(57)【要約】【課題】クランクシャフトの材料として球状黒鉛鋳鉄で基地中に若干のフェライト相があるグレードのものを使用するか、あるいは前記クランクシャフトが合金入り金型共晶黒鉛鋳鉄で基地がフェライト地のものを使用する圧縮機において、充分な耐摩耗性を確保する軸受け材を提供すること。【解決手段】本発明は、球状黒鉛鋳鉄あるいは合金入り金型共晶黒鉛鋳鉄製のクランクシャフト８と、主軸受９および副軸受１０との間の耐摩耗性を確保するために、軸受の基地組織のフェライトの発生を抑え、ほぼパーライト化することによって、クランクシャフトのフェライト基地とのかじりを防止するようにしたものである。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パーライト面積率が５０％以上で残部フェライトの基地組織からなる球状黒鉛鋳鉄製クランクシャフト、もしくは基地がフェライトからなる合金入り金型共晶黒鉛鋳鉄製クランクシャフトの回転を指示する主軸受がねずみ鋳鉄で、特に主軸受上部の組織がパーライト基地となるように、Ｍｎの含有量を０．７〜１．０％の範囲としたことを特徴とする冷媒圧縮機。
【請求項２】
クランクシャフトの回転を指示する副軸受が鉄系焼結品で、基地組織がパーライトとなるよう、Ｃの含有量を０．７〜１．１％、の範囲としたことを特徴とする請求項１記載の冷媒圧縮機。
【請求項３】
冷媒がＨＣＦＣで冷凍機油が鉱物油、あるいは冷媒がＨＦＣで冷凍機油がエステルもしくはエーテル油であることを特徴とした請求項１又は２に記載の冷媒圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、業務用および家庭用の冷凍空調に使用されるロータリ冷媒圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の冷媒圧縮機としては、圧縮機の動力を伝えるクランクシャフトに片状黒鉛鋳鉄に合金を添加した材料（合金入りねずみ鋳鉄）が使用されていたが、近年圧縮機の高効率の要求仕様に対して、片状黒鉛と比較して剛性の高い球状黒鉛鋳鉄製あるいは合金入り金型共晶黒鉛鋳鉄製クランクシャフトが使用されるようになってきた。
【０００３】
クランクシャフトの基地組織は従来の合金入りねずみ鋳鉄が殆どパーライトであるのに対し、剛性を向上させた球状黒鉛鋳鉄は、パーライトとフェライトが混在したもので、また、合金入り金型共晶黒鉛鋳鉄は基地が基本的にフェライトであるため、軸受との間で耐摩耗性に対し、材料的な管理が必要となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−９７４２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来の合金入りねずみ鋳鉄製クランクシャフトでは、基地は殆どパーライトであるが剛性が低いため、高効率設計が困難であったが、球状黒鉛鋳鉄や合金入り金型共晶黒鉛鋳鉄のクランクシャフトでは、高い剛性が確保されるため高効率設計が容易となったが、組織的には基地中にフェライトを含むため軸受け材料との間での耐摩耗性を確保しなければならないと課題を有していた。
【０００６】
本発明は、基地中にフェライトを多く含むクランクシャフトを使用する圧縮機において耐摩耗性を確保するという課題を解決するもので、クランクシャフトとの間で充分な耐摩耗性を有する軸受け材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記従来の課題を解決するために、本発明のねずみ鋳鉄製の主軸受は、基地中の相をパーライトとすべくＭｎ（マンガン）の含有量を管理し達成させるものである。
【０００８】
また、本発明の鉄系焼結である副軸受は、基地中のフェライトを低減させ、ほぼ共析パーライト基地とすべく、Ｃ（炭素）の含有量を管理するものである。
【０００９】
これによって、クランクシャフトのフェライト相とのかじりの発生を防止するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の主軸受あるいは副軸受けの基地組織をパーライト化することにより、クランクシャフトとの耐摺動、耐摩耗性を確保するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明が適用されるロータリ圧縮機を示す縦断面図
【図２】同ロータリ圧縮機のメカの要部を示す横断面図
【図３】従来の実施の形態における主軸受上部の顕微鏡組織写真
【図４】本発明の実施の形態における主軸受上部の顕微鏡組織写真
【図５】従来の実施の形態における副軸受の顕微鏡組織写真
【図６】本発明の実施の形態における副軸受の顕微鏡組織写真
【発明を実施するための形態】
【００１２】
第１の発明は、基地がパーライト５０％以上で残部フェライトの組織からなる球状黒鉛鋳鉄製、あるいは基地がフェライトからなる合金入り金型共晶黒鉛鋳鉄製クランクシャフトの回転を支持する主軸受がねずみ鋳鉄であり、特に主軸受の上部（ボス孔部）が薄肉のため、鋳造時に急冷されやすく黒鉛自身も、他の部位と異なり共晶黒鉛となり基地もフェライト化傾向が大きくなるため、前記基地にフェライトを含むクランクシャフトとの摺動で、フェライト同士のかじりが発生しやすく耐摩耗性が低下するため、主軸受の急冷しやすいボス上部組織でもほぼパーライト基地が確保できるよう、鋳鉄のＭｎ量を０．７〜１．０％の範囲とすることにより、クランクシャフトとの耐摩耗性を確保することができるようにするものである。
【００１３】
第２の発明は、第１および第２の発明に記載のクランクシャフトの回転を支持する副軸受が鉄系焼結部品で、Ｎｉ、Ｍｏの合金添加の有無にかかわらず、Ｃ量を０．７〜１．１％と共析成分とし、基地がほぼパーライトとすることで、フェライト相を有する前記クランクシャフトとの耐磨耗性を確保し、圧縮機の軸周りの信頼性を向上することができる。
【００１４】
第３の発明は、冷媒がＨＣＦＣあるいはより潤滑条件の厳しいＨＦＣ冷媒条件であっても、発明１〜３に記載の軸受の基地組織のパーライトの確保により、クランクシャフトおよび軸受の間での耐摩耗性が向上し、圧縮機の信頼性を確保することができる。
【００１５】
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。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は、本発明が適用されるロータリ圧縮機の縦断面図、図２はその圧縮機のメカの要部を示す横断面図である。
【００１７】
図１において、１は密閉容器であり、電動機部２と圧縮機構部３が配置されている。電動機部２は回転子２ａと固定子２ｂから構成され、回転子２ａには主軸受９と副軸受１０により回転自在に支持されたクランクシャフト８が圧入等の方法により固定されている。圧縮機部３は吸入孔５および径方向のシリンダ溝２３を有するシリンダ２０と、外周面をシリンダ２０の内周面に摺動しながら偏芯回転するローラ７と、ローラ７の内周面に摺動自在に挿入されたクランクシャフト８の偏芯部と、シリンダ溝２３に往復摺動自在に収納されてスプリング２４による押圧力と背圧（吐出圧）により先端部がローラ７に押し付けられてシリンダ内部空間を吸入室２５と圧縮室２６に分割するベーン２１と、シリンダ両端面を密閉する主軸受９および副軸受１０から構成されている。
【００１８】
次に、ロータリ圧縮機の動作を説明する。電動機部２に外部から通電することにより回転子が回転してクランクシャフト８が回転駆動される。クランクシャフト８が回転すると偏芯部に摺動自在に取り付けられたローラ７がシリンダ内周面に摺接しながら遊星運動（図２で反時計方向回転）を行う。その結果、ＨＦＣなどの冷媒ガスが吸入管４から吸入孔５を介して吸入室２５に吸い込まれ、同時に圧縮室２６で圧力を上げられた冷媒ガスが吐出切り欠き２２から吐出孔６を通して密閉容器１内に吐出される。
【００１９】
なお、図１では見やすくするために吐出孔６の位置を吸入孔から離れた位置に描いたが、実際には図２に示すようにベーン２１を挟んで吸入孔５の近くに配置されている。
【００２０】
この時、吸入孔２５と圧縮室２６とを仕切るベーン２１はスプリング２４とベーン背部にかかる圧力によりローラ７の外周面に押し付けられており、先端部がローラ７の外周面と、側面部がシリンダ溝２３の内壁面と摺動することになる。ベーン２１とローラ７およびシリンダ溝２３の潤滑は定常運転状態では密閉容器底部に貯留されている冷凍機油１２を使って行われるが、始動時には摺動部に充分な冷凍機油が存在しておらず、吸入された冷媒ガスに僅かながら含まれている冷凍機油１２（冷凍機油は僅かではあるが冷媒ガスと共に圧縮機から吐出され、冷凍サイクルを循環した後、再び吸入管４から圧縮機に戻ってくる）が使われることになる。
【００２１】
従来のロータリ圧縮機では、クランクシャフト８は、最近の圧縮機の高効率化の動きを受け、剛性の高い球状黒鉛鋳鉄あるいは合金入り金型共晶黒鉛鋳鉄が使用されていたが、前述のように、密閉型ロータリ圧縮機の始動時における摺動条件は潤滑油が充分に供給されない厳しいものであり、特にクランクシャフト８と主軸受９と副軸受１０の間は回転運動となるため油膜が形成されにくいため更に厳しい摺動条件であるということがいえる。また、近年環境対策のために採用されているＨＦＣ冷媒はそれ自身に潤滑性が乏しいので、ＨＦＣ冷媒を使用したロータリ圧縮機の摺動条件は特に厳しいものであるといえる。
【００２２】
図３は従来の実施の形態における主軸受ボス上部組織を示すもので、急冷されているため、基地がフェライト（白色）化しやすいのが分かる。
【００２３】
一方、図４は本発明（Ｍｎ量の管理）における主軸受のボス上部組織を示すもので、基地にはフェライト（白色）が少なく、ほぼパーライト（写真では灰色／縞状）化しているのが分かる。
【００２４】
図５は従来の実施の形態における鉄系焼結部品の副軸受の組織を示すもので、基地はパーライトもあるものの、フェライトも存在する混在したものとなっている。
【００２５】
一方、図６は、本発明の実施の形態における副軸受の組織を示すもので、Ｃ量をパーライトが析出する範囲に管理した副軸受であり、基地はほぼパーライト化しているのが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
以上のように、主軸受および副軸受の基地のパーライト化により、基地中にフェライト相を含むクランクシャフトに対する、耐摩耗性の向上を図ることが出来る。
【００２７】
一方、クランクシャフトが従来使用されている合金入りねずみ鋳鉄の場合、基地組織はほぼパーライトであるものの、相手軸受材が従来の基地組織でフェライトを若干含む場合には、クランクシャフトおよび軸受周りの信頼性が損なわれるになるため、本発明における基地の改善を実施することにより、圧縮機自体の信頼性、安全性が向上することになる。
【符号の説明】
【００２８】
１      密閉容器
２      電動機部
３      圧縮機部
４      吸入管
５      吸入孔
６      吐出孔
７      ローラ
８      シャフト
９      主軸受
１０    副軸受  
１１    締め付けボルト
１２    冷凍機油
２０    シリンダ
２１    ベーン
２２    吐出切欠き
２３    シリンダ溝
２４    スプリング
２５    吸入室
２６    圧縮室
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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