(57)【要約】【課題】高いヤング率を確保しつつ、加工性のよいクランクシャフト材の開発により、被削性と剛性の向上を図り、クランクシャフト運転中のタワミによる、軸受けとの摺動摩耗を低減させる。【解決手段】冷媒圧縮機のクランクシャフトを、Ｃｒ０．２〜０．７％、Ｍｏ０．１５〜０．４０％、Ｎｉ０．３０％以下の合金鋳鉄とし、共晶黒鉛化促進のためＴｉ０．１０〜０．１５％含有した金型鋳造品であり、共晶黒鉛が晶出し、基地中のパーライトが２０％以上で、ヤング率が１３９ＧＰａ以上の材料で構成することにより、生産性がよく、かつクランクシャフト運転中のタワミによる、軸受けとの摺動摩耗を低減を実現した冷媒圧縮機を提供できる。【選択図】図１
2008014285.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダと、クランクシャフトにより駆動されて前記シリンダ内で偏心回転するローラと、前記シリンダに半径方向に形成した溝に出没可能に挿入されて前記ローラと摺接するベーンとを備えたロータリ圧縮機であって、前記クランクシャフトが、Ｃｒ０．２〜０．７％、Ｍｏ０．１５〜０．４０％、Ｎｉ０．３０％以下、Ｔｉ０．１０〜０．１５％を含有した金型鋳造品で、共晶黒鉛が晶出し、基地中のパーライトが２０％以上で、ヤング率が１３９ＧＰａ以上の材料で構成された冷媒圧縮機。
【請求項２】
冷媒がＲ１３４ａ、Ｒ２２、Ｒ４１０Ａ、Ｒ４０７Ｃのいずれかである請求項１記載の冷媒圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
従来の冷媒圧縮機としては、クランクシャフトは一般にはＣｒ、Ｍｏ、Ｎｉを含有した砂型鋳造の低合金鋳鉄で構成されており、片状黒鉛が晶出し、パーライト基地に合金炭化物が析出したものであり、ヤング率は合金添加のない一般のねずみ鋳鉄に比べやや高いものの、圧縮機の電動機の積厚が大きい場合は、クランクシャフトの振れが大きくなりクランクシャフトの回転を受ける軸受けとの間で摺動摩耗が大きくなる傾向にあった。
【０００３】
一方、上記の問題を解決すべくクランクシャフトの大幅な剛性（ヤング率）アップを図るためダクタイル鋳鉄が用いられてきた（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−０２２６８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記片状黒鉛系のクランクシャフトと比較して、軸受け材との安定した摺動摩耗を図るためには、ダクタイル鋳鉄自身の基地組織のフェライトを低減しパーライトを増加させなければならいため、硬さが大きくなるため被削性等に問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のクランクシャフトは、前記の課題を解決すべく、Ｃｒ、Ｍｏ，Ｎｉを含有した低合金鋳鉄で高いヤング率を確保しつつ、加工性のよい材料を確立すべく、金型鋳造による低合金鋳鉄とした。
【発明の効果】
【０００６】
本発明のクランクシャフトは、ダクタイル鋳鉄より加工性の優れた材料を開発すべく、前記低合金鋳鉄の溶湯を金型に鋳込み、共晶黒鉛を晶出化させることにより、前記片状黒鉛鋳鉄の晶出した砂型鋳造の低合金鋳鉄より剛性を向上させ、前記課題を解決したものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
第１の発明は、クランクシャフトを、Ｃｒ０．２〜０．７％、Ｍｏ０．１５〜０．４０％、Ｎｉ０．３０％以下の合金鋳鉄とし、共晶黒鉛化促進のためＴｉ０．１０〜０．１５％含有した金型鋳造品であり、共晶黒鉛が晶出し、基地中のパーライトが２０％以上で、ヤング率が１３９ＧＰａ以上の材料で構成した冷媒圧縮機であり、被削性と剛性の向上を図り、クランクシャフト運転中のタワミによる、軸受けとの摺動摩耗を低減させたものである。
【０００８】
第２の発明は、冷媒がＲ１３４ａ、Ｒ２２、Ｒ４１０Ａ、Ｒ４０７Ｃのいずれかであることを特徴としたものである。
【０００９】
（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圧縮機であり、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である。
【００１０】
図１において１は密閉容器であり、電動機部２と圧縮機構部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クランクシャフト８が圧入等の方法により固定されている。クランクシャフト８に圧入された電動機回転子２ａと固定子２ｂには、一定量のギャップがあるため、運転時には、回転子２ａによる半径方向の振れ廻りの為、クランクシャフト８はたわみながら回転する。このたわみ量は、クランクシャフト８の材料固有の剛性（ヤング率）および回転子２ａの積厚（高さ）によって変化する。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クランクシャフト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。
【００１１】
次に、本構成によるロータリ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クランクシャフト８が回転駆動される。クランクシャフト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。
【００１２】
なお、図１では見やすくするために吐出孔６の位置を吸入孔から離れた位置に描いたが、実際には図２に示すようにベーン２１を挟んで吸入孔５の近くに配置されている。
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から圧縮機に戻ってくる）が使われることになる。
【００１３】
前記クランクシャフト８は、一般にモリブデン、ニッケル、クロムを含む砂鋳造品で、片状黒鉛が晶出した低合金鋳鉄が使用されているが、前述のように、密閉型ロータリ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、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圧縮機の摺動条件は特に厳しいものであるといえる。
【００１４】
従来の圧縮機においては、クランクシャフトの組織は、片状黒鉛が晶出し、基地がパーライトであることを特徴とするが、本発明は、溶湯を金型鋳造に適した成分に調整することで、共晶黒鉛を晶出化させ、ある一定量以上のパーライト基地を確保し、砂型低合金鋳鉄よりもヤング率を向上させることにより、圧縮機運転時におけるクランクシャフトのたわみを抑えることで、クランクシャフトの回転を保持する軸受けとの間の摺動摩耗を低減させるものである。
【産業上の利用可能性】
【００１５】
本発明のベーンは、ロータリ圧縮機におけるクランクシャフトと軸受けの間の摺動摩耗を、クランクシャフトの加工性を確保しつつ、剛性（ヤング率）を向上させることで、Ｒ２２、Ｒ１３４ａ、Ｒ４０７Ｃに限らず、Ｒ４１０Ａ冷媒条件下での過酷な運転状況でも、信頼性の高いメカ材を供給することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態におけるロータリ圧縮機を示す縦断面図
【図２】本発明の実施の形態における冷媒圧縮機の要部を示す横断面図
【符号の説明】
【００１７】
１    密閉容器
２    電動機部
３    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  締め付けボルト
１２  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
【図１】
2008014285.tif 000003
【図２】
2008014285.tif 000004