がなく、下レース１３６のみに軌道輪がある本実施の形態の構成では、上レースの軌道輪の軸心と下レースの軌道輪の軸心を合わせるための加工精度や組立て精度が必要ではなく、製造が容易になる。

本発明ではシャフト１１０から軌道輪１６０に直接給油ができるため、潤滑油１０２の供給が不足しやすい２０ｒ／ｓ以下の低速回転時において、改善効果が大きい。

また、７０ｒ／ｓ以上の高速回転時においては、スラストボールベアリング１３２の外側からの跳ね掛け給油では潤滑油１０２が遠心力により飛散して軌道輪１６０に供給されにくいが、本発明ではスラストボールベアリング１３２の内側すなわち主軸に形成された第１の給油経路１５０側から第２の給油経路によって軌道輪１６０に確実に給油するので給油が安定し、改善効果が大きい。

本実施の形態においては、運転回転数範囲を１７ｒ／ｓから８０ｒ／ｓに設定しており、この運転回転数範囲で良好な効率や騒音特性が得られる。

また、ボール１３４と上レース１３５あるいは下レース１３６の接触部の油膜が切れや
すいＶＧ３からＶＧ８のような低粘度の潤滑油１０２においても、潤滑油が遠心力によって飛散しやすい主軸受とシャフトとのスラスト面であっても、潤滑油が直接軌道輪に供給され、かつ下レースの軌道輪に溜まることで接触部の油膜切れを抑制し、円滑な摺動を行うことが可能となる。
本発明により得られる効果は顕著であり、改善効果が大きい。

尚、本実施の形態においては、スラストボールベアリング１３２の軌道輪１６０への潤滑油１０２の供給は、溝１５４、軸方向隙間１４６、１９０、１９１、半径方向隙間１８３で構成される第２の給油経路１５２からを主として説明したが、シャフト１１０からの供給方法であれば、他の形態であっても第２の給油経路を形成することができ、下レース１３６の軌道輪１６０へ潤滑油１０２を供給できれば、同様の効果が得られる。

（実施の形態２）
図４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５は、同実施の形態におけるスラストボールベアリングの要部拡大図、図６は、同実施の形態におけるスラストボールベアリングの分解斜視図である。

図４、図５、図６において、密閉容器２０１内には潤滑油２０２が貯溜され、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。シャフト２１０は、回転子２０４を固定した主軸部２１１と、主軸部２１１の上部に配設され主軸部２１１に対し偏心して形成された偏心軸部２１２を有している。

ブロック２１４は、略円筒形の圧縮室２１６を有し、主軸部２１１を軸支する主軸受２２０が固定されている。ピストン２２６は、ブロック２１４の圧縮室２１６に往復摺動自在に挿入され、偏心軸部２１２との間を連結部２２８によって連結されている。

ブロック２１４の主軸受２２０は、主軸受２２０の軸心と略直角に環状に形成された下レース着座面２３０と、下レース着座面２３０よりさらに上方に延長され、主軸部２１１に対向する内面を有する軸受延出部２４４とを備えている。シャフト２１０を鉛直方向に支持するため、軸受延出部２４４の外側の下レース着座面２３０から上側に向かって、下レース２３６、複数のボール２３４とボール２３４を保持するホルダー部２３３、上レース２３５の順に配置している。

上レース２３５は、シャフト２１０に設けられ主軸部２１１の軸心と略直角に設けられた上レース着座面２３１に着座している。

これらの下レース２３６、複数のボール２３４、ホルダー部２３３、上レース２３５により、スラストボールベアリング２３２が構成されている。このスラストボールベアリング２３２は上レース着座面２３１と下レース着座面２３０の間に設けられている。

さらに、下レース２３６、ホルダー部２３３は、軸受延出部１４４の外側にそれぞれ半径方向隙間２８２、２８３を確保して配置されている。

一方、上レース２３５は軸受延出部２４４の上端２７０のさらに上側に配設されている上レース延出部２３５ａを備えており、下レース着座面２３０からボール２３４の最上部までの距離（高さ）の方が、下レース着座面２３０から軸受延出部２４４の上端２７０までの距離（高さ）より長いため、その寸法差により、軸受延出部２４４の上端２７０と上レース２３５との間に所定の軸方向隙間２４６が形成されている。

上レース２３５のボール２３４側には環状の溝で形成された軌道輪２６０が設けられ、下レース２３６のボール２３４側にも環状の溝で形成された軌道輪２６１が設けられている。ホルダー部２３３内に配置されたボール２３４のピッチ円直径Ｄ４と、上レース２３５の軌道輪２６０の溝の底部の直径Ｄ５と、下レース２３６の軌道輪２６１の溝の底部の直径Ｄ６は、ほぼ同じに形成されている。そのため、全てのボール２３４は軌道輪２６０、２６１の溝内に設置されており、軌道輪２６０、２６１の曲面に安定して接触している。

シャフト２１０は、主軸部２１１の下部から上部にまで潤滑油２０２を搬送する第１の給油経路２５０と、主軸部２１１の外周部に軸方向に延設され、一端が第１の給油経路２５０の上端に連通し、他端が上レース延出部２３５ａの直下でかつ軸受延出部２４４の上端２７０に連通する平面状に形成された溝２５４を有している。

また、ホルダー部２３３と下レース２３６の間は軸方向隙間２９０が確保され、ホルダー部２３３と上レース２３５の間は軸方向隙間２９１が確保されている。

電動要素２０５と圧縮要素２０６とで構成された電動圧縮要素２７２は支持用コイルバネ２７３によって弾性的に支持されている。支持用コイルバネ２７３の密閉容器２０１側にはシェルスナブバー２７４が支持用コイルバネ２７３に挿入されている。シェルスナブバー２７４は密閉容器２０１に固定されている。

支持用コイルバネ２７３の電動圧縮要素２７２側には、スナブバー２７５が支持用コイルバネ２７３に挿入されている。スナブバー２７５は、電動圧縮要素２７２に固定されている。

シャフト２１０下部と密閉容器２０１内面との距離Ａは、スナブバー２７５下端とシェルスナブバー２７４の上端の距離Ｂより大きく形成されている。

また、本実施の形態において、密閉型圧縮機２００に使用される冷媒は、オゾン破壊係数がゼロのＲ１３４ａやＲ６００ａに代表される温暖化係数の低い自然冷媒である炭化水素系冷媒等であり、それぞれ相溶性の高い潤滑油２０２と組み合わせている。

以上のように構成された密閉型圧縮機２００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２１０を回転させ、偏心軸部２１２の回転運動が連結部２２８を介してピストン２２６に伝えられることでピストン２２６は圧縮室２１６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２１６内へ吸入、圧縮された後、再び冷却システムへと吐き出される。

シャフト２１０と回転子２０４の重量はスラストボールベアリング２３２で支えられるとともに、シャフト２１０の回転時はボール２３４が上レース２３５と下レース２３６の間で転がるために回転が滑らかになる。

このスラストボールベアリング２３２を用いることによって、シャフト２１０を回転させるトルクは、ボールを用いないスラストすべり軸受に比べて小さくなるため、スラスト軸受での損失を小さくすることができる。従って、入力が低減して、高効率とすることができる。

密閉容器２０１内に貯溜された潤滑油２０２は、シャフト２１０の回転により生じる遠心力により、シャフト２１０に設けられた第１の給油経路２５０によって、主軸部２１１
の下部から上部にまで汲み上げられる。

第１の給油経路２５０によって主軸部２１１の上部に搬送された潤滑油２０２は、第２の給油経路２５２である溝２５４を介してスラストボールベアリング２３２へ供給される第１の流れと、第１の給油経路２５０の上端から偏心軸部２１２の上方へ供給される第２の流れに分配される。

この第１の流れは、軸受延出部２４４の上端と上レース２３５との間に所定の軸方向隙間２４６が形成されているために、この軸方向隙間２４６を介して半径方向に流れてスラストボールベアリング２３２に向かう流れとなる。

この際、軸受延出部２４４の上端より上方部には上レース延出部２３５ａが形成されているので、上レース２３５よりも上方に潤滑油が飛散することなく、上レース延出部２３５ａの直下に形成された第２の給油経路２５２である軸方向隙間２４６を介して確実にボール２３４へと供給される。

軸方向隙間２４６から流出した潤滑油２０２の一部は直接ボール２３４表面に供給され、また、潤滑油２０２の一部はボール２３４とホルダー部２３３の隙間や、ホルダー部２３３と軸受延出部２４４との半径方向隙間２８３を介して下レース２３６の上面にも供給される。下レース２３６の上面に供給された潤滑油２０２の一部は、溝で形成された軌道輪２６０内に溜まる。

軌道輪２６０内に潤滑油２０２が溜まっているので、下レース２３６の軌道輪２６１とボール２３４の接触部は安定して潤滑油２０２で満たされる。また、潤滑油２０２が溜まった下レース２３６の軌道輪２６１をボール２３４が転がることで、潤滑油２０２はボール２３４の表面に安定して供給されるため、上レース２３５の軌道輪２６０とボール２３４の接触部にも潤滑油２０２が安定的に供給される。

また、ボール２３４は、上レース２３５の軌道輪２６０と下レース２３６の軌道輪２６１に案内されて軌道輪２６０、２６１に沿って転がるため、ボール２３４の回転は安定する。

従って、ボール２３４と上レース２３５および下レース２３６への潤滑油２０２の安定した供給と、ボール２３４のスムーズな転がりを両立して、低騒音で高効率にすることができる。

また、輸送時等で密閉型圧縮機２００全体に大きな外力が作用した場合に、シャフト２１０下部と密閉容器２０１内面が接触する前にスナブバー２７５下端とシェルスナブバー２７４の上端が接触するので、潤滑油２０２の吸い込み部を有するシャフト２１０下部を保護することができる。そのため、シャフト２１０下部の破損によるシャフト２１０からの給油が阻害されることを防止できる。

さらに、そのように輸送時等の大きな外力によりスナブバー２７５下端とシェルスナブバー２７４の上端が接触する瞬間には、シャフト２１０や回転子２０４の質量による慣性力が、ボール２３４と上レース２３５及び下レース２３６の接触部に衝撃的に掛かる。その場合、従来のような平面のレースではボールとレースの接触部の面積が小さいために衝撃荷重が一部分に掛かってレースに打痕ができる可能性があった。

しかし、本発明では環状の溝で形成された軌道輪２６０、２６１とボール２３４が接触しているので、ボール２３４と上レース２３５及び下レース２３６の接触部の面積が大き
く、衝撃荷重が広い接触面積で分散されるため上レース２３５及び下レース２３６に打痕が付きにくい。

従って、輸送時等の大きな外力に対してもシャフト２１０下部の破損や上レース２３５及び下レース２３６の打痕を防ぐことができる。

本発明ではシャフト２１０から軌道輪２６０、２６１に直接給油ができるため、潤滑油２０２の供給が不足しやすい２０ｒ／ｓ以下の低速回転時であっても、確実に軌道輪に給油を行うことができ、低回転であっても摺動損失が少なく省エネルギーの圧縮機を提供することが可能となる。本発明によると運転回転数範囲を１７ｒ／ｓとした場合でも良好な潤滑状態が実現できることを確認した。

また、７０ｒ／ｓ以上の高速回転時においては、スラストボールベアリング２３２の外側からの跳ね掛け給油では潤滑油２０２が遠心力により飛散して軌道輪２６０、２６１に供給されにくく、さらに供給された場合でも遠心力によって飛散しやすいが、本発明ではスラストボールベアリング２３２の内側から軌道輪２６０に給油するので給油が安定し、潤滑油２０２の保持性も高いため、省エネルギーの改善効果が大きい。本発明によると８０ｒ／ｓであっても、良好な潤滑状態が実現できることを確認した。 本実施の形態においては、運転回転数範囲を１７ｒ／ｓから８０ｒ／ｓに設定しており、この運転回転数範囲で良好な効率や騒音特性が得られる。

また、ボール２３４と上レース２３５あるいは下レース２３６の接触部の油膜が切れやすいＶＧ３からＶＧ８のような低粘度の潤滑油２０２において、本発明により得られる効果は顕著であり、改善効果が大きい。

尚、本実施の形態においては、スラストボールベアリング２３２の軌道輪２６０、２６１への潤滑油２０２の供給は、溝２５４、軸方向隙間２４６、２９０、２９１、半径方向隙間２８３で構成される第２の給油経路２５２からを主として説明したが、シャフト２１０からの他の供給方法でも軌道輪２６０、２６１へ潤滑油２０２を供給できれば、同様の効果が得られる。

（実施の形態３）
図７は、本発明の実施の形態３における密閉型圧縮機の縦断面図、図８、図９は、同実施の形態におけるスラストボールベアリングの要部拡大図、図１０は、同実施の形態におけるスラストボールベアリングの分解斜視図である。

図７、図８、図９、図１０において、密閉容器３０１内には潤滑油３０２が貯溜され、固定子３０３と回転子３０４からなる電動要素３０５と、電動要素３０５によって駆動される圧縮要素３０６が収容される。シャフト３１０は、回転子３０４を固定した主軸部３１１と、主軸部３１１の上部に配設され主軸部３１１に対し偏心して形成された偏心軸部３１２を有している。

ブロック３１４は、略円筒形の圧縮室３１６を有し、主軸部３１１を軸支する主軸受３２０が固定されている。ピストン３２６は、ブロック３１４の圧縮室３１６に往復摺動自在に挿入され、偏心軸部３１２との間を連結部３２８によって連結されている。

ブロック３１４の主軸受３２０は、主軸受３２０の軸心と略直角に環状に形成された下レース着座面３３０を備えている。シャフト３１０を鉛直方向に支持するため、下レース着座面３３０から上側に向かって、下レース３３６、複数のボール３３４とボール３３４を保持するホルダー部３３３、上レース３３５の順に配置している。

上レース３３５は、シャフト３１０に設けられ主軸部３１１の軸心と略直角に設けられた上レース着座面３３１に着座している。

これらの下レース３３６、複数のボール３３４、ホルダー部３３３、上レース３３５により、スラストボールベアリング３３２が構成されている。このスラストボールベアリング３３２は上レース着座面３３１と下レース着座面３３０の間に設けられている。

さらに、下レース３３６、ホルダー部３３３は、シャフト３１０の主軸部３１１の外側にそれぞれ半径方向隙間３８２、３８３を確保して配置されている。

上レース３３５のボール３３４側には環状の溝で形成された軌道輪３６０が設けられ、下レース３３６のボール３３４側にも環状の溝で形成された軌道輪３６１が設けられている。ホルダー部３３３内に配置されたボール３３４のピッチ円直径Ｄ７と、上レース３３５の軌道輪３６０の溝の底部の直径Ｄ８と、下レース２３６の軌道輪２６１の溝の底部の直径Ｄ９は、ほぼ同じに形成されている。そのため、全てのボール３３４は軌道輪３６０、３６１の溝内に設置されており、軌道輪３６０、３６１の曲面に安定して接触している。

シャフト３１０は、主軸部３１１の下部から上部にまで潤滑油３０２を搬送する第１の給油経路３５０を有している。また、第１の給油経路３５０から下レース着座面３３０に微小な面積の給油連通部３８０が連通している。

また、ホルダー部３３３と下レース３３６の間は軸方向隙間３９０が確保され、ホルダー部３３３と上レース３３５の間は軸方向隙間３９１が確保されている。

本発明の実施の形態においては、給油連通部３８０、半径方向隙間３８２、３８３、軸方向隙間３９０、３９１で、第２の給油経路３５２が構成されている。この第２の給油経路３５２は、第１の給油経路３５０に連通し、スラストボールベアリング３３２の軌道輪３６０、３６１に潤滑油３０２を供給する。また、半径方向隙間３８３の距離Ｇは、軸方向隙間３９０の距離Ｈより大きく構成されている。

下レース着座面３３０は周りから窪んだ部分に形成され、下レース着座面３３０の周りの段差の上端３８５は下レース３３６の上面よりもわずかに高い位置に形成されている。

電動要素３０５と圧縮要素３０６とで構成された電動圧縮要素３７２は支持用コイルバネ３７３によって弾性的に支持されている。支持用コイルバネ３７３の密閉容器３０１側にはシェルスナブバー３７４が支持用コイルバネ３７３に挿入されている。シェルスナブバー３７４は密閉容器３０１に固定されている。

支持用コイルバネ３７３の電動圧縮要素３７２側には、スナブバー３７５が支持用コイルバネ３７３に挿入されている。スナブバー３７５は、電動圧縮要素３７２に固定されている。

シャフト３１０下部と密閉容器３０１内面との距離Ｅは、スナブバー３７５下端とシェルスナブバー３７４の上端の距離Ｆより大きく形成されている。

また、本実施の形態において、密閉型圧縮機３００に使用される冷媒は、オゾン破壊係数がゼロのＲ１３４ａやＲ６００ａに代表される温暖化係数の低い自然冷媒である炭化水素系冷媒等であり、それぞれ相溶性の高い潤滑油３０２と組み合わせてある。

以上のように構成された密閉型圧縮機３００について、以下その動作を説明する。

電動要素３０５の回転子３０４はシャフト３１０を回転させ、偏心軸部３１２の回転運動が連結部３２８を介してピストン３２６に伝えられることでピストン３２６は圧縮室３１６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３１６内へ吸入、圧縮された後、再び冷却システムへと吐き出される。

シャフト３１０と回転子３０４の重量はスラストボールベアリング３３２で支えられるとともに、シャフト３１０の回転時はボール３３４が上レース３３５と下レース３３６の間で転がるために回転が滑らかになる。

このスラストボールベアリング３３２を用いることによって、シャフト３１０を回転させるトルクは、ボールを用いないスラストすべり軸受に比べて小さくなるため、スラスト軸受での損失を小さくすることができる。従って、入力が低減して、高効率とすることができる。

密閉容器３０１内に貯溜された潤滑油３０２は、シャフト３１０の回転により生じる遠心力により、シャフト３１０に設けられた第１の給油経路３５０によって、主軸部３１１の下部から上部にまで汲み上げられる。

第１の給油経路３５０によって主軸部３１１の上部に搬送された潤滑油３０２は、下レース着座面３３０に連通する第２の給油経路３５２としての給油連通部３８０を介してスラストボールベアリング３３２へ供給される第１の流れと、第１の給油経路３５０の上端から偏心軸部３１２の上方へ供給される第２の流れに分配される。

この第１の流れは、半径方向隙間３８２、３８３や軸方向隙間３９０、３９１を介して下レース３３６、ボール３３４、上レース３３５に向かう流れとなり、それぞれに供給される。このとき、半径方向隙間３８３の距離Ｇは、軸方向隙間３９０の距離Ｈより大きく構成されているため、流れの抵抗の少ない半径方向隙間３８３に潤滑油３０２が流れやすくなる。この作用によって、本来重力によって供給されにくい上レース３３５側にも潤滑油３０２が供給されやすくなる。

また、下レース３３６に供給された潤滑油３０２の一部は、溝で形成された軌道輪３６１内に溜まる。軌道輪３６１内に潤滑油３０２が溜まっているので、下レース３３６の軌道輪３６１とボール３３４の接触部は安定して潤滑油３０２で満たされる。また、潤滑油３０２が溜まった下レース３３６の軌道輪３６１をボール３３４が転がることで、潤滑油３０２はボール３３４の表面に安定して供給されるため、上レース３３５の軌道輪３６０とボール３３４の接触部にも潤滑油３０２が安定的に供給される。

また、下レース着座面３３０の周りの段差の上端３８５は、下レース３３６の上面よりもわずかに高い位置に形成されているため、潤滑油３０２が下レース３３６の上面まで溜まり易く、軌道輪３６１への給油が安定する。

また、ボール３３４は、上レース３３５の軌道輪３６０と下レース３３６の軌道輪３６１に案内されて軌道輪３６０、３６１に沿って転がるため、ボール３３４の回転は安定する。

従って、ボール３３４と上レース３３５および下レース３３６への潤滑油３０２の安定した供給と、ボール３３４のスムーズな転がりを両立して、低騒音で高効率にすることが
できる。

また、輸送時等で密閉型圧縮機３００全体に大きな外力が作用した場合に、シャフト３１０下部と密閉容器３０１内面が接触する前にスナブバー３７５下端とシェルスナブバー３７４の上端が接触するので、潤滑油３０２の吸い込み部を有するシャフト３１０下部を保護することができる。そのため、シャフト３１０下部の破損によるシャフト３１０からの給油が阻害されることを防止できる。

さらに、そのように輸送時等の大きな外力によりスナブバー３７５下端とシェルスナブバー３７４の上端が接触する瞬間には、シャフト３１０や回転子３０４の質量による慣性力が、ボール３３４と上レース３３５及び下レース３３６の接触部に衝撃的に掛かる。その場合、従来のような平面のレースではボールとレースの接触部の面積が小さいために衝撃荷重が一部分に掛かってレースに打痕ができる可能性があった。

このように打痕ができた場合には、ボールのスムーズな回転が妨げられ摺動時に騒音が増加する可能性があったが、本発明では環状の溝で形成された軌道輪とボールが接触しているので、ボールとレースの接触部の面積が大きく、衝撃荷重が広い接触面積で分散されるためレースに打痕が付きにくく、低騒音で効率の高い圧縮機を提供することができる。

しかし、本発明では環状の溝で形成された軌道輪３６０、３６１とボール３３４が接触しているので、ボール３３４と上レース３３５及び下レース３３６の接触部の面積が大きく、衝撃荷重が広い接触面積で分散されるため上レース３３５及び下レース３３６に打痕が付きにくい。

従って、輸送時等の大きな外力に対してもシャフト３１０下部の破損や上レース３３５及び下レース３３６の打痕を防ぐことができる。

本発明ではシャフト３１０から軌道輪３６０に直接給油ができるため、潤滑油３０２の供給が不足しやすい２０ｒ／ｓ以下の低速回転時において、改善効果が大きい。

また、７０ｒ／ｓ以上の高速回転時においては、スラストボールベアリング３３２の外側からの跳ね掛け給油では潤滑油３０２が遠心力により飛散して軌道輪３６０、３６１に供給されにくいが、本発明ではスラストボールベアリング３３２の内側から軌道輪３６０、３６１に給油するので給油が安定し、改善効果が大きい。

本実施の形態においては、運転回転数範囲を１７ｒ／ｓから８０ｒ／ｓに設定しており、この運転回転数範囲で良好な効率や騒音特性が得られる。

また、ボール３３４と上レース３３５あるいは下レース３３６の接触部の油膜が切れやすいＶＧ３からＶＧ８のような低粘度の潤滑油３０２において、本発明により得られる効果は顕著であり、改善効果が大きい。

尚、本実施の形態においては、スラストボールベアリング３３２への潤滑油３０２の供給は、給油連通部３８０からを主として説明したが、シャフト３１０からの他の供給方法でも下レース３３６の軌道輪３６０へ潤滑油３０２を供給できれば、同様の効果が得られる。

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の騒音低下や効率向上が可能となるので、冷蔵庫以外に自販機や空調機器の用途にも適用できる。

１００、２００、３００ 密閉型圧縮機
１０１、２０１、３０１ 密閉容器
１０２、２０２、３０２ 潤滑油
１０３、２０３、３０３ 固定子
１０４、２０４、３０４ 回転子
１０５、２０５、３０５ 電動要素
１０６、２０６、３０６ 圧縮要素
１１０、２１０、３１０ シャフト
１１１、２１１、３１１ 主軸部
１１２、２１２、３１２ 偏心軸部
１１４、２１４、３１４ ブロック
１１６、２１６、３１６ 圧縮室
１２０、２２０、３２０ 主軸受
１２６、２２６、３２６ ピストン
１２８、２２８、３２８ 連結部
１３０、２３０、３３０ 下レース着座面
１３１、２３１、３３１ 上レース着座面
１３２、２３２、３３２ スラストボールベアリング
１３３、２３３、３３３ ホルダー部
１３４、２３４、３３４ ボール
１３５、２３５、３３５ 上レース
１３６、２３６、３３６ 下レース
１５０、２５０、３５０ 第１の給油経路
１５２、２５２、３５２ 第２の給油経路
１６０、２６０、２６１、３６０、３６１ 軌道輪
２７２、３７２ 電動圧縮要素
２７３、３７３ 支持用コイルバネ
２７４、３７４ シェルスナブバー
２７５、３７５ スナブバー

Claims (4)

1. 密閉容器内に、固定子と回転子を備える電動要素と、前記電動要素によって駆動される圧縮要素と、前記圧縮要素を潤滑する潤滑油とを備え、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を有するシャフトと、圧縮室を備えたブロックと、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部と、前記ブロックに設けられ前記主軸部を軸支する主軸受と、前記主軸部の下部から上部にまで前記潤滑油を搬送する第１の給油経路と、前記シャフトに設けられ前記主軸部の軸心と略直角に設けられた上レース着座面と、前記主軸受に設けられ前記主軸受の軸心と略直角に設けられた下レース着座面と、前記上レース着座面と前記下レース着座面の間に設けら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それぞれ配設された上レースおよび下レースとを備え、前記上レースと前記下レースの少なくとも一方の前記ボール側に環状の溝で形成された軌道輪を有し、前記第１の給油経路に連通し前記スラストボールベアリングの前記軌道輪に前記潤滑油を供給する第２の給油経路を備えた密閉型圧縮機。
2. 商用電源周波数未満の回転数を含む複数の運転周波数で運転する請求項１に記載の密閉型圧縮機。
3. 電動要素と圧縮要素とで構成された電動圧縮要素を支持用コイルバネによって弾性的に支持し、前記支持用コイルバネの密閉容器側には前記支持用コイルバネに挿入されるシェルスナブバーと、前記支持用コイルバネの前記電動圧縮要素側には前記電動圧縮要素に固定され前記支持用コイルバネに挿入されるスナブバーとを備え、シャフト下部と前記密閉容器内面との距離が、前記スナブバー下端と前記シェルスナブバーの上端の距離より大きく形成した請求項１または２に記載の密閉型圧縮機。
4. 潤滑油の粘度がＶＧ３〜ＶＧ８である請求項１から３のいずれか１項に記載の密閉型圧縮機。