JP3783182B2 - Tip seal for compressor, compressor using the tip seal, and surface treatment method for tip seal for compressor - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、スクロール圧縮機、及びこの圧縮機に備えられる固定スクロールまたは揺動スクロールを構成する渦巻き状のラップに設けられるチップシールの表面処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
周知のように、スクロール圧縮機においては、固定スクロールの渦巻き状のラップと、揺動スクロールの渦巻き状のラップとが、互い違い状態に位置して複数の圧縮室を形成する。この状態で揺動スクロールが旋回揺動すると、各圧縮室は渦巻き状の外周から中心に移動して容積が小さくなり、よってガスが圧縮される。このとき、揺動スクロールのラップの渦巻き状の側面は、固定スクロールの底部に摺動する。同様に、固定スクロールのラップの渦巻き状の側面も揺動スクロールの底部に摺動する。
【0003】
これらの摺動部分の気密性を保持するために、各ラップにはチップシールが取り付けられている。このチップシールには、従来は、テフロン系樹脂にガラス繊維などを含有させて強化した樹脂製チップシール、あるいは高Cr合金鋼製の平板帯鋼チップシールが焼き入れされて使用されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来のチップシールは耐摩耗性が劣り、特に、スクロール圧縮機を冷媒ガスの圧縮に用いる際に、この冷媒ガスとしてHFC系、HCFC系冷媒を使用する場合には、特に耐摩耗性が問題となってしまうものであった。
【0005】
この発明は、以上の課題を解決するためになされたもので、耐摩耗性に優れ たチップシールの表面処理方法、及び耐摩耗性に優れたチップシール、並びにそのようなチップシールを用いた圧縮機を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するために、第一の発明は、固定スクロールまたは揺動スクロールを構成する渦巻き状のラップの片側面に形成されたスリット状の溝に嵌合され前記溝から突出して設けられるチップシールに、Cr量が12〜15重量%の母材の高Cr合金鋼製平板帯鋼をプラズマ窒化処理して窒素の拡散層のみを形成して、母材より硬度をアップさせ耐摩耗性を向上させた平板帯鋼チップシールを用いたことを特徴とする圧縮機用チップシールである。
【0008】
第二の発明は、冷媒としてHFC系冷媒、HCFC系冷媒を用いると共に、第一の発明にかかる圧縮機用チップシールを用いた圧縮機である。
【0009】
第三の発明は、固定スクロールまたは旋回スクロールの一部を構成する渦巻き状のラップの片側面に形成されたスリット状の溝に嵌合され前記溝から突出して設けられるCr量が12〜15重量%の母材の高Cr合金鋼製平板帯鋼チップシールを、
温度が400〜550℃
H2 ガス/NH3 ガスのガス比が、70〜80体積%/20〜30体積%
処理時間が約3〜10時間
の条件の下でプラズマ窒化処理して窒素の拡散層のみを形成して、母材より硬度をアップさせ耐摩耗性を向上させることを特徴とする圧縮機用チップシールの表面処理方法である。
【0010】
【発明の実施の形態】
図3に、この実施形態に係るスクロール圧縮機1の全体縦断面図を示す。
すなわち密閉容器3内に電動要素とこの電動要素によって駆動されるスクロール圧縮要素とが収納されている。電動要素は、密閉容器3の内部周囲に固定されたステータ5と、このステータ5の中央部に所定の間隙をおいて配置されたロータ7とを有する。このロータ7の中心部には、密閉容器3の軸方向に配置された回転軸9が貫通状態に結合されており、この回転軸9の一端側はスクロール圧縮要素を支持する支持フレーム11の中央部に貫通され、回転自在に支持されいる。
【0011】
支持フレーム11を貫通した回転軸9の端部には、回転軸9の軸に対し偏心してクランク部13が形成され、このクランク部13に揺動スクロール15が連接されている。
【0012】
この揺動スクロール15は、円盤状の鏡板の一側面の中央部に、上記クランク部13を挿入して連接するボス孔17と、上記鏡板の他の側面に形成された渦巻き状のラップ19とを備えている。
【0013】
また、上記支持フレーム11には固定スクロール21が結合されている。この固定スクロール21にはラップ23が形成されており、上記揺動スクロール15のラップ19に互い違い状態に位置して、複数の圧縮室25を形成する。
【0014】
そして、固定スクロール21の側壁面には、密閉容器3に貫通された冷媒ガスの吸入管27が接続されている。また、固定スクロール21の中央部には、圧縮された冷媒ガスを密閉容器3内に吐出する吐出ポート29が設けられている。密閉容器3内に吐出された冷媒ガスを、さらに密閉容器3の外部に吐出するための吐出管30が、密閉容器3の端部に設けられる。尚、図中の矢印は、冷媒ガスの流れを示す。
【0015】
さて、回転軸9が回転すると、揺動スクロール15のラップ19が旋回揺動し、図2に示すように、複数の圧縮室A、B、C、D、Eは外周側から中心側に順に移動していき、徐々に容積が小さくなり、冷媒ガスの圧縮が行われる。このとき、固定スクロール21の渦巻き状のラップ23の側面は、揺動スクロール15の底面すなわち鏡板に摺動する。同様に、揺動スクロール15の渦巻き状のラップ19の側面は、固定スクロール21の底部に摺動する。これら摺動部分の気密性を保持するために、各ラップ19、23にはチップシールが取り付けられる。
【0016】
図1において、このチップシールの取り付け状態を示す。
渦巻き状のラップ19(23)の片側面にはスリット状の溝31が形成されており、この溝31に帯状のチップシール33が嵌合される。この嵌合されたチップシール33の帯状の幅方向の端部が、若干、溝31から突出し、旋回揺動の際に、相手側部材(15、21)の底部に摺動し、気密を保持する。
【0017】
この実施形態においては、チップシール33は高Cr合金鋼製で、Cr量が12〜15重量%、C量は0.6〜0.8重量%とし、残部はFeである。また、以下の条件でプラズマ窒化処理を施した。すなわち、
温度が400〜550℃、
雰囲気を構成するH2 ガス/NH3 ガスのガス比が、
70〜80体積%/20〜30体積%、
処理時間が約3〜10時間
であった。この条件下によるプラズマ窒化処理により、通常であればチップシールとしての機能上に有害な化合物(ε−相)を析出させずに、窒素の拡散層のみを20〜50μm形成する事ができた。この拡散層は、母材である高Cr合金鋼製の硬度がHv550前後であるのに対し、Hv1200前後まで硬度がアップし、十分に硬化が行われていることが判明した。これにより耐摩耗性を大幅に向上できる。
【0018】
(実施例)
プラズマ窒化処理を行う対象となる高Cr合金鋼製の平板帯鋼の成分は、Cが0.6〜0.7重量%、Siが最大0.35重量%、Mnが0.6〜0.8重量%、Pが最大0.03重量%、Sが最大0.02重量%、Crが12.5〜13.5重量%である。処理を行う前の硬度はHv550〜650であった。
【0019】
そして、1時間かけて徐々に加熱し所定の温度(450〜550℃)まで達した。次の1時間は、予備処理として、H2 ガス100%の雰囲気にさらした。更に次の約3〜10時間で、所定の水素とアンモニアの混合ガスの雰囲気にさらした。すなわちH2 ガス/NH3 ガスのガス比が70〜80体積%/20〜30体積%である。
【0020】
処理を行った後に、耐摩耗性が向上したことを実験により確認した。すなわち連続1000時間の耐久摩耗試験を行った結果、処理を行わない場合には摩耗による肉厚の減少が110μm存在したのに対し、処理を行ったものは20μmで済んだ。
【0021】
【発明の効果】
以上説明したように、第一の発明によれば、プラズマ窒化処理を施し硬度アップし耐摩耗性に優れた平板帯鋼チップシール、特にCr合金鋼製の平板帯鋼チップシールを提供することができ、又第二の発明によれば、優れたHFC系、HCFC系冷媒用圧縮機を提供することができる。
【0022】
また、第三の発明によれば、更に、H2 ガス/NH3 ガスのガス比が、70〜80体積%/20〜30体積%とすることで、チップシールの表面に、チップシールとしての機能上に有害な化合物(ε−相)を析出させずに、硬化させることができ、耐摩耗性を向上させることが可能となる。そして、処理の温度が400〜550℃、処理時間が約3〜10時間とすることで、有害な化合物のない拡散層のみが形成され、十分に硬化でき、耐摩耗性を大幅に向上できることが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)は、この発明の一実施形態に係るスクロール圧縮機に備えられるラップの斜視図
(B)は、(A)のB部拡大図である。
【図2】図1のラップを有する固定スクロールと揺動スクロールが形成する 圧縮室による冷媒ガスの圧縮を説明する平面図である。
【図3】図2のような圧縮を行うスクロール圧縮機の全体縦断面図である。
【符号の説明】
1 スクロール圧縮機
15 揺動スクロール
19、23 ラップ
21 固定スクロール
31 溝
33 チップシール[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a scroll compressor and a surface treatment method for a tip seal provided on a spiral wrap constituting a fixed scroll or a swing scroll provided in the compressor.
[0002]
[Prior art]
As is well known, in the scroll compressor, the spiral wrap of the fixed scroll and the spiral wrap of the orbiting scroll are positioned alternately to form a plurality of compression chambers. When the orbiting scroll is swung in this state, the compression chambers move from the spiral outer periphery to the center to reduce the volume, thereby compressing the gas. At this time, the spiral side surface of the swing scroll wrap slides on the bottom of the fixed scroll. Similarly, the spiral side of the fixed scroll wrap also slides on the bottom of the orbiting scroll.
[0003]
In order to maintain the airtightness of these sliding portions, a tip seal is attached to each lap. Conventionally, a resin chip seal reinforced with glass fiber or the like in a Teflon-based resin or a flat strip steel chip seal made of high Cr alloy steel is used for this chip seal.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional tip seal is inferior in wear resistance, and particularly when the scroll compressor is used for compressing refrigerant gas, particularly when using HFC or HCFC refrigerant as the refrigerant gas, the wear resistance is particularly low. Was a problem.
[0005]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a surface treatment method for a tip seal having excellent wear resistance, a tip seal having excellent wear resistance, and a compression using such a tip seal. The purpose is to provide a machine.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the first invention is provided by being fitted into a slit-like groove formed on one side of a spiral wrap constituting a fixed scroll or an orbiting scroll and protruding from the groove. The chip seal is made by plasma nitriding a high Cr alloy steel flat strip steel with a Cr content of 12 to 15% by weight to form only a nitrogen diffusion layer, thereby increasing the hardness of the base metal and increasing its wear resistance. This is a tip seal for a compressor, characterized by using a flat strip steel tip seal with improved resistance.
[0008]
The second invention is a compressor using an HFC refrigerant or HCFC refrigerant as a refrigerant and using the compressor chip seal according to the first invention.
[0009]
According to a third aspect of the present invention, the amount of Cr provided to protrude from the groove fitted into a slit-like groove formed on one side of a spiral wrap constituting a part of the fixed scroll or the orbiting scroll is 12 to 15 weights. % Of the high-strength steel plate strip steel chip seal,
Temperature is 400-550 ° C
Gas ratio of H 2 gas / NH 3 gas is 70-80% by volume / 20-30% by volume
A chip for a compressor characterized in that only a nitrogen diffusion layer is formed by plasma nitriding under a condition of a processing time of about 3 to 10 hours, thereby increasing the hardness and improving the wear resistance of the base material. It is a surface treatment method of a seal.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In FIG. 3, the whole longitudinal cross-sectional view of the scroll compressor 1 which concerns on this embodiment is shown.
That is, an electric element and a scroll compression element driven by the electric element are accommodated in the sealed
[0011]
A
[0012]
The orbiting
[0013]
A
[0014]
A refrigerant
[0015]
When the
[0016]
In FIG. 1, the attachment state of this chip seal is shown.
A slit-like groove 31 is formed on one side of the spiral wrap 19 (23), and a band-
[0017]
In this embodiment, the
The temperature is 400-550 ° C,
The gas ratio of H 2 gas / NH 3 gas constituting the atmosphere is
70-80% by volume / 20-30% by volume,
The processing time was about 3 to 10 hours. By plasma nitriding under these conditions, it was possible to form only a nitrogen diffusion layer of 20 to 50 μm without causing precipitation of a compound (ε-phase) that is normally harmful to the function of a chip seal. The diffusion layer has a hardness of about Hv550 made of high Cr alloy steel as a base material, whereas the hardness is increased to about Hv1200, and it has been found that the diffusion layer is sufficiently hardened. This can greatly improve the wear resistance.
[0018]
(Example)
The components of the flat strip steel made of high Cr alloy steel to be subjected to the plasma nitriding treatment are 0.6 to 0.7% by weight for C, 0.35% by weight maximum for Si, and 0.6 to 0.00% for Mn. 8 wt%, P is 0.03 wt% at maximum, S is 0.02 wt% at maximum, and Cr is 12.5 to 13.5 wt%. Hardness before processing was Hv550-650.
[0019]
And it heated gradually over 1 hour and reached to predetermined temperature (450-550 degreeC). The next 1 hour was exposed to an atmosphere of 100% H 2 gas as a pretreatment. Further, it was exposed to a predetermined mixed gas atmosphere of hydrogen and ammonia for about 3 to 10 hours. That is, the gas ratio of H 2 gas / NH 3 gas is 70 to 80% by volume / 20 to 30% by volume.
[0020]
After the treatment, it was confirmed by experiments that the wear resistance was improved. That is, as a result of continuous wear test for 1000 hours, when the treatment was not performed, the thickness decrease due to the wear was 110 μm, whereas the treatment was 20 μm.
[0021]
【The invention's effect】
As described above, according to the first invention, and the hardness up subjected to plasma nitriding wear resistance excellent flat plate steel strip tip seal, to provide a particularly flat steel strip tip seal made of Cr alloy steel In addition, according to the second invention, it is possible to provide an excellent HFC or HCFC refrigerant compressor.
[0022]
Further, according to the third invention, the gas ratio of H 2 gas / NH 3 gas is 70 to 80% by volume / 20 to 30% by volume, so that the surface of the chip seal can be used as a chip seal. It can be cured without precipitating functionally harmful compounds (ε-phase), and the wear resistance can be improved. And, by setting the processing temperature to 400 to 550 ° C. and the processing time to about 3 to 10 hours, only a diffusion layer free from harmful compounds can be formed and cured sufficiently, and the wear resistance can be greatly improved. It could be confirmed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a perspective view of a wrap provided in a scroll compressor according to an embodiment of the present invention, and FIG.
2 is a plan view for explaining compression of refrigerant gas by a compression chamber formed by a fixed scroll and a swing scroll having the wrap of FIG. 1. FIG.
3 is an overall longitudinal sectional view of a scroll compressor that performs compression as shown in FIG. 2;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (3)
温度が400〜550℃
H2 ガス/NH3 ガスのガス比が、70〜80体積%/20〜30体積%
処理時間が約3〜10時間
の条件の下でプラズマ窒化処理して窒素の拡散層のみを形成して、母材より硬度をアップさせ耐摩耗性を向上させることを特徴とする圧縮機用チップシールの表面処理方法。 A high amount of the base material having a Cr amount of 12 to 15% by weight fitted into a slit-like groove formed on one side of a spiral wrap constituting a part of the fixed scroll or the orbiting scroll and protruding from the groove. Cr alloy steel flat strip steel chip seal,
Temperature is 400-550 ° C
The gas ratio of H 2 gas / NH 3 gas is 70 to 80% by volume / 20 to 30% by volume.
A chip for a compressor characterized in that only a nitrogen diffusion layer is formed by plasma nitriding treatment under conditions of a treatment time of about 3 to 10 hours, thereby increasing the hardness and improving the wear resistance of the base material. Seal surface treatment method.
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JP28050297A JP3783182B2 (en) | 1997-10-14 | 1997-10-14 | Tip seal for compressor, compressor using the tip seal, and surface treatment method for tip seal for compressor |
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