JPS606092A - Rotary compressor - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To reduce the clearances of a vane type compressor and as well to aim at enhancing the efficiency of the compressor and at making the compressor lightweight, by fabricating component members for a compression chamber with the use of ceramic materials so that the expasions of the members are made uniform. CONSTITUTION:After a rotor 11 is fabricated in a predetermined shape with the use of silicon nitride ceramic materials, the rotor 11 is secured onto a rotary shaft 12 which is beforehand prepared, with the use of a key 13 to form a rotor shaft. A silicon nitride ceramic ring 14 is pressfitted in the bore of a cast iron cylinder 15, and as well a vane 17 is made of similar ceramic materials having the same width as that of the ceramic ring 14. With this arrangement, the expansions of the members may be made uniform. Accordingly, upon setting of clearances there is no necessity of setting excessive clearances, thereby the efficiency of the rotary compressor may be enhanced and as well the compressor may be made lightweight.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は圧縮室構成部材をセラミ、りより構成したロー
タリ圧縮機に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a rotary compressor whose compression chamber components are made of ceramic or resin.

従来例の構成とその問題点 一般にスライディングベーン式のロータリ圧縮機は、第
１図及び第２図に示すように一内部に円筒空間を有する
シリンダ１とこの両端面に固定され、シリンダ１の内部
空間である羽根室２をその側面において密閉する側板ｓ
ａ、３ｂと前記シリンダ１内に、その中心０と偏心した
中心０′を回転軸４にもつロニタ５に設けられた溝６ａ
、６ｂに摺動可能なように係合されたベーン了ａ、７ｂ
より構成される。各ベーン７ａ　、７ｂｉｌ：ロータ５
の回転（矢印へ）に伴ない、遠心力によって飛び出し、
その先端がシリンダ１の内壁面に接触しつつ圧縮機のガ
スの吸入、圧縮、吐出を繰り返している。８は吸入孔、
９は吐出孔をあられす。Conventional Structure and Problems In general, a sliding vane type rotary compressor, as shown in Figs. Side plate s that seals the blade chamber 2, which is a space, on its side surface
a, 3b, and a groove 6a provided in the cylinder 1 in the ronita 5 having its center 0 and the eccentric center 0' as the rotating shaft 4.
, 6b and 7b.
It consists of Each vane 7a, 7bil: rotor 5
As it rotates (toward the arrow), it flies out due to centrifugal force,
While its tip is in contact with the inner wall surface of the cylinder 1, the compressor repeatedly sucks in, compresses, and discharges gas. 8 is the suction hole,
9 rains the discharge hole.

このようなスライディングベーン式のロータリ圧縮機は
、構造が複雑で部品点数の多いレシプロ式圧縮機と比べ
小型で簡易な構成が可能であり。Such a sliding vane type rotary compressor is smaller and can be constructed in a simpler manner than a reciprocating type compressor, which has a complicated structure and a large number of parts.

カークーラ用の圧縮機に適用されるようになった。Now applied to compressors for car coolers.

しかしながら前記、ロータリ圧縮機を圧縮機動率と軽量
化の面からみると尚、改善すべき点が残されている。However, when looking at the rotary compressor described above from the viewpoint of compression mobility and weight reduction, there are still points to be improved.

すなわちスライディングベーン弐ロークリ圧縮機は前述
したようにシリンダと側板で内部空間を構成し、その空
間内で摺動可能なように係合されたベーンを挿入したロ
ータが回転するといった具合いに、各部品どうしが互い
に摺動関係にあり。In other words, a sliding vane two-route compressor consists of an internal space made up of a cylinder and a side plate, and the rotor, into which vanes are slidably engaged within that space, rotates. They are in a sliding relationship with each other.

このため固定された部品（第１図におけるシリンダ１と
両側板３ａ、３ｂ）と摺動する部品（第１図におけるロ
ータ５とベーン７ａ　、　７ｂ　）との間にそれぞれ隙
間（以下クリアランスと呼ぶ）が必要なことである。こ
のクリアランスは、構成部材個有の材料がもつ膨張率及
び機械的性質によって妥当な数字が設定される。しかし
ながらこのクリアランスの量が大きい場合、圧縮した冷
媒が高圧縮室より低田縮室へもれることになり（第２図
、矢印Ｂ）、有効に吐出されないので圧縮機効率を著し
く低下させる。Therefore, gaps (hereinafter referred to as clearances) are created between fixed parts (cylinder 1 and side plates 3a, 3b in Fig. 1) and sliding parts (rotor 5 and vanes 7a, 7b in Fig. 1). is necessary. This clearance is set to an appropriate value depending on the expansion coefficient and mechanical properties of the material of the component. However, if the amount of this clearance is large, the compressed refrigerant will leak from the high compression chamber to the low compression chamber (arrow B in FIG. 2) and will not be effectively discharged, resulting in a significant reduction in compressor efficiency.

現状における本構成の圧縮機のクリアランスの平均的数
字を第１図によって説明するとシリンダ１の巾寸法Ｃと
、ロータ５の巾寸法りの差で構成されるクリアランスＥ
、Ｅ／（以下ロータザイドクリアランスと呼ぶ）は６０
μ、シリンダ１の１］寸法Ｃと、ベーン了の１］寸法Ｆ
の差で構成されるクリアランスＧ、Ｇ’（以下ベーンサ
イドクリアランスと呼ぶ）は８０μであり、いずれも高
圧の圧縮冷媒をもれることな、くシールするには過大す
ぎるものであり低圧縮室側へのもれをよぎなくされてい
る。従来の構成において、この過大なりリアランスを設
定ぜざるを得ない理由を評述すれば以下の二点によって
説明される。第一の問題点は構成材料の膨張率のちがい
によるものである。つ捷りシリンダはねずみ鋳鉄、ロー
タはクロム、モリブデン鋼、ベーンはアルミニウム合金
でそれぞれ構成されており膨張率は異なる。従ってシリ
ンダ１のねずみ鋳鉄とロータ５のクロム、モリブデン鋼
は、はぼ同じ膨張率であるが、ベーン了のアルミニウム
合金は鋳鉄又は鋼の約２倍の膨張率をもつため予かしめ
第１図のベーンサイドクリアランスＧ　、　Ｇ’が必要
なのである。The average clearance of the compressor with this configuration at present is explained with reference to Fig. 1. Clearance E is defined by the difference between the width C of the cylinder 1 and the width C of the rotor 5.
, E/ (hereinafter referred to as rotazide clearance) is 60
μ, 1] dimension C of cylinder 1, and 1] dimension F of vane end
The clearances G and G' (hereinafter referred to as vane side clearances), which are made up of the difference between There are no leaks. In the conventional configuration, the reason why this excessive tolerance must be set can be explained by the following two points. The first problem is due to the difference in expansion coefficient of the constituent materials. The shunting cylinder is made of gray cast iron, the rotor is made of chromium or molybdenum steel, and the vanes are made of aluminum alloy, all of which have different expansion rates. Therefore, the gray cast iron of the cylinder 1 and the chromium and molybdenum steel of the rotor 5 have almost the same expansion coefficient, but the aluminum alloy of the vane has an expansion coefficient about twice that of cast iron or steel, so it is necessary to pre-swage it as shown in Fig. 1. Vane side clearances G and G' are required.

次に第２の問題点は構成材料を組立て、締結するうえで
必要なりリアランスである。つ捷り第１図に示すように
シリンダ１は両側板３ａ、３ｂにはさまれボルト１０で
固定されている。ボルトの締結力は普通、圧縮機の内圧
に耐え又、運転中、固定された部品どうしのズレを防止
するため約３００Ａ７．０７ｎ　のトルクで綿めっけら
れている。The second problem is the clearance required when assembling and fastening the constituent materials. As shown in FIG. 1, the cylinder 1 is sandwiched between side plates 3a and 3b and fixed with bolts 10. The tightening force of the bolts is usually cotton-plated with a torque of about 300A7.07N to withstand the internal pressure of the compressor and to prevent the fixed parts from shifting during operation.

このため部分的に肉薄部も存在する鋳鉄からなるシリン
ダは変形収縮するのである。これは衆知のごとく鋳鉄そ
のものが′与引張強さよりも圧縮強さに弱い点からも理
解される。For this reason, the cylinder made of cast iron, which also has thinner parts, deforms and contracts. This can be understood from the fact that, as is well known, cast iron itself is weaker in compressive strength than in tensile strength.

以上の理由からシリンダ１の１〕寸法Ｃはロータ５の巾
寸法り及びベー７７の巾寸法Ｆよりも大きく設定せざる
を得ない。これらのクリアランスから生じる冷媒のもれ
を防ぎシール性を高めるために一般にオイルの介在をｒ
１シているがオイルが介在すると圧お１−冷媒と共に冷
凍ザイクルへもオイルが送りこ徒れ、圧縮機効率を著し
く低下さぜる。For the above reasons, the dimension C of the cylinder 1 must be set larger than the width dimension of the rotor 5 and the width dimension F of the bay 77. In order to prevent refrigerant leakage from these clearances and improve sealing performance, oil is generally used to prevent refrigerant from leaking from these clearances.
However, if oil is present, the oil will not be sent to the refrigerating cycle together with the pressurized refrigerant, significantly reducing compressor efficiency.

このように従来の構成においては過大なりリアランスの
設定とそ１１を補完するオイルの介在によって汀−縮磯
幼率が悪く、又、主要構成部品ｔ、１鋳鉄又（は銅］で
ある／こめ比重が大きく軽量化を１壜害してい／こ・ 発明の目的 不発１１　ｉは前記、従来の欠点であるロータ’Ｊ　１
−Ｊ−翁１ｊ機の構成材料に起因することによる過大な
りリアランスを設定せざるを得ないということと、これ
によ−・てシールの／こめのオイルの介在をよきなくさ
れることから圧縮機効率の向」二をさ１／こげていると
いうこと、同時に従来の構成材料は比重が大であるため
、圧縮機の軽量化を阻害しているという欠点を解決する
ものであり、圧縮機の効率向りと【（シ゛化を兼ね備え
た材料構成に」＝るところの描造を提供するものである
。In this way, in the conventional configuration, the sand-shrinkage rate is poor due to the excessive clearance setting and the intervention of oil to supplement that 11, and the main components are cast iron or copper. The specific gravity is large and impairs weight reduction.Purpose of the Invention 11i is the rotor's J1
- Due to the constituent materials of the J-Okina 1j machine, it is necessary to set an excessive tolerance, and as a result, the presence of oil in the seal/column is eliminated, so the compression This method solves the drawbacks of reducing the efficiency of the compressor and reducing the weight of the compressor due to the high specific gravity of conventional constituent materials. It provides a depiction of a material composition that combines efficiency and silica.

発明の構成 本発明はｎｉ製の回転１１Ｑｌ＋に接合されたセラミ１
．り製のロータと、シリンダの内壁部（ｆｃ！Ｉｊｌ　
：４Ｌ’＋セラミックＭＩ！１′：Ｉ−夕の巾寸法と回
じ巾寸法のセラミックリングを接合したシリンダと、前
記シリンダと同じ１−１１寸法のセラミック製ベーンか
らなる構成のＤ　−クリ圧縮機を提供するものであり、
ロータ」〕−イトクリアランス、ベーンサイドクリアラ
ンスを極小化することにより効率向］二と大ｒｌ］な軽
ｊ７Ｆ化か図れるものである。Structure of the Invention The present invention comprises a ceramic 1 joined to a rotation 11Ql+ made of Ni.
．． The rotor made of aluminum and the inner wall of the cylinder (fc!Ijl
:4L'+ceramic MI! 1': Provides a D-Cre compressor consisting of a cylinder joined with a ceramic ring having a width dimension of I-1 and a rotation width, and a ceramic vane having the same 1-11 dimensions as the cylinder. ,
By minimizing the rotor's side clearance and vane side clearance, it is possible to achieve a lighter engine with a higher efficiency.

実施例の説明 以下に本発明の一実施例を第３図〜第４図にもいて所定
の形状に加工する。次に予め用意された回１ｉ２ｉＮｂ
　１２にキー１３によって締結しロータ１１と回転軸１
２の締結晶のロータシャフトとする。DESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS An embodiment of the present invention is shown in FIGS. 3 and 4 below and is processed into a predetermined shape. Next, the pre-prepared times 1i2iNb
12 with a key 13 to connect the rotor 11 and the rotating shaft 1.
2. The rotor shaft is made of a tight crystal.

ロータシャフトは吐粒による研摩加工によって所定の巾
寸法Ｈに仕上げられる。本実施例では前記ロータ１１と
回転軸１２の締結にキー１３を用いたが、これはセラミ
ック製ロータと鋼製回転軸の膨張差を考慮したものであ
る。つまりセラミックの膨張は３×１０−６　であり、
鋼の′膨張は１１．７Ｘ１０’であるので、膨張率の犬
なる回転軸が運転中、高温になって膨張してもセラミッ
ク製ロータとタイトに固着させていないので、ロータの
破壊に至らないのである。The rotor shaft is finished to a predetermined width H by polishing with discharged particles. In this embodiment, a key 13 is used to connect the rotor 11 and the rotating shaft 12, but this is done in consideration of the difference in expansion between the ceramic rotor and the steel rotating shaft. In other words, the expansion of ceramic is 3 x 10-6,
The expansion rate of steel is 11.7 x 10, so even if the rotating shaft, which has a high expansion rate, becomes hot and expands during operation, it will not damage the rotor because it is not tightly bonded to the ceramic rotor. It is.

尚、本実施例のようなキーによる締結ではなく、他の方
法、例えば有機溶剤による方法、又はブレーレンゲによ
る方法もしくは硫ｆヒ銅＋炭酸銀法による方法のいずれ
でもよい。これらはいずれの場合においても鋼製回転軸
の膨張がセラミック製ロータに直接負荷されるのでなく
、上記、各接合方法におけるそれぞれの中間媒体自体が
変形し、セラミック製ロータへの応力の伝達を吸収して
くれるものである。Note that, instead of fastening with a key as in this embodiment, other methods such as a method using an organic solvent, a method using Brelenge, or a method using copper sulfur arsenate and silver carbonate may be used. In either case, the expansion of the steel rotating shaft is not directly applied to the ceramic rotor, but the intermediate medium itself in each joining method deforms and absorbs the stress transmitted to the ceramic rotor. It will do for you.

次にシリンダ１５の内径部には窒化硅素セラミックリン
グ１４が鋳鉄製シリンダ１５に圧入されている。この場
合、セラミックリング１４の１］寸法■は、前記セラミ
、り製ロータ１１の［１１寸寸法と同一寸法に近く加工
されている。一方シリンダ１５のｒｌ＋寸法には前記セ
ラミックリング１４の巾寸法■よりわずかに小さく加工
されている。本発明の特徴のひとつは上記に述べた寸法
構成にある。Next, a silicon nitride ceramic ring 14 is press-fitted into the cast iron cylinder 15 at its inner diameter. In this case, the dimension 1] of the ceramic ring 14 is processed to be close to the same dimension as the dimension [11] of the ceramic rotor 11. On the other hand, the rl+ dimension of the cylinder 15 is machined to be slightly smaller than the width dimension (■) of the ceramic ring 14. One of the features of the present invention is the dimensional structure described above.

つ捷り圧縮機効率に影響を及ぼす一困子であるロータサ
イドクリアランスは圧縮室が構成されるシリンダ１６の
内径部に圧入されたセラミックリング１４の１１］寸法
■とロータ１１のＩＪ寸寸法によるものでありこれらを
同一材料を用い同一寸法とすることにより、実質上、ロ
ータサイドクリアランスをなくすことができるものであ
る。そしてシリンダ１５の外形部分は鋳鉄製であり内径
部のセラミックリング１４よりも膨張が犬であっても、
この部分の［１］寸法には、セラミックリング■よりも
小さく加工されているため両側板１６ａ、１６ｂに接触
することはない。The rotor side clearance, which is a key factor that affects the efficiency of the shunting compressor, is determined by the IJ dimension of the rotor 11 and the 11] dimension of the ceramic ring 14 press-fitted into the inner diameter of the cylinder 16 that constitutes the compression chamber. By using the same material and having the same dimensions, it is possible to virtually eliminate the rotor side clearance. And even though the outer part of the cylinder 15 is made of cast iron and expands more than the ceramic ring 14 of the inner diameter part,
This part has dimension [1] smaller than the ceramic ring (2), so it does not come into contact with the side plates 16a, 16b.

本実施例ではセラミックリングをシリンダ本体に圧入方
式により締結したが、締結方法はロータと回転軸の締結
方法で述べたような他の方法でもよい。In this embodiment, the ceramic ring was fastened to the cylinder body by a press-fitting method, but other fastening methods such as those described in connection with the rotor and rotating shaft may be used.

次にベーン１７も窒化硅素によるセラミ、りより構成し
その巾寸法りは前記シリンダ１５のセラミックリング１
４の巾寸法■と同一とする。これにより実質上ベーンサ
イドクリアランスはなくすことができる。Next, the vane 17 is also made of silicon nitride ceramic, and its width is the same as that of the ceramic ring 1 of the cylinder 15.
It is the same as width dimension ■ in 4. As a result, vane side clearance can be virtually eliminated.

−」二記の基本構成においては、従来の構成における第
１の問題点であったクリアランスの設定は同一セラミッ
ク材料によっていることから計算上クリアランスを設け
なくてもよいことになる。In the basic configuration described in item 2, the clearance, which was the first problem in the conventional configuration, is set using the same ceramic material, so it is not necessary to provide a clearance in calculations.

又、第２の問題点であった両側板にはさまれた。Also, the second problem was that it was caught between the side panels.

ねずみ鋳鉄製シリンダの圧縮強さが弱いことに起因する
変形、収縮については１両側板から、ボルト１８で締結
されるときに荷重をうけもつ内径リングに圧縮強度の高
いセラミックを配したことで角了消され７る。Deformation and shrinkage caused by the low compressive strength of gray cast iron cylinders can be avoided by placing ceramic with high compressive strength on the inner diameter ring that bears the load when fastened with bolts 18 from one side plate. It has been cancelled.

以上の構成をもとに本実施例ではロータサイドクリアラ
ンス１５μ、ベーンサイド。クリアランス１５μに設定
し、且つ充填オイル量を従来の％の１０ＯＣ，Ｃにして
圧縮機効率を試験すると約２０係の体積効率の向上を見
た。一方、型部・はセラミック化により約１５％低減さ
れた。Based on the above configuration, in this embodiment, the rotor side clearance is 15 μ and the vane side. When the compressor efficiency was tested with the clearance set to 15μ and the amount of oil filled to 10% of the conventional level, an improvement in volumetric efficiency of about 20 factors was observed. On the other hand, the mold part was reduced by about 15% by using ceramic.

尚、本実施例で前記各クリアランスを１６μに設定した
理由は１部品の加工公差１組立誤差９回転軸の輔受部の
ガタを考慮して若干の余裕をもたせたものである。The reason why each of the above-mentioned clearances is set to 16μ in this embodiment is to provide a slight margin in consideration of processing tolerance of one part, assembly error, nine backlash in the support portion of the rotating shaft.

発明の効果 このように本発明は圧縮室構成部材をセラミックで構成
することにより部利の膨張量を均等にすることができ、
これによりクリアランスを極力少なくすることと同時に
軽量化が図れるため、極めて工業的価値の犬なるもので
ある。Effects of the Invention As described above, the present invention makes it possible to equalize the amount of expansion of the parts by configuring the compression chamber constituent members with ceramic.
This makes it possible to reduce the clearance as much as possible and at the same time reduce the weight, making it extremely valuable for industrial purposes.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図はスライディングベーン式ロータリ圧縮機の一部
破断の正面断面図、第２図は同側断面図、第３図は本発
明の一実施例におけるロータリ圧縮機の一部破断の正面
断面図、第４図は同側断面図である。 １１・・・ロータ、１２・　回転軸、１３　キー、１４
　セラミックリング、１５・　シリンダ、１６ａ　、　
１６　ｂ・・−側板、１７・・ベーン。 １８　・ボルト、Ｈ・　ロータの巾寸法、Ｊ−・セラミ
ックリングの１３寸法、Ｋ　シリンダの巾寸法、Ｌ　・
−ベーンの巾寸法。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１８第　
１　図 第２図 第　３　図FIG. 1 is a partially broken front sectional view of a sliding vane rotary compressor, FIG. 2 is a sectional view of the same side, and FIG. 3 is a partially broken front sectional view of a rotary compressor according to an embodiment of the present invention. , FIG. 4 is a sectional view of the same side. 11... Rotor, 12. Rotating shaft, 13 Key, 14
Ceramic ring, 15・Cylinder, 16a,
16 b...-side plate, 17... vane. 18・Bolt, H・Rotor width dimension, J-・Ceramic ring 13 dimension, K Cylinder width dimension, L・
- Vane width dimension. Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao et al. 18th
1 Figure 2 Figure 3

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 略円筒状の圧縮室を構成する内径部にセラミックを設け
たシリンダと、前記圧縮室内を回転可能で、かつ前記セ
ラミック部分の軸方向の長さと略同−長さを有し、ベー
ン溝を設けたセラミック製のロータと、同じく前記セラ
ミック部分の軸方向の長さと略同−長さを有し、前記ベ
ーン溝を摺動可能なセラミック製のベーンよりなるロー
タリ圧縮機。A cylinder configured with a substantially cylindrical compression chamber and provided with ceramic on its inner diameter, rotatable within the compression chamber, having approximately the same length in the axial direction of the ceramic portion, and provided with a vane groove. A rotary compressor comprising: a rotor made of ceramic; and vanes made of ceramic, which have substantially the same length in the axial direction of the ceramic portion and can slide in the vane groove.