特許第6805556号(P6805556)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6805556
(24)【登録日】2020年12月8日
(45)【発行日】2020年12月23日
(54)【発明の名称】すべり軸受を有する圧縮機
(51)【国際特許分類】
   F04C 29/00 20060101AFI20201214BHJP
   F04C 18/02 20060101ALI20201214BHJP
   F04B 39/00 20060101ALI20201214BHJP
   F16C 3/06 20060101ALI20201214BHJP
   F16C 9/02 20060101ALI20201214BHJP
   F16C 17/02 20060101ALI20201214BHJP
【FI】
   F04C29/00 H
   F04C18/02 311Y
   F04C18/02 311M
   F04C29/00 B
   F04C29/00 D
   F04C29/00 U
   F04B39/00 103H
   F04B39/00 103R
   F04B39/00 A
   F16C3/06
   F16C9/02
   F16C17/02 Z
【請求項の数】4
【全頁数】9
(21)【出願番号】特願2016-113384(P2016-113384)
(22)【出願日】2016年6月7日
(65)【公開番号】特開2017-218951(P2017-218951A)
(43)【公開日】2017年12月14日
【審査請求日】2019年4月9日
(73)【特許権者】
【識別番号】000002853
【氏名又は名称】ダイキン工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000202
【氏名又は名称】新樹グローバル・アイピー特許業務法人
(72)【発明者】
【氏名】古垣 孝志
(72)【発明者】
【氏名】田中 勝
【審査官】 岸 智章
(56)【参考文献】
【文献】 特開2010−084551(JP,A)
【文献】 特開2005−083339(JP,A)
【文献】 特開2015−200339(JP,A)
【文献】 特開2013−204809(JP,A)
【文献】 特開平08−013072(JP,A)
【文献】 特開2008−082414(JP,A)
【文献】 特開2000−080991(JP,A)
【文献】 特開2000−080992(JP,A)
【文献】 特表2011−506855(JP,A)
【文献】 特開2011−169259(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
F04C 18/02
F04C 29/00
F04B 39/00
F16C 3/06
F16C 9/02
F16C 17/02
(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、
請求項または請求項に記載の製造方法。
【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
図2