JPH01301984A - ロータリーコンプレッサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、ロータリーコンプレッサ１こ関し、特に摺動
部品、摺接部品の摺接面の材料を改良したロータリーコ
ンプレッサに係わる。

（従来の技術） ロータリーコンプレッサは、一般的冬二第１図に示す構
造になっている。即ち、図中の１番よケーシングであり
、このケーシングｌ内１；番ヨシャフト２の駆動源とし
てのモータ３が収納されている。

このシャフト２は、シリンダ４内を貫通し、かつ該シリ
ンダ４の上下にネジ等により固定されたベアリング（主
軸受、副軸受）５、Ｂに軸支されている。前記シリンダ
４内のシャフト２には、偏心部７を介して偏心して回転
するローラ８が軸着されている。また、前記シリンダ４
部分には、ブレード溝が開口されており、かつ該ブレー
ド溝にはスプリングにより付勢されて常時前記シリンダ
４内のローラ８と摺接し、シリンダ４内面とローラ８の
間の空間を低圧空間と高圧空間に区画するブレード９が
挿入されている。なお、このブレード９の上下面は前記
ベアリング５、θに摺接されている。

ところで、上述したロータリーコンプレッサに組込まれ
る摺動部品（例えばシャフト２）やこれと摺接する摺接
部品（例えばベアリング５．６）は鋳鉄や焼結材料等で
形成されていたが、近年、ロータリーコンプレッサの高
速化、苛酷な条件での使用に伴いセラミックス化が進ん
でいる。しかしながら、セラミックスは自己の耐摩耗性
は良好であるものの、相手部材を研磨する場合があるた
め、相手部材との組合せが問題となる。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたも
ので、摺動部品、摺接部品の摺接面での急激な摩耗を抑
制し、高い潤滑摩耗特性を有するロータリーコンプレッ
サを提供しようとするものである。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、高速回転する摺動部品と、この摺動部品に摺
接する摺接部品とを備えたロータリーコンプレッサにお
いて、前記摺動部品及び摺接部品のいずれか一方の摺接
面をセラミックスで形成し、かつ他方の摺接面をＭｏＳ
２又はＭｏＳｅ２で形成したことを特徴とするロータリ
ーコンプレッサである。

上記摺動部品及び摺接部品のいずれか一方の摺接面をセ
ラミックスで形成する形態としては、−方の部品をセラ
ミックス単体で形成する形態と、金属基材の表面（少な
くとも摺動面）をセラミックスでコーティングする形態
とを挙げることができる。ここに用いるセラミックスと
しては、例えばＳＩ　Ｃ５Ｓｉ　Ｎ、Ｔｉ　Ｃ，ＡノＮ
等を挙げることができる。前記金属基材としては、例え
ばＦＣ。

ＦＣＤなどの鋳鉄、ＦＣＭなどのスチール等を挙げるこ
とができる。また、セラミックスを金属母材にコーティ
ングする手段としては、例えばＣＶＤ法（特に低温ＣＶ
Ｄ法）、スパッタリング法等を採用し得る。このように
セラミックスをコーティングする形態を採用すると、バ
ルク加工に比べてコストの低減化を図ることが可能とな
る。

また、コーティング手段として低温ＣＶＤ法を採用すれ
ば金属基材の熱変形を抑制できる。

上記摺動部品及び摺接部品の他方の摺接面をＭｏＳ２又
はＭｏＳｅ２で形成する形態としては、他方の部品をＭ
ｏＳ２又はＭｏＳｅ２単体で形成する形態と、前述した
のと同様な金属基材の表面（少なくとも摺動面）をＭｏ
Ｓ２又はＭｏＳｅ２でコーティングする形態とを挙げる
ことができる。

ＭｏＳ２又はＭｏＳｅ２を金属基材にコーティングする
手段としては、例えば該ＭｏＳ２又はＭｏＳｅ２をポリ
イミド系樹脂等のバインダと共に金属母材表面に吹付け
、焼付けを行なう方法を採用し得る。

（作用） 本発明によれば、摺動部品及び摺接部品のいずれか一方
の摺接面を自己摩耗性の低いセラミックスで形成し、か
つ他方の摺接面を低摩擦係数のＭｏＳ２又はＭｏＳｅ２
で形成することによって、高速回転時の圧力変動により
セラミックスで形成された部品の相手部品の摺接面が急
激に摩耗するのを抑制できる。また、摺動部品と摺接部
品の摺接面での発熱を低減でき、焼付けを起こし難い高
ＰＶ値（圧力×速度）を実現できる。更に、給油が低減
してオイルが微量となる過渡的オイルレス状態でも正常
な性能を維持することができる。

（発明の実施例） 以下、本発明の詳細な説明する。

ＦＣＤ鋳鉄からなるシャフト基材表面に、ＣＶＤ法によ
り厚さ２μｍのＳＩＮ膜をコーティングしてシャフトを
製作した。また、ＦＣＤ鋳鉄からなるベアリング基材表
面に、ＭｏＳ２をバインダとしてのポリイミド系樹脂と
共に吹付け、焼付けを行なって厚さ２μｍのＭｏＳ２膜
をコーティングしてベアリングを製作した。

比較例１ シャフトをＦＣＤ鋳鉄から製作し、ベアリングをＪＦＰ
焼結体から製作した。

比較例２ シャフトを実施例と同様、ＦＣＤ鋳鉄からなるシャフト
基材表面に厚さ２μｍのＳＩＮ膜をコーティングして製
作し、ベアリングをＦＣＤ［Ｊから製作した。

しかして、本実施例及び比較例１．２のシャフト及びベ
アリングを組合せて焼付けが発生した時のＰｖ値を測定
したところ、第２図に示す特性図を得た。

第２図から明らかなように本実施例のシャフト、ベアリ
ングの組合せでは、比較例１．２に比べて高ＰＶ値に耐
えることがわかる。

また、本実施例のシャフト、ベアリングの組合せでは給
油が低減し、オイルが微量となる過渡的オイルレス状態
でもシャフトを正常に高速回転することができた。

なお、上記実施例ではシャフトとベアリングとの組合せ
について説明したが、ブレードを鋳鉄からなる基材表面
にＣＶＤ法によりＳＩＮ膜などのセラミックス膜をコー
ティングして製作し、ローラ及びシリンダを鋳鉄からな
る基材表面に、ＭｏＳ２又はＭｏＳｅ２をバインダとし
てのポリイミド系樹脂と共に吹付け、焼付けを行なって
ＭｏＳ２膜（又はＭｏ　ＳＯ２膜）をコーティングして
製作し、これらを組合せた場合にも同様に優れた性能を
存することが確認された。

また、第３図に示すようにベアリング（主軸受）５のボ
ス部にＡＥセンサ１１を埋込み、該センサ１１のリード
線１２を図示しなマイコンに接続し、シャフト（図示せ
ず）とベアリング５間の摺動状況をリード線１２を介し
てマイコンに出力し、該マイコンからインバータの発振
周波数や弁関係をコントロールするようにしてもよい。

このような構成によれば、シャフトとベアリング間の潤
滑状況が流体潤滑、境界潤滑等に変化し、それらを構成
する金属等が接触して、かじり焼付けに至るのを前記セ
ンサ１１での検知、マイコンへの出力、マイコンからの
フィードバック制御により事前に防止できるため、高負
荷時でのシャフトとベアリング間の摺接信頼性を向上で
きる。なお、ＡＥセンサはベアリングに１個のみならず
２個以上埋込んでもよく、また第４図に示すように副軸
受としてのベアリング６のボス部にＡＥセンサ１１を埋
込んでもよい。

更に、２段圧縮ロータリーコンプレッサについて第５図
及び第６図を参照して説明する。

図中の２１はケーシングであり、このケーシング２１内
にはシャフト２２の駆動源としてのモータ２３が収納さ
れている。このシャフト２３は、低段側圧縮機構部２４
及びこの下方に配置された高段側圧縮機構部２５を貫通
している。また、前記低段側圧縮機構部２４と高段側圧
縮機構部２５の間には２枚の中間仕切り板２Ｂ、２７が
配設されている。

そして、主軸受２８と前記中間仕切り板２６．２７との
間には低段側圧縮機構２４のシリンダ２９が配設され、
かつ該シリンダ２９内の前記シャフト２２には、偏心部
材３０を介して偏心して回転するローラ３１が軸着され
ている。前記シリンダ２９には、ブレード溝（図示せず
）が開口されており、かつ該ブレード溝にはスプリング
により付勢されて常時前記シリンダ２９内のローラ３１
と摺接し、シリンダ２９内面とローラ３１の間の空間を
低圧空間と高圧空間に区画するブレード（図示せず）が
挿入されている。

また、前記中間仕切り板２Ｂ、２７と副軸受３２との間
には高段側圧縮機構部２５のシリンダ３３が配設され、
かつ該シリンダ３３内の前記シャフト２２には、偏心部
材３４を介して偏心して回転するローラ３５が軸着され
ている。前記シリンダ３３には、前述した低段側圧縮機
構部２４と同様にブレード溝を介してブレード（いずれ
も図示せず）が挿入されている。

更に、前記低段側圧縮機構部２４のシリンダ２９には冷
媒ガス供給容器３６と導入管３７を介して連通されるガ
ス吸込み孔３８が形成されている。前記低段側圧縮機構
部２４には、前記主軸受２８に配設された第１の吐出弁
３９及び前記２枚の中間仕切り板２６．２７に配設され
た第２の吐出弁４０が夫々設けられている。これら中間
仕切り板２Ｂ、　２７の弁構造は、第６図に示すように
なっている。即ち、一方（上部）の中間仕切り板２６に
吐出孔４１が開孔されており、かつ上下部の中間仕切り
板２Ｂ、２７の間には該吐出孔４１を覆うように前記第
２の吐出弁４０が配設されている。この吐出弁４０の一
端側は、上部中間仕切り板２Ｂにリベット４２で固定さ
れた介挿え４３により支持固定されている。また、前記
第２の吐出弁４０及び前記介挿え４３に対向する下部中
間仕切り板２７部分には低段側圧縮機構部２４の第２の
吐出弁室４４が形成されている。かかる第２の吐出弁室
４４の上方に位置する前記主軸受２８には、低段側圧縮
機構部２４の第１の吐出弁室４５が形成されている。な
お、前記主軸受２８にはバルブカバー４Ｂが設けられて
ぃる。

一方、高段側圧縮機構部２５のシリンダ３８にもガス吸
込み孔４７が形成されている。前記副軸受３２には、高
段側圧縮機構部２５の吐出弁室４８が形成されており、
該吐出弁室４８内には高段側圧縮機構部２５の吐出弁４
９が配設されている。なお、前記副軸受３２にはバルブ
カバー５０が設けられている。

上述した構成のロータリーコンプレッサの運転時には、
冷媒ガス供給容器３Ｂ内の冷媒ガスが導入管３７及びガ
ス吸込み孔３０を通して低段側圧縮機構部２４の圧縮室
内に導入されると、該冷媒ガスの低圧ガスは低段側圧縮
機構部２４により圧縮された後、低段側圧縮機構部２４
の第１の吐出弁３９及び第２の吐出弁４０を夫々介して
低段側圧縮機構部２４から吐出され、更に該吐出ガスは
高段側圧縮機構部２５のガス吸込み孔４７から高段側圧
縮機構部２５の圧縮室によって一層高圧状態に圧縮され
、この圧縮ガスは高段側圧縮機構部２５の吐出弁４９を
介して高段側圧縮機構部２５から吐出される。かかる低
段側圧縮機構部２４による低圧ガスの圧縮に際して、低
段側圧縮機構部２４には主軸受２８に第１の吐出弁３９
を配設するのみなならず２枚の中間仕切り板２Ｂ、２７
にも吐出弁（第２の吐出弁）４０を配設する、２ボート
吐出構造にすることによって、高ヘルツ時の過圧縮を低
減できると共に吐出ガスの圧力脈動を緩和できる。つま
り、主軸受のみに吐出弁を設ける１ポート吐出構造では
該主軸受周囲に配置されるロータ、ステータとの関係か
らバルブカバーの大きさが制約され、該カバーにより形
成される吐出弁室の容積を大きくせることができないた
め、高ヘルツ時の過圧縮の低減化や吐出ガスの圧力脈動
の緩和が困難となるが、前述した２ポート吐出構造する
ことによってこれらの問題点を解消できる。

また、低段側圧縮機構部２４の他方の吐出ポートとなる
中間仕切り板への弁構造を第６図に示すように２枚の中
間仕切り板２６．２７を用いて分割する構造とする、つ
まり上部の中間仕切り板２６に弁ストッパ機能を持たせ
、下部の中間仕切り板２７に第２の吐出弁室４４を形成
して前記主軸受のバルブカバーと同様な機能を持たせる
ことによって、１枚の中間仕切り板に弁構造を形成する
場合に比べて第２の吐出弁室４４の容積を大きくできる
ため、高ヘルツ時の過圧縮の低減化や吐出ガスの圧力脈
動の緩和をより効果的に達成できる。なお、かかる構造
の２段圧縮ロータリーコンプレッサにおいても摺動部品
及び摺接部品の摺動面の材料を前述した実施例のような
組合せに設定することによって、高ＰＶ値に耐え、かつ
過渡的なオイルレス状態でも正常な性能を維持させるこ
とができる。

［発明の効果］ 以上詳述した如く、本発明によれば高ＰＶ値に耐え、か
つ過渡的なオイルジス状態でも正常な性能を維持し得る
高信頼性、高性能のロータリーコンプレッサを提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般的なロータリーコンプレッサを示す概略断
面図、第２図は本実施例及び比較例１．２のシャフト及
びベアリングＶ組合せにおけるＰｖ値を示す特性図、第
３図はＡＥセンサが埋込まれた主軸受を示す断面図、第
４図はＡＥセンサが埋込まれた副軸受を示す断面図、第
５図は２段圧縮ロータリーコンプレッサを示す概略断面
図、第６図は第５図の要部拡大断面図である。 １・・・ケーシング、２・・・シャフト、４・・・シリ
ンダ、５．８・・・ベアリング、８・・・ローラ＃、９
　・・・ブレード。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第　１　図 ； 第　２　図 第４図 第　５Ｕ！Ｊ ｊｌｆ６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 高速回転する摺動部品と、この摺動部品に摺接する摺接
   部品とを備えたロータリーコンプレッサにおいて、前記
   摺動部品及び摺接部品のいずれか一方の摺接面をセラミ
   ックスで形成し、かつ他方の摺接面をＭｏＳ＿２又はＭ
   ｏＳｅ＿２で形成したことを特徴とするロータリーコン
   プレッサ。