WO2013099237A1 - 密閉型圧縮機およびそれを備える冷蔵庫 - Google Patents

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WO2013099237A1
WO2013099237A1 PCT/JP2012/008309 JP2012008309W WO2013099237A1 WO 2013099237 A1 WO2013099237 A1 WO 2013099237A1 JP 2012008309 W JP2012008309 W JP 2012008309W WO 2013099237 A1 WO2013099237 A1 WO 2013099237A1
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rotor
hermetic compressor
bearing
shaft
balance weight
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雄 原木
稲垣　耕
照正 井出
究 渡部
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パナソニック株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04B39/0223—Lubrication characterised by the compressor type
    • F04B39/023—Hermetic compressors
    • F04B39/0238—Hermetic compressors with oil distribution channels
    • F04B39/0246—Hermetic compressors with oil distribution channels in the rotating shaft

Definitions

  • the present invention relates to a hermetic compressor and a refrigerator including the same, and more particularly to a hermetic compressor used in a heat pump cycle such as a refrigeration cycle and a refrigerator including the same.
  • a hermetic compressor that compresses a working fluid with a piston to make it into a high-temperature and high-pressure state and discharges it to a heat pump cycle is known to have a reduced thickness and reduced vibration due to the piston.
  • a recess is provided on the upper surface of the rotor, and the lower portion of the support frame is fitted in the recess.
  • the support frame and the recess are overlapped and the length thereof is shortened, so that the hermetic compressor is thinned.
  • the crankshaft is composed of a main body shaft, an eccentric plate portion formed at the upper end of the main body shaft, and an eccentric shaft provided on the eccentric plate portion.
  • the main shaft of the crankshaft is rotatably inserted into the hole of the support frame, and the lower portion of the main shaft protrudes downward from the hole of the support frame and is fixed to the rotor.
  • the eccentric shaft of the crankshaft protrudes upward from the support frame, and a balance weight is attached to the upper end portion thereof.
  • a piston is connected to the eccentric shaft, and is inserted into the cylinder hole of the support frame. In such a hermetic compressor, when the rotor rotates, the eccentric shaft of the crankshaft rotates eccentrically, and the piston reciprocates within the cylinder hole.
  • the above hermetic compressor employs a cantilever bearing structure in which only one end of the crankshaft is supported by a support frame. Further, since the lower portion of the support frame is fitted in the recess, the range in which the rotor and the crankshaft are fixed is narrow, and the rigidity of the fixed portion is low. In such a case, the vibration that causes the crankshaft to swing is transmitted to the rotor, and the vibration of the rotor is easily amplified. Therefore, the increase in vibration and noise in the hermetic compressor due to the vibration of the crankshaft becomes more remarkable. .
  • the present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to provide a thin hermetic compressor capable of reducing vibration and noise and a refrigerator including the same.
  • a hermetic compressor includes an electric element including a stator and a rotor that rotates with respect to the stator, and a compression element that is driven by the electric element disposed below.
  • a cylinder block including a bearing rotatably supporting the main shaft inserted into the through-hole and a cylinder having a compression chamber formed therein.
  • the cylinder block is coupled to the eccentric shaft, and the compression A piston that reciprocates in a room; and a crank weight attached to an upper portion of the eccentric shaft, wherein the rotor has a cylindrical shape including a cylindrical space therein, and a lower portion of the bearing is the cylindrical shape.
  • the rotor has a cylindrical shape including a cylindrical space therein, and a lower portion of the bearing is the cylindrical shape.
  • Sky An upper stage portion fitted in the inner stage, and a lower stage part having an inner diameter dimension smaller than the inner diameter dimension of the upper stage part, and a lower part of the main shaft that has passed through the through hole of the bearing is inserted and fixed in the cylindrical space.
  • a balance weight disposed on the opposite side of the crank weight with respect to the piston.
  • the present invention has the configuration described above, and has the effect of providing a thin hermetic compressor that can reduce vibration and noise and a refrigerator including the same.
  • FIG. 3B is a cross-sectional view of the rotor taken along the broken line BB in FIG. 3A. It is the external view which looked at the rotor of FIG. 3A from the lower surface side. It is a figure which shows typically the force which acts on the shaft in the hermetic compressor of FIG. It is sectional drawing which shows the hermetic compressor which concerns on Embodiment 2 of this invention. It is a figure which shows typically the force which acts on the shaft in the hermetic compressor of FIG. It is sectional drawing which shows typically the refrigerator which concerns on Embodiment 3 of this invention.
  • a hermetic compressor includes an electric element including a stator and a rotor that rotates with respect to the stator, and a compression element that is driven by the electric element disposed below.
  • a cylinder block including a bearing rotatably supporting the main shaft inserted into the through-hole and a cylinder having a compression chamber formed therein.
  • the cylinder block is coupled to the eccentric shaft, and the compression A piston that reciprocates in a room; and a crank weight attached to an upper portion of the eccentric shaft, wherein the rotor has a cylindrical shape including a cylindrical space therein, and a lower portion of the bearing is the cylindrical shape.
  • the rotor has a cylindrical shape including a cylindrical space therein, and a lower portion of the bearing is the cylindrical shape.
  • a balance weight disposed on the side opposite to the crank weight with respect to the piston.
  • the hermetic compressor can be thinned. This also narrows the fixing range between the lower stage portion of the rotor and the lower portion of the main shaft, and the rigidity of this fixing portion decreases.
  • the force and moment acting on the shaft by the eccentric shaft and the piston are applied to the crank weight and canceled by the balance weight, vibrations that cause the shaft to swing while tilting are prevented. Therefore, it is possible to prevent the vibration of the shaft from being transmitted to the rotor from the low-rigid fixed portion and amplify the vibration of the rotor, and to reduce the vibration and noise of the hermetic compressor.
  • the height dimension of the upper stage portion may be 70% or more of the height dimension of the rotor. According to this configuration, the overlap between the rotor and the bearing fitted therein is increased, and the hermetic compressor is further reduced in thickness.
  • the compression element may further include a thrust ball bearing disposed on a thrust surface of the bearing. According to this configuration, friction between the thrust surface of the bearing and the eccentric shaft of the shaft is suppressed by the thrust ball bearing, and vibration and noise due to this can be reduced.
  • the balance weight may be less than or equal to one fifth of the crank weight. According to this configuration, since the mass of the balance weight is small, the centrifugal force of the balance weight is reduced. Therefore, the rotor can be prevented from being deformed by the centrifugal force of the balance weight, and the occurrence of vibration and noise due to the deformation can be reduced.
  • the balance weight may be disposed on a lower surface of the rotor. According to this configuration, since the balance weight arranged on the lower surface is away from the piston and the crank weight, the unbalanced moment component can be canceled out with a small mass balance weight. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of noise and vibration due to unbalanced moment components. Further, the lower stage portion fixed to the main shaft and the balance weight are provided at the lower part of the rotor, and these positions are close to each other. Thereby, deformation of the rotor can be prevented, and generation of vibration and noise due to this deformation can be prevented.
  • the balance weight may be disposed on an upper surface of the rotor. According to this configuration, the balance weight disposed on the upper surface is separated from the oil surface of the lubricating oil stored at the bottom of the sealed container. For this reason, it is prevented that the balance weight is immersed in the lubricating oil and stirred to promote foaming of the working fluid dissolved in the lubricating oil. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of noise due to the lubricating oil contained in the foamed working fluid.
  • the balance weight may be attached to the rotor by a caulking pin. According to this configuration, the balance weight can be attached to the rotor at the same time that the laminate of the plurality of steel plates constituting the rotor is fixed by the caulking pin, and the productivity is excellent.
  • a refrigerator according to an eighth aspect of the present invention includes the hermetic compressor according to any one of the first to seventh aspects. According to this configuration, the internal space of the refrigerator can be enlarged or the heat insulating wall of the refrigerator can be thickened by using a thin-type hermetic compressor, thereby improving usability and heat insulation. Moreover, the noise and vibration of the refrigerator can be reduced by the hermetic compressor in which vibration is suppressed.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a hermetic compressor 100.
  • a direction parallel to the axis of the main shaft 123 of the shaft 119 is referred to as a vertical direction (vertical direction), and a direction orthogonal to the vertical direction is referred to as a horizontal direction.
  • the hermetic compressor 100 includes a compressor main body 105 and a hermetic container 101 that accommodates the compressor main body 105.
  • the compressor body 105 is elastically supported by, for example, a suspension spring 107, and includes an electric element 111 and a compression element 117 driven by the electric element 111.
  • Lubricating oil 103 and working fluid are sealed in the sealed container 101.
  • the lubricating oil 103 is used to lubricate the operation of the compression element 117 and is stored at the bottom of the sealed container 101.
  • As the working fluid for example, hydrocarbon-based R600a (isobutane) having a low global warming potential is used.
  • a suction pipe (not shown) for sucking the working fluid and a discharge pipe 104 for discharging the working fluid.
  • the sealed container 101 is provided with a power supply terminal 109 connected to the electric element 111.
  • the electric element 111 has a stator 113 and a rotor 115 that rotates with respect to the stator 113, and, for example, a salient pole concentrated winding type DC brushless motor is used.
  • the stator 113 is formed by arranging a plurality of components in a substantially cylindrical shape. Each component is obtained by winding a copper winding with an insulating material around a plurality of magnetic pole teeth of an iron core in which thin steel plates are laminated. This winding is continuous in all components, and both ends thereof are connected to the power supply terminal 109.
  • the rotor 115 has a cylindrical shape having a cylindrical space inside, and is arranged inside the stator 113.
  • the rotor 115 is divided into two stages in the longitudinal direction from the viewpoint of the inner diameter dimension, and the inner diameter dimension of the upper digging portion 116 is set larger than the inner diameter dimension of the lower mounting portion 115e.
  • a balance weight 170 is attached to the lower surface of the rotor 115 and is disposed on the opposite side of the crank weight 126 with respect to the piston 133.
  • the compression element 117 is disposed above the electric element 111 and has a shaft 119 driven by the electric element 111.
  • the shaft 119 includes a cylindrical main shaft 123.
  • the lower portion of the main shaft 123 is inserted into the cylindrical space of the rotor 115 and is shrink-fitted into the mounting portion 115e of the rotor 115. Further, the lower end portion of the main shaft 123 protrudes downward from the fixed rotor 115 and is immersed in the lubricating oil 103 at the bottom portion of the sealed container 101.
  • the main shaft 123 is provided with an oil supply mechanism 128.
  • Examples of the oil supply mechanism 128 include a communication hole 130 b provided in the main shaft 123, a centrifugal pump 130 provided in the communication hole 130 b, and a spiral groove 127 formed on the outer peripheral surface of the main shaft 123.
  • the centrifugal pump 130 is a pump that pumps the lubricating oil 103 from the lower end opening 130a of the communication hole 130b to the upper end opening as the main shaft 123 rotates.
  • the communication hole 130 b is mainly provided inside the lower end portion of the main shaft 123 protruding downward from the lower end of the bearing 131.
  • the lower end opening 130 a of the communication hole 130 b opens at the lower end surface of the main shaft 123, and the upper end opening opens at the outer peripheral surface of the main shaft 123.
  • the upper end opening of the communication hole 130 b communicates with the lower end of the spiral groove 127.
  • the spiral groove 127 extends spirally upward on the outer peripheral surface of the main shaft 123 between the outer peripheral surface of the main shaft 123 and the inner peripheral surface of the bearing 131, and the upper end of the spiral groove 127 is near the sliding portion of the compression element 117. Leads to
  • the shaft 119 further includes an eccentric shaft 125 provided above the main shaft 123.
  • the eccentric shaft 125 has a cylindrical shape, and the shaft does not coincide with the axis of the main shaft 123 and is provided in parallel.
  • a crank weight 126 is attached to the upper end portion of the eccentric shaft 125.
  • the crank weight 126 has, for example, a substantially fan shape on a surface orthogonal to the axis of the eccentric shaft 125, and a hole is provided in the center thereof.
  • the crank weight 126 is fixed to the upper portion of the eccentric shaft 125 by press-fitting the upper end portion of the eccentric shaft 125 into the hole.
  • the shaft 119 further includes a flange 121 between the main shaft 123 and the eccentric shaft 125.
  • the flange 121 has the lower surface connected to the upper end of the main shaft 123 and the upper surface connected to the lower end of the eccentric shaft 125 to connect the main shaft 123 and the eccentric shaft 125.
  • the flange 121 has, for example, a substantially fan shape centered on the eccentric shaft 125 in a plane orthogonal to the axis of the eccentric shaft 125.
  • the main shaft 123 is connected to the center of the flange 121, and a substantially fan-shaped arc portion of the flange 121 protrudes from the main shaft 123 in a direction opposite to the eccentric shaft 125.
  • a bearing 131 of the cylinder block 129 is disposed below the flange 121.
  • the cylinder block 129 has a bearing 131 extending in the vertical direction and a cylinder 137 extending in the horizontal direction.
  • the bearing 131 has a substantially cylindrical shape.
  • the lower portion of the bearing 131 is inserted into the cylindrical space of the digging portion 116 of the rotor 115, and the lower end of the bearing 131 is fixed by hitting the mounting portion 115e.
  • the lower portion of the bearing 131 is accommodated in the digging portion 116, and the digging portion 116 and the bearing 131 overlap each other. For this reason, without shortening the length of the bearing 131, the height dimension of the dug part 116 and the bearing 131 can be reduced, and the height dimension of the sealed container 101 can be kept low.
  • the bearing 131 includes a columnar through-hole extending in the vertical direction.
  • the main shaft 123 is inserted into the through hole in a rotatable state, and the bearing 131 supports the main shaft 123 in the radial direction on its inner peripheral surface.
  • the lower end portion of the main shaft 123 inserted into the through hole protrudes downward from the lower end of the bearing 131 and is fixed to the attachment portion 115e of the rotor 115.
  • the bearing 131 supports a longitudinal load acting on the flange 121 via a thrust ball bearing 180 on a thrust surface 196 described later.
  • the longitudinal load acting on the flange 121 corresponds to a load obtained by combining the shaft 119, the crank weight 126 and the rotor 115 attached thereto, and the balance weight 170 attached to the rotor 115. .
  • the cylinder 137 includes a cylindrical space extending in the lateral direction inside, and a valve plate 139 is attached to an end surface thereof.
  • the valve chamber 139 closes one end of the horizontal cylindrical space, so that the compression chamber 141 is formed inside the cylinder 137.
  • a cylinder head 153 is fixed to the end surface of the cylinder 137 so as to cover the valve plate 139, and a suction muffler 155 is attached between the valve plate 139 and the cylinder head 153.
  • the suction muffler 155 is molded from a resin such as PBT (polybutylene terephthalate), and reduces the inflow sound of the working fluid flowing from the suction pipe by the internal silencing space.
  • One end of the piston 133 is removably inserted into the compression chamber 141 in the cylinder 137, and the other end is connected to the connecting portion 143.
  • the connecting portion 143 is configured such that a piston pin 135 attached to the piston 133 is fitted into a hole provided at one end, and an eccentric shaft 125 is fitted into a hole provided at the other end. 133 is connected.
  • FIG. 2 is an enlarged view of region A in FIG.
  • the bearing 131 of the cylinder block 129 has an annular thrust surface 196 on the upper surface thereof.
  • the thrust surface 196 extends in a direction perpendicular to the central axis of the bearing 131, the center thereof coincides with the central axis of the bearing 131, and the inner diameter dimension of the thrust surface 196 is larger than the inner diameter dimension of the bearing 131.
  • a tubular extension 194 is provided between the inner circle of the thrust surface 196 and the inner peripheral surface of the bearing 131.
  • the tubular extension 194 has a cylindrical shape extending in the vertical direction, and its axis coincides with the central axis of the bearing 131.
  • the inner peripheral surface of the tubular extension 194 is continuous with the inner peripheral surface of the main body of the bearing 131 and faces the outer peripheral surface of the main shaft 123.
  • a thrust ball bearing 180 is disposed outside the tubular extension 194 of the bearing 131 between the flange 121 of the shaft 119 and the thrust surface 196 of the bearing 131.
  • the thrust ball bearing 180 has a plurality of balls 186.
  • the balls 186 are rolling elements, and the plurality of balls 186 have the same size.
  • the ball 186 is held by the holder 188.
  • another rolling bearing such as a roller bearing can be used.
  • the holder 188 is an annular flat plate member and is formed of a resin material such as polyamide.
  • the holder 188 has an inner peripheral surface in contact with an outer peripheral surface of the tubular extension 194 and has a plurality of holes therein.
  • the plurality of holes are arranged in the circumferential direction, and a ball 186 is housed therein so as to freely roll.
  • the height dimension of the holder 188 is smaller than the diameter dimension of the ball 186, and the ball 186 protrudes from the holder 188 in the vertical direction.
  • the ball 186 is sandwiched and held between the upper race 182 and the lower race 190 from the vertical direction.
  • the upper race 182 and the lower race 190 are annular flat plate members, and are formed of metal, preferably spring steel subjected to heat treatment.
  • the upper and lower surfaces of each race 182 and 190 are parallel, and the surfaces of the upper and lower surfaces are finished smoothly.
  • the upper race 182 is positioned above the ball 186 and the holder 188, and the upper surface thereof is in contact with the lower surface of the flange 121 and the lower surface is in contact with the ball 186.
  • the lower race 190 is positioned below the ball 186 and the holder 188, and has an upper surface in contact with the ball 186 and a lower surface in contact with the upper surface of the support member 192.
  • the support member 192 is an annular member having elasticity, and its upper surface is in contact with the lower surface of the lower race 190 and its lower surface is in contact with the thrust surface 196 of the bearing 131.
  • FIG. 3A is a cross-sectional view of the rotor 115 cut along a plane perpendicular to the axis
  • FIG. 3B is a cross-sectional view of the rotor 115 taken along a broken line BB in FIG. 3A.
  • the rotor 115 includes an upper end plate 115c, a lower end plate 115d, and a substantially cylindrical iron core 115a sandwiched therebetween.
  • the iron core 115a a plurality of thin annular electromagnetic steel plates are laminated.
  • Each electromagnetic steel plate is provided with a plurality (three in this embodiment) of circular holes for caulking pins 172 and a plurality (six in this embodiment) of arc-shaped holes for permanent magnets 115b.
  • the permanent magnet 115b is an arc-shaped columnar member in a plane perpendicular to the axis, and the height dimension thereof is set to be substantially the same as the height dimension of the iron core 115a.
  • Each of the end plates 115c and 115d is a thin annular plate, and is provided with a circular hole for the caulking pin 172.
  • the caulking pin 172 is inserted into the circular hole of the lower end plate 115d, and the iron core 115a is disposed on the lower end plate 115d so that the circular hole passes through the caulking pin 172.
  • the permanent magnet 115b is inserted in the arc-shaped hole of the iron core 115a, and the upper end plate 115c is arranged on the iron core 115a.
  • the upper end plate 115c, the lower end plate 115d, and the iron core 115a are fixed with caulking pins 172 so that they are in close contact with each other in the vertical direction.
  • the rotor 115 is formed by magnetizing a permanent magnet 115b (more precisely, a magnet material before being magnetized) housed in the iron core 115a.
  • the rotor 115 is divided into an upper digging portion 116 and a lower mounting portion 115e in the vertical direction from the viewpoint of the difference in inner diameter.
  • the digging portion 116 and the attachment portion 115e are the same except that the inner diameters of the steel plates constituting them are different. Therefore, the digging portion 116 and the attachment portion 115e are integrally formed by fixing the plurality of steel plates constituting the portions 116 and 115e with the caulking pins 172.
  • the inner diameter R1 of the digging portion 116 is larger than the inner diameter R2 of the mounting portion 115e, and is set slightly larger than the outer diameter of the lower portion of the bearing 131 as shown in FIG. Yes. For this reason, the lower portion of the bearing 131 is inserted into the cylindrical space of the dug portion 116.
  • the height of the dug portion 116 and the bearing 131 is reduced without shortening the length of the bearing 131, and the hermetic container 101. The height can be kept low.
  • the inner diameter R2 of the mounting portion 115e is smaller than the outer diameter of the lower portion of the bearing 131 and is set to be substantially the same as the outer diameter of the lower portion of the main shaft 123 of the shaft 119.
  • a lower portion of the main shaft 123 that penetrates through the bearing 131 and protrudes downward is inserted into a cylindrical space of the mounting portion 115e, and is fixed to an inner peripheral surface that defines the cylindrical space.
  • the ratio of the height dimension M of the digging portion 116 to 70% or more and the ratio of the height dimension N of the mounting portion 115e to the height dimension L of the iron core 115a of the rotor 115 is It is set to 30% or less.
  • a digging portion 116 having a height dimension M of 30 mm and a mounting portion 115e having a height dimension N of 6 mm are provided for an iron core 115a having a height dimension L of 36 mm.
  • the ratio of the height dimension M of the digging portion 116 to the iron core 115a is 83%.
  • the hermetic container 101 can be thinned.
  • the ratio of the attachment portion 115e to the iron core 115a becomes very small, and the fixing range between the attachment portion 115e and the main shaft 123 becomes narrow.
  • the iron core 115a is a laminate in which a plurality of steel plates are stacked in the vertical direction, the rigidity in the horizontal direction of the iron core 115a to which the main shaft 123 is fixed is relatively low. Although the inclination of the main shaft 123 adversely affects such a fixed portion, the reduction is made by the balance weight 170.
  • FIG. 4 is an external view of the rotor 115 as seen from the lower surface side.
  • the balance weight 170 is formed of a thin metal flat plate and is disposed on the lower end plate 115 d of the rotor 115.
  • the mass of the balance weight 170 is determined by the force and moment acting on the shaft 119, and is set to be smaller than the mass of the crank weight 126, for example, 1/8 of the mass of the crank weight 126.
  • the balance weight 170 is substantially arc-shaped in a plane parallel to the lower surface of the rotor 115, and the arc-shaped inner curve is along the inner circumference of the lower end plate 115d, and the arc-shaped outer curve is the outer circumference of the lower end plate 115d and the iron core 115a.
  • a balance weight 170 is provided so as to be symmetric with respect to a line parallel to the trajectory in which the piston 133 (FIG. 1) reciprocates as shown by a one-dot chain line C in FIG.
  • the balance weight 170 is provided with two circular holes that pass through the caulking pins 172, and the two circular holes are arranged symmetrically with respect to the alternate long and short dash line C.
  • the balance weight 170 is fixed on the lower surface of the rotor 115 at the same time as the rotor 115 is assembled by the caulking pin 172 inserted into each circular hole.
  • a power source such as a commercial power source provided outside the sealed container 101 is connected to the power terminal 109 of the sealed container 101.
  • AC power is supplied from the external power source to the electric element 111, and the rotor 115 is rotated by the magnetic field generated in the stator 113 in the electric element 111.
  • the main shaft 123 of the shaft 119 fixed to the rotor 115 rotates, and the eccentric shaft 125 connected to the main shaft 123 via the flange 121 rotates eccentrically.
  • the eccentric rotational motion of the eccentric shaft 125 is converted into a linear reciprocating motion by the connecting portion 143, and the piston 133 reciprocates in the compression chamber 141 of the cylinder 137.
  • the volume in the compression chamber 141 closed by the piston 133 changes.
  • the piston 133 moves in the direction in which the volume in the compression chamber 141 increases, the working fluid flows from the suction pipe into the sealed container 101 and is sucked into the compression chamber 141 through the suction muffler 155.
  • the working fluid is compressed in the compression chamber 141 and then becomes high temperature and high pressure from the sealed container 101 via the discharge pipe 104 and the like. It is sent to a refrigeration cycle (not shown).
  • the lubricating oil 103 is pumped up from the communication hole 130b by the centrifugal pump 130. Then, the lubricating oil 103 passes through the centrifugal pump 130 and rises along the inner wall of the communication hole 130b. The lubricating oil 103 reaching the upper end of the communication hole 130 b flows into the lower end of the spiral groove 127 on the surface of the main shaft 123.
  • the lubricating oil 103 in the spiral groove 127 rises with a viscous force between the outer peripheral surface of the main shaft 123 and the inner peripheral surface of the bearing 131, and the sliding portion therebetween Lubricate.
  • the lubricating oil 103 is supplied to each sliding portion of the compression element 117 via the eccentric shaft 125, the connecting portion 143, and the like, and lubricates each sliding portion.
  • the centrifugal pump 130 causes the lubricating oil 103 to pass through the communication hole 130b and the spiral groove 127. Can be lifted up. Thereby, since the lubricating oil 103 is sufficiently supplied to each sliding part, the reliability in the hermetic compressor 100 can be improved.
  • each ball 186 rolls while making point contact with the upper race 182 and the lower race 190 in the thrust ball bearing 180.
  • the friction between the thrust surface 196 of the bearing 131 and the lower surface of the flange 121 of the shaft 119 is reduced. Therefore, power loss due to friction is reduced, and the mechanical efficiency of the hermetic compressor 100 can be improved.
  • the thrust ball bearing 180 since the ball 186 is in point contact with the races 182 and 190, the surface pressure is locally increased, and it is necessary to supply the lubricating oil 103 to the thrust ball bearing 180. .
  • the lubricating oil 103 is sufficiently supplied to the thrust ball bearing 180 due to the shortening of the communication hole 130b described above. Therefore, the lubrication of the thrust ball bearing 180 is performed smoothly, and the durability of the thrust ball bearing 180 can be improved.
  • FIG. 5 is a diagram schematically showing the force acting on the shaft 119.
  • the piston 133 reciprocates, an inertial force is generated in the piston 133.
  • the eccentric shaft 125 is eccentrically rotated, a centrifugal force of the eccentric shaft 125 is generated. Since the reciprocating motion of the piston 133 and the eccentric rotating motion of the eccentric shaft 125 are linked, the inertia force of the piston 133 and the centrifugal force of the eccentric shaft 125 act on the shaft 119 in the same direction.
  • crank weight 126 is attached to the upper end of the eccentric shaft 125 and is located in a direction opposite to the eccentric shaft 125 with respect to the main shaft 123.
  • the crank weight 126 is the same rotation shaft as the eccentric shaft 125 and rotates in conjunction with the rotation of the eccentric shaft 125. For this reason, in the direction in which the piston 133 reciprocates, the centrifugal force FB of the crank weight 126 acts on the shaft 119 in the direction opposite to the unbalance component FA.
  • the balance weight 170 is attached to the lower surface of the rotor 115 and is positioned in the direction opposite to the eccentric shaft 125 with respect to the main shaft 123.
  • the balance weight 170 is the same rotation shaft as the main shaft 123 and rotates in conjunction with the rotation of the main shaft 123.
  • the centrifugal force FC of the balance weight 170 is in the direction opposite to the unbalance component FA and in the same direction as the centrifugal force FB of the crank weight 126 via the rotor 115. Act on.
  • the masses of the crank weight 126 and the balance weight 170 are set so that the difference between the total of the centrifugal force FB of the crank weight 126 and the centrifugal force FC of the balance weight 170 and the unbalance component FA is smaller, preferably 0. Is done. For this reason, these loads FA, FB, and FC are balanced.
  • the vertical distance (height dimension) from the balance weight 170 to the center of the piston 133 is LAC
  • the height dimension from the center of the piston 133 to the crank weight 126 is LAB.
  • the centrifugal force FB of the crank weight 126 and the centrifugal force FC of the balance weight 170 are such that these moments FB ⁇ LAB, FC ⁇ LAC cancel each other, and the rotational moment M becomes smaller, preferably 0. Is set.
  • the vibration of the rotor 115 is prevented from being amplified by the vibration of the shaft 119, and the noise and vibration of the hermetic compressor 100 can be further reduced.
  • the balance weight 170 is further away from the piston 133 than the crank weight 126 with respect to the piston 133, so the centrifugal force FC of the balance weight 170 is smaller than the centrifugal force FB of the crank weight 126.
  • the mass of the balance weight 170 is one-eighth of the mass of the crank weight 126.
  • the balance weight 170 is attached to the lower surface of the rotor 115 and is disposed at a position farthest from the piston 133 in the rotor 115. For this reason, compared with the case where it attaches to other positions, such as the upper surface of the rotor 115, the mass of the balance weight 170 attached to the lower surface may be small. Therefore, the bending moment with respect to the attachment portion 115e of the rotor 115 can be reduced and the bending of the rotor 115 can be prevented, so that vibration and noise due to the deformation of the rotor 115 can be further reduced.
  • the height dimension of the digging portion 116 of the rotor 115 is increased, and the total height dimension of the rotor 115 and the bearing 131 is decreased. For this reason, the distance between the piston 133 on the bearing 131 and the portion 101a that fixes the suspension spring 107 supporting the compressor main body 105 such as the piston 133 to the sealed container 101 is shortened.
  • the vibration by the piston 133 as the vibration source is easily transmitted to the outside of the hermetic compressor 100 via the suspension spring 107 and the fixed portion 101a of the hermetic container 101.
  • the hermetic compressor 100 according to the present embodiment since the balance weight 170 is used in addition to the crank weight 126, noise and vibration in the hermetic compressor 100 are suppressed. Noise and vibration transmitted to the outside of the machine 100 can be reduced.
  • the vibration that the shaft 119 swings and the vibration in the hermetic compressor 100 are reduced, so that a biased load is prevented from acting on the ball 186 in the thrust ball bearing 180. Therefore, the durability of the thrust ball bearing 180 is improved.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a hermetic compressor 100 according to the second embodiment.
  • the balance weight 270 is attached to the upper surface of the rotor 115 and is disposed on the opposite side of the crank weight 126 with respect to the piston 133.
  • the mass of the balance weight 270 is determined by the force and moment acting on the shaft 119, and is set smaller than the mass of the crank weight 126, for example, one fifth of the mass of the crank weight 126.
  • FIG. 7 is a diagram schematically showing the force acting on the shaft 119.
  • the unbalance component FA which is the sum of the inertial force on the piston 133 due to the reciprocating motion of the piston 133 and the centrifugal force due to the eccentric rotational motion of the eccentric shaft 125, is the shaft 119 in the direction in which the piston 133 reciprocates. It extends to.
  • the centrifugal force FB of the crank weight 126 acts on the shaft 119 in the direction opposite to the unbalance component FA.
  • the balance weight 270 is attached to the upper surface of the rotor 115 and is positioned in a direction opposite to the eccentric shaft 125 with respect to the main shaft 123.
  • the balance weight 270 is the same rotation shaft as the main shaft 123 and rotates in conjunction with the rotation of the main shaft 123. For this reason, in the direction in which the piston 133 reciprocates, the centrifugal force FD of the balance weight 270 is opposite to the unbalance component FA and in the same direction as the centrifugal force FB of the crank weight 126 via the rotor 115. Acting on the shaft 119.
  • the balance weight 270 is farther from the piston 133 than the crank weight 126 with respect to the piston 133, so the centrifugal force FD of the balance weight 270 is smaller than the centrifugal force FB of the crank weight 126. .
  • transformation of the rotor 115 and the vibration which the shaft 119 shakes are prevented, and the vibration and noise of the hermetic compressor 100 can be prevented.
  • vibration and noise transmitted from the sealed container 101 to the outside of the hermetic compressor 100 via the suspension spring 107 can be reduced.
  • the balance weight 270 is located above the rotor 115 and is separated from the oil surface of the lubricating oil 103 stored at the bottom of the sealed container 101 shown in FIG. For this reason, when the rotor 115 rotates, the balance weight 270 is not immersed in the lubricating oil 103 and the lubricating oil 103 is not stirred. Further, even when the working fluid is dissolved in the lubricating oil 103, foaming of the working fluid in the lubricating oil 103 due to stirring by the balance weight 270 is reduced. For this reason, it is possible to prevent the foamed working fluid including the lubricating oil 103 from being sucked into the compression chamber 141 and compressed into the piston 133 in the compression chamber 141 to generate abnormal noise.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing refrigerator 200 according to the third embodiment.
  • the refrigerator 200 includes a heat insulating box 202 having a heat insulating space therein, and a door attached to the heat insulating box 202 so as to be opened and closed.
  • the surface of the heat insulation box 202 to which the door is attached is referred to as a front surface, and the opposite surface is referred to as a back surface.
  • the heat insulation box 202 has a vertically long, substantially rectangular parallelepiped shape, and includes a heat insulation wall forming a heat insulation space therein and a plurality of heat insulation spaces (five in this embodiment) 210, 212, 214, 216. , And a partition plate for partitioning into 218.
  • the five heat insulation space portions 210, 212, 214, 216, and 218 are divided into four stages in the vertical direction, and the second heat insulation space part from the top is further divided into two in the left-right direction.
  • the first heat insulation space portion from the top is the refrigerator compartment 210
  • the two heat insulation space portions from the top second are the switching chamber 212 and the ice making room 214
  • the third heat insulation space portion is the vegetable room 216.
  • the fourth-stage heat-insulating space is used as the freezer compartment 218.
  • These heat insulating space portions 210, 212, 214, 216, and 218 are connected to each other by a duct (not shown), and a damper (not shown) is provided in the duct.
  • the air in each heat insulation space part can move mutually by this duct, and the air volume of this air is adjusted by the damper.
  • temperature sensors are arranged in all or part of the heat insulating space portions 210, 212, 214, 216, and 218.
  • the heat insulating box 202 includes an inner box 204 and an outer box 206 provided outside the inner box 204.
  • the inner box 204 is formed by vacuum molding a resin body such as ABS.
  • the inner box 204 forms an inner surface of a heat insulating wall that defines a heat insulating space and a partition plate that partitions the heat insulating space.
  • the outer box 206 is made of a metal material such as a pre-coated steel plate and forms the outer surface of the heat insulating wall.
  • the heat insulating body 208 is integrally foam-filled in the space between the inner box 204 and the outer box 206, and the heat insulating box 202 is made. Thereby, a heat insulation wall and a partition plate are formed simultaneously and integrally.
  • foamed plastic such as rigid urethane foam, phenol foam or styrene foam is used.
  • foam material for example, hydrocarbon-based cyclopentane is used from the viewpoint of preventing global warming.
  • the heat insulating box 202 is provided with a recessed portion 230 in which a part of each of the back surface and the upper surface is recessed, and the hermetic compressor 100 is elastically supported by the recessed portion 230.
  • a condenser (not shown) and a dryer (not shown) for removing moisture are disposed on the side surface of the heat insulating box 202 and the like.
  • a capillary 234 that is a decompressor and an evaporator 238 are disposed on the back surface of the heat insulating box 202.
  • a cooling fan 236 and an evaporator 238 are disposed on the back of the vegetable compartment 216 and the freezer compartment 218 in the heat insulating box 202.
  • the hermetic compressor 100, the condenser, the capillary 234, and the evaporator 238 are connected in an annular shape by a pipe 240 to constitute a refrigeration cycle.
  • the heat insulation box 202 is provided with a control device (not shown), and a temperature sensor disposed in the heat insulation space is connected to the control device.
  • the hermetic compressor 100, the condenser, the dryer, the capillary 234, the evaporator 238, the cooling fan 236, and the evaporator 238 are connected to the control device, and the control device performs these based on the detection value of the temperature sensor. To control.
  • five doors 220, 222, 224, 226, and 228 are provided in front of the heat insulation box 202 so as to cover the heat insulation space portions 210, 212, 214, 216, and 218 in the heat insulation box 202. It is attached so that it can be opened and closed.
  • the refrigerating room 210 is provided with a rotary door 220, and the remaining switching room 212, ice making room 214, vegetable room 216 and freezing room 218 are provided with drawer doors 222, 224, 226 and 228, respectively.
  • the rotary door 220 and the drawer doors 222, 224, 226, and 228 are formed by attaching a decorative plate to a heat insulating material such as polystyrene foam.
  • Gaskets are disposed between the doors 220, 222, 224, 226, 228 and the heat insulating box 202, whereby the airtightness of the heat insulating space portions 210, 212, 214, 216, 218 is maintained.
  • the control device starts and stops the cooling operation based on detection signals from the respective temperature sensors.
  • the working fluid is compressed to high temperature and high pressure by the reciprocating motion of the piston 133 (FIG. 1) in the hermetic compressor 100, and is sent from the discharge pipe 104 (FIG. 1) to the refrigeration cycle through the pipe 240. It is done.
  • This high-temperature and high-pressure gaseous working fluid is condensed and liquefied when heat is released by the condenser.
  • the liquid working fluid is decompressed by the capillary 234 to a low temperature and a low pressure, and reaches the evaporator 238.
  • each vegetable compartment 216 and freezer compartment 218 is moved by the cooling fan 236, and heat exchange between this air and the low-temperature working fluid in the evaporator 238 is performed.
  • the working fluid that has reached a high temperature evaporates and returns to the hermetic compressor 100 through the pipe 240.
  • the cooled air is distributed to each heat insulating space portion 210, 212, 214 by a duct.
  • the flow rate distributed to each heat insulation space portion 210, 212, 214 is adjusted by the damper, so that each heat insulation space portion 210, 212, 214, 216, 218 is adjusted to an appropriate temperature.
  • the refrigerator compartment 210 has a temperature that does not freeze for refrigerated storage, for example, 1 ° C. to 5 ° C.
  • the switching chamber 212 is set to a temperature that can be changed by the user, and becomes this set temperature. This set temperature can be set to a predetermined temperature from the temperature zone of the freezer compartment 218 to the temperature zone of the refrigerator or the vegetable compartment 216, for example.
  • the ice making chamber 214 includes an automatic ice making device (not shown), and automatically creates and stores ice. Since this purpose is to preserve the ice, the temperature of the ice making chamber 214 is adjusted to a temperature that is relatively higher than the freezing temperature zone, for example, ⁇ 18 ° C. to ⁇ 10 ° C.
  • the vegetable room 216 is adjusted to a temperature equivalent to or slightly higher than the refrigeration room 210, for example, 2 ° C to 7 ° C. The lower this temperature is, the more fresh the leaf vegetables in the vegetable room 216 can be maintained.
  • the freezer compartment 218 is normally adjusted to ⁇ 22 to ⁇ 18 ° C. for frozen storage. However, it may be adjusted to a low temperature such as ⁇ 30 ° C. or ⁇ 25 ° C. in order to improve the frozen storage state.
  • the refrigerator 200 uses the hermetic compressor 100 provided with the crank weight 126 and the balance weights 170 and 270 shown in FIGS. 1 and 6. In this case, the force and rotational moment that cannot be canceled by the crank weight 126 alone are canceled by the balance weights 170 and 270. Therefore, since the vibration of the hermetic compressor 100 during operation is suppressed, the vibration and noise of the refrigerator 200 can be reduced.
  • the rotor 115 and the bearing 131 are overlapped by the dug portion 116 shown in FIGS. 1 and 6, and the height dimension of the hermetic compressor 100 is suppressed. For this reason, the depth dimension of the recessed part 230 on the heat insulation box 202 may be small, the size of the heat insulation space in the refrigerator 200 can be enlarged, and the thickness dimension of the heat insulation body 208 can be enlarged. Therefore, the usability or the heat insulation performance is improved.
  • the partition plate is foam-filled integrally with the heat insulating wall in the heat insulating box 202, the cost can be reduced and the heat insulating performance can be improved. Since the partition plate produced in this way has about twice the heat insulation performance as compared with the heat insulating member of polystyrene foam, the partition plate can be made thinner, and the heat insulation space can be expanded accordingly.
  • the hermetic compressor 100 is provided in the refrigerator 200.
  • the refrigeration cycle of an industrial compressor such as an air conditioner, a vending machine, other refrigeration apparatuses, and an air compressor is also used. Used in other equipment using (heat pump cycle).
  • the partition plate and the heat insulation wall are integrally formed in the heat insulation box 202, but the partition plate and the heat insulation wall may be provided separately.
  • the hermetic compressor and the refrigerator including the same are useful as a thin hermetic compressor and a refrigerator including the same that can reduce vibration and noise.

Abstract

　本発明の密閉型圧縮機(100)は電動要素(111)、圧縮要素(117)および密閉容器(101)を備え、圧縮要素はシャフト(119)、シリンダブロック(129)、ピストン(133)およびクランクウェイト(126)を備え、電動要素の回転子(115)は、内部に円柱状空間を含む円筒形状であって、シャフトの主軸(123)が貫通孔に挿入されたシリンダブロックの軸受(131)の下部が円柱状空間に嵌められている上段部(116)と、軸受の貫通孔を通過した主軸の下部が円柱状空間に挿入され固着されている下段部(115e)と、ピストンに対してクランクウェイトと反対側に配置されたバランスウェイト(170,270)と、を有するように構成されている。

Description

密閉型圧縮機およびそれを備える冷蔵庫
　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、作動流体をピストンで圧縮することにより高温高圧状態にしてヒートポンプサイクルへ吐出する密閉型圧縮機において、薄型化し、かつ、ピストンによる振動を低減したものが知られている。たとえば、特許文献１に示す密閉型圧縮機では、回転子の上面に窪み部が設けられ、窪み部に支持フレームの下部が嵌められている。これにより、支持フレームと窪み部とが重なってその長さが縮められ、密閉型圧縮機の薄型化が図られている。
　また、クランク軸は、本体軸と、本体軸の上端に形成された偏心板部と、偏心板部に設けられた偏心軸とにより構成されている。このクランク軸の本体軸が支持フレームの孔に回転可能に挿入され、本体軸の下部は支持フレームの孔から下方へ突き出して回転子に固着されている。また、クランク軸の偏心軸は、支持フレームから上方へ出て、その上端部にバランスウェイトが取り付けられている。偏心軸にはピストンが連結されており、支持フレームのシリンダ孔に挿入されている。このような密閉型圧縮機において、回転子が回転すると、クランク軸の偏心軸が偏心回転して、ピストンがシリンダ孔内で往復運動する。このとき、ピストンの往復運動による慣性力および、偏心軸の偏心回転運動による遠心力のアンバランス成分が生じ、アンバランス成分が密閉型圧縮機の振動の原因となる。このため、偏心軸に取り付けられたクランクウェイトの遠心力でアンバランス成分を打ち消すことにより、振動の低減が図られている。
特開２００２－７０７４０号公報
　しかしながら、上記密閉型圧縮機では、吐出する作動流体の量が増やす場合、シリンダ孔の容積およびピストンの外径を大きくしたり、ピストンの振幅を大きくしたりする。この場合、アンバランス成分が大きくなることから、これを打ち消すためのクランクウェイトの重量を増加させて遠心力を大きくする必要があった。
　ところが、アンバランス成分と釣り合うようにクランクウェイトの遠心力を大きくすると、ピストンとクランクウェイトとが離れていることによって生じる回転モーメントが大きくなる。これにより、クランク軸が傾いて振れるような振動が大きくなり、密閉型圧縮機の振動および騒音が増大するという課題を有していた。
　特に、上記密閉型圧縮機では、クランク軸の一端だけが支持フレームにより支持されている片持ち軸受の構成が採られている。また、窪み部に支持フレームの下部が嵌められているため、回転子とクランク軸との固着する範囲が狭く、固着部分の剛性が低くなっている。このような場合、クランク軸の振れるような振動が回転子に伝わり、回転子の振動が増幅され易いため、クランク軸の振動に起因する密閉型圧縮機における振動および騒音の増大がさらに顕著化する。
　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、振動および騒音を低減し得る、薄型の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している。
　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、下方に配置された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、主軸と、前記主軸に対して偏心した偏心軸と、を含むシャフトと、上下方向に延びる貫通孔が内部に形成されかつ当該貫通孔に挿入された前記主軸を回転可能に支持している軸受と、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、前記偏心軸の上部に取り付けられたクランクウェイトと、を備え、前記回転子は、内部に円柱状空間を含む円筒形状であって、前記軸受の下部が前記円柱状空間に嵌められている上段部と、前記上段部の内径寸法より内径寸法が小さく、かつ前記軸受の前記貫通孔を通過した前記主軸の下部が前記円柱状空間に挿入され固着されている下段部と、前記ピストンに対して前記クランクウェイトと反対側に配置されたバランスウェイトと、を有している。
　本発明は、以上に説明した構成を有し、振動および騒音を低減し得る、薄型の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である。 図１における範囲Ａを拡大した図である。 図１の密閉型圧縮機に用いられる回転子を軸に対して垂直な面で切断した断面図である。 図３Ａの破線Ｂ－Ｂ線において回転子を切断した断面図である。 図３Ａの回転子を下面側から見た外観図である。 図１の密閉型圧縮機におけるシャフトに作用する力を模式的に示す図である。 本発明の実施の形態２に係る密閉型圧縮機を示す断面図である。 図６の密閉型圧縮機におけるシャフトに作用する力を模式的に示す図である。 本発明の実施の形態３に係る冷蔵庫を模式的に示す断面図である。
　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、下方に配置された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、主軸と、前記主軸に対して偏心した偏心軸と、を含むシャフトと、上下方向に延びる貫通孔が内部に形成されかつ当該貫通孔に挿入された前記主軸を回転可能に支持している軸受と、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、前記偏心軸の上部に取り付けられたクランクウェイトと、を備え、前記回転子は、内部に円柱状空間を含む円筒形状であって、前記軸受の下部が前記円柱状空間に嵌められている上段部と、前記上段部の内径寸法より内径寸法が小さく、かつ前記軸受の前記貫通孔を通過した前記主軸の下部が前記円柱状空間に挿入され固着されている下段部と、前記ピストンに対して前記クランクウェイトと反対側に配置されたバランスウェイトと、を有している。
　この構成によれば、回転子の上端部の円柱状空間に軸受の下部が嵌められていることにより、軸受の長さを短くすることなく、回転子と軸受とを合わせた高さ寸法を抑えて、密閉型圧縮機を薄型化することができる。また、これにより、回転子の下段部と主軸の下部との固着範囲が狭くなり、この固着部分の剛性が低下する。これに対して、偏心軸およびピストンによりシャフトに作用する力およびモーメントをクランクウェイトに加えてバランスウェイトで打ち消しているため、シャフトの傾いて振れるような振動が防止される。よって、このシャフトの振動が低剛性の固着部分から回転子に伝わって回転子の振動を増幅することを防ぎ、密閉型圧縮機の振動や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、前記上段部の高さ寸法は、前記回転子の高さ寸法の７０％以上であってもよい。この構成によれば、回転子とその内部に嵌められる軸受との重なりが大きくなり、密閉型圧縮機の薄型化がさらに図られる。
　第３の本発明に係る密閉型圧縮機は、第１または第２の発明において、前記圧縮要素は、前記軸受のスラスト面上に配置されたスラストボールベアリングをさらに有していてもよい。この構成によれば、スラストボールベアリングにより軸受のスラスト面とシャフトの偏心軸との間における摩擦などが抑えられ、これによる振動や騒音を低減することができる。
　第４の本発明に係る密閉型圧縮機は、第１～第３のいずれかの発明において、前記バランスウェイトの質量は、前記クランクウェイトの質量の５分の１以下であってもよい。この構成によれば、バランスウェイトの質量が小さいことにより、バランスウェイトの遠心力が小さくなる。よって、バランスウェイトの遠心力により回転子が変形することが防がれ、その変形によって振動や騒音が発生することを低減することができる。
　第５の本発明に係る密閉型圧縮機は、第１～第４のいずれかの発明において、前記バランスウェイトは、前記回転子の下面上に配置されていてもよい。この構成によれば、下面上に配置されたバランスウェイトはピストンやクランクウェイトから離れているので、小さな質量のバランスウェイトで不釣合いのモーメント成分を打ち消すことができる。よって、不釣合いのモーメント成分に起因する騒音や振動の発生を防止することができる。また、主軸に固着された下段部もバランスウェイトも回転子の下部に設けられており、これらの位置が近い。これにより、回転子の変形が防止され、この変形に起因する振動や騒音の発生を防止することができる。
　第６の本発明に係る密閉型圧縮機は、第１～第４のいずれかの発明において、前記バランスウェイトは、前記回転子の上面上に配置されていてもよい。この構成によれば、上面上に配置されたバランスウェイトは密閉容器の底部に貯留されている潤滑油の油面から離れている。このため、バランスウェイトが潤滑油に浸漬して攪拌し、潤滑油に溶け込んだ作動流体の発泡を促進することが防がれる。よって、発泡した作動流体に含まれる潤滑油に起因した騒音の発生を防止することができる。
　第７の本発明に係る密閉型圧縮機は、第１～第６のいずれかの発明において、前記バランスウェイトは、前記回転子にかしめピンによって取り付けられていてもよい。この構成によれば、回転子を構成する複数の鋼板の積層物をかしめピンで固定するのと同時に、回転子にバランスウェイトを取り付けることができ、生産性に優れる。
　第８の本発明に係る冷蔵庫は、第１～第７のいずれかの発明における密閉型圧縮機を備える。この構成によれば、薄型化された密閉型圧縮機により冷蔵庫の内部空間を拡大したり、冷蔵庫の断熱壁を厚くしたりすることができ、使い勝手や断熱性の向上が図られる。また、振動が抑制された密閉型圧縮機により、冷蔵庫の騒音と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具体的に説明する。
　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１１９の主軸１２３の軸に対して平行な方向を縦方向（上下方向）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１０５およびこれを収容する密閉容器１０１を備え、圧縮機本体１０５によって作動流体（冷媒ガス）を高温高圧状態にして密閉容器１０１から吐出する装置である。圧縮機本体１０５は、たとえば、サスペンションスプリング１０７によって弾性的に支持され、電動要素１１１と、これにより駆動される圧縮要素１１７とで構成されている。
　密閉容器１０１には潤滑油１０３および作動流体が封入されている。潤滑油１０３は、圧縮要素１１７における作動の潤滑に用いられ、密閉容器１０１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１０１には、作動流体を吸引する吸入管（図示せず）と、作動流体を吐出する吐出管１０４とが接続されている。また、密閉容器１０１には、電動要素１１１に接続された電源端子１０９が設けられている。
　電動要素１１１は、固定子１１３と、固定子１１３に対して回転する回転子１１５とを有し、たとえば、突極集中巻方式のＤＣブラシレスモータが用いられる。固定子１１３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。各構成部分は薄い鋼板を積層した鉄心の複数の磁極歯に絶縁材を介して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１０９に接続されている。回転子１１５は、内部に円柱状空間を有する円柱形状であって、固定子１１３の内側に配置されている。回転子１１５は、後述するように、内径寸法の観点から縦方向に２段に分けられ、上段の掘り込み部１１６の内径寸法は下段の取付部１１５ｅの内径寸法より大きく設定されている。また、回転子１１５の下面にバランスウェイト１７０が取り付けられ、ピストン１３３に対してクランクウェイト１２６と反対側に配置されている。
　圧縮要素１１７は、電動要素１１１の上方に配設され、電動要素１１１により駆動されるシャフト１１９を有している。シャフト１１９は円柱形状の主軸１２３を含んでいる。この主軸１２３の下部が回転子１１５の円柱状空間に挿入されて回転子１１５の取付部１１５ｅに焼き嵌めされている。さらに、この固着されている回転子１１５から下方へ主軸１２３の下端部が突き出し、密閉容器１０１の底部の潤滑油１０３に浸漬している。また、主軸１２３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１２３の内部に設けられた連通穴１３０ｂ、連通穴１３０ｂ内に設けられた遠心ポンプ１３０、主軸１２３の外周面に形成される螺旋溝１２７が挙げられる。遠心ポンプ１３０は、主軸１２３の回転に伴って、潤滑油１０３を連通穴１３０ｂの下端開口１３０ａから上端開口へ汲み上げるポンプである。連通穴１３０ｂは、主に、軸受１３１の下端から下方へ突き出した主軸１２３の下端部の内部に設けられている。連通穴１３０ｂの下端開口１３０ａは主軸１２３の下端面において開口し、上端開口は主軸１２３の外周面において開口する。この連通穴１３０ｂの上端開口は螺旋溝１２７の下端に連通する。螺旋溝１２７は、主軸１２３の外周面と軸受１３１の内周面との間において主軸１２３の外周面上で螺旋状に上方に延び、螺旋溝１２７の上端が圧縮要素１１７の摺動部の近傍へ通じている。
　シャフト１１９は、主軸１２３の上方に設けられた偏心軸１２５をさらに含んでいる。偏心軸１２５は、円柱形状であって、その軸が主軸１２３の軸と一致せずに平行に設けられている。偏心軸１２５の上端部にクランクウェイト１２６が取り付けられている。クランクウェイト１２６は、たとえば、偏心軸１２５の軸に直交する面において略扇形形状であって、その中心に孔が設けられている。この孔に偏心軸１２５の上端部が圧入されることにより、クランクウェイト１２６が偏心軸１２５の上部に固定されている。
　シャフト１１９は、主軸１２３と偏心軸１２５との間にフランジ１２１をさらに含んでいる。フランジ１２１は、その下面に主軸１２３の上端が接続し、上面に偏心軸１２５の下端が接続して、主軸１２３および偏心軸１２５を連結している。フランジ１２１は、たとえば、偏心軸１２５の軸に直交する面において偏心軸１２５を中心とした略扇形状である。主軸１２３はフランジ１２１の中央に接続され、フランジ１２１における略扇形状の弧の部分は主軸１２３から偏心軸１２５と反対の方向へ突出している。フランジ１２１の下方にシリンダブロック１２９の軸受１３１が配置されている。
　シリンダブロック１２９は、縦方向に延びる軸受１３１および横方向に延びるシリンダ１３７を有している。軸受１３１は、略円筒形状である。軸受１３１の下部は、回転子１１５の掘り込み部１１６の円柱状空間に挿入され、軸受１３１の下端は取付部１１５ｅに当たって固定される。このように、掘り込み部１１６内に軸受１３１の下部が納まり、掘り込み部１１６と軸受１３１とが重なっている。このため、軸受１３１の長さを短くせずに、掘り込み部１１６と軸受１３１との高さ寸法が縮められ、密閉容器１０１の高さ寸法を低く抑えることができる。
　軸受１３１は、その内部に縦方向に延びる円柱状の貫通孔を含む。この貫通孔に主軸１２３が回転可能な状態で挿入されており、軸受１３１はその内周面で主軸１２３を径方向に支持している。これにより、シャフト１１９が軸受１３１のみで支持された片持ち軸受の構成が採られる。そして、貫通孔に挿入された主軸１２３の下端部は軸受１３１の下端から下方へ突き出し、回転子１１５の取付部１１５ｅに固着される。
　また、軸受１３１は、後述するスラスト面１９６においてスラストボールベアリング１８０を介してフランジ１２１に作用する縦方向の荷重を支持している。このフランジ１２１に作用する縦方向の荷重は、シャフト１１９と、これに取り付けられているクランクウェイト１２６および回転子１１５と、回転子１１５に取り付けられているバランスウェイト１７０とを合わせた荷重に相当する。
　シリンダ１３７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１３９が取り付けられている。バルブプレート１３９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１４１がシリンダ１３７の内部に形成される。また、バルブプレート１３９を覆うように、シリンダヘッド１５３がシリンダ１３７の端面に固定され、このバルブプレート１３９とシリンダヘッド１５３との間に吸入マフラ１５５が取り付けられている。吸入マフラ１５５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１３３は、その一端部がシリンダ１３７内の圧縮室１４１内に往復可能に挿入され、他端部が連結部１４３に接続されている。連結部１４３は、一端部に設けられた穴部にピストン１３３に取り付けられたピストンピン１３５が嵌められ、他端部に設けられた穴に偏心軸１２５が嵌められることにより、偏心軸１２５とピストン１３３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１２９の軸受１３１は、図２に示すように、その上面に環状のスラスト面１９６を有している。スラスト面１９６は、軸受１３１の中心軸に対して直交する方向に広がり、その中心は軸受１３１の中心軸と一致し、スラスト面１９６の内径寸法は軸受１３１の内径寸法より大きい。このスラスト面１９６の内円と軸受１３１の内周面との間に管状延長部１９４が設けられている。管状延長部１９４は、縦方向に延びる円筒形状であって、その軸が軸受１３１の中心軸と一致する。管状延長部１９４の内周面は、軸受１３１の本体の内周面と連続し、主軸１２３の外周面に対向する。
　シャフト１１９のフランジ１２１と軸受１３１のスラスト面１９６との間で、軸受１３１の管状延長部１９４の外側にスラストボールベアリング１８０が配置されている。スラストボールベアリング１８０は、複数のボール１８６を有している。ボール１８６は転動体であって、複数のボール１８６のサイズは互いに同じである。ボール１８６はホルダー１８８に保持されている。なお、スラストボールベアリング１８０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１８８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１８８は、その内周面が管状延長部１９４の外周面に接し、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１８６が転動自在に収納されている。ホルダー１８８の高さ寸法はボール１８６の直径寸法より小さく、ボール１８６はホルダー１８８から縦方向のそれぞれへ出っ張っている。このボール１８６は上レース１８２および下レース１９０により縦方向から挟まれて保持されている。
　上レース１８２および下レース１９０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１８２、１９０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１８２は、ボール１８６およびホルダー１８８の上方に位置して、その上面がフランジ１２１の下面に接し、下面がボール１８６と接している。下レース１９０は、ボール１８６およびホルダー１８８の下方に位置して、その上面がボール１８６に接し、下面が支持部材１９２の上面に接している。支持部材１９２は、弾性を有する環状部材であって、その上面が下レース１９０の下面に接し、下面が軸受１３１のスラスト面１９６に接している。
　図３Ａは、回転子１１５を軸に対して垂直な面で切断した断面図であり、図３Ｂは、図３Ａの破線Ｂ－Ｂ線において回転子１１５を切断した断面図である。図３Ａおよび図３Ｂに示すように、回転子１１５は、上端板１１５ｃ、下端板１１５ｄ、およびこれらの間に挟まれた略円筒形状の鉄心１１５ａにより構成されている。鉄心１１５ａでは、薄い環状の電磁鋼板が複数積層されている。各電磁鋼板には複数（この実施の形態では３つ）のかしめピン１７２用の円形孔と、複数（この実施の形態では６つ）の永久磁石１１５ｂ用の弧状孔とが設けられている。永久磁石１１５ｂは、軸に対して垂直な面において弧形の柱状物であって、その高さ寸法は鉄心１１５ａの高さ寸法とほぼ同じに設定されている。また、各端板１１５ｃ、１１５ｄは、薄い環状の板であって、かしめピン１７２用の円形孔が設けられている。
　下端板１１５ｄの円形孔にかしめピン１７２が挿入され、そのかしめピン１７２に円形孔が通るように下端板１１５ｄ上に鉄心１１５ａを配置する。そして、鉄心１１５ａの弧状孔に永久磁石１１５ｂを挿入して、鉄心１１５ａ上に上端板１１５ｃを配置する。これらの上端板１１５ｃ、下端板１１５ｄおよび鉄心１１５ａが縦方向に互いに密着するようにかしめピン１７２で固定する。最後に、鉄心１１５ａ内に収納された永久磁石１１５ｂ（正確には、磁化される前の磁石素材）を着磁することにより回転子１１５が形成される。
　この回転子１１５は、上述したように、内径寸法の違いという観点から縦方向に上段部の掘り込み部１１６と下段部の取付部１１５ｅとに分けられる。掘り込み部１１６および取付部１１５ｅは、それぞれを構成する鋼板の内径寸法が異なるが、それ以外は同様である。よって、各部１１６、１１５ｅを構成する複数の鋼板をかしめピン１７２で固定することにより、掘り込み部１１６および取付部１１５ｅは一体的に形成される。
　掘り込み部１１６の内径寸法Ｒ１は、図３Ｂに示すように、取付部１１５ｅの内径寸法Ｒ２より大きく、また、図１に示すように、軸受１３１の下部の外径寸法より少し大きく設定されている。このため、軸受１３１の下部は掘り込み部１１６の円柱状空間に挿入される。このように、掘り込み部１１６と軸受１３１とが側面視において重なることから、軸受１３１の長さを短くせずに、掘り込み部１１６と軸受１３１との高さが縮められ、密閉容器１０１の高さを低く抑えることができる。
　取付部１１５ｅの内径寸法Ｒ２は、軸受１３１の下部の外径寸法より小さく、シャフト１１９の主軸１２３の下部の外径寸法とほぼ同じに設定されている。この軸受１３１を貫通して下方へ突き出す主軸１２３の下部は、取付部１１５ｅの円柱状空間に挿入されて、この円柱状空間を画定する内周面に固着される。
　回転子１１５の鉄心１１５ａの高さ寸法Ｌに対して、図３Ｂに示すように、掘り込み部１１６の高さ寸法Ｍの比率は７０％以上に、取付部１１５ｅの高さ寸法Ｎの比率は３０％以下に設定される。たとえば、高さ寸法Ｌが３６ｍｍの鉄心１１５ａに対して、高さ寸法Ｍが３０ｍｍの掘り込み部１１６と、高さ寸法Ｎが６ｍｍの取付部１１５ｅとが設けられる。この場合、鉄心１１５ａに対する、掘り込み部１１６の高さ寸法Ｍの比率は８３％になる。このように、縦方向の寸法において鉄心１１５ａに対する掘り込み部１１６の割合が非常に大きいことから、密閉容器１０１の薄型化が図られる。一方、鉄心１１５ａに対する取付部１１５ｅの割合が非常に小さくなり、取付部１１５ｅと主軸１２３との固着範囲が狭くなる。その上、鉄心１１５ａは複数の鋼板が縦方向に重ねられた積層物であるため、主軸１２３が固着している鉄心１１５ａの横方向における剛性は比較的低い。このような固着部分に対して主軸１２３の傾きが好ましくない影響を及ぼすが、その低減がバランスウェイト１７０によりなされている。
　図４は、回転子１１５を下面側から見た外観図である。図３Ｂおよび図４に示すように、バランスウェイト１７０は、薄い金属の平板により構成され、回転子１１５の下端板１１５ｄ上に配置されている。バランスウェイト１７０の質量は、後述するように、シャフト１１９に作用する力およびモーメントにより決められ、クランクウェイト１２６の質量より小さく、たとえば、クランクウェイト１２６の質量の８分の１に設定される。
　バランスウェイト１７０は、回転子１１５の下面に平行な面において略弧形状であって、その弧状の内曲線は下端板１１５ｄの内周に沿い、弧状の外曲線は下端板１１５ｄの外周および鉄心１１５ａの外周に沿っている。また、図４における一点鎖線Ｃに示す、ピストン１３３（図１）が往復運動する軌道に平行な線に対して対称になるように、バランスウェイト１７０が設けられている。バランスウェイト１７０にはかしめピン１７２を通る円形孔が２つ設けられており、２つの円形孔は一点鎖線Ｃに対して線対称に配置されている。各円形孔に挿入されたかしめピン１７２によって、回転子１１５が組み立てられるのと同時に、バランスウェイト１７０が回転子１１５の下面上に固定される。
　上記の通り、回転子１１５に対するバランスウェイト１７０の取り付け位置と、回転子１１５とシャフト１１９との固着位置とが近く配置されているため、回転子１１５の撓みなどの変形が防止されている。
　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１０１の電源端子１０９に、密閉容器１０１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１１１に交流電力が供給され、電動要素１１１において固定子１１３に発生する磁界によって回転子１１５が回転する。これと共に、回転子１１５に固着されているシャフト１１９の主軸１２３が回転し、フランジ１２１を介して主軸１２３に連結されている偏心軸１２５が偏心回転する。
　この偏心軸１２５の偏心回転運動は連結部１４３により直線往復運動に変換されて、ピストン１３３がシリンダ１３７の圧縮室１４１内で往復運動する。ピストン１３３の動きに応じてピストン１３３で塞がれた圧縮室１４１内の容積が変化する。圧縮室１４１内の容積が増加する方向にピストン１３３が移動すると、作動流体は吸入管から密閉容器１０１内に流入し、吸入マフラ１５５を介して圧縮室１４１内に吸入される。一方、圧縮室１４１内の容積が減少する方向にピストン１３３が移動すると、作動流体は、圧縮室１４１内で圧縮された後、高温高圧となって吐出管１０４などを経由して密閉容器１０１から冷凍サイクル（図示せず）へ送られる。
　また、主軸１２３が回転するに伴い、遠心ポンプ１３０により潤滑油１０３が連通穴１３０ｂから汲み上げられる。そして、潤滑油１０３は、遠心ポンプ１３０を通り、連通穴１３０ｂの内壁を伝って上昇する。連通穴１３０ｂの上端に至った潤滑油１０３は、主軸１２３の表面の螺旋溝１２７の下端へ流入する。ここで、軸受１３１内で主軸１２３が回転すると、主軸１２３の外周面と軸受１３１の内周面の間において螺旋溝１２７の潤滑油１０３は粘性力で上昇しながら、これらの間の摺動部を潤滑する。さらに、潤滑油１０３は偏心軸１２５や連結部１４３などを経由して、圧縮要素１１７の各摺動部へ供給され、各摺動部を潤滑する。
　ここで、軸受１３１の下部が回転子１１５の掘り込み部１１６に挿入されているため、軸受１３１の下端から下方へ突き出した主軸１２３の下端部が短くなっている。この下端部の内部に設けられた連通穴１３０ｂの長さ寸法も短くなり、この連通穴１３０ｂに潤滑油１０３を遠心ポンプ１３０の揚程が小さくなる。このため、主軸１２３の回転周波数が小さくなったり、潤滑油１０３の油面が一時的に低下したりした場合であっても、遠心ポンプ１３０は潤滑油１０３を連通穴１３０ｂを介して螺旋溝１２７まで持ち上げることができる。これにより、各摺動部へ潤滑油１０３が十分に供給されるため、密閉型圧縮機１００における信頼性を向上することができる。
　さらに、フランジ１２１の回転に伴い、スラストボールベアリング１８０では各ボール１８６が上レース１８２および下レース１９０に点接触しながら転がる。これにより、軸受１３１のスラスト面１９６とシャフト１１９のフランジ１２１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の機械効率を向上することができる。
　一方で、スラストボールベアリング１８０ではボール１８６が各レース１８２、１９０と点接触しているため、この局所的に面圧が高くなっており、スラストボールベアリング１８０へ潤滑油１０３を供給する必要がある。これに対し、上述した連通穴１３０ｂの短縮化によって、潤滑油１０３がスラストボールベアリング１８０へも十分に供給されている。よって、スラストボールベアリング１８０の潤滑が円滑に行われ、スラストボールベアリング１８０の耐久性を向上することができる。
　次に、バランスウェイト１７０による密閉型圧縮機１００の運転時においてシャフト１１９に作用する力およびモーメントについて説明する。図５は、シャフト１１９に作用する力を模式的に示す図である。図５に示すように、ピストン１３３が往復運動をすることにより、ピストン１３３に慣性力が生じる。また、偏心軸１２５が偏心回転運動することにより、偏心軸１２５の遠心力が生じる。このピストン１３３の往復運動と偏心軸１２５の偏心回転運動とは連係していることにより、ピストン１３３の慣性力と偏心軸１２５の遠心力とが同じ方向にシャフト１１９に作用する。たとえば、圧縮室１４１（図１）内の容積が増加する方向にピストン１３３が移動する場合、ピストン１３３の慣性力および偏心軸１２５の遠心力は図５における矢印ＦＡの方向に作用する。一方、圧縮室１４１（図１）内の容積が減少する方向にピストン１３３が移動する場合、ピストン１３３の慣性力および偏心軸１２５の遠心力は図５における矢印ＦＡと反対の方向に作用する。このため、ピストン１３３が往復運動する方向において、ピストン１３３の慣性力と偏心軸１２５の遠心力とを合計したアンバランス成分ＦＡがシャフト１１９に及ぶ。
　また、クランクウェイト１２６は、偏心軸１２５の上端に取り付けられ、主軸１２３に対して偏心軸１２５と反対の方向に位置している。このクランクウェイト１２６は偏心軸１２５と同じ回転軸で、偏心軸１２５の回転に連係して回転する。このため、ピストン１３３が往復運動する方向において、クランクウェイト１２６の遠心力ＦＢは、アンバランス成分ＦＡと反対の方向にシャフト１１９に作用する。
　さらに、バランスウェイト１７０は、回転子１１５の下面に取り付けられ、主軸１２３に対して偏心軸１２５と反対の方向に位置している。このバランスウェイト１７０は主軸１２３と同じ回転軸で、主軸１２３の回転と連係して回転する。ピストン１３３が往復運動する方向において、バランスウェイト１７０の遠心力ＦＣは、アンバランス成分ＦＡと反対の方向であって、クランクウェイト１２６の遠心力ＦＢと同じ方向に、回転子１１５を介してシャフト１１９に作用する。
　このクランクウェイト１２６の遠心力ＦＢおよびバランスウェイト１７０の遠心力ＦＣの合計とアンバランス成分ＦＡとの差がより小さく、好ましくは０になるように、クランクウェイト１２６およびバランスウェイト１７０の各質量が設定される。このため、これらの荷重ＦＡ、ＦＢ、ＦＣのバランスがとられる。
　また、バランスウェイト１７０からピストン１３３の中心までの鉛直方向の距離（高さ寸法）をＬＡＣと、ピストン１３３の中心からクランクウェイト１２６までの高さ寸法をＬＡＢとする。ピストン１３３の中心位置における回転モーメントＭ＝ＦＢ×ＬＡＢ－ＦＣ×ＬＡＣで表される。ここで、これらの各モーメントＦＢ×ＬＡＢ、ＦＣ×ＬＡＣが互いに打ち消して、回転モーメントＭがより小さく、好ましくは０になるように、クランクウェイト１２６の遠心力ＦＢおよびバランスウェイト１７０の遠心力ＦＣが設定される。これにより、シャフト１１９に作用する力だけでなく各モーメントもより均衡するため、シャフト１１９の傾いて振れるような振動が抑えられる。よって、シャフト１１９の振動により回転子１１５の振動が増幅されることが防がれ、密閉型圧縮機１００の騒音および振動をさらに低減することができる。
　このように各モーメント成分が釣り合った状態では、ピストン１３３に対して、バランスウェイト１７０はクランクウェイト１２６に比べて離れているため、バランスウェイト１７０の遠心力ＦＣはクランクウェイト１２６の遠心力ＦＢより小さくなる。たとえば、ピストン１３３の中心の高さに支点がある場合、高さ寸法ＬＡＣが高さ寸法ＬＡＢの８倍であれば、バランスウェイト１７０の質量はクランクウェイト１２６の質量の８分の１となる。これにより、回転子１１５に取り付けられているバランスウェイト１７０の質量が非常に小さくなり、高速回転においても回転子１１５に作用する遠心力ＦＣも小さくなる。よって、回転子１１５の高さ寸法に対する取付部１１５ｅの高さ寸法の割合が小さく、回転子１１５と主軸１２３との固着部分の範囲が狭くかつ剛性が比較的低くなっていても、この固着部分に作用する力が小さい。この力によって、鋼板の積層物である鉄心１１５ａが横方向に撓むことが防止される。このため、変形した回転子１１５でシャフト１１９が振れるように振動したり、固定子１１３と回転子１１５の隙間が変化して騒音が発生したりすることを防止することができる。
　特に、バランスウェイト１７０は、回転子１１５の下面に取り付けられており、回転子１１５の中でもピストン１３３から最も離れた位置に配置されている。このため、回転子１１５の上面など他の位置に取り付けられる場合に比べて、下面に取り付けられたバランスウェイト１７０の質量は小さくて済む。したがって、回転子１１５の取付部１１５ｅに対する曲げモーメントを小さくでき、回転子１１５の撓みが防止されるため、回転子１１５の変形による振動や騒音をさらに低減することができる。
　また、図１に示すように、回転子１１５の掘り込み部１１６の高さ寸法を大きくし、回転子１１５と軸受１３１とを合わせた高さ寸法を小さくしている。このため、軸受１３１上にあるピストン１３３と、ピストン１３３などの圧縮機本体１０５を支持しているサスペンションスプリング１０７を密閉容器１０１に固定している部分１０１ａとの間の距離は短くなる。この振動源であるピストン１３３による振動が、サスペンションスプリング１０７や密閉容器１０１の固定部分１０１ａを介して密閉型圧縮機１００の外部へ伝わりやすくなる。これに対し、本実施の形態に係る密閉型圧縮機１００では、クランクウェイト１２６に加え、バランスウェイト１７０を用いることで、密閉型圧縮機１００における騒音および振動が抑えられているため、密閉型圧縮機１００の外部へ伝わる騒音および振動を低減することができる。
　さらに、シャフト１１９の振れるような振動や密閉型圧縮機１００における振動が低減されていることにより、スラストボールベアリング１８０においてボール１８６に偏った荷重が作用することが防止される。よって、スラストボールベアリング１８０の耐久性が向上する。
　（実施の形態２）
　実施の形態２に係る密閉型圧縮機１００の構成は実施の形態１に係る密閉型圧縮機１００の構成とほぼ同じであるが、実施の形態２に係るバランスウェイト２７０の位置が実施の形態１に係るバランスウェイト１７０の位置と異なる。図６は、実施の形態２に係る密閉型圧縮機１００を示す断面図である。
　バランスウェイト２７０は、図６に示すように、バランスウェイト２７０は、回転子１１５の上面に取り付けられ、ピストン１３３に対してクランクウェイト１２６と反対側に配置されている。バランスウェイト２７０の質量は、後述するように、シャフト１１９に作用する力およびモーメントにより決められ、クランクウェイト１２６の質量より小さく、たとえば、クランクウェイト１２６の質量の５分の１に設定される。
　次に、バランスウェイト２７０による密閉型圧縮機１００の運転時においてシャフト１１９に作用する力およびモーメントについて説明する。図７は、シャフト１１９に作用する力を模式的に示す図である。図７に示すように、ピストン１３３の往復運動によるピストン１３３に慣性力と、偏心軸１２５の偏心回転運動による遠心力とを合計したアンバランス成分ＦＡが、ピストン１３３が往復運動する方向においてシャフト１１９に及ぶ。このアンバランス成分ＦＡと反対の方向にクランクウェイト１２６の遠心力ＦＢがシャフト１１９に作用する。
　さらに、バランスウェイト２７０は、回転子１１５の上面に取り付けられ、主軸１２３に対して偏心軸１２５と反対の方向に位置している。このバランスウェイト２７０は主軸１２３と同じ回転軸で、主軸１２３の回転と連係して回転する。このため、ピストン１３３が往復運動する方向において、バランスウェイト２７０の遠心力ＦＤは、アンバランス成分ＦＡと反対の方向であって、クランクウェイト１２６の遠心力ＦＢと同じ方向に、回転子１１５を介してシャフト１１９に作用する。
　このクランクウェイト１２６の遠心力ＦＢとバランスウェイト１７０の遠心力ＦＣの合計がアンバランス成分ＦＡに釣り合うように、クランクウェイト１２６およびバランスウェイト１７０の各質量が設定されている。また、バランスウェイト２７０からピストン１３３の中心までの鉛直方向の距離（高さ寸法）をＬＡＤと示す場合、ピストン１３３の中心位置における回転モーメントＭ＝ＦＢ×ＬＡＢ－ＦＤ×ＬＡＤで表される。ここで、これらの各モーメントＦＢ×ＬＡＢ、ＦＤ×ＬＡＤが互いに打ち消し合い、回転モーメントＭ＝０になるように、クランクウェイト１２６の遠心力ＦＢとバランスウェイト２７０の遠心力ＦＤが設定されている。これにより、シャフト１１９に作用する力およびモーメントが均衡しているため、シャフト１１９の振れるような振動が防止され、密閉型圧縮機１００の騒音および振動をさらに低減することができる。
　このように各モーメントが釣り合った状態では、ピストン１３３に対して、バランスウェイト２７０はクランクウェイト１２６に比べて離れているため、バランスウェイト２７０の遠心力ＦＤはクランクウェイト１２６の遠心力ＦＢより小さくなる。このため、回転子１１５の変形やシャフト１１９の振れるような振動が防止され、密閉型圧縮機１００の振動および騒音を防止できる。また、図７に示すように、サスペンションスプリング１０７を介して密閉容器１０１から密閉型圧縮機１００の外部へ伝わる振動や騒音も低減することができる。
　また、バランスウェイト２７０は回転子１１５より上方に位置し、図６に示す密閉容器１０１の底部に貯留された潤滑油１０３の油面から離れている。このため、回転子１１５が回転する際にバランスウェイト２７０が潤滑油１０３に浸漬し、潤滑油１０３を攪拌することがない。また、潤滑油１０３に作動流体が溶け込んでいる場合でも、バランスウェイト２７０による攪拌によって作動流体が潤滑油１０３中で発泡することが低減される。このため、発泡した作動流体が潤滑油１０３を含んで圧縮室１４１へ吸入され、これが圧縮室１４１内でピストン１３３に圧縮されて異音を発生することを防止することができる。
　（実施の形態３）
　図８は、実施の形態３に係る冷蔵庫２００を概略的に示す断面図である。図８に示すように、冷蔵庫２００は、内部に断熱空間を有する断熱箱体２０２と、開閉可能に断熱箱体２０２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２０２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２０２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２１０、２１２、２１４、２１６、２１８に仕切る仕切り板とを含んでいる。５つの断熱空間部分２１０、２１２、２１４、２１６、２１８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２１０として、上から２段目の２つの断熱空間部分は切替室２１２および製氷室２１４として、３段目の断熱空間部分は野菜室２１６として、４段目の断熱空間部分は冷凍室２１８として用いられている。これらの断熱空間部分２１０、２１２、２１４、２１６、２１８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２１０、２１２、２１４、２１６、２１８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２０２は、内箱２０４と、内箱２０４の外側に設けられた外箱２０６とにより構成されている。内箱２０４は、ＡＢＳなどの樹脂体を真空成型により成形される。内箱２０４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２０６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２０４と外箱２０６との間の空間に断熱体２０８が一体的に発泡充填されて、断熱箱体２０２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２０８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２０２には、その背面および上面の各一部を窪ませた凹み部２３０が設けられ、凹み部２３０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２０２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２０２の背面に、減圧器であるキャピラリ２３４や、蒸発器２３８が配置されている。断熱箱体２０２内の野菜室２１６および冷凍室２１８の背面に冷却ファン２３６および蒸発器２３８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２３４および蒸発器２３８が配管２４０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２０２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２３４、蒸発器２３８、冷却ファン２３６および蒸発器２３８が接続されており、制御装置は温度センサの検出値に基づいてこれらを制御する。
　断熱箱体２０２内の各断熱空間部分２１０、２１２、２１４、２１６、２１８を覆うように、この実施の形態では、５つの扉２２０、２２２、２２４、２２６、２２８が断熱箱体２０２の正面に開閉可能に取り付けられている。冷蔵室２１０には回転扉２２０が設けられ、残る切替室２１２、製氷室２１４、野菜室２１６および冷凍室２１８には引出し扉２２２、２２４、２２６、２２８がそれぞれ設けられている。これらの回転扉２２０および引出し扉２２２、２２４、２２６、２２８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２２０、２２２、２２４、２２６、２２８と断熱箱体２０２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２１０、２１２、２１４、２１６、２１８の気密性が保持されている。
　次に、上述した冷蔵庫２００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１３３（図１）の往復運動により作動流体は、圧縮されて高温高圧となり、吐出管１０４（図１）から冷凍サイクルへ配管２４０により送られる。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２３４で減圧されて低温低圧となって、蒸発器２３８に至る。ここで、冷却ファン２３６により、各野菜室２１６および冷凍室２１８の空気が移動し、この空気と蒸発器２３８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２４０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２１０、２１２、２１４に分配される。この際、ダンパにより各断熱空間部分２１０、２１２、２１４に分配される流量が調節されるため、各断熱空間部分２１０、２１２、２１４、２１６、２１８は適温に調節される。
　たとえば、冷蔵室２１０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２１２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２１８の温度帯から冷蔵や野菜室２１６の温度帯まで所定の温度に設定され得る。製氷室２１４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２１４の温度が調節される。野菜室２１６は、冷蔵室２１０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２１６内の葉野菜の鮮度が長期間維持され得る。冷凍室２１８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。
　この冷蔵庫２００には、図１および図６に示すクランクウェイト１２６およびバランスウェイト１７０、２７０が設けられた密閉型圧縮機１００が用いられている。この場合、クランクウェイト１２６だけでは打ち消しきれなかった力や回転モーメントがバランスウェイト１７０、２７０により打ち消される。よって、運転時における密閉型圧縮機１００の振動が抑えられているため、冷蔵庫２００の振動や騒音を低減することができる。
　また、図１および図６に示す掘り込み部１１６により回転子１１５および軸受１３１が重ねられて、密閉型圧縮機１００の高さ寸法が抑えられる。このため、断熱箱体２０２上の凹み部２３０の深さ寸法が小さくて済み、冷蔵庫２００内の断熱空間のサイズを大きくしたり、断熱体２０８の厚み寸法を大きくしたりすることができる。したがって、使い勝手の向上または断熱性能の向上が図られる。
　また、断熱箱体２０２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３では、密閉型圧縮機１００は冷蔵庫２００に設けられたが、エアーコンディショナー、自動販売機、その他の冷凍装置、さらに空気用圧縮機等の工業用圧縮機等の冷凍サイクル（ヒートポンプサイクル）を用いた他の機器に用いられる。
　さらに、上記実施の形態３では、断熱箱体２０２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。
　また、上記全実施の形態は、互いに相手を排除しない限り、互いに組み合わせてもよい。
　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。従って、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。本発明の精神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。
　以上のように、本発明にかかる密閉型圧縮機およびそれを備える冷蔵庫は、振動および騒音を低減し得る、薄型の密閉型圧縮機およびそれを備える冷蔵庫などとして有用である。
　１００　　密閉型圧縮機
　１０１　　密閉容器
　１１１　　電動要素
　１１３　　固定子
　１１５　　回転子
　１１５ｅ　取付部（下段部）
　１１６　　掘り込み部（上段部）
　１１７　　圧縮要素
　１１９　　シャフト
　１２３　　主軸
　１２５　　偏心軸
　１２６　　クランクウェイト
　１２９　　シリンダブロック
　１３１　　軸受
　１３３　　ピストン
　１３７　　シリンダ
　１４１　　圧縮室
　１７０　　バランスウェイト
　１７２　　かしめピン
　１８０　　スラストボールベアリング
　２００　　冷蔵庫
　２７０　　バランスウェイト

Claims (8)

  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、
    　下方に配置された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、
    　　主軸と、前記主軸に対して偏心した偏心軸と、を含むシャフトと、
    　　上下方向に延びる貫通孔が内部に形成されかつ当該貫通孔に挿入された前記主軸を回転可能に支持している軸受と、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、
    　　前記偏心軸の上部に取り付けられたクランクウェイトと、を備え、
    　前記回転子は、内部に円柱状空間を含む円筒形状であって、
    　　前記軸受の下部が前記円柱状空間に嵌められている上段部と、
    　　前記上段部の内径寸法より内径寸法が小さく、かつ前記軸受の前記貫通孔を通過した前記主軸の下部が前記円柱状空間に挿入され固着されている下段部と、
    　　前記ピストンに対して前記クランクウェイトと反対側に配置されたバランスウェイトと、を有している、密閉型圧縮機。
  2. 　前記上段部の高さ寸法は、前記回転子の高さ寸法の７０％以上である、請求項１に記載の密閉型圧縮機。
  3. 　前記圧縮要素は、前記軸受のスラスト面上に配置されたスラストボールベアリングをさらに有している、請求項１または２に記載の密閉型圧縮機。
  4. 　前記バランスウェイトの質量は、前記クランクウェイトの質量の５分の１以下である、請求項１～３のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。
  5. 　前記バランスウェイトは、前記回転子の下面上に配置された、請求項１～４のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。
  6. 　前記バランスウェイトは、前記回転子の上面上に配置された、請求項１～４のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。
  7. 　前記バランスウェイトは、前記回転子にかしめピンによって取り付けられた、請求項１～６のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。
  8. 　請求項１～７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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