JP6010762B2 - 密閉型圧縮機およびそれを備える冷蔵庫 - Google Patents

Description

本発明は、密閉型圧縮機およびそれを備える冷蔵庫に関し、特に、冷凍サイクルシステムなどのヒートポンプサイクルに用いられる密閉型圧縮機およびそれを備える冷蔵庫に関する。

従来、回転するシャフトとそれを軸方向に支持するシリンダブロックとの間における、回転に伴うエネルギーロスの低減を図った密閉圧縮機が知られている。たとえば、特許文献１に示す密閉圧縮機では、シリンダブロックは、シリンダおよびラジアル軸受ハブにより構成され、ラジアル軸受ハブでクランクシャフトをその径方向に支持している。クランクシャフトは、その下部が電動機のロータに固定され、その上部に偏心部を有している。偏心部は、アキシアル転がり軸受を介してラジアル軸受ハブの上部環状面により軸方向に支持されている。アキシアル転がり軸受は、複数のボールと、ボールを保持する円形ゲージと、ボールを上下方向において挟む上部環状レースおよび下部環状レースと、下部環状レースの下面側に配される支持手段とにより構成されている。支持手段は、上部接触面および下部接触面を含み、これらにより下部環状レースおよびラジアル軸受ハブの上部環状面に対して振動可能に形成されている（例えば、特許文献１参照）。

特表２００５−５００４７６号公報

しかしながら、前記従来の密閉圧縮機では、振動する支持手段によってクランクシャフトが共振する。このため、ロータによりクランクシャフトが高速回転して、クランクシャフトの固有振動数と回転数とが同期すると、クランクシャフトが共振により大きく振動し、密閉圧縮機の騒音が増大する。

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、エネルギーロスおよび騒音を低減し得る密閉型圧縮機およびそれを備える冷蔵庫を提供することを目的とする。

本発明のある態様に係る、密閉型圧縮機は、固定子と、前記固定子に対して回転する回転子と、を含む電動要素と、前記電動要素によって駆動される圧縮要素と、前記電動要素および前記圧縮要素を収容した密閉容器と、を備え、前記圧縮要素は、前記回転子に固定された主軸と、前記主軸に対して偏心した偏心軸と、前記主軸および前記偏心軸を接続するフランジと、を含むシャフトと、前記主軸を回転可能に支持している主軸受と、内部に圧縮室が形成されたシリンダと、を含むシリンダブロックと、前記偏心軸に連結され、前記圧縮室内を往復運動するピストンと、前記フランジと前記主軸受のスラスト面との間に配置されたボールベアリングと、を備え、前記ボールベアリングは、ホルダー部と、前記ホルダー部に保持された複数の転動体と、前記転動体を間に挟んでいる第１レースおよび第２レースと、前記第２レースと前記主軸受のスラスト面との間に配置された弾性を有する支持部材と、を備え、前記回転子および前記シャフトを含むシャフトアッシーの質量がＭであり、前記支持部材のばね定数がＫであり、前記シャフトアッシーの最高回転周波数がＦであるとき、Ｆ＜（１／４π）＊（Ｋ／Ｍ）＾０．５の関係を満たしている。

本発明は、以上に説明した構成を有し、エネルギーロスおよび騒音を低減し得る密閉型圧縮機およびそれを備える冷蔵庫を提供することができるという効果を奏する。

本発明の上記目的、他の目的、特徴、及び利点は、添付図面参照の下、以下の好適な実施態様の詳細な説明から明らかにされる。

本発明の実施の形態１に係る密閉型圧縮機を示す断面図 図１の領域Ａを拡大した図 図２のスラストボールベアリングに用いられる波ワッシャを示す斜視図 図３のシャフトアッシーの周波数応答関数を示すグラフ 本発明の実施の形態２に係る冷蔵庫を概略的に示す断面図

第１の本発明に係る密閉型圧縮機は、固定子と、前記固定子に対して回転する回転子と、を含む電動要素と、前記電動要素によって駆動される圧縮要素と、前記電動要素および前記圧縮要素を収容した密閉容器と、を備え、前記圧縮要素は、前記回転子に固定された主軸と、前記主軸に対して偏心した偏心軸と、前記主軸および前記偏心軸を接続するフランジと、を含むシャフトと、前記主軸を回転可能に支持している主軸受と、内部に圧縮室が形成されたシリンダと、を含むシリンダブロックと、前記偏心軸に連結され、前記圧縮室内を往復運動するピストンと、前記フランジと前記主軸受のスラスト面との間に配置されたボールベアリングと、を備え、前記ボールベアリングは、ホルダー部と、前記ホルダー部に保持された複数の転動体と、前記転動体を間に挟んでいる第１レースおよび第２レースと、前記第２レースと前記主軸受のスラスト面との間に配置された弾性を有する支持部材と、を備え、前記回転子および前記シャフトを含むシャフトアッシーの質量がＭであり、前記支持部材のばね定数がＫであり、前記シャフトアッシーの最高回転周波数がＦであるとき、Ｆ＜（１／４π）＊（Ｋ／Ｍ）＾０．５の関係を満たしている。

この構成によれば、シャフトの偏心軸と主軸受のスラスト面との間に配置されたボールベアリングにより、シャフトの回転に伴うエネルギーロスを低減することができる。また、Ｆ＜（１／４π）＊（Ｋ／Ｍ）＾０．５の関係を満たすため、支持部材によるシャフトアッシーの共振が防止され、密閉型圧縮機の騒音を低減することができる。

第２の本発明に係る密閉型圧縮機は、第１の発明において、前記支持部材は環状の波ワッシャであり、前記波ワッシャは、前記第２レース側に突出した複数の凸部と前記主軸受のスラスト面側に突出した複数の凸部とが周方向に交互に設けられるように厚み方向に起伏していてもよい。

この構成によれば、環状の波ワッシャの調芯機能および弾性により、ボールの摩耗や塑性変形が防がれ、シャフトの回転に伴うエネルギーロスの低減がさらに図られる。

第３の本発明に係る密閉型圧縮機は、第２の発明において、前記波ワッシャがばね鋼で形成され、前記主軸の直径がｄであり、前記波ワッシャの厚み寸法がｔであるとき、０．１ｄ＜ｔ＜０．３ｄの関係を満たしていてもよい。この構成によれば、波ワッシャの厚み寸法が抑えられつつ、弾性が維持される。

第４の本発明に係る密閉型圧縮機は、第１〜第３のいずれか１つの発明において、前記電動要素は、電源から当該電動要素に供給される電力の周波数を調整するインバータを用いて、複数の運転周波数で駆動されてもよい。この構成によれば、複数の運転周波数で電
動要素が運転されても、支持部材によるシャフトアッシーの共振が防止される。

第５の本発明に係る冷蔵庫は、第１〜第４のいずれか１つの密閉型圧縮機を備える。この構成によれば、密閉型圧縮機における支持部材によるシャフトアッシーの共振が防止されるため、冷蔵庫の騒音および振動を低減することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。

なお、以下では全ての図面を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。

（実施の形態１）
図１は、密閉型圧縮機１００を示す断面図である。なお、説明の便宜上、シャフト１１８の主軸１２０の軸に対して平行な方向を縦方向と称し、縦方向に対して直交する方向を横方向と称する。

密閉型圧縮機１００は、図１に示すように、圧縮機本体１０６およびこれを収容する密閉容器１０２を備え、圧縮機本体１０６によって作動流体を高温高圧状態にして密閉容器１０２から吐出する装置である。圧縮機本体１０６は、電動要素１１０と、これにより駆動される圧縮要素１１２とで構成され、たとえば、サスペンションスプリング１０８によって弾性的に支持されている。

密閉容器１０２には潤滑油１０４および作動流体が封入されている。潤滑油１０４は、圧縮要素１１２における作動の潤滑に用いられ、密閉容器１０２の底部に貯留されている。作動流体としては、たとえば、地球温暖化係数の低い炭化水素系のＲ６００ａ（イソブタン）などが用いられる。密閉容器１０２には、作動流体を吸引する吸入管１０３と、作動流体を吐出する吐出管１０５とが接続されている。また、密閉容器１０２には、電動要素１１０に接続された電源端子１１３が設けられ、電源端子１１３にインバータ電源（図示せず）が接続されている。

電動要素１１０は、固定子１１４と、固定子１１４に対して回転する回転子１１６とを有している。固定子１１４は、複数の構成部分が略円筒形状に並べられて形成されている。各構成部分は薄板を積層した鉄心に銅製の巻線が巻かれたものである。この巻き線は全ての構成部分において連続し、その両端は電源端子１１３に接続されている。回転子１１６は、その中心に円柱状空間を含む略円筒形状であって、固定子１１４の内側に配置されている。

圧縮要素１１２は、電動要素１１０の上方に配設され、電動要素１１０により駆動されるシャフト１１８を有している。シャフト１１８は円柱形状の主軸１２０を含んでおり、主軸１２０の下端部が回転子１１６の円柱部空間に挿入されて回転子１１６に固定されている。また、主軸１２０には給油機構１２８が設けられている。給油機構１２８としては、たとえば、主軸１２０の下端部に設けられたポンプ部（図示せず）、主軸１２０の内部を貫通する貫通路（図示せず）、主軸１２０の外周面に形成される螺旋溝１２８ａが挙げられる。この主軸１２０の下部およびポンプ部が密閉容器１０２の底部に貯留された潤滑油１０４に浸漬される。貫通路や螺旋溝１２８ａは、圧縮要素１１２の摺動部の近傍へ通じている。

シャフト１１８は、主軸１２０の上方に設けられた偏心軸１２２およびフランジ１７４をさらに含んでいる。偏心軸１２２は、円柱形状であって、その軸が主軸１２０の軸と一致せずに平行に設けられている。フランジ１７４は、主軸１２０の上方に設けられて、下
面が主軸１２０の上端に接続し、かつ、偏心軸１２２の下方に設けられて、上面が偏心軸１２２の下端に接続して、主軸１２０および偏心軸１２２を連結する。フランジ１７４は、たとえば、偏心軸１２２に直交する面において偏心軸１２２を中心とした略扇形状である。主軸１２０はフランジ１７４の中央に接続され、フランジ１７４において略扇形状の弧の部分は主軸１２０から偏心軸１２２と反対の方向へ突出している。フランジ１７４の下方にシリンダブロック１２４の主軸受１２６が配置されている。

シリンダブロック１２４は、主軸受１２６およびシリンダ１３４を有している。主軸受１２６は、縦方向に延びる略円筒形状であって、内部に縦方向の円柱状空間を含む。この縦方向の円柱状空間に主軸１２０が回転可能な状態で挿入されており、主軸受１２６はその内面で主軸１２０を径方向に支持している。また、主軸受１２６は、後述するスラスト面１６０においてスラストボールベアリング１７６を介してフランジ１７４に作用する縦方向の荷重を支持している。このフランジ１７４に作用する縦方向の荷重は、質量Ｍのシャフトアッシー１１８ａの重さに相当する。このシャフトアッシー１１８ａは、主軸１２０、フランジ１７４および偏心軸１２２を含むシャフト１１８と、主軸１２０に固定される回転子１１６とを含む。なお、シャフト１１８や回転子１１６にウェイトが取り付けられている場合、このウェイトもシャフトアッシー１１８ａに含まれる。

シリンダ１３４は、内部に横方向に延びる円柱状空間を含み、その端面にバルブプレート１４６が取り付けられている。バルブプレート１４６が横方向の円柱状空間の一方端を塞ぐことにより、圧縮室１４８がシリンダ１３４の内部に形成される。また、バルブプレート１４６を覆うように、シリンダヘッド１５０がシリンダ１３４の端面に固定され、このバルブプレート１４６とシリンダヘッド１５０との間に吸入マフラ１５２が取り付けられている。吸入マフラ１５２は、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）などの樹脂で成型され、内部の消音空間により吸入管１０３から流入する作動流体の流入音を低減している。

ピストン１３０は、その一端部がシリンダ１３４内の圧縮室１４８内に往復可能に挿入され、他端部がピストンピン１３８によって連結部１３６に接続されている。連結部１３６は、一端部がピストン１３０に接続され、他端部が偏心軸１２２に接続されていることにより、偏心軸１２２とピストン１３０とを連結している。

図２は、図１の領域Ａを拡大した図である。シリンダブロック１２４の主軸受１２６は、図２に示すように、その上面に環状のスラスト面１６０を有している。スラスト面１６０は、主軸受１２６の中心軸に対して直交する方向に広がり、その中心は主軸受１２６の中心軸と一致し、スラスト面１６０の内径は主軸受１２６の内径より大きい。このスラスト面１６０の内円と主軸受１２６の内面との間に管状延長部１６２が設けられている。管状延長部１６２は、縦方向に延びる円筒形状であって、その軸が主軸受１２６の軸と一致する。管状延長部１６２の内面は、主軸受１２６の本体の内面と連続し、主軸１２０の外周面に対向する。

シャフト１１８のフランジ１７４と主軸受１２６のスラスト面１６０との間で、主軸受１２６の管状延長部１６２の外側にスラストボールベアリング１７６が配置されている。スラストボールベアリング１７６は、複数のボール１６６を有している。ボール１６６は転動体であって、複数のボール１６６のサイズは互いに同じである。ボール１６６はホルダー部１６８に保持されている。なお、スラストボールベアリング１７６に代えて、ころ軸受などの他の転がり軸受けを用いることもできる。

ホルダー部１６８は、環状平板部材であり、ポリアミドなどの樹脂材料で形成されている。ホルダー部１６８は、その内面が管状延長部１６２の外面に接し、内部に複数の穴部
を有している。複数の穴部は周方向に並び、その内部にボール１６６が転動自在に収納されている。ホルダー部１６８の高さ寸法はボール１６６の直径寸法より小さく、ボール１６６はホルダー部１６８から上下方向のそれぞれへ出っ張っている。このボール１６６は上レース１６４および下レース１７０により上下方向から挟まれて保持されている。

上レース１６４および下レース１７０は、環状平板部材であり、金属、望ましくは熱処理が施されたバネ鋼などで形成されている。各レース１６４、１７０の上下の面が平行で、その上下の面の表面は平滑に仕上げられている。上レース１６４は、ボール１６６およびホルダー部１６８の上方に位置して、その上面がフランジ１７４の下面に接し、下面がボール１６６と接している。下レース１７０は、ボール１６６およびホルダー部１６８の下方に位置して、その上面がボール１６６に接し、下面が支持部材１７２の上面に接している。下レース１７０の下方に支持部材１７２が位置している。

支持部材１７２は、弾性を有する環状部材であって、その上面が下レース１７０の下面に接し、下面が主軸受１２６のスラスト面１６０に接している。支持部材１７２の内径寸法および外形寸法Ｄは、支持部材１７２がボール１６６の下方に位置するように設定されている。支持部材１７２の厚み寸法（断面における縦方向寸法）ｔは、シャフト１１８の主軸１２０の直径寸法ｄに対して、０．１ｄ＜ｔ＜０．３ｄの関係を満たしている。

図３は、スラストボールベアリング１７６に用いられる波ワッシャ１７２を示す斜視図である。支持部材１７２には、たとえば、図３に示す環状の波ワッシャが用いられる。この波ワッシャ１７２は、バネ鋼により形成されており、その厚み方向において上方および下方のそれぞれに交互に湾曲している。波ワッシャ１７２は、下レース１７０（図２）側に突出する複数（この実施の形態では２つ）の上凸部１７２ｃ、１７２ｄと主軸受１２６のスラスト面１６０（図２）側に突出する複数（この実施の形態では２つ）の下凸部１７２ａ、１７２ｂとが周方向に交互に設けられている。これらの上凸部１７２ｃ、１７２ｄと下凸部１７２ａ、１７２ｂの間はなめらかな曲線で接続されている。なお、波ワッシャ１７２における上凸部および下凸部の数は２つに限らず、上凸部および下凸部が周方向において交互に設けられていればよい。

次に、上述した密閉型圧縮機１００の動作について説明する。図１に示すように、密閉容器１０２の電源端子１１３に、密閉容器１０２の外部に設けられた商用電源などの電源（図示せず）が接続される。これにより、外部電源から電動要素１１０に交流電力が供給され、電動要素１１０において固定子１１４に発生する磁界によって回転子１１６が回転する。これと共に、回転子１１６に固定されているシャフト１１８の主軸１２０が回転し、フランジ１７４を介して主軸１２０に連結されている偏心軸１２２が偏心回転する。

この偏心軸１２２の偏心回転運動は連結部１３６により直線往復運動に変換されて、ピストン１３０がシリンダ１３４の圧縮室１４８内で往復運動する。ピストン１３０の動きに応じてピストン１３０で塞がれた圧縮室１４８の容積が変化する。この容積が増加する方向にピストン１３０が移動すると、作動流体は吸入管１０３から密閉容器１０２内に流入し、吸入マフラ１５２を介して圧縮室１４８内に吸入される。一方、容積が減少する方向にピストン１３０が移動すると、作動流体は、圧縮室１４８内で圧縮された後、高温高圧となって吐出管１０５などを経由して密閉容器１０２から冷凍サイクル（図示せず）へ送られる。

また、主軸１２０が回転することにより、潤滑油１０４は、主軸１２０の下部およびポンプ部により遠心力で汲み上げられ、遠心力および粘性力で給油機構１２８を通って、圧縮要素１１２の各摺動部へ供給される。これにより、各摺動部の摩擦や摩耗が低減されている。

さらに、フランジ１７４の回転に伴い、スラストボールベアリング１７６では各ボール１６６が上レース１６４および下レース１７０に点接触しながら転がる。これにより、主軸受１２６のスラスト面１６０とシャフト１１８のフランジ１７４の下面との間の摩擦が低減される。このため、摩擦による動力の損失が減少し、密閉型圧縮機１００の機械効率が向上する。

また、スラストボールベアリング１７６では支持部材１７２がシャフトアッシー１１８ａによりフランジ１７４に対して縦方向に加わる荷重を受ける。さらに、シャフト１１８や回転子１１６が回転している状態では、電動要素１１０の縦方向の推力を支持部材１７２が受ける。ここで、たとえばシャフト１１８が傾くと、支持部材１７２に偏った荷重が作用する。このとき、支持部材１７２は、荷重の大きい側で大きく、これ以外の部分で小さく変位して、荷重の偏りを吸収する。また、密閉容器１０２が衝撃を受けると、シャフトアッシー１１８ａの荷重に加えて瞬間的に大きな力が支持部材１７２に作用する。この場合、支持部材１７２はその全部または一部が厚み方向に変形することにより瞬間的な大きな力を吸収する。このように支持部材１７２は、その弾性によって調芯機能や衝撃吸収機能を発揮し、ボール１６６と各レース１６４、１７０との接触荷重を適正な範囲に維持することができる。これにより、ボール１６６の摩耗や塑性変形が低減され、スラストボールベアリング１７６はシャフト１１８の回転を安定的に維持し、密閉型圧縮機１００の機械効率を向上することができる。さらに、ボール１６６と各レース１６４、１７０との摩擦が低減され、騒音や振動の発生を防止することができる。

ただし、縦方向に弾性を有する支持部材１７２によってシャフトアッシー１１８ａの共振が発生する可能性がある。一般に、ばね定数ｋで質量ｍの弾性材の１次元共振周波数ｆは、ｆ＝（１／２π）＊（ｋ／ｍ）＾０．５で表される。本実施の形態では、ばね定数Ｋの支持部材１７２が質量Ｍのシャフトアッシー１１８ａの荷重を支えるため、シャフトアッシー１１８ａは、（１／２π）＊（Ｋ／Ｍ）＾０．５の周波数で回転すると共振する。

これに対し、シャフト１１８を含む圧縮要素１１２の最高回転周波数Ｆが、Ｆ＜（１／４π）＊（Ｋ／Ｍ）＾０．５の関係を満たすように密閉型圧縮機１００は運転するため、シャフトアッシー１１８ａの共振が防がれている。具体的には、図４は、シャフトアッシー１１８ａの周波数応答関数を示すグラフである。横軸がシャフトアッシー１１８ａの単位時間当たりの回転数（回転周波数）［Ｈｚ］を表し、縦軸はパワースペクトルの大きさ［ｄＢ］を表す。ここで、パワースペクトルの大きさ［ｄＢ］は、振動の大きさを示す。

シャフトアッシー１１８ａの共振周波数ｆは、図４の周波数応答関数におけるピークＡで示すように、１４０Ｈｚであって、前記の通り（１／２π）＊（Ｋ／Ｍ）＾０．５で表される。これに対して、密閉型圧縮機１００は、シャフトアッシー１１８ａの最高回転周波数Ｆが共振周波数ｆより小さく、Ｆ＜（１／４π）＊（Ｋ／Ｍ）＾０．５の関係を満たすように運転している。たとえば、本実施の形態の密閉型圧縮機１００では、図４の「運転範囲」で示すように、シャフト１１８の回転周波数は、２７Ｈｚ〜７０Ｈｚであって、その最高回転周波数Ｆは７０Ｈｚである。このように、シャフト１１８の最高回転周波数Ｆ：７０Ｈｚがシャフトアッシー１１８ａの共振周波数ｆ：１４０Ｈｚの１／２より小さい範囲で密閉型圧縮機１００が運転している。このため、支持部材１７２によってシャフト１１８が共振で大きく振動することがなく、密閉型圧縮機１００の振動増加およびそれに伴う騒音を防止することができる。

なお、図４の周波数応答関数において周波数１０ＨｚのピークＢは、密閉容器１０２内でサスペンションスプリング１０８により懸架される圧縮機本体１０６の共振周波数であり、シャフトアッシー１１８ａの共振周波数ｆではない。このピークＢの周波数１０Ｈｚ
は、本実施の形態１における最低回転周波数２７Ｈｚより十分に小さいため、圧縮機本体１０６が共振することはなく、密閉型圧縮機１００の騒音や振動が増加することはない。

また、シャフトアッシー１１８ａの共振周波数ｆと最高回転周波数Ｆとに関する、Ｆ＜（１／４π）＊（Ｋ／Ｍ）＾０．５の関係より、支持部材１７２のばね定数Ｋが大きいほど、シャフト１１８の最高回転周波数Ｆが大きくすることができる。しかしながら、支持部材１７２の外径Ｄ、厚み寸法ｔ、ばね鋼のヤング率Ｅの支持部材１７２の縦方向のばね定数Ｋは、Ｋ∝Ｅｔ＾３／Ｄ＾２で示される。この式によれば、支持部材１７２について、ばね定数ｋは、厚み寸法ｔの３乗に比例し、外径Ｄの２乗に反比例する。この支持部材１７２の外径Ｄは、シャフト１１８の主軸１２０の直径ｄにより定められる。また、支持部材１７２のヤング率Ｅはばね鋼のヤング率Ｅであって、このヤング率Ｅを変更することは難しい。このため、支持部材１７２の外径Ｄおよびヤング率Ｅがほぼ一定となることから、支持部材１７２のばね定数Ｋが大きくするためには、支持部材１７２の厚み寸法ｔが大きくせざるを得ない。これは、密閉型圧縮機１００の高さ寸法が大きくなるという観点から、好ましくない。したがって、密閉型圧縮機１００の薄型化の観点では、支持部材１７２の厚み寸法ｔは、シャフト１１８の主軸１２０の直径ｄに対して、ｔ＜０．３ｄになるように設定される。これにより、密閉型圧縮機１００の高さ寸法を抑えつつ、シャフトアッシー１１８ａの共振を回避しながらシャフト１１８の最高回転周波数Ｆを大きくすることができる。

一方、支持部材１７２の厚み寸法ｔが小さすぎると、支持部材１７２の縦方向のばね定数が小さくなり過ぎる。このため、支持部材１７２の厚み寸法ｔは、シャフト１１８の主軸１２０の直径ｄに対して、０．１ｄ＜ｔになるように設定される。これにより、スラストボールベアリング１７６のボール１６６に対して縦方向に過渡的振動荷重が作用した場合であっても、支持部材１７２が弾性変形して過渡的振動荷重を十分に吸収できる。このため、ボール１６６およびこれに接する上レース１６４および下レース１７０が互いに当たって打痕が付くことを防げる。延いては、打痕による密閉型圧縮機１００の信頼性の低下や、振動および騒音の増大を防止することができる。

また、密閉型圧縮機１００がインバータ電源により制御される場合には、シャフトアッシー１１８ａの最高回転周波数Ｆが電源周波数より大きな周波数に設定され得る。すなわち、インバータ電源から電動要素１１０に電力が供給される際に、インバータが供給電力の周波数を調整する。インバータ電源により調整された交流電力の周波数に応じて、電動要素１１０の回転子１１６および、この回転子１１６に固定されたシャフト１１８の回転周波数が変化する。この回転周波数は、連続的に予め設定された値または段階的に予め設定された複数の値であって、電源から供給される電力の周波数以上に設定されることもある。このように、シャフトアッシー１１８ａの最高回転周波数Ｆが電源周波数より大きいと、回転による加振力が回転数の２乗に比例して大きくなり、共振した場合の振動加速度は非常に大きくなる。しかしながら、シャフトアッシー１１８ａの共振が回避されていることから、密閉型圧縮機１００の振動および騒音の増大が防止される。

（実施の形態２）
図５は、実施の形態２に係る冷蔵庫１７８を概略的に示す断面図である。図５に示すように、冷蔵庫１７８は、内部に断熱空間を有する断熱箱体１８０と、断熱空間を開閉可能に断熱箱体１８０に取り付けられた扉とにより構成されている。なお、扉が取り付けられた断熱箱体１８０の面を正面とし、その対向する面を背面と称する。

断熱箱体１８０は、縦長の略直方体形状であって、内部に断熱空間を形成する断熱壁と、断熱空間を複数（この実施の形態では５つ）の断熱空間部分１８８、１９０、１９２、１９４、１９６に仕切る仕切り板とを含んでいる。５つの断熱空間部分１８８、１９０、
１９２、１９４、１９６は、上下方向に４段に分けられており、上から２段目の断熱空間部分は左右方向にさらに２つに分けられている。たとえば、上から１段目の断熱空間部分は冷蔵室１８８として、上から２段目の２つの断熱空間部分は切替室１９０および製氷室１９２として、３段目の断熱空間部分は野菜室１９４として、４段目の断熱空間部分は冷凍室１９６として用いられている。これらの断熱空間部分１８８、１９０、１９２、１９４、１９６は、ダクト（図示せず）により互いに接続されており、このダクト内にはダンパ（図示せず）が設けられている。このダクトによって各断熱空間部分の空気は互いに移動可能であって、この空気の風量はダンパにより調整されている。また、断熱空間部分１８８、１９０、１９２、１９４、１９６の全てまたは一部に温度センサ（図示せず）が配置されている。

断熱箱体１８０は、内箱１８２と、内箱１８２の外側に設けられた外箱１８４とにより構成されている。内箱１８２は、ＡＢＳなどの樹脂体を真空成型により成形される。内箱１８２は、断熱空間を画定する断熱壁の内面と、この断熱空間を仕切る仕切り板とを成す。外箱１８４は、プリコート鋼板などの金属材料により形成され、断熱壁の外面を成す。この内箱１８２と外箱１８４との間の空間に断熱体１８６が一体的に発泡充填されて、断熱箱体１８０が作られる。これにより、断熱壁と仕切り板とが同時かつ一体的に形成される。なお、断熱体１８６には、たとえば硬質ウレタンフォーム、フェノールフォームまたはスチレンフォームなどの発泡プラスチックが用いられている。この発泡材には、温暖化防止の観点から、たとえば、ハイドロカーボン系のシクロペンタンが用いられる。

断熱箱体１８０には、その背面および上面の各一部を窪ませた凹み部２０８が設けられ、凹み部２０８に密閉型圧縮機１００が弾性的に支持されている。また、断熱箱体１８０の側面などに、凝縮器（図示せず）や水分除去を行うドライヤ（図示せず）が配置されている。さらに、断熱箱体１８０の背面に、減圧器であるキャピラリ２１２や、蒸発器２１６が配置されている。断熱箱体１８０内の野菜室１９４および冷凍室１９６の背面に冷却ファン２１４および蒸発器２１６が配置されている。これらの、密閉型圧縮機１００、凝縮器、キャピラリ２１２および蒸発器２１６が配管２１８により環状に接続されて、冷凍サイクルが構成されている。また、断熱箱体１８０には制御装置（図示せず）が設けられており、この制御装置には各断熱空間部分に配置された温度センサが接続されている。さらに、制御装置には、密閉型圧縮機１００、凝縮器、ドライヤ、キャピラリ２１２、蒸発器２１６、冷却ファン２１４および蒸発器２１６が接続されている。そして、制御装置は温度センサにより検出値に基づいてこれらを制御する。

断熱箱体１８０内の各断熱空間部分１８８、１９０、１９２、１９４、１９６の正面を開閉可能に覆うように、この実施の形態では、５つの扉１９８、２００、２０２、２０４、２０６が断熱箱体１８０に取り付けられている。冷蔵室１８８には回転扉１９８が設けられ、残る切替室１９０、製氷室１９２、野菜室１９４および冷凍室１９６には引出し扉２００、２０２、２０４、２０６がそれぞれ設けられている。これらの回転扉１９８および引出し扉２００、２０２、２０４、２０６は、発泡スチロールなどの断熱材に化粧板が貼り付けられて形成されている。各扉１９８、２００、２０２、２０４、２０６と断熱箱体１８０との間にはガスケットが配置され、これにより各断熱空間部分１８８、１９０、１９２、１９４、１９６の気密性が保持されている。

次に、上述した冷蔵庫１７８における冷凍サイクルの動作について説明する。制御装置は、各温度センサからの検出信号に基づいて冷却運転を開始および停止する。冷却運転が開始されると、密閉型圧縮機１００においてピストン１３０（図１）の往復運動により作動流体が圧縮され、高温高圧となって吐出管１０５（図１）から配管２１８により冷凍サイクルへ送られる。この高温高圧の気体状の作動流体は、凝縮器にて放熱すると凝縮し液化する。この液体状になった作動流体は、キャピラリ２１２で減圧されて低温低圧となっ
て、蒸発器２１６に至る。ここで、冷却ファン２１４により、各野菜室１９４および冷凍室１９６の空気が移動し、この空気と蒸発器２１６内の低温の作動流体とが熱交換する。これにより、高温になった作動流体は蒸発気化して、配管２１８を通り密閉型圧縮機１００に戻る。一方、冷却された空気はダクトにより各断熱空間部分１８８、１９０、１９２に分配される。この際、ダンパにより各断熱空間部分１８８、１９０、１９２に分配される流量が調節されるため、各断熱空間部分１８８、１９０、１９２、１９４、１９６は適温に調節される。

たとえば、冷蔵室１８８は、冷蔵保存のために凍らない温度、たとえば１℃〜５℃になる。切替室１９０は、ユーザーより変更可能な温度に設定されており、この設定温度になる。この設定温度は、たとえば、冷凍室１９６の温度帯から冷蔵や野菜室１９４の温度帯まで所定の温度に設定され得る。製氷室１９２は、自動製氷装置（図示せず）を備え、氷を自動的に作製および貯留する。この氷の保存が目的であるため、冷凍温度帯よりも比較的高い、たとえば、−１８℃〜―１０℃に製氷室１９２の温度が調節される。野菜室１９４は、冷蔵室１８８と同等もしくは若干高い温度、たとえば、２℃〜７℃に調節される。この温度が凍らない程度で低いほど、野菜室１９４内の葉野菜の鮮度が長期間維持され得る。冷凍室１９６は、冷凍保存のために通常−２２〜−１８℃に調節されている。ただし、冷凍保存状態の向上のため、たとえば−３０℃や−２５℃の低温に調節されてもよい。

この冷凍サイクルの動作において、密閉型圧縮機１００は、その最高回転周波数Ｆが、Ｆ＜（１／４π）＊（Ｋ／Ｍ）＾０．５の関係を満たすように運転されている。このため、波ワッシャ１７２によるシャフトアッシー１１８ａの共振周波数ｆに比べてシャフトアッシー１１８ａの回転周波数が小さいため、シャフトアッシー１１８ａの共振が防止される。よって、密閉型圧縮機１００の騒音や振動増加を防止でき、冷蔵庫１７８の騒音を低減することができる。

また、密閉型圧縮機１００においてスラストボールベアリング１７６により摩擦による動力損失が抑えられている。このため、密閉型圧縮機１００を含む冷蔵庫のエネルギーロスの低減が図られている。

さらに、密閉型圧縮機１００において波ワッシャ１７２の厚み寸法ｔが、０．１ｄ＜ｔ＜０．３ｄの関係を満たしている。このため、密閉型圧縮機１００の高さ寸法が抑えられて、冷蔵庫１７８内の断熱空間のサイズを大きくすることができる。また、スラストボールベアリング１７６におけるボール１６６の打痕が防止され、冷蔵庫１７８の信頼性の低下を防止できるとともに、冷蔵庫１７８の振動・騒音を低減することができる。

また、断熱箱体１８０において仕切り板が断熱壁と一体に発泡充填されていることにより、低コスト化および断熱性能の向上が図られる。このようにして作成された仕切り板は発泡スチロールの断熱部材に比べて約２倍の断熱性能を有することから、仕切り板の薄型化ができ、これに伴い断熱空間を拡大することができる。

（その他の実施例）
なお、上記実施の形態１では、圧縮要素１１２を電動要素１１０の上側に配置したが、圧縮要素１１２を電動要素１１０の下側としてもよい。この場合、スラストボールベアリング１７６は回転子１１６と主軸受１２６の上端のスラスト面１６０との間に配置され、支持部材１７２は下レース１７０とスラスト面１６０との間に配設される。

また、上記実施の形態２では、密閉型圧縮機１００は冷蔵庫１７８に設けられたが、エアーコンディショナーや自動販売機等の冷凍サイクル（ヒートポンプサイクル）を用いた機器に用いられる。

さらに、上記実施の形態２では、断熱箱体１８０において仕切り板および断熱壁が一体的に形成されていたが、仕切り板および断熱壁が別々に設けられていてもよい。

本発明によれば、エネルギーロスおよび騒音を低減し得る密閉型圧縮機およびそれを備える冷蔵庫などに適用することができる。

１００ 密閉型圧縮機
１０２ 密閉容器
１１０ 電動要素
１１２ 圧縮要素
１１４ 固定子
１１６ 回転子
１１８ シャフト
１２０ 主軸
１２２ 偏心軸
１２４ シリンダブロック
１２６ 主軸受
１３０ ピストン
１３４ シリンダ
１４８ 圧縮室
１６０ スラスト面
１６６ ボール（転動体）
１６８ ホルダー部
１６４ 上レース（第１レース）
１７０ 下レース（第２レース）
１７２ 支持部材
１７２ 波ワッシャ
１７２ａ、１７２ｂ 下凸部（凸部）
１７２ｃ、１７２ｄ 上凸部（凸部）
１７４ フランジ
１７６ スラストボールベアリング（ボールベアリング）
１７８ 冷蔵庫

Claims (5)

1. 固定子と、前記固定子に対して回転する回転子と、を含む電動要素と、
   前記電動要素によって駆動される圧縮要素と、
   前記電動要素および前記圧縮要素を収容した密閉容器と、を備え、
   前記圧縮要素は、
   前記回転子に固定された主軸と、前記主軸に対して偏心した偏心軸と、前記主軸および前記偏心軸を接続するフランジと、を含むシャフトと、
   前記主軸を回転可能に支持している主軸受と、内部に圧縮室が形成されたシリンダと、を含むシリンダブロックと、
   前記偏心軸に連結され、前記圧縮室内を往復運動するピストンと、
   前記フランジと前記主軸受のスラスト面との間に配置されたボールベアリングと、を備え、
   前記ボールベアリングは、
   ホルダー部と、
   前記ホルダー部に保持された複数の転動体と、
   前記転動体を間に挟んでいる第１レースおよび第２レースと、
   前記第２レースと前記主軸受のスラスト面との間に配置された弾性を有する支持部材と、を備え、
   前記回転子および前記シャフトを含むシャフトアッシーの質量がＭであり、前記支持部材のばね定数がＫであり、前記シャフトアッシーの最高回転周波数がＦであるとき、
   Ｆ＜（１／４π）＊（Ｋ／Ｍ）＾０．５
   の関係を満たしている、密閉型圧縮機。
2. 前記支持部材は環状の波ワッシャであり、
   前記波ワッシャは、前記第２レース側に突出した複数の凸部と前記主軸受のスラスト面側に突出した複数の凸部とが周方向に交互に設けられるように厚み方向に起伏している、請求項１に記載の密閉型圧縮機。
3. 前記波ワッシャがばね鋼で形成され、
   前記主軸の直径がｄであり、前記波ワッシャの厚み寸法がｔであるとき、
   ０．１ｄ＜ｔ＜０．３ｄ
   の関係を満たしている、請求項２に記載の密閉型圧縮機。
4. 前記電動要素は、電源から当該電動要素に供給される電力の周波数を調整するインバータ電源を用いて、複数の運転周波数で駆動される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機を備える、冷蔵庫。