JPH02207189A - 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、１はケース本体である。このケース本
体ｌ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ｍｍ
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・ンクコーティング膜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くと
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し、これ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際し、アモルファスＳ
Ｌ、Ｎ、、ＳＩＣは、ＣＶＤ法等で、低温下でしかも比
較的高速で着膜できる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、５ｉｓＮｎ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５ｉｓＮｎ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、ローラ外周面の角
において、軸受を有する端板と接触し、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
の低下を招く、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く離が生じる。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ックコ
ーティング層の熱膨張率の差が大きく、０Ｎ−ＯＦＦ運
転に伴なう熱疲労によりセラミックコーティング層に亀
裂やはく離が生じる。

以上述べた信重頁性の低下に加え、セラミックコーティ
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頼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クリ圧縮機は、
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、前記ピストンの外側の第１のローラと内側の第
２のローラとの間に複数の油溜め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、第１のローラと第２の
ローラの間に形成された隙間に油溜めより一様に潤滑油
供給を行ない、第１のローラにすべりを発生させ、ブレ
ードに対する第１のローラの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クリ圧縮機について、図
面を参照しながら説明する。

まず、本発明の目的は、先に述べた様にピストンの外周
面の摩耗を防止し、信頼性の高いロークリ圧縮機を提供
することに加えて、高速始動可能なロータリ圧縮機を提
供することも目的とする。

特に、後者については、冷時始動時に軸の偏心部とピス
トンの内径面の摺動によりピストンの内側が他に比べ早
くかつ大きく熱膨張し、ピストンの上下部にある端板と
接触し、急激な電流増加による始動不良が発生するなど
して、高速始動の妨げとなっている。

第１図は本発明の実施例におけるロークリ圧縮機の横断
面図であり、第２図はピストンの縦断面図である。

第１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。１
６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。

第２図に示すように、ピストン１６の第１のローラ１６
ａと第２のロー′ニア１６ｂの間には隙間が形成され、
かつ第２のローラ１６ｂの外周の高さ方向中央付近に切
欠き２４．２５が２ケ所対称位置に切られ、第１のロー
ラ１６ａの内周面とより油溜め２６．２７が形成されて
いる。　２８．２９は第１のローラ１６ａの内側の潤滑
油を油溜め２６．２７に導く潤滑油導入路であり、軸１
７の偏心部１８（２点鎖線）の下部に開口している。ま
た、第２のローラ１６ｂの熱膨張係数は、第１のローラ
１６ａ及びシリンダ１５より小さく設定されている。更
に、各ローラ１６ａ、１６ｂ間の隙間及び第２のローラ
１６ｂと軸１７の偏心部１８の隙間は、標準負荷で最適
となる様に設定されている。

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１８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１８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Ｖは次式で与えられ
る。

Ｖ−ｒ　−Ｗｐ＋ｅ−Ｗｓ　−ｃｏｓθ／ｃｏｓαここ
で、ｒ−ピストン半径、ｅ：偏心量、Ｗｐ、クランク角
度、α＝　ｓｉｎｇ’　（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
６の自転角速度は増し、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重構造であり各ローラー６ａ
、１６ｂの回転慣性が小さいこと、また、第２のローラ
１６ｂの内側の圧力と各ローラ１６ａ、１６ｂ間の隙間
の上下端面位置における圧力との差圧により、第２のロ
ーラ１６ｂの内側の潤滑油は各潤滑油導入路２８．２９
及び各油溜め２６．２７を経て対称位置から各ローラ１
６ａ、１６ｂ間の隙間に供給され、第１のローラ１６ａ
と第２のローラ１６ｂの摺動は摩擦抵抗の小さい流体潤
滑状態となることより、ブレード１９先端の摩擦力の影
響が大きく現われ、第１のローラ１６ａは第２のローラ
１６ｂに対して大きくすべる。

その結果、第１のローラ１６ａの自転角速度は非常に遅
くなり、ブレード１９の先端におけるすべり速度は十分
小さくなり、ピストン１６の外周面の摩耗は発生しない
。また、すべり速度が小さいことより、ブレード１９先
端の摺動による損失動力も小さく、ロータリ圧縮機及び
空気調和装置の効率も向上できる。

一方、始動時においては、圧縮機１３の温度は低く、各
ローラ１６ａ、１６ｂ間の隙間に比べ、第２のローラ１
６ｂと偏心部１８の隙間は大きくなっている。

圧縮機１３の始動により、軸１７は高速で回転し、第２
のローラ１６ｂと摺動するが、第２のローラ１６ｂと偏
心部１８の隙間が大きいため、油膜による摩擦モーメン
トは小さく滑らかな始動ができるとともに供給される潤
滑油も多くなり、第２のローラ１６ｂの温度上昇は遅い
。更に、第２のローラ１６ｂはシリンダ１５より熱膨張
係数が小さいため、圧縮機１３の温度が平衡するまでに
シリンダ１５の高さに達することはなく、高さ方向の隙
間は十分確保されている。従ってピストン１６と上下の
端板との接触は発生しない。

すなわち、滑らかな高速始動が可能であり、温度の立上
りの早い空気調和装置を提供できる。更に短時間に室温
を上げることができるため、年間の消費電力を低減でき
、高効率の空気調和装置を提供できる。また、シリンダ
１５や第１のローラ１６ａに比べ熱伝導率の大きい材料
を用いても同様の作用及び効果が得られる。

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、前記ピストンの外側の
第１のローラと内側の第２のローラとの間に複数の油溜
めを設けて成るものであり、高信頼性の圧縮機を実現で
きるのみならず、高効率の圧縮機及び空気調和装置を提
供できるなどの効果を有する。

【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
の断面図、第２図は第１の実施例のピストンの縦断面図
、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、１６・・・・・・ピストン
、１６ａ・・・・・・第１のローラ、１６ｂ・・・・・
・第２のローラ、２６．２７・・・・・・油溜め。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　はか１名図 １５−・−シリンダ １６−　ピストン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （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、前記ピストンの外側の第１のローラと内
   側の第２のローラとの間に複数の油溜めを設けたロータ
   リ圧縮機。
2. （２）第２のローラの熱膨張係数と第１のローラ及びシ
   リンダより小さく設定した特許請求の範囲（１）項記載
   のロータリ圧縮機