JPH1150988A - 回転圧縮機 - Google Patents

回転圧縮機

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Publication number
JPH1150988A
JPH1150988A JP20653997A JP20653997A JPH1150988A JP H1150988 A JPH1150988 A JP H1150988A JP 20653997 A JP20653997 A JP 20653997A JP 20653997 A JP20653997 A JP 20653997A JP H1150988 A JPH1150988 A JP H1150988A
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JP
Japan
Prior art keywords
vane
film
roller
nitride
intermediate layer
Prior art date
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Pending
Application number
JP20653997A
Other languages
English (en)
Inventor
Haruhisa Yamazaki
晴久 山崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
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Publication of JPH1150988A publication Critical patent/JPH1150988A/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01CROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C21/00Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
    • F01C21/08Rotary pistons
    • F01C21/0809Construction of vanes or vane holders

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Rotary Pumps (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 長期間に亘りオイルスラッジの発生を低減
し、圧縮機の耐久性を向上させる。 【解決手段】 シリンダ11と、シリンダ11内で偏心
回転するローラ2を備えると共に、ローラ2の偏心回転
に伴って摺動するベーン1を備えた回転圧縮機におい
て、ベーン1の少なくとも先端摺動部分及び/又はロー
ラ2の外周摺動部分に窒化炭素膜が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷凍冷蔵装置や空
調機等に用いられる回転式圧縮機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、冷凍冷蔵装置、空調装置等に用い
られる回転圧縮機は、高性能化、高効率化に伴い使用条
件が厳しくなってきている。
【0003】一方、オゾン層破壊の環境問題のために、
従来から使用していた分子内に塩素を含むジクロロジフ
ルオロメタン(以下、R12と略記する)やクロロジフ
ルオロメタン(以下、R22と略記する)などの冷媒か
ら分子内に塩素を含まない1,1,1,2−テトラフル
オロエタン(以下、R134aと略記する)などの冷媒
への変更が検討され順次行われている。ところが、これ
ら分子内に塩素を含まないR134aなどの冷媒を使用
する場合、分子内の塩素と鉄とが反応して生成する塩化
鉄の被膜が形成されないため潤滑性能が悪く圧縮機の摺
動材の特性を向上させる必要がある。
【0004】ここで、従来の回転圧縮機の概略断面構造
を図4を用いて説明する。図4において、11は密閉容
器(図示せず)内に配置された円筒状シリンダであり、
シリンダ11内には、電動機軸(図示せず)と直結した
偏心軸12にローラ13が摺動自在に嵌着されている。
【0005】シリンダ11には、その半径方向に形成さ
れた溝部にベーン14が摺動自在に設けられている。こ
のベーン14の後端14aは、バネ15及び密閉容器内
のガスによる背圧により常時押圧されている。ベーン1
4の先端14bは、シリンダ11からローラ13に向け
て突設されており、ローラ13の外周面に先端14bが
接触してシリンダ11内に高圧室16bと低圧室16a
とを形成している。
【0006】低圧室16a側には、冷媒ガスの吸入口1
7が形成されており、ローラ13の回転により、ここか
らシリンダ11内にガスが吸入される。高圧室16b側
には、冷媒ガスの吐出口18が形成されており、ローラ
13の回転により、ここから圧縮されたガスが吐出され
るようになっている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】このため、ベーン14
の先端14bはローラ13の外周面に常時押圧されてお
り、境界潤滑の発生とそれに伴う高温の発生により、オ
イルスラッジ発生の原因となりやすく、オイルスラッジ
が多くなると冷媒回路中のキャピラリーチューブや配管
等が詰まる虞れがあった。
【0008】従来、このオイルスラッジの発生を低減さ
せるために、回転圧縮機のベーン先端部及びローラ外周
の摺動部に炭素膜や窒素膜を形成し、耐摩耗性を向上さ
せる構成が種々提案されているが、長期間の使用により
依然としてオイルスラッジが発生するという問題点があ
った。
【0009】特に、この傾向は潤滑性能が悪い上記R1
34aなどの分子内に塩素を含まない冷媒において顕著
であった。本発明は、斯かる点に鑑みてなされたもので
あって、長期間に亘りオイルスラッジの発生を低減し、
圧縮機の耐久性を向上させることを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の回転圧縮機は、
ベーンの少なくとも先端摺動部分及び/又はローラの外
周摺動部分に窒化炭素膜が形成されていることを特徴と
する。
【0011】この構成を用いることにより、ベーンの少
なくとも先端摺動部分及び/又はローラの外周摺動部分
を高硬度で、且つ低摩擦係数にできるため、その摺動材
の摩耗量を少なくできる。
【0012】また、前記窒化炭素膜は、中間層を介して
形成されるのが好ましい。具体的には、この中間層はS
i、Ti、Zr、Ge、Ru或いはこれらの酸化物、又
はこれらの窒化物が好ましい。この構成により、窒化炭
素膜の密着性が高められ、長期間に亘り高性能を維持で
きる。
【0013】さらに、前記窒化炭素膜としては四窒化三
炭素膜が好ましい。これにより、特に耐摩耗性の優れた
被膜が得られる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の回転圧縮機の一実
施の形態例について、以下に示す図面に基づいて説明す
る。尚、本発明の回転圧縮機の主要な構成部分のうち、
上述の従来例(図4)と同じ構成については、同一符号
を付し、その説明を省略する。
【0015】図1は本発明の一実施の形態を示す回転圧
縮機に用いられるベーン1の概略断面図である。図1に
おいて、ベーン1は高速度工具鋼(SKH51)を母材
1aとし、その上に、Si、Ti、Zr、Ge、Ru或
いはこれらの酸化物、又はこれらの窒化物からなる中間
層1b(本実施形態例ではSiからなる中間層)が形成
され、この中間層1b上に窒化炭素膜1cが形成されて
いる。ここで、窒化炭素膜1cとしては硬度約3000
Hvを有する四窒化三炭素膜が形成されている。
【0016】以上のように、ベーン1の表面に四窒化三
炭素膜1cを形成させることにより、高硬度で摺動性の
優れたベーン1が実現している。また、四窒化三炭素膜
1cを母材1a上に形成するに際して、中間層1bを介
して形成することにより、四窒化三炭素膜1cの密着性
を向上させ、長期使用に伴う四窒化三炭素膜1cの剥離
や摩耗を防止している。
【0017】次に、本発明の回転圧縮機に用いられるロ
ーラ2の構成について説明する。図2に、本発明の一実
施の形態を示す回転圧縮機に用いられるローラ2の要部
概略断面図を示す。
【0018】図2に示すように、ローラ2は鋳鉄からな
る母材2aとし、ベーン1と同様にその上に、Si、T
i、Zr、Ge、Ru或いはこれらの酸化物、又はこれ
らの窒化物からなる中間層2b(本実施形態例ではSi
からなる中間層)が形成され、この中間層2b上に四窒
化三炭素からなる窒化炭素膜2cが形成されている。
【0019】以上のように、ベーン1と同様に、ローラ
2の外周面に四窒化三炭素膜2cを形成させることによ
り、高硬度で摺動性の優れたローラ2を実現している。
また、四窒化三炭素膜2cを母材2a上に形成するに際
して、中間層2bを介して形成することにより、四窒化
三炭素膜2cの密着性を向上させ、長期使用に伴う四窒
化三炭素膜2cの剥離や摩耗を防止している。
【0020】更に、ベーン1及びローラ2の摺動部分
に、高硬度の四窒化三炭素膜1c、2cを形成すること
により、被膜が硬過ぎるために摺接する相手材の摩耗を
増大させるという虞れもない。
【0021】次に、上記した中間層及び窒化炭素膜をベ
ーン1及びローラ2に形成する方法について図3を参照
して説明する。図3は、本発明の回転圧縮機のベーン1
に被膜形成させるECRプラズマCVD装置の一例を示
す概略断面図である。
【0022】図において、真空チャンバ108内部に
は、プラズマ発生室104と、基板113が設置される
反応室が設けられている。プラズマ発生室104には、
導波管102の一端が取り付けられており、導波管10
2の他端には、マイクロ波供給手段101が設けられて
いる。
【0023】マイクロ波供給手段101で発生したマイ
クロ波は、導波管102及びマイクロ波導入窓103を
通って、プラズマ発生室104に導かれる。プラズマ発
生室104には、プラズマ発生室104内にアルゴン
(Ar)ガス等の放電ガスを導入させるための放電ガス
導入管105が設けられている。また、プラズマ発生室
104の周囲には、プラズマ磁界発生装置106が設け
られている。
【0024】真空チャンバ108内の反応室には、ドラ
ム状のホルダー112が、図3の紙面に垂直な回転軸の
まわりを回転自在となるように設置されており、ホルダ
ー112には、モータ(図示省略)が連結されている。
【0025】ホルダー112の外周面には、複数のベー
ン1の母材1aが基板113として等しい間隔で装着さ
れている。ホルダー112には、高周波電源110が接
続されている。
【0026】ホルダー112の周囲には、金属製の筒状
のシールドカバー114がホルダー112から約5mm
の距離を隔てて設けられている。このシールドカバー1
14は、接地電極に接続されており、被膜を形成すると
きにホルダー112に印加される高周波(RF)電圧に
よって被膜形成箇所以外のホルダー112と真空チャン
バ108との間の放電が発生するのを防止するために設
けられている。
【0027】シールドカバー114には、開口部115
が形成されている。この開口部115を通って、プラズ
マ発生室104から引き出されたプラズマが、ホルダー
112に装着された基板113(ベーン1の母材1a)
に放射されるようになっている。真空チャンバ108内
には、反応ガス導入管116が設けられている。この反
応ガス導入管116の先端は、開口部115の上方に位
置する。
【0028】尚、ローラ2の外周面に被膜形成する場合
には、回転ドラムを用いずに、高周波電源110をロー
ラ2に接続し、またシールドカバー114はこのローラ
2から約5mm隔てて設けられるような構造にしてお
り、このシールドカバー114は、接地電極に接続され
ている。
【0029】次に、この装置を用いてベーン1の母材1
a上に、図1に示すような被膜を形成する方法について
具体的に説明する。尚、ローラ2への被膜形成について
も同様であるので、その説明は省略している。
【0030】まず、真空チャンバ108内を10-5〜1
-7Torrに排気して、ホルダー112を約10rp
mの速度で回転させる。次に、放電ガス導入管105か
らArガスを供給しながら、高周波電源110から2.
45GHz、100Wのマイクロ波を供給して、プラズ
マ発生室104内に形成されたArプラズマをベーン1
の母材1a表面に放射する。
【0031】これと同時に、反応ガス管116からシラ
ンガス(SiH4)を供給しながら、高周波電源110
から13.56MHzのRF電力を自己バイアス電圧が
負になるようにホルダー112に印加する(本実施形態
例では、自己バイアス電圧−50Vに設定)。
【0032】以上の工程により、ベーン1の母材1a上
に膜厚約1000ÅのSiからなる中間層が形成され
る。そして、反応ガス管116からCH4ガス及びN2
スを供給しながら、高周波電源110から13.56M
HzのRF電力を自己バイアス電圧が負になるようにホ
ルダー112に印加する(本実施形態例では、自己バイ
アス電圧−50Vに設定)。
【0033】以上の工程により、上記中間層1b上に膜
厚約1000Åの四窒化三炭素膜1cが形成される。そ
して、このようにして得られたベーン1の四窒化三炭素
膜1cについて、密着性の評価試験を行った。その結
果、上記中間層1bを設けずに直接ベーン1の母材1a
上に四窒化三炭素膜を形成した場合には剥離発生個数が
45個であるのに対し、ベーン1の母材1a上に中間層
1bを介して四窒化三炭素膜1cを形成した場合には、
剥離発生個数が5個であった。尚、この評価試験は、ビ
ッカース圧子を用いた一定荷重(荷重1kg)の押し込
み試験により行い、サンプル数を50個とし、ベーン1
上の四窒化三炭素膜に剥離が発生した回数を数えて評価
した。このように、中間層1bを形成することにより、
四窒化三炭素膜1cの密着性が高められることが分か
る。従って、この本発明の四窒化三炭素膜1cは膜硬度
が十分に高く、密着性に優れており、これによってベー
ン1、ローラ2及びこれらとの摺動面において発生する
オイルスラッジを大幅に低減させることができる。
【0034】尚、上記実施の形態の説明は、本発明を説
明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発
明を限定し、或は範囲を減縮する様に解すべきではな
い。又、本発明の各部構成は上記実施の形態に限らず、
特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可
能であることは勿論である。
【0035】例えば、上記実施の形態の説明では、ベー
ン1及びローラ2の母材に被膜形成する場合について説
明したが、これに加えて、シリンダ11の内周面やベー
ン1の側面部と摺接するシリンダ11の溝部に、その母
材上にSi、Ti、Zr、Ge、Ru或いはこれらの酸
化物、又はこれらの窒化物からなる中間層(Si等から
なる中間層)を形成し、この中間層上に四窒化三炭素か
らなる窒化炭素膜を形成してもよい。これにより、高硬
度のベーン1及びローラ2との摺接によりシリンダ11
の内周面及び溝部の摩耗量が増大する虞れもない。
【0036】また、上記実施形態例では、ベーン1の表
面全体及びローラ2の外周面全体に被膜形成する場合を
説明したが、これに限らず、少なくともベーン1の先端
摺動部分及びローラ2の外周摺動部分に被膜形成されて
いればよい。
【0037】
【発明の効果】以上のとおり本発明によれば、ベーンの
少なくとも先端摺動部分及び/又はローラの外周摺動部
分に窒化炭素膜を形成することにより、摩擦係数を低く
し、耐摩耗性に優れたものとし、長期間にわたって優れ
た摺動特性を維持できる。
【0038】従って、長期間に亘りオイルスラッジの発
生を低減し、圧縮機の耐久性を向上させることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態を示す回転圧縮機に用い
られるベーン1の概略断面図である。
【図2】本発明の一実施の形態を示す回転圧縮機に用い
られるローラ2の要部概略断面図を示す。
【図3】本発明の回転圧縮機のベーンに被膜形成させる
ECRプラズマCVD装置の一例を示す概略断面図であ
る。
【図4】回転圧縮機の概略断面図である。
【符号の説明】
1、14 ベーン 2、13 ローラ 11 シリンダ 12 偏心軸 15 バネ 16a 低圧室 16b 高圧室 17 吸入口 18 吐出口

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリンダと、前記シリンダ内で偏心回転
    するローラを備えると共に、前記ローラの偏心回転に伴
    って摺動するベーンを備えた回転圧縮機において、 前記ベーンの少なくとも先端摺動部分及び/又は前記ロ
    ーラの外周摺動部分に窒化炭素膜が形成されていること
    を特徴とする回転圧縮機。
  2. 【請求項2】 前記窒化炭素膜は、中間層を介して前記
    ベーンの少なくとも先端摺動部分及び/又は前記ローラ
    の外周摺動部分に形成されていることを特徴とする請求
    項1記載の回転圧縮機。
  3. 【請求項3】 前記中間層はSi、Ti、Zr、Ge、
    Ru或いはこれらの酸化物、又はこれらの窒化物である
    ことを特徴とする請求項2記載の回転圧縮機。
  4. 【請求項4】 前記窒化炭素膜は、四窒化三炭素膜であ
    ることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載
    の回転圧縮機。
JP20653997A 1997-07-31 1997-07-31 回転圧縮機 Pending JPH1150988A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021059552A1 (ja) * 2019-09-27 2021-04-01 三菱重工業株式会社 窒素含有炭素皮膜、その製造方法、圧縮機、および摺動部材

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021059552A1 (ja) * 2019-09-27 2021-04-01 三菱重工業株式会社 窒素含有炭素皮膜、その製造方法、圧縮機、および摺動部材

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