JP4010473B2

JP4010473B2 - ロータリーコンプレッサー用ベーン

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Publication number: JP4010473B2
Application number: JP23793899A
Authority: JP
Inventors: 慎一水口; 秀明洪
Original assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Current assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Priority date: 1998-08-28
Filing date: 1999-08-25
Publication date: 2007-11-21
Anticipated expiration: 2019-08-25
Also published as: JP2000136784A

Description

【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、Ｃｒ、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Ｃｒ₂Ｎ被膜が用いられる。このとき、（００２）配向したＣｒ₂Ｎ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（００２）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Ｃｒ₂Ｎ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（ＡＳＴＭ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４０〜１００％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＋Ｉ₁₁₂＋Ｉ₃₀₀＋Ｉ₁₁₃＋Ｉ₃₀₂＋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２５８４２１７号に開示された流動層炉法において、反応温度を８００〜１０００℃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（００２）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（００２）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Ｃｒ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、Ｒｚ０．７μｍ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５８０℃、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３５−０８０３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（００２）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、ＣｒＮ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、Ｃｒ₂Ｎ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、Ｃｒ₂Ｎ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、Ｒｚ０．６μｍ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、Ｒｚ０．７μｍ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、Ｒｚ０．７μｍ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９５：５ｗｔ％、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Ｃｒ₂Ｎ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

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。
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。
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。