JPH0245682A - 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４図、第５図はロータリ圧縮機の縦断面図、横断面図
、第６図はローラの製造方法を示す斜視図、第７図はロ
ーラの断面図、第８図は耐摩耗性を示すグラフである。

第４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は上記圧縮機
横部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５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
部にはセラミックコーティング膜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６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Ｉ２を形成し、このローラ本体１２に第
７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８図に示すように、Ｓｉ、Ｎ、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Ｓｉ、Ｎ、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。これはセラミンク材
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、ローラ外餓 周面の角において、軸受を有する端物と接触しセラミン
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（。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しる。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ぎ（，０Ｎ−Ｏ
ＦＦ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０以上述べた信頼性の低下に
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転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タリ圧縮機は、
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のローラとの間に隙間を形成して成るものである。

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より第１のローラにすべ
りを発生させ、ブレードに対する第１のローラの相対速
度すなわち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タリ圧縮機について、図
面を参照しながら説明する。

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２０ローラ１６ｂとを有し、軸］７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には第１のローラ１
６ａと第２のローラ１６ｂの間には隙間が形成され、か
つ第２のローラ１６ｂの外径は高さ方向中央部に比べ上
部や下部において小さく設定されている。すなわち、第
２のローラ１６ｂの中央部の隙間は、軸１７の偏心部１
８と同じかそれ以上の高さの範囲で偏心部１８と第２の
ローラ１６ｂとの隙間と同等に設定され、上部、下部の
隙間は中央部より大きく設定されている。また、第１の
ローラ１６ａの肉厚は、第２のローラ１６ｂに比べ厚く
設定されている。１９はブレードでありバネ２０と背圧
により付勢され常時第１のローラ１６ａの外周に当接し
、シＪンダ１５の内部空間を低圧側の吸入室２１と高圧
側の圧縮室２２に区分している。なお、２３は吸入管で
あり、吸入室２１に接続されている。

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■は次式で与えられ
る。

Ｖ＝ｒ　Ｗｐ＋ｅ−Ｗｓ　１ｃｏｓθ／ｃｏｓαここで
、ｒ＝ピストン半径、ｅ：偏心量、ＷＰ１クランク角度
、α＝　５ｉｎ−’　（−ｓｉｎθ）、Ｒ；シリンダ半
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
７の自転速度は増し、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、第１のローラー６ａと
第２のローラー６ｂの間ですべりが発生し、第１のロー
ラー６ａの自転角速度は小さく、遅い。更に、第１のロ
ーラー６ａと第２のローラー６ｂの上部と下部における
隙間は中央部より大きいため、油膜による摩擦モーメン
トは小さく、第１のローラー６ａの自転角速度は更に小
さくなる。

その結果、ブレード１９の先端における第１のローラー
６ａ、すなわちピストン１６のすべり速度は非常に小さ
く、ピストン１６の外周面における摩耗を防止できる。

また、ブレード１９の先端において発生する動力損失も
小さく、ロータリ圧縮機の効率を向上でき、空気調和装
置の消費電力を低減できるという効果も有する。

第３図は本発明の第２の実施例におけるロータリ圧縮機
のピストンの縦断面図を示すものである。

図中、２４はピストンであり、外側に第１のローラ２４
ａと内側に第２のローラ２４ｂを有する。第２のローラ
２４ｂはたいこ型であり、外径は中央部で九 最小となり、上部と下部の端部で最小となっている。ま
た、第１のローラ２４ａの肉厚は第２のローラ２４ｂよ
り厚（設定されている。

本実施例は第１の実施例と同様の作用及び効果を有する
が、特に、内側にある第２のローラ２４ｂをたいこ形状
にして、第１のローラ２４ａとの隙間を中央部より端部
において大きくしていることに特徴がある。そのため、
第１のローラ２４ａは図中矢印の方向にも回転可能であ
り、ピストン２４の上版 下端面の相手側の端部に沿って動き、始動運転などの過
度運転においても第１０−ラ２４ａが端部に片当りする
ことなく滑らかな運転ができる。したがって、始動運転
を更に高速化でき、かつ除霜運転も更に高速化できるた
め空気調和装置の立上り性能や快適性を向上できるとい
う効果も有する。

なお、第１のローラ２４ａの肉厚は厚く、上下端面にお
けるシール性能は十分確保できているため、第２のロー
ラ２４ｂの高さを第１のローラ２４ａより下げることが
でき、これにより始動時の第２のローラ２４ｂの上下方
向隙間が温度上昇により詰まることはなく、更に始動時
の高速化が可能となる。

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のローラとの間に隙間を形成
したものであり、ピストンの外周摩耗を防止できロータ
リ圧縮の信鯨性を向上できるだけでなく、効率も向上で
きて、更にロータリ圧縮機を高速化でき、空気調和装置
の立上り性能や快適性を向上できるなどの効果も有する
。

【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図は本発明の第２の実施例におけるロータリ圧縮
機のピストンの縦断面図、第４図は従来のａ−クリ圧縮
機の縦断面図、第５図は従来のロータリ圧縮機の横断面
図、第６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７図は従来のロータリ圧縮機のローラ
の縦断面図、第８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。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　はか１名図 Ｚ５−−−　シ　　リ　　ン　　ダ １６−　　ピストン １６ｏ・−第１のローラ

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のローラとの間に隙間を形成したロータリ圧縮
   機。
2. （２）第１のローラと第２のローラとの間に形成された
   隙間を高さ方向の中央部より端部において大きくした特
   許請求の範囲第１項記載のロータリ圧縮機。