JP2003003959A

JP2003003959A - 圧縮機

Info

Publication number: JP2003003959A
Application number: JP2001186138A
Authority: JP
Inventors: Mitsuharu Matsuo; 光晴松尾; Fumitoshi Nishiwaki; 文俊西脇; Hidenobu Shintaku; 秀信新宅
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-06-20
Filing date: 2001-06-20
Publication date: 2003-01-08

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、圧縮機のジャーナル
軸受での主軸の傾斜時にも、摩耗などによる表面損傷を
起こすことなく摺動損失を低減させることが可能であ
り、効率および信頼性の高いスクロール圧縮機を提供す
る。【解決手段】圧縮機の主軸５と主軸受８などから構成
されるジャーナル軸受の端部が、不連続部分を持たない
ように、円の一部で構成されたクラウニングを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は冷媒圧縮機に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】冷凍空調用の電動圧縮機としては、圧縮
機構部がレシプロ式、ロータリー式およびスクロール式
のものがある。いずれの方式の圧縮機においても、圧縮
機構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。

【０００３】以下、冷媒としてＨＣＦＣ系冷媒のＨＣＦ
Ｃ２２、潤滑油として鉱物油を用いたスクロール式の圧
縮機を例に、従来の技術を説明する。

【０００４】図８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からなる圧縮機構部２と、圧縮機構部２を支
承する軸受部品４が備えられている。可動スクロール２
ｂのボス部には偏心軸受６（ジャーナル軸受）が備えら
れ、この偏心軸受６に、主軸５の端部の偏心軸５ａを回
転自在に挿入し、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。

【０００５】主軸受８（ジャーナル軸受）は、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
が設けられており、圧縮機構部２へ冷媒ガスを導入して
いる。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。

【０００６】主軸５には潤滑油９を主軸受８、偏心軸受
６、スラスト軸受３および各摺動面へ供給する貫通孔１
２を設け、主軸５の下端より潤滑油９を吸い上げるよう
にしている。１３は密閉容器１の外へ圧縮ガスを出す吐
出管である。１５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。

【０００７】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をオルダムリング１５を用いて、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２
ａ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
マフラー１ａに吐出された後、密閉容器１内から吐出管
１３より密閉容器１外へと吐出され、再び冷媒ガスを循
環させ、周知の圧縮サイクルを構成する。

【０００８】一方、主軸５で吸い上げられた潤滑油９
は、主軸５の貫通孔１２の中を上昇し、偏心軸受６、主
軸受８、スラスト軸受３および各摺動部を潤滑、冷却し
て、主軸受８の下部から、回転子７ａの連通孔１４を通
って油だめ１０に戻る潤滑サイクルを形成している。

【０００９】従来のスクロール圧縮機では、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、可動スク
ロール２ｂ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を介して主軸受８で支持される。そのため、
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、主軸受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。つまり、主軸５は常に同じ箇所が主軸受８
に押しつけられて回転する、いわゆる回転荷重となって
いる。

【００１０】この主軸５の回転により、主軸受８および
偏心軸受６と主軸５の隙間にはくさび形油膜が形成され
るため、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。このとき、主軸受８および偏心軸受６と
主軸５の間で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。

【００１１】また、従来用いられてきた冷媒ＨＣＦＣ２
２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
ル軸受での潤滑状態が、流体潤滑状態であったため、大
きな摩耗が発生せず信頼性を損ねることもなかった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】近年、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
用冷媒として従来用いてきた冷媒ＨＣＦＣ２２は、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（Ｃ
Ｏ₂）などの自然冷媒に切り替えられつつある。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】そのためＨＦＣｓ冷媒および自然冷媒を用
いた場合、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を受ける主軸受８およ
び偏心軸受６と主軸５の間の潤滑油膜が切れやすく、主
軸受８および偏心軸受６の摺動面で摩耗が発生し、信頼
性を損ねることがあった。

【００１４】次にもう一つの課題を説明するために、図
９に、図８における主軸５と主軸受８の立体的な関係を
示す。図９に示すように、主軸５は主軸受８に支持され
ながら回転運動を行う。このとき、上記の従来の構成で
は、偏心軸５ａが主軸５を支える主軸受８から軸方向に
突き出した構成であるため、偏心軸５ａに作用する荷重
によって主軸５にはモーメントが加わり、主軸５は、主
軸受８内で傾斜した状態で回転することになり、主軸受
８の軸受端部において片当たり現象が生じていた。

【００１５】図１０は、図９における主軸５および主軸
受８の軸方向断面図で、８ａは主軸受摺動面を示す。

【００１６】点Ｏは主軸受８の軸受長さ方向および径方
向の中心点、Ｏ'は主軸受摺動面８ａの軸受長さ方向中
心点、点Ｃ１〜Ｃ４は主軸受摺動面８ａの端点を示す。

【００１７】圧縮機運転時、主軸５には、偏心軸５ａに
作用する回転荷重によってモーメントが加わるために、
主軸受８の中心軸（Ｚ１−Ｚ１’軸）に対して、主軸５
の中心軸（Ｚ２−Ｚ２’軸）は、角度θだけ傾斜しなが
ら回転する。その結果、主軸５は主軸受８の端点Ｃ１〜
点Ｃ４近傍で片当たりを生じることになる。

【００１８】図１１は、主軸受摺動面８ａのＯ'Ｃ１(図
１０参照)上における面圧の分布の一例を示すグラフで
ある。軸受の仕様は、主軸５の軸径１６．０ｍｍ、主軸
受８の軸受幅２５．０ｍｍ、主軸受８の径方向隙間２５
μｍ、主軸にかかる荷重は５００Ｎである。

【００１９】この結果より、主軸５が傾斜することで、
主軸受８の軸受端点Ｃ１近傍（図１０参照）では、局所
的に極めて大きな面圧のピーク（エッジピーク）が発生
することがわかる。そのため、軸受端点Ｃ１での油膜厚
さが薄くなり、油膜切れなどを生じることで、摺動損失
および摩耗が増大するために、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。

【００２０】本発明は、ＨＦＣｓ冷媒あるいは自然冷媒
の摺動雰囲気下においても、ジャーナル軸受の摺動損失
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。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、第１の本発明（請求項1に対応）は、圧縮機構
部と、圧縮機構部を駆動する主軸と、主軸を支えるジャ
ーナル軸受と、主軸を回転運動させる電動機とを備え、
ジャーナル軸受の両側の端部のうち、少なくとも片側の
端部の軸方向の断面が、不連続点（角などの尖った部
分）を持たないように円の一部から構成されている、ク
ラウニングを有する、圧縮機である。

【００２２】また、第２の本発明（請求項２に対応）
は、ジャーナル軸受の軸方向断面におけるクラウニング
開始端点の接線の方向が、主軸の軸方向と一致してい
る、圧縮機である。

【００２３】また、第３の本発明（請求項３に対応）
は、主軸の幾何学的最大傾斜角度は、軸方向の断面にお
けるクラウニングの接線の最大傾斜角度よりも小さい、
圧縮機である。

【００２４】また、第４の本発明（請求項４に対応）
は、圧縮機がスクロール型であり、スクロール型圧縮機
の主軸受および／または偏心軸受が前記ジャーナル軸受
である、圧縮機である。

【００２５】

【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、冷媒としてＨＦＣ系冷媒のＲ４１０Ａ
と、潤滑油としてエステル系の潤滑油を用いたスクロー
ル圧縮機を例にとり、図面を参照しながら説明する。

【００２６】以下の実施の形態で示すスクロール圧縮機
では、ジャーナル軸受以外は図１０で記述した従来のス
クロール圧縮機と同様な構成であり、同一機能部品につ
いては同一の符号を使用する。また、従来例と同一の構
成及び作用の説明は省略する。

【００２７】（第１の実施の形態）本発明の第１の実施
の形態について、図１（ａ）〜（ｅ）および図２を用い
て説明する。

【００２８】図１（ａ）は本発明の第１の実施の形態に
おけるジャーナル軸受の主軸受の軸方向の断面図であ
る。また、図１（ｂ）は図１（ａ）の領域Ａの拡大図で
あり、本実施形態の主軸受８のクラウニング１７の断面
における構成を詳細に示す。また、図１（ｃ）も図１
（ｂ）と同様に、図１（ａ）の領域Ａの拡大図であり、
主軸５が主軸受８に対して傾斜角度θ１だけ傾斜しなが
ら回転し、主軸受８と領域Ａで片当たりをしている状態
を示している。

【００２９】図１（ｄ）は、本発明の第１の実施の形態
におけるクラウニング１７に関して、本発明で意図しな
い構成の例を説明した図である。一方、図１（ｅ）は、
クラウニング１７に関して本発明が意図する構成を説明
した図である。

【００３０】図２は、図１（ｃ）に示す本実施の形態の
主軸受摺動面８ａにおける面圧分布の一例を示すグラフ
である。

【００３１】図１（ａ）を用いて、主軸５および主軸受
８の仕様を説明する。主軸５は軸径１６．０ｍｍ、主軸
受８は軸受幅２５．０ｍｍ、主軸受８の径方向の隙間は
２５μｍである。主軸受８の端点（Ｃ１〜Ｃ４）には、
主軸受摺動面８ａ上のクラウニング開始端点１７ａか
ら、主軸受８端点のクラウニング終了端点１７ｂまで、
半径ＣＲ＝１５００ｍｍの円の一部で構成されたクラウ
ニング１７が設けられている。

【００３２】図１（ｂ）に、図１（ａ）における領域Ａ
のクラウニング１７の拡大図を示す。クラウニング１７
を構成する半径ＣＲ＝１５００ｍｍの円弧の中心Ｏｃ
は、図１（ｂ）に示すように主軸受８の端点Ｃ１からφ
＝５°の角度で主軸受８の周方向外側に設けられてい
る。クラウニング１７の円弧は、主軸受摺動面８ａ上の
端点Ｃ１より主軸受８の内側（中心方向）にクラウニン
グ長さＣＬ＝２．５ｍｍの位置のクラウニング開始端点
１７ａから、クラウニング終了端点１７ｂまで設けられ
ている。

【００３３】図１（ｃ）は、主軸５が軸方向に対して角
度θ１だけ傾斜して圧縮機が運転されている状態を示し
ている。このとき、主軸５はクラウニング１７近傍で主
軸受８と最も接近して、油膜を介して（または油膜が途
切れて）主軸５と主軸受８の間で面圧を発生している。

【００３４】本発明における「ジャーナル軸受の両側の
端部のうち、少なくとも片側の端部の軸方向断面が、不
連続点や不連続部分（すなわち角などの尖った部分）を
持たないように、円の一部から構成されている、クラウ
ニング」が意図する構成を、図１（ｄ）、（ｅ）を用い
て説明する。

【００３５】図１（ｄ）は、２本の円弧１７ａ、１７ｂ
の各曲線の一部を組み合わせてクラウニング１７を構成
している例を示している。ここで、２本の円弧の交点１
８において、２本の円弧の接線は一致していない。この
ような構成は、本発明でいう、「不連続点や不連続部分
（すなわち、角などの尖った部分）を持たないように、
円の一部から構成された」という表現が意図する構成で
はない。

【００３６】図１（ｅ）は、同様に２本の円弧１７ａ、
１７ｂの各曲線の一部を組み合わせてクラウニング１７
を構成している。ここで、２本の円弧の交点１８におい
て、２本の曲線の接線が一致しており、クラウニング１
７は「不連続点や不連続部分（すなわち、角などの尖っ
た部分）を持たないように、円の一部から構成され」て
いることがわかる。このように、クラウニング１７を構
成する曲線の任意の点（端点を除く）における両側から
の接線が一致するところの曲線の構成は、本発明の「不
連続点を持たないように、円の一部から構成された」と
いう表現が意図する構成である。

【００３７】図２に、図１（ｃ）に示す主軸５、主軸受
８およびクラウニング１７の仕様で主軸５が傾斜角θ１
で傾斜して圧縮機が運転されている場合の主軸受摺動面
８ａのＯ’Ｃ１（図１（ａ）参照）間における面圧分布
の一例を示す。主軸にかかる荷重は５００Ｎである。図
中の線Ｐｂは、本実施の形態における面圧分布を、線Ｐ
ａは従来例の面圧分布をそれぞれ示す。

【００３８】これより、主軸受８端部にクラウニング１
７を設けない場合（線Ｐａ）には主軸受８端点近傍でエ
ッジピークが発生するが、クラウニング１７を設けた場
合（線Ｐｂ）には、主軸受８の端点にエッジピークが発
生せず、最大面圧も低下することがわかる。これは、主
軸５と主軸受８の面圧が、不連続点や不連続部分を持た
ないクラウニング１７の曲面上の広い範囲に分散するた
めである。

【００３９】以上のことから、本実施形態により、潤滑
性の乏しい代替冷媒（ＨＦＣｓ）と、それに対応した冷
凍機油（エステル系冷凍機油）を用いた場合に主軸５が
傾斜して片当たりが生じても、主軸受８端部にクラウニ
ング１７を設けることで、主軸受８端部におけるエッジ
ピークの発生を抑制できる。したがって、ジャーナル軸
受での摺動損失が減少するとともに、摩耗を防止できる
ため、圧縮機の効率と信頼性を高めることが可能とな
る。

【００４０】（第２の実施の形態）次に、本発明の第２
の実施の形態について、図３、４を用いて説明する。図
３は、本発明の第２の実施の形態における、領域Ａ（図
１（ａ）参照）の拡大図であり、本実施の形態の主軸受
８のクラウニング１７の断面における構成を詳細に示
す。また、図４は、図３に示す本実施の形態の主軸受摺
動面８ａにおける、面圧分布の一例を示す。

【００４１】本実施の形態が第１の実施の形態と異なる
のは、クラウニング１７の軸方向の断面において、クラ
ウニング開始端点１７ａにおける接線の方向が、主軸５
の回転軸の方向（傾斜していない時）と一致している
点、および主軸５にかかる片持ち荷重は第２の実施の形
態の片持ち荷重よりも小さく、主軸５の傾斜角θ２が第
２の実施の形態の場合よりも小さい点である。

【００４２】図３を用いて主軸受８の仕様と主軸５の傾
斜の状態を説明する。本実施の形態のクラウニング１７
を構成するクラウニング半径ＣＲ＝１５００ｍｍの円弧
の中心Ｏｃは、図３に示すように主軸受摺動面８ａ上の
端点Ｃ１より主軸受８の内側（中心方向）にクラウニン
グ長さＣＬ＝２．５ｍｍの位置のクラウニング開始端点
１７ａから主軸受摺動面８ａに対して直角に主軸受８の
周方向外側にクラウニング半径ＣＲだけ移動した位置に
設けられている。クラウニング１７は、クラウニング開
始端点１７ａから、クラウニング終了端点１７ｂまで、
クラウニング半径ＣＲ＝１５００ｍｍの円弧の一部によ
り設けられており、クラウニング開始端点１７ａにおけ
るクラウニング１７の接線の向きは主軸受摺動面８ａに
一致するので、主軸受摺動面８ａとクラウニング１７
は、クラウニング開始端点１７ａで不連続点（角などの
尖った部分）を持たず、なめらかに接続する。

【００４３】また、主軸５は傾斜角θ２だけ傾斜しなが
ら回転しており、クラウニング１７のクラウニング開始
端点１７ａ近傍で主軸受８と最も接近して、油膜を介し
て（または油膜が途切れて）主軸５と主軸受８の間で面
圧を発生している。

【００４４】図４に、図３に示す主軸５、主軸受８およ
びクラウニング１７の仕様で主軸５が傾斜角θ２で傾斜
して圧縮機が運転されている場合の主軸受摺動面８ａの
Ｏ’Ｃ１間（図１（ａ）参照）における面圧分布を示
す。主軸にかかる荷重は３７０Ｎである。図中の線Ｐｃ
は本実施の形態における面圧分布を、線Ｐｄは実施の形
態１のクラウニング１７を備えた主軸受８における面圧
分布を示している。ただし、線ＰｃおよびＰｄは、実施
の形態１における片持ち荷重よりも小さな片持ち荷重が
主軸５にかかっている。

【００４５】これより、線Ｐｃの最大面圧は線Ｐｄの最
大面圧よりも低いことがわかる。これは線ＰｃおよびＰ
ｄはいずれも主軸５の傾斜角θ２が小さく、主軸５と主
軸受８の面圧がクラウニング開始端点１７ａの前後に及
ぶが、線Ｐｃではクラウニング開始端点１７ａで主軸受
摺動面８ａとクラウニング１７が不連続部分（角などの
尖った部分）を持たず、なめらかに接続されているので
エッジピークは生じないのに対して、Ｐｄではクラウニ
ング開始端点１７ａで主軸受摺動面８ａとクラウニング
１７が不連続に接続されているためにクラウニング開始
端点１７ａ近傍でエッジピークが生じるためである。

【００４６】このように、主軸５の傾斜角度が小さい場
合の運転状態を想定すると、本実施の形態における図３
に示すクラウニング１７の構成を実施することで、実施
の形態１の図１（ｂ）に示すクラウニング１７の構成よ
りも、より幅広い運転条件で最大面圧を抑えることが可
能となる。

【００４７】以上のことから、本実施の形態によれば、
潤滑性の乏しい代替冷媒（ＨＦＣｓ）と、それに対応し
た冷凍機油（エステル系冷凍機油）を用いた場合に、主
軸５が比較的小さな傾斜角度θ２で傾斜して、主軸受摺
動面８ａとクラウニング１７の接続部であるクラウニン
グ開始端点１７ａ近傍で片当たりが生じても、主軸受摺
動面８ａとクラウニング１７が不連続部分を持たず、な
めらかに接続されていることで、エッジピークの発生を
抑制できる。したがって、ジャーナル軸受での摺動損失
が減少するとともに、摩耗を防止できるため、圧縮機の
効率と信頼性を高めることが可能となる。

【００４８】（第３の実施の形態）次に、本発明の第３
の実施の形態について、図５、図６、図７を用いて説明
する。

【００４９】図５は、本発明の第３の実施の形態におけ
る、領域Ａ（図１（ａ）参照）の拡大図であり、本実施
の形態の主軸受８のクラウニング１７の断面における構
成を詳細に示す。また、図６は本実施の形態におけるク
ラウニング長さＣＬ、クラウニング半径ＣＲと主軸５傾
斜時の傾斜角θ３、クラウニング１７の接線の最大傾斜
角θ４の関係を示す。また、図７は本実施の形態の主軸
受摺動面８ａにおける面圧分布の一例を示す。

【００５０】本実施の形態が第２の実施の形態と異なる
のは、クラウニング１７が半径５００ｍｍの円の円弧の
一部で構成された点、および主軸５にかかる片持ち荷重
は第１、第２の実施の形態の片持ち荷重よりも大きく、
主軸５は主軸５および主軸受８の径方向隙間等の構成か
ら決定される幾何学的な最大傾斜角であるθ３の角度で
傾斜している点である。

【００５１】図５を用いて主軸受８の仕様と主軸５の傾
斜の状態を説明する。本実施の形態のクラウニング１７
を構成するクラウニング半径ＣＲ＝５００ｍｍの円弧の
中心Ｏｃは、図５に示すように主軸受摺動面８ａ上の端
点Ｃ１より主軸受８の内側（中心方向）にクラウニング
長さＣＬ＝２．５ｍｍの位置のクラウニング開始端点１
７ａから主軸受摺動面８ａに対して直角に主軸受８の周
方向外側にクラウニング半径ＣＲだけ移動した位置に設
けられている。

【００５２】主軸５の傾斜角度θ３は、主軸５の主軸径
１６．０ｍｍ、主軸受８の長さ２５.０ｍｍ、主軸受８
の径隙間２５μｍから幾何学的に計算される最大傾斜角
度である。

【００５３】一方、θ４は、クラウニング１７の接線の
最大傾斜角度であり、クラウニング終了端点１７ｂでの
クラウニング１７の円弧の接線の傾斜角度に等しい。

【００５４】よって、主軸５および主軸受８の軸径、長
さ、クラウニング半径ＣＲ、クラウニング長さＣＬ等が
決定されれば、θ３、θ４は一意に決定されるので、θ
３とθ４の大小関係が判断される。θ３とθ４の関係か
ら主軸５と主軸受８が油膜を介して最も接近する位置を
判断することができる。

【００５５】この具体例を、図６を用いて詳細に説明す
る。図６では、主軸５の主軸径、主軸受８の軸受幅、主
軸５と主軸受８の径隙間等が指定された場合の、図５に
おけるクラウニング半径ＣＲおよびクラウニング長さＣ
Ｌの値に対して、主軸５の最大傾斜角θ３とクラウニン
グ１７の最大傾斜角度θ４の大きさの関係を示す。

【００５６】図６における線分は、主軸受８の軸受幅２
５ｍｍ、主軸５の直径１６ｍｍ、主軸受８の径隙間２５
μｍにおける、主軸５の幾何学的最大傾斜角θ３と、ク
ラウニング１７の接線の最大傾斜角度θ４が一致する場
合のクラウニング半径ＣＲとクラウニング長さＣＬの集
合を結んだものである。

【００５７】ここで、θ３＝θ４の線分よりも左下の領
域ではθ３＞θ４であり、右上の領域では、θ３＜θ４
となる。θ３＞＝θ４であれば、主軸５は最大傾斜時に
クラウニング終了端点１７ｂすなわち主軸受８端部で主
軸受８と最も接近し、θ３＜θ４であれば、主軸５は最
大傾斜時にクラウニング１７のクラウニング領域内の円
弧上で主軸受８と最も接近する。

【００５８】つまり、図６より、本実施の形態における
クラウニング長さＣＬ＝２．５ｍｍ、クラウニング半径
ＣＲ＝５１２．８ｍｍでは、θ３＜θ４であるために、
主軸５が最大傾斜角θ３で傾斜した場合、主軸５と主軸
受８はクラウニング１７の円弧上で最も接近するのに対
し、第２の実施の形態におけるクラウニング長さＣＬ＝
２．５ｍｍ、クラウニング半径ＣＲ＝１５００ｍｍで
は、θ３＞θ４であるために、主軸５が最大傾斜角θ３
で傾斜した場合、主軸５と主軸受８はクラウニング終了
端点１７ｂで最も接近することがわかる。

【００５９】図７に、図５に示す主軸５、主軸受８およ
びクラウニング１７の仕様で主軸５が傾斜角θ３で傾斜
して圧縮機が運転されている場合の面圧分布を示す。主
軸にかかる荷重は５５０Ｎである。

【００６０】図中の線Ｐｅは、本実施の形態における、
クラウニング半径ＣＲ＝５００ｍｍ、クラウニング長さ
ＣＬ＝２．５ｍｍ、主軸５が傾斜角θ３で傾斜した際の
主軸受摺動面８ａのＯ’Ｃ１（図１（ａ）参照）におけ
る面圧の分布を示す。なお、主軸５の傾斜角θ３は主軸
５の最大傾斜角である。

【００６１】また、図中の線Ｐｆは、クラウニング１７
の半径がＣＲ＝１５００ｍｍであり、その他の条件は線
Ｐｅと同じ仕様のクラウニング１７における場合の面圧
分布を示す。

【００６２】図７において、線Ｐｆでは、主軸５が最大
傾斜角θ３まで傾斜することでクラウニング終了端点１
７ｂまで主軸５と主軸受８の間で面圧が生じ、特にクラ
ウニング終了端点１７ｂではエッジピークが発生する。

【００６３】一方、線Ｐｅでも、主軸５が最大傾斜角θ
３まで傾斜しているが、クラウニング終了端点１７ｂで
は主軸５・主軸受８間の面圧が発生しないためにクラウ
ニング終了端点１７ｂ近傍でエッジピークは発生しな
い。

【００６４】つまり、図６において、θ３＜θ４となる
ようなクラウニング長さＣＬとクラウニング半径ＣＲを
持つクラウニングを主軸受８の端部に設定することで、
クラウニング１７と主軸受８の側面が不連続に接続する
クラウニング終了端点１７ｂで面圧が発生しないように
することが可能であり、エッジピークの発生も防止する
ことができる。

【００６５】このように、主軸５の傾斜角度が大きい場
合の運転状態を想定すると、本実施の形態の図５に示す
クラウニング１７の構成を実施することで、実施の形態
２の図３に示すクラウニングの構成よりも、より幅広い
運転条件で最大面圧を抑えることが可能となる。

【００６６】以上のことから、本実施の形態によれば、
潤滑性の乏しい代替冷媒（ＨＦＣｓ）と、それに対応し
た冷凍機油（エステル系冷凍機油）を用いた場合でも、
主軸５の傾斜角が最大傾斜角となった場合に主軸受８の
端点で面圧の発生しないようなクラウニング１７の形状
を設定することでエッジピークの発生を抑制できる。し
たがって、ジャーナル軸受での摺動損失が減少するとと
もに、摩耗を防止できるため、圧縮機の効率と信頼性を
高めることが可能となる。

【００６７】以上、第1〜第３の実施の形態では、スク
ロール圧縮機のジャーナル軸受の構成を示したが、レシ
プロ圧縮機、ロータリー圧縮機など、他の圧縮機のジャ
ーナル軸受に適用しても、同様な効果が得られる。

【００６８】また、第1〜第３の実施の形態では、主軸
受８を対象として説明したが、これに限るものではなく
偏心軸受６等、他のジャーナル軸受に適用しても、同様
の効果が得られる。

【００６９】また、第1〜第３の実施の形態では、冷媒
としてＨＦＣｓ冷媒を、冷凍機油としてＨＦＣｓ冷媒と
相性の良いエステル系冷凍機油を使用したが、この組合
せに限るものではなく、冷媒として、ＨＣ冷媒やＣＯ₂
冷媒を、また、冷凍機油としてエーテル油、アルキルベ
ンゼン油等のいずれかを組み合わせて採用した場合に
も、同様の効果が得られる。

【００７０】本発明で重要なことは、クラウニング部分
が不連続部分（すなわち、角などの尖った部分）を持た
ないということである。従って、本発明では、クラウニ
ング１７の軸方向の断面形状として真円の一部を利用し
て表現したが、真円でなくても楕円やサイクロイド曲線
などの曲線の一部である場合も本発明の意図するもので
ある。

【００７１】また、第1〜第３の実施の形態では、クラ
ウニング１７の円弧等の曲線の形状を正確に指定した
が、実際の加工においてクラウニング１７の断面が完全
な円等の一部となるように精度良く加工することは困難
であり、若干の誤差が生じるものの、最大で油膜厚さ程
度の誤差であれば、相応の本発明の効果は得られる。

【００７２】

【発明の効果】以上、説明し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、対摩耗特性
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での主軸の傾斜などに起因
する面圧集中が発生して直接接触による摩耗等の表面損
傷を起こすことなく、摺動損失を低減させることのでき
る圧縮機を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）本発明の第１の実施の形態における主軸
受の軸方向の断面図（ｂ）本発明の第１の実施の形態における主軸受の軸方
向の断面の拡大図（ｃ）本発明の第１の実施の形態における主軸受の軸方
向の断面の拡大図（ｄ）主軸受の軸方向の断面の図（ｅ）主軸受の軸方向の断面の図

【図２】本発明の第１の実施の形態における主軸受の面
圧分布を示すグラフ

【図３】本発明の第２の実施の形態における主軸受の軸
方向の断面の拡大図

【図４】本発明の第２の実施の形態における主軸受の面
圧分布を示すグラフ

【図５】本発明の第３の実施の形態における主軸受の軸
方向の断面の拡大図

【図６】本発明の第３の実施の形態におけるクラウニン
グ半径ＣＲとクラウニング長さＣＬに対する主軸の最大
傾斜角とクラウニング接線の関係を示すグラフ

【図７】本発明の第３の実施の形態における主軸受の面
圧分布を示すグラフ

【図８】従来の圧縮機の軸方向の断面図

【図９】従来の主軸および主軸受の立体的な構成図

【図１０】従来の主軸受の軸方向の断面図

【図１１】従来の主軸受の面圧分布を示すグラフ

【符号の説明】

１密閉容器１ａマフラー２圧縮機構部２ａ固定スクロール２ｂ可動スクロール３スラスト軸受４軸受部品５主軸５ａ偏心軸６偏心軸受７電動機７ａ回転子７ｂ固定子８主軸受８ａ主軸受摺動面９潤滑油１０油だめ１１吸入管１２貫通孔１３吐出管１４連通孔１５オルダムリング１６吐出管１７クラウニング１７ａクラウニング開始端点１７ｂクラウニング終了端点

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者新宅秀信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 AB02 AC03 CA01 CA02 CE04 3H029 AA02 AA04 AA12 AB03 BB31 BB42 BB44 CC02 CC07 CC08 CC16 CC17 3J011 AA20 BA02 CA10 JA02 KA02 MA02 MA22 PA02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】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と、前記主
軸を回転運動させる電動機とを備え、前記ジャーナル軸受の両側の端部のうちの少なくとも片
側の端部において、軸方向の断面が、不連続点を持たな
いように円の一部から構成されたクラウニングを有す
る、圧縮機。
【請求項２】前記ジャーナル軸受の軸方向断面におけ
る前記クラウニング開始端点の接線の方向が、前記主軸
の軸方向と一致している、請求項１記載の圧縮機。
【請求項３】主軸の幾何学的最大傾斜角度が、前記ジ
ャーナル軸受の軸方向の断面における前記クラウニング
の接線の最大傾斜角度よりも小さい、請求項１または２
記載の圧縮機。
【請求項４】前記圧縮機がスクロール型であり、前記
スクロール型圧縮機の主軸受および／または偏心軸受が
前記ジャーナル軸受である、請求項３記載の圧縮機。