JP2000291549A

JP2000291549A - 圧縮機

Info

Publication number: JP2000291549A
Application number: JP11098579A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Hiratsuka; 聡平塚; Takanori Ishida; 貴規石田
Original assignee: Matsushita Refrigeration Co
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-04-06
Filing date: 1999-04-06
Publication date: 2000-10-17

Abstract

(57)【要約】【課題】圧縮機において、軸受け部の異常摩耗の発生
防止を目的とする。【解決手段】アルミニウム合金製の軸受け９の上端部
２１とスラストワッシャ３０からなる軸受け部では、平
行平板の軸受け部であるために、スクイーズ膜作用によ
る潤滑油による流体被膜が形成されにくく、摺動面の一
部で金属接触が発生する。このとき、スラストワッシャ
３０の鋼製の母材３２の表面に形成された非凝着性被膜
３１と、上端面２１の金属接触部が摺動することで、ア
ッパーベアリング９を形成するアルミニウムがスラスト
ワッシャ３０に凝着することを防止する。この結果、摩
耗起点の発生が無いため、軸受け部における異常摩耗の
発生を抑制することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷蔵庫の冷媒圧縮
機等の圧縮機の軸受け部の耐久性向上に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、圧縮機の摺動部の耐久性を向上す
る手段として、一方の摺動部材にアルミニウム材料を主
体として表面にアルマイト処理をし、他方の摺動部材に
炭素鋼等の金属材料を用いる方法が、特開平７−２９３
４６８号公報等に開示されている。

【０００３】図５は、従来のレシプロ圧縮機の一例の断
面図である。

【０００４】図５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はアルミニウム合金製の軸受けである。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】軸受け９の上面は上端面２１になってい
る。ロータ３と上端面２１の間にはスラストワッシャ２
２が挿入されロータ３に固定されている。スラストワッ
シャ２２は鋼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をロータ３と軸受け９の
上端面２１の間に挿入することにより、ロータ３と軸受
け９の上端面２１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６に従来のスラストワッシャの
用部拡大斜視図を、図７に従来のスラストワッシャの断
面図を示す。スラストワッシャ２２は単一構造となって
いる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年圧
縮機１に用いられている冷凍機油１１の粘度は圧縮機１
の効率向上のため低粘度化の傾向にあり、かつ低速で運
転される傾向にある。そのため、スラストワッシャ２２
と上端面２１の間のスラスト軸受け部において、スクイ
ーズ効果による油膜形成が困難となり、金属接触が発生
する可能性がある。上記従来の構成では、比較的融点が
低いアルミニウム合金製の軸受け９の上端面２１と、ス
ラストワッシャ２２のスラスト軸受け部において金属接
触が発生した場合、摺動発熱により金属接触部の近傍温
度が上昇し、アルミニウム材が溶融し、スラストワッシ
ャ表面に凝着する。その結果、摩耗起点が形成され、ス
ラスト軸受け部での摺動状態がアルミニウム同士の厳し
い凝着摩耗に発展し、異常摩耗が発生する可能性があっ
た。

【０００８】本発明は、このようなスラスト軸受け部の
凝着摩耗の発生を抑制防止し、高信頼性の圧縮機を提供
することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の圧縮機は、スラ
ストワッシャの表面に、アルミニウム材に対して非凝着
性を示す被膜を形成したものである。

【００１０】この発明によれば、スラストワッシャへの
アルミニウムの凝着を抑制防止する。その結果、スラス
ト軸受け部における異常摩耗の起点が形成されず、異常
摩耗の発生を抑制防止することが可能となる。

【００１１】本発明の請求項１に記載の発明は、アルミ
ニウム合金製の軸受けの上端面とシャフトのフランジ面
の間に、表面に非凝着性被膜を形成させた鋼製のスラス
トワッシャを設けた圧縮機であり、これによってスラス
ト軸受け部において、冷凍機油による油膜形成が困難な
条件においても、スラストワッシャへのアルミニウムの
凝着を防止する。その結果、異常摩耗の原因となる摩耗
起点が形成されず、異常摩耗の発生を抑制することが可
能である。

【００１２】本発明の請求項２に記載の発明は、アルミ
ニウム合金製の軸受けの上端面とシャフトのフランジ面
の間に、表面にＴｉＡｌＮセラミック膜からなる非凝着
性被膜を形成させた鋼製のスラストワッシャを設けた請
求項１記載の圧縮機であり、これによってスラスト軸受
け部において、冷凍機油による油膜形成が困難な条件に
おいても、スラストワッシャへのアルミニウムの凝着を
防止する。その結果、異常摩耗の原因となる摩耗起点が
形成されず、異常摩耗の発生を抑制することが可能であ
る。

【００１３】本発明の請求項３に記載の発明は、アルミ
ニウム合金製の軸受けの上端面とシャフトのフランジ面
の間に、表面にダイヤモンドライクカーボン膜からなる
非凝着性被膜を形成させた鋼製のスラストワッシャを設
けた請求項１記載の圧縮機であり、これによってスラス
ト軸受け部において、冷凍機油による油膜形成が困難な
条件においても、スラストワッシャへのアルミニウムの
凝着を防止する。その結果、異常摩耗の原因となる摩耗
起点が形成されず、異常摩耗の発生を抑制することが可
能である。

【００１４】さらに、運転時の静摩擦係数を０．２以下
に保つことができ、起動時の摺動損失を低減し、更なる
省エネを図ることが可能である。

【００１５】本発明の請求項４に記載の発明は、アルミ
ニウム合金製の軸受けの上端面とシャフトのフランジ面
の間に、表面に二硫化モリブデン膜からなる非凝着性被
膜を形成させた鋼製のスラストワッシャを設けた請求項
１記載の圧縮機であり、これによってスラスト軸受け部
において、冷凍機油による油膜形成が困難な条件におい
ても、スラストワッシャへのアルミニウムの凝着を防止
することにより、異常摩耗の原因となる摩耗起点が形成
されず、異常摩耗の発生を抑制することが可能である。

【００１６】さらに、運転時の静摩擦係数を０．２程度
に保つことができ、起動時の摺動損失を低減させること
が可能である。

【００１７】また、二硫化モリブデン膜自体の硬度はＨ
ｖ５００以下であり、母材硬度の低い比較的安価な材料
でも大きな硬度差がつかず、接触部の微視的変形による
被膜を剥離を防止することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】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。

【００１９】（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
は軸受けである。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。１
０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】軸受け９の上面は上端面２１となってお
り、ロータ３と軸受け９の間にはスラストワッシャ３０
が挿入されロータ３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、ロータ３と上端面２１
の直接摺動によるロータ３の摩耗を防止している。

【００２１】図２に本発明の圧縮機の断面の拡大図を、
図３に本発明の圧縮機のスラストワッシャの用部拡大斜
視図を、図４に本発明の圧縮機のスラストワッシャの断
面図を示す。ここで、スラストワッシャ３０は、鋼製の
母材３２の表面に厚さ１μｍの非凝着性被膜３１を形成
させている。これにより、低速運転時や、冷凍機油１１
の粘度が低いときなど、冷凍機油１１による油膜形成が
困難な条件においても、スラストワッシャ３０へのアル
ミニウムの凝着を防止する。その結果、異常摩耗の原因
となる摩耗起点が形成されず、異常摩耗の発生を抑制す
ることが可能である。

【００２２】なお、ここでは厚さ１μｍの非凝着性被膜
３１を用いたが、厚さ０．１〜１０μｍの非凝着性被膜
３１であれば同様の効果を得ることができる。

【００２３】なお、ここでは非凝着性被膜３１をスラス
トワッシャ３０の母材３２表面全体に形成したが、少な
くともスラストワッシャ３０の母材３２の摺動側表面に
形成すれば、同様の効果を得ることができる。

【００２４】なお、ここでは圧縮機の一例として軸受け
９の上部に電動モータを、軸受け９の下部に圧縮機構を
設けた圧縮機を示したが、軸受け９の上部に圧縮機構
を、軸受け９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。

【００２５】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、スラスト軸受け部を持つ他の種類
の圧縮機においても同じ効果が期待できる。

【００２６】（実施の形態２）本実施の形態の圧縮機の
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。

【００２７】ここで、スラストワッシャ３０の母材３２
は工具鋼ＳＫＤ１１であり、焼き入れ焼き戻し処理によ
り硬度ＨＲＣ５５に調整している。面粗度Ｒａ０．０５
μｍ以下に研磨後、その表面に、プラズマＣＶＤ法によ
り、厚さ１μｍのＴｉＡｌＮからなる非凝着性被膜３１
を形成している。軸受け９はアルミニウムダイキャスト
ＡＤＣ１４であり、母材は共晶組織と初晶シリコンから
なる。スラストワッシャ３０との摺動部である上端面２
１はホーニング加工，ポリッシング加工，ローラーバニ
ッシング加工等により、面粗度Ｒａ０．５μｍ以下に仕
上げている。

【００２８】ここで、ＴｉＡｌＮからなる非凝着性被膜
３１は、アルミニウムダイキャストの金型等の溶損防止
に用いられる被膜であり、アルミニウム溶湯による溶損
や付着が他のセラミック被膜に比べて優れていること
が、「金属プレス１９９７年６月号Ｐ１２〜１６」等に
記載されている。

【００２９】これにより、低速運転時や、冷凍機油１１
の粘度が低いときなど、冷凍機油１１による油膜形成が
困難な条件においても、スラストワッシャ３０へのアル
ミニウムの凝着を防止する。その結果、異常摩耗の原因
となる摩耗起点が形成されず、異常摩耗の発生を抑制す
ることが可能である。

【００３０】なお、ここでは厚さ１μｍのＴｉＡｌＮセ
ラミック膜３１を用いたが、厚さ０．１〜１０μｍのＴ
ｉＡｌＮセラミック膜３１であれば同様の効果を得るこ
とができる。

【００３１】なお、ここではＴｉＡｌＮセラミック膜３
１をスラストワッシャ３０の母材３２表面全体に形成し
たが、少なくともスラストワッシャ３０の母材３２の摺
動側表面に形成すれば、同様の効果を得ることができ
る。

【００３２】なお、ここでは軸受け９の材料としてアル
ミダイキャストＡＤＣ１４を用いたが、アルミ溶湯材Ａ
Ｃ４Ｂ等のアルミニウム合金を用いても同様の効果を得
ることができる。

【００３３】なお、ここでは圧縮機の一例として軸受け
９の上部に電動モータを、軸受け９の下部に圧縮機構を
設けた圧縮機を示したが、軸受け９の上部に圧縮機構
を、軸受け９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。

【００３４】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、スラスト軸受け部を持つ他の種類
の圧縮機においても同じ効果が期待できる。

【００３５】（実施の形態３）本実施の形態の圧縮機の
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。

【００３６】ここで、スラストワッシャ３０の母材３２
は工具鋼ＳＫＤ１１であり、焼き入れ焼き戻し処理によ
り硬度ＨＲＣ５５に調整している。面粗度Ｒａ０．０５
μｍ以下に研磨後、その表面に、イオンプレーティング
法により、厚さ１μｍのダイヤモンドライクカーボンか
らなる非凝着性被膜３１を形成している。

【００３７】ジャーナル軸受け９はアルミニウムダイキ
ャストＡＤＣ１４であり、母材は共晶組織と初晶シリコ
ンからなる。スラストワッシャ３０との摺動部である上
端面２１はホーニング加工，ポリッシング加工，ローラ
ーバニッシング加工等により、面粗度Ｒａ０．５μｍ以
下に仕上げている。

【００３８】ここで、ダイヤモンドライクカーボンから
なる非凝着性被膜３１は、アルミ板切断刃等の凝着防止
に用いられる被膜であり、アルミニウムに対する摩擦係
数がセラミック被膜に比べて優れていることが、「ナノ
テック株式会社のＤＬＣコーティング技術資料」等に記
載されている。また、ＡＤＣ１４に対する繰り返し１０
００回の起動試験において、処理なし時に静摩擦係数が
数倍に増加するのに比較して、非凝着性被膜３１はほと
んど変化せず０．２以下の静摩擦係数を保った。

【００３９】これにより、低速運転時や、冷凍機油１１
の粘度が低いときなど、冷凍機油１１による油膜形成が
困難な条件においても、スラストワッシャ３０へのアル
ミニウムの凝着を防止する。その結果、異常摩耗の原因
となる摩耗起点が形成されず、異常摩耗の発生を抑制す
ることが可能である。

【００４０】また、運転時の静摩擦係数が、０．２以下
に保つことが可能であるため、起動時の摺動損失を低減
させることが可能となる。更に低速回転時においても低
摩擦係数であるため、更なる効率化を図ることが可能で
ある。

【００４１】また、ダイヤモンドライクカーボン被膜３
１はセラミック被膜と比較をして高い平滑性を示すた
め、摺動部などにおいても、高い精度を保つことが可能
である。

【００４２】なお、ここでは厚さ１μｍのダイヤモンド
ライクカーボン膜３１を用いたが、厚さ０．１〜１０μ
ｍのダイヤモンドライクカーボン膜３１であれば同様の
効果を得ることができる。

【００４３】なお、ここでは軸受け９の材料としてアル
ミダイキャストＡＤＣ１４を用いたが、アルミ溶湯材Ａ
Ｃ４Ｂ等のアルミニウム合金を用いても同様の効果を得
ることができる。

【００４４】なお、ここではダイヤモンドライクカーボ
ン膜３１をスラストワッシャ３０の母材３２表面全体に
形成したが、少なくともスラストワッシャ３０の母材３
２の摺動側表面に形成すれば、同様の効果が得ることが
できる。

【００４５】なお、ここでは圧縮機の一例として軸受け
９の上部に電動モータを、軸受け９の下部に圧縮機構を
設けた圧縮機を示したが、軸受け９の上部に圧縮機構
を、軸受け９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。

【００４６】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、スラスト軸受け部を持つ他の種類
の圧縮機においても同じ効果が期待できる。

【００４７】（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。

【００４８】ここで、スラストワッシャ３０の母材３２
はみがき特殊帯鋼ＳＫ５Ｍであり、焼き入れ焼き戻し処
理により硬度Ｈｖ５００に調整している。面粗度Ｒａ
０．０５μｍ以下に研磨後、その表面に、スパッタリン
グ法とイオンプレーティング法の併用により、厚さ１μ
ｍの二硫化モリブデンとチタンの混合層からなる非凝着
性被膜３１を形成している。非凝着性被膜３１の硬度は
Ｈｖ約５００である。

【００４９】軸受け９はアルミニウムダイキャストＡＤ
Ｃ１４であり、母材は共晶組織と初晶シリコンからな
る。スラストワッシャ４０との摺動部である上端面２１
はホーニング加工，ポリッシング加工，ローラーバニッ
シング加工等により、面粗度Ｒａ０．５μｍ以下に仕上
げている。

【００５０】ここで、二硫化モリブデンとチタンの混合
層からなる非凝着性被膜３１は、大阪真空工業株式会社
のＭＯＳＴコーティングであり、アルミニウム材料の切
削工具等への凝着防止に用いられる。また、二硫化モリ
ブデン単層被膜に比べて耐久性に優れていることが、
「大阪真空工業株式会社のカタログ」等に記載されてい
る。また、ＡＤＣ１４に対する繰り返し１０００回の起
動試験において、処理なし時に静摩擦係数が数倍に増加
するのに比較して、非凝着性被膜３１はほとんど変化せ
ず０．２程度の静摩擦係数を保った。

【００５１】これにより、低速運転時や、冷凍機油１１
の粘度が低いときなど、冷凍機油１１による油膜形成が
困難な条件においても、スラストワッシャ３０へのアル
ミニウムの凝着を防止する。その結果、異常摩耗の原因
となる摩耗起点が形成されず、異常摩耗の発生を抑制す
ることが可能である。

【００５２】また、運転時の静摩擦係数が、０．２程度
に保つことが可能であるため、起動時の摺動損失を低減
させることが可能となる。

【００５３】また、二硫化モリブデンからなる非凝着性
被膜３１はＨｖ５００程度の低硬度であり、母材硬度を
高める必要がなく、みがき特殊帯鋼のような比較的安価
な素材を選ぶことができる。

【００５４】なお、ここでは厚さ１μｍの二硫化モリブ
デン膜３１を用いたが、厚さ０．１〜１０μｍの二硫化
モリブデン膜３１であれば同様の効果を得ることができ
る。

【００５５】なお、ここでは二硫化モリブデン膜３１を
スラストワッシャ３０の母材３２表面全体に形成した
が、少なくともスラストワッシャ３０の母材３２の摺動
側表面に形成すれば、同様の効果が得ることができる。

【００５６】なお、ここでは軸受け９の材料としてアル
ミダイキャストＡＤＣ１４を用いたが、アルミ溶湯材Ａ
Ｃ４Ｂ等のアルミニウム合金を用いても同様の効果を得
ることができる。

【００５７】なお、ここでは圧縮機の一例として軸受け
９の上部に電動モータを、軸受け９の下部に圧縮機構を
設けた圧縮機を示したが、軸受け９の上部に圧縮機構
を、軸受け９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。

【００５８】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、スラスト軸受け部を持つ他の種類
の圧縮機においても同じ効果が期待できる。

【００５９】なお、ここでは、二硫化モリブデンとチタ
ンの混合層からなる非凝着性被膜を用いたが、これは被
膜の密着性と耐久性を向上するためであり、非凝着性を
発揮する上では二硫化モリブデン単層あるいは他の金属
との混合層でも良い。

【００６０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、圧縮機の
スラストワッシャの鋼製の母材表面に、非凝着性被膜を
形成することにより、スラストワッシャ表面に軸受けを
形成するアルミニウムが凝着することを防止すること
で、異常摩耗の原因となる摩耗起点が形成されず、異常
摩耗の発生を抑制することが可能である。

【００６１】さらに、以上のように本発明によれば、圧
縮機のスラストワッシャの鋼製の母材表面に、ＴｉＡｌ
Ｎセラミック膜からなる非凝着性被膜を形成することに
より、スラストワッシャ表面に軸受けを形成するアルミ
ニウムが凝着することを防止することで、異常摩耗の原
因となる摩耗起点が形成されず、異常摩耗の発生を抑制
することが可能である。

【００６２】さらに、以上のように本発明によれば、圧
縮機のスラストワッシャの鋼製の母材表面に、ダイヤモ
ンドライクカーボン膜からなる非凝着性被膜を形成する
ことにより、スラストワッシャ表面に軸受けを形成する
アルミニウムが凝着することを防止することで、異常摩
耗の原因となる摩耗起点が形成されず、異常摩耗の発生
を抑制することが可能である。また、運転中の静摩擦係
数を０．２以下に保つことが可能であるため、起動時の
摺動損失を低減させることが可能となる。

【００６３】さらに、以上のように本発明によれば、圧
縮機のスラストワッシャの鋼製の母材表面に、二硫化モ
リブデン膜からなる非凝着性被膜を形成することによ
り、スラストワッシャ表面に軸受けを形成するアルミニ
ウムが凝着することを防止することで、異常摩耗の原因
となる摩耗起点が形成されず、異常摩耗の発生を抑制す
ることが可能である。また、運転中の静摩擦係数を０．
２程度に保つことが可能であるため、起動時の摺動損失
を低減させることが可能となる。また、二硫化モリブデ
ンからなる非凝着性被膜はＨｖ５００程度の低硬度であ
り、母材硬度を高める必要がなく、比較的安価な素材を
選ぶことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１から実施の形態４を示す
圧縮機の断面図

【図２】本発明の実施の形態１から実施の形態４を示す
圧縮機の断面の拡大図

【図３】本発明の実施の形態１から実施の形態４を示す
圧縮機のスラストワッシャの用部拡大斜視図

【図４】図３のスラストワッシャのＡ−Ａ線断面図

【図５】従来の圧縮機の断面図

【図６】従来の圧縮機のスラストワッシャの用部拡大斜
視図

【図７】図６のスラストワッシャのＡ−Ａ線断面図

【符号の説明】

２シャフト３ロータ９軸受け２１上端面２２，３０スラストワッシャ３１非凝着性被膜３２母材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シャフトと、前記シャフトに固定された
ロータと、前記シャフトの外周と摺動しながら圧縮荷重
を支えるアルミニウム合金製の軸受けと、前記シャフト
または前記ロータに固定され、前記ロータと前記シャフ
トの自重を支えると共に、前記軸受けの上端面と面摺動
するスラストワッシャを有し、前記スラストワッシャは
鋼製の母材の表面に非凝着性被膜を形成させた圧縮機。
【請求項２】非凝着性被膜として、ＴｉＡｌＮセラミ
ック膜をスラストワッシャの母材表面に形成した請求項
１記載の圧縮機。
【請求項３】非凝着性被膜として、ダイヤモンドライ
クカーボン膜をスラストワッシャの母材表面に形成した
請求項１記載の圧縮機。
【請求項４】非凝着性被膜として、二硫化モリブデン
膜をスラストワッシャの母材表面に形成した請求項１記
載の圧縮機。