JP3086022B2 - 圧縮機 - Google Patents
圧縮機Info
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- JP3086022B2 JP3086022B2 JP03234982A JP23498291A JP3086022B2 JP 3086022 B2 JP3086022 B2 JP 3086022B2 JP 03234982 A JP03234982 A JP 03234982A JP 23498291 A JP23498291 A JP 23498291A JP 3086022 B2 JP3086022 B2 JP 3086022B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、冷凍装置、空調装置に
組込まれる圧縮機に係り、特に、摺動部材の機械的強度
を改良した圧縮機に関する。
組込まれる圧縮機に係り、特に、摺動部材の機械的強度
を改良した圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、ロータリ式圧縮機では、ベー
ン、ローラ等の部品には、過酷な条件下で長時間の運転
に耐え得る機械的強度が要求されるため、その材質に
は、強度、硬度、耐磨耗性等の機械的性質の優れた材料
を選定することが必須の条件となる。 近年では、冷凍
装置、空調装置の性能の向上に伴って、圧縮機の使用条
件が厳しく、また、高速化されており、その摺動部材に
作用する負荷や周速、あるいは慣性力に基づく荷重が益
々増大する傾向にある。そこで、圧縮機の摺動部材の設
計上の要求に応ずる材料として、アルミニウム合金や、
あるいは非金属材料のなかではセラミックスなどの材料
が注目されるようになってきている。このうちセラミッ
クスについては、その特性として、耐磨耗性という機械
的性質に優れ摺動部材の要求に合致する。最近では、セ
ラミックス材料の摺動部材が組み込まれた圧縮機が使用
されるに至っている。
ン、ローラ等の部品には、過酷な条件下で長時間の運転
に耐え得る機械的強度が要求されるため、その材質に
は、強度、硬度、耐磨耗性等の機械的性質の優れた材料
を選定することが必須の条件となる。 近年では、冷凍
装置、空調装置の性能の向上に伴って、圧縮機の使用条
件が厳しく、また、高速化されており、その摺動部材に
作用する負荷や周速、あるいは慣性力に基づく荷重が益
々増大する傾向にある。そこで、圧縮機の摺動部材の設
計上の要求に応ずる材料として、アルミニウム合金や、
あるいは非金属材料のなかではセラミックスなどの材料
が注目されるようになってきている。このうちセラミッ
クスについては、その特性として、耐磨耗性という機械
的性質に優れ摺動部材の要求に合致する。最近では、セ
ラミックス材料の摺動部材が組み込まれた圧縮機が使用
されるに至っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、他方
で、セラミックスには、線膨脹係数がこの種の摺動部材
の材料として広く採用されている鋳鉄や、鉄系焼結合金
等の鉄系材料に比較して小さいという性質がある。この
ため、運転時に、摺動面の温度が１００℃以上にも上昇
するような摺動部材の材料にセラミックスを採用した場
合には、部材間の線膨脹率の差に起因して隙間が生じ、
この隙間から圧縮室内の冷媒が漏洩し、圧縮能力の低下
が生じるという欠点があった。
で、セラミックスには、線膨脹係数がこの種の摺動部材
の材料として広く採用されている鋳鉄や、鉄系焼結合金
等の鉄系材料に比較して小さいという性質がある。この
ため、運転時に、摺動面の温度が１００℃以上にも上昇
するような摺動部材の材料にセラミックスを採用した場
合には、部材間の線膨脹率の差に起因して隙間が生じ、
この隙間から圧縮室内の冷媒が漏洩し、圧縮能力の低下
が生じるという欠点があった。
【０００４】そこで、本発明の目的は、上記従来技術の
有する問題点を解消し、摺動部材間の熱膨脹の差による
隙間の発生を未然に防止するとともに、摺動部材の耐磨
耗性などの機械強度を改良し耐久性、信頼性の向上を図
った圧縮機を提供することにある。
有する問題点を解消し、摺動部材間の熱膨脹の差による
隙間の発生を未然に防止するとともに、摺動部材の耐磨
耗性などの機械強度を改良し耐久性、信頼性の向上を図
った圧縮機を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、圧縮機の互いに摺動する摺動部材の一方
の摺動部材をイットリア（Ｙ２Ｏ３）を３〜８（ｍｏｌ
％）配合した部分安定化ジルコニア（Ｙ２Ｏ３−ＰＳ
Ｚ）焼結体で形成するとともに、他方の摺動部材を鉄系
材料で形成したことを特徴とするものである。
に、本発明は、圧縮機の互いに摺動する摺動部材の一方
の摺動部材をイットリア（Ｙ２Ｏ３）を３〜８（ｍｏｌ
％）配合した部分安定化ジルコニア（Ｙ２Ｏ３−ＰＳ
Ｚ）焼結体で形成するとともに、他方の摺動部材を鉄系
材料で形成したことを特徴とするものである。
【０００６】
【作用】本発明によれば、摺動部材の材料の部分安定化
ジルコニアは、他のセラミック材料と異なり線熱膨脹係
数が鉄の線熱膨脹係数と同程度であり、相手材が鉄系材
料であるようなときには、嵌め合い部分に隙間が生じな
いので圧縮能力低下が防止される。しかも、セラミック
ス材料の長所としての軽量化、優れた耐磨耗性が生かさ
れる。
ジルコニアは、他のセラミック材料と異なり線熱膨脹係
数が鉄の線熱膨脹係数と同程度であり、相手材が鉄系材
料であるようなときには、嵌め合い部分に隙間が生じな
いので圧縮能力低下が防止される。しかも、セラミック
ス材料の長所としての軽量化、優れた耐磨耗性が生かさ
れる。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の一実施例について添付の図面
を参照して説明する。この実施例は、本発明を空気調和
機用のローラピストン型の圧縮機に適用した例であり、
図１は、その圧縮部の断面を示したものである。この図
において、符号１は、密閉ケーシングを示している。こ
の密閉ケーシング１の内周面にシリンダ２が固定されて
おり、このシリンダ２の内部では、シャフト３とともに
偏心して回転するローラ４が吸気、圧縮の行程のサイク
ルを行なうようになっている。すなわち、シリンダ２に
は、ベーン５が進退自在なように嵌装されており、この
ベーン５がばね６によって弾発付勢されてその先端でロ
ーラ４に摺接する。従って、このベーン５によってシリ
ンダ室７は、膨張室７ａと圧縮室７ｂに区画されてい
る。吸込管８から吹い込まれた気体は、ローラ４の偏心
回転ととも圧縮されて図示しない吐出管から吐出される
ようになっている。本実施例では、圧縮機の摺動部材の
うちシリンダ２の外周面に対して摺動するべーン５が、
以下に説明するようなイットリア（Ｙ２Ｏ３）を所定量
配合した部分安定化ジルコニア（Ｙ２Ｏ３−ＰＳＺ）焼
結体から成形されている。すなわち、この実施例では、
ジルコニア微粉末に焼結助材としてイットリアを配合割
合にして３（ｍｏｌ％）均一に分散させたものを焼結素
材として、ベーン５の所定形状に高圧で圧粉成形し、さ
らに千数百度もの高温で焼成して熱的に安定したものを
得た。なお、べーン５が組み込まれるシリンダ２の材質
については、ベーン５の焼結体とのなじみ性の良さを考
慮して、鉄系材料、例えば、鉄系鋳物、鉄系焼結材、鉄
鋼材あるいはこれら鉄系材料に窒化または浸炭などの表
面処理をした材料が良好である。
を参照して説明する。この実施例は、本発明を空気調和
機用のローラピストン型の圧縮機に適用した例であり、
図１は、その圧縮部の断面を示したものである。この図
において、符号１は、密閉ケーシングを示している。こ
の密閉ケーシング１の内周面にシリンダ２が固定されて
おり、このシリンダ２の内部では、シャフト３とともに
偏心して回転するローラ４が吸気、圧縮の行程のサイク
ルを行なうようになっている。すなわち、シリンダ２に
は、ベーン５が進退自在なように嵌装されており、この
ベーン５がばね６によって弾発付勢されてその先端でロ
ーラ４に摺接する。従って、このベーン５によってシリ
ンダ室７は、膨張室７ａと圧縮室７ｂに区画されてい
る。吸込管８から吹い込まれた気体は、ローラ４の偏心
回転ととも圧縮されて図示しない吐出管から吐出される
ようになっている。本実施例では、圧縮機の摺動部材の
うちシリンダ２の外周面に対して摺動するべーン５が、
以下に説明するようなイットリア（Ｙ２Ｏ３）を所定量
配合した部分安定化ジルコニア（Ｙ２Ｏ３−ＰＳＺ）焼
結体から成形されている。すなわち、この実施例では、
ジルコニア微粉末に焼結助材としてイットリアを配合割
合にして３（ｍｏｌ％）均一に分散させたものを焼結素
材として、ベーン５の所定形状に高圧で圧粉成形し、さ
らに千数百度もの高温で焼成して熱的に安定したものを
得た。なお、べーン５が組み込まれるシリンダ２の材質
については、ベーン５の焼結体とのなじみ性の良さを考
慮して、鉄系材料、例えば、鉄系鋳物、鉄系焼結材、鉄
鋼材あるいはこれら鉄系材料に窒化または浸炭などの表
面処理をした材料が良好である。
【０００８】しかして、図２は、本実施例のべーン５
と、アルミナ、窒化けい素、炭化けい素といった他のセ
ラミックス材料製の従来例のベーンとで、破壊じん性、
線熱膨脹係数について比較したものである。この図のデ
ータからわかるように、他のセラミックスに比べて部分
安定化ジルコニア（Ｙ２Ｏ３−ＰＳＺ）焼結体では、線
熱膨脹係数が高く、鉄の線熱膨脹係数（９×１０−６／
℃）と同程度である。このため、従来例のベーンでは、
相手材のシリンダが鉄系材料であるようなときに、線熱
膨脹係数の差に起因して嵌め合い部分に隙間が生じて、
この隙間から冷媒が漏れて圧縮能力低下につながるおそ
れがあったが、本実施例のベーン５ではそのような不都
合が解決される。また、破壊じん性についても従来例に
比べて大きく改善されており、これは、イットリアの配
合により部分安定することによるものと考えられる。こ
のじん性の強化は、イットリアの配合割合にも関係して
くるものであって、 ２（ｍｏｌ％）以下では、成形の
際の高温で相変態（立方晶系から単斜晶系）により体積
が増加し、微小クラックが形成されて一部破壊が起こ
り、じん性が劣化する。逆に、８（ｍｏｌ％）を越える
イットリアを配合すると、性質が完全安定化ジルコニア
に近付き、破壊じん性が急激に低下し、これを材料とし
たベーンでは、起動時のジャンピングにより破壊する虞
がある。
と、アルミナ、窒化けい素、炭化けい素といった他のセ
ラミックス材料製の従来例のベーンとで、破壊じん性、
線熱膨脹係数について比較したものである。この図のデ
ータからわかるように、他のセラミックスに比べて部分
安定化ジルコニア（Ｙ２Ｏ３−ＰＳＺ）焼結体では、線
熱膨脹係数が高く、鉄の線熱膨脹係数（９×１０−６／
℃）と同程度である。このため、従来例のベーンでは、
相手材のシリンダが鉄系材料であるようなときに、線熱
膨脹係数の差に起因して嵌め合い部分に隙間が生じて、
この隙間から冷媒が漏れて圧縮能力低下につながるおそ
れがあったが、本実施例のベーン５ではそのような不都
合が解決される。また、破壊じん性についても従来例に
比べて大きく改善されており、これは、イットリアの配
合により部分安定することによるものと考えられる。こ
のじん性の強化は、イットリアの配合割合にも関係して
くるものであって、 ２（ｍｏｌ％）以下では、成形の
際の高温で相変態（立方晶系から単斜晶系）により体積
が増加し、微小クラックが形成されて一部破壊が起こ
り、じん性が劣化する。逆に、８（ｍｏｌ％）を越える
イットリアを配合すると、性質が完全安定化ジルコニア
に近付き、破壊じん性が急激に低下し、これを材料とし
たベーンでは、起動時のジャンピングにより破壊する虞
がある。
【０００９】次に、本実施例のベーン５を組み込んだ圧
縮機を搭載した実機にて、冷凍能力試験を行い、従来の
鉄系材料のベーンの圧縮機の試験結果を１００としてそ
の他のセラミックス材料ベーンの圧縮機との冷凍試験結
果と比較したものを図３に示す。この図からも、本発明
では、従来のセラミックス材料のベーンの圧縮機よりも
能力の改善が見込まれ、鉄系材料のベーンの圧縮機と同
等の能力が得られることがわかる。しかも、部分安定化
ジルコニアのベーンでは、そのセラミックス材料の長所
としての軽量化、優れた耐磨耗性が生かされるので（実
機での磨耗試験において、鉄系ベーンでは、５０００時
間運転で２μｍ、本実施例で１μｍ以下であった。）、
圧縮機の耐久性、信頼性が向上する。
縮機を搭載した実機にて、冷凍能力試験を行い、従来の
鉄系材料のベーンの圧縮機の試験結果を１００としてそ
の他のセラミックス材料ベーンの圧縮機との冷凍試験結
果と比較したものを図３に示す。この図からも、本発明
では、従来のセラミックス材料のベーンの圧縮機よりも
能力の改善が見込まれ、鉄系材料のベーンの圧縮機と同
等の能力が得られることがわかる。しかも、部分安定化
ジルコニアのベーンでは、そのセラミックス材料の長所
としての軽量化、優れた耐磨耗性が生かされるので（実
機での磨耗試験において、鉄系ベーンでは、５０００時
間運転で２μｍ、本実施例で１μｍ以下であった。）、
圧縮機の耐久性、信頼性が向上する。
【００１０】なお、図４は、３（ｍｏｌ％）イットリア
配合の一部安定化ジルコニア焼結体について２５０℃の
もとで、曲げ強度の経時的変化を焼結体粒径ｄ＝０．
２、０．４、 ０．８、 １．０、 １．２（単位μ
ｍ）のそれぞれについてのデータをとったものである。
この試験結果からわかるように、粒径が１．０μｍを越
えると熱経時劣化が急激に進行するので、圧縮機のベー
ンのように１００〜２００℃もの温度にさらされる摺動
部材の材料に選定する場合には、粒径は０．８μｍ以下
が好適である。以上、ローラピストン型の圧縮機につい
ての実施例を説明したが、本発明はこの実施例の範囲に
限定されるものではなく、ローラなどの他の摺動部材、
また他の形式の圧縮機ではオルダムリングなどの摺動部
材に適用できることは勿論である。
配合の一部安定化ジルコニア焼結体について２５０℃の
もとで、曲げ強度の経時的変化を焼結体粒径ｄ＝０．
２、０．４、 ０．８、 １．０、 １．２（単位μ
ｍ）のそれぞれについてのデータをとったものである。
この試験結果からわかるように、粒径が１．０μｍを越
えると熱経時劣化が急激に進行するので、圧縮機のベー
ンのように１００〜２００℃もの温度にさらされる摺動
部材の材料に選定する場合には、粒径は０．８μｍ以下
が好適である。以上、ローラピストン型の圧縮機につい
ての実施例を説明したが、本発明はこの実施例の範囲に
限定されるものではなく、ローラなどの他の摺動部材、
また他の形式の圧縮機ではオルダムリングなどの摺動部
材に適用できることは勿論である。
【００１１】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、圧縮機の互いに摺動する摺動部材の一方の摺
動部材をイットリア（Ｙ２Ｏ３）を３〜８（ｍｏｌ％）
配合した部分安定化ジルコニア（Ｙ２Ｏ３−ＰＳＺ）焼
結体で形成するとともに、他方の摺動部材を鉄系材料で
形成しているので、線熱膨脹率の差に起因する能力の低
下を防止することができ、また、耐磨耗性などの摺動部
材の機械的性質の強化により、信頼性、耐久性に優れた
圧縮機を提供することができる。
によれば、圧縮機の互いに摺動する摺動部材の一方の摺
動部材をイットリア（Ｙ２Ｏ３）を３〜８（ｍｏｌ％）
配合した部分安定化ジルコニア（Ｙ２Ｏ３−ＰＳＺ）焼
結体で形成するとともに、他方の摺動部材を鉄系材料で
形成しているので、線熱膨脹率の差に起因する能力の低
下を防止することができ、また、耐磨耗性などの摺動部
材の機械的性質の強化により、信頼性、耐久性に優れた
圧縮機を提供することができる。
【図１】本発明をローラピストン式の圧縮機に適用した
実施例について、圧縮部の構成を示す断面図。
実施例について、圧縮部の構成を示す断面図。
【図２】本発明の実施例と、従来例について破壊じん
性、線熱膨脹係数について比較した図。
性、線熱膨脹係数について比較した図。
【図３】本発明の実施例と、従来例について実機による
冷凍試験結果を比較した図。
冷凍試験結果を比較した図。
【図４】本発明の実施例において、高温下での一部安定
化ジルコニア焼結体の曲げ強度の経時的変化を焼結体粒
径を異ならせてとった試験結果を示したグラフ。
化ジルコニア焼結体の曲げ強度の経時的変化を焼結体粒
径を異ならせてとった試験結果を示したグラフ。
２ シリンダ ３ シャフト ４ ローラ ５ ベーン ７ 圧縮室
Claims (1)
- 【請求項１】圧縮機の互いに摺動する摺動部材の一方の
摺動部材をイットリア（Ｙ２Ｏ３）を３〜８（ｍｏｌ
％）配合した部分安定化ジルコニア（Ｙ２Ｏ３−ＰＳ
Ｚ）焼結体で形成するとともに、他方の摺動部材を鉄系
材料で形成したことを特徴とする圧縮機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03234982A JP3086022B2 (ja) | 1991-09-13 | 1991-09-13 | 圧縮機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03234982A JP3086022B2 (ja) | 1991-09-13 | 1991-09-13 | 圧縮機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0571484A JPH0571484A (ja) | 1993-03-23 |
| JP3086022B2 true JP3086022B2 (ja) | 2000-09-11 |
Family
ID=16979294
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03234982A Expired - Fee Related JP3086022B2 (ja) | 1991-09-13 | 1991-09-13 | 圧縮機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3086022B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07267730A (ja) * | 1994-03-30 | 1995-10-17 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ロータリーコンプレッサー用ジルコニアベーン |
| JP5954266B2 (ja) * | 2013-06-27 | 2016-07-20 | 東京エレクトロン株式会社 | 塗布膜形成装置 |
-
1991
- 1991-09-13 JP JP03234982A patent/JP3086022B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0571484A (ja) | 1993-03-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20000530 |
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |