JP2001065458A

JP2001065458A - 圧縮機

Info

Publication number: JP2001065458A
Application number: JP23804899A
Authority: JP
Inventors: Fumitoshi Nishiwaki; 文俊西脇; Shozo Funakura; 正三船倉; Mitsuharu Matsuo; 光晴松尾; Noriho Okaza; 典穂岡座
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-08-25
Filing date: 1999-08-25
Publication date: 2001-03-16

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
軸受両端部の剛性を低下させるとともに、ジャーナル軸
受部の軸受特性を表わすゾンマーフェルト値ＳをＳ＞
０．０４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、業務用の空調分野で使用
されている。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６−３０７３５６号公
報に開示されているものが知られている。

【０００３】図７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１３
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、ジャーナル軸受部の摩擦係数は軸
受特性を表わすゾンマーフェルト値Ｓと相関を有する。
ゾンマーフェルト値Ｓは、潤滑油の粘性係数をμ、主軸
の回転数をＮ、軸径をＤ、軸受幅をＬ、軸受に作用する
荷重をＷ、軸受隙間と軸径Ｄの比をψとすると、次の
（数１）の式で表される。

【０００９】

【数１】

【００１０】流体潤滑状態ではゾンマーフェルト値Ｓが
小さいほど摩擦係数が小さくなり、ジャーナル軸受にお
ける摺動損失も減少するため、ゾンマーフェルト値Ｓ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、ゾンマーフェルト値
Ｓ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い
た。

【００１１】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。

【００１２】

【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。

【００１３】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、すなわちゾン
マーフェルト値Ｓ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、ゾンマーフェルト値Ｓ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。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】

【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ゾン
マーフェルト値ＳをＳ＞０．０４としたことを特徴とす
る圧縮機である。

【００１７】請求項２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にカーボンブッ
シュ材あるいは樹脂ブッシュ材を用い、軸受端部に環状
のスリットを設けたことを特徴とする圧縮機である。

【００１８】請求項３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に裏金付き樹脂
複合軸受材あるいは裏金付きメタル軸受材を用い、軸受
端部の裏金の板厚を軸受中央部より薄くしたことを特徴
とする圧縮機である。

【００１９】請求項４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、前記ジャーナル軸受部
を設置する軸受部品と、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にカーボンブッシュ材あ
るいは樹脂ブッシュ材を用い、軸受端部の前記カーボン
ブッシュ材あるいは樹脂ブッシュ材の板厚を軸受中央部
より薄くし、軸受端部で前記ジャーナル軸受部と軸受部
品の間に隙間を設けたことを特徴とする圧縮機である。

【００２０】また、請求項５の本発明は、ジャーナル軸
受部の軸受特性を表わすゾンマーフェルト値ＳをＳ＞
０．０４とした請求項２あるいは４記載の圧縮機であ
る。

【００２１】

【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。

【００２２】（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７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。

【００２３】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。

【００２４】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=０．００２）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
ナル軸受のゾンマーフェルト値Ｓを、Ｓ＞０．０４にな
る構成にした。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】しかしながら、本実施形態では、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２５の
ゾンマーフェルト値Ｓを、Ｓ＞０．０４としたものであ
るため、次に述べるような作用が生じる。

【００２８】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。

【００２９】冷媒（ＨＦＣ１３４ａ）および冷凍機油
（アルキルベンゼン油）の共存雰囲気中で、ジャーナル
軸受試験を行った。軸の回転数および冷凍機油粘度を変
化させ、軸受の摩擦係数ｆと隙間比ψの比ｆ／ψとゾン
マーフェルト数Ｓの相関を評価した。軸およびジャーナ
ル軸受の材料にはネズミ鋳鉄材を用い、それぞれの摺動
面の表面粗さは圧縮機の軸およびジャーナル軸受と同一
とした。

【００３０】図２に上記実験から得られた軸受の摩擦係
数ｆと隙間比ψの比ｆ／ψとゾンマーフェルト数Ｓの関
係を示す。なお、図２では、実験結果を丸印で、流体潤
滑の理論解析結果を実線で示した。また、実験結果を表
す丸印に付いている矢印↑は、定常的な摩擦係数が得ら
れず、試験中に摩擦係数が急激に上昇した場合を表す。
この結果から、ゾンマーフェルト数ＳがＳ＜０．０４と
なった場合には、潤滑状態は流体潤滑状態から逸脱し、
摩擦係数が急激に上昇する事が解った。すなわち、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。ゾンマーフェルト数ＳがＳ＞０．０４の場合には、
潤滑状態は流体潤滑状態に近い状態であり、摩擦係数が
低い、すなわちジャーナル軸受での摺動損失が小さいこ
とが解った。

【００３１】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。

【００３２】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ことは言う
までもない。

【００３３】また、本実施形態では冷媒としてＨＦＣ１
３４ａを、冷凍機油には冷媒ＨＦＣ１３４ａ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
潤滑油の粘度もほとんど低下しない。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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】（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。

【００３８】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の軸受両端部に環状のスリット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、厚さ１ｍｍ、深さ２ｍｍの環
状スリット２８を形成している。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=０．００２）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
ーナル軸受のゾンマーフェルト値Ｓを、Ｓ＞０．０４に
なる構成にしている。

【００３９】このように、ジャーナル軸受の軸受両端部
に環状のスリット２８を設けた構成としたため、軸受端
部での軸受部の剛性が低下する。したがって、主軸にモ
ーメントが加わり軸受内での主軸の傾斜が生じ、荷重分
布が軸受端部で大きくなった場合には、軸受端部のブッ
シュ材が変形することによって、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、
ジャーナル軸受のゾンマーフェルト値Ｓを、Ｓ＞０．０
４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。

【００４０】なお、環状のカーボンブッシュ材の軸受両
端部に環状のスリットを設けた場合にも、同様の効果が
得られることは言うまでもない。

【００４１】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。

【００４２】（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。

【００４３】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、軸受両端部の裏
金３０の厚さを中央部より薄くした点である。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。そして、軸受両端部の
裏金３０の厚さは０．６５ｍｍとして、１．３５ｍｍ厚
さの裏金中央部からテーパー状に、裏金３０の板厚を減
少させている。

【００４４】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=０．００２）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ゾン
マーフェルト値Ｓを、Ｓ＞０．０４になる構成にしてい
る。

【００４５】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、軸受両端部の裏金の板厚を薄
くした構成としたため、軸受端部での軸受部の剛性が低
下する。したがって、主軸にモーメントが加わり軸受内
での主軸の傾斜が生じ、荷重分布が軸受端部で大きくな
った場合には、軸受端部のブッシュ材が変形することに
よって、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、ジャーナル軸受のゾンマ
ーフェルト値Ｓを、Ｓ＞０．０４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。

【００４６】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。

【００４７】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の
場合でも同様な効果が得られる。また、本実施の形態で
は、裏金中央部からテーパー状に、裏金３０の板厚を減
少させたが、ステップ状に減少させる構成であっても勿
論良い。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。

【００４８】（実施の形態４）以下、本発明の第４の実
施の形態について図面を参照しながら説明する。

【００４９】図５は本発明の第４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５は本発明の
第４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２、第３の実施の形態と
異なるのは、ジャーナル軸受３３にポリイミド系樹脂の
ブッシュ材３４を用い、軸受両端部の樹脂厚さを中央部
より薄くした点である。ポリイミド系樹脂のブッシュ材
３３は、中央部の厚さは樹脂厚さ３．５ｍｍであり、軸
受端部方向に樹脂厚さをテーパー状に減少させている。
このブッシュ材３３を軸受部品４に圧入し固定取り付け
ている。ブッシュ材３３は軸受両端部の樹脂厚さを中央
部より薄くした構成であるため、軸受両端部では軸受部
品４とブッシュ材３３の外周面の間に隙間３５が形成さ
れる。

【００５０】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=０．００２）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ゾン
マーフェルト値Ｓを、Ｓ＞０．０４になる構成にしてい
る。

【００５１】このように、ポリイミド系樹脂のブッシュ
材をジャーナル軸受材として用い、軸受両端部の樹脂厚
さを薄くした構成としたため、軸受端部での軸受部の剛
性が低下する。したがって、主軸にモーメントが加わり
軸受内での主軸の傾斜が生じ、荷重分布が軸受端部で大
きくなった場合には、軸受端部のブッシュ材が変形する
ことによって、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
ゾンマーフェルト値Ｓを、Ｓ＞０．０４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。

【００５２】さらに、第２の実施の形態に比べ、本実施
の形態では、軸受材料の加工が容易になるため、生産性
が非常に高まることは言うまでもない。

【００５３】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。

【００５４】なお、ブッシュ材として環状のカーボンブ
ッシュ材を用いた場合、さらにはポリイミド系樹脂以外
の軸受用樹脂材料を用いた場合にも、同様の効果が得ら
れることは言うまでもない。

【００５５】

【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】本発明の第４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６】本発明の第４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７】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２５，３３ジャーナル軸受２６カーボンブッシュ材２７，３４ポリイミド系樹脂のブッシュ材２８環状のスリット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３５隙間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松尾光晴大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者岡座典穂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 AA01 AB03 AC03 AD01 AD02 AD03 BD02 BD09 CA02 3H029 AA02 AA14 AB03 BB44 CC18 CC38 CC39 CC40 3H039 AA03 AA04 BB04 CC02 CC03 CC10 CC35 3J011 CA01 CA04 LA01 QA04 QA05 SC01 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ゾンマーフェル
ト値ＳをＳ＞０．０４としたことを特徴とする圧縮機。
【請求項２】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にカーボンブッシュ材あるいは樹脂
ブッシュ材を用い、軸受端部に環状のスリットを設けた
ことを特徴とする圧縮機。
【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に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用い、軸受端部の裏金の板厚を
軸受中央部より薄くしたことを特徴とする圧縮機。
【請求項４】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、前記ジャーナル軸受部を設置する軸受部品
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
ナル軸受部にカーボンブッシュ材あるいは樹脂ブッシュ
材を用い、軸受端部の前記カーボンブッシュ材あるいは
樹脂ブッシュ材の板厚を軸受中央部より薄くし、軸受端
部で前記ジャーナル軸受部と軸受部品の間に隙間を設け
たことを特徴とする圧縮機用ジャーナル軸受。
【請求項５】ジャーナル軸受部の軸受特性を表わすゾ
ンマーフェルト値ＳをＳ＞０．０４とした請求項２〜４
のいずれか一項に記載の圧縮機。
【請求項６】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１〜５のいずれか一項に記載の圧縮
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１〜５のいずれか一項に記載の圧縮機。
【請求項８】作動流体として炭化水素（ＨＣ）冷媒も
しくは二酸化炭素冷媒（ＣＯ２）を用いた請求項１〜５
のいずれか一項に記載の圧縮機。