JP4402043B2 - 冷媒圧縮機 - Google Patents
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Description
入弁、吐出弁の弁座と可動弁、吐出経路を構成する鋼管と密着コイルばね、圧縮部を保持する保持部材とばね等の支持部などがある。この構成により、第1、第2接触部の耐摩耗性が高くなり、信頼性が高く、高効率な圧縮機が得られる。またこのような圧縮機を用いた冷凍機も信頼性が高く、高効率である。
図1は、本発明の前提例1となる冷媒圧縮機100の断面図である。図2は図1におけるピストンとボアとにより形成される摺動部の拡大図である。図3は図1におけるピストンとボアとが摺動する時のオイルの流れを示した図である。図4は、冷媒圧縮機100を含む冷凍機の冷凍サイクル図である。図5は、微細くぼみ有り無しでの焼付き面圧を示した特性図である。図6は、微細くぼみの形状、大きさの違いでの摩擦係数を示した特性図である。図7は、摺動部表面積に対する微細くぼみの占める割合の違いでの摩耗量を示した特性図である。
Aの表面積に対するくぼみ123の占める面積の割合は40〜80%であることがより好ましい。さらに鉄系材料においては摺動部表面の組織をマルテンサイト化することがより好ましい。
のエステルオイルを使用し、摺動速度を1.0m/s、面圧:0.5MPaにおいて行われる。
の進行速度が低下する。またくぼみ123を形成することにより摺動部間の面積が低減され、金属接触が低減される。
状態になる。この時にも、ピストンピン117の摺動面127におけるくぼみ123にオイル103が保持されている。このため、摺動部分に常にオイル103が存在し、焼付き荷重が上昇して異常摩耗が防止される。
の大きさとオイルの粘度との関係について説明する。図13は、微細くぼみをほぼ均一に形成した摺動面とリン酸マンガン層との摩擦係数の特性図である。図14は、摺動面に微細くぼみをほぼ均一に形成した場合とリン酸マンガン層を施した場合でのコンプレッサーにおける冷凍能力の特性図である。図15は、摺動面に微細くぼみをほぼ均一に形成した場合とリン酸マンガン層をほどこした場合でのコンプレッサーにおける効率の特性図である。
1)直径が2μm〜15μmで深さが0.5μm〜1μmの大きさのくぼみ123
2)直径が40μm〜50μmで深さが7μm〜10μmの大きさのくぼみ123
3)直径が60μm〜70μmで深さが15μm〜20μmの大きさのくぼみ123
を形成した円盤を用意する。このような円盤を、摺動速度を1.0m/sで回転させ、リング状に形成された相手材を、面圧0.5MPaで押し付ける。図13はこのような条件で磨耗試験を行った結果を示している。
合には、VG8までオイル粘度を低下させても摩擦係数が上昇しない。VG4までオイル粘度を低下させた場合でも、僅かに摩擦係数が上昇するのみである。さらに、リン酸マンガン処理に比べ摩擦係数が低下していることもわかる。
ドロカーボン系冷媒であるプロパンを使用する場合においても、また、オイル103にアルキルベンゼン、エステル、ポリビニルエーテル、ポリアルキレングリコール等を使用する場合においてもオイル103中に冷媒102が溶け込み更に粘度を低下させる。このため、本構成を適用することにより同様の効果が得られる。
図16は、本発明の前提例2による冷媒圧縮機200の断面図である。図17は冷媒圧縮機200を含む冷凍機の冷凍サイクル図である。図18は図16におけるG−G線断面図である。図19は図18におけるベーン216とローリングピストン(以下、ピストン)215とが接する部分の拡大図である。図20は図18におけるピストン215と偏心部207とが接する部分の拡大図である。
数式(1)のように、ゾンマーフェルト数Sは、軸受半径Rと半径すきまCと速度Nとオイル粘度μと面圧Pから求められる。
溶け込み可能な冷媒量の低下が抑えられ、オイル中の冷媒の発泡現象が少なくなる。そして、発泡により摺動部に形成される油膜の破断により生じる金属接触の発生が防止され、摩擦係数の上昇が防止される。
本実施の形態による冷媒圧縮機の基本的な構成は図1を用いて説明した前提例1と同様である。前提例1との違いは、主軸部109と軸受部114、ピストン115とボア113、ピストンピン117とコンロッド118、偏心部110とコンロッド118がそれぞれ相互に形成している摺動部である。摺動部を形成する各部は圧縮部107の駆動により接触し合う接触部である。
た後、数百度で焼き付ける。
これにより、金属接触が生じている摺動部の摩擦係数が低下すると考えられる。また、バインダーとして用いられるポリアミドイミド樹脂(PAI)等の不純物の摩擦係数は、MoS2に比較して高いので、MoS2の純度を98%以上にすることが望ましい。
4にこのような混合層323を設けてもよい。主軸部109と軸受部114との双方に設けても、同様の作用効果が得られる。
いる。なお、クランクシャフト108の主軸部109と偏心部110との間にもフランジ面136がある。フランジ面136とそれに対向する軸受部114のスラスト部139とでスラスト軸受を構成してもよい。その場合、スラスト部137に混合層323を設ける。このようにしてスラスト軸受を構成する場合においても、同様の作用効果が得られる。
接触が防止され、耐摩耗性が向上する。
擦係数が低下する。このため、摺動損失が低減される。さらに低粘度のオイル103を用いることにより、摺動損失が低減される。
本実施の形態による冷媒圧縮機の基本的な構成は図16を用いて説明した前提例2と同様である。前提例2との違いは、偏心部207とローリングピストン(以下、ピストン)215、主軸部208と主軸受213、副軸部209と副軸受214がそれぞれ相互に形成している摺動部である。摺動部を形成する各部は圧縮部205の駆動により摺動し合う接触部である。
かしながら偏心部207の摺動面419には、MoS2を固着させた混合層323を設けている。金属接触が発生した場合、MoS2の組織が稠密六方晶で、分子の大きさが約6×10−4μmと小さくことから低い摩擦係数でへき開する。これにより、摺動部の摩擦係数が低くなり、摺動損失が低下する。
ば、その効果が顕著になる。
前提例3の冷媒圧縮機の基本的な構成は図1を用いて説明した前提例1と同様である。前提例1との違いは、バルブプレート119に設けられた吸入バルブ装置527と、吐出バルブ装置534である。
た冷媒ガス102の一部は吸入バルブ装置527の相互シール面からサクションマフラー122へと漏出する。この漏出は体積効率を下げる。しかしながら、本実施の形態においては吸入バルブ装置527を構成する弁座517と弁519のシール部519Aとにほぼ均一にくぼみ123Aを形成し、そこにオイル103が滞留している。オイル103が圧縮された冷媒ガス102の漏出に対して抵抗となる。この際、くぼみ123Aの形状を球面とすることにより、同じ表面部への投影面積の多角錐に比べて体積が増加し、滞留するオイル103の量が増加する。この結果、冷媒ガス102の漏れ量が減少し、圧縮機の体積効率が向上するため、圧縮機の圧縮効率は向上する。
525のシール部525Aとの相互シール面と、弁525の衝打部541Aとストッパ537の衝打部541Bとにオイル103を供給する。供給されたオイル103は相互シール面のシールと潤滑、衝打部541A、541Bの潤滑との機能を果す。
本実施の形態による冷媒圧縮機の基本的な構成は図1を用いて説明した前提例3と同様である。前提例3との違いは、バルブプレート119に設けられた吸入バルブ装置527と、吐出バルブ装置534における各接触部である。
混合層323が形成されている。これ以外の構成は実施の形態5における吐出バルブ装置と同様である。
織がマルテンサイトの板ばね材料を用いる場合についても同様に形成することができる。
図52は、本発明の実施の形態4による、冷媒圧縮機の断面図である。図53は図52の冷媒圧縮機を含む冷凍機の冷凍サイクル図である。図54は、図52の冷媒圧縮機における吐出経路と密着コイルばねとが接触する部分の拡大図である。
3に供給される際の体積変動が小さい。その結果、隙間での圧力低下があまり生じない。このため、オイル103中へ溶け込んでいる冷媒の発泡現象があまり生じないため、摺動時に発生する動圧により作り出される油膜が冷媒の発泡により破断されることが少ない。従って金属接触を防止する作用が高く維持されるため、耐磨耗性が高く、また異常音の発生を防止する作用が高まる。
図55A,Bは本発明の実施の形態5による、冷媒圧縮機における吐出経路と密着コイルばねとが接触する部分の拡大図である。本実施の形態による冷媒圧縮機は、実施の形態4で図52を用いて説明した冷媒圧縮機と基本的な構造は同様である。実施の形態7では、吐出経路717を構成する鋼管の表面に、微細くぼみ(以下、くぼみ)123がほぼ均一に形成されている。これに対し本実施の形態では図55Aに示すように、吐出経路717を構成する鋼管の表面に二硫化モリブデン(MoS2)を含む混合層323が形成されている。これ以外は、実施の形態4と同様である。
本実施の形態による冷媒圧縮機は、実施の形態4で図52を用いて説明した冷媒圧縮機と基本的な構造は同様である。実施の形態4との違いは、固定子104を介して圧縮部107を密閉容器(以下、容器)101内に弾性的に支持する支持部923の構成である。図56は本実施の形態による冷媒圧縮機の断面図である。図57Aは図56の冷媒圧縮機における支持部923において圧縮コイルばね908と保持部材922とが接触する部分の拡大図である。
0.2〜1.0μmとすることが好ましい。さらに相互シール表面積に対するくぼみ123の占める面積割合は40〜80%が好ましい。
2 オイル
3 固定子
4 回転子
5 電動部
6 圧縮部
7 圧縮機本体
8 圧縮コイルばね
9 クランクシャフト
9A 主軸部
9B 偏心部
10 給油ポンプ
11 シリンダーブロック
12 ボア
13 圧縮室
14 ピストン
15 バルブプレート
16 ヘッド
17 吐出経路
18 管体
19 固定子締結ボルト
20,22 保持部材
21 突起部
23 軸受部
60,70 熱交換器
90 膨張弁
100 冷媒圧縮機
101 密閉容器
102 冷媒ガス
103 オイル
104 固定子
105 回転子
106 電動部
107 圧縮部
108 クランクシャフト
109 主軸部
110 偏心部
111 給油ポンプ
112 シリンダーブロック
113 ボア
114 軸受部
115 ピストン
115A,125,127,130A 摺動面
116 圧縮室
117 ピストンピン
118 コンロッド
119 バルブプレート
120 ヘッド
121 サクションチューブ
122 サクションマフラー
123,123A,123B 微細くぼみ
130,137,139 スラスト部
132,136 フランジ面
134 スラストワッシャ
135 スラスト軸受部
200 冷媒圧縮機
205 圧縮部
207 偏心部
208 主軸部
209 副軸部
210 シャフト
211 圧縮室
212 シリンダー
213 主軸受
214 副軸受
215 ピストン
216 ベーン
217 オイルポンプ
218,219, 摺動面
220 吐出経路
323 混合層
324,328,331,335 摺動面
419 摺動面
517 吸入弁座
519 吸入可動弁
519A シール部
519B 腕部
525 吐出可動弁
525A シール部
525B 腕部
527 吸入バルブ装置
528 吐出弁座
534,534A 吐出バルブ装置
535 バックアップリード
537 ストッパ
541A,541B,541C,541D 衝打部
707 圧縮機本体
717 吐出経路
717A,725 接触面
718 密着コイルばね
719 コネクティングロッド
908 圧縮コイルばね
919 固定子締結ボルト
920,922 保持部材
923 支持部
924 接触面
Claims (1)
- 密閉容器と、
前記密閉容器内に収容され、冷媒を圧縮する圧縮部と、
前記圧縮部を駆動する駆動部と、
前記圧縮部の駆動により接触と摺動とのいずれかを行う第1接触部と第2接触部と、を備え、
前記第1接触部と前記第2接触部との少なくともいずれかの表面に、均一に配置された複数のくぼみと、二硫化モリブデンを固着させた混合層とを形成し、前記くぼみの表面形状を球面にするとともに、このくぼみ内と前記混合層の表面にオイルが介在した状態とした冷媒圧縮機。
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