(57)【要約】【課題】鋼の窒化処理によるベーンの最表面はベーン先端部を除いて化合物形成層が研削により除去され、下層の拡散層となるため、圧縮機のメカ材、特にシリンダ溝との間の摩耗摺動性が若干犠牲になる場合があった。【解決手段】あらかじめベーン材を仕上げ加工し、窒化処理により形成された最表面の化合物層は残した状態で、ベーン各面をラップ仕上げ、もしくは最終仕上げ加工を施して真直度精度を向上させた後バレル処理をすることで前記課題を解決することが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料の鋼を切断、粗加工後、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、最表面に第１層として化合物層（白層）を、その下に第２層として拡散層を形成させ、その後化合物層（白層）を残して、真直度精度向上のためラップ仕上げした後バレル処理を実施するベーンの製造方法。
【請求項２】
窒化処理の後、後端部を除くすべての面に対し化合物層（白層）を残す形で仕上げ加工をした後バレル処理を実施する請求項１記載のベーンの製造方法。
【請求項３】
材料としてＳＫＨ５１を用いたことを特徴とする請求項１または２記載のベーンの製造方法。
【請求項４】
材料としてＳＵＳ４４０Ｃを用いたことを特徴とする請求項１または２記載のベーンの製造方法。
【請求項５】
材料として窒化鋼を用いたことを特徴とする請求項１または２記載のベーンの製造方法。
【請求項６】
材料としてＳＵＪ２を用いたことを特徴とする請求項１または２記載のベーンの製造方法。
【請求項７】
請求項１乃至６記載の方法で製造されたベーンを有する冷媒圧縮機
【請求項８】
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７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機器に使用される冷媒圧縮機に用いられるベーン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窒化処理を施してしているものがあった。
【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。
【０００４】
窒化処理した鋼ベーンは真直度を確保するため最表面に化合物層（白層）が形成され先端部を除く面に対しては研削が行われ化合物層下の拡散層が最表面となる。さらにＨＦＣ冷媒の過酷な運転条件では、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、ベーン先端は化合物層（白層）を残す形で最終仕上げ加工が行われている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−１１７８８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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はベーン先端部を除いて化合物形成層が研削により除去され、下層の拡散層となるため、圧縮機のメカ材、特にシリンダ溝との間の摩耗摺動性が若干犠牲になる場合があった。
【０００６】
本発明は、窒化処理により形成された最表面の化合物層はそのままで、ラップ処理あるいは最終研削にて化合物層を除去しないでバレル処理を施すことでベーンが完成することにより、圧縮機メカ材料の信頼性を向上させることを目的とする。
【０００７】
前記ラップ処理あるいは化合物層を残す最終仕上げ加工を行わない場合、バレル処理後の表面租度はＲｙ１．０以下を確保できるものの、ベーンの各面の真直度に若干問題が残る。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、あらかじめベーン材を仕上げ加工し、窒化処理により形成された最表面の化合物層は残した状態で、ベーン各面をラップ仕上げ、もしくは最終仕上げ加工を施して真直度精度を向上させた後バレル処理をすることで前記課題を解決することが可能となる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のベーンは、窒化処理による化合物層を残して最終ラップもしくは最終仕上げ加工をするため、ローラ外周面およびシリンダ溝部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】
第１および第２の発明は、前記ベーンの材質が鋼でまず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、全面に第１層として化合物層を形成させ、その下に第２層として拡散層を形成し、各面の真直度の精度向上のためラップもしくは最終仕上げ加工をし、その後バレル処理が実施されたベーンから構成されたことを特徴と
する圧縮機であり、ベーンの最表層には化合物層が存在するため、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】
第３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。
【００１２】
第４の発明はベーン材をマルテンサイト系ステンレス鋼ＳＵＳ４４０Ｃにし、高温硬度の優れた材料にしたものである。
【００１３】
第５の発明はベーン材を窒化鋼にし、５００℃から５８０℃の窒化において、耐摩耗性を持たせるものである。
【００１４】
第６の発明はベーン材をＳＵＪ２にしベーン材そのものの耐摩耗性を上げたものである。
【００１５】
第７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。
【００１６】
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。
【００１７】
（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２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３はその圧縮機構の要部を示す横断面図である。
【００１８】
図２および図３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。
【００１９】
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３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。
【００２０】
なお、図２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３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。
【００２１】
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。
【００２２】
前記ベーン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。
【００２３】
従来発明のおいては、図４に示すように、真直度向上のためにベーンの先端部以外は化合物層（白層）を残さない形で仕上げ加工を施していた。近年ＨＦＣ冷媒における厳しい運転条件下では、ベーン先端以外の面に対しても、化合物層（白層）を残存することにより圧縮機メカ間での耐摩耗、摺動性が向上するため、図１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）を残す形で、ラップもしくは最終仕上げ加工が実施される。
【００２４】
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】
【００２５】
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、しかも従来のＨＦＣ冷媒条件での圧縮機のベーン材として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り、さらに窒化後のラップ処理による方法であれば最終研削が省略されることにより、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ので、業務用および家庭用の冷凍空調機器に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明のベーンの製造工程を示すブロック図
【図２】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３】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４】従来のベーンの金属組織を模式的に示す横断面図
【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】
【００２７】
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  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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