JPH066943B2 - ヒ−トポンプ式ル−ムエアコン - Google Patents

ヒ−トポンプ式ル−ムエアコン

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JPH066943B2
JPH066943B2 JP60152240A JP15224085A JPH066943B2 JP H066943 B2 JPH066943 B2 JP H066943B2 JP 60152240 A JP60152240 A JP 60152240A JP 15224085 A JP15224085 A JP 15224085A JP H066943 B2 JPH066943 B2 JP H066943B2
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type room
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幸男 芹沢
栄夫 橋田
董 飯塚
和司 福田
信雄 阿部
孝男 阿部
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Hitachi Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C29/00Component parts, details or accessories of pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C18/00 - F04C28/00

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、ヒートポンプ式ルームエアコンに係り、特に
暖房運転に好適なヒートポンプ式ルームエアコンに関す
る。
〔発明の背景〕
一般にルームエアコンに封入される冷媒はフレオン22
(CHClF2)でコンプレッサの潤滑油として主に使用され
るナフテン系冷凍機油によく溶解し潤滑油が希釈され粘
度のかなり低い状態(普通冷房運転状態で2〜10セン
チストークス)で運転されている。従来より冷媒圧縮機
に摺動部の摩耗,焼付き,など潤滑の問題が多い理由は
ここにあると言われている。さて従来のルームエアコン
は冷房専用機が主流であったが、近年暖房運転可能なヒ
ートポンプ式ルームエアコンが増加の傾向にある。更に
最近は負荷に応じてコンプレッサの回転速度を変化させ
部屋の温度の立上り時間や霜取り時間の短縮改善を図っ
た可変速度機種が著しい伸びを見せている。ヒートポン
プ機種は冷房専用機に比べコンプレッサの使用条件は一
段と厳しくなる。その理由は以下の如くである。即ち、 1. 暖房運転の始動時、それまで外気温度が低い状態
(0度C以下)に放置されていた可能性が高く、低温ほ
ど冷媒は潤滑油に溶解するため、粘度が著しく低下(1
センチストークス以下)した状態である。従って軸と軸
受間に油膜が非常に形成しにくく金属接触を回避するこ
とが困難である。また始動後は徐々に潤滑油の温度は上
がるものの外気温が低いためその速度は遅く金属接触が
回避されるまでには数十分必要である。
2.定常運転に入ると次第に室外機に着霜が開始し熱交換
能力が低下するためコンプレッサへ徐々に液戻りが開始
する。それに伴ない潤滑油が粘度が再び低下する。除霜
運転は一般に潤滑油の粘度は著しく低下しないものの吸
込み圧力が異常に低下しシャフトへの給油量が減少する
問題点がある。除霜運転完了後は一般に予熱運転が行な
われ室内機の送風機が停止した状態でコンプレッサが運
転されるため激しい液戻りをしながら吐出圧力が急激に
上昇する、非常に苛酷な状態に陥る。即ち、潤滑油が低
粘度状態での高負荷条件が発生しているのである。
3.可変速度機種は従来の商品電源である60Hz(ヘル
ツ)に比べ20Hz〜150Hz程度まで負荷に応じてコンプ
レッサの回転速度を変化させるもので、特に上述した苛
酷条件下で高速運転が要求されることになる。従って苛
酷度は更に激しくなりそれに耐え得る摺動部構造が必要
となる。
以上の理由によりヒートポンプ機種のコンプレッサの使
用条件は非常に厳しい状態にあり、従来より種々の耐久
性向上の検討がされてきた。たとえば従来のロータリコ
ンプレッサのシャフトは鋳鉄や炭素鋼又は合金鋼にリン
酸マンガン系の化成被膜を形成する方法やリン酸マンガ
ン被膜の上に固体潤滑材である二硫化モリブデンの被膜
をコーティングにより形成する方式があるが、これらの
被膜は初期的ななじみには効果があるものの継続的な境
界潤滑の発生するヒートポンプ機種においては短期間に
剥離し消耗してしまうため鉄素地が露出してしまい、耐
久時間に問題がある。また素材自身を熱処理により材質
を調整したり、窒化処理により硬さを増加する方法があ
るが、双方とも耐摩耗性は向上するが相手材とのなじみ
性が悪く相手ベアリング材に軟いメタルを挿入する必要
性がある。以上の如く従来のいずれの方法も特性,経済
性ともに満足するものはなかった。
〔発明の目的〕
本発明の目的は暖房運転時の耐久性に優れたロータリコ
ンプレッサを用いたヒートポンプ式ルームエアコンを提
供することにある。
〔発明の概要〕
金属接触率が高く、かつ、その状態が繰返し継続的に発
生せざるを得ないヒートポンプ式ルームエアコン用ロー
タリコンプレッサのシャフトに浸硫窒化処理を施すこと
により、その表層部に高温強度の大きい窒素化合物と自
己潤滑性,極圧性を有する硫黄化合物の混合物を主成分
とする多孔質層を生成させ、この多孔質層の下側に窒素
化合物を主体とする緻密で高硬度の単一層を生成する。
更にその下層には母材に窒素が拡散して硬さの上昇した
拡散層が生成される。前記多孔質層の保油性及びなじみ
性により初期的な焼付き,咬りを防止し、多孔質層が脱
落、消耗してシャフトと軸受がなじんだ後は前記高硬度
の窒素化合物の単一層と拡散層により長時間接触した場
合でも異常摩耗に至らないよう耐摩耗性を改善させたも
のである。
〔発明の実施例〕
第1図は、一般的なローリングピストン式ロータリコン
プレッサの縦断面図である。第2図は第1図のA−A断
面である。図において、上部に固定子1と回転子3とか
ら成る電動部を、下部にシリンダ2、上ベアリング
5、下ベアリング6、ピストン8、仕切板9からなる圧
縮機構部を配設し、電動部と圧縮機構部をクラン
クシャフト7で連結し、それをケーシング10,1
0′,10″で形成された密閉室102に収納し固着し
た構造となっている。ピストン8はクランクシャフト7
の偏心部7′に固転自在に嵌入され、吸込孔100より
吸入された冷媒は仕切板9とピストン8及びシリンダ
2、上ベアリング5、下ベアリング6によって形成され
る圧縮室101に閉じ込められ偏心部7′の回転ととも
に圧縮され、圧縮室101内の圧力が密閉室102の圧
力より多少高くなると吐出弁11が開放し、密閉室10
2内に流出する。密閉室102の下部には潤滑油12が
貯溜し、クランクシャフト7の回転に伴い給油ピース1
2′及びひねり板13のポンピング作用により揚油しク
ランクシャフト7の給油穴14,15,16により双々
の摺動部へ潤滑油を輸送している。本実施例のクランク
シャフト7の材料はフェライト地の共晶黒鉛鋳鉄、上ベ
アリング5、下ベアリング6はパーライト他の片状黒鉛
鋳鉄である。従来はシャフト7にリン酸マンガン処理、
上ベアリング5、下ベアリング6は無処理で使用するの
が一般的であった。第3図に一般的なヒートポンプ式ル
ームエアコンの冷凍サイクルを示す。図において、32
は上述した各部品から構成された圧縮機である。33は
第1の熱交換器で、暖房時は放熱を行なう。34は第2
の熱交換器で、暖房時は蒸発を行なう。35は切換弁
で、冷房、又は暖房に切換える時使用するものである。
第4図・第5図は本実施例のクランクシャフト7の構造
で第5図はクランクシャフト7の表面近傍の拡大図であ
る。
565℃に保持した硫黄を含むシアン酸塩を基本塩とし
たアルカリ金属塩の溶融塩浴の中に30分から120分
程度機械加工完了したクランクシャフトを浸漬すること
により処理が実施される。本浸硫窒化処理されたクラン
クシャフトの最表面には硫黄化合物と窒素化合物の混在
した微細な多孔質層20が形成される。この多孔質層2
0は自己潤滑性と極圧作用を有する他、多孔質であるた
め油溜作用により保油性に優れ摩擦係数が小さく相手ベ
アリング材に対するなじみ性が良好である。多孔質層2
0の下部には窒素化合物の単一層21が存在する。この
単一層は硬さがマイクロビッカーススケールで450〜
1200と非常に硬く、かつ、摩擦係数が低く、しかも
高融点であるため境界潤滑の状態でも摩擦熱により温度
上昇しても強度が低下しないという優れた耐摩耗特性を
示す。単一相21の下側には窒素の拡散層22が存在す
る。拡散層22は母材の内部に進む程母材との硬度差は
縮まるものの最表面より0.05程度まではマイクロビ
ッカーススケールで母材に対し160%(母材175に
対し275)程度に硬さが増加しており、クランクシャ
フト全体の剛性を向上させるものである。
次に本浸硫窒化処理の効果の一例について述べる。第6
図は従来のリン酸マンガン処理と浸硫窒化処理の耐摩耗
強度を示すものである。横軸は試験開始からの時間、縦
軸はテストピースへ印加されている荷重である。第7図
は本試験の方法を説明したもので表面処理したピン31
を両側のブロック30で挟み、200kgfからスタートし25
kgf/secの速度で荷重Wを増加させる。ピン300RPMで回
転させ、潤滑油は塗布しない絶乾状態とした。ブロック
30は調質した合金鋳鉄、ピン31はフェライト地の共
晶黒鉛鋳鉄にリン酸マンガン処理したものと浸硫窒化処
理を約60分施し、化合物層Aの厚さが約10μmにし
たものである。第5図によれば焼きつきまでの時間は約
500%、荷重は約300%浸硫窒化処理の方が優れて
いることが解る。また本実施例によれば化合物層Aの厚
さを2〜20μmに押えており、その理由は鋳鉄のよう
に熱伝導性の不良な材料の場合、母材と処理層の熱膨張
係数の差により処理層に割れが入る恐れがあるためであ
る。また本実施例の場合クランクシャフト7に浸硫窒化
処理を施したので相手材である上ベアリング5,下ベア
リング6,ピストン8は無処理の鋳鉄や焼結合金などが
使用でき経済性に富む。
更に、シャフトの材質として共晶黒鉛鋳鉄、相手ベアリ
ング材として片状黒鉛鋳鉄または鉄系焼結合金を使用し
たので加工性の良好な材料をそのまま使用でき、メタル
などの追加部品も不必要なので多量産に適用する場合、
経済性良好である。
一方、クランクシャフトとベアリングとの摩耗係数が小
さくなるのでモータ効率が高くなる。従って消費電力が
著しく小さなヒートポンプ式ルームエアコンを提供でき
るものである。
〔発明の効果〕
本発明によれば、フレオン(CHClF)を使用し冷
房及び暖房に切替使用するヒートポンプ式ルームエアコ
ンにおいて、圧縮機がそのシャフトの軸に硫化物と窒化
物とからなる多孔質層と、この多孔質層の下部に浸硫窒
化処理によって形成された窒化物からなる単一層とを有
するものであるから、暖房運転時の耐久性に優れたロー
タリコンプレッサを用いたヒートポンプ式ルームエアコ
ンを提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図はロータリコンプレッサの縦断面図、第2図は第
1図の断面A−A、第3図はヒートポンプ式ルームエア
コンの暖房時の冷凍サイクル図、第4図はクランクシャ
フトの縦断面図、第5図はクランクシャフトの表面近傍
の拡大図、第6図は摩耗試験の時間−荷重の変化を示す
図、第7図は摩耗試験法の説明図である。 1…電動部、2…圧縮機構部、1…固定子、2…シリン
ダ、3…回転子、5…上ベアリング、6…下ベアリン
グ、7…クランクシャフト、8…ピストン、9…仕切
板、10,10,10…ケーシング、11…吐出弁、1
2…潤滑油、13…ひねり板、14,15,16…給油
穴、7…偏心部、100…吸込穴、101…圧縮室、1
02…密閉室、12…給油ピース、20…多孔質層、2
1…単一相、22…拡散層、30…ブロック、31…ピ
ン、32…圧縮機、33…第1の熱交換器、34…第2
の熱交換器、35…切換弁。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福田 和司 栃木県下都賀郡大平町大字富田800 株式 会社日立製作所栃木工場内 (72)発明者 阿部 信雄 栃木県下都賀郡大平町大字富田800 株式 会社日立製作所栃木工場内 (72)発明者 阿部 孝男 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】熱交換器,減圧器,圧縮機などによって構
    成され、冷媒としてフレオンを使用し冷房及び暖房に切
    替使用するヒートポンプ式ルームエアコンにおいて、上
    記圧縮機が、そのシャフトの軸に硫化物と窒化物とから
    なる多孔質層と、この多孔質層の下部に浸硫窒化処理に
    よって形成された窒化物からなる単一層とを有すること
    を特徴とするヒートポンプ式ルームエアコン。
  2. 【請求項2】上記多孔質層と単一層との合計の厚さの層
    が2〜20μmであることを特徴とする特許請求の範囲
    第1項記載のヒートポンプ式ルームエアコン。
  3. 【請求項3】上記単一層の硬さが400マイクロビッカ
    ーススケールであることを特徴とする特許請求の範囲第
    1項記載のヒートポンプ式ルームエアコン。
  4. 【請求項4】上記シャフトの材質が共晶黒鉛鋳鉄であ
    り、上記シャフトの軸受材が片状黒鉛鋳鉄又は鉄系焼結
    合金であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    のヒートポンプ式ルームエアコン。
JP60152240A 1985-07-12 1985-07-12 ヒ−トポンプ式ル−ムエアコン Expired - Lifetime JPH066943B2 (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60152240A JPH066943B2 (ja) 1985-07-12 1985-07-12 ヒ−トポンプ式ル−ムエアコン
KR1019860005494A KR950001868B1 (ko) 1985-07-12 1986-07-08 히트펌프식 룸에어콘

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60152240A JPH066943B2 (ja) 1985-07-12 1985-07-12 ヒ−トポンプ式ル−ムエアコン

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Publication Number Publication Date
JPS6213784A JPS6213784A (ja) 1987-01-22
JPH066943B2 true JPH066943B2 (ja) 1994-01-26

Family

ID=15536150

Family Applications (1)

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JP60152240A Expired - Lifetime JPH066943B2 (ja) 1985-07-12 1985-07-12 ヒ−トポンプ式ル−ムエアコン

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH081184B2 (ja) * 1987-09-30 1996-01-10 株式会社日立製作所 圧縮機
US5087181A (en) * 1989-03-06 1992-02-11 Hitachi, Ltd. Sliding structure such as compressor or the like
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KR20170018718A (ko) 2015-08-10 2017-02-20 삼성전자주식회사 비정질 합금을 이용한 투명 전극 및 그 제조 방법
JP7190693B2 (ja) * 2018-11-02 2022-12-16 東芝キヤリア株式会社 圧縮機及び冷凍サイクル装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR870001407A (ko) 1987-03-13
JPS6213784A (ja) 1987-01-22
KR950001868B1 (ko) 1995-03-04

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