(57)【要約】【課題】鋼の窒化処理によるベーンの最表面の化合物層（白層）の厚さはかなりの幅があるため、特に白層厚がごく小さい範囲では、第１層の化合物層が高硬度であるため、最終仕上げによるバレル処理にて、ベーンの角部の欠けが発生する場合があった。【解決手段】浸硫窒化処理からガス窒化処理に変更し、第１層に生ずる化合物厚さを大きくすることで、化合物表面層近傍の硬度が低下する特性を利用して、最終バレル処理時でのベーン角部のカケ発生を低減させ、更には圧縮機運転時のメカ摺動性初期なじみ性を増大させることで信頼性の高い冷媒圧縮機を提供する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼からなる素材を切断、粗加工後、焼入れ焼き戻しを行い、研削仕上げ加工をし、ガス窒化処理をして最表面に厚さ６μｍ以上の化合物層（白層）、その下に拡散層を形成させ、最終仕上げとしてラップおよびバレル処理を施す摺動部材の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の製造方法により製造された摺動部材を有する冷媒圧縮機。
【請求項３】
シリンダと、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、前記ベーンが請求項１記載の製造方法により製造されたものである冷媒圧縮機。
【請求項４】
ベーン素材材質がＳＫＨ５１である、請求項３記載の冷媒圧縮機。
【請求項５】
冷媒がＨＦＣで、冷凍機油がエステル油あるいはエーテル油である、請求項３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、摺動部材の製造方法およびそれが使用される、業務用、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、ベーンは鋼あるいは鋼に浸硫窒化処理を施してしているものであった。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。
【０００３】
浸硫窒化処理した鋼ベーンは、高硬度で摺動性に優れた化合物層（白層）が形成されたもので、冷媒圧縮機用として使用されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−１９０６５８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、前記従来の構成では、鋼の窒化処理によるベーンの最表面の化合物層（白層）の厚さはかなりの幅があるため、特に白層厚がごく小さい範囲では、第１層の化合物層が高硬度であるため、最終仕上げによるバレル処理にて、ベーンの角部の欠けが発生する場合があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、浸硫窒化処理からガス窒化処理に変更し、第１層に生ずる化合物厚さを大きくすることで、化合物表面層近傍の硬度が低下する特性を利用して、最終バレル処理時でのベーン角部のカケ発生を低減させ、更には圧縮機運転時のメカ摺動性初期なじみ性を増大することになる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明のベーンは、窒化処理により発生する化合物層の最表面硬度を下げることにより、高い摺動性と、最終仕上げ処理（バレル）でのカケ発生を低減させ、信頼性の高いベーンを供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
第１の発明は、前記ベーンの材質が鋼で、最初に焼入れ焼き戻しをし、研削仕上げ加工をした後、ガス窒化処理を実施し、第１層の化合物層厚さを６μｍ以上とし、最終仕上げとしてラップ仕上げした後バレル処理が実施されるものである。
【０００８】
化合物層は厚さが大きくなれば、化合物層の最表面での硬さが低下するので、前記バレルによる仕上げ時のベーン角部カケの低減が図れ、さらに圧縮機の運転時におけるメカ摺動の初期なじみに寄与するものである。
【０００９】
第２の発明はベーン材をハイスＳＫＨ５１にし、ベーンの耐摩耗性を上げたものである。
【００１０】
第３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、冷媒に塩素を含まない過酷摺動摩耗条件となる運転条件で、発明１および２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。
【００１１】
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。
【００１２】
（実施の形態１）
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、図２はその圧縮機構の要部を示す横断面図である。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
ベーン２１は、一般にハイス系焼結品あるいは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。
【００１８】
従来は、図４に示すように、窒化処理による化合物層の厚さは小さいほうが、窒化による膨張、ベーン角部の盛り上がりが小さくなるため必要最小限の化合物層の厚さに留めていた。しかし、化合物層（白層）をある程度付与することにより、化合物最表面硬さが小さくなることから、初期なじみ性が圧縮機メカ間での耐摩耗、摺動性が向上するため、図３に示す工程に示すように窒化処理後の表面は、化合物層（白層）厚さを６μｍ以上付与する形で、ラップもしくは最終仕上げ加工が実施される。本工程によるベーンの金属組織の模式図を図５に示す。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
本発明のベーンは、ＨＦＣ冷媒条件下での過酷な運転状況でも、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、しかもベーンの最終仕上げ時のバレル処理工程でのカケ等が防止できる。さらに本発明のベーンは主として使用しているＰＶＤベーンと比較して大幅なコストダウンが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】ロータリ圧縮機を示す縦断面図
【図２】ロータリ圧縮機の要部を示す横断面図
【図３】本発明のベーンの製造工程を示すブロック図
【図４】従来のベーン金属組織を模式的に示す断面図
【図５】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】
【００２１】
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
１０  副軸受
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  拡散層
３３  化合物層
【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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