JP7666538B2 - Vane, compressor with vane, and method for manufacturing vane - Google Patents
Vane, compressor with vane, and method for manufacturing vane Download PDFInfo
- Publication number
- JP7666538B2 JP7666538B2 JP2023056184A JP2023056184A JP7666538B2 JP 7666538 B2 JP7666538 B2 JP 7666538B2 JP 2023056184 A JP2023056184 A JP 2023056184A JP 2023056184 A JP2023056184 A JP 2023056184A JP 7666538 B2 JP7666538 B2 JP 7666538B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vane
- base material
- layer
- cylinder
- hard coating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/06—Surface hardening
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
- C23C8/08—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
- C23C8/24—Nitriding
- C23C8/26—Nitriding of ferrous surfaces
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
- C23C8/36—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases using ionised gases, e.g. ionitriding
- C23C8/38—Treatment of ferrous surfaces
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
- F04C18/30—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members
- F04C18/34—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F04C18/08 or F04C18/22 and relative reciprocation between the co-operating members
- F04C18/356—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F04C18/08 or F04C18/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the outer member
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C29/00—Component parts, details or accessories of pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C18/00 - F04C28/00
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Description
本発明は、ベーン、ベーンを備えた圧縮機、およびベーンの製造方法に関する。 The present invention relates to a vane, a compressor equipped with the vane, and a method for manufacturing the vane.
ロータリ圧縮機の圧縮部としては、シリンダと、シリンダの内周面に沿って公転するピストンと、シリンダの両端のそれぞれを塞ぐ一対の端板と、を備えており、シリンダの内周面とピストンの外周面と一対の端板とに囲われるシリンダ室が形成され、このシリンダ室を吸入室と圧縮室とに区画するベーンが、シリンダに形成されたベーン溝に配置されているものがある。この種のベーンの外周面は、ピストンの外周面に対して摺動する先端面と、ベーン溝の内面に対して摺動する側面と、端板に対して摺動する端面と、を有している。したがって、ベーンの摺動面(先端面、側面、端面)には、ピストンや端板に対して繰り返し摺動しても摩耗しにくい耐摩耗性と、摺動による摩擦熱でベーン自身の温度が上昇しても変質しにくい耐焼き付き性が求められる。特にベーンの先端面は、ピストンとの摺動時にピストンの外周面から受ける圧力が大きいため、これに耐えられる高い硬度(耐摩耗性)が求められる。 The compression section of a rotary compressor includes a cylinder, a piston that revolves along the inner circumferential surface of the cylinder, and a pair of end plates that close both ends of the cylinder. A cylinder chamber is formed between the inner circumferential surface of the cylinder, the outer circumferential surface of the piston, and the pair of end plates. A vane that divides the cylinder chamber into a suction chamber and a compression chamber is disposed in a vane groove formed in the cylinder. The outer circumferential surface of this type of vane has a tip surface that slides against the outer circumferential surface of the piston, a side surface that slides against the inner surface of the vane groove, and an end surface that slides against the end plate. Therefore, the sliding surfaces of the vane (tip surface, side surface, end surface) are required to have wear resistance that makes them resistant to wear even when they repeatedly slide against the piston and end plate, and seizure resistance that makes them resistant to deterioration even when the temperature of the vane itself rises due to frictional heat caused by sliding. In particular, the tip surface of the vane is subjected to a large pressure from the outer circumferential surface of the piston when sliding against the piston, so it is required to have a high hardness (wear resistance) that can withstand this pressure.
特許文献1に記載される回転式圧縮機に搭載されるベーンの製造工程では、まず、高速度鋼を母材として形成されたベーンの外表面に窒化処理を施すことで、ベーンを形成する基材の表面全体の組成を窒化拡散層に変化させている。なお、高速度鋼自体はCr含有量が少ない鋼材(例えば、Cr含有量が3.8[wt%]~4.5[wt%]程度)であるため、ベーンを形成する母材の表面を窒化処理するだけでは、ベーンの摺動面として必要な耐摩耗性、耐焼き付き性を十分に得られない。そこで、特許文献1に記載されるベーンの製造工程では、窒化拡散層が外表面に露出した母材の表面全体に、さらに高硬度コーティング層としてのDLC(ダイヤモンドライクカーボン)層を形成し、ベーンの摺動面として必要な耐摩耗性、耐焼き付き性を確保している。しかし、特許文献1に記載されるような、ベーンを形成する母材の表面全体に高硬度コーティング層を形成する場合、高硬度コーティング層を形成する粒子をベーンの表面全体に密着させるために、高硬度コーティング層の成膜装置内で、複数のベーン同士の距離を離して配置した状態でコーティング処理を行うことになる。このため、一度にコーティング処理できるベーンの個数が少なくなり、ベーンの製造コストが増大する問題がある。 In the manufacturing process of the vane mounted on the rotary compressor described in Patent Document 1, first, a nitriding process is performed on the outer surface of the vane formed from high-speed steel as the base material, thereby changing the composition of the entire surface of the base material forming the vane into a nitrided diffusion layer. Note that since high-speed steel itself is a steel material with a low Cr content (for example, a Cr content of about 3.8 [wt%] to 4.5 [wt%]), simply nitriding the surface of the base material forming the vane does not provide sufficient wear resistance and seizure resistance required for the sliding surface of the vane. Therefore, in the manufacturing process of the vane described in Patent Document 1, a DLC (diamond-like carbon) layer is further formed as a high-hardness coating layer on the entire surface of the base material with the nitrided diffusion layer exposed on the outer surface, thereby ensuring the wear resistance and seizure resistance required for the sliding surface of the vane. However, when forming a high-hardness coating layer over the entire surface of the base material that forms the vane as described in Patent Document 1, in order to ensure that the particles that form the high-hardness coating layer are in close contact with the entire surface of the vane, the coating process is carried out with multiple vanes arranged at a distance from each other in a film-forming device for the high-hardness coating layer. This reduces the number of vanes that can be coated at one time, which increases the manufacturing costs of the vanes.
一方、Cr含有量が多い鋼材を母材として形成されたベーンが開示される先行技術も知られている(特許文献2)。特許文献2に記載されるロータリコンプレッサでは、Cr含有量が多い鋼材を母材として形成されたベーンの表面全体に窒化処理を施すことによって窒化拡散層を形成し、このCr含有量が多い窒化拡散層をベーンの摺動面とすることで、耐摩耗性、耐焼き付き性を確保している。しかし、特許文献2に記載されるようなベーンは、ベーンの摺動面のうち側面及び端面として必要な耐摩耗性、耐焼き付き性は十分に得られるが、ピストンによって大きな力を受け且つピストンとの摺動時に接触する面積が小さいために大きな面圧を受ける、ベーンの先端面として必要な硬度が不足し、先端面の摩耗が進行するおそれがある。また、このようなベーンは、Cr含有量が多い鋼材を窒化処理することで、ベーンを形成する母材の表面に形成された窒化拡散層の上に、硬く脆い窒化化合物層、いわゆる白層が厚く形成されてしまう。このため、仮にベーンの硬度をさらに高めるために窒化化合物層の上に高硬度コーティング層を形成しようとしても、窒化化合物層と共に高硬度コーティング層が剥離するおそれがあり、高硬度コーティング層の密着性が低い問題がある。 On the other hand, a prior art is also known that discloses a vane formed from a steel material with a high Cr content as a base material (Patent Document 2). In the rotary compressor described in Patent Document 2, a nitrided diffusion layer is formed by nitriding the entire surface of a vane formed from a steel material with a high Cr content as a base material, and this nitrided diffusion layer with a high Cr content is used as the sliding surface of the vane to ensure wear resistance and seizure resistance. However, the vane described in Patent Document 2 has sufficient wear resistance and seizure resistance required for the side and end surfaces of the sliding surface of the vane, but the hardness required for the tip surface of the vane, which receives a large force from the piston and receives a large surface pressure because the contact area during sliding with the piston is small, is insufficient, and wear of the tip surface may progress. In addition, in such a vane, by nitriding a steel material with a high Cr content, a hard and brittle nitride compound layer, a so-called white layer, is formed thickly on the nitrided diffusion layer formed on the surface of the base material that forms the vane. For this reason, even if an attempt is made to form a high-hardness coating layer on top of the nitride compound layer to further increase the hardness of the vane, there is a risk that the high-hardness coating layer will peel off along with the nitride compound layer, resulting in a problem of low adhesion of the high-hardness coating layer.
特許文献3には、窒化処理によって表面に窒化化合物層が形成されたベーンと高硬度コーティング層との密着性を高める技術が記載されている。特許文献3に記載される回転圧縮機では、ベーンを形成する母材の表面を窒化処理した後、高硬度コーティング層を形成する前に、窒化処理された母材の表面に高硬度コーティング層の構成分子のイオンを照射している。これにより、ベーンを形成する母材の表面に、高硬度コーティング層の構成分子とベーンの母材の構成分子とが結合した混合層が形成される。そして、混合層の上に高硬度コーティング層を形成することで、窒化化合物層が形成された母材と高硬度コーティング層との密着性を高められる。しかし、特許文献3のように混合層を形成する特殊な工程を追加すると、ベーンの製造コストが増大する問題がある。 Patent Document 3 describes a technique for improving adhesion between a vane having a nitride compound layer formed on its surface by nitriding and a high-hardness coating layer. In the rotary compressor described in Patent Document 3, after nitriding the surface of the base material forming the vane, the nitrided surface of the base material is irradiated with ions of the constituent molecules of the high-hardness coating layer before forming the high-hardness coating layer. As a result, a mixed layer is formed on the surface of the base material forming the vane, in which the constituent molecules of the high-hardness coating layer and the constituent molecules of the base material of the vane are bonded. Then, by forming a high-hardness coating layer on the mixed layer, the adhesion between the base material having the nitride compound layer formed thereon and the high-hardness coating layer can be improved. However, adding a special process for forming a mixed layer as in Patent Document 3 increases the manufacturing cost of the vane.
開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、ベーンの先端面を形成する母材から硬質皮膜が剥離することを防止しつつ、ベーンの製造コストを低減するベーン、ベーンを備えた圧縮機、およびベーンの製造方法を提供することを目的とする。 The disclosed technology has been developed in consideration of the above, and aims to provide a vane, a compressor equipped with the vane, and a method for manufacturing the vane that reduces the manufacturing costs of the vane while preventing the hard coating from peeling off from the base material that forms the tip surface of the vane.
本願の開示するベーンの一態様は、シリンダと、前記シリンダの内周面に沿って公転するピストンと、前記シリンダの端部を塞ぐ端板と、を備える圧縮機に用いられ、前記シリンダと前記ピストンと前記端板とに囲われるシリンダ室を、吸入室と圧縮室とに区画するベーンであり、前記ベーンは、クロムの含有量が4.5wt%を超える材料から形成される母材と、前記母材のうちの先端面を被覆する硬質皮膜と、を有し、前記母材には、基材層および窒化拡散層が、形成され、前記硬質皮膜は、前記母材の前記窒化拡散層の表面に単一の材料から形成されるとともに、前記先端面の外表面に露出し、前記母材は、前記シリンダに摺動する側面、および、前記端板に摺動する端面をさらに備え、前記母材の前記側面と前記端面とは、窒化拡散層が、前記側面と前記端面のそれぞれの外表面に露出している。 One aspect of the vane disclosed in the present application is a vane used in a compressor including a cylinder, a piston that revolves along the inner circumferential surface of the cylinder, and an end plate that closes an end of the cylinder, and divides a cylinder chamber surrounded by the cylinder, the piston, and the end plate into a suction chamber and a compression chamber. The vane has a base material formed from a material having a chromium content of more than 4.5 wt %, and a hard coating covering a tip surface of the base material, wherein a base layer and a nitriding layer are formed on the base material, the hard coating is formed from a single material on the surface of the nitriding layer of the base material and is exposed on the outer surface of the tip surface , the base material further has a side surface that slides against the cylinder and an end surface that slides against the end plate, and the side surface and the end surface of the base material have a nitriding layer exposed on the outer surfaces of the side surface and the end surface, respectively.
本願の開示するベーンの一態様によれば、ベーンの先端面を形成する母材から硬質皮膜が剥離することを防止しつつ、ベーンの製造コストを低減することができる。 According to one aspect of the vane disclosed in this application, it is possible to reduce the manufacturing costs of the vane while preventing the hard coating from peeling off from the base material that forms the tip surface of the vane.
以下に、本願が開示する実施形態にかかるベーン、ベーンを備えた圧縮機、およびベーンの製造方法について図面を参照して説明する。なお、以下の記載により本開示の技術が限定されるものではない。また、以下の記載においては、同一の構成要素に同一の符号を付与し、重複する説明を省略する。 Below, the vane, compressor equipped with the vane, and manufacturing method of the vane according to the embodiment disclosed in the present application will be described with reference to the drawings. Note that the following description does not limit the technology of the present disclosure. In addition, in the following description, the same components are given the same reference numerals, and duplicate descriptions will be omitted.
(圧縮機の構成)
図1は、実施例1のベーンを備える圧縮機を示す縦断面図である。図1に示すように、圧縮機1は、本体容器10の内部に、冷媒をアキュムレータ25から吸入して圧縮した冷媒を本体容器10の内部に吐出する圧縮部12と、圧縮部12を駆動するモータ11と、が収容され、圧縮部12で圧縮された高圧冷媒を本体容器10の内部に吐出し、さらに吐出管107を通して冷凍サイクルに吐出するロータリ圧縮機である。また、圧縮機1は、モータ11の駆動力を圧縮部12に伝える回転軸15と、本体容器10の外周面に固定されたアキュムレータ25を備える。
(Compressor configuration)
Fig. 1 is a vertical cross-sectional view showing a compressor equipped with a vane of Example 1. As shown in Fig. 1, the compressor 1 is a rotary compressor that accommodates a
本体容器10には、冷凍サイクルの低圧冷媒を圧縮部12に吸入するための上圧縮部吸入管102T及び下圧縮部吸入管102Sが本体容器10を貫通して設けられている。詳しくは、本体容器10に上ガイド管101Tが例えばろう付けによって固定され、上圧縮部吸入管102Tは上ガイド管101Tの内側を通って上ガイド管101Tに例えばろう付けによって固定されている。同様に、本体容器10に下ガイド管101Sが例えばろう付けによって固定され、下圧縮部吸入管102Sは下ガイド管101Sの内側を通って下ガイド管101Sに例えばろう付けによって固定されている。
The
圧縮部12で圧縮された高圧冷媒を本体容器10の内部から冷凍サイクルに吐出するための吐出管107が本体容器10における上部を貫通して設けられている。本体容器10における下部には、圧縮機1全体を支持するベース部材310が溶接によって固定されている。
A
アキュムレータ25は、アキュムレータ25の内部に冷凍サイクルから冷媒を吸入するアキュムレータ吸入管27と、気体冷媒を圧縮部12に送るための上気液分離管31T及び下気液分離管31Sと、を備える。アキュムレータ吸入管27は、アキュムレータ25における上部に接続されている。上気液分離管31Tは、上連絡管104Tを介して上圧縮部吸入管102Tと接続されている。下気液分離管31Sは、下連絡管104Sを介して下圧縮部吸入管102Sと接続されている。
The
図2は、実施例1の圧縮機1の圧縮部12を示す分解斜視図である。図1及び図2に示すように、圧縮部12は、上シリンダ121Tと、下シリンダ121Sと、中間仕切板140と、上端板160Tと、下端板160Sと、を有しており、上端板160T、上シリンダ121T、中間仕切板140、下シリンダ121S、下端板160Sの順に積層され、複数のボルト175により固定されている。上端板160Tには主軸受部161Tが設けられている。下端板160Sには副軸受部161Sが設けられている。回転軸15には主軸部153と、上偏心部152Tと、下偏心部152Sと、副軸部151と、が設けられている。回転軸15は、圧縮部12に支持される主軸部153及び副軸部151を有する。回転軸15の主軸部153が上端板160Tの主軸受部161Tに嵌め込まれ、回転軸15の副軸部151が下端板160Sの副軸受部161Sに嵌め込まれることにより、回転軸15は主軸受部161T及び副軸受部161Sに回転自在に支持される。
2 is an exploded perspective view showing the
モータ11は、外側に配置されたステータ111と、内側に配置されたロータ112と、を有している。ステータ111は、本体容器10の内周面10aに例えば焼嵌めや溶接によって固定されている。ロータ112は、回転軸15に焼嵌めによって固定されている。
The
本体容器10の内部には、圧縮部12の摺動部材の潤滑、及びシリンダ室内の高圧部と低圧部とのシールのために、圧縮部12がほぼ浸漬する量の潤滑油18が封入されている。
The inside of the
次に、図2を用いて圧縮部12を詳しく説明する。上シリンダ121Tには内部に円筒状の上中空部130Tが設けられ、上中空部130Tには上ピストン125Tが配置されている。上ピストン125Tは回転軸15の上偏心部152Tに嵌め込まれている。下シリンダ121Sには内部に円筒状の下中空部130Sが設けられ、下中空部130Sには下ピストン125Sが配置されている。下ピストン125Sは回転軸15の下偏心部152Sに嵌め込まれている。
Next, the
上シリンダ121Tには上中空部130Tから外周側へ延びる上ベーン溝128Tが設けられており、上ベーン溝128Tに上ベーン127Tが配置されている。上シリンダ121Tには外周から上ベーン溝128Tに通じる上スプリング穴124Tが設けられており、上スプリング穴124Tに上スプリング126Tが配置されている。下シリンダ121Sには下中空部130Sから外周側へ延びる下ベーン溝128Sが設けられており、下ベーン溝128Sに下ベーン127Sが配置されている。下シリンダ121Sには外周から下ベーン溝128Sに通じる下スプリング穴124Sが設けられており、下スプリング穴124Sに下スプリング126Sが配置されている。
The
上ベーン127Tの一端が上スプリング126Tによって上ピストン125Tに押し当てられることにより、上シリンダ121Tの上中空部130Tにおいて上ピストン125Tの外側の空間が、上シリンダ室である上吸入室131Tと上圧縮室133Tに区画される。上シリンダ121Tには、外周から上吸入室131Tに連通する上吸入穴135Tが設けられている。上吸入穴135Tには上圧縮部吸入管102Tが接続されている。下ベーン127Sの一端が下スプリング126Sによって下ピストン125Sに押し当てられることにより、下シリンダ121Sの下中空部130Sにおいて下ピストン125Sの外側の空間が、下シリンダ室である下吸入室131Sと下圧縮室133Sに区画される。下シリンダ121Sには、外周から下吸入室131Sに連通する下吸入穴135Sが設けられている。下吸入穴135Sには下圧縮部吸入管102Sが接続されている。
When one end of the
上端板160Tには、上端板160Tを貫通して上圧縮室133Tに連通する上吐出穴190Tが設けられている。上端板160Tには、上吐出穴190Tを開閉するリード弁である上吐出弁200Tと、上吐出弁200Tの反りを規制する上吐出弁押さえ201Tと、が上リベット202Tによって固定されている。上端板160Tの上側には、上吐出穴190Tを覆う上端板カバー170Tが配置され、上端板160Tと上端板カバー170Tとで閉塞される上端板カバー室180Tが形成される。上端板カバー170Tは、上端板160Tと上シリンダ121Tとを固定する複数のボルト175によって上端板160Tに固定される。上端板カバー170Tには、上端板カバー室180Tと本体容器10の内部を連通する上端板カバー吐出穴172Tが設けられている。また、圧縮部12が本体容器10内に設けられる際、本体容器10の内周面10aが上端板160Tの外周面182aに焼き嵌めされると共に、本体容器10と溶接された複数の溶接部によって接合される。本実施例1における上端板160Tの構造の詳細については後述する。
The
下端板160Sには、下端板160Sを貫通して下圧縮室133Sに連通する下吐出穴190Sが設けられている。下端板160Sには、下吐出穴190Sを開閉するリード弁である下吐出弁200Sと、下吐出弁200Sの反りを規制する下吐出弁押さえ201Sと、が下リベット202Sによって固定されている。下端板160Sの下側には、下吐出穴190Sを覆う下端板カバー170Sが配置され、下端板160Sと下端板カバー170Sとで閉塞される下端板カバー室180Sを形成する(図1参照)。下端板カバー170Sは、下端板160Sと下シリンダ121Sとを固定する複数のボルト175によって下端板160Sに固定される。
The
また、圧縮部12には、下端板160S、下シリンダ121S、中間仕切板140、上端板160T及び上シリンダ121Tを貫通し、下端板カバー室180Sと上端板カバー室180Tとを連通する冷媒通路穴136(図2参照)が設けられている。
In addition, the
以下に、回転軸15の回転による冷媒の流れを説明する。回転軸15の回転によって、回転軸15の上偏心部152Tに嵌め込まれた上ピストン125T、及び下偏心部152Sに嵌め込まれた下ピストン125Sが公転運動することにより、上吸入室131T及び下吸入室131Sが容積を拡大しながら冷媒を吸入する。冷媒の吸入路として、冷凍サイクルの低圧冷媒は、アキュムレータ吸入管27を通してアキュムレータ25の内部に吸入され、気体冷媒だけが上気液分離管31T及び下気液分離管31Sに吸入される。上気液分離管31Tに吸入された気体冷媒は、上連絡管104Tと上圧縮部吸入管102Tとを通って上吸入室131Tに吸入される。同様に、下気液分離管31Sに吸入された気体冷媒は、下連絡管104Sと下圧縮部吸入管102Sとを通って下吸入室131Sに吸入される。
The flow of refrigerant caused by the rotation of the
次に、回転軸15の回転による吐出冷媒の流れを説明する。回転軸15の回転によって、回転軸15の上偏心部152Tに嵌合された上ピストン125Tが公転運動することにより、上圧縮室133Tが容積を縮小しながら冷媒を圧縮し、圧縮した冷媒の圧力が上吐出弁200Tの外側の上端板カバー室180Tの圧力よりも高くなったとき、上吐出弁200Tが開いて上圧縮室133Tから上端板カバー室180Tへ冷媒を吐出する。上端板カバー室180Tに吐出された冷媒は、上端板カバー170Tに設けられた上端板カバー吐出穴172Tから本体容器10内に吐出される。
Next, the flow of the discharged refrigerant caused by the rotation of the
また、回転軸15の回転によって、回転軸15の下偏心部152Sに嵌め込まれた下ピストン125Sが公転運動することにより、下圧縮室133Sが容積を縮小しながら冷媒を圧縮し、圧縮した冷媒の圧力が下吐出弁200Sの外側の下端板カバー室180Sの圧力よりも高くなったとき、下吐出弁200Sが開いて下圧縮室133Sから下端板カバー室180Sへ冷媒を吐出する。下端板カバー室180Sに吐出された冷媒は、冷媒通路穴136及び上端板カバー室180Tを通って上端板カバー170Tに設けられた上端板カバー吐出穴172Tから本体容器10内に吐出される。
In addition, as the rotating
本体容器10内に吐出された冷媒は、ステータ111の外周に設けられた上下を連通する切欠き(図示せず)、又はステータ111の巻線部の隙間(図示せず)、又はステータ111とロータ112との隙間115(図1参照)を通ってモータ11の上方に導かれ、本体容器10の上部に配置された吐出管107から吐出される。
The refrigerant discharged into the
次に、潤滑油18の流れを説明する。本体容器10の下部に封入されている潤滑油18は、回転軸15の遠心力により回転軸15の内部(図示せず)を通って圧縮部12に供給される。圧縮部12に供給された潤滑油18は、冷媒に巻き込まれ霧状となって冷媒と共に本体容器10の内部に排出される。霧状となって本体容器10の内部に排出された潤滑油18はモータ11の回転力によって遠心力で冷媒と分離され、油滴となって再び本体容器10の下部に戻る。しかし一部の潤滑油18は分離されずに冷媒と共に冷凍サイクルに排出される。冷凍サイクルに排出された潤滑油18は冷凍サイクルを循環してアキュムレータ25に戻り、アキュムレータ25の内部で分離されアキュムレータ25における下部に滞留する。アキュムレータ25における下部に滞留した潤滑油18は吸入冷媒と共に上吸入室131T、下吸入室131Sに吸入される。
Next, the flow of the lubricating
(圧縮機1の特徴的な構成)
次に、実施例1のベーンの特徴的な構成について説明する。図3は、実施例1のベーンを示す斜視図である。上ベーン127Tと下ベーン127S(以下、ベーン127とも称する。)は構造が同一であるため、以下、上ベーン127Tについて説明し、下ベーン127Sの説明を省略する。上ベーン127Tは、上ピストン125Tの外周面に対して摺動する先端面129aと、上ベーン溝128Tの内面に対して摺動する第1側面129b及び第2側面129cと、を有する。また、上ベーン127Tは、上端板160Tの端面に対して摺動する第1端面129dと、端板としての中間仕切板140の端面に対して摺動する第2端面129eと、上スプリング126Tによって押圧される背面129fと、を有する。なお、下ベーン127Sについて補足すると、下ベーン127Sは、端板としての中間仕切板140の端面に対して摺動する第1端面129dと、下端板160Sの端面に対して摺動する第2端面129eと、を有する。第1側面129b及び第2側面129c、第1端面129d及び第2端面129eは、それぞれ平坦な板状に形成されている。
(Characteristic configuration of compressor 1)
Next, the characteristic configuration of the vane of the first embodiment will be described. FIG. 3 is a perspective view showing the vane of the first embodiment. The
上ベーン127Tの先端面129aは、第1端面129d及び第2端面129eに直交する方向から見たときに、円弧状に形成されている。上ベーン127Tの背面129fには、上スプリング126Tの端部が係合する係合部138が、平坦な背面129fの一部を切り欠いて形成されている。
The
上ベーン127Tは、母材210と硬質皮膜220とを備えている。母材210は、クロム(Cr)の含有量が4.5[wt%]を超える材料によって、後述する基材層211が形成されている。材料の一例としては、クロム(Cr)の含有量が16[wt%]~18[wt%]程度のSUS440C(マルテンサイト系ステンレス鋼の一種)、クロム(Cr)の含有量が4.8[wt%]~5.5[wt%]程度のSKD61(ダイス鋼の一種)、クロム(Cr)の含有量11.0[wt%]~13.0[wt%]程度のSKD11(ダイス鋼の一種)などが用いられている。このように上ベーン127Tは、クロム(Cr)の含有量が4.5[wt%]を超える材料によって母材210の基材層211が形成されることで耐摩耗性及び耐焼き付き性が適正に確保されている。また、上ベーン127Tは、クロム(Cr)の含有量が10[wt%]を超えるステンレス鋼によって母材210の基材層211が形成される場合には、特に摺動面積が広い第1側面129b及び第2側面129cの耐摩耗性、耐焼き付き性を十分に確保することができる。
The
図4は、実施例1のベーン127の硬質皮膜220を示す断面図である。図4は、ベーン127の第1端面129d及び第2端面129eに直交する断面を示している。図5は、実施例1のベーン127の先端部を拡大して示す断面図である。図5は、ベーン127の第1側面129b及び第2側面129cに直交する断面を示している。
Figure 4 is a cross-sectional view showing the
図4に示すように、上ベーン127Tの先端面129aには、硬質皮膜220が形成されている。また、母材210の外周面の全域には、基材層211を覆うように窒化拡散層212が形成されており、窒化拡散層212の上に、緻密層213が形成されている。
As shown in FIG. 4, a
図5に示すように、上ベーン127Tの先端面129aの全域には、硬質皮膜220が形成されている。硬質皮膜220は、母材210の緻密層213の表面の側に形成され、緻密層213に密着している。硬質皮膜220は、ビッカース硬さが1500HV以上である材料から形成されている。硬質皮膜220は、ダイヤモンドライクカーボン(Diamond-Like Carbon:DLC、ダイヤモンド状炭素)、窒化クロム(CrN)、窒化二クロム(Cr2N)等が例示される。上ベーン127Tは、上ベーン127Tの先端面129aに硬質皮膜220が設けられていることにより、先端面129aの耐摩耗性が適正に確保されている。
As shown in Fig. 5, a
(ベーンの製造方法)
実施例1のベーンの製造方法は、以上のように構成された実施例1のベーン127を製造する方法である。図6は、実施例1のベーンの製造方法を説明するための模式図である。図6は、実施例1のベーンの製造方法により、図6(a)~図6(d)の順番でベーン127の性状が変化することを示している。
(Method of manufacturing vane)
The manufacturing method of the vane of Example 1 is a method for manufacturing the
図6(a)に示すように、窒化処理前のベーン127の母材210は、クロム(Cr)の含有量が4.5[wt%]を超える材料によって母材210の全体が形成される。実施例では、母材210において、窒化処理前の母材210と同じ組成である領域を基材層211と称する。母材210の基材層211におけるクロム(Cr)の含有量が高いことにより、ベーン127の耐摩耗性及び耐焼き付き性が適正に確保される。実施例1のベーン127では、例えば、クロム(Cr)の含有量が16[wt%]~18[wt%]程度のマルテンサイト系ステンレス鋼によって母材210の基材層211が形成される。ベーン127は、クロム(Cr)の含有量が10[wt%]を超えるステンレス鋼によって母材210の基材層211が形成されることで、特に摺動面積が広い第1側面129b及び第2側面129cの耐摩耗性、耐焼き付き性を十分に確保することができる。
As shown in FIG. 6(a), the
母材210が形成された後、母材210が焼き入れ(金属をオーステナイト組織になるまで加熱した後、急冷してマルテンサイト組織を得る熱処理)される。この焼き入れにより、母材210の耐摩耗性、機械的強度が向上する。母材210の焼き入れ後、母材210が焼き戻し(焼き入れ等により不安定となった組織を持つ金属を適切な温度に保持することで金属の組織を安定化させる熱処理)される。この焼き戻しにより、母材210の靭性が向上する。
After the
母材210が焼き戻しされた後に、母材210は窒化処理される(ステップS1)。窒化処理は、ガス窒化やガス軟窒化、イオン窒化等が例示される。図6(b)に示すように、窒化処理では、母材210の表面から内部に窒素原子Nが浸透して拡散し、母材210の表面に窒化層214が形成される。そのため、窒化層214は、基材層211を囲むように形成される。ここでの窒化層214は、窒化処理によって基材層211の組織が変化することで形成された層を指す。なお、母材210において、窒化処理される直前の段階での母材210の基材層211と同じ組成で形成されている箇所は、窒化処理の以後も基材層211と称する。
After the
図7は、窒化処理された直後の母材210の表面を拡大して示す断面図である。窒化層214は、実施形態では、窒化拡散層212と窒化化合物層216(白層)とから形成されている。窒化拡散層212は、基材層211の外表面の側に形成されている。窒化拡散層212は、体心立方晶構造のα(アルファ)相から形成され、窒化拡散層212には、窒素原子Nが固溶している。窒化化合物層216(白層)は、緻密層213と多孔質層217とから形成されている。緻密層213は、窒化拡散層212の外表面の側に形成されている。緻密層213は、窒化鉄Fe4Nを主成分とし、面心立方晶構造のγ’(ガンマプライム)相から形成されている。多孔質層217は、緻密層213の外表面の側に形成され、窒化処理された直後の母材210の外表面に露出するように形成されている。また多孔質層217は、窒化鉄Fe2N、Fe3Nを主成分とし、最密六方晶構造のε(イプシロン)相から形成されている。そのため、窒化処理された直後の母材210の表面には、多孔質層217、緻密層213、窒化拡散層212、基材層211が、外側から順にこの順番で並んでいる。
FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view showing the surface of the
母材210が窒化処理された後に、母材210は表面が削られる(ステップS2)。この工程では、先端面129aと第1側面129bと第2側面129cと第1端面129dと第2端面129eとに形成された窒化化合物層216の表層がそれぞれ削られる。これにより、窒化処理に伴って母材210の表面に生じた微少な膨らみや微小な凹部を有する表層を削り、第1側面129bと第2側面129cと第1端面129dと第2端面129eとを平坦化とすることで、上ベーン溝128T(下ベーン溝128S)の内面、上端板160T(下端板160S)及び中間仕切板140の端面に対して摺動するベーン127の寸法精度や面精度(平面度)を確保することができる。実施例1では、母材210の表面に緻密層213が露出するように、窒化化合物層216(白層)の少なくとも多孔質層217が除去される。
After the
母材210の表面が削られた後に、母材210の先端面129aに硬質皮膜220が形成される(ステップS3)。硬質皮膜220は、ビッカース硬さが1500HV以上である材料から形成されている。その材料としては、例えば、ダイヤモンドライクカーボン(DLC)、窒化クロム(CrN)、窒化二クロム(Cr2N)等が例示される。これにより、ベーン127の先端面129aの耐摩耗性が向上する。実施例1では、先端面129aの緻密層213に密着するように、硬質皮膜220が形成される。
After the surface of the
硬質皮膜220の形成は、例えば、成膜装置に設けられる処理室で、真空蒸着、スパッタリングによって形成される。図8は、実施例1における硬質皮膜220の形成工程の一例を説明するための模式図である。硬質皮膜220を形成する形成工程(ステップS3)では、成膜装置に設けられた処理室に複数の母材210が配列される。このとき、複数の母材210は、隣り合わせに置かれた母材210の各側面129b、129c同士、すなわち、対向する第1側面129bと第2側面129cが接するように並べると共に、隣り合わせに置かれた母材210の各端面129d、129e同士、すなわち、対向する第1端面129dと第2端面129eが接するように、配列される。成膜装置は、このように並べられた複数の母材210の各先端面129aに硬質皮膜220を一括して形成する。これにより、1度の形成工程で硬質皮膜220が形成される母材210の個数を増やせるので、ベーン127の製造コストを低減することができる。
The
さらに、隣り合う母材210の各側面129b、129c同士、端面129d、129e同士が接するように並べることで、側面129b、129c、端面129d、129eに硬質皮膜220が形成されないように、側面129b、129c、端面129d、129eをマスキングすることができる。このように、ベーン127へのコーティングのマスキング部材として他のベーン127を利用することで、母材210の硬質皮膜220を形成しない面をマスキングする工程を別途設ける必要がなく、マスキング工程を削減することができる。ベーンの製造方法は、マスキング工程が削減されることにより、ベーン127の製造コストを低減することができる。
Furthermore, by arranging the side surfaces 129b, 129c and
硬質皮膜220が緻密層213に密着する場合の密着性は、硬質皮膜220が多孔質層217に密着する場合の密着性に比較して良好である。このため、硬質皮膜220を緻密層213に密着させるように作製された実施例1のベーン127は、多孔質層217を介して硬質皮膜220と母材210とが密着している他のベーンに比較して、硬質皮膜220を母材210により強く密着させることができ、先端面127aから硬質皮膜220が剥離することを防止することができる。
The adhesion of the
また、多孔質層217は、硬度が高い一方で脆いという特性を有している。このため、多孔質層217を除去することで母材210の表面に緻密層213を露出させたのちに緻密層213に密着するように硬質皮膜220が形成された実施例1のベーン127は、多孔質層217を介して硬質皮膜220と母材210とが密着している他のベーンに比較して、高い面圧で摺動する際に多孔質層が脱落してしまうことによる異常摩耗を未然に防ぐことができる。
The
(実施例1のベーン127の効果)
実施例1のベーン127は、上シリンダ121T(下シリンダ121S)と、上シリンダ121T(下シリンダ121S)の内周面に沿って公転する上ピストン125T(下ピストン125S)と、上シリンダ121T(下シリンダ121S)の端部を塞ぐ上端板160T(下端板160S、中間仕切板140)とを備える圧縮機1に用いられ、上シリンダ121T(下シリンダ121S)と上ピストン125T(下ピストン125S)と上端板160T(下端板160S、中間仕切板140)とに囲われる上シリンダ室(下シリンダ室)を、上吸入室131T(下吸入室131S)と上圧縮室133T(下圧縮室133S)とに区画する。ベーン127は、クロム(Cr)の含有量が4.5wt%を超える材料から形成される母材210と、母材210のうちの先端面129aを被覆する硬質皮膜220とを有している。母材210には、基材層211および窒化拡散層212、もしくは、基材層211および窒化拡散層212に加えて窒化拡散層212の上にFe4Nを主成分とするガンマプライム相から成る緻密層213が、形成されている。硬質皮膜220は、母材210の窒化拡散層212、もしくは、母材210の緻密層213の、いずれかの層の表面に形成されている。これにより、ベーン127は、特に高い耐摩耗性が必要な先端面129aの硬度を硬質皮膜220により確保する一方、硬質皮膜220が形成されていない(先端面129a以外の)摺動面の耐摩耗性と耐焼き付き性をも確保し、かつ先端面129aから硬質皮膜220が剥離することを防止することができる。
(Effect of the
The
また、実施例1のベーン127の母材210は、上シリンダ121T(下シリンダ121S)に摺動する第1側面129bおよび第2側面129c、および、上端板160T(下端板160S、中間仕切板140)に摺動する第1端面129d(第2端面129e)をさらに備えている。母材210の第1側面129bおよび第2側面129cと第1端面129d(第2端面129e)とは、窒化拡散層212、もしくは、窒化鉄Fe4Nを主成分とするガンマプライム相から成る緻密層213、もしくは、窒化鉄Fe2N,Fe3Nを主成分とする多孔質層217のうち、いずれかの層が外表面に露出している。これにより、ベーン127は、先端面129a以外の摺動面(第1側面129bと第2側面129cと第1端面129dと第2端面129e)についても、耐摩耗性と耐焼き付き性を十分に確保することができる。
The
また、実施例1のベーン127の硬質皮膜220のビッカース硬さは、1500HV以上である。これにより、ベーン127は、先端面129aの耐摩耗性を適正に確保することができる。たとえば、硬質皮膜220は、ダイヤモンドライクカーボン(DLC)から形成されている。これにより、ベーン127は、先端面129aの耐摩耗性を特に適正に確保することができる。
The
また、実施例1のベーン127の母材210は、クロム(Cr)の含有量が10.5wt.%以上であるステンレス鋼から形成されている。たとえば、母材210は、クロム(Cr)の含有量が16[wt%]~18[wt%]程度のマルテンサイト系ステンレス鋼から形成されている。このように、ベーン127は、母材210の基材層211におけるクロム(Cr)の含有量が高いことで、特に摺動面積が広い第1側面129bと第2側面129cと第1端面129dと第2端面129eとについても、耐摩耗性、耐焼き付き性を十分に確保することができる。
The
実施例1のベーンの製造方法は、実施例1のベーン127を製造するときに利用される製造方法であり、母材210を窒化処理することにより、母材210に、窒化処理によって基材層211の組織が変化することで形成された窒化層214(窒化拡散層212と、緻密層213と、窒化鉄Fe2N,Fe3Nを主成分とする多孔質層217とを含む)を形成する工程(ステップS1)と、母材210に窒化層214が形成された後に、先端面129aの窒化層214のうちの少なくとも多孔質層217を除去して、窒化層214のうちの緻密層213を露出させる工程(ステップS2)と、緻密層213を露出させた後に、先端面129aの緻密層213の表面に硬質皮膜220を形成する工程(ステップS3)とを備えている。このようなベーンの製造方法によれば、硬質皮膜220を母材210の先端面129aの緻密層213に強く密着させることができるので、ベーン127の先端面129aを形成する母材210から硬質皮膜220が剥離することを防止することができる。
The manufacturing method of the vane of Example 1 is a manufacturing method used when manufacturing the
また、母材210は、上シリンダ121T(下シリンダ121S)と摺動する第1側面129bおよび第2側面129c、および、上端板160T(下端板160S、中間仕切板140)と摺動する第1端面129d(第2端面129e)をさらに備えている。実施例1のベーンの製造方法では、母材210に硬質皮膜220を形成する工程(ステップS3)において、隣り合う母材210の第1側面129bおよび第2側面129c同士または第1端面129d(第2端面129e)同士を接触させるように、複数の母材210を配置し、複数の母材210の各先端面129aに硬質皮膜220を一度に形成する。このようなベーンの製造方法によれば、例えば、1度の形成工程で硬質皮膜220が形成される母材210の個数を増やせるので、ベーン127の製造コストを低減することができる。また、例えば、ベーン127へのコーティングのマスキング部材として他のベーン127を利用することで、ベーン127の製造コストを低減することができる。
In addition, the
実施例2のベーンは、図9および図10に示されているように、既述の実施例1のベーン127の緻密層213が省略される点を除いて、既述の実施例1のベーン127と同じである。図9は、実施例2のベーンを示す断面図である。図10は、実施例2のベーンの製造方法を説明するための模式図である。図10は、実施例2のベーンの製造方法により、図10(a)~図10(d)の順番でベーン127の性状が変化することを示している。
As shown in Figures 9 and 10, the vane of Example 2 is the same as the
図9に示すように、実施例2のベーンは、既述の実施例1のベーン127と同様に、先端面129aの全域に硬質皮膜220が形成されている。硬質皮膜220は、母材210の窒化拡散層212の表面に形成され、窒化拡散層212に密着している。実施例2のベーンは、後述の母材210の表面を削る工程において、多孔質層217だけでなく緻密層213も除去された結果、硬質皮膜220が窒化拡散層212に密着している点で、実施例1のベーンと異なる。
As shown in FIG. 9, the vane of Example 2 has a
実施例2のベーンの製造方法は、実施例2のベーン127を製造する方法であり、図10に示されているように、実施例2のベーンの製造方法のステップS1は、既述の実施例1のベーンの製造方法のステップS1と同様である。一方、実施例2のベーンの製造方法では、既述の実施例1のベーンの製造方法のステップS2の工程が、他の工程であるステップS4に置換されている。また、実施例2のベーンの製造方法では、実施例1のベーンの製造方法のステップS3の工程が、他の工程であるステップS5に置換されている。実施例2のベーンの製造方法では、ステップS1で母材210が窒化処理された後に、母材210の表面が削られ、母材210の表面に窒化拡散層212が露出するように、緻密層213と多孔質層217とが除去される(ステップS4)。ステップS4で母材210の表面が削られた後に、母材210の先端面129aの窒化拡散層212の上に、硬質皮膜220が形成される(ステップS5)。このようなベーンの製造方法によれば、硬質皮膜220が、母材210の窒化拡散層212の表面に形成されて窒化拡散層212に密着するように、実施例2のベーン127が適切に作製される。
The manufacturing method of the vane of Example 2 is a method for manufacturing the
硬質皮膜220が窒化拡散層212に密着する場合の密着性は、硬質皮膜220が緻密層213に密着する密着性と概ね同等であり、硬質皮膜220が多孔質層217に密着する場合の密着性に比較して良好である。このため、実施例2のベーンは、既述の実施例1のベーン127と同様に、多孔質層217を介して硬質皮膜220と母材210とが密着している他のベーンに比較して、硬質皮膜220を母材210の先端面129により強く密着させることができ、先端面127aから硬質皮膜220が剥離することを防止することができる。
The adhesion of the
実施例2のベーンは、母材210の外表面のうち、第1側面129bと第2側面129cと第1端面129dと第2端面129eとにおいて、窒化拡散層212が外表面に露出するように形成されている。窒化拡散層212は、緻密層213と同様に、基材層211に比較して、耐摩耗性と耐焼き付き性が良好である。このため、実施例2のベーンは、硬質皮膜220が形成されていない摺動箇所(側面・端面)であっても、既述の実施例1のベーン127と同様に、十分な耐摩耗性と耐焼き付き性を確保することができる。
The vane of Example 2 is formed so that the
また、実施例2のベーンは、窒化処理により形成された白層である窒化化合物層216(緻密層213、多孔質層217)の全体が除去されている。そのため、実施例1のように緻密層213をベーン127の外表面に露出させる場合に比べ、緻密層213が窒化拡散層212の表面から脱落する可能性を排除できる。
In addition, in the vane of Example 2, the entire nitride compound layer 216 (
これに対し、記述の実施例1のベーンは、窒化処理により形成された白層である窒化化合物層216(緻密層213、多孔質層217)のうち、多孔質層217のみを除去(例えば、白層の表層を数μm程度除去)すればよいため、実施例2のベーンに比べて加工が容易である。
In contrast, the vane of the described Example 1 is easier to process than the vane of Example 2 because it is only necessary to remove the porous layer 217 (for example, removing the surface layer of the white layer by about several μm) of the nitride compound layer 216 (
ところで、既述の実施例2のベーンの製造方法では、ステップS4で緻密層213と多孔質層217との両方が除去されるように母材210の表面全体が削られているが、先端面129aと異なる面(側面・端面)に緻密層213が残存するように、母材210の表面が削られてもよい。このようなベーンの製造方法により作製されたベーンも、既述の実施例のベーンと同様に、硬質皮膜220が窒化拡散層212に密着していることにより、硬質皮膜220が形成されていない面の耐摩耗性と耐焼き付き性を確保しつつ、先端面129aから硬質皮膜220が剥離することを防止することができる。
In the vane manufacturing method of the second embodiment described above, the entire surface of the
ところで、既述の実施例のベーンの製造方法では、ステップS2またはステップS4で多孔質層217が除去されるように母材210の表面全体が削られているが、先端面129aと異なる面(側面・端面)に多孔質層217が残存するように、削られてもよい。このようなベーンの製造方法により作製されたベーンも、既述の実施例のベーンと同様に、硬質皮膜220が緻密層213または窒化拡散層212に密着していることにより、硬質皮膜220が形成されていない面の耐摩耗性と耐焼き付き性を確保しつつ、先端面129aから硬質皮膜220が剥離することを防止することができる。
In the vane manufacturing method of the embodiment described above, the entire surface of the
ところで、既述の実施例のベーンの製造方法では、側面・端面同士が密着した状態で複数の母材210の先端面129aに硬質皮膜220が形成されているが、側面・端面同士が密着していない状態で複数の母材210の先端面129aに硬質皮膜220が形成されてもよい。このとき、複数の母材210の先端面129aと異なる面(側面・端面)は、硬質皮膜220が形成されないように、マスキングされてもよい。
In the vane manufacturing method of the embodiment described above, the
なお、既述の実施例では、圧縮機1として、上シリンダ121Tと下シリンダ121Sの2つのシリンダ121を備える2シリンダ式のロータリ圧縮機を例示したが、シリンダ121を1つだけ備える1シリンダ式のロータリ圧縮機であってもよい。
In the above-described embodiment, a two-cylinder rotary compressor having two cylinders 121, an
以上、実施例を説明したが、前述した内容により実施例が限定されるものではない。また、前述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、前述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、実施例の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換及び変更のうち少なくとも1つを行うことができる。 Although the embodiments have been described above, the embodiments are not limited to the above. The above-described components include those that can be easily imagined by a person skilled in the art, those that are substantially the same, and those that are within the so-called equivalent range. Furthermore, the above-described components can be combined as appropriate. Furthermore, at least one of various omissions, substitutions, and modifications of the components can be made without departing from the spirit of the embodiments.
1 圧縮機
121T 上シリンダ(シリンダ)
121S 下シリンダ(シリンダ)
125T 上ピストン(ピストン)
125S 下ピストン(ピストン)
127 ベーン
127T 上ベーン(ベーン)
127S 下ベーン(ベーン)
129a 先端面
129b 第1側面
129c 第2側面
129d 第1端面
129e 第2端面
160T 上端板(端板)
160S 下端板(端板)
210 母材
211 基材層
212 窒化拡散層
213 緻密層
214 窒化層
216 窒化化合物層(白層)
217 多孔質層
220 硬質皮膜
1
121S Lower Cylinder (Cylinder)
125T upper piston (piston)
125S Lower piston (piston)
127
127S Lower vane (vane)
160S Lower end plate (end plate)
210
217
Claims (9)
前記シリンダの内周面に沿って公転するピストンと、
前記シリンダの端部を塞ぐ端板と、
を備える圧縮機に用いられ、
前記シリンダと前記ピストンと前記端板とに囲われるシリンダ室を吸入室と圧縮室とに区画するベーンであり、
クロムの含有量が4.5wt%を超える材料から形成される母材と、
前記母材のうちの先端面を被覆する硬質皮膜と、を有し、
前記母材には、基材層および窒化拡散層が、形成され、
前記硬質皮膜は、前記母材の前記窒化拡散層の表面に単一の材料から形成されるとともに、前記先端面の外表面に露出し、
前記母材は、前記シリンダに摺動する側面、および、前記端板に摺動する端面をさらに備え、
前記母材の前記側面と前記端面とは、窒化拡散層が、前記側面と前記端面のそれぞれの外表面に露出している、
ことを特徴とする、ベーン。 A cylinder;
A piston that revolves along an inner circumferential surface of the cylinder;
an end plate that closes an end of the cylinder;
The compressor is used in a compressor having
a vane that divides a cylinder chamber surrounded by the cylinder, the piston, and the end plate into a suction chamber and a compression chamber,
A base material formed from a material having a chromium content of more than 4.5 wt %;
A hard coating covering a tip surface of the base material,
A base layer and a nitride diffusion layer are formed on the base material,
the hard coating is formed of a single material on the surface of the nitride diffusion layer of the base material , and is exposed on an outer surface of the tip end face ;
The base material further includes a side surface that slides against the cylinder and an end surface that slides against the end plate,
The side surface and the end surface of the base material have a nitride diffusion layer exposed on the outer surface of each of the side surface and the end surface.
A vane comprising:
請求項1に記載のベーン。 The vane according to claim 1 , wherein the hard coating has a Vickers hardness of 1500 HV or more.
請求項2に記載のベーン。 The vane of claim 2 , wherein the hard coating is formed from diamond-like carbon.
請求項1に記載のベーン。 2. The vane of claim 1, wherein the base material is formed from stainless steel having a chromium content of 10.5 wt. % or more.
請求項4に記載のベーン。 The vane of claim 4 , wherein the base material is formed from a martensitic stainless steel.
前記シリンダと、
前記ピストンと、
前記端板と、
を備える圧縮機。 A vane according to any one of claims 1 to 5;
The cylinder;
The piston;
The end plate;
A compressor comprising:
前記シリンダの内周面に沿って公転するピストンと、
前記シリンダの端部を塞ぐ端板と、
を備える圧縮機に用いられ、
前記シリンダと前記ピストンと前記端板とに囲われるシリンダ室を、吸入室と圧縮室とに区画するベーンの製造方法であり、
前記ベーンは、
クロムの含有量が4.5wt%を超える材料から形成される母材と、
前記母材のうちの先端面を被覆する硬質皮膜と、を有し、
前記母材には、基材層および窒化拡散層が、形成され、
前記ベーンの製造方法は、
前記母材の前記基材層を窒化処理することにより、前記母材に、前記窒化拡散層と、Fe4Nを主成分とするガンマプライム相から成る緻密層と、Fe2N,Fe3Nを主成分とする多孔質層と、を含む窒化層を形成する工程と、
前記母材に前記窒化層が形成された後に、前記窒化層のうちの前記多孔質層及び前記緻密層を除去して、前記窒化層のうちの前記窒化拡散層を露出させる工程と、
前記窒化拡散層を露出させた後に、前記先端面の前記窒化拡散層の表面に単一の材料から形成される前記硬質皮膜を形成することで前記先端面の外表面に前記硬質皮膜を露出させる工程と、を備える、
ベーンの製造方法。 A cylinder;
A piston that revolves along an inner circumferential surface of the cylinder;
an end plate that closes an end of the cylinder;
The compressor is used in a compressor having
A method for manufacturing a vane that divides a cylinder chamber surrounded by the cylinder, the piston, and the end plate into a suction chamber and a compression chamber,
The vane is
A base material formed from a material having a chromium content of more than 4.5 wt %;
A hard coating covering a tip surface of the base material,
A base layer and a nitride diffusion layer are formed on the base material,
The method for manufacturing the vane includes the steps of:
a step of subjecting the base layer of the base material to a nitriding treatment to form a nitride layer on the base material, the nitride layer including the nitride diffusion layer, a dense layer made of a gamma prime phase containing Fe 4 N as a main component, and a porous layer containing Fe 2 N and Fe 3 N as main components;
a step of removing the porous layer and the dense layer of the nitride layer after the nitride layer is formed on the base material to expose the nitride diffusion layer of the nitride layer;
and after exposing the nitriding diffusion layer, forming the hard coating made of a single material on the surface of the nitriding diffusion layer of the tip end face to expose the hard coating on the outer surface of the tip end face .
A method for manufacturing a vane.
前記硬質皮膜を形成する工程において、前記母材の前記先端面における前記曲面状の範囲に前記硬質皮膜を形成する、
請求項7に記載のベーンの製造方法。 The tip end surface of the base material is formed into a curved shape such that the center of the width direction of the vane protrudes toward the piston,
In the step of forming the hard coating, the hard coating is formed in the curved area of the tip surface of the base material.
A method for manufacturing the vane according to claim 7.
前記母材に前記硬質皮膜を形成する工程において、隣り合う前記母材の前記側面同士または前記端面同士を接触させるように、複数の前記母材を配置し、複数の前記母材の各先端面に硬質皮膜を一度に形成する
請求項7に記載のベーンの製造方法。 The base material further includes a side surface that slides against the cylinder and an end surface that slides against the end plate,
8. The method for manufacturing a vane according to claim 7, wherein in the step of forming the hard coating on the base material, a plurality of the base materials are arranged so that the side surfaces or the end faces of adjacent base materials are in contact with each other, and a hard coating is formed on each tip surface of the plurality of the base materials at once.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2023056184A JP7666538B2 (en) | 2023-03-30 | 2023-03-30 | Vane, compressor with vane, and method for manufacturing vane |
| PCT/JP2024/003124 WO2024202509A1 (en) | 2023-03-30 | 2024-01-31 | Vane, compressor, and method of manufacturing vane |
| CN202480019298.2A CN120882974A (en) | 2023-03-30 | 2024-01-31 | Blades, compressors, and methods for manufacturing blades |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2023056184A JP7666538B2 (en) | 2023-03-30 | 2023-03-30 | Vane, compressor with vane, and method for manufacturing vane |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2024143475A JP2024143475A (en) | 2024-10-11 |
| JP7666538B2 true JP7666538B2 (en) | 2025-04-22 |
Family
ID=92904000
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2023056184A Active JP7666538B2 (en) | 2023-03-30 | 2023-03-30 | Vane, compressor with vane, and method for manufacturing vane |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7666538B2 (en) |
| CN (1) | CN120882974A (en) |
| WO (1) | WO2024202509A1 (en) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005016386A (en) | 2003-06-25 | 2005-01-20 | Riken Corp | Nitride vane for rotary compressor and method for producing the same |
| JP2005048687A (en) | 2003-07-30 | 2005-02-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Vane for refrigerant compressor, method for producing the same, and refrigerant compressor |
| JP2005155459A (en) | 2003-11-26 | 2005-06-16 | Sanyo Electric Co Ltd | Compressor |
| JP2007100517A (en) | 2005-09-30 | 2007-04-19 | Mitsubishi Electric Corp | Hermetic compressor |
| JP2009235969A (en) | 2008-03-26 | 2009-10-15 | Toshiba Carrier Corp | Rotary compressor and refrigerating cycle apparatus |
| JP2011064181A (en) | 2009-09-18 | 2011-03-31 | Toshiba Carrier Corp | Refrigerant compressor and refrigeration cycle apparatus |
| WO2013051271A1 (en) | 2011-10-06 | 2013-04-11 | パナソニック株式会社 | Refrigeration device |
| JP2014222027A (en) | 2013-05-13 | 2014-11-27 | 三菱電機株式会社 | Vane for compressor, rolling piston type compressor, and method for producing vane for compressor |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3202301B2 (en) * | 1991-03-27 | 2001-08-27 | 日本ピストンリング株式会社 | Rotary fluid compressor |
-
2023
- 2023-03-30 JP JP2023056184A patent/JP7666538B2/en active Active
-
2024
- 2024-01-31 WO PCT/JP2024/003124 patent/WO2024202509A1/en not_active Ceased
- 2024-01-31 CN CN202480019298.2A patent/CN120882974A/en active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005016386A (en) | 2003-06-25 | 2005-01-20 | Riken Corp | Nitride vane for rotary compressor and method for producing the same |
| JP2005048687A (en) | 2003-07-30 | 2005-02-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Vane for refrigerant compressor, method for producing the same, and refrigerant compressor |
| JP2005155459A (en) | 2003-11-26 | 2005-06-16 | Sanyo Electric Co Ltd | Compressor |
| JP2007100517A (en) | 2005-09-30 | 2007-04-19 | Mitsubishi Electric Corp | Hermetic compressor |
| JP2009235969A (en) | 2008-03-26 | 2009-10-15 | Toshiba Carrier Corp | Rotary compressor and refrigerating cycle apparatus |
| JP2011064181A (en) | 2009-09-18 | 2011-03-31 | Toshiba Carrier Corp | Refrigerant compressor and refrigeration cycle apparatus |
| WO2013051271A1 (en) | 2011-10-06 | 2013-04-11 | パナソニック株式会社 | Refrigeration device |
| JP2014222027A (en) | 2013-05-13 | 2014-11-27 | 三菱電機株式会社 | Vane for compressor, rolling piston type compressor, and method for producing vane for compressor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN120882974A (en) | 2025-10-31 |
| WO2024202509A1 (en) | 2024-10-03 |
| JP2024143475A (en) | 2024-10-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3054163B1 (en) | Rotary compressor | |
| JP2001225412A (en) | Protective film coated member | |
| WO2024202510A1 (en) | Vane, compressor, and vane manufacturing method | |
| JP7666538B2 (en) | Vane, compressor with vane, and method for manufacturing vane | |
| ES2649547T3 (en) | Rotary compressor | |
| JP2012137013A (en) | Compressor | |
| JP7841576B1 (en) | Rotary compressor and vane manufacturing method | |
| JP7852695B1 (en) | Method of manufacturing vanes | |
| WO2024070280A1 (en) | Method for manufacturing vane, vane, compressor equipped with vane, and refrigeration cycle device | |
| JP6834389B2 (en) | Rotary compressor | |
| JP6614268B2 (en) | Rotary compressor | |
| JP7211034B2 (en) | rotary compressor | |
| JP2017031831A (en) | Rotary compressor | |
| CN215109490U (en) | Rotary compressor | |
| JP7424260B2 (en) | rotary compressor | |
| CN118974408A (en) | compressor | |
| JP6201341B2 (en) | Rotary compressor | |
| JP5929050B2 (en) | Rotary compressor | |
| JP2017053361A (en) | Rotary compressor | |
| CN107620706A (en) | Rotary compressor | |
| JP6834388B2 (en) | Rotary compressor | |
| JP3770066B2 (en) | Compressor and method of manufacturing compressor parts | |
| WO2019039181A1 (en) | Rotary compressor | |
| JP3870683B2 (en) | Manufacturing method of shaft | |
| JP2023008278A (en) | rotary compressor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20240229 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20240402 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20240603 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20241001 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20241129 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20241220 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20250311 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20250324 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7666538 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |