JPH02207188A - ロータリ圧縮機 - 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】 産業上の利用分野 本発明は空気調和装置等に使用されるロータリ圧縮機に
関するものである。

従来の技術 近年、ロータリ圧縮機の高速化が進むにつれて、ローラ
とブレードとの摺動によりローラ外周面の摩耗が増大し
、それにより性能が低下したり、ロックが発生しやすく
なるなどのｆｌｌ向が従来に比べて強くなり、ローラ外
周面の摩耗の改善が強く望まれている。

以下図面を参照しながら、従来のロータリ圧縮機の一例
（特開昭６２−４８９８４号公報）について説明する。

第３図、第４図はロータリ圧縮機の縦断面図と横断面図
、第５図はローラの製造方法を示す斜視図、第６図はロ
ーラの断面図、第７図は耐摩耗性を示すグラフである。

第３図において、１はケース本体である。このケース本
体ｌの内部には電動機部２と圧￥ａＩ！部３とが設けら
れている。電動機部２はローラ４と一体に回転するシャ
フト５には偏心部６が設けられ、この偏心部６は上記圧
縮機部３のシリンダ７内において偏心回転運動するよう
になっている。そして、上記偏心部６には第４図に示す
ようにローラ８が嵌合され、このローラ８にはブレード
９が摺接している。ローラ８はアルミニウム材料によっ
て形成され、その表面、すなわち外周部、上面部及び下
面部にはセラミックコーティング［１０が施されている
。このセラミックコーティング膜１０は、具体的にはア
モルファスシリコン膜で、炭素および窒素のうち少なく
とも一方の原子を含む膜であり、耐摩耗性に優れている
。

ローラ８の製造方法について説明する。

まず第５図に示すようにアルミニウム材料を、パイプ状
に連続押し出し成形し、これによってローラ素材ＩＩを
形成する。つぎに、このローラ素材１１を所定長に切断
することによりローラ本体１２を形成し、このローラ本
体１２に第６図に示すように表面にセラミックコーティ
ングを施す。このコーティングに際し、アモルファスＳ
　ｉｓＮ＜、Ｓ　ｉ　Ｃは、ＣＶＤ法等で、低温下でし
かも比較的高速で着膜できるために量産性に富んでいる
。

しかも、上述のように、ローラ８の表面にセラミックコ
ーティングを施すことにより、耐摩耗性を向上できる。

すなわち、第７図に示すように、Ｓｉ３Ｎ４同士の場合
にはオイル無しの場合に焼付荷重が極端に低くなるが、
鋳鉄とＳｉ２Ｎ４とを組合せすることにより、オイル有
・無に関係なく焼付荷重が高くなる。これはセラミック
材と金属の融点が極端に違うため凝着は起さない。しか
も、フレオン雰囲気中であるので鉄系側には塩化鉄が形
成され、それが摩擦の低減に効果があるからである。

発明が解決しようとする課題 しかしながら上記のような構成では、ローラ外周面の角
において、軸受を有する端板と接触し、セラミックコー
ティング層のはく離が発生しやすく、これを防止するた
めに面取り等の対策が必要となるが、これは大巾な性能
の低下を招く。また、ローラの外周面において、始動や
除霜などの過度運転時にブレードのジャンピングが発生
し、ローラ外周面に衝撃荷重が加わり、セラミックコー
ティング層の破壊やはく離が生じる。更に、ローラの母
材として使っているアルミニウム系材料とセラミックコ
ーティング層の熱膨張率の差が大きく、０Ｎ−ＯＦＦ運
転に伴なう熱疲労によりセラミックコーティング層に亀
裂やはく離が生じる。

以上述べた偉績性の低下に加え、セラミックコーティン
グ層を形成するため、コスト高になるという問題点も有
する。特に、ＰＶＤ法を用いる場合は歩留まりが悪くそ
の傾向は強い。

本発明は上記問題点に鑑み、高速運転におけるローラ外
周面の摩耗を防止できる偉績性の高いロータリ圧縮機を
提供するものである。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明のロータリ圧縮機は、
シリンダの内壁に沿って偏心回転するピストンを外側の
第１のローラと内側の第２のローラの２重構造とし、前
記第２のローラの外径面と内径面の少なくとも外径面に
円周方向のＶ溝を設けて成るものである。

作用 本発明は上記した構成によって、第２０ローラの外径面
のＶ溝により第１のローラと第２のローラの隙間に十分
な潤滑油供給を行ない、第１のローラにすべりを発生さ
せ、ブレードに対する第１のローラのすべり速度を小さ
くし、ピストンの外周面の摩耗を防止するものである。

実施例 以下、本発明の一実施例のロータリ圧縮機について、図
面を参照しながら説明する。

まず、本発明の目的は、先に述べた様にピストンの外周
面の摩耗を防止し、信鯨性の高いロータリ圧ｌ１ＩＩＩ
Ｊ、を提供することに加えて、高速除霜及び高速始動が
可能なロータリ圧縮機を提供するものである。特に、高
速除霜については、除霜開始及び暖房復帰時のフォーミ
ングにより圧縮機外に潤滑油が流出し、ピストンと軸の
摺動部において一時的な潤滑油不足が発生し高速除霜の
妨げとなっている。また、高速始動については、軸の偏
心部とピストンの摺動によりピストンがシリンダより早
くかつ大きく熱膨張し、ピストンの上下部にある端板と
接触し、始動不良を起こし高速始動の妨げとなっている
。

第１図は本発明の実施例におけるロータリ圧縮機の横断
面図であり、第２図はピストンの分解斜視図である。

第１図において、１３はロータリ圧縮機であり、密閉容
器１４の内部にシリンダ１５が溶接固定されている。１
６はピストンであり、外側に第１のローラ１６ａと内側
に第２のローラ１６ｂとを有し、軸１７の偏心部１８に
嵌合され、軸１７の回転に従いシリンダ１５の内壁に沿
い偏心回転運動をする。

第２図に示すように、ピストン１６の第１のローラ１６
ａと第２のローラ１６ｂの間に隙間が形成されている。

また、内側にある第２のローラ１６ｂの外径面にはＶ溝
２４が切られ、第１のローラ１６ａの内径面とにより潤
滑油通路が形成されている。また、第２のローラ１６ｂ
は、油含浸できる多孔材料から作られている。更に、第
２のローラ１６ｂの熱膨張係数は、軸１７、シリンダ１
５及び第１のローラ１６ａより小さく設定されている。

以上のように構成されたロータリ圧縮機について、以下
第１図と第２図を用いて動作を説明する。

軸１７の回転によりピストン１６にシリンダ１５の内壁
に沿って偏心回転し、それに伴ない吸入室２１において
冷媒の吸入を行ない、圧縮室２２において冷媒の圧縮及
び吐出弁（図示せず）を介した密閉容器１４内部への吐
出を行なっている。しかし、ピストン１６は軸１７の偏
心部１８に回転自在に取付けられているので、その運動
は偏心部１８中心とともに行なう運動と、偏心部１８中
心まわりの運動との組合せとなり、ブレード１９の先端
におけるピストン１６のすべり速度Ｖは次式で与えられ
る。

Ｖ−ｒ　−Ｗｐ＋ｅ−Ｗｓ　−ｃｏｓθ／ｃｏｓｃｉ：
ここで、「−ピストン半径、ｅ：偏心量、Ｗｐ、クラン
ク角度、α＝　５ｉｎ−’　（ｓｉｎθ）、Ｒニジリン
ダ半径を示す。

ピストン１６の回転運動は主にピストン１６の内周と偏
心部１７の油膜による摩擦モーメントと、ピストン１６
の外周とブレード■９の先端の摺動部における接線力に
より決まり、軸１７の回転数が増すにつれ、ピストンＩ
６の自転角速度は増し、上式によりブレード１９先端に
おけるピストン１６のすべり速度は大きくなる。

一方、■溝２４より第１のローラ１６ａと第２のローラ
１６ｂの隙間に潤滑油が供給されるため、第１のローラ
１６ａは第２のローラ１６ｂに対しすべりが生じる。そ
のため、第２のローラ１６ｂは第１のローラ１６ａに対
し第２図の矢印で示す回転方向に相対速度をもち、■溝
２４の効果が大きく現われる。

すなわち、各ローラ１６ａ、１６ｂ間の隙間の上下端位
置を流れる潤滑油を■溝２４により集め隙間の中央に送
りかつ昇圧するため、第１のローラ１６ａと第２のロー
ラ１６ｂの隙間には潤滑油を一様に確保でき摺動は摩擦
抵抗の小さい流体潤滑状態となる。

その結果、２重構造のため回転慣性の小さい第１のロー
ラ１６ａは、ブレード１９先端の摩擦力が支配的となり
、第２のローラ１６ｂに対して大きなすべりが起きブレ
ード１９先端におけるピストン１６のすべり速度は十分
小さくなり、ピストン１６の外周面の摩耗は発生しない
。従って、高速運転において信頼性の高い圧縮機を実現
できる。

また、更に高速化できるため能力制御中の広い空気調和
装置を提供できる。また、第２のローラ１６ｂの内径面
に円周方向のＶ溝を設けることにより、軸１７の偏心部
１８においても同様の作用及び効果が得られ、より信頼
性の高い圧縮機を提供できる。

次に、除霜運転について説明する。除霜開始時及び暖房
復帰時に圧縮機１３内部の潤滑油は減圧によりフォーミ
ングし各ローラ１６ａ、１６ｂ間に供給される潤滑油は
一時的に不足するが、第２のローラ１６ｂは多孔体であ
り潤滑油が含浸されているため、減圧とともに含浸され
た潤滑油が各ローラ１６ａ、１６ｂ間の隙間及び軸１７
の偏心部１８と第２のローラ１６ｂの隙間にでてくる。

特にピストン１６においては、その潤滑油はＶ溝２４に
より隙間の高さ方向中央に集められ、必要な潤滑油が確
保される。

従って、除霜開始時及び暖房復帰時の潤滑油不足は発生
しない。

その結果、高速除霜が可能となり短時間除霜の空気調和
装置を提供できる。更に、短時間除霜により室内温度変
動中が小さく快適性を向上でき、かつ年間の消費電力も
低減できる。

更に、始動について説明する。始動時においては圧縮機
１３の温度は低く、かつ第２のローラ１６ｂの熱膨張係
数は第１のローラ１６ａ及び軸１７より小さいため、各
ローラ１６ａ、１６ｂ間の隙間に比べ第２のローラ１６
ｂと軸１７の偏心部１８の隙間は大きくなっている。従
って、圧縮機１３の始動により軸１７は高速で回転し、
第２のローラ１６ｂと摺動するが、隙間が大きいため油
膜による摩擦モーメントは小さく滑らかな始動ができる
とともに、供給される潤滑油も多く摺動による第２のロ
ーラ１６ｂの温度上昇は遅い。更に、第２のローラ１６
ｂはシリンダ１５より熱膨張係数が小さいため、圧縮機
１３の温度が平衡するまでにシリンダ１５の高さに達す
ることはなく高さ方向の隙間が十分確保されている。従
って、ピストン１６と上下の端板との接触は発生しない
、すなわち、滑らかな高速始動が可能であり、温度の立
上りの早い空気調和装置を提供できる。

更に、短時間に室温を設定まで上げることができるため
、年間の消費電力を低減でき、高効率の空気調和装置を
提供できる。

なお、第２のローラ１６ｂの内側と■溝２４の高さ方向
中央部を連通ずる油導入路を開ければ、各ローラ１６ａ
、１６ｂ間の隙間への潤滑油供給はより確実になる。

発明の効果 以上のように本発明は、シリンダの内壁に沿って偏心回
転するピストンを外側の第１のローラと内側の第２のロ
ーラの２重構造とし、前記第２０ローラの外径面と内径
面の少なくとも外径面に円周方向の■溝を設けて成るも
のであり、信頼性の高いロータリ圧縮機を提供できるだ
けでなく、能力制御中の広い空気調和装置を提供できる
などの効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例におけるロータリ圧縮機
の断面図、第２図は第１の実施例のピストンの分解斜視
図、第３図は従来のロータリ圧縮機の縦断面図、第４図
は従来のロータリ圧縮機の横断面図、第５図は従来のロ
ータリ圧縮機のローラの製造方法を示す斜視図、第６図
は従来のロータリ圧縮機のローラの縦断面図、第７図は
従来のロータリ圧縮機のローラ材料の耐摩耗性を示すグ
ラフである。 １５・・・・・・シリンダ、１６・・・・・・ピストン
、１６ａ・・・・・・第１のローラ、１６ｂ・・・・・
・第２のローラ、２８・・・・・・Ｖ溝。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　はか１名第１図 １５−　　シソング 第 図 ２＋−Ｖ溝 第 図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）シリンダの内壁に沿って偏心回転するピストンを
   外側の第１のローラと内側の第２のローラの２重構造と
   し、前記第２のローラの外径面と内径面の少なくとも外
   径面に円周方向のＶ溝を設けたロータリ圧縮機。
2. （２）第２のローラに多孔材料を用いた特許請求の範囲
   （１）項記載のロータリ圧縮機。
3. （３）第２のローラの熱膨張係数をシリンダや第１のロ
   ーラより小さくした特許請求の範囲（１）項記載のロー
   タリ圧縮機。