CN112145422A - 旋转式压缩机及旋转式压缩机的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种旋转式压缩机及旋转式压缩机的制造方法，在具有叶片‑滚子结合型结构的旋转式压缩机中，通过控制滚子的机械特性和制造方法来提高生产率和可靠性。所述旋转式压缩机包括结合槽部，所述结合槽部位于滚子的外周面的一侧，具有从滚子的外径朝向滚子的内径方向的圆弧形状，用于结合叶片和滚子，在所述结合槽部的表面包括四氧化三铁(ferrosoferric oxide,Fe3O4)膜。

Description

旋转式压缩机及旋转式压缩机的制造方法
技术领域
本发明涉及一种旋转式压缩机，在具有叶片-滚子结合型结构的旋转式压缩机中，通过控制滚子的机械特性和制造方法来提高生产率和可靠性。
背景技术
通常，压缩机是指压缩制冷剂的装置。压缩机可以分为往复式、离心式、叶片式、涡旋式等。
其中，旋转式压缩机是利用滚子(或称作“滚动活塞”)和叶片来压缩制冷剂的压缩机，所述滚子在缸筒的压缩空间进行偏心旋转运动，所述叶片与所述滚子的外周面相接并将所述缸筒的压缩空间划分为吸入室和吐出室。
以往的旋转式压缩机中，存在制冷剂从所述滚子和所述叶片之间泄漏而导致压缩机的性能下降的问题。
近年来，为了解决所述滚子和所述叶片之间的泄漏，介绍了将所述叶片插入并结合于所述滚子的结构、即叶片-滚子结合型结构的旋转式压缩机。
图1是表示以往的叶片-滚子结合型结构的旋转式压缩机中扩大滚子的图。在以往的滚子-叶片结合型结构的旋转式压缩机中，结合槽部位于环形滚子的外周面的一侧并嵌合(或者结合)所述叶片，所述结合槽部具有从滚子的外周面向滚子的中心方向实质上以垂直方式开凿的形状。
现有的叶片-滚子结合型结构的旋转式压缩机中，滚子通常适用于受到轴承(shaft)或者轴(axles)等的高压力的部件，并通过对所谓Ni-Cr-Mo钢的SNCM815钢(在KSD3867或者JIS G4053中规定的规格)进行热处理而制造。通常，所述Ni-Cr-Mo钢通过淬火和回火的热处理来调节硬度和韧性而被使用。其结果，进行淬火之后被回火的以往的滚子通常具有维氏硬度Hv为约550左右的高硬度。
但是，在所述Ni-Cr-Mo钢适用于叶片-滚子结合型结构的旋转式压缩机的滚子的情况下，存在用于结合叶片的滚子的结合槽部的加工变得非常困难的问题。
具体而言，如图1所示的现有的旋转式压缩机中，用于结合叶片的滚子的结合槽部的形状是，利用放电加工或者钢丝加工来实现的。这是因为，为了滚子的耐久性而以使滚子具有高硬度的方式对所述Ni-Cr-Mo钢进行热处理，但热处理后的所述Ni-Cr-Mo钢的高硬度除了放电加工或者钢丝加工之外，很难适用通常的机械加工。
另外，所述放电加工或者钢丝加工方法因工序上的限制，在从滚子的外径朝向叶片结合槽部形成已设计的曲率的方面存在问题。在以往的旋转式压缩机中，存在滚子的结合槽部因原材料的高硬度和受限的加工方法而只能加工到圆弧180度以下的问题。
现有的Ni-Cr-Mo钢的高硬度和加工难的问题，可能在现有的旋转式压缩机中引发其他问题。
图1的现有的旋转式压缩机中，由于用于结合叶片的滚子的结合槽部的形状的限制，难以确保叶片与滚子之间的面接触。尤其，如果在滚子的结合槽部中叶片与滚子之间产生线接触，则因压缩室内的压缩压力和吸入压力之差产生的排斥力，增加叶片做往复运动的缸筒内的叶片插槽与叶片之间的摩擦阻力，从而引发产生滑动损耗的问题。
此外，用作现有的滚子原材料的所述Ni-Cr-Mo钢的高硬度也再次对与滚子的结合槽部结合的叶片产生直接影响。
在相互接触运动的物体之间始终发生摩擦(friction)现象。此时，在接触面上阻碍物体运动的力称为摩擦力，所述摩擦力不仅受物体质量、物体的表面粗糙度等物理因素的影响，而且还受表面硬度(hardness)这样的物体所具有的物性的影响。
作为现有滚子原材料的所述Ni-Cr-Mo钢的高硬度要求与滚子结合的叶片也具有高硬度。尤其，由于叶片是在缸筒内的叶片插槽内进行往复运动的部件，因此需要比滚子具有更高的硬度。叶片的高硬度使叶片的再次加工变得更难，从而引起降低生产率的问题。
相反，如果叶片的硬度不够高，在压缩机的快速往复运动期间，因叶片与滚子的结合槽部之间或者叶片与叶片插槽之间的持续性摩擦，可能发生叶片和滚子的磨损。尤其，叶片的磨损增加压缩机的滑动损耗，因磨损造成的碎片在封闭的压缩机内会引发其他部件的磨损乃至破损的致命的问题。
另外，滚子-叶片结合型结构的旋转式压缩机中，由于叶片结合在滚子，因此，在结构上叶片对滚子的动作产生影响。作为现有滚子原材料的所述Ni-Cr-Mo钢具有较大的热胀系数。如果滚子的热膨胀系数变大，则滚子向曲轴方向的上下倾斜量增加。此时，如果滚子的倾斜量增加，则可能因滚子与支撑滚子的轴承的端面干涉而发生接触磨损。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种旋转式压缩机，在滚子-叶片结合型压缩机中，精密地控制滚子的结合槽部的形状，从而能够确保所述结合槽部与叶片之间的面接触。
尤其，本发明的目的在于，提供一种旋转式压缩机，控制滚子的硬度，从而即使利用与以往的滚子相比具有较低硬度的滚子，耐磨性和可靠性比以往的滚子更优异。
本发明的另一个目的在于，提供一种旋转式压缩机，即使与具有较低硬度的本发明的滚子相结合的本发明的叶片具有与现有的叶片相同水平的硬度或者与现有的叶片相比较低的硬度，耐磨性和可靠性也优异。
此外，本发明的目的在于，提供一种旋转式压缩机，在滚子-叶片结合型结构的旋转式压缩机中，降低滚子的热膨胀系数，从而能够确保滚子与缸筒之间的间隙(clearance)，其结果，减少轴承与滚子之间的端面磨损，从而提高可靠性。
本发明的另一个目的在于，提供一种旋转式压缩机和制造所述旋转式压缩机的方法，所述旋转式压缩机通过具有较低硬度的滚子和叶片，使滚子的结合槽部和叶片的精密加工变得容易，并提高生产率。
本发明的目的并不限于在前面提及的目的，未提及的本发明的其他目的和优点通过以下说明得以理解，并通过本发明的实施例更清晰地理解。此外，可以容易理解，本发明的目的和优点是通过权利要求书中表示的手段和其结合来能够实现。
为了解决如上所述的课题，本发明的旋转式压缩机包括：环状的滚子；以及圆弧形状的结合槽部，在所述滚子的外径部与叶片结合。
所述结合槽部在其表面包括四氧化三铁(ferrosoferric oxide,Fe3O4)膜。
在将所述结合槽部的确定圆弧形状的半径R1的长度设为B以及将从所述结合槽部的底部到所述结合槽部的半径R1与曲率半径R2互相交接的位置的距离或者深度设为A时，本发明的旋转式压缩机满足B<A<2B的关系式，所述曲率半径R2为所述结合槽部的离滚子的中心最远的位置的曲率半径。
此时，所述滚子的结合槽部与所述叶片进行面接触。
所述叶片由叶片凸头(nose)部和叶片杆(stem)构成，所述叶片凸头部与所述结合槽部嵌合，所述叶片杆在位于缸筒一侧的叶片插槽内进行往复运动。
所述滚子的Hv(维氏硬度)为150～300。
优选地，所述叶片和所述滚子的Hv值之差为450以上。
所述滚子由通过烧结而形成的钢构成。
优选地，所述滚子的材质由SMF4040钢构成。
更优选地，所述滚子的材质由SMF4040钢构成，所述叶片的材质由SUJ2轴承钢或者STS440不锈钢构成。
所述滚子的曲轴方向、即高度方向的最大位移值以10.5μm以内来构成。
为了解决如上所述的课题，本发明的旋转式压缩机的制造方法，包括如下工序：为了制造滚子而对烧结粉末进行烧结；以及对所述烧结的产品进行蒸汽处理。
优选地，所述烧结粉末为烧结钢。
更优选地，所述烧结粉末为SMF4040钢。
在所述烧结工序之前，可以包括压制所述粉末的工序。
所述烧结工序可以在800～1200℃进行1～8小时。
在所述烧结工序之后，可以包括一次加工工序。
所述蒸汽处理工序可以在500～600℃与水蒸汽接触而进行。
所述蒸汽处理工序之后的滚子的表面Hv为150～300。
在所述蒸汽处理工序之后，可以包括二次定型工序。
作为最终产品的滚子在结合槽部的表面包括四氧化三铁(ferrosoferric oxide,Fe3O4)膜。
本发明的滚子-叶片结合型结构的旋转式压缩机，控制结合槽部的形状，从而能够确保滚子与叶片之间的面接触。其结果，本发明的旋转式压缩机能够使用与以往的旋转式压缩机或者现有的滚子-叶片结构的旋转式压缩机相比具有较低硬度的滚子。
本发明的滚子-叶片结合型结构的旋转式压缩机，通过具有较低硬度的滚子和具有较高硬度的叶片的组合，具有提高滚子和叶片的耐磨性，提高压缩机的可靠性的效果。
另外，本发明的滚子-叶片结合型结构的旋转式压缩机，降低滚子的硬度，从而能够更精确地控制滚子与轴承之间的间隙。其结果，获得如下效果：能够减小滚子的高度方向的最大位移值，能够减少滚子与轴承之间的磨损量。
此外，本发明的滚子-叶片结合型结构的旋转式压缩机，通过降低滚子的硬度，从而具有能够更容易地进行滚子的加工，并显著地提高生产率的效果。
伴随着如上所述的效果，本发明的具体效果在以下说明用于实施发明的具体事项时一并记载。
附图说明
图1是表示以往的旋转式压缩机的滚子形状的端面图。
图2是表示本发明的一实施例的旋转式压缩机的剖视图。
图3是表示本发明的一实施例的旋转式压缩机的压缩部的立体图。
图4是表示本发明的一实施例的滚子的端面的形状的端面图和照片。
图5是扩大本发明的一实施例的滚子的结合槽部的剖视图。
图6是表示本发明的一实施例的叶片的形状的立体图。
图7是表示本发明的一实施例的具有所述结合槽部的滚子的制造方法的步骤的流程图。
图8是在具有以往的滚子-叶片结构和滚子-叶片结合型结构的旋转式压缩机中滚子的倾斜量的解析结果。
图9是表示具有由现有的Ni-Cr-Mo钢制造的滚子的滚子-叶片结合型结构的旋转式压缩机中的可靠性实验结果。
图10是表示本发明的具有烧结的滚子的滚子-叶片结合型结构的旋转式压缩机中的可靠性实验结果。
图11是表示在滚子-叶片结合型结构中因叶片和滚子的硬度之差而引起的叶片和滚子的磨损量。
附图标记说明
100：封闭容器 110：吸入管
120：吐出管 200：电动部
210：定子 220：转子
230：曲轴
310：缸筒 311：吸入口
312：叶片插槽 313：吐出孔
320：上部轴承 321：吐出口
322：径向轴承面 323：推力面
330：下部轴承 331：径向轴承面
332：推力面 340：滚子
341：结合槽部 350：叶片
351：叶片凸头部 352：叶片杆
P：压缩空间 S：吸入空间
具体实施方式
参照附图对前述的目的、特征以及优点进行详细说明，由此本领域的技术人员能够容易地实施本发明的技术思想。在判断为在本发明的说明中本发明的相关公知技术的具体说明不必要地混淆本发明的宗旨时，省略其详细说明。以下，参照附图对本发明的优选实施例进行详细说明。在附图中相同的附图标记表示相同或者相似的构成要素。
以下，在构成要素的“上部(或者下部)”或者构成要素的“上(或者下)”配置任一构成，不仅可以表示任一构成接触配置于所述构成要素的顶面(或者底面)，而且可以表示在所述构成要素和配置于所述构成要素上(或者下)的任一构成之间介入其他构成。
另外，在记载为某一构成要素“连结”、“结合”或“连接”于其他构成要素的情况下，所述构成要素可以互相直接连结或连接，但也应理解为各自构成要素之间可以“介入”其他构成要素，或者各自构成要素通过其他构成要素“连结”、“结合”或“连接”。
以下，根据实施例对本发明的旋转式压缩机进行详细说明。
图2和图3是分别表示本发明的一实施例的旋转式压缩机的剖视图和本发明的一实施例的旋转式压缩机的压缩部的立体图。
如图2和图3所示，本发明的旋转式压缩机，在封闭容器100的内部空间一同设置有电动部200和压缩部。
所述电动部200包括：定子210，卷绕有线圈并固定设置在封闭容器100；转子220，可旋转地设置在所述定子210的内侧；以及曲轴230，压入于所述转子220并与转子一同旋转。
另外，压缩部包括：以环形形成的缸筒310；上部轴承(或者主轴承)320，设置在所述缸筒310的上部；下部轴承(或者子轴承)330，覆盖所述缸筒310的下侧；滚子340，可旋转地结合在所述曲轴230的偏心部，与所述缸筒310的内周面相接，配置在所述缸筒310的压缩空间；叶片350，结合在所述滚子340，设置成在设置在所述缸筒310的叶片插槽312中进行直线往复运动。
所述压缩部再次以所述叶片350为基准，图2中在叶片350的左侧部分设置有吸入空间S，在叶片350的右侧部分设置有压缩空间P。因此，所述叶片350与滚子结合，从而可以以物理方式且稳定地划分出吸入空间和压缩空间。
此时，在所述缸筒310的一侧设置有用于朝压缩半径方向吸入制冷剂的吸入口311。并且，在所述缸筒310以半径方向设置有插入所述叶片350的叶片插槽312。另外，在上部轴承320的一侧设置有吐出口321，以使在所述压缩空间P中压缩的制冷剂向封闭容器100内部空间吐出。
在所述上部轴承320和下部轴承330的各自中心部设置曲轴230，在所述中心部设置径向轴承面322、331，以半径方向支撑所述曲轴230。并且，在与所述径向轴承面322、331垂直的面、即构成吸入空间S和压缩空间P的面设置有推力面323、332，以朝向曲轴230的轴方向支撑所述曲轴230、滚子340以及叶片350。因此，所述叶片350的两个侧面与所述滚子340的两个侧面一同与所述上部轴承320和所述下部轴承330以具有间隔(或者间隙)的方式相接。
根据如上所述的构成，本发明的旋转式压缩机如下运转。
如果在电动部200的定子210施加电源，则通过因定子210与转子220之间形成的磁场而产生的力来使转子220旋转并向贯通转子220的中心的所述曲轴230传递旋转力。由此，可旋转地结合在所述曲轴230并配置在所述缸筒310的压缩空间(图3中的P)的滚子340以所述滚子340与所述曲轴230偏心的距离进行旋转运动。
随着所述压缩空间P通过所述滚子340的旋转运动来向中心移动的同时其体积减小，制冷气体通过吸入管110的吸入口311吸入到由叶片350以物理方式划分的吸入空间S。所述吸入的制冷气体由滚子340的旋转运动被压缩的同时，沿着吐出孔313移动之后，通过吐出口321向吐出管120吐出。
图4是表示本发明的一实施例的滚子340的端面的形状的端面图和照片。
图5是扩大本发明的一实施例的滚子的结合槽部的剖视图。
图6是表示本发明的一实施例的叶片350的形状的立体图。
如图3至图6所示，所述滚子340形成为环状(ring shape)，与所述曲轴230可旋转地结合，在所述滚子340的外周侧面一侧、即在与所述叶片350相接的部分以曲轴230的轴方向较长地设置有滚子340的结合槽部341，以便可以插入所述叶片350的凸头部351。此外，所述叶片350与凸头部351一同包括叶片杆352。优选所述叶片杆352与所述凸头部351形成为一体型。所述叶片杆352与所述凸头部351连接，从而在所述滚子340的旋转运动时，所述叶片杆352插入于所述缸筒310内的叶片插槽312的内部，从而在叶片插槽312的内部进行往复运动。
与图1的以往的旋转式压缩机的滚子相比，如图4和5所示，本发明的一实施例中，在垂直于曲轴230的轴方向的端面，所述结合槽部341具有将形状实现至圆弧180度以上的特征。因此，在叶片-滚子结合型结构的旋转式压缩机中，叶片350与滚子340的结合槽部341可以进行面接触，而不是线接触。
更具体而言，在本发明的一实施例中，所述结合槽部341在整体上具有圆弧(circular arc)形状，所述圆弧形状具有R1的曲率半径(图5)。因此，所述滚子340的具有所述圆弧形状的结合槽部341与所述叶片350的凸头部351进行嵌合。此时，与所述叶片350的凸头部351嵌合的所述结合槽部341，离滚子的中心最远的位置(即，从滚子340的外径到所述结合槽部341的开始位置)以具有规定的曲率半径R2的形状形成。
此时，优选所述曲率半径R2比所述结合槽部341的确定圆弧形状的曲率半径R1小。由于如上所述的曲率半径的限制，所述结合槽部341和所述叶片350可以结合而互相不脱离，此外，能够使所述结合槽部341和所述叶片350之间的面接触更稳定。
可以根据B＜A＜2B的数学式来限定所述结合槽部341的形状。此时，B相当于所述结合槽部341的确定圆弧形状的半径R1。另外，A相当于从所述结合槽部341的底部(bottom)到所述结合槽部341的确定圆弧形状的半径R1与曲率半径R2互相交接的位置的距离或者深度，所述曲率半径R2为所述结合槽部341的离滚子的中心最远的位置的曲率半径。
如果不能满足B<A的条件，则所述叶片350在往复运动中可能脱离所述滚子340，从而不能维持本发明的滚子-叶片结合型结构。
另一方面，如果不能满足A<2B条件，则所述叶片350中的凸头部351和叶片杆352之间的界限部位的曲率R2需要过于变小，由此，在所述界限部位集中因压缩空间中的压力和吸入空间中的压力之差而产生的力，从而存在结构上变得脆弱并降低耐久性的问题。
可以通过非限制性的新的原材料以及制造方法来具体实现本发明的一实施例的具有所述结合槽部341的滚子340和所述叶片350。
图7是表示本发明的一实施例的具有所述结合槽部的滚子340的制造方法的步骤的流程图。
首先，本发明的一实施例的所述滚子340，作为起始物质利用了粉末状态的SMF(sinter metal ferrous)4040钢。需要说明的是，本发明中的滚子340的起始物质并不限于所述SMF4040钢。本发明中的用于制造滚子340的起始物质除了所述SMF4040钢以外，可以使用通过烧结来控制其形状而且通过热处理来控制滚子340的表面硬度的所有钢材。
所述SMF4040钢的物性、成分以及组成范围由日本标准规格JIS Z2550:2000规定。更具体而言，所述SMF4040钢具有如下组成：以重量％计，包含0.2～1.0％的C、1～5％的Cu以及剩余的Fe和其他不可避免的杂质。
其次，所述粉末经过以滚子形状压制(compacting)的工序之后，通过烧结工序加工成滚子的半成品。
所述压制(compacting)工序是在粉末冶金或者陶瓷领域中广泛使用的前处理工序，是粉末状态的原材料在常温或者高温状态下装入在期望形状的模具之后受到压力并通过物理或者化学结合来能够维持期望形状的工序。
另外，所述烧结工序是在粉末冶金或者陶瓷领域中为了从粉末状态的起始物质制造出块体(bulk)状态的产品而适用的工序。在所述烧结工序的初期，通过在本发明的所述SMF4040钢的粉末之间产生的扩散(diffusion)，在各自的所述粉末之间形成颈(neck)。然后，随着进行烧结，所述形成的颈互相结合而形成连通气孔(inter-connected pore)。之后，如果进一步进行烧结，则所述连通气孔互相分离，其结果形成存在各自气孔的形态的孤立气孔(isolated pore)。并且，在烧结工序的后期步骤，各自的所述独立气孔由粉末物质填充。其结果，本发明的一实施例的最终烧结的产品(product)可以具有接近理论密度的块体(bulk)状态的滚子形状。
此时，本发明的一实施例的烧结工序优选在800～1200℃进行1～8小时。
如果与所述条件相比烧结温度较低或者烧结时间较短，则不能确保发生扩散的充分的温度或者时间。其结果，烧结产品在内部具有过大并过多的气孔，从而存在作为最终产品的滚子的强度和硬度无法满足所要求特性的问题。
相反，如果与所述条件相比烧结温度较高或者烧结时间较长，完成烧结之后，在烧结产品的内部发生晶粒生长(grain growth)。其结果，最终烧结产品的强度和延伸率降低。
所述烧结的滚子340产品为了用作滚子，经过一次加工步骤。
本发明的一实施例中的一次加工，可以首先包括一次定型和车削加工。
所述一次定型是对所述半成品的外径和结合槽部等的尺寸和形状进行加工的工序，从而使其适合于滚子340，使之前的压制和烧结的半成品可以适用于本发明的滚子-叶片结合型滚子。
所述一次定型工序之后，为了加工端面、内径以及内径的面部等，可以对所述烧结的半成品进一步进行车削加工。
此外，为了更精密的尺寸加工和表面加工，也可以包括刷子加工工序。
其次，对于所述一次定型的半成品，为了控制本发明的滚子-叶片结合型滚子340中所要求的表面特性，更准确而言，为了控制表面上的硬度(hardness)，进行蒸汽处理。
所述蒸汽处理工序是将钢产品在较高温度的500～600℃与水蒸气接触而在表面形成氧化物，从而提高表面硬度的热处理。
所述蒸汽处理的产品在表面发生特征变化。更具体而言，根据以下的化学式被蒸汽处理的钢产品的表面形成四氧化三铁(ferrosoferric oxide,Fe3O4)氧化膜。所述氧化膜与作为基质的钢产品的表面的粘合力非常优异，并具有固有的黑色的颜色(参照图4的照片)。
3Fe+4H2O→Fe3O4+4H2
所述蒸汽处理的产品、即滚子340再次根据需要可以经过二次定型工序。
本发明中的所述二次定型工序相当于所谓的尺寸工序是，将通过所述一系列的制造方法来制造的本发明的一实施例的滚子340，按照准确的设计尺寸进行精密加工的工序。
另外，根据需要，在所述二次定型工序之后，还可以包括抛光滚子340的端面、外径以及内径的工序。
需要说明的是，在本发明的一实施例的滚子340的外径部形成的结合槽部341，在所述二次定型工序步骤不进一步加工。因此，本发明的一实施例的滚子，其主要技术特征在于，在结合槽部341的表面具有包含黑色(参照图4的照片)的四氧化三铁(ferrosoferricoxide)的氧化膜。
如上所述，通过本发明的一实施例的烧结工序和蒸汽处理工序来制造的滚子340，测定出Hv(维氏硬度)值为约150～300。本发明的一实施例的滚子340的表面上的所述硬度值，与以往的SNCM815钢淬火之后进行回火工序而制造的滚子340的硬度值的Hv 550相比，具有非常低的特征。
以下，通过实验例对具有本发明的一实施例的滚子-叶片结合型滚子的旋转式压缩机的特性进行验证。
实验例1-倾斜量的解析
图8是在具有以往的滚子-叶片结构(非滚子-叶片结合型结构)和滚子-叶片结合型结构的旋转式压缩机中滚子的倾斜量的解析结果。
如图8所示，在以往的旋转式压缩机中，滚子的最大高度方向位移存在于与叶片隔开相当部分的位置。相反，在滚子-叶片结合型结构中，由于叶片与滚子相结合，因此，叶片对滚子的偏心旋转动作产生结构上的影响。其结果，滚子的最高方向位移存在于靠近叶片的位置。
另外，如图8的阴影所示，在滚子-叶片结合型结构中，滚子的动作受叶片的限制。其结果解析为，滚子-叶片结合型结构与以往的滚子-叶片结构(非滚子-叶片结合型结构)相比，滚子的高度方向(曲轴方向)的最大位移更大。
另外，计算出滚子的高度方向的最大位移，即使在相同结构的滚子-叶片结合型结构的旋转式压缩机也因滚子的材料的不同而发生变化。
以下的表1通过模拟来计算出在现有的滚子-叶片结构和滚子-叶片结合型结构中的因滚子的原材料不同而变化的滚子的高度方向的最大位移值。所述模拟计算是在吸入压力和吐出压力分别为5kgf/cm2和39kgf/cm2，每秒转速(rps)为130的条件下进行的。
＜表1＞滚子的高度方向的最大位移值
Figure BDA0002555128820000121
可知本发明的一实施例的具有烧结的滚子的滚子-叶片结合型结构中的最大位移值，与具有由现有的Ni-Cr-Mo钢构成的滚子的滚子-叶片结合型结构的最大位移值相比，减少约20％左右。此外，计算出本发明的烧结的滚子的滚子-叶片结合型结构具有与以往的滚子-叶片结构几乎相同水平的最大位移值。尤其，计算出本发明的一实施例的具有烧结的滚子的滚子-叶片结合型结构中的滚子的最大位移值，即使在滚子与缸筒之间的间隙(clearance)发生变化也不会超过10.5μm。
所述表1的计算结果也与实际检测结果非常一致。
图9是表示具有由现有的Ni-Cr-Mo钢制造的滚子的滚子-叶片结合型结构的旋转式压缩机中的可靠性实验结果。
图10是表示本发明的具有烧结的滚子的滚子-叶片结合型结构的旋转式压缩机中的可靠性实验结果。
图9和图10的可靠性实验是在吸入压力和吐出压力分别为3kgf/cm2和42kgf/cm2且实验时间为168小时的相同条件下进行了评价。需要说明的是，在每秒转数(rps)的情况下，图9的现有的滚子在130Hz，相反图10的烧结滚子在150Hz的更苛刻的条件下进行了评价。
所述可靠性评价结果，由现有的Ni-Cr-Mo钢制造的滚子，在主轴承和子轴承的端面部位发生了端面磨损现象，此外，与所述轴承相接触的滚子的端面因磨损甚至发生缺损的现象(图9)。
相反，可知本发明的一实施例的由烧结而制造的滚子不仅在轴承端面，而且在滚子的端面实际上均可以依然维持初期状态而不磨损(图10)。
所述图9和图10的结果，可以认为用实验证明了，本发明的一实施例的烧结的滚子与由现有的Ni-Cr-Mo钢制造的滚子相比，可靠性更优异。
实验例2-磨损量的解析
以下的表2是概括具有滚子-叶片结合型结构的旋转式压缩机中，因滚子和轴承的原材料的不同而变化的磨损量的评价结果。
＜表2＞滚子-叶片结合型结构的磨损量(μm)
Figure BDA0002555128820000131
由现有的Ni-Cr-Mo钢制造的滚子的Hv非常高为550左右。因此，要求与所述滚子结合的叶片也具有非常高的硬度。由此，现有的叶片主要使用能够通过淬火(quench)来更加提高硬度的马氏体系不锈钢，例如STS440不锈钢(以重量％计，包含0.6～0.75％的C、1.0％以下的Si、1.0％以下的Mn、0.04％以下的P、0.03％以下的S、16.0～18.0％的Cr以及剩余的Fe和不可避免的杂质)。
首先，由利用现有的商用品STS440不锈钢制造的叶片和利用Ni-Cr-Mo钢制造的滚子构成的滚子-叶片结合型结构的旋转式压缩机，被测定出在叶片和滚子中均发生相当量的磨损(分别1.2μm和1.8μm)。
另外，由JIS G4805规定成分和组成范围并广泛用作轴承钢广泛的SUJ2钢(以重量％计，包含0.95～1.10％的C、0.15～0.35％的Si、最多0.5％的Mn、0.025％以下的P、0.025％以下的S、1.30～1.60％的Cr、0.25％以下的Cu、0.25％以下的Ni、0.08％以下的Mo、剩余的Fe和不可避免的杂质)的淬火热处理之后的硬度(Hv 900)，测定出与现有的STS440不锈钢的硬度相比较低。由利用所述SUJ2钢制造的叶片和利用Ni-Cr-Mo钢制造的滚子构成的滚子-叶片结合型结构的旋转式压缩机，与现有的STS404叶片+Mo-Ni-Cr钢滚子的组合相比，测定出磨损特性更加降低。
相反，本发明的一实施例的由SMF4040烧结和蒸汽处理的滚子和SUJ2钢叶片构成的滚子-叶片结合型结构的旋转式压缩机，与现有的STS404叶片+Mo-Ni-Cr钢滚子的组合相比，表现出叶片和滚子的磨损特性更加提高。此外，如果观察滚子的磨损量，则测定出即使在叶片的材质同样为SUJ2钢的情况下，滚子的Hv从550降低到200也具有滚子的磨损量提高17倍的效果。
通过以下的图11更明确地表示如上所述的表2的结果。
图11是表示在滚子-叶片结合型结构中因叶片和滚子硬度之差而引起的叶片和滚子的磨损量。
如图11所示，可知在滚子-叶片结合型结构中，与滚子和叶片各自的硬度值相比，叶片和滚子的硬度之差对磨损特性产生更大的影响。图11中明确表示，滚子的Hv比叶片的Hv低500以上时，提高滚子-叶片结合型结构的旋转式压缩机的磨损特性以及基于该磨损特性的可靠性。
如上所述，参照示例的附图对本发明进行了说明，但是，本发明并不限定于本说明书中公开的实施例和附图，在本发明的技术思想的范围内，本领域的技术人员可以进行各种变形是显而易见的。同时，即使以上说明本发明的实施例时没有明确地记载并说明本发明构成的作用效果，也应当认可能够通过该构成来预测的效果。

Claims (10)

1.一种旋转式压缩机，其中，包括：
缸筒，包括压缩空间；
环状的滚子，在所述缸筒内压缩制冷剂；
叶片，在所述压缩空间内划分出吸入空间和压缩空间；
结合槽部，位于所述滚子的外周面的一侧，具有从所述滚子的外径朝向所述滚子的内径方向的圆弧形状，用于结合所述叶片和所述滚子；以及
叶片插槽，位于所述缸筒的半径方向，在所述叶片插槽中插入所述叶片，所述叶片进行往复运动，
在所述结合槽部的表面包括四氧化三铁膜。
2.根据权利要求1所述的旋转式压缩机，其中，
所述滚子的维氏硬度Hv为150～300，所述叶片和所述滚子的维氏硬度值之差为450以上。
3.根据权利要求2所述的旋转式压缩机，其中，
所述滚子的材质为烧结钢或者SMF4040钢，所述叶片的材质为SUJ2轴承钢或者STS440不锈钢，所述SMF4040钢以重量％计包含0.2～1.0％的C、1～5％的Cu以及剩余的Fe和其他不可避免的杂质，所述SUJ2轴承钢以重量％计包含0.95～1.10％的C、0.15～0.35％的Si、最多0.5％的Mn、0.025％以下的P、0.025％以下的S、1.30～1.60％的Cr、0.25％以下的Cu、0.25％以下的Ni、0.08％以下的Mo以及剩余的Fe和不可避免的杂质，所述STS440不锈钢以重量％计包含0.6～0.75％的C、1.0％以下的Si、1.0％以下的Mn、0.04％以下的P、0.03％以下的S、16.0～18.0％的Cr以及剩余的Fe和不可避免的杂质。
4.根据权利要求1所述的旋转式压缩机，其中，
在将所述结合槽部的确定圆弧形状的半径R1的长度设为B以及将从所述结合槽部的底部到所述结合槽部的半径R1与曲率半径R2互相交接的位置的距离或者深度设为A时，满足B<A<2B的关系式，所述曲率半径R2为所述结合槽部的离滚子的中心最远的位置的曲率半径。
5.一种旋转式压缩机的制造方法，所述旋转式压缩机具有滚子-叶片结合型结构，其中，所述旋转式压缩机的制造方法包括如下工序：
准备滚子用烧结粉末；
压制所述粉末；
烧结所述压制的粉末；
对所述烧结的滚子进行一次定型；
对所述一次加工的滚子进行蒸汽处理；以及
对所述蒸汽处理的滚子进行二次定型。
6.根据权利要求5所述的旋转式压缩机的制造方法，其中，
所述烧结粉末为烧结钢或者SMF4040钢，所述叶片的材质为SUJ2轴承钢或者STS440不锈钢，所述SMF4040钢以重量％计包含0.2～1.0％的C、1～5％的Cu以及剩余的Fe和其他不可避免的杂质，所述SUJ2轴承钢以重量％计包含0.95～1.10％的C、0.15～0.35％的Si、最多0.5％的Mn、0.025％以下的P、0.025％以下的S、1.30～1.60％的Cr、0.25％以下的Cu、0.25％以下的Ni、0.08％以下的Mo以及剩余的Fe和不可避免的杂质，所述STS440不锈钢以重量％计包含0.6～0.75％的C、1.0％以下的Si、1.0％以下的Mn、0.04％以下的P、0.03％以下的S、16.0～18.0％的Cr以及剩余的Fe和不可避免的杂质。
7.根据权利要求5所述的旋转式压缩机的制造方法，其中，
所述烧结的工序在800～1200℃进行1～8小时。
8.根据权利要求5所述的旋转式压缩机的制造方法，其中，
所述蒸汽处理的工序在500～600℃与水蒸气接触而进行。
9.根据权利要求8所述的旋转式压缩机的制造方法，其中，
所述蒸汽处理的滚子的表面维氏硬度Hv为150～300，所述叶片和所述滚子的维氏硬度值之差为450以上。
10.根据权利要求8所述的旋转式压缩机的制造方法，其中，
在所述结合槽部的表面包括四氧化三铁膜。
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