(57)【要約】【課題】ベーン又はベーンと摺動する相手材の耐摩耗性を向上させることができる圧縮機用ベーン、ローリングピストン型圧縮機、及び圧縮機用ベーンの製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】中空のシリンダ２０と、シリンダ２０の内周面に沿って偏心回転するローラ２１と、シリンダ２０の内周面から径方向外側に向かって形成されたベーン溝２２と、を有するローリングピストン型圧縮機１に備えられ、ベーン溝２２に摺動自在に挿入されてローラ２１の外周面に当接し、シリンダ２０内の空間を低圧側と高圧側とに分離するベーン２３であって、ステンレス鋼製の基材７０と、基材７０の窒化処理により基材７０の表面側に形成された化合物層７１と、を有し、基材７０と化合物層７１との界面７２の界面粗さＲｚは２．０μｍ以下であることを特徴とするものである。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空のシリンダと、前記シリンダの内周面に沿って偏心回転するローラと、前記シリンダの内周面から径方向外側に向かって形成されたベーン溝と、を有するローリングピストン型圧縮機に備えられ、前記ベーン溝に摺動自在に挿入されて前記ローラの外周面に当接し、前記シリンダ内の空間を低圧側と高圧側とに分離する圧縮機用ベーンであって、
ステンレス鋼製の基材と、前記基材の窒化処理により前記基材の表面側に形成された化合物層と、を有し、
前記基材と前記化合物層との界面の界面粗さＲｚは２．０μｍ以下であること
を特徴とする圧縮機用ベーン。
【請求項２】
前記ローリングピストン型圧縮機で圧縮される冷媒として、Ｒ３２又はＲ３２を含む混合冷媒が用いられていること
を特徴とする請求項１に記載の圧縮機用ベーン。
【請求項３】
前記ステンレス鋼はＳＵＳ４４０Ｃであること
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の圧縮機用ベーン。
【請求項４】
前記ローリングピストン型圧縮機の摺動部を潤滑する冷凍機油として、エステル、エーテル又はアルキルベンゼンが用いられていること
を特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の圧縮機用ベーン。
【請求項５】
前記化合物層表面の表面粗さＲｚは２．０μｍ以下であること
を特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の圧縮機用ベーン。
【請求項６】
前記界面の界面粗さＲｚは、前記化合物層表面の表面粗さＲｚ以下であること
を特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の圧縮機用ベーン。
【請求項７】
表面硬度がＨｖ１０００以上であること
を特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の圧縮機用ベーン。
【請求項８】
請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の圧縮機用ベーンを備えること
を特徴とするローリングピストン型圧縮機。
【請求項９】
ローリングピストン型圧縮機に用いられる圧縮機用ベーンの製造方法であって、
ステンレス鋼を成形して基材を形成する第１工程と、
前記基材表面を２．０μｍ以下の表面粗さＲｚに研磨する第２工程と、
前記基材に窒化処理を施して、前記基材表面に化合物層を形成するとともに前記化合物層表面に白層を形成する第３工程と、
前記白層を研磨して前記白層の少なくとも一部を除去し前記化合物層を露出させるとともに、露出した前記化合物層表面を研磨する第４工程と、
を有することを特徴とする圧縮機用ベーンの製造方法。
【請求項１０】
前記第４工程では、前記化合物層表面を２．０μｍ以下の表面粗さＲｚに研磨すること
を特徴とする請求項９に記載の圧縮機用ベーンの製造方法。
【請求項１１】
前記第２工程では、前記基材表面を、前記第４工程で研磨された前記化合物層表面の表面粗さＲｚ以下の表面粗さＲｚに研磨すること
を特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の圧縮機用ベーンの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮機用ベーン、ローリングピストン型圧縮機、及び圧縮機用ベーンの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、シリンダと、シリンダの内周面に沿って転動するローラと、シリンダの半径方向に形成された溝部と、溝部内に挿入されローラの外周面に摺動する状態で出退してシリンダの内部を吸入部側と吐出部側とに仕切るベーンと、を備えたロータリ圧縮機が記載されている。このロータリ圧縮機のベーンは、マルテンサイト系ステンレス鋼によりベース材を作成し、このベース材を焼入れ及び焼戻しによりマルテンサイト組織化し、窒化処理によってベース材の表面にＦｅ−Ｎ層（化合物層）と窒素拡散層とを表層から順に形成し、その後、先端部及び側面部に研削加工を施すことにより作成されている。ベーンの先端部では、研削加工によって露出した表面粗さＲｙ３μｍ以下のＦｅ−Ｎ層が摺動面となっている。同文献には、上記の構成によれば、表面粗さＲｙ３μｍ以下のＦｅ−Ｎ層がローラに摺動することで、微細な突起部に大きな応力が働きにくくなり、極めて金属凝着しにくい状況となり、ベーンとローラの凝着摩耗に対して非常に優れたベーン摺動面となること、が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３４２９８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のようなベーンの製造工程について、より具体的に説明する。図７は、従来のベーンの製造工程における基材１００の表面近傍の概略の断面構成を示す図である。ベーンの製造工程では、まず、ステンレス鋼の成形、焼入れ焼戻し、粗加工及び仕上げ（粗研磨）等の各工程を経て、ベーン形状の基材を形成する。この段階では、基材表面の表面粗さＲｚは３〜４μｍとなる。次に、形成した基材のガス窒化処理を行う。図７（ａ）は、窒化処理が施された後の基材１００の表面近傍の状態を示している。図７（ａ）に示すように、基材１００の表面には、窒化処理によって、基材１００よりも高硬度で耐摩耗性に優れた化合物層１０１が形成される。このとき、基材１００と化合物層１０１との界面１０３の界面粗さＲｚは、窒化処理前の基材１００表面の表面粗さＲｚ（３〜４μｍ）と概ね同等となる。また、化合物層１０１の最表面には白層１０２が形成される。白層１０２の表面１０４の表面粗さＲｚは、通常、窒化処理前の基材１００表面の表面粗さＲｚ（３〜４μｍ）よりも大きくなる。白層１０２は、化合物層１０１よりも硬くて脆いため、後述する超仕上げ工程での研磨により除去される。なお図７（ａ）では、化合物層１０１と基材１００との間に形成される窒素拡散層の図示を省略している。
【０００５】
窒化処理工程の後には、白層１０２及び化合物層１０１を研磨する超仕上げ工程が行われる。図７（ｂ）は、超仕上げ工程後の基材１００の表面近傍の状態を示している。図７（ｂ）に示すように、超仕上げ工程では、白層１０２が除去されて化合物層１０１が露出するとともに、露出した化合物層１０１の表面１０５が比較的小さい表面粗さ（例えば、表面粗さＲｚ２．０μｍ以下）に研磨される。超仕上げ工程では、硬くて脆い白層１０２を全て除去し、かつ、高硬度で耐摩耗性に優れた化合物層１０１の厚さを十分に確保することが望ましい。以上のような各工程を経て、ベーンが作製される。
【０００６】
一般に、超仕上げ工程で研磨される表面１０５の表面粗さＲｚと比較すると、化合物層１０１と基材１００との界面１０３の界面粗さＲｚは大きい。このため、白層１０２を全て除去しようとすると、化合物層１０１の厚さが部分的に薄くなってしまったり（例えば、図７（ｂ）中のＡ部）、あるいは基材１００表面が露出してしまったりする場合がある。一方、化合物層１０１の厚さを十分に確保しようとすると、白層１０２を除去しきれない場合がある（例えば、図７（ｂ）中のＢ部）。
【０００７】
図７（ｂ）中のＡ部のように化合物層１０１の厚さが部分的に薄くなると（あるいは、基材１００表面が露出すると）、その部分でのベーンの硬度が低下する。これにより、ベーンの耐摩耗性が低下してしまうという問題点があった。また、図７（ｂ）中のＢ部のように白層１０２の一部が残存すると、ベーンの硬度が面内で部分的に高くなるため、ベーンと摺動する相手材（例えば、ローラ、ベーン溝の内壁面等）が微小な切削作用により摩耗してしまう。これにより、相手材の耐摩耗性が低下してしまうという問題点があった。さらに、残存した白層１０２がベーンから欠落して摺動部に入り込んでしまうと、欠落した白層１０２の切削作用によりベーン又は相手材が摩耗してしまう。これにより、ベーン又は相手材の耐摩耗性が低下してしまうという問題点があった。
【０００８】
本発明は、上述のような問題点の少なくとも１つを解決するためになされたものであり、ベーン又はベーンと摺動する相手材の耐摩耗性を向上させることができる圧縮機用ベーン、ローリングピストン型圧縮機、及び圧縮機用ベーンの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る圧縮機用ベーンは、中空のシリンダと、前記シリンダの内周面に沿って偏心回転するローラと、前記シリンダの内周面から径方向外側に向かって形成されたベーン溝と、を有するローリングピストン型圧縮機に備えられ、前記ベーン溝に摺動自在に挿入されて前記ローラの外周面に当接し、前記シリンダ内の空間を低圧側と高圧側とに分離する圧縮機用ベーンであって、ステンレス鋼製の基材と、前記基材の窒化処理により前記基材の表面側に形成された化合物層と、を有し、前記基材と前記化合物層との界面の界面粗さＲｚは２．０μｍ以下であることを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明に係るローリングピストン型圧縮機は、上記本発明に係る圧縮機用ベーンを備えることを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明に係る圧縮機用ベーンの製造方法は、ローリングピストン型圧縮機に用いられる圧縮機用ベーンの製造方法であって、ステンレス鋼を成形して基材を形成する第１工程と、前記基材表面を２．０μｍ以下の表面粗さＲｚに研磨する第２工程と、前記基材に窒化処理を施して、前記基材表面に化合物層を形成するとともに前記化合物層表面に白層を形成する第３工程と、前記白層を研磨して前記白層の少なくとも一部を除去し前記化合物層を露出させるとともに、露出した前記化合物層表面を研磨する第４工程と、を有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、基材と化合物層との界面の界面粗さＲｚを２．０μｍ以下とすることにより、基材上の化合物層の厚さを十分に確保しつつ白層を除去することができる。したがって、ベーン又はベーンと摺動する相手材の耐摩耗性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１に係るローリングピストン型圧縮機１の概略構成を示す縦断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るローリングピストン型圧縮機１の圧縮機構部１０の概略構成を示す横断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係るベーン２３の表面近傍の断面構成を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係るベーン２３の製造工程の流れの一例を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態１に係るベーン２３の製造工程の各工程におけるベーン２３（基材７０）の表面近傍の概略の断面構成を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係るベーン２３の製造工程を経て作製されたベーン２３のある部分における表面からの深さと硬度との関係を例示するグラフである。
【図７】従来のベーンの製造工程における基材１００の表面近傍の概略の断面構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施の形態１．
本発明の実施の形態１に係る圧縮機用ベーン、ローリングピストン型圧縮機、及び圧縮機用ベーンの製造方法について説明する。図１は、本実施の形態に係るローリングピストン型圧縮機（ロータリ圧縮機）１の概略構成を示す縦断面図である。図２は、本実施の形態に係るローリングピストン型圧縮機１の圧縮機構部１０の概略構成を示す横断面図である。本実施の形態では、１つのシリンダを備えた単段圧縮式のローリングピストン型圧縮機１を示している。ローリングピストン型圧縮機１は、例えば、空気調和装置、冷蔵庫、冷凍機、自動販売機、給湯器等に用いられる冷凍サイクルの構成要素の一つとなるものであり、冷凍サイクルを循環する冷媒（流体の一例）を吸入し、吸入した冷媒を圧縮して吐出する流体機械である。なお、図１及び図２を含む以下の図面では、各構成部材の寸法の関係や形状等が実際のものとは異なる場合がある。また、明細書中における各構成部材同士の位置関係（例えば、上下関係等）は、原則として、ローリングピストン型圧縮機１を使用可能な状態に設置したときのものである。
【００１５】
図１及び図２に示すように、ローリングピストン型圧縮機１は、冷媒を圧縮する圧縮機構部１０と、圧縮機構部１０を駆動する電動機部５０とを有している。圧縮機構部１０及び電動機部５０は、密閉容器６０内に収容されている。密閉容器６０の底部には、ローリングピストン型圧縮機１の各摺動部を潤滑する不図示の冷凍機油（潤滑油）が貯留されている。冷凍機油としては、例えば、エステル、エーテル又はアルキルベンゼン等の合成油、あるいは鉱油が用いられている。冷凍機油には、摺動部の摩耗を防ぐために極圧添加剤及び摩耗防止剤等の添加剤が添加されている。
【００１６】
電動機部５０は、密閉容器６０内の上部内周面に沿って環状に取り付けられたステータ５１と、ステータ５１の内側に若干の隙間を設けて挿入されるロータ５２と、を有している。ロータ５２の中心部には、鉛直方向に延伸するシャフト５３が嵌入されている。シャフト５３には、当該シャフト５３の回転軸からずれた位置に中心軸を有する偏心部５３ａが形成されている。
【００１７】
圧縮機構部１０は、円筒状の開口部を内側に備えた中空のシリンダ２０と、シリンダ２０の軸方向上端（シリンダ２０の上端面側）に配置された主端板３０と、シリンダ２０の軸方向下端（シリンダ２０の下端面側）に配置された補助端板４０と、を有している。主端板３０及び補助端板４０は、シャフト５３の軸受を兼ねている。主端板３０の上面には、吐出マフラ３１が取り付けられている。主端板３０の上面と吐出マフラ３１との間には、圧縮機構部１０で圧縮されて吐出される冷媒の脈動を低減させる吐出マフラ室３２が形成されている。また圧縮機構部１０は、シャフト５３の偏心部５３ａに摺動自在に嵌入されたローラ（ローリングピストン）２１と、シリンダ２０の内周面から径方向外側に向かって形成されたベーン溝２２と、を有している。ローラ２１は、摺動自在に嵌入された偏心部５３ａが回転することにより、シリンダ２０の内周面に沿って偏心回転する。
【００１８】
ベーン溝２２には、ベーン（圧縮機用ベーン）２３が摺動自在に挿入されている。ベーン２３は、ベーンばね２５によってローラ２１側に付勢されている。ベーンばね２５は、ベーン溝２２の径方向外方に設けられたベーンばね孔２６内に収容されている。ベーンばね孔２６は密閉容器６０内の空間と連通しているため、ベーン２３の背面側には密閉容器６０内の吐出圧Ｐｄが作用する。ベーン２３は、その背面側と先端部２３ａ側との差圧による押圧力と、ベーンばね２５による付勢力とによりローラ２１に押し付けられ、ローラ２１の偏心回転に追従してベーン溝２２内を径方向に往復運動する。これにより、ベーン２３の先端部２３ａは、ローラ２１の外周面に常時当接する。シリンダ２０、ローラ２１、主端板３０及び補助端板４０によって仕切られたシリンダ室２４（シリンダ２０内の空間）は、ベーン２３によって吸入室２４ａ（低圧側）と圧縮室２４ｂ（高圧側）とに分離される。
【００１９】
また、ローリングピストン型圧縮機１は、密閉容器６０の外側に隣接して設けられ、外部（冷凍サイクルの蒸発器側）から流入した低圧冷媒を貯留して当該冷媒を気液分離するアキュムレータ６１と、アキュムレータ６１内の冷媒ガスを密閉容器６０内に導入する吸入管６２と、密閉容器６０内に導入された冷媒ガスを吸入室２４ａ内に導く吸入ポート２０ａと、圧縮室２４ｂで圧縮された高圧の冷媒ガスを密閉容器６０内の空間に吐出する吐出ポート（図示せず）と、密閉容器６０内の空間に吐出された高圧の冷媒ガスを外部（冷凍サイクルの凝縮器側）に吐出する吐出管６３と、を有している。
【００２０】
本実施の形態では、ローリングピストン型圧縮機１で圧縮される冷媒として、Ｒ３２（単一冷媒）、又はＲ３２を含む混合冷媒（例えば、Ｒ３２を５０％以上含む混合冷媒）が用いられる。以下、Ｒ３２、及びＲ３２を含む混合冷媒を総称して「Ｒ３２冷媒」という場合がある。
【００２１】
このように構成されたローリングピストン型圧縮機１では、ステータ５１への通電によりロータ５２が回転することで、ロータ５２に嵌入されたシャフト５３が回転する。これにより、シャフト５３の偏心部５３ａに摺動自在に嵌入されたローラ２１が、シリンダ２０の内周面に沿って偏心回転（公転）する。ベーン２３は、ベーン溝２２内を往復運動することによりローラ２１の外周面に常時当接する。
【００２２】
ローラ２１の公転運動とベーン２３の往復運動とによって、吸入室２４ａ及び圧縮室２４ｂの容積が徐々に変化する。吸入室２４ａ及び圧縮室２４ｂの容積変化により、吸入管６２及び吸入ポート２０ａを介して吸入室２４ａ内に低圧冷媒ガスが吸入され、吸入された低圧冷媒ガスは圧縮室２４ｂ内で高温高圧に圧縮される。圧縮された高圧冷媒ガスは、主端板３０に設けられた吐出弁（図示せず）から吐出マフラ室３２に一旦吐出され、吐出マフラ３１に設けられた吐出孔（図示せず）から密閉容器６０内の空間に吐出される。密閉容器６０内の空間に吐出された高圧冷媒ガスは、吐出管６３から密閉容器６０の外部に吐出される。ローリングピストン型圧縮機１で圧縮されて吐出された冷媒は、冷凍サイクル内の高圧側熱交換器で放熱した後、膨張装置で絞られて低圧側熱交換器で吸熱し、再びローリングピストン型圧縮機１に吸入されて圧縮される。このような一連のサイクルが繰り返される。
【００２３】
次に、本実施の形態に係るベーン２３の構成について、より詳細に説明する。図１及び図２に示したように、ベーン２３は、ベーン溝２２内に摺動自在に挿入され、ローラ２１の外周面に当接する平板状の部材である。ベーン２３の先端部２３ａはローラ２１の外周面と摺動し、ベーン２３の一対の側面部２３ｂ、２３ｃはベーン溝２２の両側の内壁面とそれぞれ摺動する。先端部２３ａには、円弧状（部分円筒状）の丸みが形成されている。
【００２４】
図３は、ベーン２３の表面（例えば、先端部２３ａ又は側面部２３ｂ、２３ｃの摺動面）近傍の断面構成を示している。図３に示すように、ベーン２３は、ステンレス鋼（例えば、ＳＵＳ４４０Ｃ等のマルテンサイト系ステンレス鋼）製の基材７０と、後述する窒化処理により基材７０の表面側に形成された化合物層７１と、を有している。化合物層７１は、面内方向においてほぼ均一な厚さ（例えば、１００μｍ程度）に形成されている。基材７０と化合物層７１との間には、界面７２が形成されている。界面７２の界面粗さＲｚは２．０μｍ以下であり、好ましくは１．０μｍ以下である。また、化合物層７１の表面７１ａの表面粗さＲｚは２．０μｍ以下であり、好ましくは１．２μｍ以下である。表面７１ａの表面粗さＲｚの下限は、例えば０．３μｍである。界面７２の界面粗さＲｚは、表面７１ａの表面粗さＲｚ以下（表面７１ａの表面粗さＲｚと同等、又は表面７１ａの表面粗さＲｚ未満）であってもよい。
【００２５】
ここで、表面粗さ（界面粗さ）におけるＲｚ、Ｒａ、Ｒｙの関係は以下の通りである。Ｒｚ２．０μｍはＲａ０．５μｍ、Ｒｙ２．０μｍに相当し、Ｒｚ１．２μｍはＲａ０．３μｍ、Ｒｙ１．２μｍに相当し、Ｒｚ１．０μｍはＲａ０．２５μｍ、Ｒｙ１．０μｍに相当し、Ｒｚ０．３μｍはＲａ０．０７５μｍ、Ｒｙ０．３μｍに相当する。
【００２６】
次に、本実施の形態に係るベーン２３の製造方法について説明する。図４は、ベーン２３の製造工程の流れの一例を示すフローチャートである。図５は、ベーン２３の製造工程の各工程におけるベーン２３（基材７０）の表面近傍の概略の断面構成を示す図である。ベーン２３の製造工程では、まず、ステンレス鋼（例えば、ＳＵＳ４４０Ｃ等のマルテンサイト系ステンレス鋼）製の素材を切削等により成形し、基材７０を形成する（図４に示す基材形成工程（ステップＳ１））。例えば、基材７０は、ステンレス鋼の押出成形により形成された長尺の素材を必要な長さに切断し、切削等により成形することにより形成される。
【００２７】
次に、必要に応じて、基材７０の焼入れ焼戻しを行う（焼入れ焼戻し工程（ステップＳ２））。例えば、焼入れ硬化性を有するマルテンサイト系ステンレス鋼が用いられている場合、焼入れ焼戻しを行うことにより硬度を高めることができる。
【００２８】
次に、基材７０の粗加工を行う（粗加工工程（ステップＳ３））。図５（ａ）は、粗加工工程後の基材７０の表面近傍の状態を示している。粗加工工程では、研削によって、基材７０の表面７０ａを３〜４μｍの表面粗さＲｚに加工する。
【００２９】
次に、基材７０の仕上げ加工を行う（仕上げ工程（ステップＳ４））。図５（ｂ）は、仕上げ工程後の基材７０の表面近傍の状態を示している。仕上げ工程では、粗研磨によって、基材７０の表面７０ａを２．０μｍ以下（好ましくは１．０μｍ以下）の表面粗さＲｚに研磨する。仕上げ工程では、基材７０の表面７０ａを、後述する超仕上げ工程（ステップＳ６）後の表面７１ａの表面粗さＲｚ以下となる表面粗さＲｚに研磨してもよい。
【００３０】
次に、基材７０に窒化処理を施す（窒化処理工程（ステップＳ５））。図５（ｃ）は、窒化処理工程後の基材７０の表面近傍の状態を示している。窒化処理工程では、例えばアンモニアガスを用いたガス窒化等により、基材７０の表面側に、基材７０よりも高硬度で耐摩耗性に優れた化合物層７１を形成する。化合物層７１の厚さ（深さ）は、例えば１００〜２００μｍ程度である。また、化合物層７１の最表面には、白層７３が形成される。白層７３の厚さは、例えば１０μｍ以下である。本例では、化合物層７１と白層７３との界面７４は、窒化処理前の基材７０の表面７０ａよりも内側に形成されており、白層７３の表面７３ａは、窒化処理前の基材７０の表面７０ａよりも外側に形成されている。
【００３１】
基材７０と化合物層７１との界面７２の界面粗さＲｚは、窒化処理前の基材７０の表面７０ａの表面粗さＲｚ（２．０μｍ以下、好ましくは１．０μｍ以下）と概ね同等となる。また、白層７３の表面７３ａの表面粗さＲｚは、窒化処理前の基材７０の表面７０ａの表面粗さＲｚ（２．０μｍ以下、好ましくは１．０μｍ以下）よりも大きくなる。
【００３２】
次に、白層７３及び化合物層７１を研磨する超仕上げ加工を行う（超仕上げ工程（ステップＳ６））。図５（ｄ）は、超仕上げ工程後の基材７０の表面近傍の状態を示している。超仕上げ工程では、白層７３を研磨して白層７３の少なくとも一部（例えば全体）を除去し、化合物層７１を露出させるとともに、露出した化合物層７１の表面７１ａを２．０μｍ以下（好ましくは１．２μｍ以下）の表面粗さＲｚに研磨する。本実施の形態では、基材７０と化合物層７１との界面７２の界面粗さＲｚが比較的小さいため、基材７０上の化合物層７１の厚さを十分に確保しつつ白層７３を除去することが容易である。
【００３３】
以上のような基材形成、焼入れ焼戻し、粗加工、仕上げ、窒化処理及び超仕上げの各工程を経て、ベーン２３が作製される。作製されたベーン２３では、面内方向のほぼ全域にわたってほぼ均一な表面硬度（例えば、Ｈｖ１０００以上）を得ることができる。
【００３４】
以上説明したように、本実施の形態に係る圧縮機用ベーン（ベーン２３）は、中空のシリンダ２０と、シリンダ２０の内周面に沿って偏心回転するローラ２１と、シリンダ２０の内周面から径方向外側に向かって形成されたベーン溝２２と、を有するローリングピストン型圧縮機１に備えられ、ベーン溝２２に摺動自在に挿入されてローラ２１の外周面に当接し、シリンダ２０内のシリンダ室２４を低圧側の吸入室２４ａと高圧側の圧縮室２４ｂとに分離する圧縮機用ベーンであって、ステンレス鋼製の基材７０と、基材７０の窒化処理により基材７０の表面側に形成された化合物層７１と、を有し、基材７０と化合物層７１との界面７２の界面粗さＲｚは２．０μｍ以下であることを特徴とするものである。
【００３５】
この構成によれば、基材７０と化合物層７１との界面７２の界面粗さＲｚを２．０μｍ以下とすることにより、基材７０上の化合物層７１の厚さを十分に確保しつつ白層７３を除去することができる。したがって、本実施の形態によれば、ベーン２３又はベーン２３と摺動する相手材の耐摩耗性を向上させることができ、長期使用可能なベーン２３及びローリングピストン型圧縮機１を得ることができる。
【００３６】
また、本実施の形態に係る圧縮機用ベーンの製造方法は、ローリングピストン型圧縮機１に用いられる圧縮機用ベーンの製造方法であって、ステンレス鋼を成形して基材７０を形成する基材成形、焼入れ焼戻し及び粗加工の各工程（ステップＳ１〜Ｓ３）と、基材７０の表面７０ａを２．０μｍ以下の表面粗さＲｚに研磨する仕上げ工程（ステップＳ４）と、基材７０に窒化処理を施して、基材７０表面に化合物層７１を形成するとともに化合物層７１表面に白層７３を形成する窒化処理工程（ステップＳ５）と、白層７３を研磨して白層７３の少なくとも一部を除去し化合物層７１を露出させるとともに、露出した化合物層７１表面を研磨する超仕上げ工程（ステップＳ６）と、を有することを特徴とするものである。
【００３７】
この構成によれば、仕上げ工程（ステップＳ４）において基材７０の表面７０ａを２．０μｍ以下の表面粗さＲｚに研磨することにより、後の窒化処理工程（ステップＳ５）において、基材７０と化合物層７１との界面７２を２．０μｍ以下の界面粗さにすることができる。これにより、超仕上げ工程（ステップＳ６）において、基材７０上の化合物層７１の厚さを十分に確保しつつ白層７３の少なくとも一部（例えば全体）を除去することができる。したがって、本実施の形態によれば、ベーン２３又はベーン２３と摺動する相手材の耐摩耗性を向上させることができ、長期使用可能なベーン２３及びローリングピストン型圧縮機１を得ることができる。
【００３８】
また、本実施の形態では、基材７０と化合物層７１との界面７２の界面粗さＲｚを２．０μｍ以下（好ましくは１．０μｍ以下）とし、化合物層７１の表面７１ａの表面粗さＲｚを２．０μｍ以下（好ましくは１．２μｍ以下）とすることにより、化合物層７１の厚さを面内方向でほぼ均一にすることができる。したがって、ベーン２３の表面硬度を面内方向でほぼ均一にすることができる。
【００３９】
図６は、上記の工程を経て作製されたベーン２３のある部分における表面からの深さと硬度との関係を例示するグラフである。グラフの横軸はベーン２３の表面（例えば、図３に示す化合物層７１の表面７１ａ）からの深さ（μｍ）を表しており、縦軸は硬度（Ｈｖ）を表している。図６に示すように、ベーン２３の硬度は、表面からの深さが浅い部分ほど高く、深い部分ほど低くなっている。ベーン２３の表面では、基材７０の硬度よりも高いＨｖ１０００以上の硬度が得られているが、表面からの深さが概ね１００μｍを超えると基材７０自身の硬度（Ｈｖ３６０程度）と同等の硬度しか得られていない。このことから、この部分での化合物層７１の厚さは１００μｍ程度であると推定することができる。言い換えると、Ｈｖ１０００以上の硬度が表面で得られるのは、化合物層７１の厚さが１００μｍ程度以上である部分であり、化合物層７１の厚さが１００μｍよりも薄い部分では、Ｈｖ１０００よりも低い硬度しか得られない。
【００４０】
従来は、窒化処理前の基材７０の表面７０ａの表面粗さＲｚを規定していなかったため、窒化処理後の基材７０と化合物層７１との界面７２の界面粗さＲｚは比較的大きくなっていた。この場合、たとえ超仕上げ工程で化合物層７１の表面７１ａを小さい表面粗さＲｚに研磨したとしても、化合物層７１の深さのばらつきが大きいため、作製されたベーンの化合物層７１の厚さは面内方向で不均一となっていた。また、基材７０表面が露出してしまう場合や、白層７３を除去しきれない場合があった。これにより、ベーン表面の面内方向での硬度のばらつきが大きくなってしまうため、ベーン（又は相手材）の耐摩耗性が低くなってしまう場合があった。
【００４１】
これに対し、本実施の形態では、窒化処理前の表面７０ａの表面粗さＲｚを２．０μｍ以下に規定しているため、窒化処理後の界面７２の界面粗さＲｚを２．０μｍ以下にすることができ、化合物層７１の深さのばらつきを小さくすることができる。このため、超仕上げ工程で化合物層７１の表面７１ａを２．０μｍ以下の表面粗さに研磨することにより、化合物層７１の厚さを面内方向でほぼ均一にすることができるとともに、面内方向のほぼ全域において所望の厚さ（例えば、約１００μｍ）の化合物層７１を残存させることができる。したがって、面内方向のほぼ全域で均一かつ高い表面硬度（例えば、Ｈｖ１０００以上）を有するベーン２３を得ることができるため、ベーン２３（又は相手材）の耐摩耗性を高めることができる。
【００４２】
近年、オゾン層破壊係数及び地球温暖化係数が低い冷媒として、Ｒ３２冷媒（Ｒ３２、又はＲ３２を含む混合冷媒）が用いられている。Ｒ３２冷媒は、他の冷媒と比較して極性の高い冷媒であるため、冷凍機油に添加されている極圧添加剤や摩耗防止剤との親和性が相対的に高くなってしまい、ベーン２３等の摺動部材との親和性が相対的に低下する。このため、Ｒ３２冷媒が用いられる圧縮機では、摺動部材に対する極圧添加剤や摩耗防止剤の摩耗防止効果が低下してしまう傾向にある。これに対し、本実施の形態によれば、ベーン２３自体又は相手材自体の耐摩耗性を向上させることができるため、極圧添加剤や摩耗防止剤の摩耗防止効果への依存性を低くすることができる。したがって、本実施の形態は、Ｒ３２冷媒が用いられるローリングピストン型圧縮機に適用することによって特に高い効果が得られる。
【００４３】
その他の実施の形態．
本発明は、上記実施の形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、上記実施の形態では、１つのシリンダを備えたローリングピストン型圧縮機を例に挙げたが、本発明は、２つ以上のシリンダを備えたローリングピストン型圧縮機にも適用できる。
【００４４】
また、上記実施の形態では、単段圧縮式のローリングピストン型圧縮機を例に挙げたが、本発明は、多段圧縮式のローリングピストン型圧縮機にも適用できる。
【００４５】
また上記の各実施の形態や変形例は、互いに組み合わせて実施することが可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１  ローリングピストン型圧縮機、１０  圧縮機構部、２０  シリンダ、２０ａ  吸入ポート、２１  ローラ、２２  ベーン溝、２３  ベーン（圧縮機用ベーン）、２３ａ  先端部、２３ｂ、２３ｃ  側面部、２４  シリンダ室、２４ａ  吸入室、２４ｂ  圧縮室、２５  ベーンばね、２６  ベーンばね孔、３０  主端板、３１  吐出マフラ、３２  吐出マフラ室、４０  補助端板、５０  電動機部、５１  ステータ、５２  ロータ、５３  シャフト、５３ａ  偏心部、６０  密閉容器、６１  アキュムレータ、６２  吸入管、６３  吐出管、７０  基材、７０ａ  表面、７１  化合物層、７１ａ  表面、７２  界面、７３  白層、７３ａ  表面、７４  界面、１００  基材、１０１  化合物層、１０２  白層、１０３  界面、１０４、１０５  表面。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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