JP5945683B2 - 密閉型圧縮機およびこれを備えた冷凍装置 - Google Patents

Description

本発明は、密閉型圧縮機の軸受の改良に関するものである。

近年、地球環境に対する要求から家庭用冷蔵庫やエアコンは、ますます省エネ化への動きが加速されている。

従来の密閉型圧縮機としては、主軸部に設けた同心穴等からなる給油機構を備えることで、潤滑油の供給量を増やし、潤滑性能を向上したものがある（例えば、特許文献１参照）。また、片持ち軸受の片当りを防止するため、軸受の端部と摺動する主軸表面の径を小さくした傾斜部を設けたものがある（例えば、特許文献２参照）。

以下、図面を参照しながら上記従来技術の密閉型圧縮機について説明する。なお以下の説明において、上下の関係は、密閉型圧縮機を正規の姿勢に設置した状態を基準としている。

図１５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１６は、同密閉型圧縮機における回転子取付け部近傍の拡大図である。

図１５および図１６において、密閉容器２の底部には潤滑油４を貯留しており、圧縮機本体６は、サスペンションスプリング８によって密閉容器２に対して弾性的に支持されている。

圧縮機本体６は、電動要素１０と、電動要素１０の上方に配設される圧縮要素１２から構成されている。電動要素１０は、固定子１４および回転子１６とから構成されている。

圧縮要素１２のシャフト１８は、主軸部２０と、主軸部２０の上側に延出する偏心軸部２２を備えており、主軸部２０は、シリンダブロック２４の主軸受２６に挿入されている。

主軸部２０の外径面には、主軸受２６の内径よりわずかに１０〜２０μｍ程度小さい直径を有する上摺動部５０、および下摺動部５２と、上摺動部５０と下摺動部５２の間に形成され、直径が上摺動部５０や下摺動部５２より２００μｍ程度小さい中抜き部５４が配置されている。そして、偏心軸部２２に作用する圧縮荷重等を、主軸受２６と上摺動部５０、および下摺動部５２との間に発生する油膜圧力で支持する片持ちの滑り軸受の構成となっている。

主軸部２０は、各部摺動部への給油を行うため、内部に主軸部２０の外径面と同心の円筒状の穴部５８を有し、穴部５８の上端８０は、下摺動部５２の長さの中間に位置している。また、この穴部５８の上端８０から、径方向外側の下摺動部５２表面に連通する連通孔６０と、円盤状に形成され、その中心部に穴部５８より小径の孔を有し、穴部５８の開口端に装着された絞り部６４と、絞り部６４の上部に隣接して穴部５８内に圧入、固定された板体である攪拌子６６で構成されている。

主軸受２６の下部は、回転子１６に設けた円筒状の凹部１６ａに収納され、主軸受２６の下端と回転子１６の凹部１６ａの底部１６ｂとは、０．３ｍｍ程度の隙間を介して対向している。

図１９は、特許文献２に記載された従来の密閉型圧縮機の縦断面図、図２０は、特許文献２に記載された従来の密閉型圧縮機の要部断面図である。

図１９および図２０において、シャフト１８の主軸部２０の外表面が一定の外径を有する円筒部８６と、円筒部８６に比べて外径が小さい傾斜面７０とからなり、傾斜面７０は、ピストン３０に作用する荷重が最大となるシャフト１８の回転角の範囲において、圧縮機構部側の集中荷重部に配置されたものである。

以上のように構成された従来の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１０に通電されると、回転子１６は回転し、これに伴ってシャフト１８も回転し、圧縮要素１２は所定の圧縮動作を行う。

特開２００９−２７０５５１号公報 特開平７−４３５５号公報

しかしながら、特許文献１に記載された従来の構成では、主軸部２０に回転子１６が嵌合されることにより、主軸部２０が変形し、主軸部２０と主軸受２６の間の潤滑状態に悪影響を与える。

以下、図１７および図１８を用いて、従来の摺動部の状態について説明する。

図１７は、回転子１６が主軸部２０に嵌合されることによる変形と、荷重を受けた際のシャフト１８の傾きの状態を模式的に示したものである。

図１７において、内部に穴部５８を有し、薄肉形状となった主軸部２０に回転子１６が焼嵌め等の方法で嵌合されることにより、回転子１６と接している主軸部２０の外径が縮小するように変形している。この主軸部２０の外径部の変形は、穴部５８の周囲の薄肉部の範囲で発生し、穴部５８の上端８０（図１６）の外径側の下摺動部５２内に変形部の終端２０ａが位置する。そして、回転子１６から離れるほど、直径が拡大し、終端２０ａで元の外径になる。

変形部の終端２０ａと、回転子１６の嵌合部との距離は、概ね下摺動部５２の摺動幅の半分と小さく、この狭い範囲で径変化が発生するため、変形部は大きく傾斜することになる。

片持ち軸受では、荷重が作用するとクリアランス内で、主軸部２０が傾斜するが、回転子１６を嵌合したことによる変形部の傾斜は、主軸の傾きより大きい。その結果、図１７に示すように、下摺動部５２においては、変形の終端２０ａが最も主軸受２６に近接した油膜が薄い部分となり、終端２０ａより下側では隙間が大きくなる。

図１８は、下摺動部５２の油膜発生状態を模式的に示したものである。

図１８に示すように、変形部の終端２０ａでは隙間が小さく発生するため、油膜圧力７２が最大となる。一方、終端２０ａの上側および下側は、隙間が大きく発生する油膜圧力
が小さい。この結果、全体としては発生する油膜圧力が小さいので、変形部の終端２０ａ近傍の油膜厚さが薄くなり、終端２０ａで局所的な金属接触が発生しやすくなり、摺動損失の増加による効率低下や摩耗等の発生による信頼性の低下が生じるという課題を有している。

また、特許文献２に記載された構成のように、圧縮機構部側の集中荷重部に傾斜面７０を形成した場合でも、回転子１６を嵌合した際の主軸部２０の下摺動部５２の変形という課題を解消することはできないので、下摺動部５２に局所的な金属接触が起こりやすいという課題に変わりはない。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、回転子の嵌合に起因する主軸部の下摺動部の局所的な金属接触の発生を防止し、摺動損失を低減して効率を向上するとともに、摩耗の発生を防止し、信頼性を向上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、回転子が嵌合されることに伴う主軸部の下摺動部の変形を緩和する変形緩和手段を有するとともに、変形緩和手段を、主軸部の内部に設けた穴部の上端を中抜き部の位置まで配置することで構成したものである。

これにより、回転子が嵌合されることによる主軸部の変形に起因する主軸受と、主軸部の局所的な金属接触の発生を防止するという作用を有する。

本発明の密閉型圧縮機は、摺動部での局所的な金属接触の発生を防止し、摩擦を小さくすることで、入力を低減し、効率を向上することができるとともに、局所的な金属接触に起因する主軸摺動部での傷つきや摩耗の発生を抑制し、信頼性を向上することができる。

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における要部断面図 同実施の形態１における変形状態を示す模式図 同実施の形態１の摺動部の油膜圧力を示す模式図 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における要部断面図 同実施の形態２における変形状態を示す模式図 同実施の形態２の摺動部の油膜圧力を示す模式図 本発明の実施の形態３における密閉型圧縮機の縦断面図 同実施の形態３における要部断面図 同実施の形態３における変形状態を示す模式図 本発明の実施の形態４における密閉型圧縮機の縦断面図 同実施の形態４における要部断面図 同実施の形態４における変形状態を示す模式図 従来例を示す密閉型圧縮機の縦断面図 同密閉型圧縮機の要部断面図 同密閉型圧縮機の摺動部の変形状態を示す模式図 同密閉型圧縮機の摺動部の油膜圧力を示す模式図 異なる従来例を示す密閉型圧縮機の縦断面図 同密閉型圧縮機の要部断面図

第１の発明は、潤滑油を貯溜した密閉容器内に、固定子と回転子を備えた電動要素と、前記電動要素の上方に配置された圧縮要素を収容し、前記圧縮要素を、内部に外径面と同心の円筒状の穴部を有し、外径面に前記回転子が嵌合された主軸部と偏心軸部を有するシャフトと、シリンダを備えたシリンダブロックと、前記シリンダの内部に往復動可能に挿設されたピストンと、前記ピストンと前記偏心軸部とを連結する連結手段と、前記シリンダブロックに形成され、前記シャフトの前記主軸部を軸支する主軸受を備えた構成とし、前記主軸部の外径面には、上摺動部と、下摺動部と、前記上摺動部と前記下摺動部との間で、前記上摺動部と前記下摺動部より直径が小さい中抜き部と、が配置され、前記穴部を有することにより、前記下摺動部の一部は、薄肉の筒状であり、圧縮動作に伴う荷重が前記シャフトに作用した際に、前記主軸部が前記主軸受の内部で傾斜したものであって、前記回転子が嵌合されることに伴う前記主軸部の前記下摺動部の変形を緩和する変形緩和手段を設け、前記変形緩和手段を、前記主軸部の内部に設けた穴部の上端を中抜き部の位置まで配置することで構成したものである。

かかる構成とすることにより、回転子の嵌合によって発生した変形による摺動部での局所的な金属接触の発生を防止し、摺動部の摩擦を小さくすることで、入力を低減し、効率を向上するとともに、摺動部での摩耗の発生を抑制し、信頼性を向上することができる。
また、かかる構成とすることで、前記回転子の嵌合による主軸部の下摺動部の変形の範囲が下摺動部全体を含むようにでき、下摺動部の変形による傾斜を緩やかにして、摺動部での局所的な金属接触の発生を防止することができる。その結果、摺動部の摩擦を小さくすることで、第１または第２の発明の効果に加えてさらに入力を低減し、効率を向上することができる。また、摺動部での摩耗の発生を抑制し、信頼性を向上することができるとともに、回転子の主軸部への嵌合部の幅を極端に小さくしなくても、変形による摺動面の傾斜を緩やかにでき、回転子の嵌合による主軸部への固定を確実にして回転子の脱落を防止し、信頼性を向上することができる。

第２の発明は、第１の発明において、前記変形緩和手段を、回転子の主軸部との嵌合面の上部に設けた内径拡大部としたものである。

かかることにより、前記回転子との嵌合部を、主軸部の下摺動部から離すことにより、変形による下摺動部の摺動面の傾斜を緩やかにして、摺動部での局所的な金属接触の発生を防止することができる。その結果、摺動部の摩擦を小さくすることで入力を低減し、効率を向上するとともに、摺動部での摩耗の発生を抑制し、信頼性を向上することができる。

第３の発明は、第１の発明において、前記変形緩和手段を、前記シャフトは鉄であるとともに、前記回転子と主軸部の間に配置した少なくとも鉄よりも剛性が低い低剛性部材としたものである。

かかることにより、回転子の嵌合の際、低剛性部材が変形する一方、主軸部の変形が軽微となり、変形による下摺動部の摺動面の傾斜を緩やかにし、摺動部での局所的な金属接触の発生を防止することができる。その結果、摺動部の摩擦を小さくすることができ、入力を低減して効率を向上するとともに、摺動部での摩耗の発生を抑制し、信頼性を向上することができる。

第４の発明は、第１の発明において、前記変形緩和手段を、前記主軸部に回転子が嵌合される位置と下摺動部の間の主軸部外表面に設けた円周溝を備える構成としたものである。

かかる構成とすることにより、前記回転子を主軸部に嵌合する際に、前記円周溝の上側の主軸部の変形が軽減されるため、下摺動部の変形による傾斜を緩やかにして、摺動部での局所的な金属接触の発生を防止することができる。その結果、摺動部の摩擦を小さくすることができ、入力を低減して効率を向上するとともに、摺動部での摩耗の発生を抑制し、信頼性を向上することができる。
第５の発明は、第１の発明において、前記下摺動部は、外径が前記回転子に近づく方向に徐々に小さくなる傾斜面を有するものである。
第６の発明は、第１から第５のいずれかの発明の密閉型圧縮機を備えた冷凍装置である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。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、同実施の形態１における密閉型圧縮機の要部断面図である。

図１、図２において、密閉容器１０２の内部には、底部に潤滑油１０４を貯留し、また、圧縮機本体１０６がサスペンションスプリング１０８により、内部懸架されている。また、密閉容器１０２には、温暖化係数の低い冷媒であるＲ６００ａ（イソブタン）が充填されている。

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

まず、電動要素１１０について説明する。

電動要素１１０は、鋼板を積層した鉄心と巻線を有する固定子１１４と、固定子１１４の内径側に配置された回転子１１６を備えており、固定子１１４の巻線が、電源端子１１３を経由して密閉型圧縮機外の電源（図示せず）と導線により接続されている。

次に、圧縮要素１１２について説明する。

圧縮要素１１２は、電動要素１１０の上方に配設されている。そして、圧縮要素１１２を構成するシャフト１１８は、主軸部１２０と、主軸部１２０上端から延出し、主軸部１２０と平行な偏心軸部１２２を備えている。また、主軸部１２０は、内部に外径と同心の穴部１５８を有し、外径面に回転子１１６が焼嵌め等の方法で固定されている。

シリンダブロック１２４は、円筒形の内面を有する主軸受１２６を備え、主軸受１２６に主軸部１２０が回転自在な状態で挿入されることでシャフト１１８が支持されている。そして、圧縮要素１１２は、偏心軸部１２２に作用した荷重を、偏心軸部１２２の下側に配置された主軸部１２０と主軸受１２６で支持する片持ち軸受の構成になっている。

また、シリンダブロック１２４は、円筒状の穴部であるシリンダ１３４を備えており、ピストン１３０がシリンダ１３４に往復自在に挿入されている。

さらに、連結手段１３６は、両端に設けた穴部が、ピストン１３０に取り付けられたピストンピン１３８と偏心軸部１２２にそれぞれ嵌挿されることで、偏心軸部１２２とピストン１３０とを連結している。

シリンダ１３４の端面には、バルブプレート１４０が取り付けられ、シリンダ１３４およびピストン１３０とともに圧縮室１４２を形成する。さらに、バルブプレート１４０を覆って蓋をするようにシリンダヘッド１４４が固定されている。吸入マフラ１４６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１４４に取り付けられている。

次に、主軸部１２０の詳細について説明する。

主軸部１２０の外径面には、主軸受１２６の内径より１０〜２０μｍ程度小さい直径を有する上摺動部１５０および下摺動部１５２と、上摺動部１５０と下摺動部１５２との間で、上摺動部１５０や下摺動部１５２より直径が２００μｍ程度以上小さい、中抜き部１５４が配置されている。

また、主軸部１２０内部には、外径面と同心の円筒状の穴部１５８が設けられている。そして、穴部１５８の上端１８０には、主軸部１２０表面の下摺動部１５２において、螺旋状の給油溝１７４に連通する連通孔１６０を設けている。主軸部１２０の内部が穴部１５８になっている、下摺動部１５２の中間から下側の部分は、薄肉の筒状の形態をなす。

さらに、シャフト１１８の主軸部１２０の下端は、密閉容器１０２の底部に貯留された潤滑油１０４に浸漬しており、穴部１５８の内部には、円盤状に形成され、その中心部に穴部１５８より小径の孔を有し、穴部１５８の下側の開口端に装着された絞り部（図示せず）と、絞り部の上部に隣接して穴部１５８内に圧入、固定された板体である攪拌子（図示せず）が配置されている。

また、主軸受１２６の下部は、回転子１１６に設けた円筒状の凹部１１６ａに収納され、主軸受１２６の下端と回転子１１６の凹部１１６ａの底部１１６ｂとは、０．１〜１ｍｍ程度の隙間を介して対向している。なお、主軸受１２６の下端と回転子１１６の凹部１１６ａの底部１１６ｂの隙間は、シャフト１１８の位置を規制し、他の部位で望ましくない部品同士の接触の発生を防止するように設定されている。

さらに、回転子１１６は、凹部１１６ａの底部１１６ｂと、主軸部１２０との嵌合面１１６ｃとの間に、変形緩和手段１７６としての内径拡大部１７８を備えている。内径拡大部１７８の内径は、嵌合面１１６ｃより直径で０．２〜１ｍｍ程度大きく、上下方向の幅は１〜５ｍｍ程度の範囲である。

さらに詳述すると、回転子１１６の主軸部１２０との嵌合部は、板厚０．３〜０．５ｍｍの電磁鋼板を積層して構成された鉄心部であり、内径拡大部１７８は、嵌合面１１６ｃより予め内径を大きく打ち抜かれた電磁鋼板を数枚積み重ねる方法で製造される。

以上のように構成された密閉型圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。

電源端子１１３より電動要素１１０に通電されると、固定子１１４に発生する磁界により、回転子１１６はシャフト１１８とともに回転する。主軸部１２０の回転に伴う偏心軸部１２２の偏心回転は、連結手段１３６により変換され、ピストン１３０をシリンダ１３４内で往復運動させる。そして、圧縮室１４２が容積変化することで、密閉容器１０２内の冷媒を圧縮室１４２内に吸入し、圧縮する圧縮動作を行う。

圧縮動作に伴う吸入行程において、密閉容器１０２内の冷媒は、吸入マフラ１４６を介して圧縮室１４２内に間欠的に吸入され、圧縮室１４２内で圧縮された後、高温高圧の冷媒は、吐出配管１４８等を経由して密閉容器１０２から冷凍サイクル（図示せず）へ送られる。

また、シャフト１１８の回転に伴い、絞り部の中央に設けた穴から、穴部１５８内部に導入された潤滑油１０４は、攪拌子によりシャフト１１８と同じ速度で回転し、遠心力が作用することで、穴部１５８内の外周面の上方へ移動する。そして、連通穴１６０から主軸部１２０の給油溝１７４へ供給されることで、主軸受１２６と主軸部１２０の摺動部を
潤滑しながら、さらに上方へ搬送される。

また、圧縮動作に伴う荷重が、連結手段１３６よりシャフト１１８の偏心軸部１２２に作用し、偏心軸部１２２の下側に配置された主軸部１２０と主軸受１２６で、シャフト１１８を支持し、この際、主軸部１２０は、主軸受１２６のクリアランス内で傾斜する。

図３は、シャフト１１８に荷重が作用した際の傾きと、回転子１１６を主軸部１２０へ焼嵌めにより嵌合する場合の変形を模式的に示したものである。

内部に穴部１５８を有し、薄肉形状となった主軸部１２０に回転子１１６が焼嵌め等の方法で嵌合されることにより、回転子１１６と接している主軸部１２０の外径が縮小している。この外径部の変形は、主軸部１２０と回転子１１６の接触部分から主軸部１２０が薄肉形状となっている範囲で続いており、回転子１１６から離れるほど元の外径に近づくことになる。また、この変形範囲の上端は、穴部１５８の上端１８０の外径側に位置する終端１２０ａであり、下摺動部１５２の中間に位置する。

また、この変形範囲の下端は、凹部１１６ａの底部１１６ｂではなく、底部１１６ｂの下方に設けた内径拡大部１７８の下端であり、内径拡大部１７８がない場合に比べ、長い幅で次第に直径が変化することになり、なだらかな傾斜面が形成される。

このように変形した主軸部１２０が、主軸受１２６の内部で傾斜した場合の油膜圧力の状態について、図４を用いて説明する。

図４は、主軸部１２０が主軸受１２６内で傾斜した際の、下摺動部１５２での油膜分布を模式的に示したものである。

図４において、下摺動部１５２には、変形部の終端１２０ａの下側が徐々に外径が小さくなる傾斜面が形成されている。この傾斜面の傾きが、クリアランス内の主軸部１２０の傾きに近いので、変形部は、主軸受１２６内径面とほぼ平行な面を形成し、広い幅で油膜圧力１７２が発生する。その結果、この部位での油膜厚さを大きくすることができ、局所的な金属接触の発生を防止することができる。したがって、摺動損失の増加による効率低下を防止し、また、金属接触の発生も防止できるので、摩耗等の発生による信頼性の低下を防止することができる。

なお、本実施の形態１では、内径拡大部１７８を積層する鉄板の形状を変更することで形成したが、積層後に加工を施して設けてもよい。また、内径拡大部１７８の断面形状を矩形としたが、変形部の傾斜をなだらかにすることを妨げない範囲で、三角形や曲面で形成してもよい。

なお、本実施の形態１では、穴部１５８を主軸部１２０外径と同心としたが、同心でない場合であっても、薄肉部の変形に対しては同様の効果を得ることができる。

（実施の形態２）
図５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６は、同実施の形態２における密閉型圧縮機の要部断面図である。

図５、図６において、密閉容器２０２の内部には、底部に潤滑油２０４を貯留し、また、圧縮機本体２０６がサスペンションスプリング２０８により、内部懸架されている。また、密閉容器２０２には、温暖化係数の低い冷媒であるＲ６００ａ（イソブタン）が充填されている。

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

まず、電動要素２１０について説明する。

電動要素２１０は、鋼板を積層した鉄心と巻線を有する固定子２１４と、固定子２１４の内径側に配置された回転子２１６とを備えており、固定子２１４の巻線が、電源端子２１３を経由して密閉型圧縮機外の電源（図示せず）と導線により接続されている。

次に、圧縮要素２１２について説明する。

圧縮要素２１２は、電動要素２１０の上方に配設されている。そして、圧縮要素２１２を構成するシャフト２１８は、主軸部２２０と、主軸部２２０上端から延出し、主軸部２２０と平行な偏心軸部２２２を備えている。また、主軸部２２０は、内部に外径と同心の穴部２５８を有し、外径面に回転子２１６が焼嵌め等の方法で固定されている。

シリンダブロック２２４は、円筒形の内面を有する主軸受２２６を備え、主軸受２２６に主軸部２２０が回転自在な状態で挿入されることでシャフト２１８が支持されている。そして、圧縮要素２１２は、偏心軸部２２２に作用した荷重を、偏心軸部２２２の下側に配置された主軸部２２０と主軸受２２６で支持する片持ち軸受の構成になっている。

また、シリンダブロック２２４は、円筒状の穴部であるシリンダ２３４を備えており、ピストン２３０がシリンダ２３４に往復自在に挿入されている。

さらに、連結手段２３６は、両端に設けた穴部が、ピストン２３０に取り付けられたピストンピン２３８と偏心軸部２２２にそれぞれ嵌挿されることで、偏心軸部２２２とピストン２３０とを連結している。

シリンダ２３４の端面には、バルブプレート２４０が取り付けられ、シリンダ２３４およびピストン２３０とともに圧縮室２４２を形成する。さらに、バルブプレート２４０を覆って蓋をするようにシリンダヘッド２４４が固定されている。吸入マフラ２４６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２４４に取り付けられている。

次に、主軸部２２０の詳細について説明する。

主軸部２２０の外径面には、主軸受２２６の内径より１０〜２０μｍ程度小さい直径を有する上摺動部２５０および下摺動部２５２と、上摺動部２５０と下摺動部２５２との間で、上摺動部２５０や下摺動部２５２より直径が２００μｍ程度以上小さい、中抜き部２５４が配置されている。

また、主軸部２２０内部には、外径面と同心の円筒状の穴部２５８が設けられている。そして、穴部２５８の上端２８０は、中抜き部２５４の内径側に位置している。

さらに、穴部２５８の下摺動部２５２の内径部から、主軸部２２０の外表面の螺旋状の給油溝２７４に連通する連通孔２６０を設けている。主軸部２２０の内部が穴部２５８になっている、中抜き部２５４の中間から下側の部分、すなわち、下摺動部２５２全体が薄肉の筒状の形態をなす。

また、シャフト２１８の主軸部２２０の下端は、密閉容器２０２の底部に貯留された潤滑油２０４に浸漬しており、穴部２５８の内部には、円盤状に形成され、その中心部に穴部２５８より小径の孔を有し、穴部２５８の下側の開口端に装着された絞り部（図示せず）と、絞り部の上部に隣接して穴部内に圧入、固定された板体である攪拌子（図示せず）が配置されている。

また、主軸受２２６の下部は、回転子２１６に設けた円筒状の凹部２１６ａに収納され、主軸受２２６の下端と回転子２１６の凹部２１６ａの底部２１６ｂとは、０．１〜１ｍｍ程度の隙間を介して対向している。なお、主軸受２２６の下端と回転子２１６の凹部２１６ａの底部２１６ｂの隙間は、シャフト２１８の位置を規制し、他の部位で望ましくない部品同士の接触の発生を防止するように設定されている。

さらに、回転子２１６は、凹部２１６ａの底部２１６ｂと、主軸部２２０との嵌合面２１６ｃとの間に、内径拡大部２７８を備えている。内径拡大部２７８の内径は、嵌合面２１６ｃより直径で０．２〜１ｍｍ程度大きく、上下方向の幅は１〜５ｍｍ程度の範囲である。

さらに詳述すると、回転子２１６の主軸部２２０との嵌合部は、板厚０．３〜０．５ｍｍの電磁鋼板を積層して構成された鉄心部であり、内径拡大部２７８は、嵌合面２１６ｃより予め内径を大きく打ち抜かれた電磁鋼板を数枚積み重ねる方法で製造される。

以上のように構成された密閉型圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。

電源端子２１３より電動要素２１０に通電されると、固定子２１４に発生する磁界により回転子２１６はシャフト２１８とともに回転する。主軸部２２０の回転に伴う偏心軸部２２２の偏心回転は、連結手段２３６により変換され、ピストン２３０をシリンダ２３４内で往復運動させる。そして、圧縮室２４２が容積変化することで、密閉容器２０２内の冷媒を圧縮室２４２内に吸入し、圧縮する圧縮動作を行う。

圧縮動作に伴う吸入行程において、密閉容器２０２内の冷媒は、吸入マフラ２４６を介して圧縮室２４２内に間欠的に吸入され、圧縮室２４２内で圧縮された後、高温高圧の冷媒は、吐出配管２４８等を経由して密閉容器２０２から冷凍サイクル（図示せず）へ送られる。

また、シャフト２１８の回転に伴い、絞り部の中央に設けた穴から、穴部２５８内部に導入された潤滑油２０４は、攪拌子によりシャフト２１８と同じ速度で回転し、遠心力が作用することで、穴部２５８内の外周面の上方へ移動する。そして、連通穴２６０から主軸部２２０の給油溝２７４へ供給されることで、主軸受２２６と主軸部２２０の摺動部を潤滑しながら、さらに上方へ搬送される。

また、圧縮動作に伴う荷重が、連結手段２３６よりシャフト２１８の偏心軸部２２２に作用し、偏心軸部２２２の下側に配置された主軸部２２０と主軸受２２６で、シャフト２１８を支持し、この際、主軸部２２０は、主軸受２２６のクリアランス内で傾斜する。

図７は、シャフト２１８に荷重が作用した際の傾きと、回転子２１６を主軸部２２０へ焼嵌めにより嵌合する場合の変形を模式的に示したものである。

内部に穴部２５８を有し、薄肉形状となった主軸部２２０に回転子２１６が焼嵌め等の方法で嵌合されることにより、回転子２１６と接している主軸部２２０の外径が縮小して
いる。この外径部の縮小は、主軸部２２０と回転子２１６の接触部分から主軸部２２０が薄肉形状となっている範囲で続いており、回転子２１６から離れるほど元の外径に近づくことになる。また、この変形範囲の上端は、穴部２５８の上端２８０の外径側の中抜き部２５４に位置し、下摺動部２５２全体がこの変形範囲に含まれる。

また、この変形範囲の下端は、凹部２１６ａの底部２１６ｂではなく、底部２１６ｂの下方に設けた内径拡大部２７８の下端であり、内径拡大部２７８がない場合に比べ、長い幅で次第に直径が変化することになり、なだらかな傾斜面が形成される。

このような主軸部２２０が、主軸受２２６の内部で傾斜した場合の油膜圧力の状態について、図８を用いて説明する。

図８は、主軸部２２０が主軸受２２６内で傾斜した際の、下摺動部２５２での油膜分布を模式的に示したものである。

図８において、下摺動部２５２は、全体が変形部に含まれ、下へ行くほど徐々に外径が小さくなる傾斜面を形成している。この傾斜面の傾きが、クリアランス内の主軸部２２０の傾きに近いので、下摺動部２５２全体の油膜厚さが均等になり、下摺動部２５２に亘って油膜圧力２７２が発生する。そのため、局所的に油膜厚さが小さい部分がなく、局所的な金属接触の発生を防止することができる。したがって、摺動損失の増加による効率低下を防止し、また、金属接触の発生も防止できるので、摩耗等の発生による信頼性の低下を防止することができる。

また、本実施の形態２においては、変形緩和手段２７６として、内径拡大部２７８を備え、局所的な金属接触の発生を防止すると同時に、穴部２５８の上端２８０の位置を中抜き部２５４の位置まで配置しているので、回転子２１６の嵌合による変形の傾斜をさらに小さくでき、局所的な金属接触の発生を防止することができる。

また、変形緩和手段２７６として、穴部２５８の上端２８０の位置を中抜き部２５４の位置まで配置することで、内径拡大部２７８の上下方向の幅を小さくしても、下摺動部２５２をなだらかな傾斜面にすることができる。その結果、回転子２１６と主軸部２２０の接触幅を十分に確保し、回転子２１６を確実に嵌合固定することができ、信頼性が向上する。

なお、本実施の形態２では、穴部２５８を外径と同心としたが、同心でない穴部であっても、薄肉部の変形に対しては同様の効果を得ることができる。

（実施の形態３）
図９は、本発明の実施の形態３における密閉型圧縮機の縦断面図、図１０は、同実施の形態３における密閉型圧縮機の要部断面図である。

図９、図１０において、密閉容器３０２の内部には、底部に潤滑油３０４を貯留し、また、圧縮機本体３０６がサスペンションスプリング３０８により、内部懸架されている。また、密閉容器３０２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３０６は、電動要素３１０と、これによって駆動される圧縮要素３１２を具備し、密閉容器３０２には、電動要素３１０に電源を供給するための電源端子３１３が取り付けられている。

まず、電動要素３１０について説明する。

電動要素３１０は、鋼板を積層した鉄心と巻線を有する固定子３１４と、固定子３１４の内径側に配置された回転子３１６とを備えており、固定子３１４の巻線が、電源端子３１３を経由して密閉型圧縮機外の電源（図示せず）と導線により接続されている。

次に、圧縮要素３１２について説明する。

圧縮要素３１２は、電動要素３１０の上方に配設されている。そして、圧縮要素３１２を構成するシャフト３１８は、主軸部３２０と、主軸部３２０上端から延出し、主軸部３２０と平行な偏心軸部３２２を備えている。また、主軸部３２０は、内部に外径と同心の穴部３５８を有し、外径面に変形緩和手段３７６としての低剛性部材３８２を介して回転子３１６が固定されている。低剛性部材３８２は、例えば、シャフト３１８や回転子３１６の材料である鉄よりも剛性の低く、望ましくは弾性を有する材料で形成され、具体的にはアルミ等の材料で形成された略筒型形状の部材である。

シリンダブロック３２４は、円筒形の内面を有する主軸受３２６を備え、主軸受３２６に主軸部３２０が回転自在な状態で挿入されることでシャフト３１８が支持されている。そして、圧縮要素３１２は、偏心軸部３２２に作用した荷重を、偏心軸部３２２の下側に配置された主軸部３２０と主軸受３２６で支持する片持ち軸受の構成になっている。

また、シリンダブロック３２４は、円筒状の穴部であるシリンダ３３４を備えており、ピストン３３０がシリンダ３３４に往復自在に挿入されている。

さらに、連結手段３３６は、両端に設けた穴部が、ピストン３３０に取り付けられたピストンピン３３８と偏心軸部３２２にそれぞれ嵌挿されることで、偏心軸部３２２とピストン３３０とを連結している。

シリンダ３３４の端面には、バルブプレート３４０が取り付けられ、シリンダ３３４およびピストン３３０とともに圧縮室３４２を形成する。さらに、バルブプレート３４０を覆って蓋をするようにシリンダヘッド３４４が固定されている。吸入マフラ３４６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３４４に取り付けられている。

次に、主軸部３２０の詳細について説明する。

主軸部３２０の外径面には、主軸受３２６の内径より１０〜２０μｍ程度小さい直径を有する上摺動部３５０および下摺動部３５２と、上摺動部３５０と下摺動部３５２との間で、直径が上摺動部３５０や下摺動部３５２より２００μｍ程度以上小さい、中抜き部３５４が配置されている。

また、主軸部３２０内部には、外径面と同心の円筒状の穴部３５８が設けられている。そして、穴部３５８の上端３８０は、下摺動部３５２の内径側に位置している。

さらに、穴部３５８の下摺動部３５２の内径部から、主軸部３２０の外表面の螺旋状の給油溝３７４に連通する連通孔３６０を設けている。主軸部３２０の内部が穴部３５８になっている、下摺動部３５２の中間から下側の部分が薄肉の筒状の形態をなす。

また、シャフト３１８の主軸部３２０の下端は、密閉容器３０２の底部に貯留された潤滑油３０４に浸漬しており、穴部３５８の内部には、円盤状に形成され、その中心部に穴
部３５８より小径の孔を有し、穴部３５８の下側の開口端に装着された絞り部３６４と、絞り部３６４の上部に隣接して穴部３５８内に圧入、固定された板体である攪拌子３６６が配置されている。

さらに、主軸受３２６の下部は、回転子３１６に設けた円筒状の凹部３１６ａに収納され、主軸受３２６の下端と回転子３１６の凹部３１６ａの底部３１６ｂとは、０．１〜１ｍｍ程度の隙間を介して対向している。

以上のように構成された密閉型圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。

電源端子３１３より電動要素３１０に通電されると、固定子３１４に発生する磁界により回転子３１６はシャフト３１８とともに回転する。主軸部３２０の回転に伴う偏心軸部３２２の偏心回転は、連結手段３３６により変換され、ピストン３３０をシリンダ３３４内で往復運動させる。そして、圧縮室３４２が容積変化することで、密閉容器３０２内の冷媒を圧縮室３４２内に吸入し、圧縮する圧縮動作を行う。

圧縮動作に伴う吸入行程において、密閉容器３０２内の冷媒は、吸入マフラ３４６を介して圧縮室３４２内に間欠的に吸入され、圧縮室３４２内で圧縮された後、高温高圧の冷媒は、吐出配管３４８等を経由して密閉容器３０２からの冷凍サイクル（図示せず）へ送られる。

また、シャフト３１８の回転に伴い、絞り部の中央に設けた穴から、穴部３５８内部に導入された潤滑油３０４は、攪拌子によりシャフト３１８と同じ速度で回転し、遠心力が作用することで、穴部３５８内の外周面の上方へ移動する。そして、連通穴３６０から主軸部３２０の給油溝３７４へ供給されることで、主軸受３２６と主軸部３２０の摺動部を潤滑しながら、さらに上方へ搬送される。

また、圧縮動作に伴う荷重が、連結手段３３６よりシャフト３１８の偏心軸部３２２に作用し、偏心軸部３２２の下側に配置された主軸部３２０と主軸受３２６で、シャフト３１８を支持し、この際、主軸部３２０は、主軸受３２６のクリアランス内で傾斜する。

図１１は、シャフト３１８に荷重が作用した際の傾きと、回転子３１６を主軸部３２０に焼嵌めにより嵌合する場合の変形を模式的に示したものである。

内部に穴部３５８を有し、薄肉形状となった主軸部３２０に回転子３１６が取り付けられる際に、低剛性部材３８２を介して固定されることで、焼嵌めによる締め付け力により、低剛性部材３８２は大きく変形するものの、主軸部３２０の変形は軽微である。

その結果、回転子３１６の嵌合による主軸部３２０の変形に伴った下摺動部３５２の摺動面の傾斜を緩やかにして、摺動部での局所的な金属接触の発生を防止し、摺動部の摩擦を小さくすることで、入力を低減し、効率を向上するとともに、摺動部での摩耗の発生を抑制し、信頼性を向上することができる。

（実施の形態４）
図１２は、本発明の実施の形態４における密閉型圧縮機の縦断面図、図１３は、同実施の形態４における密閉型圧縮機の要部断面図である。

図１２、図１３において、密閉容器４０２の内部には、底部に潤滑油４０４を貯留し、また、圧縮機本体４０６がサスペンションスプリング４０８により、内部懸架されている。また、密閉容器４０２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４０６は、電動要素４１０と、これによって駆動される圧縮要素４１２を具備し、密閉容器４０２には、電動要素４１０に電源を供給するための電源端子４１３が取り付けられている。

まず、電動要素４１０について説明する。

電動要素４１０は、鋼板を積層した鉄心と巻線を有する固定子４１４と、固定子４１４の内径側に配置された回転子４１６とを備えており、固定子４１４の巻線が、電源端子４１３を経由して密閉型圧縮機外の電源（図示せず）と導線により接続されている。

次に、圧縮要素４１２について説明する。

圧縮要素４１２は、電動要素４１０の上方に配設されている。そして、圧縮要素４１２を構成するシャフト４１８は、主軸部４２０と、主軸部４２０上端から延出し、主軸部４２０と平行な偏心軸部４２２を備えている。また、主軸部４２０は、内部に外径と同心の穴部４５８を有し、外径面に回転子４１６が焼嵌め等の方法で嵌合されている。

シリンダブロック４２４は、円筒形の内面を有する主軸受４２６を備え、主軸受４２６に主軸部４２０が回転自在な状態で挿入されることでシャフト４１８が支持されている。そして、圧縮要素４１２は、偏心軸部４２２に作用した荷重を、偏心軸部４２２の下側に配置された主軸部４２０と主軸受４２６で支持する片持ち軸受の構成になっている。

また、シリンダブロック４２４は円筒状の穴部であるシリンダ４３４を備えており、ピストン４３０がシリンダ４３４に往復自在に挿入されている。

さらに、連結手段４３６は、両端に設けた穴部が、ピストン４３０に取り付けられたピストンピン４３８と偏心軸部４２２にそれぞれ嵌挿されることで、偏心軸部４２２とピストン４３０とを連結している。

シリンダ４３４の端面には、バルブプレート４４０が取り付けられ、シリンダ４３４およびピストン４３０とともに圧縮室４４２を形成する。さらに、バルブプレート４４０を覆って蓋をするようにシリンダヘッド４４４が固定されている。吸入マフラ４４６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４４４に取り付けられている。

次に、主軸部４２０の詳細について説明する。

主軸部４２０の外径面には、主軸受４２６の内径より１０〜２０μｍ程度小さい直径を有する上摺動部４５０および下摺動部４５２と、上摺動部４５０と下摺動部４５２との間で、直径が上摺動部４５０や下摺動部４５２より２００μｍ程度以上小さい、中抜き部４５４が配置されている。

また、主軸部４２０内部には、外径面と同心の円筒状の穴部４５８が設けられている。そして、穴部４５８の上端４８０は、下摺動部４５２の内径側に位置している。

さらに、穴部４５８の下摺動部４５２の内径部から、主軸部４２０の外表面の螺旋状の給油溝４７４に連通する連通孔４６０を設けている。主軸部４２０の内部が穴部４５８になっている、下摺動部４５２の中間から下側の部分が薄肉の筒状の形態をなす。

また、シャフト４１８の主軸部４２０の下端は、密閉容器４０２の底部に貯留された潤滑油４０４に浸漬しており、穴部４５８の内部には、円盤状に形成され、その中心部に穴部４５８より小径の孔を有し、穴部４５８の下側の開口端に装着された絞り部４６４と、絞り部４６４の上部に隣接して穴部４５８内に圧入、固定された板体である攪拌子４６６が配置されている。

さらに、主軸受４２６の下部は、回転子４１６に設けた円筒状の凹部４１６ａに収納され、主軸受４２６の下端と回転子４１６の凹部４１６ａの底部４１６ｂとは、０．１〜１ｍｍ程度の隙間を介して対向している。

さらに、主軸部４２０の外表面の下摺動部４５２と回転子４１６の嵌合部面との間に、変形緩和手段４７６としての環状の円周溝４８４を設けている。

以上のように構成された密閉型圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。

電源端子４１３より電動要素４１０に通電されると、固定子４１４に発生する磁界により回転子４１６はシャフト４１８とともに回転する。主軸部４２０の回転に伴う偏心軸部４２２の偏心回転は、連結手段４３６により変換され、ピストン４３０をシリンダ４３４内で往復運動させる。そして、圧縮室４４２が容積変化することで、密閉容器４０２内の冷媒を圧縮室４４２内に吸入し、圧縮する圧縮動作を行う。

圧縮動作に伴う吸入行程において、密閉容器４０２内の冷媒は、吸入マフラ４４６を介して圧縮室４４２内に間欠的に吸入され、圧縮室４４２内で圧縮された後、高温高圧の冷媒は、吐出配管４４８などを経由して密閉容器４０２からの冷凍サイクル（図示せず）へ送られる。

また、シャフト４１８の回転に伴い、絞り部の中央に設けた穴から、穴部４５８内部に導入された潤滑油４０４は、攪拌子によりシャフト４１８と同じ速度で回転し、遠心力が作用することで、穴部４５８内の外周面の上方へ移動する。そして、連通穴４６０から主軸部４２０の給油溝４７４へ供給されることで、主軸受４２６と主軸部４２０の摺動部を潤滑しながら、さらに上方へ搬送される。

また、圧縮動作に伴う荷重が、連結手段４３６よりシャフト４１８の偏心軸部４２２に作用し、偏心軸部４２２の下側に配置された主軸部４２０と主軸受４２６で、シャフト４１８を支持し、この際、主軸部４２０は、主軸受４２６のクリアランス内で傾斜する。

図１４は、シャフト４１８に荷重が作用した際の傾きと、回転子４１６を主軸部４２０に焼嵌めにより嵌合する場合の変形を模式的に示したものである。

内部に穴部４５８を有し、薄肉形状となった主軸部４２０に回転子４１６が取り付けられる際に、主軸部４２０は、焼嵌めによる締め付け力により、直径が縮むように変形する。ところが、回転子４１６の取付け部の上側には円周溝４８４を設けており、円周溝４８４の部分は、シャフト４１８の剛性が低くなっている。そのため、回転子４１６の嵌合による歪を吸収することで、円周溝４８４の上側の下摺動部４５２ではほとんど変形が生じない。

その結果、下摺動部４５２において、主軸部４２０の下端で油膜圧力が発生しないといった問題の発生を防止し、主軸受４２６の長さを有効に利用できるので、下摺動部４５２の平均的な面圧を低くすることができる。したがって、局所的な金属接触の発生に伴う摺
動損失の増加による効率低下を防止し、摩耗等の発生による信頼性の低下も防止することができる。

以上のように、本発明にかかる密閉型圧縮機は、変形緩和手段により、回転子の取付け時における主軸摺動部の変形を防止し、効率と信頼性を向上できるので、家庭用電気冷凍冷蔵庫に限らず、エアーコンディショナー、自動販売機やその他の冷凍装置等に広く適用できる。

１０２、２０２、３０２、４０２ 密閉容器
１０４、２０４、３０４、４０４ 潤滑油
１１０、２１０、３１０、４１０ 電動要素
１１２、２１２、３１２、４１２ 圧縮要素
１１４、２１４、３１４、４１４ 固定子
１１６、２１６、３１６、４１６ 回転子
１１８、２１８、３１８、４１８ シャフト
１２０、２２０、３２０、４２０ 主軸部
１２２、２２２、３２２、４２２ 偏心軸部
１２４、２２４、３２４、４２４ シリンダブロック
１２６、２２６、３２６、４２６ 主軸受
１３０、２３０、３３０、４３０ ピストン
１３４、２３４、３３４、４３４ シリンダ
１３６、２３６、３３６、４３６ 連結手段
１５０、２５０、３５０、４５０ 上摺動部
１５２、２５２、３５２、４５２ 下摺動部
１５４、２５４、３５４、４５４ 中抜き部
１５８、２５８、３５８、４５８ 穴部
１７６、２７６、３７６、４７６ 変形緩和手段
１７８、２７８ 内径拡大部
２８０ 上端
３８２ 低剛性部材
４８４ 環状溝

Claims (6)

1. 潤滑油を貯溜した密閉容器内に、固定子と回転子を備えた電動要素と、前記電動要素の上方に配置された圧縮要素を収容し、
   前記圧縮要素を、内部に外径面と同心の円筒状の穴部を有し、外径面に前記回転子が嵌合された主軸部と偏心軸部を有するシャフトと、シリンダを備えたシリンダブロックと、前記シリンダの内部に往復動可能に挿設されたピストンと、前記ピストンと前記偏心軸部とを連結する連結手段と、前記シリンダブロックに形成され、前記シャフトの前記主軸部を軸支する主軸受を備えた構成とし、
   前記主軸部の外径面には、上摺動部と、下摺動部と、前記上摺動部と前記下摺動部との間で、前記上摺動部と前記下摺動部より直径が小さい中抜き部と、が配置され、
   前記穴部を有することにより、前記下摺動部の一部は、薄肉の筒状であり、
   圧縮動作に伴う荷重が前記シャフトに作用した際に、前記主軸部が前記主軸受の内部で傾斜したものであって、
   前記回転子が嵌合されることに伴う前記主軸部の前記下摺動部の変形を緩和する変形緩和手段を設け、
   前記変形緩和手段を、前記主軸部の内部に設けた穴部の上端を中抜き部の位置まで配置することで構成した密閉型圧縮機。
2. 前記変形緩和手段を、回転子の主軸部との嵌合面の上部に設けた内径拡大部とした請求項１に記載の密閉型圧縮機。
3. 前記シャフトは鉄であるとともに、前記変形緩和手段を、前記回転子と主軸部の間に配置した少なくとも鉄よりも剛性が低い低剛性部材とした請求項１に記載の密閉型圧縮機。
4. 前記変形緩和手段を、前記主軸部に回転子が嵌合される位置と下摺動部の間の主軸部外表面に設けた円周溝を備える構成とした請求項１に記載の密閉型圧縮機。
5. 前記下摺動部は、外径が前記回転子に近づく方向に徐々に小さくなる傾斜面を有する請求項１に記載の密閉型圧縮機。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機を備えた冷凍装置。