(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面粗さ（Ｒａ）が０．０５μｍ以下である仕上げ面（３９）を有するクランク軸（３０）を準備するステップであって、前記仕上げ面は精密ショットピーニングによって形成される、ステップと、
アルミニウム系合金からなるすべり軸受（４１〜４３）を準備するステップと、
前記クランク軸と前記すべり軸受とを互いに摺動するように設置するステップと、
を含む、冷凍機械用の圧縮機（１０）の製造方法。
【請求項２】
前記表面粗さが０．０３μｍ以下である、
請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記アルミニウム系合金は、銅、スズ、ケイ素、およびアルミニウム、の元素のみからなる、
請求項１または請求項２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記アルミニウム合金の各元素の重量比率は、１：１２：３：８４である、
請求項３に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、すべり軸受を有する圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷凍装置に搭載される圧縮機は、特許文献１（特開２０１１−１８５４号公報）に見られるように、クランク軸とそれを支持するすべり軸受を有する。すべり軸受には潤滑油が供給されて油膜を形成し、その油膜がクランク軸の回転を円滑にする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
圧縮機の過渡的運転、例えば起動直後の運転において、クランク軸とすべり軸受とが互いに摺動する箇所への潤滑油の供給が不十分になることがある。この場合、クランク軸の回転によって、すべり軸受およびクランク軸の少なくとも一方に焼き付きが起こりうる。
【０００４】
本発明の課題は、潤滑油の供給が不十分になった場合においても、すべり軸受とクランク軸とが互いに摺動する箇所の焼き付きに起因する圧縮機の損傷を抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１観点に係る圧縮機は、冷凍機械用である。圧縮機は、クランク軸と、すべり軸受と、を備える。クランク軸は、仕上げ面を有する。仕上げ面は、表面粗さが０．０５μｍ以下である。すべり軸受は、クランク軸と摺動するように設置され、アルミニウム系合金を含む。
【０００６】
この構成によれば、クランク軸の仕上げ面は滑らかであるとともに、すべり軸受は摺動を円滑にする材料からなる。したがって、すべり軸受またはクランク軸の焼き付きが抑制される。
【０００７】
本発明の第２観点に係る圧縮機は、第１観点に係る圧縮機において、表面粗さが０．０３μｍ以下である。
【０００８】
この構成によれば、クランク軸の仕上げ面は極めて滑らかである。したがって、クランク軸とすべり軸受の摺動がより円滑になるので、すべり軸受またはクランク軸の焼き付きがより抑制される。
【０００９】
本発明の第３観点に係る圧縮機は、第１観点または第２観点に係る圧縮機において、
クランク軸がＳ５５Ｃを含む。
【００１０】
この構成によれば、クランク軸の材質は炭層鋼の一種であり高い硬度を有するＳ５５Ｃである。したがって、クランク軸とすべり軸受の摺動がより円滑になるので、すべり軸受またはクランク軸の焼き付きがより抑制される。
【００１１】
本発明の第４観点に係る圧縮機は、第１観点から第３観点のいずれか１つに係る圧縮機において、アルミニウム系合金が、銅、スズ、ケイ素、およびアルミニウム、をすべて含む。
【００１２】
この構成によれば、すべり軸受は銅、スズ、ケイ素、およびアルミニウムをすべて含む合金からなる。したがって、すべり軸受またはクランク軸の焼き付きがより抑制される。好ましくは、アルミニウム系合金の各成分の重量比率は、銅：スズ：ケイ素：アルミニウム＝１％：１２％：３％：８４％である。この重量比率の場合、焼き付きがさらに抑制される。
【００１３】
本発明の第５観点に係る圧縮機は、第１観点から第４観点のいずれか１つに係る圧縮機において、クランク軸と、すべり軸受と、冷媒とを収容する圧力容器と、をさらに備える。冷媒はクランク軸と接触する。
【００１４】
この構成によれば、冷媒がクランク軸と接触する。したがって、すべり軸受およびクランク軸の摺動箇所が冷媒に晒される環境においても、焼き付きが抑制される。
【００１５】
本発明の第６観点に係る圧縮機は、第１観点から第５観点のいずれか１つに係る圧縮機において、潤滑油貯留部と、潤滑油供給機構と、をさらに備える。潤滑油貯留部は、潤滑油を貯留する。潤滑油供給機構は、潤滑油をすべり軸受に供給する。
【００１６】
この構成によれば、すべり軸受およびクランク軸の摺動箇所に潤滑油が供給される。したがって、摺動箇所の焼き付きがより抑制される。
【００１７】
本発明の第７観点に係る製造方法は、冷凍機械用の圧縮機の製造方法である。製造方法は、表面粗さが０．０５μｍ以下である仕上げ面を有するクランク軸を準備するステップと、アルミニウム系合金を含むすべり軸受を準備するステップと、クランク軸とすべり軸受とを互いに摺動するように設置するステップと、を含む。
【００１８】
この方法によれば、クランク軸の仕上げ面は滑らかであるとともに、すべり軸受は摺動を円滑にする材料からなる。したがって、製造される圧縮機において、すべり軸受またはクランク軸の焼き付きが抑制される。
【００１９】
本発明の第８観点に係る製造方法は、第７観点に係る製造方法において、仕上げ面が、精密ショットピーニングによって形成される。
【００２０】
この方法によれば、クランク軸の仕上げ面は精密ショットピーニングによって処理される。したがって、仕上げ面の表面粗さを微細にすることができる。
【００２１】
本発明の第９観点に係る製造方法は、第７観点または第８観点に係る製造方法において、表面粗さが０．０３μｍ以下である。
【００２２】
この方法によれば、クランク軸の仕上げ面の表面粗さは極めて滑らかである。したがって、製造される圧縮機においてクランク軸とすべり軸受の摺動がより円滑になるので、すべり軸受またはクランク軸の焼き付きがより抑制される。
【００２３】
本発明の第１０観点に係る製造方法は、第７観点から第９観点のいずれか１つに係る製造方法において、アルミニウム系合金が、銅、スズ、ケイ素、およびアルミニウム、をすべて含む。
【００２４】
この方法によれば、すべり軸受は銅、スズ、ケイ素、およびアルミニウムをすべて含む合金からなる。したがって、すべり軸受またはクランク軸の焼き付きがより抑制される。好ましくは、アルミニウム系合金の各成分の重量比率は、銅：スズ：ケイ素：アルミニウム＝１％：１２％：３％：８４％である。この重量比率の場合、焼き付きがさらに抑制される。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の第１観点に係る圧縮機によれば、すべり軸受またはクランク軸の焼き付きが抑制される。
【００２６】
本発明の第７観点に係る製造方法によれば、製造される圧縮機において、すべり軸受またはクランク軸の焼き付きが抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態に係る圧縮機１０の断面図である。
【図２】圧縮機１０における第１軸受４１の周辺箇所の構造を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明に係る空気調和装置の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、本発明にかかる空気調和装置の具体的な構成は、下記の実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００２９】
（１）全体構成
図１は、本発明の一実施形態に係る圧縮機１０を示す。圧縮機１０は、空気調和機などの冷凍機械の冷媒回路に搭載されるものであり、低圧ガス冷媒を吸入して圧縮し、高圧ガス冷媒を吐出する。圧縮機１０は、圧力容器１１、モータ２０、クランク軸３０、圧縮要素５０、第１軸受４１、第２軸受４２、第３軸受４３、第１支持部材７０、第２支持部材７９を有する。
【００３０】
（２）詳細構成
（２−１）圧力容器１１
圧力容器１１は、圧縮機１０の構成部品および冷媒を収容するものであり、冷媒の高圧に耐えうる強度を有する。圧力容器１１には、低圧ガス冷媒を吸入する吸入管１５、および高圧ガス冷媒を吐出する吐出管１６が取り付けられている。圧力容器１１の底部には、潤滑油を貯留するための潤滑油貯留部１８が設けられている。
【００３１】
（２−２）モータ２０
モータ２０は、電力の供給を受けて、圧縮要素５０のための動力を発生させるものである。モータ２０は、ステータ２１とロータ２２を有する。ステータ２１は、圧力容器１１に直接的または間接的に固定されている。ロータ２２は、ステータ２１と磁気的な相互作用を行うことによって、回転することができる。
【００３２】
（２−３）クランク軸３０
クランク軸３０は、モータ２０が発生させた動力を圧縮要素５０に伝達するものである。クランク軸３０はロータ２２に固定されており、ロータ２２と共に回転する。クランク軸３０は、主軸部３１と偏心部３２を有する。主軸部３１は、クランク軸３０の回転軸線を中心とする円柱の形状を有する。偏心部３２は、クランク軸３０の回転軸線に対して偏心している。クランク軸３０は、圧力容器１１の内部に充満するガス冷媒と接触している。
【００３３】
クランク軸３０には潤滑油供給機構３４が設けられている。潤滑油供給機構３４は、潤滑油を圧縮機１０の各部へ供給するものである。潤滑油供給機構３４は、潤滑油汲み上げ機構３５および潤滑油供給通路３６を含む。
【００３４】
潤滑油汲み上げ機構３５は、クランク軸３０の下部に設けられている。潤滑油汲み上げ機構３５は、潤滑油貯留部１８から潤滑油を汲み上げるための機構である。潤滑油汲み上げ機構３５は、汲み上げ動作のためにクランク軸３０の回転を利用する。
【００３５】
潤滑油供給通路３６は、クランク軸３０の内部に形成されている。潤滑油汲み上げ機構３５によって汲み上げられた潤滑油は、潤滑油供給通路３６を通って上昇する。その後、潤滑油は、圧縮要素５０、第１軸受４１、第２軸受４２、第３軸受４３へ供給され、これらの摺動箇所を潤滑する。最後に、潤滑油はクランク軸３０の表面やその他の経路に沿って下降し、潤滑油貯留部１８へ戻る。
【００３６】
（２−４）圧縮要素５０
圧縮要素５０は、ガス冷媒を圧縮する機構である。圧縮要素５０は、固定スクロール５１および可動スクロール５２を有する。固定スクロール５１は圧力容器１１に固定されている。可動スクロール５２は固定スクロールに対して公転可能である。固定スクロール５１と可動スクロール５２によって圧縮室５３が規定されている。可動スクロール５２が公転運動をすることによって、圧縮室５３の容積が変動し、ガス冷媒が圧縮される。圧縮工程を経た高圧ガス冷媒は、圧縮要素５０から吐出され、最後には吐出管１６から圧力容器１１の外へ吐出される。
【００３７】
（２−５）第１軸受４１、第１支持部材７０
第１軸受４１は、主軸部３１を軸支するすべり軸受である。第１軸受４１は、第１支持部材７０によって支持されている。第１支持部材７０は、圧力容器１１に直接的または間接的に固定されている。第１支持部材７０は、固定スクロール５１を直接的または間接的に支持する。
【００３８】
（２−６）第２軸受４２、第２支持部材７９
第２軸受４２もまた、主軸部３１を軸支するすべり軸受である。第２軸受４２は、第２支持部材７９によって支持されている。第２支持部材７９は、圧力容器１１に直接的または間接的に固定されている。
【００３９】
（２−７）第３軸受４３
第３軸受４３は、偏心部３２を軸支するすべり軸受である。第３軸受４３は、可動スクロール５２に設置されている。偏心部３２が第３軸受４３と摺動しながら偏心回転することによって、可動スクロール５２は公転運動をすることができる。
【００４０】
（３）軸支構造
図２は、圧縮機１０における第１軸受４１の周辺箇所の構造を示す。クランク軸３０の表面には滑らかな仕上げ面３９が設けられている。クランク軸３０の回転時には、仕上げ面３９が第１軸受４１と摺動する。
【００４１】
クランク軸３０の材質は、炭素鋼の一種であり高い硬度を有するＳ５５Ｃを含む。
【００４２】
クランク軸３０の仕上げ面３９は、０．０５μｍ以下の表面粗さＲａを持つように形成されている。表面粗さＲａが０．０３μｍ以下であればより好適である。
【００４３】
第１軸受４１の材質は、アルミニウム系合金を含む。好ましくは、当該アルミニウム合金は、銅、スズ、ケイ素、およびアルミニウムをすべて含む。好ましくは、アルミニウム系合金の各成分の重量比率は、銅：スズ：ケイ素：アルミニウム＝１％：１２％：３％：８４％である。
【００４４】
第２軸受４２および第３軸受４３の軸支構造もまた、上述した第１軸受４１の軸支構造と同じ条件を達成するように形成されている。
【００４５】
（４）製造方法
本発明に係る圧縮機１０は、以下のステップからなる製造方法により製造される。
【００４６】
（４−１）クランク軸３０の準備ステップ
クランク軸３０が準備される。クランク軸３０の仕上げ面３９は、０．０５μｍ以下の表面粗さＲａを持つように形成される。表面粗さＲａが０．０３μｍ以下であればより好適である。仕上げ面３９は、精密ショットピーニングによって形成される。
【００４７】
（４−２）第１軸受４１、第２軸受４２、第３軸受４３の準備ステップ
第１軸受４１、第２軸受４２、第３軸受４３が準備される。これらの軸受はすべり軸受であり、その材質はアルミニウム系合金を含む。好ましくは、当該アルミニウム合金は、銅、スズ、ケイ素、およびアルミニウムをすべて含む。好ましくは、アルミニウム系合金の各成分の重量比率は、銅：スズ：ケイ素：アルミニウム＝１％：１２％：３％：８４％である。
【００４８】
（４−３）軸支構造の組み立てステップ
準備したクランク軸３０が、第１軸受４１、第２軸受４２、第３軸受４３のそれぞれと互いに摺動するように設置される。
【００４９】
（５）特徴
（５−１）
クランク軸３０の仕上げ面３９の表面粗さＲａは０．０５μｍ以下である。第１軸受４１、第２軸受４２、第３軸受４３は、アルミニウム系合金を含むすべり軸受である。この構成によれば、クランク軸３０の仕上げ面３９は滑らかであるとともに、第１軸受４１、第２軸受４２、第３軸受４３は、摺動を円滑にする材料からなる。したがって、第１軸受４１、第２軸受４２、または第３軸受４３とクランク軸３０とが互いに摺動する箇所における焼き付きが抑制される。
【００５０】
（５−２）
クランク軸３０の仕上げ面３９の表面粗さＲａを０．０３μｍ以下としてもよい。この構成によれば、クランク軸３０の仕上げ面３９は極めて滑らかである。したがって、クランク軸３０と第１軸受４１、第２軸受４２、第３軸受４３の摺動がより円滑になるので、第１軸受４１、第２軸受４２、または第３軸受４３とクランク軸３０とが互いに摺動する箇所における焼き付きがより抑制される。
【００５１】
（５−３）
クランク軸３０の材質は炭層鋼の一種であり高い硬度を有するＳ５５Ｃである。したがって、クランク軸３０と第１軸受４１、第２軸受４２、第３軸受４３の摺動がより円滑になるので、第１軸受４１、第２軸受４２、または第３軸受４３とクランク軸３０とが互いに摺動する箇所における焼き付きがより抑制される。
【００５２】
（５−４）
第１軸受４１、第２軸受４２、第３軸受４３の材料は、銅、スズ、ケイ素、およびアルミニウムをすべて含む合金である。したがって、第１軸受４１、第２軸受４２、または第３軸受４３とクランク軸３０とが互いに摺動する箇所における焼き付きがより抑制される。アルミニウム系合金の各成分の重量比率が、銅：スズ：ケイ素：アルミニウム＝１％：１２％：３％：８４％である場合には、焼き付きがさらに抑制される。
【００５３】
（５−５）
圧力容器１１の内部空間において、冷媒がクランク軸３０と接触する。したがって、第１軸受４１、第２軸受４２、第３軸受４３およびクランク軸３０の摺動箇所が冷媒に晒される環境においても、焼き付きが抑制される。
【００５４】
（５−６）
潤滑油供給機構３４が、潤滑油を第１軸受４１、第２軸受４２、第３軸受４３へ供給する。この構成によれば、第１軸受４１、第２軸受４２、第３軸受４３およびクランク軸３０の摺動箇所に潤滑油が供給される。したがって、摺動箇所の焼き付きがより抑制される。
【００５５】
（５−７）
本発明に係る製造方法によれば、クランク軸３０の仕上げ面３９は精密ショットピーニングによって処理される。したがって、仕上げ面３９の表面粗さＲａを微細にすることができる。
【００５６】
（６）変形例
上記実施形態では、第１軸受４１、第２軸受４２、第３軸受４３のすべてが「（３）軸支構造」のセクションで前述した条件を達成するように形成されている。これに代えて、第１軸受４１、第２軸受４２、第３軸受４３の一部が当該条件を達成するように形成されてもよい。
【符号の説明】
【００５７】
１０      圧縮機
１１      圧力容器
１５      吸入管
１６      吐出管
１８      潤滑油貯留部
２０      モータ
２１      ステータ
２２      ロータ
３０      クランク軸
３１      主軸部
３２      偏心部
３４      潤滑油供給機構
３５      潤滑油汲み上げ機構
３６      潤滑油供給通路
３９      仕上げ面
４１      第１軸受
４２      第２軸受
４３      第３軸受
５０      圧縮要素
５１      固定スクロール
５２      可動スクロール
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５８】
【特許文献１】特開２０１１−１８５４号公報
【図１】
0006805556.tif 000002
【図２】
0006805556.tif 000003