JP2000136784A - ロ―タリ―コンプレッサ―用ベ―ン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 摺動面において摩耗や凝着が生じにくいロー
タリーコンプレッサー用ベーンを提供すること。 【解決手段】 本発明のロータリーコンプレッサー用ベ
ーンは、作動空間を形成するシリンダとシリンダの作動
空間内に配置されて回転するロータとの一方に摺動自在
に保持され他方の摺動面と当接摺動する摺動端部をもつ
板状のロータリーコンプレッサー用ベーンであって、Ｈ
ｖが４００以上のＦｅ系合金からなる本体とこの本体の
少なくとも摺動端部の表面部に一体的に形成された（０
０２）配向したＣｒ₂Ｎ構造を有し、Ｃｒ、ＮおよびＣ
から構成されている被膜とからなることを特徴とする。
本発明のロータリーコンプレッサー用ベーンは、摺動面
において凝着がおこりにくくなっているため、本発明の
ロータリーコンプレッサー用ベーンを用いたロータリー
コンプレッサーが長寿命となる効果を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、家電用エアコンや
カーエアコン、冷蔵庫等に用いられるロータリーコンプ
レッサーの構成部品であるロータリーコンプレッサー用
ベーンに関する。

【０００２】

【従来の技術】エアコンや冷蔵庫等の冷媒の吸入、圧縮
を行うコンプレッサーには、体積効率、省動力、低騒音
に有利なことからロータリーコンプレッサーが用いられ
ている。

【０００３】ロータリーコンプレッサーは、図１および
２の断面図に示されるように、モーターの回転運動を主
軸ピン部を介してロータに伝達し、このロータがシリン
ダ内で偏心回転することで、シリンダに保持されたベー
ンで区切ったシリンダ内の部分で冷媒ガスを圧縮するも
のである。

【０００４】また、別のロータリーコンプレッサーとし
て、図３の断面図に示されるように、ベーンがロータに
保持されたロータリーコンプレッサーもある。なお、本
コンプレッサーを示す図３においては、シリンダ、ロー
タ、ベーンおよび主軸のみを図示した。ベーンがロータ
に配置されたこのようなコンプレッサーの他の形態とし
て、図４のロータとベーンの斜視図に示されるように、
ベーンの摺動端が両端に形成されるとともにロータを径
方向に貫通しているものもある。このとき、それぞれの
ベーンは、ロータ内を径方向に運動できる。

【０００５】ベーンは、ロータあるいはシリンダの摺動
面に摺接するために、摺動面に摺接しない端部側がガス
やスプリングにより押圧されることで摺動端が押しつけ
られている。また、ベーンとこのベーンを保持するロー
タあるいはシリンダが摩耗するとコンプレッサーの圧縮
性能が低下するため、ベーンやベーンを保持するロータ
あるいはシリンダといった摺動部品には高い耐摩耗性が
要求されている。

【０００６】このベーンは、たとえば、鋼材（ステンレ
ス系、工具鋼）、焼結合金、アルミニウム複合材等の材
質よりなる基材にＣｒＮ被膜のような表面硬質被覆膜を
ＰＶＤ法や、ＣＶＤ法により被覆したものがある。

【０００７】また、ロータあるいはシリンダには、一般
的には鋳鉄が用いられている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、近年の環境問
題の高まりにともなって、オゾン層を破壊するフロンガ
スが廃止される方向にあり、エアコンや冷蔵庫に用いら
れる冷媒ガスにおいても特定フロンから分子内に塩素を
有しない代替フロンに切り替えがすすめられている。特
定フロンのように分子内に塩素を有する化合物は一般に
極圧性をもち、潤滑にとっては有益であることが知られ
ているが、この代替フロンは、分子内に塩素を有しない
ため潤滑性が特定フロンより劣っている。

【０００９】さらに、代替フロンは、分子が極性をもつ
ため親油性に乏しく、従来の特定フロン使用時に潤滑油
として用いられていた鉱油とはほとんど溶けあわなくな
っている。このため、代替フロン使用時には合成油が潤
滑油として用いられるが、合成油は潤滑性に大きな影響
をもつ油膜維持効果において、要求される高圧および高
せん断速度下における粘度が劣っている。このように代
替フロンおよび代替フロン使用時に用いられる合成油は
潤滑性に劣るため、ロータリーコンプレッサーの摺動部
品であるベーンの摺動端と摺動面の摩耗が増大するよう
になっていた。

【００１０】また、表面硬質被覆膜であるＣｒＮ被膜を
施した摺動部材においては、ＣｒＮ被膜は相手部材の鉄
合金との摺動や被膜同士の摺動においては、微視的な凝
着が生じて、摺動部材の摩耗が進行することがわかっ
た。特に、混合・境界潤滑条件下での摺動では摺動面の
表面の被膜が相手部材の凹凸部と接触しているので、凝
着が進行しやすいという問題を有していた。摺動面に凝
着が生じると、ベーンの摩耗が進行するようになる。

【００１１】さらに、表面硬質被覆膜が被覆されないよ
うな場合である鉄系材料同士の摺動においては、その表
面の接触から巨視的な凝着が生じ、摺動面で鉄系材料同
士に摩耗が生じるようになる。

【００１２】このように、ベーンの摺動端と摺動面との
間に摩耗や凝着がおこると、ロータリーコンプレッサー
の圧縮性能が低下するようになっていた。

【００１３】本発明は上記実状に鑑みてなされたもので
あり、摺動面において摩耗や凝着が生じにくいロータリ
ーコンプレッサー用ベーンを提供することを課題とす
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明者らはロータリーコンプレッサー用ベーンに
ついて検討を重ねた結果、本体を硬質基材とし、本体の
摺動面に（００２）配向したＣｒ₂Ｎ構造を有する皮膜
を被覆することで上記課題を解決できることを見出し
た。

【００１５】すなわち、本発明のロータリーコンプレッ
サー用ベーンは、作動空間を形成するシリンダとシリン
ダの作動空間内に配置されて回転するロータとの一方に
摺動自在に保持され他方の摺動面と当接摺動する摺動端
部をもつ板状のロータリーコンプレッサー用ベーンであ
って、Ｈｖが４００以上のＦｅ系合金からなる本体とこ
の本体の少なくとも摺動端部の表面部に一体的に形成さ
れた（００２）配向したＣｒ₂Ｎ構造を有し、Ｃｒ、Ｎ
およびＣから構成されている被膜とからなることを特徴
とする。

【００１６】なお、Ｆｅ系合金は、Ｆｅマトリックスと
このマトリックス中に分散保持されたＣｒ、Ｗ、Ｍｏ、
Ｖの１種または２種以上の元素の炭化物、窒化物または
炭窒化物からなる硬質粒子を含有するものであることが
好ましい。

【００１７】さらには、ロータリーコンプレッサー用ベ
ーンは、摺動自在に保持される保持孔との対向面に硬質
表面処理が施されていることが好ましい。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明のロータリーコンプレッサ
ー用ベーンは、摺動面と当接摺動する摺動端部をもつ板
状に形成されている。

【００１９】本発明のベーンは、摺動端部における厚さ
方向の断面形状が半球状となっている板状の形状をして
いることが好ましい。つまり、ベーンの摺動端部の断面
が半球状となっていることで、ローターあるいはシリン
ダとなめらかに摺動できる。この半球状とは、端部が先
端方向になめらかなＲ形状を形成している状態を示すも
のであり、必ずしも半円状となっていなくてもよい。ま
た、ベーンの板状部は、摺動端部がロータあるいはシリ
ンダと摺動するときに摺動端部がベーンののびる方向に
往復運動しやすいように背向する側面同士が平行な板状
に形成されている。

【００２０】本発明のロータリーコンプレッサー用ベー
ンの本体部は、Ｈｖが４００以上のＦｅ系合金により形
成される。Ｆｅ系合金は、Ｆｅマトリックスとこのマト
リックス中に分散保持されたＣｒ、Ｗ、Ｍｏ、Ｖの１種
以上の元素の炭化物、窒化物または炭窒化物からなる硬
質粒子とからなることが好ましい。

【００２１】また、本体部の硬度は、Ｈｖが４００以上
である。ベーンの側面部にはロータとの摺動により横荷
重が加わることからＨｖが４００未満ではベーンが変形
あるいは摩耗するといった不具合が発生するようにな
る。

【００２２】本体部のＦｅマトリックス中に分散保持さ
れるＣｒ、Ｗ、Ｍｏ、Ｖの１種以上の元素の炭化物、窒
化物または炭窒化物からなる硬質粒子としては、Ｈｖが
８００〜２０００の粒子であることが好ましい。このよ
うな硬質粒子としては、たとえば、Ｃｒ−Ｃ、Ｃｒ−
Ｎ、Ｗ−Ｃ、Ｍｏ−Ｃ、ＶーＣ、Ｗ・Ｍｏ−Ｃ等からな
る粒子をあげることができる。

【００２３】この硬質粒子の分散量としては、面積率で
５〜６０％が好ましい。分散量が５％より少ないと耐摩
耗性向上に効果が見られず、６０％より多いとベーン本
体の強度が低下するようになる。

【００２４】本発明のロータリーコンプレッサー用ベー
ンは、本体部の少なくとも摺動端部の表面部に一体的に
形成された（００２）配向したＣｒ₂Ｎ構造を有し、Ｃ
ｒ、ＮおよびＣから構成された被膜が形成されている。
ベーンの摺動端部の表面部は、摺動条件が厳しいことか
ら硬質皮膜を被覆させることでベーンの耐摩耗性を高め
ており、この硬質被膜として（００２）配向したＣｒ₂
Ｎ被膜が用いられる。このとき、（００２）配向したＣ
ｒ₂Ｎ被膜は、Ｃｒ₂Ｎ結晶構造において（００２）面が
ベーン表面と平行になるように形成されている。また、
この硬質被膜は、ベーンの全表面に被覆されていてもよ
い。硬質被膜が摺動端部だけでなく板状部にも被覆され
ることで、コンプレッサーの使用時にベーンが保持され
た保持空間内で摺動する往復運動したときに摩耗がおさ
えられる。

【００２５】Ｃｒ₂Ｎは、六方晶構造を有するものであ
る。また、図５に示されるように六方晶構造の（００
２）配向したＣｒ₂Ｎ被膜では、摺動がＣｒ原子面とＮ
原子面が交互に積層した（００２）面方向で発生する。
このため、（００２）配向したＣｒ₂Ｎ被膜では、摺動
面のＣｒとＮのすべりが生じやすくなっているため、凝
着と摩耗がおこりにくくなっていると考えられる。

【００２６】摺動面に被覆されるＣｒ₂Ｎ被膜は、被膜
の表面でＣｒ₂Ｎ構造が同定できるものであればよい。
すなわち、この構造が同定できるものであれば、たとえ
ば、ＦｅやＯといった元素が少量固溶していてもよい。

【００２７】摺動面に被覆されるＣｒ₂Ｎ被膜は、その
厚さが１〜３０μｍであることが好ましく、より好まし
くは、３〜１５μｍである。

【００２８】本発明における（００２）配向したＣｒ₂
Ｎ被膜の確認は、Ｘ線回折により確認することができ
る。ここで、Ｃｒ₂Ｎ粉末のＸ線回折チャート（ＡＳＴ
Ｍパウダーデータカード３５−０８０３）を図６に示し
た。

【００２９】（００２）面配向とは、（００２）のピー
ク強度が他の指数のピークより高いことであり、より好
ましくは下記計算式Ｘ₀₀₂において好ましくは４０〜１
００％であり、より好ましくは６０〜１００％である。

【００３０】Ｘ₀₀₂＝｛（ＩＦ₀₀₂−０．１０３）／０．
８９７｝×１００ ここで、ＩＦ₀₀₂＝Ｉ₀₀₂／（Ｉ₁₁₀＋Ｉ₀₀₂＋Ｉ₁₁₁＋Ｉ
₁₁₂＋Ｉ₃₀₀＋Ｉ₁₁₃＋Ｉ ₃₀₂＋Ｉ₂₂₁）であり、Ｉ_hklはＸ
線回折強度である。

【００３１】ロータリーコンプレッサー用ベーンは、摺
動自在に保持される保持孔との対向面に硬質表面処理が
施されていることが好ましい。すなわち、保持孔との対
向面に硬質表面処理を施すことにより、本発明のベーン
は、保持孔との対向面における耐摩耗性が向上する。な
お、この硬質表面処理は、Ｃｒ₂Ｎ被膜の形成されてい
ない面に形成されることが好ましい。詳しくは、本発明
のベーンは、ロータリーコンプレッサーに用いられると
きに、ロータリーコンプレッサーの作動空間を形成する
シリンダあるいはロータの一方に形成された保持孔に、
保持孔の開口部の軸方向に往復動可能に保持される。こ
のロータリーコンプレッサーが稼働したときには、ベー
ンは、保持孔内で軸方向に往復運動をする。このとき、
ベーンの保持孔との対向面が保持孔を形成する壁面との
間に摩擦を生じる。このため、ベーンの対向面に硬質表
面処理を施すことで、ベーンが往復動をしても摩耗によ
る寸法精度の低下等の問題が生じることをおさえること
ができる。

【００３２】硬質表面処理としては、たとえば、窒化処
理、浸炭処理、浸炭窒化処理、Ｎ、Ｃ等のイオン注入処
理、あるいはＮｉ−Ｐ、Ｎｉ−Ｂメッキ等のメッキ処理
をあげることができる。

【００３３】（００２）配向したＣｒ₂Ｎ被膜をＦｅ系
合金基材に被覆する方法としては、特許第２５８４２１
７号に開示された流動層炉法において、反応温度を８０
０〜１０００℃に設定して行うことで、Ｃｒ₂Ｎ被膜を
形成することができる。また、このような流動層炉法以
外にも、粉末パック法やＰＶＤ法により行うこともでき
る。このとき、Ｃｒ₂Ｎ被膜を形成したくない表面に
は、マスキングを施して、表面が露出しないようにして
おく。すなわち、マスキングを施した状態で被膜を形成
させることで、所望の表面にＣｒ₂Ｎ被膜を形成するこ
とができる。

【００３４】ここで、流動層炉法を用いてＣｒ₂Ｎ被膜
を被覆させるときには、硬質表面処理は、Ｃｒ₂Ｎ被膜
を被覆した後に施されることが好ましい。すなわち、流
動層炉法は、８００〜１０００℃もの高温が要求される
ため、このような高温においては、硬質表面処理が施さ
れていても、熱により変質してしまい、表面処理の意味
をなさなくなるためである。

【００３５】また、流動層炉法以外のＣｒ₂Ｎ被膜の形
成方法においても、硬質表面処理は、Ｃｒ₂Ｎ被膜を被
覆した後に施されることが好ましいが、Ｃｒ₂Ｎ被膜が
流動層炉法よりも低い温度で処理される場合は、その温
度で変質しない限り、Ｃｒ₂Ｎ被膜の処理以前に硬質表
面処理を施しても良い。

【００３６】

【実施例】以下、実施例を用いて本発明を説明する。

【００３７】（実施例１）本実施例は、表面に（００
２）配向したＣｒ₂Ｎ被膜を有するロータリーコンプレ
ッサー用ベーンである。すなわち、長方形状の平板のう
ち一辺になめらかなＲ形状を有する摺動端部が形成され
た本体部１と、この本体部１の表面に形成された（００
２）配向したＣｒ₂Ｎ被膜２と、から構成される。ここ
で、本体部１は、０．９８ｗｔ％のＣと、０．３ｗｔ％
のＳｉと、０．４ｗｔ％のＭｎと、１６．４ｗｔ％のＣ
ｒと、残部がＦｅとから構成されたＦｅ系合金により形
成され、かつ合金の硬度がＨｖ（１．０）で５５０であ
った。また、（００２）配向したＣｒ₂Ｎ被膜２の厚さ
は、８μｍであった。さらに、摺動面の表面粗さは、Ｒ
ｚ０．７μｍであった。ここで、このロータリーコンプ
レッサー用ベーンの摺動端部の断面を図７に示した。

【００３８】本実施例のロータリーコンプレッサー用ベ
ーンは、Ｆｅ系合金よりなる本体部を形成し、この本体
部に軟窒化処理を施した後に、Ｃｒ₂Ｎ被膜を付与する
ことで製造された。

【００３９】詳しくは、Ｆｅ系合金を本体部の概略形状
に引き抜いた後に、所定の寸法に切削加工した後に５８
０℃、４時間の軟窒化処理を施した。その後、この本体
部に流動層炉反応を行った。この反応条件としては、反
応温度が１０００℃、処理時間が１時間、処理剤が粒度
♯１００〜１５０のＣｒ粉および粒度♯８０のアルミナ
粉、反応促進剤のＮＨ₄Ｃｌを供給量が８ｇ／ｈｒで、
攪拌用アルゴンガスが流量４Ｌ／ｍｉｎ・ｃｍ²であっ
た。

【００４０】なお、流動層炉反応は、１０００℃でアル
ゴンガスによって処理剤粉末が流動している流動層炉中
に、軟窒化処理を施したＦｅ系合金ベーンを投入し、１
時間後、この流動層炉から取り出し、窒素ガス中で冷却
することで本実施例のベーンが得られた。

【００４１】なお、本実施例のベーン表面に形成された
Ｃｒ₂Ｎ被膜における（００２）配向の確認は、Ｘ線回
折により行われ、ＡＳＴＭパウダーカード３５−０８０
３で（００２）に強く配向していることが確認された。
このとき、Ｘ線回折の測定条件としては、Ｃｕ管球、管
電圧が３０ｋＶ、管電流が１５０ｍＡであった。

【００４２】本実施例のベーンは、その表面に（００
２）配向したＣｒ₂Ｎ被膜を有することから、耐摩耗性
が向上しており、摩耗によるロータリーコンプレッサー
の性能の低下を防止できる。

【００４３】（実施例２）実施例２は、摺動端部にのみ
（００２）配向したＣｒ₂Ｎ被膜が被覆している以外は
実施例１と同様なロータリーコンプレッサー用ベーンで
ある。すなわち、実施例２のロータリーコンプレッサー
用ベーンは、一つの辺がなめらかなＲ形状の摺動端部に
形成された板状部材よりなる本体部１と、摺動端部を被
覆する（００２）配向したＣｒ₂Ｎ被膜２とから構成さ
れる。ここで、本体部１およびＣｒ₂Ｎ被膜２は、実施
例１と同様であった。このロータリーコンプレッサー用
ベーンの摺動端部における断面の様子を図８に示した。

【００４４】本実施例のベーンは、（００２）配向した
Ｃｒ₂Ｎ被膜を形成するときに、摺動端部以外の側面部
にマスキングを施した状態で流動層炉反応を生じさせた
以外は、実施例１のベーンと同様な手段により形成され
た。

【００４５】詳しくは、まず、実施例１と同様な手段に
より軟窒化処理を施した本体部を形成した。ここで、軟
窒化処理における反応条件は、実施例１の時と同じ条件
であった。

【００４６】つづいて、この本体部を摺動端部のみが露
出するように、その他の側面をマスキングした状態で流
動層炉反応を生じさせた。詳しくは、箱状容器に摺動端
部が露出した状態で収納保持した状態ですることで行わ
れた。なお、このとき、複数のベーンをスペーサを介し
て積層させた状態で、箱状容器に保持することで複数の
ベーンにＣｒ₂Ｎ皮膜を被覆した。このスペーサは、Ｃ
ｒＮ処理が施された鉄板よりなる。図９に本実施例のベ
ーンの流動層炉反応時のマスキングの様子を示した。

【００４７】流動層炉反応後に、箱状容器から、ベーン
を取り出して実施例２のベーンが得られた。その後、Ｃ
ｒ₂Ｎ被膜の施されていない側面部に、研削等の機械加
工を施して、面精度を向上させた。

【００４８】本実施例のベーンは、摺動端部に耐摩耗性
の高い（００２）配向したＣｒ₂Ｎ被膜を有することか
ら、ロータあるいはシリンダとの間に生じるベーンの摩
耗が抑えられている。さらに、摺動端部以外の本体部に
は、硬質なＣｒ₂Ｎ被膜が形成されていないため、Ｃｒ₂
Ｎ被膜付与後に機械加工を行うことで、より高い寸法精
度を実現できる。

【００４９】（実施例３）実施例３は、（００２）配向
したＣｒ₂Ｎ被膜が摺動端部に形成されているとともに
それ以外の表面に硬化処理が施されている以外は、実施
例２と同様なロータリーコンプレッサー用ベーンであ
る。すなわち、本実施例のベーンは、一つの辺部になめ
らかなＲ形状を有する摺動端部が形成された板状部材よ
りなる本体部と、摺動端部を被覆する（００２）配向し
たＣｒ₂Ｎ被膜とから構成される。なお、本体部および
Ｃｒ₂Ｎ被膜は、実施例１および２と同様のＣｒ₂Ｎ硬度
や被膜を有していた。

【００５０】本実施例のベーンは、実施例２のベーンを
作製した後に、窒化処理を施すことで製造された。すな
わち、実施例２と同様の手法により作製されたベーンを
作製した後に、このベーンに窒化処理を施して製造し
た。窒化処理を施すことで、Ｃｒ₂Ｎ被膜が形成されて
いない表面の耐摩耗性が向上した。ここで、窒化処理条
件は、５８０℃、１時間であった。この窒化処理温度
（５８０℃）は、Ｃｒ₂Ｎ被膜を被覆するための流動層
炉反応の反応温度より低い温度であり、形成されている
ＣＲ₂Ｎ被膜に変質を生じさせるものではない。このた
め、摺動端部以外の側面に硬化処理を付与できる。

【００５１】本実施例のベーンは、摺動端部にＣｒ₂Ｎ
被膜を有することでベーンの耐摩耗性が向上し、ロータ
リーコンプレッサーとしての寿命が向上している。ま
た、窒化処理を施すことで、ベーンが保持される保持孔
とベーンの摺動端部以外の側面との間に摩耗が生じにく
くなっている。このため、高い寸法精度を保ちかつ耐摩
耗性に優れたロータリーコンプレッサー用ベーンが得ら
れた。

【００５２】（評価） （Ｃｒ₂Ｎ被膜耐摩耗性試験）実施例１のベーンと同様
に作製されたローラーに耐摩耗性試験を施し、実施例１
のベーンの評価とした。

【００５３】耐摩耗性試験は、ローラーをディスクに摺
動させるローラー／ディスク摩耗試験機を用いて行われ
た。本試験は、図１０に示されるように、ローラをディ
スクに押しつけた状態でディスクを回転させることでロ
ーラーとディスクを摺動させた試験である。なお、この
摺動時に潤滑油を含んだ冷媒が摺動面に供給されてい
る。また、本試験における摺動は、余分なミスト状の潤
滑油を含んだ冷媒が除去される程度に排気された状態で
行われた。

【００５４】ローラーは、図１１に示されるように、デ
ィスクと同じ大きさのリング状の円板表面に３本のロー
ラーがそれぞれのなす角が１２０度となるような位置
に、径方向の向きで配置されている。また、２本のロー
ラーの間には、この円板を貫通する貫通孔が開口してお
り、この貫通孔から潤滑油を含んだ冷媒が摺動面に導入
される。

【００５５】ローラーは、実施例のベーンと同様の方法
で作成されたものであり、直径が６ｍｍの円柱状の基材
にＣｒ₂Ｎ被膜を厚さ８μｍで被覆したローラーであ
り、その表面粗さは、Ｒｚ０．７μｍであった。また、
ディスクには、ＦＣ２００よりなる円板が用いられた。
また、冷媒にはＲ１３４ａが、潤滑油にはエステル油が
用いられた。

【００５６】試験条件としては、ローラーをディスクに
押しつける荷重が９０ｋｇｆであり、ディスクの回転速
度が１．０ｍ／ｓ、試験時間が１時間であった。

【００５７】また、試験の比較例として、実施例と同様
の基材よりなる円柱にさまざまな表面処理を施したロー
ラーを作製した。

【００５８】（比較例１）本比較例は、所定形状の円柱
にＰＶＤ法により立方晶ＣｒＮ被膜を被覆して作製した
ローラーである。なお、本比較例の表面粗さは、Ｒｚ
０．６μｍであった。

【００５９】（比較例２）本比較例は、所定形状の円柱
にＰＶＤ法により立方晶ＴｉＮ被膜を被覆して作製した
ローラーである。なお、本比較例の表面粗さは、Ｒｚ
０．７μｍであった。

【００６０】（比較例３）本比較例は、所定形状の円柱
にクロマイジング法によりＣｒＣ被膜を被覆して作製し
たローラーである。なお、本比較例の表面粗さは、Ｒｚ
０．７μｍであった。

【００６１】（比較例４）本比較例は、１１８０℃での
焼入れ、５６０度での焼戻しの熱処理を施した高速度鋼
を所定形状の円柱状に形成したローラーである。なお、
本比較例には、表面処理が施されていない。なお、本比
較例の表面粗さは、Ｒｚ１．２μｍであった。

【００６２】ここで、試験結果を図１２に示した。

【００６３】図１２より、本発明の実施例は比較例に比
べてローラ材の比摩耗量も少なく、耐摩耗性が高いこと
がわかる。このため、摺動面にＣｒ₂Ｎ被膜を形成する
ことで耐摩耗性の高いロータリーコンプレッサー用ベー
ンが得られる。

【００６４】（窒化処理耐摩耗性試験）実施例２のベー
ンと同様に作製された試験片に耐摩耗性試験を施し、実
施例２のベーンの評価とした。詳しくは、実施例２のベ
ーンにおける窒化処理による耐摩耗性の評価を行った。

【００６５】耐摩耗性試験は、窒化処理を施したブロッ
ク状の試験片をリング部材の外周面に押し付けた状態で
このリング部材を回転させ、試験片およびリング部材の
摩耗量を計測するブロック／リング摩耗試験機を用いて
行われた。この評価試験を図１３に示した。

【００６６】詳しくは、リング部材は、中心軸が水平方
向に配置された円柱状の部材であり、この円柱の中心軸
を回転軸として回転する。ブロック状の試験片は、円柱
状のリング部材の上方からリング部材の軸芯方向に向か
って、すなわち、鉛直下方に押し付けられる。また、リ
ング部材と試験片の潤滑のために、リング部材は、下半
分がオイルにつかるように配置されている。このため、
リング部材が回転すると、オイルが試験片との摺動部に
供給される。

【００６７】この試験における試験条件は、Ｒ４０７Ｃ
冷媒雰囲気下、１．０ｍ／ｓの回転速度、４８０Ｎの荷
重、エステル油のオイル、オイル−冷媒混合比９５：５
ｗｔ％、初期温度８０℃、試験時間２００ｍｉｎ、リン
グ材質がＨＲＣ４０〜５０の焼き入れＦＣ２５０であっ
た。

【００６８】ブロック状の試験片は、焼き入れを行った
ＳＵＳ４０４Ｃに５７０℃、２時間の窒化処理を施した
ブロック状の試験片を用いた。

【００６９】また、試験の比較例として、焼き入れを行
ったＳＫＨ５１よりなる試験片（比較例５）、焼き入れ
を行ったＳＫＤ６１よりなる試験片（比較例６）の試験
片に耐摩耗性試験を行い、リングおよび試験片の比摩耗
量を測定した。測定結果を図１４に示した。

【００７０】図１４より、本実施例の窒化処理を施した
試験片の測定結果は、試験片およびリングの比摩耗量が
小さいことがわかる。比較例５は、試験片の比摩耗量は
小さいがリング比摩耗量が大きくなっていることから、
耐摩耗性は大きいが同時に相手材攻撃性も向上してい
る。逆に、比較例６は、リング比摩耗量は小さいが、試
験片の比摩耗量はかなり大きく、耐摩耗性に劣ってい
る。

【００７１】本試験により、窒化処理を施した試験片
は、高い耐摩耗性を有するとともに相手材攻撃性が低い
ことがわかる。このため、ロータリーコンプレッサー用
ベーンの摺動端部以外の側面部に窒化処理を施すこと
で、ロータリーコンプレッサーの寿命を長くできる。

【００７２】このことから、本発明におけるロータリー
コンプレッサー用ベーンも耐摩耗性が高くなっている。
本発明のベーンは、摺動端部が耐摩耗性にすぐれている
ことから、ロータリーコンプレッサーに用いても、摩耗
がおこりにくいため、コンプレッサーの性能の低下がお
こりにくくなっている。

【００７３】

【発明の効果】本発明のロータリーコンプレッサー用ベ
ーンにおいて、摺動面に形成された（００２）配向した
Ｃｒ₂Ｎ被膜は、Ｃｒ原子の面とＮ原子の面が摺動面に
対して交互に積層しており、摺動方向に滑りやすい。こ
のため、摺動面にて凝着がおこりにくく、面間のすべり
が生じやすいのでベーンとロータの摩耗が進行しにくく
なっている。このため、本発明のロータリーコンプレッ
サー用ベーンを用いたロータリーコンプレッサーは、ベ
ーンとロータの摩耗が進行しにくくなっているため、長
寿命となる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 ロータリーコンプレッサーのシリンダの軸方
向の断面図である。

【図２】 ロータリーコンプレッサーのシリンダの径方
向の断面図である。

【図３】 ベーン式のロータリーコンプレッサーの断面
図である。

【図４】 ベーン式のロータリーコンプレッサーに用い
られるベーンとロータを示す図である。

【図５】 Ｃｒ₂Ｎの六方晶構造の図である。

【図６】 Ｃｒ₂Ｎ粉末のＸ線回折チャート（ＡＳＴＭ
パウダーデータカード３５−０８０３）である。

【図７】 本発明の実施例１のベーンの断面図である。

【図８】 本発明の実施例２のベーンの断面図である。

【図９】 本実施例２のベーンの製造時におけるＣｒ₂
Ｎ被膜を被覆するときのマスキングの様態を示した図で
ある。

【図１０】 ローラー／ディスク摩耗試験の様子を示し
た図である。

【図１１】 ローラが配置された円板表面を示す図であ
る。

【図１２】 ローラー／ディスク摩耗試験における摩耗
量の測定結果を示す図である。

【図１３】 ブロック／リング摩耗試験の様子を示した
図である。

【図１４】 ブロック／リング摩耗試験の摩耗量の測定
結果を示す図である。

【符号の説明】

１…本体部 ２…Ｃｒ₂Ｎ被膜

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 作動空間を形成するシリンダと該シリン
   ダの作動空間内に配置されて回転するロータとの一方に
   摺動自在に保持され他方の摺動面と当接摺動する摺動端
   部をもつ板状のロータリーコンプレッサー用ベーンであ
   って、 Ｈｖが４００以上のＦｅ系合金からなる本体と、該本体
   の少なくとも該摺動端部の表面部に一体的に形成された
   （００２）配向したＣｒ₂Ｎ構造を有しＣｒ、Ｎおよび
   Ｃから構成されている被膜と、からなることを特徴とす
   るロータリーコンプレッサー用ベーン。
2. 【請求項２】 前記Ｆｅ系合金は、Ｆｅマトリックスと
   該マトリックス中に分散保持されたＣｒ、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ
   の１種以上の元素の炭化物、窒化物または炭窒化物から
   なる硬質粒子とからなる請求項１記載のロータリーコン
   プレッサー用ベーン。
3. 【請求項３】 前記ロータリーコンプレッサー用ベーン
   は、摺動自在に保持される保持孔との対向面に硬質表面
   処理が施されている請求項１記載のロータリーコンプレ
   ッサー用ベーン。