JPH03164593A

JPH03164593A - 液冷媒搬送装置

Info

Publication number: JPH03164593A
Application number: JP30175689A
Authority: JP
Inventors: Toshikazu Sakai; 寿和境
Original assignee: Matsushita Refrigeration Co
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1989-11-20
Filing date: 1989-11-20
Publication date: 1991-07-16

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】 ′ＬｑＩＬ。

−に関するものである。

従来の技術熱搬送サイクル用熱媒体としては水が一般的であるが、
近年、化学的安定性が高くサイクルを完全密閉すること
でメインテナンスフリー化が図れ。

またサイクル内圧力を調整して気液混合とし気相液相間
の蒸発潜熱を利用することで熱搬送量が大きくとれるこ
とから、液冷媒を熱媒体とする熱搬送サイクルが考えら
れている。

そして、このサイクルの液冷媒搬送装置として、密閉型
冷凍用圧縮機を転用する試みがなされている。

以下、図面を参照しながら従来の液冷媒搬送装置（以下
搬送装置という）の−例について説明する。

第３図に搬送装置の断面図を、第４図に搬送装置の機械
部の横断面図を示す。第３図において１は搬送装置であ
る。２は密閉シェル、３は密閉シェル２に焼ハめされた
ステータ、４はステータ３ト一対でモータを構成するロ
ータ、５はロータ４に焼ばめされたシャフトである。ま
た、６はシャフト６の偏心部に組込まれたローラ、７は
ローラ６を収納するシリンダ、８はシャフト６の主軸受
、９はシャフト６の副軸受、１ｏはシリンダγ内から密
閉シェル２内へ連通ずるポートである。また、１１は外
部より直接、７　＋Ｊンダ７内へ連通するパイプＡ、１
２は外部と密閉シェル内を連通ずるパイプＢであり、パ
イプＡ１１及びパイプＢ１２は密閉シェル２に溶接シー
ルされている。第４図は第３図のＡ−Ａ断面図であり、
ベーン１３がシリンダ７の溝内に収納されかつその先端
部がローラ６と摺接している。次にその動作について説
明する。

ステータ３とロータ４で構成するモータによりシャフト
５が回転し、これに伴ってローラ６が偏心回転し、パイ
プＡ１１を通り熱搬送サイクルよりシリンダ７内へ導入
されだ液冷媒を圧縮し、ポート１０を通って密閉シェル
２内へ放出する。そして常閉シェル２内へ放出されだ液
冷媒はパイプＢ１２を通り熱搬送サイクルへ送り出され
る。また、ステータ３とロータ４で構成されるモータは
逆回転可能であり、ポート１ｏには逆止弁機構を設けて
いないだめモータを逆回転すれば、液冷媒をパイプ１２
より流入してシリンダγ内で圧縮してパイプＡ１１より
送り出すことができる。密閉シヱル２内はほぼ液冷媒で
満たされており、機械部の潤滑や各部の冷却はこの液冷
媒によって行われる。そして、ここで、液冷媒としては
、ジクロロジフルオロメタン、ジクロロフルオロメタン
及び１，１，１，２テトラフルオロ工タン等冷蔵庫や空
調機に用いられる熱安定性の高い冷媒を用いており、上
記搬送装置の基本構成及び構成材料は２ｏｏｌａｌ／ｈ
クラスの冷蔵庫用コンプレッサのものを利用している。

つまり、熱媒体を化学的安定性の高い冷媒とし密閉サイ
クルで利用する場合は、耐食性や耐溶剤性に優れる薬品
用マグネットポンプの様に駆動部と機械部を別体構造と
する複雑な構成を用いる必要もなく、耐薬品性に優れる
ポリテトラフルオロエチレンや各種セラミックス等の高
価な材料ですべての部品を形成する必要もない。

従って、上記搬送装置は、冷蔵庫用コンプレッサの基本
構成を利用し、モータを正逆回転可能とする点、ポート
に弁機構を設けない点を変更しているだけで、機械部材
料は鋳鉄を主体とした鉄系材料モータ材料は冷蔵庫用コ
ンプレ・ノサのモータ材料と同等のものを使用している
。

発明が解決しようとする課題しかしながら上記の様な構成では、密閉シェル内を液冷
媒が常に流れているため、冷蔵庫用コンプレッサで用い
られている様に油を潤滑剤として密閉シェル内に十分保
持することができないことから、潤滑不足により機械部
の摩耗が増大し長期の耐久性が不十分であった。この点
を改良する試みとして液冷媒の潤滑性を向上することも
考えられる（例えば特公昭６０−１６８６４号公報）が
。

潤滑向上添加剤を多量に加えると冷媒の純度が落ち熱搬
送能力が低下するために十分な効果が期待できない。ま
た近年オゾン層破壊の問題によりオゾン破壊の効果が大
きい塩素を含有する冷媒が使用できない状況にあり、塩
素の極圧性がなくなった分だけ冷媒の潤滑性がさらに低
下する傾向にある。

従って、液冷媒潤滑の条件においても機械部の摩耗が抑
えられ耐久性が維持できる搬送装置が望まれていた。

本発明は上記課題に鑑み、機械部材料の耐摩耗性を向上
させ液冷媒搬送装置の耐久性を向上するものである。

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液冷媒搬送装置は機
械部の構成要素としてシャフトと、シャフトに取付けら
れたローラと、ローラを収納するシリンダと、シリンダ
の溝内に収納されかつその先端部がローラの外周と圧接
されるベーンと、シリンダを挟む様に取付けられシャフ
トを支持する主軸受及び副軸受と、主軸受及び副軸受の
内径部に取付けられシャフトと摺接する軸受プッシュと
を備え、前記ローラ、ベーン及び軸受プッシュの内少な
くとも１部品をホウ化チタンを主成分とするチタン系セ
ラミックスで形成してなるものである。

作　　用本発明は上記した構成によって、線接触であり面圧が高
いベーンとローラの接触部の摩耗あるいは高周速である
シャフトと軸受プッシュの接触部の摩耗が低減でき、液
冷媒搬送装置の耐久性を向上するものである。

実施例以下本発明の搬送装置の一実施例について図面を参照し
ながら説明する。

第１図に本発明の搬送装置の断面図を、第２図に本発明
の搬送装置の機械部の横断面図を示す。

第１図において、１は搬送装置である。２は密閉シェル
、３は密閉シェル２に焼ばめされたステータ、４はステ
ータ３と一対でモータを構成するロータ、５はロータ４
に焼ばめされたシャフトである。また、６はシャフト６
の偏心部に組込まれたローラ、７はローラ６を収納する
シリンダ、８はシャフト６の主軸受、９はシャフト５の
副軸受。

１ｏはシリンダγ内から密閉シェ／Ｌ／２内へ連通ずる
ポートである。そして、１４及び１６はそれぞれ主軸受
及び副軸受の内径部に焼ばめされた軸受プッシュＡ及び
軸受プッシュＢであり、ホウ化チタンを主成分とするチ
タン系セラミックス材料で形成している。まだ、１１は
外部より直接シリンダ７内へ連通するパイプＡ、１２は
外部と密閉シェル内を連通ずるパイプＢであり、パイプ
Ａ１１及びパイプＢ１２は密閉シェル２に溶接シールさ
れている。第２図は第１図のＡ−Ａ断面図であり、ベー
ン１３がシリンダ７の溝内に収納されかつその先端部が
ローラ６と摺接している。次にその動作について説明す
る。

ステータ３とロータ４で構成するモータによりシャフト
６が回転し、これに伴ってローラ６が偏心回転し、パイ
プＡ１１を通り熱搬送サイクルよりシリンダ７内へ導入
された液冷媒を圧縮し、ポート１ｏを通って密閉シェ／
Ｉ／２内へ放出する。このとき、液冷媒の圧縮に伴う反
作用力が、ローラ６を介してシャフト６に伝達され、シ
ャフト５が軸受プッシュＡ１４及び軸受プッシュＢ１°
６に押しつけられて摺動する。そして、冒閉シエ／Ｌ’
　２内へ放出された液冷媒はパイプＢ１２を通り熱搬送
サイクルへ送り出される。また、モータは逆回転可能で
あり従来例と同様に液冷媒を逆流させることができる。

上記構成での効果を短時間で検証するためまず以下の様
に材料の耐摩耗性を評価した。

回転するリング状試験片の外周に平板を押し付ける方式
の摩擦試験機を使用し、平板の摩耗痕の状■ｐ・ら平板
材料の耐摩耗性を評価した。ここで。

リング状試験片は本実施例のシャフトと同じ焼入鋼（Ｊ
ＩＳ　　８０Ｍ４３５）で形成し、平板は軸受プッシュ
を想定した各種材料で形成した。

そして、摺動条件は実際の搬送装置のシャフトと軸受プ
ッシュの摺動条件に近い値として速度２ｍ／ｓ、荷重１
０ＫＰを設定し、液冷媒として常温大気圧下で液体であ
るトリフルオロトリクロロエタンを２０　ｃｃ　／ｒｒ
ｉｎの割合でテスト面に連続供給するものとした。

比較する平板材料として、鋼材及び鋼材の表面処理品、
ウィスカ強化アルミニウム合金、アルミニウム含浸カー
ボン、代表的なセラミックスを選択し、本発明の実施例
の軸受プッシュ材料であるホウ化チタンと合わせてこれ
ら材料の機械的特性と上記テスト結果を付表１に示した
。

表１より本発明の実施例の軸受プッシュ材料であるホウ
化チタン（実施例１〜３）は、（１）耐摩耗性や耐焼付
性の点で、鋼材（比較例７）や鋼材の表面処理（比較例
８，９）及びアルミニウム複合材（比較例５　、６　）
、他のセラミックス材（比較例１〜４）よりも優れる。

また、特に複ホウ化物（Ｖｖ２ＦｅＢ２及びＭｏ２　Ｆ
　ｅ　Ｂ２　）を含むホウ化チタン（実施例１，３）は
その特性がよシ優れている。

（２）　機械的特性については、比較例の材料と同等か
それ以上に優れている。特に線膨張係数が鋼材に近いこ
とから、クリアランス設計等の点で有利になる。

ことがわかる。

従って、以下の耐摩耗性のテスト結果より液冷媒潤滑下
でのホウ化チタンの優れた耐摩耗性が検証された。そし
て、この結果としてホウ化チタンで軸受プッシュを形成
した本実施例の搬送装置においてはシャフトと軸受プッ
シュの接触部の摺動状態に優れ、搬送装置の耐久性が向
上できることがわかった。

また、搬送装置実機での効果を確認するため、本実施例
の搬送装置と比較例の搬送装置について短期連続運転テ
ストを行い、機械部各部の摩耗度合を比較した。結果を
付表２に示す。

ここで、前記連続運転テストは、液冷媒をジフルオロク
ロロメタンとしシャフト回転数約１４００ｒｐｍ　で約
１０００時間運転した後、各部の摩耗量を測定して評価
したものである。表２に示す様に軸受プッシュ及びシャ
フトの摩耗量が減少しており、本実施例の搬送装置は大
幅に耐久性が向上することがわかる。これは、ホウ化チ
タンはＨｖ２３００〜２６００の高硬度であシ耐摩耗性
に優れるだけでなく自己潤滑性を有し乾燥摩擦条件でも
焼付かない特性をもつことからこの様に相手材に対する
攻撃性も低く、シャフトの摩耗も低減できたものと考え
る。

従って、本実施例によれば、液冷媒を使用する搬送装置
の軸受ブッンユをホウ化チタンで形成することにより他
の鋼材やセラミックスに比べて耐摩耗性が向上し、軸受
プッシュ及びシャフトの摩耗量が低減でき、搬送装置の
耐久性が大幅に向上することがわかる。

まだ、ホウ化チタン材料の高耐摩耗性を生かし、摩耗量
の多いベーンあるいはローラの材料とじてホウ化チタン
を適用すれば、同様の効果が期待できる。

発明の効果以上のように本発明によれば、機械部の構成要素として
シャフトとシャフトの偏心部に取付けられたローラと、
ローラを収納するシリンダと、シリンダの溝内に収納さ
れかつその先端部がローラの外周と圧接されるベーンと
、シリンダを挟む様に取付けられシャフトを支持する主
軸受及び副軸受と、主軸受及び副軸受の内径部に取付け
られシャフトと摺接する軸受プッシュとを備えだ液冷媒
搬送装置において、前記ローラ、ベーン及び軸受プッシ
ュの内少なくとも１部品をホウ化チタンを主成分とする
チタン系セラミックスで形成することにより、シャフト
と軸受プッシュ及びベーンとローラの摺動部の摩耗を低
減することができ、その結果液冷媒搬送装置の耐久性を
向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す液冷媒搬送装ｆｕｒｌ
の断面図、第２図は第１図の液冷媒搬送装置の機械部の
横断面図、第３図は従来の液冷媒搬送装置の断面図、第
４図は第３図の液冷媒搬送装置の機械部の横断面図であ
る。１・・・・・・液冷媒搬送装置、６・・・・・・ローラ
、１３・・・・・・ベーン、１４及び１６・・・・・・
軸受プッシュ。

Claims

【特許請求の範囲】

シャフトと、前記シャフトの偏心部に取付けられたロー
ラと、前記ローラを収納するシリンダと、前記シリンダ
の溝内に収納されかつその先端部が前記ローラの外周と
圧接されるベーンと、前記シリンダを挟む様に取付けら
れ前記シャフトを支持する主軸受及び副軸受と、前記主
軸受及び副軸受の内径部に取付けられ前記シャフトと摺
接する軸受プッシュとを備え、前記ローラ、ベーン及び
軸受プッシュの内少なくとも１部品をホウ化チタンを主
成分とするチタン系セラミックスで形成したことを特徴
とする液冷媒搬送装置。