JPH0476297A - Fluid compressor - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
本発明は、例えば冷凍サイクルの冷媒ガス等の被圧縮媒
体を圧縮する流体圧縮機に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a fluid compressor that compresses a medium to be compressed, such as refrigerant gas in a refrigeration cycle.
（従来の技術）
従来、空気調和装置や冷蔵庫等の冷凍サイクルに用いら
れる流体圧縮機には、往復動ピストンを用いたレシプロ
式及び円板状のピストンをシリンダ内において偏心回転
させるロータリ弐等か使用されている。(Prior art) Conventionally, fluid compressors used in refrigeration cycles of air conditioners, refrigerators, etc. include reciprocating type compressors using reciprocating pistons and rotary compressors in which a disk-shaped piston rotates eccentrically within a cylinder. It is used.
しかし、こうした方式の流体圧縮機は、いずれも回転力
を圧縮に伝達するクランクシャフト等の駆動部や、圧縮
機構の構造か複雑であり、また部品点数も多いという難
点を有している。However, all of these types of fluid compressors have the disadvantage that the structure of the drive unit such as a crankshaft that transmits rotational force to the compressor and the compression mechanism are complicated, and the number of parts is large.
そこで、最近では一端側を吸収側、他端側を吐出側とし
た円筒状のシリンダーと、外周面に螺旋状のブレードか
設けられた円柱状のピストンとを組合わせて圧縮機構を
構成してなる、ヘリカルブレード式と称される流体圧縮
機が提案され、実用化されている。Therefore, recently, compression mechanisms have been constructed by combining a cylindrical cylinder with one end on the absorption side and the other end on the discharge side, and a cylindrical piston with a spiral blade on the outer circumferential surface. A fluid compressor called a helical blade type has been proposed and put into practical use.
この種の流体圧縮機は、シリンダと、シリンダ内に偏心
して配設されシリンダに対して相対的に旋回可能なピス
トンとを備えている。This type of fluid compressor includes a cylinder and a piston that is eccentrically disposed within the cylinder and is pivotable relative to the cylinder.
そして、ピストンの外周面には、このピストンの略全長
に亘って螺旋状の溝部が形成され、この溝部に合成樹脂
製の螺旋ブレードか嵌挿されている。A spiral groove is formed on the outer peripheral surface of the piston over substantially the entire length of the piston, and a synthetic resin spiral blade is fitted into this groove.
また、プレートの夕）周面はシリンダの内周面に密着し
ており、シリンダに対するピストンの旋回運動に伴い、
ブレードは螺旋溝部内をピストンの径方向に摺動する。In addition, the circumferential surface of the plate is in close contact with the inner circumferential surface of the cylinder, and as the piston rotates relative to the cylinder,
The blade slides within the helical groove in the radial direction of the piston.
ピストンとシリンダとの間の空間は、ブｌノードにより
複数の空間に仕切られており、溝部のピッチはピストン
の一端から他端に向かって除々に小さくなっているため
、上記複数の空間の容積もロッドの一端側から他端側に
向かって除々に小さくなっている。The space between the piston and the cylinder is partitioned into multiple spaces by a blank node, and the pitch of the groove gradually decreases from one end of the piston to the other, so the volume of the multiple spaces is The diameter also gradually decreases from one end of the rod to the other end.
上記ピストン及びシリンダーの端部は、一端は軸心を中
心として回転自在に支持し、他端はそれと相対的に旋回
可能に支持する軸受からなる支持手段と、この支持手段
の軸心支持側を回転させると共に、この回転にしたがっ
て旋回支持側を自転運動しながら相対的に旋回させるオ
ルダムリング等からなる変換手段とによって支持されて
いる。The ends of the piston and cylinder are supported at one end so as to be rotatable around the axis, and at the other end are supported by a bearing that is rotatable relative to the support means, and the axis support side of the support means. It is supported by a converting means such as an Oldham ring that rotates and relatively rotates the support side while rotating in accordance with the rotation.
したがって、ピストンの一端側から上記空間内に吸い込
まれた流体は、上記空間に閉しこめられた状態でピスト
ンの他端側まて搬送され、この間に流体は除々に圧縮さ
れて、最終的にピストンの他端から吐出されるのである
。Therefore, the fluid sucked into the space from one end of the piston is conveyed to the other end of the piston while being confined in the space, during which time the fluid is gradually compressed and finally It is discharged from the other end of the piston.
かかる構成からなるヘリカルブレード式の流体圧縮機は
、部品数が少なく、簡略な構造で小型化か容易であるば
かりが、圧縮機構に逆止弁が不要で、質量のアンバラン
ス量が小さく、運転時の低騒音・低振動化が図れるとい
う利点を有している。A helical blade type fluid compressor with such a configuration has a small number of parts, a simple structure, and is easy to downsize. It also does not require a check valve in the compression mechanism, has a small mass imbalance, and is easy to operate. This has the advantage of reducing noise and vibration during operation.
（発明が解決しようとする課題）
しかしながら、上述の構成からなる従来の流体圧縮機の
圧縮機構は、ブレードを除くほとんどの部品を金属から
構成しているため、ピストンの自公転による振動の発生
と、ピストンと軸受との間の摩耗か大きな問題となって
いる。(Problem to be Solved by the Invention) However, in the compression mechanism of the conventional fluid compressor having the above-mentioned configuration, most of the parts except the blades are made of metal, so vibrations due to the rotation and revolution of the piston are generated. , wear between the piston and bearing has become a major problem.
すなわち、ピストンのは自重を持っである偏心距離を持
つ軌道で公転するため、質量のアンバランスか大きくな
り、流体圧縮機本体に振動が発生する。That is, since the piston has its own weight and revolves in an orbit with an eccentric distance, the mass imbalance becomes large and vibrations occur in the fluid compressor body.
また、上記ピストンの公転運動により、ピストンと軸受
との間の摺動面における荷重の負荷が不均一となり、ピ
ストンの軸受部外周面と軸受内周面との間に摩耗を生ず
るのである。Further, due to the revolution of the piston, the load on the sliding surface between the piston and the bearing becomes uneven, causing wear between the outer circumferential surface of the bearing portion of the piston and the inner circumferential surface of the bearing.
したかって、上述したヘリカルブレード式の流体圧縮機
において、圧縮機構の材料として通常の焼入れ鋼や高速
度鋼なとの高硬度材料を用いる場合には、特にピストン
と軸受の組合わせにおける振動や摩耗に起因して、流体
圧縮機の運転性能及び耐久性能が低下するばかりが、運
転効率が阻害されるという問題かあった。Therefore, in the above-mentioned helical blade type fluid compressor, when a high-hardness material such as ordinary hardened steel or high-speed steel is used for the compression mechanism, vibration and wear especially in the piston and bearing combination are avoided. This not only deteriorates the operating performance and durability of the fluid compressor, but also impairs its operating efficiency.
この発明は以上の点に鑑みなされたものであり、その目
的とするところは、低振動性及び耐摩耗性にすぐれ、合
せて装置の軽量化を図った流体圧縮機を提供することに
ある。The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a fluid compressor that has low vibration properties and excellent wear resistance, and is also light in weight.
［発明の構成］
（課題を解決するための手段）
上記の目的を達成するために、本発明の流体圧縮機は、
一端側を吸込側に他端側を吐出側とした筒状のシリンダ
ーと、このシリンダー内に一部外周面がシリンダーの内
周面と接するように偏心した状態で挿通され、上記シリ
ンダーと相対運動を行うピストンと、このピストンの外
周面に設けられ上記シリンダの吸込側から吐出側に向っ
て除々に小さくなるピッチで形成された螺旋′状の溝部
と、この溝部に出入り自在でかつ上記シリンダの内周面
と接するように嵌挿された螺旋状のブレドと、上記ピス
トン及びシリンダーの端部を一方は軸心を中心として回
転自在に支持し、他方はそれと相対的に旋回可能に支持
する支持手段と、この支持手段の軸心支持側を回転させ
ると共に、この回転にしたがって旋回支持側を自転運動
しながら相対的に旋回させる伝達手段とからなる圧縮機
構を具備し、上記ピストンの相対的な運動により上記ブ
レード間に取込んた流体を圧縮しつつ、ピッチか小さく
なる側へ移送するように構成した流体圧縮機において、
上記圧縮機構におけるピストンを、少なくとも摺動表面
における粒径３ミクロン以上の８１粒子が、全摺動面積
に対し５面積％以上を占めるへρ−５ｉ系合金で、また
このピストンと相対する軸受を鋳鉄、鋼及び焼結合金の
群から選ばれたＦｅ系金属の少なくとも１種で形成［７
、上記ピストンと軸受とが摺動するように組合わせて構
成したことを特徴とする。[Structure of the invention] (Means for solving the problem) In order to achieve the above object, the fluid compressor of the present invention has the following features:
A cylindrical cylinder with one end on the suction side and the other end on the discharge side, and a part of the outer circumferential surface of the cylinder is inserted eccentrically so that it touches the inner circumferential surface of the cylinder, and moves relative to the cylinder. a spiral groove formed on the outer circumferential surface of the piston with a pitch that gradually decreases from the suction side to the discharge side of the cylinder; A spiral blade fitted so as to be in contact with the inner circumferential surface, and a support that supports the ends of the piston and cylinder so as to be rotatable about the axis on one side and rotatable relative to the other end. and a transmission means that rotates the axis support side of the support means and relatively rotates the pivot support side while rotating on its axis according to this rotation, In a fluid compressor configured to compress the fluid taken in between the blades by movement and transfer it to the side where the pitch becomes smaller,
The piston in the above compression mechanism is made of a ρ-5i alloy in which at least 81 particles with a particle size of 3 microns or more on the sliding surface occupy 5% or more of the total sliding area, and the bearing facing the piston is made of Made of at least one Fe-based metal selected from the group of cast iron, steel, and sintered alloy [7
, characterized in that the piston and the bearing are combined so as to slide.
（作用）
本発明の流体圧縮機は、圧縮機構におけるピストンを、
少なくとも摺動表面における粒径３ミクロン以上のＳｉ
粒子が、全摺動面積に対し５面積％以上を占めるＡｌ−
Ｓｉ系合金で、またこのピストンと相対する軸受を鋳鉄
、鋼及び焼結合金の群から選ばれたＦｅ系金属の少なく
とも１種で形成し、上記ピストンと軸受とか摺動するよ
うに組合わせて構成したため、高速運転時等の一時的な
無潤滑油条件下でも、ピストンと軸受の間に異常な摩耗
が発生することがなく、すくれた耐摩耗性を維持するこ
とかできる。(Function) The fluid compressor of the present invention has a piston in a compression mechanism.
Si with a particle size of 3 microns or more on at least the sliding surface
Al- particles occupy 5 area% or more of the total sliding area
The piston and the bearing are made of a Si-based alloy, and the bearing facing the piston is made of at least one Fe-based metal selected from the group of cast iron, steel, and sintered alloy, and the piston and the bearing are combined so as to slide. Because of this structure, even under temporary oil-free conditions such as during high-speed operation, abnormal wear does not occur between the piston and the bearing, and excellent wear resistance can be maintained.
また、ピストンとして軽量のＡ、Ｑ−５ｉ系合金を用い
たことから、低振動化と入力低減による高効率化が達成
可能であり、すぐれた運転効率を維持することかできる
。Furthermore, since the lightweight A, Q-5i alloy is used for the piston, it is possible to achieve high efficiency by reducing vibration and input, and it is possible to maintain excellent operating efficiency.
したかって、本発明の流体圧縮機は、低振動性及び耐摩
耗性にすくれ、合せて装置の軽量化を図ったものであり
、高い運転効率等のすぐれた性能を長期にわたって維持
することかできる。Therefore, the fluid compressor of the present invention has low vibration and wear resistance, and is also lightweight, and can maintain excellent performance such as high operating efficiency over a long period of time. can.
（実施例）
以下、図面にしたがって、本発明の流体圧縮機の実施例
について詳細に説明する。(Example) Hereinafter, an example of the fluid compressor of the present invention will be described in detail according to the drawings.
第１図ないし第１０図は本発明の流体圧縮機の一実施例
を示し、
第１−図は上記圧縮機全体を示す断面図、第２図は圧縮
機構を分解して示す側面図、第３図はピストンおよびブ
レードの斜視図、第４図は第１図の線Ｘ−Ｘ線に沿った
断面図、第５図ないし第９図は圧縮行程におけるシリン
ダとピストンとブレードとの相対位置をそれぞれ示す断
面図、
第１０図は上記圧縮機構の側面図、
第１１図ないし第１３図は本発明試験例における試験態
様及び評価結果を示し、
第１−１図は本試験例で用いるピストン部材の表面図、
第１２図は同摩擦摩耗試験機の断面図、第１３図は摩擦
摩耗試験結果を示すグラフである。1 to 10 show an embodiment of the fluid compressor of the present invention, FIG. 1-FIG. 1 is a sectional view showing the entire compressor, FIG. Figure 3 is a perspective view of the piston and blade, Figure 4 is a sectional view taken along the line X-X in Figure 1, and Figures 5 to 9 show the relative positions of the cylinder, piston, and blade during the compression stroke. 10 is a side view of the compression mechanism, FIGS. 11 to 13 show test modes and evaluation results in test examples of the present invention, and FIG. 1-1 shows a piston member used in this test example. FIG. 12 is a sectional view of the friction and wear tester, and FIG. 13 is a graph showing the results of the friction and wear test.
第１ないし第１０図は、本発明を冷媒サイクルの冷媒ガ
スを圧縮するための密閉型圧縮機に適用した実施例を示
している。1 to 10 show an embodiment in which the present invention is applied to a hermetic compressor for compressing refrigerant gas in a refrigerant cycle.
図面において、圧縮機１は密閉ケース２と、このケース
内に配設された電動機部３および圧縮機部４とを備えて
いる。In the drawings, a compressor 1 includes a closed case 2, an electric motor section 3 and a compressor section 4 disposed within the case.
電動機部３は、ケース２の内面に固定された略環状のス
テータ５と、ステータの内側に設けられた環状のロータ
６とを有している。The electric motor section 3 includes a substantially annular stator 5 fixed to the inner surface of the case 2 and an annular rotor 6 provided inside the stator.
圧縮機部４は、筒状のシリンダー７を有し、このシリン
ダーの外周面に上記ロータ６が同軸的に・固定されてい
る。The compressor section 4 has a cylindrical cylinder 7, and the rotor 6 is coaxially fixed to the outer peripheral surface of this cylinder.
また、シリンダー７の両端は、ケース２の端部内面にそ
れぞれ固定された支持手段としての軸受８．９により回
転自在に嵌挿されており、これにより気密に閉塞されて
いる。Further, both ends of the cylinder 7 are rotatably fitted into bearings 8 and 9 as supporting means fixed to the inner surface of the end portions of the case 2, thereby airtightly closing the cylinder 7.
そして、シリンダー７の右端部、っまり吸込側端部は軸
受８に、シリンダーの左端部、つまり吐出側端部は軸受
９にそれぞれ回転自在に支持されている。The right end of the cylinder 7, that is, the suction side end, is rotatably supported by a bearing 8, and the left end of the cylinder, that is, the discharge side end, is rotatably supported by a bearing 9.
ここで、軸受８，９は、シリンダー７の端部内に回転自
在に挿入されたボス部８ａ、９ａと、このホス部８ａ、
９ａよりも大径でケース２の内面に固定された基部８ｂ
、９ｂとをそれぞれ備えている。Here, the bearings 8 and 9 consist of boss parts 8a and 9a that are rotatably inserted into the end of the cylinder 7, and a host part 8a,
A base 8b having a larger diameter than 9a and fixed to the inner surface of the case 2
, 9b, respectively.
したかって、シリンダー７およびこれに固定されたロー
タ６は、軸受８，９によりステータ５と同軸的に支持さ
れている。Therefore, the cylinder 7 and the rotor 6 fixed thereto are supported coaxially with the stator 5 by the bearings 8 and 9.
シリンダー７内には、シリンダーの内径よりも小さな径
を有する円柱状のピストン１１かシリンダー７の軸方向
に沿って配設されている。Inside the cylinder 7, a cylindrical piston 11 having a diameter smaller than the inner diameter of the cylinder is disposed along the axial direction of the cylinder 7.
このピストン］１は、その中心軸Ａがシリンダー７の中
心軸Ｂに対して距離ｅたけ偏芯して位置しているととも
に、その外周面の一部はシリンダー７の内周面に線接触
している。This piston] 1 has its center axis A eccentrically located by a distance e with respect to the center axis B of the cylinder 7, and a part of its outer circumferential surface is in line contact with the inner circumferential surface of the cylinder 7. ing.
また、ピストンコ１の軸方向両側部には、支持軸１２ａ
、１２ｂかそれぞれ突設されており、これらの支持軸１
２ａ、１２ｂは、軸受８，９に形成された軸受孔８ｃ、
９ｃに回転自在に挿入支持されている。Further, support shafts 12a are provided on both sides of the piston rod 1 in the axial direction.
, 12b are provided in a protruding manner, and these support shafts 1
2a and 12b are bearing holes 8c formed in the bearings 8 and 9;
It is rotatably inserted and supported by 9c.
第１図ないし第４図に示すように、ピストン１］の一方
の支持軸１．２ ａには、断面正方形状の角柱部］３か
形成されており、この角柱部１３には矩形状の長孔］４
を有する変換手段としてのオルダムリンク１５（特に第
２図及び第３図参照）か装着されている。As shown in FIGS. 1 to 4, one support shaft 1.2a of the piston 1 is formed with a prismatic portion 3 having a square cross section. Long hole] 4
An Oldham link 15 (see especially FIGS. 2 and 3) is installed as a conversion means.
すなわち、角柱部］３にはオルダムリンク１５かその長
孔１４の長手方向に沿ってスライド自在に嵌合されてい
る。That is, the Oldham link 15 is fitted into the square column part 3 so as to be slidable along the longitudinal direction of the elongated hole 14 thereof.
そして、第２図に示したように、オルダムリング１５の
外周面には、長孔１４の長手方向と直交する径方向に、
これも伝達手段としての一対のピン１６の一端部が、そ
れぞれスライド自在に植設されており、これらピン１６
の他端部は、上記シリンダー７の周壁に穿設された嵌合
孔１７内に嵌合固定され、シリンダー７に対してピスト
ン１コを径方向に偏心自在に結合している。As shown in FIG. 2, on the outer circumferential surface of the Oldham ring 15, there are
Also, one end of a pair of pins 16 as a transmission means is implanted in a slidable manner, and these pins 16
The other end is fitted and fixed in a fitting hole 17 formed in the peripheral wall of the cylinder 7, and one piston is connected to the cylinder 7 so as to be eccentric in the radial direction.
なお、第４図に示したように、各嵌合孔］７の外端は、
キャップ１８により気密に閉塞されている。In addition, as shown in FIG. 4, the outer end of each fitting hole]7 is
It is hermetically closed by a cap 18.
したがって、電動機部３に通電して、シリンダー７をロ
ータ６と一体的に回転駆動させれば、シリンダー７の回
転力はオルダムリング１５を介して回転ピストン１１に
伝達されるようになっている。Therefore, when the electric motor section 3 is energized to rotate the cylinder 7 integrally with the rotor 6, the rotational force of the cylinder 7 is transmitted to the rotary piston 11 via the Oldham ring 15.
また、第１図ないし第３図に示したように、ピストン１
１の外周面には、ピストン１１の軸方向に沿ってその両
端間を延びる螺旋状の溝部１つか形成されている。Moreover, as shown in FIGS. 1 to 3, the piston 1
One spiral groove extending along the axial direction of the piston 11 between both ends thereof is formed on the outer circumferential surface of the piston 1 .
この、溝部１９は、そのピッチが図面におけるシリンダ
ー７の右端から左端に向って、つまり、シリンダーの吸
込側から吐出側に向って除々に小さくなるように形成さ
れている。The groove portions 19 are formed such that the pitch thereof gradually decreases from the right end to the left end of the cylinder 7 in the drawings, that is, from the suction side to the discharge side of the cylinder.
また、溝部１９の全長は、後述するブレード２１の全長
よりも大きく、ピストン１］をシリンダー７に組み込ん
た状態において、溝部１９の端とブレード２１の端との
間には、例えば第３図に示したように、ギャップＧか設
けられていることが望ましい。Further, the total length of the groove 19 is larger than the total length of the blade 21, which will be described later, and when the piston 1 is installed in the cylinder 7, there is a gap between the end of the groove 19 and the end of the blade 21, as shown in FIG. 3, for example. As shown, it is desirable that a gap G be provided.
ピストン１１の溝部１つには、第２図および第３図に示
だ螺旋状のブレード２１か嵌め込まれており、このブレ
ード２１によって、シリンダー７の内周面とピストン１
１の外周面との間の空間を、複数の作動室２２に仕切っ
ている。A spiral blade 21 shown in FIGS. 2 and 3 is fitted into one groove of the piston 11, and this blade 21 connects the inner peripheral surface of the cylinder 7 and the piston 1.
1 is partitioned into a plurality of working chambers 22.
つまり、各作動室２２は、ブレード２１の隣合う２つの
巻き間に形成されており、その形状はブレード２１に沿
ってピストン］１とシリンダー７の内周面との接触部か
ら次の接触部まで延びたほぼ三日月状をなしている。In other words, each working chamber 22 is formed between two adjacent windings of the blade 21, and its shape extends from the contact area between the piston 1 and the inner peripheral surface of the cylinder 7 to the next contact area along the blade 21. It is almost crescent-shaped, extending to the top.
そして、ブレード２１のピッチにより、作動室２２の容
積は、シリンダー７の吸込み側から吐出側に行くにした
がって除々に小さくなっている。Due to the pitch of the blades 21, the volume of the working chamber 22 gradually decreases from the suction side to the discharge side of the cylinder 7.
一方、シリンダー７の吸込側端部を支持した軸受８の内
部には、シリンダー７の軸方向に延びる吸込孔２３が貫
通形成されており、この吸込孔２３の一端は、シリンダ
ー７の吸込み側端内に開口し、他端は冷凍サイクル（図
示しない）の吸込管２４に接続されている。On the other hand, a suction hole 23 extending in the axial direction of the cylinder 7 is formed through the bearing 8 that supports the suction side end of the cylinder 7. One end of this suction hole 23 is connected to the suction side end of the cylinder 7. The other end is connected to a suction pipe 24 of a refrigeration cycle (not shown).
また、シリンダー７の吐出側端部を支持した軸受９には
、吐出孔２５か穿設されており、この吐出孔２５の一端
はシリンダー７の吐出側端内に連通し、他端はケース２
内部に開口していて、圧縮カスをケース２内に吐出させ
るようにしている。Further, a discharge hole 25 is bored in the bearing 9 that supported the discharge side end of the cylinder 7. One end of this discharge hole 25 communicates with the discharge side end of the cylinder 7, and the other end is connected to the case 2.
It is opened inside and the compressed waste is discharged into the case 2.
他方、ピストン］１の内部には、第１図に示したように
、ピストン］１−の中心軸Ａに沿って、その右端から略
中間まで伸びた油導入通路２６が穿設されており、この
油導入通路２６の一端は軸受８に形成された通孔２７及
び導入管２８を介して、ケース２底部の油溜り部２ａに
開口し、他端はピストンユ１に形成された溝部］９の吐
出側底部に連通している。On the other hand, inside the piston 1, as shown in FIG. 1, an oil introduction passage 26 is bored along the central axis A of the piston 1-, extending from its right end to approximately the middle. One end of this oil introduction passage 26 opens into an oil reservoir 2a at the bottom of the case 2 through a through hole 27 formed in the bearing 8 and an introduction pipe 28, and the other end opens into a groove formed in the piston unit 1. It communicates with the bottom of the discharge side.
これにより、ケース２内の圧力が上昇すると、油溜り部
２ａに貯留された潤滑オイル２９が導入管２８、通孔２
７及び油導入路２６を通って、溝部１つの底部とブレー
ド２１との間の空間に導入されるようになっている。As a result, when the pressure inside the case 2 increases, the lubricating oil 29 stored in the oil reservoir 2a is transferred to the inlet pipe 28 and the through hole 2.
7 and an oil introduction path 26, and is introduced into the space between the bottom of one of the grooves and the blade 21.
また、ピストン１１の吸込側端部の外周面には、吸込溝
３１が形成されており、この吸込溝３１は、ピストン１
１−の軸方向に延びているとともに、螺旋溝部１つより
も深く形成されていて、その一端はピストン］］の大径
部１１ａの端面に開口し、他端は作動室２２の内部もシ
リンダー７の吸込側端に位置した１番目の作動室２２に
連通ずる位置まで延びているため、吸込￥ｉ′２４から
シリンダー７内に吸い込まれた冷媒カスは、吸込溝３１
を通って１番目の作動室２２に途切れることなく確実に
導入される。Further, a suction groove 31 is formed on the outer peripheral surface of the suction side end of the piston 11.
It extends in the axial direction of the piston 22 and is formed deeper than one spiral groove, with one end opening at the end face of the large diameter part 11a of the piston, and the other end opening the inside of the working chamber 22 as well as the cylinder. 7, the refrigerant scum sucked into the cylinder 7 from the suction groove 31
is introduced into the first working chamber 22 without interruption.
なお、図面における参照符号３２は、ケース２内部に連
通した吐出管を示している。Note that reference numeral 32 in the drawings indicates a discharge pipe communicating with the inside of the case 2.
次に、以上のように構成された流体圧縮機の動作につい
て説明する。Next, the operation of the fluid compressor configured as above will be explained.
まず、電動機部３にａ電されると、ロータ６か回転し、
シリンダー７がこのローター６と一体的に回転すること
で、オルダムリング１５を介してピストン１］の外周面
と、それに対向するシリンダー７の内周面との間には相
対速度差が生し、シリンダー７の一回転を一周期として
変化しながらピストン１］がシリンダー７内で回転する
。First, when an electric current is applied to the electric motor section 3, the rotor 6 rotates,
As the cylinder 7 rotates integrally with the rotor 6, a relative speed difference is generated between the outer circumferential surface of the piston 1 and the inner circumferential surface of the cylinder 7 that opposes it via the Oldham ring 15. The piston 1 rotates within the cylinder 7 while changing with one rotation of the cylinder 7 as one cycle.
すなわち、各支持軸１．２ ａ、１２ｂて位置決めされ
たピストン］１は、シリンダー７の中心からピストン］
１の中心まで離れた偏心距離ｅの位置で回転運動し、自
転することになる。つまり、シリンダー７に対してピス
トン］］は相対的に旋回運動することになる。That is, the pistons are positioned by the respective support shafts 1.2a and 12b; 1 is the piston positioned from the center of the cylinder 7;
It rotates at a position an eccentric distance e away from the center of 1 and rotates on its own axis. In other words, the piston ]] moves relative to the cylinder 7.
一方、前記ピストン１１の外周面に軸方向に沿って螺旋
状に形成された溝１９に嵌め込まれたブレード２］は、
シリンダー７の回転に追従して回転し、シリンダー７と
は実質的に同一角度で回転している。このためシリンダ
ー７との相対的位置擦れは、実質的には発生しない。On the other hand, the blade 2 fitted into a groove 19 spirally formed along the axial direction on the outer circumferential surface of the piston 11 is
It rotates following the rotation of the cylinder 7, and rotates at substantially the same angle as the cylinder 7. Therefore, relative positional rubbing with the cylinder 7 does not substantially occur.
したがって、第１０図に示したように、ブレド２１は、
このブレード２］の各点が一回転する中で螺旋状の溝１
９の中を出入りする。Therefore, as shown in FIG. 10, the blade 21 is
Each point of this blade 2] has a spiral groove 1 during one rotation.
Go in and out of 9.
このようにして、圧縮部４が作動されると、吸込管２４
および吸込孔２３を通して、シリンダ７に冷媒ガスか吸
込まれ、吸込まれたガスは導入溝部３１を通り、まず、
シリンダー７の最も吸込側に位置した第１の作動室２２
内に閉込められる。In this way, when the compression section 4 is activated, the suction pipe 24
Refrigerant gas is sucked into the cylinder 7 through the suction hole 23, and the sucked gas passes through the introduction groove 31, and first,
The first working chamber 22 located on the most suction side of the cylinder 7
trapped inside.
そして、吸込まれたガスは、第５図ないし第９図に示し
たように、三日月状の作動室２２に閉じ込められた状態
で、ピストン１１の回転に伴って、順次吐出側の作動室
２２へと移送され、圧縮されていく。Then, as shown in FIGS. 5 to 9, the sucked gas is confined in the crescent-shaped working chamber 22, and as the piston 11 rotates, it sequentially flows into the working chamber 22 on the discharge side. It is transported and compressed.
このようにして圧縮された冷媒ガスは、軸受９に形成さ
れた吐出孔２５からケース２に吐出され、さらに吐出管
３２を通って冷凍サイクル回路へと吐出されていくので
ある。The refrigerant gas compressed in this manner is discharged into the case 2 from the discharge hole 25 formed in the bearing 9, and further discharged into the refrigeration cycle circuit through the discharge pipe 32.
吐出された冷媒ガスによりケース２内の圧力が上昇する
と、ケース内部に蓄えられている潤滑オイル２９か加圧
され、油導入路２６を通って溝部コ９の底とブレード２
］との間の空間に導入されるため、ブレード２１は、油
圧により溝部１９がら飛び出す方向、つまりシリンダー
７の内周面に向かって常に押圧されることになり、作動
室２２相互間のガスリークを確実に防止することができ
る。When the pressure inside the case 2 increases due to the discharged refrigerant gas, the lubricating oil 29 stored inside the case is pressurized and passes through the oil introduction path 26 to the bottom of the groove 9 and the blade 2.
] Since the blade 21 is introduced into the space between the working chambers 22, the blade 21 is constantly pressed in the direction in which it pops out of the groove 19 by hydraulic pressure, that is, toward the inner circumferential surface of the cylinder 7. This prevents gas leakage between the working chambers 22. This can be reliably prevented.
以上のように構成された流体圧縮機において、本発明は
、上記圧縮機構におけるピストン］１を、少なくとも摺
動表面における粒径３ミクロン以上のＳ１粒子が、全摺
動面積に対し５面積％以上を占めるＡ、Ｑ−Ｓｉ系合金
で、またこのピストン］１と相対する軸受８．９を、鋳
鉄、鋼及び焼結合金の群から選ばれたＦｅ系金属の少な
くとも１種で形成し、上記ピストンと軸受とか摺動する
ように組合わせて構成したことを特徴とする。In the fluid compressor configured as described above, the present invention provides a piston in the compression mechanism [1] in which S1 particles having a particle diameter of 3 microns or more on at least the sliding surface account for 5 area % or more with respect to the total sliding area. The bearing 8.9 facing the piston] 1 is made of at least one Fe-based metal selected from the group of cast iron, steel, and sintered alloy, and the above-mentioned It is characterized by a combination of a piston and a bearing so that they can slide.
本発明において、上記軸受８．９の材料としてのＦｅ系
金属としては、通常の流体圧縮機の摺動部品として使用
されている鋳鉄、炭素鋼、焼結合金鋼及びステンレス鋼
などが挙げられ、これらを制限することなく使用するこ
とができる。In the present invention, examples of the Fe-based metal as the material of the bearing 8.9 include cast iron, carbon steel, sintered alloy steel, stainless steel, etc., which are used as sliding parts of ordinary fluid compressors. These can be used without restriction.
ただし、上記ピストン１１の材料としては、第１１図に
示したように、少なくともその表面構造において、粒径
３ミクロン以上のＳｉ粒子３２が、Ａｌ−５ｉ固溶体３
１を海として島状に分散しており、このＳｉ粒子３２の
量が全摺動面積に対し５面積％以上を占めるＡｇ−９ｉ
系合金を用いることか重要である。However, as shown in FIG. 11, the material of the piston 11 is such that at least in its surface structure, Si particles 32 with a particle size of 3 microns or more are mixed with Al-5i solid solution 3.
Ag-9i is dispersed in an island shape with 1 as a sea, and the amount of these Si particles 32 occupies 5 area% or more with respect to the total sliding area.
It is important to use alloys of this type.
上記Ａ、１）−Ｓｉ系合金は、上記Ｓｉ粒子の分散条件
を満たせば、ＡＩとＳｉとの割合などに特に制限はなく
、さらに耐熱性を向上させるために、Ｆ ｅ ％ Ｃｕ
及びＭｏなとの合金添加元素を１〜５％程度添加された
Ａ、ｐ−８ｉ系合金であっても好適に用いることかでき
る。In the above A, 1)-Si-based alloy, there is no particular restriction on the ratio of AI and Si as long as the above-mentioned dispersion conditions for Si particles are satisfied, and in order to further improve heat resistance, F e % Cu
An A, p-8i alloy to which about 1 to 5% of alloying elements such as Mo and Mo are added can also be suitably used.
また、ＡＩ−８ｉ系合金には、摺動特性、特に耐焼付性
を向上させるために、ＭＯ５２、ＢＮ、ＳｉＮ及びグラ
ファイトなとの自己潤滑剤が含まれていてもよい。Furthermore, the AI-8i alloy may contain self-lubricating agents such as MO52, BN, SiN, and graphite in order to improve sliding properties, particularly seizure resistance.
この様なＡ、Ｑ−８ｉ系合金からピストンを形成する方
法としては、上記合金から所定形状のピストンを切り出
す方法、上記合金を所定形状のピストンに鋳造又は鍛造
する方法等か挙げられる。Methods for forming pistons from such A and Q-8i alloys include a method of cutting out a piston of a predetermined shape from the above alloy, a method of casting or forging the above alloy into a piston of a predetermined shape, and the like.
このＡＩ−８ｉ系合金からなるピストンは、軽量でしか
も高速運転時等の一時的な無潤滑油条件下でも、相手材
の軸受との間に異常な摩耗を発生することかないため、
すくれた耐摩耗性を維持することができるばかりが、流
体圧縮機の低振動化と入力低減を可能とする。Pistons made of this AI-8i alloy are lightweight and do not cause abnormal wear with the mating bearing, even under temporary oil-free conditions such as during high-speed operation.
Not only can it maintain excellent wear resistance, but it also enables lower vibration and input input for fluid compressors.
以下に試験例を挙げて、本発明の流体圧縮機の効果につ
いてさらに説明するが、本発明は上述した実施例及び下
記する試験例に限定されるものではなく、本発明の頼囲
内で種々変形可能であり、例えば冷凍サイクルに組合わ
される圧縮機に限らず、他の圧縮機にも適応することが
できる。The effects of the fluid compressor of the present invention will be further explained below with reference to test examples. However, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments and the test examples described below, and various modifications may be made within the scope of the present invention. For example, it can be applied not only to a compressor combined with a refrigeration cycle but also to other compressors.
また、使用し得る冷媒ガスもクロロフルオロカン系、ハ
イドロクロロフルオロカーボン系及びハイドロフルオロ
カーボン系等のなと多岐に亘ることはいうまでもない。Furthermore, it goes without saying that there are a wide variety of refrigerant gases that can be used, including chlorofluorocane, hydrochlorofluorocarbon, and hydrofluorocarbon gases.
（試験例）
第１１図に示したような表面構造を有するＡｐＳｉ系合
金を準備した。(Test Example) An ApSi alloy having a surface structure as shown in FIG. 11 was prepared.
すなわち、ＡＮ １６Ｓｉ合金を所定形状に切り出し
た基材を、５００℃で２時間保持した後、水で急冷する
ことからなる溶体化処理を行い、その後１７５℃で８時
間保持し、徐冷することからなる時効処理を行うことに
より、第１１図に示したように、粒径３ミクロン以上の
Ｓｉ粒子が、Ａｌ−Ｓｉ固溶体を海として島状に分散し
、このＳｉ粒子の量が全摺動面積に対し５面積％以上を
占める表面構造を有するＡＩ）−Ｓｉ系合金材料を得た
。That is, a base material cut out of AN 16Si alloy into a predetermined shape is held at 500°C for 2 hours, then subjected to solution treatment consisting of quenching with water, and then held at 175°C for 8 hours and slowly cooled. By performing the aging treatment consisting of An AI)-Si alloy material having a surface structure occupying 5% or more of the area was obtained.
次に、第１２図に示したような摩擦摩耗試験機を用いて
、上記で得た合金材料の耐焼付性及び動摩擦係数を評価
した。Next, using a friction and wear tester as shown in FIG. 12, the seizure resistance and dynamic friction coefficient of the alloy material obtained above were evaluated.
すなわち、この摩擦摩耗試験機は、シャフト部４１をベ
アリンク部４２・４２ではさみ込み、上記シャフト部４
１を回転させなから上記ベアリング部４２・４２の締付
けによる荷重を変化させて、焼付を発生する荷重値の測
定と動摩擦係数の変化を調べる装置である。That is, in this friction and wear tester, the shaft portion 41 is sandwiched between the bear link portions 42, 42, and the shaft portion 4 is
This device measures the load value that causes seizure and examines changes in the coefficient of dynamic friction by changing the load due to the tightening of the bearing parts 42, 42 without rotating the bearing part 1.
そして、上記合金材料からなるベアリング部４２・４２
と、鋳鉄ＦＣ２０からなるシャフト部４１とを組合わせ
、シャフト部の回転数を２９０ ｒｐｍ１荷重上昇速度
を２２．５ｋｇｆ／３ｍ１ｎとして、２５０ｋｇｆまて
上昇させて、荷重と動摩擦係数の関係及び焼付荷重値を
調べた。And bearing parts 42, 42 made of the above alloy material.
and a shaft part 41 made of cast iron FC20, the rotation speed of the shaft part was set to 290 rpm, the load rising speed was set to 22.5 kgf/3 m1n, and the load was increased to 250 kgf, and the relationship between the load and the coefficient of dynamic friction and the seizure load value were determined. I looked into it.
この結果は、第１３図に実線で示したように、荷重が高
くなっても動摩擦係数を低（抑制することができ、荷重
２５０ ｋｇ ｆまでの範囲では、焼付の発生が認めら
れなかった。As shown by the solid line in FIG. 13, this result shows that even when the load is high, the coefficient of dynamic friction can be kept low (suppressed), and no seizure was observed in the range of loads up to 250 kgf.
さらに、上記と同し装置を用いて一定荷ｍ下での摩耗試
験を行った結果でも、上記部材の組合わせにおいては良
好な耐摩耗性を示した。Furthermore, the results of an abrasion test under a constant load m using the same equipment as above also showed that the combination of the above members had good abrasion resistance.
次に、上記Ａｌ−Ｓｉ系合金材料を所定のピストン形状
に切り出すことにより、上記と同様の表面構造を有する
ピストン１］を得た。Next, the above Al-Si alloy material was cut into a predetermined piston shape to obtain a piston 1 having a surface structure similar to that described above.
また、鋳鉄ＦＣ２０から、所定形状の軸受８．９を作製
した。Furthermore, a bearing 8.9 having a predetermined shape was manufactured from cast iron FC20.
そして、第１図〜第１０図に示した流体圧縮機において
、上記ピストン１１と上記軸受を適用して組立て、冷媒
ガスに「フレオン１２」を用い、シリンダー７とピスト
ン１１に３，０００ｒｐｍの回転を与える実機試験を行
ったところ、２，０００時間を越える連続運転まで、異
常な摩耗を起こすことかなく、かつ振動の少ない良好な
運転を継続することかできた。Then, in the fluid compressor shown in FIGS. 1 to 10, the piston 11 and the bearing are assembled, Freon 12 is used as the refrigerant gas, and the cylinder 7 and piston 11 are rotated at 3,000 rpm. When an actual machine test was carried out, it was possible to continue good operation without abnormal wear and with little vibration for over 2,000 hours of continuous operation.
一方、比較のために、鋳鉄ＦＣ３０と鋳鉄ＦＣ２０とを
組合わせ、上記と同様の摩擦摩耗試験機により、焼付を
発生する荷重値の測定と動摩擦係数の変化を調べた結果
、第１３図に点線で示したように、荷重Ｅ ４０ ｋｇ
ｆで焼付か発生した。On the other hand, for comparison, cast iron FC30 and cast iron FC20 were combined, and the same friction and wear tester as above was used to measure the load value that causes seizure and to examine changes in the coefficient of dynamic friction. As shown, load E 40 kg
Burn-in occurred at f.
また、ピストン１１の材料として鋳鉄ＦＣ３０を、また
軸受８．９の材料として鋳鉄Ｆ Ｃ２０を適用して、こ
の摺動部材の絹合わせにより、上記と同様の流体圧縮機
の実機試験を行ったところ、ピストンと軸受との間で異
常摩耗か発生し、十分な運転信頼性を１′？ることかで
きなかった。In addition, an actual machine test was conducted on a fluid compressor similar to the above, using cast iron FC30 as the material for the piston 11 and cast iron FC20 as the material for the bearing 8.9, and by combining the sliding members with silk. , abnormal wear occurs between the piston and bearing, and sufficient operational reliability is not achieved. There was nothing I could do.
まノ：、この場合の振動（振幅）は上記試験例の４倍と
大きな値を示し、人力電力も３％の増加を示した。Mano: The vibration (amplitude) in this case was four times larger than the test example above, and the human power also increased by 3%.
以上のことから、本発明の流体圧縮機は、ヘリカルブレ
ード式の流体圧縮機としての高い耐久性能及び信頼性能
を有することか明らかである。From the above, it is clear that the fluid compressor of the present invention has high durability and reliability as a helical blade type fluid compressor.
［発明の効果］
以上説明したように、本発明の流体圧縮機は、高速運転
時等の一時的な無潤滑油条件下でも、ピストンと軸受の
間に異常な摩耗が発生ずることかなく、すぐれた耐摩耗
性を維持することかできる。[Effects of the Invention] As explained above, the fluid compressor of the present invention does not cause abnormal wear between the piston and the bearing even under temporary oil-free conditions such as during high-speed operation. Able to maintain excellent wear resistance.
また、ピストンとして軽量のＡｌ−Ｓｉ系合金を用いた
ことから、低振動化と入力低減による高効率化か達成可
能てあり、すくれた運転効率を維持することかできる。Furthermore, since a lightweight Al-Si alloy is used for the piston, it is possible to achieve high efficiency by reducing vibration and input, and it is possible to maintain low operating efficiency.
したかって、本発明の流体圧縮機は、低震動性及び耐摩
耗性にすぐれ、合せて装置の軽量化を図ったものであり
、高い運転効率等のすくれた性能を長期にわたって維持
することができる。Therefore, the fluid compressor of the present invention has excellent low vibration properties and wear resistance, and also has a lightweight device, making it possible to maintain excellent performance such as high operating efficiency over a long period of time. can.
第１図ないし第１０図は本発明の流体圧縮機の一実施例
を示し、
第１図は上記圧縮機全体を示す断面図、第２図は圧縮機
構を分解して示す側面図、第３図はピストンおよびブレ
ードの斜視図、第４図は第１図の線Ｘ−Ｘ線に沿った断
面図、第５図ないし第９図は圧縮行程におけるシリンダ
とピストンとブレードとの相対位置をそれぞれ示す断面
図、
第１０図は上記圧縮機構の側面図、
第１１図ないし第１３図は本発明試験例における試験態
様及び評価結果を示し、
第１１図は本試験例で用いるピストン部材の表面図、
第１２図は同摩擦摩耗試験機の断面図、第１３図は摩擦
摩耗試験結果を示すグラフである。
］・・・流体圧縮機
３・・・電動機部
４・・・圧縮機構
７・・シリンダ
８・・・軸受
９・・・軸受
１１・・・ピストン
１５・・・オルダムリング
１つ・・・溝部
２１・・・プレート
２２・・・作動室
３］・・・ＡＮ−５ｉ固溶体
３２・・・８１粒子1 to 10 show an embodiment of the fluid compressor of the present invention, FIG. 1 is a sectional view showing the entire compressor, FIG. 2 is a side view showing the compression mechanism exploded, and FIG. The figure is a perspective view of the piston and the blade, Figure 4 is a sectional view taken along the line X-X in Figure 1, and Figures 5 to 9 show the relative positions of the cylinder, piston, and blade during the compression stroke. 10 is a side view of the compression mechanism, FIGS. 11 to 13 show test modes and evaluation results in test examples of the present invention, and FIG. 11 is a surface view of the piston member used in this test example. , FIG. 12 is a sectional view of the friction and wear tester, and FIG. 13 is a graph showing the results of the friction and wear test. ]...Fluid compressor 3...Electric motor section 4...Compression mechanism 7...Cylinder 8...Bearing 9...Bearing 11...Piston 15...One Oldham ring...Groove 21...Plate 22...Working chamber 3]...AN-5i solid solution 32...81 particles
Claims (1)
ーと、このシリンダー内に一部外周面がシリンダーの内
周面と接するように偏心した状態で挿通され、上記シリ
ンダーと相対運動を行うピストンと、このピストンの外
周面に設けられ上記シリンダの吸込側から吐出側に向っ
て除々に小さくなるピッチで形成された螺旋状の溝部と
、この溝部に出入り自在でかつ上記シリンダーの内周面
と接するように嵌挿された螺旋状のブレードと、上記ピ
ストン及びシリンダーの端部を一方は軸心を中心として
回転自在に支持し、他方はそれと相対的に旋回可能に支
持する支持手段と、この支持手段の軸心支持側を回転さ
せると共に、この回転にしたがって旋回支持側を自転運
動しながら相対的に旋回させる伝達手段とからなる圧縮
機構を具備し、上記ピストンの相対的な運動により上記
ブレード間に取込んだ流体を圧縮しつつ、ピッチが小さ
くなる側へ移送するように構成した流体圧縮機において
、上記圧縮機構におけるピストンを、少なくとも摺動表
面における粒径３ミクロン以上のＳｉ粒子が、全摺動面
積に対し５面積％以上を占めるＡｌ−Ｓｉ系合金で、ま
たこのピストンと相対する軸受を鋳鉄、鋼及び焼結合金
の群から選ばれたＦｅ系金属の少なくとも１種で形成し
、上記ピストンと軸受とが摺動するように組合わせて構
成したことを特徴とする流体圧縮機。A cylindrical cylinder with one end on the suction side and the other end on the discharge side, and a part of the outer circumferential surface of the cylinder is inserted eccentrically so that it touches the inner circumferential surface of the cylinder, and moves relative to the cylinder. a spiral groove formed on the outer circumferential surface of the piston with a pitch that gradually decreases from the suction side to the discharge side of the cylinder; A spiral blade fitted and inserted so as to be in contact with the circumferential surface, and a support means for supporting the ends of the piston and cylinder so as to be rotatable about the axis on one side and rotatably relative to the other end. and a transmission means that rotates the axis support side of the support means and relatively rotates the pivot support side while rotating on its own axis in accordance with this rotation, and the compression mechanism includes a compression mechanism that rotates the axis support side of the support means and relatively rotates the rotation support side while rotating on its axis, In the fluid compressor configured to compress the fluid taken between the blades and transfer it to the side where the pitch becomes smaller, the piston in the compression mechanism is made of Si having a particle size of 3 microns or more on at least the sliding surface. The particles are made of an Al-Si alloy that occupies 5% or more by area of the total sliding area, and the bearing facing the piston is made of at least one Fe-based metal selected from the group of cast iron, steel, and sintered alloy. 1. A fluid compressor, characterized in that the piston and the bearing are combined so as to be slidable.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18543390A JPH0476297A (en) | 1990-07-16 | 1990-07-16 | Fluid compressor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18543390A JPH0476297A (en) | 1990-07-16 | 1990-07-16 | Fluid compressor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0476297A true JPH0476297A (en) | 1992-03-11 |
Family
ID=16170703
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18543390A Pending JPH0476297A (en) | 1990-07-16 | 1990-07-16 | Fluid compressor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0476297A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6354825B1 (en) | 1997-09-30 | 2002-03-12 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Helical blade fluid compressor having an aluminum alloy rotating member |
-
1990
- 1990-07-16 JP JP18543390A patent/JPH0476297A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6354825B1 (en) | 1997-09-30 | 2002-03-12 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Helical blade fluid compressor having an aluminum alloy rotating member |
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