JP2012107515A - 密閉型圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】支持部材のバネ特性を定義し、落下時における軸受装置（ボール、上レースおよび下レース）の塑性変形を防ぎ、性能と信頼性を維持した圧縮機を提供する。
【解決手段】支持部材７２のバネ特性を、Ｘ／ｄｍａｘ［Ｎ／ｍｍ］以下のバネ定数を備え、ｄｍａｘ［ｍｍ］撓むことが可能なように定義することで、圧縮機の落下時に作用するスラスト荷重によって延出軸受部６２の先端面６２ａと上レース６４が接触し、落下の荷重を受けとめるので、軸受装置７６の塑性変形を防止することができ、性能と信頼性を維持することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、冷蔵庫等に使用される密閉型圧縮機に関するものである。

従来、この種の密閉型圧縮機において、圧縮要素を構成する主軸とこの主軸を支持する主軸受構成に、スラストボールベアリングを用いた転がり軸受構成が知られている。その構成は、主軸受の上部管状延長部の周囲に、転がり軸受を配置したものである（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について説明する。

図１０は、上記特許文献１に記載された従来の密閉型圧縮機の縦断面図、図１１は、同密閉型圧縮機における主軸受部の拡大断面図、図１２（ａ）は、同密閉型圧縮機の主軸受部に設けられた支持部材の正面図、図１２（ｂ）は、同支持部材における図１２（ａ）のＹ―Ｙ線による断面図である。

図１０おいて、密閉型圧縮機１０１は、密閉容器１０２内に、回転子１０３と固定子１０４からなる電動要素１０５と、この電動要素１０５によって駆動される圧縮要素１０６を配置した構成となっている。そして、圧縮要素１０６は、電動要素１０５の回転子１０３が固定されたシャフト１０７と、シャフト１０７を回転自在に支持する主軸受部１０８と、円柱状の空間１０９が形成されたシリンダ１１０と、シリンダ１１０の空間１０９内に往復可能に挿入されたピストン１１１と、シャフト１１０の回転運動を往復運動に変換し、ピストン１１１へ伝達する連結手段１１２を具備した構成となっている。

さらに、主軸受部１０８には、図１１に示すように、シャフト１０７の軸方向に延出する延長部１１３が設けられている。この延長部１１３には、シャフト１０７にかかるスラスト方向の荷重を受け止めるスラスト軸受１１４が設けられている。

スラスト軸受１１４は、主軸受部１０８のスラスト面１１５に載置された環状の支持部材１１６と、支持部材１１６に載置され、かつシャフト１１０のスラスト面１１５と当接したスラストボールベアリング１１７（以下、ベアリングと称す）より構成されている。

ベアリング１１７は、支持部材１１６と当接する環状の下レース１１８と、環状に配置された複数のボール１１９を転動可能に保持した環状のホルダー部１２０と、ホルダー部１２０の上に配置され、シャフト１０７のスラスト面１２１と当接した環状の上レース１２２を順次積層した構成である。

したがって、ボール１１９は、下レース１１８と上レース１２２に挟まれており、下レース１１８と上レース１２２の間を転がる。

支持部材１１６は、図１２に示すように、環状の金属板を、平面部１１６ａを基準に上下に湾曲突出する下側突部１１６ｂと上側突部１１６ｃを複数、かつ一定の配列となるように加工したものである。これらの突部１１６ｂ、１１６ｃは、同じ半径の曲面で形成され、相互の下側突部１１６ｂの頂点を結ぶ線ｘと、相互の上側突部１１６ｃの頂点を結ぶ線ｙとが直角になるように配置されている。

したがって、支持部材１１６は、軸方向において所定の空間を占めた状態でベアリング
１１７を支持し、また、下側突部１１６ｂ、上側突部１１６ｃの撓みにより、軸（スラスト）方向に作用する荷重を吸収することができる。

以上のように構成された圧縮機１０１において、通電により、電動要素１０５が回転すると、連結手段１１２により、シャフト１０７の回転運動が往復運動に変換され、これに伴ってピストン１１１が往復運動を行い、その結果、圧縮要素１０６では、周知の動作が行われる。

このとき、ベアリング１１７は、スラスト荷重を受け、上レース１２２がシャフト１０７のスラスト面１２１と一体となって回転し、下レース１１８は、支持部材１１６と圧接状態で回転する状態ではなく、両者の間にあるボール１１９が上レース１２２と下レース１１８の間を転がることにより、軸受部の摩擦を軽減している。

上述のスラスト軸受１１４は、ベアリング１１７において、ボール１１９が上レース１２２と下レース１１８に点接触の状態で転がる転がり軸受であり、また、支持部材１１６がシャフト１０７や回転子１０３の自重等の垂直方向の荷重を支持しながら回転する。このように、転がり軸受の構成を有するベアリング１１７は、一般的に用いられている滑り軸受の形式のスラストベアリングより摩擦が少なく、近年高効率化を目的に採用されることが増えている。

特許第４２６８５１９号公報

しかしながら、上記従来の構成では、落下等の大きな衝撃が密閉型圧縮機全体に作用した場合、ベアリング１１７全体に大きなスラスト荷重が加わる。その結果、上レース１２２および下レース１１８におけるボール１１９との接触部において陥没等の塑性変形が生じ、この変形が原因で、圧縮機における効率や騒音、信頼性に悪影響を及ぼすという課題を有していた。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、落下時等の大きな外力が作用した場合であっても、支持部材に一定のバネ性を備えることにより、スラストボールベアリングにおけるレースの塑性変形を防止し、高効率で低騒音、かつ信頼性の高い圧縮機を実現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、本発明の密閉型圧縮機は、圧縮要素を構成するシャフトとこのシャフトを軸支する主軸受部を具備した構成において、前記主軸受部に、前記シャフトの軸方向に延出する延出軸受部を設け、さらに、前記シャフトに、前記延出軸受部の先端と当接するフランジ部を設け、前記主軸受部に、前記延出軸受部を貫通し、かつ前記シャフトのフランジ部を支持するスラスト軸受を設け、前記スラスト軸受を、前記主軸受部のスラスト面に載置され、かつ前記シャフトの軸方向に弾性変形が可能な支持部材と、前記支持部材に載置され、かつ前記シャフトのフランジ部と当接した軸受装置を具備した構成とし、さらに、前記軸受装置を、前記支持部材に当接した環状の下レースと、環状に配置された複数のボールと、前記複数のボールを前記下レースの上で転動するように保持した環状のホルダー部と、前記ホルダー部の上に配置され、かつ前記下レースとで前記ボールを挟む環状の上レースの積層構造とし、さらに、前記上レースの一部を、前記シャフトのフランジ部と前記延出軸受部の先端の間に配置する構成としたものである。

したがって、密閉型圧縮機に、スラスト方向の大きな外力が作用した場合、前記支持部材が縮むことで、前記ボールと上レースおよび下レースの接触荷重が大きくなることを抑制し、さらに大きなスラスト荷重が作用した場合においても、上レースが前記主軸受部の延長部先端に当接し、軸受装置の塑性変形を防止することができる。

本発明の密閉型圧縮機は、軸受装置において、スラスト方向に作用する荷重を、支持部材の弾性変形によって緩和するため、ボールと上レースおよび下レースの接触荷重が大きくなることを抑制することができ、さらに落下等の大きな外力がスラスト方向に作用した場合においても、上レースが主軸受部の延長部先端に当接するため、軸受装置を構成するレースの塑性変形を抑制することができる。したがって、スラストボールベアリングの摺動を良好な状態にで維持し、高効率で、低騒音かつ信頼性の高い圧縮機を実現することができる。

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 同実施の形態１における密閉型圧縮機の図１のＡ部における通常時の拡大図 同実施の形態１における密閉型圧縮機の図１のＡ部におけるスラスト荷重が作用した状態を示す拡大図 （ａ）は同実施の形態１における密閉型圧縮機の支持部材の正面図、（ｂ）は同（ａ）のＸ−Ｘ線による断面図 同実施の形態１における軸受装置の異なる構成を示す図３相当図 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 同実施の形態２における密閉型圧縮機の図５のＢ部における通常時の拡大図 同実施の形態２における密閉型圧縮機の図５のＢ部におけるスラスト荷重が作用した状態を示す拡大図 本発明の実施の形態３における密閉型圧縮機の図３相当図 従来の密閉型圧縮機の縦断面図 従来の密閉型圧縮機のスラストボールベアリングの要部拡大図 （ａ）は従来の密閉型圧縮機の支持部材の正面図、（ｂ）は同（ａ）のＹ−Ｙ線による断面図

第１の発明は、潤滑油を貯溜した密閉容器内に、冷媒を圧縮する圧縮要素と前記圧縮要素を駆動する電動要素で構成される電動圧縮要素を収納し、前記圧縮要素を、前記電動圧縮要素と連結され、かつ主軸部とフランジ部を介して前記主軸部に連結された偏心軸部を有するシャフトと、圧縮室を備えたシリンダブロックと、前記偏心軸部の旋回運動を往復運動に変換する連結手段と、前記連結手段と連結され、かつ前記圧縮室内で往復運動するピストンと、前記シリンダブロックに設けられ、かつ前記主軸部を軸支する主軸受と、前記主軸受のスラスト面より軸方向に延出する延出軸受部を備えた構成とし、さらに、前記延出軸受部を貫通し、前記主軸受のスラスト面に載置された環状の軸受装置と、前記主軸受のスラスト面と前記軸受装置の間に設けられ、かつスラスト方向の荷重を受けるバネ性を備えた支持部材を設け、前記軸受装置を、前記支持部材に載置された環状の下レースと、複数のボールと、前記複数のボールを環状に配置し、かつ転動可能に保持した環状のホルダー部と、前記ボールの上に配置され、かつ前記フランジ部の摺動面と当接する環状の上レースを備えた構成とし、さらに前記支持部材の高さ寸法を、前記延出軸受部の先端と前記上レースの下面との間に所定寸法の隙間を形成し、所定値以上のスラスト荷重が作用した時に前記隙間が零となる寸法とし、さらに、前記上レースの内径を、前記延出軸受部の先端面上に位置する寸法としたものである。

かかる構成とすることにより、落下等に伴う大きなスラスト荷重が発生した場合、前記支持部材がその高さ方向に縮み、上レースが延出軸受部の先端面と前記シャフトに設けたフランジ部で挟まれる。その結果、前記軸受装置のボールおよび下レースへそれ以上のスラスト荷重が作用することはなく、ボールおよび下レース等への打痕、損傷を防止することができる。

したがって、前記軸受装置の塑性変形を防止し、ボールの転動、およびボールと上下のレースとの摺動を良好な状態に維持することができ、摺動損失に伴う効率の低減と騒音の増大、および信頼性の低下を抑制することができる。

さらに、前記支持部材の縮み量（寸法）は、前記延出軸受部の先端と前記上レースの下面との間に形成した所定寸法の隙間分であるため、支持部材の縮み量を抑制することができ、前記支持部材に与える負荷を抑制して過度の負荷に伴う弾性特性の劣化を抑制し、またバネ定数を最適にしてボールへ過度の押圧力を与えることを抑制できるため、軸受装置の長寿命化をはかることができるものである。

第２の発明は、第１の発明において、前記軸受装置を構成する上レースの板厚を、前記下レースの板厚よりも厚くしたものである。

かかる構成とすることにより、落下等に伴う大きなスラスト荷重が、瞬間的に上レースに作用した場合であっても、十分な耐衝撃性を確保することができ、軸受装置の信頼性を確保することができる。

第３の発明は、第１の発明、または第２の発明において、前記上レースにおける前記延出軸受部先端面と当接する面に、前記上レースの内径縁から外径方向に延びる給油溝を設けたものである。

かかる構成とすることにより、前記上レースと前記延出軸受部先端面との摺動が長時間連続して続くような場合であっても、適量の潤滑油をその摺動部へ供給することができ、摺動部の異常摩耗を抑制することができる。

第４の発明は、第１の発明から第３の発明のいずれか一つの発明において、前記上レースにおける前記延出軸受部先端面との隙間寸法を、最大ｄｍａｘ［ｍｍ］、最小ｄｍｉｎ［ｍｍ］とし、さらに落下等に伴って前記支持部材にかかるスラスト荷重をＸ［Ｎ］、運転時に前記支持部材にかかるスラスト荷重をＹ［Ｎ］（Ｘ＞Ｙ）とした場合の前記支持部材のバネ性を、Ｙ／ｄｍｉｎ［Ｎ／ｍｍ］以上で、Ｘ／ｄｍａｘ［Ｎ／ｍｍ］以下の範囲内において、最大寸法ｄｍａｘ［ｍｍ］以上撓むように設定したものである。

かかる構成とすることにより、運転時における前記シャフトのフランジ部と当接した上レースと前記延出軸受部先端面との接触を防ぎ、密閉型圧縮機の運転時における摺動を良好な状態に維持することができ、効率の低下を抑制し、また低騒音化と、長期に亘る信頼性の維持を達成することができる。

第５の発明は、第１の発明から第４の発明のいずれか一つの発明において、前記支持部材を、少なくとも前記下レース側のスラスト面に湾曲しながら突出する複数の突出部を具備した環状の波ワッシャとしたものである。

かかる構成とすることにより、前記波ワッシャのスラスト面を、前記主軸受部のスラスト面と前記下レースのスラスト面の間へ安定して配置することができる。その結果、前記
上レースと下レースの平行を維持し、一部のボールに偏って荷重が作用することを抑制することができる。したがって、軸受装置に大きな外力が作用した場合でも、前記波ワッシャが変形することで、ボールと上レースおよび下レースの接触荷重が大きくなることを抑制し、上レースと下レースの塑性変形を防止して、軸受装置の信頼性を向上することができる。

第６の発明は、第１の発明から第４の発明のいずれか一つの発明において、前記支持部材を、前記シャフトの主軸部を囲むように配置された複数のコイルバネとしたものである。

かかる構成とすることにより、軸受装置の下レースを複数の面で支持するため、軸受装置を主軸受のスラスト面へ安定して取り付けることができる。また、前記軸受装置にスラスト方向の大きな荷重が作用した場合であっても、個々のコイルバネがスラスト荷重に相応して変形するため、ボールと上レースおよび下レースの接触荷重が大きくなることを抑制し、上レースと下レースの塑性変形を防止して、軸受装置の信頼性を向上することができる。

第７の発明は、第６の発明において、前記複数のコイルバネを取り付ける環状部材を設け、前記環状部材のスラスト面に、前記コイルバネを所定間隔ごとに固定し、前記環状部材を、前記主軸受のスラスト面に配置したものである。

かかる構成とすることにより、予め組み立てた支持部材の前記主軸受のスラスト面への取り付け作業が容易となり、またコイルバネの配置も安定したものとなり、作業性を向上することができる。

さらに、複数のコイルバネを用いることで変形による局所的な応力集中を避けた設計が容易になり、繰り返しの変形作用に対する耐久性を高めることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。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である。図２は、同実施の形態１における密閉型圧縮機の図１のＡ部における通常時の拡大図である。図３は、同実施の形態１における密閉型圧縮機の図１のＡ部におけるスラスト荷重が作用した状態を示す拡大図である。図４（ａ）は、同実施の形態１における密閉型圧縮機の支持部材の正面図、図４（ｂ）は、同図４（ａ）のＸ−Ｘ線による断面図である。図５は、同実施の形態１における軸受装置の異なる構成を示す図３相当図である。

図１および図２において、密閉容器２の内底部には、潤滑油４が貯留されている。また、密閉容器２の内部には、圧縮機本体６がサスペンションスプリング８を介して懸架配置されている。さらに、密閉容器２内には、温暖化係数の低い冷媒であるＲ６００ａ（イソブタン）が充填されている。

圧縮機本体６は、電動要素１０と、これによって駆動される圧縮要素１２を主体に構成され、密閉容器２には電動要素１０に電源を供給するための電源端子１３が取り付けられている。

まず、電動要素１０について説明する。

電動要素１０は、薄板を積層した鉄心に銅線を巻回することにより形成される固定子１４と、固定子１４の内径側に配置される回転子１６を備え、固定子１４の巻線が、導線（図示せず）を介し、電源端子１３を経由して圧縮機外の電源（図示せず）に接続されている。

次に、圧縮要素１２について説明する。

圧縮要素１２は、電動要素１０の上方に配設され、圧縮要素１２を構成するシャフト１８は、主軸部２０と、主軸部２０に設けられたフランジ部７４を介して主軸部２０と平行に偏心軸部２２を備えている。また、主軸部２０には、回転子１６が固定されている。

シリンダブロック２４は、円筒形の内面を有する主軸受２６を備え、主軸受２６に、主軸部２０が回転自在な状態で挿入され、後述する軸受装置７６と支持部材７２を介して支持されている。したがって、圧縮要素１２は、偏心軸部２２に作用した荷重を、偏心軸部２２の下側に配置された主軸部２０と主軸受２６で支持する片持ち軸受の構成になっている。

また、シャフト１８は、主軸部２０の表面に設けた螺旋状の溝等からなる給油機構２８を備えている。

さらに、シリンダブロック２４は、円筒状の穴部であるシリンダ３４を備えており、ピストン３０がシリンダ３４に往復自在に挿入されている。

連結手段３６は、両端に設けた穴部が、それぞれピストン３０に取付けられたピストンピン３８と偏心軸部２２に嵌挿されることで、偏心軸部２２とピストン３０を連結している。

シリンダ３４端面には、バルブプレート４６が取り付けられ、シリンダ３４およびピストン３０とともに圧縮室４８を形成している。さらに、バルブプレート４６を覆って蓋をするようにシリンダヘッド５０が固定されている。吸入マフラ５２は、ＰＢＴ等の樹脂で成型され、内部に消音空間を形成し、シリンダヘッド５０に取り付けられている。

次に、所謂スラストボールベアリングで構成される軸受装置７６の構成について、図２乃至図４を参照しながら説明する。

主軸受２６の先端部には、主軸受２６の軸心と直角な平面部であるスラスト面６０と、スラスト面６０よりさらに上方に延出し、主軸部２０に対向する内面を有する延出軸受部６２が設けられている。そして、スラスト面６０には、延出軸受部６２を貫通した環状の支持部材７２が配置され、その時支持部材７２の上に環状の軸受装置７６が設けられている。

軸受装置７６は、図２、図３に示すように、下レース７０と、複数のボール６６と、複数のボール６６を環状に配置し、かつ転動可能に保持した環状のホルダー部６８と、ボール６６の上に配置され、かつシャフト１８のフランジ部７４の摺動面７４ａと当接する環状の上レース６４を備えた構成となっている。

ここで、上レース６４の板厚ｔ１は、下レース７０の板厚ｔ２よりも厚く設定されている。また、上レース６４は、その内径が、延出軸受部６２の先端面６２ａ上に位置する寸法に形成されている。

上レース６４および下レース７０は、金属製の平板であり、望ましくは熱処理を行ったバネ鋼等で形成され、上下の面が平行で、かつ表面は平滑に仕上げられている。また、ホルダー部６８は、ポリアミド等の樹脂材料で形成され、環状の形状をなし、ボール６６が転動自在に収納される複数の穴部（図示せず）を有している。

支持部材７２は、図４に示すように、バネ用鋼の薄い平板を成型した環状の波ワッシャであり、環状の金属板を、平面部７２ａを基準に湾曲しながら図中下側へ突出する下側突出部７２ｂと、湾曲しながら図中上側へ突出する上側突出部７２ｃ、を設けたものである。これらの突出部７２ｂ、７２ｃは、同じ半径の曲面で、かつ配置順が交互となるように形成され、下側突出部７２ｂの頂点を結ぶ線ｘと、上側突出部７２ｃの頂点を結ぶ線ｙが直角になるように配置されている。

そして、スラスト面６０の上において、支持部材７２、下レース７０、ボール６６、上レース６４の順で、かつ互いに接した状態で積み重なり、上レース６４の上面に、シャフト１８のフランジ部７４が当接している。

したがって、支持部材７２は、スラスト面６０とは二箇所の下側突出部７２ｂで接し、下レース７０とは二箇所の上側突出部７２ｃで接している
上記構成からなる軸受装置７６を密閉型圧縮機へ組み付けた状態は、支持部材７２に、軸受装置７６を介して、シャフト１８や回転子１６等の荷重がスラスト方向に作用する構成となる。また、運転時には、電動要素１０の軸方向（スラスト方向）の荷重Ｙ［Ｎ］を受け、さらに落下時には、より大きな軸方向の荷重Ｘ［Ｎ］を受ける構成となる。

支持部材７２は、重力方向（スラスト方向）にバネ性を有しており、これらの推力により自然長に比べ、高さが低くなる。加えて、一般に各部品寸法には公差が設けられており、運転時に荷重Ｙ［Ｎ］を受ける状態において、図２に示すように、上レース６４と延出軸受部６２の先端面６２ａの間には、最小ｄｍｉｎ［ｍｍ］〜最大ｄｍａｘ［ｍｍ］の範囲で隙間ｄが形成されるように、各部品の寸法が設定されている。

そして、支持部材７２のバネ特性は、Ｙ／ｄｍｉｎ［Ｎ／ｍｍ］以上で、Ｘ／ｄｍａｘ［Ｎ／ｍｍ］以下の範囲内において、最大隙間ｄｍａｘ［ｍｍ］以上スラスト方向に撓むように設定されている。

以上のように構成された密閉型圧縮機において、以下その動作、作用を説明する。

電源端子１３より電動要素１０に通電されると、固定子１４に発生する磁界により、回転子１６がシャフト１８とともに回転する。主軸部２０の回転に伴う偏心軸部２２の偏心回転（旋回運動）は、連結手段３６によって往復運動に変換され、ピストン３０をシリンダ３４内で往復運動させる。そして、圧縮室４８が容積変化することで、密閉容器２内の冷媒を圧縮室４８内に吸入し、圧縮する圧縮動作を行う。

この圧縮動作に伴う吸入行程において、密閉容器２内の冷媒は、吸入マフラ５２を介して圧縮室４８内へ間欠的に吸入される。そして、圧縮室４８内で圧縮された高温高圧の冷媒は、吐出配管（図示せず）等を経由して密閉容器２から冷凍サイクル（図示せず）へ送られる。

また、シャフト１８の下端は、潤滑油４に浸漬しており、シャフト１８が回転することによって、潤滑油４が給油機構２８により圧縮要素１２の各部に供給され、摺動部の潤滑を行う。

次に、軸受装置７６の動作、作用について説明する。

軸受装置７６は、図２、図３に示すように、同じ大きさのボール６６を、平らな上レース６４と下レース７０の間に複数配置して、それぞれを点接触の状態で転がるようにすることで、摩擦を非常に小さくするものであり、摺動損失の低減により圧縮機の効率が向上できる。

したがって、密閉型圧縮機の運転時における軸受装置７６は、図２に示すように延出軸受部６２の先端面６２ａと上レース６４の間に、所定の隙間ｄを確保した状態にあり、この状態でシャフト１８は回転している。

しかし、軸受装置７６に荷重がかかり、上レース６４や下レース７０に塑性変形を生じると、寿命が著しく低下し、効率が下がる等の問題が生じる。

軸受装置７６に荷重がかかる状況として、大きく分けて二通りの状況が挙げられる。

第一の状況は、密閉型圧縮機を落下させた場合である。

落下に伴う荷重は、運転時や輸送時の振動等と比べ、通常密閉型圧縮機を扱う際にかかり得る最大荷重といえる。落下時に、軸受装置７６にかかる荷重Ｘ［Ｎ］は、試験機等で測定可能であり、４００Ｎ〜５００Ｎ程度で、上レース６４と延出軸受部６２の先端面６２ａで形成される隙間ｄが、最大隙間ｄｍａｘ［ｍｍ］の時に最も厳しい状況となる。

しかしながら、支持部材７２は、Ｘ／ｄｍａｘ［Ｎ／ｍｍ］より小さいスラスト荷重で最大隙間ｄｍａｘ［ｍｍ］以上撓むバネ特性を有しているため、落下の際には、図３に示すように隙間ｄが０（零）（最小隙間ｄｍｉｎ［ｍｍ］）になり、延出軸受部６２の先端面６２ａと上レース６４が接触して落下の荷重を受け止める。したがって、軸受装置７６（上レース６４、ボール６６、あるいは下レース７０）の塑性変形を防止することができる。

第二の状況は、密閉型圧縮機の運転時である。

運転時において、軸受装置７６にかかる荷重は、電動要素１０の軸方向（スラスト方向）の荷重Ｙ［Ｎ］であり、その大きさは、一般的な冷蔵庫用の密閉型圧縮機で１０〜２０Ｎ程度であり、これは、試験機等で測定可能である。

ここで問題になるのは、支持部材７２のバネ特性が柔らかすぎて、１０〜２０Ｎの荷重で、支持部材７２が、上レース６４と延出軸受部６２の先端面６２ａで形成される隙間ｄの最小隙間ｄｍｉｎ［ｍｍ］分撓み、その結果、運転時に延出軸受部６２の先端面６２ａと上レース６４が接触し、軸受装置７６の摺動損失低減効果を無効にしてしまうことである。

しかしながら、本実施の形態１においては、支持部材７２のバネ特性を、Ｙ／ｄｍｉｎ［Ｎ／ｍｍ］以上と設定しているため、図３に示すように運転時に隙間ｄが０（零）になることはなく、常に良好な摺動状態が維持でき、摩擦の増加が少なく、性能を維持することができる。

以上のように、スラスト荷重がＸからＹの範囲（Ｘ＞Ｙ）における支持部材７２のバネ特性を、Ｙ／ｄｍｉｎ［Ｎ／ｍｍ］以上で、Ｘ／ｄｍａｘ［Ｎ／ｍｍ］以下の範囲内において、最大隙間ｄｍａｘ［ｍｍ］以上撓むように設定することで、運転時のスラスト荷重
Ｙ、あるいは落下時のスラスト荷重Ｘにより、軸受装置７６の塑性変形を防止することができ、常に良好な摺動状態を維持することができる。

さらに、ボール６６と上レース６４および下レース７０の接触部の表面の損傷や、接触荷重が不安定になることによる騒音振動の発生を防止し、低騒音を維持することができるものである。

また、密閉型圧縮機の構成と、支持部材７２のバネ特性を定義しているので、能力違いの圧縮機へも容易に実施することができる。

さらに、上レース６４の板厚ｔ１を、下レース７０の板厚ｔ２よりも厚く設定しているため、瞬間的に作用する延出軸受部６２の先端面６２ａとの衝突に対する耐久性を確保することができる。その結果、軸受装置７６の耐久性を確保し、圧縮機の信頼性を高めることができる。

なお、本実施の形態１においては、支持部材７２に形成した上側突出部７２ｃと、下側突出部７２ｂをそれぞれ二対としたが、それ以上の数を形成することも可能であり、同様の作用効果が期待できる。

また、本実施の形態１においては、軸受装置７６を、所謂スラストボールベアリングの構成としたが、ボール６６をローラとし、スラスト荷重を受ける所謂スラストローラーベアリングであっても同様に実施することができ、同様の作用効果が期待できる。

さらに、本実施の形態１においては、圧縮要素１２を電動要素１０の上側に配置した密閉型圧縮機について説明したが、圧縮要素１２を電動要素１０の下側に配置した構成の密閉型圧縮機にも同様に実施することができる。この場合、軸受装置７６は、回転子１６と主軸受２６における上端の間に配置することとなる。

なお、図５に示すように、軸受装置７６を構成する上レース６４の内径周縁から、直径方向に延出する切欠き状の給油溝６４ａを適宜設けることにより、潤滑油４による延出軸受部６２と、上レース６４および下レース７０等で形成される各摺動部の潤滑を行うことができ、軸受装置７６の信頼性をさらに高めることができる。

（実施の形態２）
図６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である。図７は、同実施の形態２における密閉型圧縮機の図６のＢ部における通常時の拡大図である。図８は、同実施の形態２における密閉型圧縮機の図６のＢ部におけるスラスト荷重が作用した状態を示す拡大図である。図９は、同実施の形態２における支持部材の異なる構成を示す斜視図である。

ここで、先の実施の形態１と同一の構成要件については、実施の形態１と同一の符号を付して詳細な説明を割愛し、実施の形態１と異なる内容を主体に説明する。

図６および図７において、先の実施の形態１と異なる構成は、主軸受２６に設けられたスラスト面６０と軸受装置７６の間に介在する支持部材９０の構成である。

支持部材９０は、線材をコイル状に形成し、弾性を有するように加工された弾性体（コイルバネ）を６個用い、延出軸受部６２を囲うように６０度間隔で配置したものである。

そして、スラスト面６０の上において、図７、図８に示すように、支持部材９０、下レ
ース７０、ボール６６、上レース６４の順で、かつ互いに接した状態で積み重なり、上レース６４の上面に、シャフト１８のフランジ部７４が当接している。

上記構成からなる軸受装置７６を密閉型圧縮機へ組み付けた状態は、支持部材９０に、軸受装置７６を介して、シャフト１８や回転子１６等の荷重がスラスト方向に作用する構成となる。また、運転時には、電動要素１０の軸方向（スラスト方向）の荷重Ｙ［Ｎ］を受け、さらに落下時には、より大きな軸方向の荷重Ｘ［Ｎ］を受けることになる。

支持部材９０は、重力方向（スラスト方向）にバネ性を有しており、これらの推力により自然長に比べ、高さが低くなる。加えて、実施の形態１と同様に、運転時に荷重Ｙ［Ｎ］を受ける状態においては、図７に示すように、上レース６４と延出軸受部６２の先端面６２ａの間に、最小隙間ｄｍｉｎ［ｍｍ］〜最大隙間ｄｍａｘ［ｍｍ］の範囲で隙間ｄが形成されるように、各各部品の寸法が設定されている。

そして、支持部材９０のバネ特性は、実施の形態１と同様に、Ｙ／ｄｍｉｎ［Ｎ／ｍｍ］以上で、Ｘ／ｄｍａｘ［Ｎ／ｍｍ］以下の範囲内において、最大隙間ｄｍａｘ［ｍｍ］以上スラスト方向に撓むように設定されている。

以上のように構成された密閉型圧縮機において、以下その動作、作用を説明する。

電源端子１３からの通電により電動要素１０が回転すると、主軸部２０の回転に伴う偏心軸部２２の偏心回転（旋回運動）は、連結手段３６によって往復運動に変換され、ピストン３０をシリンダ３４内で往復運動させる。そして、圧縮室４８が容積変化することで、密閉容器２内の冷媒を圧縮室４８内に吸入し、圧縮する圧縮動作を行い、圧縮室４８内で圧縮された後、高温高圧の冷媒となって吐出配管等を経由し、密閉容器２から冷凍サイクル（図示せず）へ送られる。

また、実施の形態１と同様に、シャフト１８の下端より給油機構２８を介して潤滑油４が圧縮要素１２の各部に供給され、摺動部の潤滑を行う。

次に、軸受装置７６の動作、作用について説明する。

密閉型圧縮機の通常運転時における軸受装置７６は、図７の状態にある。

すなわち、運転時において軸受装置７６にかかるスラスト荷重は、実施の形態１で説明したように、電動要素１０の荷重Ｙ［Ｎ］（通常１０〜２０Ｎ程度）であるが、本実施の形態２においては、支持部材９０のバネ特性を、Ｙ／ｄｍｉｎ［Ｎ／ｍｍ］以上と設定しているため、図７に示すように運転時に隙間ｄが０（零）（最小隙間ｄｍｉｎ［ｍｍ］）になることはない。

したがって、シャフト１８は、延出軸受部６２の先端面６２ａと上レース６４の間に、所定の隙間ｄを形成した状態で回転している。この状態は、摩擦が非常に小さく、摺動損失の低減により、圧縮機の効率を維持することができる。

さらに、上レース６４の板厚ｔ１を、下レース７０の板厚ｔ２よりも厚く設定しているため、瞬間的に作用する延出軸受部６２の先端面６２ａとの衝突に対する耐久性を確保することができる。その結果、軸受装置７６の耐久性を確保し、実施の形態１と同様に、圧縮機の信頼性を高めることができる。

また、落下等により、密閉型圧縮機に、スラスト方向の大きな荷重Ｘ［Ｎ］（一般的に
、４００Ｎ〜５００Ｎ程度）が作用すると、図８に示すように延出軸受部６２の先端面６２ａと上レース６４で形成される隙間ｄが０（零）になり、延出軸受部６２の先端面６２ａと上レース６４が当接し、スラスト荷重を受け止めるため、実施の形態１と同様に軸受装置７６の塑性変形を防止することができる。

さらにボール６６と上レース６４および下レース７０の接触部の表面の損傷や、接触荷重が不安定になることによる騒音振動の発生を防止し、低騒音を維持することができる。

また密閉型圧縮機の構成と、支持部材９０のバネ特性を定義することにより、能力違いの圧縮機へも容易に実施することができる。

さらに、上レース６４の構成を、実施の形態１の図５で説明したように、内径周縁から、直径方向に延出する切欠き状の給油溝６４ａを適宜設けることにより、実施の形態１と同様に、潤滑油４による延出軸受部６２と、上レース６４および下レース７０等で形成される各摺動部の潤滑を行うことができ、軸受装置７６の信頼性をさらに高めることができる。

また、支持部材９０のスラスト面６０への配置組立てにおいて、図９に示すように、予め環状の基板９１に支持部材９０の一端を固定し、その基板９１をスラスト面６０へ配置する構成とすることにより、組立作業性を向上することができる。ここで、基板９１と支持部材９０の固定は、かしめ固定、溶接、ねじ止め等の適宜周知の固定手段で行うことができる。

なお、本実施の形態２においては、支持部材９０として、コイル状の弾性体（コイルバネ）を６個、６０度の等間隔で配置したが、６個以上、あるいは６個以下の配置構成としても同様に実施可能であり、また、等間隔に配置せずに、作用するスラスト荷重の偏りに応じて支持部材９０を配置してもよい。加えて、コイル状の弾性体であれば、樹脂製であっても金属製であってもよく、材質が限定されるものではない。

また、支持部材９０としてコイル状を採用した例で説明したが、定義したバネ性をもつ支持部材であれば、他の構造でも実施可能である。

さらに、本実施の形態２においては、圧縮要素１２を電動要素１０の上側に配置した密閉型圧縮機について説明したが、圧縮要素を電動要素の下側に配置した構成の密閉型圧縮機にも同様に実施することができる。この場合、軸受装置７６は、回転子１６と主軸受２６における上端の間に配置することとなる。

以上のように、本発明にかかる密閉型圧縮機は、所謂スラストボールベアリングの構成を具備した軸受装置を用いて、スラスト荷重が作用する軸受装置の性能と信頼性を維持することができ、家庭用の電気冷蔵庫、あるいはエアーコンディショナーに限らず、自動販売機等の業務用冷凍機器、さらには、産業用の冷凍装置等に広く適用できる。

２ 密閉容器
４ 潤滑油
１０ 電動要素
１２ 圧縮要素
１４ 固定子
１６ 回転子
１８ シャフト
２０ 主軸部
２２ 偏心軸部
２４ シリンダブロック
２６ 主軸受
３０ ピストン
３６ 連結手段
４８ 圧縮室
６０ スラスト面
６２ 延出軸受部
６２ａ 先端面
６４ 上レース
６４ａ 給油溝
６６ ボール
６８ ホルダー部
７０ 下レース
７２ 支持部材
７２ｂ 下側突出部
７２ｃ 上側突出部
７４ フランジ部
７６ 軸受装置
９０ 支持部材
ｄ 隙間

Claims (6)

1. 潤滑油を貯溜した密閉容器内に、冷媒を圧縮する圧縮要素と前記圧縮要素を駆動する電動要素で構成される電動圧縮要素を収納し、前記圧縮要素を、前記電動圧縮要素と連結され、かつ主軸部とフランジ部を介して前記主軸部に連結された偏心軸部を有するシャフトと、圧縮室を備えたシリンダブロックと、前記偏心軸部の旋回運動を往復運動に変換する連結手段と、前記連結手段と連結され、かつ前記圧縮室内で往復運動するピストンと、前記シリンダブロックに設けられ、かつ前記主軸部を軸支する主軸受と、前記主軸受のスラスト面より軸方向に延出する延出軸受部を備えた構成とし、さらに、前記延出軸受部を貫通し、前記主軸受のスラスト面に載置された環状の軸受装置と、前記主軸受のスラスト面と前記軸受装置の間に設けられ、かつスラスト方向の荷重を受けるバネ性を備えた支持部材を設け、前記軸受装置を、前記支持部材に載置された環状の下レースと、複数のボールと、前記複数のボールを環状に配置し、かつ転動可能に保持した環状のホルダー部と、前記ボールの上に配置され、かつ前記フランジ部の摺動面と当接する環状の上レースを備えた構成とし、さらに前記支持部材の高さ寸法を、前記延出軸受部の先端面と前記上レースの下面との間に所定寸法の隙間を形成し、所定値以上のスラスト荷重が作用した時に前記隙間が零となる寸法とし、さらに、前記上レースの内径を、前記延出軸受部の先端面上に位置する寸法とした密閉型圧縮機。
2. 前記軸受装置を構成する上レースの板厚を、前記下レースの板厚よりも厚くした請求項１に記載の密閉型圧縮機。
3. 前記上レースにおける前記延出軸受部先端面と当接する面に、前記上レースの内径縁から外径方向に延びる給油溝を設けた請求項１または２に記載の密閉型圧縮機。
4. 前記上レースにおける前記延出軸受部先端面との隙間寸法を、最大ｄｍａｘ［ｍｍ］、最小ｄｍｉｎ［ｍｍ］とし、さらに落下等に伴って前記支持部材にかかるスラスト荷重をＸ［Ｎ］、運転時に前記支持部材にかかるスラスト荷重をＹ［Ｎ］（Ｘ＞Ｙ）とした場合の前記支持部材のバネ性を、Ｙ／ｄｍｉｎ［Ｎ／ｍｍ］以上で、Ｘ／ｄｍａｘ［Ｎ／ｍｍ］以下の範囲内において、最大寸法ｄｍａｘ［ｍｍ］以上撓むように設定した請求項１から３のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。
5. 前記支持部材を、少なくとも前記下レース側のスラスト面に湾曲しながら突出する複数の突出部を具備した環状の波ワッシャとした請求項１から４のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。
6. 前記支持部材を、前記シャフトの主軸部を囲むように配置された複数のコイルバネとした請求項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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