JPH08261187A - 流体圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ＨＦＣ系冷媒を採用することを前提にして、潤
滑油との相溶性の向上を図り、それによる耐摩耗性の向
上と、耐久性および信頼性の確保を得られる流体圧縮機
を提供する。 【構成】ヘリカルブレード式圧縮機構部２２を備え、冷
媒としてＨＦＣ系冷媒を使用し、この冷媒とともに使用
される潤滑油として、エステル系油、ポリエーテル系
油、アルキルベンゼン系油、テフロン系油の一種または
前記各系油を二種以上混合させた潤滑油を使用する。ヘ
リカルブレード式圧縮機構部を構成する摺動部材として
の回転力伝達機構はオルダム機構４０とし、摺動部材の
一方を構成するピストン２７を、ねずみ鋳鉄または球状
黒鉛鋳鉄とし、他方を構成するオルダム受け（第２のシ
リンダ軸受け）３３を窒化珪素セラミックスまたは表面
硬化処理を施した炭素鋼もしくは特殊鋼とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、たとえば、冷凍サイク
ルの冷媒を圧縮する圧縮機であって、特にへリカルブレ
ード式圧縮機構部を備えた流体圧縮機に関する。

【０００２】

【従来の技術】へリカルブレード式圧縮機構部を備えた
流体圧縮機が知られている。これは、電動機部を外嵌し
たシリンダ内にピストンが偏心配置されている。ピスト
ンには一端側から他端側へ徐々にピッチを小とする螺旋
状の溝が形成され、ブレードが出入り自在に嵌込まれ
る。

【０００３】シリンダとピストンとの間の空間は、ブレ
ードによって複数に仕切られることになり、シリンダ内
には、この一端側から他端側へ、徐々にその容積を小と
する圧縮室が形成される。

【０００４】シリンダの回転力は伝達機構を介してピス
トンへ伝達され、シリンダとピストンとが位置関係を保
ったまま、相対的な周速で、かつ同期的に回転する。こ
れらの回転にともなってブレードがピストンの径方向に
突没する。

【０００５】たとえば、冷凍サイクル中の冷媒ガスが、
吸込み通路を介してシリンダ内に吸込まれ、各圧縮室の
うちで最も吸込み側に位置する圧縮室から、最も吐出側
に位置する圧縮室へ徐々に移送され、徐々に圧縮され
る。

【０００６】最も吐出側の圧縮室に到達したところで所
定圧まで上昇し、吐出流路を介して一旦、密閉ケース１
内に導出案内される。そして、充満する高圧ガスは、密
閉ケースに接続される吐出管から冷凍サイクルへ導かれ
る。

【０００７】この種の流体圧縮機においては、従来よ
り、冷媒としてＣＦＣ（クロロフルオロカーボン）１２
（以下、Ｒ１２と言う）冷媒、あるいはＨＣＦＣ（ハイ
ドロクロロフルオロカーボン）２２（以下、Ｒ２２と言
う）冷媒が用いられる。また、この圧縮機構部の駆動を
円滑に保持するための潤滑油として、ナフテン系やパラ
フィン系の鉱油が用いられる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記Ｒ
１２冷媒は、完全にハロゲン化されたクロロフルオロカ
ーボンであって塩素を含む。そのため、大気圏で科学的
に安定したオゾン層を破壊する恐れが強いため、将来は
生産を全廃とすることが決定済みである、規制対象とさ
れた特定フロンである。

【０００９】一方、Ｒ２２冷媒は、塩素を含んでいるが
水素があるため大気圏で分解し易く、オゾン層を破壊す
る力が弱い指定フロンであるが、オゾン破壊係数が残る
点から、近時、使用量の総量規制が開始され、将来は原
則廃止の計画になっている。

【００１０】このような事情から、これらの特定フロン
または指定フロンに代わる新たな冷媒が求められてい
て、オゾン層破壊がないことを中心として新代替え物質
の開発を促進した結果、塩素原子を含まないＨＦＣ（ハ
イドロフルオロカーボン）系冷媒が採用されるに至っ
た。

【００１１】代替え冷媒としてのＨＦＣ系冷媒では、冷
媒に塩素原子を含まないことが特徴である。そのため、
摺動部材における耐摩耗性に対して悪影響がみられる虞
れがあり、この摺動部材の耐摩耗性を充分に考慮しなけ
ればならない。

【００１２】本発明は上記事情にもとづきなされたもの
であり、その目的とするところは、ＨＦＣ系冷媒を採用
することを前提にして、潤滑油との相溶性の向上を図
り、摺動部材の耐摩耗性の向上と、耐久性および信頼性
の確保を得られる流体圧縮機を提供しようとするもので
ある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に第１の発明の流体圧縮機は、請求項１として、ヘリカ
ルブレード式圧縮機構部を備え、冷媒としてＨＦＣ系冷
媒を使用し、この冷媒とともに使用される潤滑油とし
て、エステル系油、ポリエーテル系油、アルキルベンゼ
ン系油、テフロン系油の一種または前記各系油を二種以
上混合させた潤滑油を使用する流体圧縮機において、上
記ヘリカルブレード式圧縮機構部における摺動部材の一
方を、ねずみ鋳鉄または球状黒鉛鋳鉄とし、他方を窒化
珪素セラミックスまたは表面硬化処理を施した炭素鋼も
しくは特殊鋼としたことを特徴とする。

【００１４】請求項２として、請求項１記載の上記へリ
カルブレード式圧縮機構部は、その両端部が、それぞれ
シリンダ軸受けを介して軸受具に回転自在に枢支される
シリンダと、両端軸部が上記軸受具に偏心して軸支さ
れ、これら軸部間が上記シリンダ内に偏心配置される回
転体と、この回転体周面に設けられ軸方向に沿って徐々
に小さくなるピッチで形成される螺旋状の溝と、この溝
に出入り自在に嵌め込まれる螺旋状のブレードと、この
ブレードによって徐々に容積を小として仕切られる複数
の圧縮室と、上記シリンダと上記回転体とを相対的な周
速で、かつ同期的に回転させ、圧縮室に吸込まれる冷媒
ガスを圧縮室に徐々に移送しながら圧縮して吐出させる
回転力伝達機構とから構成される。

【００１５】請求項３として、請求項２記載の回転力伝
達機構はオルダム機構であり、摺動部材の一方はオルダ
ムリングであり、他方はピストンのオルダム部またはオ
ルダム受けであることを特徴とする。

【００１６】請求項４として、請求項３記載のピストン
部材は、ねずみ鋳鉄または球状黒鉛鋳鉄から構成され、
かつこれらのフェライト率は２５％以下であり、少なく
ともオルダムリングとの摺動面に遊離グラファイト部を
除いてＨＶ0.05 750以上の硬度で、厚さ２０μm 以上の
焼入れ硬化層が形成されることを特徴とする。

【００１７】請求項５として、請求項３記載のオルダム
リング部材は、窒化珪素セラミックスから構成され、そ
の曲げ強度は７０Kgf ／mm² 以上であることを特徴とす
る。請求項６として、請求項３記載のオルダムリング部
材は、表面硬化処理を施した炭素鋼もしくは特殊鋼から
構成され、かつ浸炭処理または窒化処理によりＨＶ0.05
750以上の硬度で、厚さ１０μm 以上の表面硬化層が形
成されることを特徴とする。

【００１８】請求項７として、請求項３記載のオルダム
受け部材は、表面硬化処理を施した炭素鋼もしくは特殊
鋼から構成され、浸炭処理または窒化処理によりＨＶ0.
05 750以上の硬度で、厚さ１０μm 以上の表面硬化層が
形成されることを特徴とする。

【００１９】上記目的を達成するために第２の発明の流
体圧縮機は、請求項８として、ヘリカルブレード式圧縮
機構部を備え、冷媒としてＨＦＣ系冷媒を使用し、この
冷媒とともに使用される潤滑油として、エステル系油、
ポリエーテル系油、アルキルベンゼン系油、テフロン系
油の一種または前記各系油を二種以上混合させた潤滑油
を使用する流体圧縮機において、上記ヘリカルブレード
式圧縮機構部における摺動部材の一方を、ねずみ鋳鉄ま
たは球状黒鉛鋳鉄とし、他方をねずみ鋳鉄または球状黒
鉛鋳鉄もしくは封孔処理を施した鉄基焼結合金としたこ
とを特徴とする。

【００２０】請求項９として、請求項８記載のへリカル
ブレード式圧縮機構部は、その両端部が、それぞれシリ
ンダ軸受けを介して軸受具に回転自在に枢支されるシリ
ンダと、両端軸部が上記軸受具に偏心して軸支され、こ
れら軸部間が上記シリンダ内に偏心配置される回転体
と、この回転体周面に設けられ軸方向に沿って徐々に小
さくなるピッチで形成される螺旋状の溝と、この溝に出
入り自在に嵌め込まれる螺旋状のブレードと、このブレ
ードによって徐々に容積を小として仕切られる複数の圧
縮室と、上記シリンダと上記回転体とを相対的な周速
で、かつ同期的に回転させ、圧縮室に吸込まれる冷媒ガ
スを圧縮室に徐々に移送しながら圧縮して吐出させる回
転力伝達機構とから構成されることを特徴とする。

【００２１】請求項１０として、請求項８記載の摺動部
材は、その一方はピストン軸部もしくはシリンダ軸受け
であり、他方はこれらを回転自在に枢支する軸受具であ
ることを特徴とする。

【００２２】請求項１１として、請求項１０記載のピス
トン軸部もしくはシリンダは、ねずみ鋳鉄または球状黒
鉛鋳鉄から構成され、フェライト率が２５％以下である
ことを特徴とする。

【００２３】請求項１２として、請求項１０記載の軸受
具は、封孔処理を施した鉄基焼結合金から構成され、樹
脂材料または高延性を有する金属を溶浸もしくは含浸さ
せて密度比８５％以上としたことを特徴とする。

【００２４】上記目的を達成するために第３の発明の流
体圧縮機は、請求項１３として、ヘリカルブレード式圧
縮機構部を備え、冷媒としてＨＦＣ系冷媒を使用し、こ
の冷媒とともに使用される潤滑油として、エステル系
油、ポリエーテル系油、アルキルベンゼン系油、テフロ
ン系油の一種または前記各系油を二種以上混合させた潤
滑油を使用する流体圧縮機において、上記ヘリカルブレ
ード式圧縮機構部を構成する摺動部材の一方または他方
を、ねずみ鋳鉄または球状黒鉛鋳鉄としたことを特徴と
する。

【００２５】請求項１４として、請求項１３記載のへリ
カルブレード式圧縮機構部は、その両端部が、それぞれ
シリンダ軸受けを介して軸受具に回転自在に枢支される
シリンダと、両端軸部が上記軸受具に偏心して軸支さ
れ、これら軸部間が上記シリンダ内に偏心配置される回
転体と、この回転体周面に設けられ軸方向に沿って徐々
に小さくなるピッチで形成される螺旋状の溝と、この溝
に出入り自在に嵌め込まれる螺旋状のブレ−ドと、この
ブレ−ドによって徐々に容積を小として仕切られる複数
の圧縮室と、上記シリンダと上記回転体とを相対的な周
速で、かつ同期的に回転させ、圧縮室に吸込まれる冷媒
ガスを圧縮室に徐々に移送しながら圧縮して吐出させる
回転力伝達機構とから構成されることを特徴とする。請
求項１５として、請求項１４記載の摺動部材は、その一
方はピストンであり、他方はシリンダであることを特徴
とする。

【００２６】

【作用】ヘリカルブレード式圧縮機構部を備えること
と、冷媒としてＨＦＣ系冷媒を使用すること、およびこ
の冷媒とともに使用される潤滑油として、エステル系
油、ポリエーテル系油、アルキルベンゼン系油、テフロ
ン系油の一種または前記各系油を二種以上混合させた潤
滑油を使用することを前提とする。

【００２７】第１の発明においては、上記圧縮機構部を
構成する摺動部材の一方を、ねずみ鋳鉄または球状黒鉛
鋳鉄とし、他方を窒化珪素セラミックスまたは表面硬化
処理を施した炭素鋼もしくは特殊鋼とした。

【００２８】第２の発明においては、上記圧縮機構部に
おける摺動部材の一方を、ねずみ鋳鉄または球状黒鉛鋳
鉄とし、他方をねずみ鋳鉄または球状黒鉛鋳鉄もしくは
封孔処理を施した鉄基焼結合金とした。

【００２９】第３の発明においては、上記圧縮機構部を
構成する摺動部材の一方または他方を、ねずみ鋳鉄また
は球状黒鉛鋳鉄とした。したがって、塩素原子を含ま
ず、オゾン層破壊の虞れがない反面、極圧性のないＨＦ
Ｃ系冷媒使用での厳しい潤滑条件下でありながら、潤滑
油と圧縮機構部素材の選択により、圧縮機構部摺動部材
の摩耗量の低減が得られる。

【００３０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面にもとづいて
説明する。本発明の流体圧縮機は、冷凍サイクル装置に
用いられていて、使用される冷媒はＨＦＣ系冷媒であ
る。さらに述べれば、ここでは、Ｒ３２／Ｒ１２５／Ｒ
１３４ａの三種混合冷媒を用いることとする。

【００３１】図１に示す圧縮機本体２０は、軸方向が水
平方向に向けられ、両端部が閉塞される密閉ケース２１
と、この密閉ケース内に収容されるへリカルブレード式
圧縮機構部２２および電動機部２３とから構成される。

【００３２】上記圧縮機構部２２は、両端が開口するシ
リンダ２４を有しており、このシリンダの外周面にはシ
リンダカバー２４ａを介してロータ２５が嵌着される。
そして、密閉ケース２１内周面にはステータ２６が嵌着
され、ロータ２５とともに上記電動機部２３が構成され
る。

【００３３】上記シリンダ２４内に、回転体としてのピ
ストン２７が偏心配置されている。ピストン２７がシリ
ンダ２４内に偏心配置されることにより、ピストンの軸
方向に沿う周壁一部がシリンダの内周壁に転接する。

【００３４】このピストン２７周面には一端側から他端
側へ徐々にピッチを小とする螺旋状の溝２８が形成さ
れ、この溝２８に螺旋状のブレード２９が出入り自在に
嵌込まれる。（図では互いに簡略化して示す）シリンダ
２４とピストン２７との間の空間は上記ブレード２９に
よって複数に仕切られ、シリンダ２４内には、シリンダ
の一端側から他端側、すなわち吸込側から吐出側へ徐々
にその容積を小とする複数の圧縮室Ｓ…が形成される。

【００３５】上記ピストン２７の軸方向一端部に主軸部
２７ａ、他端部に副軸部２７ｂが形成され、これら軸部
が密閉ケース２１の内壁に固定された主軸受具３０と、
副軸受具３１の枢支孔部３０ａ，３１ａに差込まれ、回
動自在に枢支される。

【００３６】上記枢支孔部３０ａ，３１ａは主軸受具３
０，副軸受具３１において偏心して設けられ、ここに差
し込まれる上記ピストン２７は偏心した位置に枢支され
ることになる。

【００３７】主軸受具３０と、副軸受具３１は、それぞ
れ密閉ケース２１の内壁に取付け固定されるフランジ部
３０ｂ，３１ｂと、このフランジ部に一体に突設される
枢支軸部３０ｃ，３１ｃとからなる。

【００３８】一方、シリンダ２４の両端部内周面には、
それぞれメタルからなるシリンダ軸受け３２，３３が圧
入嵌着され、それぞれ主，副軸受具３０，３１の枢支軸
部３０ｃ，３１ｃ外周面との間に介在される。

【００３９】ここで、主軸受具枢支軸部３０ｃとシリン
ダ２４一端部との間に介在するシリンダ軸受けを第１の
シリンダ軸受け３２と呼び、副軸受具枢支軸部３１ｃと
シリンダ２４他端部との間に介在するシリンダ軸受けを
第２のシリンダ軸受け３３と呼ぶ。

【００４０】第１のシリンダ軸受け３２は、肉厚の厚い
リング状に形成されていて、その一側面がシリンダ２４
端面と同一面に揃えられる。他側面であるシリンダ２４
内部側端面の一部は突出していて、この突出部はブレー
ド２９端部に対向する。その位置の設定から、上記突出
部はブレード押え部３２ａとなっている。

【００４１】上記第２のシリンダ軸受け３３は、後述す
るような回転力伝達機構としてのオルダム機構４０の一
部を構成する。上記密閉ケース２１の一側面には吸込管
４１が接続されていて、この開口端は主軸受具３０の枢
支孔部３０ａに連通する。上記ピストン２７の主軸部２
７ａ端面からこの軸方向に沿って吸込み案内通路４２が
設けられていて、この通路はピストン２７の端部外周面
に開口している。

【００４２】上記シリンダ２４のオルダム機構４０近傍
位置に、ブレードストッパ４３が設けられる。このブレ
ードストッパ４３は上記ピストン２７の端部に設けられ
る凹陥部に対向し、かつ近接した位置まで突出するとと
もに、この軸方向に沿って導出案内孔４４が開口され
る。

【００４３】すなわち、このブレードストッパ４３は、
ピストン２７周面に巻装されるブレード２９端部と対向
するよう突出し、かつ上記導出案内孔４４はシリンダ２
４内部と密閉ケース２１内部とを連通する。さらに、密
閉ケース２１の端部には吐出管４５が接続される。

【００４４】また、密閉ケース２１の内底部に沿って潤
滑油を集溜する油溜り部４６が形成される。この油溜り
部４６に集溜される潤滑油は、エステル系油、ポリエー
テル系油、アルキルベンゼン系油、テフロン系油の一種
または前記各系油を二種以上混合させたものである。こ
こでは、４価エステル ＶＧ６８（ＪＩＳの粘度グレー
ド）相当の潤滑油が用いられる。

【００４５】上記主軸受具３０と、副軸受具３１には一
体に、下端部が油溜り部４６の潤滑油中に浸漬するよう
延出される油吸上げ路４７ａ，４７ｂが設けられてい
る。これら油吸上げ路４７ａ，４７ｂの上端部は主軸受
具３０と、副軸受具３１を貫通して、これらの枢支孔部
３０ａ，３１ａに開口する。

【００４６】一方、油吸上げ路４７ａ，４７ｂの上端開
口部に対向するピストン２７の両軸部２７ｂ，２７ｂ
に、へリカルブレードからなる給油ポンプ４８，４８が
巻装される。

【００４７】つぎに、上記オルダム機構４０について詳
述する。図２に分解して示すように、シリンダ２４の他
端部側は、シリンダ端面近傍位置に一対のねじ孔３４が
設けられ、これと対向する第２のシリンダ軸受け３３の
周面部位に凹陥穴３５が設けられる。

【００４８】そして、第２のシリンダ軸受け３３をシリ
ンダ２４内周面に挿嵌した状態で、シリンダのねじ孔３
４に止めねじ３６を螺挿して、その先端部をシリンダ軸
受け３３の凹陥穴３５に突き当てる。止めねじ３６を締
結すれば、シリンダ２４にシリンダ軸受け３３を強固に
固定できる。

【００４９】また、上記第２のシリンダ軸受け３３は、
肉厚の厚いリング状をなし、シリンダの内周面に嵌着固
定された状態で、その一側面がシリンダ端面と同一面に
揃えられる。

【００５０】他側端であるシリンダ内部側端面には、１
８０°対称位置に一対のキー部である掛合部３７，３７
が一体に設けられる。これら掛合部３７，３７は、互い
の内側間隔寸法がシリンダ軸受け３３の内径寸法とほぼ
一致し、外側間隔寸法が外径寸法とほぼ一致する。正面
視でほぼ矩形状をなし、それぞれの左右両側面は充分な
研磨加工が施されている。

【００５１】一方、上記ピストン２７は副軸部２７ｂと
隣接してキー部であるピストンオルダム部２７ｃが設け
られる。このピストンオルダム部２７ｃは、副軸部２７
ｂの直径寸法と同一もしくは僅かに大の間隔寸法を有
し、互いに正確な平行度をもって加工される一対の平行
面からなる。

【００５２】このピストンオルダム部２７ｃと上記第２
のシリンダ軸受け３３の掛合部３７，３７との間にオル
ダムリング３８が介在される。すなわち、第２のシリン
ダ軸受け３３はいわゆるオルダム受けとして機能する。

【００５３】上記オルダムリング３８は、その一側面に
上記ピストンオルダム部２７ｃに摺動自在に掛合する一
対の第１のキー溝３９ａ，３９ａが互いに１８０°対向
する位置に設けられる。他側面には、上記シリンダ軸受
け３３の掛合部３７，３７に摺動自在に掛合する一対の
第２のキー溝３９ｂ，３９ｂが互いに１８０°対向する
位置に設けられる。

【００５４】上記第１のキー溝３９ａと第２のキー溝３
９ｂとは、互いに直交する位置に設けられる。オルダム
リング３８の内径寸法は、副軸部２７ｂに干渉しないよ
うこの軸径よりも大きく設定され、かつ外径寸法はピス
トン２７の外径寸法とほぼ同一である。

【００５５】このようにして構成される圧縮機であり、
電動機部２３への通電にともなってロ−タ２５とシリン
ダ２４とが一体に回転する。このシリンダ２４と、第
１，第２のシリンダ軸受け３２，３３とは一体に形成さ
れているので、これらは一斉に回転する。特に、第２の
シリンダ軸受け３３の回転は、ここに設けられる一対の
掛合部３７，３７を介してオルダムリング３８の第２の
キー溝３９ｂ，３９ｂに伝達され、オルダムリング３８
が回転する。

【００５６】そしてまた、オルダムリング３８の第１の
キー溝３９ａ，３９ａにピストン２７のピストンオルダ
ム部２７ｃが掛合しているところから、オルダムリング
３８の回転は、ピストン２７に伝達される。

【００５７】シリンダ２４に対してピストン２７は偏心
した位置に枢支されているが、オルダムリング３８は第
１，第２のキー溝３９ａ，３９ｂを備えているので、シ
リンダ２４とピストン２７は、互いの半径の相違から相
対的な周速で、かつ互いの位置関係を保ったまま同期し
て回転する。

【００５８】これらシリンダ２４とピストン２７との回
転にともなってブレ−ド２９が溝２８に対して出入し、
ピストンの径方向に突没する。その影響で圧縮室Ｓが負
圧化して、冷凍サイクル中の低圧の冷媒ガスが吸込管４
１から吸込まれる。

【００５９】ＨＦＣ系冷媒である冷媒ガスは、主軸受具
３０に形成される枢支孔部３０ａと吸込み案内通路４２
を介してシリンダ２４内に導かれる。そして、各圧縮室
Ｓのうちで最も吸込側に位置する圧縮室から、最も吐出
側に位置する圧縮室へ順次移送され、この間に徐々に圧
縮される。

【００６０】最も吐出側の圧縮室Ｓに移送されたところ
で所定圧まで上昇し、この高圧ガスはブレードストッパ
４３とシリンダカバー２４ａに設けられる導出案内孔４
４を介して密閉ケース２１内へ導出される。

【００６１】高圧ガスは、密閉ケース２１内で一旦充満
してから吐出管４５に導かれ、外部の冷凍サイクル機器
に導出されることになる。同時に、ピストン軸部２７
ａ，２７ｂの回転にともなって、ここに巻装される給油
ポンプ４８，４８が駆動状態になり、油溜り部４６に集
溜する潤滑油を油吸上げ路４７ａ，４７ｂを介して吸上
げる。潤滑油は、圧縮機構部２２を構成する各摺動部材
に給油され、この潤滑性が確保される。第１の発明であ
る請求項１ないし請求項７に対応する流体圧縮機とし
て、下記表１の実施例１，２に示すような条件を設定す
る。

【００６２】

【表１】

【００６３】ヘリカルブレード式圧縮機構部２２を構成
する摺動部材の一方であるオルダム機構４０のピストン
２７は、実施例１および実施例２ともに、ＦＣ２５０相
当のねずみ鋳鉄もしくは球状黒鉛鋳鉄であり、そのフェ
ライト率（フェライトが析出している面積の比率）は５
％に設定する。

【００６４】上記オルダムリング３８は、第１の実施例
として、窒化珪素セラミックスを用いる。この場合の曲
げ強度は、７０Kgf ／mm² 以上なければならない。第２
の実施例として、JIS SUS430相当の特殊鋼に表面窒化処
理を施したものを用いる。この場合は、ＨＶ0.05 750以
上の硬度、厚さ１０μm 以上の表面硬化層が形成されな
ければならない。

【００６５】いずれの実施例においても、少なくともオ
ルダムリング３８との摺動面であるピストンオルダム部
２７ｃ表面は、遊離グラファイト部を除いて、ＨＶ0.05
750以上の硬度で、厚さ２０μm 以上の焼入れ硬化層を
形成する。

【００６６】このような実施例１，２の条件下で、図３
に示すように、運転時間に対するピストン／オルダムリ
ングの摩耗量の和の特性をＡ曲線で示す。すなわち、極
く初期の段階（約300 時間）で摩耗量の和が所定量（約
５μm ）になった後は、所定の連続運転時間（約5,000
時間）経過してもほとんど変化がなく、これらの耐摩耗
性が向上することが分かる。

【００６７】これに対して、比較例１および比較例２
の、運転時間に対するピストン／オルダムリングの摩耗
量の和の特性をＢ曲線（比較例１）と、Ｃ曲線（比較例
２）として示す。

【００６８】これら比較例１，２の条件特定は、先の表
１に示す通りである。すなわち、比較例１では、用いら
れる冷媒と潤滑油を実施例１，２と同一とし、ピストン
はＦＣ２５０相当とし、表面硬化処理をなすも、フェラ
イト率を３０％とする。オルダムリングは、JIS S45C相
当の炭素鋼を採用する。

【００６９】比較例２では、用いられる冷媒を実施例
１，２と同一とするも。潤滑油は、ナフテン系鉱油 Ｖ
Ｇ５６を用いる。ピストンはＦＣ２５０相当とし、表面
硬化処理をなすも、フェライト率を３０％とする。オル
ダムリングはJIS S45C相当の炭素鋼を採用する。

【００７０】再び図３に示すように、比較例１のＢ曲線
は、極く早い段階（約500 時間）で摩耗量の和が高い状
態（約２０μm ）になり、それ以降も漸増して使用に耐
えられない。比較例２のＣ曲線では、所定の連続時間
（約5,000 時間）で実施例１，２のほとんど３倍の摩耗
量の和（約１５μm ）となって、耐摩耗性に劣る。第１
の発明のうちの請求項５ないし請求項７に対応する流体
圧縮機として、表２の実施例３，４に示すような条件を
設定する。

【００７１】

【表２】

【００７２】すなわち、冷媒は三種混合冷媒を用い、潤
滑油は４価エステルＶＧ６８相当のものを用いる。実施
例３において、摺動部材の一方であるオルダムリング３
８は、窒化珪素セラミックスを用いる。他方であるオル
ダム受け（第２のシリンダ軸受け３３）は、JIS S45C相
当の炭素鋼を採用し、窒化処理を行って表面硬化層を得
ている。

【００７３】第４の実施例において、オルダムリングを
JIS SUS430相当の特殊鋼とし、窒化処理を行って表面硬
化層を得ている。オルダム受けは、粉末ハイス鋼（ＳＫ
Ｈ５６相当の高速度鋼）で焼入れ処理をなし、樹脂封孔
処理をなす。

【００７４】いずれの実施例においても、オルダム受け
である第２のシリンダ軸受け３３は、表面硬化処理によ
りＨＶ0.05 750以上の硬度で、厚さ１０μm 以上の表面
硬化層が形成されている。

【００７５】一方、比較例３では、用いられる冷媒およ
び潤滑油を実施例３，４と同一とする。オルダムリング
およびオルダム受けはJIS S45C相当の炭素鋼を用いる。
比較例４では、冷媒はＨＣＦＣ２２（Ｒ２２）冷媒、潤
滑油はナフテン系鉱油を用いる。オルダムリングおよび
オルダム受けは、JIS S45C相当の炭素鋼を用いる。

【００７６】図４に示すように、表２のような条件設定
のもとで、運転時間に対するオルダムリング／オルダム
受けの摩耗量の和は、実施例３，４では運転直後（約20
0 時間）に一定量（約５μm ）に達した後は、所定の連
続運転時間（約5,000 時間）を経過してもほとんど変化
がなく、耐摩耗性に優れる。

【００７７】一方で、比較例３においては、早い時間
（約2,000 時間）の経過で最大２５μm の摩耗をなし、
ほとんど実用には適さない。比較例４においては、所定
の連続運転時間（5,000 時間）を経過した時点で、実施
例３，４の約４倍程度の摩耗量の和（約２０μm ）があ
り、その差は歴然である。第２の発明の請求項８ないし
請求項１２に対応する流体圧縮機として、表３の実施例
５，６に示すような条件を設定する。

【００７８】

【表３】

【００７９】すなわち、冷媒は三種混合冷媒を用い、潤
滑油は４価エステルＶＧ６８相当のものを用いる。実施
例５において、摺動部材の一方であるピストン２７は、
ＦＣ２５０相当のねずみ鋳鉄または球状黒鉛鋳鉄を用い
る。このフェライト率は５％とする。他方である主軸受
具３０や副軸受具３１も、ＦＣ２５０相当のねずみ鋳鉄
または球状黒鉛鋳鉄を用いる。このフェライト率も５％
とする。

【００８０】実施例６において、ピストン２７は、ＦＣ
２５０相当のねずみ鋳鉄または球状黒鉛鋳鉄で、フェラ
イト率は５％とする。主軸受具３０や副軸受具３１は、
JISSMF-4 相当の焼結合金で、樹脂封孔処理がなされて
いる。

【００８１】なお、実施例６における封孔処理を施した
鉄基焼結合金は、樹脂材料または高延性を有する金属を
溶浸もしくは含浸させて密度８５％以上とした。一方、
比較例５では、用いられる冷媒および潤滑油を実施例
５，６と同一とする。ピストンおよび軸受具ともに、Ｆ
Ｃ２５０相当のねずみ鋳鉄または球状黒鉛鋳鉄を用いる
が、フェライト率は３０％である。

【００８２】比較例６では、冷媒はＲ２２冷媒を用い、
潤滑油はテフテン系鉱油ＶＧ５６を用いる。ピストンお
よび軸受具ともに、ＦＣ２５０相当のねずみ鋳鉄または
球状黒鉛鋳鉄を用いるが、フェライト率は３０％であ
る。

【００８３】図５に示すように、表３のような条件設定
のもとで、運転時間に対するピストン／軸受具の摩耗量
の和は、実施例５，６では運転開始後（約1,000 時間）
に一定量（約２μm ）に達した後は、所定の連続運転時
間（約5,000 時間）に亘ってもほとんど変化がなく、耐
摩耗性に優れる。

【００８４】一方で、比較例５においては、所定の連続
運転時間経過後で各実施例のほとんど４倍（約８μm ）
の摩耗をなし、比較例６においては、同時間経過後で、
各実施例の２倍強（約４μm 強）程度の摩耗量の和があ
る。したがって、実施例の優位性は確保されている。

【００８５】なお、いずれの実施例５，６においても、
ピストン２７に代わってシリンダ軸受け３０，３１に対
して上述同様の条件設定をなせば、同様の耐摩耗性の向
上を得られることは、言うまでもない。第３の発明の請
求項１３ないし請求項１５に対応する流体圧縮機とし
て、表４の実施例７に示すように条件を設定する。

【００８６】

【表４】

【００８７】すなわち、実施例７において、冷媒は三種
混合冷媒、潤滑油は４価エステルＶＧ６８相当のものを
用いる。摺動部材の一方であるピストン２７は、ＦＣ２
５０相当のねずみ鋳鉄または球状黒鉛鋳鉄を用いる。こ
のフェライト率は５％である。他方であるシリンダ２４
も、ＦＣ２５０相当のねずみ鋳鉄または球状黒鉛鋳鉄を
用いる。このフェライト率も５％である。

【００８８】一方、比較例７では、用いられる冷媒およ
び潤滑油ともに実施例７と同一とする。ピストンおよび
軸受具は、ＦＣ２５０相当のねずみ鋳鉄または球状黒鉛
鋳鉄を用いるが、フェライト率は３０％である。

【００８９】比較例８では、冷媒はＲ２２冷媒を用い、
潤滑油はナフテン系鉱油ＶＧ５６を用いる。ピストンお
よびシリンダともに、ＦＣ２５０相当のねずみ鋳鉄また
は球状黒鉛鋳鉄を用いるが、フェライト率は３０％であ
る。

【００９０】図６に示すように、表４のような条件設定
のもとで、運転時間に対するピストンブレード溝２９
と、シリンダ２４内面の摩耗量の和は、実施例７では所
定時間（約2,000 時間）経過までに一定量（約２μm ）
に達した後は、長期の連続運転時間（約5,000 時間）に
亘ってもほとんど変化がなく、耐摩耗性に優れる。

【００９１】一方で、比較例７においては、早期の時間
（約1,000 時間）経過までに摩耗量の和が急上昇をな
し、それ以降漸増を継続する。長期の連続運転時間（約
5,000時間）に亘って実施例の３倍弱（約、８μm ）に
もなり、耐摩耗性に劣る。

【００９２】比較例８においては、早期の時間（約1,20
0 時間）経過までに摩耗量の和が急上昇をなし、それ以
降漸増を継続する。長期の連続運転時間（5,000 時間）
に亘って実施例の２倍弱（約５μm 弱）にもなり、耐摩
耗性に劣る。

【００９３】以上の比較例において、ＦＣ２５０相当の
ねずみ鋳鉄もしくは球状黒鉛鋳鉄におけるフェライト率
を３０％と設定することにより、硬度低下と、凝着し易
い傾向が認められる。

【００９４】なお上記実施例においては、用いられるＨ
ＦＣ系冷媒として、Ｒ３２／Ｒ１２５ａ／Ｒ１３４ａの
三種混合冷媒を適用して説明したが、これに限定される
ものではなく、Ｒ３２／Ｒ１３４ａの二種混合冷媒ある
いはＲ１２５／Ｒ１４３ａの二種混合冷媒を用いること
ができる。

【００９５】そして、単冷媒の使用も可能である。すな
わち、ジフルオロメタン（Ｒ３２）、ペンタフルオロエ
タン（Ｒ１２５）、１，１，２，２−テトラフルオロエ
タン（Ｒ１３４ａ）、１，１，２−トリフルオロエタン
（Ｒ１４３）、１，１，１−トリフルオロエタン（Ｒ１
４３ａ）、１，１−ジフルオロエタン（Ｒ１５２ａ）、
モノフルオロエタン（Ｒ１６１）などである。

【００９６】これら単冷媒の中では、Ｒ１３４、Ｒ１３
４ａ、Ｒ１４３、Ｒ１４３ａが従来のＣＦＣ１２（Ｒ１
２）の冷媒に近い沸点を有し代替え冷媒として好ましい
ものである。

【００９７】

【発明の効果】以上述べたように、本発明に各請求項に
よれば、ＨＦＣ冷媒と相溶性の良い潤滑油との組合わせ
を前提に、摺動部材の耐摩耗性の向上を図り、耐久性お
よび信頼性を向上した流体圧縮機を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の、流体圧縮機の縦断面図。

【図２】同実施例の、オルダム機構を分解した斜視図。

【図３】実施例１，２と比較例１，２の特性図。

【図４】実施例３，４と比較例３，４の特性図。

【図５】実施例５，６と比較例５，６の特性図。

【図６】実施例７と比較例７，８の特性図。

【符号の説明】

２２…ヘリカルブレード式圧縮機構部、３０…主軸受
具、３１…副軸受具、３２，３３…シリンダ軸受け、２
４…シリンダ、２７…回転体（ピストン）、２８…溝、
２９…ブレ−ド、Ｓ…圧縮室、４０…オルダム機構、３
８…オルダムリング、３３…オルダム受け（第２のシリ
ンダ軸受け）、２７ｃ…ピストンオルダム部。

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ヘリカルブレード式圧縮機構部を備え、冷
   媒としてＨＦＣ系冷媒を使用し、この冷媒とともに使用
   される潤滑油として、エステル系油、ポリエーテル系
   油、アルキルベンゼン系油、テフロン系油の一種または
   前記各系油を二種以上混合させた潤滑油を使用する流体
   圧縮機において、 上記ヘリカルブレード式圧縮機構部における摺動部材の
   一方を、ねずみ鋳鉄または球状黒鉛鋳鉄とし、他方を窒
   化珪素セラミックスまたは表面硬化処理を施した炭素鋼
   もしくは特殊鋼としたことを特徴とする流体圧縮機。
2. 【請求項２】上記へリカルブレード式圧縮機構部は、 その両端部が、それぞれシリンダ軸受けを介して軸受具
   に回転自在に枢支されるシリンダと、 両端軸部が上記軸受具に偏心して軸支され、これら軸部
   間が上記シリンダ内に偏心配置される回転体と、 この回転体周面に設けられ軸方向に沿って徐々に小さく
   なるピッチで形成される螺旋状の溝と、 この溝に出入り自在に嵌め込まれる螺旋状のブレ−ド
   と、 このブレ−ドによって徐々に容積を小として仕切られる
   複数の圧縮室と、 上記シリンダと上記回転体とを相対的な周速で、かつ同
   期的に回転させ、圧縮室に吸込まれる冷媒ガスを圧縮室
   に徐々に移送しながら圧縮して吐出させる回転力伝達機
   構とから構成されることを特徴とする請求項１記載の流
   体圧縮機。
3. 【請求項３】上記回転力伝達機構はオルダム機構であ
   り、摺動部材の一方はオルダムリングであり、他方はピ
   ストンのオルダム部またはオルダム受けであることを特
   徴とする請求項２記載の流体圧縮機。
4. 【請求項４】上記ピストン部材は、ねずみ鋳鉄または球
   状黒鉛鋳鉄から構成され、かつこれらのフェライト率
   （フェライトが析出している面積の比率）は２５％以下
   であり、少なくともオルダムリングとの摺動面に遊離グ
   ラファイト部を除いてＨＶ0.05750以上の硬度で、厚さ
   ２０μm 以上の焼入れ硬化層が形成されることを特徴と
   する請求項３記載の流体圧縮機。
5. 【請求項５】上記オルダムリング部材は、窒化珪素セラ
   ミックスから構成され、その曲げ強度は７０Kgf ／mm²
   以上であることを特徴とする請求項３記載の流体圧縮
   機。
6. 【請求項６】上記オルダムリング部材は、表面硬化処理
   を施した炭素鋼もしくは特殊鋼から構成され、かつ浸炭
   処理または窒化処理によりＨＶ0.05 750以上の硬度で、
   厚さ１０μm 以上の表面硬化層が形成されることを特徴
   とする請求項３記載の流体圧縮機。
7. 【請求項７】上記オルダム受け部材は、表面硬化処理を
   施した炭素鋼もしくは特殊鋼から構成され、浸炭処理ま
   たは窒化処理によりＨＶ0.05 750以上の硬度で、厚さ１
   ０μm 以上の表面硬化層が形成されることを特徴とする
   請求項３記載の流体圧縮機。
8. 【請求項８】ヘリカルブレード式圧縮機構部を備え、冷
   媒としてＨＦＣ系冷媒を使用し、この冷媒とともに使用
   される潤滑油として、エステル系油、ポリエーテル系
   油、アルキルベンゼン系油、テフロン系油の一種または
   前記各系油を二種以上混合させた潤滑油を使用する流体
   圧縮機において、 上記ヘリカルブレード式圧縮機構部における摺動部材の
   一方を、ねずみ鋳鉄または球状黒鉛鋳鉄とし、他方をね
   ずみ鋳鉄または球状黒鉛鋳鉄もしくは封孔処理を施した
   鉄基焼結合金としたことを特徴とする流体圧縮機。
9. 【請求項９】上記へリカルブレード式圧縮機構部は、 その両端部が、それぞれシリンダ軸受けを介して軸受具
   に回転自在に枢支されるシリンダと、 両端軸部が上記軸受具に偏心して軸支され、これら軸部
   間が上記シリンダ内に偏心配置される回転体と、 この回転体周面に設けられ軸方向に沿って徐々に小さく
   なるピッチで形成される螺旋状の溝と、 この溝に出入り自在に嵌め込まれる螺旋状のブレ−ド
   と、 このブレ−ドによって徐々に容積を小として仕切られる
   複数の圧縮室と、 上記シリンダと上記回転体とを相対的な周速で、かつ同
   期的に回転させ、圧縮室に吸込まれる冷媒ガスを圧縮室
   に徐々に移送しながら圧縮して吐出させる回転力伝達機
   構とから構成されることを特徴とする請求項８記載の流
   体圧縮機。
10. 【請求項１０】上記摺動部材は、その一方はピストン軸
    部もしくはシリンダ軸受けであり、他方はこれらを回転
    自在に枢支する軸受具であることを特徴とする請求項８
    記載の流体圧縮機。
11. 【請求項１１】上記ピストン軸部もしくはシリンダは、
    ねずみ鋳鉄または球状黒鉛鋳鉄から構成されフェライト
    率が２５％以下であることを特徴とする請求項１０記載
    の流体圧縮機。
12. 【請求項１２】上記軸受具は、封孔処理を施した鉄基焼
    結合金から構成され、樹脂材料または高延性を有する金
    属を溶浸もしくは含浸させて密度比８５％以上としたこ
    とを特徴とする請求項１０記載の流体圧縮機。
13. 【請求項１３】ヘリカルブレード式圧縮機構部を備え、
    冷媒としてＨＦＣ系冷媒を使用し、この冷媒とともに使
    用される潤滑油として、エステル系油、ポリエーテル系
    油、アルキルベンゼン系油、テフロン系油の一種または
    前記各系油を二種以上混合させた潤滑油を使用する流体
    圧縮機において、 上記ヘリカルブレード式圧縮機構部を構成する摺動部材
    の一方または他方を、ねずみ鋳鉄または球状黒鉛鋳鉄と
    したことを特徴とする流体圧縮機。
14. 【請求項１４】上記へリカルブレード式圧縮機構部は、 その両端部が、それぞれシリンダ軸受けを介して軸受具
    に回転自在に枢支されるシリンダと、 両端軸部が上記軸受具に偏心して軸支され、これら軸部
    間が上記シリンダ内に偏心配置される回転体と、 この回転体周面に設けられ軸方向に沿って徐々に小さく
    なるピッチで形成される螺旋状の溝と、 この溝に出入り自在に嵌め込まれる螺旋状のブレード
    と、 このブレードによって徐々に容積を小として仕切られる
    複数の圧縮室と、 上記シリンダと上記回転体とを相対的な周速で、かつ同
    期的に回転させ、圧縮室に吸込まれる冷媒ガスを圧縮室
    に徐々に移送しながら圧縮して吐出させる回転力伝達機
    構とから構成されることを特徴とする請求項１３記載の
    流体圧縮機。
15. 【請求項１５】上記摺動部材は、その一方はピストンで
    あり、他方はシリンダであることを特徴とする請求項１
    ４記載の流体圧縮機。