專利名稱：液體壓縮機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種如用壓縮致冷循環(huán)致冷劑的壓縮機(jī)，特別是與備有螺旋葉片式壓縮機(jī)構(gòu)的流體壓縮機(jī)有關(guān)。
具有螺旋葉片式壓縮機(jī)構(gòu)部分的流體壓縮機(jī)已是公知技術(shù)。這種壓縮機(jī)，電動機(jī)部分嵌在氣缸外部，活塞偏心地配置在氣缸內(nèi)，在活塞上，從一端側(cè)到另一端側(cè)形成螺距逐漸變小的螺旋槽，葉片可自由出入地嵌入該槽中。
氣缸與活塞之間由葉片隔成若干個空間，在氣缸內(nèi)，從其一端側(cè)到另一端側(cè)，形成容積逐漸變小的壓縮室。
氣缸的旋轉(zhuǎn)力通過傳遞機(jī)構(gòu)傳遞給活塞，以確保氣缸與活塞的位置關(guān)系、相對的圓周速度，并使之同時旋轉(zhuǎn)。隨著這種旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，葉片沿著活塞徑向伸進(jìn)。
例如，致冷循環(huán)中的致冷劑氣體，通過吸入通路吸入氣缸內(nèi)，再從各壓縮室中位于吸入側(cè)的壓縮室逐漸送到位于排出側(cè)的壓縮室，漸漸地被壓縮。
但是，到達(dá)排出側(cè)的壓縮室后，壓力就會上升到一定值，就會通過排出通路，從密閉殼1內(nèi)導(dǎo)出。于是，充滿的高壓氣體從與密閉殼體相連接的排出管排出進(jìn)入致冷循環(huán)中。
這種流體壓縮機(jī)，以往采用CFC(含氯氟烴)12(以下稱R12)致冷劑，或者HCFC(氫化氯氟烴)22(以下稱R22)致冷劑。此外，為了保持該壓縮機(jī)構(gòu)部分的驅(qū)動順利，采用環(huán)烷系及石臘系石油作潤滑油。
但是，由于上述R12致冷劑完全是含氯的鹵代含氯氟烴，這種物質(zhì)對大氣層中臭氧層的穩(wěn)定性會產(chǎn)生強(qiáng)烈破壞，因此，已經(jīng)作出了在將來對這種致冷劑的生產(chǎn)完全廢除的科學(xué)決定，并將其作為特定的甲基睪丸酮(Fron，)限制對象。
另一方面，R12致冷劑，由于是含氯的氫，在大氣層中易分解，破壞臭氧層的作用小一些，因此，將其作為指定的甲基睪丸酮，又因為其對臭氧層的破壞系數(shù)是一遺留問題，從這一點出發(fā)，近來開始對其在使用總量上進(jìn)行限制，并且計劃將來原則上廢除。
由于這些事實，因此要求有一種能替代上述特性的甲基睪丸酮或指定甲基睪丸酮的新型致冷劑，促進(jìn)了以不破壞臭氧層為核心的新替代物質(zhì)的開發(fā)，結(jié)果，導(dǎo)致使用不含氯元素的HFC(氫化碳氟烴hydrofluorocarbon)系致冷劑。
作為替代致冷劑的HFC系致冷劑，其特點是該致冷劑中不含氯元素。但是，對滑動部件的耐磨性帶來不良影響。因此，必須充分考慮滑動部件的耐磨性。
鑒于此，本發(fā)明的目的是，提供一種以使用FHC系致冷劑為前提，與潤滑油的相溶性高、滑動部件的耐磨性好、耐久性及可靠性得以保證的流體壓縮機(jī)。
為完成上述目的，本發(fā)明第一種流體壓縮機(jī)作為第一方案，包括螺旋葉片式壓縮機(jī)構(gòu)部分，所使用的致冷劑是HFC系致冷劑，與該致冷劑同時使用的潤滑油是酯系油、聚醚系油、烷基苯系油、聚四氟乙烯油的一種或兩種以上各系油的混合物，上述螺旋葉片式壓縮機(jī)構(gòu)部分中的一個滑動部件，采用灰口鑄鐵或球墨鑄鐵，而另一滑動部件采用氮化硅陶瓷或經(jīng)過表面硬化處理的炭鋼或特殊鋼。
上述螺旋葉片式壓縮機(jī)構(gòu)部分包括通過氣缸軸承將其兩端分別可自由旋轉(zhuǎn)地支承在軸承架上的氣缸；軸部兩端偏心地支承在上述軸承架內(nèi)，并且該兩端軸部偏心地配置在上述氣缸內(nèi)的旋轉(zhuǎn)體；設(shè)置在該旋轉(zhuǎn)體外周面上的、沿著軸向螺矩逐漸變小而形成的螺旋槽；可自由出入地嵌入該槽中的螺旋葉片；由該螺旋形葉片隔成容積逐漸變小的若干壓縮室；能使上述氣缸與旋轉(zhuǎn)體以相對的圓周速度同時旋轉(zhuǎn)，從而將吸入壓縮室中的致冷劑氣體逐漸送入壓縮室中，并壓縮排出的旋轉(zhuǎn)力傳遞機(jī)構(gòu)。
此外，上述旋轉(zhuǎn)力傳遞機(jī)構(gòu)是十字聯(lián)軸節(jié)機(jī)構(gòu)，其中一個滑動部件是十字聯(lián)軸環(huán)，另一滑動部件是活塞的十字聯(lián)軸節(jié)部或者十字聯(lián)軸節(jié)支承件。
活塞部件由灰口鑄鐵或球墨鑄鐵制成，并且其鐵素體系數(shù)是25％以下，至少在與十字聯(lián)軸環(huán)滑動的面上，除游離石墨部分外，形成硬度為HV0.05 750以上、厚為20μm以上的淬火硬化層。
十字聯(lián)軸環(huán)部件最好由氮化硅陶瓷制成，其彎曲強(qiáng)度為70kgf/mm2以上。
此外，十字聯(lián)軸環(huán)部件最好是由表面經(jīng)過硬化處理的碳鋼或特殊鋼制成，并且經(jīng)過滲炭處理或氮化處理，形成硬度為HV0.05 750以上、厚度為10μm以上的表面硬化層。
另一方面，十字聯(lián)軸節(jié)支承部件最好是由表面經(jīng)過硬化處理的碳鋼或特殊鋼制成，并且經(jīng)過滲炭處理或氮化處理而形成硬度為HV0.05 750以上，厚度為10μm以上的表面硬化層。
為完成上述目的，本發(fā)明第二方案提供的流體壓縮機(jī)包括，螺旋葉片式壓縮機(jī)構(gòu)部分，使用的潤滑油是酯系油、聚醚系油、烷基苯系油、聚四氟乙烯系油的一種或兩種以上各系油的混合物，所述螺旋葉片式壓縮機(jī)構(gòu)部分的其中一分滑動部件，采用灰口鑄鐵或球墨鑄鐵，而另一滑動部件采用灰口鑄鐵或球墨鑄鐵或經(jīng)過封孔處處理的鐵基燒結(jié)合金。
該螺旋葉片式壓縮機(jī)構(gòu)部分包括通過氣缸軸承將其兩端分別可自由旋轉(zhuǎn)地支承在軸承架上的氣缸；軸部兩端偏心地支承在上述軸承架內(nèi)，并且該兩端軸部偏心地配置在上述氣缸內(nèi)的旋轉(zhuǎn)體；設(shè)置在該旋轉(zhuǎn)體外周面上的、沿著軸向方向螺矩逐漸變小而形成的螺旋槽；可自由出入地嵌入該槽中的螺旋形葉片；由該螺旋形葉片隔成容積逐漸變小的若干個壓縮室；能使上述氣缸與旋轉(zhuǎn)體以相對的圓周速度同時旋轉(zhuǎn)，從而將吸入壓縮室中的致冷劑氣體逐漸送入壓縮室中，并壓縮排出的旋轉(zhuǎn)力傳遞機(jī)構(gòu)。
滑動部件其中一個是活塞軸部或氣缸軸承，另一滑動部件是可自由旋轉(zhuǎn)支承上述其中一個滑動部件的軸承架。
此外，活塞軸部或者氣缸最好是由灰口鑄鐵或球墨鑄鐵制成，其鐵素體系數(shù)為25％以下。
軸承架最好由經(jīng)過封孔處理的鐵基合金制成，樹脂材料或是由高延性的金屬的溶液浸滲或滲透的密度比為85％以上。
為完成上述目的，本發(fā)明第三方案的流體壓縮機(jī)包括螺旋葉片式壓縮機(jī)構(gòu)部分，使用的致冷劑是HFC系致冷劑，與該致冷劑同時使用的潤滑油是酯系油、聚醚系油、烷基苯系油、聚四氟乙烯油的一種或兩種以上各系油的混合物，構(gòu)成上述螺旋葉片式壓縮機(jī)構(gòu)部分的其中一個或另一個滑動部件，采用灰口鑄鐵或球墨鑄鐵。
該螺旋葉片式壓縮機(jī)構(gòu)部分包括通過氣缸軸承將其兩端分別可自由旋轉(zhuǎn)地支承在軸承架上的氣缸；軸部兩端偏心地支承在上述軸承架內(nèi)，并且該兩端軸部偏心地配置在上述氣缸內(nèi)的旋轉(zhuǎn)體；設(shè)置在該旋轉(zhuǎn)體外周面上的、沿著軸向方向螺矩逐漸變小而形成的螺旋狀槽；可自由出入地嵌入該槽中的螺旋狀葉片；由該螺旋狀葉片隔成容積逐漸變小的若干壓縮室；能使上述氣缸與旋轉(zhuǎn)體以相對的圓周速度同時旋轉(zhuǎn)，從而將吸入壓縮室中的致冷劑氣體逐漸送入壓縮室中，并壓縮排出的旋轉(zhuǎn)力傳遞機(jī)構(gòu)。
滑動部件中，一個是活塞，另一個是氣缸。
本發(fā)明的前提是，備有螺旋葉片式壓縮機(jī)構(gòu)部分，所使用的致冷劑是HFC致冷劑，與該致冷劑同時使用的潤滑油是酯系油、聚醚系油、烷基苯系油、聚四氟乙烯油的一種或兩種以上各系的混合物。
本發(fā)明第一方案中，螺旋葉片式壓縮機(jī)構(gòu)部分的其中一個滑動部件，采用灰口鑄鐵或球墨鑄鐵，而另一滑動部件采用氮化硅陶瓷或經(jīng)過表面硬化處理的碳鋼或特殊鋼。
本發(fā)明第二方案中，所述壓縮機(jī)構(gòu)部分中的一個滑動部件，采用灰口鑄鐵或球墨鑄鐵，而另一滑動部件采用灰口鑄鐵或球墨鑄鐵或經(jīng)過封孔處理的鐵基燒結(jié)合金。
本發(fā)明第三方案中，構(gòu)成所述壓縮機(jī)構(gòu)部分中的一個或另一個滑動部件，采用灰口鑄鐵或球墨鑄鐵。
因此，在使用不含氯元素的、對臭氧層不會破壞的、具有高壓性的HFC系致冷劑的嚴(yán)格潤滑條件下，通過選擇潤滑油和壓縮機(jī)構(gòu)部件的材料可以降低壓縮機(jī)構(gòu)部滑動部件的磨損量。


圖1是本發(fā)明一實施例的流體壓縮機(jī)的縱斷面圖；圖2是同一實施例的十字聯(lián)軸節(jié)機(jī)構(gòu)的分解立體圖。
圖3是實施例1、2和比較例1、2的特性圖。
圖4是實施例3、4和比較例3、4的特性圖。
圖5是實施例5、6和比較例5、6的特性圖。
圖6是實施例7和比較例7、8的特性圖。
圖中22螺旋葉片式壓縮機(jī)構(gòu)部分30主軸承架31副軸承架32、33氣缸軸承24氣缸27旋轉(zhuǎn)體(活塞)28槽29葉片27C活塞十字聯(lián)軸節(jié)部S壓縮室40十字聯(lián)軸節(jié)機(jī)構(gòu)38十字聯(lián)軸環(huán)33十字聯(lián)軸支承件(第二氣缸軸承)下文結(jié)合附圖敘述本發(fā)明的一個實施例。
本發(fā)明的流體壓縮機(jī)用于致冷循環(huán)裝置中，所使用的致冷劑是，HFC系致冷劑，下文將對此作進(jìn)一步的敘述，在該例中，采用R32/R125/R134a的三種混合致冷劑。
圖1所示的壓縮機(jī)本體20由軸向為水平方向、兩端部封閉的密閉殼體21和裝在該密封殼體內(nèi)的螺旋葉片式壓縮機(jī)構(gòu)部分22及電動機(jī)部分23組成。
上述壓縮機(jī)構(gòu)部分22，包括兩端有開口的氣缸24，轉(zhuǎn)子25通過氣缸蓋24a嵌在該氣缸的外周面上。靜子26嵌在密閉殼體21的內(nèi)周面上，轉(zhuǎn)子25與靜子26構(gòu)成了上述的電動機(jī)部分23。
在上述氣缸24內(nèi)，作為旋轉(zhuǎn)體的活塞27偏心地配置著。由于活塞27偏心配置在氣缸24內(nèi)，這樣，沿著活塞軸向方向的一部分周壁與氣缸的內(nèi)周壁旋轉(zhuǎn)接觸。
在該活塞27的周面上，從一端到另一端形成螺距逐漸變小的螺旋狀槽28，螺旋形葉片29可自由出入地嵌入該槽28中(圖中示出了相互的簡化結(jié)構(gòu))。
氣缸24與活塞27之間的空間由上述葉片29隔成若干個空間，在氣缸24內(nèi)，從氣缸的一端側(cè)到另一端側(cè)，即吸入側(cè)到排出側(cè)，形成若干個容積逐漸變小的壓縮室S。
在上述活塞27軸向方向一端形成主軸部27a，另一端形成副軸部27b，這兩個軸部分別插入固定在密閉殼體21a內(nèi)壁上的主軸承架30與副軸承架31的支承孔30a、31a中，并由其分別可自由旋轉(zhuǎn)地支承著。
上述支承孔30a、31a相對于主軸承架30、副軸承架31分別偏心地設(shè)置著，插入其中的上述活塞27由其在偏心位置支承著。
主軸承架30、副軸承架31分別由固定安裝在密閉殼體21內(nèi)壁上的凸緣部30b、31b以及分別一體地突伸設(shè)置在這兩個凸緣部上的支承軸部30c、31c構(gòu)成。
另一方面，在氣缸24兩端部的內(nèi)周面上，分別壓入地嵌著由金屬所制成的氣缸軸承32、33，并且，這兩個軸承32、33分別裝在主、副軸承架30、31的支承軸部30c、31c外周面與氣缸24兩端部內(nèi)周面之間。
在此，安裝在主軸承上的支承軸部30c與氣缸24一端部之間的氣缸軸承稱作第一氣缸軸承32，而安裝在副軸承上的支承軸部31c與氣缸24另一端部之間的氣缸軸承稱作第二氣缸軸承33。
第一氣缸軸承32作成壁厚較厚的環(huán)形狀，其一側(cè)的表面與氣缸24的端面一般齊，處于同一平面內(nèi)。另一側(cè)面是氣缸24的內(nèi)側(cè)端面的一部分，為伸進(jìn)的突出部，該突出部面對葉片29的端部，其位置的設(shè)定使該突出部成為葉片29的擠壓部32a。
上述第二氣缸軸承33構(gòu)成下文將要敘述的作為旋轉(zhuǎn)力傳遞機(jī)構(gòu)的十字聯(lián)軸節(jié)機(jī)構(gòu)40的一部分。
吸入管41連接在上述密閉殼體21的一側(cè)面上，其開口端與主軸承架30的支承孔30a相通。從上述活塞27的主軸部27a端面形成沿軸向延伸的吸入導(dǎo)向通路42，該通路開口于活塞27的端部外周面。
在上述氣缸24的十字聯(lián)軸節(jié)機(jī)構(gòu)40的附近，設(shè)置有葉片限位器43。該限位器43與設(shè)置在上述活塞端部的槽部對置，并延伸到接近槽部的位置，沿限位器軸向設(shè)置有導(dǎo)出的導(dǎo)向孔44。
也就是說，該葉片限位器43擰入活塞27的周面，并且面對葉片29端部而伸出，上述導(dǎo)出導(dǎo)向孔44與氣缸24內(nèi)部和內(nèi)壁殼體21內(nèi)部相通。進(jìn)而在密閉殼體21的端部，連接有排出管45。
沿著密閉殼體21的內(nèi)底部，形成儲存潤滑油的油池46，儲藏在該油池46中的潤滑油是酯系油、聚醚系油、烷基苯系油、聚四氟乙烯系油的一種或者前述各系油的兩種以上的混合物。在此，也可以采用相當(dāng)于四價酯、VG68(日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)粘度等級-JIS粘度等級)的潤滑油。
侵入油池46儲存的潤滑油中的向上吸入潤滑油的通路47a、47b分別與上述主軸承架30、副軸承架31形成一體，并從該兩個軸承的下端部分別朝下延伸。該向上吸油的通路47a、47b的上端部貫通主軸承架30、副軸承架31，并且在支承孔30a、31a上形成開口。
另一方面，由螺旋葉片所組成的給油泵48，48，分別卷裝在與向上吸油的通路47a、47b的上端開口對置的活塞27的兩軸部27b、27b上。
下文，詳述上述十字聯(lián)軸節(jié)機(jī)構(gòu)40。
如圖2的分解圖所示，在氣缸24的另一端側(cè)，在氣缸端面的附近位置，設(shè)置有一對螺紋孔34，在面對該螺紋孔34的第二氣缸軸承33的外周面部位設(shè)置有凹孔35。
于是，在第二氣缸軸承33插嵌到氣缸24內(nèi)周面的狀態(tài)下，就可將止動螺釘36螺紋地插入氣缸螺紋孔34中，該螺釘?shù)那岸瞬颗c氣缸軸承33的凹孔35接觸。如果擰緊止動螺釘36，就可以將氣缸軸承33牢固地固定在氣缸24上。
上述第二氣缸軸承33的壁作成較厚的環(huán)形狀，再固定地嵌裝在氣缸內(nèi)周面的狀態(tài)下，其一側(cè)面與氣缸的端面一般齊，兩者位于同一平面。另一側(cè)面是氣缸內(nèi)部側(cè)端面，在該側(cè)面上設(shè)置有一對呈180°對稱與氣缸軸承33一體的鍵，該鍵部作為配合鍵37、37。該配合鍵37、37內(nèi)側(cè)之間間隔的尺寸與氣缸軸承33的內(nèi)徑尺寸基本一致，其外側(cè)間隔的尺寸與氣缸軸承外徑尺寸基本一致，從正面看近似為矩形，其左右兩側(cè)面分別進(jìn)行高精度研磨加工。
另一方面，上述活塞27上設(shè)置有與副軸部27b鄰接的鍵部，該鍵部作為活塞十字聯(lián)軸節(jié)部27c。該活塞十字聯(lián)軸節(jié)部27c與副軸部27b的直徑基本相同，或其間隔尺寸稍大于該直徑，加工成一對以相互準(zhǔn)確的平行度加工而成的平行面。
在該活塞十字聯(lián)軸節(jié)部27c與上述第二氣缸軸承33的配合部37、37之間安裝有十字聯(lián)軸環(huán)38。也就是說，第二氣缸軸承33具有所謂的接受十字聯(lián)軸節(jié)的功能。
上述十字聯(lián)軸環(huán)38，其一側(cè)面設(shè)置有與上述活塞聯(lián)軸節(jié)部27c可自由滑動配合的一對第一鍵槽39a、39a，這兩個鍵槽39a，39a互成180°對置，其另一側(cè)面上設(shè)置有與上述氣缸軸承33的配合部37、37可自由滑動配合的一對相互成180°對置的第二鍵槽39b、39b。
上述第一鍵槽39a與第二鍵槽39b設(shè)置在相互垂直的位置上。十字聯(lián)軸環(huán)38的內(nèi)徑尺寸設(shè)定成與副軸部27b存在間隙的稍大于其軸徑的尺寸，并且其外徑尺寸與活塞27的外徑基本相同。
上文所構(gòu)成的壓縮機(jī)，電動機(jī)部23通電時轉(zhuǎn)子25與氣缸24一體旋轉(zhuǎn)。
由于氣缸24與第一、第二氣缸軸承32，33形成一體，因此它們可以一起旋轉(zhuǎn)，特別是第二氣缸軸承33的旋轉(zhuǎn)可以通過設(shè)置在該軸承33上的一對配合部37，37傳遞給十字聯(lián)軸環(huán)38的第二鍵槽39b、39b，使十字聯(lián)軸環(huán)38旋轉(zhuǎn)。
結(jié)果，由于活塞27的活塞聯(lián)軸節(jié)部27c與聯(lián)軸節(jié)環(huán)38的第一鍵槽39a、39a配合，所以，十字聯(lián)軸環(huán)38的旋轉(zhuǎn)可以傳遞給活塞27。
由于活塞27相對于氣缸24支承在偏心位置，十字聯(lián)軸環(huán)38備有第一、第二鍵槽39a、39b，所以，氣缸24與活塞27以彼此不同的半徑在保持相對的圓周速度及相互的位置關(guān)系的基礎(chǔ)上同時旋轉(zhuǎn)。
隨著氣缸24與活塞27的轉(zhuǎn)動，葉片29相對于槽28出入，在活塞的徑向方向伸出或縮回，在這種作用下，壓縮室S產(chǎn)生負(fù)壓，將致冷循環(huán)中的低壓致冷劑氣體從吸入管41吸入。
HFC系致冷劑的致冷劑氣體通過主軸承架30上所形成的支承孔30a和吸入導(dǎo)向通路42導(dǎo)入氣缸24內(nèi)。于是，致冷劑氣體從各壓縮室S中的位于吸入側(cè)附近的壓縮室順次被送往位于排出側(cè)的壓縮室，在這期間逐漸被壓縮。
致冷劑氣體移送到排出側(cè)附近的壓縮室S之后，在該處壓力上升到一定值，通過葉片限位器43與設(shè)置在氣缸蓋24a上的導(dǎo)出導(dǎo)向孔44，將該高壓氣體向密閉殼體21內(nèi)導(dǎo)出。
一旦高壓氣體充滿密閉殼體21內(nèi)部空間，就會從排出管45排出，導(dǎo)入外部的致冷循環(huán)機(jī)器中。
同時，隨著活塞軸部27a，27b的旋轉(zhuǎn)，卷繞在其上的給油泵48、48就會處于驅(qū)動狀態(tài)，將儲存在油池46中的潤滑油通過向上吸油通路47a、47b吸引上去。由此將潤滑油供給構(gòu)成壓縮機(jī)構(gòu)部分22的各滑動部件，確保其潤滑性能。
本發(fā)明第一方案所對應(yīng)的權(quán)利要求1-7的流體壓縮機(jī)，在下表1中示出了其實施例1、2的設(shè)定條件。
表1
構(gòu)成螺旋葉片式壓縮機(jī)構(gòu)部分22的其中一個滑動部件是十字聯(lián)軸節(jié)機(jī)構(gòu)40的活塞27，在實施例1和2中，即采用相當(dāng)于FC250的灰口鑄鐵或球墨鑄鐵，其鐵素體系數(shù)(鐵素體析出的面積比率)設(shè)定成5％。
上述十字聯(lián)軸環(huán)38，在第1實施例中，采用氯化硅陶瓷。在這種場合，其彎曲強(qiáng)度必須在70kgf/mm2以上。
而在第2實施例中，采用相當(dāng)于JIS sus430特殊鋼表面經(jīng)過氮化處理的十字聯(lián)軸環(huán)。在這種場合，必須形成硬度為HV0.05 750以上、厚度為10μm以上的表面硬化層。
不論在哪一實施例中，至少與十字聯(lián)軸環(huán)38滑動的面，即活塞十字聯(lián)軸節(jié)部27c的表面，除游離石墨部分外，都形成或有硬度為HV0.05 750以上、厚度為20μm以上的淬火硬化層。
在如上述的實施例1、2的條件下，如圖3所示，相對于運(yùn)轉(zhuǎn)時間的活塞/十字聯(lián)軸環(huán)的磨損量之和的特性用曲線A表示，也就是說，在最初階段(約300小時)磨損量之和變成規(guī)定量(約5μm)之后，經(jīng)過連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)一定時間(約5000小時)，磨損量就基本上不再變化。由此可以明顯看出，提高了耐磨性。
相比之下，在比較例1和比較例2中，相對于運(yùn)轉(zhuǎn)時間的活塞/十字聯(lián)軸環(huán)的磨損量之和的特性用曲線B(比較例1)及曲線C(比較例2)表示。
該比較例1、2的特定條件通過先前的表1示出。也就是說，在比較例1中，所采用的致冷劑與潤滑油和實施例1相同，活塞也采用相當(dāng)于FC250的材料、經(jīng)過表面化處理，并且鐵素體系數(shù)為30％。而十字聯(lián)軸環(huán)采用相當(dāng)于JIS S45C的碳鋼。
在比較例2中，也采用了與實施例1、2相同的致冷劑，潤滑油采用環(huán)烷系石油VG56。活塞用相當(dāng)于FC250的材料，并經(jīng)過表面硬化處理，鐵素體系數(shù)為30％。十字聯(lián)軸環(huán)采用相當(dāng)于JIS S45C的碳鋼。
如圖3所示，比較例1的曲線B，在最初階段(約500小時)，磨損量的和處在變高的狀態(tài)，此后，逐漸遞增，因此不耐用。比較例2的曲線C，在規(guī)定的連續(xù)時間內(nèi)(約5000小時)，其磨損量的和大約是實施例1、2的三倍(約15μm)，其耐磨性差。
實施例3、4的流體壓縮機(jī)，所設(shè)定的條件在表2中示出。
也就是說，致冷劑采用3種混合致冷劑，潤滑油采用相當(dāng)于4價酯的VG68潤滑油。
表2
在實施例3中，作為其中一個滑動部件的十字聯(lián)軸環(huán)38，采用氮化硅陶瓷。而作為另一個滑動部件的十字聯(lián)軸節(jié)支承件(第二氣缸軸承33)，采用相當(dāng)于JISS45C的碳鋼，并且具有經(jīng)過氮化處理的表面硬化層。
在實施例4中，十字聯(lián)軸環(huán)是由相當(dāng)于JIS sus430的特殊鋼制成，并具有氮化處理的表面硬化層，十字聯(lián)軸節(jié)支承件采用粉末高速鋼(相當(dāng)于SKH56的高速鋼)，并經(jīng)過淬火處理、樹脂封孔處理。
不管在哪種實施例中，十字聯(lián)軸節(jié)支承件的第二氣缸軸承33，經(jīng)過表面硬化處理后，形成硬度如HV0.05750以上、厚10μm以上的表面硬化層。
另一方面，在比較例3中，所采用的致冷劑和潤滑油與實施例3、4相同。十字聯(lián)軸環(huán)與十字聯(lián)軸節(jié)支承件采用相當(dāng)于JIS S45C的炭鋼。在比較例4中，致冷劑采用HCFC22(R22)，潤滑油采用環(huán)烷系石油。十字聯(lián)軸環(huán)和十字聯(lián)軸節(jié)支承件采用相當(dāng)于JIS S45C的碳鋼。
如圖4所示，在表2設(shè)定的條件下，在實施例3、4中，十字聯(lián)軸環(huán)/十字聯(lián)軸節(jié)支承件相對于運(yùn)轉(zhuǎn)時間的磨損量之和，在運(yùn)轉(zhuǎn)后(約200小時)到達(dá)一定量(約5μm)，隨后，經(jīng)過一定時間(約5000小時)的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，便基本不變，因此，其耐磨性好。
另一方面，在比較例3中，經(jīng)過最初的時間(約2000小時)，其磨損為最大，即25μm，因此，不實用。在比較例4中，在經(jīng)過規(guī)定的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時間(5000小時)時，磨損量之和(約20μm)是實施例3、4的約4倍左右。因此，其差距是十分明顯的。
表3給出了有關(guān)實施例5、6的流體壓縮機(jī)的設(shè)定條件。
表3
即是說，致冷劑用三種混合致冷劑，潤滑油采用相當(dāng)于4價酯的VG68。
實施例5中，其中一個滑動部件活塞27，采用相當(dāng)于FC250的灰口鑄鐵或球墨鑄鐵。其鐵素體系數(shù)是5％。另一個滑動部件的主軸承架30及副軸承架31也采用相當(dāng)于FC250的灰口鑄鐵或球墨鑄鐵。其鐵素體系數(shù)是5％。
實施例6中，活塞27采用相當(dāng)于FC250的灰口鑄鐵或球墨鑄鐵。其鐵素體系數(shù)是5％，主軸承架30和副軸承架31采用相當(dāng)于JIS SMF-7燒結(jié)合金，并經(jīng)過樹脂封孔處理。
并且，實施例6中，經(jīng)過封孔處理的鐵基燒結(jié)合金，所用樹脂材料或者具有高延性的金屬的溶液浸滲或滲透密度為85％以上。
另一方面，比較例5所采用的致冷劑和潤滑油與實施例5、6相同。活塞及軸承架也采用相當(dāng)于FC250的灰口鑄鐵或球墨鑄鐵，其鐵素體系數(shù)為30％。
比較例6中，致冷劑采用R22，潤滑油采用環(huán)烷系石油VG56?；钊洼S承架也采用相當(dāng)于FC250的灰口鑄鐵或球墨鑄鐵，鐵素體系數(shù)為30％。
如圖5所示，在表3的設(shè)定條件下，在實施例5、6中，活塞/軸承架相對于運(yùn)轉(zhuǎn)時間的磨損量，運(yùn)轉(zhuǎn)開始后(約1000小時)到達(dá)一定量(約2μm)，隨后，經(jīng)過一定時間(約5000小時)的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，便不再變化，因此，其耐磨性好。
另一方面，在比較例5中，在經(jīng)過一定時間的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)之后，磨損(約8μm)大約為各實施例的4倍，而在比較例6中，在經(jīng)過相同的時間之后，磨損量之和(約4μm以上)大約為各實施例的2倍以上。因此，可以看出，確保了實施例的優(yōu)越性。
并且，不論是在實施例5、6中的哪種實施例，對于支承活塞2 7的氣缸軸承30、31，例如采用與上述同樣的設(shè)定條件，不言而喻，同樣，也可提高其耐磨性。
表4示出了有關(guān)實施例7的流體壓縮機(jī)的設(shè)定條件。
表4
也就是說，實施例7中，致冷劑是三種混合致冷劑，潤滑油是相當(dāng)于4價酯的VG68。作為其中之一的滑動部件活塞27，采用相當(dāng)于FC250的灰口鑄鐵或球墨鑄鐵。其鐵素體系數(shù)是5％。另一滑動部件氣缸24也采用相當(dāng)于FC250的灰口鑄鐵或球墨鑄鐵。其鐵素體系數(shù)為5％。
另一方面，在比較例7中，采用的致冷劑與潤滑油和實施例7相同?；钊拜S承架也采用相當(dāng)于FC250的灰口鑄鐵或球墨鑄鐵，鐵素體系數(shù)是30％。
比較例8中，致冷劑采用R22，潤滑油是環(huán)烷系石油VG56。活塞及氣缸也采用相當(dāng)于FC250的灰口鑄鐵或球墨鑄鐵，鐵素體系數(shù)為30％。
如圖6所示，表4所設(shè)定的條件下，活塞葉片槽29和氣缸24內(nèi)表面的相對于運(yùn)轉(zhuǎn)時間的磨損量之和，在實施例7中，是經(jīng)過規(guī)定時間(約2000小時)便達(dá)到一定量(約2μm)，隨后，經(jīng)過長時間(約5000小時)的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，則基本上不再變化，因此，其耐磨性好。
另一方面，在比較例7中，在經(jīng)過最初時間(約1000小時)時，其磨損量之和便急劇上升，此后，繼續(xù)遞增。經(jīng)過長時間(約5000小時)的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，則變?yōu)閷嵤├?倍弱些(約8μm)，因此，其耐磨性差。
在比較例8中，在經(jīng)過最初時間(約1200小時)時，其磨損量之和急劇上升，之后，繼續(xù)遞增。經(jīng)過長時間(約5000小時)的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，則變?yōu)閷嵤├?倍弱(約5μm弱)，其耐磨性也不好。
在以上的比較例中，由于相當(dāng)于FC250的灰口鑄鐵或球墨鑄鐵的鐵素體系數(shù)設(shè)定為30％，被認(rèn)為硬度低，易凝結(jié)。
在上述實施例中，所采用的HFC系致冷劑說明是選用R32/R125a/R134a的三種混合致冷劑，但并不限于此，也可以采用R32/R134a的兩種混合致冷劑或者R125/R143a的兩種混合致冷劑。
也可以使用單一的致冷劑，即二氟甲烷(R32)、五氟代乙烷(R125)、1，1，2，2，-四氟代乙烷(R134a)、1，1，2-三氟代乙烷(R143)、1，1，1-三氟代乙烷(R143a)、1，1，-二氟代乙烷(R152a)、一氟代乙烷(R161)等。
在這些單一的致冷劑中，R134、R134a、R143、R143a具有與以往的CFC12(R12)致冷劑接近的沸點，因此可以作為替代致冷劑。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的各實施例方案，由于是以HFC致冷劑和相溶性良好的潤滑油組合為前提的，因此，可以提供具有耐磨性高、耐久性長及可靠性高滑動部件的的流體壓縮機(jī)。
權(quán)利要求
1.一種流體壓縮機(jī)，包括螺旋葉片式壓縮機(jī)構(gòu)部分，所使用的致冷劑是HFC系致冷劑，與該致冷劑同時使用的潤滑油是酯系油、聚醚系油、烷基苯系油、聚四氟乙烯系油的一種或兩種以上各系油的混合物，其特征是，上述螺旋葉片式壓縮機(jī)構(gòu)部分的其中一個滑動部件，采用灰口鑄鐵或球墨鑄鐵，而另一滑動部件采用氮化硅陶瓷或經(jīng)過表面硬化處理的炭鋼或特殊鋼。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體壓縮機(jī)，其特征是，上述螺旋葉片式壓縮機(jī)構(gòu)部分包括通過氣缸軸承將其兩端分別可自由旋轉(zhuǎn)地支承在軸承架上的氣缸；兩端軸部偏心地支承在上述軸承架內(nèi)，并且該兩端軸部偏心地配置在上述氣缸內(nèi)的旋轉(zhuǎn)體；設(shè)置在該旋轉(zhuǎn)體外周面上的、沿著軸向方向螺矩逐漸變小而形成的螺旋形槽；可自由出入嵌入該槽中的螺旋葉片；由該螺旋葉片隔成容積逐漸變小的若干個壓縮室；使上述氣缸與旋轉(zhuǎn)體以相對的圓周速度同時旋轉(zhuǎn)，從而將吸入壓縮室中的致冷劑氣體逐漸送入壓縮室中，并壓縮排出的旋轉(zhuǎn)力傳遞機(jī)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的流體壓縮機(jī)，其特征是，上述旋轉(zhuǎn)力傳遞機(jī)構(gòu)是十字聯(lián)軸節(jié)機(jī)構(gòu)，其中一個滑動部件是十字聯(lián)軸環(huán)，另一滑動部件是活塞的十字聯(lián)軸節(jié)部或者十字聯(lián)軸節(jié)支承件。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的流體壓縮機(jī)，其特征是，上述活塞部件由灰口鑄鐵或球墨鑄鐵制成，并且其鐵素體系數(shù)(鐵素體析出的面積比率)是25％以下，至少在與十字聯(lián)軸環(huán)滑動的面上，除游離石墨部分外，形成硬度為HV0.05 750以上、厚為20μm以上的淬火硬化層。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的流體壓縮機(jī)，其特征是，上述十字聯(lián)軸環(huán)部件，是由氮化硅陶瓷構(gòu)成，其彎曲強(qiáng)度為70kgf/mm2以上。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的流體壓縮機(jī)，其特征是，上述十字聯(lián)軸環(huán)部件是由表面經(jīng)過硬化處理的碳鋼或特殊鋼制成，并且經(jīng)過滲炭處理或氮化處理而形成硬度為HV0.05 750以上，厚度為10μm以上的表面硬化層。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的流體壓縮機(jī)，其特征是，上述十字聯(lián)軸節(jié)支承部件是由表面經(jīng)過硬化處理的碳鋼或特殊鋼制成，并且經(jīng)過滲炭處理或氮化處理而形成硬度為HV0.05 750以上、厚度為10μm以上的表面硬化層。
8.一種流體壓縮機(jī)，包括螺旋葉片式壓縮機(jī)構(gòu)部分，所使用的潤滑油是酯系油、聚醚系油、烷基苯系油、聚四氯乙烯系油的一種或兩種以上各系油的混合物，其特征是，上述螺旋葉片式壓縮機(jī)構(gòu)部分的其中一個滑動部件，采用灰口鑄鐵或球墨鑄鐵，而另一滑動部件采用灰口鑄鐵或球墨鑄鐵或經(jīng)過封孔處理的鐵基燒結(jié)合金。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的流體壓縮機(jī)，其特征是，上述螺旋葉片式壓縮機(jī)構(gòu)部分包括通過氣缸軸承將其兩端分別可自由旋轉(zhuǎn)地支承在軸承架上的氣缸；兩端軸部偏心地支承在上述軸承架內(nèi)，并且該兩端軸部偏心地配置在上述氣缸內(nèi)的旋轉(zhuǎn)體；設(shè)置在該旋轉(zhuǎn)體外周面上的、沿著軸向方向螺矩逐漸變小而形成的螺旋槽；可自由出入地嵌入該槽中的螺旋形葉片；由該螺旋形葉片隔成容積逐漸變小的若干個壓縮室；能使上述氣缸與旋轉(zhuǎn)體以相對的圓周速度同時旋轉(zhuǎn)，從而將吸入壓縮室中的致冷劑氣體逐漸送入壓縮室中，并壓縮排出的旋轉(zhuǎn)力傳遞機(jī)構(gòu)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的流體壓縮機(jī)，其特征是，上述滑動部件，其中一個是活塞軸部或者氣缸軸承，另一滑動部件是可自由旋轉(zhuǎn)支承上述其中一個滑動部件的軸承架。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的流體壓縮機(jī)，其特征是，活塞軸部或者氣缸是由灰口鑄鐵或球墨鑄鐵制成，其鐵素體系數(shù)為25％以下。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的流體壓縮機(jī)，其特征是，上述軸承架由經(jīng)過封孔處理的鐵基合金制成，樹脂材料或是由高延性的金屬的溶液浸滲或是滲透的密度比為85％以上。
13.一種流體壓縮機(jī)，包括螺旋葉片式壓縮機(jī)構(gòu)部分，使用的致冷劑是HFC系致冷劑，與該致冷劑同時使用的潤滑油是酯系油、聚醚系油、烷基苯系油、聚四氟乙烯系油的一種或兩種以上各系油的混合物，其特征是，構(gòu)成上述螺旋葉片式壓縮機(jī)構(gòu)部分的其中一個或另一個滑動部件，采用灰口鑄鐵或球墨鑄鐵。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的液體壓縮機(jī)，其特征是，上述螺旋葉片式壓縮機(jī)構(gòu)部分包括通過氣缸軸承將其兩端分別可自由旋轉(zhuǎn)地支承在軸承架上的氣缸；兩端軸部偏心地支承在上述軸承架內(nèi)，并且該兩端軸部偏心地配置在上述氣缸內(nèi)的旋轉(zhuǎn)體；設(shè)置在該旋轉(zhuǎn)體外周面上的、沿著軸向方向螺矩逐漸變小而形成的螺旋狀槽；可自由出入地嵌入該槽中的螺旋形葉片；由該螺旋形葉片隔成容積逐漸變小的若干個壓縮室；使上述氣缸與旋轉(zhuǎn)體以相對的圓周速度同時旋轉(zhuǎn)，從而將吸入壓縮室中的致冷劑氣體逐漸送入壓縮室中，并壓縮排出的旋轉(zhuǎn)力傳遞機(jī)構(gòu)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的流體壓縮機(jī)，其特征是，上述滑動部件，其中一個是活塞，另一個是氣缸。
全文摘要
一種流體壓縮機(jī)，包括螺旋葉片式壓縮機(jī)構(gòu)部分，所使用的致冷劑是HFC系致冷劑，與該致冷劑同時使用的潤滑油是酯系油、聚醚系油、烷基苯系油、聚四氟乙烯系油的一種或兩種以上各系油的混合物，其中，上述螺旋葉片式壓縮機(jī)構(gòu)部分的其中一個滑動部件，采用灰口鑄鐵或球墨鑄鐵，而另一滑動部件采用氮化硅陶瓷或經(jīng)過表面硬化處理的炭鋼或特殊鋼。
文檔編號F04C29/00GK1144886SQ9610551
公開日1997年3月12日 申請日期1996年2月28日 優(yōu)先權(quán)日1995年3月28日
發(fā)明者佐藤忍, 福田鐵男 申請人:株式會社東芝