JP2003106255A - 密閉型圧縮機の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐焼き付き性など優秀な特性を持つ浸硫窒化
処理の表面は面粗さが粗く、効率が悪くなるという課題
を解決し、浸硫窒化処理の優れた特性を維持しつつ信頼
性と効率の高い圧縮機を実現する。 【解決手段】 浸硫窒化処理後に表面をペーパーでわず
かに削り取る。

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
いられて冷媒を圧縮する密閉型圧縮機に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】冷凍空調機器の冷媒を圧縮する密閉型圧
縮機は、レシプロ式、ローリングピストン式、スクロー
ル式等の圧縮機構が使用される。これらの圧縮機構は主
軸を介して電動機などの動力源に連結して駆動される
が、圧縮動作により主軸には大きな径方向応力が加わ
り、その結果主軸とこれを軸支するジャーナル軸受との
間は片当りが発生しやすい苛酷な摺動条件となってい
る。以下に、スクロール式の密閉型圧縮機を例に取り図
を用いて従来の技術を説明する。

【０００３】図４に従来のスクロール圧縮機の縦断面図
を示す。図４において１は密閉容器であり、圧縮機構
２、電動機７、主軸５、ジャーナル軸受８と一体に形成
された軸受ハウジング４、マフラー２１等を内部に収納
し、外部から冷媒ガスを吸入する吸入管１１と圧縮され
た冷媒ガスを密閉容器外へ吐出する吐出管１６とを備え
ている。また、密閉容器１の底部は潤滑油９を貯留する
油だめ１０となっている。

【０００４】圧縮機構２は中心部に吐出口を有する固定
スクロール２ａと、反スクロールラップ側端面に偏芯軸
受２ｃを形成した可動スクロール２ｂと、可動スクロー
ル２ｂの自転を拘束するオルダムリング２０と、吐出さ
れた冷媒ガスの逆流を防止する逆止弁１９とから構成さ
れている。

【０００５】軸受ハウジング４は可動スクロール２ｂを
固定スクロール２ａとの間で軸直角方向摺動可能に挟持
し、さらに内周面を仕上加工することにより一体に形成
されたジャーナル軸受８により主軸５を軸支している。

【０００６】主軸５は軸方向に貫通する貫通穴１３を有
しており、一方の端部が油だまり１０に浸漬され、もう
一方の端部は偏芯軸５ａを形成している。偏芯軸５ａは
可動スクロールに形成された偏芯軸受２ｃに回転自在に
挿入されている。電動機７は密閉容器１の内壁に焼き嵌
め固定された固定子７ｂと、主軸５に固定された回転子
７ａとで構成されている。

【０００７】次に上記構成による圧縮機の作用を説明す
る。冷凍サイクルより戻った低圧ガスは吸入管１１を介
して圧縮機構２に吸入される。圧縮機構２は固定スクロ
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、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を外側から内側
に向かって移動させながら次第に縮小することにより圧
縮動作を行う。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内を通り吐出
管１６より密閉容器１外へと吐出されて冷凍サイクルに
供給される。

【０００８】一方、潤滑油９はポンプまたは密閉容器内
の圧力差により汲み上げられて主軸５の貫通穴１３の中
を上昇し、ジャーナル軸受８、偏芯軸受２ｃおよび各摺
動部を潤滑、冷却した後、固定スクロール２ａに設けら
れた圧力調整弁から圧縮室に吸入され、冷媒ガスと一緒
に圧縮され密閉容器内で潤滑油と冷媒ガスに分離されて
油溜め１０に戻る潤滑サイクルを形成している。

【０００９】圧縮室内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主軸５の回転と同
じ方向に回転し、偏芯軸受２ｃを介してジャーナル軸受
８で支持される。すなわち、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、ジャーナル軸受８の内
面に押し付けられながら回転運動する。

【００１０】ハウジング４はネズミ鋳鉄材からなり、主
軸５は合金鋼で作製され、摺動部表面に窒化、軟窒化ま
たは浸硫窒化などにより生成された窒化鉄を主体とする
化合物層を形成している。これにより互いに相手を攻撃
することが少なく耐磨耗性を有する材料組合せを実現し
ている。

【００１１】窒化鉄を主体とする化合物層は生産コスト
を低減するため通常５〜１０μｍ程度の薄さに形成され
る。図５は主軸の表面粗さを縦倍率５０００倍で示した
図である。図５（ｃ）に示すようにすようにバフなどで
表面を清掃する程度の後処理を行う場合もあるが、図５
（ｂ）に示す表面処理のままのものとほとんど変わら
ず、図５（ａ）に示す研削仕上げ後の表面粗さよりも悪
化している。

【００１２】塩浴で浸硫窒化処理した場合には、表層側
に多孔質の化合物層、その下側に緻密な化合物層、さら
にその下側に拡散層が形成される。また、気相で浸硫窒
化処理した場合には、鉄に侵入する速さの差から表面は
硫化鉄が多い化合物層、その下は鉄と窒素の化合物層、
さらにその下は塩欲処理と同じく拡散層が形成される。
何れの処理でも表面の多孔質部分の保油能力または硫化
鉄が初期なじみに有効で、耐焼き付き性が非常に優れた
処理であると言われている。

【００１３】

【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、浸硫窒化処理を行った主軸の表面粗さが大
きいため、表面粗さの山部が油膜を突き破ってジャーナ
ル軸受８の内周面と直接接触する場合がある。このと
き、主軸の表面は窒化鉄が主体の化合物層であるので油
膜が切れても焼き付きまで至ることはないが、摩擦係数
が大きくなって効率が低下するという問題があった。

【００１４】本発明はこのような従来の課題を解決する
ものであり、主軸のジャーナル軸受との摺動部表面を適
切な量だけ除去加工することにより表面の形状精度およ
び表面粗さを良化させて油膜形成を容易にし効率が高く
しかも安価に信頼性の向上を実現することを目的とする
ものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに請求項１の本発明は、密閉容器内に固定子と回転子
からなる電動機と前記回転子が固定された主軸により駆
動される圧縮機構とを収容した密閉型圧縮機において、
前記主軸の表面に浸硫窒化処理を施した後に表面をわず
かに除去するものである。

【００１６】上記の課題を解決するために請求項２の本
発明は、主軸の表面に浸硫窒化処理を施した後にペーパ
ーで表面をわずかに除去するものである。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。

【００１８】（実施の形態１）図１は本発明における第
１の実施の形態における主軸の表面粗さを表す図であ
る。主軸は浸硫窒化により表面に５μｍの厚さの化合物
層を形成され、＃１０００のペーパで表面を１μｍ除去
されている。図１を図５（ｂ）に示す処理後の面粗さに
比べると明らかに粗さの山が小さくなっていることが判
る。この結果、油膜形成が容易であり、また油膜を突き
破って主軸受内面と接触することが少なくなるので、流
体潤滑状態に移行しやすく効率の高い圧縮機を提供する
ことが容易となる。

【００１９】図２はリングオンディスク方式の単品摩擦
摩耗試験の結果である。試験方法としては、リングにＳ
ＣＭ４１５の浸硫窒化処理を行ったもの、ディスクにネ
ズミ鋳鉄ＦＣ２５０を用い、リングの試験面を表面処理
のままと表面を１μｍペーパーで削り落としたものを供
試材とし、徐々に荷重を上げて摩擦係数を測定した。

【００２０】図２からわかるように、表面を１μｍ削り
落としたものにおいても、荷重を上げた時の摩擦係数の
上昇はなくすなわち、焼き付いていないことがわかる。
さらに、本図には載せていないが、リングをＳＡＣＭ６
４５の窒化後表面の化合物層を殆ど除去加工した場合は
荷重が低い時点で摩擦係数が急激に上昇、つまり焼き付
きが発生していることから、浸硫窒化の表面をわずかに
除去加工した場合にはその優れた耐焼き付き性に影響が
ないことがわかる。

【００２１】また、摩擦係数はペーパーラップをかけた
方が低くなっており、特に負荷の高い領域で顕著であ
る。さらに、実機ではペーパーラップをかけると、表面
粗さが良くなるためにジャーナル軸受と主軸の固体接触
が防止できるので駆動動力が低減され、効率の高い圧縮
機となることが確認された。

【００２２】現実的には、浸硫窒化処理で化合物層厚さ
を４〜６μｍ生成させた後、＃２０００〜＃４０００の
ペーパーで表面を０．５〜１μｍ程度除去加工するのが
性能、信頼性ともに良好であった。

【００２３】（実施の形態２）図４は本発明における実
施の形態における主軸の製作工程である。仕上げ加工後
に浸硫窒化処理を施し、表面をペーパーでわずかに除去
する工程となっている。このような工程を取ることによ
り、浸硫窒化で荒れた表面が平滑となり信頼性が高く効
率の高い圧縮機を実現することが出来る。

【００２４】

【発明の効果】上記実施形態から明らかなように、請求
項１記載の発明によれば、主軸の表面に浸硫窒化処理を
施した後に表面をわずかに除去したことにより、表面が
平滑でなおかつ表面の浸硫窒化特有の化合物が残留する
ので信頼性が高く、性能の高い圧縮機を実現することが
出来る。

【００２５】さらに、請求項２記載の発明によれば表面
を削りすぎることなく浸硫窒化特有の化合物層を活用で
きるので、量産でも安定した特性を持った主軸を供給す
ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施の形態における主軸の表面粗さを表
す図

【図２】本発明実施の形態におけるリングオンディク摩
擦摩耗試験結果を表す図

【図３】本発明実施の形態における主軸の製作工程図

【図４】従来のスクロール圧縮機の縦断面図

【図５】（ａ）浸硫窒化処理後研削仕上した主軸の表面
粗さを表す図 （ｂ）浸硫窒化処理後そのままの主軸の表面粗さを示す
図 （ｃ）浸硫窒化処理後バフがけをした主軸の表面粗さを
示す図

【符号の説明】

１ 密閉容器 ２ 圧縮機構 ４ 軸受ハウジング ５ 主軸 ７ 電動機 ８ ジャーナル軸受

───────────────────────────────────────────────────── 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 (72)発明者 森本 敬 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 平野 秀夫 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 AD00 CA01 3H029 AA02 AA05 AA14 AB03 BB42 BB44 BB50 CC16 CC38

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 密閉容器内に、固定子と、回転子からな
   る電動機と、前記回転子が固定された主軸により駆動さ
   れる圧縮機構とを収容した密閉型圧縮機において、前記
   主軸の表面に浸硫窒化処理を施した後に表面をわずかに
   除去することを特徴とする密閉型圧縮機の製造方法。
2. 【請求項２】 表面をわずかに除去するのにペーパーを
   用いたことを特徴とする請求項１記載の密閉形圧縮機の
   製造方法。