JP3315248B2 - ロータリ型圧縮機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えばエアコンディシ
ョナや冷蔵庫等の冷凍サイクルに使用されるシリンダと
偏心したローラとベーンからなるロータリ圧縮機に係
り、特に冷媒としてクロロフルオロカーボン（以下、Ｃ
ＦＣと記す）に代わるハイドロフルオカーボン（以下、
ＨＦＣと記す）を使用するものに好適な圧縮機に関する
ものである。
ョナや冷蔵庫等の冷凍サイクルに使用されるシリンダと
偏心したローラとベーンからなるロータリ圧縮機に係
り、特に冷媒としてクロロフルオロカーボン（以下、Ｃ
ＦＣと記す）に代わるハイドロフルオカーボン（以下、
ＨＦＣと記す）を使用するものに好適な圧縮機に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】ロータリ型圧縮機は、図２に断面図を示
すように、通常、シリンダ３、該シリンダ３の内面と接
するように偏心回転するローラ２およびシリンダ３に設
けられた案内溝に案内され、スプリング４等の付勢手段
で付勢されることにより先端をローラ２に押圧されたベ
ーン１からなるものである。そして、前記付勢手段は、
通常、ガス圧や油圧により、またはばね等の弾性手段
〔図２では、ばね（スプリング４）〕によっている。こ
のため、ベーン１はその先端面をローラ２の外周面に押
圧され、ローラ２は常時このようにベーン１により押圧
された状態で偏心回転する。高圧化するにしたがいロー
ラの回転数も高くなるため、ベーンとローラの摺動面の
摩耗傾向が著しく大きくなる。このようにローラは、常
に外周面がベーンやシリンダと接して摺動しているた
め、ローラに要求される特性は、ローラ自身が摩耗しな
いのと同時に相手のベーンやシリンダも摩耗させないこ
とである。
すように、通常、シリンダ３、該シリンダ３の内面と接
するように偏心回転するローラ２およびシリンダ３に設
けられた案内溝に案内され、スプリング４等の付勢手段
で付勢されることにより先端をローラ２に押圧されたベ
ーン１からなるものである。そして、前記付勢手段は、
通常、ガス圧や油圧により、またはばね等の弾性手段
〔図２では、ばね（スプリング４）〕によっている。こ
のため、ベーン１はその先端面をローラ２の外周面に押
圧され、ローラ２は常時このようにベーン１により押圧
された状態で偏心回転する。高圧化するにしたがいロー
ラの回転数も高くなるため、ベーンとローラの摺動面の
摩耗傾向が著しく大きくなる。このようにローラは、常
に外周面がベーンやシリンダと接して摺動しているた
め、ローラに要求される特性は、ローラ自身が摩耗しな
いのと同時に相手のベーンやシリンダも摩耗させないこ
とである。
【０００３】ところで、圧縮機に使用されている冷媒は
ＣＦＣ系のフロンであるが、周知のようにＣＦＣは成層
圏にまで拡散した後、紫外線によって分解されて塩素を
放出し、それがオゾン層を破壊するため世界的な環境問
題として取り上げられ、西暦２０００年までに全廃する
計画で、これを代替する冷媒の開発が進められている。
ＣＦＣ系のフロンであるが、周知のようにＣＦＣは成層
圏にまで拡散した後、紫外線によって分解されて塩素を
放出し、それがオゾン層を破壊するため世界的な環境問
題として取り上げられ、西暦２０００年までに全廃する
計画で、これを代替する冷媒の開発が進められている。
【０００４】代替冷媒としては、塩素を含まないＨＦＣ
系のフロンが最も有望であり、例えばＲ−134ａとして
知られている１，１，１，２テトラフルオロエタン〔Ｃ
Ｈ2ＦＣＦ3〕等が挙げられる。しかし、この種のフロン
は環境への害は少ないが、圧縮機に対し、従来のＣＦＣ
系のフロンを使用する場合と比較して、以下のような点
が指摘される。
系のフロンが最も有望であり、例えばＲ−134ａとして
知られている１，１，１，２テトラフルオロエタン〔Ｃ
Ｈ2ＦＣＦ3〕等が挙げられる。しかし、この種のフロン
は環境への害は少ないが、圧縮機に対し、従来のＣＦＣ
系のフロンを使用する場合と比較して、以下のような点
が指摘される。
【０００５】(1) 冷媒の潤滑性が劣る。 (2) 圧縮比を高くする必要があり、ローラやベーンに
加わる負荷が高くなる。 (3) 冷媒の吸湿性が大きい。 (4) 潤滑油の潤滑性が劣る。 (5) 潤滑油の吸湿性が大きくなる。 上記の状況において、シリンダ、ローラ、ベーン等の摺
動部に対しては次の様な問題点が発生する。
加わる負荷が高くなる。 (3) 冷媒の吸湿性が大きい。 (4) 潤滑油の潤滑性が劣る。 (5) 潤滑油の吸湿性が大きくなる。 上記の状況において、シリンダ、ローラ、ベーン等の摺
動部に対しては次の様な問題点が発生する。
【０００６】(1) 各摺動部における摩耗が大きくな
る。(特にローラとベーンとの摩耗が大きくなる) (2) ローラとベーンとの焼付き傾向が強くなる。 すなわち従来のＣＦＣ系のフロンに含まれていた塩素が
摺動部に安定な保護膜（塩化物）を形成し、好ましい耐
摩耗性および耐焼付性を付与していた。しかし、代替フ
ロンとなるＨＦＣ系フロンは環境問題は解消するもの
の、塩素を含まないため、ＣＦＣ系フロンのような耐摩
耗性および耐焼付性を増強するような効果は期待でき
ず、実用化の上で新たな問題が生じてきた。
る。(特にローラとベーンとの摩耗が大きくなる) (2) ローラとベーンとの焼付き傾向が強くなる。 すなわち従来のＣＦＣ系のフロンに含まれていた塩素が
摺動部に安定な保護膜（塩化物）を形成し、好ましい耐
摩耗性および耐焼付性を付与していた。しかし、代替フ
ロンとなるＨＦＣ系フロンは環境問題は解消するもの
の、塩素を含まないため、ＣＦＣ系フロンのような耐摩
耗性および耐焼付性を増強するような効果は期待でき
ず、実用化の上で新たな問題が生じてきた。
【０００７】この対策としてベーン材については、高硬
度化するとともに、硬質の炭化物を増加することが有効
であり、この種の材料として、例えば特開平5-9660号、
同5-171376号、同5-279809号等での公知例が挙げられ
る。これによりベーンの耐摩耗性および耐焼付性は一応
向上する。また、ローラは従来より、連続鋳造鋳鉄もし
くは共晶黒鉛鋳鉄あるいはＣｕ−Ｃｒ系、Ｃｕ−Ｍｏ
系、Ｍｏ−Ｎｉ−Ｃｒ系の低合金鋳鉄が用いられてい
る。ローラはベーンに比べてコスト的制約が大きいた
め、前記のような鋳鉄が最もふさわしい。この場合基地
の高硬度高強度化、黒鉛の微細化が有効であり、この種
の材料としては、例えば特公昭60-1943号公報によるも
のが挙げられる。
度化するとともに、硬質の炭化物を増加することが有効
であり、この種の材料として、例えば特開平5-9660号、
同5-171376号、同5-279809号等での公知例が挙げられ
る。これによりベーンの耐摩耗性および耐焼付性は一応
向上する。また、ローラは従来より、連続鋳造鋳鉄もし
くは共晶黒鉛鋳鉄あるいはＣｕ−Ｃｒ系、Ｃｕ−Ｍｏ
系、Ｍｏ−Ｎｉ−Ｃｒ系の低合金鋳鉄が用いられてい
る。ローラはベーンに比べてコスト的制約が大きいた
め、前記のような鋳鉄が最もふさわしい。この場合基地
の高硬度高強度化、黒鉛の微細化が有効であり、この種
の材料としては、例えば特公昭60-1943号公報によるも
のが挙げられる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ベーンについての前述
の改善方法は、高価な合金元素を多量に含有することに
なるため高コスト化し、また、ベーン自身の摩耗量は減
少するが一方ではローラに対する攻撃性が高くなりロー
ラの摩耗を増加し、耐焼付性を低下させ易い。また、前
述のローラの改善方法についても、その高硬度高強度化
が不適当であれば、ベーンに対する攻撃性が高くなりそ
の摩耗を増加し、耐焼付性の低下をまねき易い。すなわ
ち、耐焼付性、耐摩耗性の改善は、ベーン、ローラの単
独のみの改良では不十分であり、ベーン、ローラの相性
のよい組合せで解決することが重要である。そこで、本
発明の目的は、ローラとベーンとを最適な材料組合せと
することにより、ＨＦＣ系フロンを冷媒とした場合に特
にローラとベーンの焼付きを防止し、かつ相互の摩耗量
を低減して、長期間の連続使用に耐え得る改良されたロ
ータリ型圧縮機を提供することにある。
の改善方法は、高価な合金元素を多量に含有することに
なるため高コスト化し、また、ベーン自身の摩耗量は減
少するが一方ではローラに対する攻撃性が高くなりロー
ラの摩耗を増加し、耐焼付性を低下させ易い。また、前
述のローラの改善方法についても、その高硬度高強度化
が不適当であれば、ベーンに対する攻撃性が高くなりそ
の摩耗を増加し、耐焼付性の低下をまねき易い。すなわ
ち、耐焼付性、耐摩耗性の改善は、ベーン、ローラの単
独のみの改良では不十分であり、ベーン、ローラの相性
のよい組合せで解決することが重要である。そこで、本
発明の目的は、ローラとベーンとを最適な材料組合せと
することにより、ＨＦＣ系フロンを冷媒とした場合に特
にローラとベーンの焼付きを防止し、かつ相互の摩耗量
を低減して、長期間の連続使用に耐え得る改良されたロ
ータリ型圧縮機を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は前述のようにロ
ーラとベーンの両者の最適な組合せに関するものであ
り、本願の第１発明は、シリンダ、ローラおよびベーン
を主要構成要素とするロータリ型圧縮機において、焼入
れ焼戻し熱処理硬さが50HRC以上で、黒鉛量が５面積％
以上、燐化鉄を含む共晶晶出組織の量が２面積％以上の
鋳鉄でなる前記ローラと、焼入れ焼戻し熱処理硬さが65
HRC以上で、未固溶炭化物量が１２面積％以上、このう
ちＭＣ型炭化物が１０面積％以上、前記未固溶炭化物の
平均粒度が３μｍ以下である前記ベーンとを組み合わせ
たことを特徴とするロータリ型圧縮機である。
ーラとベーンの両者の最適な組合せに関するものであ
り、本願の第１発明は、シリンダ、ローラおよびベーン
を主要構成要素とするロータリ型圧縮機において、焼入
れ焼戻し熱処理硬さが50HRC以上で、黒鉛量が５面積％
以上、燐化鉄を含む共晶晶出組織の量が２面積％以上の
鋳鉄でなる前記ローラと、焼入れ焼戻し熱処理硬さが65
HRC以上で、未固溶炭化物量が１２面積％以上、このう
ちＭＣ型炭化物が１０面積％以上、前記未固溶炭化物の
平均粒度が３μｍ以下である前記ベーンとを組み合わせ
たことを特徴とするロータリ型圧縮機である。
【００１０】本願の第２発明は、第１発明と同様の構成
でなるロータリ型圧縮機において、第１発明と同様のロ
ーラと、ベーンとして重量比でＣ 0.95〜2.8%、Ｓｉ 2.
0%以下、Ｍｎ 1.5%以下、Ｃｒ 2.5〜8.0%と、Ｗ 20%以
下、Ｍｏ 12%以下の1種または2種をＷ＋２Ｍｏで12〜28
%、Ｖ 3.0〜10%、Ｃｏ 12%以下を含み、残部Ｆｅおよび
不可避不純物からなる合金で、焼入れ焼戻し熱処理硬さ
を65HRC以上とされたベーンとを組み合わせたことを特
徴とするロータリ型圧縮機である。なお、ベーンはいず
れの発明においても必要に応じて、窒化、酸窒化、スル
スルフ処理(浸硫窒化)、ホモ処理等の摺動性を改善する
表面処理が付加されたものとするのがよい。
でなるロータリ型圧縮機において、第１発明と同様のロ
ーラと、ベーンとして重量比でＣ 0.95〜2.8%、Ｓｉ 2.
0%以下、Ｍｎ 1.5%以下、Ｃｒ 2.5〜8.0%と、Ｗ 20%以
下、Ｍｏ 12%以下の1種または2種をＷ＋２Ｍｏで12〜28
%、Ｖ 3.0〜10%、Ｃｏ 12%以下を含み、残部Ｆｅおよび
不可避不純物からなる合金で、焼入れ焼戻し熱処理硬さ
を65HRC以上とされたベーンとを組み合わせたことを特
徴とするロータリ型圧縮機である。なお、ベーンはいず
れの発明においても必要に応じて、窒化、酸窒化、スル
スルフ処理(浸硫窒化)、ホモ処理等の摺動性を改善する
表面処理が付加されたものとするのがよい。
【００１１】
【作用】本発明はベーンとローラの組合せに関するもの
である。ベーンとローラの組合せを最適化したものとし
て「相対的摺動部材」の名称で、特公昭55-31179、
同55-48584号が開示され、またロータリーポンプおよび
回転式流体コンプレッサの名称で、それぞれ特開昭55
-107094および特公平1-18985号が開示されている。前
２者はベーンとして高Ｃ、高ＣuのＭｏ入り鉄系焼結材
と、ローラ材として特定成分の合金鋳鉄との組合せによ
るものであり、また、上記は、高Ｃ、高Ｃｒ系の合金
鋼に窒化処理を施したベーンに対し、ローラは、40〜45
HRCに硬化した焼戻しマルテンサイト基地中に微細な片
状黒鉛と炭化物の２種類の物質を分散させたもの、上記
はＣｒメッキしたベーンに対し、ロータハウジングお
よびローラ材質をそれぞれ規定したものである。
である。ベーンとローラの組合せを最適化したものとし
て「相対的摺動部材」の名称で、特公昭55-31179、
同55-48584号が開示され、またロータリーポンプおよび
回転式流体コンプレッサの名称で、それぞれ特開昭55
-107094および特公平1-18985号が開示されている。前
２者はベーンとして高Ｃ、高ＣuのＭｏ入り鉄系焼結材
と、ローラ材として特定成分の合金鋳鉄との組合せによ
るものであり、また、上記は、高Ｃ、高Ｃｒ系の合金
鋼に窒化処理を施したベーンに対し、ローラは、40〜45
HRCに硬化した焼戻しマルテンサイト基地中に微細な片
状黒鉛と炭化物の２種類の物質を分散させたもの、上記
はＣｒメッキしたベーンに対し、ロータハウジングお
よびローラ材質をそれぞれ規定したものである。
【００１２】後述の実施例(1)のテストで焼付きを生じ
た各試料は、本発明の組合せのものも含め、一般にベー
ンには、その摺動面にローラ材に起因する付着物が付着
しており、ローラ材にはその摺動面およびその直下部に
激しい塑性流動が見られる。このことから、これらにお
ける焼付きや摩耗は、両材料が摩擦より凝着し、ローラ
材が凝着部直下でむしり取られて生ずるものと判断され
る。この状況は、焼付きが発生する面圧力以下の圧力で
の摩擦でも、ほぼ同様と思われる（現用のロータリ型圧
縮機でも一般に摩耗量の絶対値はローラ材が数倍大き
い）。
た各試料は、本発明の組合せのものも含め、一般にベー
ンには、その摺動面にローラ材に起因する付着物が付着
しており、ローラ材にはその摺動面およびその直下部に
激しい塑性流動が見られる。このことから、これらにお
ける焼付きや摩耗は、両材料が摩擦より凝着し、ローラ
材が凝着部直下でむしり取られて生ずるものと判断され
る。この状況は、焼付きが発生する面圧力以下の圧力で
の摩擦でも、ほぼ同様と思われる（現用のロータリ型圧
縮機でも一般に摩耗量の絶対値はローラ材が数倍大き
い）。
【００１３】この種のロータリ型圧縮機において、ベー
ンは、その高さ寸法が摩耗により多少変動しても作動上
特に支障はない。しかし、ロータの摩耗は、シリンダと
の間のリークが増加することを意味するから極力抑制さ
れるべきで、特にロータ側がむしり取られるような形態
の摩耗は抑制されるべきである。このためには、(1)ロ
ータとベーンは、凝着が生じ難い材料の組合せとするこ
と、(2)ロータ材を強化して凝着部直下でのむしれを防
止すること、および(3)ベーン材として、自身の耐摩耗
性を最低限度保持しつつ相手材への攻撃性を極力低下す
ることが重要と思われる。
ンは、その高さ寸法が摩耗により多少変動しても作動上
特に支障はない。しかし、ロータの摩耗は、シリンダと
の間のリークが増加することを意味するから極力抑制さ
れるべきで、特にロータ側がむしり取られるような形態
の摩耗は抑制されるべきである。このためには、(1)ロ
ータとベーンは、凝着が生じ難い材料の組合せとするこ
と、(2)ロータ材を強化して凝着部直下でのむしれを防
止すること、および(3)ベーン材として、自身の耐摩耗
性を最低限度保持しつつ相手材への攻撃性を極力低下す
ることが重要と思われる。
【００１４】本発明の材料の組合せにおいては、下記の
状況により特にロータ側の摩耗が抑制されるものと思わ
れる。 (1) 少なくとも一方(本願ではローラ)に所定の面積割
合以上で分散された黒鉛は、潤滑条件を一定水準以上に
保持し、また硬質でかつ対金属よりも相互の接触で凝着
の生じ難い炭化物(特に高硬度で、化学的に安定なＭＣ
型炭化物）や燐化鉄を含む共晶晶出組織がそれぞれの部
材に所定の面積％以上分布され、かつこれらが耐摩耗性
の差から金属基地面より突出して分布されていることに
より、凝着を生じ易い金属対金属の接触の機会を減少す
ることにより、凝着の発生を抑制している。 (2) ローラ材は、基地を焼入れ焼戻しにより、また高
硬度の燐化鉄を含む共晶晶出組織を所定面積%以上含有
することで、高強度化されており、上記むしれの発生が
抑制されている。 (3) ベーン材は、炭化物サイズを所定サイズ以下とさ
れることで、相手材への攻撃性を低下している。
状況により特にロータ側の摩耗が抑制されるものと思わ
れる。 (1) 少なくとも一方(本願ではローラ)に所定の面積割
合以上で分散された黒鉛は、潤滑条件を一定水準以上に
保持し、また硬質でかつ対金属よりも相互の接触で凝着
の生じ難い炭化物(特に高硬度で、化学的に安定なＭＣ
型炭化物）や燐化鉄を含む共晶晶出組織がそれぞれの部
材に所定の面積％以上分布され、かつこれらが耐摩耗性
の差から金属基地面より突出して分布されていることに
より、凝着を生じ易い金属対金属の接触の機会を減少す
ることにより、凝着の発生を抑制している。 (2) ローラ材は、基地を焼入れ焼戻しにより、また高
硬度の燐化鉄を含む共晶晶出組織を所定面積%以上含有
することで、高強度化されており、上記むしれの発生が
抑制されている。 (3) ベーン材は、炭化物サイズを所定サイズ以下とさ
れることで、相手材への攻撃性を低下している。
【００１５】次に、本発明の限定理由を先ずローラ側に
ついて述べる。本願発明は、焼戻しマルテンサイトから
なる基地に、片状、球状またはその他の形状の黒鉛と、
炭化物（Ｆｅ3Ｃ）およびリン化鉄（Ｆｅ3Ｐ）を主体と
する少なくとも３種類の分散相を共存させたローラが、
後述の特定のベーン材に対して耐摩耗性と焼付き発生面
圧を著しく向上させることを見出したことによるもので
ある。本発明に係るローラは、熱処理硬さ50HRC以上
で、黒鉛量５面積％以上、燐化鉄を含む共晶晶出組織量
２面積％以上の鋳鉄製としたものである。本発明におい
て、ローラの熱処理硬さは、前述のように高くする程凝
着直下部でのむしれが防止されて耐摩耗性の向上に効果
がある。本願のローラのように黒鉛（グラファイト）相
を比較的多量に晶出させた場合、高耐摩耗性、高耐焼付
き性を得るには基地を焼戻しマルテンサイト組織とし、
硬さを50HRC以上とすることが必要である。硬さの上限
はグラファイト相の晶出量で必然的に決定される。望ま
しい硬さ53HRC以上である。
ついて述べる。本願発明は、焼戻しマルテンサイトから
なる基地に、片状、球状またはその他の形状の黒鉛と、
炭化物（Ｆｅ3Ｃ）およびリン化鉄（Ｆｅ3Ｐ）を主体と
する少なくとも３種類の分散相を共存させたローラが、
後述の特定のベーン材に対して耐摩耗性と焼付き発生面
圧を著しく向上させることを見出したことによるもので
ある。本発明に係るローラは、熱処理硬さ50HRC以上
で、黒鉛量５面積％以上、燐化鉄を含む共晶晶出組織量
２面積％以上の鋳鉄製としたものである。本発明におい
て、ローラの熱処理硬さは、前述のように高くする程凝
着直下部でのむしれが防止されて耐摩耗性の向上に効果
がある。本願のローラのように黒鉛（グラファイト）相
を比較的多量に晶出させた場合、高耐摩耗性、高耐焼付
き性を得るには基地を焼戻しマルテンサイト組織とし、
硬さを50HRC以上とすることが必要である。硬さの上限
はグラファイト相の晶出量で必然的に決定される。望ま
しい硬さ53HRC以上である。
【００１６】本発明において、黒鉛相は自己潤滑性とオ
イル潤滑性を与えるからシリンダやベーンとの潤滑条件
を整え、凝着傾向を抑制するのに必須の相である。その
形状としては球状より片状の方が摺動性に優れ、また、
その大きさはできるだけ微細な方が好ましい（しかし、
決定的要素ではない）。黒鉛の存在量が多いと摺動性が
向上するので５面積％以上とするが、多過ぎると硬さが
低下するとともに、機械的性質が低下し運転時のロータ
の欠損等の事故の原因となる。本願においてはベーン材
との組合せにもよるが、黒鉛量は14.0面積％以下とする
ことが好ましい。より望ましくは6〜10.0％である。
イル潤滑性を与えるからシリンダやベーンとの潤滑条件
を整え、凝着傾向を抑制するのに必須の相である。その
形状としては球状より片状の方が摺動性に優れ、また、
その大きさはできるだけ微細な方が好ましい（しかし、
決定的要素ではない）。黒鉛の存在量が多いと摺動性が
向上するので５面積％以上とするが、多過ぎると硬さが
低下するとともに、機械的性質が低下し運転時のロータ
の欠損等の事故の原因となる。本願においてはベーン材
との組合せにもよるが、黒鉛量は14.0面積％以下とする
ことが好ましい。より望ましくは6〜10.0％である。
【００１７】通常ステダイトと呼ばれる組織は、Ｆｅ3
Ｐ−Ｆｅ3Ｃ−Ｆｅの３元共晶として晶出する。このス
テダイト相は硬さが比較的硬く、さらにＰの添加によっ
てＦｅ3Ｃより安定になるので本発明のローラ材に対し
て凝着やむしれの傾向を抑制して耐摩耗性と摺動性の向
上に顕著な効果がある。このステダイトは特徴的なミク
ロ組織を有するので、本発明ではこれを燐化鉄を含む共
晶晶出組織と呼称する。この組織は、黒鉛相に次いで本
願のローラに必須の相である。その量が２面積％未満で
はその効果が少ないから、２面積％以上とする。しかし
２０％を越えると材料が脆化すること、鋳造性を低下さ
せるので２０面積％以下とすることが望ましく、さらに
望ましくは２．５〜５面積％である。なお、鋳鉄として
随時添加されるＢ，Ｂｉ，Ｓｂ他の微量元素は本発明の
目的を特に逸脱しない範囲で添加し得る。
Ｐ−Ｆｅ3Ｃ−Ｆｅの３元共晶として晶出する。このス
テダイト相は硬さが比較的硬く、さらにＰの添加によっ
てＦｅ3Ｃより安定になるので本発明のローラ材に対し
て凝着やむしれの傾向を抑制して耐摩耗性と摺動性の向
上に顕著な効果がある。このステダイトは特徴的なミク
ロ組織を有するので、本発明ではこれを燐化鉄を含む共
晶晶出組織と呼称する。この組織は、黒鉛相に次いで本
願のローラに必須の相である。その量が２面積％未満で
はその効果が少ないから、２面積％以上とする。しかし
２０％を越えると材料が脆化すること、鋳造性を低下さ
せるので２０面積％以下とすることが望ましく、さらに
望ましくは２．５〜５面積％である。なお、鋳鉄として
随時添加されるＢ，Ｂｉ，Ｓｂ他の微量元素は本発明の
目的を特に逸脱しない範囲で添加し得る。
【００１８】次に本発明の限定理由をベーン側について
述べる。先ず本願の第１発明に係るベーンは、熱処理硬
さ65HRC以上、全炭化物量１２面積％以上、このうちＭ
Ｃ型炭化物量１０面積％以上、前記全炭化物の平均粒度
３μｍ以下とするものである。ベーンは作動機構的には
その先端の極く一部分が、ローラの外周面と摺動接触す
る。このため、ローラに対し相対的に高耐摩耗性とすべ
きである。
述べる。先ず本願の第１発明に係るベーンは、熱処理硬
さ65HRC以上、全炭化物量１２面積％以上、このうちＭ
Ｃ型炭化物量１０面積％以上、前記全炭化物の平均粒度
３μｍ以下とするものである。ベーンは作動機構的には
その先端の極く一部分が、ローラの外周面と摺動接触す
る。このため、ローラに対し相対的に高耐摩耗性とすべ
きである。
【００１９】ベーンの耐摩耗性のみに関してはベーン材
の硬さを上げ、硬質の炭化物の含有量を上げることで概
ね達成できる。しかし、この際不適当な炭化物の増量
は、ベーン材より硬さが低いローラ材への攻撃性を増加
させ、容易にローラ材をかじる現象（攻撃）を発生す
る。これを緩和するには、特に硬質炭化物のサイズを微
細化することが重要で、これによる自身の耐摩耗性の低
下は、ベーン材の硬さを上昇すること、および炭化物の
量を所定量以上とすることで補償することが有効であ
る。炭化物粒径は最大粒径および平均粒径ともできるだ
け微細化し平均粒径は３μｍ以下とすることが必要で、
また、その最大粒径も、例えば５μｍ以下に抑制するこ
とが望ましい。望ましい平均粒径は２μｍ以下である。
また、硬さが65HRC未満では、ベーンの炭化物の平均粒
径を制限したことによる自身の耐摩耗性低下を補償し得
ず耐摩耗性が不十分となるから、硬さは65HRC以上、望
ましくは66HRC以上とする。
の硬さを上げ、硬質の炭化物の含有量を上げることで概
ね達成できる。しかし、この際不適当な炭化物の増量
は、ベーン材より硬さが低いローラ材への攻撃性を増加
させ、容易にローラ材をかじる現象（攻撃）を発生す
る。これを緩和するには、特に硬質炭化物のサイズを微
細化することが重要で、これによる自身の耐摩耗性の低
下は、ベーン材の硬さを上昇すること、および炭化物の
量を所定量以上とすることで補償することが有効であ
る。炭化物粒径は最大粒径および平均粒径ともできるだ
け微細化し平均粒径は３μｍ以下とすることが必要で、
また、その最大粒径も、例えば５μｍ以下に抑制するこ
とが望ましい。望ましい平均粒径は２μｍ以下である。
また、硬さが65HRC未満では、ベーンの炭化物の平均粒
径を制限したことによる自身の耐摩耗性低下を補償し得
ず耐摩耗性が不十分となるから、硬さは65HRC以上、望
ましくは66HRC以上とする。
【００２０】炭化物量は未固溶炭化物量を１２面積％以
上（望ましくは２０面積％以上）とし、このうち特に高
硬度かつ安定であるＭＣ型炭化物を１０面積％（望まし
くは１２面積％以上）とする。これらが、各規定量未満
であるとローラとの凝着傾向の抑制が不十分となって耐
摩耗性と耐焼付き性が低下する。本発明のベーン材は上
記のように多量の炭化物、特に巨大な炭化物となりやす
いＶＣ型の炭化物を多量に含み、かつ、これらを前述の
ように微細化させなければならないため、素材の製法は
粉末冶金法とすることが望ましい。なお、耐焼付性を向
上するために、窒化、酸窒化、浸硫窒化等の表面処理、
また表面の硬さ向上および潤滑性を向上させるために、
ベーン表面に四三酸化鉄を主成分とする多孔質の酸化鉄
皮膜を生成させるホモ処理等を実施することが望まし
い。
上（望ましくは２０面積％以上）とし、このうち特に高
硬度かつ安定であるＭＣ型炭化物を１０面積％（望まし
くは１２面積％以上）とする。これらが、各規定量未満
であるとローラとの凝着傾向の抑制が不十分となって耐
摩耗性と耐焼付き性が低下する。本発明のベーン材は上
記のように多量の炭化物、特に巨大な炭化物となりやす
いＶＣ型の炭化物を多量に含み、かつ、これらを前述の
ように微細化させなければならないため、素材の製法は
粉末冶金法とすることが望ましい。なお、耐焼付性を向
上するために、窒化、酸窒化、浸硫窒化等の表面処理、
また表面の硬さ向上および潤滑性を向上させるために、
ベーン表面に四三酸化鉄を主成分とする多孔質の酸化鉄
皮膜を生成させるホモ処理等を実施することが望まし
い。
【００２１】次に、本願の第２発明に係るベーンの各元
素の作用および数値の限定理由について述べる。Ｃは同
時に添加するＷ，Ｍo,Ｖなどと結合して硬い炭化物を形
成し、ベーンの耐摩耗性を高め、また相手材と金属相互
の接触の機会を減じて凝着を少なくする効果があり、ま
た、一部は基地に固溶して基地の硬さを高くし、耐摩耗
性を向上させる。したがって、Ｗ，Ｍo,Ｖなどの炭化物
形成元素の添加量との兼ね合いで最適のＣ含有量が存在
する。本発明の範囲ではＣが0.95%未満では基地の硬さ
が十分に得られず、形成される炭化物量も少ない。逆に
2.8%を越えると靭性が劣化し、また熱間加工性が劣下す
るので、Ｃは0.95〜2.8%とした。望ましいＣの範囲は1.
0〜2.5%、さらに望ましい範囲は1.5〜2.5%である。
素の作用および数値の限定理由について述べる。Ｃは同
時に添加するＷ，Ｍo,Ｖなどと結合して硬い炭化物を形
成し、ベーンの耐摩耗性を高め、また相手材と金属相互
の接触の機会を減じて凝着を少なくする効果があり、ま
た、一部は基地に固溶して基地の硬さを高くし、耐摩耗
性を向上させる。したがって、Ｗ，Ｍo,Ｖなどの炭化物
形成元素の添加量との兼ね合いで最適のＣ含有量が存在
する。本発明の範囲ではＣが0.95%未満では基地の硬さ
が十分に得られず、形成される炭化物量も少ない。逆に
2.8%を越えると靭性が劣化し、また熱間加工性が劣下す
るので、Ｃは0.95〜2.8%とした。望ましいＣの範囲は1.
0〜2.5%、さらに望ましい範囲は1.5〜2.5%である。
【００２２】Ｓiは脱酸元素として鋼質を改良し、ま
た、基地に固溶して基地の硬さを高める効果もある。し
かし、2.0%を越えると靭性を低下させるのでＳiは2.0%
以下とした。望ましい添加範囲は1.5%以下である。Ｍn
も脱酸元素として鋼質を改良する効果がある。しかし、
1.5%を越えると焼入れ硬さを低下させるのでＭnは1.5%
以下とした。望ましい添加範囲は1.0%以下である。しか
し、Ｓi,Ｍnは両者共本質的には脱酸剤であり、その添
加量はＳiによる高硬度を利用する場合以外は任意添加
元素である。
た、基地に固溶して基地の硬さを高める効果もある。し
かし、2.0%を越えると靭性を低下させるのでＳiは2.0%
以下とした。望ましい添加範囲は1.5%以下である。Ｍn
も脱酸元素として鋼質を改良する効果がある。しかし、
1.5%を越えると焼入れ硬さを低下させるのでＭnは1.5%
以下とした。望ましい添加範囲は1.0%以下である。しか
し、Ｓi,Ｍnは両者共本質的には脱酸剤であり、その添
加量はＳiによる高硬度を利用する場合以外は任意添加
元素である。
【００２３】Ｃrは炭化物を形成して耐摩耗性を高め、
また凝着傾向を抑える効果があり、また基質に固溶して
焼入れ性を付与し、基地の耐食性も向上させる。代替フ
ロンのＨＦＣが吸湿性が高いこと、潤滑油が分解してカ
ルボン酸のごとき酸を形成するために、ベーンは軽い腐
食環境下において作動する。このために、ベーンにおき
る異常摩耗は、単純なアブレッシブ型摩耗のみでなく、
腐食も介在したメカニズムによって発生するものと推定
される。この場合、Ｃrの他、後述するＷ，ＭoやＣoの
基地への固溶がベーンの耐食性を高め、摩耗を減少させ
る。Ｃrが2.5%未満では、上記の効果が少なく、逆に8.0
%を越えると熱処理によって硬さが得られにくくなるな
どの理由でＣrは2.5〜8.0%とした。望ましい添加範囲は
3.0〜6.0%、さらに望ましい範囲は、3.5〜5.5%である。
また凝着傾向を抑える効果があり、また基質に固溶して
焼入れ性を付与し、基地の耐食性も向上させる。代替フ
ロンのＨＦＣが吸湿性が高いこと、潤滑油が分解してカ
ルボン酸のごとき酸を形成するために、ベーンは軽い腐
食環境下において作動する。このために、ベーンにおき
る異常摩耗は、単純なアブレッシブ型摩耗のみでなく、
腐食も介在したメカニズムによって発生するものと推定
される。この場合、Ｃrの他、後述するＷ，ＭoやＣoの
基地への固溶がベーンの耐食性を高め、摩耗を減少させ
る。Ｃrが2.5%未満では、上記の効果が少なく、逆に8.0
%を越えると熱処理によって硬さが得られにくくなるな
どの理由でＣrは2.5〜8.0%とした。望ましい添加範囲は
3.0〜6.0%、さらに望ましい範囲は、3.5〜5.5%である。
【００２４】ＷおよびＭoは、Ｃと結合して、Ｍ2Ｃまた
はＭ6Ｃ型の炭化物を形成し、凝着傾向を抑えて耐摩耗
性、耐焼付き性を高める。また、基地に固溶した後、焼
戻しで析出し、基地の硬さを高める効果もある。Ｍoは
カルボン酸による腐食を抑える効果もある。ＭoはＷに
対し２倍の効果がある。Ｗ 20%以下(望ましくは15%以
下)、Ｍｏ 12%以下(望ましくは10%以下)の１種または２
種を添加するが、これらがＷ＋2Ｍo量で12%未満では上
記の効果が少なく、逆にこの値が28%を越えると靭性が
低下するのでＷ＋2Ｍoで12〜28%とした。望ましいＷ＋2
Ｍoは14〜26%である。
はＭ6Ｃ型の炭化物を形成し、凝着傾向を抑えて耐摩耗
性、耐焼付き性を高める。また、基地に固溶した後、焼
戻しで析出し、基地の硬さを高める効果もある。Ｍoは
カルボン酸による腐食を抑える効果もある。ＭoはＷに
対し２倍の効果がある。Ｗ 20%以下(望ましくは15%以
下)、Ｍｏ 12%以下(望ましくは10%以下)の１種または２
種を添加するが、これらがＷ＋2Ｍo量で12%未満では上
記の効果が少なく、逆にこの値が28%を越えると靭性が
低下するのでＷ＋2Ｍoで12〜28%とした。望ましいＷ＋2
Ｍoは14〜26%である。
【００２５】Ｖは本発明において重要な作用を示す元素
である。すなわち、Ｖは、Ｃと結合して化学的にも安定
で高硬度であるＭＣ型の炭化物を形成する。この炭化物
をベーン表面に微細かつ均質に分散させると、他のタイ
プの炭化物に比し、さらに効果的に耐摩耗性、耐焼付き
性を向上させることができる。圧縮機の構造や必要とす
る寿命にもよるが、Ｖを合計3.0%以上添加することでＨ
ＦＣ系の代替フロン用ベーンとして必要な特性を付与可
能となるが、特に6.0%以上添加するとその効果は顕著と
なる。3.0%未満では上記の効果が十分でなく、逆に10%
を越えると、アトマイズが難しいこと、熱間加工が難し
いことの理由でＶは3.0〜10%とした。Ｖの望ましい添加
範囲は4.0〜8.0%である。
である。すなわち、Ｖは、Ｃと結合して化学的にも安定
で高硬度であるＭＣ型の炭化物を形成する。この炭化物
をベーン表面に微細かつ均質に分散させると、他のタイ
プの炭化物に比し、さらに効果的に耐摩耗性、耐焼付き
性を向上させることができる。圧縮機の構造や必要とす
る寿命にもよるが、Ｖを合計3.0%以上添加することでＨ
ＦＣ系の代替フロン用ベーンとして必要な特性を付与可
能となるが、特に6.0%以上添加するとその効果は顕著と
なる。3.0%未満では上記の効果が十分でなく、逆に10%
を越えると、アトマイズが難しいこと、熱間加工が難し
いことの理由でＶは3.0〜10%とした。Ｖの望ましい添加
範囲は4.0〜8.0%である。
【００２６】Ｃoも本発明において重要な作用を示す元
素である。Ｃｏは基地に固溶して基地の硬さを高める効
果がある他、本発明で重要なカルボン酸による腐食を抑
える効果が高い。すなわち、前記のごとく、ＨＦＣ系等
の代替フロンを冷媒に用いると腐食摩耗的作用も併発し
てベーンの異常摩耗が起きるが、Ｃoを基地に固溶させ
ることにより摩耗を軽減でき、Ｃo 4%以上、特に7%以上
の添加でさらに顕著となる。逆にＣｏが12%を越えると
靭性を低下させるのでＣoは12%以上とした。Ｃoの望ま
しい添加範囲は5.0〜10%である。なお、本願の第２発明
のベーンの硬さを65HRC以上とした理由は第１発明と同
様である。
素である。Ｃｏは基地に固溶して基地の硬さを高める効
果がある他、本発明で重要なカルボン酸による腐食を抑
える効果が高い。すなわち、前記のごとく、ＨＦＣ系等
の代替フロンを冷媒に用いると腐食摩耗的作用も併発し
てベーンの異常摩耗が起きるが、Ｃoを基地に固溶させ
ることにより摩耗を軽減でき、Ｃo 4%以上、特に7%以上
の添加でさらに顕著となる。逆にＣｏが12%を越えると
靭性を低下させるのでＣoは12%以上とした。Ｃoの望ま
しい添加範囲は5.0〜10%である。なお、本願の第２発明
のベーンの硬さを65HRC以上とした理由は第１発明と同
様である。
【００２７】
（実施例１）表１にテストに供したローラ材のそれぞれ
について、化学成分、熱処理後の硬さ、ならびに黒鉛、
燐化鉄を含む共晶晶出組織（表中ではステダイトと表
記）および炭化物の各面積率を示す。表中Ｎｏ．１０は
フェライト基地に共晶黒鉛を分散させた鋳鉄、Ｎｏ．２
１は現在ローラ材として最も広く使用されている低合金
鋳鉄、Ｎｏ．２２〜２４は連続鋳造された鋳鉄であり、
Ｎｏ．２４はローラ材として使用されている鋳鉄であ
る。Ｎｏ．３０，３１はベイナイト基地に球状黒鉛を分
散させた鋳鉄、Ｎｏ．４０，４１は燐化鉄を含む共晶晶
出組織と片状または球状の黒鉛を焼戻しマルテンサイト
基地に分散させた鋳鉄であり、本発明のローラ材に該当
するものである。
について、化学成分、熱処理後の硬さ、ならびに黒鉛、
燐化鉄を含む共晶晶出組織（表中ではステダイトと表
記）および炭化物の各面積率を示す。表中Ｎｏ．１０は
フェライト基地に共晶黒鉛を分散させた鋳鉄、Ｎｏ．２
１は現在ローラ材として最も広く使用されている低合金
鋳鉄、Ｎｏ．２２〜２４は連続鋳造された鋳鉄であり、
Ｎｏ．２４はローラ材として使用されている鋳鉄であ
る。Ｎｏ．３０，３１はベイナイト基地に球状黒鉛を分
散させた鋳鉄、Ｎｏ．４０，４１は燐化鉄を含む共晶晶
出組織と片状または球状の黒鉛を焼戻しマルテンサイト
基地に分散させた鋳鉄であり、本発明のローラ材に該当
するものである。
【００２８】Ｎｏ．５０，５１はローラ材として使用さ
れている耐摩耗鋳鉄で、Ｎｏ．５０は黒鉛と炭化物の共
存型、Ｎｏ．５１はＭ7Ｃ3型の共晶炭化物を多量に分散
させた合金白鋳鉄である。Ｎｏ．６０はＮｉを多量に含
有するオーステナイト基地に球状黒鉛と炭化物を分散さ
せた鋳鉄である。表１中で硬さがHRC50を越えるものは
いづれも焼戻しマルテンサイト基地を有するものであ
る。図３にＮｏ．４０のミクロ組織（倍率２００）の１
例を示す。図中黒色の丸い斑点が黒鉛、白色と灰白色で
なる斑点模様または白色の塊状の部分がいわゆるステダ
イトと呼ばれる燐化鉄を含む共晶晶出組織であり、基地
は焼戻しマルテンサイトである。ただし、本図は特に黒
鉛や燐化鉄を含む共晶晶出組織が集合した部分を視野と
するものであるため、表１の面積率とは一致しない。
れている耐摩耗鋳鉄で、Ｎｏ．５０は黒鉛と炭化物の共
存型、Ｎｏ．５１はＭ7Ｃ3型の共晶炭化物を多量に分散
させた合金白鋳鉄である。Ｎｏ．６０はＮｉを多量に含
有するオーステナイト基地に球状黒鉛と炭化物を分散さ
せた鋳鉄である。表１中で硬さがHRC50を越えるものは
いづれも焼戻しマルテンサイト基地を有するものであ
る。図３にＮｏ．４０のミクロ組織（倍率２００）の１
例を示す。図中黒色の丸い斑点が黒鉛、白色と灰白色で
なる斑点模様または白色の塊状の部分がいわゆるステダ
イトと呼ばれる燐化鉄を含む共晶晶出組織であり、基地
は焼戻しマルテンサイトである。ただし、本図は特に黒
鉛や燐化鉄を含む共晶晶出組織が集合した部分を視野と
するものであるため、表１の面積率とは一致しない。
【００２９】
【表１】
【００３０】表２に評価テストを実施したベーン材のそ
れぞれについて、化学成分、焼入れ焼戻し熱処理後の硬
さ、素材の製造法、焼入れ焼戻し熱処理後の未固溶炭化
物の種類別とその面積率（％）、画像処理装置で計測で
きる製品状態での１．０μ以上の未固溶炭化物の平均粒
径を示す。ここで、ＳＵＪ２，ＳＵＳ４４０Ｃ，ＳＫＨ
５１は現在冷蔵庫、エアコン等のベーン材として広く用
いられている材料である。製造法は通常の溶解後インゴ
ットに造塊し、鍛造、圧延する方法（Ｍｅｌｔ法）と、
ガスアトマイズ粉末を熱間静水圧法（ＨＩＰ）で圧密体
とする粉末法（ＰＭ）の２種類とした。後者は前者に比
較して、超急冷凝固法による合金粉末を出発原料として
使用したため、存在する未固溶炭化物がきわめて均一微
細である。
れぞれについて、化学成分、焼入れ焼戻し熱処理後の硬
さ、素材の製造法、焼入れ焼戻し熱処理後の未固溶炭化
物の種類別とその面積率（％）、画像処理装置で計測で
きる製品状態での１．０μ以上の未固溶炭化物の平均粒
径を示す。ここで、ＳＵＪ２，ＳＵＳ４４０Ｃ，ＳＫＨ
５１は現在冷蔵庫、エアコン等のベーン材として広く用
いられている材料である。製造法は通常の溶解後インゴ
ットに造塊し、鍛造、圧延する方法（Ｍｅｌｔ法）と、
ガスアトマイズ粉末を熱間静水圧法（ＨＩＰ）で圧密体
とする粉末法（ＰＭ）の２種類とした。後者は前者に比
較して、超急冷凝固法による合金粉末を出発原料として
使用したため、存在する未固溶炭化物がきわめて均一微
細である。
【００３１】図４は、表２のＡ材について、（ａ）：全
炭化物（白色斑点部）、（ｂ）：ＭＣ型炭化物、
（ｃ）：Ｍ6Ｃ型炭化物のそれぞれ分布組織を示す写真
（いずれも倍率２００倍）であり、炭化物はいずれも微
細に分布している。表２のベーン材に表１のローラ材よ
り製造したリング状テストピースを図１に示す接触位置
で、ポリオールエステル系の潤滑油中に侵漬し自転させ
ることにより、摺動速度2.73m/sec、初期接触面圧0.981
MPa(10kgf/cm2)で１分間回転摺動する毎に0.981MPa(10k
gf/cm2)ずつ増圧してゆき、焼き付きが発生したときの
面圧および所定接触圧力下での摩擦係数を測定した。
炭化物（白色斑点部）、（ｂ）：ＭＣ型炭化物、
（ｃ）：Ｍ6Ｃ型炭化物のそれぞれ分布組織を示す写真
（いずれも倍率２００倍）であり、炭化物はいずれも微
細に分布している。表２のベーン材に表１のローラ材よ
り製造したリング状テストピースを図１に示す接触位置
で、ポリオールエステル系の潤滑油中に侵漬し自転させ
ることにより、摺動速度2.73m/sec、初期接触面圧0.981
MPa(10kgf/cm2)で１分間回転摺動する毎に0.981MPa(10k
gf/cm2)ずつ増圧してゆき、焼き付きが発生したときの
面圧および所定接触圧力下での摩擦係数を測定した。
【００３２】
【表２】
【００３３】前記テストのうち、ベーン材として表２の
Ａ鋼を、ローラ材として表1の各材質を用いた場合の焼
付き発生時の面圧を（焼付き面圧）およびローラの摩耗
量の測定結果を表３に示す。硬さが低いＮｏ．１０，Ｎ
ｏ．６０のローラ材は焼付き面圧が低く、摩耗量も大き
い。データの紹介は略すが、ベーン材の変更によるより
もローラ材の変更による方が焼付き面圧や摩耗量の変動
が大きく、組合せの選定が非常に重要なことが判明し
た。ローラ材の中では燐化鉄を含む共晶晶出組織を2面
積%以上としたＮｏ．４０，４１材の焼付き面圧が非常
に高いことが明らかである。ベイナイト基地であり、か
つ高硬度であるＮｏ．３１材の焼付き面圧も高いが、こ
の材料は残留オーステナイトが多量に存在するため、ロ
ーラ材として忌避される寸法の経時変化で難点がある。
また、この種の圧縮機で重要なローラの摩耗量はＮｏ．
４０，４１および５１が小さい。しかしＮｏ．５１は焼
付き面圧が低い。本表から、本発明における材料の組合
せが適当であることが伺い得る。
Ａ鋼を、ローラ材として表1の各材質を用いた場合の焼
付き発生時の面圧を（焼付き面圧）およびローラの摩耗
量の測定結果を表３に示す。硬さが低いＮｏ．１０，Ｎ
ｏ．６０のローラ材は焼付き面圧が低く、摩耗量も大き
い。データの紹介は略すが、ベーン材の変更によるより
もローラ材の変更による方が焼付き面圧や摩耗量の変動
が大きく、組合せの選定が非常に重要なことが判明し
た。ローラ材の中では燐化鉄を含む共晶晶出組織を2面
積%以上としたＮｏ．４０，４１材の焼付き面圧が非常
に高いことが明らかである。ベイナイト基地であり、か
つ高硬度であるＮｏ．３１材の焼付き面圧も高いが、こ
の材料は残留オーステナイトが多量に存在するため、ロ
ーラ材として忌避される寸法の経時変化で難点がある。
また、この種の圧縮機で重要なローラの摩耗量はＮｏ．
４０，４１および５１が小さい。しかしＮｏ．５１は焼
付き面圧が低い。本表から、本発明における材料の組合
せが適当であることが伺い得る。
【００３４】
【表３】
【００３５】表４にローラ材として表１の現用材Ｎｏ．
２４および本発明にかかるＮｏ．４０材の二種を用い、
ベーン材を種々変更したときの焼付き面圧の測定結果を
示す。ベーン用の現用材を含む比較材とＮｏ．２４型ロ
ーラの組合せでは、焼付き面圧が最高12.7MPa(130kgf/c
m2)であるのに対し、発明にかかるＡ〜ＤおよびＧ，Ｈ
と、Ｎｏ．４０製ローラとの組合せでは、19.6MPa(200k
gf/cm2)以上の焼付き面圧を有することが判る。Ｍｅｌ
ｔ材とＰＭ材の比較では炭化物粒径が微細なＰＭ材の方
が、摩擦係数が低い。
２４および本発明にかかるＮｏ．４０材の二種を用い、
ベーン材を種々変更したときの焼付き面圧の測定結果を
示す。ベーン用の現用材を含む比較材とＮｏ．２４型ロ
ーラの組合せでは、焼付き面圧が最高12.7MPa(130kgf/c
m2)であるのに対し、発明にかかるＡ〜ＤおよびＧ，Ｈ
と、Ｎｏ．４０製ローラとの組合せでは、19.6MPa(200k
gf/cm2)以上の焼付き面圧を有することが判る。Ｍｅｌ
ｔ材とＰＭ材の比較では炭化物粒径が微細なＰＭ材の方
が、摩擦係数が低い。
【００３６】
【表４】
【００３７】表５に、ベーンとローラのそれぞれ代表的
材質の組合せでの摩擦係数と焼付き面圧の測定結果を示
す。カーボンは炭素材にアルミニウムを約４２％含浸さ
せた材料であり、非金属系の摺動材としてベーンに用い
られている材料である。鉄基合金と比較して、カーボン
ベーンの焼付き面圧は相当に高いが、カーボンベーンは
機械的性質がきわめて低く、加工、運搬、動作中の欠損
が問題となる。特に差圧が大きいエアコンでは絶対強度
としても不安が残る。本願発明の燐化鉄を含む共晶晶出
組織を含むローラ Ｎｏ．４０の比較材２４に対する改
善比は、相手材がＳＫＨ５１（Ｍ）ベーンの時は1.34倍
である(11.8/8.8)が、相手材が本発明に係るＡ製ベーン
の時は1.78倍(28.0/15.7)であり、Ｎｏ．４０とＡ材と
の相性の良さがわかる。
材質の組合せでの摩擦係数と焼付き面圧の測定結果を示
す。カーボンは炭素材にアルミニウムを約４２％含浸さ
せた材料であり、非金属系の摺動材としてベーンに用い
られている材料である。鉄基合金と比較して、カーボン
ベーンの焼付き面圧は相当に高いが、カーボンベーンは
機械的性質がきわめて低く、加工、運搬、動作中の欠損
が問題となる。特に差圧が大きいエアコンでは絶対強度
としても不安が残る。本願発明の燐化鉄を含む共晶晶出
組織を含むローラ Ｎｏ．４０の比較材２４に対する改
善比は、相手材がＳＫＨ５１（Ｍ）ベーンの時は1.34倍
である(11.8/8.8)が、相手材が本発明に係るＡ製ベーン
の時は1.78倍(28.0/15.7)であり、Ｎｏ．４０とＡ材と
の相性の良さがわかる。
【００３８】
【表５】
【００３９】（実施例２）表６に、Ｎｏ．４０のローラ
に対し、ベーン材Ａに無処理および各種表面処理を施し
た場合の焼付き面圧の改善状況を測定した結果を示す。
いづれの表面処理も有効でがあるが、表層部に多孔質層
を生成するスルスルフ処理と酸窒化処理を施したものが
特にその効果が大きく、カーボンに匹敵する耐焼付き性
を獲得し得ることが判る。
に対し、ベーン材Ａに無処理および各種表面処理を施し
た場合の焼付き面圧の改善状況を測定した結果を示す。
いづれの表面処理も有効でがあるが、表層部に多孔質層
を生成するスルスルフ処理と酸窒化処理を施したものが
特にその効果が大きく、カーボンに匹敵する耐焼付き性
を獲得し得ることが判る。
【００４０】
【表６】
【００４１】（実施例３）実際のロータリ圧縮機に、従
来のＮｏ．２１製、Ｎｏ．２４製、本発明に係るＮｏ．
４０製のローラと、ＳＫＨ５１（Ｍ）製、本発明に係る
Ａ材製、カーボン製のベーンをそれぞれ組み込み、耐久
性の比較を行なった。使用材料、熱処理等の条件は実施
例１と同一である。摺動速度は1.5m/sec、荷重98N(10kg
f)、潤滑油はポリオールエステル油、冷媒はＲ134aを使
用した。試験時間は2000Ｈｒで、評価はローラおよびベ
ーンそれぞれの摩耗量とした。その結果を表７に示す。
来のＮｏ．２１製、Ｎｏ．２４製、本発明に係るＮｏ．
４０製のローラと、ＳＫＨ５１（Ｍ）製、本発明に係る
Ａ材製、カーボン製のベーンをそれぞれ組み込み、耐久
性の比較を行なった。使用材料、熱処理等の条件は実施
例１と同一である。摺動速度は1.5m/sec、荷重98N(10kg
f)、潤滑油はポリオールエステル油、冷媒はＲ134aを使
用した。試験時間は2000Ｈｒで、評価はローラおよびベ
ーンそれぞれの摩耗量とした。その結果を表７に示す。
【００４２】コンプレッサの寿命は約１０年間保証する
ことが通常要求され、このためにはこの短時間テストで
ローラ材の摩耗が１００μｍ以下、ベーン材の摩耗が２
０μｍ以下であることが一応の目安とされる。表７にお
いて、ローラ材をＮｏ．４０、ベーン材をＡとしたと
き、表面処理しない場合ローラの摩耗が１４０μｍであ
る点でやや不満であるが、上記一応の目安の域に極く近
く、また表面処理をしたものはいずれも十分クリアーし
ており、所期の目的が達成されることが判明した。ま
た、ベーン材の摩耗はいずれも上記の目安を十分に達成
している。
ことが通常要求され、このためにはこの短時間テストで
ローラ材の摩耗が１００μｍ以下、ベーン材の摩耗が２
０μｍ以下であることが一応の目安とされる。表７にお
いて、ローラ材をＮｏ．４０、ベーン材をＡとしたと
き、表面処理しない場合ローラの摩耗が１４０μｍであ
る点でやや不満であるが、上記一応の目安の域に極く近
く、また表面処理をしたものはいずれも十分クリアーし
ており、所期の目的が達成されることが判明した。ま
た、ベーン材の摩耗はいずれも上記の目安を十分に達成
している。
【００４３】本表から、ＳＫＨ５１(Ｍ）製ベーンに対
してローラ材を従来のＮｏ．２１や２４から、本発明に
かかるローラ材Ｎｏ．４０に変更すると、ローラ材の摩
耗量を400〜410μmから300μmへと約７５〜７３％に低
減し得ることが判る。これに対しベーン材として本発明
に係るＡ材（表面処理なし）の場合はローラ摩耗量は27
0〜260μmから140μmへと約５２〜５６％に、Ａ材に表
面処理を施したものでは250μm〜170μmから80〜75μm
へと約３０〜４４％に、それぞれ低減されていること、
したがってローラ材Ｎｏ．４０とベーン材Ａとは相性の
よい組合せであることが判る。また、ベーンの摩耗量に
ついて調べてみると、ＳＫＨ５１(Ｍ）製ベーンに対し
てローラ材をＮｏ．２１やＮｏ．２４からＮｏ．４０に
変更すると、ベーンの摩耗量は５５〜４５μｍから２５
μｍへと約５６〜４５％に低減させることができるが、
ベーン材としてＡ（表面処理なし）とした場合は、ベー
ンの摩耗量は３８〜３４μｍから１３μｍと約３４〜３
８％に低下しており、やはり相性のよい組合せであるこ
とがわかる。また、表面処理を施すと３０〜１９μｍの
摩耗が５〜４μｍへと約２１〜１３％に低下している。
してローラ材を従来のＮｏ．２１や２４から、本発明に
かかるローラ材Ｎｏ．４０に変更すると、ローラ材の摩
耗量を400〜410μmから300μmへと約７５〜７３％に低
減し得ることが判る。これに対しベーン材として本発明
に係るＡ材（表面処理なし）の場合はローラ摩耗量は27
0〜260μmから140μmへと約５２〜５６％に、Ａ材に表
面処理を施したものでは250μm〜170μmから80〜75μm
へと約３０〜４４％に、それぞれ低減されていること、
したがってローラ材Ｎｏ．４０とベーン材Ａとは相性の
よい組合せであることが判る。また、ベーンの摩耗量に
ついて調べてみると、ＳＫＨ５１(Ｍ）製ベーンに対し
てローラ材をＮｏ．２１やＮｏ．２４からＮｏ．４０に
変更すると、ベーンの摩耗量は５５〜４５μｍから２５
μｍへと約５６〜４５％に低減させることができるが、
ベーン材としてＡ（表面処理なし）とした場合は、ベー
ンの摩耗量は３８〜３４μｍから１３μｍと約３４〜３
８％に低下しており、やはり相性のよい組合せであるこ
とがわかる。また、表面処理を施すと３０〜１９μｍの
摩耗が５〜４μｍへと約２１〜１３％に低下している。
【００４４】
【表７】
【００４５】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明のロータリ
型圧縮機は、焼戻しマルテンサイト基地に、所定量の片
状ないし球状の黒鉛と所定量の燐化鉄を含む共晶晶出組
織を分散し、所定硬さとした鋳鉄でなるローラと、所定
量、所定サイズの炭化物を分散した所定硬さのベーンま
たは所定組成、所定硬さのベーンとを組合せたもので、
この組合せにより取扱いガスが潤滑条件の苛酷なＨＦＣ
系フロンの場合も、焼付き性に優れ相互の摩耗を抑制し
て長期間の運転を可能とするものである。
型圧縮機は、焼戻しマルテンサイト基地に、所定量の片
状ないし球状の黒鉛と所定量の燐化鉄を含む共晶晶出組
織を分散し、所定硬さとした鋳鉄でなるローラと、所定
量、所定サイズの炭化物を分散した所定硬さのベーンま
たは所定組成、所定硬さのベーンとを組合せたもので、
この組合せにより取扱いガスが潤滑条件の苛酷なＨＦＣ
系フロンの場合も、焼付き性に優れ相互の摩耗を抑制し
て長期間の運転を可能とするものである。
【図１】ベーン材とローラ材の焼付き面圧および摩擦係
数を測定した装置の概要を説明する図である。
数を測定した装置の概要を説明する図である。
【図２】ロータリ型圧縮機の構造を示す断面図である。
【図３】本発明にかかるローラ材の金属ミクロ組織の例
を示す写真である。
を示す写真である。
【図４】本発明にかかるベーン材の炭化物の分布の例を
示すの金属ミクロ組織写真である。
示すの金属ミクロ組織写真である。
１ ベーン、２ ローラ、３ シリンダ、４ スプリン
グ、５ 吸入口、６吐出口
グ、５ 吸入口、６吐出口
フロントページの続き (72)発明者 山根 不二夫 島根県安来市安来町2107番地の２ 日立 金属株式会社安来工場内 (72)発明者 吉田 敏樹 栃木県真岡市鬼怒ケ丘11番地 日立金属 株式会社素材研究所 (72)発明者 飯塚 董 栃木県都賀郡大平町大字富田800番地 株式会社日立製作所リビング機器事業部 内 (72)発明者 石山 明彦 栃木県都賀郡大平町大字富田800番地 株式会社日立製作所リビング機器事業部 内 (56)参考文献 特開 平５−171376（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−138050（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F04C 18/356 F04C 29/00
Claims (3)
- 【請求項１】 シリンダ、ローラおよびベーンを主要構
成要素とするロータリ型圧縮機において、焼入れ焼戻し
熱処理硬さが50HRC以上で黒鉛量が５面積％以上、燐化
鉄を含む共晶晶出組織の量が２面積％以上の鋳鉄でなる
前記ローラと、焼入れ焼戻し熱処理硬さが65HRC以上で
未固溶炭化物量が１２面積％以上、このうちＭＣ型炭化
物が１０面積％以上、前記未固溶炭化物の平均粒度が３
μｍ以下である前記ベーンとを組み合わせたことを特徴
とするロータリ型圧縮機。 - 【請求項２】 シリンダ、ローラおよびベーンを主要構
成要素とするロータリ型圧縮機において、焼入れ焼戻し
熱処理硬さが50HRC以上で黒鉛量が５面積％以上、燐化
鉄を含む共晶晶出組織の量が２面積％以上の鋳鉄でなる
前記ローラと、重量比でＣ 0.95〜2.8%、Ｓｉ 2.0%以
下、Ｍｎ 1.5%以下、Ｃｒ 2.5〜8.0%と、Ｗ 20%以下、
Ｍｏ 12%以下の1種または2種をＷ＋２Ｍｏで 12〜28%、
Ｖ 3.0〜10%、Ｃｏ 12%以下を含み、残部Ｆｅおよび不
可避不純物からなる合金で、焼入れ焼戻し熱処理硬さを
65HRC以上とされた前記ベーンとを組み合わせたことを
特徴とするロータリ型圧縮機。 - 【請求項３】 ベーンは表面処理を施したものである請
求項１または２のロータリ型圧縮機。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11772094A JP3315248B2 (ja) | 1994-01-28 | 1994-05-06 | ロータリ型圧縮機 |
| KR1019950001976A KR100317427B1 (ko) | 1994-01-28 | 1995-01-27 | 회전압축기 |
| CN95101500A CN1095943C (zh) | 1994-01-28 | 1995-01-28 | 旋转压缩机 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP847694 | 1994-01-28 | ||
| JP6-8476 | 1994-01-28 | ||
| JP11772094A JP3315248B2 (ja) | 1994-01-28 | 1994-05-06 | ロータリ型圧縮機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07253092A JPH07253092A (ja) | 1995-10-03 |
| JP3315248B2 true JP3315248B2 (ja) | 2002-08-19 |
Family
ID=26342990
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11772094A Expired - Fee Related JP3315248B2 (ja) | 1994-01-28 | 1994-05-06 | ロータリ型圧縮機 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3315248B2 (ja) |
| KR (1) | KR100317427B1 (ja) |
| CN (1) | CN1095943C (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101404754B1 (ko) * | 2011-11-14 | 2014-06-13 | 엘지전자 주식회사 | 합금주철 및 그를 이용한 로터리 압축기의 롤링피스톤의 제조방법 |
| CN105968126B (zh) * | 2016-03-31 | 2018-12-11 | 华南理工大学 | 一类含联吡啶/菲啰啉鎓盐的水/醇溶性共轭小分子及其制备方法与应用 |
| CN109236650B (zh) * | 2018-09-25 | 2021-03-26 | 宁波甬微集团有限公司 | 一种转子式制冷压缩机泵体 |
| CN113685355B (zh) * | 2021-08-24 | 2023-06-06 | 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 | 压缩结构、压缩机和空调器 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5952215B2 (ja) * | 1978-08-28 | 1984-12-18 | 株式会社フジクラ | 金属線条体のメツキ兼焼鈍装置 |
| JPS5933516B2 (ja) * | 1978-09-29 | 1984-08-16 | 日東精工株式会社 | 締付け装置 |
| JPS601943A (ja) * | 1983-06-17 | 1985-01-08 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> | 複数の位相偏移変調波を同時に一括して得る変調器 |
| JPH0279809A (ja) * | 1988-08-18 | 1990-03-20 | Gec Marconi Ltd | レンズシステム |
| JP3712013B2 (ja) * | 1995-06-16 | 2005-11-02 | ブリヂストンスポーツ株式会社 | ゴルフボール成形方法及びゴルフボール成形用金型 |
| CN100417262C (zh) * | 2004-06-25 | 2008-09-03 | 株式会社卡西欧日立移动通信 | 无线通信终端和通信方法 |
-
1994
- 1994-05-06 JP JP11772094A patent/JP3315248B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1995
- 1995-01-27 KR KR1019950001976A patent/KR100317427B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1995-01-28 CN CN95101500A patent/CN1095943C/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1120126A (zh) | 1996-04-10 |
| CN1095943C (zh) | 2002-12-11 |
| JPH07253092A (ja) | 1995-10-03 |
| KR100317427B1 (ko) | 2002-02-28 |
| KR950033102A (ko) | 1995-12-22 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |