JP4935903B2 - 圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、冷凍冷蔵装置等に用いられる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、並びに信頼性を高めることが望まれている。

従来、この種の圧縮機は、効率向上を目的にスラストボールベアリングを採用し、シャフトを主軸受に対して自由に回転できる構造にしている（例えば、特許文献１参照）。

以下、図面を参照しながら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である。密閉容器１内には、固定子５２および回転子５４からなる電動要素２と、電動要素２により回転駆動される圧縮要素４とがそれぞれ収納され、底部に潤滑油６を貯留している。電動要素２と圧縮要素４とは一体に組み立てられて圧縮機構８を形成し、圧縮機構８は複数のコイルばね（図示せず）により密閉容器１内に弾性的に支持されている。

圧縮要素４を構成するシリンダブロック２０には、円筒状の圧縮室２２が形成され、ピストン２４が圧縮室２２内に往復自在に嵌入されている。シリンダブロック２０の上部には軸受２６が固定され、軸受２６の上方にはスラスト面２８が形成されている。

シャフト３０は、軸受２６に鉛直方向に軸支され外周に螺旋状の給油溝３２を有する主軸部３４と、その下方に形成された偏芯軸部３６とを備えており、偏芯軸部３６とピストン２４とは連結機構４４により連結されている。

また、偏芯軸部３６の下端３８に形成された給油孔（図示せず）にパイプ状の給油管４２が圧入され、給油管４２は一端が給油孔から螺旋状の給油溝３２に連通している。

電動要素２は、シリンダブロック２０の上方に固定された固定子５２と、シャフト３０の主軸部３４に焼嵌め等で固定された回転子５４とから構成されている。

回転子５４の回転子鉄心５３の中心位置は、固定子５２の固定子鉄心５１の中心位置とほぼ同じ高さになるように組み立てられている。

また図１１は、従来の圧縮機の要部拡大図である。スラストボールベアリング６０は、複数のボール６２と、ボール６２を保持するホルダー部６４と、ボール６２の上下に各々配設された上レース６６および下レース６８とを備えている。上レース６６は回転子５４の凹部であるカウンターボア５６内のボア平面５８と接し、下レース６８は軸受２６のスラスト面２８と接している。複数のボール６２は、上レース６６と下レース６８とにそれぞれ接触しながら転動している。

以上のように構成された圧縮機について、以下その動作を説明する。

電動要素２に外部電源より通電されると、回転子５４が回転する。これに伴ってシャフト３０が回転し、偏芯軸部３６の回転運動が連結機構４４を介してピストン２４に伝えられることで、ピストン２４は圧縮室２２内で往復運動を行い、圧縮要素４が所定の圧縮動作を行う。

それにより、冷媒ガスは冷却システム（図示せず）から圧縮室２２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。

このとき給油管４２は、遠心力により潤滑油６を汲み上げ、各摺動部（図示せず）を潤滑し、その一部は螺旋状の給油溝３２からスラスト面２８に供給され、スラストボールベアリング６０を潤滑する。

シャフト３０と回転子５４との重量は、スラストボールベアリング６０で支えられる。そしてシャフト３０の回転時は、ボール６２が上レース６６と下レース６８との間で転がるため、シャフト３０を回転させるトルクはスラストすべり軸受に比べて小さくなる。そのため、スラスト軸受での損失を小さくすることができ、入力が低減されて、高い効率を得ることができる。

しかしながら上記従来の構成では、スラストボールベアリング６０を構成する下レース６８とボール６２との間のすべりや、下レース６８と下レース６８が接している軸受２６のスラスト面２８とのすべりに起因して下レース６８、ボール６２、および軸受２６のスラスト面２８が摩耗する可能性があった。

また下レース６８、ボール６２、および軸受２６のスラスト面２８の摩耗に起因して、圧縮機の入力が増加して効率が低下したり、摩耗粉が潤滑油６とともに各摺動部に導かれて信頼性が低下する可能性があった。

特開昭６１−５３４７４号公報

本発明は、密閉容器内に潤滑油を貯溜するとともに、固定子および回転子を備えた電動要素と、電動要素によって駆動され電動要素の下方に配置された圧縮要素とを収容した圧縮機であって、圧縮要素は偏芯軸部および回転子が固定される主軸部を備えたシャフトと、圧縮室を備えたシリンダブロックと、圧縮室内で往復運動するピストンと、ピストンと偏芯軸部とを連結する連結機構と、シリンダブロックに設けられ主軸部を軸支する軸受と、軸受の端面である軸受端面と回転子との間に設けられたスラストボールベアリングとを備え、スラストボールベアリングは、複数のボールと、ボールを保持するホルダー部と、ボールの上下に各々配設される上レースおよび下レースとを備え、下レースの回転を規制する回転規制部を設け、軸受端面に下レースの下面が接触するスラスト面を形成した構成である。

このような構成の圧縮機は、運転時において下レースの回転を防止し、下レースとボールとのすべり、または下レースと軸受とのすべりに起因する摩耗の発生を防止することができる。そして、下レースとボール及び下レースと軸受との接触部において、入力の増加や摩耗を抑制することができるので、入力の増加を抑えた高効率で信頼性の高い圧縮機を提供できる。

本発明の実施の形態１における圧縮機の縦断面図 同圧縮機の要部拡大図 同圧縮機の要部拡大図 同圧縮機の下レースの斜視図 同圧縮機の軸受切り欠き部の拡大図 本発明の実施の形態２における圧縮機の縦断面図 同圧縮機の要部拡大図 同圧縮機の下レースの斜視図 同圧縮機の軸受端面の拡大斜視図 従来の圧縮機の縦断面図 同圧縮機の要部拡大図

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における圧縮機の縦断面図である。密閉容器１０１内には、固定子１５２と回転子１５４とからなる電動要素１０２と、電動要素１０２により回転駆動され電動要素１０２の下方に配置される圧縮要素１０４とがそれぞれ収納され、底部に潤滑油１０６を貯留している。電動要素１０２と圧縮要素１０４とは一体に組み立てられて圧縮機構１０８を形成し、圧縮機構１０８は複数のコイルばね（図示せず）により密閉容器１０１内に弾性的に支持されている。

圧縮要素１０４は少なくとも、シャフト１３０と、シリンダブロック１２０と、ピストン１２４と、連結機構１４４と、軸受１２６と、スラストボールベアリング１６０とを備えている。シリンダブロック１２０には、円筒状の圧縮室１２２が形成され、ピストン１２４が圧縮室１２２内で往復運動する。

シャフト１３０は、軸受１２６に鉛直方向に軸支され外周に螺旋状の給油溝１３２を有する主軸部１３４と、その下方に形成された偏芯軸部１３６を備えている。ここでシャフト１３０は、偏芯軸部１３６および回転子１５４が固定される主軸部１３４を備えている。また軸受１２６は、シリンダブロック１２０に設けられ、主軸部１３４を軸支する。偏芯軸部１３６とピストン１２４とは、連結機構１４４により連結されている。

また、偏芯軸部１３６の下端１３８に形成された給油孔（図示せず）にパイプ状の給油管１４２が圧入され、給油管１４２の一端が給油孔から螺旋状の給油溝１３２に連通している。

電動要素１０２は、シリンダブロック１２０の上方に固定された固定子１５２と、シャフト１３０の主軸部１３４に焼嵌め等で固定された回転子１５４とから構成されている。

回転子１５４の回転子鉄心１５３の中心位置は、固定子１５２の固定子鉄心１５１の中心位置とほぼ同じ高さになるように組み立てられている。

図２は、本発明の実施の形態１における圧縮機の要部拡大図である。回転子１５４の凹部であるカウンターボア１５６内のボア平面１５８と、スラスト面１８４との間には、シャフト１３０や回転子１５４の自重を支持するため、スラストボールベアリング１６０が配設されている。すなわちスラストボールベアリング１６０は、軸受１２６の端面である軸受端面１８０と、回転子１５４との間に設けられている。

スラストボールベアリング１６０は、複数のボール１６２と、ボール１６２を保持するホルダー部１６４と、ボール１６２の上下に各々配設された上レース１６６と下レース１６８とを備え、下レース１６８の回転を規制する回転規制部を設けている。上レース１６６は回転子１５４のボア平面１５８と接しており、下レース１６８の下面は軸受端面１８０のスラスト面１８４と接触している。

ボール１６２は、耐摩耗性の高い浸炭焼き入れされた軸受鋼で形成され、表面硬度はＨＲＣ６０〜７０の範囲内である。また、上レース１６６および下レース１６８は、回転子１５４を形成している電磁鋼板や軸受１２６を形成しているアルミニウムの鋳物よりも表面硬度が高く、耐摩耗性の高い熱処理された炭素鋼で形成されている。そして、焼き入れを施すなどして、表面硬度がＨＲＣ５８〜６８の範囲内に確保されるように製造されている。

またボール１６２が接する転送面においては、３０ミクロン以下の平面度を確保している。ボール１６２の表面硬度は、上レース１６６および下レース１６８の表面硬度よりもわずかに高く設定されている。

図３は、本発明の実施の形態１における圧縮機の要部拡大図である。シリンダブロック１２０の上部には、軸受１２６が固定されている。軸受１２６の上方の軸受端面１８０には、軸受１２６の外周側に下レース１６８の外周方向への動きを規制する外周壁１８２と、下レース１６８の下面が接触するスラスト面１８４が形成されている。またスラスト面１８４は、外周壁１８２と垂直に形成されている。

スラスト面１８４に対する外周壁１８２の高さは、配設された下レース１６８の板厚より低く、かつ下レース１６８の板厚の１／２以上になるように形成されている。外周壁１８２の内径と下レース１６８の外径とのクリアランスＡは、下レース１６８の内径と主軸部１３４の外径とのクリアランスｃより小さくなるように構成している。

下レース１６８は、下面が軸受端面１８０のスラスト面１８４に接触するように設置されている。そして本発明の実施の形態１における圧縮機の下レースの斜視図である図４に示すように、下レース１６８の外周部から外側に突出した下レース突起部１９０を複数備えている。また軸受１２６の軸受端面１８０には、下レース突起部１９０を係止する軸受切り欠き部１８６が設けられている。

図５は、実施の形態１における圧縮機の軸受切り欠き部の拡大図である。軸受端面１８０には、外周壁１８２とスラスト面１８４とを貫通するように、軸受切り欠き部１８６を備えている。

軸受切り欠き部１８６は、加工またはダイカストにて形成され、給油溝１３２により汲み上げられる潤滑油が流出しない軸受端面１８０の外周側に、かつスラスト面１８４より深くなるように形成されている。すなわち軸受切り欠き部１８６は、軸受１２６の内周部と連通していない。

スラスト面１８４の外周端には、スラスト面１８４の加工と同時に、スラスト面１８４から遠ざかる方向に傾斜した傾斜面または傾斜曲面形状の加工逃げ部１８８を設けている。そして、下レース突起部１９０と軸受切り欠き部１８６とから下レース１６８の回転を規制する回転規制部を構成している。

以上のように構成された圧縮機について、以下その動作ならびに作用を説明する。

図１に示す電動要素１０２に外部電源（図示せず）より通電されると、回転子１５４が回転する。そしてシャフト１３０が回転し、偏芯軸部１３６の回転運動が連結機構１４４を介してピストン１２４に伝えられることでピストン１２４は、圧縮室１２２内で往復運動を行い、圧縮要素１０４が所定の圧縮動作を行う。

これにより、冷媒ガスは冷却システム（図示せず）から圧縮室１２２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。

このとき給油管１４２は、遠心力により潤滑油１０６を汲み上げ、各摺動部を潤滑し、その一部は螺旋状の給油溝１３２からスラスト面１８４に供給されスラストボールベアリング１６０を潤滑する。

図２に示すシャフト１３０と回転子１５４との重量は、スラストボールベアリング１６０で支えられる。シャフト１３０が回転する際、ボール１６２が上レース１６６と下レース１６８との間で転がるため、シャフト１３０を回転させるトルクはスラストすべり軸受に比べて小さくなる。そのため、軸受１２６での損失を小さくすることができ、入力が低減して、高い効率を得ることができる。

次に下レース１６８の回転を規制することにより、下レース１６８とボール１６２との間で発生するすべりに起因する下レース１６８およびボール１６２の摩耗の発生を抑制するメカニズムについて説明する。

回転子鉄心１５３の中心位置は、固定子鉄心１５１の中心位置とほぼ同じ高さになるように組み立てられている。

そのためスラストボールベアリング１６０および下レース１６８には、シャフト１３０と回転子１５４との重量がかかっている。またスラストボールベアリング１６０および下レース１６８は、回転子１５４のボア平面１５８と軸受１２６のスラスト面１８４との間に挟みこまれている。これらの事より、ボール１６２と下レース１６８との間に発生する摩擦力より、下レース１６８と軸受１２６のスラスト面１８４との間に発生する摩擦力が大きくなるので、下レース１６８が回転することはない。その結果、ボール１６２と下レース１６８との間にすべりが生じることがなく、ボール１６２の安定した転動が得られる。

また、組み立て時のばらつきにより回転子鉄心１５３の中心位置が固定子鉄心１５１の中心位置より高い位置で組み立てられる場合がある。この場合、回転子１５４に生じる磁気吸引力、すなわち固定子１５２に対して回転子１５４の磁気中心が上方にずれているため、磁気中心が一致するように回転子１５４を下方に引き戻す力が作用する。

そして、スラストボールベアリング１６０および下レース１６８にはシャフト１３０と回転子１５４との重量がかかるとともに、回転子１５４を下方に引き戻す力により回転子１５４のボア平面１５８と軸受１２６のスラスト面１８４との間にさらに強く挟みこまれる。そのためボール１６２と下レース１６８との間に発生する摩擦力より、下レース１６８と軸受１２６のスラスト面１８４との間に発生する摩擦力がさらに大きくなるので、下レース１６８が回転することはない。

その結果、ボール１６２と下レース１６８との間にすべりが生じることがなく、ボール１６２の安定した転動が得られる。

また、回転子鉄心１５３の中心位置が固定子鉄心１５１の中心位置より低い位置で組み立てられた場合、回転子１５４に生じる磁気吸引力、すなわち固定子１５２に対して回転子１５４の磁気中心が下方にずれているため、磁気中心が一致するように回転子１５４を上方に引き上げる力が作用する。

そして、スラストボールベアリング１６０および下レース１６８にはシャフト１３０と回転子１５４との重量がかかるとともに、回転子１５４を上方に引き上げる力がかかる。それらの重量より回転子１５４を上方に引き上げる力が大きいとき、ボール１６２と下レース１６８との間に発生する摩擦力より、下レース１６８と軸受１２６のスラスト面１８４との間に発生する摩擦力が必ずしも大きくならないので下レース１６８が回転してしまう可能性がある。

その結果、ボール１６２と下レース１６８との間にはすべりが生じ、ボール１６２の安定した転動が得られないので、ボール１６２および下レース１６８にすべりに起因した摩耗が発生する。

しかしながら本発明の実施の形態１においては、下レース１６８は、下面が軸受端面１８０のスラスト面１８４に接触するように設置されるとともに、下レース１６８の外周部から外側に突出した下レース突起部１９０を複数備えている。このように下レース突起部１９０と、軸受端面１８０に設けられた下レース突起部１９０を係止する軸受切り欠き部１８６とを備えた回転規制部が構成されているので、下レース１６８が回転することがない。

その結果、ボール１６２と下レース１６８との間にすべりを生じることがないのでボール１６２の安定した転動が得られ、入力の増加や摩耗を抑制することができ、入力の増加を抑えた高効率で信頼性の高い圧縮機となる。

そして下レース１６８の外周部に下レース突起部１９０が設けられているので、下レース１６８のボール１６２が転動する転走面が広くとれ、さらにボール１６２の安定した転動が得られ、入力の増加や摩耗を抑制することができ、スラストボールベアリング１６０の高い信頼性が得られる。

また軸受１２６の上方の軸受端面１８０には、軸受１２６の外周側に外周壁１８２がスラスト面１８４と垂直に形成されている。

そして、下レース１６８の外径と外周壁１８２の内径とのクリアランスＡが、下レース１６８の内径と主軸部１３４の外径とのクリアランスｃよりも小さいので、下レース１６８は主軸部１３４に接触する前に下レース１６８の外周面と外周壁１８２の内周面とが接触する。つまり、下レース１６８の外側を囲う外周壁１８２により、下レース１６８の内周面が回転する主軸部１３４の外周面に接触しない位置に配設される。

従って、下レース１６８の水平方向の過大な動きを規制することができるので、下レース１６８が主軸部１３４を傷付けて摩耗粉を発生させることがない。そのため、入力の増加や摩耗を抑制することができるので、入力の増加を抑えた高効率で信頼性の高い圧縮機となる。

また、軸受１２６の上方の軸受端面１８０に形成された外周壁１８２の高さは、配設された下レース１６８の高さより低く、かつスラスト面１８４の高さに下レース１６８の板厚の１／２を加えた高さ以上になるように形成されている。

そのため、軸受１２６のスラスト面１８４に接触するように設けられた下レース１６８は、圧縮機の運転中や輸送時の振動により外周壁１８２に乗り上げて、下レース１６８が傾くことを防止できる。またホルダー部１６４と外周壁１８２との接触による入力の増加や、騒音の増大を防止することができる。そして、ボール１６２の安定した転動が得られ、ボール１６２の片当たりに起因する下レース１６８や、ボール１６２の摩耗などを防止できるので、効率が高く信頼性の高い圧縮機となる。

また軸受端面１８０には、外周壁１８２とスラスト面１８４とを貫通するように軸受切り欠き部１８６を備え、その深さは軸受１２６のスラスト面１８４より深くなるように形成されている。

そのため、軸受切り欠き部１８６を形成しても軸受１２６のスラスト面１８４の平面度が保つことができ、下レース１６８が傾くことを防止でき、ボール１６２は安定した転動となる。その結果、ボール１６２の不安定な転動に伴う入力の増加、ボール１６２の片当たりに起因する下レース１６８、およびボール１６２の摩耗などを防止することができ、効率が高く信頼性の高い圧縮機となる。

また、給油管１４２により遠心力にて汲み上げられた潤滑油１０６が主軸部１３４の外周に設けられた螺旋状の給油溝１３２を通ってスラスト面１８４に供給されスラストボールベアリング１６０が潤滑する。軸受切り欠き部１８６は軸受端面１８０の外周側のみに形成されているため、軸受１２６の内周と軸受切り欠き部１８６とが連通しない。そのため、シャフト１３０に設けられた給油溝１３２により汲み上げられる潤滑油１０６が、軸受１２６の内周部からスラスト面１８４を潤滑することなく軸受切り欠き部１８６を介して摺動部の外部に流出することを防止できる。

その結果、スラストボールベアリング１６０の周囲の摺動部に、十分に潤滑油１０６を供給することができ、潤滑油１０６の不足による入力の増加、下レース１６８およびボール１６２の摩耗などを防止することができ、効率が高く信頼性の高い圧縮機となる。

また、軸受端面１８０の上方に設けられたスラスト面１８４の外周端に加工逃げ部１８８を設けたことで、軸受１２６のスラスト面１８４の外周端に凸部を無くしている。

その結果、凸部に下レース１６８が乗り上げて下レース１６８が傾くことを防止することができ、ボール１６２の安定した転動が得られる。そのためボール１６２の不安定な転動に伴う入力の増加、ボール１６２の片当たりに起因する下レース１６８およびボール１６２の摩耗などを防止することができ、効率が高く信頼性の高い圧縮機となる。

なお本発明の実施の形態１において、電動要素１０２の下方に圧縮要素１０４が配置され、圧縮要素１０４を構成するシリンダブロック１２０の上部に固定された軸受１２６の軸受端面１８０に、下レース１６８の回転を規制する回転規制部を設けた例で説明した。しかし、電動要素１０２の上方に圧縮要素１０４が配置され、スラストボールベアリング１６０を使用した構造の圧縮機でも、効率が高く信頼性の高い圧縮機となる。

（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２における圧縮機の縦断面図である。密閉容器２０１内には、固定子２５２と回転子２５４とからなる電動要素２０２と、電動要素２０２により回転駆動され電動要素１０２の下方に配置される圧縮要素２０４とがそれぞれ収納され、底部に潤滑油２０６を貯留している。電動要素２０２と圧縮要素２０４とは一体に組み立てられて圧縮機構２０８を形成し、圧縮機構２０８は複数のコイルばね（図示せず）により密閉容器２０１内に弾性的に支持されている。

圧縮要素２０４は少なくとも、シャフト２３０と、シリンダブロック２２０と、ピストン２２４と、連結機構２４４と、軸受２２６と、スラストボールベアリング２６０とを備えている。圧縮要素２０４を構成するシリンダブロック２２０には、円筒状の圧縮室２２２が形成され、ピストン２２４が圧縮室２２２内で往復運動する。

シャフト２３０は、軸受２２６に鉛直方向に軸支され外周に螺旋状の給油溝２３２を有する主軸部２３４と、その下方に形成された偏芯軸部２３６を備えている。ここでシャフト２３０は、偏芯軸部２３６および回転子２５４が固定される主軸部２３４を備えている。また軸受２２６は、シリンダブロック２２０に設けられ、主軸部２３４を軸支する。偏芯軸部２３６とピストン２２４とは、連結機構２４４により連結されている。

また、偏芯軸部２３６の下端２３８に形成された給油孔（図示せず）にパイプ状の給油管２４２が圧入され、給油管２４２の一端が給油孔から螺旋状の給油溝２３２に連通している。

電動要素２０２は、シリンダブロック２２０の上方に固定された固定子２５２と、シャフト２３０の主軸部２３４に焼嵌め等で固定された回転子２５４とから構成されている。

回転子２５４の回転子鉄心２５３の中心位置は、固定子２５２の固定子鉄心２５１の中心位置とほぼ同じ高さになるように組み立てられている。

図７は、本発明の実施の形態２における圧縮機の要部拡大図である。回転子２５４の凹部であるカウンターボア２５６内のボア平面２５８と、スラスト面２８４との間には、シャフト２３０や回転子２５４の自重を支持するため、スラストボールベアリング２６０が配設されている。すなわちスラストボールベアリング２６０は、軸受２２６の端面である軸受端面２８０と、回転子２５４との間に設けられている。

スラストボールベアリング２６０は、複数のボール２６２と、ボール２６２を保持するホルダー部２６４と、ボール２６２の上下に各々配設された上レース２６６と下レース２６８とを備え、下レース２６８の回転を規制する回転規制部を設けている。上レース２６６は回転子２５４のボア平面２５８と接しており、下レース２６８は軸受２２６のスラスト面２８４と接している。

ボール２６２は、耐摩耗性の高い浸炭焼き入れされた軸受鋼で形成され、表面硬度はＨＲＣ６０〜７０の範囲内である。また、上レース２６６および下レース２６８は、回転子２５４を形成している電磁鋼板や軸受２２６を形成しているアルミニウムの鋳物よりも表面硬度が高く、耐摩耗性の高い熱処理された炭素鋼で形成されている。そして、焼き入れを施すなどして、表面硬度がＨＲＣ５８〜６８の範囲内に確保されるように製造されている。

またボール２６２が接する転送面においては、３０ミクロン以下の平面度を確保している。ボール２６２の表面硬度は、上レース２６６および下レース２６８の表面硬度よりもわずかに高く設定されている。

図８は、本発明の実施の形態２における圧縮機の下レースの斜視図である。下レース２６８は、下レース切り欠き部２９０ａ、２９０ｂ、２９０ｃを備えている。

図９は、本発明の実施の形態２における圧縮機の軸受端面の拡大斜視図である。軸受２２６の上方の軸受端面２８０の外周部かつ軸受２２６の長さ方向に複数の軸受突起部２８６ａ、２８６ｂ、２８６ｃが形成されている。スラスト面２８４は、軸受２２６の長さ方向に延びる軸受突起部２８６ａ、２８６ｂ、２８６ｃと垂直に形成されている。ここで軸受突起部２８６ａ、２８６ｂ、２８６ｃは、下レース２６８の外周方向への動きを規制する。

軸受突起部２８６ａ、２８６ｂ、２８６ｃは、加工またはダイカストにて、それぞれの位置が軸受２２６の円周方向の非等角の位置になるように形成されている。非等角の位置とは、軸受突起部２８６ａと軸受突起部２８６ｂ、軸受突起部２８６ｂと軸受突起部２８６ｃ、及び軸受突起部２８６ｃと軸受突起部２８６ａとの間の成す角度をそれぞれＰ、Ｑ、Ｒとするとき、Ｐ≠Ｑ≠Ｒである。

また図８に示す下レース２６８は、下面が軸受端面２８０のスラスト面２８４に接触するように設置される。軸受突起部２８６ａ、２８６ｂ、２８６ｃに対応する下レース２６８の円周方向の同位置に、下レース切り欠き部２９０ａ、２９０ｂ、２９０ｃを備えている。そして、軸受突起部２８６ａ、２８６ｂ、２８６ｃと、軸受突起部２８６ａ、２８６ｂ、２８６ｃに係止される下レース切り欠き部２９０ａ、２９０ｂ、２９０ｃとから回転規制部を構成している。

以上のように構成された圧縮機について、以下その動作と作用を説明する。

図６に示す電動要素２０２に外部電源（図示せず）より通電されると、回転子２５４が回転する。そしてシャフト２３０が回転し、偏芯軸部２３６の回転運動が連結機構２４４を介してピストン２２４に伝えられることでピストン２２４は、圧縮室２２２内で往復運動を行い、圧縮要素２０４が所定の圧縮動作を行う。

これにより、冷媒ガスは冷却システム（図示せず）から圧縮室２２２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。

このとき給油管２４２は、遠心力により潤滑油２０６を汲み上げ、各摺動部を潤滑し、その一部は螺旋状の給油溝２３２からスラスト面２８４に供給されスラストボールベアリング２６０を潤滑する。

図７に示すシャフト２３０と回転子２５４との重量は、スラストボールベアリング２６０で支えられる。シャフト２３０が回転する際、ボール２６２が上レース２６６と下レース２６８との間で転がるため、シャフト２３０を回転させるトルクはスラストすべり軸受に比べて小さくなる。そのため、軸受２２６での損失を小さくすることができ、入力が低減して、高い効率を得ることができる。

次に下レース２６８の回転を規制することにより、下レース２６８とボール２６２との間で発生するすべりに起因する下レース２６８およびボール２６２の摩耗の発生を抑制するメカニズムについて説明する。

回転子鉄心２５３の中心位置は、固定子鉄心２５１の中心位置とほぼ同じ高さになるように組み立てられている。

そのため、スラストボールベアリング２６０および下レース２６８には、シャフト２３０と回転子２５４との重量がかかっている。またスラストボールベアリング２６０および下レース２６８は、回転子２５４のボア平面２５８と軸受２２６のスラスト面２８４との間に挟みこまれている。これらの事より、ボール２６２と下レース２６８との間に発生する摩擦力より、下レース２６８と軸受２２６のスラスト面２８４との間に発生する摩擦力が大きくなるので、下レース２６８が回転することはない。その結果、ボール２６２と下レース２６８との間にすべりが生じることがなく、ボール２６２の安定した転動が得られる。

また、組み立て時のばらつきにより回転子鉄心２５３の中心位置が固定子鉄心２５１の中心位置より高い位置で組み立てられる場合がある。この場合、回転子２５４に生じる磁気吸引力、すなわち固定子２５２に対して回転子２５４の磁気中心が上方にずれているため、磁気中心が一致するように回転子２５４を下方に引き戻す力が作用する。

そして、スラストボールベアリング２６０および下レース２６８にはシャフト２３０と回転子２５４との重量がかかるとともに、回転子２５４を下方に引き戻す力により回転子２５４のボア平面２５８と軸受２２６のスラスト面２８４との間にさらに強く挟みこまれる。そのためボール２６２と下レース２６８との間に発生する摩擦力より、下レース２６８と軸受２２６のスラスト面２８４との間に発生する摩擦力がさらに大きくなるので、下レース２６８が回転することはない。

その結果、ボール２６２と下レース２６８との間にすべりが生じることがなく、ボール２６２の安定した転動が得られる。

また、回転子鉄心２５３の中心位置が固定子鉄心２５１の中心位置より低い位置で組み立てられた場合、回転子２５４に生じる磁気吸引力、すなわち固定子２５２に対して回転子２５４の磁気中心が下方にずれているため、磁気中心が一致するように回転子２５４を上方に引き上げる力が作用する。

そして、スラストボールベアリング２６０および下レース２６８にはシャフト２３０と回転子２５４との重量がかかるとともに、回転子２５４を上方に引き上げる力がかかる。それらの重量より回転子２５４を上方に引き上げる力が大きいとき、ボール２６２と下レース２６８との間に発生する摩擦力より、下レース２６８と軸受２２６のスラスト面２８４との間に発生する摩擦力が必ずしも大きくならないので下レース２６８が回転してしまう可能性がある。

その結果、ボール２６２と下レース２６８との間にはすべりが生じ、ボール２６２の安定した転動が得られないので、ボール２６２および下レース２６８にすべりに起因した摩耗が発生する。

しかしながら本発明の実施の形態２においては、下レース２６８は、下面が軸受端面２８０のスラスト面２８４に接触するように設置されるとともに、軸受突起部２８６ａ、２８６ｂ、２８６ｃに対応する位置に下レース切り欠き部２９０ａ、２９０ｂ、２９０ｃを備えている。そして下レース切り欠き部２９０ａ、２９０ｂ、２９０ｃに対応する位置で軸受突起部２８６ａ、２８６ｂ、２８６ｃに係止される回転規制部を備えているので、下レース２６８が回転することがない。

その結果、ボール２６２と下レース２６８との間にすべりを生じることがないのでボール２６２の安定した転動が得られ、入力の増加や摩耗を抑制することができ、入力の増加を抑えた高効率で信頼性の高い圧縮機となる。

そして、下レース２６８は切り欠き部２９０ａ、２９０ｂ、２９０ｃを備えているので、下レース２６８をプレスにて打ち抜く際に余分なブランク材の量を低減することができ、下レース２６８の材料コストを抑制できる。

また、軸受突起部２８６ａ、２８６ｂ、２８６ｃと下レース切り欠き部２９０ａ、２９０ｂ、２９０ｃとは、それぞれ軸受２２６と下レース２６８との円周方向の非等角の同位置に形成される。そのため軸受突起部２８６ａ、２８６ｂ、２８６ｃと下レース切り欠き部２９０ａ、２９０ｂ、２９０ｃとを組み合わせる際に、下レース２６８の決まった一方の面が必ずボール２６２と当接する側となるようにしか組み立てられない。

その結果、少なくともボール２６２と当接する下レース２６８の一面のみ面粗度を確保すればよいので、下レース２６８の製造工程を簡略化でき、製造コストを安価に、また生産性を向上できる。

また下レース２６８は主軸部２３４に接触する前に下レース切り欠き部２９０ａ、２９０ｂ、２９０ｃと軸受突起部２８６ａ、２８６ｂ、２８６ｃの少なくともいずれかの組み合わせが接触する。つまり、軸受突起部２８６ａ、２８６ｂ、２８６ｃにより、下レース２６８の内周面が回転する主軸部２３４の外周面に接触しない位置に配設される。

従って、下レース２６８の水平方向の過大な動きを規制することができるので、下レース２６８が主軸部２３４を傷付けて摩耗粉を発生させることがない。そのため、入力の増加や摩耗を抑制することができるので、入力の増加を抑えた高効率で信頼性の高い圧縮機となる。

なお本発明の実施の形態２において、電動要素２０２の下方に圧縮要素２０４が配置され、圧縮要素２０４を構成するシリンダブロック２２０の上部に固定された軸受２２６の軸受端面２８０に、下レース２６８の回転を規制する回転規制部を設けた例で説明した。しかし、電動要素２０２の上方に圧縮要素２０４が配置され、スラストボールベアリング２６０を使用した構造の圧縮機でも、上述と同様の効果が得られる。

なお本発明の実施の形態１において、下レース突起部１９０と軸受切り欠き部１８６とは、それぞれ下レース１６８と軸受１２６との円周方向の非等角の同位置に形成してもよい。そのため下レース突起部１９０と軸受切り欠き部１８６とを組み合わせる際に、下レース１６８の決まった一方の面が必ずボール１６２と当接する側となるようにしか組み立てられない。

その結果、少なくともボール１６２と当接する下レース１６８の一面のみ面粗度を確保すればよいので、下レース１６８の製造工程を簡略化でき、製造コストを安価に、また生産性を向上できる。

以上のように、本発明にかかる圧縮機は、下レースの回転を規制する回転規制部を設けたことで、入力の増加を抑えた高効率で高信頼性の圧縮機を提供することができるので、自販機、冷凍ショーケース、除湿機などの用途にも適用できる。

１０１，２０１ 密閉容器
１０２，２０２ 電動要素
１０４，２０４ 圧縮要素
１０６，２０６ 潤滑油
１２０，２２０ シリンダブロック
１２２，２２２ 圧縮室
１２４，２２４ ピストン
１２６，２２６ 軸受
１３０，２３０ シャフト
１３４，２３４ 主軸部
１３６，２３６ 偏芯軸部
１４４，２４４ 連結機構
１５２，２５２ 固定子
１５４，２５４ 回転子
１６０，２６０ スラストボールベアリング
１６２，２６２ ボール
１６４，２６４ ホルダー部
１６６，２６６ 上レース
１６８，２６８ 下レース
１８０，２８０ 軸受端面
１８２ 外周壁
１８４，２８４ スラスト面
１８６ 軸受切り欠き部
１８８ 加工逃げ部
１９０ 下レース突起部
２８６ａ，２８６ｂ，２８６ｃ 軸受突起部
２９０ａ，２９０ｂ，２９０ｃ 下レース切り欠き部

Claims (4)

1. 密閉容器内に潤滑油を貯溜するとともに、固定子および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前記電動要素の下方に配置された圧縮要素とを収容した圧縮機であって、
   前記圧縮要素は偏芯軸部および前記回転子が固定される主軸部を備えたシャフトと、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芯軸部とを連結する連結機構と、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軸受と、前記軸受の端面である軸受端面と前記回転子と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、複数のボールと、前記ボールを保持するホルダー部と、前記ボールの上下に各々配設される上レースおよび下レースとを備え、前記下レースの回転を規制する回転規制部を設け、
   前記軸受端面に、前記下レースの下面が接触するスラスト面を形成し、前記回転規制部は、前記下レースの外周部から外側に突出した下レース突起部と、前記軸受端面に設けられ前記下レース突起部を係止する軸受切り欠き部とから構成され前記軸受切り欠き部は、前記軸受端面の外周側に形成され、前記軸受の内周部と連通していないことを特徴とする圧縮機。
2. 前記軸受切り欠き部は、前記スラスト面より深い位置にまで形成されている請求項１に記載の圧縮機。
3. 前記下レース突起部と前記軸受切り欠き部とは、それぞれ前記下レースと前記軸受との円周方向の非等角の同位置に形成された請求項１に記載の圧縮機。
4. 前記スラスト面の外周端に加工逃げ部を設けた請求項１に記載の圧縮機。

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