JPWO2011033977A1 - 冷媒圧縮機、及び、冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

冷媒圧縮機は、冷媒を圧縮する圧縮ユニットを備えており、圧縮ユニットは、ローラ及びベーンを有している。ベーンは、金属材料からなる基材の表面上に、第１〜４層を順に積層させた皮膜を有している。第１層は、クロムからなる。第２層は、クロム及びタングステンカーバイトからなる。第３層は、タングステン及びタングステンカーバイトの少なくとも一方を含有する金属含有アモルファス炭素層からなる。第４層は、金属を含有しない、炭素及び水素を含むアモルファス炭素層からなる。第２層では、クロム含有率が第３層側より第１の層側で高く、タングステンカーバイトの含有率が第１層側より第３層側で高い。第３層では、タングステン及びタングステンカーバイトの少なくとも前記一方の含有率が第４層側より第２層側で高い。ベーンの先端が摺接するローラは、モリブデン、ニッケル及びクロムを含む片状黒鉛鋳鉄よりなる。

Description

本発明は、冷媒圧縮機、及び、冷凍サイクル装置に関する。

冷媒圧縮機における冷媒を圧縮する圧縮ユニットには、冷媒を圧縮するための摺動部材（例えば、ベーンやピストン）が使用されている。摺動部材の耐摩耗性を向上させた冷媒圧縮機としては、下記特許文献１に記載されたものが知られている。

特許文献１に記載された冷媒圧縮機の摺動部材（ベーン）は、基材（母材）の表面に窒化層を形成して基材を硬化させ、その上に中間層と単層又は２層のアモルファス炭素層とを形成して構成されている。なお、アモルファス炭素層を２層形成した場合には、下層（基材側）が水素含有アモルファス炭素層とされ、上層が金属含有アモルファス炭素層とされている。

日本国特開２００７−３２３６０号公報

特許文献１に記載された摺動部材では、基材表面に窒化層が形成されて基材が硬化さされることで高荷重作用時における基材の変形が抑制されるので、基材と中間層との密着性が優れている。しかし、中間層とアモルファス炭素層との間の密着性や、アモルファス炭素層を２層にした場合のそれら２層のアモルファス炭素層間の密着性に問題があった。繰返し応力を受けた場合、上述した、中間層とアモルファス炭素層との間、又は、２層のアモルファス炭素層間で剥離や割れが発生する場合があった。

本発明の目的は、冷媒圧縮機で使用されているベーンの基材の変形を抑制するとともに基材の表面に形成された皮膜の密着性の向上を図り、さらに、ベーン及びベーンと摺接する部材の磨耗を抑えることのできる冷媒圧縮機と、該冷凍圧縮機を用いた冷凍サイクル装置とを提供することにある。

実施形態の冷媒圧縮機は、冷凍サイクルで使用される冷媒を圧縮する圧縮ユニットと、前記圧縮ユニットに摺動可能に設けられた、金属材料を基材とするベーンと、前記基材の表面に第１〜４層が順に積層されて形成された皮膜と、前記圧縮ユニットに回転可能に設けられた、前記ベーンの先端が摺接するローラと、を備えている。前記第１層は、クロムの単一層からなり、前記第２層は、クロム及びタングステンカーバイトの合金層からなり、前記第３層は、タングステン及びタングステンカーバイトの少なくとも一方を含有する金属含有アモルファス炭素層からなり、前記第４層は、金属を含有しない、炭素及び水素を含むアモルファス炭素層からなる。前記第２層では、クロム含有率が前記第３層側より前記第１層側で高く、かつ、タングステンカーバイトの含有率が前記第１層側より前記第３層側で高い。前記第３層では、タングステン又はタングステンカーバイトの少なくとも前記一方の含有率が前記第４層側より前記第２層側が高い。前記ローラは、モリブデン、ニッケル及びクロムを含む片状黒鉛鋳鉄よりなる。

実施形態に係る冷凍サイクル装置は、上述した冷媒圧縮機と、前記圧縮機に接続され、前記圧縮機で圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器と、前記凝縮器に接続され、前記凝縮器で凝縮された冷媒を膨張させる膨張装置と、前記膨張装置及び前記圧縮機に接続され、前記膨張装置によって膨張された冷媒を蒸発させた後に前記圧縮機に還流させる蒸発器とを備えている。

第１実施形態における、冷凍サイクル装置を示す模式図である。 冷媒圧縮機の内部構造を示す縦断正面図である。 圧縮ユニットを構成するシリンダとローラとベーンとを示す斜視図である。 ベーンの端縁部の断面図である。 ベーンとローラとの磨耗量を示すグラフである。 第２実施形態における、封孔処理された焼結金属[sintered metal treated with a porosity sealing process]を示す断面図である。 ベーンとローラとの磨耗量を示すグラフである。

以下、実施形態を図面を用いて説明する。

（第１実施形態）
第１実施形態について、図１〜図５に基づいて説明する。図１は、第１実施形態に係る冷凍サイクル装置１を示す模式図である。

冷凍サイクル装置１は、密閉型回転式の冷媒圧縮機[a hermetically-sealed rotary-type refrigerant compressor]２と、四方弁３と、冷房運転時に凝縮器として機能するとともに暖房運転時には蒸発器として機能する室外熱交換器４と、膨張装置５と、冷房運転時に蒸発器として機能するとともに暖房運転時には凝縮器として機能する室内熱交換器６と、アキュムレータ７とが接続されて構成されている。冷媒は、冷凍サイクル装置１の上述した装置を循環する。

冷凍サイクル装置１において、冷房運転時には、冷媒圧縮機２から吐出された冷媒は、実線矢印で示されるように、四方弁３を介して室外熱交換器（凝縮器）４に供給されて外気との熱交換によって凝縮される。凝縮された冷媒は、室外熱交換器４から流出し、膨張装置５を介して室内熱交換器（蒸発器）６に流入する。室内熱交換器６に流入した冷媒は、室内空気との熱交換によって蒸発し、室内空気を冷却する。室内熱交換器６から流出した冷媒は、四方弁３及びアキュムレータ７を介して冷媒圧縮機２に吸入される。

一方、暖房運転時には、冷媒圧縮機２から吐出された冷媒は、破線矢印で示されるように、四方弁３を介して室内熱交換器（凝縮器）６に供給されで室内空気との熱交換によって凝縮され、室内空気を加熱する。凝縮された冷媒は、室内熱交換器６から流出し、膨張装置５を介して室外熱交換器（蒸発器）４に流入する。室外熱交換器４に流入した冷媒は、室外空気との熱交換によって蒸発する。蒸発した冷媒は、室外熱交換器４から流出し、四方弁３及びアキュムレータ７を介して冷媒圧縮機２に吸引される。

以後、順次同様に冷媒が流れて冷凍サイクル装置１の運転が継続される。冷媒としては、ＨＦＣ冷媒、ＨＣ（炭化水素系）冷媒、二酸化炭素冷媒等が用いられる。

冷媒圧縮機２は、図２に示されるように、２シリンダ型であり、密閉ケース２ａを備えている。密閉ケース２ａ内には、電動機８と回転圧縮ユニット９とが収納されている。電動機８と回転圧縮ユニット９とは回転軸[an rotary shaft]１０を介して連結されている。回転軸１０は、偏心部１０ａ及び１０ｂを有している。

電動機８は、回転子８ａと固定子８ｂとからなる。電動機８は、インバータで駆動されるブラシレスＤＣ同期モータ、ＡＣモータ、商用電源で駆動されるモータ等のいずれでもよい。

密閉ケース２ａの底部には、回転圧縮ユニット９を潤滑する冷凍機油[refrigerant oil]１１が貯留されている。冷凍機油１１としては、ＰＯＥ（ポリオールエステル）、ＰＶＥ（ポリビニルエーテル）、ＰＡＧ（ポリアルキレングリコール）等が用いられる。

回転圧縮ユニット９は、第１圧縮ユニット９ａと第２圧縮ユニット９ｂとからなる。第１圧縮ユニット９ａは、シリンダ室１２ａを形成するシリンダ１３ａを備え、第２圧縮ユニット９ｂは、シリンダ室１２ｂを形成するシリンダ１３ｂを備えている。図３に示されるように、シリンダ１３ａ内には、ローラ１４ａとベーン（摺動部材）１５ａとが収納さている。同様に、シリンダ１３ｂ内には、ローラ１４ｂとベーン（摺動部材）１５ｂとが収納されている。なお、図２では、第２圧縮ユニット９ｂにおけるベーン１５ｂと吸入管２３の接続とを示すために、第２圧縮ユニット９ｂの一部は異なる切断面で断面とされている[cross-sectioned with a different cross-sectional plane]。

ローラ１４ａは、回転軸１０の偏心部１０ａに嵌合されており、回転軸１０の回転に伴なってシリンダ室１２ａ内で偏心回転する。ローラ１４ｂは、回転軸１０の偏心部１０ｂに嵌合されており、回転軸１０の回転に伴なってシリンダ室１２ｂ内で偏心回転する。ローラ１４ａ及び１４ｂは、モリブデンとニッケルとクロムとを含む片状黒鉛鋳鉄[flake graphite cast iron]で形成されている。なお、図３に示されるように、第１圧縮ユニット９ａと第２圧縮ユニット９ｂとは同じ構成を有している。

ベーン１５ａは、図３に示されるように、シリンダ１３ａに形成された溝[slot]１６ａに摺動可能に収納されている。ベーン１５ａの先端をローラ１４ａの外周面に接触させる方向にベーン１５ａを付勢するスプリング（図示せず）が、溝１６ａ内に収納されている。同様に、ベーン１５ｂも、シリンダ１３ｂに形成された溝１６ｂに摺動可能に収納されている。ベーン１５ｂの先端をローラ１４ｂの外周面に接触させる方向にベーン１５ｂを付勢するスプリング３５ｂ（図２参照）が、溝１６ｂ内に収納されている。

第１圧縮ユニット９ａのシリンダ１３ａは、その両端面が主軸受１７と仕切り板１８とでそれぞれ覆われており、シリンダ室１２ａが内部に形成されている。第２圧縮ユニット９ｂのシリンダ１３ｂは、その両端面が副軸受１９と仕切り板１８とでそれぞれ覆われており、シリンダ室１２ｂが内部に形成されている。主軸受１７には、シリンダ室１２ａと密閉ケース２ａの内部空間とを連通する吐出孔２０ａと吐出孔２０ａを開閉する吐出弁２１ａとが設けられている。副軸受１９には、シリンダ室１２ｂと密閉ケース２ａの内部空間とを連通する吐出孔２０ｂと吐出孔２０ｂを開閉する吐出弁２１ｂとが設けられている。

密閉ケース２ａの上部には、密閉ケース２ａ内の圧縮された冷媒を四方弁３に向けて吐出させる吐出管２２が接続されている。密閉ケース２ａの側面下部には、アキュムレータ７からの冷媒をシリンダ室１２ａ及び１２ｂ内に導く吸入管２３が接続されている。

図４は、ベーン１５ａ又は１５ｂの端縁部の断面図である。なお、ベーン１５ａ及び１５ｂは同じ構造を有している。ベーン１５ａ（１５ｂ）の基材２４は、金属材料であるクロムモリブデン鋼を冷間鍛造して形成されている。基材２４は、浸炭焼入れによる表面硬化処理が施され、その表面硬さがピッカース硬さ６５０とされている。なお、上記表面硬化処理は、基材２４の表面のみが硬化されるという意味ではなく、基材２４の少なくとも表面が硬化されるという意味であり、基材２４の全体が硬化処理される場合も含む。

さらに、表面硬化処理が施された基材２４の表面には、第１〜第４層２５〜２８とを順に積層した皮膜２９が形成されている。第１層２５は、クロム（Ｃｒ）の単一層である。第２層２６は、クロム及びタングステンカーバイト（ＷＣ）の合金層である。第３層２７は、タングステン（Ｗ）を含有するアモルファス炭素層である。第４層２８は、金属を含有しない、炭素及び水素を含むアモルファス炭素層である。なお、第３層２７は、タングステンに代えてタングステンカーバイトを含有するアモルファス炭素層や、タングステンとタングステンカーバイトとの双方を含有するアモルファス炭素層でもよい。

第２層２６では、クロムの含有率が第３層２７側より第１層２５側で高く、かつ、タングステンカーバイトの含有率が第１層２５側より第３層２７側で高くなるような含有率勾配[content gradient]が形成されている。

第３層２７は、タングステンの含有率が第４層２８側より第２層２６側が高くなるような含有率勾配が形成されている。

各層２５〜２８の厚さ寸法は、第１層２５が０．１μｍ、第２層２６が０．２μｍ、第３層２７が０．５μｍ、第４層２８が２．２μｍであり、皮膜２９全体の厚さ寸法は、３μｍである。

図５のグラフは、冷媒圧縮機２の運転によるベーン１５ｂ（１５ａ）とローラ１４ｂ（１４ａ）との各磨耗量を測定した結果を示している。

上記測定では、下記の条件でベーンとローラとの相対磨耗量が測定された。
（実施例１）
ベーン：表面硬化させた基材２４上に皮膜２９が形成されている（図４のベーン１５ａ及び１５ｂ）。
ローラ：モリブデン、ニッケル及びクロムを含む片状黒鉛鋳鉄で形成されている（ローラ１４ａ及び１４ｂ）。
（比較例１）
ベーン：高速度鋼[high speed steel]（ＳＫＨ５１）で形成されている。
ローラ：モリブデン、ニッケル及びクロムを含む片状黒鉛鋳鉄で形成されている。
（比較例２）
ベーン：高速度鋼（ＳＫＨ５１）で形成されている。
ローラ：片状黒鉛鋳鉄で形成されている（ローラ１４ａ及び１４ｂと同様）。
（比較例３）
ベーン：表面硬化させた基材２４上に皮膜２９が形成されている（図４のベーン１５ａ及び１５ｂと同様）。
ローラ：片状黒鉛鋳鉄で形成されている。

また、上記測定では、冷媒圧縮機２の回転圧縮ユニット９に、実施例１及び比較例１〜３のベーン及びローラが取付けられ、回転圧縮ユニット９に液冷媒を強制的に断続的に繰返し吸入させてベーンをローラに激しく衝突させた。なお、上記測定において、凝縮温度は６５℃とされた。

図５に示される測定結果によれば、実施例１のベーン及びローラの磨耗量が他の比較例のベーン及びローラの磨耗量に比べて大幅に少ないことが分かる。

このように、ベーン１５ａ及び１５ｂの金属で形成された基材２４に浸炭焼入れによる表面硬化処理することで、高荷重作用時における基材２４の弾性変形を抑制することができる。このため、高荷重作用時における皮膜２９の変形を抑制でき、基材２４と皮膜２９との間、及び、皮膜２９内の各層２５〜２８間の密着性を高めることができる。

皮膜２９を構成する４つの層２５〜２８に関しては、第１層２５がクロムの単一層とされ、第２層２６がクロム及びタングステンカーバイトの合金層とされ、第３層２７がタングステン及びタングステンカーバイトの少なくとも一方を含有する金属含有アモルファス炭素層とされ、第４層２８が金属を含有しない、炭素及び水素を含むアモルファス炭素層とされている。さらに、第２層２６では、クロムの含有率が第３層２７側より第１層２５側で高く、かつ、タングステンカーバイトの含有率が第１層２５側より第３層２７側で高くなるような含有率勾配が形成されている。また、第３層２７では、タングステンの含有率が第４層２８側より第２層２６側が高くなるようにな含有率勾配が形成されている。

このため、第１層２５と第２層２６との間、第２層２６と第３層２７との間、及び、第３層２７と第４層２８との間の硬度差がそれぞれ小さくなって各層２５〜２８間の密着性が向上するので、皮膜２９内での割れの発生が抑制され得る。

また、皮膜２９の最も外側に位置する第４層２８が、金属を含有しない、炭素及び水素を含むアモルファス炭素層とされているので、金属を含有するアモルファス炭素層を最も外側に設けた場合よりも高硬度化でき、ベーン１５ａ及び１５ｂの耐摩耗性を向上させることができる。

さらに、図５の測定結果に示されるように、表面硬化された基材２４の表面に皮膜２９を形成したベーン１５ａ及び１５ｂの先端を、モリブデン、ニッケル及びクロムを含む片状黒鉛鋳鉄で形成したローラ１４ａ及び１４ｂにそれぞれ摺接させることにより、ベーン１５ａ及び１５ｂ、並びに、ローラ１４ａ及び１４ｂの磨耗量を少なくすることができる。したがって、ベーン１５ａ及び１５ｂやローラ１４ａ及び１４ｂの磨耗量が少なく、信頼性の高い冷媒圧縮機２を実現できる。

なお、ベーンの基材の硬度が十分に高い場合（例えば、ＨＲＣ６３に調質された高速度工具鋼[high-speed tool steel]）には、表面硬化処理が施されなくても上記実施例１と同じ効果が得られる。

また、上述した皮膜２９を伴うベーン１５ａ及び１５ｂの表面粗さをＲｚ０．８、Ｒｚ１．６、Ｒｚ２．４とした試料を用いて図５に示された測定と同一条件で試験を行った。その結果、Ｒｚ０．８、Ｒｚ１．６のものは、皮膜の剥離が生じず良好な結果が得られたが、Ｒｚ２．４のものは、微細な皮膜の剥離の傾向がわずかに見られた。したがって、皮膜２９形成後のベーン１５ａ及び１５ｂの表面粗さは、Ｒｚ１．６以下にすることがより望ましい。

（第２実施形態）
第２実施形態を、図６及び図７に基づいて説明する。なお、第２実施形態及び以下に説明する他の実施形態において、冷媒圧縮機の基本的構造は第１実施形態の冷媒圧縮機２と同じであるので、それらの基本的構造については、図１〜図４を参照して説明する。

第２実施形態では、シリンダ１３ａ及び１３ｂが、片状黒鉛鋳鉄で形成されているか、又は、表面が封孔処理された焼結金属で形成されている。

図６は、表面が封孔処理された焼結金属３０を示す断面図である。焼結金属３０は鉄と銅と炭素系焼結合金とにより基材３１が形成されており、水蒸気処理によって四三酸化鉄の皮膜３２が基材３１の表面に形成されている。焼結工程において基材３１の表面には空孔[porous hole]３３が形成されるが、空孔３３は皮膜３２によって埋められる。なお、皮膜３２の表面には、空孔３３の上方に僅かな凹み[dent]３４が生じやすい。

図７は、ベーン１５ａ（１５ｂ）の側面とシリンダ１３ａ（１３ｂ）の溝１６ａ（１６ｂ）の表面との摺接部分における、ベーン１５ａ（１５ｂ）とシリンダ１３ａ（１３ｂ）との合計磨耗量の測定結果を示すグラフである。なお、ベーン１５ａ（１５ｂ）には、溝１６ａ（１６ｂ）の表面と摺接する側面にも皮膜２９が形成されている。

上記測定では、全実施例Ａ〜Ｄで側面にも皮膜２９が形成されたベーン１５ａ及び１５ｂが用いられた。また、実施例Ａでは球状黒鉛鋳鉄で形成されたシリンダ１３ａ及び１３ｂが用いられ、実施例Ｂでは片状黒鉛鋳鉄で形成されたシリンダ１３ａ及び１３ｂが用いられ、実施例Ｃではバナジウム及びリンとが添加された片状黒鉛鋳鉄で形成されたシリンダ１３ａ及び１３ｂが用いられ、実施例Ｄでは図７に示された皮膜３１を有する焼結金属３０で形成されたシリンダ１３ａ及び１３ｂが用いられた。

また、上記測定は、第１実施形態での測定と同様に、冷媒圧縮機２の回転圧縮ユニット９に、皮膜２９が形成されたベーンと各実施例Ａ〜Ｄのシリンダとが取付けられ、回転圧縮ユニット９に液冷媒を強制的に断続的に繰返吸入させてベーンをローラに激しく衝突させた。

測定結果によれば、シリンダが球状黒鉛鋳鉄で形成された場合（実施例Ａ）、磨耗量が大きく、実施例Ａの構成は冷媒圧縮機２で使用するのに適さないことが判明した。しかし、実施例Ｂ〜Ｄの場合には、磨耗量が少なく、それらの構成は冷媒圧縮機２での使用に適していることが分かる。

（第３実施形態）
第３実施形態を、下記表１に基づいて説明する。本実施形態では、回転軸１０の表面に第１層２５〜第４層２８からなる上述した皮膜２９が形成されている。

表１は、回転軸１０の材質と、回転軸１０における皮膜２９の有無と、軸焼付き性[burnout characteristics of the shaft]との関係の測定結果を示している。表１において、焼付き性は、ランクＣ，Ｂ，Ａの順で良い。

測定結果によれば、回転軸１０の材質に関わらず、皮膜２９の形成によって軸焼付き性が良くなって焼付きが生じにくくなることが分かる。

冷媒圧縮機２に対して、回転圧縮ユニット９の可変回転数の拡大が要求される。特に、低周波回転では軸回転数による油膜圧力が十分に得られない潤滑状態であるので、回転軸１０と軸受（主軸受１７及び副軸受１９）とは油膜を介さずに直接接触する場合がある。そこで、回転軸１０の表面への皮膜２９の形成によって低周波回転での運転状態時の焼付きを抑制することができ、また、摺接部分の磨耗を少なくすることができる。

（第４実施形態）
第４実施形態を、表２に基づいて説明する。

第４実施形態では、軸受（主軸受１７及び副軸受１９）の各端面がベーン１５ａ及び１５ｂの側面とそれぞれ摺接する。軸受１７及び１９は、片状黒鉛鋳鉄で形成されており、第２実施形態で説明されたように、表面が封孔処理された焼結金属３０（図６）で形成されている。なお、ベーン１５ａ及び１５ｂの軸受１７及び１９と摺接する側面にも上述した皮膜２９が形成されている。

側面部分にも皮膜２９を形成したベーン１５ａ及び１５ｂを用い、軸受１７及び１９を片状黒鉛鋳鉄で形成した場合と、軸受１７及び１９を皮膜３１を有する焼結金属３０で形成した場合とで、。軸受１７及び１９の耐摩耗性が測定された。測定結果を下記表２に示す。

また、上記測定は、第１実施形態での測定と同様に、冷媒圧縮機２の回転圧縮ユニット９に皮膜２９が形成されたベーンと材質の異なる各軸受１７及び１９とが取付けられ、回転圧縮ユニット９に液冷媒を強制的に断続的に繰返し吸引させてベーン１５ａ及び１５ｂをローラ１４ａ及び１４ｂに激しく衝突させて行なった。

測定結果によれば、軸受１７及び１９が片状黒鉛鋳鉄で形成された場合と、軸受１７及び１９が皮膜３２を有する焼結金属３０で形成された場合のいずれの場合も、軸受１７及び１９が良好な耐摩耗性（ランクＡ）を得られることがわかる。

なお、片状黒鉛鋳鉄は、微細な黒鉛組織を有するのが特徴であり、油切れが懸念されるような使用環境下での油保持性が優れており、耐摩耗性を向上させ得る。

また、焼結金属３０によれば、上述した凹み３４によって油保持性が高まるので、耐摩耗性が向上する。

（第５実施形態）
第５実施形態について説明する。第５実施形態は、密閉ケース２ａ内に貯留される冷凍機油１１の種類と冷媒の種類との組み合わせに関する。

第５実施形態では、冷媒としてＨＦＣ系冷媒が使用され、冷凍機油１１としてＰＯＥ（ポリオールエステル）又はＰＶＥ（ポリビニルエーテル）が使用されている。

塩素を含まないＨＦＣ系冷媒には潤滑性がなく、摺動部の潤滑性は冷凍機油１１にのみ依存する。このため、塩素を含む冷媒を使用した場合に比較して、塩素を含まない冷媒を使用した場合には潤滑性が低下する。そこで、冷凍機油１１としてＰＯＥ（ポリオールエステル）又はＰＶＥ（ポリビニルエーテル）を使用することによって潤滑性を高めることができる。

本発明の目的は、冷媒圧縮機で使用されているベーンの基材の変形を抑制するとともに基材の表面に形成された皮膜の密着性の向上を図り、さらに、ベーン及びベーンと摺接する部材の磨耗を抑えることのできる冷媒圧縮機と、該冷媒圧縮機を用いた冷凍サイクル装置とを提供することにある。

第１実施形態における、冷凍サイクル装置を示す模式図である。 冷媒圧縮機の内部構造を示す縦断正面図である。 圧縮ユニットを構成するシリンダとローラとベーンとを示す斜視図である。 ベーンの端縁部の断面図である。 ベーンとローラとの磨耗量を示すグラフである。 第２実施形態における、封孔処理された焼結金属[sintered metal treated with a porosity sealing process]を示す断面図である。 ベーンとシリンダとの合計磨耗量を示すグラフである。

上記測定では、下記の条件でベーンとローラとの相対磨耗量が測定された。
（実施例１）
ベーン：表面硬化させた基材２４上に皮膜２９が形成されている（図４のベーン１５ａ及び１５ｂ）。
ローラ：モリブデン、ニッケル及びクロムを含む片状黒鉛鋳鉄で形成されている（ローラ１４ａ及び１４ｂ）。
（比較例１）
ベーン：高速度鋼[high speed steel]（ＳＫＨ５１）で形成されている。
ローラ：モリブデン、ニッケル及びクロムを含む片状黒鉛鋳鉄で形成されている（ローラ１４ａ及び１４ｂと同様）。
（比較例２）
ベーン：高速度鋼（ＳＫＨ５１）で形成されている。
ローラ：片状黒鉛鋳鉄で形成されている。
（比較例３）
ベーン：表面硬化させた基材２４上に皮膜２９が形成されている（図４のベーン１５ａ及び１５ｂと同様）。
ローラ：片状黒鉛鋳鉄で形成されている。

上記測定では、全実施例Ａ〜Ｄで側面にも皮膜２９が形成されたベーン１５ａ及び１５ｂが用いられた。また、実施例Ａでは球状黒鉛鋳鉄で形成されたシリンダ１３ａ及び１３ｂが用いられ、実施例Ｂでは片状黒鉛鋳鉄で形成されたシリンダ１３ａ及び１３ｂが用いられ、実施例Ｃではバナジウム及びリンとが添加された片状黒鉛鋳鉄で形成されたシリンダ１３ａ及び１３ｂが用いられ、実施例Ｄでは図６に示された皮膜３２を有する焼結金属３０で形成されたシリンダ１３ａ及び１３ｂが用いられた。

側面部分にも皮膜２９を形成したベーン１５ａ及び１５ｂを用い、軸受１７及び１９を片状黒鉛鋳鉄で形成した場合と、軸受１７及び１９を皮膜３２を有する焼結金属３０で形成した場合とで、。軸受１７及び１９の耐摩耗性が測定された。測定結果を下記表２に示す。

Claims (5)

1. 冷媒圧縮機であって、
   冷凍サイクルで使用される冷媒を圧縮する圧縮ユニットと、
   前記圧縮ユニットに摺動可能に設けられた、金属材料を基材とするベーンと、
   前記基材の表面に第１〜４層が順に積層されて形成された皮膜と、
   前記圧縮ユニットに回転可能に設けられた、前記ベーンの先端が摺接するローラと、を備え、
   前記第１層は、クロムの単一層からなり、
   前記第２層は、クロム及びタングステンカーバイトの合金層からなり、
   前記第３層は、タングステン及びタングステンカーバイトの少なくとも一方を含有する金属含有アモルファス炭素層からなり、
   前記第４層は、金属を含有しない、炭素及び水素を含むアモルファス炭素層からなり、
   前記第２層では、クロム含有率が前記第３層側より前記第１層側で高く、かつ、タングステンカーバイトの含有率が前記第１層側より前記第３層側で高く、
   前記第３層では、タングステン又はタングステンカーバイトの少なくとも前記一方の含有率が前記第４層側より前記第２層側が高く、
   前記ローラは、モリブデン、ニッケル及びクロムを含む片状黒鉛鋳鉄よりなる、
   ことを特徴とする冷媒圧縮機。
2. 前記圧縮ユニットが、前記ベーン及び前記ローラを収納するシリンダをさらに有しており、
   前記シリンダが、片状黒鉛鋳鉄、又は、表面が封孔処理された焼結金属よりなる、ことを特徴とする請求項１記載の冷媒圧縮機。
3. 前記圧縮ユニットが、回転可能な回転軸をさらに有しており、
   前記回転軸が、金属材料の基材と、該基材上に積層された前記第１〜４層からなる前記皮膜とで形成されている、ことを特徴とする請求項１又は２記載の冷媒圧縮機。
4. 前記圧縮ユニットが、前記ベーンと摺接する軸受をさらに有しており、
   前記軸受が、片状黒鉛鋳鉄、又は、表面が封孔処理された焼結金属よりなる、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の冷媒圧縮機。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の冷媒圧縮機と、
   前記圧縮機に接続され、前記圧縮機で圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器と、
   前記凝縮器に接続され、前記凝縮器で凝縮された冷媒を膨張させる膨張装置と、
   前記膨張装置及び前記圧縮機に接続され、前記膨張装置によって膨張された冷媒を蒸発させた後に前記圧縮機に還流させる蒸発器とを備えたことを特徴とする冷凍サイクル装置。

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