JP6967353B2 - 空気調和装置、及び空調システム - Google Patents
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Description
本発明に係る摺動部材を含む冷媒圧縮機の第一の実施形態としてのスクロール型冷媒圧縮機を以下に説明する。
図1に示すように、スクロール型冷媒圧縮機1は、固定スクロール2と、旋回スクロール3と、オルダムリンク(摺動部材)4と、ベース5とを備えている。固定スクロール2は、端板2aとその一方の面に形成された渦巻状突起2bとを有している。旋回スクロール3は、端板3aとその一方の面に形成された渦巻状突起3bとを有している。旋回スクロール3の渦巻状突起3bは、固定スクロール2の渦巻状突起2bと実質的に同一の形状を成している。
ここで、セラミックス皮膜11の硬さはHV(Vickers Hardness)500以上であることが好ましく、700以上であることがさらに好ましい。セラミックス皮膜11の硬さがHV500よりも小さいと、擦れ合う相手の部材との硬さの差が小さいため、潤滑状態が厳しい条件ではセラミックス被膜11の摩耗が進行する可能性がある。しかしながら、HV500以上だと、相手の部材との硬さの差が十分あるため、潤滑状態が厳しい条件でもセラミックス被膜11の摩耗を抑制することが可能となる。
また、セラミックス皮膜11は20ミクロン以下の厚さに形成するのが好ましい。セラミックス皮膜11の厚さが20ミクロンよりも大きいと、成膜処理後の表面粗さが高くなるため(表面が粗くなる)、そのまま部品を組んで圧縮機を作動させると、摺動面が粗いために相手の部材の摩耗が進展する。そのような摩耗の進展を防止するために、表面を追加研磨して表面粗さを規定値以下にする必要がある。また、膜厚を大きくするためには成膜処理に掛る時間を長くする必要があり、成膜処理のコストが増加する。さらに、皮膜が剥離し易くなるという問題もある。
(1)旋回スクロールの回転数:20回転/秒以下
(2)摺動部近傍における冷媒の温度:50℃以上
まず、旋回スクロールの回転数が低下して上記(1)の状態に近づいていくと、オルダムリンク4の二方向への往復運動も速度が低下する。また、オルダムリンク4のベース5との間の摺動部とその周辺、及びオルダムリンク4と旋回スクロール3との間の摺動部とその周辺を流れる冷媒の温度が上昇し、上記(2)の状態に近づいていくと、冷媒と共に存在する冷凍機油の粘性が低下する。このようなオルダムリンク4の摺動速度の低下、並びに冷凍機油の粘性の低下により、オルダムリンク4を含む摺動部における油滑の状態が厳しくなっても、オルダムリンク4の表面にセラミックス皮膜11が形成され、摩擦係数が低く抑えられている上記のスクロール型冷媒圧縮機においては、オルダムリンク4の表面が摩耗し難く耐久性が向上する。これにより圧縮機の健全性を長期にわたって維持することができ、同冷媒圧縮機を含む空調システムの長寿命化が図れる。
(a)冷凍機油中への冷媒の溶解度:40%以上
(b)冷凍機油の粘度グレード:VG100以下、好ましくはVG68以下
である。ここで、粘度グレードとは冷凍機油の温度が40℃のときどの程度の粘性を示すかという指標である。
また、本実施形態では、オルダムリンク4を摺動部材として発明を説明したが、オルダムリンク4を支持する側の部材、すなわち固定スクロール2や旋回スクロール3を本発明の摺動部材として、少なくともオルダムリンク4に接する部分に第一皮膜をセラミックス皮膜などの硬質膜を形成してもよい。
図4に示すロータリ型冷媒圧縮機30は、円筒形のハウジング31と、ハウジング31内部で回転するロータ32と、ロータ32に該ロータの径方向に往復動可能に支持され、かつロータ32内部に配置されたスプリング33によりハウジング31の内面に押接される一対のベーン34、34とを備えている。このロータリ型圧縮機30においては、ロータ32をハウジング31に対して回転させ、ハウジング31の内面、ロータ32の外面、及びロータ32の溝に沿って摺動しハウジング31の内面に押接されるベーン34、34との間で圧縮セルCを画成し、同セルの容積が増加する過程でセル内の冷媒を圧縮し、圧縮セルCの容積が減少する過程で同セル内の圧縮された冷媒を吐出する。本発明の摺動部材をこれら一対のベーン34、34(又はベーンを収容するロータ側の溝の内面)に採用することで、ロータ32とベーン34との摺動を滑らかにし圧縮機の健全性を長期にわたって維持することができる。
次に、本発明に係る摺動部材の第二の実施形態を以下に説明する。
図6に示すように、本実施形態のオルダムリンク20は、アルミニウム、チタン、マグネシウム等の軽合金製の本体10と、本体10の表面に形成されたセラミックス皮膜11と、セラミックス皮膜11の表面に重ねて形成された自己潤滑性を有するフッ素樹脂皮膜(第二皮膜)21とを有する。ここでは、皮膜21を構成するフッ素樹脂としてテフロン(登録商標)を使用する。
この摺動部材を冷媒圧縮機に採用すれば、冷媒圧縮機が非常に厳しい油滑状態で運転されたり、設計上の制約から粘性の低い冷凍機油を採用しなければならなかったりした場合でも、摺動部材の表面を摩耗し難くし耐久性を向上させることができる。
2 固定スクロール
3 旋回スクロール
4、20オルダムリンク(摺動部材)
10 本体
11 セラミックス皮膜(第一皮膜)
21 フッ素樹脂皮膜(第二皮膜)
30 ロータリ型冷媒圧縮機
40 レシプロ型冷媒圧縮機
Claims (7)
- HFО系冷媒と、前記HFО系冷媒に相溶性のある冷凍機油と、が用いられ、
軽金属又はその合金からなる本体と、前記本体の表面に形成された耐摩耗性を有する第一皮膜と、前記第一皮膜の表面を覆うように形成された第二皮膜とを備え、
前記第一皮膜の硬さはHV500以上であり、
前記本体はアルミニウム合金からなり、前記第一皮膜はセラミックス皮膜であり、前記第二皮膜は前記セラミックス皮膜よりも柔らかい二硫化モリブデン皮膜、炭素系複合材料、窒化ホウ素、二硫化タングステン系素材のいずれかである摺動部材を備える冷媒圧縮機を有する空気調和装置。 - 前記第一皮膜の厚さが20ミクロン以下である請求項1に記載の空気調和装置。
- 前記冷媒圧縮機は、前記摺動部材を往復動可能に支持する支持部材をさらに備える請求項1又は2に記載の空気調和装置。
- 前記冷媒圧縮機は、固定スクロールと、前記固定スクロールと組み合わされる旋回スクロールと、前記旋回スクロールを前記固定スクロールに対して公転旋回運動可能に支持する前記摺動部材としてのオルダムリンクとをさらに備えるスクロール型冷媒圧縮機である請求項1から3のいずれか一項に記載の空気調和装置。
- 前記冷媒圧縮機は、円筒形のハウジングと、前記ハウジング内部で回転するロータと、前記ロータに該ロータの径方向に往復動可能に支持され、かつ前記ロータ内部に配置されたスプリングにより前記ハウジングの内面に押接される前記摺動部材としての一対のベーンとをさらに備えるロータリ型冷媒圧縮機である請求項1又は2に記載の空気調和装置。
- 前記冷媒圧縮機は、シリンダと、前記シリンダの内面に接するように配置された前記摺動部材としてのピストンと、前記ピストンに連結され該ピストンを前記シリンダ内部で該シリンダの長さ方向に往復動させるピストンロッドとをさらに備えるレシプロ型冷媒圧縮機である請求項1又は2に記載の空気調和装置。
- HFО系冷媒と、前記HFО系冷媒に相溶性のある冷凍機油と、からなる冷媒ガスが用いられ、
前記冷媒ガスを圧縮する冷媒圧縮機と、前記冷媒圧縮機により圧縮された前記冷媒ガスを凝縮/液化して放熱するコンデンサと、前記コンデンサを経た液冷媒を断熱膨張させて減圧する膨張弁と、前記膨張弁を経た前記液冷媒を蒸発/気化して吸熱するエバポレータとを備え、前記冷媒圧縮機、前記コンデンサ、前記膨張弁及び前記エバポレータの各要素が、冷媒を流通搬送する配管を介して接続され、前記冷媒を熱搬送媒体として前記コンデンサと前記エバポレータとの間の熱移動により空気調和を行う空調システムであって、
前記冷媒圧縮機の摺動部材は、軽金属又はその合金からなる本体と、前記本体の表面に形成された耐摩耗性を有する第一皮膜と、前記第一皮膜の表面を覆うように形成された第二皮膜とを備え、前記第一皮膜の硬さはHV500以上であり、前記本体はアルミニウム合金からなり、前記第一皮膜はセラミックス皮膜であり、前記第二皮膜は前記セラミックス皮膜よりも柔らかい二硫化モリブデン皮膜、炭素系複合材料、窒化ホウ素、二硫化タングステン系素材のいずれかである空調システム。
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