(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機(１１),凝縮器(１３),膨張装置(１４),蒸発器(１５)を順次配管(１６a〜１６f)で接続した冷凍回路に、冷媒としてハイドロフルオロカーボンまたはハイドロカーボンを循環させ、潤滑油として４０℃における動粘度が３０〜１００センチストークスを有するポリビニルエーテル油を用いる冷凍システムにおいて、
上記圧縮機(１１)のクランクシャフトを支承する軸受(１)は、裏金(３)と、この裏金(３)の内周面に形成された青銅層(４)と、この青銅層(４)の内周面に形成されて上記クランクシャフトに摺接する２５０℃以上の融点を有する樹脂層(５)を備えたことを特徴とする冷凍システム。
【請求項２】
冷媒としてハイドロフルオロカーボンまたはハイドロカーボンを循環させ、潤滑油として４０℃における動粘度が３０〜１００センチストークスを有するポリビニルエーテル油を用いる冷凍システムの圧縮機において、
上記圧縮機(１１)のクランクシャフトを支承する軸受(１)が、裏金(３)と、この裏金(３)の内周面に形成された青銅層(４)と、この青銅層(４)の内周面に形成されて上記クランクシャフトに摺接する２５０℃以上の融点を有する樹脂層(５)を備えたことを特徴とする圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍回路にハイドロフルオロカーボンまたはハイドロカーボンを冷媒として循環させ、潤滑油としてポリビニルエーテル油を用いる冷媒システムおよび圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、冷凍回路は、図２に示すように、圧縮機１１,冷暖房を切り換える四路切換弁１２,凝縮器１３,膨張装置としてのキャピラリチューブ１４,蒸発器１５を順次配管１６a〜１６fで接続してなる。
そして、軸受部の摺動特性を改善した圧縮機１１として、例えば図３に示すようなものが知られている(特開平４−１５３５８６号公報,特開平６−３３８８７号公報)。この圧縮機１１は、図３(Ａ)に示すように、密閉ケース２１内の上部にモータ２２を、下部に上下端を軸受２４,２５で密閉されたシリンダ２３を夫々収容するとともに、上記軸受２４,２５で支承され、かつ上記モータ２２で駆動されるクランクシャフト２６の下部に偏心固定されたローラ２７を上記シリンダ２３内に嵌装してなり、ローラ２７で圧縮された冷媒ガスを、マフラ２８内の吐出弁２９を経て配管１６a(図２参照)に吐出するようになっている。密閉ケース２１内の底部には、冷媒に混ぜられて配管１６a〜１６fを循環せしめられる鉱油,エステル油などの潤滑油３０が溜められ、クランクシャフト２６の摺動部等が潤滑される。
【０００３】
上記圧縮機１１の軸受２４,２５の内周には、図３(Ｂ)に示すように、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)と鉛を含浸させた青銅ブッシュ３１が圧入される一方、この青銅ブッシュ３１に摺接するクランクシャフト２６の外周には、窒化処理または高周波焼き入れを施して、摺動部の耐摩耗性を向上させている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
さて、冷凍回路を循環させられる冷媒には、特定フロンといわれるクロロフルオロカーボン(CFC)があったが、成層圏で光分解して生じる塩素がオゾン層を破壊するため、その生産は既に全廃されており、塩素の一部を水素で置換していることでオゾン層を破壊しにくいハイドロクロロフルオロカーボン(HCFC)で代替されている。さらには、塩素を含まないことでオゾン層を破壊しないハイドロフルオロカーボン(HFC),ハイドロカーボン(HC)の使用が最終目標とされている。
図３で述べた圧縮機１１の使用冷媒は、明確な記載はないが、技術の現況から見て塩素を含むＨＣＦＣと考えられる。そして、この冷媒は、塩素を含むのでＣＦＣの場合と同じく圧縮機１１内の底部に溜まった潤滑油３０が減少したり、冷媒による希釈のため潤滑油の濃度が下がったり、または運転条件によっては負荷の高い状態になった場合でも、冷媒中の塩素によるいわゆる極圧効果があるので、上記青銅ブッシュ３１を用いても、摺接するクランクシャフト２６との間で焼き付きが生じる虞れはなかった。
しかし、最終目標とされる塩素を含まないＨＦＣあるいはＨＣを冷媒として使用する場合は、この極圧効果が期待できない。さらに、ＨＦＣを使用する場合、一般の冷凍システムにおいては、これと相溶する潤滑油を使用しなければならず、その従来例としては、例えば、ポリアルキレングリコール油(特開平１−２５９０９,特開平１−２６９０９４,特開平１−２５９０９５,特開平２−５０２３８５各号公報)、ポリオールエステル油(特開平３−５０５６０２,特開平３−１２８９９１,特開平３−８８８９２,特開平３−２００８９６各号公報)、カーボネート油(特開平３−２４７６９５号公報)、フッ素油(特開平３−２２０２９６号公報)、ポリビニルエーテル油(特開平６−１２８５７８号公報)などがある。
【０００５】
しかし、ポリアルキレングリコール油は、電気特性が低いため、モータを内蔵した圧縮機には使用できない。ポリオールエステル油,カーボネート油は、油の加水分解,工程副資材の影響によるキャピラリチューブの詰まりの発生があり、フッ素油は、高価であるうえ、アルミ摺動材が腐食するため使用できないといった問題がある。
また、上記いずれの潤滑油も、鉱油ほどの極圧粘度を有していないため、潤滑性が劣る。
よって、アルミ合金,アルミ複合材,鉄系焼結材,青銅材のブッシュ３０とクランクシャフト２６が焼き付く虞れがあり、耐摩耗性もさることながら、潤滑油として使用が可能なポリビニルエーテル油に対する焼き付きを起こさない軸受材料の選定が必須となる。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、塩素を含まないハイドロフルオロカーボンまたはハイドロカーボンを冷媒に,ポリビニルエーテル油を潤滑油に用いても、クランクシャフトとの焼き付きを生じることのない軸受を備えた信頼性の高い圧縮機ならびにこの圧縮機を含む冷凍システムを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、圧縮機,凝縮器,膨張装置,蒸発器を順次配管で接続した冷凍回路に、冷媒としてハイドロフルオロカーボンまたはハイドロカーボンを循環させ、潤滑油として４０℃における動粘度が３０〜１００センチストークスを有するポリビニルエーテル油を用いる冷凍システムにおいて、上記圧縮機のクランクシャフトを支承する軸受は、裏金と、この裏金の内周面に形成された青銅層と、この青銅層の内周面に形成されて上記クランクシャフトに摺接する２５０℃以上の融点を有する樹脂層を備えたことを特徴とする。
【０００８】
冷媒であるハイドロフルオロカーボン(HFC)またはハイドロカーボン(HC)は、塩素を含有しないため、潤滑油不足を補完する極圧効果が期待できない。発明者らは、上記冷媒とポリビニルエーテル油の潤滑油の混合流体を冷凍回路に循環させつつ軸受材料について鋭意研究を重ね、その結果、上記構成の軸受が最適であることを見出した。即ち、軸受の裏金は、クランクシャフトを支承するに十分な強度を有し、裏金の内周の青銅層は、裏金と最内周の樹脂層との密着性を向上させ、最内周の樹脂層は、融点が２５０℃以上と高い耐熱性を有する。従って、圧縮機内の潤滑油が不足し、塩素による極圧効果が期待できない場合でも、クランクシャフトが軸受に焼き付くことがなく、圧縮機ひいては冷凍システムの信頼性を高めることができる。
【０００９】
請求項２の発明に係る圧縮機は、クランクシャフトを支承する軸受が、裏金と、この裏金の内周面に形成された青銅層と、この青銅層の内周面に形成されて上記クランクシャフトに摺接する２５０℃以上の融点を有する樹脂層を備えたことを特徴とする。
この圧縮機の軸受も、それを構成する裏金,青銅層,樹脂層が既述のとおり作用するので、圧縮機内の潤滑油が多少不足した場合でも、クランクシャフトが軸受に焼き付くことがなく、圧縮機の信頼性を高めることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
図１は、請求項２に記載の圧縮機の軸受１の一例を示す断面図であり、この圧縮機は、上記軸受１が異なる点およびこの軸受で支承されるクランクシャフトの外周に窒化処理または高周波焼き入れが施されていない点を除いて図３で述べたものと略同じ構造なので、同じ部材については説明を省略する。
上記圧縮機は、図２で述べた冷凍回路の圧縮機１１として用いられ、冷媒としてのハイドロフルオロカーボン(HFC)またはハイドロカーボン(HC)と,潤滑油としての４０℃における動粘度が３０〜１００センチストークス(cＳt)を有するポリビニルエーテル油との混合流体を上記冷凍回路に循環させて、請求項１の冷凍システムを構成している。
【００１１】
上記軸受１は、図１に示すように、軸受の中心穴１aにブッシュ２を圧入してなり、このブッシュ２は、最外周の圧延鋼板からなる円筒状の裏金３と、この裏金３の内周面に形成された青銅層４と、この青銅層４の内周面に形成されてクランクシャフト(図３(Ａ)の２６参照)に摺接する２５０℃以上の融点を有する樹脂層５で構成される。
上記樹脂層５は、冷媒がＨＦＣまたはＨＣなので、塩素による極圧効果が期待できないため、摩擦熱で変形,溶融して摺接するクランクシャフトに焼き付くのを防止するため高融点のプラスティックを用いており、例えばポリテトラフルオロエチレン(PTFE),ＴＦＥ(テトラフルオロエチレン)-エチレン共重合体,ＴＦＥ-ヘキサフルオロプロピレン共重合体,ＴＦＥ-ペルフルオロアルキルビニルエーテル共重合体,ＴＦＥ-ヘキサフルオロプロピレン-ペルフルオロアルキルビニルエーテル共重合体,ポリフェニレンサルファイド(PPS),ポリフェニレンオキシド(PPO),ポリエーテルエーテルケトン(PEEK),ポリアミド(PA),ポリイミド(PI),ポリアミドイミド(PAI)などがあるが、ＰＴＦＥ,ＰＥＥＫ,ＰＡＩなどが好適である。
【００１２】
また、上記樹脂に副材料として、ガラス繊維,炭素繊維,グラファイト,ワラストナイト,タルク,炭酸カルシウム,硫酸カルシウム,クレー,マイカ,カオリン,二硫化モリブデン,酸化アンチモン,ステアリン,ＰＴＦＥなどを充填してもよい。また、上記青銅層４は、内周側の樹脂層５と外周側の裏金３との密着性を向上させ、上記裏金３は、クランクシャフトからの荷重を支えるものである。
なお、上記ブッシュ２は、先端の小径部が隙間をあけて内嵌し,後方の大径部へ移行する段部が端面に当接するアーバを用い、小型プレスによって軸受１の中心穴１aに圧入される。
【００１３】
上記構成の圧縮機１１は、図２の冷凍回路において次のように作用する。
冷媒であるハイドロフルオロカーボン(HFC)またはハイドロカーボン(HC)と,潤滑油であるポリビニルエーテル油との混合流体は、圧縮機１１で圧縮されて高温高圧のガスとなって配管１６aに吐出され、配管１６bを経て凝縮器１３で放熱しつつ凝縮して液となり、次いで配管１６cを経てキャピラリチューブ１４で断熱膨張し、さらに配管１６dを経て蒸発器１５で吸熱しつつ蒸発して低温低圧のガスとなった後、配管１６e,１６fを経て圧縮機１１に戻る。
いま、何らかの原因で圧縮機１１内の底部に溜まった潤滑油(図３(Ａ)の３０参照)が減少すると、塩素を含有しない上記冷媒は、潤滑油不足を補完する極圧効果を発揮できないから、圧縮機１１のクランクシャフト(図３(Ａ)の２６参照)を支承する軸受１は、摩擦熱のため加熱,昇温する。
しかし、軸受１の中心穴１aに圧入されたブッシュ２は、クランクシャフトの支承に耐える強度をもつ裏金３と、この裏金３に樹脂層５を密着させる青銅層４と、融点２５０℃以上の樹脂層５とからなるので、摩擦熱で変形,溶融してクランクシャフトに焼き付くことはなく、圧縮機１１ひいてはこの圧縮機を含む冷凍システムの信頼性を高めることができる。
【００１４】
また、上記冷凍回路の他の機器を除いた圧縮機１１自体も、軸受が上述と同じ構成であるので、圧縮機内の潤滑油が多少不足した場合でも、クランクシャフトが軸受に焼き付くことがなく、圧縮機の信頼性を高めることができるのはいうまでもない。
【００１５】
上記実施の形態では、軸受１の中心穴１aに裏金３,青銅層４,樹脂層３をもつブッシュ２を圧入するようにしたが、裏金を中心穴の内周面で兼用させて、青銅層と樹脂層のみからなるリングを圧入するようにもできる。
また、樹脂層の材料は、融点が２５０℃以上であれば、実施の形態のポリテトラフルオロエチレン(PTFE),ポリエーテルエーテルケトン(PEEK),ポリアミドイミド(PAI)に限られない。
【００１６】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、請求項１の発明は、圧縮機,凝縮器,膨張装置,蒸発器を順次配管で接続した冷凍回路に、冷媒としてハイドロフルオロカーボンまたはハイドロカーボンを循環させ、潤滑油としてポリビニルエーテル油を用いる冷凍システムにおいて、上記圧縮機のクランクシャフトを支承する軸受が、裏金と、この裏金の内周面に形成された青銅層と、この青銅層の内周面に形成されて上記クランクシャフトに摺接する２５０℃以上の融点を有する樹脂層を備えているので、極圧効果がない上記冷媒を用いていて圧縮機内の潤滑油が不足した場合でも、摩擦熱で軸受が変形,溶融しないから、軸受にクランクシャフトが焼き付くことがなく、圧縮機ひいては冷凍システムの信頼性を高めることができる。
【００１７】
請求項２の発明に係る圧縮機は、クランクシャフトを支承する軸受が、裏金と、この裏金の内周面に形成された青銅層と、この青銅層の内周面に形成されて上記クランクシャフトに摺接する２５０℃以上の融点を有する樹脂層を備えているので、圧縮機内の潤滑油が多少不足した場合でも、摩擦熱で軸受が変形,溶融しないから、軸受にクランクシャフトが焼き付くことがなく、圧縮機の信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の請求項２の圧縮機の軸受の一例を示す断面図である。
【図２】  一般的な冷凍回路を示す図である。
【図３】  軸受部の摺動特性を改善した従来の圧縮機の全体断面図および軸受部の詳細断面図である。
【符号の説明】
１…軸受、１a…中心穴、２…ブッシュ、３…裏金、４…青銅層、
５…樹脂層、１１…圧縮機、１２…四路切換弁、１３…凝縮器、
１４…キャピラリチューブ、１５…蒸発器、１６a〜１６f…配管、
２６…クランクシャフト。
【図１】
0003767067.tif 000002
【図２】
0003767067.tif 000003
【図３】
0003767067.tif 000004