| 【発明の名称】 |
ロータリ圧縮機 |
| 【発明者】 |
【氏名】中西 博志
【氏名】江住 元隆
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| 【要約】 |
【課題】Ｒ２２冷媒，Ｒ１３４ａ冷媒及びＲ４１０Ａ代替冷媒用のロータリ圧縮機において耐摩耗性に優れた摺動材を提供する。
【解決手段】シリンダ３０と前記シリンダ３０内をクランクシャフト８によって偏心回転するローラ３１と、前記シリンダ３０内壁面に形成された圧縮機に収容されて前記シリンダ３０内壁面に対して進退するとともに、その一端が前記ローラ３１外周面３３に摺接するベーン３２が、粉末ハイス５０％以上の焼結材で、前記ローラ３１が普通鋳鉄に合金添加した連鋳鉄で、前記シリンダ３０がパーライト量１０％以上の共晶黒鉛鋳鉄または金型共晶黒鉛鋳鉄からなる部材で構成する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 シリンダとクランクシャフトにより前記シリンダ内で偏心して回転するローラと、前記シリンダに半径方向に形成した溝に出没可能に挿入された前記ローラと摺接するベーンとを備えたロータリ圧縮機において、前記ベーンが高速度鋼の焼結材で焼入れ焼戻しされ、前記ローラが普通鋳鉄にクロム（Ｃｒ）が０．０７％以上０．２０％以下、モリブデン（Ｍｏ）が０．２０％以上０．４０％以下、銅（Ｃｕ）が０．４０％以上０．８０％以下、ボロン（Ｂ）が０．１０％以下で、硬さがＨＲＣ４５以上５５以下の連鋳棒とし、前記シリンダが、金型共晶黒鉛鋳鉄または砂型共晶黒鉛鋳鉄でパーライト量１０％以上からなる部品で構成されたことを特徴とするロータリ圧縮機。
【請求項２】 前記ベーンが、ＳＫＨ５１の粉末ハイス５０％以上の焼結材で焼入れ焼戻しされた材料からなる部品で構成されたことを特徴とする請求項１に記載のロータリ圧縮機。
【請求項３】 前記シリンダが、ＦＣ２００〜ＦＣ３００相当の金型共晶黒鉛鋳鉄で、黒鉛形状がＡＳＴＭ分類法による“Ｄ”型で、黒鉛サイズがＡＳＴＭ分類法によるＮｏ．６〜８で、チタン（Ｔｉ）量０．１０％以上０．１３％以下で、基地中のパーライト量が１０％以上からなる材料で構成されたことを特徴とする請求項１に記載のロータリ圧縮機。
【請求項４】 前記シリンダが、ＦＣ２００〜ＦＣ３００相当の砂型共晶黒鉛鋳鉄で、黒鉛形状がＡＳＴＭ分類法による“Ｄ”型で、黒鉛サイズがＡＳＴＭ分類法によるＮｏ．６〜８で、チタン（Ｔｉ）量０．１５％以上０．１９％以下で、球状化剤（Ｆｅ−Ｓｉ−Ｍｇ合金）による球状化処理を行い、マグネシウム（Ｍｇ）量０．０１％以上０．０８％以下で、基地中のパーライト量が１０％以上からなる材料で構成されたことを特徴とする請求項１に記載のロータリ圧縮機。
【請求項５】 前記シリンダが、ＦＣ２００〜ＦＣ３００相当の砂型共晶黒鉛鋳鉄で、黒鉛形状がＡＳＴＭ分類法による“Ｄ”型で、黒鉛サイズがＡＳＴＭ分類法によるＮｏ．６〜８で、炭素（Ｃ）量２．０％以上３．０％以下で、シリコン（Ｓｉ）量３．２％以上４．０％以下で、基地中のパーライト量が１０％以上からなる材料で構成されたことを特徴とする請求項１に記載のロータリ圧縮機。
【請求項６】 冷媒がＨＦＣで、冷凍機油がエステル油であることを特徴とする請求項１から請求項５いずれかに記載のロータリ圧縮機。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ロータリ圧縮機に係わり、特にＲ２２冷媒、Ｒ１３４ａ冷媒及びＲ４１０Ａ代替冷媒用としてＨＦＣ冷媒に好適な圧縮機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図３及び図４は、従来知られたロータリ圧縮機で、シリンダ１１０と、クランクシャフト１０８により前記シリンダ１１０内で偏心して回転するローラ１１３と、前記シリンダ１１０に半径方向に形成した貫通溝１２４に出没可能に挿入された前記ローラ１１３と摺接するベーン１１４とを備えたロータリ圧縮機である。前記ベーン１１４は従来一般に耐摩耗性に優れた特殊鉄系材料に熱処理をして使用しており、また前記ローラ１１３は特殊合金鋳鉄、鉄系焼結材を使用している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし近年は、ベーン，ローラ，シリンダの摺動条件が厳しくなり、またＲ２２代替冷媒に変わる中で、より耐摩耗性のよい材料組合せが要求されるようになってきた。従来のベーンのような特殊鋼（ＳＫＨ５１も含む），特殊鋳物，鉄系焼結材のような単独では耐摩耗性が不十分である。また、従来のローラのような特殊鋳物，鉄系焼結材のような単独でも耐摩耗性は不十分である。また、従来のシリンダのような共晶黒鉛鋳鉄、またはねずみ鋳鉄、または焼結鉄での単独でも耐摩耗性は不十分である。本発明は、このような従来技術の問題点を解消することにあり、構成部品のうち特にローラ，ベーン，シリンダ等の摩擦摺動部品の全般にわたり、それ自身が優れた耐摩耗性を有し、かつ厳しい境界潤滑条件に耐えるような材料が組み合わされたロータリ圧縮機を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するために、シリンダとクランクシャフトにより前記シリンダ内で偏心して回転するローラと、前記シリンダに半径方向に形成した溝に出没可能に挿入され前記ローラと摺接するベーンとを備えたロータリ圧縮機において前記ベーンが焼結ハイス材で焼入れ焼戻しを行い、かつ前記ローラが連鋳棒とし、かつ前記シリンダが金型共晶黒鉛鋳鉄または砂型共晶黒鉛鋳鉄でパーライト率１０％以上なる部品で組み合わせることで、前記ベーン，ローラ，シリンダの耐摩耗性を向上させたことを特徴とするものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】請求項１に記載の発明は、ローラを普通鋳鉄にクロム（Ｃｒ），モリブデン（Ｍｏ），銅（Ｃｕ），ボロン（Ｂ）を添加した連鋳棒とした材料である。
【０００６】請求項２に記載の発明は、ベーンを前記ＳＫＨ５１の粉末ハイス５０％以上の材料とし、ローラを前記連鋳棒とした材料である。
【０００７】請求項３に記載の発明は、シリンダをチタン（Ｔｉ）量０．１０％以上０．１３％以下とし、パーライト量１０％以上とした金型共晶黒鉛鋳鉄で、ベーンを前記ＳＫＨ５１の粉末ハイス５０％以上の材料とし、ローラを前記連鋳棒とした材料である。
【０００８】請求項４に記載の発明は、シリンダをチタン（Ｔｉ）量０．１５％以上０．１９％以下で、球状化処理にてマグネシウム（Ｍｇ）量を０．０１％以上０．０８％以下とし、パーライト量１０％以上とした砂型共晶黒鉛鋳鉄で、ベーンを前記ＳＫＨ５１の粉末ハイス５０％以上の材料とし、ローラを前記連鋳棒とした材料である。
【０００９】請求項５に記載の発明は、シリンダを炭素（Ｃ）量２．０％以上３．０％以下でシリコン（Ｓｉ）量３．２％以上４．０％以下で、パーライト量１０％以上の砂型共晶黒鉛鋳鉄で、ベーンを前記ＳＫＨ５１の粉末ハイス５０％以上の材料とし、ローラを前記連鋳棒とした材料である。
【００１０】請求項６に記載の発明は、冷媒がＨＦＣで、冷凍機油がエステル油であることを特徴とする請求項１から請求項５に記載のロータリ圧縮機である。
【００１１】特に代替冷媒Ｒ４１０Ａにおける圧縮機では、現行冷媒より高負荷条件になるため、上記優れた耐摩耗性を有する材料を組み合わせることにより信頼性の高い圧縮機が実現できる。
【００１２】
【実施例】以下本発明のいくつかの実施例について説明する。
【００１３】図１は本発明の圧縮機の１実施例の縦断面図であり、図２はその横断面図である。密閉容器１内部に電動機部２と圧縮機構部３が配され、電動機部２に直結されたクランクシャフト８は上軸受け９と下軸受け１１に支持されている。シリンダ３０内にローラ３１が配され、クランクシャフト８と偏心部に貫入され、遊星運動を行う。
【００１４】シリンダ３０の貫通溝２４に挿入されたベーン３２はスプリング１５及び背圧（吐出圧）によりローラ３１に押しつけられたシリンダ３０を吸入室１６と圧縮室１７に分割する。シリンダ３０には吸入孔５があけられ、吸入管４を介してアキュムレータ（図示せず）とつながっている。
【００１５】この構成による作用を説明する。電動機部２によりクランクシャフト８駆動され、ローラ３１の遊星運動（図２で左回転）により吸入管４より吸入孔５を経て、吸入室１６へＨＦＣなどの冷媒ガスが吸入され、圧縮機１７で圧力が上げられ吐出切り欠き１９を経て、吐出孔６より密閉容器１内へ吐出される。この時、吸入室１６と圧縮機１７を仕切るベーン３２はスプリング１５とベーン背部にかかる圧力でローラ３１の外周に押しつけられた接点で摺動しながら運動する。この摺動点の潤滑油は主として、吸入ガスに混合してきたオイルにより潤滑される。吸入管４に入ってくる吸入ガスには冷媒ガスとともに、冷凍サイクルを循環する。冷凍機油２３はわずかながら含まれているが、このレベルの量では金属接触に近い境界潤滑条件となり、特に冷媒に摺動性が望めないＨＦＣでは厳しい摺動条件となる。
【００１６】ベーン３２の材質として粉末ハイスの焼結材で焼入れ焼戻しされたものを使用し、貫通部２４内で往復運動を行う。往復運動であるため、前記シリンダ３０の貫通溝２４とベーンのサイドは油膜が生じにくく、厳しい摺動条件となる。また前記ベーン３２の先端と前記ローラ３１の外周面３３は前述したように油の少ない境界潤滑状態となっている。こういった状況の中で、前記ローラ３１が普通鋳鉄にクロム（Ｃｒ），モリブデン（Ｍｏ），銅（Ｃｕ），ボロン（Ｂ）を添加した合金鋳鉄の連鋳棒であり、焼入れ焼戻し材でありマルテンサイト基地の中にステダイト（リンの化合物）及びボロンの炭化物が分散しているため非常に耐摩耗性に優れ、前記シリンダ３０の基地中にパーライトを１０％以上含ませることにより、ベーンとシリンダ、ベーンとローラの間の耐摩耗性が向上し信頼性の高い圧縮機が実現できる。
【００１７】前記ベーン３２が、ＳＫＨ５１の焼結材で粉末ハイス５０％以上からなる材料で、前記ローラ３１が合金鋳鉄の連鋳棒で、かつ前記シリンダが砂型黒鉛鋳鉄で、球状化剤（Ｆｅ−Ｓｉ−Ｍｇ合金）にて球状化処理を行い、過冷黒鉛（ＡＳＴＭ黒鉛分類Ｄ型）が晶出しやすくし、さらにチタン（Ｔｉ）を添加することによってパーライトを２０％程度含んだものは、耐摩耗性は非常によくなる。以上のことから、信頼性の高い圧縮機が実現できる。
【００１８】前記ベーン３２が、ＳＫＨ５１の焼結材で粉末ハイス５０％以上からなる材料で、前記ローラ３１が合金鋳鉄の連鋳棒で、かつ前記シリンダが金型共晶黒鉛鋳鉄でチタンを添加することによってパーライトを２０％程度含んだものは、共晶セルの大きさも大きく、かつ前記共晶セルの境界上に網目状にパーライトを分布させ、パーライトの部分で前記ベーン３２の側面を受けるため、耐摩耗性は非常によくなる。以上のことから、信頼性の高い圧縮機が実現できる。
【００１９】前記ベーン３２が、ＳＫＨ５１の焼結材で粉末ハイス５０％以上からなる材料で、ローラ３１が前記合金鋳鉄の連鋳棒で、かつ前記シリンダが低炭素（Ｃ量２．０％〜３．０％）高シリコン（Ｓｉ量３．２％〜４．０％）砂型共晶黒鉛鋳鉄でパーライトを２０％程度含んだものは、基地中のシリコフェライトの影響で硬度も高く、耐摩耗性に対し非常に優れた材料となる。
【００２０】
【発明の効果】前記ベーン３２が、高速度鋼の焼結材とし、前記ローラ３１が焼き入れ焼き戻し材の合金鋳鉄連鋳棒とし、前記シリンダ３０が、金型共晶黒鉛鋳鉄または砂型共晶黒鉛鋳鉄でパーライト量１０％以上からなる部品で構成されたことを特徴とするロータリ圧縮機を運転すると、前記ローラに耐摩耗性の優れたステダイト及び炭化物が存在することによって、非常に耐磨耗性の優れたベーンとローラの組み合わせとなり、信頼性の高いロータリ圧縮機となる。
【００２１】また、パーライト量が１０％以上の金型共晶黒鉛鋳鉄又は砂型共晶黒鉛鋳鉄のシリンダとベーンの組み合わせでも、共晶黒鉛鋳鉄のパーライトの網目状の分布もしくは基地中の硬質なシリコフェライトによって耐磨耗性が非常に良くなる。以上のような理由により、Ｒ２２代替冷媒ＨＦＣにおいても耐摩耗性の優れた、信頼性の高いロータリ圧縮機となる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５８２１
【氏名又は名称】松下電器産業株式会社
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| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）６月３０日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】滝本 智之 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開平１１−１３６６６ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）１月１９日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−１７３４１７ |
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