JP2019074094A - 密閉型圧縮機、前記密閉型圧縮機を備える冷凍装置、及び前記密閉型圧縮機を備える冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】主軸上部における油膜形成能力の低下を抑制することができる、密閉型圧縮機を提供することを目的とする。【解決手段】電動要素１０３及び圧縮要素１０５を備え、圧縮要素１０５は、主軸受１３７と摺動する摺動部を有する主軸１２９、偏心軸１２７、及び給油機構１３１を備えるクランクシャフト１１９と、シリンダブロック１２１と、を備え、給油機構１３１は、第１給油通路３１、らせん状の給油溝３２、第２給油通路３３、及び給油孔３４を備え、主軸１２９の回転方向を正とし、主軸１２９の軸心と偏心軸１２７の軸心とを結ぶ第１仮想線を基準とした場合に、摺動部の１０°以上、かつ、９０°以下の領域に給油溝３２の少なくとも一部及び給油孔給油孔３４の開口３４ａ全体が配設されている、密閉型圧縮機。【選択図】図２

Description

本発明は、密閉型圧縮機、前記密閉型圧縮機を備える冷凍装置、及び前記密閉型圧縮機を備える冷蔵庫に関するものである。

冷凍装置又は冷蔵庫に用いられる密閉型圧縮機として、回転軸が低速で回転しても、回転軸の各駆動部に円滑に給油することを目的とした密閉型圧縮機が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に開示されている密閉型圧縮機は、回転軸の下部に設けられている第１オイルピックアップ部材と、第１オイルピックアップ部材の上部の回転軸内に設けられている第１給油通路と、第１給油通路の上部の回転軸の外面に形成されている螺旋状給油溝と、螺旋状給油溝と連結するように回転軸の偏心部内に形成されている第２給油通路と、を備えている。

そして、特許文献１に開示されている密閉型圧縮機では、下部から上部に行くほど回転中心から離間する方向に斜めに形成された第２オイルピックアップ部材を回転軸内部の第１給油通路に設けることで、回転軸が低速で回転しても、第１給油通路に沿って案内されるオイルの上昇力が増大するとしている。

特許第３９１０６００号

上記、従来の構成においては、回転軸が低速で回転した場合であっても、オイルピックアップ部材によりオイルの上昇力を増大させることで、圧縮機の各摺動部分に給油し得るものであるが、圧縮機の回転時に主軸が受ける荷重と摺動部の油膜形成に関しては開示されておらず、特に、複数の異なる回転数で回転軸が回転を行う場合に、回転軸において、給油孔及び螺旋状給油溝に圧縮荷重がかかるおそれがあり、回転軸上部の油膜形成能力が低下するおそれがあるという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、回転軸が低速だけでなく高速で回転した場合であっても、主軸上部における油膜形成能力の低下を抑制することができる、密閉型圧縮機、前記密閉型圧縮機を備える冷凍装置、及び前記密閉型圧縮機を備える冷蔵庫を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明に係る密閉型圧縮機は、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、前記電動要素と前記圧縮要素が収容され、オイルが貯留されている密閉容器と、を備え、前記圧縮要素は、主軸、偏心軸、及び給油機構を備えるクランクシャフトと、前記クランクシャフトの前記主軸を軸支する主軸受と圧縮室を形成するシリンダを備えるシリンダブロックと、前記シリンダ内を往復動するピストンと、前記偏心軸と前記ピストンを連結する連結手段と、を備え、前記主軸は、前記主軸受と摺動する摺動部を備え、前記給油機構は、前記主軸の下端部側に設けられた第１給油通路と、前記第１給油通路と連通し、前記主軸の外側面に形成されたらせん状の給油溝と、前記クランクシャフトの内部に設けられ、前記主軸から前記偏心軸に亘って形成された第２給油通路と、前記摺動部に形成され、前記給油溝と前記第２給油通路とを連通するように構成された給油孔と、を備え、前記摺動部は、前記圧縮要素の駆動により圧縮荷重がかかる圧縮負荷領域と、慣性荷重がかかる慣性負荷領域と、を有し、前記圧縮負荷領域と前記慣性負荷領域を避けた箇所に前記給油孔及び前記給油溝を設けたものである。

これにより、給油溝の少なくとも一部及び給油孔近傍に圧縮荷重及び慣性荷重がかかることが、抑制され、主軸上部における油膜形成能力の低下を抑制することができる。

本発明に係る密閉型圧縮機、前記密閉型圧縮機を備える冷凍装置、及び前記密閉型圧縮機を備える冷蔵庫によれば、主軸上部における油膜形成能力の低下を抑制することができ、密閉型圧縮機の効率を高めることができる。

図１は、本実施の形態１に係る密閉型圧縮機の縦断面図である。 図２は、図１に示す密閉型圧縮機におけるクランクシャフトの概略構成を模式的に示す正面図である。 図３は、図１に示す密閉型圧縮機におけるクランクシャフトの概略構成を模式的に示す側面図である。 図４は、図１に示す密閉型圧縮機におけるクランクシャフトの概略構成を模式的に示す上面図である。 図５は、図２に示すクランクシャフトにおける主軸の外側面を展開した模式図である。 図６は、図２に示すＡ−Ａ断面図である。 図７は、図２に示すＢ−Ｂ断面図である。 図８は、本実施の形態１における変形例１の密閉型圧縮機の主軸の外側面を展開した模式図である。 図９は、本実施の形態２に係る密閉型圧縮機の主軸の外側面を展開した模式図である。 図１０は、本実施の形態３に係る冷凍装置の概略構成を示す模式図である。 図１１は、本実施の形態４に係る冷蔵庫の概略構成を示す模式図である。 図１２は、図１１に示すＣ−Ｃ断面図である。

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、以下の実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、全ての図面において、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。さらに、全ての図面において、本発明を説明するために必要となる構成要素を抜粋して図示しており、その他の構成要素については図示を省略している場合がある。

（実施の形態１）
本実施の形態１に係る密閉型圧縮機は、電動要素と、電動要素によって駆動される圧縮要素と、電動要素と圧縮要素が収容され、オイルが貯留されている密閉容器と、を備え、圧縮要素は、主軸、偏心軸、及び給油機構を備えるクランクシャフトと、クランクシャフトの主軸を軸支する主軸受と圧縮室を形成するシリンダを備えるシリンダブロックと、シリンダ内を往復動するピストンと、偏心軸とピストンを連結する連結手段と、を備え、主軸は、主軸受と摺動する摺動部を備え、給油機構は、主軸の下端部側に設けられた第１給油通路と、第１給油通路と連通し、主軸の外側面に形成されたらせん状の給油溝と、クランクシャフトの内部に設けられ、主軸から偏心軸に亘って形成された第２給油通路と、摺動部に形成され、給油溝と第２給油通路とを連通するように構成された給油孔と、を備え、摺動部は、圧縮要素の駆動により圧縮荷重がかかる圧縮負荷領域と、慣性荷重がかかる慣性負荷領域とを有し、圧縮負荷領域と慣性負荷領域を避けた箇所に給油孔及び給油溝が設けられている。

これにより、給油溝の少なくとも一部及び給油孔近傍に圧縮荷重及び慣性荷重がかかることが、抑制され、主軸上部における油膜形成能力の低下を抑制することができる。

また、本実施の形態１に係る密閉型圧縮機では、圧縮負荷領域は、主軸受の全長の半分よりシリンダ側に対応する主軸の摺動部に位置すると共に、主軸の軸心を中心として主軸の回転方向を正とし、主軸の軸心と偏心軸の軸心とを結ぶ第１仮想線を基準とした場合に、摺動部の１６０°以上、かつ、２４０°以下の領域とした。

また、本実施の形態１に係る密閉型圧縮機では、慣性負荷領域は、主軸受の全長の半分よりシリンダ側に対応する主軸の摺動部に位置すると共に、主軸の軸心を中心として主軸の回転方向を正とし、主軸の軸心と偏心軸の軸心とを結ぶ第１仮想線を基準とした場合に、摺動部の３００°以上、かつ、３６０°以下の領域とした。

また、本実施の形態１に係る密閉型圧縮機では、摺動部は、主軸受のピストンに近い側と摺動する第１摺動部と、主軸受の前記ピストンに遠い側と摺動する第２摺動部と、を有し、圧縮負荷領域及び慣性負荷領域は第１摺動部に位置している。

また、本実施の形態１に係る密閉型圧縮機では、主軸の軸心を中心として主軸の回転方向を正とし、主軸の軸心と偏心軸の軸心とを結ぶ第１仮想線を基準とした場合に、摺動部の１０°以上、かつ、９０°以下の領域に、給油溝の少なくとも一部及び給油孔の開口全体が配設されている。

また、本実施の形態１に係る密閉型圧縮機では、主軸に直交する平面と主軸の外側面とが交差する第２仮想線が、給油溝の上流部となす角度を角度α１とし、第２仮想線が給油溝の下流部となす角度を角度α２とした場合に、給油溝は、下流部の角度α２が上流部の角度α１よりも大きくなるように形成されている。

また、本実施の形態１に係る密閉型圧縮機では、摺動部は、主軸受の上部と摺動する第１摺動部と、主軸受の下部と摺動する第２摺動部と、第１摺動部と第２摺動部の間に位置し、主軸受と摺動しない中抜き部と、を備え、給油溝は下流部の始端が中抜き部に位置するように形成されていてもよい。

また、本実施の形態１に係る密閉型圧縮機では、給油溝は、互いに対向する側面と側面とのなす角度が、５５°以上、かつ、６５°以内となるように形成されていてもよい。

また、本実施の形態１に係る密閉型圧縮機では、主軸における、給油孔の上部には、主軸受との間に隙間を設けるためのスリットが形成されていてもよい。

さらに、本実施の形態１に係る密閉型圧縮機では、電動要素が、複数の運転周波数でインバータ駆動されるように構成されていてもよい。

以下、本実施の形態１に係る密閉型圧縮機の一例について、図１〜図７を参照しながら説明する。

［密閉型圧縮機の構成］
図１は、本実施の形態１に係る密閉型圧縮機の縦断面図である。なお、図１においては、密閉型圧縮機における上下方向を図における上下方向として表している。

図１に示すように、本実施の形態１に係る密閉型圧縮機１００は、密閉容器１０１と該密閉容器１０１の内部に収容された圧縮機本体１０７を備えている。圧縮機本体１０７は、電動要素１０３と、該電動要素１０３によって駆動される圧縮要素１０５と、を備えていて、サスペンションスプリング１０９により、密閉容器１０１に弾性的に支持されている。

密閉容器１０１は、鉄板の絞り成型によって形成されている。密閉容器１０１には、密閉容器１０１内外を連通する吸入管１１５及び吐出管１１７が設けられている。吸入管１１５は、冷凍装置３００（図１０参照）又は冷蔵庫４００（図１１及び図１２参照）から供給される冷媒ガス１１１を密閉容器１０１内に導入するように構成されている。また、吐出管１１７は、圧縮要素１０５で圧縮された冷媒ガス１１１を冷凍装置へ供給するように構成されている。

また、密閉容器１０１内には、例えば、地球温暖化係数の低い炭化水素系のＲ６００ａ等の冷媒ガス１１１が、冷凍装置の低圧側と同等圧力で、低温の状態で封入され、密閉容器１０１内の底部には、潤滑用のオイル１１３が封入されている。オイル１１３としては、冷媒と相溶性の高い潤滑油を用いてもよく、その粘度がＶＧ３〜ＶＧ８である潤滑油を用いてもよい。

電動要素１０３は、圧縮要素１０５の下方に配置されていて（密閉容器１０１内の下方に配置されていて）、適宜な配線（図示せず）を介して、インバータ装置２００が電気的に接続されている。これにより、電動要素１０３は、複数の運転周波数でインバータ駆動される。

また、電動要素１０３は、ステータ１７７及びロータ１７９を備えている。ステータ１７７は、後述するシリンダブロック１２１に、ボルト（図示せず）により固定されている。ステータ１７７の内側には、中空を有する円柱状のロータ１７９が、該ステータ１７７と同軸上に位置するように、後述するクランクシャフト１１９の主軸１２９に焼き嵌め等により、固定されている。

圧縮要素１０５は、クランクシャフト１１９、シリンダブロック１２１、ピストン１２３、及び連結手段１２５等で構成されている。

クランクシャフト１１９は、主軸１２９と、主軸１２９の上端に設けたフランジ部１２８とフランジ部１２８の上面より延出する偏心軸１２７と、を備えている。主軸１２９及び偏心軸１２７は、それぞれの軸心Ｚ１及びＺ２が、上下方向に向くように配設されている。

また、クランクシャフト１１９（正確には、主軸１２９）の下端は、オイル１１３に浸漬しており、クランクシャフト１１９には、偏心軸１２７の上端までオイル１１３を供給する給油機構１３１が設けられている。なお、クランクシャフト１１９及び給油機構１３１の詳細については、後述する。

シリンダブロック１２１には、軸心を上下方向に向けた円筒形の内面を有する主軸受１３７が設けられている。主軸受１３７には、クランクシャフト１１９の主軸１２９が回転自在に挿入されている。

また、シリンダブロック１２１には、軸心を水平方向に向けた円筒状のシリンダ１３５が設けられている。シリンダ１３５には、ピストン１２３が進退自在に挿入されている。ピストン１２３には、連結手段１２５を介して、クランクシャフト１１９の偏心軸１２７が接続されている。

シリンダ１３５のクランクシャフト１１９に対して遠い側の端面（シリンダ１３５の上死点側端面）には、吸入孔１４７と吐出孔１４９を備えるバルブプレート１５１が配置されている。バルブプレート１５１には、吸入孔１４７を開閉する吸入バルブ１５３が設けられている。そして、バルブプレート１５１は、ピストン１２３とともに、圧縮室１３３を形成している。

また、バルブプレート１５１は、該バルブプレート１５１を覆うように配置されているシリンダヘッド１５５とともに、ヘッドボルト１５７により、シリンダブロック１２１に固定されている。

シリンダヘッド１５５は、冷媒ガス１１１が吐出される吐出空間を有している。吐出空間は、適宜な配管を介して、密閉容器１０１を貫通して固着された吐出管１１７と連通している。

また、バルブプレート１５１とシリンダヘッド１５５の間には、吸入マフラー１６５が挟持されている。吸入マフラー１６５は、主にガラス繊維を添加したＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等の合成樹脂で成型され、マフラー本体１７３と、尾管１６７と、連通管１６９と、を備えている。

マフラー本体１７３の内部には、消音空間１７１が形成されている。尾管１６７は、一端が消音空間１７１に連通し、他端が密閉容器１０１内へ開口する吸入口（図示せず）を備えていて、冷媒ガス１１１を吸入マフラー１６５内に導くように構成されている。また、連通管１６９は、一端が消音空間１７１に開口し、他端が圧縮室１３３に連通するように配置されていて、吸入マフラー１６５内の冷媒ガス１１１を圧縮室１３３内に導くように構成されている。

次に、本実施の形態１に係る密閉型圧縮機のクランクシャフト及び給油機構について、図１〜図７を参照しながら、詳細に説明する。

図２は、図１に示す密閉型圧縮機におけるクランクシャフトの概略構成を模式的に示す正面図である。図３は、図１に示す密閉型圧縮機におけるクランクシャフトの概略構成を模式的に示す側面図である。図４は、図１に示す密閉型圧縮機におけるクランクシャフトの概略構成を模式的に示す上面図である。図５は、図２に示すクランクシャフトにおける主軸の外側面を展開した模式図である。図６は、図２に示すＡ−Ａ断面図である。図７は、図２に示すＢ−Ｂ断面図である。

図２及び図３に示すように、クランクシャフト１１９の主軸１２９は、第１摺動部１１及び第２摺動部１２からなる摺動部を有している。第１摺動部１１は、主軸１２９のシリンダ１３５側に設けられている摺動部であり、主軸受１３７の全長の半分より前記シリンダ側に対応する箇所に設けられている。シリンダブロック１２１の主軸受１３７の上部と摺動するように形成されている。第２摺動部１２は、主軸１２９の下部に設けられていて、主軸受１３７の下部と摺動するように形成されている。

また、第１摺動部１１と第２摺動部１２の間には、中抜き部１３が設けられている。中抜き部１３の外側面は、主軸受１３７と摺動しないように、第１摺動部１１及び第２摺動部１２を構成する主軸１２９の外側面よりも内方に位置するように形成されている。換言すれば、中抜き部１３は、第１摺動部１１及び第２摺動部１２よりも小径の軸として形成されている。

給油機構１３１は、主軸１２９下部の内部に設けられた第１給油通路３１、主軸１２９の外側面（周面）に設けられた給油溝３２、クランクシャフト１１９上部の内部に設けられた第２給油通路３３、及び給油溝３２の下流端と第２給油通路３３の上流端を連通する給油孔３４を備えている。

第１給油通路３１は、主軸１２９の下端部から第２摺動部１２の上部に向かって、上方に向かって延びるように形成された孔で構成されている。また、第１給油通路３１は、主軸１２９の軸心Ｚ１に対して傾斜するように構成されていて、上方に行くほど、第１給油通路３１の中心線が軸心Ｚ１から大きく離間するように形成されている（図３参照）。

また、第２摺動部１２には、第１給油通路３１の下流端部と第２摺動部１２の外側面とを連通するように、第１連通孔３５が設けられている。したがって、第２摺動部１２の外側面には、第１連通孔３５が開口している。なお、第１連通孔３５が、給油溝３２の上流端を構成する。

給油溝３２は、第２摺動部１２の上部から中抜き部１３を経て、第１摺動部１１の上部に至るまで、主軸１２９の外側面に沿って、らせん状に形成されている。給油溝３２は、上流部３２ａと下流部３２ｂを有していて、両者を接続する接続部である接合部３２ｃ（下流部３２ｂの始端、かつ、上流部３２ａの終端）が中抜き部１３に位置している。

また、給油溝３２の下流端には、給油孔３４が、第２給油通路３３と連通するように配設されている。給油孔３４は、主軸１２９の外側面に開口３４ａを有する凹部として形成されている。主軸１２９における、第１摺動部１１の給油孔３４が設けられている外側面の上部には、主軸受１３７との間に隙間を形成するように、平面状のスリット３７が設けられている。また、スリット３７は、その下端が給油孔３４に連通し、その上端が第１摺動部１１の上端まで到達するように形成されている。

第２給油通路３３は、主軸１２９の上端部、フランジ部１２８、及び偏心軸１２７に亘って上方に延びるように形成されている。また、偏心軸１２７には、第２連通孔３６が、第２給油通路３３の途中と偏心軸１２７の外側面とを連通するように設けられている。

そして、図４〜図６に示すように、給油溝３２の少なくとも一部及び給油孔３４の開口３４ａ全体が、第１摺動部１１の第１領域４１に設けられている。

第１領域４１は、主軸１２９の軸心Ｚ１と偏心軸１２７の軸心Ｚ２とを結ぶ第１仮想線を基準とし、主軸１２９の回転方向を正とした場合に、本実施の形態１においては、１０°以上、かつ、９０°以下の領域をいう。第１領域４１は、給油溝３２の少なくとも一部及び給油孔３４の開口３４ａ全体が、慣性荷重がかかる慣性負荷領域４３内に位置しないようにする観点から、１０°以上であってもよく、圧縮荷重がかかる圧縮負荷領域４２内に位置しないようにする観点から、９０°以下であってもよい。なお、第１領域４１は、圧縮荷重が大きく、その対応を重視する場合は圧縮負荷領域４２からより遠い位置の１０°以上、かつ、４０°以下であってもよく、慣性荷重が大きく、その対応を重視する場合は慣性負荷領域４３からより遠い位置の７０°以上、かつ、９０°以下であってもよい。

ここで、圧縮荷重がかかる圧縮負荷領域４２とは、主軸受１３７の全長の半分よりシリンダ１３５側に対応する主軸１２９の摺動部に位置すると共に、密閉型圧縮機１００の圧縮及び吐出行程中に、所定値以上の荷重が、主軸１２９にかかる領域をいい、ここでは、１６０°以上、かつ、２４０°以下の領域をいう。また、慣性荷重がかかる慣性負荷領域４３とは、主軸受１３７の全長の半分よりシリンダ１３５側に対応する主軸１２９の摺動部に位置すると共に、ピストン１２３の往復運動、主軸１２９及び偏心軸１２７の回転運動等の各運動に伴う慣性力の合力が、主軸１２９にかかる領域をいい、ここでは、３００°以上、かつ、３６０°以下の領域をいう。

また、図５に示すように、給油溝３２は、主軸１２９に直交する平面と主軸１２９の外側面とが交差する第２仮想線が、給油溝３２の上流部３２ａとなす角度を角度α１とし、第２仮想線が給油溝３２の下流部３２ｂとなす角度を角度α２とした場合に、下流部３２ｂの角度α２が上流部３２ａの角度α１よりも大きくなるように形成されている。

これにより、上流部３２ａの角度α１を小さくすることで、クランクシャフト１１９が低速で回転した場合に、オイル１１３が給油溝３２を通流させることができるとともに、下流部３２ｂの下流端近傍（給油溝３２の少なくとも一部）を第１領域４１内に配置することができる。なお、下流部３２ｂの始端である接合部３２ｃは、中抜き部１３の上部に位置させることで、接合部３２において、上流部３２ａと下流部３２ｂを異なる角度の加工を行った場合でも、給油溝３２の深さ又は幅といった寸法差等による加工精度が摺動部へ与える影響を低減することができる。

さらに、図７に示すように、給油溝３２を構成する側面がテーパー状に形成されていて、給油溝３２は、互いに対向する側面と側面とのなす角度βが、５５°以上、かつ、６５°以内となるように形成されている。これにより、給油溝３２の幅を小さくすることができ、主軸１２９の摺動部の面積を大きくすることができる。このため、油膜形成能力の低下を抑制することができる。

なお、図５に示すように、給油溝３２の上流端に位置する第１連通孔３５は、第２摺動部１２における２４０°以上、かつ、３００°以下の領域に配置されていてもよい。また、給油溝３２は、上流端から下流端に至るまでに、主軸１２９の外側面を一周以上（３６０°以上）周回していてもよい。さらに、給油溝３２は、上流端から接続点に至るまでに、主軸１２９の外側面を一周以上（３６０°以上）周回していてもよい。

［密閉型圧縮機の動作及び作用効果］
次に、本実施の形態１に係る密閉型圧縮機１００の動作及び作用効果について、説明する。

まず、インバータ装置２００が、商用電源から供給された電力を電動要素１０３に供給する。これにより、電動要素１０３のステータ１７７に電流が流れ、ステータ１７７で磁界が発生し、主軸１２９に固定されたロータ１７９が回転することで、クランクシャフト１１９の主軸１２９が回転する。

主軸１２９の回転に伴う偏心軸１２７の偏心回転は、連結手段１２５により変換され、ピストン１２３をシリンダ１３５内で往復運動させる。そして、圧縮室１３３が容積変化することで、密閉容器１０１内の冷媒ガス１１１を圧縮室１３３内に吸入し、圧縮する圧縮動作を行う。

次に、密閉型圧縮機１００の吸入行程及び圧縮行程について、より詳細に説明する。

まず、ピストン１２３が、圧縮室１３３の容積が増加する方向に移動すると、圧縮室１３３内の冷媒ガス１１１が膨張する。そして、圧縮室１３３内の圧力が吸入圧力を下回ると、圧縮室１３３内の圧力と吸入マフラー１６５内の圧力との差により、吸入バルブ（図示せず）が開き始める。

この動作に伴い、冷凍サイクルから戻った温度の低い冷媒ガス１１１は、吸入管１１５から密閉容器１０１内に一旦解放され、その後、吸入マフラー１６５の吸入口（図示せず）から吸入され、尾管１６７を経て、消音空間１７１内に導入される。そして、導入された冷媒ガス１１１は、連通管１６９を経て、圧縮室１３３内に流入する。

その後、ピストン１２３の動作が、下死点から圧縮室１３３内の容積が減少する方向に転じると、圧縮室１３３内の冷媒ガス１１１が圧縮され、圧縮室１３３内の圧力は上昇する。そして、圧縮室１３３内の圧力が吸入マフラー１６５内の圧力を上回ると、吸入バルブは閉じる。

次に、圧縮室１３３内の圧力が吐出圧力を上回ると、圧縮室１３３内の圧力と吐出空間内の圧力との差により、吐出バルブ（図示せず）が開き始める。

この動作に伴い、ピストン１２３が上死点に達するまでの間、圧縮された冷媒ガス１１１は吐出孔１４９から吐出空間へ吐出される。そして、吐出空間へ吐出された冷媒ガス１１１は、吐出管１１７を順次通って、冷凍装置（図示せず）へと送り出される。

その後、ピストン１２３の動作が上死点から再び圧縮室１３３内の容積が増加する方向に転じると、圧縮室１３３内の冷媒ガス１１１が膨張し、圧縮室１３３内の圧力は低下し、圧縮室１３３内の圧力が吐出空間内の圧力を下回ると、吐出バルブ（図示せず）は閉じる。

以上のような吸入、圧縮、吐出の各行程がクランクシャフト１１９の一回転毎に繰り返し行なわれ、冷媒ガス１１１が冷凍装置３００（図１０参照）又は冷蔵庫４００（図１１及び図１２参照）内を循環する。

次に、オイル１１３の動作について説明する。

密閉容器１０１内の底部に貯留されたオイル１１３は、クランクシャフト１１９の回転により、遠心力で第１給油通路３１内に吸い上げられる。第１給油通路３１に吸い上げられたオイル１１３は、第１連通孔３５を介して、給油溝３２に供給される。

給油溝３２に供給されたオイル１１３は、給油溝３２を通流して、給油孔３４から第２給油通路３３に供給される。また、一部のオイル１１３は、スリット３７に供給される。スリット３７に供給されたオイル１１３により、第１摺動部１１の上端部付近に油膜を形成することができる。また、スリット３７から主軸１２９の上部に流出したオイル１１３はスラストボールベアリング１２０の潤滑を行う。

第２給油通路３３に供給されたオイル１１３は、第２給油通路３３を通流する間に、その一部が、第２連通孔３６から連結手段１２５に供給され、連結手段１２５の内側面と偏心軸１２７の摺動部を潤滑する。また、第２給油通路３３の下流端まで通流したオイル１１３は、ピストン１２３とシリンダ１３５との間に形成される隙間等に供給される。

このように構成された、本実施の形態１に係る密閉型圧縮機１００では、給油溝３２の少なくとも一部及び給油孔３４の開口３４ａ全体が、第１摺動部１１の第１領域４１に設けられているため、給油溝３２の少なくとも一部及び給油孔３４近傍に圧縮荷重及び慣性荷重がかかることが抑制され、主軸１２９上部における油膜形成能力の低下を抑制することができる。

特に、本実施の形態１に係る密閉型圧縮機１００のように、インバータ駆動される場合、クランクシャフト１１９が高速回転する場合には、慣性荷重が大きくなるので、慣性荷重がかかる慣性負荷領域４３に、給油溝３２の少なくとも一部及び給油孔３４の開口３４ａを設けないようにすることは、密閉型圧縮機１００の効率を向上させる観点から、より重要となる。

また、本実施の形態１に係る密閉型圧縮機１００では、給油溝３２は、下流部３２ｂの角度α２が上流部３２ａの角度α１よりも大きくなるように形成されている。このため、クランクシャフト１１９が低速で回転した場合であっても、オイル１１３が給油溝３２を通流させることができるとともに、下流部３２ｂの末端近傍（給油溝３２の少なくとも一部）を第１領域４１内に配置することができる。

さらに、本実施の形態１に係る密閉型圧縮機１００では、給油溝３２の上流部３２ａと下流部３２ｂとの接合部３２ｃを中抜き部１３に位置するように構成されているので、接合部３２ｃと主軸受１３７との摺動が抑制される。これにより、接合部３２ｃの角度が変化する箇所である屈曲部の寸法精度を高めることが難しい場合においても、接合部３２ｃによる主軸受１３７の傷付きを抑制することができる。

［変形例１］
次に、本実施の形態１に係る密閉型圧縮機１００の変形例について、説明する。

本変形例１の密閉型圧縮機は、給油溝の少なくとも一部及び給油孔の開口全体が、摺動部の２０°以上、かつ、８０°以下の領域に配設されている。

以下、本変形例１の密閉型圧縮機の一例について、図８を参照しながら、説明する。

図８は、本実施の形態１における変形例１の密閉型圧縮機の主軸の外側面を展開した模式図である。

図８に示すように、本変形例１の密閉型圧縮機１００は、実施の形態１に係る密閉型圧縮機１００と基本的構成は同じであるが、給油溝３２の少なくとも一部及び給油孔３４の開口３４ａ全体が、第１摺動部１１の２０°以上、かつ、８０°以下の領域に配設されている点が異なる。

このように構成された、本変形例１の密閉型圧縮機１００では、実施の形態１に係る密閉型圧縮機１００に比して、給油溝３２の少なくとも一部及び給油孔３４の開口３４ａ全体が、圧縮荷重がかかる圧縮負荷領域４２及び慣性荷重がかかる慣性負荷領域４３から離れた位置に配設されるので、その作用効果がより顕著となる。

（実施の形態２）
本実施の形態２に係る密閉型圧縮機は、主軸に直交する平面と主軸の外側面とが交差する第２仮想線が、給油溝となす角度を角度αとした場合に、給油溝は角度αが３５°以上、かつ、５５°以下となるように形成されている。

以下、本実施の形態２に係る密閉型圧縮機の一例について、図９を参照しながら、説明する。

図９は、本実施の形態２に係る密閉型圧縮機の主軸の外側面を展開した模式図である。

図９に示すように、本実施の形態２に係る密閉型圧縮機１００は、実施の形態１に係る密閉型圧縮機１００と基本的構成は同じであるが、給油溝３２の傾斜角度が途中で変わらずに、一定になるように形成されている点が異なる。また、本実施の形態２においては、下流部３２ｂの下流端近傍（給油溝３２の少なくとも一部）が、第１摺動部１１の１０°以上、かつ、９０°以下の領域に配設するために、給油溝３２は、角度αが３５°以上、かつ、５５°以下となるように形成されている点が異なる。

このように構成された、本実施の形態２に係る密閉型圧縮機１００であっても、実施の形態１に係る密閉型圧縮機１００と同様の作用効果を奏する。

なお、本実施の形態２においては、給油溝３２の少なくとも一部及び給油孔３４の開口３４ａを、第１摺動部１１の１０°以上、かつ、９０°以下の領域に配設する形態を採用したが、これに限定されず、給油溝３２の少なくとも一部及び給油孔３４の開口３４ａを、第１摺動部１１の２０°以上、かつ、８０°以下の領域に配設してもよい。

（実施の形態３）
図１０は、本実施の形態３に係る冷凍装置の概略構成を示す模式図である。

ここでは、冷媒回路に、実施の形態１に係る密閉型圧縮機１００を搭載した構成とし、冷凍装置の基本構成について説明する。

図１０に示すように、本実施の形態３に係る冷凍装置３００は、一面が開口した断熱性の箱体とその開口を開閉する扉体とから構成される本体３０１と、本体３０１の内部を物品の貯蔵空間３０３と機械室３０５とに区画する区画壁３０７と、貯蔵空間３０３内を冷却する冷媒回路３０９と、を具備している。

冷媒回路３０９は、実施の形態１に係る密閉型圧縮機１００と、放熱器３１３と、減圧装置３１５と、吸熱器３１７と、を環状に配管接続した構成となっている。そして、吸熱器３１７は、送風機（図示せず）を具備した貯蔵空間３０３内に配置されている。吸熱器３１７の冷却熱は、図１０中の矢印で示すように、送風機によって貯蔵空間３０３内を循環するように撹拌される。

このように構成された本実施の形態３に係る冷凍装置３００は、実施の形態１に係る密閉型圧縮機１００を備えているため、実施の形態１に係る密閉型圧縮機１００と同様の作用効果を奏し、冷凍装置３００の消費電力を低減でき、省エネルギー化を実現できる。

なお、本実施の形態３に係る冷凍装置３００では、実施の形態１に係る密閉型圧縮機１００を備える形態を採用したが、これに限定されず、実施の形態１の変形例１の密閉型圧縮機１００、又は実施の形態２に係る密閉型圧縮機１００を備える形態を採用してもよい。

（実施の形態４）
本実施の形態４に係る冷蔵庫は、実施の形態１に係る密閉型圧縮機を備える態様を例示するものである。

［冷蔵庫の構成］
図１１は、本実施の形態４に係る冷蔵庫の概略構成を示す模式図である。図１２は、図１１に示すＣ−Ｃ断面図である。なお、図１１及び図１２においては、冷蔵庫における上下方向を図における上下方向として表している。

図１１及び図１２に示すように、本実施の形態４に係る冷蔵庫４００は、実施の形態１に係る密閉型圧縮機１００と、筐体４１１と、を備えている。筐体４１１は、ＡＢＳ等の樹脂で真空成型された内箱４１１Ａと、プリコート鋼板などの金属材料で構成されている外箱４１１Ｂと、内箱４１１Ａと外箱４１１Ｂとの間の空間に発泡充填される硬質発泡ウレタン等の発泡断熱材４１１Ｃと、で構成されている。

筐体４１１の内部空間には、仕切壁４１２〜４１４によって複数の貯蔵室に区画されている。具体的には、筐体４１１の上部に、冷蔵室４１９が設けられていて、冷蔵室４１９の下方に貯蔵室（図示せず）と製氷室４２０が横並びに設けられている。また、貯蔵室と製氷室４２０の下方には、冷凍室４４１が設けられていて、冷凍室４４１の下方には、野菜室４２２が設けられている。

また、筐体４１１の正面は、開放されていて、扉が設けられている。冷蔵室４１９には、回転式の扉４１５が配置されていて、製氷室４２０、冷凍室４４１、及び野菜室４２２には、それぞれ、レール等を有する引き出し式の扉４１６〜４１８が配置されている。

筐体４１１の背面部には、凹部が設けられていて、該凹部が機械室４４０を構成する。機械室４４０には、密閉型圧縮機１００、水分除去を行うドライヤ（図示せず）、及び凝縮器４３１等の冷却サイクルを構成する部品（機器）が収容されている。なお、本実施の形態４においては、機械室４４０を筐体４１１の上部に設ける形態を採用したが、これに限定されず、機械室４４０を筐体４１１の中央又は下部に設ける形態を採用してもよい。

冷凍サイクルは、密閉型圧縮機１００、吐出管１１７、凝縮器４３１、キャピラリー４３２、冷却器４２８、及び吸入管１１５で構成されている。具体的には、密閉型圧縮機１００と凝縮器４３１は、吐出管１１７により接続されていて、凝縮器４３１と冷却器４２８は、キャピラリー４３２により接続されている。また、冷却器４２８と密閉型圧縮機１００は、吸入管１１５により接続されている。

キャピラリー４３２と吐出管１１７は、上下方向に延びるように形成されていて、その途中で水平方向に蛇行している。また、キャピラリー４３２と吐出管１１７は、これらを構成する配管の大部分が、熱交換可能なように接触している。

なお、筐体４１１に、三方弁や切替弁を用いる冷凍サイクルの場合は、それらの機能部品が機械室４４０内に配設されている場合もある。また、本実施の形態４では、減圧器をキャピラリーで構成する形態を採用したが、これに限定されない。例えば、パルスモーターで駆動する冷媒の流量を自由に制御できる電子膨張弁を減圧器として用いる形態を採用してもよい。

また、筐体４１１の中央部の背面側には、冷却室４２６が設けられている。冷却室４２６は、仕切壁４１２と仕切壁４１４を接続する仕切壁４２５により区画されている。冷却室４２６には、冷却器（蒸発器）４２８が配設されており、冷却器４２８の上方には、該冷却器４２８で冷却した冷気を、冷気流路４４４等を介して、冷蔵室４１９等に送風する冷却ファン４２７が配設されている。なお、冷気流路４４４は、仕切壁４１２に立設されている仕切壁４４３と筐体４１１の背面との間に形成されている空間により構成される。

［冷蔵庫の動作］
次に、本実施の形態４に係る冷蔵庫４００の動作について、図１０及び図１１を参照しながら説明する。

本実施の形態４に係る冷蔵庫４００では、庫内の設定された温度に応じて、制御器（図示せず）からの信号により、密閉型圧縮機１００が作動して、冷却運転が行われる。具体的には、密閉型圧縮機１００の動作により、吐出された高温高圧の冷媒が、吐出管１１７を通流して、凝縮器４３１に供給される。凝縮器４３１に供給された冷媒は、凝縮器４３１である程度凝縮液化し、筐体４１１の側面及び背面等に配設された冷媒配管（図示せず）に供給される。冷媒配管に供給された冷媒は、冷媒配管を通流する間に、筐体４１１の結露を抑制しながら、凝縮液化して、キャピラリー４３２に供給される。

キャピラリー４３２に供給された冷媒は、キャピラリー４３２内を通流する間に、吸入管１１５（吸入管１１５を通流する冷媒を含む）と熱交換しながら、減圧されて低温低圧の液冷媒となって冷却器４２８に供給される。

冷却器４２８に供給された冷媒は、冷却室４２６に存在する空気と熱交換され、蒸発（気化）する。これにより、冷却器４２８周辺の空気が冷却され、冷却された空気（冷気）は、冷却ファン４２７により、冷気流路４４４を通流して、冷蔵室４１９等に供給される。なお、冷気は、冷気流路４４４を通流する間に、ダンパ（図示せず）等により、冷蔵室４１９、貯蔵室（図示せず）、製氷室４２０、冷凍室４４１、及び野菜室４２２に分流され、それぞれの目的温度帯になるように冷却する。

そして、冷却された冷媒は、吸入管１１５を通流して、密閉型圧縮機１００に供給され、密閉型圧縮機１００により、圧縮されて、吐出管１１７に吐出され（排出され）、循環を繰り返す。

このように構成された、本実施の形態４に係る冷蔵庫４００は、実施の形態１に係る密閉型圧縮機１００を備えていることから、実施の形態１に係る密閉型圧縮機１００の作用効果と同様の作用効果を奏し、冷蔵庫４００の消費電力を低減でき、省エネルギー化を実現することができる。

なお、本実施の形態４に係る冷蔵庫４００では、実施の形態１に係る密閉型圧縮機１００を備える形態を採用したが、これに限定されず、実施の形態１の変形例１の密閉型圧縮機１００、又は実施の形態２に係る密閉型圧縮機１００を備える形態を採用してもよい。

上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。したがって、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の要旨を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより種々の発明を形成できる。

本発明に係る密閉型圧縮機、前記密閉型圧縮機を備える冷凍装置、及び前記密閉型圧縮機を備える冷蔵庫は、密閉型圧縮機の効率を向上することができるので、電気冷蔵庫、あるいはエアーコンディショナー等の家庭用に限らず、業務用ショーケース、自動販売機等の冷凍装置に広く適用することができる。

１１ 第１摺動部
１２ 第２摺動部
１３ 中抜き部
３１ 第１給油通路
３２ 給油溝
３２ａ 上流部
３２ｂ 下流部
３２ｃ 接合部
３３ 第２給油通路
３４ 給油孔
３４ａ 開口
３５ 第１連通孔
３６ 第２連通孔
３７ スリット
４１ 第１領域
４２ 圧縮負荷領域
４３ 慣性負荷領域
１００ 密閉型圧縮機
１０１ 密閉容器
１０３ 電動要素
１０５ 圧縮要素
１０７ 圧縮機本体
１０９ サスペンションスプリング
１１１ 冷媒ガス
１１３ オイル
１１５ 吸入管
１１７ 吐出管
１１９ クランクシャフト
１２０ スラストボールベアリング
１２１ シリンダブロック
１２３ ピストン
１２５ 連結手段
１２７ 偏心軸
１２８ フランジ部
１２９ 主軸
１３１ 給油機構
１３３ 圧縮室
１３５ シリンダ
１３７ 主軸受
１４７ 吸入孔
１４９ 吐出孔
１５１ バルブプレート
１５３ 吸入バルブ
１５５ シリンダヘッド
１５７ ヘッドボルト
１５９ 吐出空間
１６５ 吸入マフラー
１６７ 尾管
１６９ 連通管
１７１ 消音空間
１７３ マフラー本体
１７７ ステータ
１７９ ロータ
２００ インバータ装置
３００ 冷凍装置
３０１ 本体
３０３ 貯蔵空間
３０５ 機械室
３０７ 区画壁
３０９ 冷媒回路
３１３ 放熱器
３１５ 減圧装置
３１７ 吸熱器
４００ 冷蔵庫
４１１ 筐体
４１１Ａ 内箱
４１１Ｂ 外箱
４１１Ｃ 発泡断熱材
４１２ 仕切壁
４１４ 仕切壁
４１５ 扉
４１６ 扉
４１９ 冷蔵室
４２０ 製氷室
４２２ 野菜室
４２５ 仕切壁
４２６ 冷却室
４２７ 冷却ファン
４２８ 冷却器
４３１ 凝縮器
４３２ キャピラリー
４４０ 機械室
４４１ 冷凍室
４４３ 仕切壁
４４４ 冷気流路

Claims (15)

1. 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、
   前記電動要素と前記圧縮要素が収容され、オイルが貯留されている密閉容器と、を備え、
   前記圧縮要素は、主軸、偏心軸、及び給油機構を備えるクランクシャフトと、前記クランクシャフトの前記主軸を軸支する主軸受と圧縮室を形成するシリンダを備えるシリンダブロックと、前記シリンダ内を往復動するピストンと、前記偏心軸と前記ピストンを連結する連結手段と、を備え、
   前記主軸は、前記主軸受と摺動する摺動部を備え、
   前記給油機構は、前記主軸の下端部側に設けられた第１給油通路と、前記第１給油通路と連通し、前記主軸の外側面に形成されたらせん状の給油溝と、前記クランクシャフトの内部に設けられ、前記主軸から前記偏心軸に亘って形成された第２給油通路と、前記摺動部に形成され、前記給油溝と前記第２給油通路とを連通するように構成された給油孔と、を備え、
   前記摺動部は、前記圧縮要素の駆動により圧縮荷重がかかる圧縮負荷領域と、慣性荷重がかかる慣性負荷領域とを有し、
   前記圧縮負荷領域と前記慣性負荷領域を避けた箇所に前記給油孔及び前記給油溝が設けられている、密閉型圧縮機。
2. 前記圧縮負荷領域は、前記主軸受の全長の半分より前記シリンダ側に対応する前記主軸の前記摺動部に位置すると共に、前記主軸の軸心を中心として前記主軸の回転方向を正とし、前記主軸の軸心と前記偏心軸の軸心とを結ぶ第１仮想線を基準とした場合に、前記摺動部の１６０°以上、かつ、２４０°以下の領域である、請求項１に記載の密閉型圧縮機。
3. 前記慣性負荷領域は、前記主軸受の全長の半分より前記シリンダ側に対応する前記主軸の前記摺動部に位置すると共に、前記主軸の軸心を中心として前記主軸の回転方向を正とし、前記主軸の軸心と前記偏心軸の軸心とを結ぶ第１仮想線を基準とした場合に、前記摺動部の３００°以上、かつ、３６０°以下の領域である、請求項１又は２に記載の密閉型圧縮機。
4. 前記摺動部は、前記主軸受の前記ピストンに近い側と摺動する第１摺動部と、前記主軸受の前記ピストンに遠い側と摺動する第２摺動部と、を有し、
   前記圧縮負荷領域及び前記慣性負荷領域は前記第１摺動部に位置する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。
5. 前記主軸の軸心を中心として前記主軸の回転方向を正とし、前記主軸の軸心と前記偏心軸の軸心とを結ぶ第１仮想線を基準とした場合に、前記摺動部の１０°以上、かつ、９０°以下の領域に、前記給油溝の少なくとも一部及び前記給油孔の開口全体が配設されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。
6. 前記給油溝の少なくとも一部及び前記給油孔の開口全体が、前記摺動部の２０°以上、かつ、８０°以下の領域に配設されている、請求項５に記載の密閉型圧縮機。
7. 前記主軸に直交する平面と前記主軸の外側面とが交差する第２仮想線が、前記給油溝の上流部となす角度を角度α１とし、前記第２仮想線が前記給油溝の下流部となす角度を角度α２とした場合に、
   前記給油溝は、前記下流部の角度α２が前記上流部の角度α１よりも大きくなるように形成されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。
8. 前記給油溝は、前記角度α２が３５°以上、かつ、４５°以下となるように形成されている、請求項７に記載の密閉型圧縮機。
9. 前記摺動部は、前記主軸受の前記ピストンに近い側と摺動する第１摺動部と、前記主軸受の前記ピストンに遠い側と摺動する第２摺動部と、前記第１摺動部と前記第２摺動部の間に位置し、前記主軸受と摺動しない中抜き部と、を備え、
   前記給油溝は、前記上流部と前記下流部の接続部である接合部が前記中抜き部に位置するように形成されている、請求項７又は８に記載の密閉型圧縮機。
10. 前記主軸に直交する平面と前記主軸の外側面とが交差する第２仮想線が、前記給油溝となす角度を角度αとした場合に、
    前記給油溝の角度αはほぼ一定の角度であり、かつ、前記角度αが３５°以上、かつ、５５°以下となるように形成されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。
11. 前記給油溝は、互いに対向する側面と側面とのなす角度が、５５°以上、かつ、６５°以内となるように形成されている、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。
12. 前記主軸における、前記給油孔の上部には、前記主軸受との間に隙間を設けるためのスリットが形成されている、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。
13. 前記電動要素は、複数の運転周波数でインバータ駆動されるように構成されている、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。
14. 請求項１〜１３のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機を備える、冷凍装置。
15. 請求項１〜１３のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機を備える、冷蔵庫。
    

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