JP4957383B2 - Hydrodynamic bearing device using lubricating oil, motor using the same, and compressor using lubricating oil - Google Patents
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Description
本発明は、部品の酸化を防止することができる潤滑油を用いた流体軸受装置、流体軸受装置を用いたモータ、および、潤滑油を用いた圧縮機に関する。 The present invention relates to a hydrodynamic bearing device using a lubricating oil that can prevent oxidation of parts, a motor using the hydrodynamic bearing device, and a compressor using the lubricating oil.
軸受などの摺動部品の摩擦面がより高面化、高速化する今日においては、摺動部分の摩擦熱が大きくなり、グリースが軟化または分解劣化する。このグリースの軟化または分解劣化の結果、グリースの潤滑性能が低下するという問題が生じる。そこで、特許文献１や特許文献２では、熱伝導性に優れるカーボンナノマテリアルなどの炭素繊維をグリースに配合して、放熱性を高め、摩擦熱によるグリースの軟化および分解劣化を防止する材料が提案されている。
しかしながら、このようなカーボンナノマテリアルなどの炭素繊維は、溶液中に分散しにくい特性を有する。したがって、特許文献１や特許文献２のように、カーボンナノマテリアルなどの炭素繊維を配合する潤滑油は、油よりも粘度が高く、増調剤としてのカルシウム、ナトリウム、リチウムの石鹸を鉱油中に乳化させ、ゼリー状にしたものからなるグリースであることが条件であることとされていた。つまり、粘度が低い潤滑油に対してカーボンナノマテリアルなどの炭素繊維を配合しても、粒子径が小さいために互いの分子間力が大きくなり凝集しやすい性質を持っている炭素繊維が分散せず、潤滑油全体として、均一な酸化防止効果および分解劣化防止効果を奏することが困難であるという問題が生じていた。 However, carbon fibers such as such carbon nanomaterials have characteristics that are difficult to disperse in a solution. Therefore, like patent document 1 and patent document 2, the lubricating oil which mix | blends carbon fibers, such as carbon nanomaterial, has a viscosity higher than oil, and emulsifies the soap of calcium, sodium, and lithium as a thickener in mineral oil. The grease must be made of a jelly-like material. In other words, even when carbon fibers such as carbon nanomaterials are blended with low-viscosity lubricating oil, the carbon fibers that have the property of easily coagulating due to the increased intermolecular force due to the small particle size are dispersed. However, there has been a problem in that it is difficult for the lubricating oil as a whole to have a uniform antioxidant effect and an effect of preventing degradation.
この発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、均一な酸化防止効果および分解劣化防止効果を有するカーボンナノマテリアルなどの炭素繊維を配合した粘度が低い潤滑油を用いた流体軸受、これを用いたモータ、および、潤滑油を用いた圧縮機を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and uses a low-viscosity lubricating oil blended with carbon fibers such as carbon nanomaterials having a uniform antioxidant effect and decomposition degradation preventing effect. An object of the present invention is to provide a fluid dynamic bearing, a motor using the same, and a compressor using lubricating oil.
本件出願の第１の発明は、軸を軸側面と非接触状態で回転自在に支持する流体軸受装置において、筒状の軸受と軸との間の空隙部に潤滑油が充填され、この潤滑油の酸化を防止するために前記潤滑油にカーボンナノマテリアルが配合された流体軸受装置である。 First invention of the present application is the fluid bearing device for rotatably supporting a shaft in a non-contact state with the shaft side, lubricant is filled in the gap portion between the cylindrical bearing and the shaft, the lubricating oil is a fluid bearing device carbon nanomaterials is blended in the lubricating oil in order to prevent oxidation of.
本件出願の第２の発明は、軸を軸側面と非接触状態で回転自在に支持する流体軸受装置において、筒状の軸受と軸との間の空隙部に潤滑油が充填され、この潤滑油の酸化を防止するために前記潤滑油にカーボンナノマテリアルが配合された流体軸受装置であり、前記カーボンナノマテリアルを０．１ｗｔ％以上３ｗｔ％以下の割合で配合し、さらに、前記カーボンナノマテリアルは、平均繊維長さが軸受と軸との間の空隙部の径方向長さよりも小さい流体軸受装置である。 According to a second invention of the present application, in a hydrodynamic bearing device that rotatably supports a shaft in a non-contact state with a side surface of the shaft, the gap between the cylindrical bearing and the shaft is filled with lubricating oil. In order to prevent oxidation of the above, the lubricating oil is a hydrodynamic bearing device in which carbon nanomaterial is blended , the carbon nanomaterial is blended at a ratio of 0.1 wt% to 3 wt% , and the carbon nanomaterial is , the average fiber length is less fluid bearing device than the radial length of the air gap between the bearing and the shaft.
本件出願の第３の発明は、第１の発明及び第２の発明の流体軸受装置において、前記カーボンナノマテリアルは、一枚のグラフェンからなる単層カーボンナノチューブ、または、複数枚のグラフェンからなる多層カーボンナノチューブのいずれかである流体軸受装置である。 According to a third invention of the present application, in the hydrodynamic bearing device of the first invention and the second invention , the carbon nanomaterial is a single-walled carbon nanotube made of one graphene or a multi-layer made of a plurality of graphenes. It is a hydrodynamic bearing device which is one of carbon nanotubes.
本件出願の第４の発明は、第１の発明から第３の発明の流体軸受装置において、前記潤滑油は、エステル類潤滑油、合成炭化水素潤滑油、エーテル類潤滑油、フェニルエーテル類潤滑油、のいずれか１種または２種以上を含む流体軸受装置である。 A fourth invention of the present application is the fluid bearing apparatus of the first to third aspects of the invention, the lubricating oil, esters lubricating oils, synthetic hydrocarbon lubricating oils, ethers lubricating oil, phenyl ether lubricant is a fluid bearing apparatus comprising one or any two or more.
本件出願の第５の発明は、第１の発明から第４の発明の流体軸受装置を備えるモータである。 A fifth invention of the present application is a motor comprising a fluid bearing apparatus of the first to fourth inventions of the present invention.
本件出願の第６の発明は、モータ機構と、前記モータ機構の駆動により圧縮または伸長する圧縮機構とを有する圧縮機において、前記圧縮機構は、シリンダと、前記シリンダの内側に沿って偏心回転するローラと、スプリングと、前記スプリングに押圧されながら往復運動をするブレードと、前記ローラと前記ブレードとの摺動面を潤滑にさせるための潤滑油と、を備え、この潤滑油の酸化を防止するために前記潤滑油にカーボンナノマテリアルが配合された圧縮機である。 According to a sixth aspect of the present application, in the compressor having a motor mechanism and a compression mechanism that compresses or expands by driving the motor mechanism, the compression mechanism rotates eccentrically along the cylinder and the inside of the cylinder. A roller, a spring, a blade that reciprocates while being pressed by the spring, and a lubricating oil for lubricating the sliding surface of the roller and the blade, and preventing oxidation of the lubricating oil a compressor carbon nanomaterials is blended in the lubricating oil in order.
本件出願の第７の発明は、モータ機構と、前記モータ機構の駆動により圧縮または伸長する圧縮機構とを有する圧縮機において、前記圧縮機構は、シリンダと、前記シリンダの内側に沿って偏心回転するローラと、スプリングと、前記スプリングに押圧されながら往復運動をするブレードと、前記ローラと前記ブレードとの摺動面を潤滑にさせるための潤滑油と、を備え、この潤滑油の酸化を防止するために前記潤滑油にカーボンナノマテリアルが配合された圧縮機であり、前記カーボンナノマテリアルを０．１ｗｔ％以上３ｗｔ％以下の割合で配合する圧縮機である。 According to a seventh invention of the present application, in the compressor having a motor mechanism and a compression mechanism that compresses or expands by driving the motor mechanism, the compression mechanism rotates eccentrically along the cylinder and the inside of the cylinder. A roller, a spring, a blade that reciprocates while being pressed by the spring, and a lubricating oil for lubricating the sliding surface of the roller and the blade, and preventing oxidation of the lubricating oil wherein a lubricating oil to the compressor the carbon nanomaterials have been formulated for a compressor to blend the carbon nanomaterials at a rate of less than 0.1 wt% or more 3 wt%.
本件出願の第８の発明は、第６の発明及び第７の発明の圧縮機において、前記カーボンナノマテリアルは、一枚のグラフェンからなる単層カーボンナノチューブ、または、複数枚のグラフェンからなる多層カーボンナノチューブのいずれかである圧縮機である。 Eighth aspect of the present application, in the sixth invention and the seventh compressor invention, the carbon nanomaterial, single-walled carbon nanotubes composed of a single graphene or a multi-walled carbon consisting of a plurality of graphenes a compressor is one of the nanotubes.
本件出願の第９の発明は、第６の発明及び第７の発明の圧縮機において、前記潤滑油は、エステル類潤滑油、合成炭化水素潤滑油、エーテル類潤滑油、フェニルエーテル類潤滑油、のいずれか１種または２種以上を含む圧縮機である。 Ninth aspect of the present application, in the sixth invention and the seventh compressor invention of the lubricating oil, esters lubricating oils, synthetic hydrocarbon lubricating oils, ethers lubricating oil, phenyl ether lubricating oil, It is a compressor containing any 1 type, or 2 or more types.
第１の発明及び第５の発明によれば、軸外周と軸受け内周との間の空隙部に、カーボンナノマテリアルを配合して潤滑油が充填されることから、軸が回転する場合には常にカーボンナノマテリアルが攪拌され、粘度が低い潤滑油において、均一な酸化防止効果および分解劣化防止効果を奏することが可能となる。 According to the first and fifth aspects of the invention , since the gap between the outer periphery of the shaft and the inner periphery of the bearing is filled with the lubricating oil by blending the carbon nanomaterial, when the shaft rotates The carbon nanomaterial is constantly stirred, and in a lubricating oil having a low viscosity, a uniform antioxidant effect and an effect of preventing degradation can be exhibited.
第２の発明及び第５の発明によれば、カーボンナノマテリアルを０．１ｗｔ％以上３ｗｔ％以下の割合で配合することから、粘性の低い潤滑油において、カーボンナノマテリアルを凝縮させることなく、均一な酸化防止効果および分解劣化防止効果を奏することが可能となる。 According to 2nd invention and 5th invention , since carbon nanomaterial is mix | blended in the ratio of 0.1 wt% or more and 3 wt% or less, in a low viscosity lubricating oil, it is uniform, without condensing carbon nanomaterial. Thus, it is possible to achieve an excellent antioxidant effect and an effect of preventing degradation.
第３の発明及び第５の発明によれば、カーボンナノマテリアルは、一枚のグラフェンからなる単層カーボンナノチューブ、または、複数枚のグラフェンからなる多層カーボンナノチューブのいずれかであることから、均一な酸化防止効果および分解劣化防止効果を奏することが可能となる。 According to the third invention and the fifth invention , the carbon nanomaterial is either a single-walled carbon nanotube made of a single graphene or a multi-walled carbon nanotube made of a plurality of graphenes. It is possible to achieve an antioxidant effect and a degradation prevention effect.
また、第２の発明及び第５の発明によれば、カーボンナノマテリアルは、平均繊維長さが軸外周と軸受け内周との間の空隙部の径方向長さよりも小さいことから、軸と軸受との間の空隙部の径方向の長さよりも大きい場合に生じる潤滑油３内で均一に混合することが困難となるという問題を防止することができる。 Further, according to the second and fifth inventions , the carbon nanomaterial has an average fiber length smaller than the radial length of the gap between the outer periphery of the shaft and the inner periphery of the bearing. It is possible to prevent the problem that it becomes difficult to mix uniformly in the lubricating oil 3 that occurs when the gap is larger than the length in the radial direction.
第４の発明及び第５の発明によれば、潤滑油は、エステル類潤滑油、合成炭化水素潤滑油、エーテル類潤滑油、フェニルエーテル類潤滑油、のいずれか１種または２種以上を含むことから、酸化劣化の連鎖を起こしやすい性質を持つ潤滑油に対し、特に有効な効果を奏することができる。 According to 4th invention and 5th invention , lubricating oil contains any 1 type, or 2 or more types of ester lubricating oil, synthetic hydrocarbon lubricating oil, ether lubricating oil, and phenyl ether lubricating oil. For this reason, a particularly effective effect can be obtained for the lubricating oil having the property of easily causing a chain of oxidative deterioration.
第６の発明によれば、ローラとブレードとの摺動面を潤滑にさせるための潤滑油を備え、潤滑油は、カーボンナノマテリアルが配合されることから、ローラが回転する場合には常にカーボンナノマテリアルが攪拌され、粘度が低い潤滑油において、均一な酸化防止効果および分解劣化防止効果を奏することが可能となる。 According to the sixth aspect of the present invention , the lubricating oil for lubricating the sliding surface between the roller and the blade is provided. Since the lubricating oil is blended with the carbon nanomaterial, the carbon is always carbonized when the roller rotates. In the lubricating oil in which the nanomaterial is agitated and has a low viscosity, it is possible to achieve a uniform antioxidant effect and an effect of preventing degradation.
第７の発明によれば、カーボンナノマテリアルを０．１ｗｔ％以上３ｗｔ％以下の割合で配合することから、粘性の低い潤滑油において、カーボンナノマテリアルを凝縮させることなく、均一な酸化防止効果および分解劣化防止効果を奏することが可能となる。 According to the seventh invention , since the carbon nanomaterial is blended at a ratio of 0.1 wt% or more and 3 wt% or less, in the lubricating oil having low viscosity, the carbon nanomaterial is not condensed and the uniform antioxidant effect and It is possible to achieve an effect of preventing degradation and degradation.
第８の発明によれば、カーボンナノマテリアルは、一枚のグラフェンからなる単層カーボンナノチューブ、または、複数枚のグラフェンからなる多層カーボンナノチューブのいずれかであることから、均一な酸化防止効果および分解劣化防止効果を奏することが可能となる。 According to the eighth invention , since the carbon nanomaterial is either a single-walled carbon nanotube made of a single graphene or a multi-walled carbon nanotube made of a plurality of graphenes, it has a uniform antioxidant effect and decomposition. It is possible to achieve a deterioration preventing effect.
第９の発明によれば、潤滑油は、エステル類潤滑油、合成炭化水素潤滑油、エーテル類潤滑油、フェニルエーテル類潤滑油、のいずれか１種または２種以上を含むことから、酸化劣化の連鎖を起こしやすい性質を持つ潤滑油に対し、特に有効な効果を奏することができる。 According to the ninth invention , the lubricating oil contains one or more of ester lubricating oil, synthetic hydrocarbon lubricating oil, ether lubricating oil, and phenyl ether lubricating oil. Especially effective for lubricating oils having the property of easily causing chaining.
以下、この発明の実施の形態について図面を用いて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図１は、この発明の第１実施形態に係る流体軸受装置１０を用いたモータ２０の部分断面を示す図である。また、図２は図１の流体軸受装置１０および軸２部分を拡大して示す図である。 FIG. 1 is a view showing a partial cross section of a motor 20 using a hydrodynamic bearing device 10 according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is an enlarged view of the hydrodynamic bearing device 10 and the shaft 2 portion of FIG.
このモータ２０は、流体軸受装置１０と、流体軸受装置１０に回転可能に支持される軸２と、軸２に固定されるロータ２１と、ロータ２１と半径方向に対向して配置されるステータ２２と、流体軸受装置１０およびステータ２１を固定する基台２３と、を備える。 The motor 20 includes a hydrodynamic bearing device 10, a shaft 2 that is rotatably supported by the hydrodynamic bearing device 10, a rotor 21 that is fixed to the shaft 2, and a stator 22 that is disposed to face the rotor 21 in the radial direction. And a base 23 for fixing the hydrodynamic bearing device 10 and the stator 21.
ロータ２１は、ロータフレーム２１ａと永久磁石２１ｂとを有する。ロータフレーム２１ａは、軸２に固定される。また永久磁石２１ｂは、ステータ２２と半径方向に対向するようにロータフレーム２１ａに固着される。ステータ２２は、ステータコア２２ａと、ステータコア２２ａに巻回されるコイル２２ｂとを有する。そして、コイル２２ｂに通電されることにより、永久磁石２１ｂに回転力が発生し、ロータ２１およびロータ２１に固定される軸２が回転駆動される。 The rotor 21 has a rotor frame 21a and a permanent magnet 21b. The rotor frame 21 a is fixed to the shaft 2. The permanent magnet 21b is fixed to the rotor frame 21a so as to face the stator 22 in the radial direction. The stator 22 has a stator core 22a and a coil 22b wound around the stator core 22a. When the coil 22b is energized, a rotational force is generated in the permanent magnet 21b, and the rotor 21 and the shaft 2 fixed to the rotor 21 are rotationally driven.
流体軸受装置１０は、筒状の軸受１と、軸受１の端面に配設されるスラスト板６と、軸受１の筒内部に充填される潤滑油３と、潤滑油３の漏れを防止する撥油剤５と、を有する。筒状の軸受１は、筒内に複数の動圧発生用溝７が形成される。この動圧発生用溝７は、円周方向に均等に形成されている。この流体軸受装置１０は、動圧発生用溝７を有する軸受１、軸２、および、軸受１と軸２との間に介在する潤滑油５により、軸受１の側面と軸２の側面とを非接触の状態で回転する。 The hydrodynamic bearing device 10 includes a cylindrical bearing 1, a thrust plate 6 disposed on an end surface of the bearing 1, a lubricating oil 3 filled in a cylinder of the bearing 1, and a repellent that prevents leakage of the lubricating oil 3. And an oil agent 5. The cylindrical bearing 1 has a plurality of dynamic pressure generating grooves 7 formed in the cylinder. The dynamic pressure generating grooves 7 are formed uniformly in the circumferential direction. This hydrodynamic bearing device 10 has a bearing 1 having a dynamic pressure generating groove 7, a shaft 2, and a lubricating oil 5 interposed between the bearing 1 and the shaft 2, thereby separating the side surface of the bearing 1 and the side surface of the shaft 2. Rotates without contact.
また、軸２の潤滑油３に接触する部分の末端部や、軸受１の筒上端部など、潤滑油３と接触する可能性のある部分には撥油剤５が塗布されている。これは、潤滑油３の漏れを防止するためである。この撥油剤５の材料としては、フッ素系のものであることが好ましい。 Further, an oil repellent 5 is applied to a portion that may come into contact with the lubricating oil 3, such as a terminal end portion of the shaft 2 that contacts the lubricating oil 3 and a cylinder upper end portion of the bearing 1. This is to prevent the lubricating oil 3 from leaking. The material of the oil repellent 5 is preferably a fluorine-based material.
潤滑油３は、カーボンナノマテリアル４を配合して構成される。この潤滑油３は、エステル類潤滑油、合成炭化水素潤滑油、エーテル類潤滑油、フェニルエーテル類潤滑油、のいずれか１種または２種以上を含んでいることが好ましい。 The lubricating oil 3 is configured by blending the carbon nanomaterial 4. This lubricating oil 3 preferably contains one or more of ester lubricating oil, synthetic hydrocarbon lubricating oil, ether lubricating oil, and phenyl ether lubricating oil.
カーボンナノマテリアル４は、０．１ｗｔ％以上３ｗｔ％以下の割合で配合される。なお、カーボンナノマテリアル４は、一枚のグラフェンからなる単層カーボンナノチューブ、または、複数枚のグラフェンからなる多層カーボンナノチューブのいずれであってもよく、また、それらを混合したものであってもよい。そして、カーボンナノマテリアル４は、平均繊維長さが軸２と軸受１との間の空隙部の径方向長さよりも小さいものを配合することが好ましい。これは、軸２と軸受１との間の空隙部の径方向の長さよりも大きい場合には、カーボンナノマテリアル４自身の質量が大き過ぎることとなり、潤滑油３内で均一に混合することが困難となるためである。 The carbon nanomaterial 4 is blended at a ratio of 0.1 wt% or more and 3 wt% or less. The carbon nanomaterial 4 may be either a single-walled carbon nanotube made of a single graphene or a multi-walled carbon nanotube made of a plurality of graphenes, or a mixture thereof. . The carbon nanomaterial 4 is preferably blended with an average fiber length smaller than the radial length of the gap between the shaft 2 and the bearing 1. This is because if the gap between the shaft 2 and the bearing 1 is larger than the length in the radial direction, the mass of the carbon nanomaterial 4 itself is too large and can be uniformly mixed in the lubricating oil 3. This is because it becomes difficult.
カーボンナノマテリアル４は、潤滑油３の酸化劣化を防止する効果を有する。ここで、潤滑油３の酸化劣化のメカニズムについて説明する。 The carbon nanomaterial 4 has an effect of preventing the oxidative deterioration of the lubricating oil 3. Here, the mechanism of oxidative deterioration of the lubricating oil 3 will be described.
エステル類潤滑油、合成炭化水素潤滑油、エーテル類潤滑油、フェニルエーテル類潤滑油などの炭化水素基（ＲＨ）を有する潤滑油３に熱や光が加えられると、その熱や光により炭化水素基（ＲＨ）がＲ（活性）とＨとに分解される。次に、分解されたＲ（活性）と酸素（Ｏ2）と結合して、活性した過酸化物（ＲＯＯ）になる。そして、活性した過酸化物（ＲＯＯ）と潤滑油の炭化水素（ＲＨ）とが反応して、過酸化物（ＲＯＯＨ）とＲ（活性）になる。このような反応が連鎖され、急速に酸化劣化することとなる。 When heat or light is applied to the lubricating oil 3 having a hydrocarbon group (RH) such as an ester lubricating oil, a synthetic hydrocarbon lubricating oil, an ether lubricating oil, or a phenyl ether lubricating oil, the hydrocarbon is generated by the heat or light. The group (RH) is decomposed into R (active) and H. Next, the decomposed R (active) and oxygen (O 2 ) are combined to become an active peroxide (ROO). Then, the activated peroxide (ROO) reacts with the hydrocarbon (RH) of the lubricating oil to become peroxide (ROOH) and R (active). Such reactions are chained and rapidly oxidatively deteriorate.
そこで、潤滑油３の酸化劣化を防止することができるカーボンナノマテリアル４を配合させて、酸化劣化を防止することとしている。 Therefore, the carbon nanomaterial 4 capable of preventing the oxidation deterioration of the lubricating oil 3 is blended to prevent the oxidation deterioration.
ここで、カーボンナノマテリアル４の配合割合を０．１ｗｔ％以上３ｗｔ％以下とする理由を説明する。 Here, the reason why the blending ratio of the carbon nanomaterial 4 is 0.1 wt% or more and 3 wt% or less will be described.
図３は、潤滑油３の粘性をカーボンナノマテリアル４の配合割合毎に示す図である。この図３から、カーボンナノマテリアル４の配合割合が０ｗｔ％、１ｗｔ％、３ｗｔ％の場合には粘性が１００ｍＰａ以下となっていることがわかる。これに対し、５ｗｔ％の場合には、１０００ｍＰａ以上となっている。５ｗｔ％の配合割合の場合には、粘性が高くなりすぎるため、軸２の回転に不具合が生じてしまう。このため、カーボンナノマテリアル４の配合割合を３ｗｔ％以下とすることが好ましい。 FIG. 3 is a diagram illustrating the viscosity of the lubricating oil 3 for each blending ratio of the carbon nanomaterial 4. FIG. 3 shows that the viscosity is 100 mPa or less when the blending ratio of the carbon nanomaterial 4 is 0 wt%, 1 wt%, 3 wt%. On the other hand, in the case of 5 wt%, it is 1000 mPa or more. In the case of a blending ratio of 5 wt%, the viscosity becomes too high, so that a problem occurs in the rotation of the shaft 2. For this reason, it is preferable that the compounding ratio of the carbon nanomaterial 4 is 3 wt% or less.
図４は、試験時間と潤滑油重量との関係を示す図である。なお、この測定は、１５０℃の空気雰囲気で行っている。 FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the test time and the lubricating oil weight. This measurement is performed in an air atmosphere at 150 ° C.
潤滑油３の酸化劣化は、上述のようなメカニズムで進行している。このため、潤滑油３が酸化劣化するときには、重量が減少する。図４から、カーボンナノチューブ４の配合割合が多くなればなるほど、潤滑油３の重量の減少に遅れが生じていることがわかる。つまり、カーボンナノチューブ４が潤滑油３の酸化劣化を防止している。そして、０．１ｗｔ％の配合割合でも、酸化劣化防止の効果を奏していることがわかる。 Oxidative degradation of the lubricating oil 3 proceeds by the mechanism described above. For this reason, when the lubricating oil 3 is oxidized and deteriorated, the weight is reduced. As can be seen from FIG. 4, as the blending ratio of the carbon nanotubes 4 increases, the weight of the lubricating oil 3 decreases. That is, the carbon nanotube 4 prevents the oxidation deterioration of the lubricating oil 3. It can also be seen that the effect of preventing oxidative degradation is achieved even at a blending ratio of 0.1 wt%.
以上から、カーボンナノマテリアル４の配合割合を０．１ｗｔ％以上３ｗｔ％以下とすることが好ましいと言える。 From the above, it can be said that the mixing ratio of the carbon nanomaterial 4 is preferably 0.1 wt% or more and 3 wt% or less.
次に、第１実施形態に係るモータ２０の駆動の過程を説明する。 Next, the process of driving the motor 20 according to the first embodiment will be described.
モータ２０を駆動する場合には、先ず、コイル２２ｂに通電する。すると、永久磁石２１ｂに回転力が発生し、ロータ２１およびロータ２１に固定される軸２が回転駆動される。 When driving the motor 20, first, the coil 22b is energized. Then, a rotational force is generated in the permanent magnet 21b, and the rotor 21 and the shaft 2 fixed to the rotor 21 are rotationally driven.
軸２が回転すると、潤滑油３が軸受１内で攪拌される。一方、カーボンナノマテリアル４は、粒子径が小さいために互いの分子間力が大きくなり凝集しやすい性質を持っている。したがって、潤滑油３が静止している状態では、カーボンナノマテリアル４が凝集した状態にある。このような状態のカーボンナノマテリアル４が潤滑油３の攪拌により、潤滑油３内で均一に分散される。 When the shaft 2 rotates, the lubricating oil 3 is agitated in the bearing 1. On the other hand, since the carbon nanomaterial 4 has a small particle diameter, the intermolecular force increases and the carbon nanomaterial 4 has a property of being easily aggregated. Therefore, when the lubricating oil 3 is stationary, the carbon nanomaterial 4 is in an aggregated state. The carbon nanomaterial 4 in such a state is uniformly dispersed in the lubricating oil 3 by stirring the lubricating oil 3.
このような状態で、潤滑油３の動圧発生溝７方向への流れが発生し、動圧発生溝７部において高圧力となり、軸２が回転状態で支持される。 In such a state, a flow of the lubricating oil 3 in the direction of the dynamic pressure generating groove 7 is generated, a high pressure is generated in the dynamic pressure generating groove 7 portion, and the shaft 2 is supported in a rotating state.
この第１実施形態に係るモータ２０は、以上のような構成を有することにより、軸２が回転する場合には常にカーボンナノマテリアル４が攪拌され、粘度が低い潤滑油３において、均一な酸化防止効果および分解劣化防止効果を奏することが可能となる。 Since the motor 20 according to the first embodiment has the above-described configuration, the carbon nanomaterial 4 is always stirred when the shaft 2 rotates, and the uniform oxidation prevention is performed in the lubricating oil 3 having a low viscosity. The effect and the effect of preventing degradation can be obtained.
次に、この発明の第２実施形態に係る圧縮機について図面を用いて説明する。 Next, a compressor according to a second embodiment of this invention will be described with reference to the drawings.
図５は、第２実施形態に係る圧縮機５０の断面を示す図である。また、図６は、図５のローラ３３とブレード３４部分を拡大して示す図である。 FIG. 5 is a diagram illustrating a cross section of the compressor 50 according to the second embodiment. FIG. 6 is an enlarged view showing the roller 33 and the blade 34 in FIG.
この圧縮機５０は、ケーシング４１と、ケーシング４１内に配置されるステータ４２およびロータ４３とで構成されるモータ機構４４と、モータ４４の下部に配置されモータ機構４４の駆動により圧縮伸長する圧縮機構４５と、モータ機構４４と圧縮機構４５とを接続する軸４８と、冷媒を導入するための供給管４６と、冷凍機に冷媒を供給するための吐出管４７と、を備える。 The compressor 50 includes a casing 41, a motor mechanism 44 including a stator 42 and a rotor 43 disposed in the casing 41, and a compression mechanism that is disposed below the motor 44 and compresses and expands by driving the motor mechanism 44. 45, a shaft 48 connecting the motor mechanism 44 and the compression mechanism 45, a supply pipe 46 for introducing the refrigerant, and a discharge pipe 47 for supplying the refrigerant to the refrigerator.
圧縮機構４５は、軸受４９と、シリンダ３０と、サブベアリング３１と、クラック３２と、シリンダ３０の内側に沿って偏心回転するローラ３３と、スプリング３５と、スプリング３５に押圧されながら往復運動をするブレード３４と、を備える。また、この圧縮機構４５の底部には、ローラ３３とブレード３４との摺動面を潤滑にさせるための冷凍機油３６が収容されている。このような圧縮機５０においては、ローラ３３が回転駆動するときには常に冷凍機油３６が攪拌される。 The compression mechanism 45 reciprocates while being pressed by the bearing 49, the cylinder 30, the sub-bearing 31, the crack 32, the roller 33 that rotates eccentrically along the inside of the cylinder 30, the spring 35, and the spring 35. Blade 34. In addition, a refrigerating machine oil 36 for lubricating the sliding surface between the roller 33 and the blade 34 is accommodated at the bottom of the compression mechanism 45. In such a compressor 50, the refrigerating machine oil 36 is always stirred when the roller 33 is rotationally driven.
冷凍機油３６は、第１実施形態における潤滑油３と同様に、カーボンナノマテリアル３７を配合して構成される。この冷凍機油３６は、エステル類潤滑油、合成炭化水素潤滑油、エーテル類潤滑油、フェニルエーテル類潤滑油、のいずれか１種または２種以上を含んでいることが好ましい。 The refrigerating machine oil 36 is configured by blending the carbon nanomaterial 37 in the same manner as the lubricating oil 3 in the first embodiment. The refrigerating machine oil 36 preferably contains one or more of ester lubricants, synthetic hydrocarbon lubricants, ether lubricants, and phenyl ether lubricants.
カーボンナノマテリアル３７は、０．１ｗｔ％以上３ｗｔ％以下の割合で配合される。なお、カーボンナノマテリアル３７は、一枚のグラフェンからなる単層カーボンナノチューブ、または、複数枚のグラフェンからなる多層カーボンナノチューブのいずれであってもよく、また、それらを混合したものであってもよい。そして、カーボンナノマテリアル３７は、平均繊維長さは軸受４９とブレード３４との間の空隙部の幅よりも小さいものを配合することが好ましい。これは、軸受４９とブレード３４との間の空隙部の幅よりも大きい場合には、カーボンナノマテリアル３７自身の質量が大き過ぎることとなり、冷凍機油３６内で均一に混合することが困難となるためである。 The carbon nanomaterial 37 is blended at a ratio of 0.1 wt% or more and 3 wt% or less. The carbon nanomaterial 37 may be either a single-walled carbon nanotube made of a single graphene or a multi-walled carbon nanotube made of a plurality of graphenes, or may be a mixture thereof. . The carbon nanomaterial 37 is preferably blended with an average fiber length smaller than the width of the gap between the bearing 49 and the blade 34. If this is larger than the width of the gap between the bearing 49 and the blade 34, the mass of the carbon nanomaterial 37 itself will be too large, and it will be difficult to mix uniformly in the refrigerating machine oil 36. Because.
この圧縮機５０において、ローラ３３が回転駆動するときには常に冷凍機油３６が攪拌されることから、ローラ３３の静止状態に凝集した状態となったカーボンナノマテリアル３７は、冷凍機油３６の攪拌により、冷凍機油３６内で均一に分散される。 In this compressor 50, since the refrigerating machine oil 36 is always stirred when the roller 33 is driven to rotate, the carbon nanomaterial 37 that has been agglomerated in the stationary state of the roller 33 is frozen by the stirring of the refrigerating machine oil 36. It is uniformly dispersed in the machine oil 36.
この第２実施形態に係る圧縮機５０は、以上のような構成を有することにより、ローラ３３が回転する場合には常に冷凍機油３６が攪拌され、粘度が低い冷凍機油３６において、均一な酸化防止効果および分解劣化防止効果を奏することが可能となる。 Since the compressor 50 according to the second embodiment has the above-described configuration, the refrigerating machine oil 36 is always stirred when the roller 33 rotates, and the refrigerating machine oil 36 having a low viscosity has uniform oxidation prevention. The effect and the effect of preventing degradation can be obtained.
なお、上述した第１実施形態においては、動圧流体軸受装置の例で説明しているが、駆動状態において潤滑油が攪拌されれば、静圧流体軸受装置としても良い。 In addition, in 1st Embodiment mentioned above, although demonstrated with the example of the hydrodynamic fluid bearing apparatus, if a lubricating oil is stirred in a drive state, it is good also as a hydrostatic fluid bearing apparatus.
また、上述した第１実施形態においては、ラジアル方向にのみ動圧の負荷がかけられる構造としているが、軸側面と軸受側面とが非接触の状態で回転する構成であれば、スラスト方向に動圧の負荷がかけられる構造としても良い。 Further, in the first embodiment described above, a structure in which a dynamic pressure load is applied only in the radial direction is used. However, if the shaft side surface and the bearing side surface rotate in a non-contact state, the structure moves in the thrust direction. It is good also as a structure where the load of pressure is applied.
本発明に係る潤滑油を用いた流体軸受装置、これを用いたモータ、および、潤滑油を用いた圧縮機は、粘度が低い潤滑油において、均一な酸化防止効果および分解劣化防止効果を奏し、部品の酸化を防止することができる潤滑油を用いた流体軸受装置、流体軸受装置を用いたモータ、および、潤滑油を用いた圧縮機等として有用である。 The hydrodynamic bearing device using the lubricating oil according to the present invention, the motor using the same, and the compressor using the lubricating oil have a uniform antioxidant effect and a degradation preventing effect in the lubricating oil having a low viscosity, It is useful as a hydrodynamic bearing device using a lubricating oil that can prevent oxidation of parts, a motor using the hydrodynamic bearing device, a compressor using the lubricating oil, and the like.
１ 軸受
２ 軸
３ 潤滑油
４ カーボンナノマテリアル
５ 撥油剤
６ スラスト板
７ 動圧発生溝
１０ 流動軸受装置
２０ モータ
２１ ロータ
２２ ステータ
２３ 基台
３０ シリンダ
３１ サブベアリング
３２ クラック
３３ ローラ
３４ ブレード
３５ スプリング
３６ 冷凍機油
３７ カーボンナノマテリアル
４１ ケーシング
４２ ステータ
４３ ロータ
４４ モータ機構
４５ 圧縮機構
４６ 供給管
４７ 吐出管
４８ 軸
４９ 軸受
５０ 圧縮機
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Bearing 2 Shaft 3 Lubricating oil 4 Carbon nanomaterial 5 Oil repellent 6 Thrust board 7 Dynamic pressure generating groove 10 Fluid bearing device 20 Motor 21 Rotor 22 Stator 23 Base 30 Cylinder 31 Sub bearing 32 Crack 33 Roller 34 Blade 35 Spring 36 Freezing Machine oil 37 Carbon nanomaterial 41 Casing 42 Stator 43 Rotor 44 Motor mechanism 45 Compression mechanism 46 Supply pipe 47 Discharge pipe 48 Shaft 49 Bearing 50 Compressor
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