CN101666312B - 密闭式压缩机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种密闭式压缩机，能够提高可靠性，并得到高效率的密闭式压缩机。该密闭式压缩机中，在密闭容器内收纳压缩单元和电动单元，具有由所述电动单元驱动的曲轴，所述压缩单元具有缸体和在该缸体内往复运动的活塞，所述曲轴和所述活塞通过连杆由球节结构连结，所述活塞为以铁为主成分的烧结材料并通过水蒸气处理进行封孔处理，所述密闭式压缩机的特征在于，被进行了所述封孔处理的所述活塞的外周面被磨削加工，并被进行磷酸锰处理。

Description

密闭式压缩机
技术领域
本发明涉及一种用于冰箱、房间用空调等的密闭式压缩机。
背景技术
以往，已知作为具有球节结构的压缩机的活塞的表面处理如专利文献1所记载，通过对以铁为主成分的烧结材料进行水蒸气处理而进行封孔处理的结构。
专利文献1：日本特开2007-154806号公报
但是，在专利文献1中记载的结构中，通过水蒸气处理形成的表面层的硬度高，缺乏初期磨合性。因此，若由水蒸气处理形成的表面层的膜厚薄则会因磨损而引起烧伤。另外，即使在作为与缸体进行滑动的滑动面的活塞外周面的面精度不好的情况下也会产生烧伤。为了避免此现象，必须进行高精度的膜厚和面精度管理。
另外，由于由水蒸气处理形成的表面层的摩擦系数大，所以活塞的往复运动引起的滑动损失变大，因此会出现效率降低和噪音恶化。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而研发的，其目的在于提高可靠性，得到高效率的密闭式压缩机。
为了实现上述目的，本发明提供一种密闭式压缩机，在密闭容器内收纳压缩单元和电动单元，具有由所述电动单元驱动的曲轴，所述压缩单元具有缸体和在该缸体内往复运动的活塞，所述曲轴和所述活塞通过连杆由球节结构连结，所述活塞为以铁为主成分的烧结材料并通过水蒸气处理进行封孔处理，所述密闭式压缩机的特征在于，被进行了所述封孔处理的所述活塞的外周面被磨削加工，并被进行磷酸锰处理。
另外，本发明特征在于，所述活塞的通过所述磷酸锰处理形成的表面层的膜厚为4μm以下。
另外，本发明特征在于，所述活塞的作为与所述缸体进行滑动的滑动面的所述外周面的所述磷酸锰处理前的表面粗糙度为1.6μm以下，所述磷酸锰处理后的表面粗糙度为5μm以下。
另外，本发明特征在于，所述活塞的通过所述磷酸锰处理形成的表面层的硬度比所述活塞的内部的硬度低。
根据本发明，能够提高可靠性，得到高效率的密闭式压缩机。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的压缩单元的组装状态的立体图。
图2是本发明的实施方式的密闭式压缩机的纵剖面图。
图3是表示本发明的实施方式的活塞和连杆的组装状态的图。
图4是表示本发明的实施方式的活塞表面处理的磨损实验的平均摩擦系数的图。
图5是表示本发明的实施例的活塞表面处理的磨损实验的烧伤面压(焼付き面压)的图。
符号说明
1缸体
1a轴承部
1b框架
2连杆
2a连杆外球面
3曲轴
3a曲柄销
4活塞
4a活塞内球面
5定子
6转子
7供油构件(piece)
8止脱构件
具体实施方式
以下分别参照附图说明本发明的实施方式。图1是表示密闭式压缩机的压缩单元的组装状态的立体图。图2是密闭式压缩机的纵剖面图。
本实施例的密闭式压缩机是活塞4在与设于密闭容器内的轴承部1a以及框架1b一体成形的缸体1内往复运动而构成压缩单元的、所谓的往复式的压缩机。在框架1b的下部作为电动单元设有构成电动机的定子5和转子6，在相对于曲轴3的旋转中心偏心的位置上设有曲柄销3a。
曲轴3贯通于框架的轴承部1a而从框架1b的下部向上部延伸，曲柄销3a设置成位于框架1b的上方侧。曲轴3的下部与转子6直接连结，通过电动机的动力而使曲轴3旋转。曲柄销3a和活塞4之间由连杆2连结，构成经由曲柄销3a以及连杆2而使活塞4往复运动的结构。
即，本实施例的密闭式压缩机以在密闭容器内收纳缸体1、活塞4等压缩单元和电动机等电动单元，通过曲轴3来传递来自电动单元的旋转力的结构为前提。关于连杆2和活塞4的连结结构后述。
另外，形成如下的结构：通过曲轴3的旋转，储存在密闭容器内的冷冻机油(润滑油)被向上方引导，润滑油从设于曲轴3的上方位置的开口喷出。利用设于曲轴3的下端部的筒状的供油构件7的离心力而使润滑油上升，润滑油从曲轴3的上端部喷出。
接着采用图3说明连杆2和活塞4的连结结构。图3是表示被连结的连杆2和活塞4的状态的立体图。活塞4的内球面4a构成对设于连杆2的前端部的球体部的外球面2a进行承接的轴承结构，形成以180°以上的角度包裹连杆2的外球面2a的形状。通过该结构构成滑动面积少的球节结构。
另外，若通过冲击等的某作用而使两者相对旋转，则连杆2和活塞4的连结被解除，所以本实施例中为了防止连结脱离而设置止脱构件8。
接着，说明用于确保构成图1所示的压缩单元的缸体1和活塞4的可靠性的活塞4的表面处理。
图4、图5表示关于对活塞4实施的表面处理而由往复运动摩擦实验机器进行滑动实验的结果。
本实验的实验条件和实验用的样品A～C的规格示于表1。本实验在润滑油中，滑动速度为1180cpm，实验移动负载为10kgf/5min。表1的固定片和可动片与活塞4和缸体1对应。另外，润滑油的粘度为：样品A和C选用ISO3448规定的粘度级别VG10，样品B同样选用粘度级别VG8。
另外，在表1的样品的表面处理中，表面处理1表示与活塞对应的固定片的磨削加工前的表面处理，表面处理2表示固定片的磨削加工后的表面处理。表面处理1将全部样品A～C进行水蒸气处理。表面处理2将样品A进行水蒸气处理，将样品B和C进行磷酸锰处理。
〔表1〕
表1
往复运动实验机器的滑动实验条件和实验样品规格
Figure G2009100073868D00041
根据图4的平均摩擦系数的结果可知，在磨削加工后实施了磷酸锰处理的样品B和C与实施了水蒸气处理的样品A相比，其平均摩擦系数大约低40％。
据此可知，实施了磷酸锰处理的样品B和C，与实施了水蒸气处理的样品A相比，滑动摩擦损失降低。
进而，根据图5的烧伤面压的结果可知，在磨削加工后实施了磷酸锰处理的样品B和C与实施了水蒸气处理的样品A相比，其烧伤时的面压提高大约16％。
据此可知，实施了磷酸锰处理的样品B和C，与实施了水蒸气处理的样品A相比，滑动磨损的界限值上升。
另外，若比较由水蒸气处理形成的表面层和由磷酸锰处理形成的表面层的硬度，则一般可知由磷酸锰处理形成的表面层的硬度低。因此，在实施了磷酸锰处理的活塞中，活塞外周面被硬度低的磷酸锰层覆盖，滑动初期按照缸体的面形状来切削磷酸锰层，所以活塞外周面的形状构成为适合于缸体的面形状的形状。
因此，磷酸锰处理的磨合性高，与水蒸气处理相比能够降低滑动磨损。
通过该硬度的差别，能够缓和表面层的膜厚和面精度的管理值。在水蒸气处理层中由于硬度高，所以为了提高效率并确保可靠性，需要以高精度来管理膜厚和面精度。但是，由于磷酸锰层的初期磨合性优越，所以即使在膜厚和面精度的管理精度不高的情况下，切削磷酸锰层，也能够使活塞外周面的形状构成为适合于缸体的面形状的形状。因此，只要能充分确保磷酸锰处理前的面精度，就能够确保效率和可靠性。
接着说明磷酸锰处理的工序顺序。在本实施例中，作为以铁为主成分的烧结材料的活塞4通过水蒸气处理而进行封孔处理，在活塞4的外周面的磨削加工后实施磷酸锰处理。
水蒸气处理是通过在空孔表面生成的水蒸气处理膜对内部和表面的空孔进行封孔，使得润滑油膜不容易通过空孔而排出的处理。
该状态下，若实施磷酸锰处理，则不能够充分确保磷酸锰层的膜厚。因此，水蒸气处理后实施外周面的磨削加工，实施磷酸锰处理。
另外，通过形成这样的工序顺序，从而能够容易使实施磷酸锰处理前的面精度为高精度。
根据以上的结果，缸体1的材质使用对FC200不进行表面处理的材质、以及作为活塞4的材料通过水蒸气处理对烧结材料SMF4040A进行封孔处理，磨削加工后进行磷酸锰处理的材质。
另外，对活塞4的外周面进行的磷酸锰处理在球节方式的密闭式压缩机中可得到很好的效果。如上所述，磷酸锰层通过滑动被切削，从而形成最适合于滑动的形状。但是，若施加给活塞4的外周面的面压高，则滑动面磨合之前磷酸锰层被全部切削的可能性高。由此，在高压运转下负载增加的情况下，产生磨损和烧伤的风险增高。
在球节结构中通过连杆2连结曲轴3和活塞4，活塞4和连杆2以球形状连结，所以连结部分的自由度高，因此能够防止一端接触，也能够减小施加给活塞4的外周面的面压。
相对于此，在用于其他密闭式压缩机的止转棒轭(scotch yoke)结构中，在曲轴和活塞的连结中不使用连杆，而是直接连结。另外，在活塞销结构中，曲轴和活塞通过连杆连结，但是连杆和活塞通过活塞销连结。为了取得这样的结构，两者相对于球节结构都是连结部的自由度低，所以不能避免一端接触，施加给活塞的外周面的面压也增大。
根据以上可知，相对于止转棒轭结构和活塞销结构，球节结构的密闭式压缩机更适合对活塞的外周面进行的磷酸锰处理。因而，图4、图5所示的摩擦系数的降低效果、烧伤面压的上升效果可以最大限度实现，并且也没有高负载时产生磨损和烧结而降低可靠性的风险，大大有助于性能提高、噪音降低、可靠性提高。
如上所述，根据本发明，在活塞外周面形成具有初期磨合性的磷酸锰层，从而缸体1和活塞4的摩擦系数降低，烧伤时的面压以及温度提高，所以滑动磨损的降低程度和界限值提高。另外，由于表面处理层的硬度低，所以初期磨合性优越。由此能够得到可靠性高、高效率化和低噪音化两者都优越的压缩机。
进而，由于滑动磨损的降低程度和界限值提高，所以能够缓和膜厚和面精度的管理值，能够形成生产性高的压缩机。

Claims (2)

1.一种密闭式压缩机，在密闭容器内收纳压缩单元和电动单元，具有由所述电动单元驱动的曲轴，所述压缩单元具有缸体和在该缸体内往复运动的活塞，所述曲轴和所述活塞通过连杆由球节结构连结，所述活塞为以铁为主成分的烧结材料并通过水蒸气处理进行封孔处理，
所述密闭式压缩机的特征在于，
被进行了所述封孔处理的所述活塞的外周面被磨削加工后被进行磷酸锰处理，所述活塞的通过所述磷酸锰处理形成的表面层的膜厚为4μm以下，且所述表面层的硬度比所述活塞的内部的硬度低，
与水蒸气处理的情况相比，滑动摩擦损失降低且烧伤时的面压提高。
2.如权利要求1所述的密闭式压缩机，其特征在于，
所述活塞的作为与所述缸体进行滑动的滑动面的所述外周面的所述磷酸锰处理前的表面粗糙度为1.6μm以下，所述磷酸锰处理后的表面粗糙度为5μm以下。
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