JP2002098052A

JP2002098052A - 密閉型電動圧縮機およびその製造方法

Info

Publication number: JP2002098052A
Application number: JP2000288354A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Fukuhara; 弘之福原; Hidenobu Shintaku; 秀信新宅; Hideto Oka; 秀人岡; Shigeru Muramatsu; 繁村松; Mototaka Ezumi; 元隆江住
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-09-22
Filing date: 2000-09-22
Publication date: 2002-04-05

Abstract

(57)【要約】【課題】過酷な運転条件において、圧縮機の主軸受で
主軸受とシャフトの間の潤滑油膜が切れて直接接触によ
る摩耗などの表面損傷を起こすことのない信頼性の高い
圧縮機を提供する。【解決手段】圧縮機用シャフトを第１研削工程後窒化
処理を行い、更に第２研削工程で表面を研削加工して、
摺動面の硬さを１０００ＨＶ以上とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は冷凍空調機器等に用
いられる密閉型電動圧縮機に関するものであり、特にそ
の摺動部品の耐磨耗性向上を図るのに効果のあるもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】冷凍空調用の密閉型電動圧縮機として
は、圧縮機構がレシプロ式、ローリングピストン式およ
びスクロール式のものがあり、いずれの方法も家庭用、
業務用の冷凍空調分野で使用されている。いずれの方式
の圧縮機も圧縮機構は駆動するシャフトの他にいくつか
の摺動部品で構成されている。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。

【０００３】図６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２と軸受部品４を上部に
設けている。そして、可動スクロール２ｂの軸受２ｃ
を、シャフト５の端部の偏芯軸５ａに回転自在に挿入
し、可動スクロール２ｂをシャフト５の回転運動により
旋回運動させている。シャフト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。主軸受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、シャフト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
られており圧縮機構２へ冷媒ガスを導入している。そし
て、密閉容器１の内部には圧縮側のガス圧力が作用する
構成となっている。シャフト５には潤滑油９を各軸受
部、すなわち主軸受８、偏心軸受６、および各摺動面へ
供給する貫通穴１３を設け、かつシャフト５の下端より
潤滑油９を吸い上げるようにしている。１６は密閉容器
１の外へ圧縮ガスを出す吐出管である。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、
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、一旦マフラー２１に吐出された後、密閉容
器１内から吐出管１６より密閉容器１外へと吐出され、
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。一方、シャフト５で吸い上げられた潤滑油９は、シ
ャフト５の貫通穴１３の中を上昇し、偏心軸受６、主軸
受８および各摺動部を潤滑、冷却して、シャフト５に配
設された微少切り欠き５ｂから排出され、回転子７ａの
連通穴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。

【０００５】また、シャフト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の表面硬化
処理を行っている。そして、主軸受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。この軸受メタル層はカーボンなどの
硬質物質が分散して含有されている複合タイプである。

【０００６】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シャフト５の回転
と同じ方向に回転し、偏心軸受６を介して主軸受８で支
持される。すなわち、鋳鉄材料から成るシャフト５は、
ガス圧縮等により発生する非常に大きな荷重で、主軸受
８の内面に押し付けられながら回転運動する。つまり、
シャフト５は常に同じ箇所が主軸受８に押し付けられて
運転する、いわゆる回転荷重となっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、過酷な運転条件において、ガス圧縮等によ
り過大な荷重が発生し主軸受８とシャフト５の間の潤滑
油膜が切れやすくなり、混合潤滑または境界潤滑状態と
なる。そして、そのような状態が続いた場合にはシャフ
ト５の高周波焼き入れによる表面硬化層に摩耗が発生す
ることがあった。

【０００８】本発明はこのような従来の課題を解決する
ものであり、耐摩耗性の高いシャフトを提供することを
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明は、研削工程の後に窒化処理を行い、その後
で更に仕上げ研削を行うことで窒化処理による寸法歪の
影響を除去して、耐磨耗性に優れ、かつ寸法精度が得ら
れる製造方法を提供するものである。

【００１０】また別の方法として、第１の窒化処理の
後、化合物層の一部を除去しながら仕上げ研削を行い、
その後に第２の窒化処理を行うことにより、窒化処理に
よる寸法歪の影響を少なくし、さらにより確実な窒化処
理を行うことで耐磨耗性に優れ、かつ寸法精度が得られ
る製造方法を提供するものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】請求項１に記載の発明は、固定子
と回転子からなる電動機と、前記回転子に連結されたシ
ャフトを介して駆動される圧縮機構と、前記電動機およ
び圧縮機構を収納する密閉容器とからなる密閉型電動圧
縮機の製造方法であって、前記シャフトは表面を除去す
る第１の研削工程と、第1の研削工程の後で表面を硬化
させる窒化処理工程と、しかる後に表面を直径で０．２
５ミリメートル以下の範囲で除去する第２の研削工程に
より、表面がビッカース硬さ（単位：ＨＶ）で１０００
ＨＶ以上の硬さを有するように製造するものであり、窒
化の拡散層の硬さを安定して有効に使用出来るので、耐
摩耗性が高く精度も良好なシャフトとなり、信頼性の高
い圧縮機を得ることが出来る。

【００１２】請求項２記載の発明は、請求項１記載の密
閉型電動圧縮機の製造方法であって、シャフトの材料と
してＡｌ、Ｃｒ、ＭｏまたはＶの少なくとも一つ以上を
０．２％以上含有する合金を用いたものであり、窒化処
理工程で容易に１０００ＨＶ以上の硬さを得ることが出
来、第２研削工程後でも安定した表面の硬さとなるため
耐摩耗性の高いシャフトとなり信頼性の高い圧縮機とす
る事が出来る。

【００１３】請求項３記載の発明は、請求項１記載の密
閉型電動圧縮機の製造方法であって、シャフトの材料と
して球状黒鉛鋳鉄を用いたものであり、鋼より安価な素
材で加工しやすく従って低価格で耐摩耗性の高いシャフ
トを得ることが出来る。

【００１４】請求項４記載の発明は、請求項１記載の密
閉型電動圧縮機の製造方法であって、シャフトの材料と
して下地の硬さが表面から０．０４ｍｍの深さにおいて
４００ＨＶ以上の材料を用いたものであり、この硬さ分
布によりシャフトにかかる荷重を肉厚方向の全体で受け
ることが可能となりより耐摩耗性の高いシャフトとなり
信頼性の高い圧縮機とする事が出来る。

【００１５】請求項５記載の発明は、請求項１乃至４記
載の密閉型電動圧縮機の製造方法であって、窒化処理工
程の前に高周波焼き入れを行うものであり、高周波焼き
入れの前処理を行うことによりシャフトにかかる荷重を
肉厚方向の全体で受けることが可能となりより耐摩耗性
の高いシャフトとなり信頼性の高い圧縮機を得ることが
出来る。

【００１６】請求項６記載の発明は、固定子と回転子か
らなる電動機と、前記回転子に連結されたシャフトを介
して駆動される圧縮機構と、前記電動機および圧縮機構
を収納する密閉容器とからなり、冷媒としてＨＦＣ冷媒
を使用する密閉型電動圧縮機の製造方法であって、前記
シャフトは表面を除去する第１の研削工程と、第1の研
削工程の後で表面を硬化させる窒化処理工程と、しかる
後に表面を直径で０．２５ミリメートル以下の範囲で除
去する第２の研削工程により、表面が１０００ＨＶ以上
の硬さを有するように製造するものであり、ＨＦＣ冷媒
は塩素原子を含まないため極圧剤的潤滑効果に乏しく、
また組み合わされるポリオールエステルの冷凍機油も従
来の鉱油に比べて潤滑性が劣る冷凍サイクルにおいても
シャフトの耐摩耗性が高く信頼性の高い圧縮機を提供す
ることが出来る。

【００１７】請求項７記載の発明は、固定子と回転子か
らなる電動機と、前記回転子に連結されたシャフトを介
して駆動される圧縮機構と、前記電動機および圧縮機構
を収納する密閉容器とからなる密閉型電動圧縮機であっ
て、前記シャフトは共晶黒鉛鋳鉄（黒鉛形状「ＡＳＴ
Ｍ、Ｄ型」主体）からなり、かつ表面が窒化処理されて
ＨＶ９００以上の硬度を有しているものであり、共晶黒
鉛鋳鉄は球状黒鉛鋳鉄に比べて機械加工性にすぐれてい
るためシャフトの製造コストが安価となり、耐摩耗性が
高く信頼性の高い圧縮機を容易に得ることが出来る。

【００１８】請求項９記載の発明は、請求項７記載の密
閉型電動圧縮機であって、窒化処理による化合物層の厚
さを５μｍ〜２０μｍとしたものであり、化合物層の厚
さが５μｍより薄い場合には信頼性的に不具合が生じる
時があり、また２０μｍより厚くなるともろいので脱落
しやすくなるので、信頼性が高く脱落しにくい化合物層
とすることが出来る。

【００１９】請求項１０記載の発明は、請求項７記載の
密閉型電動圧縮機であって、シャフトの下地硬さを表面
から０．０４ｍｍの深さにおいて４００ＨＶ以上とした
ものであり、この硬さ分布とする事によりシャフトにか
かる荷重を薄い化合物層だけでなく肉厚方向の全体で受
けることが可能となり、より耐摩耗性の高いシャフトと
なり信頼性の高い圧縮機を得ることが出来る。

【００２０】請求項１１記載の発明は、請求項７乃至１
０記載の密閉型電動圧縮機であって、シャフトが高周波
焼入れされた材料に窒化処理を施したものであり、高周
波焼き入れの前処理を行うことによりシャフトにかかる
荷重を表面の薄い化合物層だけでなく肉厚方向の全体で
受けることが可能となりより耐摩耗性の高いシャフトと
なり信頼性の高い圧縮機を得ることが出来る。

【００２１】請求項１２記載の発明は、請求項７乃至１
１記載の密閉型電動圧縮機であって、冷媒としてＨＦＣ
冷媒を用いたものであり、ＨＦＣ冷媒は塩素原子を含ま
ないため極圧剤的潤滑効果に乏しく、また組み合わされ
るポリオールエステルの冷凍機油も従来の鉱油に比べて
潤滑性が劣る冷凍サイクルにおいてもシャフトの耐摩耗
性が高く信頼性の高い圧縮機を提供することが出来る。

【００２２】請求項１３記載の発明は、固定子と回転子
からなる電動機と、前記回転子に連結されたシャフトを
介して駆動される圧縮機構と、前記電動機および圧縮機
構を収納する密閉容器とからなる密閉型電動圧縮機であ
って、前記シャフトはＣｒを０．２％以上含む鋳鉄から
なり、かつ表面が窒化処理されて１０００ＨＶ以上の硬
度を有したものであり、鋳鉄にＣｒを添加することによ
り窒化処理工程での硬さが得られるため耐摩耗性の高い
シャフトを安定して生産することが出来るので信頼性の
高い安価なスクロール圧縮機を得ることが出来る。

【００２３】請求項１４記載の発明は、請求項１３記載
の密閉型電動圧縮機であって、窒化処理による化合物層
の厚さを５μｍ〜２０μｍとしたものであり、化合物層
の厚さが５μｍより薄い場合には信頼性的に不具合が生
じる時があり、また２０μｍより厚くなるともろいので
脱落しやすくなるので、化合物層の厚さをこの中間にす
ることにより、信頼性が高く脱落しにくい化合物層とす
ることが出来る。

【００２４】請求項１５記載の発明は、請求項１３記載
の密閉型電動圧縮機であって、シャフトの下地硬さが表
面から０．０４ｍｍの深さにおいて４００ＨＶ以上とし
たものであり、この硬さ分布とする事によりシャフトに
かかる荷重を薄い化合物層だけでなく肉厚方向の全体で
受けることが可能となり、より耐摩耗性の高いシャフト
となり信頼性の高い圧縮機を安価に得ることが出来る。

【００２５】請求項１６記載の発明は、請求項１３乃至
１５記載の密閉型電動圧縮機であって、冷媒としてＨＦ
Ｃ冷媒を用いたものであり、ＨＦＣ冷媒は塩素原子を含
まないため極圧剤的潤滑効果に乏しく、また組み合わさ
れるポリオールエステルの冷凍機油も従来の鉱油に比べ
て潤滑性が劣る冷凍サイクルにおいてもシャフトの耐摩
耗性が高く信頼性の高い圧縮機を提供することが出来
る。

【００２６】請求項１７記載の発明は、固定子と回転子
からなる電動機と、前記回転子に連結されたシャフトを
介して駆動される圧縮機構と、前記電動機および圧縮機
構を収納する密閉容器とからなる密閉型電動圧縮機の製
造方法で、シャフトや圧縮機構などに使用される摺動部
品が、表面に化合物層と内部に拡散層を生成させる第１
の窒化処理工程と、前記化合物層の一部または前記化合
物層および前記拡散層の一部を除去する表皮除去工程
と、しかる後再度窒化処理を行う第２の窒化処理工程に
より、表面が１０００ＨＶ以上で下地が表面から０．０
４ｍｍの深さにおいて８００ＨＶ以上の硬さを有するよ
うに加工したものであり、このような工程で製作するこ
とにより、第２の窒化処理工程は短い時間で１０００Ｈ
Ｖ以上の硬さを小さな変形で得ることが出来、また、硬
さの分布も深いところまで高く維持できるので、非常に
耐摩耗性の高いシャフトを安定して生産することが出来
るので信頼性の高い圧縮機の摺動部品を得ることが出来
る。

【００２７】請求項１８記載の発明は、請求項１７記載
の密閉型電動圧縮機の製造方法であって、摺動部品の材
料として、Ａｌ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖの内少なくとも一つ以
上の成分を０．２％以上含有する合金を使用したもので
あり、このような元素を添加した材料を用いることによ
り容易に窒化で高い硬さを得ることが出来るので耐摩耗
性が高い摺動部品となり、高負荷でも信頼性の高い圧縮
機を得ることが出来る。

【００２８】請求項１９記載の発明は、請求項１７記載
の密閉型電動圧縮機の製造方法であって、一部が除去さ
れた後の摺動部品化合物層の厚さが５μｍ〜２０μｍと
なるように切削したものであり、化合物層の厚さが５μ
ｍより薄い場合には信頼性的に不具合が生じる時があ
り、また２０μｍより厚くなるともろいので脱落しやす
くなるので、化合物層の厚さをこの中間にすることによ
り、信頼性が高く脱落しにくい化合物層とすることが出
来る。

【００２９】請求項２０記載の発明は、固定子と回転子
からなる電動機と、前記回転子に連結されたシャフトを
介して駆動される圧縮機構と、前記電動機および圧縮機
構を収納する密閉容器とからなる密閉型電動圧縮機の製
造方法であって、シャフトや圧縮機構などに使用される
摺動部品を、表面に化合物層と内部に拡散層を生成させ
る第１の窒化処理工程と、前記化合物層の一部または前
記化合物層および前記拡散層の一部を除去すると同時に
仕上げ寸法に加工する研削仕上げ工程と、しかる後再度
窒化処理を行う第２の窒化処理工程により、表面が１０
００ＨＶ以上で下地が表面から０．０４ｍｍの深さにお
いて８００ＨＶ以上の硬さを有するように加工するもの
であり、この工程を採用することにより、表面および下
地とも硬くする事が出来る。合わせて、第２の窒化処理
工程の前に研削仕上げ加工で形状精度および寸法精度を
確保し第２の窒化処理工程を行うため、第２の窒化処理
工程での変形は抑制され、高精度の高負荷でも耐摩耗性
の高い圧縮機の摺動部品を得ることが出来る。

【００３０】請求項２１記載の発明は、固定子と回転子
からなる電動機と、前記回転子に連結されたシャフトを
介して駆動される圧縮機構と、前記電動機および圧縮機
構を収納する密閉容器とからなり、冷媒としてＨＦＣ冷
媒を使用する密閉型電動圧縮機の製造方法であって、シ
ャフトや圧縮機構などに使用される摺動部品が、表面に
化合物層と内部に拡散層を生成させる第１の窒化処理工
程と、前記化合物層の一部または前記化合物層および前
記拡散層の一部を除去する表皮除去工程と、しかる後再
度窒化処理を行う第２の窒化処理工程により、表面が１
０００ＨＶ以上で下地が表面から０．０４ｍｍの深さに
おいて８００ＨＶ以上の硬さを有するものであり、ＨＦ
Ｃ冷媒は塩素原子を含まないため極圧剤的潤滑効果に乏
しく、また組み合わされるポリオールエステルの冷凍機
油も従来の鉱油に比べて潤滑性が劣る冷凍サイクルにお
いてもシャフトの耐摩耗性が高く信頼性の高い圧縮機を
提供することが出来る。

【００３１】請求項２２記載の発明は、固定子と回転子
からなる電動機と、前記回転子に連結されたシャフトを
介して駆動される圧縮機構と、前記電動機および圧縮機
構を収納する密閉容器とからなる密閉型電動圧縮機の製
造方法であって、シャフトや圧縮機構などに使用される
摺動部品が、高周波表面焼き入れ工程、研削加工工程、
窒化処理工程の順に加工され、かつ表面が１０００ＨＶ
以上で下地が表面から０．０４ｍｍの深さにおいて４０
０ＨＶ以上となるように加工されるものである。このよ
うな工程で製作することにより、表面は硬く下地の硬さ
が深く入る硬さの分布を得ることが出来るので、耐摩耗
性の高い摺動部品となり、高い負荷でも信頼性の高い圧
縮機を得ることが出来る。

【００３２】請求項２３記載の発明は、請求項２２記載
の密閉型電動圧縮機の製造方法であって、窒化処理によ
り生成される化合物層の厚さを５μｍ〜２０μｍとする
ものであり、化合物層の厚さが５μｍより薄い場合には
信頼性的に不具合が生じる時があり、また２０μｍより
厚くなるともろいので脱落しやすくなるので、化合物層
の厚さをこの中間にすることにより、信頼性が高く脱落
しにくい化合物層とすることが出来る。

【００３３】請求項２４記載の発明は、請求項２２記載
の密閉型電動圧縮機の製造方法で、摺動部品の材料とし
てＡｌ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖの内少なくとも一つ以上を０．
２％以上含有する合金を使用したものであり、このよう
な元素を添加した材料を用いることにより容易に窒化で
高い硬さを得ることが出来るので耐摩耗性が高い摺動部
品となり、高い負荷でも信頼性の高い圧縮機を得ること
が出来る。

【００３４】請求項２５記載の発明は、固定子と回転子
からなる電動機と、前記回転子に連結されたシャフトを
介して駆動される圧縮機構と、前記電動機および圧縮機
構を収納する密閉容器とからなり、冷媒としてＨＦＣ冷
媒が使用される密閉型電動圧縮機の製造方法であって、
シャフトや圧縮機構などに使用される摺動部品を、高周
波表面焼き入れ工程、研削加工工程、窒化処理工程の順
に加工され、かつ表面が１０００ＨＶ以上で下地が表面
から０．０４ｍｍの深さにおいて４００ＨＶ以上となる
ように加工したものであり、ＨＦＣ冷媒は塩素原子を含
まないため極圧剤的潤滑効果に乏しく、また組み合わさ
れるポリオールエステルの冷凍機油も従来の鉱油に比べ
て潤滑性が劣る冷凍サイクルにおいてもシャフトの耐摩
耗性が高く信頼性の高い圧縮機を提供することが出来
る。

【００３５】請求項２６記載の発明は、請求項１、２、
４、５、または６記載の密閉型電動圧縮機の製造方法
で、シャフトの材料をフェライトとセメンタイトの混合
組織としたものであり、フェライトとセメンタイトの混
合組織の鋼材に窒化処理を行うことにより、窒化後に表
面から０．１ｍｍの深さでの硬さが１０００ＨＶを越え
る状態となり、表面を０．２５ｍｍ研削した後でも表面
の硬さは１０００ＨＶを確保した圧縮機用のシャフトを
得ることが出来る。

【００３６】請求項２７記載の発明は、請求項１７乃至
２５記載の密閉型電動圧縮機の製造方法で、摺動部品の
材料をフェライトとセメンタイトの混合組織としたもの
であり、フェライトとセメンタイトの混合組織の鋼材に
窒化処理を行うことにより、窒化後に表面から０．１ｍ
ｍの深さでの硬さが１０００ＨＶを越える状態となり、
表面を０．２５ｍｍ研削した後でも表面の硬さは１００
０ＨＶを確保した圧縮機用の摺動部品を得ることが出来
る。

【００３７】

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

【００３８】（実施例１）図１（ａ）は本発明の第１の
実施例におけるスクロール圧縮機用シャフトの要部断面
図、（ｂ）は製作工程図、（ｃ）は窒化処理工程後で第
２研削工程前の断面の硬さ分布曲線図である。ここで図
１（ａ）に示す圧縮機用シャフト２４は、スクロール圧
縮機のシャフトであるため、シャフト以外の圧縮機の構
成は、図６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。

【００３９】主軸受２５は軸受部品４に環状のカーボン
材２６を焼嵌めし固定している。カーボン材は、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。環状のカーボン材２６の
肉厚は３．５ｍｍとした。軸受部品４にはネズミ鋳鉄材
ＦＣ２５０を用い、シャフト２４はＡｌ、Ｃｒ、Ｍｏを
含む窒化用鋼を用いて製作工程図に従って製作したもの
であり窒化処理後で第２研削工程前の断面の硬さ分布は
図に示す通りとなっており第２の研削工程後の摺動部表
面硬さは、直径で０．２５ｍｍすなわち表面から０．１
２５ｍｍを研削するのでＨＶ１１５０となっている。

【００４０】次に上記構成からなる圧縮機用ジャーナル
軸の作用を説明する。固定スクロール（図示せず）に対
して可動スクロール（図示せず）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、偏芯軸２４ａを介して主
軸受２５で支持される。

【００４１】このように、Ａｌ、Ｃｒ、Ｍｏを含む合金
鋼から成るシャフト２４は、ガス圧縮等により発生する
非常に大きな荷重で、主軸受２５の内面に押し付けられ
ながら回転運動するため、このシャフト２４の回転によ
り主軸受２５の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、シャフト２４と主軸
受２５の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。

【００４２】しかしながら、本実施例では、シャフト２
４の摺動部の表面硬さがＨＶ１０５０を越える硬さにな
る構成としたものであるため、混合潤滑状態あるいは境
界潤滑状態で主軸受２５と直接接触することによるシャ
フト２４の表面層の磨耗を防止することができるという
作用が生じる。

【００４３】本製作工程では荒加工でφ２０．３±０．
１、第１研削工程でφ２０．１±０．０１に加工した後
に窒化処理を行う。その際に窒素が入り込むために約
０．０２ｍｍ直径が拡大し、全振れで０．０８ｍｍの曲
がりが発生する。従って、図１（ｃ）に示す断面の硬さ
分布において表面は直径で最大φ２０．１３の位置を表
している。この表面からφ２０±０．００５まで直径の
取り代０．１３ｍｍと曲がり０．０８ｍｍを含んだ直径
で０．２１ｍｍ（片側０．１０５ｍｍ）を第２研削工程
で除去加工を行い摺動面として使用している。この場
合、図１（ｃ）の硬さ分布から摺動面の表面は１１００
ＨＶの硬さとなっている。また、図１（ｃ）の断面の硬
さ分布に記入したように本工程によれば曲がりを含んで
直径で０．２５ｍｍを第２研削工程で除去しても１０５
０ＨＶの硬さを確保することができる。

【００４４】さらに、荒加工後に第１研削工程を追加し
寸法公差を抑制することにより、窒化処理工程で発生し
た曲がり、寸法拡大の修正や１０００ＨＶをこえる非常
に硬い化合物層の一部または化合物層および拡散層の一
部を除去する研削第２工程では除去加工量が安定するの
で例えばシャフトに砥石を接触させるまでの空研削距離
を短縮することができるので研削第２工程の生産性を向
上できるという作用がある。さらに、研削第２工程での
除去加工量を直径で０．２５ｍｍ以下と少なくすること
でシャフト２４の表面の硬さは１０００ＨＶ以上（１０
５０ＨＶ）を安定して保つことができ、耐摩耗性の高い
シャフト２４を安価に得る事が出来る。

【００４５】また、製作工程の最後に第２の研削加工工
程を実施することにより、軟窒化のように加工完成後に
熱を加えて表面処理を行い、表面を硬くする工程に比べ
てシャフトの直径や曲がりなどの精度を格段に向上させ
ることが出来るので、主軸受２５で油膜形成に大きな影
響を及ぼす軸受隙間の不均一や片当たりといった要素を
取り除くことが出来、より信頼性の高いスクロール圧縮
機を提供することが出来るという作用もある。

【００４６】更に、表面の硬さは１１００ＨＶ以上が望
ましいレベルである。

【００４７】また、第１研削工程前に高周波焼き入れを
施すことにより、窒化処理工程で４００〜５００℃前後
に加熱しても表面から０．０５ｍｍ程度の下地の硬さを
４００ＨＶ以上に保つことが出来るので、圧縮機の運転
中の荷重を表面だけでなく下地も含めた肉厚方向の全体
で受けることが可能になるのでより耐摩耗性を向上させ
ることが出来る。

【００４８】更に、本実施例ではＡｌ、Ｃｒ、Ｍｏを含
む窒化用鋼で説明したが、それ以外にもＶを０．２％以
上含有した合金鋼や球状黒鉛鋳鉄で製作しても同様で耐
摩耗性の高いシャフトが得られるので、信頼性の高いス
クロール圧縮機を提供することが出来る。

【００４９】（実施例２）図２（ａ）は第２の本発明の
実施例におけるスクロール圧縮機用シャフトの要部断面
図、（ｂ）はシャフトの表面近傍断面の硬さ分布を示す
曲線図である。本シャフトは共晶黒鉛鋳鉄で製作されて
おり表面は窒化により１０４９ＨＶの硬さになってい
る。

【００５０】ここで図２（ａ）に示す圧縮機用シャフト
は、スクロール圧縮機のシャフトであるため、シャフト
２７以外の圧縮機の構成は、図６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。

【００５１】主軸受２５は軸受部品４に環状のカーボン
材２６を焼嵌めして固定している。カーボン材２６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。軸受部品４に
はネズミ鋳鉄材ＦＣ２５０を用い、シャフト２７には黒
鉛形状がＡＳＴＭ―Ｄ型主体の共晶黒鉛鋳鉄を用い製作
したものであり仕上げ加工後に行う窒化処理工程後の摺
動面の表面は図に示すように１０４９ＨＶの硬さとなっ
ている。

【００５２】次に上記構成からなる圧縮機用ジャーナル
軸の作用を説明する。固定スクロール（図示せず）に対
して可動スクロール（図示せず）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、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２７ａを介して主軸
受２５で支持される。

【００５３】共晶黒鉛鋳鉄から製作されたシャフト２７
は、ガス圧縮等により発生する非常に大きな荷重が偏芯
軸２７ａにかかることから弾性変形が発生し、主軸受２
５の内面に片当たり状態で押し付けられながら回転運動
するため、このシャフトの回転により軸受内部に形成さ
れる油膜の厚さが片当たり部で極端に薄くなり、潤滑状
態が非常に過酷となり、シャフトと主軸受内面が直接接
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。

【００５４】しかしながら、本実施例では、シャフトの
摺動部の表面硬さが１０４９ＨＶを越える硬さになる構
成としたものであるため、主軸受との片当たりにより発
生する局部的な油膜切れによるシャフト５の表面の磨耗
を防止することができるという作用が生じる。

【００５５】また、仕上げ工程前に高周波焼き入れを施
すことにより（表面近傍断面の固さ分布は図示せず）、
表面から０．３ｍｍ程度の下地の硬さを４００ＨＶ以上
に保つことが出来るので、圧縮機の運転中の荷重を表面
だけでなく下地も含めた肉厚方向の全体で受けることが
可能になるのでより耐摩耗性を向上させることが出来
る。

【００５６】化合物層の厚さは５μｍより薄くなると信
頼性的に不足しており、また２０μｍより厚くなるとも
ろいので脱落しやすくなりいずれも摺動面としては不適
合であるため、５μｍ〜２０μｍの厚さが良い。

【００５７】（実施例３）図３（ａ）は第３の本発明の
実施例におけるスクロール圧縮機用シャフトの要部断面
図、（ｂ）はシャフトの表面近傍断面の硬さ分布を示す
曲線図である。本シャフトはＣｒを少なくとも０．２％
含む鋳鉄で製作されており表面は窒化により１０３２Ｈ
Ｖの硬さになっている。

【００５８】ここで図３（ａ）に示す圧縮機用シャフト
は、スクロール圧縮機のシャフトであるため、シャフト
以外の圧縮機の構成は、図６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。

【００５９】主軸受２５は軸受部品４に環状のカーボン
材２６を焼嵌めして固定している。カーボン材２６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。環状のカーボン材
２６の肉厚は３．５ｍｍとした。軸受部品４にはネズミ
鋳鉄材ＦＣ２５０を用い、シャフト２８にはＣｒを０．
２％以上含む特殊な鋳鉄を用いて製作したものであり仕
上げ加工後に行う窒化処理工程により硬化される摺動面
の表面は図に示すように１０３２ＨＶを越える硬さとな
っている。

【００６０】次に上記構成からなる圧縮機用ジャーナル
軸の作用を説明する。固定スクロール（図示せず）に対
して可動スクロール（図示せず）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、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（図示せず）から
偏芯軸２８ａを介して主軸受２５で支持される。

【００６１】特殊な鋳鉄から製作されたシャフト２８
は、ガス圧縮等により発生する非常に大きな荷重が偏芯
軸２７ａにかかることから弾性変形が発生し、主軸受２
５の内面に片当たり状態で押し付けられながら回転運動
するため、このシャフト２７の回転により主軸受２５の
内部に形成される油膜の厚さが片当たり部で極端に薄く
なり、潤滑状態が非常に過酷となり、シャフト２７と主
軸受２５の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。

【００６２】しかしながら、本実施例では、シャフト２
８の摺動部の表面硬さがＨＶ１０３２を越える硬さにな
る構成としたものであるため、主軸受２５との片当たり
により発生する局部的な油膜切れによるシャフト２８の
表面の磨耗を防止することができるという作用が生じ
る。

【００６３】また、仕上げ工程前に高周波焼き入れを施
すことにより、表面から０．０５ｍｍの下地の硬さを４
００ＨＶ以上に保つことが出来るので、圧縮機の運転中
の荷重を表面だけでなく下地も含めた肉厚方向の全体で
受けることが可能になるのでより耐摩耗性を向上させる
ことが出来る。

【００６４】化合物層の厚さが５μｍより薄くなると信
頼性的に不足しており、また２０μｍより厚くなるとも
ろいので脱落しやすくなりいずれも摺動面としては不適
合となる。

【００６５】（実施例４）図４（ａ）は第４の本発明の
実施例におけるスクロール圧縮機用シャフトの要部断面
図、（ｂ）はシャフトの表面近傍断面の硬さ分布を示す
曲線図である。本シャフトはＡｌ、Ｃｒ、Ｍｏを含む窒
化用鋼で製作されており、第１の窒化処理を５２０℃で
６０時間行い表面に化合物層と内部に拡散層を形成した
後、化合物層と拡散層の一部を直径で０．３５ｍｍ研削
加工により除去した後に、第２の窒化処理を行ったもの
である。表面は第２の窒化処理により１１２８ＨＶの硬
さとなり、下地は深さ０．１ｍｍで第１の窒化処理によ
る拡散層の硬さから、８００ＨＶを越える硬さとなって
いる圧縮機のシャフトである。このような工程で製作す
ることにより、第２の窒化処理工程の直前で第１の窒化
処理工程で生成された化合物層の一部または化合物層と
拡散層の一部を除去加工した後でも第１の窒化処理工程
で窒素が多く含まれた拡散層が残留しているために、第
２の窒化処理工程では短時間で窒素濃度が上昇するので
１０００ＨＶを越える硬い化合物層を短い時間で形成す
ることができる。また、第１の窒化処理工程で形成され
た拡散層が残留しているので窒化されるのは表面近傍だ
けであるので曲がりや寸法太りといった変形を小さく抑
制することが出来る。また、第１の窒化処理による拡散
層により硬さの分布も深いところまで高く維持できるの
で、表面も下地（深さ０．１ｍｍ）も硬く耐摩耗性が高
く曲がりの少ない高精度のシャフトを安定して生産する
ことが出来るので信頼性の高い圧縮機の摺動部品を得る
ことが出来る。

【００６６】ここで図４に示す圧縮機用シャフトは、ス
クロール圧縮機のシャフトであるため、シャフト以外の
圧縮機の構成は、図６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。

【００６７】主軸受２５は軸受部品４に環状のカーボン
材２６を焼嵌めして固定している。カーボン材は、リン
グ状に成形し焼結したカーボン素材にＰｂ、Ｓｂ、Ｓ
ｎ、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。環状のカーボン材２
６の肉厚は３．５ｍｍとした。軸受部品４にはネズミ鋳
鉄材ＦＣ２５０を用い、シャフト２９にはＣｒを０．２
％以上含む窒化用鋼を用いて製作したものであり荒加工
後に窒化処理を行い仕上げ加工において表面の化合物層
を除去し、更に窒化処理を行うという製造工程により硬
化される摺動面の表面は図に示すように１１２８ＨＶの
硬さとなっている。また、内部の下地（深さ０．１ｍ
ｍ）硬さも１回目の窒化処理の拡散層により硬さは８０
０ＨＶを越えており、表面、内部とも非常に硬いシャフ
トとなっている。

【００６８】次に上記構成からなる圧縮機用ジャーナル
軸の作用を説明する。固定スクロール（図示せず）に対
して可動スクロール（図示せず）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、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（図示せず）から
偏芯軸２９ａを介して主軸受２５で支持される。

【００６９】窒化用鋼から製作されたシャフト２９は、
ガス圧縮等により発生する非常に大きな荷重が偏芯軸受
２９ａにかかることから弾性変形が発生し、主軸受２５
の内面に片当たり状態で押し付けられながら回転運動す
るため、このシャフト２９の回転により軸受内部に形成
される油膜の厚さが片当たり部で極端に薄くなり、潤滑
状態が非常に過酷となり、シャフトと主軸受内面が直接
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。

【００７０】しかしながら、本実施例では、シャフト摺
動部の表面硬さが１０００ＨＶを越え下地が８００ＨＶ
を越える硬さになる構成としたものであるため、主軸受
２５との片当たりにより発生する局部的な油膜切れによ
るシャフト２９の表面の磨耗を防止することができると
いう作用が生じる。

【００７１】また、化合物層の厚さが５μｍより薄くな
ると信頼性的に不足しており、また２０μｍより厚くな
るともろいので脱落しやすくなりいずれも摺動面として
は不適合となる。

【００７２】（実施例５）図５（ａ）は第５の本発明の
実施例におけるスクロール圧縮機用シャフトの要部断面
図（ｂ）はシャフトの表面近傍断面の硬さ分布を示す曲
線図である。シャフトは窒化用鋼で製作されており、荒
加工後に高周波焼き入れを行い、その後仕上げ加工を行
い、さらにその後で窒化処理を行うことにより、表面は
１１７０ＨＶの硬さとなり、下地は深さ０．０５ｍｍで
も４００〜５００℃で窒化処理を行った後冷却、すなわ
ち焼きなましと同様な熱履歴を経た後でも５５０ＨＶ以
上の硬さを有している圧縮機のシャフトである。また、
荒加工後高周波焼き入れを行うため硬化層を深く入れる
ことができる。従って、仕上げ加工を行った後でも硬化
層が残り、０．１５ｍｍ深さでＨＶ３５０の硬さを維持
している。このような工程で製作することにより、下地
が０．０５ｍｍ深さで５５０ＨＶ以上、０．１５ｍｍ深
さで３５０ＨＶ以上と生材の２１０ＨＶに比べて硬いた
め窒化処理で形成する化合物層は薄くても良いので短い
時間で形成できる。なおかつ処理時間が短いので曲がり
や寸法太りといった変形が小さくなり、表面も下地も硬
い、耐摩耗性の高い、曲がりの少ない高精度なシャフト
を安定して生産することが出来るので信頼性の高い圧縮
機の摺動部品を得ることが出来る。

【００７３】ここで図５（ａ）に示す圧縮機用シャフト
は、スクロール圧縮機のシャフトであるため、シャフト
以外の圧縮機の構成は、図６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。

【００７４】主軸受２５は軸受部品４に環状のカーボン
材２６を焼嵌めして固定している。カーボン材は、リン
グ状に成形し焼結したカーボン素材にＰｂ、Ｓｂ、Ｓ
ｎ、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。環状のカーボン材２
６の肉厚は３．５ｍｍとした。軸受部品４にはネズミ鋳
鉄材ＦＣ２５０を用い、シャフト３０にはＣｒを０．２
％以上含む窒化用鋼を用いて製作したものであり荒加工
後に高周波焼き入れを行い仕上げ加工を行った後に窒化
処理を行うという製造工程により硬化される摺動面の表
面は図５（ｂ）に示すように１１７０ＨＶの硬さとなっ
ている。また、内部の下地硬さも高周波焼き入れによる
硬化層が深くはいるため窒化処理時に４００〜５００℃
前後まで温度を上げた後でも０．０５ｍｍの深さで５５
０ＨＶ以上、０．１５ｍｍ深さで３５０ＨＶ以上の硬さ
を維持しており、表面、内部とも硬いシャフトとなって
いる。

【００７５】次に上記構成からなる圧縮機用ジャーナル
軸の作用を説明する。固定スクロール（図示せず）に対
して可動スクロール（図示せず）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、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を介して主軸受
２５で支持される。

【００７６】窒化用鋼から製作されたシャフト３０は、
ガス圧縮等により発生する非常に大きな荷重が偏芯軸受
（図示せず）を介して偏芯軸３０ａにかかることから弾
性変形が発生し、主軸受２５の内面に片当たり状態で押
し付けられながら回転運動するため、このシャフト３０
の回転により軸受内部に形成される油膜の厚さが片当た
り部で極端に薄くなり、潤滑状態が非常に過酷となり、
シャフト３０と主軸受２５の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。

【００７７】しかしながら、本実施例では、シャフト３
０の摺動部表面の硬さが１０００ＨＶを越え下地が５０
０ＨＶを越える硬さになる構成としたものであるため、
主軸受２５との片当たりにより発生する局部的な油膜切
れによるシャフト３０の表面の磨耗を防止することがで
きるという作用が生じる。

【００７８】また、化合物層の厚さが５μｍより薄くな
ると信頼性的に不足しており、２０μｍより厚くなると
もろいので脱落しやすくなりいずれも摺動面としては不
適合となる。

【００７９】なお、上記第１〜５の実施例では、スクロ
ール圧縮機用の主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、他の圧縮機の軸受で
も、同様な効果が得られる。また、最終工程として研磨
を行い、研削工程や窒化工程で荒れた表面の粗さの山を
微少に削り落として使用することにより更に高い信頼性
を実現することができる。

【００８０】また、第１〜５の実施例では冷媒としてＨ
ＦＣ４１０Ａ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３１．３
ｍｍ２／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、
シャフト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、シャフトと主軸受内面が直接接触することが少なく
なるため、信頼性を向上できる。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３２ｍ
ｍ２／ｓ＠４０℃）を用いた場合でも、同様な効果が
得られる。

【００８１】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、本実施例のシャフトを採用することにより、信頼
性を著しく向上できることは言うまでもない。

【００８２】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、主軸受の摺動条件が一層過酷となるが、本実施例の
シャフト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。

【００８３】冷媒として二酸化炭素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主軸受
の摺動条件が一層過酷となるが、本実施例のシャフトを
採用することにより、同様の効果が得られる。

【００８４】第１〜５の実施例では、カーボンをブッシ
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、裏金付き樹脂複合軸受材、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。

【００８５】（実施例６）図７は、本発明の一実施例に
おけるスクロール圧縮機用シャフトの組織の一例であ
る。ここで、本組織の材料で製作したスクロール圧縮機
用シャフトは図１（ｂ）に示す製作工程図に従って製作
され、窒化処理後で第２研削工程前の断面の硬さ分布は
図１（ｃ）に示す通りである。第２の研削工程後の摺動
部表面硬さは、直径で０．２５ｍｍすなわち表面から
０．１２５ｍｍを研削するので１１５０ＨＶとなってい
る。

【００８６】次に上記構成からなる圧縮機用ジャーナル
軸の作用を説明する。固定スクロール（図示せず）に対
して可動スクロール（図示せず）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、偏芯軸を介して主軸受で
支持される。

【００８７】このように、Ａｌ、Ｃｒ、Ｍｏを含む合金
鋼から成りかつ、フェライトとセメンタイトが混合した
組織であるシャフトは、ガス圧縮等により発生する非常
に大きな荷重で、主軸受の内面に押し付けられながら回
転運動するため、このシャフトの回転により主軸受の内
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、シャフトと主軸受の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。

【００８８】しかしながら、本実施例では、シャフトの
摺動部の表面硬さが１０５０ＨＶを越える硬さになる構
成としたものであるため、混合潤滑状態あるいは境界潤
滑状態で主軸受と直接接触することによるシャフトの表
面層の磨耗を防止することができるという作用が生じ
る。

【００８９】本製作工程では荒加工でφ２０．３±０．
１、第１研削工程でφ２０．１±０．０１に加工した後
に窒化処理を行う。その際に窒素が入り込むために約
０．０２ｍｍ直径が拡大し、全振れで０．０８ｍｍの曲
がりが発生する。従って、図１（ｃ）に示す断面の硬さ
分布において表面は直径で最大φ２０．１３の位置を表
している。この表面からφ２０±０．００５まで直径の
取り代０．１３ｍｍと曲がり０．０８ｍｍを含んだ直径
で０．２１ｍｍ（片側０．１０５ｍｍ）を第２研削工程
で除去加工を行い摺動面として使用している。この場
合、図１（ｃ）の硬さ分布から摺動面の表面はＨＶ１１
００の硬さとなっている。また、図１（ｃ）の断面の硬
さ分布に記入したように本工程によれば曲がりを含んで
直径で０．２５ｍｍを第２研削工程で除去しても１０５
０ＨＶの硬さを確保することができる。

【００９０】さらに、荒加工後に第１研削工程を追加し
寸法公差を抑制することにより、窒化処理工程で発生し
た曲がり、寸法拡大の修正や１０００ＨＶをこえる非常
に硬い化合物層の一部または化合物層および拡散層の一
部を除去する研削第２工程では除去加工量が安定するの
で例えばシャフトに砥石を接触させるまでの空研削距離
を短縮することができるので研削第２工程の生産性を向
上できるという作用がある。さらに、研削第２工程での
除去加工量を直径で０．２５ｍｍ以下と少なくすること
でシャフトの表面の硬さは１０００ＨＶ以上（１０５０
ＨＶ）を安定して保つことができ、耐摩耗性の高いシャ
フトを安価に得る事が出来る。

【００９１】また、製作工程の最後に第２の研削加工工
程を実施することにより、軟窒化のように加工完成後に
熱を加えて表面処理を行い、表面を硬くする工程に比べ
てシャフトの直径や曲がりなどの精度を格段に向上させ
ることが出来、また主軸受２５で油膜形成に大きな影響
を及ぼす軸受隙間の不均一や片当たりといった要素を取
り除くことが出来るので、より信頼性の高いスクロール
圧縮機を提供することが出来るという作用もある。

【００９２】通常、窒化用鋼は、焼き入れおよび焼きな
まし後で得られるソルバイトを基本とする組織のものに
窒化処理を行い使用するのが通常であるが、このソルバ
イトを基本とする組織では表面から０．１ｍｍの深さの
硬さは９５０ＨＶ程度となり、１０００ＨＶまで安定し
て硬くすることは困難である。しかしながら、フェライ
トとセメンタイトの混合組織では表面から０．１ｍｍの
深さの硬さで１０００ＨＶ以上を容易に得ることができ
る。

【００９３】フェライトとセメンタイトの混合組織で
も、ほぼ等粒状の組織を形成するフェライトと球状化セ
メンタイトの混合組織と、ほぼ斑晶状の組織を形成する
フェライトとパーライトの混合組織とがある。

【００９４】これらの組織を実現する熱処理は、熱間鍛
造後の組織調整熱処理の条件を７００〜８００℃で肉厚
１インチあたり１時間保持後空冷または８００〜９００
℃で肉厚１インチあたり１時間保持後、１時間あたり２
０〜１００℃の早さで冷却を行い６５０℃から空冷する
ことにより容易に得ることができる。

【００９５】更にその中でも、フェライトと球状化セメ
ンタイトの混合した組織は７００〜８００℃で肉厚１イ
ンチあたり１時間保持後空冷または、７７０〜８００℃
で肉厚１インチあたり１時間保持後１時間あたり２０〜
１００℃の早さで冷却を行い６５０℃から空冷すれば良
い。

【００９６】また、フェライトとパーライトの混合した
組織は、８６０〜９００℃で肉厚１インチあたり１時間
保持後１時間あたり２０〜１００℃の早さで冷却を行い
６５０℃から空冷すれば良い。

【００９７】このような条件で組織調整熱処理を行った
後に粗加工と第１研削工程を行い、窒化処理を施すこと
により、表面から０．１ｍｍの深さの硬さは１０００Ｈ
Ｖを安定して実現することが出来、また、焼き入れ焼き
戻しより柔らかいので粗加工がしやすく出来るので、耐
摩耗性の高いシャフトや圧縮機、摺動部品を安定して精
算することが出来る。

【００９８】

【発明の効果】上記実施例から明らかなように、請求項
１記載の発明によれば、第１研削工程後に窒化処理を行
い、更に第２研削工程において直径で０．２５ｍｍ以下
窒化の化合物層を除去加工し、表面が１０００ＨＶ以上
の硬さを有するシャフトとする事により、耐摩耗性が非
常に高い密閉型電動圧縮機のシャフトを得ることができ
る。従って、あらゆる運転状態でシャフトと主軸受が直
接接触する状態、すなわち混合潤滑あるいは境界潤滑状
態に移行してもわずかな摩耗とする事ができ、信頼性の
高い圧縮機を提供することができる。

【００９９】請求項７記載の発明によれば、シャフトを
共晶黒鉛鋳鉄で製作、加工し、最後に窒化処理を行うこ
とにより表面の硬さを９００ＨＶ以上にしたので、耐摩
耗性の高いシャフトを少ない工程数で得ることができ
る。さらに、共晶黒鉛鋳鉄は加工性が良好であるため、
更に製造費用が低下し、安価で耐摩耗性の高いシャフト
となる。従って、あらゆる運転状態でシャフトと主軸受
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てもわずかな摩耗とする事ができ、
信頼性の高い圧縮機をシャフトの製作工程数が少なくか
つ加工もしやすい材料で製作するので安価に提供するこ
とができる。

【０１００】請求項１３記載の発明によれば、シャフト
をＣｒが含まれた鋳鉄で製作し、仕上げ加工後に窒化処
理で表面硬さを１０００ＨＶ以上にしたことを特徴とす
る密閉型スクロール圧縮機のシャフトである。鋳鉄にＣ
ｒを添加することにより窒化処理工程での硬さが実現し
やすくなり、耐摩耗性の高いシャフトを安定して生産す
ることが出来るので信頼性の高いスクロール圧縮機を得
ることができる。さらにＣｒを含む鋳鉄は球状黒鉛鋳鉄
に比べて加工が容易であるので安価で耐摩耗性の高いス
クロール圧縮機を得ることができる。従って、あらゆる
運転状態でシャフトと主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てもわ
ずかな摩耗とする事ができ、信頼性の高い圧縮機をシャ
フトの製作工程数が少なくかつ加工もしやすい材料で製
作するので安価に提供することができる。

【０１０１】請求項１７記載の発明によれば窒化処理で
表面に化合物層と内部に拡散層を生成させた後、化合物
層と拡散層の一部を除去加工し、再び窒化処理を行うこ
とにより、表面が１０００ＨＶ以上の硬さを有し、下地
が８００ＨＶ以上の硬さとなる摺動部品を得ることがで
きる。このような工程で製作することにより、第２の窒
化処理は短い時間で１０００ＨＶ以上の硬さを小さな変
形で得ることが出来、また、硬さの分布も深いところま
で高く維持できるので、耐摩耗性の高い摺動部品を安定
した精度で生産することが出来るので信頼性の高い圧縮
機の摺動部品を得ることが出来る。従って、あらゆる運
転状態でシャフトと主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てもほと
んど摩耗しない状態を実現でき、信頼性の高い圧縮機を
提供することができる。

【０１０２】請求項２７記載の発明によれば、荒加工後
高周波焼き入れを行い研削仕上げ加工した後に窒化を行
い、表面を１０００ＨＶ以上の硬さとし、下地を４００
ＨＶ以上の硬さにした事を特徴とする圧縮機の摺動部品
である。このような工程で製作することにより、表面は
硬く下地の硬さが深い硬さの分布を得ることが出来るの
で、耐摩耗性の高い摺動部品を得ることができる。従っ
て、高負荷でも信頼性の高い圧縮機を得ることが出来
る。

【０１０３】請求項２６、２７記載の発明によれば、熱
間鍛造後に変態点温度の上下で１インチあたり１時間保
持後、空冷あるいは１時間あたり２０℃〜１００℃の早
さで冷却してフェライトとセメンタイトの混合した組織
とした上で、粗加工と第１研削工程を行い、窒化処理を
施し、第２研削工程で仕上げることにより、容易に１０
００ＨＶ以上の表面の硬さを得ることができる。この組
織は、焼き入れ焼き戻しの組織に比べて柔らかいので、
粗加工も容易であり、また、組織調整熱処理も安価と出
来るので、製作コストを抑制することが出来る。従っ
て、高負荷でも信頼性が高く、安価なシャフトや圧縮機
および摺動部品を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）本発明の一実施例（その1）を示す要部
断面図（ｂ）製作工程図（ｃ）窒化処理工程後で第２研削工程前の断面の硬さ分
布曲線図

【図２】（ａ）本発明の一実施例（その２）を示す要部
断面図（ｂ）表面近傍断面の硬さ分布曲線図

【図３】（ａ）本発明の一実施例（その３）を示す要部
断面図（ｂ）表面近傍断面の硬さ分布曲線図

【図４】（ａ）本発明の一実施例（その４）を示す要部
断面図（ｂ）表面近傍断面の硬さ分布曲線図

【図５】（ａ）本発明の一実施例（その５）を示す要部
断面図（ｂ）表面近傍断面の硬さ分布曲線図

【図６】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５，２４，２７，２８，２９，３０シャフト５ａ，２４ａ，２７ａ，２８ａ，２９ａ，３０ａ偏芯
軸６偏心軸受２５主軸受２６ブッシュ材

フロントページの続き (72)発明者岡秀人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)発明者村松繁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)発明者江住元隆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 AD01 CA01 CE04 CF04 3H029 AA02 AA14 AB03 BB31 BB44 BB50 CC05 CC07 CC16 CC38

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】固定子と回転子からなる電動機と、前記回
転子に連結されたシャフトを介して駆動される圧縮機構
と、前記電動機および圧縮機構を収納する密閉容器とか
らなる密閉型電動圧縮機の製造方法であって、前記シャ
フトは表面を除去する第１の研削工程と、前記第1の研
削工程の後で表面を硬化させる窒化処理工程と、しかる
後に表面を直径で０．２５ミリメートル以下の範囲で除
去する第２の研削工程により、表面が１０００ＨＶ以上
の硬さを有するように製造されることを特徴とする密閉
型電動圧縮機の製造方法。
【請求項２】シャフトの材料としてＡｌ、Ｃｒ、Ｍｏま
たはＶの内から少なくとも一つを０．２％以上含有した
合金を用いたことを特徴とする請求項1記載の密閉型電
動圧縮機の製造方法。
【請求項３】シャフトの材料として球状黒鉛鋳鉄を用い
たことを特徴とする請求項1記載の密閉型電動圧縮機の
製造方法。
【請求項４】下地の硬さが表面から０．０４ｍｍの深さ
において４００ＨＶ以上の材料をシャフトに用いたこと
を特徴とする請求項１記載の密閉型電動圧縮機の製造方
法。
【請求項５】窒化処理工程の前に高周波焼き入れを行う
ことを特徴とする請求項１乃至４記載の密閉型電動圧縮
機の製造方法。
【請求項６】固定子と回転子からなる電動機と、前記回
転子に連結されたシャフトを介して駆動される圧縮機構
と、前記電動機および圧縮機構を収納する密閉容器とか
らなり、冷媒としてＨＦＣ冷媒を使用する密閉型電動圧
縮機の製造方法であって、前記シャフトは表面を除去す
る第１の研削工程と、前記第1の研削工程の後で表面を
硬化させる窒化処理工程と、しかる後に表面を直径で
０．２５ミリメートル以下の範囲で除去する第２の研削
工程により、表面が１０００ＨＶ以上の硬さを有するよ
うに製造されることを特徴とする密閉型電動圧縮機の製
造方法。
【請求項７】固定子と回転子からなる電動機と、前記回
転子に連結されたシャフトを介して駆動される圧縮機構
と、前記電動機および圧縮機構を収納する密閉容器とか
らなる密閉型電動圧縮機であって、前記シャフトは共晶
黒鉛鋳鉄（黒鉛形状「ＡＳＴＭ、Ｄ型」主体）からな
り、かつ表面が窒化処理されて９００ＨＶ以上の硬度を
有していることを特徴とする密閉型電動圧縮機。
【請求項８】シャフトがＣ３．００％〜３．８０％、Ｓ
ｉ２．００％〜３．００％、Ｍｎ０．４０％〜１．２０
％、Ｓ０．２０％以下、Ｐ０．２０％以下、Ｔｉ０．０
７％〜０．２０％を含む共晶黒鉛鋳鉄（黒鉛形状「ＡＳ
ＴＭ、Ｄ型」主体）からなることを特徴とする請求項７
記載の密閉型電動圧縮機。
【請求項９】窒化処理による化合物層の厚さが５μｍ〜
２０μｍであることを特徴とする請求項７記載の密閉型
電動圧縮機。
【請求項１０】シャフトの下地硬さが表面から０．０４
ｍｍの深さにおいて４００ＨＶ以上である請求項７記載
の密閉型電動圧縮機。
【請求項１１】シャフトが、高周波焼入れされた材料に
窒化処理を施したものであることを特徴とする請求項７
乃至１０記載の密閉型電動圧縮機。
【請求項１２】冷媒としてＨＦＣ冷媒を用いたことを特
徴とする請求項７乃至１１記載の密閉型電動圧縮機。
【請求項１３】固定子と回転子からなる電動機と、前記
回転子に連結されたシャフトを介して駆動される圧縮機
構と、前記電動機および圧縮機構を収納する密閉容器と
からなる密閉型電動圧縮機であって、前記シャフトはＣ
ｒを０．２％以上含む鋳鉄からなり、かつ表面が窒化処
理されて１０００ＨＶ以上の硬度を有していることを特
徴とする密閉型電動圧縮機。
【請求項１４】窒化処理による化合物層の厚さが５μｍ
〜２０μｍであることを特徴とする請求項１３記載の密
閉型電動圧縮機。
【請求項１５】シャフトの下地硬さが表面から０．０４
ｍｍの深さにおいて４００ＨＶ以上である請求項１３記
載の密閉型電動圧縮機。
【請求項１６】冷媒としてＨＦＣ冷媒を用いたことを特
徴とする請求項１３乃至１５記載の密閉型電動圧縮機。
【請求項１７】固定子と回転子からなる電動機と、前記
回転子に連結されたシャフトを介して駆動される圧縮機
構と、前記電動機および圧縮機構を収納する密閉容器と
からなる密閉型電動圧縮機の製造方法であって、シャフ
トや圧縮機構などに使用される摺動部品が、表面に化合
物層と内部に拡散層を生成させる第１の窒化処理工程
と、前記化合物層の一部または前記化合物層および前記
拡散層の一部を除去する表皮除去工程と、しかる後再度
窒化処理を行う第２の窒化処理工程により、表面が１０
００ＨＶ以上で下地が表面から０．０４ｍｍの深さにお
いて８００ＨＶ以上の硬さを有するように加工されるこ
とを特徴とする密閉型電動圧縮機の製造方法。
【請求項１８】摺動部品の材料として、Ａｌ、Ｃｒ、Ｍ
ｏ、Ｖの内少なくとも一つ以上を０．２％以上含んだ合
金を使用したことを特徴とする請求項１７記載の密閉型
電動圧縮機の製造方法。
【請求項１９】摺動部品が、一部が除去された後の化合
物層の厚さが５μｍ〜２０μｍとなるように切削工程に
より切削されることを特徴とする請求項１７記載の密閉
型電動圧縮機の製造方法。
【請求項２０】固定子と回転子からなる電動機と、前記
回転子に連結されたシャフトを介して駆動される圧縮機
構と、前記電動機および圧縮機構を収納する密閉容器と
からなる密閉型電動圧縮機の製造方法であって、シャフ
トや圧縮機構などに使用される摺動部品が、表面に化合
物層と内部に拡散層を生成させる第１の窒化処理工程
と、前記化合物層の一部または前記化合物層および前記
拡散層の一部を除去すると同時に仕上げ寸法に加工する
研削仕上げ工程と、しかる後再度窒化処理を行う第２の
窒化処理工程により、表面が１０００ＨＶ以上で下地が
表面から０．０４ｍｍの深さにおいて８００ＨＶ以上の
硬さを有するように加工されることを特徴とする密閉型
電動圧縮機の製造方法。
【請求項２１】固定子と回転子からなる電動機と、前記
回転子に連結されたシャフトを介して駆動される圧縮機
構と、前記電動機および圧縮機構を収納する密閉容器と
からなり、冷媒としてＨＦＣ冷媒を使用する密閉型電動
圧縮機の製造方法であって、シャフトや圧縮機構などに
使用される摺動部品が、表面に化合物層と内部に拡散層
を生成させる第１の窒化処理工程と、前記化合物層の一
部または前記化合物層および前記拡散層の一部を除去す
る表皮除去工程と、しかる後再度窒化処理を行う第２の
窒化処理工程により、表面が１０００ＨＶ以上で下地が
表面から０．０４ｍｍの深さにおいて８００ＨＶ以上の
硬さを有するように加工されることを特徴とする密閉型
電動圧縮機の製造方法。
【請求項２２】固定子と回転子からなる電動機と、前記
回転子に連結されたシャフトを介して駆動される圧縮機
構と、前記電動機および圧縮機構を収納する密閉容器と
からなる密閉型電動圧縮機の製造方法であって、シャフ
トや圧縮機構などに使用される摺動部品が、高周波表面
焼き入れ工程、研削加工工程、窒化処理工程の順に加工
され、かつ表面が１０００ＨＶ以上で下地が表面から
０．０４ｍｍの深さにおいて４００ＨＶ以上となるよう
に加工されることを特徴とする密閉型電動圧縮機の製造
方法。
【請求項２３】窒化処理により生成される化合物層の厚
さを５μｍ〜２０μｍとすることを特徴とする請求項２
２記載の密閉型電動圧縮機の製造方法。
【請求項２４】摺動部品の材料としてＡｌ、Ｃｒ、Ｍ
ｏ、Ｖの内少なくとも一つ以上を０．２％以上含有する
合金を使用したことを特徴とする請求項２２記載の密閉
型電動圧縮機の製造方法。
【請求項２５】固定子と回転子からなる電動機と、前記
回転子に連結されたシャフトを介して駆動される圧縮機
構と、前記電動機および圧縮機構を収納する密閉容器と
からなり、冷媒としてＨＦＣ冷媒が使用される密閉型電
動圧縮機の製造方法であって、シャフトや圧縮機構など
に使用される摺動部品が、高周波表面焼き入れ工程、研
削加工工程、窒化処理工程の順に加工され、かつ表面が
１０００ＨＶ以上で下地が表面から０．０４ｍｍの深さ
において４００ＨＶ以上となるように加工されることを
特徴とする密閉型電動圧縮機の製造方法。
【請求項２６】シャフトの材料をフェライトとセメンタ
イトの混合組織としたことを特徴とする請求項１、２、
４、５または６記載の密閉型電動圧縮機の製造方法。
【請求項２７】摺動部品の材料をフェライトとセメンタ
イトの混合組織としたことを特徴とする請求項１７乃至
２５記載の密閉型電動圧縮機の製造方法。