JP2000080991A - Vane, roller and coolant compressor using them - Google Patents
Vane, roller and coolant compressor using themInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ベーン、ローラお
よびそれらを使用した冷媒圧縮機に関するものであり、
さらに詳しくはベーンの摺動面の耐摩耗性を向上したベ
ーン、ローラの摺動面の耐摩耗性を向上したローラ、お
よびオゾン層を破壊する危険がないＨＦＣ系冷媒などを
使用する冷凍装置に使用される冷媒圧縮機であって、摺
動面の耐摩耗性を向上した冷媒圧縮機に関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vane, a roller and a refrigerant compressor using the same.
More specifically, a vane with improved wear resistance on the sliding surface of the vane, a roller with improved wear resistance on the sliding surface of the roller, and a refrigeration system that uses an HFC-based refrigerant that has no risk of destroying the ozone layer. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a refrigerant compressor to be used, which has improved wear resistance of a sliding surface.
【０００２】[0002]
【従来の技術】冷凍機の冷媒としては従来ジクロロジフ
ルオロメタン（Ｒ−１２）や共沸混合冷媒のＲ−２２と
モノクロロペンタフルオロエタン（Ｒ−１１５ａ）とか
らなるＲ−５０２が用いられており、これらの冷媒は、
通常の冷凍装置に好適であり、冷媒と相溶性のある鉱物
油やアルキルベンゼン系油等の冷凍機油を使用した冷凍
サイクルは、信頼性、耐久性など高い品質レベルに至っ
ている。2. Description of the Related Art Conventionally, dichlorodifluoromethane (R-12) or R-502 composed of azeotropic refrigerant R-22 and monochloropentafluoroethane (R-115a) has been used as a refrigerant for a refrigerator. , These refrigerants
A refrigeration cycle that is suitable for ordinary refrigeration equipment and uses refrigeration oil such as mineral oil or alkylbenzene-based oil that is compatible with the refrigerant has reached high quality levels such as reliability and durability.
【０００３】しかしながら、上記の冷媒は、オゾン破壊
が高く、大気中に放出されて地球上空のオゾン層に到達
すると、このオゾン層を破壊する。このオゾン層の破壊
は冷媒中の塩素基（Ｃｌ）により引き起こされる。そこ
で、塩素基の含有量の少ない冷媒、例えばクロロジフル
オロメタン（ＨＣＦＣ−２２、Ｒ−２２）、塩素基を含
まない冷媒、例えはジフルオロメタン（ＨＦＣ−３２、
Ｒ−３２）、ペンタフルオロエタン（ＨＦＣ−１２５、
Ｒ−１２５）や１，１，１，２−テトラフルオロエタン
（ＨＦＣ−１３４ａ、Ｒ−１３４ａ）など、あるいはこ
れらの混合物（以下、ＨＦＣ系冷媒と称す）や、プロパ
ン、ブタン、ペンタンなどの炭化水素系冷媒や、ＨＦＣ
系冷媒と炭化水素系冷媒の混合物や、ヘリウムなどや、
アンモニアなど、空気などがこれらの代替冷媒として考
えられている。[0003] However, the above-mentioned refrigerant has high ozone depletion, and when it is released into the atmosphere and reaches the ozone layer above the earth, it destroys this ozone layer. This destruction of the ozone layer is caused by chlorine groups (Cl) in the refrigerant. Therefore, a refrigerant having a low chlorine group content, for example, chlorodifluoromethane (HCFC-22, R-22), a refrigerant containing no chlorine group, for example, difluoromethane (HFC-32,
R-32), pentafluoroethane (HFC-125,
R-125), 1,1,1,2-tetrafluoroethane (HFC-134a, R-134a), or a mixture thereof (hereinafter, referred to as an HFC-based refrigerant), and carbonization of propane, butane, pentane, and the like. Hydrogen-based refrigerant, HFC
Or a mixture of a hydrocarbon-based refrigerant and a hydrocarbon-based refrigerant, such as helium,
Air and the like, such as ammonia, are considered as these alternative refrigerants.
【０００４】ＨＦＣ系冷媒や炭化水素系冷媒に対して使
用される冷凍機油としては、ＨＦＣ系冷媒などと相溶性
のない鉱物油やアルキルベンゼン系油などや、ＨＦＣ系
冷媒などと相溶性のあるエステル系冷凍機油、エーテル
系冷凍機油、それらの混合油などがある。[0004] Refrigeration oils used for HFC-based refrigerants and hydrocarbon-based refrigerants include mineral oils and alkylbenzene-based oils that are not compatible with HFC-based refrigerants, and esters that are compatible with HFC-based refrigerants. Refrigeration oils, ether refrigeration oils, and mixed oils thereof.
【０００５】従来、ロータリ式圧縮機のベーンは、ＳＫ
Ｈ５１などを使用し耐摩耗性の向上を計るために、イオ
ン窒化処理、ＣｒＮコーテイング処理などの表面処理が
行われたベーンが用いられていた。しかし、冷媒がＨＦ
Ｃ系冷媒などに替わり、冷凍機油がエステル系冷凍機油
やエーテル系冷凍機油に移行すると、これら従来の表面
処理、例えば、イオン窒化処理の場合は耐摩耗性が悪
く、冷凍回路内で劣化し、スラッジなどが形成され、こ
のスラッジが冷凍サイクル内のキャピラリ内壁に堆積し
たり閉塞などの問題がある。また、ＣｒＮコーテイング
処理の場合は、被膜が運転中に剥離する問題がある。Conventionally, the vane of a rotary compressor is SK
In order to improve wear resistance by using H51 or the like, a vane having been subjected to a surface treatment such as an ion nitriding treatment and a CrN coating treatment has been used. However, the refrigerant is HF
When the refrigerating machine oil is replaced with an ester-based refrigerating machine oil or an ether-based refrigerating machine oil in place of a C-based refrigerant or the like, these conventional surface treatments, for example, in the case of ion nitriding, have poor abrasion resistance and deteriorate in the refrigerating circuit, Sludge and the like are formed, and there is a problem that the sludge accumulates on the inner wall of the capillary in the refrigeration cycle or is blocked. In the case of the CrN coating treatment, there is a problem that the coating peels off during operation.
【０００６】一方、電気かみそりなどの刃物などの表面
に例えばＳｉなどを主成分とする中間層を設けその上に
硬質炭素薄膜からなる硬質被膜を形成することが提案さ
れている（特開平１−３１７１９７号公報、特開平７−
３１６８１８号公報、特開平７−３３０４９０号公報な
ど）。本発明者等は先に、アンモニアガスと水素ガスを
用いて金属部材の表面を窒化し、その上にＳｉ、Ｔｉな
どの単体、あるいはこれらに炭素、窒素および酸素など
の元素を含む中間層を設け、さらにその上に硬質炭素薄
膜を形成したベーンおよびこのベーンを用いた冷媒圧縮
機を提案した（特願平１０−６８６１８号明細書）。し
かしベーンの表面の摺動部における摩擦係数、耐摩耗性
などにおいて改良の余地があった。On the other hand, it has been proposed to provide an intermediate layer mainly composed of, for example, Si on the surface of a blade such as an electric razor or the like to form a hard coating made of a hard carbon thin film thereon (Japanese Patent Laid-Open No. Hei 1-1-1). 317197, JP-A-7-197
316818, JP-A-7-330490, etc.). The present inventors previously nitrided the surface of a metal member using ammonia gas and hydrogen gas, and then formed a simple substance such as Si or Ti, or an intermediate layer containing elements such as carbon, nitrogen and oxygen thereon. A vane having a hard carbon thin film formed thereon and a refrigerant compressor using the vane have been proposed (Japanese Patent Application No. 10-68618). However, there is room for improvement in the friction coefficient, wear resistance, and the like of the sliding portion on the surface of the vane.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】本発明の第１の目的
は、冷凍機油としてエステル系冷凍機油やエーテル系冷
凍機油などを用いたり、ＨＦＣ系冷媒や炭化水素系冷媒
などの冷媒を使用した場合でも、ベーンの表面の摺動部
における摩擦係数が低く、硬度が高く、耐摩耗性がある
ベーンを提供することであり、第２の目的は、冷凍機油
としてエステル系冷凍機油やエーテル系冷凍機油などを
用いたり、ＨＦＣ系冷媒や炭化水素系冷媒などの冷媒を
使用した場合でも、ローラの表面の摺動部における摩擦
係数が低く、硬度が高く、耐摩耗性があるローラを提供
することであり、本発明の第３の目的は、このベーンお
よびローラを使用した長期に亘り安定して運転できる冷
媒圧縮機を提供することである。SUMMARY OF THE INVENTION The first object of the present invention is to use an ester refrigeration oil or an ether refrigeration oil as a refrigeration oil, or to use a refrigerant such as an HFC refrigerant or a hydrocarbon refrigerant. However, it is an object of the present invention to provide a vane having a low coefficient of friction in a sliding portion on the surface of the vane, a high hardness, and abrasion resistance. The second object is to use an ester-based refrigeration oil or an ether-based refrigeration oil as a refrigeration oil. Even when using a refrigerant such as an HFC-based refrigerant or a hydrocarbon-based refrigerant, it is possible to provide a roller having a low coefficient of friction in a sliding portion on the roller surface, a high hardness, and abrasion resistance. A third object of the present invention is to provide a refrigerant compressor using the vane and the roller, which can operate stably for a long period of time.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明者らは前記の課題
を解決するため鋭意研究を重ねた結果、例えば、ベーン
用金属部材の表面にショットピーニング処理を施したベ
ーンや、ローラ用金属部材を焼き入れ後、ショットピー
ニング処理を施したローラは、ショットピーニング処理
によって表面の摺動部の疲労強度や硬度が高められ、そ
してショットピーニング処理によって摺動部表面の凸部
が丸められるとともに微細な凹凸が形成され、この微細
な凹凸が冷凍機油をプールする効果があるために表面の
摺動部における摩擦係数が低下し、耐摩耗性が格段に向
上することを見いだし、本発明を完成するに至った。Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have conducted intensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, for example, a vane having a surface of a vane metal member subjected to a shot peening treatment, a metal member for a roller, After quenching, the roller subjected to shot peening treatment increases the fatigue strength and hardness of the sliding part on the surface by shot peening treatment, and the convex part of the sliding part surface is rounded and fine by shot peening treatment. Irregularities are formed, and since the fine irregularities have the effect of pooling the refrigerating machine oil, the coefficient of friction in the sliding portion of the surface is reduced, and it is found that the abrasion resistance is remarkably improved. Reached.
【０００９】上記課題を解決するため請求項１の発明
は、ベーン用金属部材の表面にショットピーニング処理
を施すか、前記金属部材に窒化処理を施した後にショッ
トピーニング処理を施すか、あるいは前記金属部材の表
面にＣｒＮコーテイング膜あるいは硬質炭素薄膜を形成
した後、ショットピーニング処理を施したことを特徴と
するベーンである。In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 is characterized in that the surface of a metal member for vane is subjected to shot peening treatment, the metal member is subjected to nitriding treatment and then subjected to shot peening treatment, or A vane characterized in that a shot peening treatment is performed after a CrN coating film or a hard carbon thin film is formed on the surface of the member.
【００１０】本発明の請求項２の発明は、請求項１記載
のベーンにおいて、前記金属部材がＳＫＨなどの高速度
工具鋼、ＳＫＤなどの熱間加工鋼、ＳＵＳなどの耐熱耐
酸鋼、Ｓ４５Ｃなどの構造鋼、あるいはこれらの焼結鋼
から選ばれ、焼き入れを施した金属部材であることを特
徴とする。According to a second aspect of the present invention, in the vane according to the first aspect, the metal member is a high-speed tool steel such as SKH, a hot-worked steel such as SKD, a heat-resistant and acid-resistant steel such as SUS, or S45C. And a quenched metal member selected from the structural steels described above or the sintered steels thereof.
【００１１】本発明の請求項３の発明は、請求項１ある
いは請求項２記載のベーンにおいて、前記硬質炭素薄膜
は、ダイヤモンド薄膜、ダイヤモンド構造と非晶質炭素
構造との混合膜、または非晶質炭素薄膜から構成されて
いることを特徴とする。According to a third aspect of the present invention, in the vane of the first or second aspect, the hard carbon thin film is a diamond thin film, a mixed film of a diamond structure and an amorphous carbon structure, or an amorphous film. It is characterized by being composed of a carbon thin film.
【００１２】本発明の請求項４の発明は、請求項１から
請求項３のいずれかに記載のベーンにおいて、平均粒径
３０〜１００μｍのショット粒子を用い、このショット
粒子を噴射速度８０〜２６０ｍ／ｓｅｃ．で被処理面に
噴射してショットピーニング処理を施したことを特徴と
する。According to a fourth aspect of the present invention, in the vane according to any one of the first to third aspects, shot particles having an average particle diameter of 30 to 100 μm are used, and the shot particles are sprayed at an injection speed of 80 to 260 m. / Sec. The shot peening process is performed by spraying on the surface to be processed.
【００１３】本発明の請求項５の発明は、ローラ用金属
部材を焼き入れ後、ショットピーニング処理を施すか、
前記金属部材に窒化処理を施した後にショットピーニン
グ処理を施したことを特徴とするローラである。The invention according to claim 5 of the present invention is characterized in that, after quenching the metal member for the roller, a shot peening process is performed.
A roller obtained by subjecting the metal member to a nitriding treatment and then to a shot peening treatment.
【００１４】本発明の請求項６の発明は、請求項５記載
のローラにおいて、平均粒径３０〜１００μｍのショッ
ト粒子を用い、このショット粒子を噴射速度８０〜２６
０ｍ／ｓｅｃ．で被処理面に噴射してショットピーニン
グ処理を施したことを特徴とする。According to a sixth aspect of the present invention, in the roller according to the fifth aspect, shot particles having an average particle size of 30 to 100 μm are used, and the shot particles are ejected at an ejection speed of 80 to 26.
0 m / sec. The shot peening process is performed by spraying on the surface to be processed.
【００１５】本発明の請求項７の発明は、回転軸を有す
る電動要素と、この電動要素の回転軸によって駆動され
る圧縮要素を備え、吸入したＨＦＣ系冷媒、ＨＦＣ系冷
媒を主体とする冷媒、炭化水素系冷媒あるいはこれらの
混合物から選ばれる冷媒をこの圧縮要素により圧縮して
吐出するようにした冷媒圧縮機であって、前記圧縮要素
はシリンダと、前記回転軸の偏心部によりこのシリンダ
内を回転するローラと、このローラに接してシリンダ内
を分けるベーンなどを備えており、前記ベーンとして請
求項１から請求項４のいずれかに記載のベーンを用い、
前記ローラとして請求項５あるいは請求項６記載のロー
ラを用いることを特徴とする冷媒圧縮機である。According to a seventh aspect of the present invention, there is provided an electric element having a rotating shaft, and a compression element driven by the rotating shaft of the electric element. A refrigerant selected from a hydrocarbon-based refrigerant or a mixture thereof is compressed by the compression element and discharged, wherein the compression element includes a cylinder, And a vane that separates the inside of the cylinder in contact with the roller. The vane according to claim 1 is used as the vane,
A refrigerant compressor using the roller according to claim 5 or 6 as the roller.
【００１６】本発明の請求項８の発明は、請求項７記載
の冷媒圧縮機において、前記ローラは下記の（１）ある
いは（２）のローラであることを特徴とする。 （１）Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏを含み、あるいはさらにＢなど
を添加した高合金鋳鉄の焼入れ材を窒化処理後、ショッ
トピーニング処理を施したローラ、（２）Ｎｉ、Ｃｒ、
Ｍｏを含み、あるいはさらにＢなどを添加した高合金鋳
鉄の焼入れ材の表面にショットピーニング処理を施した
ローラ。According to an eighth aspect of the present invention, in the refrigerant compressor according to the seventh aspect, the roller is a roller of the following (1) or (2). (1) A roller obtained by nitriding a quenched material of a high alloy cast iron containing Ni, Cr, Mo or further adding B, etc., and then performing a shot peening process; (2) Ni, Cr,
A roller in which the surface of a hardened material of high alloy cast iron containing Mo or further added with B or the like is subjected to a shot peening treatment.
【００１７】本発明の請求項９の発明は、請求項７ある
いは請求項８記載の冷媒圧縮機において、冷凍機油がエ
ステル系潤滑油、エーテル系潤滑油あるいはこれらの混
合物であることを特徴とする。According to a ninth aspect of the present invention, in the refrigerant compressor according to the seventh or eighth aspect, the refrigerating machine oil is an ester lubricating oil, an ether lubricating oil, or a mixture thereof. .
【００１８】[0018]
【発明の実施の形態】以下本発明を図１〜３に基づいて
説明する。図１に、蒸発気化したＨＦＣ系冷媒を圧縮し
て凝縮器に吐出する本発明の冷媒圧縮機ａ、同冷媒を凝
縮液化する凝縮器ｂ、同冷媒の圧力を減じるキャピラリ
チューブｃ、液化冷媒を蒸発させる蒸発器ｄなどを順次
冷媒管でつないで形成した冷凍装置の冷凍サイクルを示
す。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 shows a refrigerant compressor a of the present invention which compresses an evaporated HFC-based refrigerant and discharges the refrigerant to a condenser, a condenser b which condenses and liquefies the refrigerant, a capillary tube c which reduces the pressure of the refrigerant, and a liquefied refrigerant. 3 shows a refrigeration cycle of a refrigeration apparatus in which evaporators d and the like for evaporating are sequentially connected by a refrigerant pipe.
【００１９】図２は、本発明の冷媒圧縮機の一例の縦断
面図である。図３は、図２に示した本発明の冷媒圧縮機
の横断面図である。図２及び図３において、１は密閉容
器で、この容器内には上側に電動要素２が、下側にこの
電動要素によって駆動される回転圧縮要素３が夫々収納
されている。電動要素２は有機系材料で絶縁された巻線
４を有する固定子５とこの固定子の内側に設けられた回
転子６とで構成されている。回転圧縮要素３はシリンダ
７と、回転軸８の偏心部９によってシリンダ７の内壁に
沿って回転させるローラ１０と、このローラの周面に圧
接されてシリンダ７内を吸込側と吐出側とに区画するよ
うにバネ１１で押圧されるベーン１２と、シリンダ７の
開口を封じるとともに、回転軸８を軸支する上部軸受１
３及び下部軸受１４とで構成されている。FIG. 2 is a longitudinal sectional view of an example of the refrigerant compressor of the present invention. FIG. 3 is a cross-sectional view of the refrigerant compressor of the present invention shown in FIG. 2 and 3, reference numeral 1 denotes a closed container, in which an electric element 2 is accommodated on the upper side, and a rotary compression element 3 driven by the electric element is accommodated on the lower side. The electric element 2 includes a stator 5 having a winding 4 insulated with an organic material and a rotor 6 provided inside the stator. The rotary compression element 3 includes a cylinder 7, a roller 10 that rotates along an inner wall of the cylinder 7 by an eccentric portion 9 of a rotary shaft 8, and a pressure contact with the peripheral surface of the roller to move the inside of the cylinder 7 into a suction side and a discharge side. A vane 12 pressed by a spring 11 so as to be partitioned, and an upper bearing 1 that seals an opening of a cylinder 7 and supports a rotary shaft 8.
3 and a lower bearing 14.
【００２０】そして、上部軸受１３にはシリンダ７の吐
出側と連通する吐出孔１５が設けられている。また、上
部軸受１３には吐出孔１５を開閉する吐出弁１６と、こ
の吐出弁を覆うように吐出マフラ１７とが取付けられて
いる。The upper bearing 13 is provided with a discharge hole 15 communicating with the discharge side of the cylinder 7. A discharge valve 16 for opening and closing the discharge hole 15 and a discharge muffler 17 are attached to the upper bearing 13 so as to cover the discharge valve.
【００２１】密閉容器１内の底部にはＨＦＣ系冷媒、例
えば、Ｒ１３４ａとＲ３２とＲ１２５との３種混合冷媒
あるいはＲ３２とＲ１２５との２種混合冷媒が封入され
ている。An HFC-based refrigerant, for example, a refrigerant mixture of three kinds of R134a, R32 and R125 or a refrigerant mixture of two kinds of R32 and R125 is sealed in the bottom of the closed vessel 1.
【００２２】そして、冷凍機油としてのエステル系冷凍
機油（オイル）あるいはエーテル系冷凍機油（オイル）
１８は回転圧縮要素３の摺動部材であるローラ１０とベ
ーン１２との摺動面を潤滑している。Then, an ester-based refrigerating machine oil (oil) or an ether-based refrigerating machine oil (oil) as the refrigerating machine oil is used.
Numeral 18 lubricates a sliding surface between the roller 10 and the vane 12 which are sliding members of the rotary compression element 3.
【００２３】本発明で用いるエステル系冷凍機油は特に
限定されない。具体的には例えば、ペンタエリスリトー
ル（ＰＥＴ）、トリメチロールプロパン（ＴＭＰ）、ネ
オペンチルグリコール（ＮＰＧ）などの多価アルコール
と炭素数６〜１０の脂肪酸、好ましくは炭素数７〜９の
脂肪酸、さらに好ましくは炭素数７〜９の側鎖脂肪酸と
からなるエステル系油を挙げることができる。さらに具
体的には、平均分子量５１２、粘度（ｃＳｔ）（４０
℃）５１．８のポリオールエステル系油（α５６、ジャ
パンエナジー社製）、平均分子量６６８、粘度（ｃＳ
ｔ）（４０℃）６４．２のポリオールエステル系油（α
６８、ジャパンエナジー社製）などを挙げることができ
る。The ester refrigerating machine oil used in the present invention is not particularly limited. Specifically, for example, polyhydric alcohols such as pentaerythritol (PET), trimethylolpropane (TMP) and neopentyl glycol (NPG) and fatty acids having 6 to 10 carbon atoms, preferably fatty acids having 7 to 9 carbon atoms, Preferably, an ester-based oil composed of a side chain fatty acid having 7 to 9 carbon atoms can be used. More specifically, the average molecular weight is 512 and the viscosity (cSt) (40
C) 51.8 polyol ester-based oil (α56, manufactured by Japan Energy), average molecular weight 668, viscosity (cS
t) (40 ° C.) 64.2 polyol ester-based oil (α
68, manufactured by Japan Energy Co., Ltd.).
【００２４】本発明で用いるエーテル系冷凍機油は特に
限定されない。具体的には例えば、下記の一般式（１）
で表されるポリビニルエーテル系油は好ましく使用でき
る。式中、Ｒ1 〜Ｒ3 は各々水素原子または炭素数１〜
８の炭化水素基を示し、それらは同一でもよく、異なっ
ていてもよい。Ｒ4 は炭素数１〜４の炭化水素基を示
す。ｎは１以上の整数である。The ether type refrigerating machine oil used in the present invention is not particularly limited. Specifically, for example, the following general formula (1)
Can be preferably used. In the formula, R 1 to R 3 each represent a hydrogen atom or a carbon atom
And represents 8 hydrocarbon groups, which may be the same or different. R 4 represents a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms. n is an integer of 1 or more.
【００２５】[0025]
【化１】 Embedded image
【００２６】これらの冷凍機油に対して熱化学的安定性
を向上させるためにエポキシやカルボジイミドを添加し
たり、酸化劣化を防止する目的でフェノール系酸化防止
剤を加えたり、必要に応じてベンゾトリアゾール系の銅
不活性化剤を加えることができる。これらは単独である
いは組み合わせて添加することができる。Epoxy or carbodiimide may be added to these refrigerating machine oils to improve thermochemical stability, a phenolic antioxidant may be added to prevent oxidative deterioration, and benzotriazole may be added if necessary. A system copper deactivator can be added. These can be added alone or in combination.
【００２７】回転圧縮要素３のシリンダ７内に流入して
ローラ１０とベーン１２との協働で圧縮される冷媒は上
述のように、例えばＲ４０７Ｃ［Ｒ１３４ａとＲ３２と
Ｒ１２５との混合冷媒］やＲ４１０Ａ［Ｒ３２とＲ１２
５との混合冷媒］などである。As described above, the refrigerant which flows into the cylinder 7 of the rotary compression element 3 and is compressed by the cooperation of the roller 10 and the vane 12 is, for example, R407C [a mixed refrigerant of R134a, R32 and R125] or R410A. [R32 and R12
5 mixed refrigerant].
【００２８】１９は密閉容器１に取付けてシリンダ７の
吸込側に冷媒を案内する吸込管、２０は密閉容器１の上
壁に取付けられて回転圧縮要素３で圧縮されて電動要素
２を介して密閉容器１外に冷媒を吐出する吐出管であ
る。Reference numeral 19 denotes a suction pipe which is attached to the closed container 1 and guides the refrigerant to the suction side of the cylinder 7. Reference numeral 20 denotes a suction tube which is attached to the upper wall of the closed container 1 and is compressed by the rotary compression element 3 via the electric element 2. This is a discharge pipe for discharging the refrigerant to the outside of the closed container 1.
【００２９】吸込管１９からシリンダ７内の吸込側に流
入した冷媒はローラ１０とベーン１２との協働で圧縮さ
れ、吐出孔１５を通って吐出弁１６を開放して吐出マフ
ラ１７内に吐出される。この吐出マフラ１７内の冷媒は
電動要素２を介して吐出管２０から密閉容器１外に吐出
れさる。そして、密閉容器１の底部に入れられたオイル
１８は、回転軸８の高速回転によって上方開放端にでき
る渦流による真空現象によって回転軸８の中空孔２１を
通って吸い上げられ、回転圧縮要素３のローラ１０やベ
ーン１２等の摺動部材の摺動面、回転軸８と上部軸受１
３、下部軸受１４との摺動面などに供給されて潤滑を行
っている。また、シリンダ７内で圧縮された冷媒が低圧
側にリークしないようにしている。The refrigerant flowing from the suction pipe 19 to the suction side in the cylinder 7 is compressed by the cooperation of the roller 10 and the vane 12, opens the discharge valve 16 through the discharge hole 15, and discharges into the discharge muffler 17. Is done. The refrigerant in the discharge muffler 17 is discharged from the discharge pipe 20 to the outside of the closed container 1 via the electric element 2. Then, the oil 18 put in the bottom of the sealed container 1 is sucked up through the hollow hole 21 of the rotating shaft 8 by a vacuum phenomenon caused by a vortex generated at the upper open end by the high speed rotation of the rotating shaft 8, and Sliding surfaces of sliding members such as rollers 10 and vanes 12, the rotating shaft 8 and the upper bearing 1
3. The lubrication is performed by being supplied to a sliding surface with the lower bearing 14. Further, the refrigerant compressed in the cylinder 7 is prevented from leaking to the low pressure side.
【００３０】ベーン１２として、ＳＫＨなどの高速度工
具鋼、ＳＫＤなどの熱間加工鋼、ＳＵＳなどの耐熱耐酸
鋼、Ｓ４５Ｃなどの構造鋼、あるいはこれらの焼結鋼か
ら選ばれる焼入れした金属部材の表面にショットピーニ
ング処理を施したベーンを用いるか、前記金属部材の表
面に窒化処理を施した後にショットピーニング処理を施
したベーンを用いるか、あるいは前記金属部材の表面に
ＣｒＮコーテイング膜あるいは硬質炭素薄膜を形成した
後、ショットピーニング処理を施したベーンを用いる。
このベーン１２は、ショットピーニング処理によって表
面の摺動部の硬度や疲労強度が高められ、摩擦係数を高
めるような凸部が丸められるとともに、微細な凹凸が形
成され、この微細な凹凸は冷凍機油をプールする効果が
あるために表面の摺動部における摩擦係数がさらに低く
なり、耐摩耗性が格段に高められる。As the vane 12, a high-speed tool steel such as SKH, a hot-worked steel such as SKD, a heat-resistant and acid-resistant steel such as SUS, a structural steel such as S45C, or a hardened metal member selected from these sintered steels is used. Either using a vane with a surface subjected to shot peening, or using a vane with a shot peening after nitriding the surface of the metal member, or a CrN coating film or a hard carbon thin film on the surface of the metal member Is formed, and a vane subjected to a shot peening process is used.
In the vane 12, the hardness and fatigue strength of the sliding portion on the surface are increased by the shot peening treatment, the convex portion that increases the friction coefficient is rounded, and fine irregularities are formed. Has the effect of pooling, the coefficient of friction in the sliding portion on the surface is further reduced, and the wear resistance is markedly increased.
【００３１】表面にＣｒＮコーテイング膜を形成したベ
ーン１２を作る方法は特に限定されるものではない。表
面にＣｒＮコーテイング膜を形成する前にグロー放電に
より窒化処理して、その上にＣｒＮコーテイング膜を形
成する例を次に説明する。使用する装置はグロー放電用
電極、プラズマ化ガス用配管、真空ポンプに接続された
排気管を備えた真空チャンバを備えたものであればよ
く、例えば、図４に示す装置を使用する。装置は真空容
器３１、真空排気ポンプ３２、ガス制御弁３３、プラズ
マ電源３４、外部加熱ヒータ３５、クーラー３６、陰極
３７、フローコントローラ３８、自動圧力調整弁３９を
備え、処理ガスとしては水素とアンモニアの混合ガスを
用いる。処理ガスはフロートコントローラ３８により流
量制御されて、混合された後に真空容器３１内に供給さ
れる。真空容器３１内の圧力は圧力調整弁３９により数
Ｔｏｒｒの値に保持する。The method of forming the vane 12 having the CrN coating film formed on the surface is not particularly limited. An example of forming a CrN coating film on a surface by performing a nitriding treatment by glow discharge before forming a CrN coating film on the surface will be described below. The device to be used may be any device provided with a vacuum chamber provided with an electrode for glow discharge, piping for plasma gas, and an exhaust pipe connected to a vacuum pump. For example, the device shown in FIG. 4 is used. The apparatus includes a vacuum vessel 31, a vacuum exhaust pump 32, a gas control valve 33, a plasma power supply 34, an external heater 35, a cooler 36, a cathode 37, a flow controller 38, and an automatic pressure control valve 39. Is used. The flow rate of the processing gas is controlled by the float controller 38, and the mixed gas is supplied into the vacuum vessel 31 after being mixed. The pressure in the vacuum vessel 31 is maintained at a value of several Torr by the pressure regulating valve 39.
【００３２】そして金属部材３０を保持する電極３７に
直流電圧を印加し、グロー放電を発生させる。この放電
により、処理ガスをプラズマ化し、窒素イオン、窒素−
水素分子イオンや各種のラジカルなどの活性種を発生さ
せ、窒化処理を行う。金属部材３０は主に外部加熱ヒー
タ３５により昇温し、一定温度に保持する。プラズマは
陰極３７を陰極とし、真空容器３１を陽極として発生し
たグロー放電によって生成する。プラズマのイオン化率
やエネルギー状態を低くしてあるので、プラズマにより
金属部材３０はほとんど加熱されない。アンモニアガス
成分比率を約２０％以下としてイオン化率を押さえ、高
い反応性を有するラジカルを発生させることが好ましい
窒化層を形成できる。Then, a DC voltage is applied to the electrode 37 holding the metal member 30 to generate a glow discharge. By this discharge, the processing gas is turned into plasma, and nitrogen ions and nitrogen-
Active species such as hydrogen molecular ions and various radicals are generated, and nitriding is performed. The temperature of the metal member 30 is raised mainly by the external heater 35 and maintained at a constant temperature. Plasma is generated by glow discharge generated using the cathode 37 as a cathode and the vacuum vessel 31 as an anode. Since the ionization rate and energy state of the plasma are low, the metal member 30 is hardly heated by the plasma. By setting the ammonia gas component ratio to about 20% or less, it is possible to form a nitrided layer that preferably suppresses ionization rate and generates radicals having high reactivity.
【００３３】グロー放電を行って窒化する際の条件の１
例を次に示す。 処理温度；３００〜６５０℃、例えば５１０℃ 電圧； ４００〜５００Ｖ、例えば４５０Ｖ 電流密度；０．００１〜２ｍＡ／ｃｍ2 アンモニアガス濃度；１０〜５０％、例えば２０％ 放電時間；１〜１０時間、例えば３時間。 電流密度を０．００１〜２ｍＡ／ｃｍ2 とするのは、こ
の電流密度の範囲においてのみグロー放電はアンモニア
ガスおよび水素ガスをプラズマ化することができ、余熱
を発生させないからである。電流密度が０．００１ｍＡ
／ｃｍ2 未満ではプラズマ化を充分に起こすことができ
ず、電流密度が２ｍＡ／ｃｍ2 を超えると金属部材の表
面に過熱状態が生じたりして有効な窒化処理が行われな
い。グロー放電を発生する放電は、直流放電、高周波放
電のいずれでもよい。One of the conditions for nitriding by performing glow discharge is as follows.
An example is shown below. Treatment temperature; 300 to 650 ° C., for example 510 ° C. Voltage; 400 to 500 V, for example 450 V Current density; 0.001 to 2 mA / cm 2 ammonia gas concentration; 10 to 50%, for example 20% Discharge time: 1 to 10 hours For example, 3 hours. The reason why the current density is set to 0.001 to 2 mA / cm 2 is that the glow discharge can convert the ammonia gas and the hydrogen gas into plasma only in the range of the current density, and does not generate residual heat. Current density 0.001mA
/ Cm is less than 2 can not occur sufficiently the plasma, a current density of 2 mA / cm 2 by weight, the effective nitriding treatment or cause overheating on the surface of the metal member is not performed. The discharge that generates the glow discharge may be any of a DC discharge and a high-frequency discharge.
【００３４】このようにしてグロー放電を行って窒化し
た後、その上にＣｒＮをイオンプレーテイングする。Ｃ
ｒＮをイオンプレーテイングする方法は公知の方法（例
えば特開平６−９３９９０号公報に記載の方法）を用い
ることができる。イオンプレーテイング層の厚さは特に
限定されないが、約１〜１０μｍが好ましく、約４〜５
μｍがさらに好ましい。１μｍ未満では耐摩耗性が劣
り、１０μｍを超えるとカケ易くなり、またベーンの寸
法変化がおき、経済的コスト面で好ましくない。グロー
放電を行って窒化した窒化層の上のＣｒＮのイオンプレ
ーテイング層は密着性がよく長期の使用によっても剥離
せず、耐摩耗性が高い。After nitriding by performing glow discharge in this way, CrN is ion-plated thereon. C
As a method for ion plating rN, a known method (for example, a method described in JP-A-6-93990) can be used. The thickness of the ion plating layer is not particularly limited, but is preferably about 1 to 10 μm, and about 4 to 5 μm.
μm is more preferred. If it is less than 1 μm, the abrasion resistance is inferior, and if it exceeds 10 μm, chipping becomes easy, and dimensional change of the vane occurs, which is not preferable in terms of economic cost. The CrN ion plating layer on the nitrided layer nitrided by glow discharge has good adhesion and does not peel off even after long-term use, and has high wear resistance.
【００３５】表面に硬質炭素薄膜（ダイヤモンドライク
カーボン薄膜：以下、ＤＬＣ薄膜と称す）を形成したベ
ーン１２を作る方法は特に限定されるものではない。表
面にＤＬＣ薄膜を形成する前にイオン窒化、プラズマ窒
化、ラジカル窒化などの各種方法で窒化処理し、窒化し
た後、さらにその上にＳｉ、Ｔｉなどの単体、あるいは
これらに炭素、窒素および酸素などの元素を含む中間層
を設け、その上にＤＬＣ薄膜を形成する例を次に説明す
る。例えば、表面にＤＬＣ薄膜を形成する前にグロー放
電を行って窒化処理する方法を用いる場合は、図４に示
した前記装置を使用しかつ前記の窒化条件で処理する例
を挙げることができる。The method of forming the vane 12 having a hard carbon thin film (diamond-like carbon thin film; hereinafter, referred to as a DLC thin film) formed on the surface is not particularly limited. Prior to forming a DLC thin film on the surface, nitriding is performed by various methods such as ion nitriding, plasma nitriding, radical nitriding, etc., and after nitriding, furthermore, a simple substance such as Si, Ti, or carbon, nitrogen, oxygen, etc. An example in which an intermediate layer containing the above element is provided and a DLC thin film is formed thereon will be described below. For example, when a method of performing glow discharge by performing glow discharge before forming a DLC thin film on the surface is used, an example in which the apparatus shown in FIG.
【００３６】ＤＬＣ薄膜は、ダイヤモンド薄膜、ダイヤ
モンド構造と非晶質炭素構造との混合膜、または非晶質
炭素薄膜から構成される。図５は、前記中間層およびＤ
ＬＣ薄膜形成のための装置の一例を示す概略断面図であ
る。真空チャンバ４８には、プラズマ発生室４４が設け
られている。プラズマ発生室４４には、導波管４２の一
端が取り付けられており、導波管４２の他端には、マイ
クロ波供給手段４１が設けられている。マイクロ波供給
手段４１で発生したマイクロ波は、導波管４２及びマイ
クロ波導入窓４３を通って、プラズマ発生室４４に導か
れる。プラズマ発生室４４には、プラズマ発生室４４内
にアルゴン（Ａｒ）ガスなどの放電ガスを導入させるた
めの放電ガス導入管４５が設けられている。またプラズ
マ発生室４４の周囲には、プラズマ磁界発生装置４６が
設けられている。マイクロ波による高周波磁界と、プラ
ズマ磁界発生装置４６からの磁界を作用させることによ
り、プラズマ発生室４４内に高密度のプラズマが形成さ
れる。The DLC thin film is composed of a diamond thin film, a mixed film of a diamond structure and an amorphous carbon structure, or an amorphous carbon thin film. FIG. 5 shows the intermediate layer and D
FIG. 2 is a schematic sectional view showing an example of an apparatus for forming an LC thin film. The plasma chamber 44 is provided in the vacuum chamber 48. One end of a waveguide 42 is attached to the plasma generation chamber 44, and a microwave supply unit 41 is provided at the other end of the waveguide 42. The microwave generated by the microwave supply means 41 is guided to the plasma generation chamber 44 through the waveguide 42 and the microwave introduction window 43. The plasma generation chamber 44 is provided with a discharge gas introduction pipe 45 for introducing a discharge gas such as an argon (Ar) gas into the plasma generation chamber 44. A plasma magnetic field generator 46 is provided around the plasma generation chamber 44. A high-density plasma is formed in the plasma generation chamber 44 by applying a high-frequency magnetic field generated by a microwave and a magnetic field from the plasma magnetic field generator 46.
【００３７】真空チャンバ４８内には筒状の金属部材ホ
ルダ５２が設けられている。この筒状の金属部材ホルダ
５２は、真空チャンバ４８の壁面に対し垂直に設けられ
た軸（図示せず）のまわりに回転自在に設けられてい
る。金属部材ホルダ５２の周面には、前記のようにして
窒化処理した複数の金属部材５３が等しい間隔で装着さ
れている。なお、本実施形態では金属部材ホルダ５２の
周面に金属部材５３を２４個装着している。金属部材ホ
ルダ５２には、高周波電源５０が接続されている。A cylindrical metal member holder 52 is provided in the vacuum chamber 48. The cylindrical metal member holder 52 is rotatably provided around an axis (not shown) provided perpendicular to the wall surface of the vacuum chamber 48. On the peripheral surface of the metal member holder 52, a plurality of metal members 53 that have been subjected to nitriding as described above are mounted at equal intervals. In the present embodiment, 24 metal members 53 are mounted on the peripheral surface of the metal member holder 52. The high frequency power supply 50 is connected to the metal member holder 52.
【００３８】金属部材ホルダ５２の周囲には、金属製の
筒状のシールドカバー５４が所定の距離隔てて設けられ
ている。このシールドカバー５４は、接地電極に接続さ
れている。このシールドカバー５４は、被膜を形成する
ときに、金属部材ホルダ５２に印加されるＲＦ電圧によ
って被膜形成箇所以外の金属部材ホルダ５２と真空チャ
ンバ４８との間で放電が発生するのを防止するために設
けられている。金属部材ホルダ５２とシールドカバー５
４との間の間隙は、気体分子の平均自由行程以下の距離
となるように配置されている。気体分子の平均自由行程
は、何らかの原因で発生したイオン及び電子が電界によ
り加速され、衝突せずに移動できる平均距離と同じある
いはそれ以下の距離である。従って、金属部材ホルダ５
２とシールドカバー５４との間隙を気体分子の平均自由
行程以下にすることにより、イオン及び電子が気体分子
と衝突する確率を小さくし、連鎖的に電離が進行するの
を防止している。A metal cylindrical shield cover 54 is provided around the metal member holder 52 at a predetermined distance. This shield cover 54 is connected to a ground electrode. The shield cover 54 prevents the occurrence of electric discharge between the metal member holder 52 other than the portion where the film is formed and the vacuum chamber 48 due to the RF voltage applied to the metal member holder 52 when the film is formed. It is provided in. Metal member holder 52 and shield cover 5
4 is arranged so as to have a distance equal to or less than the mean free path of the gas molecules. The mean free path of a gas molecule is equal to or less than the average distance that ions and electrons generated for some reason can be accelerated by an electric field and move without collision. Therefore, the metal member holder 5
By setting the gap between the shield cover 2 and the shield cover 54 to be equal to or less than the mean free path of the gas molecules, the probability that ions and electrons collide with the gas molecules is reduced, and chain ionization is prevented from progressing.
【００３９】金属部材ホルダ５２とシールドカバー５４
との間隙は、特に気体分子の平均自由行程の１／１０以
下の距離にすることが好ましい。本実施形態では、金属
部材ホルダ５２とシールドカバー５４との間隙を気体分
子の平均自由行程の１／１０以下である約５ｍｍとして
いる。Metal member holder 52 and shield cover 54
It is particularly preferable to set the gap to 1/10 or less of the mean free path of the gas molecules. In the present embodiment, the gap between the metal member holder 52 and the shield cover 54 is set to about 5 mm, which is 1/10 or less of the mean free path of gas molecules.
【００４０】シールドカバー５４には、開口部５５が形
成されている。この開口部５５を通って、プラズマ発生
室４４から引き出されたプラズマが金属部材ホルダ５２
に装着された金属部材５３に放射されるようになってい
る。真空チャンバ４８内には、反応ガス導入管５６が設
けられている。この反応ガス導入管５６の先端は、開口
部５５の上方に位置する。反応ガス導入管５６は、外部
から真空チャンバ４８内にＣＨ4 ガスを導入する。An opening 55 is formed in the shield cover 54. The plasma extracted from the plasma generation chamber 44 through the opening 55 is supplied to the metal member holder 52.
Is radiated to the metal member 53 attached to the first member. A reaction gas introduction tube 56 is provided in the vacuum chamber 48. The tip of the reaction gas introduction pipe 56 is located above the opening 55. The reaction gas introduction pipe 56 introduces CH 4 gas into the vacuum chamber 48 from outside.
【００４１】第１開口部５５の反対側には、第２開口部
６３が形成されている。第２開口部６３の下方には、中
間層を構成する材料原子からなるターゲット６６が設け
られている。またターゲット６６の近傍には、ターゲッ
ト６６をスパッタするため、不活性ガスのイオンをター
ゲット６６に放射するイオンガン６７が設けられてい
る。本実施形態では、不活性ガスとしてＡｒガスを用い
ている。本実施形態においては、ターゲット６６及びイ
オンガン６７により、中間層形成手段が構成されてい
る。ターゲット６６及びイオンガン６７により第２開口
部６３を介して、金属部材５３上に中間層を構成する材
料原子が放射される。On the opposite side of the first opening 55, a second opening 63 is formed. Below the second opening 63, a target 66 made of material atoms constituting the intermediate layer is provided. In addition, an ion gun 67 that emits inert gas ions to the target 66 for sputtering the target 66 is provided near the target 66. In this embodiment, Ar gas is used as the inert gas. In the present embodiment, the target 66 and the ion gun 67 constitute an intermediate layer forming unit. Material atoms constituting the intermediate layer are emitted onto the metal member 53 through the second opening 63 by the target 66 and the ion gun 67.
【００４２】以下、Ｓｉを主成分とする中間層を形成
し、その中間層の上にＤＬＣ薄膜を形成する実施形態に
ついて説明する。まず、真空チャンバ８内を１０-5〜１
０-7Ｔｏｒｒに排気して、金属部材ホルダ５２を約１０
ｒｐｍの速度で回転させる。次に、イオンガン６７にＡ
ｒガスを供給して、Ａｒイオンを取り出し、これをＳｉ
からなるターゲット６６の表面に放射する。このときの
Ａｒイオンの加速電圧は９００ｅＶ、イオン電流密度は
０．３ｍＡ／ｃｍ2 に設定した。以上の工程を約２０分
間行い、金属部材５３の表面に膜厚２００ÅのＳｉを主
成分とする中間層を形成した。An embodiment in which an intermediate layer mainly composed of Si is formed and a DLC thin film is formed on the intermediate layer will be described below. First, the inside of the vacuum chamber 8 is 10 −5 to 1.
After exhausting to 0 -7 Torr, the metal member
Rotate at a speed of rpm. Next, A is applied to the ion gun 67.
r gas is supplied to extract Ar ions,
Radiation on the surface of the target 66 composed of At this time, the acceleration voltage of Ar ions was set to 900 eV, and the ion current density was set to 0.3 mA / cm 2 . The above steps were performed for about 20 minutes to form an intermediate layer mainly composed of Si and having a thickness of 200 ° on the surface of the metal member 53.
【００４３】次に、イオンガン６７からのＡｒイオンの
放射を止めた後、ＥＣＲプラズマ発生装置の放電ガス導
入管４５からＡｒガスを５．７×１０-4Ｔｏｒｒで供給
するとともに、マイクロ波供給手段４１から２．４５Ｇ
Ｈｚ、１００Ｗのマイクロ波を供給して、プラズマ発生
室４４内に形成されたＡｒプラズマを金属部材５３の表
面に放射する。これと同時に、金属部材５３に発生する
自己バイアスが−５Ｖとなるように、高周波電源５０か
ら１３．５６ＭＨｚのＲＦ電圧を金属部材ホルダ５２に
印加し、反応ガス導入管５６からのＣＨ4 ガスを１．３
×１０-3Ｔｏｒｒで供給する。Next, after the emission of Ar ions from the ion gun 67 is stopped, Ar gas is supplied at 5.7 × 10 -4 Torr from the discharge gas introduction pipe 45 of the ECR plasma generator, and microwave supply means is provided. 41 to 2.45G
A microwave of 100 Hz is supplied to radiate Ar plasma formed in the plasma generation chamber 44 to the surface of the metal member 53. At the same time, an RF voltage of 13.56 MHz is applied to the metal member holder 52 from the high frequency power supply 50 so that the self-bias generated in the metal member 53 becomes -5 V, and the CH 4 gas from the reaction gas introduction pipe 56 is removed. 1.3
Supplied at × 10 -3 Torr.
【００４４】以上の工程を約３０分間行い、金属部材５
３上に形成した中間層の上に膜厚１２０００ÅのＤＬＣ
薄膜を形成した。以上の２つの工程の結果、窒化処理し
た金属部材５３の表面にＳｉを主成分とする中間層を形
成し、この中間層上に、ＤＬＣ薄膜を形成した積層薄膜
が得られた。The above steps are performed for about 30 minutes, and the metal member 5
DLC with a thickness of 12,000 の 上 on the intermediate layer formed on
A thin film was formed. As a result of the above two steps, an intermediate layer mainly composed of Si was formed on the surface of the metal member 53 subjected to the nitriding treatment, and a laminated thin film in which a DLC thin film was formed on this intermediate layer was obtained.
【００４５】本発明においては、ベーンを構成する前記
金属部材の表面にショットピーニング処理を施すか、ベ
ーンを構成する前記金属部材に窒化処理を施した後にシ
ョットピーニング処理を施すか、あるいはベーンを構成
する前記金属部材の表面に前記のようにしてＣｒＮコー
テイング膜あるいは硬質炭素薄膜を形成した後、ショッ
トピーニング処理を施す。このショットピーニング処理
は、金属部材の表面にスチールやセラミックなどの微細
粒子で形成されるショット粒を加圧空気などによって高
速度で噴射して、ショット粒を多数衝突させて被処理面
に圧縮残留応力を与えることで被処理面の疲労強度や硬
度を高める。そしてショットピーニング処理によって、
摺動部表面の凸部が丸められるとともに、微細な凹凸が
形成され、この微細な凹凸が冷凍機油をプールする効果
があるために表面の摺動部における摩擦係数がさらに低
くなり、耐摩耗性が格段に高められる。したがって冷媒
がＨＦＣ系冷媒などに替わり、冷凍機油がエステル系冷
凍機油やエーテル系冷凍機油に移行しても、ベーンとロ
ーラとの摺動面などにおいて摩擦係数が低くなり、耐摩
耗性が格段に向上する。In the present invention, the surface of the metal member constituting the vane may be subjected to a shot peening treatment, the metal member constituting the vane may be subjected to a nitriding treatment and then subjected to the shot peening treatment, or the vane may be constituted. After a CrN coating film or a hard carbon thin film is formed on the surface of the metal member to be formed as described above, a shot peening process is performed. In this shot peening process, shot particles formed of fine particles such as steel and ceramic are sprayed at high speed by pressurized air etc. on the surface of the metal member, and many shot particles collide and remain compressed on the surface to be processed. By applying stress, the fatigue strength and hardness of the surface to be treated are increased. And by shot peening processing,
The protrusions on the surface of the sliding part are rounded and fine irregularities are formed. These fine irregularities have the effect of pooling the refrigerating machine oil. Is significantly increased. Therefore, even if the refrigerant is replaced with an HFC-based refrigerant, etc., and the refrigerating machine oil shifts to an ester-based refrigerating machine oil or an ether-based refrigerating machine oil, the friction coefficient on the sliding surface between the vane and the roller is reduced, and the wear resistance is remarkably improved. improves.
【００４６】前記金属部材の表面にＣｒＮコーテイング
膜あるいは硬質炭素薄膜を形成した後、ショットピーニ
ング処理を施したベーンについては前記のような効果あ
るとともにショットピーニング処理により金属部材とＣ
ｒＮコーテイング膜あるいは硬質炭素薄膜との接着力が
向上するのでＣｒＮコーテイング膜あるいは硬質炭素薄
膜が使用中に剥離するなどがない。After the CrN coating film or the hard carbon thin film is formed on the surface of the metal member, and the shot peening treatment is applied to the vane, the effect as described above is obtained.
Since the adhesive strength with the rN coating film or the hard carbon thin film is improved, the CrN coating film or the hard carbon thin film does not peel off during use.
【００４７】本発明において、ショットピーニング処理
に用いられる装置は公知のもの（例えば、実開平６−７
１０５８号公報、実開平５−２４２６４号公報などに記
載のもの）を用いることができる。ショット粒の材質、
粒径、噴射速度、処理時間、処理温度などによりショッ
トピーニング処理効果が影響を受けるので何回処理して
も、あるいは長時間処理しても均一で優れた処理効果が
得られるように諸条件を選定することが好ましい。In the present invention, the apparatus used for the shot peening process is a known apparatus (for example, Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 6-7).
No. 1058, Japanese Utility Model Laid-Open No. 5-24264, etc.) can be used. Shot grain material,
The shot peening effect is affected by the particle size, injection speed, processing time, processing temperature, etc. It is preferable to select one.
【００４８】自動車関係、工具などの分野において部品
や工具などの長寿命化などに利用されるショットピーニ
ング処理に用いられるショット粒子の粒径は一般的に約
４００〜８００μｍ程度であるが、本発明においては、
被処理面の疲労強度や硬度を高め、そして被処理面の凸
部を丸めるとともに、冷凍機油をプールするような微細
な凹凸を形成するために、平均粒径約３０〜１００μｍ
程度の鋼球、セラミックビーズなどのショット粒子を用
いることが好ましい。そしてこのショット粒子を噴射速
度約８０〜２６０ｍ／ｓｅｃ．で噴射して衝突エネルギ
ーを被処理面に与えることが好ましい。平均粒径が３０
μｍ未満であると、金属部材やＣｒＮ、硬質炭素系薄膜
などを形成した金属部材にショットピーニングした場
合、衝突エネルギーが小さく、残留応力の形成による効
果が十分でなく、また、油保持機能としてのプール効果
も得られず、潤滑効果がなくなる。噴射速度が８０ｍ／
ｓｅｃ．未満であると、やはり衝突エネルギーが小さ
く、残留応力の形成による効果が十分でなく、また、油
保持機能としてのプール効果も得られず、潤滑効果がな
くなる。平均粒径が１００μｍを越えると、過大エネル
ギーが生じて、金属被処理材の面粗度の悪化やクラック
の発生、形成したＣｒＮ、硬質炭素系薄膜などの剥離な
どを引き起こし、効果がない。噴射速度が２６０ｍ／ｓ
ｅｃ．を越えると、やはり過大エネルギーが生じて、金
属被処理材の面粗度の悪化やクラックの発生、形成した
ＣｒＮ、硬質炭素系薄膜などの剥離などを引き起こし、
効果がない。The particle diameter of shot particles used for shot peening used for extending the life of parts and tools in the fields of automobiles and tools is generally about 400 to 800 μm. In
In order to increase the fatigue strength and hardness of the surface to be treated, to round the convex portions of the surface to be treated, and to form fine irregularities such as pooling of refrigerating machine oil, an average particle size of about 30 to 100 μm
It is preferable to use shot particles such as steel balls and ceramic beads. The shot particles are sprayed at a speed of about 80 to 260 m / sec. To apply collision energy to the surface to be processed. Average particle size of 30
When it is less than μm, when shot peening is performed on a metal member or a metal member formed with CrN, a hard carbon-based thin film, etc., the impact energy is small, the effect due to the formation of residual stress is not sufficient, and the oil holding function The pool effect is not obtained, and the lubrication effect is lost. Injection speed is 80m /
sec. If it is less than the above value, the collision energy is still small, the effect due to the formation of the residual stress is not sufficient, and the pool effect as the oil holding function cannot be obtained, and the lubrication effect is lost. If the average particle size exceeds 100 μm, excessive energy is generated, causing deterioration of the surface roughness of the metal material to be processed, generation of cracks, peeling of the formed CrN, hard carbon-based thin film, and the like, with no effect. Injection speed 260m / s
ec. When exceeding the above, too much energy is generated, causing deterioration of the surface roughness of the metal material to be processed, generation of cracks, peeling of the formed CrN, hard carbon-based thin film, and the like.
has no effect.
【００４９】本発明において、ローラ１０としてはロー
ラ用金属部材を焼き入れ後、ショットピーニング処理を
施すか、前記金属部材に窒化処理を施した後にショット
ピーニング処理を施したローラを用いる。具体的には、
例えば、（１）Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏを含み、あるいはさら
にＢなどを添加した高合金鋳鉄の焼入れ材を窒化処理
後、ショットピーニングを施したローラ、あるいは、
（２）このような高合金鋳鉄の焼入れ材の表面にショッ
トピーニング処理を施したローラを用いることが好まし
い。前記ベーン１２と上記（１）のＮｉ、Ｃｒ、Ｍｏを
含み、あるいはさらにＢなどを添加した高合金鋳鉄の焼
入れ材を窒化処理後、ショットピーニングを施したロー
ラからなるローラ１０はそれぞれ耐摩耗性が従来より向
上しているので、これらを用いた本発明の冷媒圧縮機
は、冷媒がＨＦＣ系冷媒などに替わり、冷凍機油がエス
テル系冷凍機油やエーテル系冷凍機油に移行しても、ベ
ーン１２とローラ１０の摺動部における摩擦係数が低
く、耐摩耗性が高く、長期に亘り安定して運転できる。In the present invention, as the roller 10, a roller which has been subjected to shot peening after quenching a metal member for a roller, or which has been subjected to a nitriding treatment and then to a shot peening treatment is used. In particular,
For example, (1) a roller obtained by nitriding a quenched material of high alloy cast iron containing Ni, Cr, Mo, or further adding B, etc., and then performing shot peening, or
(2) It is preferable to use a roller in which shot peening treatment has been performed on the surface of such a hardened material of high alloy cast iron. The vane 12 and the rollers 10 comprising the above-described (1) rollers 10 which are shot-peened after nitriding a quenched material of a high alloy cast iron containing Ni, Cr, Mo, or further added B, etc. The refrigerant compressor of the present invention using the same has a vane 12 even when the refrigerant is replaced with an HFC-based refrigerant or the like and the refrigerating machine oil is shifted to an ester-based refrigerating machine oil or an ether-based refrigerating machine oil. The coefficient of friction in the sliding portion of the roller 10 and the roller 10 is low, the wear resistance is high, and stable operation can be performed for a long period of time.
【００５０】前記ベーン１２と上記（２）のＮｉ、Ｃ
ｒ、Ｍｏを含み、あるいはさらにＢなどを添加した高合
金鋳鉄の焼入れ材の表面にショットピーニング処理を施
したローラ１０はそれぞれさらに格段に耐摩耗性が向上
する。前記高合金鋳鉄の焼入れ材を窒化処理後、あるい
は前記高合金鋳鉄の焼入れ材の表面にショットピーニン
グ処理をすることによりベーンの場合と同様にローラの
金属部材の被処理面の疲労強度や硬度が高められ凸部が
丸められるとともに、微細な凹凸が形成され、この微細
な凹凸が冷凍機油をプールする効果があるために表面の
摺動部における摩擦係数が低くなり、耐摩耗性が格段に
高められる。したがってこのようなベーン１２とローラ
１０を組み合わせて用いた本発明の冷媒圧縮機は、冷媒
がＨＦＣ系冷媒などに替わり、冷凍機油がエステル系冷
凍機油やエーテル系冷凍機油に移行しても、摩擦係数が
格段に低く、耐摩耗性が格段に高くなって、より長期に
亘り安定して運転できるようになる。The vane 12 and Ni, C of the above (2)
Each of the rollers 10 in which shot peening treatment is performed on the surface of a hardened material of a high alloy cast iron containing r and Mo, or further added with B, etc., is further improved in wear resistance. After nitriding the quenched material of the high alloy cast iron, or by performing shot peening on the surface of the quenched material of the high alloy cast iron, the fatigue strength and hardness of the surface to be treated of the metal member of the roller are the same as in the case of the vane. The raised parts are rounded, and fine irregularities are formed. These fine irregularities have the effect of pooling the refrigerating machine oil, so the friction coefficient at the sliding parts on the surface is reduced, and the wear resistance is significantly improved. Can be Therefore, in the refrigerant compressor of the present invention using such a combination of the vane 12 and the roller 10, even when the refrigerant is replaced with an HFC-based refrigerant or the like, and the refrigerating machine oil is shifted to an ester-based refrigerating machine oil or an ether-based refrigerating machine oil, the friction is increased. The coefficient is much lower, and the wear resistance is much higher, so that stable operation can be performed for a longer period.
【００５１】本発明の冷媒圧縮機の形式は上記のような
密閉型圧縮機でもよいが、開放型圧縮機でもよく特に限
定されない。なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではないので、特許請求の範囲に記載の趣旨から逸脱
しない範囲で各種の変形実施が可能である。The type of the refrigerant compressor of the present invention may be a closed type compressor as described above, but may be an open type compressor and is not particularly limited. Since the present invention is not limited to the above-described embodiment, various modifications can be made without departing from the spirit of the invention.
【００５２】[0052]
【発明の効果】本発明のベーン用金属部材の表面にショ
ットピーニング処理を施したベーン、ベーン用金属部材
に窒化処理を施した後にショットピーニング処理を施し
たベーン、あるいは金属部材の表面にＣｒＮコーテイン
グ膜あるいは硬質炭素薄膜を形成した後、ショットピー
ニング処理を施したベーンは、ショットピーニング処理
により被処理面の疲労強度や硬度が高められ、摺動部表
面の摩擦係数を高めるような凸部が丸められるととも
に、微細な凹凸が形成され、この微細な凹凸が冷凍機油
をプールする効果があるために表面の摺動部における摩
擦係数が格段に低くなり、耐摩耗性が格段に高められ
る。したがって冷媒がＨＦＣ系冷媒などに替わり、冷凍
機油がエステル系冷凍機油やエーテル系冷凍機油に移行
しても、摩擦係数が低くなり、耐摩耗性が高められる。
金属部材の表面にＣｒＮコーテイング膜あるいは硬質炭
素薄膜を形成した後、ショットピーニング処理を施した
ベーンについてはショットピーニング処理により金属部
材とＣｒＮコーテイング膜あるいは硬質炭素薄膜との接
着力も向上するのでＣｒＮコーテイング膜あるいは硬質
炭素薄膜が使用中に剥離するなどがない。The vane obtained by subjecting the surface of the vane metal member of the present invention to a shot peening treatment, the vane subjected to a nitriding treatment after the vane metal member is subjected to a shot peening treatment, or a CrN coating is applied to the surface of the metal member. After the film or hard carbon thin film is formed, the shot peened vanes are subjected to shot peening to increase the fatigue strength and hardness of the surface to be treated, and round the convex parts to increase the friction coefficient of the sliding surface. In addition, fine unevenness is formed, and the fine unevenness has an effect of pooling the refrigerating machine oil, so that the friction coefficient in the sliding portion on the surface is significantly reduced, and the wear resistance is significantly improved. Therefore, even if the refrigerant is replaced with an HFC-based refrigerant or the like and the refrigerating machine oil is shifted to an ester-based refrigerating machine oil or an ether-based refrigerating machine oil, the friction coefficient is reduced and the wear resistance is improved.
After forming a CrN-coated film or a hard carbon thin film on the surface of a metal member, the shot peened vanes are subjected to shot peening to improve the adhesion between the metal member and the CrN-coated film or the hard carbon thin film. Alternatively, the hard carbon thin film does not peel off during use.
【００５３】本発明のローラ用金属部材を焼き入れ後、
ショットピーニング処理を施すか、前記金属部材に窒化
処理を施した後にショットピーニング処理を施したロー
ラはショットピーニング処理により上記のように表面の
摺動部における摩擦係数が格段に低くなり、耐摩耗性が
格段に高められる。したがって冷媒がＨＦＣ系冷媒など
に替わり、冷凍機油がエステル系冷凍機油やエーテル系
冷凍機油に移行しても摩擦係数が低くなり、耐摩耗性が
高められる。After quenching the metal member for a roller of the present invention,
The roller subjected to the shot peening treatment or the nitriding treatment of the metal member and then subjected to the shot peening treatment has a significantly reduced friction coefficient in the sliding portion of the surface as described above due to the shot peening treatment, and has a high wear resistance. Is significantly increased. Therefore, even if the refrigerant is replaced with an HFC-based refrigerant or the like and the refrigerating machine oil is transferred to an ester-based refrigerating machine oil or an ether-based refrigerating machine oil, the friction coefficient is reduced, and the wear resistance is improved.
【００５４】このような本発明のベーンおよびローラを
備えた本発明の冷媒圧縮機は、ベーンとローラとの摺動
面などにおいて摩擦係数が低くなり、耐摩耗性が高めら
れるため長期に亘り安定して運転できる。The refrigerant compressor of the present invention including the vane and the roller of the present invention has a low coefficient of friction on the sliding surface between the vane and the roller, and has high wear resistance, so that it is stable for a long time. I can drive.
【００５５】ローラとして、（１）Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏを
含み、あるいはさらにＢなどを添加した高合金鋳鉄の焼
入れ材を窒化処理後、ショットピーニング処理を施した
ローラ、あるいは（２）Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏを含み、ある
いはさらにＢなどを添加した高合金鋳鉄の焼入れ材の表
面にショットピーニング処理を施したローラを用いた本
発明の冷媒圧縮機は、さらに格段に耐摩耗性が向上し、
一層長期に亘り安定して運転できる。As the roller, (1) a roller obtained by nitriding a quenched material of a high alloy cast iron containing Ni, Cr, Mo or further adding B, etc., and then performing a shot peening process; or (2) a roller made of Ni, Cr The refrigerant compressor of the present invention using a roller containing shot-peened on the surface of a hardened material of high alloy cast iron containing Mo, or further added with B, etc., has further improved wear resistance,
It can operate stably for a longer period.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図１】 冷凍装置の冷凍回路図である。FIG. 1 is a refrigeration circuit diagram of a refrigeration apparatus.
【図２】 本発明の冷媒圧縮機の一例の縦断面図であ
る。FIG. 2 is a longitudinal sectional view of an example of the refrigerant compressor of the present invention.
【図３】 図２の冷媒圧縮機の横断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the refrigerant compressor of FIG.
【図４】 本発明におけるＣｒＮコーテイング膜形成の
ための装置の一例を示す概略断面図である。FIG. 4 is a schematic sectional view showing an example of an apparatus for forming a CrN coating film according to the present invention.
【図５】 本発明におけるＤＬＣ薄膜形成のための装置
の一例を示す概略断面図である。FIG. 5 is a schematic sectional view showing an example of an apparatus for forming a DLC thin film according to the present invention.
ａ 本発明の冷媒圧縮機 １ 密閉容器 ２ 電動要素 ３ 圧縮要素 ７ シリンダ ８ 回転軸 ９ 偏心部 １０ ローラ １２ ベーン １８ オイル（冷凍機油） a Refrigerant compressor of the present invention 1 Closed vessel 2 Electric element 3 Compression element 7 Cylinder 8 Rotating shaft 9 Eccentric part 10 Roller 12 Vane 18 Oil (refrigeration oil)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡島 政三 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 Ｆターム(参考） 3H029 AA04 AA13 AB03 BB31 BB42 BB44 CC01 CC03 CC05 CC38 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Masazo Okajima 2-5-5 Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka Sanyo Electric Co., Ltd. F-term (reference) 3H029 AA04 AA13 AB03 BB31 BB42 BB44 CC01 CC03 CC05 CC38
Claims (9)
ニング処理を施すか、前記金属部材に窒化処理を施した
後にショットピーニング処理を施すか、あるいは前記金
属部材の表面にＣｒＮコーテイング膜あるいは硬質炭素
薄膜を形成した後、ショットピーニング処理を施したこ
とを特徴とするベーン。1. A surface of a metal member for a vane is subjected to shot peening, a surface of the metal member is subjected to shot peening after nitriding, or a surface of the metal member is coated with a CrN coating film or a hard carbon thin film. A vane characterized by being subjected to a shot peening treatment after forming a.
鋼、ＳＫＤなどの熱間加工鋼、ＳＵＳなどの耐熱耐酸
鋼、Ｓ４５Ｃなどの構造鋼、あるいはこれらの焼結鋼か
ら選ばれ、焼き入れを施した金属部材であることを特徴
とする請求項１記載のベーン。2. The metal member is selected from a high-speed tool steel such as SKH, a hot-worked steel such as SKD, a heat-resistant and acid-resistant steel such as SUS, a structural steel such as S45C, or a sintered steel thereof. The vane according to claim 1, wherein the vane is a metal member.
膜、ダイヤモンド構造と非晶質炭素構造との混合膜、ま
たは非晶質炭素薄膜から構成されていることを特徴とす
る請求項１あるいは請求項２記載のベーン。3. The thin carbon film according to claim 1, wherein the hard carbon thin film is formed of a diamond thin film, a mixed film of a diamond structure and an amorphous carbon structure, or an amorphous carbon thin film. The described vane.
子を用い、このショット粒子を噴射速度８０〜２６０ｍ
／ｓｅｃ．で被処理面に噴射してショットピーニング処
理を施したことを特徴とする請求項１から請求項３のい
ずれかに記載のベーン。4. Shot particles having an average particle size of 30 to 100 μm are used, and the shot particles are sprayed at a speed of 80 to 260 m.
/ Sec. The vane according to any one of claims 1 to 3, wherein shot peening is performed by spraying the shot peened surface.
トピーニング処理を施すか、前記金属部材に窒化処理を
施した後にショットピーニング処理を施したことを特徴
とするローラ。5. The roller according to claim 1, wherein the metal member for the roller is quenched and then subjected to a shot peening treatment, or the metal member is subjected to a nitriding treatment and then subjected to a shot peening treatment.
子を用い、このショット粒子を噴射速度８０〜２６０ｍ
／ｓｅｃ．で被処理面に噴射してショットピーニング処
理を施したことを特徴とする請求項５記載のローラ。6. Shot particles having an average particle size of 30 to 100 μm are used, and the shot particles are sprayed at a speed of 80 to 260 m.
/ Sec. 6. The roller according to claim 5, wherein a shot peening process is performed by spraying on the surface to be processed.
素の回転軸によって駆動される圧縮要素を備え、吸入し
たＨＦＣ系冷媒、ＨＦＣ系冷媒を主体とする冷媒、炭化
水素系冷媒あるいはこれらの混合物から選ばれる冷媒を
この圧縮要素により圧縮して吐出するようにした冷媒圧
縮機であって、前記圧縮要素はシリンダと、前記回転軸
の偏心部によりこのシリンダ内を回転するローラと、こ
のローラに接してシリンダ内を分けるベーンなどを備え
ており、前記ベーンとして請求項１から請求項４のいず
れかに記載のベーンを用い、前記ローラとして請求項５
あるいは請求項６記載のローラを用いることを特徴とす
る冷媒圧縮機。7. An electrically driven element having a rotating shaft, and a compression element driven by the rotating shaft of the electrically driven element, wherein the sucked HFC-based refrigerant, a refrigerant mainly composed of the HFC-based refrigerant, a hydrocarbon-based refrigerant, or a mixture thereof. A refrigerant compressor configured to compress and discharge a refrigerant selected from a mixture by the compression element, wherein the compression element is a cylinder, a roller that rotates in the cylinder by an eccentric portion of the rotating shaft, 5. A vane or the like that separates the inside of the cylinder by contacting the vane, wherein the vane according to any one of claims 1 to 4 is used as the vane, and the roller is used as the roller.
Alternatively, a refrigerant compressor using the roller according to claim 6.
（２）のローラであることを特徴とする請求項７記載の
冷媒圧縮機。 （１）Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏを含み、あるいはさらにＢなど
を添加した高合金鋳鉄の焼入れ材を窒化処理後、ショッ
トピーニング処理を施したローラ、（２）Ｎｉ、Ｃｒ、
Ｍｏを含み、あるいはさらにＢなどを添加した高合金鋳
鉄の焼入れ材の表面にショットピーニング処理を施した
ローラ。8. The refrigerant compressor according to claim 7, wherein the roller is one of the following rollers (1) and (2). (1) A roller obtained by nitriding a quenched material of a high alloy cast iron containing Ni, Cr, Mo or further adding B, etc., and then performing a shot peening process; (2) Ni, Cr,
A roller in which the surface of a hardened material of high alloy cast iron containing Mo or further added with B or the like is subjected to a shot peening treatment.
系潤滑油あるいはこれらの混合物であることを特徴とす
る請求項７あるいは請求項８記載の冷媒圧縮機。9. The refrigerant compressor according to claim 7, wherein the refrigerating machine oil is an ester lubricating oil, an ether lubricating oil, or a mixture thereof.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10251259A JP2000080991A (en) | 1998-09-04 | 1998-09-04 | Vane, roller and coolant compressor using them |
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|---|---|
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-
1998
- 1998-09-04 JP JP10251259A patent/JP2000080991A/en active Pending
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