JPS6123887A - ロ−タリ−コンプレツサ - 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】 ［発明の技術分野］ 本発明はロータリーコンプレッサに関し、更に詳しくは
圧縮機構部を構成する部品、特に回転軸がセラミックス
材料で構成され、高速回転による運転効率の向上が可能
であるとともに、該高速回転に伴う圧縮機構部の油切れ
や焼付きなどが発生することのないロータリーコンプレ
ッサに関する。

［発明の技術的背景とその問題点］ ルームエアコンなどに使用されるロータリーコンプレッ
サは、一般に中央にシリンダ孔を有するシリンダと、こ
のシリンダの上面及び下面を閉塞する軸受及び底板と、
軸受により支承されシリンダ孔を貫通する回転軸とこの
回転軸のシリンダ孔内の部分に形成された偏心回転部と
、偏心回転部の外周面に嵌着されたローラと、このロー
ラに接触しながら進退するブレードとにより構成される
圧縮機構部を備えており、かかる圧縮機構部の構成部品
は通常、主として鉄系材料などの金属材料により形成さ
れている。

このようなロータリーコンプレッサにおいて回転軸を高
速回転させることにより運転効率を向上させる努力がな
されている。その場合、従来、３．０００〜４．０００
ｒｐ＋ｓである回転軸の回転数を例えば８．０００〜１
０．００Ｏｒｐｍのような高速回転まで増加させること
が試みられているが、上記のような金属材料より成る回
転軸は、弾性変形し易いため、回転数の増加に伴ってた
わみが生じ、軸ぶれによる振動・騒音発生の原因になる
という問題がある。

更に、この回転軸の高速回転に伴い、圧縮機構部の各摺
動部において油切れが生じ、甚しい場合は焼付きが発生
する。特に、軸の偏心回転部に嵌合されたローラはシリ
ンダ内での肩あたりを防ぐために潤滑を行なうことで軸
の回転数の略１／２以下の回転数でシリンダ内を回転す
るように設計されているが、油切れによってローラが軸
と一体に回転してしまい、その結果シリンダ内での肩あ
たりなどが発生するという問題を生じる。

［発明の目的１ 本発明は、上記したような従来の問題点を解消し、高効
率化を目的とする軸の高速回転時においても、該軸のた
わみが生じることなく、シかも、この高速回転に伴う各
摺動部の油切れや焼付きが生じることのないロータリー
コンプレッサを提供することを目的とする。

［発明の概要］ 本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結
果、ロータリーコンプレッサの回転軸を従来の鉄系金属
材料と比べてはるかに撓みにくいセラミックス材料で構
成す゛るとともに各部品の摺　　　１動面に油溝、袖穴
等の潤滑油通路を形成すれば高速回転時の油切れを防止
でき、セラミックス材料でなる回転軸の特性をより有効
とすることができるとの着想のもとに本発明を完成する
に至った。

すなわち、本発明は上述のロータリーコンプレッサの圧
縮機構部の構成部品のうち、回転軸を含む少なくとも一
つがセラミックス材料よりなることを特徴とするもので
ある。

更に、本発明においては、圧縮機構部の潤滑油通路とし
て、回転軸の偏心回転部外周面に油溝を、軸受の内周面
に油溝および内周面と外周面ｉの間を貫通する油孔を、
並びにローラの内周面に油溝を形成すれば高速回転時の
油切れ防止に極めて有効である。

上記のセラミックス材料としては、Ｓｉ３Ｎ４．Ｓｉｎ
。

Ａｌｌ　２０３．　ＺｒＯ２，サイアロンなどが挙げら
れるが。

このうち、耐摩耗性に優れていること、耐衝撃性が優れ
ていること及び軽量化が可能であるという利点を同時に
備えているものとして、　Ｓｉ３Ｎ４．サイアロン、Ｓ
ｉＣ等のシリコンセラミックスが好ましく、なかでもＳ
ｉ３Ｎ４がとくに好適である。

セラミックス材料よりなる各部品は通常の方法により成
形され、各成形品に対して油溝、油孔などの加工が施さ
れたのち、焼結されることがこれらを製造する上で有利
である。油溝、油孔の形状、数などは栗求される特性に
応じて任意に選択できるが、軸受、軸の偏心回転部およ
びローラの回転摺動面の油溝は、回転方向に円周長が長
くなるように形成されることが有利であり、具体的には
１例えばらせん形状とすることが好ましい。

尚、本発明においては、シリンダは金属製とすることが
好ましい。これは、すなわち、シリンダは通常ケースに
スポット爆接等で接合されるから、ケースへの取付精度
を維持するためには金属であることが望ましく、かつ圧
縮機構部の潤滑が充分になされていれば、シリンダを金
属製としても運転効率はほとんど低下しないこと等によ
る。

しかしながら、必要に応じて、金属製シリンダの内周面
にセラミックスコーティングを施すことは、耐摩耗性を
改善することに効果がある。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明のロータリーコンプレッサ
は、圧縮機構部の構成部品である回転軸をセラミックス
材料により構成し、更に好ましくは軸受、ローラ、ブレ
ードなどもセラミックス材料で形成したので、各部品の
耐摩耗性が向上することは勿論のこと、高速回転時にお
ける軸ぶれによる振動・騒音を発生することなく高効率
化が達成できる。

更に、圧縮機構部を構成する各部品の摺動面に油溝およ
び油孔を形成することにより、高速回転に伴う油切れや
それに起因する焼付きが生じることがなく、回転軸をセ
ラミックス製としたことと相俟って従来技術では達成し
得なかった高速回転を得ることができる。

［発明の実施例］ 以下１本発明のロータリーコンプレッサの一実施例を図
面に基づいて詳述する。

一部１図は本発明のロータリーコンプレッサの縦断面図
、第２図は第１図のＡ−Ａ線による断面図を示し、ロー
タリーコンプレッサ１は密閉状のケース２内にｆｋ−Ｈ
された電動機構部３と圧縮機構部４とからＳ成され、更
に、ケース２には吸入管１９及び吐出管２０が固着形成
されている。電動機構部３はケース２内に圧入嵌着され
たステータ５、該ステータ５の中空部に嵌挿されたロー
タ６及び該ロータ６と一体に回転する回転軸７とから成
いる。シリンダ８は偏平な盤状体で例えば鉄系の焼結合
金や鋳物からなり、外周面の２箇所がケース２にスポッ
ト溶接により固定されると同時に、ステータ５の下部に
配設された枠体θに数暗所でボルト止め（図示省略）さ
れている、更に、シリンダ８の上下には軸受１０および
底板１１が、シリンダ８を挟んでポルト１２及び１３に
よって相互に締着されている。シリンダ８の略中夫には
シリンダ孔８ａが穿設され、このシリンダ孔８ａの上面
開口部は軸受ｌＯのフランジ部１０ａにより、下面開口
部は底板１１によりそれぞれ閉塞されて該シリンダ内に
圧縮室１４が画成されている。回転軸７の下部は圧縮室
１４および底板１１を貫通してケース２の下端部の油溜
室１５に臨んでいる。又、回転軸７の軸心には油溜室１
５に開口する油路７ａおよび油路７ａから半径方向外方
に向かって軸７の外周面に開口する油孔７ｂ、７ｃがそ
れぞれ穿設されている。

回転軸７の圧縮室１４内に位置する部分には偏心回転部
７ｄが一体に形成され、該偏心回転部７ｄの外周面には
ローラ１８が嵌合されて、回転軸７の回転に伴いローラ
１Ｂの外周面の一部が圧縮室１４の周壁に常に偏心的に
内接するようになっている。

シリンダ８にはシリンダ孔８ａに開口するブレード＄８
ｂが形成され、且つ、ブレード溝８ｂの末端にはばね室
８ｃが連通形成されている。ブレード溝８ｂには平板状
ブレード！？が収納されており、該ブレード１７はその
末端をばね室８ｃに収容されたばね１８によって押圧さ
れてその先端がローラ１８の外周面に圧接するようにな
っている。

かかるロータリーコンプレッサｌにおいて、圧縮機構部
４の構成要素のうち、回転軸？、軸受１０、ｔｆｆ　−
ラ１Ｂ、ブレード１７は焼結助剤トｌ、　テＹ２Ｏ３等
を含むＳｉ３Ｎ４より形成されている。　　Ｓｉ３Ｎ４
を主体とするセラミックスは、耐摩耗性に優れているが
、なかでも焼結助剤として１０％（重量％、以下同じ）
以下の希土類酸化物（Ｙ２Ｏ３等）及び１０％以下のア
ルミナを含むものは焼結密度が高く好ましいものである
。また、更に１０％以下の窒化アルミニウムを含むもの
および５％以下のＴｉ　、　Ｚｒ　、　Ｍｇ＠の酸化物
を含むものは、常圧での焼結ができる点で好ましい、ま
た、モリブデン炭化物（５錘以下）を含むものは、耐摩
耗性を一層改善する傾向を有する点で好ましい。

以下、これらの構成要素について更に説明を加える。

第３図は回転軸７の側面図を示し、該回転軸７の軸心に
は前述したように油路７ａが穿設され、更には該油路７
ａから半径方向外方に向かって回転軸７とローラ１Ｂと
の摺動面に開口する油孔７ｂ及び同じく軸受１０との摺
動面に開口する油孔７Ｃとが穿設されている。又、それ
に加えて偏心回転部７ｄの外周面には油溝７ｅが刻設さ
れている。この油ｌｌ７ｅは図示の如く回転軸？の回転
方向（図中矢線で示す）に対しらせん状となるように形
成されることが好ましく、又、溝の断面形状は図示のよ
うなＶ字状、あるいはＵ字状などが好ましい。この回転
軸７を製造するに当っては、成形後に油路７ａ、油孔７
ｂ、７ｃ及び油溝７ｅの加工を施したのち焼結すること
が工程的に有利である。

第４図は軸受ｌＯの斜視図を示し、軸受１０のボス部１
０ｂの内周面には上記と同様回転軸７の回転方向に沿う
らせん状の油溝１０ｃが刻設され、更に、ボス部１０ｂ
周壁には半径方向に複数の油孔１０ｄが穿設される。こ
の軸受ｌＯの製造方法は上記と同様である。

第５図はローラ１６の斜視図を示し、ローラ１６の内周
面には上記と同様に回転軸７の回転方向に沿うらせん状
の油溝ｌｅａが刻設されており、この油溝１８ａを介し
て潤滑油をローラｌＢ内周面と偏心回転部７ｄ外周面と
の間に供給することにより回転軸７の高速回転時にロー
ラ１８を回転軸７の略１／２以下の回転数で回転させる
ことが可能となる。このローラ１６の製造方法も上記と
全く同様である。

次いで、かかるロータリーコンプレッサｌの作動につい
て説明する。

電動機構部３を駆動することにより回転軸７が回転し、
偏心回転部７ｄに嵌着されたローラ！６が圧縮室１４内
で偏心的に回転し、冷媒ガスの圧縮を行なう。ブレード
１７はローラ１６の回転に伴って、常にローラ１Ｂの外
周面に圧接しながらブレード溝Ｂｂ内を摺動し、常に圧
縮室１４の低圧側と高圧側とを分離する。従って、吸入
管１８より圧縮室１４内に導入された冷媒ガスは該圧縮
室１４内で圧縮され、シリンダ８に形成された吐出口及
び吐出弁（共に図示省略）を介して吐出管２０より図示
しない冷凍サイクルへ送られる。

一方、回転軸７が回転すると、該軸７の先端に取り付け
られたスクリュー（図示せず）により油溜室１５から潤
滑油が回転軸７の油路７ａに汲み上げられ、該油路７ａ
から各油孔７ｂ、？ｃを介してそれぞれの摺動部、すな
わち、ローラ１６と偏心回転部７ｄ　　　　ｌとの間及
び軸受１０と回転軸７との間に供給され、各部の潤滑を
行なったのち、再び油溜室１５へ還流し、以下、この潤
滑サイクルが繰り返される。−上記作動時において１回
転軸７はＳｉ３Ｎ４により形成されているため、８，０
００〜１０．００Ｏｒｐｍの高速回転時においても撓む
ことがないため軸ぶれによる振動・騒音などが発生する
可能性がない、又、回転軸７の周辺部材、すなわち、軸
受１０．ローラ１Ｂ、ブレード１７も合わせてＳｉ３Ｎ
４より形成したので軽量化が可能になると同時に耐摩耗
性が向上するや 本実施例において、回転軸７の直径を１８ｍｍ　、偏心
回転部７ｄの直径を２４ｍｍとし、回転数約８０００ｒ
ｐ層で作動させたところ、同様の条件で作動させた従来
のコンプレッサ、すなわち、鉄系材料よりなる回転軸を
備えたコンプレッサに比べて約２０％運転効率が向上し
た。

またブレード先端部分の摩耗状態を、従来のもの（鋳鉄
製）と比較したところ、約３００時間運転ののち１本実
施例のものの摩耗量は従来のものの約１／１００程度で
あった。

更に、回転軸７の偏心回転部７ｄの外周面、軸受ｌＯの
ボス部１０ｂ、ローラ１６の内周面にそれぞれ油溝７ｅ
、１０ｃ、ｌｅａおよび油孔１０ｄを形成したので各摺
動部に供給された潤滑油が細部にまで行きわたり、その
結果潤滑性が向上し、高速回転に伴って発生する油切れ
や焼付きを防止することができる。特にローラ１６はこ
の潤滑機構により回転軸７の略１／２以下の回転数で回
転することが可能であり、シリンダ内の肩あたりなどが
発生することがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のロータリーコンプレッサの縦断面図、
第２図は第１図のＡ−Ａ線による断面図、第３図は回転
軸の拡大側面図、第４図は軸受の拡大斜視図、第５図は
ローラの拡大斜視図である。 ｌ・・・ロータリコンプレッサ、 ２・・・ケース、　　　　３・・・電動機構部、４・・
・圧縮機構部、　　７・・・回転軸、７ｄ・・・偏心回
転部、　　８・・・シリンダ。 １０・・・軸受、　　　　　１４・・・圧縮室、１Ｂ・
・・ローラ、　　　　　１７・・・ブレード、７ｅ、１
０ｃ、１８ａ・・・油溝、　　ｌＯｄ・・・油孔。 第２図 手続補正書（Ａ） 昭和５９年１２月１″′？日 特許庁長官　　志　賀　　学　殿 １、事件の表示 昭和５９年特許願第１４２４１９号 ２、発明の名称 ロータリーコンプレッサ ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 名称　（３０？）　　株式会社　東芝 ４、代理人 ５、補正命令の日付　自発 ■、明細書の特許請求の範囲の欄 別紙のとおり ＩＩ　、明細書の発明の詳細な説明の欄（１）明細書第
６頁下から第２行目に記載の「ことに効果がある。」の
あとに「また、シリンダを金属（例えば鋳鉄又は焼結合
金）製とした場合は、ローラも同様の金属製とすること
が好ましい。このように、シリンダの材料の熱膨張係数
に近い値の熱膨張係数をもつ材料でローラを構成するこ
とにより、運転時の温度変化によるシリンダの膨張又は
収縮にローラの膨張、収縮を合致せしめることができる
。また、ローラを金属製にすると、セラミックス製の回
転軸とのなじみがよいという利点もある。」を挿入する
。 （２）明細書第１０頁第１０行目に記載の「を有する点
で好ましい、」のあとに、「なお、ローラをシリンダを
構成する材料と略同等の熱膨張係数を有する金属、例え
ば鉄系の焼結合金や鋳物により構成してもよい、」を挿
入する。 （３）明細書第１１頁第６行目に記載の「工程的に有利
である。」のあとに、「次いで、焼結体に研削加工を施
すが、このとき、摺動部分の表面粗さは２８以下である
ことが好ましく、更に好ましくはＩＳ以下がよい。」 （４）明細書第１３頁、第８〜９行目に記載の「向上す
る。」のあとに、「なお、ローラを鋳物又は焼結合金に
より構成した場合は、摺動時にセラミックス製の回転軸
およびブレードとのなじみがよいため、ローラの摺動郡
全体が均一な耐摩耗特性を有するようになる。」を特徴
する特許請求の範囲 １、　中央にシリンダ孔を有するシリンダと、該シリン
ダの上面及び下面にそれぞれ固設されて該シリンダ孔を
密閉する軸受及び底板と、該軸受に嵌挿され該シリンダ
孔を貫通して該底板に軸架され、かつ該シリンダ孔内に
挿入された部分に偏心回転部を有する回転軸と、該偏心
回転部の外周面に嵌着されたローラと、該ローラの外周
面に進退自在に圧接するブレードとから成る圧縮機構部
を備えたロータリーコンプレッサにおいて、該回転軸を
含む少なくとも１つがセラミックス材料から成ることを
特徴とするロータリーコンプレッサ。 ２、該シリンダが金属製である特許請求の範囲第１項記
載のロータリーコンプレッサ。 ３、　該シリンダおよびローラが金属製である特許請求
の範囲第１項記載のロータリーコンプレッサ。 ４、該圧縮機構部の摺動面に潤滑油通路が形成されてい
る特許請求の範囲第１項記載のロータリーコンプレッサ
。 ５、該摺動面が回転軸の偏心回転部の外周面である特許
請求の範囲第４項記載のロータリーコンプレッサ。 ６、該摺動面４が、軸受の内周面である特許請求の範囲
第４項記載のロータリーコンプレッサ。 ７、該摺動面がローラの内周面である特許請求の範囲第
４項記載のロータリーコンプレッサ。 手続補正書（Ｂ）後記゛じなし 昭和５８年１２月１７日 特許庁長官　　志　賀　　学　殿 １、事件の表示 昭和５９年特許願第１４２４１９号 ２、発明の名称 ロータリーコンプレッサ ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 名称　（３０７）　　株式会社　東芝 ４、代理人 ５、補正命令の日付　自発 ６、補正の対象　明細書の発明の詳細な説明の欄７、補
正の内容 （１）明細書第５頁最下行に記載の「とくに好適である
。」のあとに、「なお、とくに、回転軸は電動機の回転
軸を兼ねているため、導電性付与剤としてＴｉあるいは
〒ａなどの炭化物もしくは窒化物を含有するＳｉ３Ｎ４
などに′よって形成すれば、電動機部分の鉄損を低減す
ることができる。」を挿入する。 （２）明細書第６頁最下行に記載の「［発明の効果］」
の前、かつ、木手続補正書と同日付で提出の手続補正書
（Ａ）により挿入された「また、シリンダを・・・・・
・・・・よいという利点もある。」のあとに、「なお、
セラミックス製の回転軸の電動機部分のみを金属製にす
るか、もしくは、セラミックス製の回転軸の長さを短く
し、この回転軸に電動機のロータを焼ばめ法などによっ
て直接接合することによっても電動機部分の鉄損を低減
することができる。」を挿入する。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. １．中央にシリンダ孔を有するシリンダと、該シリンダ
   の上面及び下面にそれぞれ固設されて該シリンダ孔を密
   閉する軸受及び底板と、該軸受に嵌挿され該シリンダ孔
   を貫通して該底板に軸架され、かつ該シリンダ孔内に挿
   入された部分に偏心回転部を有する回転軸と、該偏心回
   転部の外周面に嵌着されたローラと、該ローラの外周面
   に進退自在に圧接するブレードとから成る圧縮機構部を
   備えたロータリーコンプレッサにおいて、該回転軸を含
   む少なくとも１つがセラミックス材料から成ることを特
   徴とするロータリーコンプレッサ。
2. ２．該圧縮機構部の摺動面に潤滑油通路が形成されてい
   る特許請求の範囲第１項記載のロータリーコンプレッサ
   。
3. ３．該摺動面が回転軸の偏心回転部の外周面である特許
   請求の範囲第２項記載のロータリーコンプレッサ。
4. ４．該摺動面が、軸受の内周面である特許請求の範囲第
   ２項記載のロータリーコンプレッサ。
5. ５．該摺動面がローラの内周面である特許請求の範囲第
   ２項記載のロータリーコンプレッサ。