(57)【要約】【課題】鋳鉄製のローラでは、ブランク粗加工後に焼き入れ焼き戻し処理を行い、最終仕上げ研磨と多大の工数がかかるため、従来の鋳鉄製ローラと同等以上の摺動特性を確保したローラを焼結工程にて開発し、併せてニアネットシェイプ化によるコストダウンを図る必要がある。【解決手段】Ｃを多く配合させて摺動性を確保し、Ｍｏによる炭化物形成で、鋳鉄製ローラに匹敵する耐摩耗性を確保させ、さらに前記の課題を解決するために、表面空孔部にスチーム処理を施し、ローラの表面硬度を上昇させ、また後加工工程における使用媒体の内部湧出を防止する。【選択図】図１
2006300015.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダと、シャフトによるシリンダ内で偏心して回転するローラと、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た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において、前記ローラは、重量でＣを２．０〜３．５％、Ｃｕを３．５〜５．５％、Ｍｏを０．５〜２．０％、Ｓｎを０．２〜０．８％、残部をＦｅからなる焼結合金であり、焼き入れ焼き戻し後の組織が遊離黒鉛を配し、Ｆｅ−Ｍｏの硬質粒子を分散させたものから形成されたことを特徴とする冷媒圧縮機。
【請求項２】
ローラは、密度が６．４〜７．０ｇ／ｃｍ3であることを特徴とする請求項１記載の冷媒圧縮機。
【請求項３】
ローラは、表面空孔がスチーム処理されてい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】
ベーンは、鉄系焼結材からなることを特徴とする請求項１乃至３記載の冷媒圧縮機。
【請求項５】
ベーンは、高速度鋼ＳＫＨ５１からなることを特徴とする請求項１乃至３記載の冷媒圧縮機。
【請求項６】
ベーンは、高速度鋼ＳＫＨ５１を窒化処理し、ローラと摺接する先端部のみにＣｒＮコーティング処理を施したものであることを特徴とする請求項１乃至３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】
従来の冷媒圧縮機としては、ローラはＮｉ−Ｃｒ−Ｍｏ鋳鉄であり、基地内に炭化物を分散させたものであった。しかしながら、近年の圧縮機能力拡大およびＨＦＣ冷媒運転の環境下で、ローラとローラ外周を摺接するベーンとの間の摺動条件は厳しくなっている。圧縮機はシリンダ溝内を往復摺動自在に挿入されたベーンと、シリンダ内で偏心回転するローラを備えている。
【特許文献１】特開平０５−３１１２０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら鋳鉄製のローラでは、ブランク粗加工後に焼き入れ焼き戻し処理を行い、最終仕上げ研磨と多大の工数がかかるため、従来の鋳鉄製ローラと同等以上の摺動特性を確保したローラを焼結工程にて開発し、併せてニアネットシェイプ化によるコストダウンを図る必要がある。
【０００４】
この場合、ローラは鋳鉄製ローラに相当する、摺動性と耐磨耗性の成分配合に注意を払う必要があり、特に鋳鉄ローラの摺動性を確保するためにＣを多く配合すると見かけの密度が低くなるため硬度が低くなり、また空孔面積が大きくなるため後加工工程での使用媒体の湧出等が問題となる可能性が高い。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、Ｃを多く配合させ摺動性を確保し、Ｍｏによる炭化物形成で、鋳鉄製ローラに匹敵する耐摩耗性を確保させ、さらに前記の課題を解決するために、表面空孔部にスチーム処理を施し、ローラの表面硬度を上昇させ、また後加工工程における使用媒体の内部湧出を防止するものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明のローラは、基本性能として摺動性と耐磨耗性をしつつ、さらにスチーム処理を行うことにより、信頼性の向上と後工程での管理を容易にしたものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
第１の発明は、ローラがＣを０．２〜３．５％、Ｃｕを３．５〜５．５％、Ｍｏを０．５〜２．０％、Ｓｎを０．２〜０．８％、残部をＦｅからなる焼結合金で構成されていることを特徴とするもので、本発明の骨子は従来品であるＣｒ，ＭｏあるいはＮｉを配合した鋳鉄製ローラ材の特性、すなわち鋳鉄品の晶出黒鉛による摺動性の確保と基地中の合金炭化物による耐摩耗性に匹敵すべき成分組成としたものである。Ｃはグラファイト（黒鉛）として空孔周辺に晶出し摺動性を確保し、基地は焼き戻しマルテンサイトに一部セメンタイトが存在し、またＭｏはＣと炭化物を形成し耐磨耗性に寄与するものとなっている。
【０００８】
第２の発明は、ローラの密度が６．４〜７．０ｇ／ｃｍ3であることを特徴とするものである。
【０００９】
第３の発明は、ローラの空孔が大きくなることによる硬度の低下と、後加工における切削油等の媒体の滲み出し等を防止するためにスチーム処理を施すものである。一般に密度の低い空孔面積の大きい焼結体は、スチーム処理による封孔効果が大きく、スチーム処理による密度および硬度は、焼結直後の密度の大きいものより向上する。
【００１０】
第４の発明は、ローラ外周面と直接摺動するベーンを規定して、ローラとベーン間のメカ摺動性、耐摩耗性を確保するものである。
【００１１】
第５の発明は、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Ｃｌを含まない苛酷摺動摩耗条件となる運転条件で、発明１から３の構成で圧縮機メカ材料の摩擦摩耗に対する信頼性を向上することができる。
【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）
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１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。圧縮機構部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】
従来の鋳鉄製ローラでは、粗加工（ブランク）後、焼入れ焼き戻しで材料を硬化させ、その後仕上げ研磨をし完成させていたが、本発明は、摺動性および耐摩耗性を確保し、メカ信頼性が満足できる焼結ローラとなっており、ニアネットシェイプ化によるコスト、生産性の向上も図れるものとなっている。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明のローラは、従来冷媒ＨＣＦＣだけでなく、より苛酷な運転摺動条件となるＨＦＣ冷媒での運転においても、圧縮機メカの信頼性、耐摩耗性を確保するものであり、工程を通じてのコストダウンが図れるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態１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１における冷媒圧縮機の要部を示す横断面図
【符号の説明】
【００２２】
１    密閉容器
２    電動機部
３    圧縮機構部
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】
2006300015.tif 000003
【図２】
2006300015.tif 000004