JPH0571489A - 圧縮機 - Google Patents

圧縮機

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Publication number
JPH0571489A
JPH0571489A JP23055591A JP23055591A JPH0571489A JP H0571489 A JPH0571489 A JP H0571489A JP 23055591 A JP23055591 A JP 23055591A JP 23055591 A JP23055591 A JP 23055591A JP H0571489 A JPH0571489 A JP H0571489A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
vane
compressor
aluminum
titanium
vibration
Prior art date
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Pending
Application number
JP23055591A
Other languages
English (en)
Inventor
Kenji Komine
峰 健 治 小
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP23055591A priority Critical patent/JPH0571489A/ja
Publication of JPH0571489A publication Critical patent/JPH0571489A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01CROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C17/00Arrangements for drive of co-operating members, e.g. for rotary piston and casing
    • F01C17/06Arrangements for drive of co-operating members, e.g. for rotary piston and casing using cranks, universal joints or similar elements
    • F01C17/066Arrangements for drive of co-operating members, e.g. for rotary piston and casing using cranks, universal joints or similar elements with an intermediate piece sliding along perpendicular axes, e.g. Oldham coupling

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Rotary Pumps (AREA)
  • Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 比重が低く、かつ、高い耐磨耗性を有する摺
動部品を備え、振動が小さく、かつ、摺動部品の磨耗に
よる故障を防止できる圧縮機を提供する。 【構成】 ロータリ式圧縮機1の偏心ロータ8とベーン
10の少なくとも一方、あるいはスクロール式圧縮機3
1の旋回翼36とオルダムリング37の少なくとも一方
を、アルミ材13あるいはチタン材あるいはそれらを母
材とする複合材によって形成し、その表面に窒化皮膜を
形成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はロータリ式圧縮機におけ
る偏心ロータやベーン、或いはスクロール式圧縮機にお
ける旋回翼やオルダムリングのように摺動して圧縮機の
振動源となる構成部品(以下単に摺動部品という)を軽
量な部材によって形成し、その表面に硬い窒化皮膜を形
成した圧縮機に関する。
【0002】
【従来の技術】ロータリ式圧縮機の偏心ロータやベー
ン、或いはスクロール式圧縮機の旋回翼やオルダムリン
グ等の摺動部品は、厳しい耐磨耗性の要求や加工の困難
さから、一般に鉄系の鋳物あるいは焼結材によって概略
の外形寸法に形成され、次に切削・研削等によって所定
の外形寸法に形成されている。しかし、これら鉄系の鋳
物あるいは焼結材による摺動部品は、高い耐磨耗性を有
する反面、比重が大きいことにより、高速で旋回あるい
は偏心的に回転するとき、圧縮機全体に大きな振動を生
じた。この振動の問題は、近年のインバータ化によって
圧縮機の回転数が著しく大きくなるのに伴って、無視で
きない問題となっていた。これに対し、摺動部品をアル
ミ材やチタン材等の軽量部材によって形成するようにし
た圧縮機が一部実用化されている。これらの圧縮機は、
摺動部品を軽量な部材によって形成しているので、回転
中に摺動部品が生じる慣性力が小さく、圧縮機全体の振
動を軽減することができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の圧縮機のアルミ材・チタン材等からなる摺動部品は、
比重が軽い反面、摩擦に対して磨耗しやすいため、磨耗
したアルミ材等の粉末が流体中に混入して目詰まり等を
生じ、運転上好ましくなかった。また、摺動部品の磨耗
の進行が速くて圧縮機の寿命が短いという欠点があっ
た。そこで、本発明の目的は、比重が低く、かつ、高い
耐磨耗性を有する摺動部品を備え、振動が小さく、摺動
部品の磨耗による故障を防止するようにした圧縮機を提
供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のロータリ式圧縮機は、偏心ロータとベーンの
少なくとも一方を、アルミ材あるいはチタン材あるいは
それらを母材とする複合材によって形成し、その表面に
窒化皮膜を形成したことを特徴とするものである。ま
た、本発明のスクロール式圧縮機は、旋回翼とオルダム
リングの少なくとも一方を、アルミ材あるいはチタン材
あるいはそれらを母材とする複合材によって形成し、そ
の表面に窒化皮膜を形成したことを特徴とするものであ
る。
【0005】
【作用】本発明の圧縮機は、アルミ材あるいはチタン材
あるいはそれらを母材とする複合材によって摺動部品を
形成し、その表面に窒化皮膜を形成しているので、摺動
部品の重量が小さい。摺動部品の重量が小さいことによ
り、それらが偏心的に回転・旋回等した場合に、発生す
る慣性力が小さい。回転・旋回中に摺動部品が発生する
慣性力が小さいことにより、圧縮機全体の振動を軽減す
ることができる。
【0006】さらに、上記圧縮機の摺動部品は、表面に
硬い窒化皮膜が形成されているので、高い耐磨耗性を有
している。このことにより、この摺動部材を有する本発
明の圧縮機は、磨耗による故障を防止でき、長い寿命を
得ることができる。
【0007】
【実施例】以下本発明の実施例について添付の図面を参
照して説明する。本発明の要部は圧縮機の摺動部品の構
成にあるが、その説明に先だって圧縮機全体の構成につ
いて概略説明する。図2は、ロータリ式圧縮機の縦断面
を示している。ロータリ式圧縮機1はケーシング2を有
し、このケーシング2の内部に駆動モータ3と圧縮装置
4とを上下直列的に備えている。駆動モータ3はケーシ
ング2の内周面に固定された固定子5と、この固定子5
の内部に回転可能に支承された回転子6とから構成され
ている。回転子6の回転軸7の下端は、圧縮装置4の偏
心ロータ8に偏心的に連結されている。偏心ロータ8
は、円筒形シリンダ9の内部に配置され、円筒形シリン
ダ9の内周面に摺接しながら偏心的に回転するように構
成されている。円筒形シリンダ9の壁体の一部にはベー
ン10が円筒形シリンダ9の半径方向に配設されてい
る。ベーン10はばね11によって付勢され、内端面が
常に偏心ロータ8の外周面に摺接してシール面を形成す
る。偏心ロータ8は回転軸7の回転によって円筒形シリ
ンダ9の内周面に摺接しながら偏心的に回転する。偏心
ロータ8とシリンダ9の内周面とベーン10とによって
仕切られた圧縮室が、偏心ロータ8の回転によって体積
が小さくなる。圧縮室の体積の減少にともなって、圧縮
室内の流体の圧力は上昇し、最終的にケーシング2の上
面に設けられた吐出管12を介して外部に吐出される。
偏心ロータ8が上記のように偏心的に回転するので、回
転中に偏心ロータ8の慣性力による不釣合な荷重によっ
てロータリ式圧縮機1に振動が生ずる。また、ベーンは
往復運動をするので、同様にロータリ式圧縮機1の振動
源となる。この振動を生じる慣性力の大きさは、偏心ロ
ータ8やベーン10の質量に比例して大きくなることが
知られている。
【0008】本発明の圧縮機は、上記偏心ロータ8やベ
ーン10などの摺動部材を軽量なアルミ材あるいはチタ
ン材あるいはそれらを母材とする複合材によって形成
し、さらにその表面に硬い窒化皮膜を形成するようにし
たものである。図1は、アルミ材によって形成し、表面
に窒化アルミ層を形成した本発明によるベーン10の断
面を示したものである。ベーン10は、図中に示すよう
に、アルミ材13によって全体として板状に形成され、
端面の一つは前記偏心ロータ8の外周面に緊密に接する
ように角部が取り除かれ、滑らかな凸面に形成されてい
る。このアルミ材13の表面のうち、他の部材と接して
磨耗する可能性のある部分(以下摺接面という)には、
窒化アルミ層14が形成されている。
【0009】図3は上記アルミ材からなるベーン10の
表面に窒化アルミ層14を形成する工程を示している。
導体からなるイオン窒化炉15の内部に導体からなるフ
レーム16が絶縁部材17を介して配置されている。フ
レーム16には上記ベーン10が多数固定されている。
図4は、図3の部分Aを拡大して示している。ベーン1
0を固定する部分のフレーム16には、図4に示すよう
に、溝16aが多数刻設されている。各溝16aにベー
ン10の一部が挿入されている。溝16aに挿入される
ベーン10の挿入部分は、ベーン10の他の部材と摺接
しない摺接面を除く部分となるようにする。これによ
り、ベーン10とフレーム16は、電気的に導通状態に
なる。フレーム16は、図中に示すように、導線18を
介して負の電極19に接続され、マイナス電位に印加さ
れている。一方、イオン窒化炉15は導線20を介して
接地されている。このイオン窒化炉15の内部に、図中
の矢印G1 に示すように、アンモニアガスが注入され、
温度500°C、圧力1Torrの状態に保たれる。アンモ
ニアガスは上記状態の下でイオン分解し、窒素がベーン
10の表面のアルミと結合して窒化アルミ層14を形成
する。上記窒化処理した後のアンモニアガスは、図中の
矢印G2 に示すように、イオン窒化炉15から排出さ
れ、これに代えて新たなアンモニアガスが注入される。
このようにして、ベーン10の表面には、図1に示すよ
うな窒化アルミ層14が形成される。
【0010】上記の窒化処理において、窒化皮膜を高速
で形成する場合、ベーン10の表面にメッキあるいは溶
射等の方法によって最初に鉄系の皮膜を形成し、次にこ
の鉄系皮膜を窒化するようにしてもよい。図5は上記方
法により窒化皮膜を形成したベーン10の断面を示して
いる。ベーン10は、本体がアルミ材13によって形成
され、表面に鉄系の皮膜21が形成されている。この鉄
系皮膜21のさらに表面部分は、窒素と結合して窒化鉄
の皮膜22が形成されている。この方法によれば、窒化
皮膜を高速で形成でき、かつ、アルミ材の表面に窒化ア
ルミ層を形成する場合と同等の効果を得ることができ
る。
【0011】次に、窒化皮膜を有するベーン10の作用
について説明する。上記ベーン10は、本体をアルミ材
13で形成しているので、鋳鉄で形成されたベーンに比
べて質量が約1/3になり、ベーンの往復動時に生じる
振動及び騒音が低減される。また、ベーン10の表面の
窒化アルミ層14は、約Hv2000のビッカース硬度
を有し、耐磨耗性が大幅に向上する。
【0012】上記説明では、ベーン10の本体をアルミ
材13で形成する場合について説明したが、アルミ材の
かわりにチタン材を用いて摺動部材を形成してもよい。
あるいはアルミ材やチタン材を母材とし、これにガラス
或いはカーボンの強化繊維やシリコンを混入した複合材
を用いてもよい。
【0013】また上記説明では、ロータリ式圧縮機の偏
心ロータ8やベーン10について説明したが、同様にス
クロール式圧縮機の旋回翼やオルダムリングを軽量な部
材で形成し、その表面に窒化皮膜を形成するようにして
も同様の効果を得られる。図6はスクロール式圧縮機の
断面を示している。スクロール式圧縮機31はケーシン
グ32の内部に上下に圧縮装置33と駆動モータ34と
を有している。圧縮装置33は、ケーシング32に固定
された固定翼35と、この固定翼35に接しながら旋回
する旋回翼36と、前記駆動モータ34の回転運動を旋
回翼36の旋回運動に変換するオルダムリング37とか
ら構成されている。旋回翼36の下面には突起38が設
けられており、この突起38は駆動モータ34の回転軸
39の上端に偏心的に設けられた凹部39aに遊嵌して
いる。駆動モータ34の回転軸39が回転すれば、旋回
翼36は偏心的に旋回運動をし、この際、オルダムリン
グ37は旋回翼36自体の回転を防止する。上記のよう
に旋回翼36やオルダムリング37は偏心的に回転する
ので、その慣性力による不釣合な荷重によってスクロー
ル式圧縮機31に振動が発生する。この旋回翼36とオ
ルダムリング37とを上記ロータリ式圧縮機1のベーン
10と同様に、アルミ材やチタン材やそれらを母材とす
る複合材のいずれかによって形成し、その表面に窒化皮
膜を形成することにより、振動を低減し、かつ、磨耗に
よる圧縮機の故障を防止することができる。
【0014】オルダムリング37の本体をアルミ材によ
って形成した場合、その往復動によって生じるスクロー
ル式圧縮機31の振動の振幅が40μmから約20μm
に低減されることが実験によって明らかになった。ま
た、表面に窒化アルミ層を有していないアルミ材からな
るオルダムリングでは、100時間の実機試験で、回転
防止用のキーに摺接する部分が凝着を生じるのに対し、
表面に窒化アルミ層を有しているアルミ材からなるオル
ダムリングでは、1000時間の実機試験でも2μm以
下の磨耗を生じるのみであることが明らかになった。
【0015】また、オルダムリング37については、摺
接部のみをアルミ材等で形成し、その表面に窒化アルミ
層を形成するようにしてもよい。図7は、オルダムリン
グ37aの本体41をアルミ材で形成し、オルダムリン
グ37aの回転防止用のキー(図示せず)に摺接する摺
接部40の表面にのみ窒化アルミ層を形成したものが示
されている。このようにすることにより、耐磨耗性が高
く、かつ、軽量なオルダムリング37aを得ることがで
きる。
【0016】
【発明の効果】上記の説明から明らかなように本発明に
よれば、圧縮機の摺動部品をアルミ材あるいはチタン材
あるいはそれらを母材とする複合材によって形成してい
るので、摺動部品の重量が小さく、摺動中に発生する慣
性力が小さい。このことにより、摺動部品の慣性力によ
る圧縮機の振動を軽減できる。
【0017】また、摺動部品の表面に硬い窒化皮膜を形
成するようにしたので、摺動部品の磨耗による圧縮機の
故障を防止し、長い寿命の圧縮機を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるロータリ式圧縮機のベーンの側断
面図。
【図2】ロータリ式圧縮機の構造を示した縦断面図。
【図3】本発明によるロータリ式圧縮機のベーンの表面
に窒化アルミ層を形成する工程を示した概略図。
【図4】イオン窒化炉のフレームに固定されたベーンを
拡大して示した斜視図。
【図5】アルミ材によって本体を形成し、表面に鉄系皮
膜を形成し、その鉄系皮膜の表面に窒化鉄皮膜を形成し
た本発明によるロータリ式圧縮機のベーンの側断面図。
【図6】スクロール式圧縮機の構造を示した側断面図。
【図7】摺接部のみをアルミ材で形成したオルダムリン
グを示した斜視図。
【符号の説明】
1 ロータリ式圧縮機 8 偏心ロータ 10 ベーン 13 アルミ材 14 窒化アルミ層 31 スクロール式圧縮機 36 旋回翼 37 オルダムリング

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】偏心ロータとこの偏心ロータに摺接して圧
    縮室を仕切るベーンとを有するロータリ式圧縮機におい
    て、前記偏心ロータとベーンの少なくとも一方を、アル
    ミ材あるいはチタン材あるいはそれらを母材とする複合
    材によって形成し、その表面に窒化皮膜を形成したこと
    を特徴とするロータリ式圧縮機。
  2. 【請求項2】圧縮機本体に固定された固定翼と、この固
    定翼に摺接しながら旋回する旋回翼と、モータの回転運
    動を旋回運動に変換して前記旋回翼に伝達するオルダム
    リングとを有するスクロール式圧縮機において、前記旋
    回翼とオルダムリングの少なくとも一方を、アルミ材あ
    るいはチタン材あるいはそれらを母材とする複合材によ
    って形成し、その表面に窒化皮膜を形成したことを特徴
    とするスクロール式圧縮機。
JP23055591A 1991-09-10 1991-09-10 圧縮機 Pending JPH0571489A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO1999014511A1 (fr) * 1997-09-18 1999-03-25 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Element coulissant et compresseur frigorifique l'utilisant
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