JP2006161702A - Refrigerant compressor - Google Patents

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JP2006161702A
JP2006161702A JP2004355141A JP2004355141A JP2006161702A JP 2006161702 A JP2006161702 A JP 2006161702A JP 2004355141 A JP2004355141 A JP 2004355141A JP 2004355141 A JP2004355141 A JP 2004355141A JP 2006161702 A JP2006161702 A JP 2006161702A
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refrigerant compressor
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Hiroshi Nakanishi
博志 中西
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve a problem that finish grinding or lapping process after nitriding treatment is required since dimension accuracy can not be kept due to expansion of nitriding treatment after final finishing work in a vane treated by conventional nitriding treatment, and that there is possibility of exfoliation of coating film during operation in a vane having ion plating applied on a vane tip. <P>SOLUTION: Shotpeening process is applied before ion plating treatment and ion plating treatment is applied on the vane tip after that. Consequently, since nitrided layer does not exist, the problems of expansion due to nitriding treatment and exfoliation of nitrided layer and ion plating treatment layer don't occur. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、業務用および家庭用の冷凍空調に使用される冷媒圧縮機に関するものである。   The present invention relates to a refrigerant compressor used for commercial and household refrigeration air conditioning.

従来の冷媒圧縮機おいては、例えば図3に示すように、イオンプレーティング処理前に、ベーン母材31を窒化処理32により表面硬度上げていた。   In the conventional refrigerant compressor, for example, as shown in FIG. 3, the surface hardness of the vane base material 31 is increased by a nitriding treatment 32 before the ion plating treatment.

圧縮機はシリンダ内で偏心回転するローラと、シリンダ溝内を往復摺動自在に挿入されたベーンを備えている。しかしながらHFC冷媒の苛酷な運転条件では、ベーン先端とローラ外周面との摺動摩耗を最小限にするため、ベーン先端はすくなくとも窒化層が露出したままの状態ではなく、更に硬質なイオンプレーティング(CrN、炭素硬質皮膜)処理膜が必要である(例えば、特許文献1参照)。   The compressor includes a roller that rotates eccentrically in the cylinder, and a vane that is slidably inserted in the cylinder groove. However, under severe operating conditions of the HFC refrigerant, in order to minimize the sliding wear between the vane tip and the roller outer peripheral surface, the vane tip is not in a state where the nitrided layer is exposed at least, but a harder ion plating ( A treated film (CrN, carbon hard film) is required (for example, see Patent Document 1).

しかしながらベーンとシリンダ間の摺動摩耗については従来窒化層で信頼性が保たれているため、窒化に変わる工法として、ベーン側面の硬度を必要なレベルまで上げるためとして、ショットピーニング法を採用している(例えば、特許文献2参照)。
特開平06−093990号公報 特開平08−003633号公報
However, since the reliability of the sliding wear between the vane and the cylinder has been maintained in the conventional nitrided layer, the shot peening method is adopted as a method to replace the nitriding to increase the hardness of the vane side surface to the required level. (For example, see Patent Document 2).
Japanese Patent Laid-Open No. 06-093990 Japanese Patent Laid-Open No. 08-003633

この場合、ベーン側面は窒化層で耐摩耗性は保てるが、最終仕上げ加工した後の窒化処理による膨張のため、寸法精度が保てないという課題があった。そのため窒化処理の後、さらに仕上げ研磨もしくはラップ処理をする必要があった。   In this case, although the vane side surface is a nitrided layer and wear resistance can be maintained, there has been a problem that dimensional accuracy cannot be maintained due to expansion due to nitriding after final finishing. For this reason, after the nitriding treatment, further polishing or lapping must be performed.

またベーンの先端にイオンプレーティングを施すものでは、まずベーン先端部にイオンプレーティング膜を形成すると運転使用中にコーティング膜の剥離が起こる可能性があるため対応が必要である。   In the case where ion plating is performed on the tip of the vane, if an ion plating film is first formed on the tip of the vane, the coating film may be peeled off during operation and use, and therefore, countermeasures are necessary.

本発明は、先端イオンプレーティングのベーンで、イオンプレーティング処理の前にショットピーニング処理を施し、その後ベーン先端にイオンプレーティング処理をすることにより、窒化処理による前記の問題点を解消することが可能となる。   The present invention eliminates the above-mentioned problems caused by nitriding by performing shot peening before the ion plating in the tip ion plating vane and then performing ion plating on the tip of the vane. It becomes possible.

本発明のベーンは、従来の窒化必要硬度がショットピーニングで確保され、また窒化処理後の仕上げ研磨もしくはラップ処理が不要となり、しかもベーン先端には従来どおりイオンプレーティング膜が形成されている。   In the vane of the present invention, the conventional required nitriding hardness is ensured by shot peening, and finish polishing or lapping after nitriding is not required, and an ion plating film is formed at the vane tip as usual.

ベーン先端に施されるショットピーニング処理によりベーンには微細な凹凸が形成され、その後実施されるイオンプレーティング膜の下地との密着強度の改善が図れ、シリンダ溝部およびローラ外周面とのメカ部材の信頼性を向上させることができる。   By the shot peening process applied to the vane tip, fine irregularities are formed on the vane, and the subsequent adhesion strength with the base of the ion plating film can be improved, and the mechanical member between the cylinder groove and the roller outer peripheral surface can be improved. Reliability can be improved.

本発明は圧縮機メカ摺動摩耗で最も重要なローラとベーン先端部において、ベーン先端にはイオンプレーティング処理膜を形成させ、ベーンの側面については従来の窒化にかわりショットピーニングにてHv850〜1100の硬度を確保することにより、ベーンと摺動するローラおよびシリンダとのメカ信頼性を向上させることができる。   In the present invention, an ion plating treatment film is formed on the vane tip at the roller and vane tip most important for compressor mechanical sliding wear, and the side surface of the vane is Hv850-1100 by shot peening instead of conventional nitriding. By ensuring the hardness, it is possible to improve the mechanical reliability of the roller and the cylinder sliding with the vane.

また本発明は冷媒がHFC冷媒で、冷凍機油をエステル油またはエーテル油にしたものであり、冷媒に塩素を含まない苛酷摺動摩耗条件となる運転条件で、圧縮機メカ材料の摩擦摩耗に対する信頼性を向上させることができる。   In the present invention, the refrigerant is an HFC refrigerant and the refrigerating machine oil is ester oil or ether oil, and the operating conditions are severe sliding wear conditions in which the refrigerant does not contain chlorine. Can be improved.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態における冷媒圧縮機の機構部の縦断面図、図2はその圧縮機構の要部を示す横断面図、図4は本発明におけるベーンの金属組織を示す模式図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a mechanism part of a refrigerant compressor according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a transverse sectional view showing a main part of the compression mechanism, and FIG. 4 is a schematic view showing a metal structure of a vane in the present invention. It is.

図1および図2において1は密閉容器であり、電動機部2と圧縮機構部3が配置されている。電動機部2は回転子2aと固定子2bから構成され、回転子2aには主軸受9と副軸受10により回転自在に支持されたシャフト8が圧入等の方法により固定されている。圧縮機部3は吸入孔5および径方向のシリンダ溝23を有するシリンダ20と、外周面をシリンダ20の内周面に摺動しながら偏芯回転するローラ7と、ローラ7の内周面に摺動自在に挿入されたシャフト8の偏芯部と、シリンダ溝23に往復摺動自在に収納されてスプリング24による押圧力と背圧(吐出圧)により先端部がローラ7に押し付けられてシリンダ内部空間を吸入室25と圧縮室26に分割するベーン21と、シリンダ両端面を密閉する主軸受9および副軸受10とから構成されている。   In FIG. 1 and FIG. 2, 1 is a sealed container, and the electric motor part 2 and the compression mechanism part 3 are arranged. The electric motor unit 2 includes a rotor 2a and a stator 2b, and a shaft 8 rotatably supported by a main bearing 9 and a sub bearing 10 is fixed to the rotor 2a by a method such as press fitting. The compressor unit 3 includes a cylinder 20 having a suction hole 5 and a radial cylinder groove 23, a roller 7 that rotates eccentrically while sliding an outer peripheral surface on the inner peripheral surface of the cylinder 20, and an inner peripheral surface of the roller 7. The eccentric portion of the shaft 8 slidably inserted and the cylinder groove 23 are reciprocally slidably accommodated, and the tip portion is pressed against the roller 7 by the pressing force and back pressure (discharge pressure) by the spring 24. A vane 21 that divides the internal space into a suction chamber 25 and a compression chamber 26, and a main bearing 9 and a sub-bearing 10 that seal both ends of the cylinder are configured.

次に、本構成によるロータリ圧縮機の動作を説明する。電動機部2に外部から通電することにより回転子が回転してシャフト8が回転駆動される。シャフト8が回転すると偏芯部に摺動自在に取り付けられたローラ7がシリンダ内周面に摺接しながら遊星運動(図2で反時計方向回転)を行う。その結果、HFCなどの冷媒ガスが吸入管4から吸入孔5を介して吸入室25に吸い込まれ、同時に圧縮室26で圧力を上げられた冷媒ガスが吐出切り欠き22から吐出孔6を通して密閉容器1内に吐出される。   Next, the operation of the rotary compressor according to this configuration will be described. When the motor unit 2 is energized from the outside, the rotor rotates and the shaft 8 is rotationally driven. When the shaft 8 rotates, the roller 7 slidably attached to the eccentric portion performs a planetary motion (counterclockwise rotation in FIG. 2) while slidingly contacting the cylinder inner peripheral surface. As a result, refrigerant gas such as HFC is sucked into the suction chamber 25 from the suction pipe 4 through the suction hole 5, and at the same time, the refrigerant gas whose pressure is increased in the compression chamber 26 passes through the discharge hole 6 through the discharge hole 6 and is sealed. 1 is discharged.

なお、図1では見やすくするために吐出孔6の位置を吸入孔から離れた位置に描いたが、実際には図2に示すようにベーン21を挟んで吸入孔5の近くに配置されている。   In FIG. 1, the position of the discharge hole 6 is depicted at a position away from the suction hole for the sake of clarity, but in reality, it is disposed near the suction hole 5 with the vane 21 interposed therebetween as shown in FIG. 2. .

この時、吸入室25と圧縮室26とを仕切るベーン21はスプリング24とベーン背部にかかる圧力によりローラ7の外周面に押し付けられており、先端部がローラ7の外周面と、側面部がシリンダ溝23の内壁面と摺動することになる。ベーン21とローラ7およびシリンダ溝23の潤滑は定常運転状態では密閉容器底部に貯留されている潤滑油12を使って行われるが、始動時には摺動部に十分な潤滑油が存在しておらず、吸入された冷媒ガスに僅かながら含まれている潤滑油12(潤滑油は僅かではあるが冷媒ガスと共に圧縮機から吐出され、冷凍サイクルを循環した後、再び吸入管4から圧縮機に戻ってくる)が使われることになる。   At this time, the vane 21 that divides the suction chamber 25 and the compression chamber 26 is pressed against the outer peripheral surface of the roller 7 by the pressure applied to the spring 24 and the back of the vane, and the tip portion is the outer peripheral surface of the roller 7 and the side portion is the cylinder. It will slide with the inner wall surface of the groove 23. Lubrication of the vane 21, the roller 7, and the cylinder groove 23 is performed using the lubricating oil 12 stored in the bottom of the hermetic container in a steady operation state, but there is not enough lubricating oil in the sliding portion at the start. The lubricating oil 12 slightly contained in the sucked refrigerant gas (the lubricating oil is slightly discharged together with the refrigerant gas from the compressor, circulates through the refrigeration cycle, and then returns to the compressor from the suction pipe 4 again. Come) will be used.

ベーン21は、一般に高速度鋼材が使用されているが、前述のように、密閉型ロータリ圧縮機の始動時における摺動条件は潤滑油が十分に供給されない厳しいものであり、特にベーンとシリンダ溝の間は往復運動となるため油膜が形成されにくいため更に厳しい摺動条件であるということがいえる。また、近年環境対策のために採用されているHFC冷媒はそれ自身に潤滑性が乏しいので、HFC冷媒を使用したロータリ圧縮機の摺動条件は特に厳しいものであるといえる。   The vane 21 is generally made of a high-speed steel material. However, as described above, the sliding condition at the start of the hermetic rotary compressor is harsh when lubricating oil is not sufficiently supplied. It can be said that the sliding conditions are more severe because the oil film is difficult to be formed during the period. In addition, since the HFC refrigerant adopted for environmental measures in recent years has poor lubricity, it can be said that the sliding condition of the rotary compressor using the HFC refrigerant is particularly severe.

従来の冷媒圧縮機では、窒化処理による膨張もしくは変形を矯正するための追加仕上げ研磨もしくはラップ処理の必要があったが、本発明はイオンプレーティング前処理をショットピーニング処理34に置き換え、前記問題点の解消を図ったものである。   In the conventional refrigerant compressor, additional finishing polishing or lapping treatment for correcting expansion or deformation due to nitriding treatment is necessary. However, the present invention replaces the ion plating pretreatment with the shot peening treatment 34, and Is intended to eliminate the problem.

本発明のベーンは、窒化処理による表面改質の代用としてショットピーニング処理をベーン表面に施すことにより、処理後の表面の最終仕上げが省略でき、また窒化処理と比較してベーン寸法の膨張がないことから、ベーンの狙い寸法そのままで使用可能となる。 その後、ローラとの厳しい摺動摩耗を防止するためベーン先端にイオンプレーティング処理を施すことにより、HFC冷媒条件下での苛酷な運転状況でも、ベーン先端とローラ外周およびシリンダ溝間の摩耗が問題ないベーンが供給できるようになり、コストダウンと信頼性の向上を図ることができるため、前述の圧縮機メカ部品間の摩耗に対する課題が解決できる。   The vane of the present invention can be subjected to shot peening treatment on the vane surface as a substitute for surface modification by nitriding treatment, so that the final finishing of the surface after the treatment can be omitted, and there is no expansion of the vane dimensions compared with the nitriding treatment. For this reason, the vane can be used as it is. After that, by applying ion plating treatment to the vane tip to prevent severe sliding wear with the roller, wear between the vane tip, the roller outer periphery and the cylinder groove is a problem even under severe operating conditions under HFC refrigerant conditions. Since no vanes can be supplied, and cost reduction and reliability can be improved, the above-described problem of wear between compressor mechanical parts can be solved.

従来および本発明の実施の形態におけるロータリ圧縮機を示す縦断面図A longitudinal sectional view showing a conventional and a rotary compressor according to an embodiment of the present invention 従来および本発明の実施の形態における冷媒圧縮機の要部を示す横断面図Cross-sectional view showing the main part of the refrigerant compressor in the prior art and the embodiment of the present invention 従来のベーンの金属組織を模式的に示す横断面図Cross-sectional view schematically showing the metal structure of a conventional vane 本発明のベーン金属組織を模式的に示す横断面図Cross-sectional view schematically showing the vane metal structure of the present invention

符号の説明Explanation of symbols

1 密閉容器
2 電動機部
3 圧縮機部
4 吸入管
5 吸入孔
6 吐出孔
7 ローラ
8 シャフト
9 主軸受け
10 副軸受け
11 締め付けボルト
12 冷凍機油
20 シリンダ
21 ベーン
22 吐出切欠き
23 シリンダ溝
24 スプリング
25 吸入室
26 圧縮室
31 母材
32 窒化層
33 イオンプレーティング層
34 ショットピーニング処理層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Airtight container 2 Electric motor part 3 Compressor part 4 Suction pipe 5 Suction hole 6 Discharge hole 7 Roller 8 Shaft 9 Main bearing 10 Sub bearing 11 Tightening bolt 12 Refrigerating machine oil 20 Cylinder 21 Vane 22 Discharge notch
23 Cylinder groove 24 Spring 25 Suction chamber 26 Compression chamber 31 Base material 32 Nitride layer 33 Ion plating layer 34 Shot peening layer

Claims (7)

円筒形状の気筒とこれに開口しつつ径方向に形成されたベーン溝とを有するシリンダと、前記気筒の円筒壁面に当接しながら偏芯回転するローラと、前記ベーン溝に出没可能に収納されて前記ローラ外周面に当接するよう付勢されたベーンとを備えた冷媒圧縮機であって、前記ベーンは鋼からなる原材料を切断、荒加工後、焼入れ焼き戻し処理を行い、さらに研削仕上げ加工をした後、ショットピーニング処理を施し、その後ベーン先端部にPVDコーティング膜(CrN)を形成したものであることを特徴とする冷媒圧縮機。 A cylinder having a cylindrical cylinder and a vane groove formed in the radial direction while opening to the cylinder, a roller that rotates eccentrically while abutting against a cylindrical wall surface of the cylinder, and retracted and retracted in the vane groove A refrigerant compressor including a vane biased to contact the outer peripheral surface of the roller, wherein the vane cuts a raw material made of steel, performs a roughing process, performs a quenching and tempering process, and further performs a grinding finishing process. Then, a shot peening process is performed, and then a PVD coating film (CrN) is formed on the tip of the vane. 円筒形状の気筒とこれに開口しつつ径方向に形成されたベーン溝とを有するシリンダと、前記気筒の円筒壁面に当接しながら偏芯回転するローラと、前記ベーン溝に出没可能に収納されて前記ローラ外周面に当接するよう付勢されたベーンとを備えた冷媒圧縮機であって、前記ベーンは鋼からなる原材料を切断、荒加工後、焼入れ焼き戻し処理を行い、さらに研削仕上げ加工をした後、ショットピーニング処理を施し、その後ベーン先端部に硬質炭素薄膜(DLC)を形成したものであることを特徴とする冷媒圧縮機。 A cylinder having a cylindrical cylinder and a vane groove formed in the radial direction while opening to the cylinder, a roller that rotates eccentrically while abutting against a cylindrical wall surface of the cylinder, and retracted and retracted in the vane groove A refrigerant compressor including a vane biased to contact the outer peripheral surface of the roller, wherein the vane cuts a raw material made of steel, performs a roughing process, performs a quenching and tempering process, and further performs a grinding finishing process. Then, a shot peening treatment is performed, and then a hard carbon thin film (DLC) is formed at the tip of the vane. ベーンの原材料が高速度鋼SKH51からなることを特徴とする請求項1または2記載の冷媒圧縮機。 3. The refrigerant compressor according to claim 1, wherein the raw material of the vane is made of high speed steel SKH51. ベーンの原材料がマルテンサイト系ステンレス鋼SUS440Cからなることを特徴とする請求項1または2記載の冷媒圧縮機。 3. The refrigerant compressor according to claim 1, wherein the raw material of the vane is martensitic stainless steel SUS440C. ベーンの原材料が熱間合金工具鋼SKDからなることを特徴とする請求項1または2記載の冷媒圧縮機。 The refrigerant compressor according to claim 1 or 2, wherein the raw material of the vane is made of hot alloy tool steel SKD. ベーンの原材料が軸受鋼SUJ2からなることを特徴とする請求項1または2記載の冷媒圧縮機。 3. The refrigerant compressor according to claim 1, wherein the raw material of the vane is made of bearing steel SUJ2. 冷媒がHFCで、冷凍機油がエステルあるいはエーテル油であることを特徴とする請求項1乃至6記載の冷媒圧縮機。
7. The refrigerant compressor according to claim 1, wherein the refrigerant is HFC and the refrigerating machine oil is ester or ether oil.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112112804A (en) * 2019-06-20 2020-12-22 Lg电子株式会社 Rotary compressor

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