로터리 압축기

로터리 압축기{ROTARY COMPRESSOR}

본 발명은, 냉동 공조 기기에 이용하는 로터리 압축기에 관한 것으로, 특히, 조성중에 탄소의 2중 결합을 갖는 할로겐화 탄화 수소, 조성중에 탄소의 2중 결합을 갖는 탄화 수소, 조성중에 탄소의 2중 결합을 갖는 할로겐화 탄화 수소 또는 조성중에 탄소의 2중 결합을 갖는 탄화 수소의 적어도 어느 것인가를 포함하는 혼합물의 어느 것인가의 냉매를 압축하는 로터리 압축기인 것이다.

카 에어컨의 분야에서는, 저 GWP(지구 온난화 계수) 냉매로서, 현재 상태에서는 HFO-1234yf(CF ₃ CF=CH ₂ )가 유력시되고 있다.

정치식(fixed type) 공기조화기에서는, HFC 냉매의 대체책이 보이지 않는 것이 현재 상태이지만, 탄소의 2중 결합을 갖는 탄화 수소나 HFC를 베이스로 하여 불연화한 것(예를 들면 2중 결합을 갖는 화합물이나 브롬이나 요오드나 산소 등을 조합시킨 것) 등이 제안되어 있다.

밀폐용기 내에, 염소와 불소를 포함하지 않는 탄화 수소계 화합물의 냉매를 압축하는 압축기 및 이 압축기를 구동하는 전동기와, 이 냉매와 상용성을 갖는 냉동기유를 수용하는 밀폐형 냉매 압축기에 있어서, 5wt% 이내의 내부 이형제를 함유하고, 또는 사출성형 또는 압출성형시의 성형틀에 이형제를 도포하여 제조된 직쇄형의 PPS 수지, 레졸형의 페놀 수지, 불소 수지(PTFE, ETFE, FEP, PFA), PA 수지, PI 수지, PBT 수지, PET 수지의 군으로부터 선택되는 적어도 1종류로 이루어지는 절연용 구성 부재 및 활주부재의 적어도 한쪽을 구비하고, 탄화 수소계 화합물의 냉매는, R170(에탄), R290(프로판), R600(n-부탄), R600a(I-부탄), R1150(에틸렌), R1270(프로필렌)의 군으로부터 선택되는 1종류 이상의 냉매로 이루어지는 밀폐형 전동 압축기가 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).

또한, 압축기를 GWP 150 이하의 저GWP 냉매에 적합하도록 함에 의해, 지구 온난화에의 영향을 충분히 억제하기 위해, 연질 기재에 경질 입자가 분산되어 있는 재료로 활주부재를 구성함과 함께, 활주부재의 표층부에 경사층을 마련하여 표면을 연질 기재 리치로 함으로서, 유막 형성 능력이 높아지고, GWP가 150 이하이며 R134a보다 극성이 높은 냉매 분위기에 있어서의 활주부재의 마모를 충분히 억제할 수 있기 때문에, 저GWP 냉매용의 압축기를 얻을 수 있다. 또한, 냉매로서는, R134a보다 극성이 높고 또한 GWP가 150 이하이면 좋으며, HFC를 베이스로 하여 불연화한 것, 예를 들면 2중 결합을 갖는 화합물이나 브롬이나 요오드나 산소 등을 조합시킨 것이라도 좋다. 또한, 혼합 냉매로, 적어도 하나가 R134a보다 극성이 높은 것을 포함하는 것이라도 좋다는 것이 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 2 참조).

특허 문헌 1 : 일본 특개2000-274360호 공보

특허 문헌 2 : 일본 특개2008-2368호 공보

탄소의 2중 결합을 갖는 물질은, 안정성에 과제가 있고, 분해 및 중합의 가능성이 있다. 일반적으로 중합의 조건이 되는 것은, 고온·고압이나 촉매이다.

탄소의 2중 결합을 갖는 물질을 냉매로 하고, 압축기로서 로터리 압축기를 이용하는 경우, 로터리 압축기의 활주부에서 탄소의 2중 결합을 갖는 물질의 분해 및 중합의 우려가 있고, 이들을 억제하는 대책이 필요하다.

상기 특허 문헌 1, 2에서는, 이 점에 관한 언급은 보이지 않는다.

본 발명은, 상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 각 활주부에 있어서, 조성중에 탄소의 2중 결합을 갖는 할로겐화 탄화 수소, 조성중에 탄소의 2중 결합을 갖는 탄화 수소, 조성중에 탄소의 2중 결합을 갖는 할로겐화 탄화 수소 또는 조성중에 탄소의 2중 결합을 갖는 탄화 수소의 적어도 어느 하나를 포함하는 혼합물인 냉매의 화학반응에 의한 분해나 중합의 발생을 억제할 수 있는 로터리 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 관한 로터리 압축기는, 조성중에 탄소의 2중 결합을 갖는 할로겐 화 탄화 수소, 조성중에 탄소의 2중 결합을 갖는 탄화 수소, 조성중에 탄소의 2중 결합을 갖는 할로겐화 탄화 수소 또는 조성중에 탄소의 2중 결합을 갖는 탄화 수소의 적어도 어느 하나를 포함하는 혼합물의 어느 하나의 냉매를 압축하는 로터리 압축기에 있어서,

상기 냉매를 압축하는 압축요소와,

상기 압축요소에 마련되고, 활주부를 구성하는 부품을 구비하고, 상기 활주부를 구성하는 부품의 적어도 한쪽은, 적어도 그 활주하는 표면을 비금속으로 구성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 관한 로터리 압축기는, 활주부를 구성하는 부품의 적어도 한쪽은, 적어도 그 활주하는 표면을 비금속으로 구성함에 의해, 조성중에 탄소의 2중 결합을 갖는 할로겐화 탄화 수소, 조성중에 탄소의 2중 결합을 갖는 탄화 수소, 조성중에 탄소의 2중 결합을 갖는 할로겐화 탄화 수소 또는 조성중에 탄소의 2중 결합을 갖는 탄화 수소의 적어도 어느 하나를 포함하는 혼합물의 어느 하나의 냉매를 사용한 경우에 있어서도, 금속끼리의 직접 접촉에 의한 고온이 생기기 어렵고, 또한, 금속 표면도 활성화되기 어렵기 때문에, 활주부에 있어서의 화학반응에 의한 분해나 중합이 억제되고, 슬러지의 발생을 억제하고, 압축기의 고장이나 냉동 회로 내의 막힘을 방지하고, 장기에 걸치는 신뢰성을 얻는 것이 가능해지는 효과가 있다.

실시의 형태 1.

우선, 이 실시의 형태에서 대상으로 하는 냉매에 관해 설명한다. 이 실시의 형태에서 대상으로 하는 냉매는, 이하에 도시하는 것이다.

(1) 조성중에 탄소의 2중 결합을 갖는 할로겐화 탄화 수소 : 예를 들면, 카 에어컨의 분야에서 저 GWP(지구 온난화 계수) 냉매로서 유력시되어 있는 HFO-1234yf(CF ₃ CF=CH ₂ )이다. HFO는, Hydro-F1uoro-Olefin의 약칭으로, Olefin은, 2중 결합을 하나 갖는 불포화 탄화 수소인 것이다. 또한, HFO-1234yf의 GWP는 4이다.

(2) 조성중에 탄소의 2중 결합을 갖는 탄화 수소 : 예를 들면, R1270(프로필렌)이다. 또한, GWP는 3으로, HFO-1234yf보다 작지만, 가연성은 HFO-1234yf보다 크다.

(3) 조성중에 탄소의 2중 결합을 갖는 할로겐화 탄화 수소 또는 조성중에 탄소의 2중 결합을 갖는 탄화 수소의 적어도 어느 하나를 포함하는 혼합물 : 예를 들면, HFO-1234yf와 R32의 혼합물 등이다. HFO-1234yf는, 저압 냉매이기 때문에 압손이 커지고, 냉동 사이클(특히, 증발기에서)의 성능이 저하되기 쉽다. 그 때문에, HFO-1234yf보다 고압 냉매인 R32 또는 R41 등과의 혼합물이 실용상은 유력하게 된다.

조성중에 탄소의 2중 결합을 갖는 물질은, 안정성에 과제가 있고 분해 및 중합의 가능성이 있는 것은 이미 기술하였지만, HFO-1234yf를 예로, 좀 더 설명한다.

2중 결합을 갖는 물질은, 분해 및 중합의 가능성이 있고, 일반적으로 중합의 조건이 되는 것은, 고온ㆍ고압이나 촉매이다. 탄화 수소에 비하여, 수소에 대신하는 불소 수의 비율이 많은 것 쪽이, 용이하게 중합할 가능성이 있다. 예를 들면, 로이·J·블렁켓(Roy J. Plunkett, 1910년 6월 26일 - 1994년 5월 12일, 미국의 화학자)은, 1938년에 테트라플루오로에틸렌(에틸렌의 수소 4개가 불소로 전부 치환된 것)이 봄베 내에서 자연적으로 중합 반응을 일으키고, 우연히 불소 수지가 생성하고 있는 것을 발견하였다.

HFO-1234yf은, 프로필렌의 6개의 수소중, 4개가 불소로 치환된 것이고, 메카노케미칼 반응 등으로, 중합할 가능성이 꽤 높다고 생각된다. 메카노케미칼 반응이란, 대상 물질에 충격이나 마찰이라는 기계적 에너지를 줌에 의해, 대상 물질이 활성화되어(메카노케미칼 활성), 일어나는 화학반응이다.

이하, 각 활주부에 있어서, 조성중에 탄소의 2중 결합을 갖는 할로겐화 탄화 수소, 조성중에 탄소의 2중 결합을 갖는 탄화 수소, 조성중에 탄소의 2중 결합을 갖는 할로겐화 탄화 수소 또는 조성중에 탄소의 2중 결합을 갖는 탄화 수소의 적어도 어느 하나를 포함하는 혼합물인 냉매의 화학반응에 의한 분해나 중합의 발생을 억제할 수 있는 로터리 압축기에 관해 상세히 기술한다.

도 1, 도 2는 실시의 형태 1을 도시하는 도면으로, 도 1은 로터리 압축기(200)의 종단면도, 도 2는 도 1의 AA 단면도이다.

본 실시의 형태는, 로터리 압축기(200)의 각 활주부의 구성에 특징이 있다. 따라서, 로터리 압축기(200)의 전체 구성은 공지의 것이기 때문에, 간단히 설명한 다.

도 1에 도시하는 로터리 압축기(200)의 한 예는, 밀폐용기(20) 내가 고압인 종형(縱型)의 것이다. 밀폐용기(20) 내의 하부에 압축요소(101)가 수납된다. 밀폐용기(20) 내의 상부에서, 압축요소(101)의 상방에 압축요소(101)를 구동하는 전동요소(102)가 수납된다.

밀폐용기(20) 내의 저부에, 압축요소(101)의 각 활주부를 윤활하는 냉동기유(30)가 저장되어 있다.

우선, 압축요소(101)의 구성을 설명한다. 내부에 압축실이 형성된 실린더(1)는, 외주가 평면으로 보아 개략 원형이고, 내부에 평면으로 보아 개략 원형의 공간인 실린더실(1b)을 구비한다. 실린더실(1b)은, 축방향 양단이 개구하고 있다. 실린더(1)는, 측면으로 보아 소정의 축방향의 높이를 갖는다.

실린더(1)의 개략 원형의 공간인 실린더실(1b)에 연통하여, 반경 방향으로 늘어나는 평행한 벤 홈(vane groove;1a)이 축방향으로 관통하여 마련된다.

또한, 벤 홈(1a)의 배면(외측)에, 벤 홈(1a)에 연통하는 평면으로 보아 개략 원형의 공간인 배압실(1c)이 마련된다.

실린더(1)에는, 냉동 사이클로부터의 흡입 가스가 통과하는 흡입 포트(도시 생략)가, 실린더(1)의 외주면으로부터 실린더실(1b)로 관통하고 있다.

실린더(1)에는, 개략 원형의 공간인 실린더실(1b)을 형성하는 원의 연부(緣部) 부근(전동요소(102)측의 단면을 노치한 토출 포트(도시 생략)가 마련된다.

실린더(1)의 재질은, 회주철, 소결, 탄소강 등이다.

롤링 피스톤(2)이, 실린더실(1b) 내를 편심 회전한다. 롤링 피스톤(2)은 링형상이고, 롤링 피스톤(2)의 내주가 크랭크축(6)의 편심축부(6a)에 활주 자유롭게 끼워 맞춘다.

롤링 피스톤(2)의 외주와, 실린더(1)의 실린더실(1b)의 내벽 사이는, 항상 일정한 간극이 있도록 조립된다.

롤링 피스톤(2)의 재질은, 크롬 등을 함유한 합금강 등이다.

벤(3)이 실린더(1)의 벤 홈(1a) 내에 수납되고, 배압실(1c)에 마련된 벤 스프링(8)으로 벤(3)이 항상 롤링 피스톤(2)에 꽉눌려 있다. 로터리 압축기(200)는, 밀폐용기(20) 내가 고압이기 때문에, 운전을 시작하면 벤(3)의 배면(배압실(1c)측)에 밀폐용기(20) 내의 고압과 실린더실(1b)의 압력과의 차압에 의한 힘이 작용하기 때문에, 벤 스프링(8)은 주로 로터리 압축기(200)의 기동시(밀폐용기(20) 내와 실린더실(1b)의 압력에 차가 없는 상태)에, 벤(3)을 롤링 피스톤(2)으로 가압할 목적으로 사용된다.

벤(3)의 형상은, 평평한(둘레방향의 두께가, 지름 방향 및 축방향의 길이보다 작다) 개략 직육면체이다.

벤(3)의 재료로는, 고속도공구강이 주로 사용되고 있다.

주축받이(4)는, 크랭크축(6)의 주축부(6b)(편심축부(6a)보다 위의 부분)에 활주 자유롭게 끼워 맞춤과 함께, 실린더(1)의 실린더실(1b)(벤 홈(1a)도 포함한다)의 한쪽의 단면(전동요소(102)측)을 폐색한다.

주축받이(4)는, 토출 밸브(도시 생략)를 구비한다. 단, 주축받이(4), 부축받 이(5)의 어느 한쪽, 또는, 양쪽에 붙는 경우도 있다.

주축받이(4)는, 측면으로 보아 개략 역T자형상이다.

부축받이(5)가, 크랭크축(6)의 부축부(6c)(편심축부(6a)보다 아래의 부분)에 활주 자유롭게 끼워 맞춤과 함께, 실린더(1)의 실린더실(1b)(벤 홈(1a)도 포함한다)의 다른쪽의 단면(냉동기유(30)측)을 폐색한다.

부축받이(5)는, 측면으로 보아 개략 T자형상이다.

주축받이(4), 부축받이(5)의 재질은, 실린더(1)의 재질과 마찬가지로, 회주철, 소결, 탄소강 등이다.

주축받이(4)에는, 그 외측(전동요소(102) 측)에 토출 머플러(7)가 장착된다. 주축받이(4)의 토출 밸브로부터 토출된 고온·고압의 토출 가스는, 한 끝 토출 머플러(7)에 들어가고, 그 후 토출 머플러(7)로부터 밀폐용기(20) 내에 방출된다. 단, 부축받이(5)측에 토출 머플러(7)를 갖는 경우도 있다.

밀폐용기(20)의 옆에, 냉동 사이클로부터의 저압의 냉매 가스를 흡입하고, 액냉매가 되돌아오는 경우에 액냉매가 직접 실린더(1)의 실린더실에 흡입되는 것을 억제하는 흡입 머플러(21)가 마련된다. 흡입 머플러(21)는, 실린더(1)의 흡입 포트에 흡입관(22)을 통하여 접속한다. 흡입 머플러(21) 본체는, 용접 등에 의해 밀폐용기(20)의 측면에 고정된다.

다음에, 전동요소(102)의 구성을 설명한다. 전동요소(102)로는, 브러시레스 DC 모터가 사용되지만, 유도 전동기인 경우도 있다.

전동요소(102)는, 고정자(12)와 회전자(13)를 구비한다. 고정자(12)는 밀폐 용기(20)의 내주면에 끼워 맞추어 고정되고, 고정자(12)의 내측에 공극을 통하여 회전자(13)가 배치된다.

고정자(12)는, 판두께가 0.1 내지 1.5㎜의 전자강판을 소정의 형상으로 타발하고, 소정 매수 축방향으로 적층하고, 코킹이나 용접 등에 의해 고정하여 제작되는 고정자 철심(12a)과, 고정자 철심(12a)의 복수의 티스부(도시 생략)에 집중권선 방식으로 권회되는 3상의 권선(12b)을 구비한다. 권선(12b)은, 절연부재(12c)를 통하여 티스부에 권회된다. 권선(12b)의 재료는, AI(아미드이미드)/El(에스테르이미드) 등의 피막을 입힌 동선이다. 절연부재(12c)로서는, PET(폴리에틸렌테레프탈레이트), PBT(폴리부틸렌테레프탈레이트), FEP(테트라플루오로에틸렌·헥사플루오로프로필렌 공중합체(4.6불화)), PFA(테트라플루오로에틸렌·퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체), PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌), LCP(액정 폴리머), PPS(폴리페닐렌설파이드), 페놀 수지 등이 주로 사용되고 있다.

권선(12b)은, 고정자 철심(12a)의 축방향 양단(도 1에서는 축방향 상하단부)으로부터, 일부가 돌출하고 있다. 이 돌출하고 있는 부분을, 권선 엔드라고 한다. 도 1에서 부호(12b)가 가리키고 있는 부분이, 권선(12b)의 한쪽(반(反)압축요소(101)측)의 권선 엔드이다. 리드선(23)은, 절연부재(12c)에 부착되는 단자(도시 생략)에 접속된다.

고정자 철심(12a)의 외주에는, 개략 등간격으로 배치되는 노치(도시 생략)가 복수 개소에 마련되어 있다. 이 노치는 토출 머플러(7)로부터 밀폐용기(20) 내로 방출되는 토출 가스의 통로의 하나이고, 또한, 냉동기유(30)가 전동요소(102)의 위 로부터 밀폐용기(20) 저부로 되돌아오는 통로도 된다.

고정자(12)의 내측에 공극(통상 0.3 내지 1㎜ 정도)을 통하여 배치되는 회전자(13)는, 고정자 철심(12a)과 마찬가지로 판두께가 0.1 내지 1.5㎜의 전자강판을 소정의 형상으로 타발하고, 소정 매수 축방향으로 적층하고, 코킹이나 용접 등에 의해 고정하여 제작되는 회전자 철심(13a)과, 회전자 철심(13a)에 형성된 영구 자석 삽입 구멍(도시 생략)에 삽입된 영구 자석(도시 생략)을 구비한다. 영구 자석으로는, 페라이트나 희토류의 마그넷을 사용하고 있다.

영구 자석 삽입 구멍에 삽입되는 영구 자석이 축방향으로 빠지지 않도록 하기 위해, 회전자(13)의 축방향 양단(도 1에서는 축방향 상하단부)에 단판(端板)이 마련된다. 회전자(13)의 축방향 상단부에 상단판(13b), 회전자(13)의 축방향 하단부에 하단판(13c)이 마련된다.

상단판(13b)과 하단판(13c)은, 회전 밸런서를 겸한다. 상단판(13b)과 하단판(13c)은, 복수의 고정용 리벳(도시 생략) 등으로 일체로 코킹하여 고정되어 있다.

회전자 철심(13a)에는, 토출 가스의 가스 유로가 되는 개략 축방향으로 관통하는 관통구멍(도시 생략)이 복수개 열려 있다.

밀폐용기(20)에는, 전력의 공급원인 전원에 접속하는 단자(24)(유리 단자라고 한다)가, 용접에 의해 고정되어 있다. 도 1의 예에서는, 밀폐용기(20)의 윗면에 단자(24)가 마련된다. 단자(24)에는, 전동요소(102)로부터의 리드선(23)이 접속된다.

밀폐용기(20)의 윗면에, 양단이 개구한 토출관(25)이 끼워 삽입(嵌揷)되어 있다. 압축요소(101)로부터 토출되는 토출 가스는, 밀폐용기(20) 내로부터 토출관(25)을 통과하여 외부의 냉동 사이클로 토출된다.

또한, 전동요소(102)가 유도 전동기로 구성되는 경우에는, 판두께가 0.1 내지 1.5㎜의 전자강판을 소정의 형상으로 타발하고, 소정 매수 축방향으로 적층하고, 코킹이나 용접 등에 의해 고정하여 제작되는 회전자 철심(13a)과, 회전자 철심(13a)에 형성된 슬롯에 알루미늄이나 구리로 구성되는 도체가 충전 또는 삽입되고, 그 도체의 양단을 엔드 링으로 단락(短絡)한 케이지형 권선을 구비한다.

밀폐용기(20) 내의 저부에 저장된 냉동기유(30)로는, 종래의 로터리 압축기(200)에서 일반적으로 사용되어 온, POE(폴리올에스텔), PVE(폴리비닐에테르), PAG(폴리알킬렌글리콜), PAO(폴리알파올레핀), HA(하드알킬벤젠), MO(광유) 등을 사용한다. PAG에서는, EO비율 50% 이하의 것이 일반적이다. 또한, MO에서는, 나프텐계, 파라핀계의 기름이 사용되고 있다. 기름의 점도는, 기름중으로의 냉매 용입(溶入)도 포함하여 로터리 압축기(200)의 윤활에 충분하면서 로터리 압축기(200)의 효율을 저감시키지 않는 것이 선택되어 있고, 일반적으로, 기유(基油)의 동점도(動粘度)(40℃에 있어서의)는, 5 내지 300[cSt] 정도이다.

로터리 압축기(200)의 일반적인 동작에 관해 설명한다. 단자(24), 리드선(23)으로부터 전동요소(102)의 고정자(12)에 전력이 공급됨에 의해, 회전자(13)가 회전한다. 그러면 회전자(13)에 고정된 크랭크축(6)이 회전하고, 그것에 수반하여 롤링 피스톤(2)은 실린더(1)의 실린더실(1b) 내에서 편심 회전한다. 실린더(1) 의 실린더실(1b)과 롤링 피스톤(2) 사이의 공간은, 벤(3)에 의해 2분할되어 있다. 크랭크축(6)의 회전에 수반하여, 그들 2개의 공간의 용적이 변화하고, 편측은 점차 용적이 넓어짐에 의해 흡입 머플러(21)로부터 냉매를 흡입하고, 타측은 용적이 서서히 축소함에 의해, 속의 냉매 가스가 압축된다. 압축된 토출 가스는, 토출 머플러(7)로부터 밀폐용기(20) 내로 한번 토출되고, 또한 전동요소(102)를 통과하여 밀폐용기(20)의 윗면에 있는 토출관(25)으로부터 밀폐용기(20) 밖으로 토출된다.

전동요소(102)를 통과하는 토출 가스는, 전동요소(102)의 회전자(13)의 관통구멍, 고정자 철심(12a)의 슬롯 오프닝(도시 생략, 슬롯 개구부라고도 한다)을 포함하는 공극, 고정자 철심(12a)의 외주에 배치된 노치 등을 통과한다.

로터리 압축기(200)가 상기 운전 동작을 행하는 경우, 부품끼리가 활주한 활주부가 이하에 나타내는 바와 같이 복수개 있다.

(1) 제 1의 활주부 : 롤링 피스톤(2)의 외주(2a)와 벤(3)의 선단(3a)(내측);

(2) 제 2의 활주부 : 실린더(1)의 벤 홈(1a)과 벤(3)의 측면부(3b)(양측면);

(3) 제 3의 활주부 : 롤링 피스톤(2)의 내주(2b)와 크랭크축(6)의 편심축부(6a);

(4) 제 4의 활주부 : 주축받이(4)의 내주와 크랭크축(6)의 주축부(6b);

(5) 제 5의 활주부 : 부축받이(5)의 내주와 크랭크축(6)의 부축부(6c).

압축요소(101)에 마련되는, 활주부를 구성하는 부품을 정리한다.

(1) 실린더(1);

(2) 롤링 피스톤(2);

(3) 벤(3);

(4) 주축받이(4);

(5) 부축받이(5);

(6) 크랭크축(6).

또한, 도시하지 않지만, 구동축이 구동되면, 롤링 피스톤(2)에 일체로 마련한 벤(3)의 돌출 선단부가 지지체의 수납 홈에 따라 출입하는 동시에, 지지체가 선회한다. 즉, 벤(3)은, 롤링 피스톤(2)의 공전에 따라 요동하면서 지름 방향으로 진퇴 움직임에 의해, 실린더실(1b)의 내부를 항상 압축실과 흡입실로 구획한 스윙식의 로터리 압축기가 있다.

이 스윙식의 로터리 압축기에서는, 벤(3)의 돌출 선단부와 지지체의 수납 홈이 활주부가 된다.

또한, 실린더(1)의 흡입구와 배출구와의 중간부에, 원통형의 통형상 지지구멍이 형성되고, 이 통형상 지지구멍에는, 횡단면이 반원 형상의 2개의 반원 주상(柱狀)부재로 구성하는 지지체가 회전 자유롭게 끼워 맞추고 있기 때문에, 지지체의 외주면과 실린더의 통형상 지지구멍이 다른 활주부가 된다.

본 실시의 형태는, 냉매로서 조성중에 탄소의 2중 결합을 갖는 것을 사용하기 때문에, 종래의 냉매에 비하여 냉매의 화학반응이 일어나기 쉽다. 이것을 방지하기 위해, 상술한 각 활주부에 있어서, 고온 조건이나 반응 촉매를 생성하기 쉬운 금속끼리의 직접적인 접촉을 피하는 구성을 취하고 있다.

우선, 제 1의 활주부인 롤링 피스톤(2)의 외주와 벤(3)의 선단(3a)에서는, 벤(3)의 표면에 탄소계의 DLC-Si(다이아몬드 라이크 카본-실리콘) 코팅(비금속의 한 예)을 시행한 구성으로 되어 있다. 이 때문에, 롤링 피스톤(2)의 외주와 벤(3)의 선단(3a) 사이의 활주는 금속끼리의 직접적인 접촉을 피할 수 있고, 고온 조건으로 되기 어렵고, 또한 금속 표면도 활성화되기 어렵기 때문에, 냉매의 분해나 중합을 억제할 수 있다.

DLC-Si 코팅은, 실리콘을 함유한 어모퍼스 카본(amorphous carbon)이고, 표층 경도는 2000 내지 2500Hmv, 막두께는 3㎛ 정도이다.

제 2의 활주부인 실린더(1)의 벤 홈(1a)과 벤(3)의 측면부(3b)에서도, 상술한 벤(3)의 표면에 DLC-Si 코팅을 시행함에 의해, 금속끼리의 직접적인 접촉을 피할 수 있고, 고온 조건으로 되기 어렵고, 또한 금속 표면도 활성화되기 어렵기 때문에, 냉매의 분해나 중합을 억제할 수 있다.

제 3의 활주부인 롤링 피스톤(2)의 내주(2b)와 크랭크축(6)의 편심축부(6a)에서는, 크랭크축(6)의 표면에 인산 망간 피막(비금속의 한 예)을 형성함으로써, 금속끼리의 직접적인 접촉을 피할 수 있고, 고온 조건으로 되기 어렵고, 또한 금속 표면도 활성화되기 어렵기 때문에, 냉매의 분해나 중합을 억제할 수 있다. 또한, 롤링 피스톤(2)의 내주(2b)에 인산 망간 피막을 형성하여도 좋다.

제 4의 활주부인 주축받이(4)의 내주와 크랭크축(6)의 주축부(6b) 및 제 5의 활주부인 부축받이(5)의 내주와 크랭크축(6)의 부축부(6c)에서도, 크랭크축(6)의 표면에 인산 망간 피막을 형성함으로써, 금속끼리의 직접적인 접촉을 피할 수 있고, 고온 조건으로 되기 어렵고, 또한 금속 표면도 활성화되기 어렵기 때문에, 냉 매의 분해나 중합을 억제할 수 있다. 또한, 주축받이(4) 및 부축받이(5)의 내주에 인산 망간 피막을 형성하여도 좋다.

상기한 바와 같이 구성함으로써, 로터리 압축기(200) 내의 모든 활주부에 있어서, 금속끼리의 직접적인 접촉을 방지하고, 압축요소(101)의 부품으로서 사용되고 있는 철계 재료가, 조성중에 탄소의 2중 결합을 갖는 냉매의 중합이나 분해의 촉매로서 작용하는 것을 방지할 수 있기 때문에, 슬러지를 생성하기 어렵고, 로터리 압축기(200)의 고장이나 냉동 회로 내의 막힘을 억제하고, 장기에 걸치는 신뢰성을 얻는 것이 가능해진다.

실시의 형태 2.

실시의 형태 1에서는, 5개소의 활주부에 대해, 각각 금속끼리의 접촉을 피하여, 조성중에 탄소의 2중 결합을 갖는 냉매의 중합이나 분해에 대한 철계 재료의 촉매 효과를 억제하는 방법의 한 예를 나타냈지만, 마찬가지의 효과를 얻는 방법으로서, 실시의 형태 1 이외에도 수종류의 방법이 있다. 실시의 형태 2에서는, 제 1의 활주부인 롤링 피스톤(2)의 외주(2a)와 벤(3)의 선단(3a)에 있어서의 그 밖의 실시예를 나타낸다.

실시의 형태 1에서는, 벤(3)에 DLC-Si 코팅을 시행하는 방법을 나타냈지만, 벤(3)에 시행하는 코팅으로서는, DLC(다이아몬드 라이크 카본), CrN(질화 크롬), TiN(질화 티탄), TiCN(탄질화 티탄), TiAlN(질화 티탄 알루미늄), WC/C(텅스텐 카바이드 코팅), VC(바나듐 카바이드) 등을 이용하여도 좋고, 벤의 활주화에 금속이 노출하지 않기 때문에, 이들의 코팅에 있어서도 실시의 형태 1과 같은 효과를 나타 낸다.

또한, 벤(3)에서는, 상술한 바와 같이 금속의 표면을 비금속의 코팅으로 덮는 방법 외에, 벤(3) 그 자체를 세라믹계의 재료로 하는 방법도 있다. 재질로서는, SiC(실리콘 카바이드), ZrO ₂ (이산화 지르코늄), Al ₂ O ₃ (산화 알루미늄), Si ₃ N ₄ (질화 규소) 등이 있고, 이들을 사용함으로써, 벤(3)의 활주면에 금속이 노출하지 않기 때문에, 실시의 형태 1과 같은 효과를 얻을 수 있다.

실시의 형태 1에서는, 벤(3)의 표면에 금속면을 노출하지 않는 방법을 나타냈지만, 롤링 피스톤(2)의 외주(2a)에 있어서 마찬가지 방법을 실시하여도 좋다. 롤링 피스톤(2)의 외주(2a)를 포함하는 표면에 DLC-Si, DLC, CrN, TiN, TiCN, TiAlN, WC/C, VC 등의 코팅을 시행함에 의해, 롤링 피스톤(2)의 외주(2a)의 활주면에 금속이 노출하지 않기 때문에, 실시의 형태 1과 같은 효과가 있다.

또한, 롤링 피스톤(2)에서도, 금속의 표면을 비금속계의 코팅으로 덮는 방법뿐만 아니라, 롤링 피스톤(2)의 재질 그 자체를 세라믹계의 재료로 한 방법도 있다. 재질로서는, SiC, ZrO ₂ , Al ₂ O ₃ , Si ₃ N ₄ 등이 적용 가능하고, 롤링 피스톤(2)의 외주(2a)의 활주면에 금속이 노출하지 않기 때문에, 실시의 형태 1과 같은 효과가 있다.

실시의 형태 3.

실시의 형태 3으로서, 제 2의 활주부인 실린더(1)의 벤 홈(1a)과 벤(3)의 측면부(3b)에 있어서의 그 밖의 예를 나타낸다. 상술한, 벤(3)에 DLC, CrN, TiN, TiCN, TiAlN, WC/C, VC 등의 코팅을 시행함에 의해, 제 2의 활주부에 있어서도 벤(3)의 활주면에 금속이 노출하는 것을 방지할 수 있기 때문에, 실시의 형태 1과 같은 효과를 얻을 수 있다. 또한, 벤(3)의 재질을, SiC, ZrO ₂ , Al ₂ O ₃ , Si ₃ N ₄ 등의 세라믹으로 함에 의해서도 제 2의 활주부에 있어서도 벤(3)의 활주면에 금속이 노출하지 않기 때문에, 실시의 형태 1과 같은 효과를 얻을 수 있다.

실시의 형태 4.

도 3은 실시의 형태 4를 도시하는 도면으로, 롤링 피스톤(2)의 사시도이다.

실시의 형태 4로서, 제 3의 활주부인 롤링 피스톤(2)의 내주(2b)와 크랭크축(6)의 편심축부(6a)에 있어서의 그 밖의 실시예를 나타낸다.

실시의 형태 1에서는, 크랭크축(6)의 표면에 인산 망간 피막을 형성하는 방법을 나타내었지만, 롤링 피스톤(2)측에 대책을 시행하여도 좋고, 예를 들면, 도 3에 도시하는 바와 같이, 롤링 피스톤(2)의 내경부에 축받이재(9)를 이용하는 방법도 있다.

이 축받이재(9)로는, 금속계와 수지계(비금속계)의 2종류가 있지만, 본 실시의 형태의 주지(主旨)에 맞는 것은, 수지계의 축받이재(9)(비금속의 한 예)이다.

수지계의 축받이재(9)로서 구체적으로는, PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌), POM(폴리아세탈)을 주성분으로 한 축받이재(9)를 이용하는 것이 바람직하다. 이로써, 롤링 피스톤 내경측의 활주부에 금속이 노출하지 않기 때문에, 실시의 형태 1과 같은 효과를 얻을 수 있다.

또한, 크랭크축(6)의 편심축부(6a)에, 축받이재(9)(비금속의 한 예)를 이용하여도 좋다.

실시의 형태 5.

도 4는 실시의 형태 5를 도시하는 도면으로, 주축받이(4)의 사시도(주축받이(4)의 일부를 생략하고 있다)이다.

실시의 형태 5로서, 제 4의 활주부인 주축받이(4)의 내주와 크랭크축(6)의 주축부(6b)와, 제 5의 활주부인 부축받이(5)의 내주와 크랭크축(6)의 부축부(6c)에 있어서의 그 밖의 실시예를 나타낸다.

실시의 형태 1에서는, 크랭크축(6)의 표면에, 인산 망간 피막을 형성하는 방법을 나타냈지만, 주축받이(4) 및 부축받이(5)측에 대책을 시행하여도 좋고, 예를 들면, 도 4에 도시하는 바와 같이, 주축받이(4)의 내경부에 축받이재(10)(비금속의 한 예)를 사용하는 방법도 있다.

이 축받이재(10)로는, 금속계와 수지계의 2종류가 있지만, 본 실시의 형태의 주지에 맞는 것은, 수지계의 축받이재(10)이다.

수지계의 축받이재(10)로서 구체적으로는, PTF, EPOM을 주성분으로 한 축받이재(10)를 사용하는 것이 바람직하다. 이로써, 주축받이(4)의 내경측의 활주부에 금속이 노출하지 않기 때문에, 실시의 형태 1과 같은 효과를 얻을 수 있다.

또한, 크랭크축(6)의 주축부(6b)와 부축부(6c)에, 축받이재(10)를 사용할 수도 있다.

이상의 설명에서는, 활주부를 구성하는 부품의 어느 한쪽을, 적어도 그 활주 하는 표면을 비금속으로 구성하는 예를 설명하였지만, 활주부를 구성하는 부품의 양쪽을 적어도 그 활주하는 표면을 비금속으로 구성하도록 하여도 좋다.

이상의 설명에서는, 1실린더의 로터리 압축기(200)를 예로 설명하였지만, 다기통의 로터리 압축기에도 상기 실시의 형태는 적용된다.

도 1은 실시의 형태 1을 도시하는 도면으로, 로터리 압축기(200)의 종단면도.

도 2는 실시의 형태 1을 도시하는 도면으로, 도 1의 AA 단면도.

도 3은 실시의 형태 4를 도시하는 도면으로, 롤링 피스톤(2)의 사시도.

도 4는 실시의 형태 5를 도시하는 도면으로, 주축받이(4)의 사시도(주축받이(4)의 일부를 생략).

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)

1 : 실린더 1a : 벤 홈

1b : 실린더실 1c : 배압실

2 : 롤링 피스톤 2a : 외주

2b : 내주 3 : 벤

3a : 선단 3b : 측면부

4 : 주축받이 5 : 부축받이

6 : 크랭크축 6a : 편심축부

6b : 주축부 6c : 부축부

7 : 토출 머플러 8 : 벤 스프링

9 : 축받이재 10 : 축받이재

12 : 고정자 12a : 고정자 철심

12b : 권선 12c : 절연부재

13 : 회전자 13a : 회전자 철심

13b : 상단판 13c : 하단판

20 : 밀폐용기 21 : 흡입 머플러

22 : 흡입관 23 : 리드선

24 : 단자 25 : 토출관

30 : 냉동기유 101 : 압축요소

102 : 전동요소 200 : 로터리 압축기