JP5199728B2 - Rotary compressor - Google Patents

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Description

本発明は、冷凍機や空調機器に用いられるロータリ圧縮機に関するものであり、特に、小型・高性能なロータリ圧縮機に関するものである。   The present invention relates to a rotary compressor used in a refrigerator or an air conditioner, and more particularly to a small and high performance rotary compressor.

通常の冷凍機や空調機器に用いられているロータリ圧縮機は、密閉容器内に圧縮機構と、これを駆動する電動機とが内蔵されている。電動機のロータにはクランクシャフトの一端が連結固定され、クランクシャフトの他端には、圧縮機構のシリンダ内で偏心して回転するローリングピストンが設けられている。
そして、クランクシャフトは、圧縮機構のシリンダを挟んで設置された第1の軸受と第2の軸受とで支持されている。
A rotary compressor used in a normal refrigerator or air conditioner includes a compression mechanism and an electric motor that drives the compression mechanism in a sealed container. One end of the crankshaft is connected and fixed to the rotor of the electric motor, and the other end of the crankshaft is provided with a rolling piston that rotates eccentrically in the cylinder of the compression mechanism.
The crankshaft is supported by a first bearing and a second bearing installed with a cylinder of the compression mechanism interposed therebetween.

ロータリ圧縮機におけるクランクシャフトを支持する軸受構造には、クランクシャフトが潤滑油の膜を介して支持されるジャーナル軸受がある。そして、クランクシャフトは、冷媒の圧縮により発生する大きな荷重により、ジャーナル軸受の内面に強く押し付けられながら回転する。
この時、クランクシャフトとジャーナル軸受との接触面が完全に平滑なら、流体潤滑理論通りの膜厚の流体膜が形成され、分子層程度の厚さになるまで連続流体膜による潤滑が行われる。しかし、実際のクランクシャフトとジャーナル軸受とは、表面に凸凹やうねりを持っている。この凸凹やうねりを持った表面同士が接近しあうと、潤滑油の平均膜厚がかなりあっても流体潤滑から混合潤滑へ、さらには境界潤滑への移行がおこり、ジャーナル軸受とクランクシャフトとの摩擦抵抗や摩耗量が増加するとの問題があった。
As a bearing structure for supporting a crankshaft in a rotary compressor, there is a journal bearing in which the crankshaft is supported via a lubricating oil film. The crankshaft rotates while being strongly pressed against the inner surface of the journal bearing by a large load generated by the compression of the refrigerant.
At this time, if the contact surface between the crankshaft and the journal bearing is completely smooth, a fluid film having a film thickness according to the theory of fluid lubrication is formed, and lubrication with a continuous fluid film is performed until the film thickness is about the molecular layer. However, actual crankshafts and journal bearings have irregularities and undulations on the surface. If the surfaces with irregularities and undulations come close to each other, even if the average film thickness of the lubricating oil is quite large, the transition from fluid lubrication to mixed lubrication, and further to boundary lubrication occurs. There was a problem that the frictional resistance and the amount of wear increased.

クランクシャフトとジャーナル軸受との接触面における潤滑(軸受特性)を評価するものとして、次の(1)式で表される油膜厚さパラメータΛ(平滑な面として求めた油膜厚さhと合成粗さσとの比)がある。この油膜厚さパラメータΛにおいて、Λ≦1の領域では完全に境界潤滑が起こり、Λ>1では混合潤滑から流体潤滑が期待できる。   In order to evaluate the lubrication (bearing characteristics) on the contact surface between the crankshaft and the journal bearing, the oil film thickness parameter Λ (the oil film thickness h obtained as a smooth surface and the synthetic roughness) expressed by the following equation (1) Is a ratio to σ). In this oil film thickness parameter Λ, boundary lubrication occurs completely in the region of Λ ≦ 1, and fluid lubrication can be expected from mixed lubrication when Λ> 1.

Figure 0005199728
Figure 0005199728

そこで、ジャーナル軸受とクランクシャフトとの摩擦抵抗や摩耗量が増加する問題を解決するロータリ圧縮機として、主軸(クランクシャフトに相当)にネズミ鋳鉄材FC250や鋼材のS45CやSCM415を用い、主軸を支持する軸受部品(第2の軸受に相当)に設けられたジャーナル軸受に、カーボンブッシュ材やポリイミド系ブッシュ材や裏金付き樹脂複合軸受材などを用い、主軸とジャーナル軸受との軸受特性の油膜厚さパラメータΛをΛ>3.3とし、ジャーナル軸受部にある主軸の表面粗さRaをRa≦0.2とし、ジャーナル軸受の表面粗さRaをRa≦0.3としたものが開示されている(例えば、特許文献1参照)。   Therefore, as a rotary compressor that solves the problem of increased frictional resistance and wear between the journal bearing and crankshaft, the main shaft (corresponding to the crankshaft) is made of gray cast iron FC250 and steel materials S45C and SCM415, and the main shaft is supported. The journal bearing provided in the bearing component (equivalent to the second bearing) uses a carbon bush material, polyimide bush material, resin composite bearing material with backing metal, etc., and the oil film thickness of the bearing characteristics of the main shaft and journal bearing The parameter Λ is set to Λ> 3.3, the surface roughness Ra of the main shaft in the journal bearing portion is set to Ra ≦ 0.2, and the surface roughness Ra of the journal bearing is set to Ra ≦ 0.3. (For example, refer to Patent Document 1).

また、ロータリ圧縮機は、高性能化による冷媒の高圧縮化にともない、クランクシャフトに加わる荷重が増大し、クランクシャフトの撓みが大きくなるとの問題もあった。
この、クランクシャフトの撓みの増加を防止するには、クランクシャフトの剛性を高くする必要がある。クランクシャフトの剛性を高くする一つの方法として、軸径を大きくすることが挙げられる。
しかし、この方法では、圧縮機の寸法が大きくなることにより使用材料が増加したり、クランクシャフトと軸受部との接触速度が増大し、摩擦が大きくなり摺動ロスが増加するとともに、軸受部の摩耗量が増加するとの問題があった。
In addition, the rotary compressor has a problem that, as the refrigerant is highly compressed due to high performance, the load applied to the crankshaft increases, and the crankshaft is greatly bent.
In order to prevent this increase in the deflection of the crankshaft, it is necessary to increase the rigidity of the crankshaft. One way to increase the rigidity of the crankshaft is to increase the shaft diameter.
However, in this method, the material used increases due to the increase in the size of the compressor, the contact speed between the crankshaft and the bearing increases, the friction increases and the sliding loss increases. There was a problem that the amount of wear increased.

この問題を解決した、軸径を大きくすることなしに、クランクシャフトの剛性を高くしたロータリ圧縮機として、上軸受(第1の軸受に相当)と下軸受(第2の軸受に相当)とに、滑り軸受タイプの簡単な軸受構造を用い、シャフト(クランクシャフトに相当)に、鋼管を用いて剛性を高くするとともに、表面にパーライトやマルテンサイトやベイナイトなどの耐摩耗層を設け、さらに、このシャフトを研削仕上げ加工後に、最終表面処理としてリン酸マンガン処理や二硫化モリブデン処理をしたものを用いたものが開示されている(例えば、特許文献2参照)。   As a rotary compressor that solves this problem and increases the crankshaft rigidity without increasing the shaft diameter, an upper bearing (corresponding to the first bearing) and a lower bearing (corresponding to the second bearing) are used. Using a simple bearing structure of a sliding bearing type, the shaft (equivalent to a crankshaft) is made of steel pipe to increase rigidity, and a wear-resistant layer such as pearlite, martensite, and bainite is provided on the surface. A shaft that has been subjected to manganese phosphate treatment or molybdenum disulfide treatment as a final surface treatment after grinding and finishing the shaft is disclosed (for example, see Patent Document 2).

特開2001−289169号公報JP 2001-289169 A 特開2000−227083号公報JP 2000-227083 A

特許文献1に記載のロータリ圧縮機は、クランクシャフトに、ネズミ鋳鉄材FC250と鋼材のS45CやSCM415が示されており、ロータリ圧縮機の高性能化にともなうクランクシャフトに加わる荷重の増大に対してもヤング率の高い鋼材を使用しクランクシャフトの撓みを防止する効果が期待できるが、軸受材としてカーボンブッシュ材やポリイミド系ブッシュ材や裏金付き樹脂複合軸受材などの部品が必要であり、コスト増加が問題となった。
また、特許文献2に記載のロータリ圧縮機は、クランクシャフトに、表面を熱処理や窒化処理や浸炭処理を施し、剛性を向上させた鋼管を用いているので、クランクシャフトの軸径を大きくしなくとも、十分な剛性を有し、クランクシャフトの撓みが小さい。また、クランクシャフトの熱処理や窒化処理や浸炭処理を施した面は、さらに、研削仕上げやバフがけを行った後に、固体潤滑性を有するリン酸マンガン処理や二硫化モリブデン処理を行い、滑り軸受に対する耐摩耗性を向上させている。
In the rotary compressor described in Patent Document 1, the cast iron material FC250 and the steel materials S45C and SCM415 are shown on the crankshaft. With respect to the increase in load applied to the crankshaft as the performance of the rotary compressor increases. However, the use of steel with a high Young's modulus can be expected to prevent the crankshaft from being bent. However, parts such as carbon bushing, polyimide bushing, and resin composite bearings with backing metal are required as bearing materials, which increases costs. Became a problem.
In addition, the rotary compressor described in Patent Document 2 uses a steel pipe whose surface is heat treated, nitrided or carburized to improve rigidity, so that the shaft diameter of the crankshaft is not increased. Both have sufficient rigidity and small deflection of the crankshaft. In addition, the surface of the crankshaft that has been heat-treated, nitrided or carburized is further ground and buffed, and then treated with solid-lubricated manganese phosphate or molybdenum disulfide to provide sliding bearings. Improves wear resistance.

ジャーナル軸受を用いた圧縮機の実際の運転状態では、起動時や停止時は軸回転数が低速となるので、ジャーナル軸受における油膜反力が小さくなり、油膜厚さも小さくなる。特に起動時には、潤滑油の供給も遅れるため、ジャーナル軸受の表面とクランクシャフトの面との直接接触が発生する。
そのため、特許文献2に記載のロータリ圧縮機にジャーナル軸受を用いると、起動時や停止時に、ジャーナル軸受面とクランクシャフト面とが直接接触するので、クランクシャフトの表面に設けられたリン酸マンガン皮膜や二硫化モリブデン皮膜などが摩耗し、クランクシャフトの熱処理や窒化処理や浸炭処理を施した面が露出する。
この、クランクシャフトの熱処理や窒化処理や浸炭処理を施した面は、硬度が大きく、ジャーナル軸受との間に大きな硬度差を生じ、ジャーナル軸受の摩耗が進行する。その結果、軸受の表面粗さが増大し、流体潤滑状態から混合潤滑状態や境界潤滑状態に移行し、ジャーナル軸受が焼きつくなどの、圧縮機の信頼性が低下するとの問題があった。
In an actual operation state of a compressor using a journal bearing, the shaft rotational speed is low at the time of starting and stopping, so that the oil film reaction force in the journal bearing is reduced and the oil film thickness is also reduced. In particular, at the time of start-up, since the supply of the lubricating oil is also delayed, direct contact between the surface of the journal bearing and the surface of the crankshaft occurs.
Therefore, when a journal bearing is used in the rotary compressor described in Patent Document 2, the journal bearing surface and the crankshaft surface are in direct contact at the time of start and stop, so the manganese phosphate coating provided on the surface of the crankshaft or the like is worn molybdenum disulfide film, a surface subjected to heat treatment or nitriding treatment and carburization of the crank shaft is exposed.
The surface of the crankshaft that has been subjected to heat treatment, nitriding treatment, or carburizing treatment has a high hardness and a large hardness difference with the journal bearing, causing wear of the journal bearing to proceed. As a result, the surface roughness of the bearing increases, the fluid lubrication state shifts to the mixed lubrication state or the boundary lubrication state, and there is a problem that the reliability of the compressor is lowered, such as burning of the journal bearing.

この発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、高性能化にともない、クランクシャフトに加わる荷重が増大しても、クランクシャフトの寸法を大きくすることなしに、クランクシャフトの撓みの増加を防止でき、しかも、軸受部分にカーボンブッシュ材やポリイミド系ブッシュ材や裏金付き樹脂複合軸受材などの軸受部材を追加することなく、クランクシャフトを支えるジャーナル軸受部の潤滑が良好で、ジャーナル軸受の摩耗が少ないロータリ圧縮機を得ることである。   The present invention has been made to solve the above-described problems. Even if the load applied to the crankshaft increases as the performance increases, the crankshaft is not enlarged. In addition, the journal bearing that supports the crankshaft is well lubricated without adding bearing members such as carbon bushing, polyimide bushing, and resin composite bearings with a backing metal to the bearing. It is to obtain a rotary compressor with less wear of the journal bearing.

本発明に係わる第1のロータリ圧縮機は、密閉容器内に、電動機と圧縮機構とが内蔵されており、圧縮機構が、シリンダとシリンダ内に設けられたローリングピストンと、電動機のロータに連結固定されたクランクシャフトと、シリンダの上面と下面とに各々設けられたクランクシャフトを支えるジャーナル軸受とを備え、ローリングピストンがクランクシャフトに偏心して取り付けられ、ローリングピストンの外周面の一部がシリンダの内周面に摺接して、圧縮室内を回転するロータリ圧縮機であって、クランクシャフトが、機械構造用鋼からなり、クランクシャフトの、少なくともジャーナル軸受に摺動する部分の表面に、マルテンサイト層もしくは窒化物層と、マルテンサイト層もしくは窒化物層の表面に形成されたリン酸マンガン皮膜と、リン酸マンガン皮膜の表面に形成された二硫化モリブデン皮膜とを備え、クランクシャフトのマルテンサイト層もしくは窒化物層の表面粗さが、ジャーナル軸受の表面粗さより小さいものである。   A first rotary compressor according to the present invention includes an electric motor and a compression mechanism built in a sealed container, and the compression mechanism is connected and fixed to a cylinder, a rolling piston provided in the cylinder, and a rotor of the electric motor. And a journal bearing for supporting the crankshaft provided on each of the upper surface and the lower surface of the cylinder. The rolling piston is eccentrically attached to the crankshaft, and a part of the outer peripheral surface of the rolling piston is inside the cylinder. A rotary compressor that rotates in a compression chamber in sliding contact with a peripheral surface, wherein the crankshaft is made of steel for machine structural use, and a martensite layer or a surface of a portion of the crankshaft that slides at least on a journal bearing Nitride layer and manganese phosphate skin formed on the surface of martensite layer or nitride layer When, a molybdenum disulfide film formed on the surface of the manganese phosphate film, the surface roughness of the martensitic layer or nitride layer of the crankshaft, is smaller than the surface roughness of the journal bearing.

本発明に係わる第2のロータリ圧縮機は、クランクシャフトが、機械構造用鋼からなり、クランクシャフトの、少なくともジャーナル軸受に摺動する部分の表面に、マルテンサイト層もしくは窒化物層と、マルテンサイト層もしくは窒化物層の表面に形成された二硫化モリブデン皮膜とを備え、クランクシャフトのマルテンサイト層もしくは窒化物層の表面粗さが、ジャーナル軸受の表面粗さより小さいものである。   In a second rotary compressor according to the present invention, the crankshaft is made of mechanical structural steel, and a martensite layer or a nitride layer is provided on the surface of at least a portion of the crankshaft that slides on the journal bearing. And a molybdenum disulfide film formed on the surface of the layer or nitride layer, and the surface roughness of the martensite layer or nitride layer of the crankshaft is smaller than the surface roughness of the journal bearing.

本発明に係わる第1のロータリ圧縮機は、密閉容器内に、電動機と圧縮機構とが内蔵されており、圧縮機構が、シリンダとシリンダ内に設けられたローリングピストンと、電動機のロータに連結固定されたクランクシャフトと、シリンダの上面と下面とに各々設けられたクランクシャフトを支えるジャーナル軸受とを備え、ローリングピストンがクランクシャフトに偏心して取り付けられ、ローリングピストンの外周面の一部がシリンダの内周面に摺接して、圧縮室内を回転するロータリ圧縮機であって、クランクシャフトが、機械構造用鋼からなり、クランクシャフトの、少なくともジャーナル軸受に摺動する部分の表面に、マルテンサイト層もしくは窒化物層と、マルテンサイト層もしくは窒化物層の表面に形成されたリン酸マンガン皮膜と、リン酸マンガン皮膜の表面に形成された二硫化モリブデン皮膜とを備え、クランクシャフトのマルテンサイト層もしくは窒化物層の表面粗さが、ジャーナル軸受の表面粗さより小さいものであり、クランクシャフトに加わる荷重が増大しても、クランクシャフトの寸法を大きくすることなしに、クランクシャフトの撓みの増加を防止でき、しかも、クランクシャフトを支えるジャーナル軸受部の潤滑が良好で摩耗の少ないロータリ圧縮機を得ることができる。   A first rotary compressor according to the present invention includes an electric motor and a compression mechanism built in a sealed container, and the compression mechanism is connected and fixed to a cylinder, a rolling piston provided in the cylinder, and a rotor of the electric motor. And a journal bearing for supporting the crankshaft provided on each of the upper surface and the lower surface of the cylinder. The rolling piston is eccentrically attached to the crankshaft, and a part of the outer peripheral surface of the rolling piston is inside the cylinder. A rotary compressor that rotates in a compression chamber in sliding contact with a peripheral surface, wherein the crankshaft is made of steel for machine structural use, and a martensite layer or a surface of a portion of the crankshaft that slides at least on a journal bearing Nitride layer and manganese phosphate skin formed on the surface of martensite layer or nitride layer And a molybdenum disulfide film formed on the surface of the manganese phosphate film, and the surface roughness of the martensite layer or nitride layer of the crankshaft is smaller than the surface roughness of the journal bearing. Even if the applied load increases, it is possible to prevent an increase in crankshaft deflection without increasing the size of the crankshaft, and to provide a rotary compressor with good lubrication and low wear on the journal bearing that supports the crankshaft. Can be obtained.

本発明に係わる第2のロータリ圧縮機は、クランクシャフトが、機械構造用鋼からなり、クランクシャフトの、少なくともジャーナル軸受に摺動する部分の表面に、マルテンサイト層もしくは窒化物層と、マルテンサイト層もしくは窒化物層の表面に形成された二硫化モリブデン皮膜とを備え、クランクシャフトのマルテンサイト層もしくは窒化物層の表面粗さが、ジャーナル軸受の表面粗さより小さいものであり、クランクシャフトに加わる荷重が増大しても、クランクシャフトの寸法を大きくすることなしに、クランクシャフトの撓みの増加を防止でき、しかも、クランクシャフトを支えるジャーナル軸受部の潤滑が良好で摩耗の少ないロータリ圧縮機を得ることができる。   In a second rotary compressor according to the present invention, the crankshaft is made of mechanical structural steel, and a martensite layer or a nitride layer is provided on the surface of at least a portion of the crankshaft that slides on the journal bearing. And a molybdenum disulfide film formed on the surface of the layer or nitride layer, the surface roughness of the martensite layer or nitride layer of the crankshaft is smaller than the surface roughness of the journal bearing, and is applied to the crankshaft Even if the load increases, without increasing the size of the crankshaft, an increase in crankshaft deflection can be prevented, and a journal compressor supporting the crankshaft is lubricated with good wear and a rotary compressor with low wear. be able to.

実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係わるロータリ圧縮機の断面模式図である。
図2は、本発明の実施の形態1に係わるロータリ圧縮機の、図1に示す断面模式図におけるA―A断面の模式図である。
図1と図2とに示すように、本実施の形態のロータリ圧縮機100は、アッパーシェル19とロワーシェル20とで形成された密閉容器21内に、電動機11と圧縮機構9が内蔵されている。アッパーシェル19には、冷媒を吐出させる吐出パイプ10が設けられている。
圧縮機構9は、第1の軸受13とUシリンダ15とミドルプレート16とLシリンダ17と第2の軸受18とが積層され、第1の軸受13とミドルプレート16とで形成された第1の圧縮室25と、第2の軸受18とミドルプレート16とで形成された第2の圧縮室26とを備えている。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a schematic sectional view of a rotary compressor according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram of the AA cross section in the schematic cross-sectional view shown in FIG. 1 of the rotary compressor according to the first embodiment of the present invention.
As shown in FIGS. 1 and 2, the rotary compressor 100 according to the present embodiment includes an electric motor 11 and a compression mechanism 9 in a sealed container 21 formed by an upper shell 19 and a lower shell 20. . The upper shell 19 is provided with a discharge pipe 10 for discharging the refrigerant.
The compression mechanism 9 includes a first bearing 13, a U cylinder 15, a middle plate 16, an L cylinder 17, and a second bearing 18, which are formed by the first bearing 13 and the middle plate 16. A compression chamber 25 and a second compression chamber 26 formed by the second bearing 18 and the middle plate 16 are provided.

第1の圧縮室25内と第2の圧縮室26内とには、各々にローリングピストン14が設置されている。各ローリングピストン14は、電動機11のロータに連結固定され、且つ第1の軸受13と第2の軸受18とで支持されたクランクシャフト12に偏心して取り付けられている。そして、クランクシャフト12の回転により、各ローリングピストン14は、その外周面の一部が対応するUシリンダ15とLシリンダ17との各内周面に摺接して、回転する。
また、Uシリンダ15とLシリンダ17とには、半径方向に形成された溝に内側から出没できるベーン23が設けられている。このベーン23は、溝内に設けられたスプリング24の作用により、ローリングピストン14の回転時にも、ローリングピストン14の外周面と摺接している。
また、Uシリンダ15とLシリンダ17とには、冷媒を吸入する吸入パイプ22が、各々設けられている。
本実施の形態のロータリ圧縮機100では、圧縮室を2個としているが、これに限定されるものではない。
A rolling piston 14 is installed in each of the first compression chamber 25 and the second compression chamber 26. Each rolling piston 14 is connected and fixed to the rotor of the electric motor 11 and is eccentrically attached to the crankshaft 12 supported by the first bearing 13 and the second bearing 18. The rotation of the crankshaft 12 causes each rolling piston 14 to rotate while being in sliding contact with the inner peripheral surfaces of the U cylinder 15 and the L cylinder 17 corresponding to a part of the outer peripheral surface thereof.
In addition, the U cylinder 15 and the L cylinder 17 are provided with vanes 23 that can appear and disappear from the inside in grooves formed in the radial direction. The vane 23 is in sliding contact with the outer circumferential surface of the rolling piston 14 even when the rolling piston 14 is rotated by the action of a spring 24 provided in the groove.
The U cylinder 15 and the L cylinder 17 are each provided with a suction pipe 22 for sucking refrigerant.
In the rotary compressor 100 of the present embodiment, there are two compression chambers, but the present invention is not limited to this.

本実施の形態のロータリ圧縮機100では、第1の軸受13と第2の軸受18に、ジャーナル軸受が用いられ、クランクシャフト12には、従来のヤング率約160GPaの球状黒鉛鋳鉄DCD550に替えて、例えば、ヤング率が210GPaの機械構造用合金であるクロムモリブデン鋼SCM435が用いられている。SCM材は、硬度が高くまた靭性の目安となる延びが比較的小さいため、摩耗によるなじみが比較的良い。   In the rotary compressor 100 of the present embodiment, journal bearings are used for the first bearing 13 and the second bearing 18, and the crankshaft 12 is replaced with the conventional spheroidal graphite cast iron DCD550 having a Young's modulus of about 160 GPa. For example, chrome molybdenum steel SCM435, which is an alloy for mechanical structures having a Young's modulus of 210 GPa, is used. Since the SCM material has high hardness and has a relatively small elongation that serves as a measure of toughness, the conformability due to wear is relatively good.

図3は、本発明の実施の形態1に係わるロータリ圧縮機に用いられるクランクシャフトの表面の構成を示す断面模式図である。
図3に示すように、本実施の形態におけるクランクシャフト12の表面は、表面処理され、材質の異なる複数の層となっている。
すなわち、金属母材43の表面には、表面を研磨フィルムにて超仕上げ加工を行った窒化物層42が設けられ、窒化物層42の表面には、バフ仕上げを行ったリン酸マンガン皮膜41が設けられ、リン酸マンガン皮膜41の表面には、二硫化モリブデン皮膜40が設けられている。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the surface of the crankshaft used in the rotary compressor according to Embodiment 1 of the present invention.
As shown in FIG. 3, the surface of the crankshaft 12 in the present embodiment is surface-treated to form a plurality of layers made of different materials.
That is, a nitride layer 42 whose surface is superfinished with a polishing film is provided on the surface of the metal base material 43, and a manganese phosphate coating 41 that is buffed on the surface of the nitride layer 42. And a molybdenum disulfide film 40 is provided on the surface of the manganese phosphate film 41.

本実施の形態のクランクシャフト12の表面を構成する層および皮膜の厚さは、窒化物層42が10μm〜20μm、リン酸マンガン皮膜41が2μm〜5μm、二硫化モリブデン皮膜40が約1μmである。
また、本実施の形態のクランクシャフト12では、研削加工仕上げ後の金属母材表面の表面粗さは、約1.5μmであるが、窒化処理直後の窒化物層42表面の表面粗さは、図4の測定結果例に示すように、約2.5μmであった。そのため、窒化物層42は、超仕上げ加工が行われ、その超仕上げ加工後の表面粗さは、図5の測定結果例に示すように、約0.7μmより小さかった。
すなわち、超仕上げ加工を行なった窒化物層42を備えたクランクシャフト12の窒化物層42の表面は、図6のクランクシャフトの断面模式図に示すように、かなり平滑であった。
そのため、図3に示すように、窒化物層42の表面に形成されたリン酸マンガン皮膜41も、さらに、リン酸マンガン皮膜41の表面に形成された二硫化モリブデン皮膜40も、その表面粗さは、非常に小さくなっている。
The thickness of the layer and the film constituting the surface of the crankshaft 12 of the present embodiment are 10 μm to 20 μm for the nitride layer 42, 2 μm to 5 μm for the manganese phosphate film 41, and about 1 μm for the molybdenum disulfide film 40. .
Further, in the crankshaft 12 of the present embodiment, the surface roughness of the surface of the metal base material after grinding processing is about 1.5 μm, but the surface roughness of the surface of the nitride layer 42 immediately after nitriding is As shown in the measurement result example of FIG. 4, it was about 2.5 μm. Therefore, the nitride layer 42 was superfinished, and the surface roughness after the superfinishing was smaller than about 0.7 μm as shown in the measurement result example of FIG.
That is, the surface of the nitride layer 42 of the crankshaft 12 including the nitride layer 42 subjected to the superfinishing process was considerably smooth as shown in the schematic cross-sectional view of the crankshaft in FIG.
Therefore, as shown in FIG. 3, the manganese phosphate film 41 formed on the surface of the nitride layer 42 and the molybdenum disulfide film 40 formed on the surface of the manganese phosphate film 41 also have a surface roughness. Is very small.

次に、本実施の形態におけるクランクシャフト12の表面を構成する層および皮膜の形成方法について説明する。
クランクシャフト12の金属母材、すなわち、機械構造用合金であるSCM435材は、研削仕上げ加工を行い、表面を滑らかにする。
クランクシャフト12の金属母材表面の耐摩耗性を向上させるための窒化物層42の形成は、クランクシャフト12を、480℃〜580℃の処理温度で塩浴窒化処理により行う。この処理温度は、鋼材の変態温度(900℃以上)より十分に低温(480℃)であるので、クランクシャフト12の形状精度の劣化はほとんどなく、また、クランクシャフト12の表面硬度はビッカース硬度Hv=800程度になる。
Next, a method for forming a layer and a film constituting the surface of the crankshaft 12 in the present embodiment will be described.
The metal base material of the crankshaft 12, that is, the SCM435 material, which is an alloy for machine structure, is subjected to a grinding finish to smooth the surface.
Formation of the nitride layer 42 for improving the wear resistance of the metal base material surface of the crankshaft 12 is performed by salt bath nitriding treatment of the crankshaft 12 at a treatment temperature of 480 ° C. to 580 ° C. Since this processing temperature is sufficiently lower (480 ° C.) than the transformation temperature (900 ° C. or higher) of the steel material, the shape accuracy of the crankshaft 12 is hardly deteriorated, and the surface hardness of the crankshaft 12 is Vickers hardness Hv. = 800 or so.

塩浴窒化処理により形成された窒化物層42の表面粗さは上記のように、約2.5μmと大きいので、窒化物層42は超仕上げ加工がなされる。具体的には、ワークとなるクランクシャフト12を旋盤などに取り付けて回転させながら、研磨砥粒層が形成されたラッピングフィルムを樹脂製ローラなどによりクランクシャフト12に押し付けてクランクシャフト12の表面を研磨する。研磨フィルムの砥粒として、粗加工用砥粒付きフィルム2000番(砥粒径9μm)、仕上げ加工用砥粒付きフィルム2000番(砥粒径9μm)、仕上げ加工用砥粒付きフィルム4000番(砥粒径3μm)の3種類のラッピングフィルムを段階的に用いて行う。
超仕上げ加工による窒化物層42の研磨量は半径で約1μm〜約2μmであり、窒化物層42の厚さが10μm〜20μmであるので、超仕上げ加工後も、窒化物層42は十分に残っている。
本実施の形態では、ラッピングフィルムによる超仕上げ加工法を挙げたが、所定の表面粗さまで小さくできれば、その他の超仕上げ加工方法も用いることができ、ラッピングフィルムによる超仕上げ加工法に限定されるものではない。
As described above, since the surface roughness of the nitride layer 42 formed by the salt bath nitriding process is as large as about 2.5 μm, the nitride layer 42 is superfinished. Specifically, the crankshaft 12 as a workpiece is attached to a lathe and rotated, and the lapping film on which the abrasive grain layer is formed is pressed against the crankshaft 12 by a resin roller or the like to polish the surface of the crankshaft 12. To do. As abrasive grains for polishing film, No. 2000 with coarse processing abrasive grains (abrasive grain size 9 μm), No. 2000 film with abrasive grains for finishing (abrasive grain size 9 μm), No. 4000 film with abrasive grains for finishing (abrasive) Three types of wrapping films having a particle diameter of 3 μm) are used stepwise.
The polishing amount of the nitride layer 42 by the superfinishing process is about 1 μm to about 2 μm in radius, and the thickness of the nitride layer 42 is 10 μm to 20 μm. Remaining.
In the present embodiment, the superfinishing method using a wrapping film has been described, but other superfinishing methods can be used as long as the surface roughness can be reduced to a predetermined surface roughness, which is limited to the superfinishing method using a wrapping film. is not.

平滑化した窒化物層42表面へのリン酸マンガン皮膜41の形成は、リン酸マンガン液の槽に、クランクシャフト12を浸漬させ、クランクシャフト12表面の鉄をエッチングするとともに、リン酸マンガン結晶を析出させて行う。析出したリン酸マンガン結晶は、その大きさが約1μm〜約2μmあるので、リン酸マンガン皮膜41の形成直後の表面は、凹凸が大きくなる。そのため、リン酸マンガン皮膜41の形成後に、バフなどにより表面の凹凸を滑らかにする。 Formation of the manganese phosphate coating 41 on the smoothed nitride layer 42 surface involves immersing the crankshaft 12 in a manganese phosphate bath, etching the iron on the surface of the crankshaft 12, and forming manganese phosphate crystals. Precipitate and perform. Since the deposited manganese phosphate crystal has a size of about 1 μm to about 2 μm, the surface immediately after the formation of the manganese phosphate film 41 becomes uneven. Therefore, after forming the manganese phosphate film 41, the surface irregularities are smoothed by buffing or the like.

二硫化モリブデン皮膜40の形成は、リン酸マンガン皮膜41の表面に、二硫化モリブデン粉末をショットブラスト法により噴きつけて行う。形成された二硫化モリブデン皮膜40は樹脂などのバインダー成分を含んでいない。また、二硫化モリブデン皮膜40は、クランクシャフト12における、第1の軸受13で支持される部分と、第2の軸受18で支持される部分の2箇所のみに形成する。 The molybdenum disulfide film 40 is formed by spraying molybdenum disulfide powder onto the surface of the manganese phosphate film 41 by shot blasting. The formed molybdenum disulfide film 40 does not contain a binder component such as a resin. Further, the molybdenum disulfide coating 40 is formed only at two locations on the crankshaft 12, a portion supported by the first bearing 13 and a portion supported by the second bearing 18.

次に、実施例にて、本実施の形態のロータリ圧縮機を詳細に説明する。   Next, the rotary compressor of this embodiment will be described in detail by way of examples.

実施例1.
本実施例のロータリ圧縮機100は、クランクシャフト12の直径を、従来のロータリ圧縮機の16mmのままとして、Uシリンダ15とLシリンダ17の高さを高くし、圧縮室の容量を、従来の172ccから194ccへ、約13%増大したものである。
そして、ロータリ圧縮機100の高圧縮化によるクランクシャフト12への負荷増加に対応するため、クランクシャフト12には、従来のヤング率約160GPaの球状黒鉛鋳鉄FCD550に替えて、ヤング率が約210GPaと約31%高い機械構造用合金であるクロムモリブデン鋼SCM435を用いる。
本実施例のロータリ圧縮機100では、圧縮室の容量の増加率以上にヤング率の増加率が高い材料をクランクシャフト12に用いているので、クランクシャフト12の撓みを、従来のロータリ圧縮機のクランクシャフトの撓みより小さくできる。
Example 1.
In the rotary compressor 100 of the present embodiment, the diameter of the crankshaft 12 is maintained at 16 mm of the conventional rotary compressor, the heights of the U cylinder 15 and the L cylinder 17 are increased, and the capacity of the compression chamber is increased. This is an increase of about 13% from 172cc to 194cc.
In order to cope with an increase in load on the crankshaft 12 due to high compression of the rotary compressor 100, the crankshaft 12 has a Young's modulus of about 210 GPa instead of the conventional spheroidal graphite cast iron FCD550 of about 160 GPa. The chromium-molybdenum steel SCM435, which is about 31% higher in mechanical structure, is used.
In the rotary compressor 100 of the present embodiment, since a material having a higher Young's modulus increase rate than the increase rate of the compression chamber capacity is used for the crankshaft 12, bending of the crankshaft 12 Can be smaller than the deflection of the crankshaft.

本実施例では、ジャーナル軸受である、第1の軸受13の有効長を30mmとし、第2の軸受18の有効長を19.6mmとしている。また、第1の軸受18の重心と第2の軸受13の重心との間の距離を76.2mmとし、第2の軸受18の重心からLシリンダ17の荷重点までの距離を22.9mmとし、第2の軸受18の重心からUシリンダ15の荷重点までの距離を48.2mmとしている。また、クランクシャフト12と各軸受13,18との隙間は、0.019mmとしている。そして、ジャーナル軸受の軸受材は、ねずみ鋳鉄FC250であり、その表面の最大粗さσbは、1μmとしている。   In this embodiment, the effective length of the first bearing 13, which is a journal bearing, is 30 mm, and the effective length of the second bearing 18 is 19.6 mm. The distance between the center of gravity of the first bearing 18 and the center of gravity of the second bearing 13 is 76.2 mm, and the distance from the center of gravity of the second bearing 18 to the load point of the L cylinder 17 is 22.9 mm. The distance from the center of gravity of the second bearing 18 to the load point of the U cylinder 15 is 48.2 mm. Moreover, the clearance gap between the crankshaft 12 and each bearing 13 and 18 is 0.019 mm. The journal bearing material is gray cast iron FC250, and its surface has a maximum roughness σb of 1 μm.

このような寸法のジャーナル軸受に対して、Patir&Chengの修正レイノルズ方程式とGreenwood&Williamsの固体接触理論を基にクランクシャフトにかかる負荷とそのときの最小油膜厚さhsを求めた。その結果、本実施例のロータリ圧縮機の定格運転条件における最小油膜厚さhsとして、1.2μmが得られた。   For journal bearings of this size, the load on the crankshaft and the minimum oil film thickness hs at that time were determined based on Patir & Cheng's modified Reynolds equation and Greenwood & Williams solid contact theory. As a result, 1.2 μm was obtained as the minimum oil film thickness hs under the rated operating conditions of the rotary compressor of this example.

本実施例のロータリ圧縮機100のクランクシャフト12は、上記方法により形成された表面処理層が設けられている。表面処理層は、金属母材43の表面に設けられ、表面を研磨フィルムにて超仕上げ加工を行い表面粗さを約0.7μmより小さくした窒化物層42と、窒化物層42の表面に設けられた、バフ仕上げを行ったリン酸マンガン皮膜41と、リン酸マンガン皮膜41の表面に設けられた、平滑な二硫化モリブデン皮膜40とで形成されている。   The crankshaft 12 of the rotary compressor 100 of the present embodiment is provided with a surface treatment layer formed by the above method. The surface treatment layer is provided on the surface of the metal base material 43, and the surface is superfinished with a polishing film so that the surface roughness is less than about 0.7 μm, and on the surface of the nitride layer 42. It is formed by a provided manganese phosphate film 41 that has been buffed, and a smooth molybdenum disulfide film 40 provided on the surface of the manganese phosphate film 41.

ジャーナル軸受が流体潤滑から混合潤滑の状態で動作するには、上記(1)式における油膜厚さパラメータΛが1より大きいことが必要である。つまり、本実施例のロータリ圧縮機では、ジャーナル軸受における、最小油膜厚さhsが合成粗さσcより大きいことである。
すなわち、本実施例のロータリ圧縮機で、ジャーナル軸受が流体潤滑から混合潤滑の状態を維持して動作するには、クランクシャフトの表面粗さσaが、下記(2)式の関係を満たすことである。
In order for the journal bearing to operate in the state of fluid lubrication to mixed lubrication, the oil film thickness parameter Λ in the above equation (1) needs to be larger than 1. That is, in the rotary compressor of the present embodiment, the minimum oil film thickness hs in the journal bearing is larger than the combined roughness σc.
That is, in the rotary compressor of this embodiment, in order for the journal bearing to operate while maintaining the state of fluid lubrication to mixed lubrication, the surface roughness σa of the crankshaft satisfies the relationship of the following equation (2). is there.

Figure 0005199728
Figure 0005199728

上記(2)式に、最小油膜厚さhsとして1.2μmを、ジャーナル軸受の表面の最大粗さσbとして1μmを、代入すると、クランクシャフトの表面粗さσa<0.7μmとなり、本実施例のロータリ圧縮機のジャーナル軸受は、クランクシャフトの表面粗さが0.7μmより小さいと、流体潤滑から混合潤滑の状態を維持して動作すると考えられる。   By substituting 1.2 μm as the minimum oil film thickness hs and 1 μm as the maximum roughness σb of the journal bearing surface into the above equation (2), the crankshaft surface roughness σa <0.7 μm is obtained. If the crankshaft has a surface roughness of less than 0.7 μm, the journal bearing of this rotary compressor is considered to operate while maintaining the state of fluid lubrication to mixed lubrication.

本実施の形態のロータリ圧縮機では、クランクシャフトの最外表面は平滑であり、その表面粗さを0.7μmより小さくでき、ジャーナル軸受は、流体潤滑から混合潤滑の状態を維持して動作する。
また、本実施の形態のロータリ圧縮機では、クランクシャフトの最外表面の表面粗さが、例え0.7μm以上であっても、最外表面層が二硫化モリブデン皮膜であるので、軸受材のFC250に対して柔らかいため、接触により軸受の形状になじみ、定常状態においては流体潤滑状態を維持することができる。特に、二硫化モリブデン皮膜に樹脂などのバインダー成分を含まないので、固体潤滑材としての機能が高い
ロータリ圧縮機の実際の運転では、起動時や停止時に軸回転数が低速となり、ジャーナル軸受における油膜反力が小さくなり、油膜厚さが小さくなる。特に起動時には、潤滑油の供給も遅れるため、ジャーナル軸受の表面とクランクシャフトの面との直接接触が発生し、二硫化モリブデン皮膜とリン酸マンガン皮膜とが摩耗する。
このように、二硫化モリブデン皮膜とリン酸マンガン皮膜とが摩耗しても、クランクシャフトの面が、耐摩耗性を有する、表面粗さが0.7μmより小さい窒化物層面となるので、ジャーナル軸受での潤滑が、流体潤滑から混合潤滑の状態で、ロータリ圧縮機を運転できる。
In the rotary compressor of the present embodiment, the outermost surface of the crankshaft is smooth and the surface roughness can be made smaller than 0.7 μm, and the journal bearing operates while maintaining the state from fluid lubrication to mixed lubrication. .
Further, in the rotary compressor of the present embodiment, even if the surface roughness of the outermost surface of the crankshaft is 0.7 μm or more, for example, the outermost surface layer is a molybdenum disulfide film. Since it is soft with respect to FC250, it adapts to the shape of the bearing by contact and can maintain a fluid lubrication state in a steady state. In particular, the molybdenum disulfide film does not contain a binder component such as resin, so it has a high function as a solid lubricant.In actual operation of a rotary compressor, the shaft rotation speed becomes low at startup and stop, and the oil film in the journal bearing The reaction force becomes smaller and the oil film thickness becomes smaller. In particular, at the time of start-up, since the supply of lubricating oil is also delayed, direct contact between the surface of the journal bearing and the surface of the crankshaft occurs, and the molybdenum disulfide film and the manganese phosphate film wear.
Thus, even if the molybdenum disulfide film and the manganese phosphate film are worn, the surface of the crankshaft becomes a nitride layer surface having wear resistance and a surface roughness of less than 0.7 μm. In this state, the rotary compressor can be operated in a state of fluid lubrication to mixed lubrication.

また、本実施の形態のロータリ圧縮機は、従来のロータリ圧縮機の圧縮室の容量より大きな圧縮室を有し、クランクシャフトに、そのヤング率の増加率が、圧縮室の容量増加率より大きくなる機械構造用合金鋼を用いているので、ロータリ圧縮機を高圧縮化しても、クランクシャフトの撓みが大きくならない。   Further, the rotary compressor of the present embodiment has a compression chamber larger than the capacity of the compression chamber of the conventional rotary compressor, and the crankshaft has an increase rate of Young's modulus larger than that of the compression chamber. Therefore, even if the rotary compressor is highly compressed, the bending of the crankshaft does not increase.

すなわち、本実施の形態のツインロータリ圧縮機は、従来と同じねずみ鋳鉄FC250を軸受に用いて、小型高性能圧縮機の耐久性試験を行っても、ジャーナル軸受での焼付きなどの不具合の発生がなく、また軸受の摩耗損傷もほとんどなく、高圧縮運転をしても、従来の圧縮機と同等の信頼性を確保することができる。   In other words, the twin rotary compressor of the present embodiment uses the same gray cast iron FC250 as the conventional bearing, and even if the durability test of the small high-performance compressor is performed, problems such as seizure in the journal bearing occur. In addition, there is almost no wear damage on the bearing, and reliability equivalent to that of a conventional compressor can be ensured even in high compression operation.

実施の形態2.
本実施の形態のロータリ圧縮機は、クランクシャフトの表面層の構成を替えた以外、実施の形態1と同様である。
図7は、本発明の実施の形態2に係わるロータリ圧縮機に用いられるクランクシャフトの表面の構成を示す断面模式図である。
図7に示すように、本実施の形態では、金属母材43の表面には、表面を研磨フィルムにて超仕上げ加工を行った窒化物層42が設けられ、窒化物層42の表面には、二硫化モリブデン皮膜40が設けられている。
窒化物層42の形成方法および二硫化モリブデン皮膜40の形成方法は、実施の形態1と同様である。また、窒化物層42の表面粗さは、研磨フィルムにて超仕上げ加工により、約0.7μmより小さくしている。
Embodiment 2. FIG.
The rotary compressor of the present embodiment is the same as that of the first embodiment except that the configuration of the surface layer of the crankshaft is changed.
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing the structure of the surface of the crankshaft used in the rotary compressor according to Embodiment 2 of the present invention.
As shown in FIG. 7, in the present embodiment, the surface of the metal base material 43 is provided with a nitride layer 42 whose surface is superfinished with a polishing film, and the surface of the nitride layer 42 is provided on the surface. A molybdenum disulfide film 40 is provided.
The method for forming nitride layer 42 and the method for forming molybdenum disulfide film 40 are the same as in the first embodiment. Further, the surface roughness of the nitride layer 42 is made smaller than about 0.7 μm by superfinishing with a polishing film.

図8は、本発明の実施の形態2に係わるロータリ圧縮機に用いられるクランクシャフトの二硫化モリブデン皮膜の表面粗さの測定結果例である。クランクシャフト12の表面粗さは約1.5μmであり、本実施の形態の軸受が流体潤滑から混合潤滑の状態を維持して動作する表面粗さより大きくなっており、クランクシャフト12とジャーナル軸受との接触が発生する。
しかし、二硫化モリブデン皮膜40は、軸受材のFC250に対して柔らかいため、接触により軸受の形状になじみ、定常状態においては流体潤滑状態を維持することができる。また、二硫化モリブデン皮膜40の摩耗が進行して、窒化物層42が露出しても、その最大粗さが0.7μmより小さいので、ジャーナル軸受での潤滑が、流体潤滑から混合潤滑の状態で、ロータリ圧縮機を運転でき、軸受の摩耗が低減できる。
FIG. 8 is an example of measurement results of the surface roughness of the molybdenum disulfide film on the crankshaft used in the rotary compressor according to the second embodiment of the present invention. The surface roughness of the crankshaft 12 is about 1.5 μm, which is larger than the surface roughness with which the bearing of the present embodiment operates while maintaining the state of fluid lubrication to mixed lubrication. Contact occurs.
However, since the molybdenum disulfide film 40 is soft with respect to the bearing material FC250, it is adapted to the shape of the bearing by contact and can maintain a fluid lubrication state in a steady state. Further, even when the wear of the molybdenum disulfide film 40 progresses and the nitride layer 42 is exposed, the maximum roughness is smaller than 0.7 μm, so that the lubrication at the journal bearing is in a state of fluid lubrication to mixed lubrication. Thus, the rotary compressor can be operated, and the wear of the bearing can be reduced.

実際に、本実施の形態のクランクシャフト12を、実施の形態1と同じ設計のツインロータリ圧縮機に組み込み、小型高性能圧縮機の耐久性試験を行っても、クランクシャフトの撓みが大きくならないとともに、ジャーナル軸受での焼付きなどの不具合は発生せず、軸受摩耗も従来モデルと同等となり、高圧縮による高能率化を達成するとともに、従来機種と同等のジャーナル軸受部分の信頼性を確保することができる。   Actually, even if the crankshaft 12 of the present embodiment is incorporated in a twin rotary compressor having the same design as that of the first embodiment and the durability test of the small high-performance compressor is performed, the crankshaft is not greatly bent. , No problems such as seizure in journal bearings occur, bearing wear is equivalent to that of the conventional model, high efficiency is achieved by high compression, and the reliability of the journal bearing part is equivalent to that of the conventional model. Can do.

実施の形態1および2においては、耐磨耗性を向上させるために窒化物層を形成した場合について説明したが、高周波焼入れなどの加工法により焼入れ処理をおこないマルテンサイト層を450μm以上の厚みで形成し、クランクシャフトの硬度HRC50−63(ビッカース硬度513から772相当)とした場合でも同様の効果が得ることができる。   In the first and second embodiments, the case where the nitride layer is formed in order to improve the wear resistance has been described. However, the martensite layer has a thickness of 450 μm or more by performing a quenching process by a processing method such as induction hardening. The same effect can be obtained even when the crankshaft hardness is HRC50-63 (equivalent to Vickers hardness 513 to 772).

本発明に係わるロータリ圧縮機は、クランクシャフトの撓みが小さく、ジャーナル軸受での潤滑性に優れているので、高性能な高圧縮タイプのロータリ圧縮機として有効に用いることができる。   The rotary compressor according to the present invention can be effectively used as a high-performance, high-compression rotary compressor because the crankshaft has a small deflection and is excellent in lubricity in a journal bearing.

本発明の実施の形態1に係わるロータリ圧縮機の断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of the rotary compressor concerning Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係わるロータリ圧縮機の、図1に示す断面模式図におけるA―A断面の模式図である。It is the schematic diagram of the AA cross section in the cross-sectional schematic diagram shown in FIG. 1 of the rotary compressor concerning Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係わるロータリ圧縮機に用いられるクランクシャフトの表面の構成を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows the structure of the surface of the crankshaft used for the rotary compressor concerning Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係わるロータリ圧縮機に用いられるクランクシャフトの窒化処理直後の窒化物層表面の表面粗さの測定結果例を示す図である。It is a figure which shows the example of a measurement result of the surface roughness of the nitride layer surface immediately after the nitridation process of the crankshaft used for the rotary compressor concerning Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係わるロータリ圧縮機に用いられるクランクシャフトの超仕上げ加工後の窒化物層表面の表面粗さの測定結果例を示す図である。It is a figure which shows the example of a measurement result of the surface roughness of the nitride layer surface after the superfinishing process of the crankshaft used for the rotary compressor concerning Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係わるロータリ圧縮機に用いられる、窒化物層を超仕上げ加工した後のクランクシャフトの断面模式図を示す図である。It is a figure which shows the cross-sectional schematic diagram of the crankshaft after superfinishing the nitride layer used for the rotary compressor concerning Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2に係わるロータリ圧縮機に用いられるクランクシャフトの表面の構成を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows the structure of the surface of the crankshaft used for the rotary compressor concerning Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2に係わるロータリ圧縮機に用いられるクランクシャフトの二硫化モリブデン皮膜の表面粗さの測定結果例を示す図である。It is a figure which shows the example of a measurement result of the surface roughness of the molybdenum disulfide film | membrane of the crankshaft used for the rotary compressor concerning Embodiment 2 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 吐出パイプ、11 電動機、12 クランクシャフト、13 第1の軸受、
14 ローリングピストン、15 Uシリンダ、16 ミドルプレート、
17 Lシリンダ、18 第2の軸受、19 アッパーシェル、20 ロワーシェル、
21 密閉容器、22 吸入パイプ、23 ベーン、24 スプリング、
25 第1の圧縮室、26 第2の圧縮室、40 二硫化モリブデン皮膜、
41 リン酸マンガン皮膜、42 窒化物層、43 金属母材、
100 ロータリ圧縮機。
10 discharge pipe, 11 electric motor, 12 crankshaft, 13 first bearing,
14 rolling piston, 15 U cylinder, 16 middle plate,
17 L cylinder, 18 second bearing, 19 upper shell, 20 lower shell,
21 closed container, 22 suction pipe, 23 vane, 24 spring,
25 first compression chamber, 26 second compression chamber, 40 molybdenum disulfide film,
41 Manganese phosphate coating, 42 Nitride layer, 43 Metal matrix,
100 Rotary compressor.

Claims (6)

密閉容器内に、電動機と圧縮機構とが内蔵されており、上記圧縮機構が、シリンダと上記シリンダ内に設けられたローリングピストンと、上記電動機のロータに連結固定されたクランクシャフトと、上記シリンダの上面と下面とに各々設けられた上記クランクシャフトを支えるジャーナル軸受とを備え、上記ローリングピストンが、上記クランクシャフトに偏心して取り付けられ、上記ローリングピストンの外周面の一部が上記シリンダの内周面に摺接して、圧縮室内を回転するロータリ圧縮機であって、
上記クランクシャフトが、機械構造用鋼からなり、上記クランクシャフトの、少なくとも上記ジャーナル軸受と摺動する部分の表面に、マルテンサイト層もしくは窒化物層と、上記マルテンサイト層もしくは窒化物層の表面に形成されたリン酸マンガン皮膜と、上記リン酸マンガン皮膜の表面に形成された二硫化モリブデン皮膜とを備え、上記クランクシャフトのマルテンサイト層もしくは窒化物層の表面粗さが、上記ジャーナル軸受の表面粗さより小さいことを特徴とするロータリ圧縮機。
An electric motor and a compression mechanism are built in the sealed container, and the compression mechanism includes a cylinder, a rolling piston provided in the cylinder, a crankshaft connected and fixed to the rotor of the electric motor, and the cylinder. A journal bearing for supporting the crankshaft provided on each of an upper surface and a lower surface, the rolling piston is mounted eccentrically on the crankshaft, and a part of an outer peripheral surface of the rolling piston is an inner peripheral surface of the cylinder A rotary compressor that rotates in a compression chamber in sliding contact with
The crankshaft is made of mechanical structural steel, on the surface of the crankshaft that slides at least with the journal bearing, on the surface of the martensite layer or nitride layer, and on the surface of the martensite layer or nitride layer. The surface of the journal bearing is provided with a formed manganese phosphate film and a molybdenum disulfide film formed on the surface of the manganese phosphate film, and the surface roughness of the martensite layer or nitride layer of the crankshaft is A rotary compressor characterized by being smaller in roughness.
密閉容器内に、電動機と圧縮機構が内蔵されており、上記圧縮機構が、シリンダと上記シリンダ内に設けられたローリングピストンと、上記電動機のロータに連結固定されたクランクシャフトと、上記シリンダの上面と下面とに各々設けられた上記クランクシャフトを支えるジャーナル軸受とを備え、上記ローリングピストンが、上記クランクシャフトに偏心して取り付けられ、上記ローリングピストンの外周面の一部が上記シリンダの内周面に摺接して、圧縮室内を回転するロータリ圧縮機であって、
上記クランクシャフトが、機械構造用鋼からなり、上記クランクシャフトの、少なくとも上記ジャーナル軸受と摺動する部分の表面に、マルテンサイト層もしくは窒化物層と、上記マルテンサイト層もしくは窒化物層の表面に形成された二硫化モリブデン皮膜とを備え、上記クランクシャフトのマルテンサイト層もしくは窒化物層の表面粗さが、上記ジャーナル軸受の最大表面粗さより小さいことを特徴とするロータリ圧縮機。
An electric motor and a compression mechanism are incorporated in the sealed container, and the compression mechanism includes a cylinder, a rolling piston provided in the cylinder, a crankshaft connected and fixed to a rotor of the electric motor, and an upper surface of the cylinder. And a journal bearing for supporting the crankshaft provided respectively on the lower surface, the rolling piston is mounted eccentrically on the crankshaft, and a part of the outer peripheral surface of the rolling piston is on the inner peripheral surface of the cylinder A rotary compressor that is in sliding contact and rotates in the compression chamber,
The crankshaft is made of mechanical structural steel, on the surface of the crankshaft that slides at least with the journal bearing, on the surface of the martensite layer or nitride layer, and on the surface of the martensite layer or nitride layer. A rotary compressor comprising: a formed molybdenum disulfide film, wherein a martensite layer or a nitride layer of the crankshaft has a surface roughness smaller than a maximum surface roughness of the journal bearing.
クランクシャフトの、少なくともジャーナル軸受と摺動する部分のマルテンサイト層もしくは窒化物層の表面粗さσaが、下記(2)式の関係を満たすことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のロータリ圧縮機。
Figure 0005199728
3. The surface roughness σa of the martensite layer or nitride layer of at least a portion of the crankshaft that slides with the journal bearing satisfies the relationship of the following formula (2): 3. Rotary compressor.
Figure 0005199728
ジャーナル軸受の表面粗さσbが1μmであり、クランクシャフトの、少なくとも上記ジャーナル軸受と摺動する部分のマルテンサイト層もしくは窒化物層の表面粗さσaが0.7μmより小さいことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のロータリ圧縮機。   The surface roughness σb of the journal bearing is 1 μm, and the surface roughness σa of the martensite layer or nitride layer of at least the portion of the crankshaft that slides with the journal bearing is less than 0.7 μm. The rotary compressor according to claim 1 or claim 2. 二硫化モリブデン皮膜が樹脂などのバインダー成分を含まないことを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載のロータリ圧縮機。 The rotary compressor according to any one of claims 1 to 4, wherein the molybdenum disulfide film does not contain a binder component such as a resin. クランクシャフトに、圧縮室の容量増加率よりヤング率の増加率が大きい機械構造用鋼を用いたことを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載のロータリ圧縮機。   The rotary compressor according to any one of claims 1 to 5, wherein steel for mechanical structure having a Young's modulus increase rate larger than a compression chamber capacity increase rate is used for the crankshaft.
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