JP2001263280A - 回転圧縮機 - Google Patents
回転圧縮機Info
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- rotary compressor
- equation
- sliding contact
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
- F04C18/30—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members
- F04C18/34—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F04C18/08 or F04C18/22 and relative reciprocation between the co-operating members
- F04C18/344—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F04C18/08 or F04C18/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the inner member
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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- F04C18/3562—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F04C18/08 or F04C18/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the outer member the inner and outer member being in contact along one line or continuous surfaces substantially parallel to the axis of rotation
- F04C18/3564—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F04C18/08 or F04C18/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the outer member the inner and outer member being in contact along one line or continuous surfaces substantially parallel to the axis of rotation the surfaces of the inner and outer member, forming the working space, being surfaces of revolution
-
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
- F01C21/00—Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
- F01C21/08—Rotary pistons
- F01C21/0809—Construction of vanes or vane holders
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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- F04C2210/26—Refrigerants with particular properties, e.g. HFC-134a
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- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C2230/00—Manufacture
- F04C2230/90—Improving properties of machine parts
- F04C2230/92—Surface treatment
Abstract
(57)【要約】
【課題】 分子中に塩素を含まない冷媒および潤滑油と
してポリオールエステル、またはポリビニルエーテルを
基油として用いても、ローラとベーンの異常な摩耗が防
止されるような信頼性が高い回転圧縮機を提供する。 【解決手段】 ベーンのローラとの摺接部における曲率
半径（Ｒｖ）（ｃｍ）が次式（１）で表されるようなベ
ーンを用いる。 Ｔ＜Ｒｖ＜Ｒｒ 式（１） ［但し、式（１）中、Ｔはベーンの厚さ（ｃｍ）、Ｒｒ
はベーンと摺接するローラの外周曲率半径（ｃｍ）を表
す。］
してポリオールエステル、またはポリビニルエーテルを
基油として用いても、ローラとベーンの異常な摩耗が防
止されるような信頼性が高い回転圧縮機を提供する。 【解決手段】 ベーンのローラとの摺接部における曲率
半径（Ｒｖ）（ｃｍ）が次式（１）で表されるようなベ
ーンを用いる。 Ｔ＜Ｒｖ＜Ｒｒ 式（１） ［但し、式（１）中、Ｔはベーンの厚さ（ｃｍ）、Ｒｒ
はベーンと摺接するローラの外周曲率半径（ｃｍ）を表
す。］
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、分子中に塩素を含
まない冷媒および潤滑油としてポリオールエステル、ま
たはポリビニルエーテルを基油として用いた回転圧縮機
に関するものであり、さらに詳しくはローラとベーンの
異常な摩耗を防止し、信頼性の高い回転圧縮機を提供す
るに好適な、ローラとベーンの構成に関するものであ
る。
まない冷媒および潤滑油としてポリオールエステル、ま
たはポリビニルエーテルを基油として用いた回転圧縮機
に関するものであり、さらに詳しくはローラとベーンの
異常な摩耗を防止し、信頼性の高い回転圧縮機を提供す
るに好適な、ローラとベーンの構成に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】冷蔵庫、自動販売機及びショーケース用
の圧縮機や家庭用・業務用エアコン使用される圧縮機は
従来冷媒としてジクロロジフルオロメタン（Ｒ１２）や
モノクロロジフルオロメタン（Ｒ２２）を多く使用して
いた。このＲ１２やＲ２２は、オゾン破壊の潜在性によ
り、大気中に放出されて地球上空のオゾン層に到達する
と、このオゾン層を破壊する問題からフロン規制の対象
となっている。このオゾン層の破壊は冷媒中の塩素基
（Ｃｌ）により引き起こされる。そこで、この塩素基を
含有しない冷媒、例えばＲ３２、Ｒ１２５やＲ１３４ａ
などのＨＦＣ系冷媒、あるいはプロパン、ブタンなどの
炭化水素類系冷媒、炭酸ガス、アンモニアなどの自然冷
媒が代替冷媒として考えられている。
の圧縮機や家庭用・業務用エアコン使用される圧縮機は
従来冷媒としてジクロロジフルオロメタン（Ｒ１２）や
モノクロロジフルオロメタン（Ｒ２２）を多く使用して
いた。このＲ１２やＲ２２は、オゾン破壊の潜在性によ
り、大気中に放出されて地球上空のオゾン層に到達する
と、このオゾン層を破壊する問題からフロン規制の対象
となっている。このオゾン層の破壊は冷媒中の塩素基
（Ｃｌ）により引き起こされる。そこで、この塩素基を
含有しない冷媒、例えばＲ３２、Ｒ１２５やＲ１３４ａ
などのＨＦＣ系冷媒、あるいはプロパン、ブタンなどの
炭化水素類系冷媒、炭酸ガス、アンモニアなどの自然冷
媒が代替冷媒として考えられている。
【０００３】図１は本発明を適用する２シリンダ方式の
回転圧縮機の断面構造を示すものであり、図２はシリン
ダ、ローラ、ベーンなどの関係を示す断面説明図であ
り、図３はベーンの説明図であり、全体を符号１で示す
回転圧縮機は、円筒状の密閉容器１０と、密閉容器１０
内に収容された電動機２０及び圧縮装置３０を備える。
電動機２０は、密閉容器１０の内壁部に固定されたステ
ータ２２とロータ２４を有し、ロータ２４の中心にとり
つけられた回転軸２５は、シリンダ３１、３２の開口部
を閉鎖する２枚のプレート３３、３４に回転自在に軸支
される。回転軸２５の一部には偏心して設けられるクラ
ンク部２６が形成される。２枚のプレート３３、３４の
内部に、シリンダ３１、３２が配設される。このシリン
ダ３１、３２（以下、シリンダ３２について述べる）
は、回転軸２５の軸線と同一の軸線を有する。このシリ
ンダ３２の周壁部には、冷媒の吸入口２３と吐出口３５
が設けてある。
回転圧縮機の断面構造を示すものであり、図２はシリン
ダ、ローラ、ベーンなどの関係を示す断面説明図であ
り、図３はベーンの説明図であり、全体を符号１で示す
回転圧縮機は、円筒状の密閉容器１０と、密閉容器１０
内に収容された電動機２０及び圧縮装置３０を備える。
電動機２０は、密閉容器１０の内壁部に固定されたステ
ータ２２とロータ２４を有し、ロータ２４の中心にとり
つけられた回転軸２５は、シリンダ３１、３２の開口部
を閉鎖する２枚のプレート３３、３４に回転自在に軸支
される。回転軸２５の一部には偏心して設けられるクラ
ンク部２６が形成される。２枚のプレート３３、３４の
内部に、シリンダ３１、３２が配設される。このシリン
ダ３１、３２（以下、シリンダ３２について述べる）
は、回転軸２５の軸線と同一の軸線を有する。このシリ
ンダ３２の周壁部には、冷媒の吸入口２３と吐出口３５
が設けてある。
【０００４】シリンダ３２内にはリング状のローラ３８
が装備され、このローラ３８は、その内周面３８ｂがク
ランク部２６の外周面２６ａに接触し、ローラ３８の外
周面３８ａはシリンダ３２の内周面３２ｂに接触する。
シリンダ３２には、ベーン４０が摺動自在に設けられ、
ベーン４０の先端はローラ３８の外周面３８ａに接触す
る。ベーン４０をローラ３８に向けて付勢し、また、ベ
ーン４０の背面に圧縮された冷媒を導入することにより
ベーン先端とローラ３８とのシールを確実にする。この
ベーン４０と、ローラ３８と、シリンダ３２と、シリン
ダ３２を閉塞するプレート３４などに囲まれて圧縮室５
０が形成される。
が装備され、このローラ３８は、その内周面３８ｂがク
ランク部２６の外周面２６ａに接触し、ローラ３８の外
周面３８ａはシリンダ３２の内周面３２ｂに接触する。
シリンダ３２には、ベーン４０が摺動自在に設けられ、
ベーン４０の先端はローラ３８の外周面３８ａに接触す
る。ベーン４０をローラ３８に向けて付勢し、また、ベ
ーン４０の背面に圧縮された冷媒を導入することにより
ベーン先端とローラ３８とのシールを確実にする。この
ベーン４０と、ローラ３８と、シリンダ３２と、シリン
ダ３２を閉塞するプレート３４などに囲まれて圧縮室５
０が形成される。
【０００５】そこで、回転軸２５が図２で反時計廻り方
向に回転すると、ローラ３８もシリンダ３２内で偏心回
転し、吸入口２３から吸込まれた冷媒ガスは圧縮され、
吐出口３５から吐出される。この吸込み−圧縮−吐出行
程において、ローラ３８とベーン４０の接触部に、押付
力Ｆｖが発生する。
向に回転すると、ローラ３８もシリンダ３２内で偏心回
転し、吸入口２３から吸込まれた冷媒ガスは圧縮され、
吐出口３５から吐出される。この吸込み−圧縮−吐出行
程において、ローラ３８とベーン４０の接触部に、押付
力Ｆｖが発生する。
【０００６】従来は、このベーン４０の先端のローラ３
８の外周面３８ａとの接触面４０ａを曲率半径Ｒｖを有
する円弧状に形成していた。この曲率半径Ｒｖは、ベー
ン４０の幅寸法Ｔとほぼ等しい価を有し、ローラ３８の
半径寸法に対して１／１０〜１／３程度のものであっ
た。そして、ローラ３８の材料として、鋳鉄あるいは合
金鋳鉄に焼き入れを施したもの、ベーン４０の材料には
ステンレス鋼あるいは工具鋼またはそれらに窒化処理等
の表面処理を施したものが主に用いられ、特にベーン材
に高い硬度と靭性を持たせるのが一般的であった。
８の外周面３８ａとの接触面４０ａを曲率半径Ｒｖを有
する円弧状に形成していた。この曲率半径Ｒｖは、ベー
ン４０の幅寸法Ｔとほぼ等しい価を有し、ローラ３８の
半径寸法に対して１／１０〜１／３程度のものであっ
た。そして、ローラ３８の材料として、鋳鉄あるいは合
金鋳鉄に焼き入れを施したもの、ベーン４０の材料には
ステンレス鋼あるいは工具鋼またはそれらに窒化処理等
の表面処理を施したものが主に用いられ、特にベーン材
に高い硬度と靭性を持たせるのが一般的であった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ローラ３８とベーン４
０の接触状態は、図４に示すように、異なる曲率を有す
る円筒同志の接触問題に置き換えることができる。この
ような状態では、ベーン４０の押付力Ｆｖにより、ロー
ラ３８とベーン４０の２つの弾性体が押し付けられる
と、一般にそれらは点や線接触ではなく面接触をし、そ
の時の弾性接触面長さｄは前記式（７）で計算され、そ
して接触部に、次式（９）で表わされるヘルツ応力Ｐｍ
ａｘ（ｋｇｆ／ｃｍ2 ）が発生する（ヘルツの弾性接触
理論）。 Ｐｍａｘ＝４／π・Ｆｖ／Ｌ／ｄ 式（９） （式（９）中のＦｖ、Ｌ、ｄは式（６）、式（７）のも
のと同じである）
０の接触状態は、図４に示すように、異なる曲率を有す
る円筒同志の接触問題に置き換えることができる。この
ような状態では、ベーン４０の押付力Ｆｖにより、ロー
ラ３８とベーン４０の２つの弾性体が押し付けられる
と、一般にそれらは点や線接触ではなく面接触をし、そ
の時の弾性接触面長さｄは前記式（７）で計算され、そ
して接触部に、次式（９）で表わされるヘルツ応力Ｐｍ
ａｘ（ｋｇｆ／ｃｍ2 ）が発生する（ヘルツの弾性接触
理論）。 Ｐｍａｘ＝４／π・Ｆｖ／Ｌ／ｄ 式（９） （式（９）中のＦｖ、Ｌ、ｄは式（６）、式（７）のも
のと同じである）
【０００８】このように面接触をし、ヘルツ応力が増大
すると、分子中に塩素を含まない冷媒を用い、潤滑油と
してポリオールエステル、またはポリビニルエーテルを
基油として用いた回転圧縮機のベーン４０は、耐磨耗性
の向上のため窒化処理やＣｒＮのイオンコーティングな
どの表面処理が行われているが、窒化処理はその耐力が
十分でなく、また、ＣｒＮのイオンコーティングは、コ
ーティング層の剥離の危険性があるとともに生産コスト
高になるなどの欠点があった。本発明の目的は、従来の
諸問題を解決し、分子中に塩素を含まない冷媒および潤
滑油としてポリオールエステル、またはポリビニルエー
テルを基油として用いた回転圧縮機であって、ローラと
ベーンの異常な摩耗を防止し、信頼性の高いロータリ圧
縮機を提供することである。
すると、分子中に塩素を含まない冷媒を用い、潤滑油と
してポリオールエステル、またはポリビニルエーテルを
基油として用いた回転圧縮機のベーン４０は、耐磨耗性
の向上のため窒化処理やＣｒＮのイオンコーティングな
どの表面処理が行われているが、窒化処理はその耐力が
十分でなく、また、ＣｒＮのイオンコーティングは、コ
ーティング層の剥離の危険性があるとともに生産コスト
高になるなどの欠点があった。本発明の目的は、従来の
諸問題を解決し、分子中に塩素を含まない冷媒および潤
滑油としてポリオールエステル、またはポリビニルエー
テルを基油として用いた回転圧縮機であって、ローラと
ベーンの異常な摩耗を防止し、信頼性の高いロータリ圧
縮機を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者等は解題を解決
するために鋭意研究した結果、従来はベーン４０の先端
のローラ３８の外周面３８ａとの接触面４０ａの曲率半
径Ｒｖをベーン４０の幅寸法Ｔとほぼ等しい価としてい
たのを改め、ベーン４０とローラ３８との摺接部におけ
る摺接面を確保する範囲において曲率半径Ｒｖをベーン
４０の幅寸法Ｔより大きくすることにより、ヘルツ応力
Ｐｍａｘが低減されるとともに、摺動距離ｅｖが大きく
なって応力が分散しベーン４０とローラ３８との摺接部
における温度が低下するので、ベーン４０に高価なコー
テイング処理を行わず、安価な窒化処理（ＮＶ窒化、浸
硫窒化、ラジカル窒化）でも充分にローラ３８の外周３
８ａやベーン４０の摩耗を軽減させる効果があり、ロー
ラ３８とベーン４０の異常な摩耗を防止し、信頼性の高
いロータリ圧縮機を提供できることを見いだし本発明を
成すに到った。
するために鋭意研究した結果、従来はベーン４０の先端
のローラ３８の外周面３８ａとの接触面４０ａの曲率半
径Ｒｖをベーン４０の幅寸法Ｔとほぼ等しい価としてい
たのを改め、ベーン４０とローラ３８との摺接部におけ
る摺接面を確保する範囲において曲率半径Ｒｖをベーン
４０の幅寸法Ｔより大きくすることにより、ヘルツ応力
Ｐｍａｘが低減されるとともに、摺動距離ｅｖが大きく
なって応力が分散しベーン４０とローラ３８との摺接部
における温度が低下するので、ベーン４０に高価なコー
テイング処理を行わず、安価な窒化処理（ＮＶ窒化、浸
硫窒化、ラジカル窒化）でも充分にローラ３８の外周３
８ａやベーン４０の摩耗を軽減させる効果があり、ロー
ラ３８とベーン４０の異常な摩耗を防止し、信頼性の高
いロータリ圧縮機を提供できることを見いだし本発明を
成すに到った。
【００１０】課題を解決するための本発明の請求項１の
発明は、圧縮機、凝縮器、膨張装置、蒸発器などを順次
配管で接続してなる冷凍回路を備え、分子中に塩素を含
まない冷媒および潤滑油としてポリオールエステル、ま
たはポリビニルエーテルを基油として用いた回転圧縮機
において、吸入口と吐出口を有するシリンダと、シリン
ダの軸線上に配設されるクランク部を有する回転軸と、
クランク部とシリンダの間に配設されて偏心回転するロ
ーラと、シリンダに設けられる溝内を往復動してローラ
の外周面に摺接するベーンを有し、ベーンのローラとの
摺接部における曲率半径（Ｒｖ）（ｃｍ）が次式（１）
で表されることを特徴とする回転圧縮機に関する。 Ｔ＜Ｒｖ＜Ｒｒ 式（１） ［但し、式（１）中、Ｔはベーンの厚さ（ｃｍ）、Ｒｒ
はベーンと摺接するローラの外周曲率半径（ｃｍ）を表
す。］
発明は、圧縮機、凝縮器、膨張装置、蒸発器などを順次
配管で接続してなる冷凍回路を備え、分子中に塩素を含
まない冷媒および潤滑油としてポリオールエステル、ま
たはポリビニルエーテルを基油として用いた回転圧縮機
において、吸入口と吐出口を有するシリンダと、シリン
ダの軸線上に配設されるクランク部を有する回転軸と、
クランク部とシリンダの間に配設されて偏心回転するロ
ーラと、シリンダに設けられる溝内を往復動してローラ
の外周面に摺接するベーンを有し、ベーンのローラとの
摺接部における曲率半径（Ｒｖ）（ｃｍ）が次式（１）
で表されることを特徴とする回転圧縮機に関する。 Ｔ＜Ｒｖ＜Ｒｒ 式（１） ［但し、式（１）中、Ｔはベーンの厚さ（ｃｍ）、Ｒｒ
はベーンと摺接するローラの外周曲率半径（ｃｍ）を表
す。］
【００１１】本発明の請求項２の発明は、請求項１記載
の回転圧縮機において、ベーンのローラとの摺接部にお
ける摺接面を確保するため、回転軸の回転中心（Ｏ１）
とローラ中心（Ｏ２）の偏心量（ｃｍ）をＥとし、ベー
ンの曲率半径（Ｒｖ）の中心（Ｏ３）とローラ中心（Ｏ
２）とを結ぶ直線（Ｌ１）が中心（Ｏ３）と回転中心
（Ｏ１）とを結ぶ直線（Ｌ２）となす角度をαとし、直
線（Ｌ１）がローラの外周に交わる点と直線（Ｌ２）が
ローラの外周に交わる点との間の摺動距離をｅｖとした
時、Ｔ、Ｒｖ、Ｒｒ、Ｅ、α、ｅｖが次式（２）〜
（４）で表される関係にあることを特徴とする。 Ｔ＞２・Ｒｖ・Ｅ／（Ｒｖ＋Ｒｒ） 式（２） ｓｉｎα＝Ｅ／（Ｒｖ＋Ｒｒ） 式（３） ｅｖ＝Ｒｖ・Ｅ／（Ｒｖ＋Ｒｒ） 式（４）
の回転圧縮機において、ベーンのローラとの摺接部にお
ける摺接面を確保するため、回転軸の回転中心（Ｏ１）
とローラ中心（Ｏ２）の偏心量（ｃｍ）をＥとし、ベー
ンの曲率半径（Ｒｖ）の中心（Ｏ３）とローラ中心（Ｏ
２）とを結ぶ直線（Ｌ１）が中心（Ｏ３）と回転中心
（Ｏ１）とを結ぶ直線（Ｌ２）となす角度をαとし、直
線（Ｌ１）がローラの外周に交わる点と直線（Ｌ２）が
ローラの外周に交わる点との間の摺動距離をｅｖとした
時、Ｔ、Ｒｖ、Ｒｒ、Ｅ、α、ｅｖが次式（２）〜
（４）で表される関係にあることを特徴とする。 Ｔ＞２・Ｒｖ・Ｅ／（Ｒｖ＋Ｒｒ） 式（２） ｓｉｎα＝Ｅ／（Ｒｖ＋Ｒｒ） 式（３） ｅｖ＝Ｒｖ・Ｅ／（Ｒｖ＋Ｒｒ） 式（４）
【００１２】本発明の請求項３の発明は、請求項１記載
の回転圧縮機において、高負荷運転時の弾性接触を考慮
し、ベーンのローラとの摺接部における摺接面を確保す
るため、ベーンの高さをＬ（ｃｍ）とし、ベーンとロー
ラの縦弾性係数をそれぞれＥ１、Ｅ２（ｋｇｆ／ｃｍ
2 ）とし、ベーンとローラのポアソン比をそれぞれν
１、ν２とし、設計圧力をΔＰ（ｋｇｆ／ｃｍ2 ）と
し、式（５）で計算される等価半径（ｃｍ）をρとし、
式（６）で計算されるベーンの押付力をＦｖ（ｋｇｆ）
とし、これらを用いて式（７）で計算される弾性接触面
長さをｄ（ｃｍ）とした時、Ｔ、Ｒｖ、Ｒｒ、Ｅ、ｄが
次式（８）で表される関係にあることを特徴とする。 Ｔ＞［２・Ｒｖ・Ｅ／（Ｒｖ＋Ｒｒ）］＋ｄ 式（８） ［但し、式（８）中、Ｔ、Ｒｖ、Ｒｒ、Ｅは式（１）、
式（２）と同じものを表す。］
の回転圧縮機において、高負荷運転時の弾性接触を考慮
し、ベーンのローラとの摺接部における摺接面を確保す
るため、ベーンの高さをＬ（ｃｍ）とし、ベーンとロー
ラの縦弾性係数をそれぞれＥ１、Ｅ２（ｋｇｆ／ｃｍ
2 ）とし、ベーンとローラのポアソン比をそれぞれν
１、ν２とし、設計圧力をΔＰ（ｋｇｆ／ｃｍ2 ）と
し、式（５）で計算される等価半径（ｃｍ）をρとし、
式（６）で計算されるベーンの押付力をＦｖ（ｋｇｆ）
とし、これらを用いて式（７）で計算される弾性接触面
長さをｄ（ｃｍ）とした時、Ｔ、Ｒｖ、Ｒｒ、Ｅ、ｄが
次式（８）で表される関係にあることを特徴とする。 Ｔ＞［２・Ｒｖ・Ｅ／（Ｒｖ＋Ｒｒ）］＋ｄ 式（８） ［但し、式（８）中、Ｔ、Ｒｖ、Ｒｒ、Ｅは式（１）、
式（２）と同じものを表す。］
【００１３】
【数４】
【００１４】
【数５】
【００１５】
【数６】
【００１６】本発明の請求項４の発明は、請求項３記載
の回転圧縮機において、高負荷運転時の設計圧力（Δ
Ｐ）がＨＦＣ４０７Ｃを使用する冷凍サイクルの場合
は、２．９８ＭＰａ、ＨＦＣ４１０Ａの場合は４．１４
ＭＰａ、ＨＦＣ４０４Ａである場合は、３．１０ＭＰ
ａ、ＨＦＣ１３４ａである場合は、１．８０ＭＰａとし
たことを特徴とする。
の回転圧縮機において、高負荷運転時の設計圧力（Δ
Ｐ）がＨＦＣ４０７Ｃを使用する冷凍サイクルの場合
は、２．９８ＭＰａ、ＨＦＣ４１０Ａの場合は４．１４
ＭＰａ、ＨＦＣ４０４Ａである場合は、３．１０ＭＰ
ａ、ＨＦＣ１３４ａである場合は、１．８０ＭＰａとし
たことを特徴とする。
【００１７】本発明の請求項５の発明は、請求項１から
請求項４のいずれかに記載の回転圧縮機において、ベー
ンが縦弾性係数１．９６×１０5 〜２．４５×１０5 Ｎ
／ｍｍ2 の鉄系材料で形成されていることを特徴とす
る。
請求項４のいずれかに記載の回転圧縮機において、ベー
ンが縦弾性係数１．９６×１０5 〜２．４５×１０5 Ｎ
／ｍｍ2 の鉄系材料で形成されていることを特徴とす
る。
【００１８】本発明の請求項６の発明は、請求項５記載
の回転圧縮機において、ベーンの最表面にＦｅとＮを主
成分の化合物層を形成させ、その下にＦｅとＮを主成分
とする拡散層を形成させた窒化処理により処理されてい
ることを特徴とする。
の回転圧縮機において、ベーンの最表面にＦｅとＮを主
成分の化合物層を形成させ、その下にＦｅとＮを主成分
とする拡散層を形成させた窒化処理により処理されてい
ることを特徴とする。
【００１９】本発明の請求項７の発明は、請求項５記載
の回転圧縮機において、ベーンの表面がＦｅとＮを主成
分とする拡散層のみを形成してなる窒化処理により処理
されていることを特徴とする。
の回転圧縮機において、ベーンの表面がＦｅとＮを主成
分とする拡散層のみを形成してなる窒化処理により処理
されていることを特徴とする。
【００２０】本発明の請求項８記載の発明は、請求項５
記載の回転圧縮機において、窒化処理により、ベーンの
最表面にＦｅとＳを主体とした化合物層を形成させ、そ
の下にＦｅ−Ｎを主体とした拡散層を形成させる窒化処
理により処理されていることを特徴とする。
記載の回転圧縮機において、窒化処理により、ベーンの
最表面にＦｅとＳを主体とした化合物層を形成させ、そ
の下にＦｅ−Ｎを主体とした拡散層を形成させる窒化処
理により処理されていることを特徴とする。
【００２１】本発明の請求項９記載の発明は、請求項６
記載の回転圧縮機において、ベーンの最表面にＦｅとＮ
を主成分の化合物層を形成させ、その下にＦｅとＮを主
成分とする拡散層を形成する窒化処理を行い、ベーンの
すくなくとも側面のＦｅとＮを主成分とする化合物層を
除去したことを特徴とする。
記載の回転圧縮機において、ベーンの最表面にＦｅとＮ
を主成分の化合物層を形成させ、その下にＦｅとＮを主
成分とする拡散層を形成する窒化処理を行い、ベーンの
すくなくとも側面のＦｅとＮを主成分とする化合物層を
除去したことを特徴とする。
【００２２】本発明の請求項１０記載の発明は、請求項
８記載の回転圧縮機において、窒化処理により、ベーン
の最表面にＦｅとＳを主体とした化合物層を形成させ、
その下にＦｅ−Ｎを主体とした拡散層を形成する窒化処
理を行い、ベーンの少なくとも側面のＦｅとＳを主成分
とする化合層を除去したことを特徴とする。
８記載の回転圧縮機において、窒化処理により、ベーン
の最表面にＦｅとＳを主体とした化合物層を形成させ、
その下にＦｅ−Ｎを主体とした拡散層を形成する窒化処
理を行い、ベーンの少なくとも側面のＦｅとＳを主成分
とする化合層を除去したことを特徴とする。
【００２３】本発明の請求項１１記載の発明は、請求項
１から請求項１０のいずれかに記載の回転圧縮機におい
て、ベーンと摺接するローラの材質は、縦弾性係数９．
８１×１０4 〜１．４７×１０5 Ｎ／ｍｍ2 の鉄系材料
で形成されていることを特徴とする。
１から請求項１０のいずれかに記載の回転圧縮機におい
て、ベーンと摺接するローラの材質は、縦弾性係数９．
８１×１０4 〜１．４７×１０5 Ｎ／ｍｍ2 の鉄系材料
で形成されていることを特徴とする。
【００２４】本発明の請求項１２記載の発明は、請求項
１から請求項１１のいずれかに記載の回転圧縮機におい
て、基油の動粘度が４０℃で２０〜８０ｍｍ2 ／ｓであ
ることを特徴とする。
１から請求項１１のいずれかに記載の回転圧縮機におい
て、基油の動粘度が４０℃で２０〜８０ｍｍ2 ／ｓであ
ることを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下本発明を詳細に説明する。図
６に、ポリオールエステル、またはポリビニルエーテル
を潤滑油基油として用い、蒸発気化したＨＦＣ系冷媒な
どの分子中に塩素分子を含まない冷媒を圧縮する本発明
の回転圧縮機ａ、同冷媒を凝縮液化する凝縮器ｂ、同冷
媒の圧力を減じる膨張装置ｃ、液化冷媒を蒸発させる蒸
発器ｄなどを順次冷媒管でつないで形成した冷凍回路の
例を示す。
６に、ポリオールエステル、またはポリビニルエーテル
を潤滑油基油として用い、蒸発気化したＨＦＣ系冷媒な
どの分子中に塩素分子を含まない冷媒を圧縮する本発明
の回転圧縮機ａ、同冷媒を凝縮液化する凝縮器ｂ、同冷
媒の圧力を減じる膨張装置ｃ、液化冷媒を蒸発させる蒸
発器ｄなどを順次冷媒管でつないで形成した冷凍回路の
例を示す。
【００２６】図５は本発明の回転圧縮機のローラとベー
ンの関係を示す断面説明図である。図５において、回転
軸２５の回転中心（Ｏ１）とローラ３８のローラ中心
（Ｏ２）の偏心量（ｃｍ）をＥとし、ベーン４０の曲率
半径（Ｒｖ）の中心（Ｏ３）とローラ中心（Ｏ２）とを
結ぶ直線（Ｌ１）が中心（Ｏ３）と回転軸２５の回転中
心（Ｏ１）とを結ぶ直線（Ｌ２）となす角度をαとし、
直線（Ｌ１）がローラ３８の外周３８ａに交わる点と直
線（Ｌ２）がローラ３８の外周３８ａに交わる点との間
の摺動距離をｅｖとした時、ｅｖは前記式（４）で計算
される。
ンの関係を示す断面説明図である。図５において、回転
軸２５の回転中心（Ｏ１）とローラ３８のローラ中心
（Ｏ２）の偏心量（ｃｍ）をＥとし、ベーン４０の曲率
半径（Ｒｖ）の中心（Ｏ３）とローラ中心（Ｏ２）とを
結ぶ直線（Ｌ１）が中心（Ｏ３）と回転軸２５の回転中
心（Ｏ１）とを結ぶ直線（Ｌ２）となす角度をαとし、
直線（Ｌ１）がローラ３８の外周３８ａに交わる点と直
線（Ｌ２）がローラ３８の外周３８ａに交わる点との間
の摺動距離をｅｖとした時、ｅｖは前記式（４）で計算
される。
【００２７】ベーン４０のローラ３８との摺接部におけ
る曲率半径（Ｒｖ）、ベーン４０の厚さ（Ｔ）、ベーン
４０と摺接するローラ３８の外周曲率半径（Ｒｒ）、偏
心量（Ｅ）、ベーン４０とローラ３８の縦弾性係数をそ
れぞれＥ１、Ｅ２、ベーン４０とローラ３８のポアソン
比をそれぞれν１、ν２、設計圧力ΔＰを具体的に設定
すると、ρは前記式（５）で、ベーンの押付力Ｆｖは前
記式（６）で、弾性接触面長さｄは前記式（７）で、ヘ
ルツ応力Ｐｍａｘは前記式（９）で計算される。
る曲率半径（Ｒｖ）、ベーン４０の厚さ（Ｔ）、ベーン
４０と摺接するローラ３８の外周曲率半径（Ｒｒ）、偏
心量（Ｅ）、ベーン４０とローラ３８の縦弾性係数をそ
れぞれＥ１、Ｅ２、ベーン４０とローラ３８のポアソン
比をそれぞれν１、ν２、設計圧力ΔＰを具体的に設定
すると、ρは前記式（５）で、ベーンの押付力Ｆｖは前
記式（６）で、弾性接触面長さｄは前記式（７）で、ヘ
ルツ応力Ｐｍａｘは前記式（９）で計算される。
【００２８】例えば、シリンダ内径３９ｍｍ×高さ１４
ｍｍ、偏心量（Ｅ）２．８８ｍｍ、排除容積４．６ｃｃ
×２の２シリンダ方式の回転圧縮機について、Ｔ、Ｒ
ｒ、Ｅ１、Ｅ２、ν１、ν２、ΔＰを表１に示した値と
し、Ｒｖを３．２ｍｍ、４ｍｍ、６ｍｍ、８ｍｍ、１０
ｍｍ、１６．６ｍｍ（Ｒｒと同じ）、フラット、と変化
させた場合のρ、Ｆｖ、ｄ、ｅｖ、（Ｔ−ｅｖ−ｄ）／
２、Ｐｍａｘなどの計算結果を表１に示す。
ｍｍ、偏心量（Ｅ）２．８８ｍｍ、排除容積４．６ｃｃ
×２の２シリンダ方式の回転圧縮機について、Ｔ、Ｒ
ｒ、Ｅ１、Ｅ２、ν１、ν２、ΔＰを表１に示した値と
し、Ｒｖを３．２ｍｍ、４ｍｍ、６ｍｍ、８ｍｍ、１０
ｍｍ、１６．６ｍｍ（Ｒｒと同じ）、フラット、と変化
させた場合のρ、Ｆｖ、ｄ、ｅｖ、（Ｔ−ｅｖ−ｄ）／
２、Ｐｍａｘなどの計算結果を表１に示す。
【００２９】
【表１】
【００３０】表１から、ヘルツ応力Ｐｍａｘは、Ｔ＝Ｒ
ｖの場合を１００％とすると、Ｒｖを増加するにつれて
減少し、一方、ｅｖ（摺動距離）は増加し、Ｒｖ＝１０
ｍｍでヘルツ応力Ｐｍａｘは６６％となり、ｅｖは約
２．３倍になる。しかし、Ｒｖ＝１６．６ｍｍ＝Ｒｒと
すると、ヘルツ応力Ｐｍａｘは５７％となるが、（Ｔ−
ｅｖ−ｄ）／２≒０．１６となってベーンとローラとの
摺接部における摺接面の確保が困難となることが判る。
ｖの場合を１００％とすると、Ｒｖを増加するにつれて
減少し、一方、ｅｖ（摺動距離）は増加し、Ｒｖ＝１０
ｍｍでヘルツ応力Ｐｍａｘは６６％となり、ｅｖは約
２．３倍になる。しかし、Ｒｖ＝１６．６ｍｍ＝Ｒｒと
すると、ヘルツ応力Ｐｍａｘは５７％となるが、（Ｔ−
ｅｖ−ｄ）／２≒０．１６となってベーンとローラとの
摺接部における摺接面の確保が困難となることが判る。
【００３１】また、シリンダ内径３９ｍｍ×高さ１４ｍ
ｍ、偏心量（Ｅ）２．３５ｍｍ、排除容積４．６ｃｃ×
２の２シリンダ方式の回転圧縮機について、Ｔ、Ｒｒ、
Ｅ１、Ｅ２、ν１、ν２、ΔＰを表２に示した値とし、
Ｒｖを３．２ｍｍ、４ｍｍ、６ｍｍ、８ｍｍ、１０ｍ
ｍ、１８．１ｍｍ（Ｒｒと同じ）、フラットと変化させ
た場合のρ、Ｆｖ、ｄ、ｅｖ、（Ｔ−ｅｖ−ｄ）／２、
Ｐｍａｘなどの計算結果を表２に示す。
ｍ、偏心量（Ｅ）２．３５ｍｍ、排除容積４．６ｃｃ×
２の２シリンダ方式の回転圧縮機について、Ｔ、Ｒｒ、
Ｅ１、Ｅ２、ν１、ν２、ΔＰを表２に示した値とし、
Ｒｖを３．２ｍｍ、４ｍｍ、６ｍｍ、８ｍｍ、１０ｍ
ｍ、１８．１ｍｍ（Ｒｒと同じ）、フラットと変化させ
た場合のρ、Ｆｖ、ｄ、ｅｖ、（Ｔ−ｅｖ−ｄ）／２、
Ｐｍａｘなどの計算結果を表２に示す。
【００３２】
【表２】
【００３３】表２から、ヘルツ応力Ｐｍａｘは、Ｔ＝Ｒ
ｖの場合を１００％とすると、Ｒｖを増加するにつれて
減少し、一方、ｅｖ（摺動距離）は増加し、Ｒｖ＝１０
ｍｍでヘルツ応力Ｐｍａｘは６５％となり、ｅｖは約
２．４倍になる。しかし、Ｒｖ＝１８．１ｍｍ＝Ｒｒと
すると、ヘルツ応力Ｐｍａｘは５５％となるが、（Ｔ−
ｅｖ−ｄ）／２≒０．４２となってベーンとローラとの
摺接部における摺接面の確保が困難となることが判る。
ｖの場合を１００％とすると、Ｒｖを増加するにつれて
減少し、一方、ｅｖ（摺動距離）は増加し、Ｒｖ＝１０
ｍｍでヘルツ応力Ｐｍａｘは６５％となり、ｅｖは約
２．４倍になる。しかし、Ｒｖ＝１８．１ｍｍ＝Ｒｒと
すると、ヘルツ応力Ｐｍａｘは５５％となるが、（Ｔ−
ｅｖ−ｄ）／２≒０．４２となってベーンとローラとの
摺接部における摺接面の確保が困難となることが判る。
【００３４】また、シリンダ内径４１ｍｍ×高さ１６ｍ
ｍ、偏心量（Ｅ）３．４７５ｍｍ、排除容積６．６ｃｃ
×２の２シリンダ方式の回転圧縮機について、Ｔ、Ｒ
ｒ、Ｅ１、Ｅ２、ν１、ν２、ΔＰを表３に示した値と
し、Ｒｖを３．２ｍｍ、４ｍｍ、６ｍｍ、８ｍｍ、１０
ｍｍ、１７ｍｍ（Ｒｒと同じ）、フラットと変化させた
場合のρ、Ｆｖ、ｄ、ｅｖ、（Ｔ−ｅｖ−ｄ）／２、Ｐ
ｍａｘなどの計算結果を表３に示す。
ｍ、偏心量（Ｅ）３．４７５ｍｍ、排除容積６．６ｃｃ
×２の２シリンダ方式の回転圧縮機について、Ｔ、Ｒ
ｒ、Ｅ１、Ｅ２、ν１、ν２、ΔＰを表３に示した値と
し、Ｒｖを３．２ｍｍ、４ｍｍ、６ｍｍ、８ｍｍ、１０
ｍｍ、１７ｍｍ（Ｒｒと同じ）、フラットと変化させた
場合のρ、Ｆｖ、ｄ、ｅｖ、（Ｔ−ｅｖ−ｄ）／２、Ｐ
ｍａｘなどの計算結果を表３に示す。
【００３５】
【表３】
【００３６】表３から、ヘルツ応力Ｐｍａｘは、Ｔ＝Ｒ
ｖの場合を１００％とすると、Ｒｖを増加するにつれて
減少し、一方、ｅｖ（摺動距離）は増加し、Ｒｖ＝１０
ｍｍでヘルツ応力Ｐｍａｘは６５％となり、ｅｖは約
２．３倍になる。しかし、Ｒｖ＝１７ｍｍ＝Ｒｒとする
と、ヘルツ応力Ｐｍａｘは５６％となるが、（Ｔ−ｅｖ
−ｄ）／２≒−０．１４となってベーンとローラとの摺
接部における摺接面の確保ができないことが判る。
ｖの場合を１００％とすると、Ｒｖを増加するにつれて
減少し、一方、ｅｖ（摺動距離）は増加し、Ｒｖ＝１０
ｍｍでヘルツ応力Ｐｍａｘは６５％となり、ｅｖは約
２．３倍になる。しかし、Ｒｖ＝１７ｍｍ＝Ｒｒとする
と、ヘルツ応力Ｐｍａｘは５６％となるが、（Ｔ−ｅｖ
−ｄ）／２≒−０．１４となってベーンとローラとの摺
接部における摺接面の確保ができないことが判る。
【００３７】また、シリンダ内径３８ｍｍ×高さ１５ｍ
ｍ、偏心量（Ｅ）４．７１５ｍｍ、排除容積７．６５ｃ
ｃの回転圧縮機について、Ｔ、Ｒｒ、Ｅ１、Ｅ２、ν
１、ν２、ΔＰを表４に示した値とし、Ｒｖを４．７ｍ
ｍ、６ｍｍ、８ｍｍ、１０ｍｍ、１２ｍｍ、１４．５ｍ
ｍ（Ｒｒと同じ）、フラットと変化させた場合のρ、Ｆ
ｖ、ｄ、ｅｖ、（Ｔ−ｅｖ−ｄ）／２、Ｐｍａｘなどの
計算結果を表４に示す。
ｍ、偏心量（Ｅ）４．７１５ｍｍ、排除容積７．６５ｃ
ｃの回転圧縮機について、Ｔ、Ｒｒ、Ｅ１、Ｅ２、ν
１、ν２、ΔＰを表４に示した値とし、Ｒｖを４．７ｍ
ｍ、６ｍｍ、８ｍｍ、１０ｍｍ、１２ｍｍ、１４．５ｍ
ｍ（Ｒｒと同じ）、フラットと変化させた場合のρ、Ｆ
ｖ、ｄ、ｅｖ、（Ｔ−ｅｖ−ｄ）／２、Ｐｍａｘなどの
計算結果を表４に示す。
【００３８】
【表４】
【００３９】表４から、ヘルツ応力Ｐｍａｘは、Ｔ＝Ｒ
ｖの場合を１００％とすると、Ｒｖを増加するにつれて
減少し、一方、ｅｖ（摺動距離）は増加し、Ｒｖ＝１２
ｍｍでヘルツ応力Ｐｍａｘは７４％となり、ｅｖは約
１．９倍になる。しかしＲｖ＝１４．５ｍｍ＝Ｒｒとす
るとヘルツ応力Ｐｍａｘは７０％となるが、（Ｔ−ｅｖ
−ｄ）／２≒−０．００８となってベーンとローラとの
摺接部における摺接面の確保ができないことが判る。
ｖの場合を１００％とすると、Ｒｖを増加するにつれて
減少し、一方、ｅｖ（摺動距離）は増加し、Ｒｖ＝１２
ｍｍでヘルツ応力Ｐｍａｘは７４％となり、ｅｖは約
１．９倍になる。しかしＲｖ＝１４．５ｍｍ＝Ｒｒとす
るとヘルツ応力Ｐｍａｘは７０％となるが、（Ｔ−ｅｖ
−ｄ）／２≒−０．００８となってベーンとローラとの
摺接部における摺接面の確保ができないことが判る。
【００４０】以上の結果から、Ｒｖが、前記式（１）で
表されるＴ＜Ｒｖ＜Ｒｒの範囲にあると、ベーンとロー
ラとの摺接部における摺接面を確保しつつヘルツ応力を
減少でき、偏心量（ｅｖ）が大きくなって応力が分散し
ベーンとローラとの摺接部における温度が低下し、ロー
ラとベーンの異常な摩耗を防止できることが判る。ベー
ンに高価なコーテイング処理を行わず、安価な窒化処理
（ＮＶ窒化、浸硫窒化、ラジカル窒化）でも充分にロー
ラの外周やベーンの摩耗を軽減させる効果があり、信頼
性の高いロータリ圧縮機を提供できる。
表されるＴ＜Ｒｖ＜Ｒｒの範囲にあると、ベーンとロー
ラとの摺接部における摺接面を確保しつつヘルツ応力を
減少でき、偏心量（ｅｖ）が大きくなって応力が分散し
ベーンとローラとの摺接部における温度が低下し、ロー
ラとベーンの異常な摩耗を防止できることが判る。ベー
ンに高価なコーテイング処理を行わず、安価な窒化処理
（ＮＶ窒化、浸硫窒化、ラジカル窒化）でも充分にロー
ラの外周やベーンの摩耗を軽減させる効果があり、信頼
性の高いロータリ圧縮機を提供できる。
【００４１】Ｔが前記式（２）で表されるＴ＞２・Ｒｖ
・Ｅ／（Ｒｖ＋Ｒｒ）の範囲にあると、ベーンのローラ
との摺接部における摺接面を安全に確保できる。
・Ｅ／（Ｒｖ＋Ｒｒ）の範囲にあると、ベーンのローラ
との摺接部における摺接面を安全に確保できる。
【００４２】Ｔが前記式（８）で表されるＴ＞［２・Ｒ
ｖ・Ｅ／（Ｒｖ＋Ｒｒ）］＋ｄの範囲にあると、高負荷
運転時であっても、ベーンのローラとの摺接部における
摺接面を安全に確保できる。
ｖ・Ｅ／（Ｒｖ＋Ｒｒ）］＋ｄの範囲にあると、高負荷
運転時であっても、ベーンのローラとの摺接部における
摺接面を安全に確保できる。
【００４３】高負荷運転時の設計圧力（ΔＰ）がＨＦＣ
４０７Ｃを使用する冷凍サイクルの場合は、２．９８Ｍ
Ｐａ、ＨＦＣ４１０Ａの場合は４．１４ＭＰａ、ＨＦＣ
４０４Ａである場合は、３．１０ＭＰａ、ＨＦＣ１３４
ａである場合は、１．８０ＭＰａとし、各冷媒毎の高負
荷時の弾性変形を考慮した場合、ローラとベーン間の摺
動距離において、ベーンのシリンダと摺接する側面とロ
ーラと摺接する面の双方の稜線間でのローラ曲面との摺
接面が確保される。
４０７Ｃを使用する冷凍サイクルの場合は、２．９８Ｍ
Ｐａ、ＨＦＣ４１０Ａの場合は４．１４ＭＰａ、ＨＦＣ
４０４Ａである場合は、３．１０ＭＰａ、ＨＦＣ１３４
ａである場合は、１．８０ＭＰａとし、各冷媒毎の高負
荷時の弾性変形を考慮した場合、ローラとベーン間の摺
動距離において、ベーンのシリンダと摺接する側面とロ
ーラと摺接する面の双方の稜線間でのローラ曲面との摺
接面が確保される。
【００４４】ベーンを縦弾性係数１．９６×１０5 〜
２．４５×１０5 Ｎ／ｍｍ2 の鉄系材料で形成するが、
弾性係数が小さすぎるとベーンの摩耗耐力が不足であ
り、大きすぎると弾性変形を期待できず、応力低減が図
れず耐摩耗耐力が得られない。
２．４５×１０5 Ｎ／ｍｍ2 の鉄系材料で形成するが、
弾性係数が小さすぎるとベーンの摩耗耐力が不足であ
り、大きすぎると弾性変形を期待できず、応力低減が図
れず耐摩耗耐力が得られない。
【００４５】ベーンの表面がＦｅとＮを主成分とする拡
散層のみを形成してなる窒化処理により処理されていた
り、ベーンの最表面にＦｅとＮを主成分の化合物層を形
成させ、その下にＦｅとＮを主成分とする拡散層を形成
させた窒化処理により処理されていたり、ベーンの最表
面にＦｅとＳを主体とした化合物層を形成させ、その下
にＦｅ−Ｎを主体とした拡散層を形成させる窒化処理に
より処理されているようなベーンが、ベーンの摩耗耐力
に有効であることが、特開平１０−１４１２６９号公
報、特開平１１−２１７６６５号公報、特開平５−７３
９１８号公報などに開示されている。しかし、ＨＦＣ冷
媒下では、その摩耗耐力が十分ではない。そこで本発明
においては、ベーンとローラとの摺動部におけるベーン
の曲率半径（Ｒｖ）を前記式（１）〜（８）により計算
されるものとし、そのような曲率半径（Ｒｖ）などを有
する形状のベーンに上記処理を行うことと併用すること
により、より高摩耗耐力が得られる。
散層のみを形成してなる窒化処理により処理されていた
り、ベーンの最表面にＦｅとＮを主成分の化合物層を形
成させ、その下にＦｅとＮを主成分とする拡散層を形成
させた窒化処理により処理されていたり、ベーンの最表
面にＦｅとＳを主体とした化合物層を形成させ、その下
にＦｅ−Ｎを主体とした拡散層を形成させる窒化処理に
より処理されているようなベーンが、ベーンの摩耗耐力
に有効であることが、特開平１０−１４１２６９号公
報、特開平１１−２１７６６５号公報、特開平５−７３
９１８号公報などに開示されている。しかし、ＨＦＣ冷
媒下では、その摩耗耐力が十分ではない。そこで本発明
においては、ベーンとローラとの摺動部におけるベーン
の曲率半径（Ｒｖ）を前記式（１）〜（８）により計算
されるものとし、そのような曲率半径（Ｒｖ）などを有
する形状のベーンに上記処理を行うことと併用すること
により、より高摩耗耐力が得られる。
【００４６】また、ベーンの最表面にＦｅとＮを主成分
とする化合物層を形成させ、その下にＦｅとＮを主成分
とする拡散層を形成する窒化処理により、ベーンのすく
なくとも側面のＦｅとＮを主成分とする化合物層を除去
したものや、ベーンの最表面にＦｅとＳを主体とした化
合物層を形成させ、その下にＦｅ−Ｎを主体とした拡散
層を形成させる窒化処理を行い、ベーンの少なくとも側
面のＦｅとＳを主成分とする化合層を除去したものは、
処理による結晶構造の変化がもたらす寸法変化に対応
し、寸法の再調整のための研磨などにより、その化合物
層を除去しても高摩耗耐力が得られる。
とする化合物層を形成させ、その下にＦｅとＮを主成分
とする拡散層を形成する窒化処理により、ベーンのすく
なくとも側面のＦｅとＮを主成分とする化合物層を除去
したものや、ベーンの最表面にＦｅとＳを主体とした化
合物層を形成させ、その下にＦｅ−Ｎを主体とした拡散
層を形成させる窒化処理を行い、ベーンの少なくとも側
面のＦｅとＳを主成分とする化合層を除去したものは、
処理による結晶構造の変化がもたらす寸法変化に対応
し、寸法の再調整のための研磨などにより、その化合物
層を除去しても高摩耗耐力が得られる。
【００４７】ベーンと摺接するローラの材質は、縦弾性
係数９．８１×１０4 〜１．４７×１０5 Ｎ／ｍｍ2 の
鉄系材料で形成するが、縦弾性係数が小さすぎるとロー
ラの摩耗耐力が不足であり、大きすぎると弾性変形を期
待できず、ベーンとローラ間の応力低減が図れず耐摩耗
耐力が得られない。
係数９．８１×１０4 〜１．４７×１０5 Ｎ／ｍｍ2 の
鉄系材料で形成するが、縦弾性係数が小さすぎるとロー
ラの摩耗耐力が不足であり、大きすぎると弾性変形を期
待できず、ベーンとローラ間の応力低減が図れず耐摩耗
耐力が得られない。
【００４８】本発明で用いるポリオールエステルまたは
ポリビニルエーテルからなる基油の動粘度は特に限定さ
れるものではない。しかし、基油の動粘度が４０℃で２
０〜８０ｍｍ2 ／ｓであることが好ましい。基油の動粘
度が２０ｍｍ2 ／ｓ未満では摺接部における摩耗を防止
できない恐れがあり、８０ｍｍ2 ／ｓを超えると消費電
力が大きくなるなど不経済となる恐れがある。
ポリビニルエーテルからなる基油の動粘度は特に限定さ
れるものではない。しかし、基油の動粘度が４０℃で２
０〜８０ｍｍ2 ／ｓであることが好ましい。基油の動粘
度が２０ｍｍ2 ／ｓ未満では摺接部における摩耗を防止
できない恐れがあり、８０ｍｍ2 ／ｓを超えると消費電
力が大きくなるなど不経済となる恐れがある。
【００４９】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではないので、特許請求の範囲に記載の趣旨から逸脱
しない範囲で各種の変形実施が可能である。
のではないので、特許請求の範囲に記載の趣旨から逸脱
しない範囲で各種の変形実施が可能である。
【００５０】
【発明の効果】本発明の請求項１記載の回転圧縮機は、
分子中に塩素を含まない冷媒および潤滑油としてポリオ
ールエステル、またはポリビニルエーテルを基油として
用いても、ベーンとローラとの摺接部における摺接面を
確保しつつヘルツ応力を減少でき、偏心量（ｅｖ）が大
きくなって応力が分散しベーンとローラとの摺接部にお
ける温度が低下し、ローラとベーンの異常な摩耗を防止
できる。本発明の請求項１記載の回転圧縮機は、ベーン
に高価なコーテイング処理を行わず、安価な窒化処理
（ＮＶ窒化、浸硫窒化、ラジカル窒化）でも充分にロー
ラの外周やベーンの摩耗を軽減させる効果があり、信頼
性が高い。
分子中に塩素を含まない冷媒および潤滑油としてポリオ
ールエステル、またはポリビニルエーテルを基油として
用いても、ベーンとローラとの摺接部における摺接面を
確保しつつヘルツ応力を減少でき、偏心量（ｅｖ）が大
きくなって応力が分散しベーンとローラとの摺接部にお
ける温度が低下し、ローラとベーンの異常な摩耗を防止
できる。本発明の請求項１記載の回転圧縮機は、ベーン
に高価なコーテイング処理を行わず、安価な窒化処理
（ＮＶ窒化、浸硫窒化、ラジカル窒化）でも充分にロー
ラの外周やベーンの摩耗を軽減させる効果があり、信頼
性が高い。
【００５１】本発明の請求項２記載の回転圧縮機は、ベ
ーンのローラとの摺接部における摺接面が確保される。
ーンのローラとの摺接部における摺接面が確保される。
【００５２】本発明の請求項３記載の回転圧縮機は、高
負荷運転時においてもベーンのローラとの摺接部におけ
る摺接面が確保される。
負荷運転時においてもベーンのローラとの摺接部におけ
る摺接面が確保される。
【００５３】本発明の請求項４記載の回転圧縮機は、各
冷媒毎の高負荷での弾性変形を考慮した場合、ローラと
ベーン間の摺動距離において、ベーンのシリンダと摺接
する側面のローラと摺接する面との稜線がローラとの摺
接を防ぐ摺動距離の確保ができる。
冷媒毎の高負荷での弾性変形を考慮した場合、ローラと
ベーン間の摺動距離において、ベーンのシリンダと摺接
する側面のローラと摺接する面との稜線がローラとの摺
接を防ぐ摺動距離の確保ができる。
【００５４】本発明の請求項５記載の回転圧縮機は、弾
性変形を考慮した応力低減が図れ、ベーンの摩耗耐力を
向上できる。
性変形を考慮した応力低減が図れ、ベーンの摩耗耐力を
向上できる。
【００５５】本発明の請求項６記載の回転圧縮機は、ベ
ーンの摩耗耐力を向上できる。
ーンの摩耗耐力を向上できる。
【００５６】本発明の請求項７記載の回転圧縮機は、ベ
ーンの摩耗耐力を向上できる。
ーンの摩耗耐力を向上できる。
【００５７】本発明の請求項８記載の回転圧縮機は、ベ
ーンの摩耗耐力を向上できる。
ーンの摩耗耐力を向上できる。
【００５８】本発明の請求項９記載の回転圧縮機は、ベ
ーンの摩耗耐力を向上できる。
ーンの摩耗耐力を向上できる。
【００５９】本発明の請求項１０記載の回転圧縮機は、
ベーンの摩耗耐力を向上できる。
ベーンの摩耗耐力を向上できる。
【００６０】本発明の請求項１１記載の回転圧縮機は、
弾性変形を考慮した応力低減が図れ、ローラの摩耗耐力
を向上できる。
弾性変形を考慮した応力低減が図れ、ローラの摩耗耐力
を向上できる。
【００６１】本発明の請求項１２記載の回転圧縮機は、
低消費電力を維持しつつ摩耗を軽減させる効果があり、
信頼性が高い。
低消費電力を維持しつつ摩耗を軽減させる効果があり、
信頼性が高い。
【図１】 本発明を適用する２シリンダ方式の回転圧縮
機の断面構造を示す説明図である。
機の断面構造を示す説明図である。
【図２】 図１に示した回転圧縮機のシリンダ、ロー
ラ、ベーンなどの関係を示す断面説明図である。
ラ、ベーンなどの関係を示す断面説明図である。
【図３】 図１に示した回転圧縮機のベーンの説明図で
ある。
ある。
【図４】 図１に示した回転圧縮機のローラとベーンの
関係を示す断面説明図である。
関係を示す断面説明図である。
【図５】 図１に示した回転圧縮機の回転軸の回転中
心、ローラ中心とベーンの曲率半径の中心などの関係を
示す断面説明図である。
心、ローラ中心とベーンの曲率半径の中心などの関係を
示す断面説明図である。
【図６】 図１に示した回転圧縮機の冷凍回路を示す説
明図である。
明図である。
ａ 回転圧縮機 ｂ 凝縮器 ｃ 膨張装置 ｄ 蒸発器 １ 回転圧縮機 ３１、３２ シリンダ ２３ 吸入口 ３５ 吐出口 ２６ クランク部 ３８ ローラ ４０ ベーン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹中 学 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 岡島 政三 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内
Claims (12)
- 【請求項１】 圧縮機、凝縮器、膨張装置、蒸発器など
を順次配管で接続してなる冷凍回路を備え、分子中に塩
素を含まない冷媒および潤滑油としてポリオールエステ
ル、またはポリビニルエーテルを基油として用いた回転
圧縮機において、吸入口と吐出口を有するシリンダと、
シリンダの軸線上に配設されるクランク部を有する回転
軸と、クランク部とシリンダの間に配設されて偏心回転
するローラと、シリンダに設けられる溝内を往復動して
ローラの外周面に摺接するベーンを有し、ベーンのロー
ラとの摺接部における曲率半径（Ｒｖ）（ｃｍ）が次式
（１）で表されることを特徴とする回転圧縮機。 Ｔ＜Ｒｖ＜Ｒｒ 式（１） ［但し、式（１）中、Ｔはベーンの厚さ（ｃｍ）、Ｒｒ
はベーンと摺接するローラの外周曲率半径（ｃｍ）を表
す。］ - 【請求項２】 ベーンのローラとの摺接部における摺接
面を確保するため、回転軸の回転中心（Ｏ１）とローラ
中心（Ｏ２）の偏心量（ｃｍ）をＥとし、ベーンの曲率
半径（Ｒｖ）の中心（Ｏ３）とローラ中心（Ｏ２）とを
結ぶ直線（Ｌ１）が中心（Ｏ３）と回転中心（Ｏ１）と
を結ぶ直線（Ｌ２）となす角度をαとし、直線（Ｌ１）
がローラの外周に交わる点と直線（Ｌ２）がローラの外
周に交わる点との間の摺動距離をｅｖとした時、Ｔ、Ｒ
ｖ、Ｒｒ、Ｅ、α、ｅｖが次式（２）〜（４）で表され
る関係にあることを特徴とする請求項１記載の回転圧縮
機。 Ｔ＞２・Ｒｖ・Ｅ／（Ｒｖ＋Ｒｒ） 式（２） ｓｉｎα＝Ｅ／（Ｒｖ＋Ｒｒ） 式（３） ｅｖ＝Ｒｖ・Ｅ／（Ｒｖ＋Ｒｒ） 式（４） - 【請求項３】 高負荷運転時の弾性接触を考慮し、ベー
ンのローラとの摺接部における摺接面を確保するため、
ベーンの高さをＬ（ｃｍ）とし、ベーンとローラの縦弾
性係数をそれぞれＥ１、Ｅ２（ｋｇｆ／ｃｍ2 ）とし、
ベーンとローラのポアソン比をそれぞれν１、ν２と
し、設計圧力をΔＰ（ｋｇｆ／ｃｍ2 ）とし、式（５）
で計算される等価半径（ｃｍ）をρとし、式（６）で計
算されるベーンの押付力をＦｖ（ｋｇｆ）とし、これら
を用いて式（７）で計算される弾性接触面長さをｄ（ｃ
ｍ）とした時、Ｔ、Ｒｖ、Ｒｒ、Ｅ、ｄが次式（８）で
表される関係にあることを特徴とする請求項１記載の回
転圧縮機。 Ｔ＞［２・Ｒｖ・Ｅ／（Ｒｖ＋Ｒｒ）］＋ｄ 式（８） ［但し、式（８）中、Ｔ、Ｒｖ、Ｒｒ、Ｅは式（１）、
式（２）と同じものを表す。］ 【数１】 【数２】 【数３】 - 【請求項４】 高負荷運転時の設計圧力（ΔＰ）がＨＦ
Ｃ４０７Ｃを使用する冷凍サイクルの場合は、２．９８
ＭＰａ、ＨＦＣ４１０Ａの場合は４．１４ＭＰａ、ＨＦ
Ｃ４０４Ａである場合は、３．１０ＭＰａ、ＨＦＣ１３
４ａである場合は、１．８０ＭＰａとしたことを特徴と
する請求項３記載の回転圧縮機。 - 【請求項５】 ベーンが縦弾性係数１．９６×１０5 〜
２．４５×１０5 Ｎ／ｍｍ2 の鉄系材料で形成されてい
ることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに
記載の回転圧縮機。 - 【請求項６】 ベーンの最表面にＦｅとＮを主成分の化
合物層を形成させ、その下にＦｅとＮを主成分とする拡
散層を形成させた窒化処理により処理されていることを
特徴とする請求項５記載の回転圧縮機。 - 【請求項７】 ベーンの表面がＦｅとＮを主成分とする
拡散層のみを形成してなる窒化処理により処理されてい
ることを特徴とする請求項５記載の回転圧縮機。 - 【請求項８】 窒化処理により、ベーンの最表面にＦｅ
とＳを主体とした化合物層を形成させ、その下にＦｅ−
Ｎを主体とした拡散層を形成させる窒化処理により処理
されていることを特徴とする請求項５記載の回転圧縮
機。 - 【請求項９】 ベーンの最表面にＦｅとＮを主成分の化
合物層を形成させ、その下にＦｅとＮを主成分とする拡
散層を形成する窒化処理を行い、ベーンのすくなくとも
側面のＦｅとＮを主成分とする化合物層を除去したこと
を特徴とする請求項６記載の回転圧縮機。 - 【請求項１０】 窒化処理により、ベーンの最表面にＦ
ｅとＳを主体とした化合物層を形成させ、その下にＦｅ
−Ｎを主体とした拡散層を形成する窒化処理を行い、ベ
ーンの少なくとも側面のＦｅとＳを主成分とする化合層
を除去したことを特徴とする請求項８記載の回転圧縮
機。 - 【請求項１１】 ベーンと摺接するローラの材質は、縦
弾性係数９．８１×１０4 〜１．４７×１０5 Ｎ／ｍｍ
2 の鉄系材料で形成されていることを特徴とする請求項
１から請求項１０のいずれかに記載の回転圧縮機。 - 【請求項１２】 基油の動粘度が４０℃で２０〜８０ｍ
ｍ2 ／ｓであることを特徴とする請求項１から請求項１
１のいずれかに記載の回転圧縮機。
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Legal Events
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| A02 | Decision of refusal |
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