(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭酸ガス冷媒を使用する回転式圧縮機であって、密閉容器内に、圧縮要素と、この圧縮要素を駆動する電動要素とを有する回転式圧縮機において、
前記圧縮要素のシリンダの溝内を往復摺動するベーンであって、表面に耐摩耗性のコーティングが施された摺動部を先端部に有し、先端部の摺動部の角にベーン角の突起が形成されたベーンと、
前記電動要素の回転力を前記圧縮要素に伝達する駆動軸の偏芯部に取り付けられて前記シリンダ内で偏芯回転しながら前記ベーンの先端部の摺動部と摺接するローリングピストンであって、前記ベーン角の突起に接触しないように外周端部に面取りが施されたローリングピストンと
を備え、
前記ベーン角の突起は、前記ベーンの先端部の摺動部の長手方向の長さが２ｍｍ、前記ローリングピストン側へ突出する高さが２μｍであり、
前記ローリングピストンの外周端部の面取りは、半径方向の長さを２μｍ以上１０μｍ以下とし、駆動軸方向の長さを２ｍｍ以上として、前記ローリングピストンの外周端部の面取りを、長さ／深さの比率が２００以上となるようにし、
前記ローリングピストンの外周端部の面取りは、ローリングピストンの外周端部に面取りを施した場合の回転式圧縮機の能力を、ローリングピストンの外周端部に面取りを施さない場合の回転式圧縮機の能力以上にすることを特徴とする回転式圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転式圧縮機に関するもので、特に表面に耐摩耗性のコーティングが施されたベーンを有するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、冷凍サイクルに使用される冷媒は、ＨＣＦＣ冷媒からＨＦＣ冷媒、炭化水素類系冷媒、自然冷媒（例えば、ＣＯ２）へと移行し、冷凍サイクルの作動圧力が高くなる傾向にある。回転式圧縮機の中で最も潤滑が厳しいベーン先端とローリングピストン外周の摩耗耐力の確保が困難になっている。
【０００３】
その対策として、ベーン及びローリングピストンの摺動部に窒化処理やコーティング処理を取り入れることにより摩耗耐力を確保する技術が実用化されている。しかし、この技術は窒化時に形成されるベーン角の突起が問題となっている。コーティングを施したベーンにおいても、コーティング前に行う窒化でベーン角に突起が形成され、その窒化層の表面にコーティング処理がされるため、突起部分のコーティングの剥れの原因となる。そこで、窒化処理及びコーティング処理を施したベーンに発生する突起対策として以下の従来技術が提案されている。
【０００４】
従来の冷凍機用圧縮機は、ローリングピストンとこれに従動するベーンとを持ち、ローリングピストン及びベーンの一方の素地表面にイオンプレーティング法による耐摩耗性の保護膜が形成されている冷凍機用圧縮機において、ローリングピストン及びベーンの保護膜が形成された素地のコーナー部にアールが形成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、従来の回転式圧縮機は、
（１）ベーンは予め各角に滑らかな傾斜又は微小な面取りを付けた後、イオンプレーティング処理を施す。
（２）ベーンの表面に窒化層を設けた後、ベーンの各角に滑らかな傾斜又は微小な面取りを設け、その後、イオンプレーティング処理を施す。
（３）ベーンの各角に滑らかな傾斜又は微小な面取りを設けた後、表面に窒化層を設け、その後さらにイオンプレーティング処理を施す。
ものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平１０−９１７０号公報
【特許文献２】特開平１０−４７２７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ベーンの突起対策をしない場合、ベーンのコーティング処理前の窒化で形成されるベーン角の突起だけがローリングピストン外周と摺動するために、ベーン角の突起からコーティングが剥離するという課題があった。
【０００７】
ベーンの突起対策をしない場合、コーティング処理したベーン角の突起とローリングピストン外周との間に隙間が出来てしまい、そこから冷媒が漏れるため性能低下が起きるという課題があった。
【０００８】
特許文献１の冷凍機用圧縮機では、ベーンの保護膜が形成された素地のコーナー部にアールを形成して、コーティングの盛り上がりを抑制しているが、アールと平面部との境目にコーティングの盛り上がりが依然として形成されるという課題があった。
【０００９】
特許文献２に記載されているコーティング処理及び窒化層形成前に、予めベーンの角に傾斜又は微小な面取りを設ける加工は、ベーンを固定して刃物を回転させベーン先端のアール形状に傾斜又は面取りを設けるため、加工が難しいという課題があった。
【００１０】
また、特許文献２に記載されているベーンの角に窒化層を設けた後、ベーンの角に滑らかな傾斜又は面取りを設ける加工は、ベーンの角に形成される窒化層の突起を削り落とすため、加工代が小さいくなり加工が難しいという課題があった。
【００１１】
また、窒化層の硬度が高いほどコーティングの密着強度が高くなるが、特許文献２の加工法は窒化層の硬度の高い上層部を削り取るためにコーティングの密着強度も低下し、窒化層自体が減少するという課題があった。
【００１２】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、以下を目的とする。
（１）ベーンの角の突起から生じるコーティングの剥離を防止すること。
（２）ベーンの耐摩耗性の改善及びその相手材であるローリングピストンの耐摩耗性の改善を改善すること。
（３）ベーンのコーティング処理前に行う窒化で形成されるベーン角の突起とローリングピストン外周で形成される隙間を少なくし、冷媒の漏れを少なくすることで性能低下を防ぐこと。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明に係る回転式圧縮機は、密閉容器内に、圧縮要素と、この圧縮要素を駆動する電動要素とを有する回転式圧縮機において、圧縮要素のシリンダの溝内を往復摺動し、表面に耐摩耗性のコーティングが施されたベーンと、電動要素の回転力を圧縮要素に伝達する駆動軸の偏芯部に取り付けられてシリンダ内で回転しながらベーンに摺接し、外周端部に面取りが施され、表面に耐摩耗性のコーティングが施されないローリングピストンとを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
この発明に係る回転式圧縮機は、コーティング処理を施したベーンの角の突起がローリングピストン外周と摺動しないように構成したので、ベーン角の突起からのコーティングの剥離の防止及びベーン角の突起によるローリングピストンの摩耗を防ぐという効果を有する。
【００１５】
また、ベーンのコーティング処理前の窒化時に形成されるベーン角の突起がローリングピストンの外周と摺動させないことで、ベーン先端とローリングピストン外周との隙間を少なくし、冷媒の漏れから生じる性能低下を防ぐという効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
実施の形態１．
図１乃至６は実施の形態１を示す図で、図１は回転式圧縮機の縦断面図、図２はコーティングを表面に施したベーンと外周部に面取りを施しているローリングピストンの摺動状態を示す図、図３はコーティングを表面に施したベーンと外周に面取りを施していないローリングピストンの摺動状態を示す図、図４はローリングピストンの面取りの半径方向の長さと性能の関係を示す図、図５はコーティングを施したベーンの縦断面図、図６は図５のＡ部拡大図である。
【００１７】
図１に示すように、回転式圧縮機は、密閉容器６内に圧縮要素７と、この圧縮要素７を駆動する電動要素３とを収納している。密閉容器６内には、図示しない冷凍機油（潤滑油）が収納されて、圧縮要素７の摺動部品の摺動部を潤滑している。圧縮要素７と電動要素３とは、駆動軸４で連結され、駆動軸４により電動要素３の回転力を圧縮要素７に伝達する。
【００１８】
駆動軸４の偏芯部４ａにローリングピストン１が嵌合し、ローリングピストン１はシリンダ５の内壁に沿って偏心回転する。ベーン２は、シリンダ５の溝内を往復運動して先端がローリングピストン１に摺接する。この構成によりシリンダ５内には、圧縮室が形成され、低温低圧冷媒ガスをシリンダ５内に吸入し、シリンダ５の内壁に沿ってローリングピストン１が偏心回転運動することで低温低圧冷媒ガスを圧縮し、その後高温高圧冷媒ガスをシリンダ５外へ排出し、冷凍サイクルに繰り返し供給する。
【００１９】
圧縮要素７の摺動部品には、ローリングピストン１、ベーン２、駆動軸４、シリンダ５、軸受け等があるが、摺動条件が最も厳しいのは、ローリングピストン１とベーン２との摺接部である。ベーン２先端部は線接触の苛酷な摺接状態となる。
【００２０】
ベーン２の耐摩耗性を向上させるために、ベーン２に耐摩耗性のコーティングを施すことが行われる。しかし、耐摩耗性のコーティングは、ベーン２の各角において、各表面の平面に対して盛り上がる。この盛り上がりであるベーン角の突起２ｃが、相手摺動部品であるローリングピストン１やシリンダ５を局部的に摩耗させる課題がある（図３参照）。
【００２１】
図５に示すように、ベーン２にコーティングを施すとベーン角の突起２ｃが形成されるのは、コーティング前に行う窒化処理でベーン角に窒化層２ａの突起が形成され、その窒化層２ａの表面にコーティング膜２ｂが形成されるためである。
【００２２】
そこで、本実施の形態では、ベーン２の相手摺動部品であるローリングピストン１の外周端部に面取り１ａを施し、ベーン２に耐摩耗性のコーティングを施しベーン角の突起２ｃが形成されても、ベーン角の突起２ｃがローリングピストン１に接触しないようにする（図２参照）。
【００２３】
コーティングを施さないローリングピストン１の外周部に面取り１ａを施すことで、ベーン２の加工が容易になる効果を有し、またベーン２の窒化層の硬度が高い部分の切除及び窒化層の減少を防ぐ効果を有する。
【００２４】
ベーン２に耐摩耗性のコーティングを施すときに、ベーン２の各角に形成されるベーン角の突起２ｃは、例えば、図６に示すように、ベーン２の先端部の摺動部の長手方向の長さが２ｍｍ程度、ローリングピストン１側へ突出する高さが２μｍ程度である。
【００２５】
従って、ベーン角の突起２ｃが相手摺動部品であるローリングピストン１に接触しないように、ローリングピストン１の外周端部に形成する面取り１ａは、半径方向の長さを２μｍ以上、軸方向の長さを２ｍｍ以上とする必要がある。このようにすれば、ベーン角の突起２ｃがローリングピストン１に接触して、ベーン角の突起２ｃから生じるコーティングの剥離を防止することができ、且つベーン２及び相手材であるローリングピストン１の耐摩耗性を改善することができる。
【００２６】
但し、ローリングピストン１の外周端部に形成する面取り１ａは、回転式圧縮機の性能（能力）に影響を及ぼす。図４に示すように、ローリングピストン１の外周端部に形成する面取り１ａを施した場合、面取り半径方向の長さが０μｍでは、ローリングピストン１の外周端部に形成する面取り１ａを施さない場合と能力は同じで、面取り半径方向の長さが長くなるに従い、ローリングピストン１とベーン２との摺接部の漏れ面積が減少するために能力は増加し、面取り半径方向の長さが約２μｍで能力はピークになり、その後面取り１ａ部分の漏れ面積が増加するため能力は減少する。そして、面取り半径方向の長さが１０μｍ付近で面取り１ａを施さない場合と同程度の能力となる。それ以上になると、面取り１ａを施した場合の能力は、面取り１ａを施さない場合の能力以下になる。従って、ローリングピストン１の外周端部に形成する面取り１ａの半径方向の長さを１０μｍ以下が、能力の関係から必要条件になる。
【００２７】
ローリングピストン１の外周端部に面取り１ａを施しても、面取り１ａの半径方向の長さが１０μｍ以下であれば、回転式圧縮機の能力を、ローリングピストン１の外周端部に面取り１ａを施さない場合と同等以上にできる。
【００２８】
本実施の形態による回転式圧縮機は、ベーン２に耐摩耗性のコーティングを施し、且つローリングピストン１の外周端部に、ベーン角の突起２ｃとの接触を避けるために面取り１ａを施すようにしたので、例えば、炭酸ガス冷媒等の作動圧力が高い用途においても、ローリングピストン１とベーン２との摺接部における摩耗、ベーン２のコーティングの剥離を抑制でき、十分な耐久性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施の形態１を示す図で、回転式圧縮機の縦断面図である。
【図２】実施の形態１を示す図で、コーティングを表面に施したベーンと外周部に面取りを施しているローリングピストンの摺動状態を示す図である。
【図３】実施の形態１を示す図で、コーティングを表面に施したベーンと外周に面取りを施していないローリングピストンの摺動状態を示す図である。
【図４】実施の形態１を示す図で、ローリングピストンの面取りの半径方向の長さと性能の関係を示す図である。
【図５】実施の形態１を示す図で、コーティングを施したベーンの縦断面図である。
【図６】実施の形態１を示す図で、図５のＡ部拡大図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  ローリングピストン、１ａ  面取り、２  ベーン、２ａ  窒化層、２ｂ  コーティング膜、２ｃ  ベーン角の突起、３  電動要素、４  駆動軸、４ａ  偏芯部、５  シリンダ、６  密閉容器、７  圧縮要素。
【図１】
0004813135.tif 000002
【図２】
0004813135.tif 000003
【図３】
0004813135.tif 000004
【図４】
0004813135.tif 000005
【図５】
0004813135.tif 000006
【図６】
0004813135.tif 000007