JPH07293464A

JPH07293464A - 密閉型回転式圧縮機

Info

Publication number: JPH07293464A
Application number: JP8667594A
Authority: JP
Inventors: Takao Kawashima; 隆雄川島
Original assignee: Matsushita Refrigeration Co
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1994-04-25
Filing date: 1994-04-25
Publication date: 1995-11-07

Abstract

(57)【要約】【目的】冷凍サイクル等に使用する回転式圧縮機にお
いて、ベーンあるいはローラーの耐摩耗性、耐焼付性を
向上させて信頼性を向上させると同時に、圧縮室を構成
する鋳鉄部品材料とほぼ等しい熱膨脹係数を持ち、かつ
鋳鉄材料より軽い材料を用いることにより振動を低減し
効率向上を図る。【構成】ベーンまたはローラーを耐熱型の急冷凝固ア
ルミニウム粉末を基材として、これに分散粒子を球状か
つ微細にしたアルミナセラミックス粒子と黒鉛を微細添
加し、均一に分散固化させたアルミニウム複合材から構
成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＨＦＣ−１３４ａ冷媒
と、それと相溶性を有するエステルを主成分とする潤滑
油あるいは、非相溶性潤滑油を封入された冷凍装置に使
用される密閉型回転式圧縮機の圧縮機構にかかわる摺動
部品に使用する材料に係わるものである。

【０００２】

【従来の技術】回転式圧縮機に用いられるローラーの材
料は、一般に鉄系鋳物（共晶黒鉛鋳鉄）、合金鋳鉄（モ
ニクロ鋳鉄）等が使われており、ベーン材料として鋼材
や焼結合金が使われている。ローラーの最も重要な特性
として耐摩耗性に優れていることが要求される。

【０００３】ローラーの外周面はベーンと摺動してお
り、ローラーの外周面が摩耗するとシリンダーとローラ
ークリヤランスが大きくなってオイルシールができなく
なり、性能低下を引き起こし発生した摩耗粉が２次的な
不良原因につながる。

【０００４】ベーンについてもローラー外周と接触する
先端部分の形状から集中荷重を受けるため、耐摩耗性と
相手側ローラーへの攻撃性の少ない材料が使われてき
た。

【０００５】また、クランクシャフトの回転に伴って、
クランクシャフト偏芯部に回転自在に収納されたローラ
ーが振り廻されることによって、当該圧縮機の振動の一
部が発生し、それが密閉型回転式圧縮機の効率低下の一
因となっている。

【０００６】また、近年、環境汚染、特にオゾン層の破
壊および地球温暖化の問題から、塩素系冷媒（クロロ，
フロロ，カーボン、ＣＦＣと略称）が使用規制の対象と
なっている。

【０００７】規制対象となっているＣＦＣには、冷蔵
庫、除湿機、カーエアコン等冷凍機器の冷凍装置に冷媒
として専ら用いられてきたＣＦＣ−１２も規制の対象と
なっている。

【０００８】そこで、代わりとなる冷媒が必要となり、
オゾンとの反応性が小さく、大気中での分解期間の短い
水素化弗化炭素（ハイドロフロロカーボン、略称ＨＦ
Ｃ）が代替冷媒として開発され、ＨＦＣ−１３４ａはそ
の代表的冷媒である。

【０００９】ＨＦＣ−１３４ａはオゾン破壊係数（ＯＤ
Ｐ）がＣＦＣ−１２（ジクロルジフロロメタン：ＣＣＬ
₂Ｆ₂）を１としたとき零、温暖化係数（ＧＷＰ）がＣＦ
Ｃ−１１を１としたとき、０．３以下であり、不燃性で
温圧−圧力特性等の熱物性がＣＦＣ−１２と近似してお
り、従来からＣＦＣ−１２を用いていた冷蔵庫、除湿
機、カーエアコン等の冷凍装置や冷媒圧縮機の構造を大
幅に変更することなく、実用化できるといわれてきた。

【００１０】しかしながら、ＨＦＣ−１３４ａ（１．
１．１−テトラフロロエタン：ＣＨ₂ＦＣＦ₃）は、その
化学構造が特異なため、非常に特徴的な性質を有してお
り、従来のＣＦＣ−１２の冷凍装置で使用されてきた鉱
油やアルキルベンゼン等の冷凍機油では相溶性が劣り、
問題である。

【００１１】このような状況では、回転式圧縮機の信頼
性を高めるため耐摩耗性、耐焼付性に優れ、鋳鉄材料に
近い熱膨張係数を持つ鋳鉄より軽い材料が望まれてい
る。

【００１２】従来の回転式圧縮機としては、特開昭６２
−４８９８５号公報に示されているものがある。ここで
は急冷凝固アルミニウム複合材をローラーに使用するも
のである。

【００１３】以下図面を参照しながら上記従来の回転式
圧縮機の一例について説明する。図１は従来の回転式圧
縮機の縦断面図であり、図２は図１におけるＶ−Ｖ′線
の断面図である。

【００１４】図１，図２において、１は密閉ケーシン
グ、１ａは冷媒ガス空間、２は電動機部であり、シャフ
ト３を介してシリンダー４、ローラー５、ベーン６、主
軸受７、副軸受８により構成される機械部本体９と連結
している。シャフト３は主軸３ａ、副軸３ｂ、偏芯部３
ｃよりなる。

【００１５】１０はベーン６の背面とシリンダー４の間
に設けられたスプリングである。１１ａ，１１ｂはそれ
ぞれシリンダー４内でローラー５、ベーン６、主軸受
７、副軸受８により構成される吸入室と圧縮室である。
１２は副軸３ｂに固定されるコイルバネ１２ａと副軸受
８に固定されるガイド管１２ｂで形成される給油機構で
ある。

【００１６】１４は吸入管であり、副軸受８、シリンダ
ー４の吸入通路１５を介して吸入室１１ａと連通してい
る。１６は吐出部であり、吐出弁（図示せず）を介して
密閉ケーシング１内と連通している。１８は密閉ケーシ
ング１内の潤滑油である。

【００１７】次に回転圧縮機の機構について説明する。
冷却装置（図示せず）からの冷媒ガスは、吸入管１４、
吸入通路１５より導かれシリンダー４内の吸入室１１ａ
に至る。

【００１８】吸入室１１ａに至った冷媒ガスは、シャフ
ト３の偏芯部３ｃに回転自在に収納されたローラー５と
ベーン６により仕切られた圧縮室１１ｂで、電動機部２
の回転に伴うシャフト３の回転運動により漸次圧縮され
る。

【００１９】圧縮された冷媒ガスは、吐出部１６、吐出
弁（図示せず）を介して密閉ケーシング１内に一旦吐出
された後、吐出管１７を介して冷却システムに吐出され
る。

【００２０】また、密閉ケーシング１の下部に溜まった
潤滑油１８は給油機構１２の副軸３ｂに固定されたコイ
ルバネ１２ａの回転に伴い、ガイド管１２ｂ内のコイル
バネを介して副軸３ｂに至り、油通路３ｅ，３ｆ，３ｄ
を通り摺動部を潤滑し、一部は主軸受７の電動機２側の
排油口１３より流出し、直接密閉ケーシング１下部に戻
る。

【００２１】また、一部は圧縮室１１ｂに入り冷媒ガス
と共に密閉ケーシング１内に吐出され密閉ケーシング１
の下部に戻る。

【００２２】また、ベーン６とシリンダー４の間につい
ては、ベーン６が往復運動する際に、密閉ケーシング１
内に溜められた潤滑油１８に浸ることによりベーン６へ
の給油がなされ、ベーン６とシリンダー４の間の摺動部
が潤滑、シールされている。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成は、ベーン材料には鋼材あるいは焼結合金材料
が使われており、ローラー材料として鉄系鋳物あるい
は、合金鋳鉄が使われている。

【００２４】しかしながら、新冷媒ＨＦＣ−１３４ａを
使う冷凍装置の場合、従来の塩素原子を含む特定フロン
（例えばＣＦＣ−１２あるいはＨＣＦＣ−２２）と比べ
て、冷媒自身の潤滑性が乏しいため、耐摩耗性、耐焼付
性が不足する欠点がある。

【００２５】また、ローラーに従来のアルミニウム複合
材を使う場合、その熱膨脹係数がシリンダーの鋳鉄材料
と比べて大きいため、運転中のクリヤランスを適正にす
ると組立て時のクリヤランスが大きくなりすぎて組立て
できなくなり、逆に組立て時のクリヤランスを適正にす
ると運転時ロックするという欠点がある。

【００２６】また、前記従来のベーン材料は、ＨＦＣ−
１３４ａとエステル系冷凍機油の場合、耐摩耗性が不足
するという欠点があった。

【００２７】本発明の目的は、耐熱型の急冷凝固アルミ
ニウム粉末を基材として、これに分散粒子を球状かつ微
細にしたアルミナセラミックス粒子と黒鉛を微量添加
し、均一に分散固化させたアルミニウム複合材を回転式
圧縮機のベーンに用いることにより、耐摩耗性、耐焼付
性を向上させて信頼性を向上させることにある。

【００２８】本発明のさらに他の目的は鋳鉄材料にほぼ
同じ熱膨脹係数の前記アルミニウム複合材を回転式圧縮
機のローラーにあるいはベーンに用いることにより、振
動を低減し、効率向上を図ることにある。

【００２９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明では、シリコンや鉄を多く含んだ耐熱型の急
冷凝固アルミニウム粉末を基材とし、これに分散粒子を
球状かつ微細にしたアルミナセラミック粒子と黒鉛を微
量添加し、均一に分散固化させたアルミニウム複合材を
回転式圧縮機のベーンまたはローラーに用いることから
なる。

【００３０】

【作用】本発明の部品に使用するアルミニウム複合材
は、耐熱型の急冷凝固アルミニウム粉末を基材として、
これに分散粒子を球状かつ微細にしたアルミナセラミッ
クス粒子と黒鉛を微量添加しているので、耐熱型の急冷
凝固アルミニウム複合材に比べて、耐摩耗性、耐焼付性
が優れている。

【００３１】これは、アルミナセラミックスが硬い硬度
を持ち、その分散粒子が球状であるため、通常のアルミ
ナセラミックスが持つ相手材への攻撃性が見られないこ
とと、アルミナセラミックスが球状で微細であるため、
通常のアルミナセラミックスと比べて多くの量が基材の
特性を損なうことなく均一に分散できることに起因す
る。

【００３２】また、微量添加された黒鉛が固体潤滑剤の
働きをするのと併せて摺動表面に油溜め作用をする相乗
効果によるものである。

【００３３】また、本発明に使う前記アルミニウム複合
材は球状かつ微細にしたアルミナセラミックスとを均一
に分散固化されることによって、基材の持つ熱膨張係数
がアルミナセラミックスのそれに近づいて、鋳鉄並の熱
膨脹係数１２〜１２．５×１０^-6／℃を持つようにな
り、鋳鉄との組合せ使用を可能としているものである。

【００３４】

【実施例】以下、本発明によるアルミニウム複合材を回
転式圧縮機の部品として使用する実施例について説明す
るが、構造的には同じなので従来と同一図面を参照しな
がら説明する。

【００３５】ベーン６に耐摩耗性、耐焼付性に優れた前
記アルミニウム複合材をを使用するもので、ベーンに前
記アルミニウム複合材を用いた場合、ローラー５には鋳
物材料を用いる。また逆に、ローラー５に前記アルミニ
ウム複合材を用いる場合、ベーン６は鋼材または焼結合
金材料を用いて同種材料同志の使用は避ける。

【００３６】

【表１】

【００３７】まず、耐熱型急冷凝固アルミニウム粉末を
基材として球状かつ微細にしたアルミナセラミックス粒
子と黒鉛を微量添加し、均一に分散固化させたアルミニ
ウム複合材の場合、（表１）に示すように、その熱膨脹
係数は鋳鉄（ＦＣ２５０）の値に近い。従って圧縮室を
構成する鋳鉄材料と同等であり、密閉型回転式圧縮機の
組立て時のクリヤランスが運転中もほとんど変わらない
ので、クリヤランスの変動によるトラブルはない。

【００３８】また密度は、鋳鉄（ＦＣ２５０）の約半分
であり、ローラーの振り廻しによる振動低減は可能であ
る。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、密閉型回
転式圧縮機の圧縮機構を構成する部品のうち、耐摩耗
性、耐焼付性を要求されるベーンあるいはローラーに、
耐摩耗性、耐焼付性に優れ、熱膨脹係数が圧縮室を構成
する鋳鉄部品材料に近い耐熱型急冷凝固アルミニウム粉
末を基材として、球状かつ微細にしたアルミナセラミッ
クス粒子と黒鉛を微量添加し、均一に分散固化させたア
ルミニウム複合材を使用することにより、ＨＦＣ−１３
４ａ冷媒に対応する、信頼性の高い低振動の密閉型回転
式圧縮機を組立てることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一般的な密閉型回転式圧縮機の縦断面図

【図２】図１のＶ−Ｖ′線における断面図

【符号の説明】

１密閉ケーシング３ｃクランクシャフト偏芯部４シリンダー５ローラー６ベーン１５吸入口１６吐出１８冷凍機油

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】クランクシャフトとシリンダーとローラ
ーとベーンからなる圧縮部と、電動モーターと、前記圧
縮部と前記電動モーターとを収納する密閉ケーシング
と、前記ベーンに耐熱型の急冷凝固アルミニウム粉末を
基材として、これに分散粒子を球状かつ微細にしたアル
ミナセラミックスと黒鉛を微量添加し、均一に分散固化
させたアルミニウム複合材を用いたことを特徴とする密
閉型回転式圧縮機。
【請求項２】クランクシャフトとシリンダーとローラ
ーとベーンからなる圧縮部と、電動モーターと、前記圧
縮部と前記電動モーターとを収納する密閉ケーシング
と、前記ローラーに耐熱型の急冷凝固アルミニウム粉末
を基材として、これに分散粒子を球状かつ微細にしたア
ルミナセラミックスと黒鉛を微量添加し、均一に分散固
化させたアルミニウム複合材を使うことを特徴とする密
閉型回転式圧縮機。