JPH0245683A - 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
なるなどの傾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、ｌはケース本体である。このケース本
体１の内部には電動機部２と圧縮機部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
穐部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膜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（
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
連続押し出し成形によってローラ素材１１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、５ｉｉＮｎ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Ｓｉ、Ｎ４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、ローラ外爪 周面の角において、軸受を有する端殉と接触しセラミッ
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（。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（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
ンクコーティング層の熱膨張率の差が大きく、ＯＮ−〇
ＦＦ運転に伴なう熱疲労によりセラミ・ツクコーティン
グ層に亀裂やはく離が生しる。

以上述べた信頬性の低下に加え、セラミ・ツクコーティ
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信較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２重に
構成し、前記ピストンの内側に、外側の第１のローラよ
り熱膨張係数の小さい第２のローラ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、高速運転においては他
の運転に比ベピストンを含む圧縮機構の温度は上昇する
が、熱膨張係数の差を利用して第１のローラと第２のロ
ーラの隙間を拡大し、すべりを発生させ、ブレードに対
する第１のローラの相対速度すなわちすべり速度を小さ
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。

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
の横断面図を示すものである。同図において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。１６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。ピス
トン１６を構成する第１のローラ１６ａの熱膨張係数は
シリンダ１５と同等に、また第２のローラ１６ｂの熱膨
張係数は第１のローラ１６ａより小さく設定されている
。また、第１のローラ１６ａの肉厚は、第２のローラ１
６ｂに比べ厚く設定されている。１９はブレードであり
バネ２０と背圧により付勢され常時第１のローラ１６ａ
の外周に当接し、シリンダ１５の内部空間を低圧側の吸
入室２１と高圧側の圧縮室２２に区分している。また、
２３は吸入管であり、吸入室２１に接続されている。

なお、偏心部１８の熱膨張係数はシリンダ１５と同程度
である。

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１日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１日中
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■は次式で与えられ
る。

Ｖ＝ｒ　　−Ｗｐ＋ｅ　　中　Ｗｓ　　−ｃｏｓ　　θ
　／ｃｏｓ　αここで、ｒ＝ピストン半径、Ｃ；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１９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１
７の自転速度は増し、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。しかし、
ピストン１６が２重構造で、かつ内側の第２のローラ１
６ｂの熱膨張係数が第１のローラ１６ａより小さいため
、特に高速運転においてはピストン１６の温度は高（、
第１のローラ１６ａと第２のローラ１６ｂとの隙間は拡
大し、第１のローラ１６ａは第２のローラ１６ｂに対し
すべり、筆戦 １のローラ１６ａの自動角速度は小さく、遅い。

その結果、ブレード１９の先端における第１のローラ１
６ａ、すなわちピストン１６のすべり速度を十分に小さ
く、したがってピストン１６の外周面の摩耗を防止でき
る。なお、第２０ローラ１６ｂの高さ方向の隙間も大き
くなるが、第１のローラ１６ａの肉厚がより厚いため、
洩れは増加しない。

また、ブレード１９の先端における第１のローラ］、６
ａのすべり速度が十分に小さいため、ブレード１つの先
端において発生する動力損失を大巾に低減でき、特に高
速運転において、ロータリ圧縮機の効率を向上できる。

すなわち、空気調和装置の消費電力を低減できる。更に
、高速始動時に第２のローラ１６ｂが偏心部Ｘ８との摺
動によりゃ、激に温度上昇するが、第２のローラ１６ｂ
の熱膨張係数がシリンダ１５より小さく、そのため第２
のローラ１６ｂの高さ方向の隙間は急激に詰まることは
なく滑らかな高速始動ができるだけでなく、更に始動を
高速化できる。また、冷時始動においては、熱膨張係数
の差により第１０ローラ１６ａと第２のロラ１６ｂは一
体化するが、第２のローラ１６ｂと偏心部１８との隙間
は拡大するため、第２のローラ１６ｂと偏心部１８の間
の油膜によるＩ！！擦モーメントは小さく、滑らかな始
動ができる。すなわち冷時始動を更に高速化できる。そ
の結果、空気調和装置の立上り性能を向上できる。

第２図は本発明の第２の実施例におけるロータリ圧縮機
のピストンの縦断面図を示すものである。

図中、２４はピストンであり、外側に第１のローラ２５
と内側に第２のローラ２６を有する。第１のローラ２５
の肉厚は第２のローラ２６より厚い。一方、第２のロー
ラ２６は高さ方向に３分割されている。

すなわち、上部２６ａ、中央部２６ｂ１下部２６ｃより
成り、中央部２６ｂの高さは軸の偏心部（図示せず）の
高さより高く設定されている。また、第２のローラ２６
を構成する３部分の熱膨張係数は第１のローラ２５より
小さく、更に第２のローラ２６において上部２６ａと下
部２６ｃの熱膨張係数は中央部２６ｂより小さく設定さ
れている。

本実施例は第１の実施例と同様の作用及び効果を有する
が、特に、内側にある第２０ローラ２６の上部２６ａと
下部２６ｃの熱膨張係数を中央部２６ｂより小さくして
いることに特徴がある。

高速運転時、熱膨張係数の差により第１のローラ２５と
第２のローラ２６との隙間が広がり、第１のローラのす
べりが大きくなり、ブレード先端における第１のローラ
２５のすべり速度が小さくなり、第１のローラ２５の外
周面の摩耗を防止できるわけだが、上部２６ａと下部２
６ｃの熱膨張係数が中央部２６ｂより更に小さいため、
上部２６ａと１部２６ｃにおける第１のローラ２５との
隙間は中央部２６ｂ以上に広がり、第１のローラ２５の
すべり速度を更に小さくできる。その結果、第１のロー
ラ２５の外周すなわちピストン２４の外周の摩耗防止を
確実にできる。

更に材料の組合せとして、外側にある第１のローラを金
属材料で内側にある第２のローラをセラミック材料で構
成することにより上記作用・効果を得られるが、更にピ
ストン全体を軽量化すなわち偏心量を小さくできるため
、圧縮機を更に高速化でき、その結果、空気調和装置の
能力中を大きくできるなどの効果も有する。

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２重に構成し、前記ピストンの内側に
、外側の第１のローラより熱膨張係数の小さい第２のロ
ーラを設けて成るものであり、ピストンの外周摩耗を防
止できロータリ圧縮機の信鎖性を向上できるだけでなく
、高速化や効率を向上することもでき、空気調和装置の
能力中の拡大や消費電力の低減、更には快適性の向上な
どの効果も有する。

【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
の横断面図、第２図は本発明の第２の実施例におけるロ
ータリ圧縮機のピストンの断面図、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、Ｉ６・・・・・・ピストン
、１６ａ・・・・・・第１のローラ、１６ｂ・・・・・
・第２のローラ。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　はか１名図 １５゛−シＪノング ／６−　ピストン ｌにα−・箔ｆのコーラ １６ｂ−゛築Ｚのローラ ｌ乙ｂ 第 図 第 図 ／／ 第 図 萬７図 勤尋欽とのお１合せての焼イ丁ネイＩＬ、ｓａ〜４同よ ４♂１隻天とＳｉ　３Ｎｐ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. シリンダの内壁に沿って偏心回転するピストンを２重に
   構成し、前記ピストンの内側に外側の第１のローラより
   熱膨張係数の小さい第２のローラを設けたロータリ圧縮
   機。