JPH11311244A - 圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、圧縮機内部温度が高温の時スラス
ト摺動面の摩耗を防止し、圧縮機内部温度が低温の時ス
ラスト摺動面の摺動損失の低減を図る軸受構造を備えた
圧縮機を提供することを目的とする。 【解決手段】 フランジ面２０とスラスト面２１の間
に、圧縮機内部温度の下降に伴って接触面積が減少し、
圧縮機内部温度の上昇に伴って接触面積が増加する構造
を持つスラストワッシャ３０を設ける。この発明によれ
ば、圧縮機内部温度の上昇により冷凍機油が粘度が低下
しスラスト摺動面が混合から境界潤滑領域にある場合、
接触面積が増大する為、単位面積当たりの荷重が減少し
油膜が形成されやすくなり摩耗の防止となる。一方、圧
縮機内部温度の下降により冷凍機油が粘度上昇しスラス
ト摺動部が流体潤滑領域にある場合、接触面積が減少す
る為、単位面積当たりの荷重が増加することで摺動損失
の低減が実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧縮機に関し、特
に、電動モータの駆動力を圧縮機構に伝達するシャフト
の軸受構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】密閉容器内の上部及び下部に圧縮機構及
び電動モータを収納した冷媒圧縮機は冷蔵庫等の冷凍サ
イクル内に用いられている。このような圧縮機は、ベア
リングのほぼ中央に設けられた軸受にて回転可能に支持
されたシャフトによって、電動モータの駆動力を圧縮機
構に伝達している。

【０００３】以下、図面を参照しながら上記従来の圧縮
機を説明する。図６は、従来のレシプロ圧縮機の一例の
断面図である。

【０００４】図６において、１は圧縮機であり、２はシ
ャフト、３はロータ、４はステータであり、ロータ３と
ステータ４は一対となって電動モータを形成している。
シャフト２はロータ３に圧入されている。また５はコン
ロッド、６はシリンダー、７はピストン、８はピストン
ピン、９はベアリングである。シャフト２の偏心部に取
り付けられたコンロッド５及びコンロッド５の他端に取
り付けられかつピストン７に固定されたピストンピン８
によってピストン７への運動伝達機構が形成される。そ
して、ピストン７とシリンダー６によって圧縮機構が形
成される。１０は給油管であり、シャフト２下部に取り
付けられている。１１は冷凍機油であり、圧縮機１の本
体内部に滞留している。

【０００５】ロータ３の下面はフランジ面２０となって
おり、ベアリング９の上端面はスラスト面２１になって
いる。フランジ面２０とスラスト面２１の間にはスラス
トワッシャ２２が挿入されフランジ面２０に固定されて
いる。鉄製薄板を打ち抜いた平板形状をなしている。こ
のスラストワッシャ２２を用いることにより、ロータ３
のベアリング９の直接摺動によるロータ３の摩耗を防止
している。

【０００６】ここで、図７に従来のスラスト摺動部の断
面図を示す。スラストワッシャ２２は圧縮機内部温度の
変化に関わらず、常に平板状となっており、かつ面積は
変化しないため、スラストワッシャ２２とスラスト面２
１における接触面積は圧縮機内部温度に関わらず一定で
ある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】圧縮機に用いられてい
る冷凍機油１１は周辺温度が高温になるほど粘度が低く
なるという性質を持っている。そのため、圧縮機内部温
度が高い状態で運転されると、スラストワッシャ２２と
スラスト面２１上端面の間のスラスト摺動面は、混合潤
滑領域から、境界潤滑領域となり、油膜形成が困難とな
るため、摩耗発生の原因となる可能性がある。また冷凍
機油１１は周辺温度が低温になると粘度が高くなる性質
を持っている。そのため、圧縮機内部温度が低い状態で
運転されると、スラストワッシャ２２とスラスト面２１
の間の摺動面は、流体潤滑領域となり、油膜形成はされ
るものの、粘度が高くなるにしたがって、摺動損失が大
きくなるという問題があった。なお、これらの潤滑状態
の変化はストライベック曲線と呼ばれ、例えば改訂版潤
滑ハンドブック（養賢堂，１９８７，ｐ．１９３）など
で示されている。これらの問題は、スラストワッシャの
接触面積が圧縮機内部の温度に影響されず一定であるた
めに生じていた。

【０００８】本発明は、圧縮機内部温度が高温で冷凍機
油の粘度が低くスラスト摺動面が混合から境界潤滑領域
にある場合、スラスト摺動面の摩耗を防止し、一方圧縮
機内部温度が低温で冷凍機油の粘度が高くスラスト摺動
面が流体潤滑領域にあるとき、スラスト摺動面における
摺動損失の低減を図る軸受構造を備えた圧縮機を提供す
るものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を解決するため
に、本発明の圧縮機は、フランジ面と、スラスト面との
間に、圧縮機内部温度の上昇に伴って接触面積が増加
し、圧縮機内部温度の下降に伴って接触面積が減少する
構造を持つスラストワッシャを設けている。

【００１０】この発明によれば、圧縮機内部温度が高温
となり、冷凍機油の粘度が低下し、スラスト摺動面が混
合から境界潤滑領域にある場合、接触面積が増大するこ
とによって、単位面積当たりの荷重が減少し、スラスト
摺動面において油膜が形成されやすくなり、この結果、
スラスト摺動面は混合から流体潤滑領域となり、摩耗が
防止され圧縮機の信頼性も向上する。

【００１１】また、圧縮機内部温度が低温となり、冷凍
機油の粘度が上昇し、スラスト摺動面が流体潤滑領域に
ある場合、接触面積が減少することによって、単位面積
当たりの荷重が増加し、摩擦係数が低下する。その結
果、スラスト摺動面の摺動損失の低減が実現できる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、スラスト面とフランジ面の間に、温度の上昇に伴っ
てスラスト摺動部の接触面積が増加し、温度の下降に伴
ってスラスト摺動部の接触面積が減少する構造を持つス
ラストワッシャを設けた圧縮機であり、これによって圧
縮機内部温度が高く、冷凍機油の粘度が低く、スラスト
摺動面が混合から境界潤滑領域にあるときには、単位面
積当たりの荷重が減少することによって油膜が形成され
摩耗の防止となり、圧縮機内部温度が低く、冷凍機油の
粘度が高く、スラスト摺動面が流体潤滑領域にあるとき
には、単位面積当たりの荷重が増加することにより、摩
擦係数が減少し、摺動損失を低減することが可能であ
る。

【００１３】本発明の請求項２に記載の発明は、スラス
ト面とフランジ上面との間に、バイメタルからなり、圧
縮機内部温度の下降に伴って内周側が、盛り上がるよう
に湾曲する構造を持つスラストワッシャを設けた請求項
１に記載の圧縮機であり、これによって圧縮機内部温度
が高く、冷凍機油の粘度が低く、スラスト摺動面が混合
から境界潤滑領域にあるときには、スラスト摺動部の接
触面積が増加し、単位面積当たりの荷重が減少すること
によって油膜が形成され摩耗の防止となる。一方、圧縮
機内部温度が低く、冷凍機油の粘度が高く、スラスト摺
動面が流体潤滑領域にあるときには、スラスト摺動部の
接触面積が減少し、単位面積当たりの荷重が増加するこ
とにより、摩擦係数が減少し、摺動損失を低減すること
が可能である。

【００１４】さらに、スラストワッシャに用いるバイメ
タルのうち、スラスト摺動面側の材料として、鋼等の鉄
系材料を用いることにより、耐摩耗性に優れた軸受構造
を提供することが可能である。

【００１５】本発明の請求項３に記載の発明は、スラス
ト面とフランジ面との間に、形状記憶合金からなり、圧
縮機内部温度の下降に伴って自身の面積が縮小する構造
を持つスラストワッシャを設けたことを特徴とする請求
項１に記載の圧縮機であり、これによって圧縮機内部温
度が高く、冷凍機油の粘度が低く、スラスト摺動面が混
合から境界潤滑領域にあるときには、スラスト摺動部の
接触面積が増加し、単位面積当たりの荷重が減少するこ
とによって油膜が形成され摩耗の防止となる。一方、圧
縮機内部温度が低く、冷凍機油の粘度が高く、スラスト
摺動面が流体潤滑領域にあるときには、スラスト摺動部
の接触面積が減少し、単位面積当たりの荷重が増加する
ことにより、摩擦係数が減少し、摺動損失を低減するこ
とが可能である。

【００１６】さらに、形状記憶合金を用いることによ
り、スラストワッシャが単一材料で形成され、形状も単
純なため、構成を簡略化できる。

【００１７】本発明の請求項４に記載の発明は、スラス
ト面とフランジ面との間に、形状記憶合金からなり、圧
縮機内部の温度の下降に伴って回転方向に凹部を生じる
ことにより接触面積を変化させる構造を持つスラストワ
ッシャを設けたことを特徴とする請求項１に記載の圧縮
機であり、これによって圧縮機内部温度が高く、冷凍機
油の粘度が低く、スラスト摺動面が混合から境界潤滑領
域にあるときには、スラスト摺動部の接触面積が増加
し、単位面積当たりの荷重が減少することによって油膜
が形成され摩耗の防止となる。一方、圧縮機内部温度が
低く、冷凍機油の粘度が高く、スラスト摺動面が流体潤
滑領域にあるときには、スラスト摺動部の接触面積が減
少し、単位面積当たりの荷重が増加することにより、摩
擦係数が減少し、摺動損失を低減することが可能であ
る。

【００１８】さらに、圧縮機温度下降時にはスラスト摺
動面に油溝が形成されるため、潤滑特性を向上させるこ
とが可能である。

【００１９】以下本発明の第１の実施例について図面を
参照しながら説明する。 （実施の形態１）図１に本発明の冷媒圧縮機の断面図を
示す。１は圧縮機であり、２はシャフト、３はロータ、
４はステータであり、ロータ３とステータ４は一対とな
って電動モータを形成している。シャフト２はロータ３
に圧入されている。また５はコンロッド、６はシリンダ
ー、７はピストン、８はピストンピン、９はベアリング
である。シャフト２の偏心部に取り付けられたコンロッ
ド５及びコンロッド５の他端に取り付けられかつピスト
ン７に固定されたピストンピン８によってピストン７へ
の運動伝達機構が形成される。そして、ピストン７とシ
リンダー６によって圧縮機構が形成される。１０は給油
管であり、シャフト２下部に取り付けられている。１１
は冷凍機油であり、圧縮機１の本体内部に滞留してい
る。

【００２０】ロータ３の下面はフランジ面２０にベアリ
ング９の上面はスラスト面２１となっており、フランジ
面２０とベアリング９の間にはスラストワッシャ３０が
挿入されフランジ面２０に固定されている。このスラス
トワッシャ３０を用いることにより、フランジ面２０と
スラスト面２１の直接摺動によるロータ３の摩耗を防止
している。

【００２１】ここで、スラストワッシャ３０に温度変化
に伴って変形する素材を用い、圧縮機内部温度が上昇す
るのに伴って接触面積が増加し、圧縮機内部温度の下降
に伴って接触面積が減少する構造とする。

【００２２】これにより、圧縮機内部温度が上昇し、冷
凍機油１１の粘度が低下したときには、接触面積を増加
させることにより、単位面積当たりの荷重が減少し、油
膜の形成が困難である混合潤滑領域や境界潤滑領域にお
いても、油膜を形成させ、摩耗の発生を防止することが
可能である。一方、圧縮機内部温度が下降し、冷凍機油
１１の粘度が低下したときには、油膜が十分に形成され
る流体潤滑領域において、接触面積を減少させることに
より、単位面積当たりの荷重が増加し、摩擦係数は減少
するため、摺動損失を減少させることが可能である。こ
れらの現象は前述のストライベック曲線の現象に基づい
たものである。

【００２３】なお、ここでは圧縮機の一例としてベアリ
ングの上部に電動モータを、ベアリングの下部に圧縮機
構を設けた圧縮機を示したが、ベアリングの上部に圧縮
機構を、ベアリングの下部にモータを備えた圧縮機でも
同じ効果が期待できる。

【００２４】なお、ここでは圧縮機の一例としてレシプ
ロ圧縮機を示したが、スラスト摺動面を持つ他の種類の
圧縮機においても同じ効果が期待できる。

【００２５】以下本発明の第２の実施例について図面を
参照しながら説明する。 （実施の形態２）本実施の形態の圧縮機全体の構成はス
ラストワッシャを除いて、実施の形態１と同様であるの
で省略する。

【００２６】ここで、図２（ａ）に本実施例の圧縮機内
部が高温状態でのスラスト摺動部の断面図を示す。スラ
ストワッシャ４０は内周側が延伸し、平板状となってお
り、スラストワッシャ４０とスラスト面２１における接
触面積が増大している。

【００２７】さらに、図２（ｂ）に本実施例の圧縮機内
部が低温状態でのスラスト摺動部の断面図を示す。スラ
ストワッシャ４０はスラスト摺動面側に内周側に盛り上
がるように湾曲し、スラストワッシャ４０とスラスト面
２１における接触面積は減少している。

【００２８】図３にスラストワッシャ４０の断面図を示
す。この図では、上方が摺動面側となる。スラストワッ
シャ４０は、スラスト摺動面側の、湾曲の凹側の材料と
して鋼等の鉄系材料等といった耐摩耗性材料４１を用
い、湾曲の凸側の材料としては低線膨張係数材料４２を
用いる。

【００２９】この結果、周囲温度が上昇した時に接触面
積は増加し、周囲温度が下降したときに接触面積は減少
するため、実施の形態１に示した効果と同様の効果が得
られる。

【００３０】さらに、摺動面側に鋼などの材料を使用す
ることが可能であるため、耐摩耗性に優れた軸受構造を
有した圧縮機を提供することが可能となる。

【００３１】また低温時にスラストワッシャ４０の内周
面側は、スラスト面２１と摺動することとなる。そのた
めスラストワッシャ４０の内周面側は曲面からなること
が望ましい。

【００３２】なお、ここではスラスト摺動面側に、線膨
張係数の高い材料を、その反対側に線膨張係数の低い材
料を用いたが、スラスト摺動面側に、線膨張係数の低
く、かつ耐摩耗性に優れた材料を、その反対側に線膨張
係数の高い材料を用い、圧縮機内部温度が低温のときは
スラスト摺動面に対して、凸状に屈曲し、圧縮機内部温
度が高温のときに平板状になるような部材構成として
も、同じ効果が期待できる。

【００３３】以下本発明の第３の実施例について図面を
参照しながら説明する。 （実施の形態３）本実施の形態の圧縮機全体の構成はス
ラストワッシャを除いて実施の形態１と同様であるので
省略する。

【００３４】ここで、図４（ａ）に本実施例の圧縮機内
部が高温状態でのスラスト摺動部の断面図を示す。スラ
ストワッシャ５０自身の面積か増大し、スラストワッシ
ャ５０とスラスト面２１における接触面積が増大してい
る。

【００３５】さらに、図４（ｂ）に本実施例の圧縮機内
部が低温状態でのスラスト摺動部の断面図を示す。スラ
ストワッシャ５０自身の面積か減少し、スラストワッシ
ャ４０とスラスト面２１における接触面積は減少してい
る。

【００３６】この結果、圧縮機内部温度が上昇した時に
接触面積は増加し、圧縮機内部温度が下降したときに接
触面積は減少するため、実施の形態１に示した効果と同
様の効果が得られる。

【００３７】さらに、このスラストワッシャ５０は単一
材料からなり、形状も単純なため、構成を簡略化が可能
である。

【００３８】以下本発明の第４の実施例について図面を
参照しながら説明する。 （実施の形態４）本実施の形態の圧縮機全体の構成はス
ラストワッシャを除いて実施の形態１と同様であるので
省略する。

【００３９】ここで、図５（ａ）に本実施例の圧縮機内
部が高温状態でのスラスト摺動部の断面図を示す。スラ
ストワッシャ６０の表面は平滑化しており、スラストワ
ッシャ６０とスラスト面２１における接触面積が増大し
ている。

【００４０】さらに、図５（ｂ）に本実施例の圧縮機内
部が低温状態でのスラスト摺動部の断面図を示す。スラ
ストワッシャ６０の表面に凹部６１が生じ、スラストワ
ッシャ６０とスラスト面２１における摺動面積は減少し
ている。

【００４１】この結果、圧縮機内部温度が上昇した時に
スラスト摺動面積は増加し、周囲温度が下降したときに
スラスト摺動面積は減少するため、実施の形態１に示し
た効果と同様の効果が得られる。

【００４２】さらにスラストワッシャ６０の表面に生じ
た凹部６１が油溝の役割を果たすため、より潤滑特性に
優れた軸受部を有した圧縮機を提供することが可能であ
る。

【００４３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、シャフト
と、シャフトに設けられたフランジ面と、前記シャフト
を垂直に支えるジャーナルベアリングと、前記ジャーナ
ルベアリングの上面で前記シャフトの自重を支えるスラ
スト面を有する圧縮機にて、フランジ面と、前記スラス
ト面との間にあり、圧縮機内部温度の下降に伴って接触
面積が減少し、圧縮機内部温度の上昇に伴って接触面積
が増加する構造を持つスラストワッシャを設けることに
より、圧縮機内部の温度が高く、冷凍機油の粘度が低
く、スラスト摺動面が混合潤滑領域にあるときには、接
触面の単位面積当たりの荷重を減少させることによっ
て、油膜を形成させることにより摩耗の防止となり、圧
縮機内部の温度が低く、冷凍機油の粘度が高く、スラス
ト摺動面が流体潤滑領域にあるときには、接触面積を小
さくし、単位面積当たりの荷重を増加させることによ
り、摺動損失を低減することができる。

【００４４】さらに本発明によれば、バイメタルからな
り、圧縮機内部温度の下降に伴って内周側が盛り上がる
ように湾曲することにより接触面積を変化させる構造を
持つスラストワッシャを用いることにより、スラストワ
ッシャの摺動面側に耐摩耗性の材料を用いることが可能
となり、耐摩耗性に優れた軸受構造を提供することが可
能となる。

【００４５】さらに本発明によれば、形状記憶合金から
なり、圧縮機内部温度の下降に伴って自身の面積が減少
することにより接触面積を変化させる構造を持つスラス
トワッシャを用いることにより、単一材料からなり形状
も単純であることから、スラストワッシャの構成を単純
化が可能である。

【００４６】さらに本発明によれば、形状記憶合金から
なり、圧縮機内部の温度の下降に伴って回転方向に凹部
を生じることにより接触面積を変化させる構造を持つス
ラストワッシャを用いることにより、スラストワッシャ
の表面に生じた凹部が油溝の役割を果たすため、より潤
滑特性に優れた軸受部を提供することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の圧縮機の断面図

【図２】（ａ）本発明の第２の実施例のスラスト摺動部
の高温状態での断面図 （ｂ）本発明の第２の実施例のスラスト摺動部の低温状
態での断面図

【図３】本発明の第２の実施例のスラストワッシャの断
面図

【図４】（ａ）本発明の第３の実施例のスラスト摺動部
の高温状態での断面図 （ｂ）本発明の第３の実施例のスラスト摺動部の低温状
態での断面図

【図５】（ａ）本発明の第４の実施例のスラスト摺動部
の高温状態での断面図 （ｂ）本発明の第４の実施例のスラスト摺動部の低温状
態での断面図

【図６】従来の圧縮機の断面図

【図７】従来のスラスト摺動部の断面図

【符号の説明】

１ 圧縮機 ２ シャフト ９ ベアリング ２０ フランジ面 ２１ スラスト面 ２２，３０，４０，５０，６０ スラストワッシャ ６１ 凹部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 笹部 茂 大阪府東大阪市高井田本通４丁目２番５号 松下冷機株式会社内 (72)発明者 野末 章浩 大阪府東大阪市高井田本通４丁目２番５号 松下冷機株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シャフトと、前記シャフトに設けられた
   フランジ面と、前記シャフトを垂直に支えるジャーナル
   ベアリングと、前記ジャーナルベアリングの上端面であ
   って前記シャフトの自重を支えるスラスト面とを有する
   圧縮機において、前記フランジ面と、前記スラスト面と
   の間にあって、前記フランジ面及び前記スラスト面に接
   触し、圧縮機内部温度の下降に伴って接触面積が減少
   し、圧縮機内部温度の上昇に伴って接触面積が増加する
   構造を持つスラストワッシャを設けたことを特徴とする
   圧縮機。
2. 【請求項２】 バイメタルからなり、圧縮機内部温度の
   下降に伴って内周側が、盛り上がるように湾曲すること
   により接触面積を変化させる構造を持つスラストワッシ
   ャを設けたことを特徴とする請求項１記載の圧縮機。
3. 【請求項３】 形状記憶合金からなり、圧縮機内部温度
   の下降に伴って自身の面積が減少することにより接触面
   積を変化させる構造を持つスラストワッシャを設けたこ
   とを特徴とする請求項１記載の圧縮機。
4. 【請求項４】 形状記憶合金からなり、圧縮機内部の温
   度の下降に伴って回転方向に凹部を生じることにより接
   触面積を変化させる構造を持つスラストワッシャを設け
   たことを特徴とする請求項１記載の圧縮機。