JPH0791922A - 油膜厚さ測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 冷凍機用圧縮機の軸受部に供給する潤滑油の
油膜保持性能を適正に評価する。 【構成】 密閉自在な圧力容器２内に、マグネットカッ
プリング３４を介して回転自在な鋼球１１を設ける。鋼
球１１の上方に、この鋼球１１と当接自在なガラス板３
１を有する荷重付与手段を設ける。圧力容器２内に冷媒
ガス、潤滑油を送り込むと共に、上記荷重付与手段によ
り鋼球１１に荷重を付与しつつ鋼球１１を回転させる。
鋼球１１に形成された油膜の厚さに応じて生じるニュー
トン環の径から、この油膜厚さを求め、評価する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明の油膜厚さ測定装置は、自
動車用空気調和装置、或は各種冷凍機を構成する圧縮機
（コンプレッサ）に用いられる潤滑油の油膜保持性能
を、実際の圧縮機内部の環境をシミュレートした環境下
で測定するのに使用する。

【０００２】

【従来の技術】自動車用空気調和装置には、フレオン等
の冷媒ガスを圧縮する為、圧縮機が組み込まれている。
自動車用空気調和装置に組み込まれる圧縮機としては、
例えば斜板式（ワブル式）の圧縮機が従来から広く使用
されている。この斜板式圧縮機は、斜板を設けた回転軸
と斜板の両端面に配設したピストンとを備え、回転軸の
回転に伴い斜板を介してピストンを往復動させる事で冷
媒ガスを圧縮する。

【０００３】上記斜板とピストンとは、ボールを介して
常に摺接する状態としている。この摺接部分に於ける接
触面圧は高く、そのままでは摺接部分に著しい摩耗が発
生してしまう。この為、上記摺接部分には潤滑油を供給
し、上記摩耗が発生するのを防止している。

【０００４】上記潤滑油としては種々のものが存在する
為、上記ボールの材質等に応じて適宜選択するが、この
選択作業に際して、潤滑油の油膜保持性能を測定し、最
適な潤滑油を選出する様にしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した潤
滑油の油膜保持性能を測定する場合、従来は、一般の潤
滑性能試験機等により大気中で行なっていた。しかしな
がら、潤滑油は冷媒ガスと共に冷媒回路を循環する為、
この潤滑油中には、圧縮機内部に送り込まれた冷媒ガス
が溶け込んだ状態となっている。従って、従来行なわれ
ている潤滑油の油膜保持性能試験に於いては、上記冷媒
の溶解に伴う潤滑油の粘度低下、冷媒自身の雰囲気的な
影響が考慮されていないものであった。この結果、従来
の評価は、実際の圧縮機の要求に十分に対応していない
面があった。

【０００６】本発明の油膜厚さ測定装置は、潤滑油の油
膜保持性能試験を行なうに際し、実際の圧縮機の使用条
件と同様、冷媒ガスの及ぼす影響を考慮して実際の圧縮
機内部と同等の環境を作り出し、この環境下で潤滑油の
油膜保持性能試験を行なえる様にしたものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の油膜厚さ測定
装置は、上端開口部を蓋体により閉じる事で密閉される
圧力容器と、この圧力容器内の密閉空間に、軸の一端部
に支持固定された状態で回転自在に収納された鋼球と、
上記圧力容器の外部から密閉空間内に冷媒ガスを供給自
在な冷媒供給口と、上記軸を回転駆動させる駆動手段
と、上記密閉空間内で上記鋼球に荷重を付与する荷重付
与手段と、この荷重付与手段により付与された荷重を測
定する荷重測定手段と、上記鋼球と荷重付与手段との接
触部に生じるニュートン環により、鋼球表面の油膜厚さ
を測定する光学測定手段とを備えている。この内、上記
駆動手段は、上記軸の他端部外周面を覆う外筒を回転さ
せるモータと、この外筒の内周面に固定された駆動側磁
石、及び上記軸の他端部外周面で駆動側磁石と対向する
位置に固定された従動側磁石から成るマグネットカップ
リングとから構成されている。又、上記荷重付与手段
は、上記鋼球と接触するガラス板と、このガラス板を保
持するホルダと、それぞれの一端をこのホルダ基端部の
上下方向両端部に、それぞれの他端を、支持片の上下方
向両端部に、それぞれ固定した、互いに平行な１対の第
一の板ばねと、それぞれの一端を圧力容器に固定の部分
に、それぞれの他端を、上記支持片の上下方向中間部
に、それぞれ固定した、互いに平行な１対の第二の板ば
ねと、上記支持片を押圧自在な押圧ロッドとから構成さ
れている。又、上記荷重測定手段は、上記１対の第一の
板ばねに貼設した１対の歪ゲージである。更に、上記光
学測定手段は、上記鋼球とガラス板との接触部に対向す
る上記蓋体の一部をガラス部とし、このガラス部を測定
光の光路の一部とした干渉計である。

【０００８】

【作用】上述の様に構成される本発明の油膜厚さ測定装
置は、密閉空間内を、実際の圧縮機と同じ条件に設定し
て潤滑油の油膜保持性能試験を行なえる。従って、本発
明の油膜厚さ測定装置を用いて得た潤滑油の油膜保持性
能評価は、実際の圧縮機の要求に十分対応したものとな
る。

【０００９】

【実施例】図１〜７は本発明の油膜厚さ測定装置の実施
例を示している。基台１の一端部（図６の右端部）上面
には、圧力容器２を支持固定している。この圧力容器２
の上端開口部３は、蓋体４により開閉自在であり、閉鎖
した場合、この圧力容器２は密閉された状態となる。上
記蓋体４の中央部には通孔３６を穿設すると共に、この
通孔３６をガラス板５で塞いでいる。このガラス板５が
ガラス部をなす。６は冷媒ガス供給口、３８は潤滑油供
給口である。圧力容器２の一端側（図６の右端側）に
は、後述する荷重付与手段を設置する為の第一の側孔７
が形成されている。この第一の側孔７は、上記荷重付与
手段を設置後、覆い筒８を装着する事により、気密に塞
がれる。一方、圧力容器２の他端側（図６の左端側）に
は、次述する軸９を挿入する為の第二の側孔１０を設け
ている。

【００１０】上記軸９の一端側（図１〜２の右端側）
は、上記第二の側孔１０を介して、軸受１５、１５に支
持された状態で上記圧力容器２内に挿通されている。軸
９の一端部は、鋼球１１に穿設した貫通孔１２に挿入
し、この鋼球１１を、軸９に設けた係止鍔部１３と、係
止片１４との間で、ボルト１６を螺合する事により挟持
固定している。上記軸９の、圧力容器２外に突出する他
側（図１、２の左側）外周には、覆い筒１７を設け、当
該部分の気密を保持している。

【００１１】上記軸９の他端は連結軸１８の一端と連結
している。又、覆い筒１７の他端は、上記連結軸１８の
外周を覆う連結筒１９の一端と連結する。更に、連結筒
１９の他端は上記連結軸１８の他側外周を覆う内筒２０
の一端を連結している。この内筒２０の外周側には外筒
２１を設けている。そして、この外筒２１の内側に駆動
側永久磁石２２を、上記連結軸１８の他端部で上記駆動
側永久磁石２と内筒２０を介して対向する位置に従動側
永久磁石２３を、それぞれ設ける事により、従来から知
られたマグネットカップリング３４を構成している。

【００１２】基台１の他端部（図６の左端部）には、モ
ータ２４を設け、このモータ２４の回転をベルト３７を
介して上記外筒２１に伝達自在としている。従って、モ
ータ２４に通電する事により、上記マグネットカップリ
ング３４を介して軸９が回転し、この軸９の一端に固定
された鋼球１１が回転する。即ち、上記モータ２４とマ
グネットカップリング３４とが駆動装置を構成する。

【００１３】圧力容器２の第一の側孔７部分には、図５
に示す荷重付与手段を設置している。この荷重付与手段
は、上記鋼球１１に接触するガラス板３１（図１〜２）
と、このガラス板３１を保持するホルダ２８と、それぞ
れの一端（図５の左端）をこのホルダ２８の基端部の上
下両端面に固定すると共に、それぞれの他端（図５の右
端）を横凸状に形成した支持片２６の上下両端面に、固
定した１対の平行な第一の板ばね２５、２５と、それぞ
れの一端（図５の左端）を、第一の側孔７部分に図１、
２の表裏方向に亙って設けられた固定板３５の上下両面
に固定すると共に、それぞれの他端（図５の右端）を、
上記支持片２６の凸部に固定した１対の平行な第二の板
ばね２７、２７と、上記支持片２６を押圧自在な押圧部
材３０とから構成されている。

【００１４】上記第二の板ばね２７、２７は、ホルダ２
８に保持されたガラス板３１を、水平状態を維持したま
ま上下方向に変位させる機能を有する。上記第一の板ば
ね２５、２５の側面には、荷重測定手段である歪ゲージ
２９、２９を貼設し、上記押圧部材３０により加えられ
る荷重の大きさを、この第一の板ばね２５、２５の歪量
を測定する事で算出できる様にしている。本発明に於い
ては、上記荷重測定手段を圧力容器２内に設ける事がで
きる為、圧力容器２外に設けた場合の様にシール材の摩
擦損失等の影響を考慮する必要がなく、その測定が正確
である。又、荷重測定の精度を向上させる為、ガラス板
３１は上記鋼球１１との接触部に於いて、鋼球１１の円
周に対してできる限り垂直に位置させる。上記押圧部材
３０は、圧力容器２に設けられた螺子孔３８に螺合し、
回転させる事で上下方向に亙り変位する。この押圧部材
３０を下方に変位させる事で支持片２６を押圧する。

【００１５】従って、上記押圧部材３０を適宜下降さ
せ、支持片２６に所望量の荷重を付与すれば、上記第
一、第二の板ばね２５、２７が、上記押圧部材３０の下
降量に応じてたわみ、上記ホルダ２８を変位させる。こ
れと共に、第二の板ばね２７、２７のたわみ量を上記１
対の歪ゲージ２９、２９が検出する。そして、図示しな
い制御器により、この歪ゲージ２９、２９が検出するた
わみ量を、荷重に換算する。

【００１６】上記ホルダ２８に保持されたガラス板３１
と上記鋼球１１とが接触する事により、当該接触部にニ
ュートン環が生じる。このニュートン環は、上記鋼球１
１表面に形成される油膜の厚さに応じてその径が変化す
る為、上記ニュートン環の径を測定する事により、上記
油膜厚さを測定できる。この光学測定手段としては、蓋
体４のガラス板５を測定光の光路の一部とした、従来か
ら知られた干渉計を利用する。

【００１７】上述の様に構成される本発明の油膜厚さ測
定装置を用いて、潤滑油の油膜保持性能試験を行なう場
合、以下の様に行なう。モータ２４を運転する事によ
り、ベルト３７並びにマグネットカップリング３４を介
して軸９を回転させる。この際、冷媒ガス供給口６から
冷媒ガスを、潤滑油供給口３８から潤滑油を供給する。
尚、上記外筒２１の外周面には、歯車状の凹凸部３２を
設け、この凹凸部３２と図示しないセンサとにより、回
転速度検出装置を構成している。そして、この回転速度
検出装置により軸９の回転速度を検出自在としている。

【００１８】上記軸９の回転に伴い鋼球１１が回転す
る。この鋼球１１の上方には、上記荷重付与手段を構成
するガラス板３１が位置しており、押圧部材３０の変位
に伴い、ガラス板３１を水平状態のまま昇降させ、上記
鋼球１１に当接させてこの鋼球１１に負荷を与える。

【００１９】ガラス板３１と鋼球１１との当接部には、
鋼球１１表面に形成された油膜の厚さに応じた径のニュ
ートン環が生じる。本発明の測定装置に於いては、上記
ニュートン環の径を、従来から知られた、例えば二光束
干渉計を利用した干渉式顕微鏡３３により測定自在とし
ている。そして、この干渉式顕微鏡３３によって測定し
た上記径を基に、上記油膜厚さを算出自在である。

【００２０】特に、本発明の測定装置に於いては、圧力
容器２内を、実際の圧縮機とほぼ等しい環境とする事が
できる。即ち、空調用の圧縮機に於いては、潤滑油をフ
レオン等の冷媒ガスと共に供給し、しかもこの潤滑油は
冷媒と共に冷媒回路を循環する為、潤滑油には冷媒が溶
け込んだ状態となっている。本発明に於いては、圧力容
器２内に冷媒ガスを供給自在とする事で、密閉空間の雰
囲気環境を実機と同様に構成できる。更に、この圧力容
器２の外周に、循環水コイルを巻回し、このコイル内に
水を循環させる事により、圧力容器２内の潤滑油の温度
を実機の場合と同等に調整する事もできる。

【００２１】従って、本発明の油膜厚さ測定装置に於い
ては、実際の圧縮機とほぼ同一環境下で潤滑油の油膜保
持性能を試験する事が可能となる。この結果、軸受の寿
命延長をもたらすのに最も適した潤滑油を選定でき、冷
凍機用圧縮機の長期間に亙る安定した作動に寄与する。

【００２２】

【発明の効果】本発明の圧縮用潤滑油の油膜厚さ測定装
置は、上述の様に構成され作用する為、実際の圧縮機と
ほぼ同一の環境下で潤滑油の油膜保持性能を試験する事
ができる。この為、使用する圧縮機に最適な潤滑油を選
び出す事ができる。従って、この転がり軸受の長寿命
化、ひいては圧縮機の長期間に亙る安定した作動に寄与
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を示す、縦断側面図。

【図２】図１のＡ部拡大断面図。

【図３】図２のＢ−Ｂ断面図。

【図４】図２のＣ部拡大図。

【図５】荷重付与手段を示す斜視図。

【図６】外観を示す平面図。

【図７】図６の右方から見た側面図。

【符号の説明】

１ 基台 ２ 圧力容器 ３ 上端開口部 ４ 蓋体 ５ ガラス板 ６ 冷媒ガス供給口 ７ 第一の側孔 ８ 覆い筒 ９ 軸 １０ 第二の側孔 １１ 鋼球 １２ 貫通孔 １３ 係止鍔部 １４ 係止片 １５ 転がり軸受 １６ ボルト １７ 覆い筒 １８ 連結軸 １９ 連結筒 ２０ 内筒 ２１ 外筒 ２２ 駆動側永久磁石 ２３ 従動側永久磁石 ２４ モータ ２５ 第一の板ばね ２６ 支持片 ２７ 第二の板ばね ２８ ホルダ ２９ 歪ゲージ ３０ 押圧部材 ３１ ガラス板 ３２ 凹凸部 ３３ 干渉式顕微鏡 ３４ マグネットカップリング ３５ 固定板 ３６ 通孔 ３７ ベルト ３８ 潤滑油供給口

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上端開口部を蓋体により閉じる事で密閉
   される圧力容器と、この圧力容器内の密閉空間に、軸の
   一端部に支持固定された状態で回転自在に収納された鋼
   球と、上記圧力容器の外部から密閉空間内に冷媒ガスを
   供給自在な冷媒供給口と、上記軸を回転駆動させる駆動
   手段と、上記密閉空間内で上記鋼球に荷重を付与する荷
   重付与手段と、この荷重付与手段により付与された荷重
   を測定する荷重測定手段と、上記鋼球と荷重付与手段と
   の接触部に生じるニュートン環により、鋼球表面の油膜
   厚さを測定する光学測定手段とを備え、上記駆動手段
   は、上記軸の他端部外周面を覆う外筒を回転させるモー
   タと、この外筒の内周面に固定された駆動側磁石、及び
   上記軸の他端部外周面で駆動側磁石と対向する位置に固
   定された従動側磁石から成るマグネットカップリングと
   から成り、上記荷重付与手段は、上記鋼球と接触するガ
   ラス板と、このガラス板を保持するホルダと、それぞれ
   の一端をこのホルダ基端部の上下方向両端部に、それぞ
   れの他端を、支持片の上下方向両端部に、それぞれ固定
   した、互いに平行な１対の第一の板ばねと、それぞれの
   一端を圧力容器に固定の部分に、それぞれの他端を、上
   記支持片の上下方向中間部に、それぞれ固定した、互い
   に平行な１対の第二の板ばねと、上記支持片を押圧自在
   な押圧ロッドとから成り、上記荷重測定手段は、上記１
   対の第一の板ばねに貼設した１対の歪ゲージであり、上
   記光学測定手段は、上記鋼球とガラス板との接触部に対
   向する上記蓋体の一部をガラス部とし、このガラス部を
   測定光の光路の一部とした干渉計である油膜厚さ測定装
   置。