旋转压缩机 【技术领域】
本发明涉及业务用和家庭用的冷冻空调中使用的旋转压缩机。
背景技术
旋转压缩机，辊在汽缸内偏心旋转，叶片插入叶片槽内，并且保持为自由滑动，叶片的前端部与辊的外周面滑动接触。这里，叶片槽形成在汽缸内半径方向。
图3为现有的旋转压缩机的纵截面图，图4为同一旋转压缩机的压缩机构的横截面图。该旋转压缩机具备汽缸110、辊112、叶片114。在此，辊112通过曲轴108在汽缸110内偏心旋转。叶片114与辊112滑动接触。贯通槽119形成在汽缸110的半径方向。此外，叶片114能够出没地插入贯通槽119。
目前，叶片114使用高速钢(high-speed steel：SKH51)或高速钢经过氮化处理得到的物质，或由高速钢(高速钢)成分的粉末构成的烧结部件。汽缸110使用砂型铸造(sand mold casting)的片状石墨铸铁(flake graphite cast iron)、或者模具或砂型铸造制成的共晶石墨铸铁(eutectic graphite cast iron)。此外，辊112使用砂型铸造制成的合金铸铁(alloy cast iron)(例如，参照日本公开专利特开平11-013666号公报)。
近年来，在冷冻空调中使用的压缩机，在比其使用环境更加严峻的条件下使用。此外，制冷剂也因为臭氧层的破坏等的环境问题，从使用现有含有卤素的物质改用为分子内不含卤素的物质。因此，旋转压缩机的机械的滑动条件变得更加严酷，希望机械材料的耐磨损性的提高。
【发明内容】
这样，近年来，对叶片、辊、汽缸的滑动条件要求更加严格，此外，制冷剂也从HCFC(Hydrochlorofluolocarbons)转变为HFC(Hydrofluorocarbons)代替制冷剂，要求更加耐磨损性的材料组合。现有的叶片中使用的包含SKH的特殊钢、铁类烧结材料等的单独材料耐磨损性不充分。
此外，现有的辊使用的特殊铸铁(special cast iron)、铁类烧结(sintered iron)等的单独材料也不能说耐磨损性很充分。再者，现有的汽缸使用的片状石墨铸铁、或者共晶石墨铸铁的耐磨损性也不充分。因此，旋转压缩机在更加严酷的运转条件下，需要开发具有充分的耐磨损性的叶片、辊、汽缸材料。
在此，本发明的旋转压缩机，具备汽缸；通过曲轴在汽缸内偏心旋转的辊；和叶片，该叶片能够出没地插入形成于汽缸的半径方向的汽缸槽、并且与辊滑动接触，其中，叶片的材料为高速钢(SKH51)或合金工具钢(alloy tool steel：SKD61)，叶片的表面经过气体氮化或浸硫氮化处理(sulphur nitriding treatment)，辊的材料为在普通铸铁(gray cast iron)中加入铬(Cr)0.07～0.20％、钼(Mo)0.20～0.40％、铜(Cu)0.40～0.80％、硼(B)0.10％以下的连铸棒，实施淬火(quenching)、回火(tempering)处理，基体(matrix)形成马氏体，在基体中析出基于合金的碳化物，硬度为HRC(Rockwell Hardness)45以上55以下，汽缸的材料为添加有合金元素的片状石墨、或由模具铸造或砂型铸造铸造而成的共晶石墨铸铁，在基体中析出有碳化物。
这样的旋转压缩机，基体由比现有的未添加合金的部件耐磨损性高的部件构成，由此，即使叶片表面的硬度变高也能够确保辊的充分的耐磨损性。
【附图说明】
图1为本发明实施方式的旋转压缩机的纵截面图。
图2为同一旋转压缩机的压缩机构地横截面图。
图3为现有的旋转压缩机的纵截面图。
图4为同一旋转压缩机的压缩机构的横截面图。
【具体实施方式】
以下，参照附图说明本发明的实施方式。
(实施方式)
图1为本发明实施方式的旋转压缩机的纵截面图，图2为同一旋转压缩机的压缩机构的横截面图。旋转压缩机在密闭容器1内部配置有电动机部2和压缩机部3。电动机部2由转子2a和定子2b构成。转子2a通过曲轴8压入等的方法被固定。在此，曲轴8由主轴承9和副轴承11以能够自由旋转的方式支撑。在汽缸10内配置有辊12。辊12贯通与曲轴8的偏心部，进行行星运动(planetary movement)。
叶片14将汽缸10分割为吸入室16和压缩室17。在此，叶片14插入在汽缸10的半径方向形成的汽缸槽19。叶片14通过弹簧15和背压(喷出压)向辊12按压。汽缸10上开有吸入孔5，通过吸入管4与储压器(accumlator)(未图示)连接。
接着，对本发明实施方式的旋转压缩机的作用进行说明。曲轴8由电动机部2驱动。HFC等的制冷剂气体通过辊12的行星运动(图2中向左旋转)，从吸入管4经由吸入孔5，被吸入吸入室16。然后，制冷剂气体，在压缩室17中压力上升，经由喷出切口18，从喷出孔6向密闭容器1内喷出，从喷出管7向冷冻循环内循环。
此时，分割吸入室16和压缩室17的叶片14，通过弹簧15和向叶片14的背部施加的压力向辊12的外周面13按压。因此，叶片14的前端部与辊12的外周面13滑动，叶片14的侧面部与汽缸槽19的内壁面滑动。叶片14与辊12和汽缸槽19的润滑使用在稳定运转状态下积存于密闭容器1的底部的润滑油20进行。进入吸入管4的吸入气体含有制冷剂气体和润滑油20，一起在冷冻循环中循环。
但是，当起动时，滑动部不存在充分的润滑油，在这种水平的量下，形成与金属接触相近的边界润滑条件，特别是对于不期望滑动性的HFC制冷剂成为严格的滑动条件。
现有的叶片，使用高速钢(SKH51)或高速钢经过氮化处理形成的物质，或者由高速钢成分的粉末构成的烧结部件。特别是高速钢(SKH51)的表面处理的方法，使用气体氮化或浸硫氮化处理。在本发明的实施方式中，叶片14是对确保与SKH51的氮化处理同等的表面硬度的合金工具钢(SKD61)进行气体氮化处理或浸硫氮化处理而形成的。汽缸10为了与叶片14的被氮化的侧面滑动，添加Mo、Cr、Ni等的合金，在基体上析出碳化物来提高耐磨损性的砂型铸造制成的片状石墨铸铁、或由模具铸造制成的共晶石墨铸铁或FC250～FC300的片状石墨铸铁而形成。在此，FC250～FC300，是JIS G5501的灰铸铁(gray cast iron)的等级，意味着拉伸强度满足250MPa或300MPa以上的等级。
辊12除了使用添加了现有的合金的片状石墨铸铁之外，还使用添加了相同的合金通过连续铸造法(continuous casting)制造的共晶石墨铸铁而形成。在此，辊12与经过氮化处理的叶片14、或前端经过陶瓷涂层处理的叶片14在外周滑动接触。辊12经由淬火、回火，确保HRC硬度为45～55。
这样，本发明的实施方式的旋转压缩机具备：汽缸10；通过曲轴8在汽缸10内偏心旋转的辊12；和在汽缸10的半径方向形成的能够出没地插入汽缸槽19的与辊12滑动接触的叶片14。
叶片14，其材料为高速钢(SKH51)或合金工具钢(SKD61)，将叶片14的表面气体氮化或浸硫氮化处理。
辊12的材料为在普通铸铁中添加铬(Cr)0.07～0.20％、钼(Mo)0.20～0.40％、铜(Cu)0.40～0.80％、硼(B)0.10％以下的连铸棒。然后，实施淬火、回火处理，使基体成为马氏体，在基体中析出基于合金的碳化物，形成硬度HRC在45以上55以下的辊12。
汽缸10的材料为添加有合金元素的片状石墨、或者模具铸造或砂型铸造铸造而成的共晶石墨铸铁，在基体中析出碳化物。
现有的叶片，单独由高速钢(SKH51)或高速钢类烧结品构成，相对于辊和汽缸的耐磨损性不充分。但是本发明实施方式的旋转压缩机，即使叶片14表面的硬度变高，也能够确保辊12的充分的耐磨损性。
此外，本发明实施方式的旋转压缩机，也可以在叶片14的前端部实施陶瓷涂层。现有的叶片，为高速钢(SKH51)或高速钢类烧结品，通过淬火、回火提高硬度，与耐磨损性更高的辊材料之间的滑动，容易产生受到对象辊材料的攻击性而产生耐磨损性的问题。因此，在本发明中，通过如上述那样，能够提高与对辊12之间的叶片14的耐磨损性。
此外，本发明实施方式的旋转压缩机，汽缸10是，大部分基体为珠光体的片状石墨结晶析出而得到的相当FC250～FC300的砂型铸铁、或者添加有Ni0.1～0.4％、Cr0.4～1.0％、Mo0.1～0.4％的合金元素的MoNiCr铸铁、或者添加有Cr0.4～1.0％、Mo0.1～0.4％的合金元素的MoCr铸铁、或者添加有Cr0.2～1.0％、Cu0.5～1.0％的合金元素的Cr铸铁的片状石墨、或者由模具铸造或砂型铸造铸造而成的共晶石墨铸铁。
这样的汽缸10，是作为砂型铸铁(sand mold cast iron)的FC250～FC300的所谓的片状石墨结晶析出得到的物质，大部分基体由珠光体构成。因此，作为现有的铁素体基体的共晶石墨铸铁由更能确保耐磨损性的材料构成。此外，由氮化处理提高表面硬度的叶片14和汽缸10，相对于现有的片状石墨、或者共晶石墨制的铸铁，能够在基体中通过添加合金析出碳化物而实现基体强化。
此外，本发明实施方式的旋转压缩机，制冷剂使用HFC、冷冻机油使用酯油或醚油，此外，也可以制冷剂使用HCFC、冷冻机油使用矿物油。