JP6469575B2 - 密閉型圧縮機およびそれを搭載した冷蔵庫または冷凍装置 - Google Patents

Description

本発明はスラストボールにより摺動損失を低減した密閉型圧縮機およびそれを搭載した冷蔵庫または冷凍装置に関するものである。

従来、この種の密閉型圧縮機の中には、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ベアリング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）。

まず、特許文献１に記載された従来の密閉型圧縮機を説明する。

図１７は、従来の密閉型圧縮機の縦断面図である。図１８は、図１７に示す従来の密閉型圧縮機の要部断面図である。また、図１７および図１８において、密閉容器２内底部には、潤滑油４が貯留されている。圧縮機本体６は、固定子１４と回転子１６を備える電動部１０と、電動部１０の上方に配置される圧縮部１２とからなり、サスペンションスプリング８で支持されて、密閉容器２内に収容されている。ここで電動部１０は、突極集中巻き方式のＤＣブラシレスモータであり、固定子１４は鉄心の磁極歯に絶縁材を介して巻線を直接巻回して構成されている。また、回転子１６は鉄心１６ａ内部に永久磁石１６ｂを配置した、埋め込み磁石型モータとなっている。

圧縮部１２を構成するシャフト１８は、主軸部２０と、主軸部２０上端のフランジ部６２と、フランジ部６２から上方に延出し、主軸部２０に対して偏心して形成された偏心軸部２２とを有し、下端から上端に至る給油機構４６を備えている。シリンダブロック２４は、略円筒形のシリンダ３０と、主軸部２０を軸支する主軸受２６を有している。また、主軸受２６の上端面がシャフト１８のフランジ部６２と当接して、スラスト滑り軸受を形成している。

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を形成している。また、ピストン２８は、偏心軸部２２と連結部３６によって連結されている。吸入マフラ４０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、電動部１０の固定子１４は、回転子１６とほぼ一定の隙間を保つように、回転子１６の外径側に配置され、シリンダブロック２４の脚部２５に固定されている。また、回転子１６は焼嵌部４２により主軸部２０に固定されている。回転子１６の上端と図１８に示すシリンダブロック２４の支持部２７との隙間はＨであり、シリンダブロック２４の主軸受２６の長さはＬ、シリンダブロック２４の支持部２７の肉厚はＤ、焼嵌部４２と主軸部２０の固定幅はＷである。

また、回転子１６は、図１７に示すように有効磁束量を増大して電動部１０の効率を向上するためにオーバーハング部１６ｃ、１６ｄを有しており、固定子１４の鉄心の高さより、オーバーハング１６ｃ、１６ｄの高さ寸法分だけ高く形成されている。

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。

電動部１０に通電されると、固定子１４に発生する磁界により回転子１６はシャフト１８とともに回転する。主軸部２０の回転に伴い、偏心軸部２２は偏心回転し、この偏心運動は連結部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２内の冷媒ガスを圧縮室３４内に吸入し、圧縮する圧縮動作を行う。

また、シャフト１８の下端は、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４６により圧縮部１２の各部に供給され、摺動部の潤滑を行う。

ピストン２８が冷媒ガスを圧縮する際、ピストン２８にかかる圧縮荷重は、連結部３６を介して偏心軸部２２に作用し、主軸部２０と主軸受２６によって支持されている。

この種の密閉型圧縮機は全高を低くしながらも主軸受２６の長さＬを十分確保することで、主軸受２６の長さＬが短くなると増大するモーメントによる荷重を抑制し、軸受損失の増大を抑制するとともに、耐久性を確保している。

また、全高を低くするために、シリンダブロック２４の脚部２５を短くして固定子１４を脚部２５に取り付けている。

さらに、シリンダブロック２４の支持部２７の肉厚Ｄを薄くするとともに、回転子１６の上端とシリンダブロック２４の支持部２７との隙間Ｈを狭くして、圧縮部１２と電動部１０を近接させて配置し、密閉型圧縮機の全高を低くしている。

また、固定子１４を突極集中巻き方式とすることで、巻線の飛び出し高さを低く抑えるとともに、小型高効率の特徴を有する埋め込み磁石型モータを用いることで固定子１４の高さを抑制し、密閉型圧縮機の全高を低くしている。

次に、特許文献２に記載された従来の異なる構成の密閉型圧縮機を説明する。尚、特許文献１と同一構成については同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。

図１９は、特許文献２に記載された従来の異なる構成の密閉型圧縮機の断面図である。図２０は、図１９に示す従来の密閉型圧縮機のスラストボールベアリング周辺の要部断面図である。図２１は、図２０に示す従来の密閉型圧縮機に用いられるスラストボールベアリングの支持部材の斜視図である。図２２Ａ、図２２Ｂは、図２０に示す従来の密閉型圧縮機のシャフト傾斜時のスラストボールベアリングを示す模式図である。

図１９および図２０において、主軸受２６は、軸心と直角な平面部であるスラスト面４８と、スラスト面４８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管状延長部５０を設けている。

管状延長部５０の外周側は、上レース５２、保持器５６に収納されたボール５４、下レース５８、および支持部材６０からなるスラストボールベアリング６４が配置されている。

上レース５２および下レース５８は環状の金属製の平板で、上下の面が平行である。

ここで、図２１に示すように、支持部材６０は、環状の金属の平板に下側の突起６０ａ，６０ｂと、上側の突起６０ｃ，６０ｄ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、上側の頂点を結ぶ線と下側の頂点を結ぶ線が直角になるように配置されている。

そして図２０に示すように、スラスト面４８の上に、支持部材６０、下レース５８、ボール５４、上レース５２の順に互いに接した状態で積み重なり、上レース５２の上面にシャフト１８のフランジ部６２が着座して、スラストボールベアリング６４を構成している。

ここで、支持部材６０は、下側の突起６０ａ，６０ｂが線接触の状態でスラスト面４８と接し、上側の突起６０ｃ，６０ｄが線接触の状態で下レース５８と接している。スラストボールベアリング６４は、ボール５４が上レース５２と下レース５８に点接触の状態で転がる転がり軸受であり、シャフト１８や回転子１６の自重などの垂直方向の荷重を支持しながら少ない摩擦で回転が可能である。

このように、管状延長部５０の外周側に、上レース５２、ボール５４、下レース５８、および支持部材６０が縦方向に積み重なっているため、シリンダブロック２４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。

スラストボールベアリング６４は、特許文献１に記載された滑り軸受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５４は、上レース５２と下レース５８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、局所的に接触荷重が過大となることを防止する必要がある。そのため、特許文献２に記載された密閉型圧縮機には、支持部材６０が採用されている。

支持部材６０の作用について、図２２Ａ、図２２Ｂを用いて説明する。

片持ち軸受の構成ではシャフト１８は、圧縮荷重により主軸部２０と主軸受（図示せず）の隙間の範囲でわずかに傾斜する。

ここで、図２２Ａに示す通常状態から図２２Ｂに示すように圧縮荷重によりシャフト１８が傾斜すると、スラスト面４８と下レース５８の間に配置した支持部材６０も傾斜し、上レース５２と下レース５８を平行な状態に維持する。

この支持部材６０の、上レース５２と下レース５８を平行な状態に維持する調心機能の効果により、ボール５４と上レース５２および下レース５８との接触荷重を均等にすることができる。このため、一部のボール５４に大きな荷重が作用して寿命が低下するということを防止できる。

しかしながら、従来の構成では、特に、密閉容器２の全高が低い密閉型圧縮機にする場合に、必然的に主軸受２６の長さＬが短くなるとともに、回転子１６の焼嵌め幅が小さくなり主軸受２６の半分以上を回転子１６の内部に収納することになる。また、回転子１６の上面とシリンダブロックの支持部２７を近接して配置することになる。また、シリンダブロック２４の主軸受２６の周囲の支持部２７の肉厚Ｄも薄い構成をとる必要がある。

そして、主軸受２６の長さＬが短くなるほど、シャフト１８の主軸部２０が主軸受２６内で最大まで傾いた際の角度が大きくなる。さらに、支持部材６０を備えたスラストベアリングは、シャフト１８の傾きを支持部材６０で吸収するため、ボール５４は上レース５２及び下レース５８に対し均等に接触することになり、シャフト１８の傾きを復元する方向の反力が生じないので、シャフト１８がさらに傾き易くなる。

シャフト１８の傾きが大きくなると、連結部３６を介して偏心軸部２２と連結されたピストン２８の傾きもシリンダ３０内で大きくなるため、ピストン２８とシリンダ３０の隙間から圧縮室３４内の冷媒ガスが漏れ易くなり、圧縮性能が低下するという課題を有していた。

また、支持部材６０を有するスラストベアリング６４を配置するためには、支持部材６０の厚みの分だけスラストベアリング６４の全高が高くなるので、支持部２７の上方に大きな上下方向の空間が必要となり、支持部２７の肉厚Ｄを薄くせざるを得なくなる。そのため、シリンダブロック２４の剛性が低下し、圧縮荷重により主軸受２６が変形し易くなり、シャフト１８の傾きが大きくなり、それに伴い、ピストン２８の傾斜が大きくなるので、性能が低下するという課題を有していた。

また、支持部２７を有するシリンダブロック２４の剛性が低下し、圧縮荷重により主軸受２６が変形し易くなり、シャフト１８の傾きが大きくなる。それに伴い、圧縮荷重を受ける主軸部２０と主軸受２６間の油膜が局所的に薄くなるため潤滑状態が混合潤滑となり、軸受損失が増加する可能性があった。

本発明は、シャフトの傾きに起因するピストンの傾きを抑制し、圧縮室内の冷媒ガスの漏れを低減することにより性能を向上させた密閉型圧縮機を提供する。

さらに、本発明は、全高が低く効率の高い密閉型圧縮機を提供する。

特開２００７−１３２２６１号公報 特表２００５−５００４７６号公報

本発明の密閉型圧縮機は、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部と、電動部の上方に配置された圧縮部を収容する。また、圧縮部は、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、シリンダを備えたシリンダブロックを有する。また、シリンダの内部に往復動可能に挿設されたピストンと、ピストンと偏心軸部とを連結する連結部を有する。また、シリンダブロックに形成され、シャフトの主軸部に作用する半径方向の荷重を軸支する主軸受と、シャフトの鉛直方向の荷重を支持するスラストベアリングを備える。さらに、スラストベアリングは、シャフトのフランジ部に当接する上レースと、シリンダブロックのスラスト面に当接する下レースと、上レースおよび下レースに当接する転動体と、を備える転がり軸受である。そして、密閉容器の全高がピストンの直径の６倍以内としている。さらに、前記主軸受の全長の半分以上が、前記回転子の穴部に収納されたものである。

これにより、密閉容器の全高がピストンの直径の６倍以内と低いため、主軸受の長さが短く、圧縮荷重などによりシャフトが主軸受内で傾斜し、シャフトの主軸部が主軸受内で傾き易い場合においても、スラストベアリングで傾きを抑制する方向に反力が発生するので、シャフトの傾きが緩和される。この結果、ピストンのシリンダ内での傾きが低減されるので、圧縮室内の冷媒ガスがピストンとシリンダ間から漏れるのを低減できるという作用を有する。

また、密閉容器の全高がピストンの直径の６倍以内と低く、スラストベアリングに転がり軸受を用いて、シリンダブロックの主軸受の周囲の支持部の肉厚が薄い密閉型圧縮機においても以下の作用効果を奏する。すなわち、転動体と、シャフトのフランジ部に当接する上レースと、シリンダブロックのスラスト面に当接する下レースとからなるスラストベアリングは全高が低く、シリンダブロックの支持部の肉厚を厚くでき、剛性の低下を抑制できる。従って、圧縮荷重による主軸受の変形に起因するシャフトの傾きが緩和され、ピストンのシリンダ内での傾きが低減されるので、圧縮室内の冷媒ガスがピストンとシリンダ間から漏れるのを低減できるという作用効果を有する。

また、本発明の密閉型圧縮機は、シャフトの鉛直方向の荷重を支持するスラストベアリングが、シャフトのフランジ部に当接する上レースと、シリンダブロックのスラスト面に当接する下レースと、上レースおよび下レースと当接する転動体とで転がり軸受で構成する。さらに、電動部はその回転子が表面に永久磁石を配置した表面磁石形電動機である。

これにより、スラストベアリングに支持部材を使用しないため、支持部材の厚みの分だけスラストベアリングの全高が低くなり、シリンダブロックの主軸受周囲の肉厚を増大できる。さらに、表面磁石形電動機の回転子は、表面に永久磁石を配置しているため回転子表面の有効磁束量が大きく、埋め込み磁石形電動機の回転子と比較してオーバーハング部を小さくできるので回転子の高さを低くできる。

そのため、密閉容器の全高が低い密閉型圧縮機においても、シリンダブロックと回転子との間の隙間空間が増え、その分、シリンダブロックの主軸受周囲の肉厚を増大でき、主軸受の剛性を高めることができる。

それにより、シャフトに圧縮荷重が作用したときの主軸受の変形が小さくなり、シャフトの傾きを抑制できると同時に、ピストンの傾きを抑制することができる。

また、本発明の密閉型圧縮機は、スラストボールベアリングを備え、電動部としてアウターロータモータを用いたものである。

スラストボールベアリングは、滑り軸受よりも摩擦が少ないので、クランクシャフトのスラスト部で発生する摺動損失が低減できる。さらに、電動部がアウターロータモータであるから、その軸受部は主軸とロータの固定部の位置まで長くすることができ、主軸とロータの固定部をステータの下方に配置することで軸受部を最大限長くすることができる。これにより、軸受部内でのクランクシャフトの最大傾き角を小さくすることができ、ピストンのシリンダボア内での傾きが低減されるので、ピストンとシリンダボアとの間のこじりの発生が低減できる。

図１は、本発明の第１の実施の形態における密閉型圧縮機の縦断面図である。 図２は、本発明の第１の実施の形態における密閉型圧縮機のスラストベアリングの要部拡大図である。 図３Ａは、本発明の第１の実施の形態における密閉型圧縮機のスラストボールベアリングの通常時を示す模式図である。 図３Ｂは、本発明の第１の実施の形態における密閉型圧縮機のスラストボールベアリングの圧縮荷重によってシャフトが傾斜した時を示す模式図である。 図４は、本発明の第１の実施の形態における密閉型圧縮機の軸受長による損失比率の変化を示す特性図である。 図５は、本発明の第２の実施の形態における密閉型圧縮機の縦断面図である。 図６は、本発明の第２の実施の形態における密閉型圧縮機のスラストベアリングの要部拡大図である。 図７は、本発明の第３の実施の形態における冷蔵庫の概略断面図である。 図８は、本発明の第４の実施の形態における密閉型圧縮機の縦断面図である。 図９は、本発明の第４の実施の形態における密閉型圧縮機のスラストボールベアリング部分を示す要部拡大断面図である。 図１０は、本発明の第４の実施の形態における密閉型圧縮機の主軸受部の要部拡大断面図である。 図１１は、本発明の第４の実施の形態における密閉型圧縮機の回転子の有効磁束とオーバーハング部長さの関係図である。 図１２Ａは、本発明の第４の実施の形態における密閉型圧縮機のスラストボールベアリングの通常時を示す模式図である。 図１２Ｂは、本発明の第４の実施の形態における密閉型圧縮機のスラストボールベアリングの圧縮荷重によってシャフトが傾斜した時を示す模式図である。 図１３は、本発明の第５の実施の形態における冷蔵庫の概略断面図である。 図１４は、本発明の第６の実施の形態における密閉型圧縮機の縦断面図である。 図１５は、本発明の第６の実施の形態における密閉型圧縮機のスラストボールベアリングの要部拡大断面図である。 図１６は、本発明の第７の実施の形態における冷凍装置の構成を示す模式図である。 図１７は、従来の密閉型圧縮機の縦断面図である。 図１８は、図１７に示す従来の密閉型圧縮機のスラストベアリング部分を示す要部拡大断面図である。 図１９は、従来の他の密閉型圧縮機の縦断面図である。 図２０は、図１９に示す従来の他の密閉型圧縮機のスラストボールベアリング部分を示す要部拡大断面図である。 図２１は、図２０に示す従来の他の密閉型圧縮機の支持部材の斜視図である。 図２２Ａは、図２０に示す従来の他の密閉型圧縮機のスラストボールベアリングの通常時を示す模式図である。 図２２Ｂは、図２０に示す従来の他の密閉型圧縮機のスラストボールベアリングの圧縮荷重によってシャフトが傾斜した時を示す模式図である。

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。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態における密閉型圧縮機の縦断面図である。図２は、本発明の第１の実施の形態における密閉型圧縮機のスラストベアリングの要部拡大図である。図３Ａ、図３Ｂは、本発明の第１の実施の形態における密閉型圧縮機のシャフト傾斜時のスラストベアリングの状態を示す模式図である。

図１、図２に示すように、密閉容器１０２の内底部には潤滑油１０４が貯留されている。圧縮機本体１０６はサスペンションスプリング１０８により密閉容器１０２内で内部懸架されている。また、密閉容器１０２には、温暖化係数の低い冷媒ガスであるＲ６００ａ（イソブタン）が充填されている。

圧縮機本体１０６は、電動部１１０と、これによって駆動される圧縮部１１２からなり、密閉容器１０２には電動部１１０に電源を供給するための電源端子１１３が取り付けられている。

まず、電動部１１０について説明する。

電動部１１０は、鋼板を積層した鉄心の複数の磁極歯に絶縁材を介して巻線（図示せず）を直接巻回した固定子１１４と、固定子１１４の内径側に配置され、永久磁石（図示せず）を内蔵した回転子１１６を備えた突極集中巻方式のＤＣブラシレスモータである。

回転子１１６の鉄心は、固定子１１４の鉄心より高さ方向の寸法が大きい。具体的には、固定子１１４の高さ２６ｍｍに対して、回転子１１６の高さは３６ｍｍであり、上下方向に回転子１１６が固定子１１４より約５ｍｍずつはみ出した形で配置されている。

固定子１１４の巻線は電源端子１１３を経由して密閉型圧縮機外のインバータ回路（図示せず）と導線により接続され、商用電源周波数である６０Ｈｚを上回る回転数を含む、複数の回転数で電動部１１０は駆動される。

次に、圧縮部１１２について説明する。

圧縮部１１２は電動部１１０の上方に配設されている。

圧縮部１１２を構成するシャフト１１８は、主軸部１２０と、主軸部１２０上端のフランジ部１６２から上方に延出し、主軸部１２０と平行な偏心軸部１２２と、を備えている。また、主軸部１２０には回転子１１６が焼嵌めで固定されている。

シリンダブロック１２４は、円筒形の内面を有する主軸受１２６を備えている。主軸受１２６は全長の半分以上が、回転子１１６の中央の穴部に挿入され、オーバーラップした状態で配置され、主軸受１２６に主軸部１２０が回転自在な状態で挿入されることでシャフト１１８が支持されている。そして、圧縮部１１２は、偏心軸部１２２に作用した荷重を偏心軸部１２２の下側に配置された主軸部１２０と主軸受１２６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１２４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。

ピストン１２８の外周面の先端部分はシリンダ１３０の内周面と微小すきまを介して対向し、気密を維持するとともに荷重を支持する、摺動部１６６を形成する。また、ピストン１２８の外周面の後端の部分は、摺動部１６６より０．３ｍｍ程度半径が小さく、シリンダ１３０の内周面との隙間が大きく、粘性摩擦が小さい非摺動部１６８になっている。摺動部１６６は先端の環状の部分と側方向の両側に延長された部分からなり、ピストン１２８後方の上下外周面は非摺動部１６８となっている。

また、連結部１３６は、両端に設けた穴部がそれぞれピストン１２８に取り付けられたピストンピン（図示せず）と偏心軸部１２２に嵌挿されることで、偏心軸部１２２とピストン１２８とを連結している。

シリンダ１３０の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１４０は、ポリブチレンテレフタレート（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。

シャフト１１８は、主軸部１２０の下端が密閉容器１０２の内底部に貯留された潤滑油１０４に浸漬しており、シャフト１１８の下端から上端に至る、主軸部１２０の外表面のらせん溝１４４からなる給油機構１４６を備えている。

主軸受１２６は、軸心と直角な平面部であるスラスト面１４８と、スラスト面１４８よりさらに上方に延長され、主軸部１２０に対向する内面を有する管状延長部１５０と、を有している。また、スラスト面１４８の上方、管状延長部１５０の外径側に下レース１５８が配置され、下レース１５８の上方にはボールからなる転動体１５３と保持器１５６が配置され、さらに、転動体１５３および管状延長部１５０の上方に上レース１５２が配置されている。

保持器１５６は、樹脂で形成された環状の平板であり、複数設けた穴部にそれぞれボールからなる転動体１５３が収納されている。また、保持器１５６は管状延長部１５０の外径側に遊嵌され、保持器１５６と管状延長部１５０は互いに回転可能な状態にある。

上レース１５２および下レース１５８は、環状の金属製の平板で、ボールからなる転動体１５３と当接する軌道に、転動体１５３の半径とほぼ等しい溝を設けている。

そして、スラスト面１４８の上に、下レース１５８、転動体１５３、上レース１５２の順に互いに接した状態で積み重なり、上レース１５２の上面にシャフト１１８のフランジ部１６２が着座した、転がり軸受であるスラストベアリング１６４を構成している。

次に、各部の寸法の比率について説明する。

ピストン１２８の直径である寸法Ａに対して、密閉容器１０２の全高である寸法Ｂは、６倍以内である。具体的には、ピストン１２８の直径である寸法Ａは２５．４ｍｍであり、密閉容器の全高である寸法Ｂが１４０ｍｍであり、全高である寸法Ｂ／直径である寸法Ａの値である比率は、５．５であり、６以内の範囲内となっている。

また、主軸受１２６の長さＣは４５ｍｍである。長さである寸法Ｃ／直径である寸法Ａの値である比率は、１．８であり、１．５から２の範囲内となっている。

寸法Ｅは、回転子１１６の下端から密閉容器１０２の下端までの高さであり、回転子１１６と潤滑油１０４の隙間と、潤滑油１０４の深さと、密閉容器１０２底部の板厚が含まれる。回転子１１６と潤滑油１０４の隙間は、起動時に潤滑油１０４に冷媒ガスが溶け込んだ状態でも、回転子１１６が潤滑油１０４を攪拌することがないように、一定の隙間が必要である。そして、潤滑油１０４も信頼性確保の観点から適正な量が必要となるため、寸法Ｅは、ピストン１２８の直径Ａの１．５倍程度の高さが必要である。

また、シリンダ１３０から主軸受１２６上端までの高さＦは、ピストン１２８の直径Ａの０．２倍程度の寸法となっている。

また、シリンダ１３０の内周面上端から密閉容器１０２上端までの高さＧには、シリンダブロック１２４の肉厚と、密閉容器１０２とこの内部に内部懸架された圧縮機本体１０６の隙間と、密閉容器１０２の天面の板厚が含まれる。圧縮室１３４の気密を確保するため、シリンダブロック１２４の肉厚は一定量必要である。また、内部懸架された圧縮機本体１０６が運転中に密閉容器１０２に衝突して異音が発生しないように、密閉容器１０２と圧縮機本体１０６には一定の隙間が必要であるため、高さＧは、ピストン１２８の直径Ａと同程度の高さが必要である。

また、回転子１１６は焼嵌めの幅Ｗの部分で、主軸部１２０に焼嵌め固定されている。

密閉容器１０２の全高Ｂは、直径Ａ、長さＣ、高さＥ、高さＦ、高さＧ、そして幅Ｗを合計したものである。

焼嵌め幅Ｗをピストン１２８の直径Ａの０．５倍より小さくし、主軸受１２６の長さの半分以上を回転子１１６の内部に収納することにより、密閉容器１０２の全高Ｂを直径Ａの６倍以内の低い寸法にすることが可能となる。

主軸受１２６の全長の半分以上が回転子１１６の中央の穴部に収納され、回転子１１６とシリンダブロック１２４の支持部１２７が近接するので、シリンダブロック１２４の支持部１２７の厚みＤを薄くすることで、回転子１１６の上端と支持部１２７との隙間寸法Ｈを確保している。

このように、圧縮部１１２と電動部１１０を近接して配置することも、密閉容器１０２の全高低減に寄与している。

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１１３より電動部１１０に通電されると、固定子１１４に発生する磁界により、回転子１１６はシャフト１１８とともに回転する。主軸部１２０の回転に伴う偏心軸部１２２の偏心回転は、連結部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１０２内の冷媒ガスを圧縮室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１０２内の冷媒ガスは、吸入マフラ１４０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、高温高圧の冷媒ガスは、吐出配管１４９などを経由して冷凍サイクル（図示せず）へ送られる。

また、シャフト１１８の回転に伴う給油機構１４６の作用により、密閉容器１０２の底部に貯留された潤滑油１０４は、シャフト１１８の下端より上方へ搬送され、偏心軸部１２２の先端より飛散する。

また、圧縮動作の際、シャフト１１８の偏心軸部１２２には、ピストン１２８から連結部１３６を介して圧縮荷重が作用する。この結果、主軸部１２０と主軸受１２６との隙間内で、シャフト１１８はわずかに傾斜する。

図３Ａ、図３Ｂは、シャフト１１８が圧縮荷重により傾斜した際のスラストベアリング１６４を模式的に示したものである。

即ち、図３Ａに示す圧縮荷重が作用していない状態では、シャフト１１８の自重などの鉛直方向の荷重をそれぞれのボールからなる転動体１５３と上レース１５２および下レース１５８の接触点で均等に支持するので、個々の接触荷重は小さい。

ところが、図３Ｂに示すように、圧縮荷重により反時計回り方向のモーメントが作用して、シャフト１１８が傾斜した場合、右側のボールからなる転動体１５３Ａと上レース１５２および下レース１５８は離れ、接触荷重は生じない。一方、左側のボールからなる転動体１５３Ｂと上レース１５２および下レース１５８の間には大きな接触荷重が作用する。

従って、圧縮荷重により作用する反時計回り方向のモーメントが、接触荷重によって逆向きの時計回りのモーメントとしてシャフト１１８に作用することとなり、圧縮荷重によるシャフト１１８の傾きを抑制することができる。

従って、シャフト１１８と連結部１３６を介して連結されたピストン１２８の傾きも小さくなるので、ピストン１２８とシリンダ１３０の隙間から圧縮室１３４の冷媒ガスが漏れることによる性能低下や効率の悪化を防止することができる。

なお、ボールからなる転動体１５３と上レース１５２および下レース１５８の接触が不均一になることで、特定の転動体１５３に大きな接触荷重が作用する。しかし、上レース１５２および下レース１５８に円弧状の溝を設けてあるので、転動体１５３と上レース１５２および下レース１５８が線接触に近い状態になり、微視的に接触面積が大きくなるので、転動体１５３の耐久性を確保することができる。

さらには、溝を設けることでボールからなる転動体１５３と上レース１５２および下レース１５８の接触点の面圧が低くなる。このことで、密閉型圧縮機の運搬の際に衝撃力が加わっても、転動体１５３や上レース１５２および下レース１５８の損傷を防止することができ、密閉型圧縮機の信頼性を向上することができる。

密閉容器１０２の全高Ｂが、ピストン１２８の直径Ａの６倍以内と全高が低い密閉型圧縮機においては、必然的に主軸受１２６の長さも短くなるため、主軸受１２６と主軸部１２０の隙間が同じであれば、隙間内で起こりうる傾きが大きくなる。

しかし、本実施の形態では、図３Ｂに示したスラストベアリング１６４の作用により傾きを低減させている。特に、主軸受１２６の長さがピストン１２８の直径の２倍以内と短い場合、スラストベアリング１６４による傾き低減の効果は顕著である。

図４は、主軸受１２６において軸受長を変化させたときの摺動損失を理論計算により求めたものである。

ここで、横軸は主軸受１２６の長さＣとピストン１２８の直径Ａの比、長さＣ／直径Ａであり、縦軸は摺動損失を、長さＣ／直径Ａが２のときの損失を１００％として比率で示している。

図４において、長さＣ／直径Ａが大きく、即ち、主軸受が長くなるほど、モーメントにより作用する荷重が小さくなるので、摺動損失が小さくなる。そして、傾きは長さＣ／直径Ａが小さくなるほど大きくなる。例えば、長さＣ／直径Ａが２から４へ２倍になり、主軸受の長さが２倍になった場合、損失比率が１００％から８０％に変化し、損失は約２０％の低下に留まる。これに対して、長さＣ／直径Ａが２から１へ半減した場合は、損失比率が１００％から１５０％に変化し、損失が約５０％増加する。

このように、主軸受を極端に長くしても摺動損失低減の効果は小さくなり、逆に主軸受が極端に短くなると摺動損失が急激に増加するので、長さＣ／直径Ａは１．５より大きくすることが摺動損失低減の観点から望ましい。一方、密閉型圧縮機の密閉容器の全高を低くする観点では、主軸受は短いほど有利となる。従って、長さＣ／直径Ａを１．５〜２．０の範囲とすることで、密閉容器の全高を低くしながら、摺動損失を低減して、密閉型圧縮機の効率を向上することができる。

また、回転子１１６より固定子１１４の高さを低くすることで、固定子１１４の下面のサスペンションスプリング１０８の支持面を回転子１１６下端より上側に配置することができるので、密閉型圧縮機の密閉容器１０２の全高をさらに低くすることができる。

一方で、回転子１１６の高さより固定子１１４の高さが低いレイアウトを用いる場合、回転子１１６の上端が固定子１１４の上端より高くなる。そのため、密閉型圧縮機の密閉容器１０２の全高をより低くするには、シリンダブロック１２４の主軸受１２６周辺の支持部１２７の厚みＤを薄くする必要があり、その場合、シリンダブロック１２４の剛性が低下しやすい。

特に、高効率化のためスラストベアリング１６４に転がり軸受を用いる場合においては、スラストベアリング１６４を収納するための上下方向の空間が必要となり、支持部１２７の厚みＤをさらに薄くする必要が生じる。

そのため、本実施の形態では、従来のような支持部材を無くし、ボールからなる転動体１５３と、シャフト１１８のフランジ部１６２に当接する上レース１５２と、シリンダブロック１２４のスラスト面１４８に当接する下レース１５８とからなるスラストベアリング１６４を用いる。これにより、スラストベアリング１６４の全高を低くしているので、支持部１２７の厚みＤを薄くしなくても組み付けが可能であり、シリンダブロック１２４の支持部１２７の剛性が低下することを抑制できる。

従って、圧縮荷重による主軸受１２６の変形に起因するシャフト１１８の傾きが緩和され、ピストン１２８のシリンダ１３０内での傾きが低減されるので、圧縮室内１３４の冷媒ガスの、ピストン１２８とシリンダ１３０との隙間からの漏れが低減され、密閉型圧縮機の効率を向上することができる。

さらに、本実施の形態のように、ピストン１２８の後端の主軸受１２６側が非摺動部１６８になっているものでは、実質的にピストン１２８が短い状態となる。そのため、シリンダ１３０内でピストン１２８の傾きを規制する度合いが小さく、ピストン１２８が傾き易く、圧縮室１３４の冷媒ガスの漏れによる性能低下が起こり易い。しかし、図３Ｂで示したスラストベアリング１６４の作用によりピストン１２８の傾きが軽減されるので、圧縮室内１３４の冷媒ガスの、ピストン１２８とシリンダ１３０との隙間からの漏れが低減され、性能が向上する。

さらに、スラストベアリング１６４は、上レース１５２と下レース１５８のボールからなる転動体１５３が当接する軌道に溝を設けている。このため、商用周波数である６０Ｈｚを上回るような高い回転数においても、ボールからなる転動体１５３に作用する遠心力により、上レース１５２および下レース１５８の溝の側面に転動体１５３が押し付けられる。そのため、転動体１５３のスリップに起因する損傷を防止できるので、密閉型圧縮機の信頼性が向上する。

なお、本実施の形態では、転動体１５３としてボールを用いたが、コロを用いても良く、この場合、上レース１５２および下レース１５８に溝を設けなくとも、接触部が線接触になり面圧が低くなる。そのため、密閉型圧縮機の運搬の際に衝撃が加わっても、転動体１５３や上レース１５２および下レース１５８の損傷を防止するので、密閉型圧縮機の信頼性を向上することができる。

（第２の実施の形態）
図５は、本発明の第２の実施の形態における密閉型圧縮機の縦断面図である。図６は、本発明の第２の実施の形態における密閉型圧縮機のスラスト軸受の要部拡大図である。

図５、図６に示すように、密閉容器２０２内底部には潤滑油２０４が貯留されている。圧縮機本体２０６はサスペンションスプリング２０８により密閉容器２０２内で内部懸架されている。また、密閉容器２０２には、温暖化係数の低い冷媒ガスであるＲ６００ａ（イソブタン）が充填されている。

圧縮機本体２０６は、電動部２１０と、これによって駆動される圧縮部２１２からなり、密閉容器２０２には電動部２１０に電源を供給するための電源端子２１３が取り付けられている。

まず、電動部２１０について説明する。

電動部２１０は、鋼板を積層した鉄心の複数の磁極歯に絶縁材を介して巻線（図示せず）を直接巻回した固定子２１４と、固定子２１４の内径側に配置され、永久磁石（図示せず）を内蔵した回転子２１６を備えた突極集中巻方式のＤＣブラシレスモータである。

回転子２１６の鉄心は、固定子２１４の鉄心より鉛直方向の高さ寸法が大きい。具体的には、固定子２１４の高さ２６ｍｍに対して、回転子２１６の高さは３６ｍｍであり、上下方向に回転子２１６が固定子２１４より約５ｍｍずつはみ出して配置されている。

固定子２１４の巻線は電源端子２１３を経由して密閉型圧縮機外のインバータ回路（図示せず）と導線により接続され、電動部２１０は複数の回転数で駆動される。

次に圧縮部２１２について説明する。

圧縮部２１２は電動部２１０の上方に配設されている。

圧縮部２１２を構成するシャフト２１８は、主軸部２２０と、主軸部２２０上端から延出し、主軸部２２０と平行な偏心軸部２２２と、を備えている。また、主軸部２２０には回転子２１６が焼嵌めなどの方法で固定されている。シリンダブロック２２４は、円筒形の内面を有する主軸受２２６を備えている。主軸受２２６の先端部は、回転子２１６の中央の穴部に挿入された状態で配置され、主軸受２２６に主軸部２２０が回転自在な状態で挿入されることでシャフト２１８が支持されている。そして、圧縮部２１２は、偏心軸部２２２に作用した荷重を偏心軸部２２２の下側に配置された主軸部２２０と主軸受２２６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２２４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。シリンダ２３０は後端の上下に切欠き部２３０ａ、２３０ｂを形成している。

ピストン２２８の外周面は、先端部分と後端部分が、それぞれシリンダ２３０内周面と微小すきまを有するような摺動部２６６、２６７を形成するとともに、中間部分が摺動部より０．３ｍｍ程度径が小さい非摺動部２６８になっている。

また、連結部２３６は、両端に設けた穴部がそれぞれピストン２２８に取り付けられたピストンピン（図示せず）と偏心軸部２２２に嵌挿されることで、偏心軸部２２２とピストン２２８とを連結している。

シリンダ２３０の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２４０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。

シャフト２１８は、主軸部２２０の下端が密閉容器２０２内底部に貯留された潤滑油２０４に浸漬しており、シャフト２１８の下端から上端に至る、主軸部２２０の外表面のらせん溝２４４からなる給油機構２４６を備えている。

主軸受２２６は、軸心と直角な平面部であるスラスト面２４８と、スラスト面２４８よりさらに上方に延長され、主軸部２２０に対向する内面を有する管状延長部２５０と、を有している。また、シャフト２１８の主軸部２２０の上端には、主軸部２２０より直径が大きい拡大部２５１を形成している。スラスト面２４８の上方、管状延長部２５０の外径側に下レース２５８が配置され、ボールからなる転動体２５３および保持器２５６と、上レース２５２が、拡大部２５１の外径側に配置されている。

保持器２５６は、樹脂で形成された環状の平板であり、複数設けた穴部にそれぞれボールからなる転動体２５３が収納されている。また、保持器２５６は拡大部２５１の外径側に遊嵌され、保持器２５６と拡大部２５１は互いに回転可能の状態にある。

上レース２５２および下レース２５８は、環状の金属製の平板で、ボールからなる転動体２５３と当接する軌道に、転動体２５３の半径とほぼ等しい溝を設けている。

そして、スラスト面２４８の上に、下レース２５８、転動体２５３、上レース２５２の順に互いに接した状態で積み重なり、上レース２５２の上面にシャフト２１８のフランジ部２６２が着座した、転がり軸受であるスラストベアリング２６４を構成している。

ピストン２２８の直径Ａに対して、密閉容器２０２の全高Ｂは、６倍以内である。具体的には、ピストン２２８の直径Ａが２５．４ｍｍであり、密閉容器２０２の全高Ｂが１４０ｍｍであり、全高Ｂ／直径Ａの値である比率は５．５であり、６以内の範囲内となっている。

また、主軸受２２６の長さＣは４５ｍｍである。長さＣ／直径Ａの値である比率は、１．８であり、１．５から２の範囲内となっている。

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２１３より電動部２１０に通電されると、固定子２１４に発生する磁界により回転子２１６はシャフト２１８とともに回転する。主軸部２２０の回転に伴う偏心軸部２２２の偏心回転は、連結部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２０２内の冷媒ガスを圧縮室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２０２内の冷媒ガスは、吸入マフラ２４０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、高温高圧の冷媒ガスは吐出配管２４９などを経由して冷凍サイクル（図示せず）へ送られる。

また、シャフト２１８の回転に伴う給油機構２４６の作用により、密閉容器２０２の底部に貯留された潤滑油２０４は、シャフト２１８の下端から上方へ搬送され、偏心軸部２２２先端から飛散する。

また、潤滑油２０４の一部は主軸受２２６の上端から、スラストベアリング２６４に供給される。この際、潤滑油２０４は回転していない下レース２５８上に供給されるので、下レース２５８に付着した潤滑油２０４がすぐに遠心力で飛散することが無く、摺動部に留まるので、スラストベアリング２６４の潤滑効果を高めることができ、信頼性が向上する。

また、圧縮動作の際、シャフト２１８の偏心軸部２２２には、ピストン２２８から連結部２３６を介して圧縮荷重が作用する。この結果、主軸部２２０と主軸受２２６との隙間内で、シャフト２１８はわずかに傾斜する。

しかし、本発明の第１の実施の形態で説明したように、スラストベアリング２６４は、傾きを吸収する支持部材を備えないので、シャフト２１８の傾きに対して傾きを軽減する方向に復元力が作用する。その結果、シャフト２１８の傾きが低減され、シャフト２１８と連結部２３６を介して連結されたピストン２２８の傾きも小さくなるので、ピストン２２８とシリンダ２３０の隙間から圧縮室２３４内の冷媒ガスが漏れることによる性能低下や効率の悪化を防止することができる。

密閉容器２０２の全高がピストン直径の６倍以内と背が低い密閉型圧縮機においては、必然的に主軸受２２６の長さも短くなるため、主軸受２２６の隙間内での主軸部２２０の傾きが大きくなり易い。しかし、本実施の形態では、シャフト２１８が傾斜した際にはスラストベアリング２６４より傾きを解消する方向に反力が作用することにより、シャフト２１８の傾きが低減される。特に、主軸受２２６の長さがピストン２２８の直径の２倍以内と短い場合、さらに効果は顕著である。

回転子２１６を主軸部２２０に焼嵌めする焼嵌め幅を短くし、主軸受２２６の全長の半分以上を回転子２１６の穴部に挿入することで、主軸受２２６の長さを長く確保しながら、密閉容器２０２の全高を低くしている。また、回転子２１６の高さより固定子２１４の高さを低くすることで、固定子２１４下面のサスペンションスプリング２０８の支持面を主軸受２２６下端とほぼ同じ高さにすることができ、密閉型圧縮機の高さをさらに低くしている。

一方で、回転子２１６の上端が高くなるので、シリンダブロック２２４の主軸受２２６周辺の肉厚を薄くする必要があり、剛性が低下しやすい。しかし、本実施の形態では、支持部材の無い高さの低いスラスト転がり軸受を用いる上に、管状延長部２５０の外径側の凹部に収納されるのは下レース２５８のみで、管状延長部２５０の高さが低いので、シリンダブロック２２４の支持部２２７の肉厚を厚くすることでシリンダブロック２２４の剛性を確保することができる。そのため、シャフト２１８の傾きが抑制され、圧縮室２３４からの冷媒ガスの漏れを低減することで性能を向上することができる。

シリンダ２３０の後端に切欠き部２３０ａ、２３０ｂを形成し、シリンダ２３０内でピストン２２８の傾きを規制する度合いが小さく、ピストン２２８が傾き易く、圧縮室２３４内からの冷媒ガスの漏れによる性能低下が起こり易い。しかしながら、スラストベアリング２６４により傾きが軽減されるので、本実施の形態における密閉型圧縮機の性能は向上する。

（第３の実施の形態）
図７は、本発明の第３の実施の形態における冷蔵庫の概略断面図を示すものである。

図７において、断熱箱体２７０はＡＢＳなどの樹脂体を真空成型した内箱２７１と、プリコート鋼板などの金属材料を用いた外箱２７２で構成された空間に発泡充填する断熱体２７３を注入してなる断熱壁を備えている。断熱体２７３は、たとえば、硬質ウレタンフォームやフェノールフォームやスチレンフォームなどが用いられる。発泡材としてはハイドロカーボン系のシクロペンタンを用いると、温暖化防止の観点でさらによい。

断熱箱体２７０は複数の断熱区画に区分されており上部を回転扉式、下部を引出し式とする構成である。上に冷蔵室２７４を設け、その下に水平方向に並べた引出し式の切替室２７５および製氷室２７６を設け、その下に引出し式の野菜室２７７を設け、さらにその下に引出し式の冷凍室２７８を設けている。

各断熱区画にはそれぞれ断熱扉がガスケットを介して設けられている。上に冷蔵室回転扉２７９を設け、その下に切替室引出し扉２８０と製氷室引出し扉２８１を設け、その下に野菜室引出し扉２８２を設け、さらにその下に冷凍室引出し扉２８３を設けている。

また、断熱箱体２７０の外箱２７２は、天面後方を窪ませた凹み部２８４を備えている。

冷凍サイクルは凹み部２８４に弾性支持して配設した密閉型圧縮機２８５と、凝縮器（図示せず）と、キャピラリ２８６と、ドライヤ（図示せず）と、野菜室２７７と冷凍室２７８の背面に配置して設けた蒸発器２８８と、吸入配管２８９と、を環状に接続して構成されている。蒸発器２８８の近傍には冷却ファン２８７が設けてある。

以上のように構成された冷蔵庫について、以下その動作、作用を説明する。

まず、各断熱区画の温度設定と冷却方式について説明する。

冷蔵室２７４の室内温度は冷蔵保存のために凍らない温度を下限に通常１〜５℃で設定されている。

切替室２７５はユーザーの設定により温度設定を変更可能であり、冷凍室温度帯から冷蔵、野菜室温度帯まで所定の温度設定にすることができる。また、製氷室２７６は独立の氷保存室であり、図示しない自動製氷装置を備えて、氷を自動的に作製、貯留するものである。製氷室２７６の室内温度は氷を保存するために冷凍温度帯であるが、氷の保存が目的であるために冷凍温度帯よりも比較的高い−１８℃〜―１０℃の冷凍温度で設定されることも可能である。

野菜室２７７の室内温度は冷蔵室２７４の室内温度と同等もしくは若干高い温度設定の２℃〜７℃とすることが多い。凍らない程度で低温にするほど葉野菜の鮮度を長期間維持することが可能である。

冷凍室２７８の室内温度は冷凍保存のために通常−２２〜−１８℃で設定されているが、冷凍保存状態の向上のために、たとえば−３０や−２５℃の低温で設定されることもある。

各室は異なる温度設定を効率的に維持するために断熱壁によって区分されているが、低コストでかつ断熱性能を向上させる方法として断熱体２７３で一体に発泡充填することが可能である。発泡スチロールのような断熱部材を用いるのに比べて約２倍の断熱性能とすることができ、仕切りの薄型化による収納容積の拡大などができる。

次に、冷凍サイクルの動作について説明する。

庫内の設定された温度に応じて温度センサ（図示せず）および制御基板からの信号により冷却運転が開始および停止される。冷却運転の指示により密閉型圧縮機２８５が所定の圧縮動作を行い、吐出された高温高圧の冷媒ガスは、凝縮器（図示せず）にて放熱して凝縮液化し、キャピラリ２８６で減圧されて低温低圧の液冷媒となり蒸発器２８８に至る。

冷却ファン２８７の動作により、庫内の空気と熱交換されて蒸発器２８８内の冷媒ガスは蒸発気化され、熱交換された低温の冷気をダンパ（図示せず）などで分配することで各室の冷却が行われる。

以上のような動作を行う冷蔵庫において、密閉型圧縮機２８５は、シャフトの鉛直方向の荷重を支持するスラストベアリングを備える。そして、スラストベアリングは、シャフトのフランジ部に当接する上レースと、シリンダブロックのスラスト面に当接する下レースと、上レースおよび下レースと当接する転動体を備える転がり軸受であり、全高がピストン直径の６倍以内である。

これにより、密閉型圧縮機２８５の密閉容器の全高を低くすることで、冷蔵庫の庫内容積を拡大し、冷蔵庫の使い勝手を向上する。

また、スラスト転がり軸受により損失を低減するとともに、圧縮荷重などによりシャフトが主軸受内で傾斜した際に、スラストベアリングで傾きを抑制する方向に反力が発生するので、シャフトの傾きが緩和される。その結果、ピストンのシリンダ内での傾きが低減されるので、ピストンとシリンダの隙間から、圧縮室内の冷媒ガスが漏れるのが低減され、密閉型圧縮機の効率を向上することができる。このように密閉型圧縮機２８５は本発明の第１の実施の形態における密閉型圧縮機である。

（第４の実施の形態）
図８は、本発明の第４の実施の形態における密閉型圧縮機の縦断面図である。図９は、本発明の第４の実施の形態における密閉型圧縮機のスラストボールベアリング部分を示す要部拡大断面図である。図１０は、本発明の第４の実施の形態における密閉型圧縮機の主軸受部の要部拡大断面図である。図１１は、本発明の第４の実施の形態における密閉型圧縮機の回転子の有効磁束とオーバーハング部長さの関係図である。図１２Ａは、本発明の第４の実施の形態における密閉型圧縮機のシャフト傾斜時のスラストボールベアリングの通常時を示す模式図である。図１２Ｂは、本発明の第４の実施の形態における密閉型圧縮機のスラストボールベアリングの圧縮荷重によってシャフトが傾斜した時を示す模式図である。

なお、本発明の第４の実施の形態における密閉型圧縮機おいて、本発明の第１の実施の形態における密閉型圧縮機と同様の構成要素については、同じ符号を付して説明する。

図８から図１０において、密閉容器１０２の底部には潤滑油１０４が貯留されている。圧縮機本体１０６はサスペンションスプリング１０８により密閉容器１０２内で内部懸架されている。また、密閉容器１０２には、温暖化係数の低い冷媒ガスであるＲ６００ａ（イソブタン）が充填されている。

圧縮機本体１０６は、電動部１１０と、これによって駆動される圧縮部１１２からなり、密閉容器１０２には電動部１１０に電源を供給するための電源端子１１３が取り付けられている。

まず、電動部１１０について説明する。

電動部１１０は、鋼板を積層した鉄心１１４ａの複数の磁極歯（図示せず）に絶縁材を介して巻線（図示せず）を直接巻回した突極集中巻方式の固定子１１４と、固定子１１４の内径側に配置され鉄心１１６ａの表面に永久磁石１１６ｂを固定した回転子１１６を備えた表面磁石型のＤＣブラシレスモータとしてある。

ここで、図１０に示す様に表面磁石型モータの回転子１１６の鉄心１１６ａの高さ方向の寸法Ｒは、固定子１１４の鉄心１１４ａの高さ方向の寸法と同じである。具体的には、鉄心１１４ａ、１１６ａの高さが３０ｍｍである。また、回転子１１６の表面に固定された永久磁石１１６ｂは、回転子１１６の鉄心１１６ａに対して上下方向にオーバーハング部１１６ｃ、１１６ｄを有して上下方向それぞれに２ｍｍずつはみ出した形で固定されており、永久磁石の高さは３４ｍｍである。

また、固定子１１４の巻線は電源端子１１３を経由して密閉型圧縮機外のインバータ回路（図示せず）と導線により接続され、商用電源周波数である６０Ｈｚを上回る回転数を含む、複数の回転数で電動部１１０は駆動される。

この電動部１１０の内、回転子１１６の高さＲについて、図１７、図１８に示す従来の埋め込み磁石型モータの回転子１６の高さと比較して説明する。

一般的に、回転子の高さは、固定子の鉄心の高さに上下のオーバーハング部の長さを加えたものである。ここで、このオーバーハング部の長さについて、同じ効率・トルクの埋め込み磁石形モータと表面磁石型モータの有効磁束の特性を比較した関係図を、図１１に示す。

図１１の「表面磁石形」の位置で示すように、表面磁石形電動機のオーバーハング部１１６ｃ、１１６ｄの長さは、表面に永久磁石１１６ｂを配置しているため回転子１１６表面の有効磁束量が大きい。そのため、埋め込み磁石形電動機の回転子１６と比較して飽和有効磁束のオーバーハング部１１６ｃ、１１６ｄの長さを小さくすることができる。

さらに、表面磁石型電動機のオーバーハング部１１６ｃ，１１６ｄは、表面に取り付けられた永久磁石１１６ｂのみに設けて有効磁束量を増大すれば良いので、回転子１１６の鉄心１１６ａの高さＲは固定子１１４の鉄心１１４ａと同一の高さでよい。従って、本実施の形態で採用している表面磁石形電動機の回転子１１６の上端面１１６ｅの高さは、図１８に示す従来の密閉型圧縮機における埋め込み磁石型電動機の回転子１６の上端面１６ａの高さより大幅に低くすることが可能となる。

次に、圧縮部１１２について説明する。

圧縮部１１２は電動部１１０の上方に配設されている。

圧縮部１１２を構成するシャフト１１８は、主軸部１２０と、主軸部１２０上端のフランジ部１６２と、このフランジ部１６２から上方に延出し、主軸部１２０と平行な偏心軸部１２２とを備えている。また、主軸部１２０には回転子１１６が焼嵌めで固定されている。

シリンダブロック１２４は、円筒形の内面を有する主軸受１２６を備えている。主軸受１２６は全長の半分以上が、回転子１１６の中央の穴部に挿入され、オーバーラップした状態で配置される。また、主軸受１２６に主軸部１２０が回転自在な状態で挿入されることでシャフト１１８は支持されている。そして、圧縮部１１２は、偏心軸部１２２に作用した荷重を偏心軸部１２２の下側に配置された主軸部１２０と主軸受１２６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１２４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。

ピストン１２８の外周面の先端部分はシリンダ１３０の内周面と微小すきまを介して対向し、気密を維持すると共に荷重を支持する摺動部１６６を形成する。

また、連結部１３６は、両端に設けた穴部がそれぞれピストン１２８に取り付けられたピストンピン（図示せず）と偏心軸部１２２に嵌挿されることで、偏心軸部１２２とピストン１２８とを連結している。

シリンダ１３０の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を形成している。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１４０は、ポリブチレンテレフタレート（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。

シャフト１１８は、主軸部１２０の下端が密閉容器１０２の内底部に貯留された潤滑油１０４に浸漬しており、シャフト１１８の下端から上端に至る、主軸部１２０の外表面のらせん溝１４４からなる給油機構１４６を備えている。

主軸受１２６は、図９に示すように、軸心と直角な平面部であるスラスト面１４８と、スラスト面１４８よりさらに上方に延長され、主軸部１２０に対向する内面を有する管状延長部１５０を有している。また、スラスト面１４８の上方、管状延長部１５０の外径側に下レース１５８が配置され、下レース１５８の上方にはボールからなる転動体１５３と保持器１５６が配置され、さらに、転動体１５３および管状延長部１５０の上方に上レース１５２が配置されている。

保持器１５６は、樹脂で形成された環状の平板であり、複数設けた穴部にそれぞれボールからなる転動体１５３が収納されている。また、保持器１５６は管状延長部１５０の外径側に遊嵌され、保持器１５６と管状延長部１５０は互いに回転可能な状態にある。

上レース１５２および下レース１５８は、環状の金属製の平板で、ボールからなる転動体１５３と当接する軌道に、転動体１５３の半径とほぼ等しい溝を設けている。

そして、スラスト面１４８の上に、下レース１５８、転動体１５３、上レース１５２の順に互いに接した状態で積み重なり、上レース１５２の上面にシャフト１１８のフランジ部１６２のスラスト面１６２ａが着座して、転がり軸受であるスラストベアリング１６４を構成している。

次に、密閉容器１０２の全高寸法Ｂの内訳について説明する。

密閉容器１０２の全高寸法Ｂは、図８に示すように、直径Ａ、長さＣ、高さＥ、高さＦ、高さＧ、そして幅Ｗを合計したものである。

ここで、回転子１１６の下端から密閉容器１０２の下端までの高さＥには、回転子１１６と潤滑油１０４の隙間と、潤滑油１０４深さと、密閉容器１０２底部の板厚が含まれる。回転子１１６と潤滑油１０４の隙間は、起動時に潤滑油１０４に冷媒ガスが溶け込んだ状態でも、回転子１１６が潤滑油１０４を攪拌することが無いように一定の隙間が必要である。そして、潤滑油１０４も信頼性確保の観点から適正な量が必要となるため、寸法Ｅは一定の高さが必要である。

また、シリンダ１３０から主軸受１２６上端までの高さＦは、一定の寸法を要する。

また、シリンダ１３０の内周面上端から密閉容器１０２上端までの高さＧには、シリンダブロック１２４の肉厚と、密閉容器１０２とこの内部に内部懸架された圧縮機本体１０６の隙間と、密閉容器１０２の天面の板厚が含まれる。圧縮室１３４の気密を確保するためシリンダブロック１２４の肉厚は一定量必要である。また、内部懸架された圧縮機本体１０６が運転中に密閉容器１０２に衝突して異音が発生しないように、密閉容器１０２と圧縮機本体１０６には一定の隙間が必要であるため、高さＧは、ピストン１２８の直径Ａと同程度の高さが必要である。

また、回転子１１６は焼嵌めの幅Ｗの部分で主軸部１２０に焼嵌め固定されており、幅Ｗは一定の幅が必要である。

さらに、直径Ａはシリンダ１３０の内径であり、一定の寸法が必要である。

従って、密閉容器１０２の全高Ｂは、長さＣによって決定される。

次に、長さＣについて図を参照しながら説明する。

長さＣは、シリンダブロック１２４の主軸受１２６の高さである。

一方、シャフト１１８のフランジ部１６２のスラスト面１６２ａを基準にすると以下のように示される。すなわち、長さＣは、図１０に示すようにフランジ部１６２のスラスト面１６２ａから回転子１１６の下端面１１６ｆまでの高さＪから、スラスト面１６２ａと管状延長部１５０の上端１５０ａの距離Ｖと、回転子１１６の焼嵌部１４２の幅Ｗを差し引いた高さである。

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。

電源端子１１３より電動部１１０に通電されると、固定子１１４に発生する磁界により回転子１１６はシャフト１１８とともに回転する。主軸部１２０の回転に伴う偏心軸部１２２の偏心回転は、連結部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１０２内の冷媒ガスを圧縮室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１０２内の冷媒ガスは、吸入マフラ１４０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、高温高圧の冷媒ガスは吐出配管１４９などを経由して冷凍サイクル（図示せず）へ送られる。

また、シャフト１１８の回転に伴う給油機構１４６の作用により、密閉容器１０２の底部に貯留された潤滑油１０４は、シャフト１１８下端より上方へ搬送され、偏心軸部１２２の先端より飛散する。

また、圧縮動作の際、シャフト１１８の偏心軸部１２２には、ピストン１２８から連結部１３６を介して圧縮荷重が作用する。この結果、主軸部１２０と主軸受１２６との隙間内で、シャフト１１８の主軸部１２０は傾斜する。

本実施の形態においては、従来の密閉型圧縮機のように支持部材を使用しない構成となっているので、スラストベアリング１６４の高さＴは、従来のスラストボールベアリング６４の高さより支持部材の分だけ低くすることが可能となり、その分、支持部１２７の厚さＤを厚く構成することが可能となる。

さらに、本実施の形態においては、表面磁石型モータとしているため、回転子１１６の高さＲおよび上端面１１６ｅの高さは、従来の埋め込み磁石型モータの回転子１６の上端面１６ｅの高さより大幅に低くすることが可能である。これにより、支持部１２７の厚さＤをさらに厚く構成することが可能となる。

従って、本実施の形態の支持部１２７の剛性は、図１８に示す従来のシリンダブロック２４の支持部２７の剛性より高くなり、変形量が小さくなる。よって、主軸部１２０の傾斜を小さくすることが可能となり、主軸部１２０の軸受損失を低減することができる。

さらに、上記のように主軸部１２０の傾斜を小さくすることができるため、シャフト１１８の偏心軸部１２２と連結部１３６を介して往復運動するピストン１２８がシリンダ１３０内で傾くことを抑制することができる。その結果、ピストン１２８とシリンダ１３０との間のこじりによる局所的な摩耗の発生を抑制し、圧縮室１３４内の冷媒ガスの漏れを低減することが可能となり、密閉型圧縮機の体積効率を向上することができる。

次に、スラストベアリング１６４の動作について図１２Ａ、図１２Ｂを参照しながら説明する。

図１２Ａは圧縮荷重が作用していない状態を示し、この状態ではシャフト１１８の自重などの鉛直方向の荷重をそれぞれのボールからなる転動体１５３と上レース１５２および下レース１５８の接触点で均等に支持するので、個々の接触荷重は小さい。

ところが、図１２Ｂに示すように、圧縮荷重により反時計回り方向のモーメントが作用して、シャフト１１８が傾斜した場合には、右側のボールからなる転動体１５３Ａと上レース１５２および下レース１５８は離れ、接触荷重は生じない。

一方、左側のボールからなる転動体１５３Ｂと上レース１５２および下レース１５８の間に大きな接触荷重が作用する。

従って、圧縮荷重により作用する反時計回り方向のモーメントが、接触荷重によって逆向きの時計回りのモーメントがシャフト１１８に作用することとなり、圧縮荷重によるシャフト１１８の傾きを抑制することができる。

従って、圧縮荷重を受ける主軸部１２０と主軸受１２６間の片当りによる局所的な油膜の混合潤滑を回避することができ、軸受損失を低減できる。

さらに、シャフト１１８と連結部１３６を介して連結されたピストン１２８の傾きも小さくなるので、ピストン１２８とシリンダ１３０の隙間から圧縮室１３４内の冷媒ガスが漏れることによる性能低下を防止することができる。

なお、ボールからなす転動体１５３と上レース１５２および下レース１５８の接触が不均一になることで、特定の転動体１５３に大きな接触荷重が作用する。しかし、上レース１５２および下レース１５８に円弧状の溝を設けであるので、転動体１５３と上レース１５２および下レース１５８が線接触に近い状態になり、微視的に接触面積が大きくなるので、転動体１５３の耐久性を確保することができる。

さらには、溝を設けることでボールからなる転動体１５３と上レース１５２および下レース１５８の接触点の面圧が低くなる。このことで、密閉型圧縮機の運搬等の際に衝撃力が加わっても、転動体１５３や上レース１５２および下レース１５８の損傷を防止することができ、密閉型圧縮機の信頼性を向上することができる。

さらに、スラストベアリング１６４は、上レース１５２と下レース１５８の転動体１５３が当接する軌道に溝を設ける。この構成により、商用周波数である６０Ｈｚを上回るような高い回転数においても以下の作用効果を有する。すなわち、転動体１５３に作用する遠心力により、上レース１５２および下レース１５８の溝の側面に転動体１５３が押し付けられ、転動体１５３のスリップに起因する損傷を防止できるので、密閉型圧縮機の信頼性が向上する。

なお、本実施の形態では、転動体１５３としてボールを用いたが、コロを用いても良い（転動体にボール或いはコロを用いたものをスラストベアリングと称する）。この場合、上レース１５２または下レース１５８に溝を設けなくとも、接触部が線接触になり面圧が低くなるので、密閉型圧縮機の運搬の際に衝撃が加わっても、転動体１５３や上レース１５２および下レース１５８の損傷を防止することができ、密閉型圧縮機の信頼性を向上することができる。

（第５の実施の形態）
図１３は、本発明の第５の実施の形態における密閉型圧縮機を搭載した本発明の第５の実施の形態における冷蔵庫の概略断面図を示すものである。

なお、本発明の第５の実施の形態における冷蔵庫おいて、本発明の第３の実施の形態における冷蔵庫と同様の構成要素については、同じ符号を付して説明する。

図１３において、断熱箱体２７０はＡＢＳなどの樹脂体を真空成型した内箱２７１とプリコート鋼板などの金属材料を用いた外箱２７２で構成された空間に発泡充填する断熱体２７３を注入してなる断熱壁を備えている。断熱体２７３は例えば硬質ウレタンフォームやフェノールフォームやスチレンフォームなどが用いられる。発泡材としてはハイドロカーボン系のシクロペンタンを用いると、温暖化防止の観点でさらによい。

断熱箱体２７０は複数の断熱区画に区分されており上部を回転扉式、下部を引出し式とする構成である。上に冷蔵室２７４を設け、その下に水平方向に並べた引出し式の切替室２７５および製氷室２７６を設け、その下に引出し式の野菜室２７７を設け、さらにその下に引出し式の冷凍室２７８を設けている。

各断熱区画にはそれぞれ断熱扉がガスケットを介して設けられている。上に冷蔵室回転扉２７９を設け、その下に切替室引出し扉２８０と製氷室引出し扉２８１を設け、その下に野菜室引出し扉２８２を設け、さらにその下に冷凍室引出し扉２８３を設けている。

また、断熱箱体２７０の外箱２７２は、天面後方を窪ませた凹み部２８４を備えている。

冷凍サイクルは凹み部２８４に弾性支持して配設した密閉型圧縮機２８５と、凝縮器（図示せず）と、キャピラリ２８６と、ドライヤ（図示せず）と、野菜室２７７と冷凍室２７８の背面に配置して設けた蒸発器２８８と、吸入配管２８９とを環状に接続して構成されている。蒸発器２８８の近傍には冷却ファン２８７が設けてある。

ここで、密閉型圧縮機２８５は、本発明の第４の実施の形態で説明した密閉型圧縮機を用いている。

以上のように構成された冷蔵庫について、以下その動作、作用を説明する。

まず各断熱区画の温度設定と冷却方式について説明する。

冷蔵室２７４の室内温度は冷蔵保存のために凍らない温度を下限に通常１〜５℃で設定されている。

切替室２７５はユーザーの設定により温度設定を変更可能であり、冷凍室温度帯から冷蔵、野菜室温度帯まで所定の温度設定にすることができる。また、製氷室２７６は独立の氷保存室であり、図示しない自動製氷装置を備えて、氷を自動的に作製、貯留するものである。製氷室２７６の室内温度は氷を保存するために冷凍温度帯であるが、氷の保存が目的であるために冷凍温度帯よりも比較的高い−１８℃〜−１０℃の冷凍温度で設定されることも可能である。

野菜室２７７の室内温度は冷蔵室２７４の室内温度と同等もしくは若干高い温度設定の２℃〜７℃とすることが多い。凍らない程度で低温にするほど葉野菜の鮮度を長期間維持することが可能である。

冷凍室２７８の室内温度は冷凍保存のために通常−２２〜−１８℃で設定されているが、冷凍保存状態の向上のために、例えば−３０や−２５℃の低温で設定されることもある。

各室は異なる温度設定を効率的に維持するために断熱壁によって区分されているが、低コストでかつ断熱性能を向上させる方法として断熱体２７３で一体に発泡充填することが可能である。発泡スチロールのような断熱部材を用いるのに比べて約２倍の断熱性能とすることができ、仕切りの薄型化による収納容積の拡大などができる。

次に、冷凍サイクルの動作について説明する。

庫内の設定された温度に応じて温度センサ（図示せず）および制御基板からの信号により冷却運転が開始および停止される。冷却運転の指示により密閉型圧縮機２８５が所定の圧縮動作を行い、吐出された高温高圧の冷媒ガスは、凝縮器（図示せず）にて放熱して凝縮液化し、キャピラリ２８６で減圧されて低温低圧の液冷媒となり蒸発器２８８に至る。

冷却ファン２８７の動作により、庫内の空気と熱交換されて蒸発器２８８内の冷媒ガスは蒸発気化され、熱交換された低温の冷気をダンパ（図示せず）などで分配することで各室の冷却が行われる。

以上のような動作を行う冷蔵庫の密閉型圧縮機２８５に、本発明の第４の実施の形態で説明した全高の低い密閉型圧縮機を用いる。このことにより、密閉型圧縮機２８５を設置した凹み部２８４の高さを低くすることができ、冷蔵庫の庫内容積を拡大し冷蔵庫の使い勝手を向上することができる。

また、この密閉型圧縮機２８５は、スラストベアリングにより損失を低減すると共に、圧縮荷重によるシャフトの主軸受内での傾斜を抑制して軸受損失も低減し、さらには、ピストンのシリンダ内での傾きを低減して、ピストンとシリンダの隙間から圧縮室内の冷媒ガスが漏れるのを低減することにより圧縮機効率を向上しているので、冷蔵庫の消費電力を低減できる。

さらに、転がり軸受の転動体の接触部が線接触になって面圧が低くなっているので信頼性が高く、その結果、冷蔵庫の信頼性を向上することができる。

このように、冷蔵庫の庫内容積を増大できるので使い勝手が向上するとともに、密閉型圧縮機の効率が高いので冷蔵庫の消費電力を低減することができ、密閉型圧縮機の信頼性が向上するので冷蔵庫の信頼性を向上することができる。

（第６の実施の形態）
図１４は、本発明の第６の実施の形態における密閉型圧縮機の縦断面図である。図１５は、本発明の第６の実施の形態における密閉型圧縮機のスラストベアリングの要部拡大断面図である。

図１４および図１５において、本実施の形態における密閉型圧縮機は、鉄板の絞り成型によって形成された密閉容器３０１の内部に、電動部３０２と、この電動部３０２によって駆動される圧縮部３０３を主体とする圧縮機本体３０４を配置している。この圧縮機本体３０４は、サスペンションスプリング３０５によって弾性的に支持されている。

さらに、密閉容器３０１内には、例えば、地球温暖化係数の低い炭化水素系のＲ６００ａを含む冷媒ガス３０６が、冷凍装置（図示せず）の低圧側と同等圧力で、比較的低温の状態で封入されるとともに、密閉容器３０１内の底部には、潤滑油３０７が封入されている。

また、密閉容器３０１には、一端が密閉容器３０１内空間に連通するとともに、他端が冷凍装置（図示せず）に接続される吸入パイプ３０８と、圧縮部３０３で圧縮された冷媒ガスを冷凍装置（図示せず）へ導く吐出パイプ３０９と、を備えている。

圧縮部３０３は、シャフト３１０、シリンダブロック３１１、ピストン３１２、連結部３１３を有する。シャフト３１０は、偏心軸部３１４と主軸部３１５と主軸部３１５上端のフランジ部３１６と潤滑油３０７に浸漬された主軸部３１５の下端から偏心軸部３１４の上端までを連通する給油機構３１７と、を備え、その途中は、主軸部３１５表面に設けられた螺旋状の溝３１７ａによって構成されている。

シリンダブロック３１１には、圧縮室３１８を形成するシリンダ３１９が一体に形成され、また、主軸部３１５を回転自在に軸支する主軸受３２０と、スラスト面３２１の上方にシャフト３１０の鉛直方向の荷重を支持するスラストベアリング３２２を備えている。

ピストン３１２は、シリンダ３１９内を往復運動するとともに、軸心が偏心軸部３１４の軸心と平行となるようにピストンピン３２３が配設されている。

連結部３１３は、ロッド部３２４と大端孔部３２５と小端孔部３２６とを有し、大端孔部３２５は偏心軸部３１４に嵌挿され、小端孔部３２６はピストンピン３２３に嵌挿されている。これにより、偏心軸部３１４とピストン３１２を連結している。

また、シリンダ３１９のシャフト３１０と異なる側の開口部端面３１９ａには、吸入孔と吐出孔とを備えたバルブプレート３２９と、吸入孔を開閉する吸入バルブと、バルブプレート３２９を塞ぐシリンダヘッド３３１が、ヘッドボルト（図示せず）によって共締めで固定されている。

シリンダヘッド３３１は、冷媒ガス３０６が吐出される吐出空間を有し、吐出空間は、吐出管（図示せず）を介して、直接吐出パイプ３０９と連通している。

図１５に示すように、主軸受３２０は、スラスト面３２１より上方に延長され、主軸部３１５に対向する内面を有する管状延長部３３４を有している。また、スラスト面３２１の上方、管状延長部３３４の外径側に、スラストベアリング３２２が配置されている。

スラストベアリング３２２は、スラスト面３２１の上に、下レース３３５、ボールからなる転動体３３６、上レース３３７の順に、互いに接した状態で積み重なり構成され、上レース３３７の上面にシャフト３１０のフランジ部３１６が着座している。

上レース３３７および下レース３３５は、環状の金属製の平板で、ボールからなる転動体３３６と当接する軌道に、転動体３３６の半径とほぼ等しい溝（図示せず）を設けている。

転動体３３６は、保持器３３８に複数設けた穴部に、それぞれ収納されている。保持器３３８は樹脂で形成された環状の平板であり、保持器３３８の内径面と管状延長部３３４の外径面は、互いに回転可能な状態で遊嵌されている。

電動部３０２は、図１４に示すように、主軸受３２０の外周に圧入等で固定された固定子３３９と、固定子３３９の外側で、固定子３３９と同軸上に配置され、主軸部３１５に焼き嵌め等で固定された回転子３４０（ロータ）とでアウターロータモータを構成している。固定子３３９のインシュレータ３４１の内径は、スラストベアリング３２２の外径より大きく、回転子３４０は、固定子３３９より高さ方向の寸法が大きく、固定子３３９の上下にはみ出した形で配置されている。

主軸受３２０の下端は、固定子３３９の下端より下方に延出し、回転子３４０と主軸の固定部３４２は、主軸受３２０の下端より下方に位置している。

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。

密閉型圧縮機は、その吸入パイプ３０８と吐出パイプ３０９が、周知の構成からなる冷凍装置（図示せず）に接続され、冷凍サイクルを構成している。

その構成において、電動部３０２に通電されると、固定子３３９に電流が流れ、磁界が発生し、主軸部３１５に固定された回転子３４０が回転する。その回転によりシャフト３１０が回転し、偏心軸部３１４に回転自在に取り付けられた連結部３１３を介して、ピストン３１２がシリンダ３１９内を往復運動する。

そして、このピストン３１２の往復運動に伴い、圧縮室３１８内で冷媒ガス３０６の吸入、圧縮、吐出が行なわれる。

ここで、上記圧縮行程で、ピストン３１２は圧縮室３１８内の圧縮された冷媒ガス３０６の圧縮反力を受ける。この圧縮反力は、連結部３１３を介して偏心軸部３１４を下死点方向に押し付ける。これに伴い、主軸部３１５が主軸受３２０とのクリアランスの範囲内で、僅かに傾斜する。

従来の密閉型圧縮機においては、全高を低くする場合、必然的に主軸受３２０が短くなるため、主軸部３１５と主軸受３２０のクリアランスが同じであれば、主軸部３１５の傾きは大きくなる。

しかし、本実施の形態では、電動部３０２にアウターロータモータを用いることで、主軸受３２０は、内側の固定子３３９を貫通し、固定子３３９の下端より下方に配置された主軸部３１５と回転子３４０の固定部３４２の位置まで長くすることができるため、主軸受３２０内でのシャフト３１０の最大傾き角が小さくなる。

従って、シャフト３１０と連結部３１３を介して連結されたピストン３１２のシリンダ３１９内での傾きも小さくなるので、ピストン３１２とシリンダ３１９との間にこじりが発生することにより、効率や信頼性の低下を防止することができる。

また、固定子３３９のインシュレータ３４１の内径より内側の部分は、巻線が巻かれていないため高さが低くなっている。そのため、シリンダブロック３１１の主軸受３２０の周囲の支持部３４３の肉厚を厚くすることができる。すなわち、圧縮機の高さを高くせずに、スラストベアリング３２２を配置するためには、スラストベアリング３２２を収納するために必要な空間の分、支持部３４３の肉厚を薄くする必要がある。本実施の形態においては、インシュレータ３４１の内径よりスラストベアリング３２２の外径が内側になるように配置しているので、十分に支持部３４３の肉厚を確保することができる。よって、シリンダブロック３１１の剛性が高くなり圧縮荷重による主軸受３２０の変形を抑えられ、シャフト３１０の傾きを抑制することができる。この結果、ピストン３１２のシリンダ３１９内での傾きが低減されるので、ピストン３１２とシリンダ３１９との間のこじりの発生による摺動損失や摩耗を低減でき、効率や信頼性の低下を防止することができる。

また、スラストベアリング３２２の上レース３３７および下レース３３５の軌道に溝を設けているので、溝の深さ分、スラストベアリング３２２の高さを低くすることができる。そのため、スラストベアリング３２２を収納するために必要な空間を低くでき、その分、支持部３４３の肉厚をさらに厚くできる。したがって、シリンダブロック３１１の剛性が高くなり圧縮荷重による主軸受３２０の変形を抑えられ、シャフト３１０の傾きを抑制することができる。この結果、ピストン３１２のシリンダ３１９内での傾きが低減されるので、ピストン３１２とシリンダ３１９との間のこじりの発生による摺動損失や摩耗を低減でき、効率や信頼性の低下を防止することができる。

また、ボールからなる転動体３３６と上レース３３７および下レース３３５が線接触に近い状態になり、接触点の面圧が低くなるので、密閉型圧縮機の運搬の際に衝撃が加わっても、転動体３３６や上レース３３７および下レース３３５の損傷を防止することができ、密閉型圧縮機の信頼性を向上することができる。

また、本実施の形態の密閉型圧縮機をインバータ駆動で低速回転した場合、内側に回転子が配置されたインナーロータモータと比較して、回転子３４０のイナーシャの効果が大きいため、トルク変動が抑えられ、複雑な制御の必要がなく、効率を向上することができる。

（第７の実施の形態）
図１６は、本発明の第７の実施の形態における冷凍装置の構成を示す模式図である。ここでは、冷媒回路に、本発明の第６の実施の形態で説明した密閉型圧縮機を搭載した構成とし、冷凍装置の基本構成の概略について説明する。

図１６において、冷凍装置４００は、扉付の開口を有した断熱性の箱体からなる本体４０１と、本体４０１の内部を、物品の貯蔵空間４０２と機械室４０３に区画する区画壁４０４と、貯蔵空間４０２内を冷却する冷媒回路４０５と、を具備している。

冷媒回路４０５は、本発明の第６の実施の形態で説明した構成を有する密閉型圧縮機４０６と、放熱器４０７と、減圧装置４０８と、吸熱器４０９を環状に配管接続した構成となっている。

そして、吸熱器４０９は、送風機（図示せず）を具備した貯蔵空間４０２内に配置されている。吸熱器４０９の冷却熱は、破線の矢印で示すように、送風機によって貯蔵空間４０２内を循環するように撹拌される。

以上説明した冷凍装置は、本発明の第６の実施の形態で説明した構成を有する密閉型圧縮機４０６を搭載したことにより、省エネルギー化を実現することができる。すなわち、本発明の第６の実施の形態で説明した密閉型圧縮機は、スラストベアリングの作用による効率向上に加え、ピストンとシリンダとの間のこじりの発生による摺動損失や摩耗の低減、スラストベアリングの損傷防止の効果を有する。さらに、制御に頼ることなく低速回転時のトルク変動を抑え、効率よく運転することができる効果が得られ、効率と信頼性が向上している。これにより、これを搭載した冷凍装置の消費電力が低減でき、省エネルギーを実現することができる。

また、本発明の第６の実施の形態における密閉型圧縮機は、高さを低くすることができるので、圧縮機を搭載するスペースを小さくすることもでき、本実施の形態における冷凍装置の庫内容積の大容量化が図れる。

以上のように、本発明は、密閉容器の全高を低くしながら効率を向上することができる密閉型圧縮機とこれを用いた冷蔵庫等の冷凍装置を提供でき、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。

２，１０２，２０２，３０１ 密閉容器
４，１０４，２０４，３０７ 潤滑油
８，１０８，２０８，３０５ サスペンションスプリング
１０，１１０，２１０，３０２ 電動部
１２，１１２，２１２，３０３ 圧縮部
１４，１１４，２１４，３３９ 固定子
１６，１１６，２１６，３４０ 回転子
１８，１１８，２１８，３１０ シャフト
２０，１２０，２２０，３１５ 主軸部
２２，１２２，２２２，３１４ 偏心軸部
２４，１２４，２２４，３１１ シリンダブロック
２６，１２６，２２６，３２０ 主軸受
２８，１２８，２２８，３１２ ピストン
３０，１３０，２３０，３１９ シリンダ
３６，１３６，２３６，３１３ 連結部
４８，１４８，１６２ａ，２４８，３２１ スラスト面
５０，１５０，２５０，３３４ 管状延長部
５２，１５２，２５２，３３７ 上レース
１５３，１５３Ａ，１５３Ｂ，２５３，３３６ 転動体
５６，１５６，２５６，３３８ 保持器
５８，１５８，２５８，３３５ 下レース
６２，１６２，２６２，３１６ フランジ部
６４，１６４，２６４，３２２ スラストベアリング
１６８，２６８ 非摺動部
２５１ 拡大部
２８５ 密閉型圧縮機
３４１ インシュレータ
４００ 冷凍装置
４０５ 冷媒回路
４０６ 密閉型圧縮機
４０７ 放熱器
４０８ 減圧装置
４０９ 吸熱器

Claims (11)

1. 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部と、前記電動部の上方に配置された圧縮部とを収容し、
   前記圧縮部は、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、シリンダを備えたシリンダブロックと、前記シリンダの内部に往復動可能に挿設されたピストンと、前記ピストンと前記偏心軸部とを連結する連結部と、前記シリンダブロックに形成され、前記シャフトの前記主軸部に作用する半径方向の荷重を軸支する主軸受と、前記シャフトの鉛直方向の荷重を支持するスラストベアリングと、を備え、
   前記スラストベアリングは、前記シャフトのフランジ部に当接する上レースと、前記シリンダブロックのスラスト面に当接する下レースと、前記上レースおよび前記下レースに当接する転動体と、を備える転がり軸受であり、
   前記密閉容器の全高が前記ピストンの直径の６倍以内とし、前記主軸受の全長の半分以上が、前記回転子の穴部に収納され、
   前記シャフトの前記主軸部の上端に、前記主軸部より径が大きい拡大部を有し、前記スラストベアリングの前記転動体を保持する保持器が、前記拡大部の外径側に遊嵌される密閉型圧縮機。
2. 前記転動体をボールとし、前記転動体が当接する前記上レースおよび前記下レースの軌道に溝を設けた請求項１に記載の密閉型圧縮機。
3. 前記主軸受の長さを前記ピストン直径の１．５倍から２倍の範囲とした請求項１に記載の密閉型圧縮機。
4. 前記ピストンの外径あるいは前記シリンダ内径の軸受側に非摺動部を形成した請求項１に記載の密閉型圧縮機。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機を搭載した冷蔵庫。
6. 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部と、前記電動部の上方に配置された圧縮部と、を収容し、
   前記圧縮部は、主軸部および偏心軸部から構成されるシャフトと、円筒状に貫設されたシリンダを有するシリンダブロックと、前記シリンダ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、前記シリンダブロックに形成され前記シャフトの前記主軸部に作用する半径方向の荷重を軸支する主軸受と、前記シャフトの鉛直方向の荷重を支持するスラストベアリングと、を備え、
   前記スラストベアリングは、前記シャフトのフランジ部に当接する上レースと前記シリンダブロックのスラスト面に当接する下レースと前記上レースおよび前記下レースに当接する転動体と、を備える転がり軸受であり、
   前記電動部は、前記主軸受の外周に固定された前記固定子と、前記固定子の外側に配置され前記主軸部に固定された前記回転子と、を備えたアウターロータモータであり、
   前記主軸受の下端が、前記固定子の下端より下方に延出している密閉型圧縮機。
7. 前記固定子のインシュレータの内径が、前記スラストベアリングの外径より大きい請求項６に記載の密閉型圧縮機。
8. 前記スラストベアリングの前記転動体が当接する前記上レースおよび前記下レースの軌道の少なくともどちらか一方に、溝を設けた請求項６に記載の密閉型圧縮機。
9. 前記電動部は、複数の運転周波数でインバータ駆動される請求項６に記載の密閉型圧縮機。
10. 請求項６に記載の密閉型圧縮機を搭載した冷凍装置。
11. 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部と、前記電動部の上方に配置された圧縮部とを収容し、
    前記圧縮部は、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、シリンダを備えたシリンダブロックと、前記シリンダの内部に往復動可能に挿設されたピストンと、前記ピストンと前記偏心軸部とを連結する連結部と、前記シリンダブロックに形成され、前記シャフトの前記主軸部に作用する半径方向の荷重を軸支する主軸受と、前記シャフトの鉛直方向の荷重を支持するスラストベアリングと、を備え、
    前記スラストベアリングは、前記シャフトのフランジ部に当接する上レースと、前記シリンダブロックのスラスト面に当接する下レースと、前記上レースおよび前記下レースに当接する転動体と、を備える転がり軸受であり、
    前記密閉容器の全高が前記ピストンの直径の６倍以内とし、前記主軸受の全長の半分以上が、前記回転子の穴部に収納され、
    前記転動体をボールとし、前記転動体が当接する前記上レースおよび前記下レースの軌道に溝を設け、前記溝の半径は前記ボールの半径とほぼ等しい、密閉型圧縮機。