JP5535137B2 - ロータリー圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、例えば冷凍装置、空調装置、給湯装置などに使用されるロータリー圧縮機に関する。

ロータリー圧縮機、例えば空調装置に用いられる２シリンダーを有するロータリー圧縮機では、上下シリンダー、上下ローラー、上下軸受け、及び仕切板により、仕切板を挟む上側と下側に２つのシリンダーが配置される。そして、これら２つのシリンダーには、クランク軸の１８０度位相がずれた偏心部がそれぞれ挿入され、各偏心部には、上下ローラーがそれぞれ嵌入されて偏心運動可能になっている。また、２つのシリンダーには、それぞれシリンダーとローラー間に形成される空間を圧縮室と吸入室に仕切るベーンが摺動自在に挿入され、これらベーンが付勢手段によってローラーに押接されるようになっている。そして、シリンダー内をローラーが回転摺動することにより、ロータリー圧縮機は、圧縮室に吸入された冷媒が圧縮されるようになっている。

そして、このように２シリンダーを有するロータリー圧縮機において、２つの圧縮室を分ける仕切板の表面にリン酸塩処理や軟窒化処理を施し、高速運転・高負荷運転する際に生じるローラーとそのローラーが接触する仕切板との摺動に対する耐摩耗性・潤滑性の向上を図ったものがある（例えば、特許文献１参照）。

また、２シリンダーを有するロータリー圧縮機において、仕切板とローラーとの対向面にリン酸塩処理を施し、さらにこの上に耐荷重性、潤滑油保持性、初期馴染み性に優れた二硫化モリブデン皮膜処理を施すことで、仕切板表面のうねりや凹凸を覆って、加工精度を補償し、ローラーの回転摺動に伴う、仕切板表面の焼付き・摩耗を防いだものがある（例えば、特許文献２参照）。

また、２シリンダーを有するロータリー圧縮機において、ローラーが取り付けられ回転することによってシリンダー内のローラーを回転摺動させるクランク軸に焼入れ処理を施し、主・副軸受の表面との間に硬度差をつけて構成することで、起動時や液バック運転後の冷媒発泡などにより、油溜の油面が低下した場合でも、クランク軸と主・副軸受の焼付き・摩耗を防ぐことができるようにしたものがある（例えば、特許文献３参照）。

特開平２−１２３２９４号公報（第４頁右上欄第１４〜１９行） 特開平１０−９１６８号公報（段落[0010]、図１） 特開２００８−３８７８７号公報（段落[0029][0030]、図３）

現在の冷凍装置は、運転回転数を自在に制御することが可能なインバーター搭載圧縮機の普及により、外気と内気の温度差が小さい状態であっても低速回転で圧縮機を運転することで、効率の良い冷房又は暖房が可能となっている。

また、利用する側にあっては、省エネルギーの意識が高まり、冷凍装置の冷房または暖房時の室内設定温度を外気の温度に近い温度に設定して運転し、使用する電気量を節減するようになってきた。

したがって、近年は、低速回転で圧縮機を運転する頻度が増え、低速回転での断続的な起動と停止を行う頻度が増加する傾向にある。

ロータリー圧縮機は、冷媒を圧縮するときのクランク軸の回転によって、油溜からクランク軸に設けられた給油路を通って潤滑油が吸い上げられ供給される。仕切板への潤滑油供給経路と軸受への潤滑油供給経路には、それぞれ圧縮機構部の組立の際に生じる容積の異なる空間が介在している。これら空間のうち、仕切板への潤滑油供給経路内に生じた空間は、軸受への潤滑油供給経路内に生じた空間よりも容積が大きくなっている。これは、上下シリンダー間に配置される仕切板には、組立時にクランク軸の偏心部（クランク軸の主軸部よりも径が大きい）が貫通可能な孔を形成する必要があることに起因している。したがって、圧縮機の起動時、それら圧縮機構部内の空間の容積差により、仕切板への潤滑油の供給が軸受側よりも遅れ、仕切板は、軸受に対し相対的に潤滑性が悪化し、摩耗を生じ易い傾向にある。

また、クランク軸を低速回転し続ける低速運転時には、油溜からクランク軸に設けられた給油路を通って吸い上げられる潤滑油の量が減り、圧縮機構部内の主・副軸受とローラーとベーンと仕切板などの摺動材へ供給される潤滑油の供給量が低下する。

また、仕切板に表面処理を施すことで、仕切板の耐摩耗性を向上させるようにしたものにあっては、表面処理は加工の工程数が多く、かつ加工時間が長いため、コストアップとなる。

本発明の技術的課題は、低速運転時の仕切板の潤滑性悪化に伴う摩耗、及び仕切板への潤滑油供給経路と軸受への潤滑油供給経路にそれぞれ存在する空間の容積差による仕切板の潤滑性悪化に伴う摩耗を、安価な方法で低減し、仕切板のかじりや焼付きを防止できるようにすることにある。

本発明に係るロータリー圧縮機は、密閉容器内に圧縮機構部とこれを駆動する電動機部を有し、圧縮機構部は、複数の偏心部を有するクランク軸と、クランク軸の各偏心部に対応させて配置された複数のシリンダーと、複数のシリンダー間に配置されてこれらシリンダーにより挟持される仕切板と、これらシリンダー内に位置するように配置されてクランク軸の各偏心部がそれぞれ挿入された複数のローラーと、クランク軸が挿入されて、シリンダーと仕切板を積み重ねたものの両端に配置された主軸受及び副軸受と、シリンダーと主軸受と仕切板とローラーとによって囲まれる空間、及びシリンダーと副軸受と仕切板とローラーとによって囲まれる空間を、それぞれ圧縮室と吸入室の２つの空間に仕切る複数のベーンとを備え、仕切板に熱処理を施し、仕切板の硬度が主軸受及び副軸受の硬度よりも高くなるように硬度差をもたせたものである。

本発明に係るロータリー圧縮機においては、仕切板に熱処理を施し、仕切板の硬度が主軸受及び副軸受の硬度よりも高くなるように硬度差をもたせたので、潤滑油供給量が少なく、主・副軸受よりも仕切板への潤滑油の供給が遅れるような低速運転時の仕切板の潤滑性悪化に伴う摩耗、及び仕切板への潤滑油供給経路と軸受への潤滑油供給経路にそれぞれ存在する空間の容積差による仕切板への潤滑油供給の遅れに伴う摩耗を、安価な方法で低減することができる。このため、仕切板のかじりや焼付きを防止できて、信頼性を高めることができる。

本発明の実施形態１に係るロータリー圧縮機の全体構成を示す縦断面図である。 本発明の実施形態１に係るロータリー圧縮機の圧縮機構部の組立手順を示す図である。 本発明の実施形態１に係るロータリー圧縮機の圧縮機構部の組立手順を示す図である。 本発明の実施形態１に係るロータリー圧縮機の圧縮機構部の組立手順を示す図である。 本発明の実施形態１に係るロータリー圧縮機の圧縮機構部の組立手順を示す図である。 本発明の実施形態１に係るロータリー圧縮機の圧縮機構部の組立手順を示す図である。 本発明の実施形態１に係るロータリー圧縮機の圧縮機構部の組立手順を示す図である。 本発明の実施形態１に係るロータリー圧縮機の給油経路を示す図である。 図８の要部拡大詳細図である。 本発明の実施形態１に係るロータリー圧縮機の圧縮機構部を示す縦断面図である。 本発明の実施形態２に係るロータリー圧縮機の圧縮機構部の動作説明図である。 本発明の実施形態２に係るロータリー圧縮機の圧縮機構部における摺動部材の摺動面積をハッチングで示す図で、（ａ）はローラーの摺動面積を示し、（ｂ）はローラーに対する仕切板の摺動面積を示している。 本発明の実施形態２に係るロータリー圧縮機の圧縮機構部における摺動部材の摺動面積をハッチングで示す図で、（ａ）はベーンの摺動面積を示し、（ｂ）はベーンに対する仕切板や主・副軸受の摺動面積を示している。 本発明の実施形態２に係るロータリー圧縮機の圧縮機構部を示す縦断面図である。 ロータリー圧縮機の比較例の要部を示す縦断面図である。 ロータリー圧縮機の比較例の要部を示す縦断面図である。

既述したように、現在の冷凍装置は、インバーター搭載圧縮機が普及し、運転回転数を自在に制御可能となっている。このため、現在の冷凍装置においては、内気と外気との温度差が小さい範囲においても低速回転で運転することによって、高効率で冷暖房を行えるようになっている。

また、現在の冷凍装置においては、実使用運転も、内気と外気の温度差が小さく、圧縮機の必要な能力が小さい低速回転域で運転する期間が長い。そのため、冷凍装置のエネルギー消費効率の指標が従来から採用されていた冷房定格と暖房定格の効率平均値であるエネルギー消費効率ＣＯＰから、冷房定格、暖房定格に加えて、春季、秋季等のような比較的気候が穏やかな時期等、部分負荷の場合に対応する冷房、暖房（中間冷房、中間暖房）での圧縮機低速回転時の効率も考慮された通年エネルギー消費効率ＡＰＦが採用され、冷凍装置は実使用にあったエネルギー消費効率で評価している。

また、利用する側にあっても省エネルギーの意識が高まり、使用電気量を低減させるため、室内設定温度を冷房時は高めに、暖房時は低めに設定して運転し、使用する電気量を節減するようになってきているため、圧縮機は、外気温度と差が小さい範囲で運転する頻度が増している。そのため、圧縮機は、低速回転での運転時間が増え、低速回転での起動と停止を行う頻度が増し、断続的な起動停止を行うようになってきている。

実施形態１．
以下、本発明の実施形態１に係るロータリー圧縮機について詳述する。なお、ここでは空調装置に用いられる２シリンダーを有するロータリー圧縮機を例に挙げて説明する。図１は本発明の実施形態１に係るロータリー圧縮機の全体構成を示す縦断面図である。

本発明の実施形態１に係るロータリー圧縮機は、図１のように密閉容器１内に、圧縮機構部１００と、この圧縮機構部１００を駆動する電動機部２００が収納され、密閉容器１底部には潤滑油が貯留されている。電動機部は固定子２と回転子３からなり、回転子にはクランク軸４が嵌入されている。クランク軸４は、主軸部４ａと副軸部４ｂを有し、これら主軸部４ａと副軸部４ｂに、１８０度位相をずらせて主軸側偏心部４ｃと、副軸側偏心部４ｄが形成されている。

圧縮機構部１００は、仕切板９と、仕切板９を挟む上側と下側に配置された上シリンダー７と下シリンダー８を有している。これら上シリンダー７と下シリンダー８とこれらの間に配置された仕切板９には、クランク軸４が挿入され、その主軸側偏心部４ｃと副軸側偏心部４ｄが上シリンダー７と下シリンダー８内にそれぞれ配置されるようになっている。また、クランク軸４における主軸側偏心部４ｃと副軸側偏心部４ｄ間の中間軸部４ｅが仕切板９内に配置されるようになっている。また、圧縮機構部１００は、主軸側偏心部４ｃと副軸側偏心部４ｄに、上ローラー１０と下ローラー１１がそれぞれ嵌入されており、これら上ローラー１０と下ローラー１１が上シリンダー７と下シリンダー８内で偏心回転運動可能になっている。さらに、圧縮機構部１００は、上シリンダー７と下シリンダー８に、それぞれ上ベーン１２と下ベーン１３が摺動自在に挿入されている。これら上下ベーン１２，１３は、コイルばねで構成される付勢手段３１，３２によって上ローラー１０と下ローラー１１にそれぞれ常時押接されていて、上下シリンダー７，８と上下ローラー１０，１１間にそれぞれ形成される空間を、圧縮室と吸入室に仕切る機能をもっている。また、圧縮機構部１００は、上下シリンダー７，８と仕切板９を積み重ねたものの両端に、クランク軸４を支持する主軸受５と副軸受６が配置され、これら上下シリンダー７，８、仕切板９、及び主軸受５と副軸受６が長さの異なる二種類のボルト１４，１５によって一体に締結されるようになっている。

このように構成された本発明の実施形態１に係るロータリー圧縮機は、回転子３が回転することで、上シリンダー７と下シリンダー８の内部で上ローラー１０と下ローラー１１が回転摺動する。これにより、吸入管４１から圧縮室に冷媒ガスが吸引され、圧縮室に吸入された冷媒が圧縮されるようになっている。圧縮された高圧冷媒ガスは密閉容器１内へ吐出され、吐出管４２から密閉容器１の外部に吐出される。

ところで、本発明の実施形態１に係るロータリー圧縮機は、仕切板９に熱処理（焼入れ処理）が施されていて、当該仕切板９の硬度が、主軸受５と副軸受６の硬度よりも高くなるように構成されている。このように、仕切板９の硬度が、主軸受５と副軸受６の硬度よりも高くなるように硬度差をもたせることで、主軸受５と副軸受６よりも仕切板９の耐摩耗性を向上させることができる。

これにより、潤滑油の供給量が少なく、圧縮機構部１００の上下ローラー１０，１１及び上下ベーン１２，１３と、主・副軸受５，６及び仕切板９に供給される潤滑油が、主・副軸受５，６よりも仕切板９側が遅れて供給されるような場合でも、仕切板９の摩耗量を軽減することができる。このため、仕切板９のかじりや焼付きを防止できて、信頼性を高めることができる。

このように、仕切板９に焼入れ処理を施し、主・副軸受５，６よりも仕切板９の耐摩耗性を高めているので、加工コストを抑えて仕切板９の摩耗量を軽減することができる。

次に、本発明の実施形態１に係るロータリー圧縮機の圧縮機構部の組立手順について説明する。図２乃至図７はいずれも本発明の実施形態１に係るロータリー圧縮機の圧縮機構部の組立手順を示す図である。

（１）図２に示すように、先ず上シリンダー７と主軸受５とを短尺のボルト１５で締結して固定する。ボルト１５は、複数本使用する。

（２）図３に示すように、クランク軸４の主軸部４ａを主軸受５に上シリンダー７側から挿入する。次に、上ローラー１０をクランク軸４に外嵌させ、副軸部４ｂ、副軸側偏心部４ｄ、中間軸部４ｅの順に外側を通過させ、主軸側偏心部４ｃに組み付ける。このとき、上ベーン１２（図１）を上シリンダー７に組み込む。

（３）図４に示すように、熱処理（焼入れ処理）により耐摩耗性を向上させた仕切板９を、クランク軸４に外嵌させ、副軸部４ｂ、副軸側偏心部４ｄの順に外側を通過させ、中間軸部４ｅに組み付ける。この状態では、矢印で示すように、仕切板９を副軸側偏心部４ｄの外側を通過させて軸方向に移動させただけなので、仕切板９の中心と上シリンダー７の中心が一致していない。

（４）図５に示すように、仕切板９を軸直角方向に移動させて、上シリンダー７と中心が合うようにセットする。これは、仕切板９に設けられたボルト通し穴９ｂ、上シリンダー７のボルト通し穴７ａ、主軸受５のボルト通し穴５ａの位置を合わせ、後述のボルトを通せるようにするためである。

（５）図６に示すように、下ローラー１１をクランク軸４に外嵌させ、副軸部４ｂを通過させ、副軸側偏心部４ｄに組み付ける。

（６）また、下シリンダー８と副軸受６とを短尺のボルト１５（複数本）で固定するとともに、下ベーン１３（図１）を下シリンダー８に組み込む。それをクランク軸４の副軸部４ｂに外嵌させる。

（７）図７に示すように、下シリンダー８を副軸受６の外側から仕切板９を間に挟んで、長尺のボルト１４（複数本）により上シリンダー７に固定する。また、併行して上シリンダー７を主軸受５の外側から仕切板９を間に挟んで、長尺のボルト１４（複数本）により下シリンダー８に固定する。

次に、本発明の実施形態１に係るロータリー圧縮機の給油経路について説明する。図８は本発明の実施形態１に係るロータリー圧縮機の給油経路を示す図である。図９は図８の要部拡大詳細図である。図１０は本発明の実施形態１に係るロータリー圧縮機の圧縮機構部を示す縦断面図である。

圧縮機構部１００は、前記（１）〜（７）のように組み立てるため、圧縮機構部１００内には、仕切板９と中間軸部４ｅとの間に空間Ａ（図７）が生じる。また、上ローラー１０と主軸側偏心部４ｃと主軸受５との間に空間Ｂ（以下、これを「Ｂ１」という）が生じる。また、同様に下ローラー１１と副軸側偏心部４ｄと副軸受６との間にも空間Ｂ（以下、これを「Ｂ２」という）が生じる。このとき、空間Ａの容積は空間Ｂ１，Ｂ２の容積よりも大きい。これは、上下シリンダー７，８間に配置される仕切板９には、前記（３）の組立工程の際にクランク軸４の副軸側偏心部４ｄ（クランク軸４の中間軸部４ｅよりも径が大きい）の外側を通過させるための孔を形成する必要があることに起因している。

本発明の実施形態１に係るロータリー圧縮機の圧縮機構部１００への潤滑油の供給は、図８のように圧縮機底部の油溜３０からクランク軸４の給油路を通り、給油穴１６，１７，１８，１９からクランク軸４の回転による遠心給油によって行われる。そのため、給油量は、クランク軸４の回転速度や回転数に比例し、多くなる。低速回転運転時は、圧縮機構部１００内への潤滑油の供給量は少なくなる。

上下ローラー１０，１１と主・副軸受５，６への給油は、図８乃至図１０のように主・副軸受５，６内部にある給油穴１６，１７から経路Ｃ１，Ｃ２を通り、また上下ローラー１０，１１内部にある給油穴１８，１９から経路Ｄ１，Ｄ２を通り、空間Ｂ１，Ｂ２にそれぞれ流入し給油される。仕切板９と上下ローラー１０，１１への給油は、上下ローラー１０，１１内部の給油穴１８，９から経路Ｅ，Ｆを通り、空間Ａに流入し給油される。従って、空間Ａ及び空間Ｂ１，Ｂ２に潤滑油が満たされるまで仕切板９及び主・副軸受５，６に潤滑油が供給され難くなる。つまり、空間Ａ及び空間Ｂ１，Ｂ２は、仕切板９と主・副軸受５，６への潤滑油供給の阻害要因となる。

既述したように仕切板９と中間軸部４ｅの間に生じる空間Ａは、上・下ローラー１０，１１と主・副軸受５，６、主・副軸側偏心部４ｃ，４ｄの間に生じる空間Ｂ１，Ｂ２よりも大きいため、圧縮機起動時は仕切板９への潤滑油の供給は主・副軸受５，６への供給よりも遅れる。従って、潤滑油の供給量が少ない低速回転運転での断続的な起動と停止を行うような場合、仕切板９は、主・副軸受５，６に対して相対的に潤滑性が悪化し摩耗を生じ易い。

しかし、本発明の実施形態１に係るロータリー圧縮機においては、熱処理（焼入れ処理）により耐摩耗性を向上させた仕切板９を用いているので、仕切板９と中間軸部４ｅの間に生じる空間Ａが大きくても、摩耗が進行し難い。このように、本発明の実施形態１に係るロータリー圧縮機は、潤滑油供給経路の途中に、本来潤滑油供給の阻害要因となるはずの大きな空間Ａを有する圧縮機構部を備えたものに特に有効である。空間Ａを大きくすることは、後述するように圧縮機構部の組立性を容易なものとし、かつ圧縮機構部のコンパクト化に有効である。そして、このような圧縮機において、仕切板９の耐久性が向上し、長寿命化が図れる。

クランク軸４の副軸側偏芯部４ｄを無視して仕切板９の内径とクランク軸４の中間軸部４ｅの外径が同じであると仮定した場合、仕切板９の内径と中間軸部４ｅの外径を接触させずにクランク軸４を回転させるには、高精度の芯出しを行って組み立てなければならない。

また、例えば仕切板９の内径とクランク軸４の中間軸部４ｅとの間の空間Ａを小さくする方法として、仕切板９を２つに分割して半割り構成とすることが考えられる。これを図１５及び図１６により説明する。図１５及び図１６はいずれもロータリー圧縮機の比較例の要部を示す縦断面図である。図１５及び図１６のように仕切板９を半割仕切板９Ｌ，９Ｒに２分割して上下シリンダー７，８間のクランク軸４の中間軸部４ｅへ挟み込んで組立を行う方法がある。しかし、この分割、合体による組立方法を実施するにしても、高精度の芯出しを不要として仕切板９の内径と中間軸部４ｅの外径を接触させずに組立てることができるようにするためには、仕切板９の内径と中間軸部４ｅの外径の間に遊び（隙間）を設けることが必要となる。

本発明の実施形態１に係るロータリー圧縮機のように、仕切板９の内径がクランク軸４の副軸側偏芯部４ｄの外径よりも大きければ、その結果として空間Ａが大きくなるものの、仕切板９をクランク軸４に外嵌させて副軸側偏芯部４ｄの外側を通過させることが可能となり（図４及び図５）、クランク軸４の中間軸部４ｅと接触することのない組立が容易となる。

一般に複数のシリンダーを有するロータリー圧縮機の特徴として主軸受と副軸受の軸受間距離が長いことが挙げられ、運転時にはクランク軸偏心部の撓み角が大きくなる。これを軽減するためには、軸受間距離をできるだけ小さくすることが望まれる。

図３のように上ローラー１０を副軸部４ｂに外嵌させて、軸方向で引っ掛かることなく主軸側偏芯部４ｃまで通過させるためには、中間軸部４ｅの軸方向長さは上ローラー１０の軸方向長さよりも長くし、副軸側偏心部４ｄを通過した後の上ローラー１０が軸直行方向へ移動できるようにしなければならない。本発明の実施形態１に係るロータリー圧縮機においては、上下ローラー１０，１１の軸方向長さは変えず、それに対応する中間軸部４ｅの軸方向長さを確保した上で、図６のように主軸側偏心部４ｃと副軸側偏心部４ｄの軸方向長さを仕切板９側の方向に短くしている。これにより、前述した空間Ｂ１，Ｂ２（図７）が発生するものの、クランク軸４の全体の長さは抑えることができ、中間軸部４ｅの軸方向長さを、上ローラー１０の軸方向長さに対して相対的に長くすることができる。このため、コンパクトな圧縮機構部１００の組立が可能となる。

ところで、軸受間距離を小さくする他の手法としては、中間軸部４ｅの軸方向長さ、つまり仕切板９の軸方向の厚みを、上ローラー１０の軸方向長さよりも長くしながら可能な限り薄くすることが考えられる。また、小型化、省資源化のためにも、仕切板はできるだけ薄いことが望まれる。しかし、仕切板を薄くすると仕切板の両側の圧縮室の圧力上昇のタイミングのずれによる差圧変形が大きくなってしまい、仕切板がローラーやベーンと接触し易くなる。

これに対応する技術として、従来は、既述したように摺動材である仕切板、ローラー、主・副軸受、クランク軸のいずれかに表面処理を施す、または表面硬度を向上させ、耐摩耗性を向上させ摩耗や焼付きを防いでいる。

この仕切板に表面処理を施す工程は、まず表面皮膜となる薬剤の密着性を上げるために素材表面の油分を取り除く脱脂処理及び洗浄を行う。次に薬剤との親和性を向上させるためリン酸塩皮膜形成などの下地処理を施し、再び洗浄後、二硫化モリブデンなどの表面皮膜形成処理を施し、乾燥させ完成となる。このように、表面処理は、加工の工程数が多く、かつ加工時間が長いため、コストアップとなる。

これに対し、本発明の実施形態１に係るロータリー圧縮機は、仕切板９に焼入れ処理を施し、耐摩耗性を向上させている。焼入れ処理は、高温炉による熱処理と冷却によって加工できるため、必要な工程が表面処理よりも少なく、短時間、低コストで耐摩耗性を向上させることができる。

なお、ここでは仕切板９と主・副軸受５，６の硬度に差を持たせ、仕切板９の硬度が、主・副軸受５，６の硬度よりも高くなるように構成して、仕切板９の摩耗を軽減するようにしているが、上下ローラー１０，１１及び上下ベーン１２，１３の摩耗を軽減させても構わない。その場合の手法を実施形態２にて説明する。

実施形態２．
ロータリー圧縮機では、後述するようにローラー及びベーンの摺動面積が、軸受や仕切板の摺動面積よりも小さい。そのため、ローラー及びベーンとしては、軸受や仕切板よりも硬度の高い材料が使用される。よって、ローラー及びベーンの摩耗を軽減させるため、前述の実施形態１で熱処理を施した仕切板の硬度は、ローラー及びベーンの硬度よりも低くなければならない。ローラー及びベーン＞仕切板＞軸受の順番に硬度が高くなるように仕切板に熱処理を施すことで、ローラー及びベーンの摩耗を軽減させることができ、かつ仕切板の摩耗も軽減させることができる。
図１１のａ→ｂ→ｃ→ｄは本発明の実施形態２に係るロータリー圧縮機の圧縮機構部の動作説明図であり、上下ローラー一回転中の圧縮機構部内の様子を示すものである。図１１のように上下ローラー１０Ａ，１１Ａは、仕切板と主・副軸受の間を上下シリンダー７，８内にて偏心回転運動して摺動し、上下ベーン１２Ａ，１３Ａは往復運動して摺動している。

図１２は本発明の実施形態２に係るロータリー圧縮機の圧縮機構部における摺動部材の摺動面積をハッチングで示す図で、（ａ）は上下ローラーの摺動面積を示し、（ｂ）は上下ローラー一回転あたりの上下ローラーに対する仕切板の摺動面積を示している。図１２（ａ），（ｂ）のように、上下ローラー１０Ａ，１１Ａ一回転あたりの仕切板９の摺動面積よりも上下ローラー１０Ａ，１１Ａの摺動面積の方が小さい。そのため、上下ローラー１０Ａ，１１Ａは、仕切板９よりもより集中的に摺動する。

図１３は本発明の実施形態２に係るロータリー圧縮機の圧縮機構部における摺動部材の摺動面積をハッチングで示す図で、（ａ）は上下ベーンの摺動面積を示し、（ｂ）は上下ベーンに対する仕切板や主・副軸受の摺動面積を示している。図１３（ａ），（ｂ）のように、仕切板９や主・副軸受５，６の摺動面積よりも上下ベーン１２Ａ，１３Ａの摺動面積の方が小さい。そのため、上下ベーン１２Ａ，１３Ａは、仕切板９や主・副軸受５，６よりも集中的に摺動する。

すなわち、上下ローラー１０Ａ，１１Ａと上下ベーン１２Ａ，１３Ａは、仕切板９や主・副軸受５，６と比較して、仕切板９や主・副軸受５，６と同じ硬度をもつ場合、摩耗や焼付きを生じ易い。仕切板９の硬度を上下ローラー１０Ａ，１１Ａと上下ベーン１２Ａ，１３Ａの硬度よりも高くした場合、仕切板９よりも先に上下ローラー１０Ａ，１１Ａと上下ベーン１２Ａ，１３Ａが摩耗してしまう。

図１４は本発明の実施形態２に係るロータリー圧縮機の圧縮機構部を示す縦断面図である。本発明の実施形態２に係るロータリー圧縮機は、図１４のように仕切板９と上下ローラー１０Ａ，１１Ａ及び上下ベーン１２Ａ，１３Ａに熱処理（焼入れ処理）を施し、上下ローラー及び上下ベーン＞仕切板＞主・副軸受の順番に硬度が高くなるように硬度差を持たせたものである。

一般に圧縮機軸受は、入手性・加工性・コスト面から、ねずみ鋳鉄または焼結がよく使用されている。その硬度の例としては、ＨＲＢ６５〜１１０（ＨＲＣ０〜３０相当）程度のものがよく使用されている。また、ベーン及びローラーは、硬度の高いステンレス鋼や、Ｎi・Ｃr・Ｍoの鋳鉄がよく使用されている。その硬度の例としては、ＨＲＣ４５〜７０程度のものをよく使用している。従って、仕切板の硬度は、ＨＲＣ３０〜４５の範囲に設定することが望ましい。
ここでは、主・副軸受５，６、仕切板９、上下ローラー１０Ａ，１１Ａ、及び上下ベーン１２Ａ，１３Ａの硬度を、下記の範囲に設定した。
・主・副軸受 ：ロックウェルＢスケール ＨＲＢ６５〜１１０（ＨＲＣ０〜３０相当）
・仕切板 ：ロックウェルＣスケール ＨＲＣ３０〜４０
・上下ローラー：ロックウェルＣスケール ＨＲＣ４５〜５５
・上下ベーン ：ロックウェルＣスケール ＨＲＣ５５〜７０

以上のように、本発明の実施形態２に係るロータリー圧縮機においては、仕切板９と上下ローラー１０Ａ，１１Ａ及び上下ベーン１２Ａ，１３Ａに熱処理（焼入れ処理）を施し、上下ローラー及び上下ベーン＞仕切板＞主・副軸受の順番に硬度が高くなるように硬度差を持たせているので、主・副軸受５，６に対する摺動による仕切板の摩耗を軽減させることができる。また、仕切板９に対する摺動による上下ローラー１０Ａ，１１Ａ及び上下ベーン１２Ａ，１３Ａの摩耗を軽減させることができる。

１ 密閉容器、２ 固定子、３ 回転子、４ クランク軸、４ａ 主軸部、４ｂ 副軸部、４ｃ 主軸側偏心部、４ｄ 副軸側偏心部、４ｅ 中間軸部、５ 主軸受、５ａ，７ａ，９ｂ ボルト通し穴、６ 副軸受、７ 上シリンダー、８ 下シリンダー、９ 仕切板、１０，１０Ａ 上ローラー、１１，１１Ａ 下ローラー、１２，１２Ａ 上ベーン、１３，１３Ａ 下ベーン、１４，１５ ボルト、１６，１７，１８，１９ 給油穴、３０ 油溜、３１，３２ 付勢手段、４１ 吸入管、４２ 吐出管、１００ 圧縮機構部、２００ 電動機部、Ａ，Ｂ，Ｂ１，Ｂ２ 空間、Ｃ１，Ｃ２，Ｄ１，Ｄ２，Ｅ 経路。

Claims (3)

1. 密閉容器内に圧縮機構部とこれを駆動する電動機部を有し、
   前記圧縮機構部は、
   複数の偏心部を有するクランク軸と、
   前記クランク軸の各偏心部に対応させて配置された複数のシリンダーと、
   前記複数のシリンダー間に配置されてこれらシリンダーにより挟持される仕切板と、
   これらシリンダー内に位置するように配置されて前記クランク軸の各偏心部がそれぞれ挿入された複数のローラーと、
   前記クランク軸が挿入されて、前記シリンダーと前記仕切板を積み重ねたものの両端に配置された主軸受及び副軸受と、
   前記シリンダーと前記主軸受と前記仕切板と前記ローラーとによって囲まれる空間、及び前記シリンダーと前記副軸受と前記仕切板と前記ローラーとによって囲まれる空間を、それぞれ圧縮室と吸入室の２つの空間に仕切る複数のベーンとを備え、
   前記仕切板に熱処理を施し、該仕切板の硬度が前記主軸受及び前記副軸受の硬度よりも高くなるように硬度差をもたせたことを特徴とするロータリー圧縮機。
2. 前記ローラー及び前記ベーンに熱処理を施し、これらローラー及びベーンの硬度が前記仕切板の硬度よりも高くなるように硬度差を持たせたことを特徴とする請求項１記載のロータリー圧縮機。
3. 前記クランク軸とこれに外嵌する前記仕切板との間に形成される空間（Ａ）が、各前記ローラーと前記主軸受及び副軸受と各前記偏心部との間にそれぞれ形成される空間（Ｂ）よりも大きいことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のロータリー圧縮機。

Images