具有氢氟烯烃制冷剂气体和高速工具钢叶片的旋转叶片式压缩机专利检索- 关于除非变容式机器或发动机以外的机器发动机或者泵的材料材料性能或者材料特性的引得表专利检索查询-专利查询网

具有氢氟烯烃制冷剂气体和高速工具钢叶片的旋转叶片式压缩机
申请号	CN201080035178.X	申请日	2010-08-18	公开(公告)号	CN102472282A	公开(公告)日	2012-05-23
申请人	松下电器产业株式会社;			发明人	中野雅夫; 饭田登; 苅野健;
摘要	与常规的HFC基制冷剂相比，主要含有含碳 -碳双键的氢氟烯烃的A2制冷剂具有抑制磨料磨损的功能，因为氢氟烯烃即使在与水和氧的反应中产生氟化氢，也从氟化氢产生氟化铁，特别是在滑动力剧烈的叶片和活塞的表面。通过使用含有作为基本组分的氢氟烯烃的制冷剂作为工作制冷剂，和可与制冷剂溶混的冷冻机油3，以及由高速工具钢制成并被烧结和淬火的叶片10，因为在滑动力剧烈的叶片尖端区域10a和活塞9的外周面的区域内，由制冷剂的分解产生的氟化氢转化为氟化铁，所以能够降低磨料磨损。而且通过淬火和烧结叶片10，还能够获得含有分散在细微的马氏体基体中的W、Mo、Cr和V的碳化物的硬化组织，并且更加节约成本地生产旋转式压缩机。
权利要求	1.一种旋转式压缩机，包括：制冷剂，其含有作为基本组分的含碳-碳双键的氢氟烯烃，并用作工作制冷剂；冷冻机油，其可与所述制冷剂溶混；以及压缩机构部，其在气缸内具有活塞和叶片，所述叶片由高速工具钢制成且被氮化，或者由烧结合金钢制成且被烧结和淬火。 2.一种旋转式压缩机，包括：制冷剂，其含有作为基本组分的含碳-碳双键的氢氟烯烃，并用作工作制冷剂；冷冻机油，其可与所述制冷剂溶混；电机，其放置在密闭容器内；压缩机构部，其具有由所述电机驱动的轴，所述压缩机构部在气缸的两面具有轴承；活塞，其安装在所述气缸内由所述轴偏心旋转；叶片，其将所述气缸分隔成吸入室和压缩室，并且其尖端按压至所述活塞的外周面，所述叶片由高速工具钢制成并被氮化，或者由烧结合金钢制成并被烧结和淬火。 3.根据权利要求1或2所述的旋转式压缩机，其中所述烧结合金钢是高速工具钢。 4.根据权利要求1至3中的任一项所述的旋转式压缩机，其中所述冷冻机油是聚乙烯醚、多元醇酯或聚亚烷基二醇。 5.根据权利要求1至4中的任一项所述的旋转式压缩机，其中所述冷冻机油不含极压添加剂。
说明书全文	具有氢氟烯烃制冷剂气体和高速工具钢叶片的旋转叶片式压缩机技术领域 [0001] 本发明涉及确保旋转式压缩机的可靠性，该压缩机使用主要含有不含氯原子的、具有低全球变暖潜势的含碳-碳双键的氢氟烯烃的制冷剂作为工作制冷剂，用于例如室内空调器、冰箱和其他空调装置的制冷循环中。背景技术 [0002] 具有零臭氧消耗潜势的HFC(氢氟烃)系统被逐渐用作常规制冷装置的工作制冷剂，但另一方面，因为HFC基制冷剂具有非常高的全球变暖潜势，所以近来HFC基制冷剂也引发了问题。因此，正在研究使用主要包含不含氯原子的、具有低全球变暖潜势的含碳-碳双键的氢氟烯烃的制冷剂的制冷装置。为了提高可靠性，对在采用常规HFC基制冷剂的这种旋转式压缩机中使用的叶片和活塞进行了各种研究(例如，参见专利文献1)。 [0003] 图3是示出在专利文献1中所述的使用常规HFC(氢氟烃)基制冷剂的旋转式压缩机的横截面图。在该结构中，沿气缸41的内表面插入的活塞43随轴42的旋转一起旋转，在由叶片44隔开的吸入室45和压缩室46中分别吸入和压缩制冷剂气体。在上述机械结构中受到磨损而严重损坏的旋转式压缩机的区域是叶片44的尖端与活塞43的外周面相互接触的区域，并且是其中在因为排出压力与吸入压力之间的压差引起的来自叶片44背面的强大作用力下，叶片44的尖端压在活塞43的外周面上的边界磨损区域。 [0004] 因此，叶片经受氮化处理或其表面经受CrN或TiN离子镀，以提高耐磨性和可靠性。 [0005] 引用列表 [0006] 专利文献1：日本特开平11-236890号公报发明内容 [0007] 技术问题 [0008] 然而，当考虑采用主要含有不含氯原子的、具有低全球变暖潜势的含碳-碳双键的氢氟烯烃的制冷剂作为工作制冷剂的制冷装置用的旋转式压缩机时，存在这样的问题，即当上述制冷剂与水和氧反应时产生氟化氢，其导致滑动件的磨料磨损加速，尤其是暴露于特别剧烈的滑动力之下的叶片和活塞，并且还导致冷冻机油的劣化，因此导致可靠性恶化。另外，因为常规叶片通过氮化或离子镀进行处理，所以非常昂贵。 [0009] 为了解决常规技术中的问题而做出的本发明目的在于，通过氮化由高速工具钢制成的叶片或者烧结并淬火由烧结合金钢制成的叶片，在铁组分保持露出表面的状态下提高叶片的耐磨性，来降低生产成本并确保压缩机长时间的可靠性。 [0010] 解决问题的方案 [0011] 实现上述目的的根据本发明的旋转式压缩机的特征在于：使用含有作为基本组分的含碳-碳双键的氢氟烯烃的制冷剂作为工作制冷剂；使用可与制冷剂溶混的冷冻机油；其压缩机构部在气缸内具有活塞和叶片；并且叶片由高速工具钢制成且被氮化，或者叶片由烧结合金钢制成且被烧结并淬火，而且因为在叶片尖端与活塞外周面之间的滑动力剧烈的区域内，通过制冷剂的分解产生的氟化氢转化为氟化铁，所以能够在旋转式压缩机中抑制磨料磨损。而且通过烧结和淬火叶片还能够获得含有分散在细微的马氏体基体中的W、Mo、Cr和V的碳化物的硬化组织，因此降低生产成本。 [0012] 发明的有益效果 [0013] 在本发明中，因为旋转式压缩机的叶片由高速工具钢制成并氮化，或者由烧结合金钢制成并烧结和淬火，所以由于在主要含有不含氯原子的、具有低全球变暖潜势的含碳-碳双键的氢氟烯烃的制冷剂与水和氧的反应中产生的氟化氢转化为氟化铁，因此能够防止由氟化氢引起的磨料磨损，并因此提供了在长时间内可靠性更高的廉价的压缩机。附图说明 [0014] 图1是示出本发明的实施例1中的旋转式压缩机中的压缩机构部的纵截面图。 [0015] 图2是示出本发明的实施例1中的旋转式压缩机中的压缩机构部的横截面图。 [0016] 图3是示出常规的旋转式压缩机中的压缩机构部的横截面图。具体实施方式 [0017] 本发明的第一方面涉及一种旋转式压缩机，包括：含有作为基本组分的含碳-碳双键的氢氟烯烃且用作工作制冷剂的制冷剂；可与制冷剂溶混的冷冻机油；以及在气缸内具有活塞和叶片的压缩机构部，其中叶片由高速工具钢制成且被氮化或者由烧结合金钢制成且被烧结并淬火，并且因为在叶片尖端与活塞外周面之间的滑动力剧烈的区域内，通过制冷剂的分解产生的氟化氢转化为氟化铁，所以能够在旋转式压缩机中抑制磨料磨损。而且通过烧结和淬火由烧结合金钢制成的叶片，还能够获得含有分散在细微的马氏体基体中的W、Mo、Cr和V的碳化物的硬化组织，因此降低生产成本。 [0018] 本发明的第二方面涉及一种旋转式压缩机，包括：含有作为基本组分的含碳-碳双键的氢氟烯烃且用作工作制冷剂的制冷剂；可与制冷剂溶混的冷冻机油；放置在密闭容器内的电机；具有由电机驱动的轴的压缩机构部，压缩机构部在气缸的两面具有轴承；安装在气缸内的由轴偏心旋转的活塞；以及叶片，其将气缸分隔成吸入室和压缩室，并且其尖端按压至活塞的外周面，其中叶片由高速工具钢制成且被氮化或者由烧结合金钢制成且被烧结并淬火，并且因为在叶片尖端与活塞外周面之间的滑动力剧烈的区域内，通过制冷剂的分解产生的氟化氢转化为氟化铁，所以能够在旋转式压缩机中抑制磨料磨损。 [0019] 本发明的第三方面涉及本发明的第一或第二方面，其中烧结合金钢为高速工具钢，因此能够使叶片在耐磨性上优于其他烧结合金钢。 [0020] 本发明的第四方面涉及本发明的第一至第三方面中的任一方面，其中冷冻机油为聚乙烯醚、多元醇酯或聚亚烷基二醇，并且因为能够使用可与制冷剂溶混的冷冻机油，所以能够确保旋转式压缩机的可靠性。 [0021] 本发明的第五方面涉及本发明的第一至第四方面中的任一方面，其中冷冻机油不含极压添加剂。因此，能够防止通过包含在冷冻机油中的极压添加剂的作用使制冷剂的分解加速。 [0022] 以下，将参照附图说明本发明的优选实施例，但是应当理解的是本发明不受这些实施例的限制。 [0023] 实施例1 [0024] 图1是示出本发明的实施例1中的旋转式压缩机的纵截面图。如图1中所示，电机2的定子2a固定于密闭容器1的上部区域，并且具有由转子2b驱动的轴4的压缩机构部5固定于密闭容器1的下部区域。例如，使用螺栓将主轴承7固定至压缩机构部5的气缸6的顶面，并将副轴承8固定至气缸6的底面。在气缸6中，活塞9放置在轴4的偏心区域4a中，以便轴进行偏心旋转。 [0025] 另外，储存在密闭容器1的底部区域中的是可与含有含碳-碳双键的氢氟烯烃(例如，HFO1234yf)作为基本组分的制冷剂(以下，称为制冷剂R)溶混的不含极压添加剂的聚乙烯醚、多元醇酯或聚亚烷基二醇的冷冻机油3。 [0026] 图2是示出根据本发明的旋转式压缩机中的压缩机构部5的横截面图。如图2中所示，叶片10插入气缸6的叶片槽6a中，并且叶片弹簧11放置在叶片10的背面10b，使得叶片10的尖端区域10a被推压成与活塞9的外周面接触。叶片10的材料由SKH高速工具钢制成并被氮化，或者由例如高速工具钢的烧结合金钢制成并被烧结和淬火。 [0027] 以下将说明具有以上结构的旋转式压缩机的操作和作用。首先，通过形成于气缸6中的吸入口12，将制冷剂R的制冷剂气体吸入至吸入室13中。在压缩室14中的制冷剂气体通过活塞9的左向旋转(箭头方向)被压缩，并通过排出切口15从排出口(图中未示出)排出至密闭容器1内。排出至密闭容器1中的压缩制冷剂气体与容器中存在的冷冻机油雾一起，通过电机2周围的空间被运送，并通过位于密闭容器1顶部的排出管16排出。 [0028] 因为施加以来自叶片弹簧11的压力和高排出压力，所以通过与气缸内压力的压差对叶片10的背面10b施加相当大的力，因此叶片10的尖端区域10a与活塞9的外周面在边界摩擦状态下相互接触，并处于高温的恶劣环境下。因此，其中的制冷剂R被分解而产生氟化氢等。 [0029] 根据本发明，为了确保放置于这样的恶劣环境下的叶片10和活塞9的可靠性，叶片10的材料由SKH高速工具钢制成并被氮化或者由烧结合金钢制成并被淬火，其铁组分在露出表面的状态下与制冷剂R的分解所产生的氟化氢反应，从而在叶片尖端区域10a的表面和活塞9的外周面形成氟化铁。因此能够减少滑动阻力和磨料磨损，并确保例如叶片10的滑动部件的可靠性。另外，烧结叶片的烧结和淬火处理提供了含有分散在细微的马氏体基体中的W、Mo、Cr和V的碳化物的硬化组织，并降低了生产成本。 [0030] 因为冷冻机油不含极压添加剂，所以还能够抑制制冷剂本身的分解。因为聚乙烯醚、多元醇酯或聚亚烷基二醇的可与制冷剂R混溶的冷冻机油被用作冷冻机油，所以在制冷循环中散布和循环的冷冻机油能够被回收至旋转式压缩机中，因此确保旋转式压缩机的高可靠性。 [0031] 尽管在本实施例1中高速工具钢(SKH)被用作叶片10的烧结材料，然而如合金工具钢(SKD)和不锈钢(SUS)的其他烧结合金钢可被用于更加节约成本的生产。众所周知，烧结合金钢的烧结和淬火处理以及附加退火处理导致韧性的进一步提高。 [0032] 已说明了滚动活塞型旋转式压缩机的滑动件，即叶片10和活塞9，但是本发明也类似地适用于例如滑片式压缩机的其他旋转式压缩机、涡旋式压缩机的涡卷，以及例如轴和轴承的其他滑动件，以便减小使用制冷剂R时的滑动阻力并提高可靠性和成本效益。 [0033] 尽管在本实施例1中在密闭容器中安装电机作为压缩机构部的驱动机构，然而驱动机构的实施例不限于此，并且电机可安装于密闭容器外部或者引擎可被用于操作。 [0034] 工业适用性 [0035] 如上所述，根据本发明的压缩机即使在使用含有含碳-碳双键的氢氟烯烃作为基本组分的制冷剂时，也能够确保压缩机的可靠性，根据本发明的压缩机能够用于例如热水器用压缩机、车辆空调用压缩机、冷冻冰箱用压缩机、除湿器用压缩机等应用中。

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