JPH10169582A - ベーンおよびそれを使用した冷媒圧縮機 - Google Patents
ベーンおよびそれを使用した冷媒圧縮機Info
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- JPH10169582A JPH10169582A JP27712197A JP27712197A JPH10169582A JP H10169582 A JPH10169582 A JP H10169582A JP 27712197 A JP27712197 A JP 27712197A JP 27712197 A JP27712197 A JP 27712197A JP H10169582 A JPH10169582 A JP H10169582A
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- refrigerant
- stainless steel
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
- F01C21/00—Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
- F01C21/08—Rotary pistons
- F01C21/0809—Construction of vanes or vane holders
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2201/00—Metals
- F05C2201/04—Heavy metals
- F05C2201/0433—Iron group; Ferrous alloys, e.g. steel
- F05C2201/0436—Iron
- F05C2201/0439—Cast iron
- F05C2201/0442—Spheroidal graphite cast iron, e.g. nodular iron, ductile iron
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- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 冷凍機油としてエステル系冷凍機油を用い、
ＨＦＣ系冷媒を使用した場合でも、ベーンの表面の摺動
部における摩擦係数が低く、耐摩耗性が高いベーンおよ
びそのベーンを備えた冷媒圧縮機を提供すること。 【解決手段】 焼結して得られるステンレス系鋼製ベー
ンの表面をプラズマ浸硫窒化処理して、その表面に含窒
素化合物層を形成するとともに含硫黄表層部を形成した
ベーンおよびそのベーンを備えた冷媒圧縮機により課題
を解決できる。
ＨＦＣ系冷媒を使用した場合でも、ベーンの表面の摺動
部における摩擦係数が低く、耐摩耗性が高いベーンおよ
びそのベーンを備えた冷媒圧縮機を提供すること。 【解決手段】 焼結して得られるステンレス系鋼製ベー
ンの表面をプラズマ浸硫窒化処理して、その表面に含窒
素化合物層を形成するとともに含硫黄表層部を形成した
ベーンおよびそのベーンを備えた冷媒圧縮機により課題
を解決できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ベーンおよびそれ
を使用した冷媒圧縮機に関するものであり、さらに詳し
くは摺動面の耐摩耗性を向上したーン、およびオゾン層
を破壊する危険がないＨＦＣ系冷媒などを使用する冷凍
装置に使用される前記ベーンを使用した冷媒圧縮機に関
するものである。
を使用した冷媒圧縮機に関するものであり、さらに詳し
くは摺動面の耐摩耗性を向上したーン、およびオゾン層
を破壊する危険がないＨＦＣ系冷媒などを使用する冷凍
装置に使用される前記ベーンを使用した冷媒圧縮機に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】冷凍機の冷媒としては従来ジクロロジフ
ルオロメタン（Ｒ−１２）や共沸混合冷媒のＲ−２２と
モノクロロペンタフルオロエタン（Ｒ−１１５ａ）とか
らなるＲ−５０２が用いられており、これらの冷媒は、
通常の冷凍装置に好適であり、冷媒と相溶性のある鉱物
油やアルキルベンゼン系油等の冷凍機油を使用した冷凍
サイクルは、信頼性、耐久性など高い品質レベルに至っ
ている。
ルオロメタン（Ｒ−１２）や共沸混合冷媒のＲ−２２と
モノクロロペンタフルオロエタン（Ｒ−１１５ａ）とか
らなるＲ−５０２が用いられており、これらの冷媒は、
通常の冷凍装置に好適であり、冷媒と相溶性のある鉱物
油やアルキルベンゼン系油等の冷凍機油を使用した冷凍
サイクルは、信頼性、耐久性など高い品質レベルに至っ
ている。
【０００３】しかしながら、上記の冷媒は、オゾン破壊
が高く、大気中に放出されて地球上空のオゾン層に到達
すると、このオゾン層を破壊する。このオゾン層の破壊
は冷媒中の塩素基（Ｃｌ）により引き起こされる。そこ
で、塩素基の含有量の少ない冷媒、例えはクロロジフル
オロメタン（ＨＣＦＣ−２２、Ｒ−２２）、塩素基を含
まない冷媒、例えはジフルオロメタン（ＨＦＣ−３２、
Ｒ−３２）、ペンタフルオロエタン（ＨＦＣ−１２５、
Ｒ−１２５）や１，１，１，２−テトラフルオロエタン
（ＨＦＣ−１３４ａ、Ｒ−１３４ａ）がこれらの代替冷
媒（以下、ＨＦＣ系冷媒と称す）として考えられてい
る。ＨＦＣ系冷媒に対して使用される冷凍機油として
は、ＨＦＣ系冷媒と相溶性のない鉱物油やアルキルベン
ゼン系油などや、ＨＦＣ系冷媒と相溶性のあるエステル
系冷凍機油、エーテル系冷凍機油、それらの混合油など
がある。
が高く、大気中に放出されて地球上空のオゾン層に到達
すると、このオゾン層を破壊する。このオゾン層の破壊
は冷媒中の塩素基（Ｃｌ）により引き起こされる。そこ
で、塩素基の含有量の少ない冷媒、例えはクロロジフル
オロメタン（ＨＣＦＣ−２２、Ｒ−２２）、塩素基を含
まない冷媒、例えはジフルオロメタン（ＨＦＣ−３２、
Ｒ−３２）、ペンタフルオロエタン（ＨＦＣ−１２５、
Ｒ−１２５）や１，１，１，２−テトラフルオロエタン
（ＨＦＣ−１３４ａ、Ｒ−１３４ａ）がこれらの代替冷
媒（以下、ＨＦＣ系冷媒と称す）として考えられてい
る。ＨＦＣ系冷媒に対して使用される冷凍機油として
は、ＨＦＣ系冷媒と相溶性のない鉱物油やアルキルベン
ゼン系油などや、ＨＦＣ系冷媒と相溶性のあるエステル
系冷凍機油、エーテル系冷凍機油、それらの混合油など
がある。
【０００４】従来、ロータリ式圧縮機のベーンは、ＳＫ
Ｈ５１などを使用し耐摩耗性の向上を計るために、イオ
ン窒化処理、ＣｒＮコーテイング処理などの表面処理が
行われたり、アルミ含浸カーボン材や繊維強化アルミ材
を用いたベーンが用いられていた。しかし、冷媒がＨＦ
Ｃ系冷媒に替わり、冷凍機油がエステル系冷凍機油また
はエーテル系冷凍機油に移行すると、これら従来の表面
処理、例えばイオン窒化処理の場合は、摩擦係数が高い
ために、冷凍回路内に水分が存在し、摩擦により高温に
なるとエステル系冷凍機油などが加水分解されて酸が発
生し、発生した酸により金属石鹸などのスラツジが形成
され、このスラッジがベーンの表面の摺動部に堆積した
り、腐食、摩耗するなどの問題がある。また、ＣｒＮコ
ーテイング処理の場合は、被膜が運転中に剥離する問題
やコーテイング被膜厚のバラツキにより生産対応しにく
い問題がある。また、アルミ含浸カーボン材や繊維強化
アルミ材を用いたベーンは、機械的強度や耐摩耗性が不
足し、かつ相手のローラへの攻撃性があるので、これら
のベーンを備えたロータリ式圧縮機は長期に亘り安定し
て運転できなかった。
Ｈ５１などを使用し耐摩耗性の向上を計るために、イオ
ン窒化処理、ＣｒＮコーテイング処理などの表面処理が
行われたり、アルミ含浸カーボン材や繊維強化アルミ材
を用いたベーンが用いられていた。しかし、冷媒がＨＦ
Ｃ系冷媒に替わり、冷凍機油がエステル系冷凍機油また
はエーテル系冷凍機油に移行すると、これら従来の表面
処理、例えばイオン窒化処理の場合は、摩擦係数が高い
ために、冷凍回路内に水分が存在し、摩擦により高温に
なるとエステル系冷凍機油などが加水分解されて酸が発
生し、発生した酸により金属石鹸などのスラツジが形成
され、このスラッジがベーンの表面の摺動部に堆積した
り、腐食、摩耗するなどの問題がある。また、ＣｒＮコ
ーテイング処理の場合は、被膜が運転中に剥離する問題
やコーテイング被膜厚のバラツキにより生産対応しにく
い問題がある。また、アルミ含浸カーボン材や繊維強化
アルミ材を用いたベーンは、機械的強度や耐摩耗性が不
足し、かつ相手のローラへの攻撃性があるので、これら
のベーンを備えたロータリ式圧縮機は長期に亘り安定し
て運転できなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、冷凍
機油としてエステル系冷凍機油、エーテル系冷凍機油な
どを用いたり、ＨＦＣ系冷媒を使用した場合でも、ベー
ンの表面の摺動部における摩擦係数が低く、耐摩耗性が
あり、ベーンの表面の摺動部におけるスラッジの発生を
防止したベーン、およびそのようなベーンを使用し長期
に亘り安定して運転できる冷媒圧縮機を提供することで
ある。
機油としてエステル系冷凍機油、エーテル系冷凍機油な
どを用いたり、ＨＦＣ系冷媒を使用した場合でも、ベー
ンの表面の摺動部における摩擦係数が低く、耐摩耗性が
あり、ベーンの表面の摺動部におけるスラッジの発生を
防止したベーン、およびそのようなベーンを使用し長期
に亘り安定して運転できる冷媒圧縮機を提供することで
ある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者等は上記の課題
を解決すべく研究を重ねた結果、ベーンとして、表面に
プラズマ浸硫窒化処理を施したステンレス系鋼製ベーン
を用いることにより前記課題を解決できることを見いだ
し、本発明を完成するに至った。
を解決すべく研究を重ねた結果、ベーンとして、表面に
プラズマ浸硫窒化処理を施したステンレス系鋼製ベーン
を用いることにより前記課題を解決できることを見いだ
し、本発明を完成するに至った。
【０００７】本発明の請求項１の発明は、焼結して得ら
れるステンレス系鋼製ベーンの表面をプラズマ浸硫窒化
処理して、その表面に含窒素化合物層を形成するととも
に含硫黄表層部を形成することを特徴とするベーンであ
る。
れるステンレス系鋼製ベーンの表面をプラズマ浸硫窒化
処理して、その表面に含窒素化合物層を形成するととも
に含硫黄表層部を形成することを特徴とするベーンであ
る。
【０００８】本発明の請求項２の発明は、回転軸を有す
る電動要素と、この電動要素の回転軸によって駆動され
る圧縮要素とを備え、吸入したＨＦＣ系冷媒あるいはＨ
ＦＣ系冷媒を主体とする冷媒をこの圧縮要素により圧縮
して吐出するようにした冷媒圧縮機であって、前記圧縮
要素はシリンダと、前記回転軸の偏心部によりこのシリ
ンダ内を回転するローラと、このローラに接してシリン
ダ内を分けるベーンと、前記シリンダの開口を封じる上
軸受部と下軸受部などから構成されており、前記ベーン
として、表面にプラズマ浸硫窒化処理を施したステンレ
ス系鋼製ベーンを用いることを特徴とする冷媒圧縮機で
ある。
る電動要素と、この電動要素の回転軸によって駆動され
る圧縮要素とを備え、吸入したＨＦＣ系冷媒あるいはＨ
ＦＣ系冷媒を主体とする冷媒をこの圧縮要素により圧縮
して吐出するようにした冷媒圧縮機であって、前記圧縮
要素はシリンダと、前記回転軸の偏心部によりこのシリ
ンダ内を回転するローラと、このローラに接してシリン
ダ内を分けるベーンと、前記シリンダの開口を封じる上
軸受部と下軸受部などから構成されており、前記ベーン
として、表面にプラズマ浸硫窒化処理を施したステンレ
ス系鋼製ベーンを用いることを特徴とする冷媒圧縮機で
ある。
【０００９】本発明の請求項３の発明は、請求項２記載
の冷媒圧縮機において、焼結して得られるステンレス系
鋼製ベーンを用いることを特徴とする。
の冷媒圧縮機において、焼結して得られるステンレス系
鋼製ベーンを用いることを特徴とする。
【００１０】本発明の請求項４の発明は、請求項２ある
いは請求項３記載の冷媒圧縮機において、冷凍機油がエ
ステル系潤滑油、エーテル系潤滑油あるいはこれらの混
合物であることを特徴とする。
いは請求項３記載の冷媒圧縮機において、冷凍機油がエ
ステル系潤滑油、エーテル系潤滑油あるいはこれらの混
合物であることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下本発明を図１〜３に基づいて
説明する。図１に、蒸発気化したＨＦＣ系冷媒を圧縮し
て凝縮器に吐出する本発明の冷媒圧縮機ａ、同冷媒を凝
縮液化する凝縮器ｂ、同冷媒の圧力を減じるキャピラリ
チューブｃ、液化冷媒を蒸発させる蒸発器ｄなどを順次
冷媒管でつないで形成した冷凍装置の冷凍サイクルを示
す。
説明する。図１に、蒸発気化したＨＦＣ系冷媒を圧縮し
て凝縮器に吐出する本発明の冷媒圧縮機ａ、同冷媒を凝
縮液化する凝縮器ｂ、同冷媒の圧力を減じるキャピラリ
チューブｃ、液化冷媒を蒸発させる蒸発器ｄなどを順次
冷媒管でつないで形成した冷凍装置の冷凍サイクルを示
す。
【００１２】図２は、本発明の冷媒圧縮機の一例の縦断
面図である。図３は、図２に示した本発明の冷媒圧縮機
の横断面図である。図２及び図３において、１は密閉容
器で、この容器内には上側に電動要素２が、下側にこの
電動要素によって駆動される回転圧縮要素３が夫々収納
されている。電動要素２は有機系材料で絶縁された巻線
４を有する固定子５とこの固定子の内側に設けられた回
転子６とで構成されている。回転圧縮要素３はシリンダ
７と、回転軸８の偏心部９によってシリンダ７の内壁に
沿って回転させるローラー１０と、このローラーの周面
に圧接されてシリンダ７内を吸込側と吐出側とに区画す
るようにバネ１１で押圧されるベーン１２と、シリンダ
７の開口を封じるとともに、回転軸８を軸支する上部軸
受１３及び下部軸受１４とで構成されている。
面図である。図３は、図２に示した本発明の冷媒圧縮機
の横断面図である。図２及び図３において、１は密閉容
器で、この容器内には上側に電動要素２が、下側にこの
電動要素によって駆動される回転圧縮要素３が夫々収納
されている。電動要素２は有機系材料で絶縁された巻線
４を有する固定子５とこの固定子の内側に設けられた回
転子６とで構成されている。回転圧縮要素３はシリンダ
７と、回転軸８の偏心部９によってシリンダ７の内壁に
沿って回転させるローラー１０と、このローラーの周面
に圧接されてシリンダ７内を吸込側と吐出側とに区画す
るようにバネ１１で押圧されるベーン１２と、シリンダ
７の開口を封じるとともに、回転軸８を軸支する上部軸
受１３及び下部軸受１４とで構成されている。
【００１３】そして、上部軸受１３にはシリンダ７の吐
出側と連通する吐出孔１５が設けられている。また、上
部軸受１３には吐出孔１５を開閉する吐出弁１６と、こ
の吐出弁を覆うように吐出マフラ１７とが取付けられて
いる。
出側と連通する吐出孔１５が設けられている。また、上
部軸受１３には吐出孔１５を開閉する吐出弁１６と、こ
の吐出弁を覆うように吐出マフラ１７とが取付けられて
いる。
【００１４】密閉容器１内の底部にはＨＦＣ系冷媒、例
えば、Ｒ１３４ａとＲ３２とＲ１２５との３種混合冷媒
あるいはＲ３２とＲ１２５との２種混合冷媒が封入され
ている。
えば、Ｒ１３４ａとＲ３２とＲ１２５との３種混合冷媒
あるいはＲ３２とＲ１２５との２種混合冷媒が封入され
ている。
【００１５】そして、冷凍機油としてのエステル系冷凍
機油（オイル）１８は回転圧縮要素３の摺動部材である
ローラー１０とベーン１２との摺動面を潤滑している。
機油（オイル）１８は回転圧縮要素３の摺動部材である
ローラー１０とベーン１２との摺動面を潤滑している。
【００１６】回転圧縮要素３のシリンダ７内に流入して
ローラー１０とベーン１２との協働で圧縮される冷媒は
上述のように、例えばＲ４０７Ｃ［Ｒ１３４ａとＲ３２
とＲ１２５との混合冷媒］やＲ４１０Ａ［Ｒ３２とＲ１
２５との混合冷媒］などである。
ローラー１０とベーン１２との協働で圧縮される冷媒は
上述のように、例えばＲ４０７Ｃ［Ｒ１３４ａとＲ３２
とＲ１２５との混合冷媒］やＲ４１０Ａ［Ｒ３２とＲ１
２５との混合冷媒］などである。
【００１７】１９は密閉容器１に取付けてシリンダ７の
吸込側に冷媒を案内する吸込管、２０は密閉容器１の上
壁に取付けられて回転圧縮要素３で圧縮されて電動要素
２を介して密閉容器１外に冷媒を吐出する吐出管であ
る。吸込管１９からシリンダ７内の吸込側に流入した冷
媒はローラー１０とベーン１２との協働で圧縮され、吐
出孔１５を通って吐出弁１６を開放して吐出マフラ１７
内に吐出される。この吐出マフラ内の冷媒は電動要素２
を介して吐出管２０から密閉容器１外に吐出れさる。そ
して、密閉容器１の底部に入れられたオイル１８は、回
転軸８の高速回転によって上方開放端にできる渦流によ
る真空現象によって回転軸８の中空孔２１を通って吸い
上げられ、回転圧縮要素３のローラー１０やベーン１２
等の摺動部材の摺動面、回転軸８と上部軸受１３、下部
軸受１４との摺動面などに供給されて潤滑を行ってい
る。また、シリンダ７内で圧縮された冷媒が低圧側にリ
ークしないようにしている。
吸込側に冷媒を案内する吸込管、２０は密閉容器１の上
壁に取付けられて回転圧縮要素３で圧縮されて電動要素
２を介して密閉容器１外に冷媒を吐出する吐出管であ
る。吸込管１９からシリンダ７内の吸込側に流入した冷
媒はローラー１０とベーン１２との協働で圧縮され、吐
出孔１５を通って吐出弁１６を開放して吐出マフラ１７
内に吐出される。この吐出マフラ内の冷媒は電動要素２
を介して吐出管２０から密閉容器１外に吐出れさる。そ
して、密閉容器１の底部に入れられたオイル１８は、回
転軸８の高速回転によって上方開放端にできる渦流によ
る真空現象によって回転軸８の中空孔２１を通って吸い
上げられ、回転圧縮要素３のローラー１０やベーン１２
等の摺動部材の摺動面、回転軸８と上部軸受１３、下部
軸受１４との摺動面などに供給されて潤滑を行ってい
る。また、シリンダ７内で圧縮された冷媒が低圧側にリ
ークしないようにしている。
【００１８】上記ベーン１２はステンレス系鋼製であ
り、その表面にプラズマ浸硫窒化処理が施されているの
で表面は摩擦係数が低く、また耐摩耗性が高い。したが
って冷媒がＨＦＣ系冷媒に替わり、冷凍機油がエステル
系冷凍機油に移行しても、ベーン１２とローラ１０との
摺動面などにおいて被膜が剥離するなどがない。プラズ
マ浸硫窒化処理により摩擦係数が低く、耐摩耗性が高い
表面が得られるのは、プラズマ浸硫窒化処理によりベー
ン１２の表面の鉄と硫黄が化学反応し（硫化鉄が生成す
る）硫黄が含まれた表層部ができるため摩擦係数が低く
なり、鉄と窒素が化学反応し化合物層（ＦｅＮ、Ｆｅ3
Ｎ4 などが生成する）ができるため耐摩耗性が高い表面
が得られるものと考えられるが、この考え方に限定され
るものではない。
り、その表面にプラズマ浸硫窒化処理が施されているの
で表面は摩擦係数が低く、また耐摩耗性が高い。したが
って冷媒がＨＦＣ系冷媒に替わり、冷凍機油がエステル
系冷凍機油に移行しても、ベーン１２とローラ１０との
摺動面などにおいて被膜が剥離するなどがない。プラズ
マ浸硫窒化処理により摩擦係数が低く、耐摩耗性が高い
表面が得られるのは、プラズマ浸硫窒化処理によりベー
ン１２の表面の鉄と硫黄が化学反応し（硫化鉄が生成す
る）硫黄が含まれた表層部ができるため摩擦係数が低く
なり、鉄と窒素が化学反応し化合物層（ＦｅＮ、Ｆｅ3
Ｎ4 などが生成する）ができるため耐摩耗性が高い表面
が得られるものと考えられるが、この考え方に限定され
るものではない。
【００１９】本発明で用いるプラズマ浸硫窒化処理の条
件は特に限定されない。処理条件の具体例としては、例
えば、炉中、１〜２時間かけて５４０〜５７０℃に回転
軸８を加熱して、Ｎ2 ／Ｈ2 ＝１：１の雰囲気中で約２
時間処理し、引き続き５４０〜５７０℃でＮ2 ／Ｈ2 Ｓ
混合ガス雰囲気中で約３時間処理した後、約２時間かけ
て炉冷（３トール）する方法を挙げることができる。
件は特に限定されない。処理条件の具体例としては、例
えば、炉中、１〜２時間かけて５４０〜５７０℃に回転
軸８を加熱して、Ｎ2 ／Ｈ2 ＝１：１の雰囲気中で約２
時間処理し、引き続き５４０〜５７０℃でＮ2 ／Ｈ2 Ｓ
混合ガス雰囲気中で約３時間処理した後、約２時間かけ
て炉冷（３トール）する方法を挙げることができる。
【００２０】前記ステンレス系鋼製ベーンとして、下記
の成分を含む、Ｃｒ含有量の高いＳＵＳ４４０系ステン
レス鋼製ベーンを用いることにより、ベーン自体の耐摩
耗性をより高めることができる。 成分：Ｃ：０．９５〜１．２０ｗｔ％、Ｓｉ：１．０ｗ
ｔ％以下、Ｍｎ：０．６ｗｔ％以下、Ｎｉ：０．６ｗｔ
％以下、Ｃｒ：１６〜１８ｗｔ％、Ｍｏ：０．７５ｗｔ
％以下、Ｆｅ：残部。 各成分およびその含有量は量産が可能で、かつ、特にベ
ーンの耐摩耗性を向上させるように決められたものであ
る。Ｃの含有量は熱処理後の硬度、耐摩耗性に関連する
ので特定の値あるいは範囲内にあることが必要である。
特に下限値未満では焼き入れ後の硬さが低下し、摩耗性
が低下する。Ｃｒは炭化物析出元素であるので耐摩耗性
に大いに寄与するため最適値、最適範囲を選択する必要
がある。Ｓｉ、Ｍｏも基地強化に寄与する元素であり、
これらも最適値、最適範囲を選択する必要があり、これ
らの値、範囲を外れると耐摩耗性に悪影響がでる。
の成分を含む、Ｃｒ含有量の高いＳＵＳ４４０系ステン
レス鋼製ベーンを用いることにより、ベーン自体の耐摩
耗性をより高めることができる。 成分：Ｃ：０．９５〜１．２０ｗｔ％、Ｓｉ：１．０ｗ
ｔ％以下、Ｍｎ：０．６ｗｔ％以下、Ｎｉ：０．６ｗｔ
％以下、Ｃｒ：１６〜１８ｗｔ％、Ｍｏ：０．７５ｗｔ
％以下、Ｆｅ：残部。 各成分およびその含有量は量産が可能で、かつ、特にベ
ーンの耐摩耗性を向上させるように決められたものであ
る。Ｃの含有量は熱処理後の硬度、耐摩耗性に関連する
ので特定の値あるいは範囲内にあることが必要である。
特に下限値未満では焼き入れ後の硬さが低下し、摩耗性
が低下する。Ｃｒは炭化物析出元素であるので耐摩耗性
に大いに寄与するため最適値、最適範囲を選択する必要
がある。Ｓｉ、Ｍｏも基地強化に寄与する元素であり、
これらも最適値、最適範囲を選択する必要があり、これ
らの値、範囲を外れると耐摩耗性に悪影響がでる。
【００２１】また本発明においては、公知のＨＩＰ成形
や射出成形などにより容易に焼結して得られるステンレ
ス系鋼製ベーンを用いることが好ましい。ＨＩＰ（ホッ
トアイソスタテイックプレス、Hot Isostatic Press)成
形は、粉体あるいは予備成形体を、高温においても被覆
体を形成する金属型などに封入脱気した後、容器内に挿
入し、不活性雰囲気媒体を通じて等方的に加圧しながら
加熱焼結する方法であり、均質高密度の焼結体が得られ
る。
や射出成形などにより容易に焼結して得られるステンレ
ス系鋼製ベーンを用いることが好ましい。ＨＩＰ（ホッ
トアイソスタテイックプレス、Hot Isostatic Press)成
形は、粉体あるいは予備成形体を、高温においても被覆
体を形成する金属型などに封入脱気した後、容器内に挿
入し、不活性雰囲気媒体を通じて等方的に加圧しながら
加熱焼結する方法であり、均質高密度の焼結体が得られ
る。
【００２２】本発明の冷媒圧縮機の形式は上記のような
密閉型圧縮機でもよいが、開放型圧縮機でもよく特に限
定されない。
密閉型圧縮機でもよいが、開放型圧縮機でもよく特に限
定されない。
【００２３】
【実施例】以下本発明を実施例および比較例により具体
的に説明するが、本発明はこの実施例に限定されるもの
ではない。 （実施例１）下記の成分を含むステンレス系鋼製ベーン
を炉中に入れて、１〜２時間かけて５７０℃に加熱し
て、Ｎ2 毎分１．５リットル、Ｈ2 毎分１．５リットル
を供給する雰囲気中で２時間処理し、引き続き５７０℃
でＮ2 ／Ｈ2 ＝１：１の混合ガスとＮ2 ／Ｈ2 Ｓ＝９
９：１の混合ガスを供給する雰囲気中で３時間処理した
後、２時間かけて炉冷（３トール）してプラズマ浸硫窒
化処理を行った。 成分：Ｃ：１．８〜２．３ｗｔ％、Ｓｉ：１ｗｔ％以
下、Ｃｒ：２０〜２４ｗｔ％、Ｍｏ：０．５〜２．０ｗ
ｔ％、Ｆｅ：残部。 プラズマ浸硫窒化処理を行ったこのベーン１２を備えた
回転式圧縮機、凝縮機、膨張弁、蒸発器を配管で連結し
たベンチスタンド試験装置を使用し下記の試験条件で耐
久試験を行い、ベーン１２の摺動部の摩耗度を測定し
た。
的に説明するが、本発明はこの実施例に限定されるもの
ではない。 （実施例１）下記の成分を含むステンレス系鋼製ベーン
を炉中に入れて、１〜２時間かけて５７０℃に加熱し
て、Ｎ2 毎分１．５リットル、Ｈ2 毎分１．５リットル
を供給する雰囲気中で２時間処理し、引き続き５７０℃
でＮ2 ／Ｈ2 ＝１：１の混合ガスとＮ2 ／Ｈ2 Ｓ＝９
９：１の混合ガスを供給する雰囲気中で３時間処理した
後、２時間かけて炉冷（３トール）してプラズマ浸硫窒
化処理を行った。 成分：Ｃ：１．８〜２．３ｗｔ％、Ｓｉ：１ｗｔ％以
下、Ｃｒ：２０〜２４ｗｔ％、Ｍｏ：０．５〜２．０ｗ
ｔ％、Ｆｅ：残部。 プラズマ浸硫窒化処理を行ったこのベーン１２を備えた
回転式圧縮機、凝縮機、膨張弁、蒸発器を配管で連結し
たベンチスタンド試験装置を使用し下記の試験条件で耐
久試験を行い、ベーン１２の摺動部の摩耗度を測定し
た。
【００２４】圧力条件：高圧２７〜２８ｋｇ／ｃｍ2 ・
Ｇ、低圧：４．６ｋｇ／ｃｍ2 ・Ｇ 運転周波数：１００ＨＺ、運転時間：１０００ｈｒ、 冷媒：デュポン社製Ｒ４０７Ｃ［Ｒ１３４ａとＲ３２と
Ｒ１２５との５２：２３：２５の混合冷媒］ ケース上部温度：９５〜１００℃ ローラー：鋳鉄 組成（ｗｔ％）：Ｔ．Ｃ（トータルカーボン）：３．０
〜３．７ Ｓｉ：１．５〜２．５，Ｍｎ：０．５〜１．０， Ｐ：０．２〜０．３，Ｓ：０．１５以下 Ｎｉ：０．１５〜０．４，Ｃｒ：０．５〜１．２ Ｍｏ：０．１５〜０．４， 残部は鉄
Ｇ、低圧：４．６ｋｇ／ｃｍ2 ・Ｇ 運転周波数：１００ＨＺ、運転時間：１０００ｈｒ、 冷媒：デュポン社製Ｒ４０７Ｃ［Ｒ１３４ａとＲ３２と
Ｒ１２５との５２：２３：２５の混合冷媒］ ケース上部温度：９５〜１００℃ ローラー：鋳鉄 組成（ｗｔ％）：Ｔ．Ｃ（トータルカーボン）：３．０
〜３．７ Ｓｉ：１．５〜２．５，Ｍｎ：０．５〜１．０， Ｐ：０．２〜０．３，Ｓ：０．１５以下 Ｎｉ：０．１５〜０．４，Ｃｒ：０．５〜１．２ Ｍｏ：０．１５〜０．４， 残部は鉄
【００２５】潤滑油組成物（オイル）：ポリオールエス
テル系油（フレオールα６８Ｓ、ジャパンエナジー社
製）を基油とし、この基油に対して０．１〜２．０重量
％のトリクレジルフォスフェート（ＴＣＰ）と０．０１
〜１０重量％のエポキシとの添加剤（ＥＰ）を添加含有
したもの。さらに、基油には０．０５〜０．３重量％の
２，６−ジ−ｔ−ブチル−パラクレゾールが添加されて
いる。
テル系油（フレオールα６８Ｓ、ジャパンエナジー社
製）を基油とし、この基油に対して０．１〜２．０重量
％のトリクレジルフォスフェート（ＴＣＰ）と０．０１
〜１０重量％のエポキシとの添加剤（ＥＰ）を添加含有
したもの。さらに、基油には０．０５〜０．３重量％の
２，６−ジ−ｔ−ブチル−パラクレゾールが添加されて
いる。
【００２６】試験の結果、ベーン１２の摩耗度は１であ
った。数字は摩耗度を５段階評価で表したものであり、
５は悪い、３迄が許容される範囲、１は良好であること
を示す。回転式圧縮機を長期にわたり運転してもオイル
の酸価が上昇せず、ベーン１２の表面の摺動部にはスラ
ッジの発生が見られず、安定して運転できた。
った。数字は摩耗度を５段階評価で表したものであり、
５は悪い、３迄が許容される範囲、１は良好であること
を示す。回転式圧縮機を長期にわたり運転してもオイル
の酸価が上昇せず、ベーン１２の表面の摺動部にはスラ
ッジの発生が見られず、安定して運転できた。
【００２７】（比較例１）プラズマ浸硫窒化処理の代わ
りにイオン窒化処理を施したベーン１２を用いた以外は
実施例１と同様にして試験した。試験の結果、被膜に一
部剥離が見られベーン１２の摩耗度は４であった。
りにイオン窒化処理を施したベーン１２を用いた以外は
実施例１と同様にして試験した。試験の結果、被膜に一
部剥離が見られベーン１２の摩耗度は４であった。
【００２８】
【発明の効果】この発明は上記のように構成したことに
より、冷凍機油としてエステル系冷凍機油、エーテル系
冷凍機油などを用いたり、ＨＦＣ系冷媒を使用した場合
でも、ベーンの表面の摺動部における摩擦係数が低く、
耐摩耗性が高く、このベーンを備えた冷媒圧縮機は、長
期に亘り安定して運転することができる。
より、冷凍機油としてエステル系冷凍機油、エーテル系
冷凍機油などを用いたり、ＨＦＣ系冷媒を使用した場合
でも、ベーンの表面の摺動部における摩擦係数が低く、
耐摩耗性が高く、このベーンを備えた冷媒圧縮機は、長
期に亘り安定して運転することができる。
【図１】 冷凍装置の冷凍回路図である。
【図２】 本発明の冷媒圧縮機の一例の縦断面図であ
る。
る。
【図３】 図２の冷媒圧縮機の横断面図である。
１ 密閉容器 ２ 電動要素 ３ 回転圧縮要素 ４ 巻線 ５ 固定子 ６ 回転子 ７ シリンダ ８ 回転軸 ９ 偏心部 １０ ローラー １１ バネ １２ ベーン １３ 上部軸受 １４ 下部軸受 １５ 吐出孔 １６ 吐出弁 １７ 吐出マフラ １８ オイル １９ 吸込管 ２０ 吐出管 ２１ 中空孔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鎌田 正彦 東京都町田市相原町2851−２ (72)発明者 菅 幸頂 神奈川県相模原市宮下本町１−２−15 (72)発明者 須摩 浩之 神奈川県津久井郡津久井町大井362−１− 405 (72)発明者 伊藤 恭二 愛知県豊明市間米町榎山900−56−606
Claims (4)
- 【請求項１】 焼結して得られるステンレス系鋼製ベー
ンの表面をプラズマ浸硫窒化処理して、その表面に含窒
素化合物層を形成するとともに含硫黄表層部を形成する
ことを特徴とするベーン。 - 【請求項２】 回転軸を有する電動要素と、この電動要
素の回転軸によって駆動される圧縮要素とを備え、吸入
したＨＦＣ系冷媒あるいはＨＦＣ系冷媒を主体とする冷
媒をこの圧縮要素により圧縮して吐出するようにした冷
媒圧縮機であって、前記圧縮要素はシリンダと、前記回
転軸の偏心部によりこのシリンダ内を回転するローラ
と、このローラに接してシリンダ内を分けるベーンと、
前記シリンダの開口を封じる上軸受部と下軸受部などか
ら構成されており、前記ベーンとして、表面にプラズマ
浸硫窒化処理を施したステンレス系鋼製ベーンを用いる
ことを特徴とする冷媒圧縮機。 - 【請求項３】 焼結して得られるステンレス系鋼製ベー
ンを用いることを特徴とする請求項２記載の冷媒圧縮
機。 - 【請求項４】 冷凍機油がエステル系潤滑油、エーテル
系潤滑油あるいはこれらの混合物であることを特徴とす
る請求項２あるいは請求項３記載の冷媒圧縮機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27712197A JPH10169582A (ja) | 1996-10-11 | 1997-10-09 | ベーンおよびそれを使用した冷媒圧縮機 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8-270036 | 1996-10-11 | ||
| JP27003696 | 1996-10-11 | ||
| JP27712197A JPH10169582A (ja) | 1996-10-11 | 1997-10-09 | ベーンおよびそれを使用した冷媒圧縮機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10169582A true JPH10169582A (ja) | 1998-06-23 |
Family
ID=26549037
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27712197A Pending JPH10169582A (ja) | 1996-10-11 | 1997-10-09 | ベーンおよびそれを使用した冷媒圧縮機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10169582A (ja) |
-
1997
- 1997-10-09 JP JP27712197A patent/JPH10169582A/ja active Pending
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