WO2013136814A1 - 密閉型圧縮機及びそれを備える冷凍装置 - Google Patents

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WO2013136814A1
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明石 浩業
照正 井出
坪井 康祐
究 渡部
秀則 小林
片山 誠
康司 林
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パナソニック株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a hermetic compressor and a refrigeration apparatus including the same.
  • a hermetic compressor for improving the lubrication structure of a thrust bearing that supports the axial load of the rotating shaft is known (for example, see Patent Document 1).
  • the rotating shaft includes a main shaft portion, an eccentric shaft portion formed so as to be eccentric with respect to the main shaft, and an eccentric portion provided between the main shaft portion and the eccentric shaft portion. It has.
  • the oil passage array includes a first oil passage formed inside the main shaft portion, a second oil passage communicating with the first oil passage and formed on the outer surface of the main shaft portion, and the main shaft.
  • a third oil passage formed inside the portion and the eccentric portion, and a branch passage branched from the third oil passage.
  • oil flowing out from the upper end (downstream end) of the branch flow path or the third oil flow path is an oil sump formed on the bottom surface of the sealed container by its own weight. It is configured to be collected. For this reason, when the supply amount of oil supplied to the thrust bearing is excessive, the oil supplied to the thrust bearing may not be sufficiently collected in the oil sump, and the oil may accumulate in the thrust bearing. .
  • the present invention solves the above-mentioned conventional problems, and by making a stable supply of lubricating oil to a thrust ball bearing and a stable discharge of lubricating oil from a thrust ball bearing compatible,
  • An object of the present invention is to provide a hermetic compressor with low noise and high efficiency that can be rolled, and a refrigeration apparatus including the same.
  • a hermetic compressor includes an electric element including a stator and a rotor, a compression element driven by the electric element, the electric element, and the compression element.
  • a cylinder block that houses a piston that reciprocates as it rotates, a main bearing that is provided in the cylinder block and supports the main shaft portion, a flange surface that is formed on the shaft, and a thrust surface that is formed on the main bearing
  • a first oil supply path for conveying the lubricating oil from the lower part to the upper part of the main shaft part.
  • the thrust ball bearing includes a plurality of balls held by a holder portion, an upper race disposed so that one main surface is in contact with an upper portion of the ball, and one main surface is the ball of the ball.
  • At least one main surface is formed with an annular groove and provided with a race ring on which the ball is disposed.
  • the thrust ball bearing communicates with the first oil supply path, and the race ring is connected to the race ring.
  • a second oil supply path for supplying lubricating oil and a discharge path for discharging the lubricating oil supplied to the raceway out of the thrust ball bearing are disposed.
  • the lubricating oil can be sufficiently supplied to the thrust ball bearing, the lubricating oil supplied to the thrust ball bearing can be stably discharged, and friction caused by the viscous resistance of the lubricating oil can be reduced. it can. For this reason, the ball can be smoothly rolled, and low noise and high efficiency of the hermetic compressor can be achieved.
  • the smooth rotation of the ball can be maintained, so that the efficiency of the hermetic compressor can be improved.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a hermetic compressor according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is an enlarged schematic diagram of the region D shown in FIG.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of a thrust ball bearing in the hermetic compressor shown in FIG.
  • FIG. 4 is an enlarged schematic view of the main part of the hermetic compressor according to the first modification of the first embodiment.
  • FIG. 5 is an exploded perspective view of a thrust ball bearing in the hermetic compressor shown in FIG.
  • FIG. 6 is an enlarged schematic diagram of a main part of the hermetic compressor according to the second modification of the first embodiment.
  • FIG. 7 is a longitudinal sectional view of the hermetic compressor according to the second embodiment.
  • FIG. 8 is an enlarged schematic view of the main part of the hermetic compressor according to the second embodiment.
  • FIG. 9 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of the refrigeration apparatus according to the fourth embodiment. 10 is a cross-sectional view taken along the line JJ shown in FIG.
  • the hermetic compressor according to the first embodiment includes an electric element including a stator and a rotor, a compression element driven by the electric element, a lubricating oil that houses the electric element and the compression element, and lubricates the compression element.
  • the compression element includes a shaft having a main shaft portion to which a rotor is fixed and an eccentric shaft portion, and a cylinder block that houses a piston that reciprocates as the shaft rotates.
  • a main bearing provided on the cylinder block for supporting the main shaft portion; and a thrust ball bearing disposed between a flange surface formed on the shaft and a thrust surface formed on the main bearing.
  • the part is provided with a first oil supply path for conveying the lubricating oil from the lower part to the upper part of the main shaft part, and the thrust ball bearing is connected to a plurality of balls held by the holder part.
  • An upper race disposed so that the main surface of the ball contacts the upper portion of the ball, and a lower race disposed such that one main surface contacts the lower portion of the ball.
  • Each race has a main surface facing each other, and at least one main surface of the upper race main surface and the lower race main surface is formed with an annular groove and provided with a race ring on which a ball is disposed.
  • the thrust ball bearing includes a second oil supply path that communicates with the first oil supply path and supplies lubricating oil to the raceway, and a discharge path that discharges the lubricant supplied to the raceway to the outside of the thrust ball bearing. Exemplifies an aspect in which, is arranged.
  • the thrust surface is constituted by the inner bottom surface of the recess formed in the main surface which is the upper surface of the main bearing, and the main surface of the main bearing is a holder. It is formed so as to be located below the lower surface of the part.
  • the inner diameter of the holder portion is larger than the inner diameters of the upper race and the lower race.
  • the hermetic compressor according to the first embodiment further includes an inverter device, and the hermetic compressor is driven by the inverter device at two or more types of rotational speeds including the rotational speed lower than the power supply frequency.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a hermetic compressor according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is an enlarged schematic diagram of the region D shown in FIG.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of a thrust ball bearing in the hermetic compressor shown in FIG. 1 to 3, the vertical direction of the hermetic compressor is shown as the vertical direction in the drawings.
  • the hermetic compressor 100 includes a hermetic container 101.
  • the sealed container 101 is provided with a suction pipe 107 and a discharge pipe 108 (see FIG. 9) so as to penetrate the wall portion of the sealed container 101.
  • the suction pipe 107 has an upstream end connected to a cooler 228 (see FIG. 9) and a downstream end communicating with the sealed container 101.
  • the discharge pipe 108 has an upstream end communicating with a discharge muffler (not shown), and a downstream end connected to the condenser 231 (see FIG. 9).
  • a terminal 147 is fixed to the sealed container 101.
  • the terminal 147 is electrically connected to an electric element 105 described later via an electric wire (not shown).
  • the terminal 147 is electrically connected to the inverter device 201 via the lead wire 148.
  • a commercial power source 202 is electrically connected to the inverter device 201 via an electric wire 203.
  • the inverter device 201 is configured to inverter-control the power supplied to the electric element 105 via the terminal 147. Thereby, the electric element 105 is driven at a plurality of operating frequencies.
  • Lubricating oil 102 is stored in the bottom portion of the sealed container 101 so that the lower end portion of a main shaft portion 111 of the shaft 110 described later is immersed.
  • a refrigerant (not shown) is sealed inside the sealed container 101, and a compression element 106 for sucking and compressing the refrigerant and an electric element 105 for driving the compression element 106 are arranged. ing.
  • the compression element 106 is disposed above the electric element 105.
  • an HFC refrigerant having a low global warming coefficient represented by R134a having an ozone depletion coefficient of zero is used.
  • the lubricating oil 102 a lubricating oil having high compatibility with the refrigerant may be used, and a lubricating oil having a viscosity of VG3 to VG8 is used.
  • the electric element 105 includes a stator 103 and a rotor 104.
  • the rotor 104 has a laminated body in which a plurality of electromagnetic steel plates are laminated, and a first member and a second member that sandwich the laminated body (both not shown).
  • the rotor 104 is fixed to the main shaft portion 111 of the shaft 110 constituting the compression element 106 by shrink fitting or the like.
  • the compression element 106 includes a shaft 110, a cylinder block 114, a piston 126, a connecting portion 128, and a thrust ball bearing 132.
  • the cylinder block 114 includes a cylinder 117 that forms a substantially cylindrical compression chamber 116 whose axial center extends in the horizontal direction, and a main bearing 120.
  • a piston 126 is inserted into the cylinder 117.
  • the piston 126 is connected to the eccentric shaft portion 112 of the shaft 110 via the connecting portion 128.
  • the shaft 110 includes a main shaft portion 111 having an axial center C extending in the vertical direction (vertical direction), an eccentric shaft portion 112 whose shaft center is eccentric with respect to the main shaft portion 111, and a connection for connecting the main shaft portion 111 and the eccentric shaft portion 112.
  • the unit 113 is provided.
  • the main shaft portion 111 is pivotally supported by the main bearing 120 of the cylinder block 114.
  • a thrust ball bearing 132 is interposed between the connecting portion 113 of the shaft 110 and the main bearing 120. Accordingly, the weight of the shaft 110 and the rotor 104 is supported by the main bearing 120 via the thrust ball bearing 132, and the rotation of the shaft 110 is smoothed by the thrust ball bearing 132.
  • the connecting portion 113 of the shaft 110 is formed in a thick and substantially disk shape.
  • a main shaft portion 111 is formed on the lower main surface of the connection portion 113 so as to extend downward from the central portion thereof, and the eccentric shaft portion 112 is formed on the upper main surface of the connection portion 113 from the periphery thereof. Is formed to extend upward.
  • a flange surface (upper race seating surface) 145 is formed on the lower main surface of the connection portion 113 so as to be orthogonal to the axis C of the main shaft portion 111.
  • the flange surface 145 is formed in a substantially circular shape centered on the main shaft portion 111 when viewed from below.
  • a substantially disc-shaped guide portion 115 is formed on the upper portion of the main shaft portion 111 (lower portion of the flange surface 145).
  • the guide portion 115 is formed such that its axis coincides with the axis C of the main shaft portion 111 and is concentric with the main shaft portion 111.
  • the guide part 115 is formed so that the outer peripheral surface protrudes outward (radially outward; radial direction) from the outer peripheral surface of the main shaft part 111 other than the guide part 115.
  • the guide portion 115 is formed so that the outer diameter thereof is larger than the outer diameter of the main shaft portion 111 and 105% or less of the outer diameter of the main shaft portion 111.
  • a concave portion 118 is formed between the main shaft portion 111 and the guide portion 115.
  • the recess 118 has an outer peripheral surface positioned inward of the outer peripheral surface of the main shaft 111 and is formed in a groove shape that is recessed inward.
  • the main bearing 120 of the cylinder block 114 has an annular main surface (upper surface) 119 as viewed from above (a disc shape having an opening through which the main shaft portion 111 is inserted).
  • the main surface 119 is formed with a recess concentrically around the outside of the opening of the main bearing 120, and the bottom surface of the recess constitutes a thrust surface (lower race seating surface) 130.
  • the thrust surface 130 is formed so as to be orthogonal to the axis of the main bearing 120 and is formed in an annular shape when viewed from above.
  • a cylindrical bearing extension 144 is provided on the inner peripheral portion of the thrust surface 130 so as to protrude upward from the thrust surface 130.
  • the bearing extension 144 is formed such that its upper end 170 is located between the upper end and the lower end of the recess 118 of the shaft 110. Further, the upper end 170 of the bearing extension 144 is formed to be positioned below the lower surface of the upper race 135 of a thrust ball bearing 132 described later.
  • the upper end on the inner peripheral side of the bearing extension 144 is chamfered. Thereby, even if the shaft 110 and the tip end portion of the bearing extension portion 144 come into contact with each other, it is possible to suppress the shaft 110 from being damaged.
  • annular gap 154 is formed between the inner peripheral surface of the bearing extension 144 and the outer peripheral surface of the recess 118 of the shaft 110.
  • the gap 154 is formed between the inner peripheral surface of the bearing extension portion 144 and the outer periphery of the main shaft portion 111 of the shaft 110. It is formed so that the size in the horizontal direction is larger than the gap between the surfaces.
  • a thrust ball bearing 132 is disposed on the thrust surface 130.
  • the thrust ball bearing 132 includes an upper race 135, a plurality of (here, twelve) balls 134, a holder portion 133 that holds the balls 134, and a lower race 136. These members are arranged in the order of the lower race 136, the holder portion 133, and the upper race 135 from the thrust surface 130 toward the upper side. More specifically, the lower race 136 and the holder portion 133 are disposed so that the bearing extension portion 144 is inserted through the inner periphery thereof, and the upper race 135 is disposed at the inner periphery thereof with the main shaft portion 111 (more precisely, The guide 115 and the recess 118) are arranged so as to be inserted therethrough.
  • the upper race 135 and the lower race 136 are made of, for example, heat-treated bearing steel so that the surface hardness is in the range of HRC58 to 68, preferably HRC58 to 62. Further, the ball 134 is set to be slightly higher than the surface hardness of the upper race 135 and the lower race 136. Specifically, the ball 134 is made of, for example, carburized and hardened bearing steel so that the surface hardness is in the range of HRC 60 to 70, preferably HRC 62 to 67.
  • the lower race 136 is formed in an annular shape (a disk shape having an opening in the center), and a gap 182 is formed between the inner peripheral surface of the lower race 136 and the outer peripheral surface of the bearing extension portion 144. ing. Further, the lower race 136 has a main surface in the vertical direction. The lower race 136 is disposed such that the lower main surface is in contact with the thrust surface 130. Further, a gap 184 is formed between the upper main surface (track surface) of the lower race 136 and the lower main surface of the holder portion 133.
  • an annular groove is formed on the raceway surface of the lower race 136, and the groove constitutes a raceway wheel 138.
  • the track ring 138 is formed in an arc shape so that the cross-sectional shape is similar to the contour shape of the ball 134 (contour shape of a cross section passing through the center of the ball 134).
  • a ball 134 is placed on the raceway 138 of the lower race 136.
  • the holder portion 133 is formed in an annular shape (a disc shape having an opening in the center), and a gap 183 is formed between the inner peripheral surface of the holder portion 133 and the outer peripheral surface of the bearing extension portion 144. ing.
  • the holder part 133 has a pair of upper and lower main surfaces.
  • a gap 185 is formed between the upper main surface of the holder portion 133 and the lower main surface of the upper race 135.
  • the main surface of the holder part 133 is provided with a plurality of (here, 12) through holes 139. All the through holes 139 are arranged so as to form a concentric circle with respect to the holder portion 133.
  • the through hole 139 has an opening formed in a circular shape, and has an inner peripheral surface formed in a curved surface so as to be similar to the contour shape of the ball 134. A ball 134 is held in the through hole 139.
  • the holder part 133 is formed so that its thickness dimension is smaller than the diameter of the ball 134. Thereby, the upper part of the ball 134 protrudes from the upper surface of the holder part 133, and the lower part of the ball 134 protrudes from the lower surface of the holder part 133.
  • the upper race 135 is formed in an annular shape (a disk shape having an opening in the center) and has a main surface in the vertical direction.
  • the upper race 135 is formed so that its outer diameter is larger than the outer diameter of the flange surface 145, and its inner diameter is smaller than the outer diameter of the bearing extension portion 144.
  • the upper race 135 is arranged such that the upper main surface is in contact with the flange surface 145 and the lower main surface (track surface) is in contact with the upper portion of the ball 134. That is, the thrust ball bearing 132 has a height dimension of the upper race 135 and the lower race 136, a diameter of the ball 134, and a depth dimension of the raceway ring 138 so as to come into contact with the flange surface 145 and the thrust surface 130. It is set appropriately.
  • the depth dimension of the race 138 are set as appropriate.
  • the depth dimension of the thrust surface 130 with respect to the main surface 119 and the height dimension of the lower race 136 are appropriately set so that the raceway surface of the lower race 136 is positioned above the main surface 119. .
  • the upper race 135 is arranged so as to have a gap 146 between the raceway surface and the upper end 170 of the bearing extension 144. As a result, the upper race 135 and the upper end 170 of the bearing extension 144 do not come into contact with each other, so that the ball 134 can smoothly roll between the upper race 135 and the lower race 136.
  • the inner diameter ⁇ D2 of the holder portion 133 is formed to be larger than the inner diameter ⁇ D1 of the upper race 135 and the inner diameter ⁇ D3 of the lower race 136.
  • the inner diameter ⁇ D1 of the upper race 135 is formed to be smaller than the inner diameter ⁇ D3 of the lower race 136. That is, the upper race 135, the holder portion 133, and the lower race 136 are formed so that the inner diameter ⁇ D1 of the upper race 135 is the smallest and the inner diameter ⁇ D2 of the holder portion 133 is the largest.
  • the first oil supply path 150 is provided in the main shaft portion 111, a pumping portion 150A formed at the lower portion of the main shaft portion 111, and a passage portion 150B formed so as to communicate with the pumping portion 150A, It has.
  • the pumping portion 150 ⁇ / b> A is configured by a recess, and the recess extends from the lower end portion of the main shaft portion 111 to the vicinity of the center of the main shaft portion 111 so as to extend upward in the main shaft portion 111.
  • the recess is formed so as to be inclined with respect to the axis C of the main shaft 111.
  • the passage portion 150B is formed on the peripheral surface of the upper portion of the main shaft portion 111, and is configured by a groove extending in a spiral shape from the vicinity of the center of the main shaft portion 111 toward the upper portion.
  • a through hole is provided in the base end portion of the passage portion 150B so as to communicate with the pumping portion 150A.
  • the passage 150B is formed so as to reach the recess 118 of the shaft 110, and is formed so as to communicate with the gap 154.
  • the lubricating oil 102 is pumped up to the pumping-up portion 150A.
  • the lubricating oil 102 pumped up by the pumping section 150A is supplied from the pumping section 150A to the passage section 150B, flows through the passage section 150B, and is supplied to the upper part of the main shaft section 111.
  • the second oil supply path 160 is formed so as to communicate with the first oil supply path 150 (branch from the first oil supply path 150), and inward of the gap 154, the gap 146, the gap 183, and the gap 184.
  • the space is composed of a space (on the axis C side of the main shaft 111 from the ball 134) and a space on the gap 185 (the axis C side of the main shaft 111 from the ball 134).
  • the gap 154 is larger than the gap between the inner peripheral surface of the bearing extension portion 144 and the outer peripheral surface of the main shaft portion 111 of the shaft 110, the gap 154 is supplied to the upper portion of the main shaft portion 111 through the first oil supply path 150.
  • the lubricating oil 102 flows through the gap 154 and is supplied to the gap 146.
  • the lubricating oil 102 supplied to the gap 146 is divided into the gap 185 and the gap 183.
  • the lubricating oil 102 that has been split into the gap 185 is supplied to the raceway surface of the upper race 135, the surface of the ball 134, the upper surface of the holder portion 133, and the through hole 139.
  • the lubricating oil 102 supplied to the gap 183 flows through the gap 184 and is supplied to the raceway 138 of the lower race 136, the surface of the ball 134, the lower surface of the holder portion 133, and the through hole 139.
  • the discharge path 180 includes a space on the outer side of the ball 134 in the gap 184 and a space on the outer side of the ball 134 in the gap 185.
  • the inverter device 201 supplies the electric power supplied from the commercial power source 202 to the stator 103 of the electric element 105 via the lead wire 148, the terminal 147, and the like. As a result, a magnetic field is generated in the stator 103 and the rotor 104 rotates, whereby the shaft 110 fixed to the rotor 104 rotates.
  • the piston 126 connected to the eccentric shaft portion 112 via the connecting portion 128 reciprocates in the cylinder 117.
  • the piston 126 reciprocates, the refrigerant is sucked into the compression chamber 116 through the cooling cycle, the suction pipe 107, and the suction muffler, and after being compressed, is discharged from the discharge muffler and goes to the cooling cycle through the discharge pipe 108. And flow.
  • the main shaft 111 rotates, and the lubricating oil 102 is pumped up by the pumping unit 150A.
  • the lubricating oil 102 pumped up by the pumping section 150A is supplied from the pumping section 150A to the passage section 150B, flows through the passage section 150B, and is supplied to the upper part of the main shaft section 111.
  • Lubricating oil 102 supplied to the upper part of the main shaft portion 111 flows through the second oil supply path 160 and is supplied into the thrust ball bearing 132.
  • the lubricating oil 102 supplied into the thrust ball bearing 132 is discharged out of the thrust ball bearing 132 from the discharge path 180 and returns to the bottom of the sealed container 101.
  • a second oil supply path 160 communicating with the first oil supply path 150 is provided. For this reason, the lubricating oil 102 can be stably supplied into the thrust ball bearing 132.
  • the raceway 138 having an arcuate cross-sectional shape is provided on the raceway surface of the lower race 136. For this reason, the lubricating oil 102 supplied to the raceway surface of the lower race 136 by the first oiling path 150 and the second oiling path 160 is accumulated on the raceway wheel 138, so that the lubricating oil 102 is stabilized on the surface of the ball 134. Supplied.
  • the lubricating oil 102 is stably supplied to the contact portion between the ball 134 and the upper race 135 and the lower race 136, the sliding loss of the thrust ball bearing 132 is reduced, and a compressor with low noise and high efficiency is realized. can do.
  • the discharge path 180 is disposed in the thrust ball bearing 132.
  • excess lubricating oil 102 in the thrust ball bearing 132 is quickly discharged out of the thrust ball bearing 132 from the discharge path 180.
  • the ball 134 can be stably and smoothly rolled, and the hermetic compressor 100 can be made highly efficient with low noise.
  • the circulation of the lubricating oil 102 is promoted. For this reason, the cooling efficiency of the thrust ball bearing 132 by the lubricating oil 102 can be increased.
  • the generated wear powder can be discharged out of the thrust ball bearing 132 together with the lubricating oil 102. Therefore, damage to the ball 134, the upper race 135, and the lower race 136 is suppressed, the life of the thrust ball bearing 132 can be prevented from being reduced, and the reliability of the thrust ball bearing 132 can be improved.
  • the race 138 on the lower race 136 the area of the contact portion between the ball 134 and the lower race 136 can be increased as compared with the case where the flat lower race 136 is used. It is possible to disperse (mitigate) thrust loads on the rotor 104 and the shaft 110 and the like. Thereby, it can suppress that stress concentrates on the contact part of the ball
  • the raceway surface (the race ring 138) of the lower race 136 is applied. It can suppress that a local load is applied. Further, by suppressing the application of a local load, it is possible to suppress the ball 134 and the lower race 136 from being damaged or deformed, and to maintain the smooth rotation of the ball 134.
  • the inner diameter ⁇ D2 of the holder portion 133 is formed to be larger than the inner diameter ⁇ D1 of the upper race 135 and the inner diameter ⁇ D3 of the lower race 136.
  • the holder part 133 contacts other components (for example, bearing extension part 144), and the sliding loss by contact with the holder part 133 or the bearing extension part 144 grade
  • the efficiency of the thrust ball bearing 132 can be improved, and the reliability of the thrust ball bearing 132 can be improved.
  • the lower main surface of the holder 133 is positioned above the main surface 119 of the main bearing 120, and the raceway surface of the lower race 136 is the main surface. It is located above the surface 119. For this reason, even if the lubricating oil 102 discharged from the discharge path 180 is stored in the concave portion constituting the thrust surface 130, the track surface of the lower race 136 can be suppressed from being immersed in the lubricating oil 102.
  • the effect obtained by the present invention is remarkable and the improvement effect is significant. large.
  • the hermetic compressor 100 is driven at a wide range of rotations among a plurality of predetermined rotations such as 20, 35, 40, 50, 60, 75, and 80 rotations. It is what is done.
  • the thrust ball bearing 132 is sufficiently lubricated by the first oil supply path 150 and the second oil supply path 160. 102 can be provided. For this reason, smooth rotation of the ball 134 is maintained, generation of noise can be suppressed, and the efficiency of the hermetic compressor 100 can be improved.
  • the improvement effect is great at the time of low speed rotation of 20 r / s or less where the supply of the lubricating oil 102 is likely to be insufficient.
  • the centrifugal force applied to the shaft 110 increases, and the first oil supply path 150 and the second oil supply path. 160 increases the flow rate of the lubricating oil 102 supplied to the thrust ball bearing 132. Therefore, the lubricating oil 102 can be sufficiently supplied to the thrust ball bearing 132, the smooth rotation of the ball 134 can be maintained, the generation of noise can be suppressed, and the efficiency of the hermetic compressor 100 can be improved. .
  • the lubricating oil 102 is hardly scattered and supplied to the race ring 138 due to centrifugal force when splashed from the outside of the thrust ball bearing 132. Since the bearing ring 138 is lubricated from the inside of the ball bearing 132, the lubrication is stabilized and the improvement effect is great.
  • the operating rotational speed range is set to 17 r / s to 80 r / s, and good efficiency or noise characteristics can be obtained in this operating rotational speed range.
  • the centrifugal force of the main shaft portion 111 is increased, the flow rate of the lubricating oil 102 discharged from the discharge path 180 is increased, and the circulation efficiency of the lubricating oil 102 is increased. For this reason, smooth rotation of the ball 134 is further maintained, generation of noise can be suppressed, and the efficiency of the hermetic compressor 100 can be improved.
  • the hermetic compressor 100 employs a configuration in which the compression element 106 is disposed above the electric element 105, but is not limited thereto, and the compression element 106 is located below the electric element 105. You may employ
  • the main bearing 120 is provided with the bearing extension portion 144.
  • the present invention is not limited to this, and a configuration in which the bearing extension portion 144 is not provided may be adopted.
  • a form in which a support member is provided between the thrust surface 130 and the lower race 136 may be adopted.
  • a support member a highly rigid wave washer, a hard elastic member, or the like can be used.
  • the upper race and the lower race each have a main surface facing each other, and the main surfaces of the upper race and the lower race are formed with annular grooves.
  • a raceway is provided, and balls are arranged on the raceways of the upper race and the lower race.
  • FIG. 4 is an enlarged schematic view of the main part of the hermetic compressor according to the first modification of the first embodiment.
  • FIG. 5 is an exploded perspective view of a thrust ball bearing in the hermetic compressor shown in FIG. 4 and 5, the vertical direction of the hermetic compressor is represented as the vertical direction in the drawings.
  • the hermetic compressor 100 according to the first modification has the same basic configuration as the hermetic compressor 100 according to the first embodiment, but the upper race 135 has a raceway surface. The difference is that a bearing ring 137 is provided.
  • an annular groove is formed on the raceway surface of the upper race 135, and the groove constitutes a raceway ring 137.
  • the bearing ring 137 is formed in an arc shape so that the cross-sectional shape is similar to the contour shape of the ball 134. Further, the bearing ring 137 is formed such that its axis coincides with the axis of the bearing ring 138 and its inner and outer diameters coincide with the inner and outer diameters of the bearing ring 138.
  • the lubricating oil 102 accumulated in the race 138 is caused by the rotation of the balls 134 to cause the race of the upper race 135. Since it is also supplied to the wheel 137, the lubricating oil 102 can be stably supplied to the surface of the ball 134.
  • the lubricating oil 102 is stably supplied to the contact portion between the ball 134 and the upper race 135 and the lower race 136, and the thrust ball bearing 132 slides. Dynamic loss can be reduced, and a compressor with low noise and high efficiency can be realized.
  • the area of the contact portion between the ball 134 and the upper race 135 can be increased as compared with the case where the flat upper race 135 is used, and the thrust load such as the rotor 104 and the shaft 110 applied to the portion can be increased. Can be dispersed (relaxed). Thereby, compared with the hermetic compressor 100 according to the first embodiment, it is possible to suppress the stress from being concentrated on the contact portion between the ball 134 and the upper race 135.
  • the raceway surface (locally on the raceway 137) of the upper race 135 is applied. Further, by suppressing the application of a local load, the ball 134 and the upper race 135 can be prevented from being damaged or deformed, and the ball 134 can be made smooth. Rotation can be maintained.
  • the upper race and the lower race each have a main surface that faces each other, and the main race of the upper race is formed with an annular groove. Is provided, and the ball is disposed on the raceway of the upper race.
  • FIG. 6 is an enlarged schematic view of the main part of the hermetic compressor according to the second modification of the first embodiment.
  • the vertical direction of the hermetic compressor is shown as the vertical direction in the figure.
  • the hermetic compressor 100 according to the second modification has the same basic configuration as the hermetic compressor 100 according to the first embodiment, but the raceway 137 is formed on the raceway surface of the upper race 135. Is different from the point where the raceway 138 is not provided on the raceway surface of the lower race 136.
  • the lubricating oil 102 supplied from the second oil supply path 160 to the upper surface of the holder 133 and the balls 134 is Since the ball 134 is also supplied to the raceway 137 of the upper race 135, the lubricating oil 102 can be stably supplied to the surface of the ball 134. As a result, the lubricating oil 102 is stably supplied to the contact portion between the ball 134 and the upper race 135 and the lower race 136, the sliding loss of the thrust ball bearing 132 is reduced, and a low noise and high efficiency compressor is realized. it can.
  • the area of the contact portion between the ball 134 and the upper race 135 can be increased as compared with the case where the flat upper race 135 is used, and the thrust load such as the rotor 104 and the shaft 110 applied to the portion can be increased. Can be dispersed (relaxed). Thereby, it can suppress that stress concentrates on the contact part of the ball
  • the raceway surface (locally on the raceway 137) of the upper race 135 is applied. Further, by suppressing the application of a local load, the ball 134 and the upper race 135 can be prevented from being damaged or deformed, and the ball 134 can be made smooth. Rotation can be maintained.
  • the hermetic compressor according to the second embodiment is provided with a snubber bar provided at the lower part of the electric compression element including the electric element and the compression element, and the inner bottom surface of the hermetic container so as to face the snubber.
  • a shell snubber bar, and a coil spring through which the snubber and shell snubber bar are inserted and elastically support the electric compression element, and the distance between the lower end of the shaft and the inner bottom surface of the sealed container is And an embodiment that is larger than the distance between the upper end of the shell snubber bar.
  • FIG. 7 is a longitudinal sectional view of the hermetic compressor according to the second embodiment.
  • the vertical direction of the hermetic compressor is shown as the vertical direction in the figure.
  • the hermetic compressor 100 according to the second embodiment has the same basic configuration as the hermetic compressor 100 according to the first embodiment, but a snubber (buffer) 175, The difference is that a shell snubber (buffer) 174 and a coil spring 173 are further provided.
  • the snubber bar 175 is provided at a plurality of locations (here, four locations) below the electric compression element 171 including the electric element 105 and the compression element 106. More specifically, the snubber bar 175 is provided at the lower end of the stator 103.
  • the shell snubber bar 174 is provided on the inner bottom surface of the sealed container 101 so as to face the snubber bar 175.
  • the coil spring 173 is disposed so that the snubber bar 175 and the shell snubber bar 174 are inserted, and elastically supports the electric compression element 171.
  • the snubber bar 175 and the shell snubber bar 174 are such that the distance A between the lower end of the shaft 110 (more precisely, the main shaft portion 111) and the inner bottom surface of the sealed container 101 is such that the lower end of the snubber bar 175 and the upper end of the shell snubber bar 174 It is comprised so that it may become larger than this distance B.
  • the hermetic compressor 100 according to the second embodiment configured as described above has the same effects as the hermetic compressor 100 according to the first embodiment.
  • the snubber bar 175 and the shell snubber bar 174 have a distance A between the lower end of the shaft 110 (more precisely, the main shaft portion 111) and the inner bottom surface of the hermetic container 101. Is configured to be greater than the distance B between the lower end of the snubber bar 175 and the upper end of the shell snubber bar 174.
  • the lower end portion of the shaft 110 (more precisely, the main shaft portion 111) and the inner bottom surface of the hermetic container 101 are used.
  • the lower end of the snubber bar 175 and the upper end of the shell snubber bar 174 contact each other. Thereby, the lower part of the main shaft part 111 provided with the pumping part 150A can be protected, and the oil supply obstruction to the thrust ball bearing 132 due to the damage of the main shaft part 111 can be prevented.
  • the raceway ring 137 formed of an annular groove and Since the balls 134 are in contact with each other, the contact area between the balls 134 and the upper race 135 and the lower race 136 is large, and the impact load is distributed over a wide contact area, so that the upper race 135 and the lower race 136 have dents. Hateful.
  • the hermetic compressor according to the third embodiment exemplifies an aspect in which a discharge hole for discharging lubricating oil is provided on the thrust surface.
  • FIG. 8 is an enlarged schematic view of the main part of the hermetic compressor according to the second embodiment.
  • the vertical direction of the hermetic compressor is shown as the vertical direction in the figure.
  • the hermetic compressor 100 according to the third embodiment has the same basic configuration as that of the hermetic compressor 100 according to the first embodiment. The difference is that the ring 137 is provided, the bearing extension portion 144 is not provided, and the notch 155 and the discharge hole 156 are provided on the thrust surface 130 of the main bearing 120.
  • the notch 155 is provided at the corner between the thrust surface 130 and the inner peripheral surface of the main bearing 120. More specifically, the notch 155 has a flow resistance between the notch 155 and the outer peripheral surface of the main shaft portion 111 rather than a flow resistance between the inner peripheral surface of the main bearing 120 and the outer peripheral surface of the main shaft portion 111. It is formed to be smaller. As a result, the lubricating oil 102 that has flowed through the first oil supply path 150 can easily flow into the gap 182.
  • the discharge hole 156 is provided so as to communicate the thrust surface 130 of the main bearing 120 and the lower end of the main bearing 120 (through the thrust surface 130 and vertically through the main bearing 120). .
  • the discharge hole 156 is configured to flow through the discharge hole 156 and be discharged to the inner bottom surface of the sealed container 101 so that the lubricating oil 102 does not accumulate in the concave portion forming the thrust surface 130. .
  • the discharge hole 156 has an upper end provided in a portion on the outer side of the portion of the thrust surface 130 where the lower race 136 is disposed, and is formed to extend in the vertical direction.
  • the flow passage cross-sectional area of the discharge hole 156 is arbitrarily set based on the flow rate of the lubricating oil 102 supplied to the thrust ball bearing 132, the viscosity of the lubricating oil 102, and the like.
  • the discharge hole 156 may be provided in the vicinity of the outer edge portion of the thrust surface 130 (in the vicinity of the base portion of the side wall in the concave portion forming the thrust surface 130). Thereby, the lubricating oil 102 discharged from the discharge path 180 can be smoothly guided to the discharge hole 156.
  • a plurality of discharge holes 156 may be provided.
  • a plurality of discharge holes 156 may be provided on the thrust surface 130 so as to be aligned in the circumferential direction.
  • the discharge hole 156 may be formed to be inclined with respect to the vertical direction.
  • the discharge hole 156 may be inclined so as to be separated from the axis of the main bearing 120 as it goes downward.
  • the hermetic compressor 100 according to the third embodiment configured as described above has the same effects as the hermetic compressor 100 according to the first embodiment.
  • the distance between the inner peripheral surface of the lower race 136 and the outer peripheral surface of the main shaft portion 111 (the length dimension in the horizontal direction of the gap 182), and the holder portion 133 is the distance between the track surface of the lower race 136 and the lower surface of the holder 133 (the vertical length of the gap 184). It is configured to be larger than (dimension). For this reason, the flow path resistance of the gap 182 and the gap 183 is smaller than the flow path resistance of the gap 184.
  • the lubricating oil 102 supplied from the first oil supply path 150 to the gap 182 can easily flow from the gap 182 to the gap 183, and the lubricating oil 102 can be supplied to both the gap 184 and the gap 185. Therefore, the lubricating oil 102 can be sufficiently supplied to the raceways of the upper race 135 and the lower race 136.
  • the hermetic compressor 100 according to the third embodiment is provided with the discharge hole 156, the lubricating oil 102 discharged from the discharge path 180 of the thrust ball bearing 132 can be more efficiently contained in the sealed container 101. It can be discharged to the bottom.
  • the hermetic compressor 100 according to the third embodiment can increase the circulation efficiency of the lubricating oil 102 as compared with the hermetic compressor 100 according to the first embodiment, and can generate noise. Can be further suppressed, and the efficiency of the hermetic compressor 100 can be further improved.
  • the hermetic compressor 100 since the discharge hole 156 is provided, it is possible to prevent excessive lubricating oil 102 from being accumulated in the thrust ball bearing 132. For this reason, even if the temperature decreases while the hermetic compressor 100 is stopped, the power consumption at the time of starting the hermetic compressor 100 can be reduced.
  • the main surface 119 of the main bearing 120 is configured to be higher than the raceway surface of the lower race 136.
  • the present invention is not limited to this, and the main surface 119 of the main bearing 120 is configured to be lower race. You may comprise so that it may become lower than the track surface of 136.
  • FIG. in the third embodiment a form that does not include the bearing extension part 144 is employed. However, the present invention is not limited thereto, and a form that includes the bearing extension part 144 may be employed.
  • Embodiment 4 The refrigeration apparatus according to Embodiment 4 exemplifies an aspect provided with a hermetic compressor according to any of Embodiments 1 to 3 (including modifications).
  • FIG. 9 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of the refrigeration apparatus according to the fourth embodiment.
  • 10 is a cross-sectional view taken along the line JJ shown in FIG. 9 and 10, the vertical direction in the refrigeration apparatus is shown as the vertical direction in the drawings.
  • the refrigeration apparatus 200 includes the hermetic compressor 100 according to the first embodiment and a casing 211.
  • the casing 211 is foam-filled in an inner box 211A vacuum-formed with a resin such as ABS, an outer box 211B made of a metal material such as a pre-coated steel plate, and a space between the inner box 211A and the outer box 211B.
  • a foam heat insulating material 211C such as hard foam urethane.
  • the internal space of the housing 211 is partitioned into a plurality of storage rooms by partition walls 212 to 214. Specifically, a refrigerating room 219 is provided at the top of the housing 211, and a storage room (not shown) and an ice making room 220 are provided side by side below the refrigerating room 219. A freezing room 221 is provided below the storage room and the ice making room 220, and a vegetable room 222 is provided below the freezing room 221.
  • the front surface of the casing 211 is open and provided with a door.
  • the refrigerating room 219 is provided with a rotary door 215, and the ice making room 220, the freezing room 221, and the vegetable room 222 are respectively provided with drawer type doors 216 to 218 having rails and the like. .
  • a recess is provided on the back surface of the casing 211, and the recess constitutes the machine room 240.
  • the machine room 240 accommodates components (equipment) constituting a cooling cycle such as a hermetic compressor 100, a dryer (not shown) for removing moisture, and a condenser 231.
  • a hermetic compressor 100 a hermetic compressor 100
  • a dryer not shown
  • a condenser 231 for removing moisture
  • the present invention is not limited to this. May be.
  • the refrigeration cycle includes a hermetic compressor 100, a discharge pipe 108, a condenser 231, a capillary 232, a cooler 228, and a suction pipe 107.
  • the hermetic compressor 100 and the condenser 231 are connected by a discharge pipe 108
  • the condenser 231 and the cooler 228 are connected by a capillary 232.
  • the cooler 228 and the hermetic compressor 100 are connected by a suction pipe 107.
  • the capillary 232 and the discharge pipe 108 are formed to extend in the vertical direction, and meander in the horizontal direction in the middle thereof. Further, the capillary 232 and the discharge pipe 108 are in contact with each other so that most of the pipes constituting them can exchange heat.
  • those functional components may be disposed in the machine room 240.
  • a configuration in which the decompressor is configured with a capillary is adopted, but the present invention is not limited to this.
  • an embodiment in which an electronic expansion valve that can freely control the flow rate of the refrigerant driven by the pulse motor is used as the decompressor may be employed.
  • a cooling chamber 226 is provided on the back side of the central portion of the casing 211.
  • the cooling chamber 226 is partitioned by a partition wall 225 that connects the partition wall 212 and the partition wall 214.
  • the cooling chamber 226 is provided with a cooler (evaporator) 228. Above the cooler 228, the cool air cooled by the cooler 228 is stored in the refrigerating chamber 219 via the cool air flow path 224 or the like.
  • a cooling fan 227 that blows air is disposed.
  • the cool air flow path 224 is configured by a space formed between the partition wall 223 erected on the partition wall 212 and the back surface of the housing 211.
  • the hermetic compressor 100 is actuated by a signal from a controller (not shown) according to the temperature set in the warehouse, and the cooling operation is performed. .
  • the discharged high-temperature and high-pressure refrigerant flows through the discharge pipe 108 and is supplied to the condenser 231.
  • the refrigerant supplied to the condenser 231 is condensed to some extent by the condenser 231 and supplied to a refrigerant pipe (not shown) disposed on the side surface and the back surface of the housing 211.
  • the refrigerant supplied to the refrigerant pipe is condensed and liquefied while the condensation of the casing 211 is suppressed while flowing through the refrigerant pipe, and is supplied to the capillary 232.
  • the refrigerant supplied to the capillary 232 is reduced in pressure to become a low-temperature and low-pressure liquid refrigerant while exchanging heat with the suction pipe 107 (including the refrigerant flowing through the suction pipe 107) while flowing through the capillary 232. And supplied to the cooler 228.
  • the refrigerant supplied to the cooler 228 is heat-exchanged with the air existing in the cooling chamber 226 and is evaporated (vaporized). Thereby, the air around the cooler 228 is cooled, and the cooled air (cold air) flows through the cool air flow path 224 by the cooling fan 227 and is supplied to the refrigerator compartment 219 and the like.
  • the cold air flows into the cold storage room 219, storage room (not shown), ice making room 220, freezing room 221, and vegetable room 222 by a damper (not shown) while flowing through the cold air flow path 224. It is diverted and cooled to reach the target temperature range.
  • the cooled refrigerant flows through the suction pipe 107, is supplied to the hermetic compressor 100, is compressed by the hermetic compressor 100, is discharged (discharged) to the discharge pipe 108, and repeats circulation. .
  • the refrigeration apparatus 200 according to the fourth embodiment configured as described above includes the hermetic compressor 100 according to the first embodiment, the operation of the hermetic compressor 100 according to the first embodiment. Has the same effect as the effect.
  • the hermetic compressor 100 is an inverter compressor that rotates at a plurality of rotation speeds.
  • noise is likely to be generated due to a change in the rotation speed. There is a possibility of resonance.
  • the refrigeration apparatus 200 according to the fourth embodiment includes the hermetic compressor 100 according to the first embodiment, the lubricating oil 102 can be sufficiently supplied to the thrust ball bearing 132, and the thrust ball The ball 134 and the race such as a race or a point contact in the bearing 132 can be suppressed.
  • the operating speed range is set to 17 r / s to 80 r / s, and good efficiency and noise characteristics are obtained in this operating speed range. Is obtained.
  • Embodiment 4 although the form provided with the hermetic compressor 100 which concerns on Embodiment 1 was employ
  • the hermetic compressor and the refrigeration apparatus including the same according to the present invention are useful because they can maintain the smooth rotation of the ball and can improve the efficiency of the hermetic compressor.

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Abstract

 本発明に係る密閉型圧縮機は、電動要素(105)と圧縮要素(106)が収容され、潤滑油(102)が貯留されている密閉容器(101)と、を備え、圧縮要素(106)は、主軸部(111)を有するシャフト(110)と、主軸受(120)と、スラストボールベアリング(132)と、を備え、主軸部(111)には、潤滑油(102)を搬送するための第1の給油経路(150)が配設され、スラストボールベアリング(132)は、ホルダー部(133)、ボール(134)、上レース(135)、及び下レース(136)を備え、スラストボールベアリング(132)には、第1の給油経路(150)に連通し、上レース(135)及び下レース(136)の少なくとも一方に設けられている軌道輪に潤滑油(102)を供給する第2の給油経路(160)と、潤滑油(102)を排出する排出経路(180)と、が配設されている。

Description

密閉型圧縮機及びそれを備える冷凍装置
 本発明は、密閉型圧縮機及びそれを備える冷凍装置に関するものである。
 近年、冷凍冷蔵庫等の冷凍装置に使用される密閉型圧縮機については、消費電力の低減のための高効率化、低騒音化、並びに高信頼性化が望まれている。そして、回転軸の軸方向荷重を支持するスラスト軸受の潤滑構造を改善することを目的とした密閉型圧縮機が知られている(例えば、特許文献1参照)。
 特許文献1に開示されている密閉型圧縮機では、回転軸に、オイルを上部に導くオイル流路アレイが設けられていて、オイル流路アレイは、スラスト軸受にオイルの一部を供給するための分岐流路を備えている。より詳細には、回転軸は、メイン軸部と、メイン軸に対して偏心するように形成されている偏心軸部と、メイン軸部と偏心軸部との間に設けられている偏心部とを備えている。
 そして、オイル流路アレイは、メイン軸部内部に形成される第1オイル流路と、第1オイル流路と連通し、メイン軸部の外面に形成される第2オイル流路と、メイン軸部と偏心部の内部に形成される第3オイル流路と、第3オイル流路から分岐した分岐流路と、を備えている。これにより、特許文献1に開示されている密閉型圧縮機では、スラスト軸受にオイルを供給することができる。
特開2007-32562号公報
 しかしながら、特許文献1に開示されている密閉型圧縮機では、分岐流路又は第3オイル流路の上端(下流端)から流れ出たオイルは、その自重により密閉容器底面に形成されているオイルだめに回収されるように構成されている。このため、スラスト軸受に供給されるオイルの供給量が過剰であった場合等に、スラスト軸受に供給されたオイルが充分にオイルだめに回収されずに、スラスト軸受にオイルが溜まるおそれがあった。
 スラスト軸受にオイルが溜まると、スラスト軸受を構成するボールがオイルに浸漬され、オイルの粘性抵抗により、ボールのスムーズな転がりが阻害されるおそれがあった。
 本発明は、上記従来の課題を解決するもので、スラストボールベアリングへの潤滑油の安定した供給と、スラストボールベアリングからの潤滑油の安定した排出と、を両立させることにより、ボールをスムーズに転がせることができ、低騒音で高効率の密閉型圧縮機及びそれを備える冷凍装置を提供することを目的とする。
 上記従来の課題を解決するために、本発明に係る密閉型圧縮機は、固定子と回転子を備える電動要素と、前記電動要素によって駆動される圧縮要素と、前記電動要素と前記圧縮要素が収容され、前記圧縮要素を潤滑する潤滑油が貯留されている密閉容器と、を備え、前記圧縮要素は、前記回転子が固定された主軸部と偏心軸部とを有するシャフトと、前記シャフトの回転に伴って往復動するピストンを収容するシリンダブロックと、前記シリンダブロックに設けられ前記主軸部を軸支する主軸受と、前記シャフトに形成されたフランジ面と前記主軸受に形成されたスラスト面の間に配設されているスラストボールベアリングと、を備え、前記主軸部には、該主軸部の下部から上部にまで前記潤滑油を搬送するための第1の給油経路が配設され、前記スラストボールベアリングは、ホルダー部に保持されている複数のボールと、一方の主面が前記ボールの上部と当接するように配設されている上レースと、一方の主面が前記ボールの下部と当接するように配設されている下レースと、を備え、前記上レースと前記下レースは、それぞれ互いに対向する主面を有し、前記上レースの主面及び前記下レースの主面の少なくとも一方の主面には、環状の溝から形成され、前記ボールが配置される軌道輪が設けられ、前記スラストボールベアリングには、前記第1の給油経路に連通し、前記軌道輪に前記潤滑油を供給する第2の給油経路と、前記軌道輪に供給された前記潤滑油を前記スラストボールベアリング外に排出する排出経路と、が配設されている。
 これによって、スラストボールベアリングに潤滑油が充分に供給することができるとともに、スラストボールベアリングに供給された潤滑油を安定して排出することができ、潤滑油の粘性抵抗による摩擦を低減することができる。このため、ボールをスムーズに転がせることができ、密閉型圧縮機の低騒音、高効率化を図ることができる。
 本発明の密閉型圧縮機及びそれを備える冷凍装置によれば、ボールの円滑な回転を維持することができるので、密閉型圧縮機の効率化を図ることができる。
図1は、本実施の形態1に係る密閉型圧縮機の縦断面図である。 図2は、図1に示す領域Dを拡大した模式図である。 図3は、図1に示す密閉型圧縮機におけるスラストボールベアリングの分解斜視図である。 図4は、本実施の形態1における変形例1の密閉型圧縮機の要部を拡大した模式図である。 図5は、図4に示す密閉型圧縮機におけるスラストボールベアリングの分解斜視図である。 図6は、本実施の形態1における変形例2の密閉型圧縮機の要部を拡大した模式図である。 図7は、本実施の形態2に係る密閉型圧縮機の縦断面図である。 図8は、本実施の形態2に係る密閉型圧縮機の要部を拡大した模式図である。 図9は、本実施の形態4に係る冷凍装置の概略構成を示す模式図である。 図10は、図9に示すJ-J断面図である。
 以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、全ての図面において、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、全ての図面において、本発明を説明するために必要となる構成要素を抜粋して図示しており、その他の構成要素については図示を省略している場合がある。さらに、本発明は以下の実施の形態に限定されない。
 (実施の形態1)
 本実施の形態1に係る密閉型圧縮機は、固定子と回転子を備える電動要素と、電動要素によって駆動される圧縮要素と、電動要素と圧縮要素が収容され、圧縮要素を潤滑する潤滑油が貯留されている密閉容器と、を備え、圧縮要素は、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、シャフトの回転に伴って往復動するピストンを収容するシリンダブロックと、シリンダブロックに設けられ主軸部を軸支する主軸受と、シャフトに形成されたフランジ面と主軸受に形成されたスラスト面との間に配設されているスラストボールベアリングと、を備え、主軸部には、該主軸部の下部から上部にまで潤滑油を搬送するための第1の給油経路が配設され、スラストボールベアリングは、ホルダー部に保持されている複数のボールと、一方の主面がボールの上部と当接するように配設されている上レースと、一方の主面がボールの下部と当接するように配設されている下レースと、を備え、上レースと下レースは、それぞれ互いに対向する主面を有し、上レースの主面及び下レースの主面の少なくとも一方の主面には、環状の溝から形成され、ボールが配置される軌道輪が設けられ、スラストボールベアリングには、第1の給油経路に連通し、軌道輪に潤滑油を供給する第2の給油経路と、軌道輪に供給された潤滑油をスラストボールベアリング外に排出する排出経路と、が配設されている態様を例示するものである。
 また、本実施の形態1に係る密閉型圧縮機では、スラスト面が、主軸受の上面である主面に形成されている凹部の内底面で構成されていて、主軸受の主面は、ホルダー部の下面よりも下方に位置するように形成されている。
 また、本実施の形態1に係る密閉型圧縮機では、ホルダー部の内径が、上レース及び下レースの内径よりも大きい。
 さらに、本実施の形態1に係る密閉型圧縮機では、インバータ装置をさらに備え、密閉型圧縮機は、インバータ装置により電源周波数より低い回転数を含む2種類以上の回転数で駆動される。
 以下、本実施の形態1に係る密閉型圧縮機の一例について、図1~図3を参照しながら説明する。
 [密閉型圧縮機の構成]
 図1は、本実施の形態1に係る密閉型圧縮機の縦断面図である。図2は、図1に示す領域Dを拡大した模式図である。図3は、図1に示す密閉型圧縮機におけるスラストボールベアリングの分解斜視図である。なお、図1~図3においては、密閉型圧縮機の上下方向を図における上下方向として表している。
 図1に示すように、本実施の形態1に係る密閉型圧縮機100は、密閉容器101を備えている。密閉容器101には、該密閉容器101の壁部を貫通するように、吸入管107及び吐出管108(図9参照)が設けられている。吸入管107は、その上流端が冷却器228(図9参照)に接続され、その下流端が密閉容器101内に連通している。また、吐出管108は、その上流端が吐出マフラー(図示せず)と連通し、その下流端が凝縮器231(図9参照)に接続されている。
 また、密閉容器101には、ターミナル147が固定されている。ターミナル147は、図示されない電線を介して、後述する電動要素105と電気的に接続されている。また、ターミナル147は、リード線148を介して、インバータ装置201と電気的に接続されている。
 インバータ装置201には、電線203を介して、商用電源202が電気的に接続されている。インバータ装置201は、ターミナル147を介して電動要素105に供給する電力をインバータ制御するように構成されている。これにより、電動要素105は、複数の運転周波数で駆動する。
 密閉容器101内の底部には、後述するシャフト110の主軸部111の下端部が浸漬するように、潤滑油102が貯留されている。また、密閉容器101の内部には、冷媒(図示せず)が封入されていて、冷媒を吸入して圧縮するための圧縮要素106と、圧縮要素106を駆動する電動要素105と、が配置されている。なお、本実施の形態1においては、圧縮要素106が電動要素105よりも上方に位置するように配置されている。
 冷媒としては、例えば、オゾン破壊係数がゼロであるR134aに代表される温暖化係数の低いHFC冷媒等を用いる。また、潤滑油102としては、冷媒と相溶性の高い潤滑油を用いてもよく、その粘度がVG3~VG8である潤滑油を用いる。
 電動要素105は、固定子103と回転子104を備えている。回転子104は、複数の電磁鋼板が積層された積層体と、該積層体を挟持する第1部材及び第2部材を有している(いずれも図示せず)。また、回転子104が、圧縮要素106を構成するシャフト110の主軸部111に焼き嵌め等で固定されている。
 圧縮要素106は、シャフト110、シリンダブロック114、ピストン126、連結部128、及びスラストボールベアリング132を備えている。シリンダブロック114は、軸心が水平方向に延びる略円筒形の圧縮室116を形成するシリンダ117と、主軸受120と、を備えている。シリンダ117内には、ピストン126が挿入されている。ピストン126は、連結部128を介して、シャフト110の偏心軸部112と連結されている。
 シャフト110は、軸心Cが上下方向(鉛直方向)に延びる主軸部111、軸心が主軸部111に対して偏心している偏心軸部112、及び主軸部111と偏心軸部112を接続する接続部113を備えている。主軸部111は、シリンダブロック114の主軸受120に軸支されている。
 また、シャフト110の接続部113と主軸受120の間には、スラストボールベアリング132が介在されている。これにより、シャフト110と回転子104の重量は、スラストボールベアリング132を介して、主軸受120で支えられ、シャフト110の回転が、スラストボールベアリング132により、滑らかになる。
 次に、図1~図3を参照しながら、シャフト110、シリンダブロック114の主軸受120、及びスラストボールベアリング132の構成について、さらに詳細に説明する。
 シャフト110の接続部113は、肉厚の略円板状に形成されている。接続部113の下側の主面には、その中央部分から主軸部111が下方に延びるように形成されていて、接続部113の上側の主面には、その周部近傍から偏心軸部112が上方に延びるように形成されている。また、接続部113の下側の主面には、フランジ面(上レース着座面)145が主軸部111の軸心Cに対して直交するように形成されている。なお、フランジ面145は、下方から見て、主軸部111を中心とする略円形状に形成されている。
 主軸部111の上部(フランジ面145の下部)には、略円板状のガイド部115が形成されている。ガイド部115は、その軸心が主軸部111の軸心Cと一致し、主軸部111と同心円状になるように形成されている。また、ガイド部115は、その外周面が、主軸部111のガイド部115以外の部分の外周面よりも外方(半径方向外側;ラジアル方向)に突出するように形成されている。具体的には、ガイド部115は、その外径が、主軸部111の外径よりも大きく、かつ、主軸部111の外径の105%以下となるように形成されている。
 また、主軸部111とガイド部115との間には、凹部118が形成されている。凹部118は、その外周面が、主軸部111の外周面よりも内方に位置していて、内方に窪んだ溝状に形成されている。これにより、密閉型圧縮機100の動作時に、シャフト110が振動しても、後述する主軸受120の軸受延出部144の先端部とシャフト110の主軸部111とが接触することを抑制することができ、主軸部111の損傷を抑制することができる。
 シリンダブロック114の主軸受120は、上方から見て、円環状(中央に主軸部111が挿通する開口を有する円板状)の主面(上面)119を有している。主面119には、主軸受120の開口の外側を同心円状に周回する凹部が形成されていて、該凹部の底面がスラスト面(下レース着座面)130を構成する。スラスト面130は、主軸受120の軸心に対して直交するように形成されていて、上方から見て、円環状に形成されている。また、スラスト面130の内周部分には、該スラスト面130から上方に突出し、かつ、円筒状の軸受延出部144が立設されている。
 軸受延出部144は、その上端170が、シャフト110の凹部118の上端と下端との間に位置するように形成されている。また、軸受延出部144の上端170は、後述するスラストボールベアリング132の上レース135の下面よりも下方に位置するように、形成されている。
 軸受延出部144の内周側上端部は面取りされている。これにより、万一、シャフト110と軸受延出部144の先端部が接触しても、シャフト110に傷が生じるのを抑制することができる。
 また、軸受延出部144の内周面とシャフト110の凹部118の外周面との間には、円環状の隙間154が形成されている。なお、凹部118は、その外周面が、主軸部111の外周面よりも内方に位置しているため、隙間154は、軸受延出部144の内周面とシャフト110の主軸部111の外周面との間の隙間よりも、その水平方向の大きさが大きくなるように形成されている。
 また、スラスト面130には、スラストボールベアリング132が配設されている。スラストボールベアリング132は、上レース135、複数(ここでは、12)のボール134、ボール134を保持しているホルダー部133、及び下レース136を備えている。これらの部材は、スラスト面130から上側に向かって、下レース136、ホルダー部133、上レース135の順に配置されている。より詳細には、下レース136及びホルダー部133は、その内周に軸受延出部144が挿通するように配置されていて、上レース135は、その内周に主軸部111(正確には、ガイド部115及び凹部118)が挿通するように配置されている。
 上レース135及び下レース136は、表面硬度がHRC58~68、好ましくはHRC58~62の範囲内となるように、例えば、熱処理された軸受鋼で構成されている。また、ボール134は、上レース135及び下レース136の表面硬度よりもわずかに高くなるように設定されている。具体的には、ボール134は、表面硬度がHRC60~70、好ましくはHRC62~67の範囲内となるように、例えば、浸炭焼き入れされた軸受鋼で構成されている。
 これにより、ボール134の表面が早期に剥離することが抑制される。このため、剥離し部分が、ボール134、上レース135、又は下レース136と摩耗することにより、ボール134、上レース135、又は下レース136に損傷が生じることが抑制される。したがって、スラストボールベアリング132の寿命低下を抑制することができ、スラストボールベアリング132の信頼性を向上させることができる。
 下レース136は、円環状(中央に開口を有する円板状)に形成されていて、下レース136の内周面と軸受延出部144の外周面との間には、隙間182が形成されている。また、下レース136は、上下に主面を有している。下レース136は、下側の主面がスラスト面130と接触するように配置されている。さらに、下レース136の上側の主面(軌道面)とホルダー部133の下側の主面との間には、隙間184が形成されている。
 また、下レース136の軌道面には、環状の溝が形成されていて、該溝が軌道輪138を構成する。軌道輪138は、断面形状が、ボール134の輪郭形状(ボール134の中心を通る断面の輪郭形状)と相似するように、円弧状に形成されている。そして、下レース136の軌道輪138には、ボール134が載置されている。
 ホルダー部133は、円環状(中央に開口を有する円板状)に形成されていて、ホルダー部133の内周面と軸受延出部144の外周面との間には、隙間183が形成されている。また、ホルダー部133は、上下一対の主面を有している。ホルダー部133の上側の主面と上レース135の下側の主面との間には、隙間185が形成されている。
 ホルダー部133の主面には、複数(ここでは、12)の貫通孔139が設けられている。全ての貫通孔139は、ホルダー部133に対して、同心円をなすように配置されている。貫通孔139は、その開口が円形に形成されていて、内周面が、ボール134の輪郭形状と相似するように、曲面に形成されている。そして、貫通孔139には、ボール134が保持されている。
 また、ホルダー部133は、その厚み寸法が、ボール134の直径よりも小さくなるように形成されている。これにより、ボール134の上部は、ホルダー部133の上面よりも突出していて、ボール134の下部は、ホルダー部133の下面よりも突出している。
 上レース135は、円環状(中央に開口を有する円板状)に形成されていて、上下に主面を有している。上レース135は、その外径がフランジ面145の外径よりも大きくなるように形成されていて、その内径が軸受延出部144の外径よりも小さくなるように形成されている。
 そして、上レース135は、上側の主面がフランジ面145と接触し、かつ、下側の主面(軌道面)がボール134の上部と接触するように配置されている。すなわち、スラストボールベアリング132は、フランジ面145及びスラスト面130と接触するように、上レース135及び下レース136の高さ寸法と、ボール134の直径と、軌道輪138の深さ寸法と、が適宜設定されている。
 また、ホルダー部133の下側の主面が、主軸受120の主面119よりも上方に位置するように、ホルダー部133、上レース135及び下レース136の高さ寸法と、ボール134の直径と、軌道輪138の深さ寸法と、が適宜設定されている。さらに、下レース136の軌道面が、主面119よりも上方に位置するように、主面119に対するスラスト面130の深さ寸法と、下レース136の高さ寸法と、が適宜設定されている。
 また、上レース135は、軌道面と軸受延出部144の上端170との間に隙間146を有するように配置されている。これにより、上レース135と軸受延出部144の上端170が接触しないので、ボール134が上レース135と下レース136の間で円滑に転がることができる。
 なお、ホルダー部133の内径φD2は、上レース135の内径φD1及び下レース136の内径φD3より大きくなるように形成されている。上レース135の内径φD1は、下レース136の内径φD3より小さくなるように形成されている。すなわち、上レース135の内径φD1が最も小さく、ホルダー部133の内径φD2が最も大きくなるように、上レース135、ホルダー部133、及び下レース136は形成されている。
 [第1の給油経路、第2の給油経路、及び排出経路の構成]
 次に、図1~図3を参照しながら、本実施の形態1に係る密閉型圧縮機100の第1の給油経路150、第2の給油経路160、及び排出経路180の構成について、詳細に説明する。
 第1の給油経路150は、主軸部111に設けられていて、主軸部111の下部に形成されている汲み上げ部150Aと、該汲み上げ部150Aと連通するように形成されている通路部150Bと、を備えている。
 汲み上げ部150Aは、凹部により構成されていて、該凹部は、主軸部111の下端部から主軸部111の中央付近にまで、主軸部111の内部を上方に延びるように形成されている。また、凹部は、主軸部111の軸心Cに対して傾斜するように形成されている。
 通路部150Bは、主軸部111の上部の周面に形成されていて、主軸部111の中央付近から上部に向かって、らせん状に延びる溝で構成されている。通路部150Bの基端部には、汲み上げ部150Aと連通するように、貫通孔が設けられている。また、通路部150Bは、シャフト110の凹部118に至るように形成されていて、隙間154と連通するように形成されている。
 これにより、主軸部111が回転すると、汲み上げ部150Aに潤滑油102が汲み上げられる。汲み上げ部150Aに汲み上げられた潤滑油102は、汲み上げ部150Aから通路部150Bに供給され、通路部150Bを通流して、主軸部111の上部にまで供給される。
 第2の給油経路160は、第1の給油経路150と連通する(第1の給油経路150から分岐する)ように形成されていて、隙間154、隙間146、隙間183、隙間184の内方側(ボール134よりも主軸部111の軸心C側)の空間、及び隙間185(ボール134よりも主軸部111の軸心C側)の空間から構成されている。
 隙間154は、軸受延出部144の内周面とシャフト110の主軸部111の外周面との間の隙間よりも大きいため、第1の給油経路150により、主軸部111の上部にまで供給された潤滑油102は、隙間154を通流して隙間146に供給される。隙間146に供給された潤滑油102は、隙間185と隙間183に分流する。
 隙間185に分流された潤滑油102は、上レース135の軌道面と、ボール134の表面と、ホルダー部133の上面及び貫通孔139と、に供給される。隙間183に供給された潤滑油102は、隙間184を通流して、下レース136の軌道輪138と、ボール134の表面と、ホルダー部133の下面及び貫通孔139に供給される。
 排出経路180は、隙間184のボール134よりも外方側の空間と隙間185のボール134よりも外方側の空間から構成されている。これにより、スラストボールベアリング132に供給された潤滑油102のうち、余剰の潤滑油102は、主軸部111の回転による遠心力及びボール134の回転による遠心力等により、排出経路180からスラストボールベアリング132外に排出される。
 [密閉型圧縮機の動作]
 次に、本実施の形態1に係る密閉型圧縮機100の動作について、図1~図3を参照しながら説明する。
 まず、インバータ装置201が、商用電源202から供給された電力をリード線148及びターミナル147等を介して、電動要素105の固定子103に供給する。これにより、固定子103で磁界が発生し、回転子104が回転することで、回転子104に固定されているシャフト110が回転する。
 このとき、ボール134が上レース135と下レース136の間で転がるために、シャフト110の摺動損失を抑制することができ、シャフト110を回転させるトルクを低減させることができる。これにより、電動要素105に供給する電力を低減することができ、密閉型圧縮機100の効率化を図ることができる。
 そして、シャフト110の回転に伴い、偏心軸部112と連結部128を介して連結されているピストン126がシリンダ117内を往復運動する。ピストン126の往復運動に伴い、冷媒が冷却サイクル、吸入管107、及び吸入マフラーを介して圧縮室116内へ吸入され、圧縮された後、吐出マフラーから吐出され、吐出管108を経て冷却サイクルへと流れる。
 また、シャフト110の回転に伴い、主軸部111が回転して、汲み上げ部150Aでは、潤滑油102が汲み上げられる。汲み上げ部150Aに汲み上げられた潤滑油102は、汲み上げ部150Aから通路部150Bに供給され、通路部150Bを通流して、主軸部111の上部にまで供給される。
 主軸部111の上部にまで供給された潤滑油102は、第2の給油経路160を通流して、スラストボールベアリング132内に供給される。スラストボールベアリング132内に供給された潤滑油102は、排出経路180からスラストボールベアリング132外に排出され、密閉容器101の底部に戻る。
 [密閉型圧縮機の作用効果]
 次に、本実施の形態1に係る密閉型圧縮機100の作用効果について、図1~図3を参照しながら説明する。
 本実施の形態1に係る密閉型圧縮機100では、第1の給油経路150と連通する第2の給油経路160が配設されている。このため、潤滑油102を安定して、スラストボールベアリング132内に供給することができる。
 また、本実施の形態1に係る密閉型圧縮機100では、下レース136の軌道面に、円弧状の断面形状を有する軌道輪138が設けられている。このため、第1の給油経路150及び第2の給油経路160により、下レース136の軌道面に供給された潤滑油102は軌道輪138に溜まるため、ボール134の表面に潤滑油102が安定して供給される。
 これにより、ボール134と上レース135及び下レース136との接触部に潤滑油102が安定的に供給され、スラストボールベアリング132の摺動損失が低減され、騒音が低く効率の高い圧縮機を実現することができる。
 また、本実施の形態1に係る密閉型圧縮機100では、スラストボールベアリング132内に排出経路180が配設されている。これにより、スラストボールベアリング132内の余剰の潤滑油102が、排出経路180からスラストボールベアリング132外に速やかに排出される。このため、ボール134が潤滑油102に浸漬することを抑制でき、潤滑油102の粘性抵抗によってボール134の転動が阻害されることを抑制することができる。また、ボール134の表面に薄い油膜が形成された状態を維持することができる。
 したがって、ボール134が安定して、スムーズに転がることができ、密閉型圧縮機100を低騒音で高効率にすることができる。
 また、排出経路180から潤滑油102が排出されることにより、潤滑油102の循環が促進される。このため、潤滑油102によるスラストボールベアリング132の冷却効率を高くすることができる。
 また、ホルダー部133の内周面等の摩耗により摩耗粉が発生したとしても、発生した摩耗粉を潤滑油102とともにスラストボールベアリング132外に排出することができる。したがって、ボール134、上レース135及び下レース136に損傷が生じることが抑制され、スラストボールベアリング132の寿命低下を抑制することができ、スラストボールベアリング132の信頼性を向上させることができる。
 さらに、下レース136に軌道輪138を設けることにより、平板状の下レース136を用いた場合に比して、ボール134と下レース136との接触部分の面積を大きくすることができ、当該部分にかかる回転子104及びシャフト110等のスラスト荷重を分散する(緩和する)ことができる。これにより、ボール134と下レース136との接触部分に応力が集中することを抑制することができる。
 また、密閉型圧縮機100の運搬時に衝撃が加わって、ボール134と下レース136との接触部分に、鉛直方向に過度の荷重がかかっても、下レース136の軌道面(軌道輪138)に局所的な荷重がかかることを抑制することができる。さらに、局所的な荷重がかかることを抑制することにより、ボール134と下レース136に傷又は変形等が生じることを抑制し、ボール134の円滑な回転を維持することができる。
 また、本実施の形態1に係る密閉型圧縮機100では、ホルダー部133の内径φD2は、上レース135の内径φD1及び下レース136の内径φD3より大きくなるように形成されている。
 これにより、ホルダー部133が他の部品(例えば、軸受延出部144)に接触することが抑制され、ホルダー部133又は軸受延出部144等との接触による摺動損失を抑制することができる。このため、スラストボールベアリング132の効率を向上させることができ、スラストボールベアリング132の信頼性を向上させることができる。
 さらに、本実施の形態1に係る密閉型圧縮機100では、ホルダー部133の下側の主面が、主軸受120の主面119よりも上方に位置し、下レース136の軌道面が、主面119よりも上方に位置している。このため、排出経路180から排出された潤滑油102が、スラスト面130を構成する凹部に貯まっても、下レース136の軌道面が潤滑油102に浸漬されることを抑制することができる。
 したがって、ボール134が潤滑油102に浸漬することを抑制でき、潤滑油102の粘性抵抗による摩擦を低減することができる。また、ボール134の表面に薄い油膜が形成された状態を維持することができる。
 また、ボール134と上レース135又は下レース136との接触部において、油膜が切れやすいVG3~VG8のような低粘度の潤滑油102において、本発明により得られる効果は顕著であり、改善効果が大きい。
 次に、密閉型圧縮機100をインバータ装置201で駆動する際の作用効果について、説明する。
 インバータ装置201によって、例えば、商用電源周波数が50HZである場合、一定速の圧縮機の定格回転数で駆動する場合には、1秒間に50回転であるが、インバータ装置201によって複数の回転数で運転可能な場合に、20回転、35回転、40回転、50回転、60回転、75回転、80回転といった予め決められた複数の回転数の中で、幅広い回転数で密閉型圧縮機100が駆動されるものである。
 ここで、インバータ装置201を用いて、商用周波数以下の周波数で運転(低速で運転)しても、第1の給油経路150及び第2の給油経路160により、スラストボールベアリング132に充分に潤滑油102を供給することができる。このため、ボール134の円滑な回転が維持され、騒音の発生を抑制し、密閉型圧縮機100の効率化を図ることができる。
 本発明では、シャフト110から軌道輪138に直接給油ができるため、潤滑油102の供給が不足しやすい20r/s以下の低速回転時において、改善効果が大きい。
 一方、インバータ装置201を用いて、定格回転数より高い回転数で駆動する場合には、シャフト110(主軸部111)にかかる遠心力が大きくなり、第1の給油経路150及び第2の給油経路160により、スラストボールベアリング132に供給される潤滑油102の流量が大きくなる。このため、スラストボールベアリング132に充分に潤滑油102を供給することができ、ボール134の円滑な回転が維持され、騒音の発生を抑制し、密閉型圧縮機100の効率化を図ることができる。
 特に、70r/s以上の高速回転時においては、スラストボールベアリング132の外側からの跳ね掛け給油では潤滑油102が遠心力により、飛散して軌道輪138に供給されにくいが、本発明では、スラストボールベアリング132の内側から軌道輪138に給油するので給油が安定し、改善効果が大きい。
 上記のように、本実施の形態においては、運転回転数範囲を17r/s~80r/sに設定しており、この運転回転数範囲で良好な効率、又は騒音特性が得られる。
 また、主軸部111の遠心力が大きくなるため、排出経路180から排出される潤滑油102の流量も大きくなり、潤滑油102の循環効率が高くなる。このため、ボール134の円滑な回転がより維持され、騒音の発生を抑制し、密閉型圧縮機100の効率化を図ることができる。
 なお、本実施の形態1に係る密閉型圧縮機100は、圧縮要素106が電動要素105の上方に配置される形態を採用したが、これに限定されず、圧縮要素106が電動要素105の下方に配置される形態を採用してもよい。
 また、本実施の形態1においては、主軸受120に軸受延出部144を設ける形態を採用したが、これに限定されず、軸受延出部144を設けない形態を採用してもよい。
 さらに、本実施の形態1においては、スラスト面130と下レース136の間に、支持部材を設ける形態を採用してもよい。支持部材としては、剛性の大きいウェーブワッシャ、又は硬質の弾性部材等を用いることができる。
 [変形例1]
 次に、本実施の形態1に係る密閉型圧縮機100の変形例について説明する。
 本実施の形態1における変形例1の密閉型圧縮機は、上レースと下レースは、それぞれ互いに対向する主面を有し、上レース及び下レースの主面には、環状の溝から形成される軌道輪が設けられ、上レース及び下レースの軌道輪にボールが配置されている態様を例示するものである。
 以下、本変形例1の密閉型圧縮機の一例について、図4及び図5を参照しながら説明する。
 図4は、本実施の形態1における変形例1の密閉型圧縮機の要部を拡大した模式図である。図5は、図4に示す密閉型圧縮機におけるスラストボールベアリングの分解斜視図である。なお、図4及び図5においては、密閉型圧縮機の上下方向を図における上下方向として表している。
 図4及び図5に示すように、本変形例1の密閉型圧縮機100は、実施の形態1に係る密閉型圧縮機100と基本的構成は同じであるが、上レース135の軌道面に軌道輪137が設けられている点が異なる。
 具体的には、上レース135の軌道面には、環状の溝が形成されていて、該溝が軌道輪137を構成する。軌道輪137は、断面形状が、ボール134の輪郭形状と相似するように、円弧状に形成されている。また、軌道輪137は、その軸心が軌道輪138の軸心と一致し、かつ、その内外径が軌道輪138の内外径と一致するように形成されている。
 このように構成された、本変形例1の密閉型圧縮機100であっても、実施の形態1に係る密閉型圧縮機100と同様の作用効果を奏する。
 また、本変形例1の密閉型圧縮機100では、上レース135に軌道輪137が設けられているため、軌道輪138に溜まっている潤滑油102が、ボール134の回転によって上レース135の軌道輪137にも供給されるため、潤滑油102をボール134の表面に安定して供給することができる。これにより、実施の形態1に係る密閉型圧縮機100に比して、ボール134と上レース135及び下レース136との接触部に潤滑油102が安定的に供給され、スラストボールベアリング132の摺動損失を低減し、騒音が低く効率の高い圧縮機を実現できる。
 また、平板状の上レース135を用いた場合に比して、ボール134と上レース135との接触部分の面積を大きくすることができ、当該部分にかかる回転子104及びシャフト110等のスラスト荷重を分散する(緩和する)ことができる。これにより、実施の形態1に係る密閉型圧縮機100に比して、ボール134と上レース135との接触部分に応力が集中することを抑制することができる。
 さらに、密閉型圧縮機100の運搬時に衝撃が加わって、ボール134と上レース135との接触部分に、鉛直方向に過度の荷重がかかっても、上レース135の軌道面(軌道輪137に局所的な荷重がかかることを抑制することができる。また、局所的な荷重がかかることを抑制することにより、ボール134と上レース135に傷又は変形等が生じることを抑制し、ボール134の円滑な回転を維持することができる。
 [変形例2]
 本実施の形態1における変形例2の密閉型圧縮機は、上レースと下レースは、それぞれ互いに対向する主面を有し、上レースの主面には、環状の溝から形成される軌道輪が設けられ、上レースの軌道輪にボールが配置されている態様を例示するものである。
 以下、本変形例1の密閉型圧縮機の一例について、図6を参照しながら説明する。
 図6は、本実施の形態1における変形例2の密閉型圧縮機の要部を拡大した模式図である。なお、図6においては、密閉型圧縮機の上下方向を図における上下方向として表している。
 図6に示すように、本変形例2の密閉型圧縮機100は、実施の形態1に係る密閉型圧縮機100と基本的構成は同じであるが、上レース135の軌道面に軌道輪137が設けられている点と、下レース136の軌道面に軌道輪138が設けられていない点と、が異なる。
 このように構成された、本変形例2の密閉型圧縮機100であっても、実施の形態1に係る密閉型圧縮機100と同様の作用効果を奏する。
 本変形例2の密閉型圧縮機100では、上レース135に軌道輪137が設けられているため、第2の給油経路160からホルダー部133の上面及びボール134に供給された潤滑油102が、ボール134の回転によって上レース135の軌道輪137にも供給されるため、潤滑油102をボール134の表面に安定して供給することができる。これにより、ボール134と上レース135及び下レース136との接触部に潤滑油102が安定的に供給され、スラストボールベアリング132の摺動損失を低減し、騒音が低く効率の高い圧縮機を実現できる。
 また、平板状の上レース135を用いた場合に比して、ボール134と上レース135との接触部分の面積を大きくすることができ、当該部分にかかる回転子104及びシャフト110等のスラスト荷重を分散する(緩和する)ことができる。これにより、ボール134と上レース135との接触部分に応力が集中することを抑制することができる。
 さらに、密閉型圧縮機100の運搬時に衝撃が加わって、ボール134と上レース135との接触部分に、鉛直方向に過度の荷重がかかっても、上レース135の軌道面(軌道輪137に局所的な荷重がかかることを抑制することができる。また、局所的な荷重がかかることを抑制することにより、ボール134と上レース135に傷又は変形等が生じることを抑制し、ボール134の円滑な回転を維持することができる。
 (実施の形態2)
 本実施の形態2に係る密閉型圧縮機は、電動要素と圧縮要素とで構成される電動圧縮要素の下部に設けられているスナブバーと、密閉容器の内底面に、スナブナー対向するように設けられているシェルスナブバーと、スナブナーとシェルスナブバーが挿通され、電動圧縮要素を弾性的に支持するコイルバネと、をさらに備え、シャフトの下端部と密閉容器の内底面との距離が、スナブバーの下端とシェルスナブバーの上端との距離よりも大きい態様を例示するものである。
 よって、実施の形態1で説明した技術特徴と組み合わせて実施することが可能である。
 以下、本実施の形態2に係る密閉型圧縮機の一例について、図7を参照しながら説明する。
 図7は、本実施の形態2に係る密閉型圧縮機の縦断面図である。なお、図7においては、密閉型圧縮機の上下方向を図における上下方向として表している。
 図7に示すように、本実施の形態2に係る密閉型圧縮機100は、実施の形態1に係る密閉型圧縮機100と基本的構成は同じであるが、スナブバー(緩衝器)175と、シェルスナブバー(緩衝器)174と、コイルバネ173と、をさらに備える点が異なる。
 具体的には、スナブバー175は、電動要素105と圧縮要素106から構成される電動圧縮要素171の下部に、複数箇所(ここでは、4箇所)に設けられている。より詳細には、スナブバー175は、固定子103の下端部に設けられている。シェルスナブバー174は、密閉容器101の内底面に、スナブバー175と対向するように設けられている。コイルバネ173は、スナブバー175とシェルスナブバー174が挿通されるように配置されていて、電動圧縮要素171を弾性的に支持している。
 そして、スナブバー175及びシェルスナブバー174は、シャフト110(より正確には、主軸部111)の下端と密閉容器101の内底面との距離Aが、スナブバー175の下端とシェルスナブバー174の上端との距離Bよりも大きくなるように構成されている。
 このように構成された、本実施の形態2に係る密閉型圧縮機100であっても、実施の形態1に係る密閉型圧縮機100と同様の作用効果を奏する。
 また、本実施の形態2に係る密閉型圧縮機100では、スナブバー175及びシェルスナブバー174は、シャフト110(より正確には、主軸部111)の下端と密閉容器101の内底面との距離Aが、スナブバー175の下端とシェルスナブバー174の上端との距離Bよりも大きくなるように構成されている。
 このため、密閉型圧縮機100の運搬時等に、密閉型圧縮機100全体に大きな外力が作用した場合、シャフト110(より正確には、主軸部111)の下端部と密閉容器101の内底面が接触する前に、スナブバー175の下端とシェルスナブバー174の上端が接触する。これにより、汲み上げ部150Aが設けられている主軸部111の下部を保護することができ、主軸部111の損傷によるスラストボールベアリング132への給油阻害を防止することができる。
 密閉型圧縮機100の運搬時等には、特に上下方向において大きな外力が作用した場合であっても、実施の形態1で示したように全てのボール134は軌道輪137、138の溝内に設置されており、軌道輪の曲面に安定して接触している。
 さらに、そのように輸送時等の大きな外力によりスナブバー175下端とシェルスナブバー174の上端が接触する瞬間には、シャフト110又は回転子104の質量による慣性力が、ボール134と上レース135及び下レース136の接触部に衝撃的に掛かる。
その場合、従来のような平面のレースではボール134とレースの接触部の面積が小さいために、衝撃荷重が一部分に掛かって、レースに打痕ができる可能性があった。
 このように打痕ができた場合には、ボール134のスムーズな回転が妨げられ摺動時に騒音が増加する可能性があったが、本発明では、環状の溝で形成された軌道輪137とボール134が接触しているので、ボール134と上レース135及び下レース136の接触部の面積が大きく、衝撃荷重が広い接触面積で分散されるため上レース135及び下レース136に打痕が付きにくい。
 従って、輸送時等の大きな外力に対してもシャフト110下部の破損又は上レース135及び下レース136の打痕を抑制することができる。
 (実施の形態3)
 本実施の形態3に係る密閉型圧縮機は、スラスト面に潤滑油を排出するための排出孔が設けられている態様を例示するものである。
 以下、本実施の形態3に係る密閉型圧縮機の一例について、図8を参照しながら説明する。
 図8は、本実施の形態2に係る密閉型圧縮機の要部を拡大した模式図である。なお、図8においては、密閉型圧縮機の上下方向を図における上下方向として表している。
 図8に示すように、本実施の形態3に係る密閉型圧縮機100は、実施の形態1に係る密閉型圧縮機100と基本的構成は同じであるが、上レース135の軌道面に軌道輪137が設けられている点と、軸受延出部144が設けられていない点と、主軸受120のスラスト面130に切欠き155と排出孔156が設けられている点と、が異なる。
 具体的には、切欠き155は、スラスト面130と主軸受120の内周面との角部に設けられている。より詳細には、切欠き155は、主軸受120の内周面と主軸部111の外周面との間の流路抵抗よりも、切欠き155と主軸部111の外周面との流路抵抗の方が小さくなるように形成されている。これにより、第1の給油経路150を通流した潤滑油102が、隙間182に流れやすくなる。
 また、排出孔156は、主軸受120のスラスト面130と主軸受120の下端とを連通するように(スラスト面130を通って、主軸受120を上下方向に貫通するように)設けられている。換言すると、排出孔156は、潤滑油102がスラスト面130を形成する凹部に貯まらないように、該排出孔156を通流して、密閉容器101の内底面に排出されるように構成されている。
 より詳細には、排出孔156は、その上端がスラスト面130における下レース136が配置されている部分よりも外方側の部分に設けられていて、上下方向に延びるように形成されている。また、排出孔156の流路断面積は、スラストボールベアリング132に供給される潤滑油102の流量と潤滑油102の粘度等から任意に設定される。
 なお、排出孔156は、スラスト面130の外縁部近傍(スラスト面130を形成する凹部における側壁の基部近傍)に設けられていてもよい。これにより、排出経路180から排出された潤滑油102が、排出孔156にスムーズに導くことができる。
 排出孔156は、複数設けていてもよい。例えば、スラスト面130において、周方向に並ぶように、複数の排出孔156を設けてもよい。さらに、排出孔156は、鉛直方向に対して傾斜するように形成されていてもよい。例えば、排出孔156は、下方に向かうにしたがって、主軸受120の軸心から離れるように傾斜していてもよい。
 このように構成された、本実施の形態3に係る密閉型圧縮機100であっても、実施の形態1に係る密閉型圧縮機100と同様の作用効果を奏する。
 また、本実施の形態3に係る密閉型圧縮機100では、下レース136の内周面と主軸部111の外周面との距離(隙間182の水平方向の長さ寸法)、及びホルダー部133の内周面と主軸部111の外周面との距離(隙間183の水平方向の長さ寸法)が、下レース136の軌道面とホルダー部133の下面との距離(隙間184の上下方向の長さ寸法)よりも大きくなるように構成されている。このため、隙間182及び隙間183の流路抵抗が、隙間184の流路抵抗よりも小さくなっている。
 これにより、第1の給油経路150から隙間182に供給された潤滑油102は、隙間182から隙間183へ流れやすくなり、隙間184と隙間185の両方に潤滑油102を供給することができる。したがって、上レース135及び下レース136の軌道面に潤滑油102を充分に供給することができる。
 さらに、本実施の形態3に係る密閉型圧縮機100では、排出孔156を設けているので、スラストボールベアリング132の排出経路180から排出された潤滑油102をより効率的に密閉容器101の内底面に排出することができる。
 このため、本実施の形態3に係る密閉型圧縮機100は、実施の形態1に係る密閉型圧縮機100に比して、潤滑油102の循環効率をより高くすることができ、騒音の発生をより抑制し、密閉型圧縮機100の効率化をより図ることができる。
 ところで、密閉型圧縮機100が停止している間に、密閉型圧縮機100内の温度が低下すると、潤滑油102の粘度が高くなる。このため、スラストボールベアリング132内に潤滑油102が蓄積されていると、密閉型圧縮機100の運転を開始しようとすると消費電力が大きくなる。
 しかしながら、本実施の形態3に係る密閉型圧縮機100では、排出孔156を設けているので、スラストボールベアリング132内に過剰な潤滑油102が蓄積されることを防止することができる。このため、密閉型圧縮機100の停止中に温度が低下しても、密閉型圧縮機100の起動時の消費電力を低減することができる。
 なお、本実施の形態3においては、主軸受120の主面119を下レース136の軌道面よりも高くなるように構成したが、これに限定されず、主軸受120の主面119を下レース136の軌道面よりも低くなるように構成してもよい。また、本実施の形態3においては、軸受延出部144を備えていない形態を採用したが、これに限定されず、軸受延出部144を備える形態を採用してもよい。
 (実施の形態4)
 本実施の形態4に係る冷凍装置は、実施の形態1~3(変形例を含む)のいずれかに係る密閉型圧縮機を備える態様を例示するものである。
 [冷凍装置の構成]
 図9は、本実施の形態4に係る冷凍装置の概略構成を示す模式図である。図10は、図9に示すJ-J断面図である。なお、図9及び図10においては、冷凍装置における上下方向を図における上下方向として表している。
 図9及び図10に示すように、本実施の形態4に係る冷凍装置200は、実施の形態1に係る密閉型圧縮機100と、筐体211と、を備えている。筐体211は、ABS等の樹脂で真空成型された内箱211Aと、プリコート鋼板などの金属材料で構成されている外箱211Bと、内箱211Aと外箱211Bとの間の空間に発泡充填される硬質発泡ウレタン等の発泡断熱材211Cと、で構成されている。
 筐体211の内部空間には、仕切壁212~214によって複数の貯蔵室に区画されている。具体的には、筐体211の上部に、冷蔵室219が設けられていて、冷蔵室219の下方に貯蔵室(図示せず)と製氷室220が横並びに設けられている。また、貯蔵室と製氷室220の下方には、冷凍室221が設けられていて、冷凍室221の下方には、野菜室222が設けられている。
 また、筐体211の正面は、開放されていて、扉が設けられている。冷蔵室219には、回転式の扉215が配置されていて、製氷室220、冷凍室221、及び野菜室222には、それぞれ、レール等を有する引き出し式の扉216~218が配置されている。
 筐体211の背面部には、凹部が設けられていて、該凹部が機械室240を構成する。機械室240には、密閉型圧縮機100、水分除去を行うドライヤ(図示せず)、及び凝縮器231等の冷却サイクルを構成する部品(機器)が収容されている。なお、本実施の形態8においては、機械室240を筐体211の上部に設ける形態を採用したが、これに限定されず、機械室240を筐体211の中央又は下部に設ける形態を採用してもよい。
 冷凍サイクルは、密閉型圧縮機100、吐出管108、凝縮器231、キャピラリー232、冷却器228、及び吸入管107で構成されている。具体的には、密閉型圧縮機100と凝縮器231は、吐出管108により接続されていて、凝縮器231と冷却器228は、キャピラリー232により接続されている。また、冷却器228と密閉型圧縮機100は、吸入管107により接続されている。
 キャピラリー232と吐出管108は、上下方向に延びるように形成されていて、その途中で水平方向に蛇行している。また、キャピラリー232と吐出管108は、これらを構成する配管の大部分が、熱交換可能なように接触している。
 なお、筐体211に、三方弁や切替弁を用いる冷凍サイクルの場合は、それらの機能部品が機械室240内に配設されている場合もある。また、本実施の形態4では、減圧器をキャピラリーで構成する形態を採用したが、これに限定されない。例えば、パルスモーターで駆動する冷媒の流量を自由に制御できる電子膨張弁を減圧器として用いる形態を採用してもよい。
 また、筐体211の中央部の背面側には、冷却室226が設けられている。冷却室226は、仕切壁212と仕切壁214を接続する仕切壁225により区画されている。冷却室226には、冷却器(蒸発器)228が配設されており、冷却器228の上方には、該冷却器228で冷却した冷気を、冷気流路224等を介して、冷蔵室219等に送風する冷却ファン227が配設されている。なお、冷気流路224は、仕切壁212に立設されている仕切壁223と筐体211の背面との間に形成されている空間により構成される。
 [冷凍装置の動作]
 次に、本実施の形態4に係る冷凍装置200の動作について、図9及び図10を参照しながら説明する。
 本実施の形態4に係る冷凍装置200では、庫内の設定された温度に応じて、制御器(図示せず)からの信号により、密閉型圧縮機100が作動して、冷却運転が行われる。具体的には、密閉型圧縮機100の動作により、吐出された高温高圧の冷媒が、吐出管108を通流して、凝縮器231に供給される。凝縮器231に供給された冷媒は、凝縮器231である程度凝縮液化し、筐体211の側面及び背面等に配設された冷媒配管(図示せず)に供給される。冷媒配管に供給された冷媒は、冷媒配管を通流する間に、筐体211の結露を抑制しながら、凝縮液化して、キャピラリー232に供給される。
 キャピラリー232に供給された冷媒は、キャピラリー232内を通流する間に、吸入管107(吸入管107を通流する冷媒を含む)と熱交換しながら、減圧されて低温低圧の液冷媒となって冷却器228に供給される。
 冷却器228に供給された冷媒は、冷却室226に存在する空気と熱交換され、蒸発(気化)する。これにより、冷却器228周辺の空気が冷却され、冷却された空気(冷気)は、冷却ファン227により、冷気流路224を通流して、冷蔵室219等に供給される。なお、冷気は、冷気流路224を通流する間に、ダンパ(図示せず)等により、冷蔵室219、貯蔵室(図示せず)、製氷室220、冷凍室221、及び野菜室222に分流され、それぞれの目的温度帯になるように冷却する。
 そして、冷却された冷媒は、吸入管107を通流して、密閉型圧縮機100に供給され、密閉型圧縮機100により、圧縮されて、吐出管108に吐出され(排出され)、循環を繰り返す。
 このように構成された、本実施の形態4に係る冷凍装置200は、実施の形態1に係る密閉型圧縮機100を備えていることから、実施の形態1に係る密閉型圧縮機100の作用効果と同様の作用効果を奏する。
 また、密閉型圧縮機100は複数の回転数で回転を行うインバータ圧縮機である。一般的には、インバータ装置201を用いて、複数の回転数で圧縮機を運転する場合には、回転数の変化により騒音が発生しやすく、騒音又は振動に起因して冷蔵庫本体側の部品と共振する可能性がある。
 しかしながら、本実施の形態4に係る冷凍装置200は、実施の形態1に係る密閉型圧縮機100を備えているので、スラストボールベアリング132に潤滑油102を充分に供給することができ、スラストボールベアリング132内でのボール134とレース等のこじり又は点接触を抑えることができる。
 これにより、圧縮機の騒音又は振動を低減することができ、冷蔵庫本体側における騒音又は振動についても抑制することが可能となる。
 なお、上述の実施の形態で説明したように、本実施の形態においては、運転回転数範囲を17r/s~80r/sに設定しており、この運転回転数範囲で良好な効率や騒音特性が得られる。
 なお、本実施の形態4においては、実施の形態1に係る密閉型圧縮機100を備える形態を採用したが、これに限定されず、実施の形態2又は3の密閉型圧縮機100を備える形態を採用してもよい。
 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。したがって、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する具体的な態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の要旨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。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより種々の発明を形成できる。
 本発明に係る密閉型圧縮機及びそれを備える冷凍装置は、ボールの円滑な回転を維持することができ、密閉型圧縮機の効率化を図ることができるため有用である。
 100 密閉型圧縮機
 101 密閉容器
 102 潤滑油
 103 固定子
 104 回転子
 105 電動要素
 106 圧縮要素
 107 吸入管
 108 吐出管
 110 シャフト
 111 主軸部
 112 偏心軸部
 113 接続部
 114 シリンダブロック
 115 ガイド部
 116 圧縮室
 117 シリンダ
 118 凹部
 119 主面
 120 主軸受
 126 ピストン
 128 連結部
 130 スラスト面
 132 スラストボールベアリング
 133 ホルダー部
 134 ボール
 135 上レース
 136 下レース
 137 軌道輪
 138 軌道輪
 139 貫通孔
 144 軸受延出部
 145 フランジ面
 146 隙間
 150 第1の給油経路
 150A 汲み上げ部
 150B 通路部
 154 隙間
 155 切欠き
 156 排出孔
 160 第2の給油経路
 170 上端
 171 電動圧縮要素
 173 コイルバネ
 174 シェルスナブバー
 175 スナブバー
 180 排出経路
 182 隙間
 183 隙間
 184 隙間
 185 隙間
 200 冷凍装置
 201 インバータ装置
 202 商用電源
 203 電線
 211 筐体
 211A 内箱
 211B 外箱
 211C 発泡断熱材
 212 仕切壁
 213 仕切壁
 214 仕切壁
 215 扉
 216 扉
 217 扉
 218 扉
 219 冷蔵室
 220 製氷室
 221 冷凍室
 222 野菜室
 223 仕切壁
 224 冷気流路
 225 仕切壁
 226 冷却室
 227 冷却ファン
 228 冷却器
 231 凝縮器
 232 キャピラリー
 240 機械室

Claims (7)

  1.  固定子と回転子を備える電動要素と、
     前記電動要素によって駆動される圧縮要素と、
     前記電動要素と前記圧縮要素が収容され、前記圧縮要素を潤滑する潤滑油が貯留されている密閉容器と、を備え、
     前記圧縮要素は、前記回転子が固定された主軸部と偏心軸部とを有するシャフトと、前記シャフトの回転に伴って往復動するピストンを収容するシリンダブロックと、前記シリンダブロックに設けられ前記主軸部を軸支する主軸受と、前記シャフトに形成されたフランジ面と前記主軸受に形成されたスラスト面の間に配設されているスラストボールベアリングと、を備え、
     前記主軸部には、該主軸部の下部から上部にまで前記潤滑油を搬送するための第1の給油経路が配設され、
     前記スラストボールベアリングは、ホルダー部に保持されている複数のボールと、一方の主面が前記ボールの上部と当接するように配設されている上レースと、一方の主面が前記ボールの下部と当接するように配設されている下レースと、を備え、
     前記上レースと前記下レースは、それぞれ互いに対向する主面を有し、
     前記上レースの主面及び前記下レースの主面の少なくとも一方の主面には、環状の溝から形成され、前記ボールが配置される軌道輪が設けられ、
     前記スラストボールベアリングには、前記第1の給油経路に連通し、前記軌道輪に前記潤滑油を供給する第2の給油経路と、前記軌道輪に供給された前記潤滑油を前記スラストボールベアリング外に排出する排出経路と、が配設されている、密閉型圧縮機。
  2.  前記スラスト面は、前記主軸受の上面である主面に形成されている凹部の内底面で構成されていて、
     前記主軸受の主面は、前記ホルダー部の下面よりも下方に位置するように形成されている、請求項1に記載の密閉型圧縮機。
  3.  前記スラスト面に前記潤滑油を排出するための排出孔が設けられている、請求項1又は2に記載の密閉型圧縮機。
  4.  前記電動要素と前記圧縮要素とで構成される電動圧縮要素の下部に設けられているスナブバーと、
     前記密閉容器の内底面に、前記スナブナー対向するように設けられているシェルスナブバーと、
     前記スナブナーと前記シェルスナブバーが挿通され、前記電動圧縮要素を弾性的に支持するコイルバネと、をさらに備え、
     前記シャフトの下端部と前記密閉容器の内底面との距離が、前記スナブバーの下端と前記シェルスナブバーの上端との距離よりも大きい、請求項1~3のいずれか1項に記載の密閉型圧縮機。
  5.  前記ホルダー部の内径が、前記上レース及び前記下レースの内径よりも大きい、請求項1~4のいずれか1項に記載の密閉型圧縮機。
  6.  インバータ装置をさらに備え、
     前記密閉型圧縮機は、前記インバータ装置により電源周波数より低い回転数を含む2種類以上の回転数で駆動される、請求項1~5のいずれか1項に記載の密閉型圧縮機。
  7.  請求項1~請求項6のいずれか1項に記載の密閉型圧縮機を備える、冷凍装置。
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