JP2014084715A - 密閉型圧縮機および冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】インバータ回路駆動の密閉型圧縮機の起動時のオイル不足を改善するため、起動時オイルがオイル貯留溝に溜まるまで商用周波数で運転させ、オイル貯留溝から下レースにオイルを供給して信頼性を向上した密閉型圧縮機を提供する。
【解決手段】商用周波数未満で運転する場合、起動時オイル１０３がオイル貯留溝１８４の下レース１６９の上面に溜まるまで商用周波数で運転するようにしたもので、上レース１６１、下レース１６９へ短時間に十分な給油を行うことにより、潤滑状態を安定化させ、信頼性を向上させることができ、また主軸部１２３より供給されたオイル１０３をオイルフェンス１８０で改修し、オイル貯留溝１８４に貯留できるのでオイル貯留溝１８４から下レース１６９への十分な給油を行うことにより、ボール１６５と下レース１６９の接触状態を安定させることでボール１６５や下レース１６９に損傷が生じることを防止できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、主に電気冷凍冷蔵庫などの冷凍サイクルに使用さ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、消費電力を低減させるための高効率化の観点から主軸受上端を延長し主軸受延長部を設け、その外周部にスラストボールベアリングを設けたものがある（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９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であり、図１０は、図９の要部の拡大図であり、図１１は主軸受延長部付近のオイルの流れを示す模式図である。

図９〜１０において、密閉容器１内には底部にオイル３を貯留するとともに、圧縮機本体５がサスペンションスプリング７により密閉容器１内で弾性的に支持されている。また、密閉容器１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５は、固定子１３と回転子１５を備えたインバータ回路により複数の運転周波数にて駆動可能な電動要素１１と、この電動要素１１の上方に配置される圧縮要素１７とから構成されている。密閉容器１は、ターミナル２６を備えており、リード線（図示せず）により、電動要素１１に接続されている。

圧縮要素１７を構成するシャフト１９は、主軸部２３と、主軸部２３に対して偏心して形成された偏心軸部２５を有している。また、主軸部２３は表面に設けた螺旋状の溝などからなる給油機構２８を備えている。シリンダブロック２９は、略円筒形のシリンダ３７と、主軸部２３を軸支する主軸受３１を有している。主軸受３１は、軸心と直角な平面部であるスラスト面１６と、スラスト面１６よりさらに上方に延長され、主軸部２３に対向する内面を有する主軸受延長部５７を有している。

スラスト面１６の上部には主軸受延長部５７を囲むように、支持部材７１、下レース６９、ホルダー６７とボール６５からなるボールベアリング６３、上レース６１の順で互いに接した状態で積み重なりスラストボールベアリング５９が配置されている。

上レース６１および下レース６９は環状で金属製の平板で、上下の面が平行である。

ホルダー６７は、ポリアミドなどの樹脂材料で形成され、環状の形状をなし、ボール６５が転動自在に収納される複数の孔部を有している。

スラストボールベアリング５９は、ボール６５が上レース６１と下レース６９に点接触の状態で転がる軸受であり、シャフト１９や回転子１５の自重などの垂直方向の荷重を支持しながら回転が可能である。

ピストン３３は、シリンダ３７に往復自在に挿入される。また、連結手段４３は、両端に設けた孔部がそれぞれピストン３３に取り付けられたピストンピン３５と偏心軸部２５
に嵌挿されることで、偏心軸部２５とピストン３３とを連結している。

シリンダ３７およびピストン３３は、シリンダ３７の開口端面に取り付けられたバルブプレート３９とともに圧縮室４１を形成する。さらに、バルブプレート３９を覆って蓋をするようにシリンダヘッド５３が固定されている。

吸入マフラ５５は、ＰＢＴなどの樹脂で成型され、内部に消音空間５６を形成し、シリンダヘッド５３とバルブプレート３９の間に挟まれている。

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を説明する。

インバータ回路（図示せず）により電動要素１１に通電されると、固定子１３に発生する磁界により回転子１５はシャフト１９とともに回転する。また、上レース６１もシャフト１９とともに回転する。主軸部２３の回転に伴い、偏心軸部２５は偏心回転し、この偏心運動は連結手段４３を介して往復運動に変換され、ピストン３３をシリンダ３７内で往復運動させることで密閉容器１内の冷媒を圧縮室４１内に吸入し、圧縮する圧縮動作を行う。

また、シャフト１９の一端はオイル３に浸漬しており、オイル３はシャフト１９が回転することにより、給油機構２８で圧縮要素１７の各部に供給され、摺動部の潤滑を行う。

また図１１に示すように主軸受延長部５７の上端から流れ出たオイル３は、主軸受延長部５７とスラストボールベアリング５９の各部の隙間を流れ、ボール６５、上レース６１、下レース６９の潤滑を行う。

スラストボールベアリング５９は、一般的に用いられている滑り軸受のスラストベアリングと比べ摩擦が少なく、近年高効率化を目的に採用されることが増えてきている。

特開２００５−５００４７６号公報

しかしながら、前記従来の構成では密閉型圧縮機が商用周波数未満で運転される場合、起動時オイル３が主軸部２３を通り、スラストボールベアリング５９まで供給されるのに商用周波数での運転に比べて回転数が遅いので時間がかかり、また給油量も少ないため、上レース６１、ボールベアリング６３、下レース６９へ十分な給油ができず、上レース６１やボール６５や下レース６９に損傷が生じると可能性があるという課題を有していた。

また、主軸部２３より供給されたオイル３は上レース６１がシャフト１９と共に回転するため、遠心力により上レース６１とボール６５の隙間から外周側へ飛散し、下レース６９への十分な給油ができなくなり、ボール６５や下レース６９に損傷が生じるという信頼性面での課題を有していた。

本発明は前記従来の課題を解決するもので、商用周波数未満で運転する場合、起動時オイルがオイル貯留溝の下レース上面に溜まるまで商用周波数で運転するようにしたもので、上レース、下レースへ短時間に十分な給油を行うことにより、潤滑状態を安定化させ、上レースやボールや下レースに損傷が生じることを防止し、信頼性を向上した密閉型圧縮機を提供することを目的とする。

また、オイル貯留溝から下レースへ十分な給油を行うことにより、ボールと下レースの接触状態を安定させ、ボールや下レースに損傷が生じることを防止し、信頼性を向上した密閉型圧縮機を提供することを目的とする。

前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、スラスト面はスラスト面の外周部に設けられたオイルフェンスと主軸受延長部との間でオイル貯留溝を形成し、オイル貯留溝の底部にオイル排出機構を設け、電動要素はインバータ回路によって複数の運転周波数で駆動され、商用周波数未満での運転時、商用周波数で始動し、オイルがオイル貯留溝の下レースの上面に溜まった後、商用周波数未満の回転数で運転するようにしたものである。

これによって、起動時オイルがオイル貯留溝の下レース上面に溜まるまで商用周波数で運転するため、上レースやボールや下レースへ短時間に十分な給油を行うことにより潤滑状態を安定化させ、上レースやボール下レースに損傷が生じることを防止できるという作用を有する。また、主軸部より供給され、遠心力により上レースとボールの隙間から外周側へ飛散したオイルはスラスト面外周に設けられたオイルフェンスで回収され、オイル貯留溝に貯留され、下レースに十分なオイルを供給できるので、ボールと下レースの接触状態を安定させ、ボールや下レースの損傷を防止できるという作用を有する。さらに、オイル貯留溝の底部に留まる金属粉をオイル排出機構により排出できるので下レースに供給されるオイルの中から金属粉を取り除くことができるので下レースやボールの損傷を防止できるという作用を有する。

本発明の密閉型圧縮機は、起動時オイルがオイル貯留溝の下レース上面に溜まるまで商用周波数で運転することにより短時間に十分な給油ができるので、上レースやボールや下レースの信頼性を向上できる。また、オイル貯留溝から下レースへ十分なオイルの供給とオイル排出機構によるオイルからの金属粉の除去により、ボールと下レースの損傷を防止することによりさらに信頼性を向上させることができる。

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 同実施の形態における要部拡大図 同実施の形態におけるオイル貯留溝付近のオイルの流れを示す模式図 同実施の形態における給油機構による給油特性図 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 同実施の形態における要部拡大図 同実施の形態におけるオイル貯留溝付近のオイルの流れを示す模式図 同実施の形態における給油機構による給油特性図 特許文献１に記載の密閉型圧縮機の縦断面図 特許文献１に記載の要部拡大図 特許文献１に記載の主軸受延長部付近のオイルの流れを示す模式図

第１の発明は密閉容器内にオイル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を収容し、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、圧縮室を備えたシリンダブロックと、前記圧縮室内で往復運動するピストンと、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設けられ前記主軸部を軸支する主軸受と、前記主軸
受の上部に設けられたスラスト面と前記スラスト面の上部に設けられた主軸受延長部と前記スラスト面の上面で前記主軸受延長部の外周部に配設されたスラストボールベアリングとを備え、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た複数のボールを有するボールベアリングと、前記ボールベアリングの上下にそれぞれ配設された上レースと下レースとを備え、前記シャフトは一端が密閉容器内に貯溜されたオイルに連通し、他端が前記主軸部に設けた給油機構を通じて前記偏心軸部の上端に開口する給油経路を形成し、前記スラスト面は前記スラスト面の外周部に設けられたオイルフェンスと前記主軸受延長部との間でオイル貯留溝を形成し、前記オイル貯留溝の底部にオイル排出機構を設け、前記オイル貯留溝に油面高さ調整機構を備えた密閉型圧縮機である。

これにより、高速運転時、主軸部より供給されたオイルが増加してもオイル貯留溝にはホルダー下面高さ以上オイルが溜まらないため、ホルダーの回転でオイルが攪拌され、粘性による消費電力の増加や騒音の発生を防ぐことができる。また、オイル貯留溝から下レースへ十分な給油を行うことにより、ボールと下レースの接触状態を安定させ、ボールや下レースに損傷が生じることを防止でき、また、オイル貯留溝の底部に留まる金属粉をオイル排出機構により排出できるので下レースに供給されるオイルの中から金属粉を取り除くことができるので下レースやボールの損傷を防止できるのでさらに信頼性を向上させることができる。

第２の発明は、特に第１の発明に記載の電動要素をインバータ回路によって複数の運転周波数で駆動され、商用周波数未満での運転時、商用周波数で始動し、前記オイルが前記オイル貯留溝の前記下レースの上面に溜まった後、商用周波数未満の回転数で運転することを特徴としたもので、第１の発明の効果に加え起動時オイルがオイル貯留溝の下レース上面に溜まるまで商用周波数で運転するため、上レースやボールや下レースへ短時間に十分な給油を行うことにより、潤滑状態を安定化させ、上レースやボールや下レースに損傷が生じることを防止できるので信頼性を向上できる。

また、オイル貯留溝から下レースへ十分な給油を行うことにより、ボールと下レースの接触状態を安定させ、ボールや下レースに損傷が生じることを防止でき、また、オイル貯留溝の底部に留まる金属粉をオイル排出機構により排出できるので下レースに供給されるオイルの中から金属粉を取り除くことができるので下レースやボールの損傷を防止できるのでさらに信頼性を向上させることができる。

第３に発明は、特に第１および第２の発明に記載の密閉型圧縮機のオイル排出機構が細穴で形成されることにより、安価な加工設備で容易にオイル排出機構が形成できるので、生産性を向上させることができる。

第４の発明は第３の発明の密閉型圧縮機の油面高さ調整機構は、オイル貯留溝のオイルフェンス側にホルダー下面より低い位置に前記オイル貯留溝の内外を連通する孔形状の連通路であることにより、簡便な構成で油面高さ調整機構が形成できるので、第３の発明の効果に加えてさらに生産性を向上させることができる。

第５の発明は第１〜４のいずれか１つの発明の密閉型圧縮機のオイル貯留溝の底部にオイル貯留溝を２分する内部フェンスを設け、内部フェンスの上面は下レースの上面よりも高く、かつホルダー下面より低くなるように形成され、オイル貯留溝の外周側のオイル貯留溝の底部にオイル排出機構を形成したことにより、密閉型圧縮機の運転が停止時であってもオイル貯留溝の内周側には下レースに供給するためのオイルが常に貯留されているため、起動時、確実に下レースに十分な給油を行うことができる。

また、外周側のオイル貯留溝に貯まったオイルの上澄みが内周側のオイル貯留溝へ供給
されるため、金属粉の混入を防止できるので下レースやボールの損傷を防止できるためさらに信頼性を向上させることができる。

第６の発明は、密閉型圧縮機、放熱器、減圧装置、吸熱器を配管によって環状に連結した冷媒回路を有し、前記密閉型圧縮機を第１から５のいずれか１つの発明の密閉型圧縮機とした冷凍装置であることにより、効率が向上した密閉型圧縮機の搭載によって冷凍装置の消費電力を低減し、省エネルギー化を実現することができる。

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は同実施の形態における要部拡大図である。図３は同実施の形態におけるオイル貯留溝付近のオイルの流れを示す模式図である。図４は同実施の形態における給油機構による給油特性図である。

図１から３において、密閉容器１０１内には、底部にオイル１０３を貯留するとともに、圧縮機本体１０５がサスペンションスプリング１０７により弾性的に支持されている。また、密閉容器１０１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１０５は、固定子１１３と回転子１１５から構成されているインバータ回路（図示せず）により複数の運転周波数にて駆動可能な電動要素１１１と、この電動要素１１１の上方に配置される圧縮要素１１７とから構成されている。密閉容器１０１は、ターミナル１２６を備えており、リード線（図示せず）により、電動要素１１１と接続されている。また、圧縮機本体１０５は複数の運転周波数で駆動するためのインバータ回路に取り付けられている。

圧縮要素１１７を構成するシャフト１１９は、主軸部１２３と、主軸部１２３の上端に設けたフランジ部１２１とフランジ部１２１の上面より延出する偏心軸部１２５を備えている。また、主軸部１２３はシリンダブロック１２９の主軸受１３１に回転自在に軸支されるとともに、回転子１１５が焼嵌め等で固定されている。

そして、圧縮荷重を受ける偏心軸部１２５に対して、偏心軸部１２５の下側に配置された主軸部１２３と主軸受１３１で支持する片持ち軸受の構成となっている。

また、シャフト１１９は主軸部１２３表面に設けた螺旋状の溝などからなる給油機構１２８を備えている。

ピストン１３３は、シリンダブロック１２９に形成された略円筒形の内面を有するシリンダ１３７に往復自在に挿入される。また、連結手段１４３は、両端に設けた孔部がそれぞれピストン１３３に取り付けられたピストンピン１３５と偏心軸部１２５に嵌挿されることで、偏心軸部１２５とピストン１３３とを連結している。

シリンダ１３７およびピストン１３３は、シリンダ１３７の開口端面に取り付けられるバルブプレート１３９とともに圧縮室１４１を形成する。さらに、バルブプレート１３９を覆って蓋をするようにシリンダヘッド１５３が固定されている。

吸入マフラ１５５は、ＰＢＴなどの樹脂で成型され、内部に消音空間１５６を形成し、
シリンダヘッド１５３とバルブプレート１３９との間に挟持されている。

次に、スラストボールベアリング１５９について説明する。

主軸受１３１は、軸心と直角な平面部であるスラスト面１１６と、スラスト面１１６よりさらに上方に延長され、主軸部１２３に対向する内面を有する主軸受延長部１５７とを有している。

スラスト面１１６の上部には主軸受延長部１５７を囲むように、下レース１６９、ホルダー１６７とボール１６５からなるボールベアリング１６３、上レース１６１の順で互いに接した状態で積み重なりスラストボールベアリング１５９が配置されている。

上レース１６１および下レース１６９は環状で金属製の平板で、上下の面が平行である。

ホルダー１６７は、ポリアミドなどの樹脂材料で形成され、環状の形状をなし、ボール１６５が転動自在に収納される複数の孔部を有している。

次にオイル貯留溝１８４について説明する。

オイル貯留溝１８４はシリンダブロック１２９の主軸受延長部１５７、スラスト面１１６、スラスト面１１６の外周部に配置されたオイルフェンス１８０で形成されている。オイルフェンス１８０は上レース１６１の高さまで形成されている。また、オイル貯留溝１８４の底部には細穴で形成されたオイル排出機構１８２が配設されている。

オイルフェンス１８０にはオイル貯留溝１８４の内外を連通する孔形状の連通路１８８で形成された油面高さ調整機構１８６が配設されている。油面高さ調整機構１８６の内側開口部１８７の底面は下レース１６９の上面より高く、ホルダー１６７の下面より低く形成され、また、連通路１８８は外周に向かって鉛直下方向に傾斜している。

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。

インバータ回路により電源端子１０９を通じて電動要素１１１に通電されると、固定子１１３に発生する磁界により回転子１１５はシャフト１１９とともに回転する。電動要素１１１はインバータ回路により複数の運転周波数で駆動される。主軸部１２３の回転に伴い偏心軸部１２５は偏心回転し、連結手段１４３により、ピストン１３３のシリンダ１３７内での往復運動に変換させる。シリンダ１３７内でのピストン１３３の往復運動により、圧縮室１４１が容積変化することで、密閉容器１０１の冷媒を圧縮室１４１内に吸入し、圧縮する。

この圧縮動作に伴う吸入行程において、密閉容器１０１内の冷媒は、吸入マフラ１５５を介して圧縮室１４１内に間欠的に吸入され、圧縮室１４１内で圧縮された後、高温高圧の冷媒は密閉容器１０１からの冷凍サイクル（図示せず）へ送られる。

次に、スラストボールベアリング１５９について説明する。

スラストボールベアリング１５９は、同じ大きさのボール１６５を、平らな上レース１６１と下レース１６９の間に複数個配置して、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密閉型圧縮機の効率が向上できる。

次にオイル１０３の流れについて説明する。

シャフト１１９の一端はオイル１０３に浸漬しており、シャフト１１９が回転することにより、オイル１０３は給油機構１２８により圧縮要素１１７各部に供給され、摺動部の潤滑を行う。図３に示すように主軸受延長部１５７の上端から流れ出たオイル１０３は、主軸受延長部１５７とスラストボールベアリング１５９の各部の隙間を流れ、潤滑を行う。

次に始動時のシャフト１１９の偏心軸部１２５までの給油時間について説明する。

図４に示すように、低速回転（３０ｒ／ｓ、４０ｒ／ｓ）で運転すると商用周波数（５０Ｈｚ）での運転と比べてシャフト１１９の偏心軸部１２５までの初期給油時間は遅くなる。

そこで本実施の形態では商用周波数未満で運転する場合、オイル１０３がオイル貯留溝１８４の下レース１６９上面に溜まるまで商用周波数で運転するようにしたもので、上レース１６１やボール１６５や下レース１６９へ短時間に十分な給油を行うことにより、潤滑状態を安定化させ、上レース１６１やボール１６５や下レース１６９に損傷が生じることを防止できるので信頼性を向上させることができる。

また、主軸部１２３より供給され遠心力により上レース１６１とボール１６５との隙間から外周側へ飛散したオイル１０３がスラスト面１１６外周に設けられたオイルフェンス１８０で回収され、オイル貯留溝１８４に貯留され、下レース１６９に十分なオイル１０３を供給できる。そのため、ボール１６５と下レース１６９の接触状態を安定させ、ボール１６５や下レース１６９の損傷を防止できる。さらに、オイル排出機構１８２によりオイル貯留溝１８４の底部に留まる金属粉を排出できるので下レース１６９に供給されるオイル１０３の中から金属粉を取り除くことができるので下レース１６９やボール１６５の損傷を防止できる。

また、本実施の形態ではオイル排出機構１８２がオイル貯留溝１８４の底部に細穴で形成されている。細穴にすることによりボール盤等の簡単な加工設備で、容易にオイル排出機構１８２が形成できるので、生産性を向上することができる。

また、本実施の形態ではオイル貯留溝１８４にオイル１０３がホルダー１６７の下面高さ以上溜まらないようにした油面高さ調整機構１８６である連通路１８８を備えたことにより、高速運転時に主軸部１２３からの給油量が増加した場合でもオイル貯留溝１８４に貯められたオイル１０３の油面が連通路１８８の底面よりも高くなることがないため、ホルダー１６５の回転でオイル１０３が攪拌されず、粘性による消費電力の増加や騒音の発生を防ぐことができる。

また、本実施の形態では油面高さ調整機構１８６は、オイル貯留溝１８４のオイルフェンス１８０側にホルダー１６７の下面より低い位置にオイル貯留溝１８４の内外を連通する孔形状の連通路１８８で設けられたことにより、簡便な構成で油面高さ調整機構１８６が形成できるので、生産性を向上させることができる。

（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である。図６は同実施の形態における要部拡大図である。図７は同実施の形態におけるオイル貯留溝付近のオイルの流れを示す模式図である。図８は同実施の形態における給油機構による給油特性図であ
る。

図５〜７において、密閉容器２０１内には、底部にオイル２０３を貯留するとともに、圧縮機本体２０５がサスペンションスプリング２０７により弾性的に支持されている。また、密閉容器２０１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２０５は、固定子２１３と回転子２１５から構成されているインバータ回路（図示せず）により複数の運転周波数にて駆動可能な電動要素２１１と、この電動要素２１１の上方に配置される圧縮要素２１７とから構成されている。密閉容器２０１は、ターミナル２２６を備えており、リード線（図示せず）により、電動要素２１１と接続されている。また、圧縮機本体２０５は複数の運転周波数で駆動するためのインバータ回路に取り付けられている。

圧縮要素２１７を構成するシャフト２１９は、主軸部２２３と、主軸部２２３の上端に設けたフランジ部２２１とフランジ部２２１の上面より延出する偏心軸部２２５を備えている。また、主軸部２２３はシリンダブロック２２９の主軸受２３１に回転自在に軸支されるとともに、回転子２１５が焼嵌め等で固定されている。

そして、圧縮荷重を受ける偏心軸部２２５に対して、偏心軸部２２５の下側に配置された主軸部２２３と主軸受２３１で支持する片持ち軸受の構成となっている。

また、シャフト２１９は主軸部２２３表面に設けた螺旋状の溝などからなる給油機構２２８を備えている。

ピストン２３３は、シリンダブロック２２９に形成された略円筒形の内面を有するシリンダ２３７に往復自在に挿入される。また、連結手段２４３は、両端に設けた孔部がそれぞれピストン２３３に取り付けられたピストンピン２３５と偏心軸部２２５に嵌挿されることで、偏心軸部２２５とピストン２３３とを連結している。

シリンダ２３７およびピストン２３３は、シリンダ２３７の開口端面に取り付けられるバルブプレート２３９とともに圧縮室２４１を形成する。さらに、バルブプレート２３９を覆って蓋をするようにシリンダヘッド２５３が固定されている。

吸入マフラ２５５は、ＰＢＴなどの樹脂で成型され、内部に消音空間２５６を形成し、シリンダヘッド２５３とバルブプレート２３９との間に挟持されている。

次に、スラストボールベアリング２５９について説明する。

主軸受２３１は、軸心と直角な平面部であるスラスト面２１６と、スラスト面２１６よりさらに上方に延長され、主軸部２２３に対向する内面を有する主軸受延長部２５７とを有している。

スラスト面２１６の上部には主軸受延長部２５７を囲むように、下レース２６９、ホルダー２６７とボール２６５からなるボールベアリング２６３、上レース２６１の順で互いに接した状態で積み重なりスラストボールベアリング２５９が配置されている。

上レース２６１および下レース２６９は環状で金属製の平板で、上下の面が平行である。

ホルダー２６７は、ポリアミドなどの樹脂材料で形成され、環状の形状をなし、ボール２６５が転動自在に収納される複数の孔部を有している。

次にオイル貯留溝２８４について説明する。

オイル貯留溝２８４はシリンダブロック２２９の主軸受延長部２５７、スラスト面２１６、スラスト面２１６の外周部に配置されたオイルフェンス２８０で形成されている。オイルフェンス２８０は上レース２６１の高さまで形成されている。また、オイル貯留溝２８４の底部にはスラストボールベアリング２６３の外周を囲むような環状の壁からなる内部フェンス２９０が配設されており、オイル貯留溝２８４を内周側と外周側で２分している。また、外周側の貯留溝２８４の底部には細穴で形成されたオイル排出機構２８２が配設されている。

オイルフェンス２８０にはオイル貯留溝２８４の内外を連通する孔形状の連通路２８８からなる油面高さ調整機構２８６が配設されている。油面高さ調整機構２８６の内側開口部２８７の底面は下レース２６９の上面より高く、ホルダー２６７の下面より低く形成され、また、連通路２８８は外周に向かって鉛直下方向に傾斜している。また、内部フェンス２９０の上面は下レース２６９の上面よりも高く、油面高さ調整機構２８６の内側開口部の底面よりも低い位置にある。

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、作用を説明する。

インバータ回路により電源端子２０９を通じて電動要素２１１に通電されると、固定子２１３に発生する磁界により回転子２１５はシャフト２１９とともに回転する。電動要素２１１はインバータ回路（図示せず）により複数の運転周波数で駆動される。

主軸部２２３の回転に伴い偏心軸部２２５は偏心回転し、連結手段２４３により、ピストン２３３のシリンダ２３７内での往復運動に変換させる。シリンダ２３７内でのピストン２３３の往復運動により、圧縮室２４１が容積変化することで、密閉容器２０１の冷媒を圧縮室２４１内に吸入し、圧縮する。

この圧縮動作に伴う吸入行程において、密閉容器２０１内の冷媒は、吸入マフラ２５５を介して圧縮室２４１内に間欠的に吸入され、圧縮室２４１内で圧縮された後、高温高圧の冷媒は密閉容器２０１からの冷凍サイクル（図示せず）へ送られる。

次に、スラストボールベアリング２５９について説明する。

スラストボールベアリング２５９は、同じ大きさのボール２６５を、平らな上レース２６１と下レース２６９の間に複数個配置して、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密閉型圧縮機の効率が向上できる。

次にオイル２０３の流れについて説明する。

シャフト２１９の一端はオイル２０３に浸漬しており、シャフト２１９が回転することにより、オイル２０３は給油機構２２８により圧縮要素２１７各部に供給され、摺動部の潤滑を行う。図７に示すように主軸受延長部２５７の上端から流れ出たオイル２０３は、主軸受延長部２５７とスラストボールベアリング２５９の各部の隙間を流れ、潤滑を行う。

次に始動時のシャフト２１９の偏心軸部２２５までの給油時間について説明する。

図８に示すように、低速回転（３０ｒ／ｓ、４０ｒ／ｓ）で運転すると商用周波数（５０Ｈｚ）での運転と比べてシャフト２１９の偏心軸部２２５までの初期給油時間は遅くなる。

本実施の形態では商用周波数未満で運転する場合、オイル２０３がオイル貯留溝２８４の下レース２６９上面に溜まるまで商用周波数で運転するようにしたもので、上レース２６１、下レース２６９へ短時間に十分な給油を行うことにより、潤滑状態を安定化させ、上レース２６１やボール２６５や下レース２６９に損傷が生じることを防止できるので信頼性を向上させることができる。

また、主軸部２２３より供給され遠心力により上レース２６１とボール２６５の隙間から外周側へ飛散したオイル１０３がスラスト面１１６外周に設けられたオイルフェンス２８０で回収され、オイル貯留溝２８４に貯留され、下レース２６９に十分なオイル２０３を供給できる。

そのため、ボール２６５と下レース２６９の接触状態を安定させ、ボール２６５や下レース２６９の損傷を防止できる。さらに、オイル排出機構２８２によりオイル貯留溝２８４の底部に留まる金属粉を排出できるので下レース２６９に供給されるオイル２０３の中から金属粉を取り除くことができるので下レース２６９やボール２６５の損傷を防止できる。

また、本実施の形態ではオイル排出機構２８２がオイル貯留溝２８４の底部に細穴で形成されている。細穴にすることによりボール盤等の簡単な加工設備で、容易にオイル排出機構２８２が形成できるので、生産性を向上することができる。

また、オイル貯留溝２８４にオイル２０３がホルダー２６７の下面高さ以上溜まらないようにした油面高さ調整機構２８６を備えたことにより、高速回転時に主軸部２２３からの給油量が増加した場合でもオイル貯留溝２８４に貯められたオイル１０３の油面が油面高さ調整機構２８６の底面よりも高くなることがないため、ホルダー２６５の回転でオイル２０３が攪拌されず、粘性による消費電力の増加や騒音の発生を防ぐことができる。

また、本実施の形態では油面高さ調整機構２８６は、オイル貯留溝２８４のオイルフェンス２８０側にホルダー２６７の下面より低い位置にオイル貯留溝２８４の内外を連通する連通路２８８で設けられたことにより、簡便な構成で油面高さ調整機構２８６が形成できるので、生産性を向上させることができる。

また、本実施の形態ではオイル貯留溝２８４の底部にオイル貯留溝２８４を内周側と外周側で２分する内部フェンス２９０を設け、内部フェンス２９０の上面は下レース２６９の上面よりも高く、かつホルダー２６７下面より低くなるように形成され、オイル貯留溝２８４の外周側のオイル貯留溝２８４の底部にオイル排出機構２９２を形成したことにより、停止時であっても内周側のオイル貯留溝２８４には下レース２６９に供給するためのオイル２０３が常に貯留されており、起動直後に確実に下レース２６９に十分な給油を行うことができる。

また、外周側のオイル貯留溝２８４に貯まったオイル２０３の上澄みを内周側のオイル貯留溝２８４に貯めることができ、金属粉の混入を防止できるので下レース２６９やボール２６５の損傷を防止できるのでさらに信頼性を向上できる。

以上のように、本発明にかかる密閉型圧縮機は、起動時オイルがオイル貯留溝の下レース上面に溜まるまで商用周波数で運転することにより短時間に十分な給油ができるので、上レースやボールや下レースの信頼性を向上できる。

また、オイル貯留溝から下レースへ十分なオイルの供給とオイル排出機構によるオイルからの金属粉の除去により、上レースと下レースの損傷を防止することによりさらに信頼性を向上させることができるので、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に広く適用できる。

１０１、２０１ 密閉容器
１０３、２０３ オイル
１１１、２１１ 電動要素
１１３、２１３ 固定子
１１５、２１５ 回転子
１１６、２１６ スラスト面
１１７、２１７ 圧縮要素
１１９、２１９ シャフト
１２３、２２３ 主軸部
１２５、２２５ 偏心軸部
１２８、２２８ 給油機構
１２９、２２９ シリンダブロック
１３１、２３１ 主軸受
１３３、２３３ ピストン
１４１、２４１ 圧縮室
１４３、２４３ 連結手段
１５７、２５７ 主軸受延長部
１５９、２５９ スラストボールベアリング
１６１、２６１ 上レース
１６３、２６３ ボールベアリング
１６５、２６５ ボール
１６７、２６７ ホルダー
１６９、２６９ 下レース
１８０、２８０ オイルフェンス
１８２、２８２ オイル排出機構
１８４、２８４ オイル貯留溝
１８６、２８６ 油面高さ調整機構
１８８、２８８ 連通路
２９０ 内部フェンス

Claims (6)

1. 密閉容器内にオイル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を収容し、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、圧縮室を備えたシリンダブロックと、前記圧縮室内で往復運動するピストンと、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設けられ前記主軸部を軸支する主軸受と、前記主軸受の上部に設けられたスラスト面と前記スラスト面の上部に設けられた主軸受延長部と前記スラスト面の上面で前記主軸受延長部の外周部に配設されたスラストボールベアリングとを備え、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た複数のボールを有するボールベアリングと、前記ボールベアリングの上下にそれぞれ配設された上レースと下レースとを備え、前記シャフトは一端が密閉容器内に貯溜されたオイルに連通し、他端が前記主軸部に設けた給油機構を通じて前記偏心軸部の上端に開口する給油経路を形成し、前記スラスト面は前記スラスト面の外周部に設けられたオイルフェンスと前記主軸受延長部との間でオイル貯留溝を形成し、前記オイル貯留溝の底部にオイル排出機構を設け、前記オイル貯留溝に油面高さ調整機構を備えた密閉型圧縮機。
2. 電動要素はインバータ回路によって複数の運転周波数で駆動され、商用周波数未満での運転時、商用周波数で始動し、前記オイルが前記オイル貯留溝の前記下レースの上面に溜まった後、商用周波数未満の回転数で運転することを特徴とした請求項１に記載の密閉型圧縮機。
3. オイル排出機構が細穴で形成された請求項１または２に記載の密閉型圧縮機。
4. 油面高さ調整機構は、オイル貯留溝のオイルフェンス側にホルダー下面より低い位置に前記オイル貯留溝の内外を連通する連通路である請求項１から３のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。
5. オイル貯留溝の底部に前記オイル貯留溝を２分する内部フェンスを設け、前記内部フェンスの上面は下レースの上面よりも高く、かつホルダー下面より低くなるように形成され、前記オイル貯留溝の外周側のオイル貯留溝の底部にオイル排出機構を形成した請求項１から４のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。
6. 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用いた冷蔵庫。