JP2002213356A

JP2002213356A - 冷媒圧縮機とこれを用いた空調機及び冷凍機並びにその軸受

Info

Publication number: JP2002213356A
Application number: JP2001328864A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Takayasu; 博高安; Noboru Baba; 馬場　　昇; Shoichi Nakajima; 昌一中島; Masamitsu Taguchi; 真実田口; Tadashi Iizuka; 董飯塚; Toshiaki Yamanaka; 敏昭山中; Masabumi Ohashi; 正文大橋; Hiroaki Ogura; 浩昭小倉; Toshiomi Fukuda; 利臣福田; Shinichi Ozaki; 伸一尾崎
Original assignee: Toyo Tanso Co Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Toyo Tanso Co Ltd; Hitachi Ltd
Priority date: 2000-10-27
Filing date: 2001-10-26
Publication date: 2002-07-31
Anticipated expiration: 2021-10-26
Also published as: JP3878835B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明の目的は、高い耐摩耗性と耐焼付き性を
有する軸受材を用いた高信頼性かつ長寿命な冷媒圧縮機
とこれを用いた空調機及び冷凍機並びにその軸受を提供
することにある。【解決手段】本発明は、回転軸のクランクにより駆動さ
れるポンプにより冷媒を圧縮し、液化と蒸発との繰返し
により冷凍する圧縮機とこれを用いた空調機及び冷凍機
並びにその軸受において、前記回転軸及びクランクに対
する少なくとも一方の軸受は、黒鉛２０〜５０重量％を
含む炭素質基材の気孔に、ＩＢ族、Ｆeを除くVIII族及
びＳｎから選ばれる１種の金属又はこれらの金属を主に
した合金を含浸した部材からなること、黒鉛２０〜５０
重量％を含む炭素質基材からなること、部材のショア硬
度が６５〜１２０であること、部材の気孔率が０．０５
〜２体積％であること及び部材の金属又は合金がＶ及び
Ｔｉの少なくとも一方を０．２重量％以下含むことを特
徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は，軸受の耐摩耗性を
向上させた新規な冷媒圧縮機とこれを用いた空調機及び
冷凍機並びにその軸受に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、冷媒圧縮機では軸受材として鋳鉄
や青銅系材料、Ａｌ合金系材料などの金属系、あるいは
樹脂系材料及び樹脂と金属の複合材が用いられていた。
青銅系材料では多量のＰｂなどを含んでいた。圧縮機以
外でもＰｂを含む摺動材は数多く、一般的であった。一
方で、軸受に挿入されるシャフトに表面処理を施しカジ
リを防止していた。鋳鉄以外の軸受材料では、シャフト
と異種の材料を用いることによりカジリや摩耗を防止し
てきた。

【０００３】軸受材として、特開平２-２４８６７６号
公報、特開平２-２７５１１４号公報には、黒鉛を含む
炭素材にＡｌを含浸した軸受材が知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の圧縮機では性能
を向上させる為に軸受の負荷が増大してきており、油に
よる潤滑膜が部分的に途切れ軸受とクランクシャフトが
局部的に直接接触する所謂境界潤滑状態になりやすくな
っている。また、圧縮機の運転開始（起動）時や過大な
冷媒の混入によっても境界潤滑となる。こういった境界
潤滑において従来の金属系軸受や樹脂系軸受、表面処理
シャフトなどは焼付きやカジリが発生しやすかった。軸
受の負荷を軽減する方法として、軸受の内径を大きく
し、または、軸受部の長さを延長する手段があるが、モ
ータを内蔵する密閉型の圧縮機では軸受に要する空間に
制限があるため限界があった。

【０００５】潤滑性を有するＰｂやＳｂを一成分として
いる鉛青銅やＳｂ合金、ＰｂあるいはＳｂと炭素の複合
材などは、焼付きやカジリを起しにくいことが知られて
いるが、ＰｂやＳｂは環境や人体に対する影響が懸念さ
れている。さらに、ＰＲＴＲ（環境汚染物質排出・移動
登録）の法規制対象物質に該当する。また、鉛青銅やＳ
ｂ合金、ＰｂあるいはＳｂと炭素の複合材では該金属の
融点が低い事を利用して無潤滑や過酷な条件での摩擦特
性を向上させているが、高温での使用や継続して過酷な
摺動状態で用いられる部品では摩耗が激しくなる。

【０００６】また、従来のＡｌを含浸した炭素材からな
る軸受はＡｌ以外の金属、含浸後の気孔率、黒鉛含有量
についての開示はない。

【０００７】本発明の目的は、一時的に潤滑油が供給さ
れない可能性のある代替冷媒用圧縮機の軸受部において
摩耗や焼付きを防止し、高い耐摩耗性と耐焼付き性を有
する軸受材を用いた高信頼性かつ長寿命な冷媒圧縮機と
これを用いた空調機及び冷凍機並びにその軸受を提供す
ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、境界潤滑状態
に於いても焼付きにくい炭素質基材の含有黒鉛量を摩擦
係数が低減ならびに耐摩耗性を高くするように最適化
し、炭素質基材の気孔に潤滑油中で油膜を形成させやす
くするために金属を含浸し、更にＰｂ及びＳｂ以外の含
浸金属の組成及び組織、含浸量を摩擦係数が低減並びに
耐摩耗性が得られるように調整することで、摺動特性に
優れた軸受が得られ、信頼性の高い冷媒圧縮機を得るこ
とが出来る。

【０００９】本発明は、無潤滑や過酷な摺動条件に曝さ
れる冷媒圧縮機において、無潤滑あるいは過酷な摺動状
態に於いても摩擦係数が小さく耐摩耗性も良好な炭素質
基材と、潤滑油中で用いられる場合に黒鉛を含む炭素質
基材に残存する気孔を通して潤滑油が排出され油膜の形
成が困難になる事を防止する為、炭素質基材の気孔にI
Ｂ族、Ｆeを除くVIII族及びＳｎから選ばれる１種の金
属又はこれらの金属を主にした合金を溶融含浸した部材
を用いて冷媒圧縮機の軸受部を構成し、且つ合金のＰｂ
及びＳｂの少なくとも一方の含有量が各々が１重量％以
下であり、該部材のショア硬度は６５〜１２０とするこ
とが好ましい。ショア硬度を６５以上とすることで、無
潤滑あるいは過酷な摺動条件において摩擦係数を小さく
保ち、かつ摩耗も最小限に押さえることで、高信頼性か
つ長寿命な冷媒圧縮機を提供することができる。また、
量産性を考慮した場合、ショア硬度が９０以上になると
加工性が落ちるので、好ましくは９０以下にすることで
耐摩耗性を具備しかつ生産性をも兼ね備えた冷媒圧縮機
を提供することができる。

【００１０】Ｐｂ及びＳｂの含有量は好ましくは０．５
重量％以下、ゼロが最も好ましいが、ＪＩＳ規格材を用
いることが生産上好ましい。

【００１１】本発明は、冷媒圧縮機の定常運転状態にお
いて潤滑が円滑に行われている場合にも軸受材の気孔を
少なく制御するものである。即ち、軸受材として金属又
は合金を含浸した黒鉛を含む炭素質基材の気孔率を０．
０５〜２体積％、好ましくは０．５〜１．５体積％にす
ることで潤滑油膜を安定に形成し摩耗を抑制することが
できる為、長寿命な冷媒圧縮機が得られる。又、炭素質
基材への金属の含浸量として、含浸前の炭素質基材の気
孔率を５〜１５体積％とし、前述の０．０５〜２体積％
の気孔率となるように金属を含浸させるのが好ましい。

【００１２】本発明は前記回転軸及びクランクの少なく
とも一方の軸受が黒鉛２０〜５０重量％を含む炭素質基
材の気孔にＰｂ及びＳｂの各々が１重量％以下であり、
Ｐｂ及びＳｂ以外の金属又は合金を含浸した軸受材から
なることを特徴とする。

【００１３】又、本発明は前述と同様に炭素質基材の気
孔に含浸する金属又は合金に、Ｖ及びＴｉの少なくとも
一方を０．２重量％以下、好ましくは０．０５〜０．１
５％添加することでＶやＴｉの炭化物（ＶＣ、ＴｉＣ）
を作り、炭素質基材との濡れ性が向上し、含浸金属を炭
素質基材の気孔に十分に充填できるので、気孔率が小さ
くなり潤滑油膜をさらに安定に形成することができ、摩
耗を抑制でき、高信頼性の冷媒圧縮機が得られる。

【００１４】軸受材の炭素質基材に含浸する金属又は合
金の融点をＣｕ系では９００℃以上、好ましくは９００
〜１２００℃、より好ましくは９５０〜１０５０℃にす
ることで、過酷な摺動状態が継続した場合に温度が上昇
しても潤滑性と耐摩耗性を維持し冷媒圧縮機の信頼性を
高めることができる。

【００１５】IＢ族はＣｕ、Ａｇ，Ａｕ、VIII族はＣ
ｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔからな
るが、Ｃｕ，Ａｇ、Ｃｏ、Ｎｉが好ましい。更に、合金
は、重量で、Ｃｕ８０〜９０％、Ｓｎ５〜１１％及びＺ
ｎ３％以下を含み、Ｐｂ１．０％以下、好ましくは０．
５％以下であるＣｕ合金が好ましい。又、合金は、前記
合金は、重量で、Ｃｕ０．５〜５．０％及びＺｎ２５〜
３５％を含むＳｎ合金であることが好ましい。これらの
金属又は合金は炭素と化合物を形成しにくく、高い耐摩
耗性と耐焼付き性を有し、含浸が容易なものである。

【００１６】炭素質基材には気孔が存在するため潤滑油
が、この気孔に流入し、これにより油膜が消失するの
で、環境及び人体に対する影響が少ないＣｕを含浸す
る。Ｃｕのみでは含浸部が軟質であり、摩擦によってＣ
ｕの部分が融着しやすいので合金化元素を添加して強化
し融着さらには摩耗を防止できる。融着がなくなること
で境界潤滑状態に於いても摩擦係数を小さくすることが
でき、これを軸受として用いることで信頼性の高い冷媒
圧縮機が得られる。

【００１７】炭素質基材中の黒鉛は摩擦により薄く劈開
することで摩擦係数を低減するとされている。しかし、
高荷重において黒鉛の含有量が多いと炭素質基材自体が
軟質になり変形抵抗が増大して摩擦が増大し、同時に摩
耗が増大するため５０重量％以下、より３５重量％以下
が適当である。一方、黒鉛含有量が２０重量％未満では
炭素質基材が硬くなり摩擦する相手の金属材を摩滅させ
る。したがって、黒鉛の含有量を２０〜５０％、好まし
くは２０〜３５％にすることで摩擦係数が低く、かつ耐
摩耗性の高い軸受が得られ、信頼性の高い冷媒圧縮機を
提供することができる。

【００１８】本発明は、塩素を含まない冷媒は特に冷媒
自体の摩擦軽減作用が低いため境界潤滑になりやすいこ
とから、境界潤滑に於いても十分な低摩擦、耐摩耗性を
有する軸受を用いた冷媒圧縮機が得られる。

【００１９】本発明は、上述した冷媒圧縮機を用いた空
調機及び冷凍機である。

【００２０】又、本発明は、黒鉛を含む炭素質基材の気
孔に、IＢ族、Ｆeを除くVIII族及びＳｎから選ばれる１
種の金属又はこれらの金属を主にした合金を含浸した部
材、好ましくは円筒形状の部材からなることを特徴とす
る冷媒圧縮機用軸受にあり、更に、前記黒鉛を２０〜５
０重量％含む炭素質基材からなること、前記部材のショ
ア硬度が６５〜１２０であること、前記部材の気孔率が
０．０５〜２体積％であること及び前記金属又は該金属
を主にした合金にＶ及びＴｉの少なくとも一方を０．２
重量％以下含む合金からなることの少なくとも１つの要
件を有する部材からなることが好ましい。

【００２１】更に、本発明は、凹部又は貫通孔に前述に
記載の軸受が圧入されていることを特徴とする冷媒圧縮
機用スクロール又は冷媒圧縮機用フレームにある。

【００２２】

【発明の実施の形態】（実施例１〜１０）図１はスクロ
ール圧縮機の断面模式図である。まず冷媒圧縮機の一種
であるスクロール圧縮機を例に検討した。スクロール圧
縮機は密閉容器１の内部に圧縮機構を上方に、モータ９
を下方に配置して、クランクシャフト７を介して連設さ
れる。圧縮機部は台板５ａに渦巻状のラップ５ｂを直立
したスクロール部材５と台板４ａに渦巻状のラップ４ｂ
を直立した旋回スクロール部材４を、ラップを互いに噛
み合わせて配置し、固定スクロール部材５の外周部に吸
入口５ｄ、中央部に吐出口５ｅを配置している。

【００２３】クランクシャフト７はフレーム６の中央部
の軸受６ｃに支承され、クランクシャフト７の先端に突
出したクランク７ａが旋回スクロール部材４の旋回軸受
４ｃに挿入され係合している。

【００２４】自転防止機構としてのオルダム継ぎ手８は
旋回スクロール部材４が固定スクロール部材５に対し、
自転することなく旋回運動をする継ぎ手で、旋回スクロ
ール部材４の台板４ａの背面キー溝４ｄとフレーム６の
台座キー溝の間に係合している。

【００２５】そこで、下方のモータ９によりクランクシ
ャフト７が回転すると、クランク７ａの偏心回転によ
り、旋回スクロール部材４は自転することなく、固定ス
クロール部材５に対し旋回運動を行い、吸入口５ｄより
吸い込んだ冷媒ガスは圧縮され、吐出口５ｅより圧縮ガ
スを吐出することになる。

【００２６】台板４aには旋回軸受４ｃ及びフレーム６
には軸受６ｃが各々設けられ、いずれも循環する潤滑油
が供給されているが、起動時や冷媒の吐出圧力が高い場
合には、潤滑油の供給が不足して摩耗や焼付きなどの損
傷が発生しやすい。しかし、本発明の円筒状の軸受は台
板４aの凹部及びフレーム６の貫通孔に各々圧入される
ことで固定され、スクロール圧縮機の信頼性及び耐久性
を向上させることができる。従って、台板４a及びフレ
ーム６には本発明の軸受が一体に形成され、いずれも鋳
鉄又はＳｉを５〜１５重量％含むＡｌ基合金によって構
成される。

【００２７】本発明に係る軸受の製法は、真空炉中で、
金属や合金の素材を入れたるつぼを金属の溶融温度に対
して１００℃高い温度に加熱した溶湯中に所定の長さの
炭素質基材からなる円柱体を浸し、窒素ガスによって加
圧して含浸させるものである。前述の軸受は、いずれも
この含浸後、切削加工によって円筒形状に加工される。

【００２８】表１に比較例と実施例のショア硬度、及び
図２に炭素質基材及び炭素質基材に金属を含浸した材料
系において本発明の軸受材及び比較材のショア硬度と無
潤滑状態での摩擦係数の関係を示す。図中の三角印は比
較例で、黒く塗りつぶしたものは炭素質基材のみの軸受
材である。丸印は本発明の実施例である。数字は実施例
の番号であり、表１の番号と同一である。無潤滑状態と
して、冷媒圧縮機に鑑みて塩素分を含まない冷媒の一例
としてＲ４１０Ａの気体中で評価を実施した。軸受材の
無潤滑における摩擦係数は、ショア硬度が大きくなるほ
ど小さくなることが分かる。青銅（ＢＣ３）は重量で、
Ｓｎ１０％、Ｚｎ２％及びＰｂ０．２％を含み、残部が
Ｃｕである。ホワイトメタル５種（ＷＪ５）は重量で、
Ｃｕ２％及びＺｎ２９％を含み、残部がＳｎである。図
２に示すように、青銅を含浸させたものは、ショア硬度
が６５以上、好ましくは８０以上と高い方が摩擦係数が
小さい。又、ＷＪ５を含浸させたものは同様に摩擦係数
が小さい。この傾向は炭化水素系の冷媒の気体中で摩擦
評価した場合も同様であった。

【００２９】

【表１】

【００３０】尚、炭素質基材の含浸前の気孔率は、体積
率で比較例５が１１％、比較例６が１０．４％、実施例
１〜３が６％、実施例４〜７が１１％である。又、その
含浸後の気孔率は、体積率で実施例１が１．３％、実施
例２が１．５％、実施例３が０．７％である。炭素質基
材の黒鉛量は、重量で実施例１〜３が３５％、実施例４
〜７が４２％である。又、実施例８〜１０の含浸前と含
浸後の気孔率及び炭素質基材の黒鉛量は実施例１〜７と
同程度であった。

【００３１】比較例の含浸金属の無い軸受の硬さは気孔
率、黒鉛、ピッチ、タール等の量が異なるものである。
気孔率は、後述する図６に示す様に６〜１１％を有し、
気孔率が多い程硬さが低くなる。Ｖ及びＴｉ量は、合金
に対して各々０．１％である。

【００３２】図３は無潤滑中でのショア硬度と固定片摩
耗量の関係を示す。摩耗試験は、高圧雰囲気摩耗試験機
を用い、試験片として固定片（１０ｍｍ×１０ｍｍ×３
６ｍｍ）に炭素質基材、可動片にＳＣＭ４１５の構造用
鋼の浸炭焼き入れ材とし、摺動片をＳＣＭ４１６とし、
面圧９．８ＭＰａ，摺動速度１．２ｍ/ｓ、代替冷媒雰
囲気中で１０時間行い、試験後の摩耗量を測定した。摩
耗量は軸受材の硬さが高いほど少なくなることが分か
る。図３においてショア硬度が６５以上、好ましくは８
０以上でその軸受材の摩耗量が少ないことが分かる。

【００３３】図４にショア硬度と潤滑油中での摩擦係数
の関係を示す。ショア硬度が６５以上、好ましくは８０
以上の軸受材は摩擦係数が小さい。実施例１は含浸金属
として青銅(ＢＣ３)を用いたものであり、潤滑油中の摩
擦係数が最も小さい。

【００３４】ここで、金属を含浸していない比較例の
２、３、４は、ショア硬度が６５以上にもかかわらず摩
擦係数が０．１以上と高い。これは、カーボン基材は多
孔質であり、潤滑油中での摺動において油が切れて油膜
が薄くなり混合潤滑となるためであり好ましくない。ま
た、比較例６は摩擦係数は低いが、含浸材にＰｂが使用
されており、環境上好ましくない。従って、金属を含浸
した実施例１、２、４〜１０の本発明のショア硬度が６
５〜１１０のものは摩擦係数が０．１以下と低いもので
ある。

【００３５】図５は、ショア硬度とＲ４１０Ａ冷媒+合
成油の混合潤滑中で、１．２ｍ/ｓの摺動速度で面圧を
１００ＭＰａまで０．１５ＭＰａ/ｓの負荷速度で負荷
した耐荷重試験の摩耗量を示すものである。青銅(ＢＣ
３)を用いたものは、ショア硬度が６５以上、好ましく
は８０以上の軸受材は摩耗量が少ない。実施例１は含浸
金属として青銅(ＢＣ３)を用いたものであり、潤滑油中
の摩耗量が最も少ない。従って、ショア硬度が高いもの
ほど軸受材料として適していることが判った。又、ＷＪ
５のＳｎ合金を用いたものは、青銅(ＢＣ３)を用いたも
のよりやや劣る。

【００３６】図６は軸受材における残存気孔率と潤滑油
中での過酷条件における摩擦係数の関係を示す。潤滑油
としては合成油を用い、該油はＲ４１０Ａフロン冷媒に
適合したものである。気孔率の測定は、ＦＩＳＯＮＳ社
製[(株)アムコ]のポロシメータ２０００型により行っ
た。この方法にて採取した細孔分布曲線から、「累積気
孔容積」×「かさ密度」×１００（％）により気孔率を算
出した。気孔率が小さいほど油膜保持力が向上し潤滑油
中での摩擦係数が小さいことが確認できる。また、青銅
にＶもしくはＴiを添加した合金を含浸した実施例６や
実施例７は含浸時にＶやＴｉの炭化物（ＶＣ、ＴｉＣ）
を作り、炭素基材と濡れ性が良くなり、ＶもしくはＴi
を添加しない実施例４に比べ気孔率が小さくなり、潤滑
中での油膜保持力が向上し、摩擦係数が小さくなる。こ
のＶ又はＴｉを添加した合金を含浸した炭素基材の表面
を走査型電子顕微鏡で観察した結果、炭素基材と合金と
の界面にＶやＴｉの炭化物（ＶＣ、ＴｉＣ）が確認され
た。

【００３７】図７に示すように含浸金属の融点と最も過
酷な潤滑条件である無潤滑状態での摩擦係数について検
討した。図中の数字は金属を含浸する前の炭素質基材の
ショア硬度を示す。含浸する前の炭素質基材の硬さが異
なっても含浸金属の違いによる摩擦係数の傾向はほぼ同
様であった。図７でＰｂやＳｂは２００℃から４００℃
程度の低融点金属であり、摩擦係数を低減する効果が確
認できた。しかし、Ｓｂのように融点が高くなってくる
と摩擦係数は上昇する。さらに融点を９００℃以上にし
たＣｕやＣｕ合金では低融点金属と同程度の摩擦係数と
なることが判った。

【００３８】融点の高い材料としてＣｕを用いたが、他
の高融点金属でも含浸が可能であれば、炭素質基材と組
み合わせることにより耐摩耗性と低摩擦を実現すること
ができる。本実施例においては、含浸のプロセスとして
溶融金属中に炭素質基材を浸漬すると同時に加圧するこ
とで、金属を含浸する方法を採用した。このプロセスで
は本来できるだけ融点を低くすることが生産性の向上に
有効である。したがって、ＣｕにＳｎを添加し若干融点
を低くして軸受材を作製した。含浸金属に合金を用いる
ことで含浸金属の強度も向上する為、軸受材全体の硬度
向上にも効果がある。さらに、含浸金属に切削性を向上
させる元素を添加することで軸受材の摩擦面表面の加工
仕上げ状態が平滑かつ良好になり、より信頼性の高い軸
受部を構成することが可能である。

【００３９】図８は、黒鉛を含む炭素質基材を焼成し、
これに青銅（ＢＣ３）又はＣｕを含浸した軸受材につい
て各黒鉛含有率と無潤滑摩擦係数の関係を示すものであ
る。Ｎｏ．１は、前述の実施例１であり、番号なしは追
加データである。図８に示す様に、摩擦係数は黒鉛含有
率が２０〜５０重量％、特に２０〜４０重量％で極小値
を示す。

【００４０】以上の実施例で明らかとなった本発明に関
する材料の条件にて作製した軸受を図１のスクロール圧
縮機の旋回軸受４ｃ及び軸受６ｃに適用した。冷媒とし
てＲ４１０Ａフロン冷媒を用い、従来の単に炭素にＰｂ
やＳｂを含浸した炭素複合材と同等以上の耐摩耗性、寿
命を達成できた。

【００４１】（実施例１１）図９は冷媒圧縮機として用
いられるロータリ圧縮機の断面図である。ロータリ圧縮
機にはクランクシャフト７と摺動するフレーム６の貫通
孔に設けられた軸受６ｃとクランクピンの軸受に実施例
１〜１０に記載の本発明の炭素質基材に金属を含浸した
軸受を圧入したものが用いられる。その軸受の製法及び
形状も前述と同様である。このロータリ圧縮機をエアコ
ンに装備し、冬期の使用にて暖房運転で評価した。冷媒
が圧縮機内に集中し、潤滑油の濃度が低下する過酷な条
件においても、軸受部のカジリによる圧縮機の動作停止
や摩耗による性能の低下は無く良好であった。このロー
タリ圧縮機は、ベーン（仕切板）１０、ピストン１１、
シリンダー１２を備えている。

【００４２】本発明の軸受材をレシプロ型の冷媒圧縮機
に装備したが、冷凍サイクルに封入する潤滑油を通常の
４分の１にした場合においても冷媒を圧縮する作用に遜
色はなかった。したがって、レシプロ圧縮機の通常の使
用に際してはより信頼性が向上したと判断できる。

【００４３】潤滑油には冷凍サイクルの雰囲気中におい
て冷媒が潤滑油に溶解している。冷媒の溶解する量は、
冷媒及び潤滑油の組合せにより異なるが、通常は圧力が
高いほど該溶解量は増大する。潤滑油の粘度は溶解量の
増大に伴い小さくなるため、圧力の高い雰囲気では摩擦
摺動が過酷になる。冷媒圧縮機の摺動部なかでも軸受に
供給される潤滑油は、冷媒圧縮機の内部に溜められて種
々の方法で摺動部に循環供給される。炭化水素系の冷媒
では潤滑油への冷媒の溶け込み量や、冷媒の溶け込んだ
潤滑油の量が多くなると冷凍サイクルに充填する冷媒量
も多くなるため、可燃性の高い冷媒であれば危険性の増
大が懸念される。

【００４４】以上で述べた潤滑油の冷媒溶解状態の差異
に起因する摺動条件の制約に影響せずに、本発明の軸受
材は様々な冷媒圧縮機に広く適用することができた。

【００４５】

【発明の効果】以上のように，本発明によれば潤滑油の
供給が困難もしくは一時的に潤滑油が供給されない可能
性のある代替冷媒用圧縮機の軸受部において耐環境性の
良い材料を用いて摩耗や焼付きを防止し，圧縮機全体と
しても耐久性を著しく高めることが出来る。また，突発
的給油不足にも対応し空調機及び冷凍機の信頼性向上に
極めて有用である。更に、機械加工性が良いため量産性
に対応できコストの低下を図る事が出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の圧縮機の一例であるスクロール圧縮
機の断面摸式図である。

【図２】本発明の軸受材のショア硬度と無潤滑での摩
擦係数との関係を示す図である。

【図３】本発明の軸受材のショア硬度と無潤滑での固
定片摩耗量との関係を示す図である。

【図４】本発明の軸受材のショア硬度と潤滑油中の摩
擦係数との関係を示す図である。

【図５】耐荷重試験における本発明の軸受材のショア
硬度と潤滑油中の摩耗量との関係を示す図である。

【図６】本発明の軸受材の気孔率と軸受材の潤滑油中
での摩擦係数との関係を示す図である。

【図７】含浸材の融点と摩擦係数との関係を示す線図
である。

【図８】黒鉛含有率と無潤滑での摩擦係数との関係を
示す図である。

【図９】本発明の圧縮機の一例であるロータリ圧縮機
の断面摸式図である。

【符号の説明】

１…密閉容器、３…バランスウエイト、４…旋回スクロ
ール部材、４ａ…台板、４ｂ…渦巻状のラップ、４ｃ…
旋回軸受、４ｄ…背面キー溝、５…固定スクロール部
材、５ａ…台板、５ｂ…渦巻状のラップ、５ｄ…吸入
口、５ｅ…吐出口、６…フレーム、６ｃ…軸受、７…ク
ランクシャフト、７ａ…クランク、８…オルダム継ぎ
手、９…モータ、１０…ベーン（仕切り板）、１１…ピ
ストン（ローラー）、１２…シリンダー。

───────────────────────────────────────────────────── 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 ＥＵＦ１６Ｃ 9/02 Ｆ１６Ｃ 9/02 (72)発明者馬場昇茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者中島昌一茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者田口真実茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者飯塚董栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地株式会社日立栃木テクノロジー内 (72)発明者山中敏昭栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地株式会社日立栃木テクノロジー内 (72)発明者大橋正文茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者小倉浩昭香川県三豊郡大野原町大字萩原850番地東洋炭素株式会社内 (72)発明者福田利臣香川県三豊郡大野原町大字萩原850番地東洋炭素株式会社内 (72)発明者尾崎伸一香川県三豊郡大野原町大字萩原850番地東洋炭素株式会社内Ｆターム(参考） 3H003 AA00 AB00 AC01 AD01 BD09 CA01 CA02 3H029 AA01 AB03 BB44 BB50 CC16 CC17 3J033 AA02 AA05 AB03 AB10 GA07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転軸のクランクにより駆動される圧縮手
段により冷媒を圧縮し、液化と蒸発を繰り返す冷凍サイ
クルの冷媒圧縮機において、前記回転軸及びクランクに
対する少なくとも一方の軸受は、黒鉛２０〜５０重量％
を含む炭素質基材の気孔に、IＢ族、Ｆeを除くVIII族及
びＳｎから選ばれる１種の金属又はこれらの金属を主に
した合金を含浸した部材からなることを特徴とする冷媒
圧縮機。
【請求項２】回転軸のクランクにより駆動される圧縮手
段により冷媒を圧縮し、液化と蒸発を繰り返す冷凍サイ
クルの冷媒圧縮機において，前記回転軸及びクランクに
対する少なくとも一方の軸受は、黒鉛を含む炭素質基材
の気孔に、IＢ族、Ｆeを除くVIII族及びＳｎから選ばれ
る１種の金属又はこれらの金属を主にした合金を含浸し
た部材からなり、該部材のショア硬度が６５〜１２０で
あることを特徴とする冷媒圧縮機。
【請求項３】回転軸のクランクにより駆動される圧縮手
段により冷媒を圧縮し、液化と蒸発を繰り返す冷凍サイ
クルの冷媒圧縮機において，前記回転軸及びクランクに
対する少なくとも一方の軸受は、黒鉛を含む炭素質基材
の気孔に、IＢ族、Ｆeを除くVIII族及びＳｎから選ばれ
る１種の金属又はこれらの金属を主にした合金を含浸し
た部材からなり、該部材の気孔率が０．０５〜２体積％
であることを特徴とする冷媒圧縮機。
【請求項４】回転軸のクランクにより駆動される圧縮手
段により冷媒を圧縮し、液化と蒸発を繰り返す冷凍サイ
クルの冷媒圧縮機において、前記回転軸及びクランクに
対する少なくとも一方の軸受は、黒鉛を含む炭素質基材
の気孔に、IＢ族、Ｆeを除くVIII族及びＳｎから選ばれ
る１種の金属又はこれらの金属を主にし、Ｖ及びＴｉの
少なくとも一方を０．２重量％以下含む合金を含浸した
部材からなることを特徴とする冷媒圧縮機。
【請求項５】前記合金は、Ｐｂ及びＳｂの少なくとも一
方の含有量が各々１重量％以下であることを特徴とする
請求項１〜４のいずれかに記載の冷媒圧縮機。
【請求項６】前記合金は、重量で、Ｃｕ８０〜９０％、
Ｓｎ５〜１１％及びＺｎ３％以下を含み、Ｐｂ１．０％
以下であるＣｕ合金であることを特徴とする請求項１〜
５のいずれかに記載の冷媒圧縮機。
【請求項７】前記合金は、重量で、Ｃｕ０．５〜５．０
％及びＺｎ２５〜３５％を含むＳｎ合金であることを特
徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の冷媒圧縮機。
【請求項８】前記冷媒は塩素分を含まないことを特徴と
する請求項１〜７のいずれかに記載の冷媒圧縮機。
【請求項９】請求項１〜８のいずれかに記載の冷媒圧縮
機を用いたことを特徴とする空調機。
【請求項１０】請求項１〜８のいずれかに記載の冷媒圧
縮機を用いたことを特徴とする冷凍機。
【請求項１１】黒鉛を含む炭素質基材の気孔に、IＢ
族、Ｆeを除くVIII族及びＳｎから選ばれる１種の金属
又はこれらの金属を主にした合金を含浸した部材からな
ることを特徴とする冷媒圧縮機用軸受。
【請求項１２】前記炭素質基材は黒鉛を２０〜５０重量
％含むことを特徴とする請求項１１に記載の冷媒圧縮機
用軸受。
【請求項１３】前記部材はショア硬度が６５〜１２０で
あることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の冷媒
圧縮機用軸受。
【請求項１４】前記部材は気孔率が０．０５〜２体積％
であることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれかに
記載の冷媒圧縮機用軸受。
【請求項１５】前記金属又は合金にＶ及びＴｉの少なく
とも一方を０．２重量％以下含む合金からなることを特
徴とする請求項１１〜１４のいずれかに記載の冷媒圧縮
機用軸受。