JP2001289169A

JP2001289169A - 圧縮機

Info

Publication number: JP2001289169A
Application number: JP2000103036A
Authority: JP
Inventors: Fumitoshi Nishiwaki; 文俊西脇; Hidenobu Shintaku; 秀信新宅; Hiroyuki Fukuhara; 弘之福原
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-04-05
Filing date: 2000-04-05
Publication date: 2001-10-19

Abstract

(57)【要約】【課題】塩素を含まず耐摩耗特性の乏しいＨＦＣｓ冷
媒あるいは自然冷媒などを用いても、圧縮機のジャーナ
ル軸受部での直接接触による摩耗などの表面損傷を起こ
すことなく摺動損失を低減させることが可能となり、効
率および信頼性が高い圧縮機を提供する。【解決手段】圧縮機用ジャーナル軸受部のジャーナル
軸受端部にクラウニングを形成するとともに、ジャーナ
ル軸受部の軸受特性を表わす油膜厚さパラメータ値Λを
Λ＞３．３とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は冷凍冷蔵庫や空調機
等に用いられる冷媒圧縮機のジャーナル軸受に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】冷凍空調用の電動圧縮機としては、圧縮
部がレシプロ式、ロータリー式およびスクロール式のも
のがあり、いずれの方式も家庭用、業務用の冷凍空調分
野で使用されており、いずれの方式の圧縮機においても
圧縮部を駆動する主軸の径方向の力はジャーナル軸受に
よって支持されている。ここでは、スクロール式の圧縮
機を例に取り従来の技術を説明する。空調用に使用され
ているスクロール圧縮機としては、特開平６−３０７３
５６号公報に開示されているものが知られている。

【０００３】図５に従来のスクロール圧縮機の縦断面図
を示す。密閉容器１の内部には、固定スクロール２ａと
固定スクロール２ａに対して旋回運動する可動スクロー
ル２ｂを噛み合わせた圧縮機構部２と、可動スクロール
２ｂを支えるスラスト軸受３、スラスト軸受３を支承す
る軸受部品４を上部に設けている。そして、可動スクロ
ール２ｂの軸２ｃを、主軸５の端部のクランク部５ａに
設けた穴部の偏心軸受６に挿入し、可動スクロール２ｂ
を主軸５の回転運動により旋回運動させる。主軸５には
電動機７の回転子７ａが取り付けられており、密閉容器
１に焼き嵌め固定された固定子７ｂとともに軸受部品４
の下部に配設されている。ジャーナル軸受８は軸受部品
４に環状のブッシュ材を圧入することにより形成されて
おり、主軸５に作用する径方向の力を支えている。密閉
容器１の下方底部には潤滑油９を貯溜する油だめ１０が
設けられている。また、密閉容器１の側部には冷媒ガス
の吸入管１１が設けられている。そして、密閉容器１の
内部のスペーサー２２より下側には吸入側のガス圧力
が、スペーサー２２より上側には圧縮側のガス圧力が作
用する構成となっている。前記軸受部品４にはジャーナ
ル軸受８、偏心軸受６、スラスト軸受３を潤滑、冷却し
た潤滑油９を排出する油排出口１２が設けられている。
主軸５には潤滑油９を各軸受部、すなわちジャーナル軸
受８、偏心軸受６、スラスト軸受３へ供給する貫通穴１
３を設け、かつ主軸５の下端には油ガイド１４を圧入ま
たは焼き嵌め固定して取り付け、潤滑油９を吸い上げる
ようにしている。１５は固定スクロール２ａの上部に設
けられた吐出チャンバー、１６は密閉容器１の外へ圧縮
ガスを出す吐出管である。固定スクロール２ａと軸受部
品４とはスペーサー２２をはさんでボルトで締結されて
いる。スペーサー２２は、その外周で密閉容器１に密封
溶接固定されており、下方の吸入圧力部と上方の圧縮圧
力部の仕切りとなっている。１９は停止時に可動スクロ
ール２ｂが逆転するのを防ぐための逆止弁、２４は逆止
弁の動きを規制する逆止弁ガイド、２０は可動スクロー
ル２ｂを固定スクロール２ａに対して旋回運動させるた
めの自転防止用のオルダムリング、２１は圧縮機構部２
へ低圧ガスを吸い込ませる軸受部品４に設けた吸入口で
ある。

【０００４】次に上記機構からなる圧縮機構の作用を説
明する。低圧ガスは吸入管１１より戻り、圧縮機構部２
に吸入される。固定スクロール２ａに対して可動スクロ
ール２ｂを自転しないように旋回運動させることによ
り、固定スクロール２ａと可動スクロール２ｂとの間に
形成された複数の圧縮空間が外側から内側に向かって次
第に縮小させられて圧縮が行われる。圧縮されたガスは
高圧ガスとなり、一旦吐出チャンバー１５へ入る。そし
て吐出管１６より密閉容器１外へ吐出され、再び低圧ガ
スを循環させ、周知の圧縮サイクルを構成する。

【０００５】一方、油ガイド１４で吸い上げられた潤滑
油９は、主軸５の貫通穴１３の中を上昇し、偏心軸受
６、スラスト軸受３、ジャーナル軸受８を潤滑、冷却し
て、油排出口１２から固定子７ｂ上部へ排出され、固定
子７ｂの切り欠き部１８を通って油だめ１０に戻る潤滑
サイクルを形成している。

【０００６】従来の業務用のスクロール圧縮機では、冷
媒としてハイドロクロロフルオロカーボン（ＨＣＦＣ２
２）を、冷凍機油として鉱物油を用いていた。主軸５お
よび軸受部品４にはネズミ鋳鉄材を用い、摺動部には高
周波焼入れ等の表面硬化処理を行っていた。そして、ジ
ャーナル軸受８は軸受部品４に環状の裏金付き樹脂複合
軸受材あるいは裏金付きメタル軸受材を圧入することに
より形成していた。裏金付き樹脂複合軸受材は、板厚
１．３〜１．８ｍｍ程度の鋼板を裏金に用い、その鋼板
上面に多孔質焼結層および樹脂層を形成した軸受材であ
る。同様に、裏金付きメタル軸受材は鋼板を裏金に用
い、その鋼板上面に銅合金、アルミニウム合金、鉛基ホ
ワイトメタル等の軸受メタル層を形成した軸受材であ
る。

【０００７】圧縮室内のガス圧力の径方向成分および慣
性力等のための旋回スクロールには径方向の荷重が作用
する。この荷重は、その作用する方向が主軸５の回転と
同じ方向に回転し、偏心軸受６を介してジャーナル軸受
８で支持される。すなわち、鋳鉄材料から成る主軸５
は、ガス圧縮等により発生する非常に大きな荷重で、ジ
ャーナル軸受８の内面に押し付けられながら回転運動す
ることになる。この主軸の回転により、ジャーナル軸受
内部にはくさび形油膜が形成され、発生する油膜圧力の
合力と荷重が釣り合うことで、主軸が支えられていた。
主軸とジャーナル軸受内面の間に油膜が形成されること
により、主軸とジャーナル軸受内面が直接接触しない状
態、すなわち潤滑状態は流体潤滑状態となり、大きな摩
耗が発生することはなかった。

【０００８】一般に、すべり面が完全に平滑であれば、
流体潤滑理論通りの膜厚の流体膜が形成され、分子層程
度の厚さになるまで連続流体膜による潤滑が行われる。
しかし、実際には、表面凹凸、やうねりを持った表面同
士が接近しあうので、膜厚が表面凹凸の高さと同程度に
なると、突起の先端での２面の接触が始まり、その部分
は境界潤滑の状態となる。平均膜厚はかなりあっても流
体潤滑から混合潤滑への移行が起こる。

【０００９】したがって、次の（数１）の式で表される
油膜厚さパラメータΛ（平滑な面として求めた油膜厚さ
ｈの合成粗さσに対する比）なる概念を導入すると、

【００１０】

【数１】 Λ≦１の領域では、完全に境界潤滑が起こり、Λ＞１の
領域では、混合潤滑から流体潤滑が期待できる。

【００１１】流体潤滑状態では油膜厚さパラメータ値Λ
が小さいほど、油膜厚さが小さくなり、摩擦係数が小さ
くなるため、ジャーナル軸受における摺動損失が減少
することから、油膜厚さパラメータ値Λを減少させる設
計を行い、圧縮機の機械損失の低減、高効率化を図って
いた。しかしながら、油膜厚さパラメータ値Λを減少さ
せすぎると、形成される油膜厚さが減少し、潤滑状態が
流体潤滑から混合潤滑、境界潤滑となり、主軸とジャー
ナル軸受内面が直接接触する状態が生じて信頼性を損ね
ていた。

【００１２】従来用いられてきた冷媒ＨＣＦＣ２２は分
子中に塩素原子を含むことにより極圧剤的潤滑効果を発
揮し、耐摩擦、耐摩耗特性が非常に良かった。また、冷
凍機油として用いてきた鉱物油は耐摩耗、耐焼付き性に
優れた冷凍機油であった。このように、従来の冷媒、冷
凍機油の潤滑性は高かった。このため、ジャーナル軸受
部での潤滑状態が、流体潤滑状態から混合潤滑状態、境
界潤滑状態に変化しても、大きな摩耗が発生し信頼性を
損ねることはなかった。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】今後、地球環境、特に
オゾン層保護および地球温暖化防止の観点から、空調機
用冷媒を従来用いてきた冷媒ＨＣＦＣ２２から塩素原子
を含まないハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣｓ）冷媒
あるいは炭化水素（ＨＣ）、二酸化炭素（ＣＯ２）など
の自然冷媒に切り替える必要がある。しかしながら、こ
のＨＦＣｓ冷媒および自然冷媒は、分子中に塩素原子を
含まないため極圧剤的潤滑効果が乏しく、耐摩耗・耐焼
付き特性が非常に劣化する。そして、この際に使用する
冷凍機油は、ＨＦＣｓ冷媒および自然冷媒に対して相溶
性が必要との観点から、ポリオールエステル（ＰＯＥ）
油の採用を検討している。この冷凍機油は、従来の鉱物
油に比べて耐摩耗・耐焼付き特性が非常に劣化する。

【００１４】このような潤滑性の乏しい過酷な摺動雰囲
気下で、上記の従来の構成では、圧縮機の高効率化を目
指して、油の粘性係数、主軸回転速度、軸受幅などを小
さくし、あるいは軸受隙間を大きくして、油膜厚さを減
少させ、すなわち油膜厚さパラメータ値Λを減少させる
ことにより摩擦係数を低下させて、軸受の摺動損失を
低減していた。しかしながら、油膜厚さパラメータ値Λ
を減少させすぎると、形成される油膜厚さが減少し、潤
滑状態が流体潤滑から混合潤滑、境界潤滑となり、摺動
損失が増大するだけでなく、摩耗の増大を招き信頼性を
損ねていた。

【００１５】さらに、上記の従来の構成では、圧縮機構
部が主軸を支えるジャーナル軸受から軸方向に突き出し
た構成であるため、可動スクロールに作用する荷重によ
って軸受にはモーメントが加わり、軸受内での軸の傾斜
が生じ、片当たり現象が生じていた。このため、荷重分
布は軸受の軸方向に一様ではなく、軸受端部で荷重が極
端に高くなる傾向があった。その結果、軸受端部近傍が
主軸との直接接触により摩耗など表面損傷を起こしやす
かった。そして、摺動損失および摩耗が増大し、圧縮機
の効率を低下させるだけでなく信頼性も損ねていた。

【００１６】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、ＨＦＣｓ冷媒あるいは自然冷媒の摺動雰囲気下にお
けるジャーナル軸受部の摺動損失の低減による高効率化
および高信頼性化を可能とする圧縮機を提供することを
目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項１に記載の本発明は、密閉容器の内部に圧縮機
構部と、前記圧縮機構部を駆動する主軸と、前記主軸を
支えるジャーナル軸受部と、前記主軸に取り付けた回転
子と前記密閉容器に取り付けた固定子を含む電動機をそ
れぞれ備え、前記ジャーナル軸受部の軸受特性を表わす
油膜厚さパラメータ値ΛをΛ＞３．３としたことを特徴
とする圧縮機である。

【００１８】請求項２に記載の本発明は、ジャーナル軸
受部の軸の表面粗さＲａをＲａ≦０．２、軸受の表面粗
さＲａをＲａ≦０．３とした請求項１記載の圧縮機であ
る。

【００１９】請求項３に記載の本発明は、密閉容器の内
部に圧縮機構部と、前記圧縮機構部を駆動する主軸と、
前記主軸を支えるジャーナル軸受部と、前記主軸に取り
付けた回転子と前記密閉容器に取り付けた固定子を含む
電動機をそれぞれ備え、前記ジャーナル軸受部の端部に
クラウニングを形成したことを特徴とする圧縮機であ
る。

【００２０】請求項４に記載の本発明は、ジャーナル軸
受部にカーボンブッシュ材、樹脂ブッシュ材、裏金付き
樹脂複合軸受材、裏金付きメタル軸受材あるいは鋳鉄材
を用いる請求項３に記載の圧縮機である。

【００２１】請求項５に記載の本発明は、ジャーナル軸
受部の一端あるいは両端にクラウニングを形成した請求
項３に記載の圧縮機である。

【００２２】請求項６に記載の本発明は、ジャーナル軸
受部の軸受特性を表わす油膜厚さパラメータ値ΛをΛ＞
３．３とした請求項３〜５のいずれかに記載の圧縮機で
ある。

【００２３】請求項７に記載の本発明は、作動流体とし
てハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣｓ）冷媒を、冷凍
機油としてＨＦＣｓ冷媒に対する溶解度が乏しいアルキ
ルベンゼン油もしくは鉱物油を用いた請求項１〜６のい
ずれかに記載の圧縮機である。

【００２４】請求項８に記載の本発明は、作動流体とし
てハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣｓ）冷媒を、冷凍
機油としてエステル油もしくはエーテル油等のＨＦＣｓ
冷媒に対する相溶油を用いた請求項１〜６のいずれかに
記載の圧縮機である。

【００２５】請求項９に記載の本発明は、作動流体とし
て炭化水素（ＨＣ）冷媒もしくは二酸化炭素（ＣＯ２）
冷媒を用いた請求項１〜６のいずれかに記載の圧縮機で
ある。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明のいくつかの実施の
形態について、図面を参照しながら説明する。

【００２７】（実施の形態１）図１は本発明の第１の実
施の形態における圧縮機用ジャーナル軸受の要部断面図
である。ここで図１に示す圧縮機用ジャーナル軸受は、
スクロール圧縮機の主軸のジャーナル軸受であるた
め、ジャーナル軸受部以外の圧縮機の構成は、図５で詳
述した従来のスクロール圧縮機と同様な構成であり、同
一機能部品については同一番号を使用する。また、従来
例と同一の構成および作用の説明は省くことにする。

【００２８】ジャーナル軸受２５は軸受部品４に環状の
カーボンブッシュ材２６を焼き嵌めし固定している。カ
ーボンブッシュ材は、リング状に成形し焼結したカーボ
ン素材にＰｂ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｃｕなどの金属元素を含浸
させた後、摺動表面を研削、研磨して仕上げたものであ
る。環状のカーボンブッシュ材２６の肉厚は３．５mmと
した。主軸５および軸受部品４にはネズミ鋳鉄材ＦＣ２
５０を用い、主軸５の摺動部には高周波焼入れを行い表
面硬度を高めている。

【００２９】そして、本発明の圧縮機用ジャーナル軸受
は、軸受の仕様（例えば軸径Ｄ=３３ｍｍ、軸受幅Ｌ=１
５．８ｍｍ、隙間比ψ=０．００２７、軸の表面粗さＲ
ａ=０．２μｍ、カーボンブッシュ材の表面粗さＲａ=
０．３μｍ）を選定することにより、スクロール圧縮
機の各種定格運転条件におけるジャーナル軸受の油膜厚
さｈがｈ＞１．７μｍになり、油膜厚さパラメータ値Λ
がΛ＞３．３になる構成にした。

【００３０】次に上記構成からなる圧縮機用ジャーナル
軸受の作用を説明する。固定スクロール（図示せず）に
対して可動スクロール２ｂを自転しないように旋回運動
させることにより、固定スクロールと可動スクロール２
ｂの間に形成される複数の圧縮空間が外側から内側へ向
かって次第に縮小させられ圧縮が行われる。圧縮された
ガスは高圧ガスとなる。この高圧のガス圧力の径方向成
分および慣性力等のため可動スクロールには径方向の荷
重が作用する。この荷重は、偏心軸受６を介してジャー
ナル軸受２５で支持される。

【００３１】このように、鋳鉄材料から成る主軸５は、
ガス圧縮等により発生する非常に大きな荷重で、ジャー
ナル軸受２５の内面に押し付けられながら回転運動する
ため、この主軸の回転により軸受内部に形成される油膜
の厚さが薄くなり、潤滑状態が非常に過酷となり、主軸
とジャーナル軸受内面が直接接触する状態、すなわち混
合潤滑あるいは境界潤滑状態に移行しやすい。

【００３２】しかしながら、本実施形態では、スクロー
ル圧縮機の各種定格運転条件におけるジャーナル軸受２
５の油膜厚さｈがｈ＞１．７μｍになり、油膜厚さパラ
メータ値ΛがΛ＞３．３になる構成としたものであるた
め、次に述べるような作用が生じる。

【００３３】発明者らは、上記のような構成もしくは手
段によって得られる新事実、作用を以下に述べる実験に
基づき確認した。

【００３４】冷媒（ＨＦＣ４１０Ａ）および冷凍機油
（ＰＯＥ油）を用いて、家庭用エアコンのスクロール圧
縮機を各種運転条件で運転を行い、そのジャーナル軸受
の潤滑状態を電圧印可法によって電気的な接触として評
価した。電圧印可の回路は、ジャーナル軸受のブッシュ
材と主軸の間に電位を印可し、非接触状態の時に約０．
０９Ｖを示し、接触状態の時にほぼ０Ｖとなるように設
定した。なお、実際の測定ではノイズ成分による平均電
圧値のバラツキを考慮し、非接触状態を０．０８〜０．
０９Ｖと定義した。

【００３５】スクロール圧縮機の定格運転条件、運転周
波数および吐出圧力を変化させた場合のジャーナル軸受
ブッシュ材と主軸の間の電圧と潤滑理論解析から求めた
最小油膜厚さの関係を図２に示す。

【００３６】なお、図２では、定格運転条件、運転周波
数および吐出圧力を変化させた場合の実験点をそれぞれ
丸印、三角印、四角印で示している。この結果から、油
膜厚さが減少していくと、運転条件にかかわらず最小油
膜厚さ１．７μｍをしきい値として、ジャーナル軸受の
ブッシュ材と主軸の間の電圧が急激に減少していること
がわかる。すなわち、この油膜厚さを境として流体潤滑
状態から混合潤滑および境界潤滑状態にジャーナル軸受
の潤滑状態が移行することがわかった。このジャーナル
軸受の主軸の表面粗さＲａ=０．２μｍ、カーボンブッ
シュ材の表面粗さＲａ=０．３μｍであり、２面の合成
粗さは０．５１μｍであった。したがって、この場合の
油膜厚さパラメータ値ΛはほぼΛ=３．３であった。

【００３７】以上の実験結果から、油膜厚さパラメータ
値ΛがΛ＜３．３になった場合には、潤滑状態は流体潤
滑状態から逸脱する事が解った。すなわち、ジャーナル
軸受の潤滑状態が混合潤滑および境界潤滑状態に移行し
たのである。油膜厚さパラメータ値ΛがΛ＞３．３の場
合には、ジャーナル軸受の潤滑状態は流体潤滑状態に近
い状態であるため、摩擦係数が低く、すなわちジャーナ
ル軸受での摺動損失が小さくなることが解った。

【００３８】以上のことから、本実施形態によれば、潤
滑性の乏しい代替冷媒とそれに対応した冷凍機油を用い
た場合でも、摩耗発生により信頼性を損なうことなく、
ジャーナル軸受での摺動損失を減少させ、圧縮機の効率
を著しく高めることが可能となる。

【００３９】上記ジャーナル軸受の主軸の表面粗さＲａ
=０．２μｍ、カーボンブッシュ材の表面粗さＲａ=０．
３μｍであったが、これらの表面粗さをさらに向上させ
た場合には、同じ最小油膜厚さであっても、油膜厚さパ
ラメータ値Λは増大するため、潤滑状態はさらに良好と
なり、摩耗の発生を防ぎ、高信頼性を確保する事ができ
る。また、軸の材料にはネズミ鋳鉄材ＦＣ２５０を用い
ていたが、鋼材Ｓ４５Ｃ、ＳＣＭ４１５等を用いる場合
にも同様な効果が得られる。

【００４０】なお、上記第１の実施の形態では、スクロ
ール圧縮機用のジャーナル軸受の構成を示したが、レシ
プロ圧縮機およびロータリー圧縮機など、他の圧縮機の
ジャーナル軸受でも、同様な効果が得られる。

【００４１】また、本実施形態では冷媒としてＨＦＣ４
１０Ａを、冷凍機油には冷媒ＨＦＣ４１０Ａに対して溶
解度が乏しいアルキルベンゼン油（粘度３１．３ｍｍ２
／ｓ＠４０℃）を用いている。このように、冷媒に対し
て溶解度の低い冷凍機油を用いることにより、主軸と軸
受の隙間に形成される油膜が冷媒に溶解しにくいため洗
い流されにくくなる。さらに、冷媒に溶解しにくいため
潤滑油の粘度低下が僅かとなる。したがって、油膜が切
れ、主軸とジャーナル軸受内面が直接接触することがな
くなるため、摺動損失および信頼性を向上できる。

【００４２】なお、冷凍機油としてＨＦＣｓ冷媒に対し
て溶解性が乏しい鉱油（粘度３２ｍｍ２／ｓ＠４０
℃）を用いた場合でも、同様な効果が得られる。

【００４３】また、冷凍機油としてＨＦＣｓ冷媒に対し
て相溶するエステル油もしくはエーテル油を用いた場合
でも、本実施形態のジャーナル軸受を採用することによ
り、摺動損失を低減でき、信頼性を著しく向上できるこ
とは言うまでもない。

【００４４】さらに、冷媒としてＨＣ冷媒を、冷凍機油
にはＨＣ冷媒に対して溶解性の高い鉱油もしくはアルキ
ルベンゼン油を用いた場合、冷凍機油の粘度低下が著し
く、ジャーナル軸受の摺動条件が一層過酷となるが、本
実施形態の圧縮機用ジャーナル軸受を採用することによ
り、耐摩耗性を向上させることが可能であり、高い信頼
性を得ることができる。冷媒としてＣＯ２冷媒を用いた
場合には、軸受に作用する荷重が非常に大きくなるため
ジャーナル軸受の摺動条件が一層過酷となるが、本実施
形態の圧縮機用ジャーナル軸受を採用することにより、
同様の効果が得られる。

【００４５】（実施の形態２）以下、本発明の第２の実
施の形態について図面を参照しながら説明する。

【００４６】図３は本発明の第２の実施の形態における
圧縮機用ジャーナル軸受のブッシュ材の縦断面図であ
る。第１の実施の形態では環状のカーボンブッシュ材を
用いたが、本実施の形態では、ポリイミド系樹脂のブッ
シュ材２７の軸受両端部に円弧状のクラウニング２８を
設けている。ポリイミド系樹脂のブッシュ材２７の内外
径寸法、軸受幅は第１の実施の形態で用いたブッシュ材
と同一である。肉厚３．５ｍｍの環状ポリイミド系樹脂
のブッシュ材２７の両端部に、幅３〜５ｍｍで、半径Ｒ
がＲ＞５００ｍｍの円弧部を形成し、クラウニング２８
としている。円弧部の半径ＲがＲ＜５００の場合、軸受
端面部において、軸とブッシュ材の間に形成される隙間
が大きくなりすぎ油膜が形成されにくくなるため、逆に
潤滑性能を低下させる。このため、円弧部の半径ＲはＲ
＞５００の場合が望ましい。

【００４７】さらに、本実施の形態では、軸受の仕様
（例えば軸径Ｄ=３３ｍｍ、軸受幅Ｌ=１５．８ｍｍ、隙
間比ψ=０．００２７、軸の表面粗さＲａ=０．２μｍ、
カーボンブッシュ材の表面粗さＲａ=０．３μｍ）を選
定することにより、スクロール圧縮機の各種運転条件に
おけるジャーナル軸受の平均油膜厚さｈがｈ＞１．７μ
ｍになり、平均油膜厚さパラメータ値ΛがΛ＞３．３に
なる構成にしている。

【００４８】このように、ジャーナル軸受の軸受両端部
に円弧状のクラウニング２８を設けた構成とし、軸受端
部のブッシュ材に円弧状のクラウニングが形成している
ため、主軸にモーメントが加わり軸受内での主軸のたわ
みあるいは傾斜が生じた場合でも、軸受端部において主
軸と軸受ブッシュの接触応力を減少させることが可能と
なる。このため、軸受端部近傍が主軸と直接接触して表
面損傷するようなことはなく、流体潤滑状態を保つこと
ができる。さらに、ジャーナル軸受の平均油膜厚さパラ
メータ値ΛがΛ＞３．３になる構成としているため、ジ
ャーナル軸受全領域で潤滑状態を流体潤滑状態とするこ
とができる。したがって、摩擦係数が低く、摺動損失が
小さいジャーナル軸受を実現できる。

【００４９】なお、環状のカーボンブッシュ材の圧縮機
構部２側の一端のみにクラウニングを設けた場合にも、
同様の効果が得られることは言うまでもない。

【００５０】さらに、本実施の形態では、ブッシュ材に
ポリイミド系樹脂のブッシュ材を用いたため、前述の実
施の形態のカーボンブッシュ材に比べ脆くなくなり、ブ
ッシュ材端部の欠けがなくなるとともに、ブッシュ材を
軸受部品４に圧入する事が可能となり、生産性が非常に
高まる。すなわち、工法上非常に容易に低摺動損失、高
信頼性のジャーナル軸受を実現できる。また、ブッシュ
材を用いず、鋳鉄材の軸受部品４に直接ジャーナル軸受
部を形成した場合にも、本実施の形態を採用することに
より同様の効果が得られ、さらに、低コスト化を図るこ
とが可能となる。

【００５１】（実施の形態３）以下、本発明の第３の実
施の形態について図面を参照しながら説明する。

【００５２】図４は本発明の第３の実施の形態における
圧縮機用ジャーナル軸受のブッシュ材の縦断面図であ
る。第１の実施の形態と異なるのは、ジャーナル軸受部
に裏金付き樹脂複合軸受材２９を用い、軸受両端部にお
いて樹脂層３２に直線状のクラウニング３３を形成した
点である。裏金付き樹脂複合軸受材２９は、板厚さ１．
３５ｍｍの鋼板を裏金３０に用い、その鋼板上に多孔質
焼結層３１および樹脂層３２を形成したものである。樹
脂層３２の軸受両端部に設けたクラウニング３３の形状
は、幅３〜５ｍｍで、テーパー（直線）状に樹脂層３２
の厚さを減少させ軸受端部で樹脂層厚さ減少量が１０μ
ｍ以下となるように加工している。

【００５３】さらに、本実施の形態では、軸受の仕様
（例えば軸径Ｄ=３３ｍｍ、軸受幅Ｌ=１５．８ｍｍ、隙
間比ψ=０．００２７、軸の表面粗さＲａ=０．２μｍ、
カーボンブッシュ材の表面粗さＲａ=０．３μｍ）を選
定することにより、スクロール圧縮機の各種運転条件に
おけるジャーナル軸受の平均油膜厚さｈがｈ＞１．７μ
ｍになり、平均油膜厚さパラメータ値ΛがΛ＞３．３に
なる構成にしている。

【００５４】このように、裏金付き樹脂複合軸受をジャ
ーナル軸受材として用い、軸受両端部の樹脂層の厚さを
薄くした構成とし、軸受端部でブッシュ材に直線状のク
ラウニングを形成しているため、主軸にモーメントが加
わり軸受内での主軸のたわみあるいは傾斜が生じた場合
でも、主軸と軸受ブッシュの接触応力を減少させること
が可能となる。このため、軸受端部近傍が主軸と直接接
触して表面損傷するようなことはなく、流体潤滑状態を
保つことができる。さらに、ジャーナル軸受の平均油膜
厚さパラメータ値ΛがΛ＞３．３になる構成としている
ため、ジャーナル軸受全領域で潤滑状態を流体潤滑状態
とすることができる。したがって、摩擦係数が低く、摺
動損失が小さいジャーナル軸受を実現できる。

【００５５】さらに、ブッシュ材に裏金付き樹脂複合軸
受を用いたため、ブッシュ材の量産が容易となるため、
軸受コストが非常に安くなる。ブッシュ材を軸受部品に
圧入でき生産性が非常に高まることは言うまでもない。
以上のことから、工法上非常に容易にしかも低コストで
低摺動損失、高信頼性のジャーナル軸受を実現できる。

【００５６】本実施の形態では、裏金付き樹脂複合軸受
材をブッシュ材に用いた場合について説明したが、これ
に限らず例えば、裏金を有する裏金付きメタル軸受材、
あるいは鋳鉄軸受材の場合でも同様な効果が得られる。
さらに、裏金付き樹脂複合軸受材が、裏金上に形成した
多孔質焼結層３１中に樹脂層３２を含浸した層を形成し
たものであっても勿論良い。

【００５７】

【発明の効果】以上述べたところから明らかなように本
発明は、分子中に塩素原子を含まず耐摩耗特性の乏しい
ＨＦＣｓ冷媒あるいは自然冷媒などを用いても、圧縮機
のジャーナル軸受部での直接接触による摩耗などの表面
損傷を起こすことなく摺動損失を低減させることが可能
となり、効率および信頼性が高い圧縮機を提供できると
いう長所を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態における圧縮機用ジ
ャーナル軸受の要部断面図

【図２】ジャーナル軸受試験結果を表す図

【図３】本発明の第２の実施の形態における圧縮機用ジ
ャーナル軸受のブッシュ材の縦断面図

【図４】本発明の第３の実施の形態における圧縮機用ジ
ャーナル軸受のブッシュ材の縦断面図

【図５】従来のスクロール圧縮機の縦断面図

【符号の説明】

４軸受部品５主軸６偏心軸受２５ジャーナル軸受２６カーボンブッシュ材２７ポリイミド系樹脂のブッシュ材２８，３３クラウニング２９裏金付き樹脂複合軸受材３０裏金３１多孔質焼結層３２樹脂層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ０４Ｃ 29/00 Ｆ０４Ｃ 29/00 Ｈ 29/02 29/02 ＢＦ１６Ｃ 33/10 Ｆ１６Ｃ 33/10 Ｚ 33/12 33/12 Ｚ 33/20 33/20 Ａ 33/24 33/24 Ｚ (72)発明者福原弘之大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 3H003 AA05 AB03 AC03 AD02 AD03 BD09 CA02 3H029 AA02 AA14 AA21 AB03 BB01 BB42 BB50 CC16 CC17 CC33 CC39 3H039 AA03 AA06 AA12 BB04 BB11 BB28 CC12 CC19 CC35 CC41 3J011 AA06 AA20 BA02 DA01 JA02 KA02 KA03 LA01 MA02 PA02 QA03 QA05 SB03 SB05 SB19 SB20 SC14 SE02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】密閉容器の内部に圧縮機構部と、前記圧縮
機構部を駆動する主軸と、前記主軸を支えるジャーナル
軸受部と、前記主軸に取り付けた回転子と前記密閉容器
に取り付けた固定子を含む電動機をそれぞれ備え、前記
ジャーナル軸受部の軸受特性を表わす油膜厚さパラメー
タ値ΛをΛ＞３．３としたことを特徴とする圧縮機。
【請求項２】前記ジャーナル軸受部の軸の表面粗さＲａ
をＲａ≦０．２、軸受の表面粗さＲａをＲａ≦０．３と
した請求項１に記載の圧縮機。
【請求項３】密閉容器の内部に圧縮機構部と、前記圧縮
機構部を駆動する主軸と、前記主軸を支えるジャーナル
軸受部と、前記主軸に取り付けた回転子と前記密閉容器
に取り付けた固定子を含む電動機をそれぞれ備え、前記
ジャーナル軸受部の端部にクラウニングを形成したこと
を特徴とする圧縮機。
【請求項４】前記ジャーナル軸受部にカーボンブッシュ
材、樹脂ブッシュ材、裏金付き樹脂複合軸受材、裏金付
きメタル軸受材あるいは鋳鉄材を用いる請求項３に記載
の圧縮機。
【請求項５】前記ジャーナル軸受部の一端あるいは両端
にクラウニングを形成した請求項３に記載の圧縮機。
【請求項６】ジャーナル軸受部の軸受特性を表わす油膜
厚さパラメータ値ΛをΛ＞３．３とした請求項３〜５の
いずれかに記載の圧縮機。
【請求項７】作動流体としてハイドロフルオロカーボン
（ＨＦＣｓ）冷媒を、冷凍機油としてＨＦＣｓ冷媒に対
する溶解度が乏しいアルキルベンゼン油もしくは鉱物油
を用いた請求項１〜６のいずれかに記載の圧縮機。
【請求項８】作動流体としてハイドロフルオロカーボン
（ＨＦＣｓ）冷媒を、冷凍機油としてエステル油もしく
はエーテル油等のＨＦＣｓ冷媒に対する相溶油を用いた
請求項１〜６のいずれかに記載の圧縮機。
【請求項９】作動流体として炭化水素（ＨＣ）冷媒もし
くは二酸化炭素（ＣＯ２）冷媒を用いた請求項１〜６の
いずれかに記載の圧縮機。