(57)【要約】【課題】従来の窒化処理を行うベーンでは、最終仕上げ加工した後の窒化処理による膨張により寸法精度が保てないため、窒化処理の後さらに仕上げ研磨もしくはラップ処理をする必要があり、またベーン先端にイオンプレーティングを施すものでは運転使用中にコーティング膜の剥離が起こる惧れがあるという課題があった。【解決手段】イオンプレーティング処理の前にショットピーニング処理を施し、その後ベーン先端にイオンプレーティング処理をすることにより窒化層が存在しないので、窒化処理による膨張や、窒化層とイオンプレーティング処理層との剥離という不具合が発生することがない。【選択図】図４
2006161702.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形状の気筒とこれに開口しつつ径方向に形成されたベーン溝とを有するシリンダと、前記気筒の円筒壁面に当接しながら偏芯回転するローラと、前記ベーン溝に出没可能に収納されて前記ローラ外周面に当接するよう付勢されたベーンとを備えた冷媒圧縮機であって、前記ベーンは鋼からなる原材料を切断、荒加工後、焼入れ焼き戻し処理を行い、さらに研削仕上げ加工をした後、ショットピーニング処理を施し、その後ベーン先端部にＰＶＤコーティング膜（ＣｒＮ）を形成したものであることを特徴とする冷媒圧縮機。
【請求項２】
円筒形状の気筒とこれに開口しつつ径方向に形成されたベーン溝とを有するシリンダと、前記気筒の円筒壁面に当接しながら偏芯回転するローラと、前記ベーン溝に出没可能に収納されて前記ローラ外周面に当接するよう付勢されたベーンとを備えた冷媒圧縮機であって、前記ベーンは鋼からなる原材料を切断、荒加工後、焼入れ焼き戻し処理を行い、さらに研削仕上げ加工をした後、ショットピーニング処理を施し、その後ベーン先端部に硬質炭素薄膜（ＤＬＣ）を形成したものであることを特徴とする冷媒圧縮機。
【請求項３】
ベーンの原材料が高速度鋼ＳＫＨ５１からなることを特徴とする請求項1または２記載の冷媒圧縮機。
【請求項４】
ベーンの原材料がマルテンサイト系ステンレス鋼ＳＵＳ４４０Ｃからなることを特徴とする請求項1または２記載の冷媒圧縮機。
【請求項５】
ベーンの原材料が熱間合金工具鋼ＳＫＤからなることを特徴とする請求項1または２記載の冷媒圧縮機。
【請求項６】
ベーンの原材料が軸受鋼ＳＵＪ２からなることを特徴とする請求項1または２記載の冷媒圧縮機。
【請求項７】
冷媒がＨＦＣで、冷凍機油がエステルあるいはエーテル油であることを特徴とする請求項1乃至６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】
従来の冷媒圧縮機おいては、例えば図３に示すように、イオンプレーティング処理前に、ベーン母材３１を窒化処理３２により表面硬度上げていた。
【０００３】
圧縮機はシリンダ内で偏心回転するローラと、シリンダ溝内を往復摺動自在に挿入されたベーンを備えている。しかしながらＨＦＣ冷媒の苛酷な運転条件では、ベーン先端とローラ外周面との摺動摩耗を最小限にするため、ベーン先端はすくなくとも窒化層が露出したままの状態ではなく、更に硬質なイオンプレーティング（ＣｒＮ、炭素硬質皮膜）処理膜が必要である（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
しかしながらベーンとシリンダ間の摺動摩耗については従来窒化層で信頼性が保たれているため、窒化に変わる工法として、ベーン側面の硬度を必要なレベルまで上げるためとして、ショットピーニング法を採用している（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平０６−０９３９９０号公報
【特許文献２】特開平０８−００３６３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この場合、ベーン側面は窒化層で耐摩耗性は保てるが、最終仕上げ加工した後の窒化処理による膨張のため、寸法精度が保てないという課題があった。そのため窒化処理の後、さらに仕上げ研磨もしくはラップ処理をする必要があった。
【０００６】
またベーンの先端にイオンプレーティングを施すものでは、まずベーン先端部にイオンプレーティング膜を形成すると運転使用中にコーティング膜の剥離が起こる可能性があるため対応が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、先端イオンプレーティングのベーンで、イオンプレーティング処理の前にショットピーニング処理を施し、その後ベーン先端にイオンプレーティング処理をすることにより、窒化処理による前記の問題点を解消することが可能となる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のベーンは、従来の窒化必要硬度がショットピーニングで確保され、また窒化処理後の仕上げ研磨もしくはラップ処理が不要となり、しかもベーン先端には従来どおりイオンプレーティング膜が形成されている。
【０００９】
ベーン先端に施されるショットピーニング処理によりベーンには微細な凹凸が形成され、その後実施されるイオンプレーティング膜の下地との密着強度の改善が図れ、シリンダ溝部およびローラ外周面とのメカ部材の信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明は圧縮機メカ摺動摩耗で最も重要なローラとベーン先端部において、ベーン先端にはイオンプレーティング処理膜を形成させ、ベーンの側面については従来の窒化にかわりショットピーニングにてＨｖ８５０〜１１００の硬度を確保することにより、ベーンと摺動するローラおよびシリンダとのメカ信頼性を向上させることができる。
【００１１】
また本発明は冷媒がＨＦＣ冷媒で、冷凍機油をエステル油またはエーテル油にしたものであり、冷媒に塩素を含まない苛酷摺動摩耗条件となる運転条件で、圧縮機メカ材料の摩擦摩耗に対する信頼性を向上させることができる。
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１３】
（実施の形態１）
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、図２はその圧縮機構の要部を示す横断面図、図４は本発明におけるベーンの金属組織を示す模式図である。
【００１４】
図１および図２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シャフト８が圧入等の方法により固定されている。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。
【００１５】
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シャフト８が回転駆動される。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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
ベーン２１は、一般に高速度鋼材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、特にベーンとシリンダ溝の間は往復運動となるため油膜が形成されにくいため更に厳しい摺動条件であるということがいえる。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。
【００１９】
従来の冷媒圧縮機では、窒化処理による膨張もしくは変形を矯正するための追加仕上げ研磨もしくはラップ処理の必要があったが、本発明はイオンプレーティング前処理をショットピーニング処理３４に置き換え、前記問題点の解消を図ったものである。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明のベーンは、窒化処理による表面改質の代用としてショットピーニング処理をベーン表面に施すことにより、処理後の表面の最終仕上げが省略でき、また窒化処理と比較してベーン寸法の膨張がないことから、ベーンの狙い寸法そのままで使用可能となる。  その後、ローラとの厳しい摺動摩耗を防止するためベーン先端にイオンプレーティング処理を施すことにより、ＨＦＣ冷媒条件下での苛酷な運転状況でも、ベーン先端とローラ外周およびシリンダ溝間の摩耗が問題ないベーンが供給できるようになり、コストダウンと信頼性の向上を図ることができるため、前述の圧縮機メカ部品間の摩耗に対する課題が解決できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】従来および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】従来および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
【図３】従来のベーンの金属組織を模式的に示す横断面図
【図４】本発明のベーン金属組織を模式的に示す横断面図
【符号の説明】
【００２２】
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
３１  母材
３２  窒化層
３３  イオンプレーティング層
３４  ショットピーニング処理層
【図１】
2006161702.tif 000003
【図２】
2006161702.tif 000004
【図３】
2006161702.tif 000005
【図４】
2006161702.tif 000006