JPH06257576A - 回転式圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 非塩素系冷媒を使用した場合においても、ピ
ストンおよびベーンの摩耗の進行を軽減できるする回転
式圧縮機を提供する。 【構成】 ピストン３の表面に斜めの溝１２を設ける。
これにより、冷媒ガス中に含まれるオイルがピストン３
の斜めの溝に保持１２されて、ピストン３と共に回転す
るので、ピストン３とベーンの接触摺動部に常にオイル
が供給され、非塩素系冷媒使用時においても、ベーンと
ピストン３が直接接触する機会が少なくなり、両者の摩
耗が軽減される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷蔵庫などの冷凍用、
あるいはエアコンなどの空調用などに用いられる回転式
圧縮機に関する。

【０００２】

【従来の技術】ピストンおよびベーンを使用する回転式
圧縮機としては、例えば実開昭５７−１２０７８７公報
に示されているものがある。この種の回転式圧縮機は、
図６に示すように、電動機により回転されるクランク軸
２１の外周面にピストン２２を回転自在に嵌合させ、シ
リンダ２３に摺動自在に嵌合させたベーン２４の先端部
をピストン２２に当接させてシリンダ２３内を吸入室と
圧縮室とに分け、クランク軸２１の回転によりピストン
２２を回動させるとともに、ベーン２４を往復運動させ
て気体の吸入、圧縮および吐出を繰り返す構成とされて
いる。

【０００３】この種の回転式圧縮機では、ベーン２４の
先端はピストン２２に線接触しているので、その接触圧
力は著しく高くなる傾向があり、この摺動部において流
体潤滑を実現することは難しいが、従来の塩素を含む冷
媒ガスを使用した時には、冷媒自身の潤滑効果（金属表
面に塩化鉄の皮膜形成）によって、辛うじて、摺動部の
摩擦・摩耗が低く抑えられていた。このような理由か
ら、ピストン２２とベーン２４との摩耗を抑制するた
め、従来より様々な工夫がなされてきた。

【０００４】つまり、図６に示す回転式圧縮機では、ピ
ストン２２の外周面にこの軸方向に沿ってベーン２４の
先端部が嵌合する溝２５を形成するとともに、シリンダ
２３の吐出ポート２６に脱出可能に嵌合する突起２７を
形成して、ピストン２２の回転が少なくなるように構成
し、ピストン２２とベーン２４の摺動を減らして摩耗を
軽減することを図っていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、地球環
境の保護（オゾンの破壊防止、温暖化防止）の問題か
ら、従来の塩素を含む冷媒（ＣＦＣ，ＨＣＦＣ冷媒）か
ら塩素を含まない冷媒（ＨＦＣ冷媒）へと変更する必要
が生じてきた。すなわち、回転式圧縮機で非塩素系冷媒
を使用する場合には、冷媒自身に潤滑性が無いために、
図７に示すような構造の回転式圧縮機を採用しても、ベ
ーン２４の先端とピストン２２間、およびベーン２４の
壁面とシリンダ２３のベーン摺動用溝間の潤滑が不十分
で、摩耗が大きく、耐久性が低下するという問題が生じ
る。

【０００６】本発明は上記従来の問題を解決するもの
で、ベーン先端とピストン間、あるいはベーン壁面とシ
リンダ溝間の潤滑状態を改善することにより、非塩素系
冷媒を使用した場合においても、摩耗の進行を軽減する
ことのできる回転式圧縮機を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、本発明の第１の技術的手段は、電動機により回転さ
れるクランク軸の外周面にピストンを嵌合させ、シリン
ダに摺動自在に嵌合させたベーンの先端部を前記ピスト
ンに当接させてシリンダ内を吸入室と圧縮室とに分け、
前記クランク軸の回転により前記ピストンを回動させる
とともに、前記ベーンを往復運動させて気体の吸入、圧
縮および吐出を繰り返す回転式圧縮機において、前記ピ
ストンの表面に斜めの溝を設けたものである。

【０００８】また、本発明による第２の技術的手段は、
電動機により回転されるクランク軸の外周面にピストン
を嵌合させ、シリンダに摺動自在に嵌合させたベーンの
先端部を前記ピストンに当接させてシリンダ内を吸入室
と圧縮室とに分け、前記クランク軸の回転により前記ピ
ストンを回動させるとともに、前記ベーンを往復運動さ
せて気体の吸入、圧縮および吐出を繰り返す回転式圧縮
機において、前記ピストンの表面を多孔質材で構成して
なるものである。

【０００９】また、本発明による第３の技術的手段は、
電動機により回転されるクランク軸の外周面にピストン
を嵌合させ、シリンダに摺動自在に嵌合させたベーンの
先端部を前記ピストンに当接させてシリンダ内を吸入室
と圧縮室とに分け、前記クランク軸の回転により前記ピ
ストンを回動させるとともに、前記ベーンを往復運動さ
せて気体の吸入、圧縮および吐出を繰り返す回転式圧縮
機において、前記ベーンの先端に、自己潤滑性を有する
樹脂よりなるチップシールを配設したものである。

【００１０】さらに、本発明による第４の技術的手段
は、電動機により回転されるクランク軸の外周面にピス
トンを嵌合させ、シリンダに摺動自在に嵌合させたベー
ンの先端部を前記ピストンに当接させてシリンダ内を吸
入室と圧縮室とに分け、前記クランク軸の回転により前
記ピストンを回動させるとともに、前記ベーンを往復運
動させて気体の吸入、圧縮および吐出を繰り返す回転式
圧縮機において、前記シリンダと摺動するベーンの側壁
面に斜めの溝を設けたものである。

【００１１】

【作用】上記第１の手段による作用について説明する。
冷媒ガスの圧縮動作中、ピストンは自転運動するが、こ
のとき、冷媒ガス中に含まれるオイルがピストンの表面
の斜めの溝に保持されて、ピストンと共に回転する。こ
れによって、ピストンとベーンの接触摺動部にはオイル
が供給される。また、ピストン表面の溝を斜めに設けて
いるので、ピストンの自転に伴ってオイルが供給される
ベーンとの接触摺動部は順次移動し、接触摺動部全長に
わたってオイルが供給され続ける。これによって、ベー
ンとピストンが直接接触することが少なくなり、ベーン
とピストンの摩耗が軽減される。

【００１２】また、上記第２の手段によれば、ピストン
の表面を多孔質材で構成しているので、この多孔質材の
微細な空孔部に、冷媒ガス中に含まれるオイルが溜り、
ピストンの自転に伴って、常にベーンとピストンの接触
摺動部にオイルが供給され続け、ベーンとピストンの摩
耗が軽減される。

【００１３】また、上記第３の手段によれば、ベーンの
先端に自己潤滑性を有する樹脂製チップシールを配設し
ているので、ベーンとピストン間の接触摺動部へのオイ
ル供給が途切れることがあっても、自己潤滑材によって
潤滑作用が確保され、ピストンの摩耗が著しく進行する
ことはない。また、チップシールは樹脂より構成してい
るので、その硬度は相手材のピストンよりはるかに低
く、初期摩耗によって相手材であるピストンになじみ、
摩耗の進行が低く抑えられる。

【００１４】また、上記第４の手段によれば、シリンダ
の溝と摺動するベーンの側壁面に、斜めの溝を設けてい
るので、ベーンの往復運動時、この斜めの溝にオイルが
保持されて、シリンダ溝とベーン側壁間の潤滑作用が助
けられ、ベーン側壁の摩耗が軽減される。また、溝を斜
めに設けているので、オイルが溝に沿って外部に漏れる
ことを抑止しながら、ベーンの先端にオイルを良好に供
給できる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明による回転式圧縮機の実施例を
図面に基づき説明する。図２において、１は密閉容器、
２は電動機（図示せず）が直結されているクランク軸で
あり、クランク軸２の外周面にはピストン３が回転可能
に嵌合されている。４はシリンダ、５はベーンであっ
て、ベーン５はシリンダ４の摺動溝６に摺動可能に嵌合
している。また、ベーン５の背面にはバネ７が配設さ
れ、ベーン５の先端をピストン３に当接させて、シリン
ダ４内の空間を吸入室８と圧縮室９とに分離している。
また、シリンダ４には吸入ポート１０と吐出ポート１１
とが設けられている。

【００１６】次に、この回転圧縮機の動作について説明
する。クランク軸２が矢印Ａ方向に回転すると、吸入室
８には吸入ポート１０から冷媒ガスが吸入され、一方、
圧縮室９では圧縮・吐出工程が進行して、回転圧縮機と
しての機能が発揮される。この時、一般にピストン３は
クランク軸２の回転に引っ張られ、Ａ方向にゆっくり自
転する。

【００１７】ここで、ベーン５の先端はピストン３に線
接触しているので、その接触圧力は著しく高くなる傾向
があり、この摺動部において流体潤滑を実現することは
難しいが、従来の塩素を含む冷媒ガス使用時には、冷媒
自身の潤滑効果（金属表面に塩化鉄の皮膜形成）によっ
て、辛うじて、摺動部の摩擦・摩耗が低く抑えられてい
た。しかしながら、非塩素系冷媒を使用した場合には、
上述の潤滑効果が得られないため、上記構造のままであ
ると、ベーン５の先端はピストン３の表面と直接接触し
て、摩擦・摩耗が大きくなってしまっていた。その結
果、ピストン３の自転もなくなってしまい、両者の摩耗
が進行していた。

【００１８】そこで本発明では、図１に示すように、ピ
ストン３の表面に深さの浅い斜めの溝１２を複数個設け
ている。この斜めの溝１２の深さは２〜１０μｍ程度で
ある。

【００１９】この構成により、冷媒ガス中に含まれるオ
イルがピストン３の斜めの溝１２内に保持される。した
がって、運転時、斜めの溝１２内に保持されたオイル
は、ピストン３の自転に伴って常にベーン５の先端部に
供給され、その接触摺動部の潤滑を助け、ベーン５の先
端とピストン３とが直接接触する機会が減少する。した
がって、非塩素系冷媒をこの回転圧縮機に使用した場合
においても、ピストン３およびベーン５の摩耗が軽減さ
れる。

【００２０】また、図３は本発明の他の実施例に係る回
転圧縮機である。この回転圧縮機においては、ピストン
３の表面を多孔質材１３で構成している。本実施例で
は、従来からの材質（焼結鉄、鋳鉄など）からなるピス
トン３の外周部に多孔質材１３（発泡金属、多孔質セラ
ミックスなど）を焼きばめした構成を示しているが、こ
れ以外にも、例えば、ピストン３の表面にセラミックス
を溶射したり、ピストン３の表面にエッチング処理を施
して多孔質状態とした後に、表面を仕上げてもよい。

【００２１】この構成においても、ピストン３の外周部
に設けられた多孔質材１３の微細な空孔部１３ａに、冷
媒ガス中に含まれるオイルが保持される。したがって、
前述の作用と同様に、ピストン３の自転に伴って、多孔
質材１３の空孔部１３ａに保持されたオイルがベーン５
の先端部に常に供給され、非塩素系冷媒を使用した場合
においても、ピストン３およびベーン５の摩耗が軽減さ
れる。

【００２２】また、図４は本発明の第３の実施例に係る
回転圧縮機である。この回転圧縮機では、ベーン５の先
端を、自己潤滑製を有する樹脂製のチップシール１４で
構成している。このチップシール１４の材料は、例え
ば、四フッ化エチレン樹脂、ＰＰＳ樹脂、フェノール樹
脂、あるいはこれらの混合物が適当である。

【００２３】上記構成においては、チップシール１４の
先端とピストン３間の接触摺動部へのオイル供給が途切
れることがあっても、樹脂の自己潤滑作用によって潤滑
作用が確保され、ピストン３の摩耗が軽減される。ま
た、チップシール１４は樹脂より構成しているので、そ
の硬度は相手材のピストン３よりはるかに低く、初期摩
耗によって相手材になじむので、チップシール１４およ
びピストン３の摩耗の進行が低く抑えられる。

【００２４】また、図５は本発明の第４の実施例に係る
回転圧縮機である。この回転圧縮機では、ベーン５の側
壁１５の両面に、深さの浅い斜めの溝１６を複数個設け
ている。この斜めの溝１６の深さは２〜１０μｍ、幅は
１〜２ｍｍ程度である。

【００２５】ここで、ベーン５はその往復運動時に、圧
縮室９と吸入室８間の差圧によって、シリンダ４の摺動
溝６の壁面に強く押し付けられる。したがって、非塩素
系冷媒を使用した場合には、ベーン５の壁面の摩耗が著
しく進行する傾向がある。しかしながら、上記構成によ
り、ベーン５の側壁１５の両面に、深さの浅い斜めの溝
１６を複数個設けているので、運転時にこの斜めの溝１
６に冷媒ガス中のオイルが保持されて、シリンダ４の摺
動溝６とベーンの側壁１５との間の潤滑作用が助けら
れ、ベーン５の側壁１５の摩耗が軽減される。また、溝
１６を斜めに設けているので、オイルが溝１６に沿って
外部に漏れることを抑止しながら、ベーン５の先端にオ
イルを良好に供給できる。

【００２６】なお、上記実施例においては、ピストン３
の斜めの溝１２やベーン５の斜めの溝１６をそれぞれ複
数個設けて、潤滑作用をより向上させた場合について、
述べたが、これらは単数設けることによっても、従来の
ものに比べると潤滑作用は向上する。また、各実施例の
構成を互いに組み合わせることも可能である。

【００２７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、ピストン
の表面に斜めの溝を設けることにより、冷媒ガス中に含
まれるオイルがピストンの斜めの溝に保持されて、ピス
トンと共に回転するので、ピストンとベーンの接触摺動
部には常にオイルが供給され、非塩素系冷媒使用時にお
いても、ベーンとピストンが直接接触する機会が少なく
なり、両者の摩耗が軽減される。

【００２８】また、ピストンの表面を多孔質材で構成す
ることにより、多孔質材の微細な空孔部に冷媒ガス中の
オイルが溜り、ピストンの自転に伴って、常にベーンと
ピストンの接触摺動部にオイルが供給され続け、非塩素
系冷媒使用時においても、両者の摩耗が軽減される。

【００２９】また、ベーンの先端を樹脂製チップシール
で構成することにより、非塩素系冷媒使用時において
も、チップシールの有する自己潤滑作用によって、ピス
トンの摩耗が軽減される。

【００３０】さらに、ベーンの側壁面に斜めの溝を設け
ることにより、ベーンの往復運動時、この斜めの溝に冷
媒ガス中のオイルが保持されて、シリンダ溝とベーン側
壁間の潤滑作用が助けられ、非塩素系冷媒使用時におい
ても、ベーン側壁の摩耗が軽減される。

【００３１】上述のように、本発明によれば、非塩素系
冷媒使用時においても、比較的簡単な構成でピストンお
よびベーンの摩耗を軽減でき、耐久製の高い回転式圧縮
機を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る回転式圧縮機のピストン
の斜視図である。

【図２】同回転式圧縮機の断面図である。

【図３】本発明の他の実施例に係る回転式圧縮機のピス
トンの断面図である。

【図４】本発明の第３の実施例に係る回転式圧縮機のベ
ーンの斜視図である。

【図５】本発明の第４の実施例に係る回転式圧縮機のベ
ーンの斜視図である。

【図６】従来の回転式圧縮機の断面図である。

【符号の説明】

１ 密閉容器 ２ クランク軸 ３ ピストン ４ シリンダ ５ ベーン １２ 斜めの溝 １３ 多孔質材 １４ チップシール １５ 側壁 １６ 斜めの溝

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 薬丸 雄一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電動機により回転されるクランク軸の外
   周面にピストンを嵌合させ、シリンダに摺動自在に嵌合
   させたベーンの先端部を前記ピストンに当接させてシリ
   ンダ内を吸入室と圧縮室とに分け、前記クランク軸の回
   転により前記ピストンを回動させるとともに、前記ベー
   ンを往復運動させて気体の吸入、圧縮および吐出を繰り
   返す回転式圧縮機において、前記ピストンの表面に斜め
   の溝を設けた回転式圧縮機。
2. 【請求項２】 電動機により回転されるクランク軸の外
   周面にピストンを嵌合させ、シリンダに摺動自在に嵌合
   させたベーンの先端部を前記ピストンに当接させてシリ
   ンダ内を吸入室と圧縮室とに分け、前記クランク軸の回
   転により前記ピストンを回動させるとともに、前記ベー
   ンを往復運動させて気体の吸入、圧縮および吐出を繰り
   返す回転式圧縮機において、前記ピストンの表面を多孔
   質材で構成してなる回転式圧縮機。
3. 【請求項３】 電動機により回転されるクランク軸の外
   周面にピストンを嵌合させ、シリンダに摺動自在に嵌合
   させたベーンの先端部を前記ピストンに当接させてシリ
   ンダ内を吸入室と圧縮室とに分け、前記クランク軸の回
   転により前記ピストンを回動させるとともに、前記ベー
   ンを往復運動させて気体の吸入、圧縮および吐出を繰り
   返す回転式圧縮機において、前記ベーンの先端に、自己
   潤滑性を有する樹脂よりなるチップシールを配設した回
   転式圧縮機。
4. 【請求項４】 電動機により回転されるクランク軸の外
   周面にピストンを嵌合させ、シリンダに摺動自在に嵌合
   させたベーンの先端部を前記ピストンに当接させてシリ
   ンダ内を吸入室と圧縮室とに分け、前記クランク軸の回
   転により前記ピストンを回動させるとともに、前記ベー
   ンを往復運動させて気体の吸入、圧縮および吐出を繰り
   返す回転式圧縮機において、前記シリンダと摺動するベ
   ーンの側壁面に斜めの溝を設けた回転式圧縮機。