JP2009518565A - 密閉型圧縮機 - Google Patents

Abstract

本発明の密閉型圧縮機は、スラストボールベアリングのホルダー部（１７０）に転走する軌道（１８２ａ、１８２ｂ、１８４ａ，１８４ｂ）が少なくとも２つ以上となるようにボール（１６８）を配置し、１つの軌道（１８２ａ、１８２ｂ、１８４ａ、１８４ｂ）を転がるボール（１６８）の個数が少なくなり、ボール（１６８）と軌道（１８２ａ、１８２ｂ、１８４ａ、１８４ｂ）と間の摺動回数が軽減され軌道の摩耗を防止する。

Description

本発明は、冷凍冷蔵装置などに用いられる密閉型圧縮機に関するものである。

近年、冷凍冷蔵庫など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や、低騒音化、並びに高信頼性化が望まれている。

従来、この種の密閉型圧縮機は、効率向上を目的にスラストボールベアリングを採用し、シャフトが主軸受に対して自由に回転できる構造にしたものがある（例えば、特許文献１参照）。

以下、図面を参照しながら上記従来の密閉型圧縮機を説明する。

図７は特許文献１に記載された従来の密閉型圧縮機の縦断面図、図８は図７の要部拡大図、図９は従来のスラストボールベアリングの斜視図である。

図７から図９において、密閉容器２内には、固定子４と回転子６とからなる電動要素８と、この電動要素８により回転駆動される圧縮要素１０とがそれぞれ収納され、底部に潤滑油１２を貯留している。電動要素８と圧縮要素１０とは一体に組み立てられて圧縮機構１４を形成し、この圧縮機構１４は、複数のコイルばね１６により密閉容器２内に弾性的に支持されている。

圧縮要素１０は、主軸部２０とツバ部２２を介して形成された偏心軸部２４を備えたシャフト２６と、圧縮室３０を形成するシリンダブロック３２と、シリンダブロック３２に設けられシャフト２６を支持する主軸受３４とを備えている。さらに、圧縮要素１０は、圧縮室３０内で往復運動するピストン３６と、ピストン３６と偏心軸部２４とを連結する連結機構３８とを備えている。そして、圧縮要素１０は、シャフト２６のツバ部２２の下部３９に設けられ主軸部２０の軸心４０ａと略直角に設けられた上レース着座面４２と、主軸受３４の上部に主軸受３４の軸心４０ｂと略直角に設けられシャフト２６や回転子６の重力方向の荷重を支持するスラスト摺動部４４と、上レース着座面４２とスラスト摺動部４４との間に設けられたスラストボールベアリング４６をさらに備え、レシプロ式密閉型圧縮機を形成している。

シャフト２６は、一端が密閉容器２内に貯留した潤滑油１２に連通した給油機構５０と、主軸部２０に給油機構５０によって汲み上げられた潤滑油１２の一部をスラスト摺動部４４に供給する給油溝５２とを有している。

電動要素８は、シリンダブロック３２の下方に固定された固定子４と主軸部２０に焼嵌めなどで固定された回転子６とから構成されている。

スラストボールベアリング４６は、複数のボール６０と、ボール６０を保持するホルダー部６２と、ボール６０の上下に各々配設された上レース６４と下レース６６とを備えている。そして、上レース６４はツバ部２２の上レース着座面４２と接しており、下レース６６はスラスト摺動部４４と接している。

複数のボール６０は、上レース６４と下レース６６とそれぞれ接触しながらボール６０が転走する側の転走面７２ａ、７２ｂ上に、ボール６０が転走する軌道７４ａ、７４ｂが１つの輪として残るようにホルダー部６２の同一半径の円周７６上に配置されている。

以上のように構成された密閉型圧縮機について、以下その動作を説明する。

電動要素８に外部電源（図示せず）より通電がされると、回転子６が回転しこれに伴ってシャフト２６が回転する。そして、偏心軸部２４の運動が連結機構３８を介してピストン３６に伝えられる。このことにより、ピストン３６は圧縮室３０内で往復運動を行い、圧縮要素１０が所定の圧縮動作を行う。

それにより、冷媒ガスは冷却システム（図示せず）から圧縮室３０内へ吸入、圧縮された後、再び冷却システムへと吐き出される。

このときにシャフト２６の給油機構５０は、潤滑油１２を汲み上げ、各摺動部（図示せず）を潤滑する。そして、潤滑油１２の一部は給油溝５２からスラスト摺動部４４へ供給されてスラストボールベアリング４６を潤滑する。

シャフト２６と回転子６の重量は、スラストボールベアリング４６で支えられると共に、シャフト２６の回転時はボール６０が上レース６４と下レース６６との間で転がる。このことにより、シャフト２６を回転させるトルクはスラストすべり軸受けに比べて小さくなる。そのために、スラスト軸受けでの損失を小さくすることができ、入力を低減することができるので、圧縮動作を高効率で行うことができる。

しかしながら、特許文献１により示される上記従来の構成では、複数のボール６０の全てが、上レース６４と下レース６６の転走面７２ａ、７２ｂ上のそれぞれの１つの軌道７４ａ、７４ｂ上のみを転がる。そのために、運転時間が長くなると軌道７４ａ、７４ｂとボール６０との間の摺動回数が過度に増えて摩耗量が増加する。その結果、摩耗した軌道７４ａ、７４ｂをボール６０が何度も繰り返して転がるために摩擦抵抗が増え、入力が増加するという課題を有していた。

また、ボール６０が軌道７４ａ、７４ｂの任意点を転がったのちに、次のボール６０が同じ任意点を通過するまでの時間が短く、潤滑油１２が軌道７４ａ、７４ｂ上を十分に潤滑することができないので、軌道７４ａ、７４ｂ上に十分な油膜形成ができない。その結果、ボール６０と軌道７４ａ、７４ｂとの摺動部間での摩擦抵抗が増えて、軌道７４ａ、７４ｂが摩耗する、または、剥離現象が発生するという課題を有していた。
特開２００５−１２７３０５号公報

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のボールの転走において、ボールが転がる上レースと下レースとの転走面上の軌道の摩耗の発生を抑制し、入力の増加を抑えた高効率で高信頼性の密閉型圧縮機を提供するものである。

上記従来の課題を解決するために、本発明の密閉型圧縮機は、スラストボールベアリングのボールが転走する軌道が少なくとも２つ以上となるようにボールを配置したものである。このことにより、複数のボールが上レースと下レースの転走面上の２つ以上の軌道に分かれて転がるため、１つの軌道を転がるボールの数が少なくなりボールと軌道との間の摺動回数が軽減される。したがって、軌道の摩耗を防止し、ボールが転がりにくくなるのを防止することができるという有用な作用を有する。

また、軌道の任意点をボールが転がったのちに次のボールが通過するまでの時間が長くなるため、潤滑油が軌道上を十分に潤滑して十分な油膜形成ができる。このことにより、ボールと軌道との摺動部間での摩擦抵抗の増大を防止し、軌道が摩耗したり剥離現象が発生したりすることを抑制または防止することができるという作用を有する。

すなわち、本発明の密閉型圧縮機は、密閉容器内に潤滑油を貯溜するとともに、固定子と回転子を備えた電動要素と、上記電動要素によって駆動される圧縮要素を収容し、上記圧縮要素は、鉛直方向に延展した主軸部に上記回転子が固定されたシャフトと、上記シャフトの上記主軸部を軸支する主軸受と、上記シャフトの回転に伴い容積を変化させる圧縮室を備えている。そして、本発明の密閉型圧縮機は、上記シャフトや上記回転子の重力方向の荷重を支持するスラスト摺動部に複数のボールと上記ボールを保持するホルダー部とを備えたスラストボールベアリングを配設し、転走する軌道が少なくとも２つ以上となるように上記ボールを配置したものである。

このような構成とすることにより、複数のボールが上レースと下レースの転走面上の２つ以上の軌道に分かれて転がるため、１つの軌道を転がるボールの数が少なくなりボールと軌道との間の摺動回数や摺動距離が大幅に少なくなる。このことにより、軌道の摩耗を防止しボールが転がりにくくなるのを防止することができるので、入力の増加を抑えた高効率で信頼性の高い密閉型圧縮機を提供することができる。

以下、本発明の一実施の形態について、図面を用いて説明する。以下の図面においては、構成をわかりやすくするためにそれぞれの寸法は拡大して示している。さらに、同じ要素については同じ符号を付しているので説明を省略する場合がある。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機の縦断面図、図２は図１の要部拡大図、図３は同実施の形態におけるスラストボールベアリングの斜視図である。

図１から図３において、密閉容器１０２内には、固定子１０４と回転子１０６とからなりインバータ電源装置（図示せず）によって駆動される電動要素１０８と、この電動要素１０８により回転駆動される圧縮要素１１０とがそれぞれ収納され、底部に粘度がＶＧ５である低粘度の潤滑油１１２を貯留している。

また、電動要素１０８と圧縮要素１１０とは一体に組み立てられて圧縮機構１１４を形成している。なお、この圧縮機構１１４は、複数のコイルばね１１６により密閉容器１０２内に弾性的に支持されている。

次に圧縮要素１１０の主な構成について説明する。

圧縮要素１１０を構成するシリンダブロック１２０には、円筒上の圧縮室１２２が形成され、ピストン１２４が圧縮室１２２内に往復自在に嵌入されている。シリンダブロック１２０の下部には主軸受１２６が形成され、主軸受１２６の上部には、主軸受１２６の軸心１２８ａと略直角に設けられたスラスト摺動部１３０が形成されている。

シャフト１４０は、主軸部１４２とツバ部１４４を介して偏心軸部１４６が形成されている。主軸部１４２は、主軸受１２６に鉛直方向に軸支されている。そして、シャフト１４０は、一端が密閉容器１０２内に貯留した潤滑油１１２に連通した給油機構１５０と、主軸部１４２に給油機構１５０によって汲み上げられた潤滑油１１２の一部をスラスト摺動部１３０に供給する給油溝１５２とを有し、偏心軸部１４６とピストン１２４とは連結機構１５４で連結されている。

電動要素１０８は、シリンダブロック１２０の下方にボルト（図示せず）で固定され、巻線１５６を備えた固定子１０４と、シャフト１４０の主軸部１４２に焼嵌めなどで固定された回転子１０６とから構成されている。

回転子１０６は、回転子鉄心１５８内にフェライトや希土類でできた永久磁石１６０が組み込まれている。

シャフト１４０のツバ部１４４の下部１６２には、主軸部１４２の軸心１２８ｂと略直角に設けられた上レース着座面１６４が形成されている。そして、上レース着座面１６４とスラスト摺動部１３０との間には、シャフト１４０と回転子１０６の重力方向の荷重を支持するため、スラストボールベアリング１６６が配設されている。

スラストボールベアリング１６６は、１２個のボール１６８と、ボール１６８を保持する樹脂製のホルダー部１７０と、ボール１６８の上下に各々配設された上レース１７２と下レース１７４とを備えている。

ホルダー部１７０の内径部１７６と主軸部１４２の外周部１７８との間には一定の隙間が設けてあり、上レース１７２は上レース着座面１６４と接し、下レース１７４はスラスト摺動部１３０と接している。

１２個のボール１６８のうち６個は、上レース１７２に接触しながら転走する転走面１８０ａに、転走する軌道１８２ａ、１８４ａが２つの輪として残るように配置されている。そして、残りの６個のボール１６８は、下レース１７４に接触しながら転走する転走面１８０ｂに、転走する軌道１８２ｂ、１８４ｂが２つの輪として残るように配置されている。すなわち、１２個のボール１６８は、ホルダー部１７０の中心Ｐから半径ｍの円周１９２ｍ上と半径ｎの円周１９２ｎ上にそれぞれ６個ずつ配置されている。

さらに、隣り合うボール１６８は、転走する軌道１８２ａ、１８２ｂ、１８４ａ、１８４ｂが異なるようにホルダー部１７０の円周１９２ｍ、１９２ｎ上に交互に配置されている。また、シャフト１４０の軸心１２８ｃに対して対称位置に配置されたボール１６８は、転走する軌道が同一としている。すなわち、軸心１２８ａ、１２８ｂ、１２８ｃに対して対称位置のボール１６８同士は同じ軌道を転走するように配置されている。

以上のように構成された密閉型圧縮機について、以下その動作と作用を説明する。

電動要素１０８にインバータ電源装置より通電がされると、回転子１０６が回転し、これに伴ってシャフト１４０が回転する。そして、偏心軸部１４６の回転運動が連結機構１５４を介してピストン１２４に伝えられることにより、ピストン１２４は圧縮室１２２内で往復運動を行い、圧縮要素１１０が所定の圧縮動作を行う。

このことにより、冷媒ガスは冷却システム（図示せず）から圧縮室１２２内へ吸入されて圧縮されたのちに、再び冷却システムへと吐き出される。

このときにシャフト１４０は、主軸部１４２の給油機構１５０により潤滑油１１２を汲み上げて各摺動部（図示せず）を潤滑油１１２により潤滑する。そして、潤滑油１１２の一部は、給油溝１５２からスラスト摺動部１３０に供給されてスラストボールベアリング１６６を潤滑する。

シャフト１４０と回転子１０６の重量は、スラストボールベアリング１６６で支えられるとともに、シャフト１４０の回転時はボール１６８が上レース１７２と下レース１７４との間で転がる。そのために、シャフト１４０を回転させるトルクはスラストすべり軸受けに比べて小さくなる。このことにより、スラスト軸受けでの損失を小さくすることができ、入力が低減することができるので、高効率とすることができる。

次に、スラストボールベアリング１６６に係わる摺動について説明する。

シャフト１４０が回転すると、１２個のボール１６８はホルダー部１７０の中心Ｐから異なる半径の円周１９２ｍ、１９２ｎ上にそれぞれ６個ずつに分けて配設されている。したがって、上レース１７２の転走面１８０ａ上の２つの軌道１８２ａ、１８４ａを転走するとともに、下レース１７４の転走面１８０ｂ上の２つの軌道１８２ｂ、１８４ｂを転走する。

そのため、図８および図９に示す従来の構成のように、ボール６０全てが上レース６４の転走面７２ａ上の１つの軌道を転走し、下レース６６の転走面７２ｂ上の１つの軌道７４ｂ上のみを転がる場合と比べて、同じ運転条件であれば、各ボール１６８が軌道１８２ａ、１８２ｂ、１８４ａ、１８４ｂと摺動する回数や距離が大幅に少なくなり、約半減することができる。

具体的には、異なる各軌道１８２ａ、１８２ｂ、１８４ａ、１８４ｂを転走するボール１６８は、ここでは各６個であり、従来の構成では１２個であり、１つの軌道を転走するボール１６８の個数だけで比べても半減している。

そのため、軌道１８２ａ、１８２ｂ、１８４ａ、１８４ｂの摩耗を防ぐことができ、軌道１８２ａ、１８２ｂ、１８４ａ、１８４ｂの摩耗に伴ってボール１６８が転がりにくくなることを防止することができる。このことにより、入力の増加が抑えられた高効率で信頼性を向上することができる密閉型圧縮機を実現している。併せてボール１６８の信頼性も向上することは言うまでもない。

また、ホルダー部１７０に保持された隣り合うボール１６８同士は、転走する軌道１８２ａ、１８２ｂ、１８４ａ、１８４ｂが異なるように、ホルダー部１７０の円周１９２ｍ、１９２ｎ上に交互に各６個ずつ保持されている。このことにより、軌道の任意点をボール１６８が転がった後に次のボール１６８が通過するまでの時間を、従来の構成の時と比べて大幅に長くすることができる。

具体的には、各軌道を転走するボール１６８の数が１２個から６個に半減しており、同じ運転条件であれば、軌道の任意点をボール１６８が転がった後に次のボール１６８が通過するまでの時間を、従来の構成の時と比べて約２倍にまで長くすることができる。

そのため、給油溝１５２を介して軸心１２８ｂ側から転走面１８０ａ、１８０ｂに放射状に潤滑油１１２が供給されることにより、軌道１８２ａ、１８２ｂ、１８４ａ、１８４ｂ上に十分な潤滑がなされ十分な油膜形成を行うことができる。このことにより、軌道１８２ａ、１８２ｂ、１８４ａ、１８４ｂ上の油膜を良好な状態に保つことができる。

そのため、ボール１６８と軌道１８２ａ、１８２ｂ、１８４ａ、１８４ｂとの摺動部間において摩擦抵抗が増大することを防止し、軌道１８２ａ、１８２ｂ、１８４ａ、１８４ｂが摩耗したり剥離現象が発生したりすることを抑制することができる。その結果、さらに入力の増加が抑えられて高効率とすることができ信頼性を向上することができる。

また、シャフト１４０の軸心１２８ｃに対して対称位置に配置されたボール１６８の転走する軌道１８２ａ、１８２ｂ、１８４ａ、１８４ｂが同一であるため、スラストボールベアリング１６６が回転する際にボール１６８に発生する遠心力を対称位置にあるボール１６８同士で相殺することができる。

その結果、ホルダー部１７０が軸心１２８ｃからずれることを防止することができ、ホルダー部１７０の内径部１７６が主軸部１４２の外周部１７８に当たって摩耗したり、ホルダー部１７０の外径部１７９が主軸受１２６などの圧縮機構１１４の一部に当たって摩耗したりすることを防止できるので、さらに信頼性を向上することができる。

また、主軸部１４２と主軸受１２６などとの摺動部での損失を低減するために、潤滑油１１２に、例えばＶＧ５の低粘度の潤滑油を使用して、ボール１６８と軌道１８２ａ、１８２ｂ、１８４ａ、１８４ｂとの摺動部間において摩擦抵抗が増大することを防止している。このことにより、軌道１８２ａ、１８２ｂ、１８４ａ、１８４ｂが摩耗したり剥離現象が発生したりすることを抑制することができ、さらに入力の増加が抑えられて高効率とすることができ信頼性を向上することができる。

特に、ＶＧ３からＶＧ８までの粘度の低い潤滑油を使用する場合においても、上記理由により、高い信頼性を確保することができる。なお、潤滑油の粘度がＶＧ８より大きい場合には高い信頼性が確保できる。

また、上述した通り、各転走面１８０ａ、１８０ｂ上の各軌道１８２ａ、１８２ｂ、１８４ａ、１８４ｂを転がるボールの数が従来の構成と比べて半減しているので、軌道１８２ａ、１８２ｂ、１８４ａ、１８４ｂの摩耗を防ぐことができる。したがって、軌道１８２ａ、１８２ｂ、１８４ａ、１８４ｂの摩耗に伴ってボール１６８が転がりにくくなることを防止することができるため、高い冷凍能力を得るために電源周波数を超える６８Ｈｚといった高速回転で駆動した際においても、転走面１８０ａ、１８０ｂの摩耗を防ぎ、高能力運転時においても入力の増加を抑えた高効率で高信頼性の密閉型圧縮機を提供することができる。

なお、電動要素１０８が永久磁石を用いないインダクションモータを用いたものであっても、永久磁石を用いた本実施の形態１と同様の作用、効果が得られることは言うまでもない。

（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２における密閉型圧縮機の縦断面図、図５は図４の要部拡大図、図６は同実施の形態におけるスラストボールベアリングの斜視図である。

図４から図６において、密閉容器２０２内には、固定子２０４と回転子２０６とからなりインバータ電源装置（図示せず）によって駆動される電動要素２０８と、この電動要素２０８により回転駆動される圧縮要素２１０とがそれぞれ収納され、底部に粘度がＶＧ５である低粘度の潤滑油２１２を貯留している。

また、電動要素２０８と圧縮要素２１０とは一体に組み立てられて圧縮機構２１４を形成している。なお、この圧縮機構２１４は、複数のコイルばね（図示せず）により密閉容器２０２内に弾性的に支持されている。

次に圧縮要素２１０の主な構成について説明する。

圧縮要素２１０を構成するシリンダブロック２２０には、円筒上の圧縮室２２２が形成され、ピストン２２４が圧縮室２２２内に往復自在に嵌入されている。シリンダブロック２２０の上部には主軸受２２６が固定され、主軸受２２６の上部には、主軸受２２６の軸心２２８ａと略直角に設けられたスラスト摺動部２３０が形成されている。

シャフト２３２は、主軸受２２６に鉛直方向に軸支され外周に螺旋溝２３４を有する主軸部２３６と、その下方に形成された偏心軸部２３８を備えている。そして、偏心軸部２３８の下端２４０に形成された給油孔（図示せず）に鋼管で成形された給油管２４２が圧入され、偏心軸部２３８とピストン２２４は連結機構２４４で連結されている。

給油管２４２は、一端が偏心軸部２３８の下端２４０から螺旋溝２３４に連通し、給油管２４２の下端開口部２４６が主軸部２３６の軸心２２８ｂの延長線上に湾曲し潤滑油２１２中に開口している。

電動要素２０８は、シリンダブロック２２０の上方にボルト（図示せず）で固定され、巻線２５０を備えた固定子２０４と、シャフト２３２の主軸部２３６に焼嵌めなどで固定された回転子２０６とから構成されている。

回転子２０６は、回転子鉄心２５２内にフェライトや希土類でできた永久磁石２５４が組み込まれ、回転子２０６の下部２６０に凹部であるカウンターボア２６２を設けている。

回転子２０６の下部２６０の凹部であるカウンターボア２６２内には、軸心２２８ｂと略直角に設けられた環状のボア平面２６６が形成されている。これらカウンターボア２６２内のボア平面２６６とスラスト摺動部２３０との間には、シャフト２３２と回転子２０６の重力方向の荷重を支持するため、スラストボールベアリング２７０が配設されている。

スラストボールベアリング２７０は、１２個のボール２７２と、ボール２７２を保持する樹脂製のホルダー部２７４と、ボール２７２の上下に各々配設された上レース２７６と下レース２７８とを備えている。

ホルダー部２７４の内径部２８０と主軸部２３６の外周部２８２との間は一定の隙間が設けてあり、上レース２７６はボア平面２６６と接し、下レース２７６はスラスト摺動部２３０と接している。

１２個のボール２７２のうち６個は、上レース２７６に接触しながら転走面２８４ａに転走する軌道２８６ａ、２８８ａが２つの輪として残るように転走する。そして、１２個のボール２７２のうち６個は、下レース２７８に接触しながら転走面２８４ｂ上に、転走する軌道２８６ｂ、２８８ｂが２つの輪として残るように転走する。すなわち、１２個のボール２７２は、ホルダー部２７４の中心Ｑから半径ｍの円周２９２ｍ上と半径ｎの円周２９２ｎ上にそれぞれ６個ずつ配置されている。

さらに隣り合うボール２７２は、転走する軌道２８６ａ、２８６ｂ、２８８ａ、２８８ｂが異なるようにホルダー部２７４の円周２９２ｍ、２９２ｎ上に交互に配置されている。また、軸心２２８ａ、２２８ｂ、２２８ｃに対して対称位置のボール２７２同士は同じ軌道を転走するように配置されている。ここで、軸心２２８ｃは、シャフト２３２の軸心である。

以上のように構成された密閉型圧縮機について、以下その動作と作用を説明する。

電動要素２０８にインバータ電源装置より通電がされると、回転子２０６が回転し、これに伴ってシャフト２３２が回転する。そして、偏心軸部２３８の回転運動が連結機構２４４を介してピストン２２４に伝えられることにより、ピストン２２４は、圧縮室２２２内で往復運動を行い、圧縮要素２１０が所定の圧縮動作を行う。

このことにより、冷媒ガスは冷却システム（図示せず）から圧縮室２２２内へ吸入されて圧縮されたのちに、再び冷却システムへと吐き出される。

このときに給油管２４２は、一端が偏心軸部２３８の下端２４０に圧入され、下端開口部２４６が主軸部２３６の軸心２２８ｂの延長線上に湾曲している。このために、シャフト２３２の回転とともに遠心力により潤滑油２１２を汲み上げ、各摺動部（図示せず）を潤滑し、その一部は螺旋溝２３４からスラスト摺動部２３０に供給されてスラストボールベアリング２７０を潤滑する。

シャフト２３２と回転子２０６の重量はスラストボールベアリング２７０で支えられるとともに、シャフト２３２の回転時はボール２７２が上レース２７６と下レース２７８との間で転がる。そのために、シャフト２３２を回転させるトルクはスラストすべり軸受けに比べて小さくなる。このことにより、スラスト軸受けでの損失を小さくすることができ、入力が低減することができるので、高効率とすることができる。

次に、スラストボールベアリング２７０に係わる摺動について説明する。

シャフト２３２が回転すると、１２個のボール２７２はホルダー部２７４の中心Ｑから異なる半径の円周２９２ｍ、２９４ｎ上にそれぞれ６個ずつ分けて配設されている。したがって、上レース２７６の転走面２８４ａ上の２つの軌道２８６ａ、２８８ａを転走するとともに、下レース２７８の転走面２８４ｂ上の２つの軌道２８６ｂ、２８８ｂを転走する。

そのため、図８および図９に示す従来の構成のように、ボール６０全てが上レース６４の転走面７２ａ上の１つの軌道を転走し、下レース６６の転走面７２ｂ上の１つの軌道７４ｂ上のみを転がる場合と比べて、同じ運転条件であれば、各ボール２７２が軌道２８６ａ、２８６ｂ、２８８ａ、２８８ｂと摺動する回数や距離が大幅に少なくなり、約半減することができる。

具体的には、異なる各軌道２８６ａ、２８６ｂ、２８８ａ、２８８ｂを転走するボール２７２は、ここでは各６個であり、従来の構成では１２個であり、１つの軌道を転走するボール２７２の個数だけで比べても半減している。

そのため、軌道２８６ａ、２８６ｂ、２８８ａ、２８８ｂの摩耗を防ぐことができ、軌道２８６ａ、２８６ｂ、２８８ａ、２８８ｂの摩耗に伴ってボール２７２が転がりにくくなることを防止することができる。このことにより、入力の増加が抑えられた高効率で信頼性を向上することができる密閉型圧縮機を実現している。併せてボール２７２の信頼性も向上することは言うまでもない。

また、ホルダー部２７４に保持された隣り合うボール２７２同士は、転走する軌道２８６ａ、２８６ｂ、２８８ａ、２８８ｂが異なるように、ホルダー部２７４の円周２９２ｍ、２９４ｎ上に交互に各６個ずつ保持されている。このことにより、軌道の任意点をボール２７２が転がった後に次のボール２７２が通過するまでの時間を、従来の構成の時と比べて大幅に長くすることができる。

具体的には、各軌道を転走するボール２７２の数が１２個から６個に半減しており、同じ運転条件であれば、軌道の任意点をボール２７２が転がった後に次のボール２７２が通過するまでの時間を、従来の構成の時と比べて約２倍にまで長くすることができる。

そのため、螺旋溝２３４を介して軸心２２８ｂ側から転走面２８４ａ、２８４ｂに放射状に潤滑油２１２が供給されることにより、軌道２８６ａ、２８６ｂ、２８８ａ、２８８ｂ上に十分な潤滑がなされ十分な油膜形成を行うことができる。このことにより、軌道２８６ａ、２８６ｂ、２８８ａ、２８８ｂ上の油膜を良好な状態に保つことができる。

そのため、ボール２７２と軌道２８６ａ、２８６ｂ、２８８ａ、２８８ｂとの摺動部間において摩擦抵抗が増大することを防止し、軌道２８６ａ、２８６ｂ、２８８ａ、２８８ｂが摩耗したり剥離現象が発生したりすることを抑制することができる。その結果、さらに入力の増加が抑えられて高効率とすることができ信頼性を向上することができる。

また、シャフト２３２の軸心２２８ｃに対して対称位置に配置されたボール２７２の転走する軌道２８６ａ、２８６ｂ、２８８ａ、２８８ｂを同一であるためスラストボールベアリング２７０が回転する際にボール２７２に発生する遠心力を対称位置にあるボール２７２同士で相殺することができる。

その結果、ホルダー部２７４が軸心２２８ｃからずれることを防止することができ、ホルダー部２７４の内径部２８０が主軸部２３６の外周部２８２に当たって摩耗したり、ホルダー部２７４の外周部２８２が主軸受２２６などの圧縮機構２１４に当たって摩耗したりすることを防止できるので、さらに信頼性を向上することができる。

また、主軸部２３６と主軸受２２６などとの摺動部での損失を低減するために、潤滑油２１２に、例えばＶＧ５の低粘度の潤滑油を使用して、ボール２７２と軌道２８６ａ、２８６ｂ、２８８ａ、２８８ｂとの摺動部間において摩擦抵抗が増大することを防止している。このことにより、軌道２８６ａ、２８６ｂ、２８８ａ、２８８ｂが摩耗したり剥離現象が発生したりすることを抑制することができ、さらに入力の増加が抑えられて高効率とすることができ信頼性を向上することができる。

特に、ＶＧ３からＶＧ８までの粘度の低い潤滑油を使用する場合においても、上記理由により、高い信頼性を確保することができる。なお、潤滑油の粘度がＶＧ８より大きい場合には高い信頼性が確保できる。

また、上述した通り、各転走面２８４ａ、２８４ｂ上の各軌道２８６ａ、２８６ｂ、２８８ａ、２８８ｂを転がるボールの数が従来の構成と比べて半減しているので、軌道２８６ａ、２８６ｂ、２８８ａ、２８８ｂの摩耗を防ぐことができる。したがって、軌道２８６ａ、２８６ｂ、２８８ａ、２８８ｂの摩耗に伴ってボール２７２が転がりにくくなることを防止することができるため、高い冷凍能力を得るために電源周波数を超える６８Ｈｚといった高速回転で駆動した際においても、転走面２８４ａ、２８４ｂの摩耗を防ぎ高能力運転時においても入力の増加を抑えた高効率で高信頼性の密閉型圧縮機を提供することができる。

なお、電動要素２０８が永久磁石を用いないインダクションモータを用いたものであっても、永久磁石を用いた本実施の形態２と同様の作用、効果が得られることは言うまでもない。

以上のように、本発明にかかる密閉型圧縮機は、スラストボールベアリングの複数のボールが転走する軌道が少なくとも２つ以上となるようにボールを配置したことで、入力の増加を抑えた高効率で高信頼性の密閉型圧縮機を提供することができる。したがって、冷凍冷蔵庫などの冷凍装置をはじめ、自販機、冷凍ショーケース、除湿機などの用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機の縦断面図 本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機の要部拡大図 本発明の実施の形態１におけるスラストボールベアリングの斜視図 本発明の実施の形態２における密閉型圧縮機の縦断面図 本発明の実施の形態２における密閉型圧縮機の要部拡大図 本発明の実施の形態２におけるスラストボールベアリングの斜視図 従来の密閉型圧縮機の縦断面図 従来の密閉型圧縮機の要部拡大図 従来の密閉型圧縮機のスラストボールベアリングの斜視図

符号の説明

１０２，２０２ 密閉容器
１０４，２０４ 固定子
１０６，２０６ 回転子
１０８，２０８ 電動要素
１１０，２１０ 圧縮要素
１１２，２１２ 潤滑油
１１４，２１４ 圧縮機構
１１６ コイルばね
１２０，２２０ シリンダブロック
１２２，２２２ 圧縮室
１２４，２２４ ピストン
１２６，２２６ 主軸受
１２８ａ，１２８ｂ，２２８ａ，２２８ｂ 軸心
１３０，２３０ スラスト摺動部
１４０，２３２ シャフト
１４２，２３６ 主軸部
１４４ ツバ部
１４６，２３８ 偏心軸部
１５０ 給油機構
１５２ 給油溝
１５４，２４４ 連結機構
１５６，２５０ 巻線
１５８，２５２ 回転子鉄心
１６０，２５４ 永久磁石
１６２，２６０ 下部
１６４ 上レース着座面
１６６，２７０ スラストボールベアリング
１６８，２７２ ボール
１７２，２７６ 上レース
１７４，２７８ 下レース
１７０，２７４ ホルダー部
１７６，２８０ 内径部
１７８，２８２ 外周部
１８０ａ，２８４ａ 転走面
１８２ａ，１８２ｂ，１８４ａ，１８４ｂ 軌道
１９２ｍ、１９２ｎ，２９２ｍ，２９２ｎ 円周
２３４ 螺旋溝
２４０ 下端
２４２ 給油管
２４６ 下端開口部
２６２ カウンターボア
２６６ ボア平面
２８６ａ，２８６ｂ，２８８ａ，２８８ｂ 軌道

Claims (5)

1. 密閉容器内に潤滑油を貯溜するとともに、固定子と回転子を備えた電動要素と、前記電動要素によって駆動される圧縮要素とを収容し、前記圧縮要素は、鉛直方向に延展した主軸部に前記回転子が固定されたシャフトと、前記シャフトの前記主軸部を軸支する主軸受と、前記シャフトの回転に伴い容積を変化させる圧縮室とを備え、前記シャフトや前記回転子の重力方向の荷重を支持するスラスト摺動部に複数のボールと前記ボールを保持するホルダー部とを備えたスラストボールベアリングを配設し、転走する軌道が少なくとも２つ以上となるように前記ボールを配置した密閉型圧縮機。
2. 隣り合うボールは、転走する軌道が異なるように配置された請求項１に記載の密閉型圧縮機。
3. シャフトの軸心に対して対称位置に配置されたボールは、転走する軌道が同一である請求項１または２に記載の密閉型圧縮機。
4. 潤滑油の粘度がＶＧ３からＶＧ８までである請求項１から３のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。
5. 回転子は少なくとも電源周波数を超える運転周波数で駆動されている請求項１から４のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。

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