JP2009228558A - Refrigerant compressor - Google Patents
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Abstract
【課題】HFC、HCFC冷媒などの摺動条件が厳しい冷媒を使用した場合においても、十分な耐摩耗性を有する信頼性の高い圧縮機を提供する。
【解決手段】本発明は、シリンダの基地組織の強化を狙うため、従来合金の入っていない共晶黒鉛鋳鉄に、基地中に炭化物を析出させるべく、合金添加をした鋳鉄を提供するものであり、基地強化されたシリンダ材は、より硬度が高くなった各種ベーン材との摺動摩耗に対して満足すべき摺動特性を確保するものである。
【選択図】図1Provided is a highly reliable compressor having sufficient wear resistance even when a refrigerant having severe sliding conditions such as HFC or HCFC refrigerant is used.
In order to strengthen the base structure of a cylinder, the present invention provides a cast iron in which an alloy is added to precipitate carbide in the base of a eutectic graphite cast iron that does not contain an alloy. The cylinder material strengthened at the base ensures satisfactory sliding characteristics against sliding wear with various vane materials having higher hardness.
[Selection] Figure 1
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冷媒圧縮機に関するものである。 The present invention relates to a refrigerant compressor used for commercial and household refrigeration air conditioning.
従来の冷媒圧縮機としては、シリンダは片状黒鉛鋳鉄あるいは合金添加のされていない共晶鋳鉄製であり、シリンダ溝内を往復摺動自在に挿入されるベーンは鉄系焼結、ハイス鋼、窒化鋼、鋼にセラミッククコーティング処理されたものであり(例えば、特許文献1参照)、冷媒圧縮機メカの信頼性向上、冷媒圧縮機自体の高性能化により高い負荷で運転されるため、冷媒圧縮機メカ部品の信頼性向上が不可避である。
しかし、近年はベーン、ローラ、シリンダの摺動条件が厳しくなり、またR22代替冷媒に変わる中で、より耐摩耗性のよい材料の組合せが要求されるようになってきた。従来のベーンに使用したSKHを含む特殊鋼、鉄系焼結材等の単独材料では耐摩耗性が不十分である。また従来のローラに使用した特殊鋳鉄、鉄系焼結等の単独材料でも耐摩耗性は十分なものとはいえない。さらに従来のシリンダに使用されている片状黒鉛鋳鉄あるいは共晶黒鉛鋳鉄でも耐摩耗性は不十分であった。 However, in recent years, sliding conditions for vanes, rollers, and cylinders have become stricter, and a combination of materials with better wear resistance has been required as the refrigerant has changed to R22 alternative refrigerant. A single material such as a special steel containing SKH or an iron-based sintered material used in a conventional vane has insufficient wear resistance. In addition, it cannot be said that the wear resistance is sufficient even with a single material such as special cast iron or iron-based sintered used in conventional rollers. Furthermore, even with flake graphite cast iron or eutectic graphite cast iron used in conventional cylinders, the wear resistance is insufficient.
しかしながら近年ベーン自身の材料は従来冷媒圧縮機より硬度が高くなってきているため、前記ベーンと溝部で往復摺動摩耗条件となる従来のシリンダ材では摩擦摩耗に対して信頼性の高いものとは言えなくなってきており、前記従来のシリンダの材料強化が必要となってきた。 However, since the material of the vane itself has become harder than the conventional refrigerant compressor in recent years, the conventional cylinder material that is in a reciprocating sliding wear condition between the vane and the groove is highly reliable against frictional wear. It has become impossible to say, and it has become necessary to reinforce the material of the conventional cylinder.
本発明は、シリンダの基地組織の強化を狙うため、従来合金の入っていない共晶黒鉛鋳鉄に、基地中に炭化物を析出させるべく、合金添加をした鋳鉄を提供するものであり、基地強化されたシリンダ材は、より硬度が高くなった各種ベーン材との摺動摩耗に対して満足すべき摺動特性を確保するものである。 In order to strengthen the base structure of the cylinder, the present invention provides cast iron to which eutectic graphite cast iron that does not contain a conventional alloy is added with an alloy to precipitate carbide in the base. The cylinder material ensures satisfactory sliding characteristics against sliding wear with various vane materials having higher hardness.
本発明のシリンダは、冷媒圧縮機において大きな工程容積を有し、シャフトの偏芯が大きく、ベーンおよびシリンダの摺動負荷が高い場合に、基地強化した本発明のシリンダは、従来品よりも高い摺動摩耗に対する信頼性を向上させるものである。 The cylinder of the present invention has a large process volume in the refrigerant compressor, the shaft has a large eccentricity, and the vane and the cylinder have a high sliding load, the base reinforced cylinder of the present invention is higher than the conventional product. This improves the reliability against sliding wear.
請求項1に記載した発明は、シリンダにNi0.1〜0.4%、Cr0.4〜1.0%、Mo0.1〜0.4%の合金元素を添加した共晶黒鉛鋳鉄で、基地中のCrあるいはMo炭化物を析出させ基地強化を向上させたものである。Niは単独では炭化物は生成しないが、CrあるいはMo等と組み合わせることにより、耐摩耗性を向上させるものである。 The invention described in claim 1 is a eutectic graphite cast iron in which an alloy element of Ni 0.1 to 0.4%, Cr 0.4 to 1.0%, and Mo 0.1 to 0.4% is added to a cylinder. The base strengthening is improved by precipitating Cr or Mo carbide. Ni alone does not produce carbides, but improves wear resistance when combined with Cr or Mo.
請求項2に記載した発明は、上記請求項1の発明に対し、Moを添加せずに、Cr0.4〜1.0%、Ni0.1〜0.40%添加した共晶黒鉛鋳鉄で、基地中にCr炭化物を析出させ基地強化を向上させたものである。 The invention described in claim 2 is a eutectic graphite cast iron in which Cr is added in an amount of 0.4 to 1.0% and Ni is added in an amount of 0.1 to 0.40% without adding Mo to the invention of claim 1 above. The base strengthening is improved by depositing Cr carbide in the base.
請求項3に記載した発明は、上記請求項2の発明に対し、Niによる効果の代用として、Cu0.5〜1.0%添加し、基地中のパーライト基地の強化を図り、炭化物生成元素としてCr0.2〜1.0%添加した共晶黒鉛鋳鉄で、上記請求項1あるいは2と同様の効果を達成するものである。 The invention described in claim 3 adds 0.5 to 1.0% of Cu as a substitute for the effect of Ni to the invention of claim 2 above, strengthens the pearlite base in the base, and as a carbide generating element The eutectic graphite cast iron added with 0.2 to 1.0% of Cr achieves the same effect as the first or second aspect.
請求項4に記載した発明は、上記請求項1から3に使用される共晶黒鉛鋳鉄製シリンダ材の基地中のパーライトを10%以上のものとするものである。 The invention described in claim 4 is such that the pearlite in the base of the eutectic graphite cast iron cylinder material used in claims 1 to 3 is 10% or more.
請求項5に記載した発明は、上記請求項1から3に使用される基地を強化したシリンダとの組み合わせで使用されるベーンで、Crを含有した鋼材、あるいは前記鋼材に窒化処理を施した材料、あるいはCrを含有した焼結材料からなるものである。 The invention described in claim 5 is a vane used in combination with a cylinder reinforced with a base used in claims 1 to 3 above, a steel material containing Cr, or a material obtained by nitriding the steel material Or a sintered material containing Cr.
請求項6、7に記載した発明は、冷媒がHFCで冷凍機油がエステルあるいはエーテル油を使用した冷媒圧縮機、ならびに冷媒がHCFCで冷凍機油が鉱油を使用した信頼性の高い冷媒圧縮機としたものである。 The inventions described in claims 6 and 7 are a refrigerant compressor in which the refrigerant is HFC and the refrigerating machine oil is ester or ether oil, and a highly reliable refrigerant compressor in which the refrigerant is HCFC and the refrigerating machine oil is mineral oil. Is.
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)
従来の冷媒圧縮機として代表的な例はロータリ冷媒圧縮機であり、これを図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はその冷媒圧縮機構の要部を示す横断面図である。
(Embodiment 1)
A typical example of a conventional refrigerant compressor is a rotary refrigerant compressor. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a mechanism portion of a refrigerant compressor according to an embodiment of the present invention, and FIG. It is a cross-sectional view which shows a principal part.
図1および図2において1は密閉容器であり、電動機部2と冷媒圧縮機構部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シャフト8が圧入等の方法により固定されている。冷媒圧縮機部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 FIG. 1 and FIG. 2, 1 is a sealed container, and an electric motor unit 2 and a refrigerant compression mechanism unit 3 are arranged. The electric motor unit 2 includes a rotor 2a and a stator 2b, and a shaft 8 rotatably supported by a main bearing 9 and a sub bearing 10 is fixed to the rotor 2a by a method such as press fitting. The refrigerant compressor unit 3 includes a cylinder 20 having a suction hole 5 and a radial cylinder groove 23, a roller 7 that rotates eccentrically while sliding the outer peripheral surface on the inner peripheral surface of the cylinder 20, and the inner peripheral surface of the roller 7. The shaft 8 is slidably inserted into the shaft 8 and is reciprocally slidably accommodated in the cylinder groove 23, and the tip is pressed against the roller 7 by the pressing force and back pressure (discharge pressure) by the spring 24. A vane 21 that divides a cylinder internal space into a suction chamber 25 and a compression chamber 26, and a main bearing 9 and a sub-bearing 10 that seal both ends of the cylinder are configured.
次に、本構成によるロータリ冷媒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 refrigerant compressor according to this configuration will be described. When the motor unit 2 is energized from the outside, the rotor rotates and the shaft 8 is rotationally driven. When the shaft 8 rotates, the roller 7 slidably attached to the eccentric portion performs a planetary motion (counterclockwise rotation in FIG. 2) while slidingly contacting the cylinder inner peripheral surface. As a result, refrigerant gas such as HFC is sucked into the suction chamber 25 from the suction pipe 4 through the suction hole 5, and at the same time, the refrigerant gas whose pressure is increased in the compression chamber 26 passes through the discharge hole 6 through the discharge hole 6 and is sealed. 1 is discharged.
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潤滑油12を使って行われるが、始動時には摺動部に十分な潤滑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潤滑油12(潤滑油は僅かではあるが冷媒ガスと共に冷媒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から冷媒圧縮機に戻ってくる)が使われることになる。 At this time, the vane 21 that divides the suction chamber 25 and the compression chamber 26 is pressed against the outer peripheral surface of the roller 7 by the pressure applied to the spring 24 and the back of the vane, and the tip portion is the outer peripheral surface of the roller 7 and the side portion is the cylinder. It will slide with the inner wall surface of the groove 23. Lubrication of the vane 21, the roller 7, and the cylinder groove 23 is performed using the lubricating oil 12 stored in the bottom of the sealed container in a steady operation state, but there is not enough lubricating oil in the sliding portion at the time of starting. The lubricating oil 12 slightly contained in the sucked refrigerant gas (the lubricating oil is slightly discharged together with the refrigerant gas from the refrigerant compressor, circulates through the refrigeration cycle, and then returns to the refrigerant compressor from the suction pipe 4. Come back) will be used.
ベーン21は、近年ハイス系焼結品あるいは高速度鋼材あるいは高速度鋼に窒化処理した材料が使用されているが、前述のように、密閉型ロータリ冷媒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、特にベーンとシリンダ溝の間は往復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。したがってシリンダ20も従来の合金を含まない片状黒鉛鋳鉄あるいは共晶黒鉛鋳鉄材では耐摩耗性が不十分である。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冷媒圧縮機の摺動条件は特に厳しいものであるといえる。 The vane 21 has recently been used as a high-speed sintered product, high-speed steel, or a material obtained by nitriding high-speed steel. As described above, the sliding condition at the start of the hermetic rotary refrigerant compressor is lubrication. It can be said that the sliding conditions are more severe because the oil film is difficult to be formed because reciprocating motion is caused between the vane and the cylinder groove. Accordingly, the wear resistance of the flake graphite cast iron or eutectic graphite cast iron material that does not include a conventional alloy is insufficient. Moreover, since the HFC refrigerants employed for environmental measures in recent years have poor lubricity, it can be said that the sliding conditions of the rotary refrigerant compressor using the HFC refrigerant are particularly severe.
従来発明のおいては、図3のシリンダの金属組織に示すように、基地はパーライト/フェライトの混合組織であるが、本発明のシリンダの金属組織では、パーライト/フェライトの基地中に炭化物を析出させたもので、基地が強化され、マクロ硬度の上昇も達成されるものであり、近年硬度を向上させたベーン材料との摺動でも耐摩耗性が十分確保されるようになった。 In the conventional invention, as shown in the metal structure of the cylinder in FIG. 3, the matrix is a mixed structure of pearlite / ferrite, but in the metal structure of the cylinder of the present invention, carbide is precipitated in the matrix of pearlite / ferrite. As a result, the base is strengthened and the macro hardness is increased. In recent years, sufficient wear resistance has been ensured even when sliding with a vane material having improved hardness.
本発明のシリンダは、HFC冷媒条件下での過酷な運転状況でも、ベーンおよびシリンダ溝間の摩耗が問題ないもの供給できるようになり、添加される合金も低合金の範囲であり、コストも殆ど変化ないことから、より信頼性の高い冷媒圧縮機材料として供されるものである。 The cylinder according to the present invention can supply the vane and the cylinder groove with no problem even under severe operating conditions under HFC refrigerant conditions. Since it does not change, it is provided as a more reliable refrigerant compressor material.
1 密閉容器
2 電動機部
3 冷媒圧縮機部
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 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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Airtight container 2 Electric motor part 3 Refrigerant compressor part 4 Suction pipe 5 Suction hole 6 Discharge hole 7 Roller 8 Shaft 9 Main bearing 10 Sub bearing 11 Refrigerating machine oil 20 Cylinder 21 Vane 22 Discharge notch
23 Cylinder groove 24 Spring 25 Suction chamber 26 Compression chamber
Claims (7)
Priority Applications (1)
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Family Applications (1)
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