JP4924596B2 - 密閉型圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、主に電気冷凍冷蔵庫などの冷凍サイクルに使用される圧縮機に関するものである。

従来、この種の密閉型圧縮機は省スペースの観点から小型化されているものがある（例えば、特許文献１参照）。また、高効率化の観点からシャフトのスラスト部に転がり軸受を設けたものがある（例えば、特許文献２参照）。

以下、図面を参照しながら従来の密閉型圧縮機を説明する。

まず、特許文献１に記載された従来の圧縮機を説明する。

図１０は特許文献１に記載された従来の圧縮機の縦断面図、図１１は図１０の要部拡大図である。

図１０および図１１において、密閉容器１内には、潤滑油２が貯留されている。圧縮機本体４は、固定子１２と回転子１４を備える電動要素１０と、電動要素１０の上方に配置される圧縮要素２０とからなり、サスペンションスプリング６で支持されて、密閉容器１内に収容されている。ここで電動要素１０は、突極集中巻き方式のＤＣブラシレスモータを構成しており、固定子１２は鉄心の磁極歯に絶縁材を介して巻線を直接巻回して形成される。密閉容器１は、ターミナル８を備えており、リード線９により、電動要素１０と接続されている。

圧縮要素２０を構成するシャフト２１は、主軸２２と、主軸２２に対して偏心して形成された偏心軸２４を有している。シリンダブロック２６は、略円筒形のシリンダ３０と、主軸２２を軸支する軸受部２７を有している。また、軸受部２７の上端面がシャフト２１のフランジ部２１ａと当接して、スラスト滑り軸受けを形成している。

軸受部２７はシリンダブロック２６と一体に形成され、軸受部２７は周囲の支持部２７ａにより支持されている。ピストン２８はシリンダ３０に往復自在に挿入され、シリンダ３０の端面に配設されるバルブプレート３２とともに圧縮室３４を形成する。また、ピストン２８は、偏心軸２４と連結手段３６によって連結されている。吸入マフラ３９は、バルブプレート３２とシリンダヘッド３８に挟持されることで固定されている。

さらに、固定子１２は、回転子１４とほぼ一定の隙間を保つように、回転子１４の外径側に配置され、シリンダブロック２６の脚部２６ａに固定されている。回転子１４の上端とシリンダブロック２６の支持部２７ａとの隙間はＨであり、シリンダブロック２６の軸受部２７の長さはＬ、シリンダブロック２６の支持部２７ａの厚みはＤ、スリーブ４６とシャフト２１の接触幅はＷ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、作用を説明する。

電動要素１０に通電されると、固定子１２に発生する磁界により回転子１４はシャフト２１とともに回転する。主軸２２の回転に伴い、偏心軸２４は偏心回転し、この偏心運動は連結手段３６を介して往復運動に変換され、ピストン２８をシリンダ３０内で往復運動させることで密閉容器１内の冷媒を圧縮室３４内に吸入し、圧縮する圧縮動作を行う。

また、シャフト２１下端は潤滑油２に浸漬しており、シャフト２１が回転することにより、潤滑油２は給油機構６４により圧縮要素２０各部に供給され、摺動部の潤滑を行う。ピストン２８が冷媒を圧縮する際、ピストン２８にかかる圧縮荷重は、連結手段３６を介して偏心軸２４に作用し、最終的に主軸２２と軸受部２７によって受け止めている。

圧縮荷重に対して主軸２２と軸受部２７にかかる面圧、すなわち単位面積当りに作用する荷重が極端に大きくならないようにしなければ主軸２２や軸受部２７が摩耗してしまうので、圧縮荷重を受け止めるために必要な軸受部２７の長さＬは必然的に決まってしまうが、軸受部２７の長さＬを十分確保しているので、圧縮荷重に耐えることが出来、異常な摩耗は発生しない。

また、圧縮機の高さを低くするために、シリンダブロック２６の脚部２６ａを短くして固定子１２を脚部２６ａに取り付けている。また、シリンダブロック２６の支持部２７ａの厚みＤを小さくするとともに、回転子１４の上端とシリンダブロック２６の支持部２７ａとの隙間Ｈを小さくして、圧縮要素２０と電動要素１０を近接して配置している。その結果圧縮機の高さを低くすることが出来る。さらに、電動要素１０に突極集中巻き方式を採用しているため、巻線の飛び出し高さを抑えることが可能になり、その結果、圧縮機の高さを低くすることができる。

次に、特許文献２に記載された従来の圧縮機を説明する。尚、特許文献１と同一構成については同符号を付して、詳細な説明を省略する。

図１２は特許文献２に示された従来の転がり軸受を用いた圧縮機の断面図である。図１３は図１２の要部拡大図である。図１４は特許文献２で用いた支持部材の形状を示した斜視図である。

図１２から図１４において、軸受部２７は、軸心と直角な平面部であるスラスト面６０と、スラスト面よりさらに上方に延長され、主軸２２に対向する内面を有する管状延長部６２を有している。

そして、管状延長部６２の外周側に、上レース９２、転がり軸受９０、下レース９３、および支持部材９５が配置されている。

上レース９２および下レース９３は環状で金属製の平板で、上下の面が平行である。

支持部材９５は、環状の金属の平板に下側の突起９５ｆ，９５ｇと、上側突起９５ｈ，９５ｉを設けたものである。これらの突起は同じ半径の曲面で形成され、上側と下側の頂点をそれぞれ結ぶ線が直角になるように配置されている。

そして、スラスト面６０の上に、支持部材９５、下レース９３、転がり軸受９０、上レース９２の順に互いに接した状態で積み重なり、上レース９２の上面にシャフト２１のフランジ部が着座している。そして、支持部材９５は、下側の突起９５ｆ，９５ｇが線接触の状態でスラスト面６０と接し、上側突起９５ｈ，９５ｉが線接触の状態で下レース９３と接している。転がり軸受９０はボール９１が上レース９２と下レース９３に点接触の状態で転がる軸受であり、シャフト２１や回転子１４の自重などの垂直方向の荷重を支持しながら回転が可能である。

このように、管状延長部６２の外周側に、上レース９２、転がり軸受９０、下レース９３、および支持部材９５が縦に積み重なっているため、シリンダブロック２６にはこれらを収納するための上下方向の空間が確保されている。

以上のように構成された密閉型圧縮機において以下その動作を説明する。

転がり軸受９０は、一般的に用いられている滑り軸受の形式のスラストベアリングと比べ摩擦が少なく、近年高効率化を目的に採用されることが増えてきている。一方、ボール９１は、上レース９２と下レース９３と点接触をしているため、接触点での面圧は非常に高く、接触荷重が数倍程度大きくなることで、塑性変形を生じる場合があるため、接触荷重が過大となることを防止する必要がある。

片持ち軸受の構成では、シャフト２１は圧縮による荷重などにより、主軸２２と軸受部２７の隙間の範囲でわずかに傾斜することが避けられず、このようなわずかな傾斜によっても、ボール９１と上レース９２および下レース９３の接触が不均一となりうるが、支持部材９５により、これに着座する下レース９３は任意の方向に傾斜可能であり、上レース９２と下レース９３は平行な状態を維持する調心機能の効果により、各ボール９１へ作用する荷重を均等にすることができ、一部のボール９１に大きな荷重が作用することによる寿命の低下を防止できる。
特開２００７−１３２２６１号公報 特表２００５−５００４７６号公報

しかしながら、上記従来の構成では、転がり軸受９０の下側に調心機能を有する支持部材９５を配置するためにシリンダブロック２６の一部を切り欠く必要があり、シリンダブロック２６の剛性を低下させてしまい、また、全高が低い密閉型圧縮機では支持部材９５を配置できないという課題を有していた。

本発明は上記従来の課題を解決するもので、シリンダブロック２６の剛性の低下を抑えながら、調心機能を有する支持部材９５を配置可能にして、小型で高い性能および信頼性を備えた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、軸受部のスラスト面に配設された支持部材を備え、支持部材はスラスト面に平行な略同一平面上に配置された外周部材と中間部材および内周部材と、中間部材に対して外周部材が傾斜可能に連結する外連結部と、中間部材に対して内周部材が外周部材の傾斜方向と異なる方向に傾斜可能に連結する内連結部とを備えたもので、略同一平面上にスラスト軸受の平行を維持するという作用を有する。

本発明の密閉型圧縮機は、支持部材により略同一平面上に調心機能を持たせたので、シリンダブロックの軸受部の剛性の低下を抑えながらスラスト軸受の平行を維持することが可能で、小型で高い性能および信頼性を備えた密閉型圧縮機を提供することができる。

請求項１に記載の発明は、密閉容器内に潤滑油を貯溜するとともに、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る圧縮要素を収容し、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、圧縮室を備えたシリンダ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、前記主軸受のスラスト面に配設された支持部材とを備え、前記支持部材は、前記スラスト面に平行な略同一平面上に配置された外周部材と中間部材および内周部材と、前記中間部材に対して前記外周部材が傾斜可能に連結する外連結部と、前記中間部材に対して前記内周部材が前記外周部材の傾斜方向と前記中間部材に対して前記外周部材と前記内周部材とを異なる方向に傾斜可能に連結する内連結部を備えたもので、支持部材により略同一平面上に調心機能を持たせたので、シリンダブロックの軸受部の剛性の低下を抑えながらスラスト軸受の平行を維持することが可能で、小型で高い性能と信頼性を備えた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、前記スラスト面に平行な略同一平面上に配置された外周部材と中間部材および内周部材と、前記中間部材に対して前記外周部材が傾斜可能に連結する外連結部と、前記中間部材に対して前記内周部材が前記外周部材の傾斜方向と直交する方向に傾斜可能に連結する内連結部とを備えたもので、請求項１の発明の効果に加えてさらに、極端に傾斜がしやすい方向や極端に傾斜しにくい方向がなく、組み立て方の違いによって生じる作用効果の違いがなくなり、組立性が向上する。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、外連結部および内連結部は、外周部材と中間部材および内周部材と同一平面上で、かつ支持部材の中心に対して対称位置にそれぞれ１対ずつ配設されたもので、支持部材の中心に作用するスラスト荷重を両側で支えるため、請求項２に記載の発明の効果に加えてさらに、外連結部および内連結部を軽量かつ高剛性にすることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項２または３に記載の発明において、外連結部および内連結部は、一方がスラスト面に当接し他方がシャフトに当接して形成されるか、または、一方がスラスト面に当接し他方が回転子に当接して形成されるもので、請求項２または３の効果に加えてさらに、シャフトと回転子のいずれかのスラスト荷重を受けるので、請求項２または３に記載の発明の効果に加えてさらに、電動要素に対し、圧縮要素が上側の場合も下側の場合もスラスト軸受の平行を維持することが可能になる。

請求項５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、外連結部または内連結部は、支持部材の中心に対して半径方向に延出した１対の腕部で形成されるもので、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明の効果に加えてさらに、少ない部品点数で構成が可能で、高効率化が可能になる。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、支持部材が弾性変形することで、前記シャフトの軸方向の荷重に対する弾性力を保持するもので、軸方向の変位が可能になるので、請求項５に記載の発明の効果の効果に加えてさらに、輸送時等に起きる振動によって発生するスラスト軸受への荷重を減衰させることが可能になり、スラスト軸受の破損を防止し、信頼性が向上する。

請求項７に記載の発明は、請求項５または６に記載の発明において、外周部材、中間部材、内周部材、外連結部、内連結部の全てが、板状の薄板に一体に形成されるもので、請求項５または６に記載の発明の効果に加えてさらに、支持部材の成型が容易で部品点数も少なくなるので、組立性が良好になる。

請求項８に記載の発明は、請求項２または３に記載の発明において、円筒状の回転軸と前記回転軸を軸支する回転軸支持部で形成されるもので、請求項２または３に記載の発明の効果に加えてさらに、支持部材が傾斜する際の抵抗が少なく、確実な動作性を得ることが可能になる。

請求項９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、外連結部または内連結部は、球面と球面を回転自在に支持する球面支持部で形成されるもので、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明の効果に加えてさらに支持部材が傾斜する際の抵抗が少なく、確実な動作性を得ることが可能になる。

請求項１０に記載の発明は、請求項１から９のいずれか一項に記載の発明において、転がり軸受を配置したもので、転がり軸受は摩擦が少ないため、請求項１から９のいずれか一項に記載の発明の効果に加えてさらに、スラストの摺動による損失を低減可能であり、かつスラスト軸受の平行を維持することで、信頼性を向上することができる。

請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の発明において、外周部材とスラスト面との間に転がり軸受を配設し、支持部材に潤滑油を供給する給油機構を備えているもので、支持部材に付着した潤滑油が遠心力により転がり軸受に供給されるので、請求項１０に記載の発明の効果の効果に加え、主軸との間の距離に関係なく転がり軸受への給油が可能になるため、良好な潤滑が維持されるので信頼性が向上する。

請求項１２に記載の発明は請求項１から１１のいずれか一項に記載の発明において、スラスト面に、シャフトの回転により油膜圧力が発生する動圧機構を形成しているもので、シャフトと支持部材と間に介在する油膜を厚く確保できるので、請求項１から１１のいずれか一項に記載の発明の効果に加えてさらに、摺動損失を低減できるとともに摩耗を防止し信頼性が向上する。

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は軸受近傍の要部断面図、図３はスラスト軸受の要部断面図、図４は支持部材の上面図である。

図１において、密閉容器１０１内底部に潤滑油１０２を貯留するとともに、圧縮機本体１０４がサスペンションスプリング１０６により密閉容器１０１内で内部懸架されている。また、密閉容器１０１には、温暖化係数の低い冷媒であるＲ６００ａ（イソブタン）が充填されている。

圧縮機本体１０４は、電動要素１１０と、これによって駆動される圧縮要素１２０とからなり、密閉容器１０１には電動要素１１０に電源を供給するための電源端子１１６が取り付けられている。

まず、電動要素１１０について説明する。

電動要素１１０は、薄板を積層した鉄心に銅製の巻線が巻かれて形成される固定子１１２と、固定子１１２の内径側に配置される回転子１１４とを備え、固定子１１２の巻線が電源端子１１６を経由して圧縮機外の電源（図示せず）と導線により接続されている。

次に圧縮要素１２０について説明する。

圧縮要素１２０は、電動要素１１０の上方に配設されている。圧縮要素１２０を構成するシャフト１２１は、主軸１２２と、主軸１２２と平行な偏心軸１２４を備えている。また、主軸１２２には回転子１１４が固定されている。

シャフト１２１の下端は、密閉容器１０１底部の潤滑油１０２に浸漬しており、シャフト１２１は、主軸１２２の表面に設けた螺旋溝１６４ａなどからなり、シャフト１２１の下端から上端に至る給油機構１６４を備えている。

シリンダブロック１２６は、円筒形の内面を有する軸受部１２７を備え、軸受部１２７に主軸１２２が回転自在な状態で挿入され、支持されている。そして、圧縮要素１２０は、偏心軸１２４に作用した荷重を偏心軸１２４の下側に配置された主軸１２２と軸受部１２７で支持する片持ち軸受の構成になっている。

また、シリンダブロック１２６は円筒状の穴部であるシリンダ１３０を備えており、ピストン１２８がシリンダ１３０に往復自在に挿入されている。また、連結手段１３６は、両端に設けた穴部がそれぞれピストン１２８に取付けられたピストンピン１２９と、偏心軸１２４に嵌挿されることで、偏心軸１２４とピストン１２８と連結している。

シリンダ１３０端面にはバルブプレート１３２が取り付けられ、シリンダ１３０およびピストン１２８とともに圧縮室１３４を形成する。さらに、バルブプレート１３２を覆って蓋をするようにシリンダヘッド１３８が固定されている。吸入マフラ１３９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１３８に取り付けられている。

次にスラスト軸受について説明する。スラスト軸受とは、回転体の回転軸方向に働く力を受止める軸受である。本実施の形態におけるスラスト軸受は、シャフト１２１や回転子１１４に働く重力などによる鉛直下向きの荷重を支持している。

具体的には、図２および図３に示すように、スラスト軸受は支持部材１９５、転がり軸受１９０、下レース１９３によって構成されている。支持部材１９５は、同心円状の環状部材である外周部材１９５ａ、中間部材１９５ｂ、内周部材１９５ｃを備えている。また、外周部材１９５ａと中間部材１９５ｂをつなぐ外連結部１９５ｄと、中間部材１９５ｂと内周部材１９５ｃをつなぐ内連結部１９５ｅがそれぞれ支持部材１９５の中心に対して対称の位置に半径方向に延出した１対の腕部を有し、外連結部１９５ｄと内連結部１９５ｅの腕部の軸が互いに直交した形状のものである。

そして、外周部材１９５ａ、中間部材１９５ｂ、内周部材１９５ｃ、外連結部１９５ｄ、内連結部１９５ｅの全てが、板状の薄板で一体に形成されている。

支持部材１９５は、外周部材１９５ａ、中間部材１９５ｂ、内周部材１９５ｃを、半径方向の一対の腕部である外連結部１９５ｄと内連結部１９５ｅで連結することで、それぞれが傾斜可能状態であり、なおかつ軸方向の荷重に対して弾力性を有している。

転がり軸受１９０は、環状のホルダー１８９の円周方向に複数設けた穴部に、鋼球で形成されるボール１９１を転動自在に収納している。

支持部材１９５の内周部材１９５ｃの上面はシャフト１２１のフランジ部１２１ａの下側に当接している。

さらに、支持部材１９５の外連結部１９５ｄの下側に転がり軸受１９０が配置され、外連結部１９５ｄとボール１９１が接しており、支持部材１９５の外周部材１９５ａが上レース１９２を兼ねている。

さらに、転がり軸受１９０の下側には下レース１９３が配置され、ボール１９１と下レース１９３が接している。

さらに、下レース１９３はその下面においてシリンダブロック１２６と接している。

図３に示すようにスラスト軸受は下レース１９３、転がり軸受１９０、支持部材１９５の順番で構成されており、シリンダブロック１２６座面から下レース１９３と転がり軸受１９０を積み上げた高さｈ１は、座面から軸受部１２７の上端１２７ｂまでの高さｈ２よりｄだけ高くなるように構成されている。

また、シャフト１２１の主軸１２２には、給油機構１６４の螺旋溝１６４ａから支持部材１９５の内周側へ至る給油通路１６４ｂが設けられている。

以上のように構成された密閉型圧縮機について、以下その動作作用を説明する。

電源端子１１６より電動要素１１０に通電されると、固定子１１２に発生する磁界により回転子１１４はシャフト１２１とともに回転する。主軸１２２の回転に伴う偏心軸１２４の偏心回転は、連結手段１３６により変換され、ピストン１２８をシリンダ１３０内で往復運動させる。そして、圧縮室１３４が容積変化することで、密閉容器１０１内の冷媒を圧縮室１３４内に吸入し、圧縮する圧縮動作を行う。

この圧縮動作に伴う吸入行程において、密閉容器１０１内の冷媒は、吸入マフラ１３９を介して圧縮室１３４内に間欠的に吸入され、圧縮室１３４内で圧縮された後、高温高圧の冷媒は吐出配管などを経由して密閉容器１０１からの冷凍サイクル（図示せず）へ送られる。

また、シャフト１２１下端は潤滑油１０２に浸漬しており、シャフト１２１が回転することにより、潤滑油１０２は給油機構１６４により圧縮要素１２０各部に供給され、摺動部の潤滑を行う。

次に、スラスト軸受について説明する。

スラスト軸受として用いられる転がり軸受１９０は、ボール１９１が上レース１９２と下レース１９３に点接触の状態で転がる転がり軸受であり、シャフト１２１や回転子１１４の自重などの鉛直下向き方向の荷重を支持しながら回転が可能である。転がり軸受１９０は、一般的に用いられている滑り軸受の形式のスラストベアリングより摩擦が少なく、近年高効率化を目的に採用されることが増えてきている。

一方、ボール１９１は、上レース１９２と下レース１９３と点接触をしているため、接触点での面圧は非常に高い。具体的には、滑り形式のスラスト軸受の場合、面圧は０．１Ｎ／ｍｍ^２程度であるのに対し、点接触部分の面圧は１０００Ｎ／ｍｍ^２程度に達する。このため、ボール１９１や、上レース１９２、下レース１９３には硬度の高い、軸受鋼や熱処理した工具鋼などが用いられるが、それでも接触荷重が数倍程度大きくなるだけで、塑性変形を生じるような荷重に到達する。このような変形を生じる荷重を、ＪＩＳＢ１５１８では、基本静アキシアル定格荷重と定めており、玉軸受の場合、接触部中央の計算接触応力が４２００ＭＰａのときの荷重であり、この接触応力の下で生じる総永久変形量はボールの直径の０．０００１倍になる。

片持ち軸受の構成では、シャフト１２１は圧縮による荷重などにより、主軸１２２と軸受部１２７の隙間の範囲でわずかに傾斜し得る構成であり、この傾斜によって、上レース１９２および下レース１９３の間隔が不均一となる。それによってボール１９１にかかる荷重も不均一になり、正常値と比べ数倍程度大きくなる可能性がある。それによってボール１９１自身の変形や上下レースの磨耗が生じる。更にそこを基点に上記部材の損傷が進むことで軸受全体の信頼性が著しく低下する恐れがある。

しかし、本実施の形態によりシャフト１２１に生じた傾きによってフランジ部１２１ａと当接する内周部材１９５ｃも同様に傾くが、図５、図６に示すように外連結部１９５ｄおよび内連結部１９５ｅがそれぞれの軸周りに傾斜可能であるため、内連結部１９５ｅに生じる傾きは内周部材１９５ｃ、中間部材１９５ｂが傾斜することで許容され、外周部材１９５ａに傾きは生じない。よって下レース１９３との間の平行が維持される。そのため、レースに当接している転がり軸受１９０の各ボール１９１には常に均等な荷重が作用することとなる。

この結果、それぞれのボール１９１にかかる荷重が著しく増減することもなくなる。そのため、荷重の過多によるボール１９１の変形や上レース１９２および下レース１９３の損傷、逆に荷重の不足によるボール１９１の空回りが原因となる転がり軸受の寿命の低下を防ぎ、信頼性を向上させることができる。

また、輸送時等に発生する振動により、鉛直方向に大きな荷重が作用し、それにより、転がり軸受１９０、上レース１９２、下レース１９３が塑性変形したり、凝着が発生したりする可能性がある。そしてこれらが基点となり、転がり軸受の信頼性が著しく低下する恐れがある。しかし本実施の形態により、鉛直方向に発生した荷重は支持部材１９５がシャフト１２１の回転軸の鉛直方向に弾性変形することで、転がり軸受１９０に伝わる荷重は軽減される。さらに、支持部材１９５の弾性変形が大きくなり、変位量が隙間ｄと等しくなると、内周部材１９５ｃと軸受部１２７の上端１２７ｂに接触する。

この結果、それ以上の荷重は転がり軸受１９０に伝わらないため、ボール１９１や上レース１９２、下レース１９３の破損を防止でき、転がり軸受１９０の信頼性が向上する。

具体的には、バネ定数が２８．４Ｎ／ｍｍの支持部材１９５を用いて、隙間ｄを０．５ｍｍと設定した場合、鉛直下向き方向に約１３Ｎの荷重がシャフト１２１に余分にかかった際、荷重による支持部材１９５の鉛直下向き方向の変位量と隙間ｄが等しくなり、軸受部１２７の上端１２７ｂと支持部材１９５の下面が接触する。よってそれ以上の荷重がかかった場合でも転がり軸受１９０に余分な荷重は伝わらないこととなる。

さらに、転がり軸受１９０は軸受部１２７の離れた外径側に配置される上に、支持部材１９５が薄い板でかつ上レースを兼ねる構成であるため、従来、上レース１９２、転がり軸受１９０、下レース１９３、支持部材１９５を収納するために必要なシリンダブロック１２６に設ける上下空間を小さくできるため、それによって引き起こされるシリンダブロック１２６の剛性が低下することはない。よって、シリンダブロック１２６を薄肉化して、圧縮機を小型化することができる。

なお、本実施の形態では支持部材の外連結部１９５ｄと内連結部１９５ｅのそれぞれの腕部の軸が直交して傾斜方向が直交するように構成されているが、直交する構成であると極端に傾斜がしやすい方向や極端に傾斜しにくい方向がなく、組み立て方の違いによって生じる作用効果の違いがなくなり、組立性が向上するベストモードとなるものではあるが、必ずしもこれに捉われず、傾斜方向を適切な範囲で直交よりずれた方向に傾斜させることにおいても一定の効果が得られるものである。すなわち、中間部材１９５ｂに対して外周部材１９５ａと前記内周部材１９５ｃとを異なる方向に傾斜可能とすることにより本願発明の趣旨とするところの一定の効果を得ることができるものである。

また、本実施の形態では電動要素の上側に圧縮要素を配置したが、電動要素の下側に圧縮要素を配置しても同様の効果が得られる。この場合、外周部材および内周部材は、一方がスラスト面に当接し他方が回転子に当接することになる。

（実施の形態２）
図７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８、図９は支持部材の上面図である。

図７において、密閉容器２０１内底部に潤滑油２０２を貯留するとともに、圧縮機本体２０４がサスペンションスプリング２０６により密閉容器２０１内で内部懸架されている。また、密閉容器２０１には、温暖化係数の低い冷媒であるＲ６００ａ（イソブタン）が充填されている。

圧縮機本体２０４は、電動要素２１０と、これによって駆動される圧縮要素２２０とからなり、密閉容器２０１には電動要素２１０に電源を供給するための電源端子２１６が取り付けられている。

まず、電動要素２１０について説明する。

電動要素２１０は、薄板を積層した鉄心に銅製の巻線が巻かれて形成される固定子２１２と、固定子２１２の内径側に配置される回転子２１４とを備え、固定子２１２の巻線が電源端子２１６を経由して圧縮機外の電源（図示せず）と導線により接続されている。

次に圧縮要素２２０について説明する。

圧縮要素２２０は電動要素２１０の上方に配設されている。圧縮要素２２０を構成するシャフト２２１は、主軸２２２と、主軸２２２と平行な偏心軸２２４を備えている。また、主軸２２２には回転子２１４が固定されている。

シャフト２２１の下端は、密閉容器２０１底部の潤滑油２０２に浸漬しており、シャフト２２１は、主軸２２２の表面に設けた螺旋溝２６４ａなどからなり、シャフト２２１の下端から上端に至る給油機構２６４を備えている。

シリンダブロック２２６は、円筒形の内面を有する軸受部２２７を備え、軸受部２２７に主軸２２２が回転自在な状態で挿入され、支持されている。そして、圧縮要素２２０は、偏心軸２２４に作用した荷重を偏心軸２２４の下側に配置された主軸２２２と軸受部２２７で支持する片持ち軸受の構成になっている。

また、シリンダブロック２２６は円筒状の穴部であるシリンダ２３０を備えており、ピストン２２８がシリンダ２３０に往復自在に挿入されている。また、連結手段２３６は、両端に設けた穴部がそれぞれピストン２２８に取付けられたピストンピン２２９と、偏心軸２２４に嵌挿されることで、偏心軸２２４とピストン２２８と連結している。

シリンダ２３０端面にはバルブプレート２３２が取り付けられ、シリンダ２３０およびピストン２２８とともに圧縮室２３４を形成する。さらに、バルブプレート２３２を覆って蓋をするようにシリンダヘッド２３８が固定されている。吸入マフラ２３９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２３８に取り付けられている。

次にスラスト軸受について説明する。スラスト軸受とは、回転体の回転軸方向に働く力を受止める軸受である。本実施の形態におけるスラスト軸受は、シャフト２２１の鉛直下向きにかかる荷重を支持している。

図７において、本実施の形態におけるスラスト軸受はシリンダブロック２２６の上面に配置された支持部材２９５によって構成されている。

本実施の形態における支持部材２９５は、図８に示すように同心円状の環状部材である中間部材２９５ｂ、内周部材２９５ｃを備えている。

内周部材２９５ｃは、支持部材２９５の中心に対して半径方向外側に延出した１対の円筒状の回転軸で形成される腕部２５０を有している。

中間部材２９５ｂは、腕部２５０を回転自在に軸支する溝部である回転軸支持部２５１と、回転軸支持部と直交する方向で、支持部材２９５の中心に対して半径方向外側に延出した１対の円筒状の回転軸で形成される腕部２５２を有している。

さらに、シリンダブロック２２６には、腕部２５２を回転自在に軸支する溝部である回転軸支持部２５３を有することで、支持部材２９５の外周部材２９５ｂが一体に形成されている。

そして、腕部２５０と回転軸支持部２５１で内連結部２９５ｅを、腕部２５２と回転軸支持部２５３で外連結部２９５ｄを構成し、それぞれが直交する方向に傾斜可能である。

また、内周部材２９５ｃの上面の、シャフト２２１のフランジ部２２１ａと対向する位置に、シャフト２２１の回転により油膜圧力が発生する動圧機構２９６を設けている。具体的には、シャフト２２１の回転を利用して溝に潤滑油を集めて、ポンピング作用によりスラスト部に動圧を発生させるヘリングボーン型のスラスト動圧軸受を構成している。

以上のように構成された密閉型圧縮機について、以下その動作作用を説明する。

電源端子２１６より電動要素２１０に通電されると、固定子２１２に発生する磁界により回転子２１４はシャフト２２１とともに回転する。主軸２２２の回転に伴う偏心軸２２４の偏心回転は、連結手段２３６により変換され、ピストン２２８をシリンダ２３０内で往復運動させる。そして、圧縮室２３４が容積変化することで、密閉容器２０１内の冷媒を圧縮室２３４内に吸入し、圧縮する圧縮動作を行う。

この圧縮動作に伴う吸入行程において、密閉容器２０１内の冷媒は、吸入マフラ２３９を介して圧縮室２３４内に間欠的に吸入され、圧縮室２３４内で圧縮された後、高温高圧の冷媒は吐出配管などを経由して密閉容器２０１からの冷凍サイクル（図示せず）へ送られる。

また、シャフト２２１下端は潤滑油２０２に浸漬しており、シャフト２２１が回転することにより、潤滑油２０２は給油機構２６４により圧縮要素２２０各部に供給され、摺動部の潤滑を行う。

次に、スラスト軸受について説明する。

片持ち軸受の構成では、シャフト２２１は圧縮による荷重などにより、主軸２２２と軸受部２２７の隙間の範囲でわずかに傾斜し得る構成であり、それによって、シャフトの傾きによってシャフトフランジ部２２１ａと軸受部上端２２７ｂが形成する隙間が極端に小さくなり、それによって前記隙間に介在する油膜が極端に薄くなり、シャフトフランジ部２２１ａとその接触部が異常磨耗する可能性がある。

しかし、支持部材２９５の内周部材２９５ｃは腕部２５０，２５２によって構成される直行する２本の軸周りに変位が可能なため、任意の方向に傾斜可能である。よって、シャフト２２１の傾きに倣い、内周部材２９５ｃも同様に傾くことが可能である。その結果、内周部材２９５ｃとシャフト２２１のフランジ部２２１ａは常に全面均一の隙間を維持することが可能になる。

そのため、シャフト２２１の傾きに関係なく、内周部材２９５ｃとシャフトフランジ部２２１ａの間に介在する油膜は常に一定の厚みを保つことが可能になり。油膜切れによって起きるシャフトフランジ部２２１ａとその接触部の異常磨耗を抑制できる。

さらに、内周部材２９５ｃの上面に設けられた動圧機構２９６により、内周部材２９５ｃとシャフト２２１のフランジ部２２１ａとの間には均一かつ厚い油膜を維持させることが可能になり、動圧機構２９６を設けない場合と比較して、内周部材２９５ｃとシャフト２２１のフランジ部２２１ａの隙間を広く確保できる。

その結果、内周部材２９５ｃとシャフト２２１の間に生じる摺動による損失を軽減でき、圧縮機の効率が向上する。また、常に一定の厚さの油膜を確保できることで、油膜切れによるシャフト２２１のフランジ部２２１ａとその接触部の摩耗を防止でき、信頼性が向上する。

なお、本実施の形態では、外連結部２９５ｄおよび内連結部２９５ｅを円筒状の腕部とこれを軸支する円筒軸支持部で構成したが、図９に示すような球面と球面を回転自在に支持する球面支持部で形成されていてもかまわない。

また、本実施の形態では、外連結部２９５ｄはシリンダブロック２２６に設けられた窪みに嵌め合い支持されているが、外周部材２９５ａを別体で設けて、シリンダブロック２２６に設けた平面部に取付けてもかまわない。

さらに、本実施の形態では、動圧機構としてヘリングボーン型の動圧溝を用いたが、スパイラル溝軸受やテーパードランド軸受などの他の方式の動圧軸受を用いてもよい。

以上のように、本発明にかかる密閉型圧縮機は、給油量が増加し、性能と信頼性を向上できるので、家庭用電気冷凍冷蔵庫に限らず、エアーコンディショナー、自動販売機やその他の冷凍装置等に広く適用できる。

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軸受近傍の要部断面図 同実施の形態における転がり軸受近傍の要部断面図 同実施の形態における支持部材の上面図 同実施の形態における支持部材の内連結部まわりの変位を示した斜視図 同実施の形態における支持部材の外連結部まわりの変位を示した斜視図 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支持部材の形状を示した上面図 同実施の形態における支持部材の形状を示した上面図 従来の圧縮機の縦断面図 従来の圧縮機における軸受付近の要部断面図 従来の転がり軸受を有する密閉型圧縮機の縦断面図 従来の圧縮機における転がり軸受の配置を示した縦断面図 従来の圧縮機における支持部材の形状を示した斜視図

符号の説明

１０１，２０１ 密閉容器
１０２，２０２ 潤滑油
１１０，２１０ 電動要素
１１２，２１２ 固定子
１１４，２１４ 回転子
１２０，２２０ 圧縮要素
１２１，２２１ シャフト
１２６，２２６ シリンダブロック
１２８，２２８ ピストン
１３６，２３６ 連結手段
１６４，２６４ 給油機構
１９０ 転がり軸受
１９５，２９５ 支持部材
１９５ａ，２９５ａ 外周部材
１９５ｂ，２９５ｂ 中間部材
１９５ｃ，２９５ｃ 内周部材
１９５ｄ，２９５ｄ 外連結部
１９５ｅ，２９５ｅ 内連結部
２９６ 動圧機構

Claims (12)

1. 密閉容器内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を収容し、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、前記主軸受のスラスト面に配設された支持部材とを備え、前記支持部材は、前記スラスト面に平行な略同一平面上に配置された外周部材と中間部材および内周部材とを有し、前記中間部材に対して前記外周部材と前記内周部材とを異なる方向に傾斜可能とした密閉型圧縮機。
2. 前記中間部材に対して前記外周部材が傾斜可能に連結する外連結部と、前記中間部材に対して前記内周部材が前記外周部材の傾斜方向と直交する方向に傾斜可能に連結する内連結部とを備えた請求項１に記載の密閉型圧縮機。
3. 外連結部および内連結部は、外周部材と中間部材および内周部材と同一平面上で、かつ支持部材の中心に対して対称位置にそれぞれ１対ずつ配設され、前記外連結部を結ぶ軸線と前記内連結部を結ぶ軸線とが直交するように配設された請求項２に記載の密閉型圧縮機。
4. 外連結部および内連結部は、一方がスラスト面に当接し他方がシャフトに当接して形成されるか、または、一方がスラスト面に当接し他方が回転子に当接して形成される請求項２または３に記載の密閉型圧縮機。
5. 外連結部または内連結部は、支持部材の中心に対して半径方向に延出した１対の腕部で形成される請求項１から３のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。
6. 支持部材が弾性変形することで、前記シャフトの軸方向の荷重に対する弾性力を保持する請求項５に記載の密閉型圧縮機。
7. 外周部材、中間部材、内周部材、外連結部、内連結部の全てが、板状の薄板に一体に形成された請求項５または６に記載の密閉型圧縮機。
8. 外連結部または内連結部は、円筒状の回転軸と前記回転軸を軸支する回転軸支持部で形成される請求項２または３に記載の密閉型圧縮機。
9. 外連結部または内連結部は、球面と球面を回転自在に支持する球面支持部で形成される請求項１から３のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。
10. スラスト面に、転がり軸受を配設した請求項１から９のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。
11. 外周部材とスラスト面との間に転がり軸受を配設し、支持部材に潤滑油を供給する給油機構を備えた請求項１０に記載の密閉型圧縮機。
12. スラスト面に、シャフトの回転により油膜圧力が発生する動圧機構を形成した請求項１から１１のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。