JP2008280934A - Refrigerant compressor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、業務用および家庭用の冷凍空調に使用される、球状黒鉛鋳鉄のクランクシャフトおよび回転支持する軸受材料を有する冷媒圧縮機に関するものである。 The present invention relates to a refrigerant compressor having a crankshaft of spheroidal graphite cast iron and a bearing material for rotation support, which is used for commercial and domestic refrigeration and air conditioning.
従来の冷媒圧縮機としては、圧縮機の動力を伝えるクランクシャフトに片状黒鉛鋳鉄に合金を添加した材料が使用されていたが、近年圧縮機の高効率の要求仕様に対して、片状黒鉛と比較して剛性の高い球状黒鉛鋳鉄製クランクシャフトの採用が増加してきた。球状黒鉛鋳鉄の組織は、球状黒鉛が晶出し、基地はパーライトとフェライトが分散したものとなっているが、フェライトはパーライト相に対して軟質で耐焼付き、耐摺動性に劣るとされ、従来は基地中のフェライト比率を出来るだけ小さく規定する傾向にあった。しかしながら、基地中のフェライト比率を小さくし、すなわちパーライト比率を上げると球状黒鉛鋳鉄の硬さは増加し、粗加工を含め加工性がやや困難となるものであった。
しかしながら、前記従来の構成では、部分的に負荷のかかる部位の表面処理層が剥離すると、球状黒鉛鋳鉄の基地組織が露出するため、耐焼付きに対し若干の問題を残していた。特にクランクシャフトの偏心量が大きく、モータの積厚が高い場合には振れ回りが大きく、軸受の上端部とクランクシャフトの摺動部は通常より大きく摩耗する傾向にあった。 However, in the above-described conventional configuration, when the surface treatment layer at the part where the load is applied partially peels, the base structure of the spheroidal graphite cast iron is exposed, which leaves some problems with respect to seizure resistance. In particular, when the eccentric amount of the crankshaft is large and the thickness of the motor is high, the runout is large, and the upper end portion of the bearing and the sliding portion of the crankshaft tend to wear more than usual.
本発明は、当該摺動部分の耐焼付き性を向上させ、圧縮機メカ材料の信頼性を向上することを目的とする。 It is an object of the present invention to improve the seizure resistance of the sliding portion and improve the reliability of the compressor mechanical material.
本発明は球状黒鉛鋳鉄クランクシャフトの組織およびこれを指示する軸受との間での摺動耐焼付き性を向上させるためクランクシャフトに相手軸受材との間で最も摺動負荷のかかる部位のみ表面改質を行ない、圧縮機運転中の信頼性向上を図るものである。 In the present invention, in order to improve the sliding seizure resistance between the structure of the spheroidal graphite cast iron crankshaft and the bearing that indicates the structure, only the surface where the most sliding load is applied between the crankshaft and the counterpart bearing material is modified. The quality is improved and the reliability is improved during the operation of the compressor.
本発明は、通常の圧縮機運転使用条件で耐摺動、耐焼付き性を確保する球状黒鉛鋳鉄製のクランクシャフトの基地組織のフェライト率を規定するもので、さらに摺動特性の苛酷な部位に限定して表面改質を施すことにより圧縮機のメカ材摺動の信頼性を向上することができるものである。 The present invention regulates the ferrite ratio of the base structure of a spheroidal graphite cast iron crankshaft that ensures sliding resistance and seizure resistance under normal compressor operation and usage conditions. The reliability of the mechanical material sliding of the compressor can be improved by limiting the surface.
第1の発明は、前記クランクシャフトが球状黒鉛鋳鉄であり、基地を構成するフェライトおよびパーライトの比率が、前記クランクシャフトとこれを支持する軸受との耐摩耗性を確保するため、フェライトの構成比率を50%以下とすることにより、メカ摺動の信頼性を確保するものである。球状黒鉛鋳鉄製クランクシャフトの摺動性および耐摩耗性は、一般に基地中のフェライトが低く、すなわちパーライト比率が高くなるほど優れているが、硬度も比例して高くなり加工性が低下するため、量産使用では基地組織と加工性のバランスを取ることが必要となる。 In the first invention, the crankshaft is spheroidal graphite cast iron, and the ratio of ferrite and pearlite constituting the base ensures the wear resistance between the crankshaft and the bearing supporting the crankshaft. By setting the ratio to 50% or less, the reliability of mechanical sliding is ensured. The slidability and wear resistance of crankshafts made of spheroidal graphite cast iron are generally better as the ferrite in the base is lower, that is, the higher the pearlite ratio, the higher the hardness proportionally and the lower the workability. Use requires a balance between base organization and processability.
第2の発明は、球状黒鉛鋳鉄製クランクシャフトの摺動信頼性を高めるために高周波焼入れを施すものであるが、これにより球状黒鉛鋳鉄の基地はマルテンサイト化し耐摺動性を向上させるものである。クランクシャフトの高周波焼入れ部位は、相手軸受の上端部の最も厳しい摺動となる箇所に限定するものである。本処理を行ったクランクシャフトは、特に負荷の高い、シャフト偏芯量の大きい、電動機の回転子の積厚(高い)機種に最適な処理方法となる。 In the second invention, induction hardening is performed to improve the sliding reliability of the spheroidal graphite cast iron crankshaft. As a result, the base of the spheroidal graphite cast iron becomes martensite and improves the sliding resistance. is there. The induction hardening part of the crankshaft is limited to the part where the uppermost end of the mating bearing is the most severely sliding. The crankshaft subjected to this processing is an optimal processing method for models with particularly high loads, large shaft eccentricity, and motor rotor thickness (high).
第3の発明は、上記第2の発明と同様に表面改質硬化をするため、球状黒鉛鋳鉄製クランクシャフトに鋼球によるショットピーニング処理を施し、鋼球の照射されたクランクシャフトの表面層をマルテンサイト化させるものであり、上記第2の発明と同様の効果をもたらし、軸受との最も苛酷な摺動部位の耐焼付き性、耐摺動性の向上を図るものである。 In the third aspect of the invention, in order to carry out surface modification hardening in the same manner as in the second aspect of the invention, shot peening treatment with a steel ball is performed on a spheroidal graphite cast iron crankshaft, and the surface layer of the crankshaft irradiated with the steel ball is formed. It is martensitic and brings about the same effect as the second aspect of the invention, and aims to improve seizure resistance and sliding resistance of the most severe sliding portion with the bearing.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態における冷媒圧縮機の機構部の縦断面図、図2はその圧縮機構の要部を示す横断面図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a mechanism part of a refrigerant compressor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a transverse sectional view showing a main part of the compression mechanism.
図において1は密閉容器であり、電動機部2と圧縮機構部3が配置されている。電動機部2は回転子2aと固定子2bから構成され、回転子2aには主軸受9と副軸受10により回転自在に支持されたクランクシャフト8が圧入等の方法により固定されている。圧縮機部3は吸入孔5および径方向のシリンダ溝23を有するシリンダ20と、外周面をシリンダ20の内周面に摺動しながら偏芯回転するローラ7と、ローラ7の内周面に摺動自在に挿入されたシャフト8の偏芯部と、シリンダ溝23に往復摺動自在に収納されてスプリング24による押圧力と背圧(吐出圧)により先端部がローラ7に押し付けられてシリンダ内部空間を吸入室25と圧縮室26に分割するベーン21と、シリンダ両端面を密閉する主軸受9および副軸受10とから構成されている。
In the figure,
次に、本構成によるロータリ圧縮機の動作を説明する。電動機部2に外部から通電することにより回転子が回転してシャフト8が回転駆動される。シャフト8が回転すると偏芯部に摺動自在に取り付けられたローラ7がシリンダ内周面に摺接しながら遊星運動(図2で反時計方向回転)を行う。その結果、HFCなどの冷媒ガスが吸入管4から吸入孔5を介して吸入室25に吸い込まれ、同時に圧縮室26で圧力を上げられた冷媒ガスが吐出切り欠き22から吐出孔6を通して密閉容器1内に吐出される。
Next, the operation of the rotary compressor according to this configuration will be described. When the
なお、図1では見やすくするために吐出孔6の位置を吸入孔から離れた位置に描いたが、実際には図2に示すようにベーン21を挟んで吸入孔5の近くに配置されている。この時、吸入室25と圧縮室26とを仕切るベーン21はスプリング24とベーン背部にかかる圧力によりローラ7の外周面に押し付けられており、先端部がローラ7の外周面と、側面部がシリンダ溝23の内壁面と摺動することになる。ベーン21とローラ7およびシリンダ溝23の潤滑は定常運転状態では密閉容器底部に貯留されている冷凍機油12を使って行われるが、始動時には摺動部に十分な冷凍機油が存在しておらず、吸入された冷媒ガスに僅かながら含まれている冷凍機油12(冷凍機油は僅かではあるが冷媒ガスと共に圧縮機から吐出され、冷凍サイクルを循環した後、再び吸入管4から圧縮機に戻ってくる)が使われることになる。
In FIG. 1, the position of the
クランクシャフト8は、一般に低合金鋳鉄あるいは球状黒鉛鋳鉄が使用されているが、前述のように、密閉型ロータリ圧縮機の始動時における摺動条件は潤滑油が十分に供給されない厳しいものであり、特にクランクシャフト8と主軸受9および副軸受10の間は回転運動となるため油膜が形成されにくいため更に厳しい摺動条件であるということがいえる。また、近年環境対策のために採用されているHFC冷媒はそれ自身に潤滑性が乏しいので、HFC冷媒を使用したロータリ圧縮機の摺動条件は特に厳しいものであるといえる。
As for the
図3は本発明の球状黒鉛鋳鉄製クランクシャフト8の組織の一例である。球状の黒鉛27が晶出し、基地にはパーライト28およびフェライト29が析出しており、本発明での組織はフェライト29の基地全体に占める面積の割合が50%を超えないものとなっている。
FIG. 3 shows an example of the structure of the spheroidal graphite
一般にフェライト29は軟質であり、パーライト28に比較し耐磨耗性、耐摺動性では劣るが、適切な表面処理(燐酸マンガンおよび二硫化モリブデン)をほどこすことにより、通常の使用条件で問題なく運転できるものである。
In general,
図4は、球状黒鉛製クランクシャフト8の回転を支持する主軸受9との間で最も苛酷な摺動条件となる部位30にクランクシャフト8に部分的に高周波焼入れおよびショットピーニングによる表面改質および硬化させることにより、クランクシャフトと軸受の耐焼付き性、耐摺動性を向上させるものである。
FIG. 4 shows surface modification by partially induction hardening and shot peening of the
部位30がより苛酷な負荷を受け、厳しい摺動条件となる場合として、クランクシャフト8の偏心量が大きい場合、電動機の回転子2aの積厚が高い機種では、回転方向の振れ回りが大きくなり、部位30の摺動が最も厳しいものとなる。
When the
本発明のクランクシャフトは、通常の運転でも、また負荷の高い設計要素を持つ圧縮機もしくはHFC冷媒下の苛酷な運転状況でも、クランクシャフトおよび軸受間の摩耗が問題ないものが供給確保できるようになる。 The crankshaft of the present invention can ensure supply even in normal operation or in a severe operation situation under a compressor or HFC refrigerant with a heavy design element, with no problem of wear between the crankshaft and the bearing. Become.
1 密閉容器
2 電動機部
3 圧縮機部
4 吸入管
5 吸入孔
6 吐出孔
7 ローラ
8 シャフト
9 主軸受け
10 副軸受け
11 締め付けボルト
12 冷凍機油
20 シリンダ
21 ベーン
22 吐出切欠き
23 シリンダ溝
24 スプリング
25 吸入室
26 圧縮室
27 球状黒鉛
28 パーライト相
29 フェライト相
30 表面硬化改質部位
DESCRIPTION OF
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007126284A JP2008280934A (en) | 2007-05-11 | 2007-05-11 | Refrigerant compressor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007126284A JP2008280934A (en) | 2007-05-11 | 2007-05-11 | Refrigerant compressor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2008280934A true JP2008280934A (en) | 2008-11-20 |
Family
ID=40141965
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2007126284A Pending JP2008280934A (en) | 2007-05-11 | 2007-05-11 | Refrigerant compressor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2008280934A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012247029A (en) * | 2011-05-30 | 2012-12-13 | Toyota Motor Corp | Crankshaft, and method of modifying surface thereof |
| CN105464980A (en) * | 2014-08-28 | 2016-04-06 | 上海日立电器有限公司 | Compressor and manufacturing method thereof |
-
2007
- 2007-05-11 JP JP2007126284A patent/JP2008280934A/en active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2012247029A (en) * | 2011-05-30 | 2012-12-13 | Toyota Motor Corp | Crankshaft, and method of modifying surface thereof |
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