JPH04143479A - ロータリ圧縮機のローラピストンの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 従来の技術 近年、冷凍冷蔵装置や空調機は、オゾン層破壊等の環境
問題のために従来使用していた分子内に塩素を持つ冷媒
ジフルオロジクロロメタン（以下Ｒ１２という）やジフ
ルオロクロロメタン（以下Ｒ２２という）等から分子内
に塩素を持たない冷媒１．１．１．２テトラフルオロエ
タン（以下Ｒ１３４ａという）への変更が検討されてい
る。ところが、分子内に塩Ｎを持たない前記冷媒は、潤
滑性能が悪く圧縮機の摺動材料の特性を向上する必要が
ある。

以下図面を参照しながら従来の圧縮機の一例について説
明する。

第５図に従来の圧縮機の断面図を示す。１は圧縮機であ
る。２はシャフト、３はローラピストン（以下ローラと
いう）、４はシリンダ、５はベーンである。モータ（図
示せず）により回転するシャフト２の偏心部に取り付け
られたローラ３がシリンダ４の内周及びベーン５の先端
と接しながら回転しシリンダ４内のガスを圧縮する。こ
の時、ベーン５はシリンダ４の溝内を往復運動する。そ
して、これら摺動部のなかで最も厳しい摺動条件にある
ベーン５とローラ３は、それぞれ高速度工具鋼と鋳鉄で
形成されていた。ここで、ローラ３は、第６図に示す鋳
造品３ａを素材としてこの素材１個に熱処理及び機械加
工を施してローラ１個を製造していた。

発明が解決しようとする課題 上記のような高速度工具鋼で形成したベーンと鋳鉄製ロ
ーラの組み合わせは、潤滑性能の高い従来の冷媒Ｒ１２
やＲ２２が圧縮機の潤滑油中に溶解していることを前提
に考えられており、分子内に塩素を含まず潤滑性の劣る
冷媒Ｒ１３４ａを使用した場合には凝着による焼き付き
やキズ付きが発生し、十分な特性が得られない。

この点について鋭意検討した結果、冷媒Ｒ１３４ａを使
用した場合は、冷媒の分解物であるフッ化水素酸により
摺動面が腐蝕され凝着による焼き付きやキズ付きが発生
し易くなる。従って、特に厳しい摺動条件下にあるベー
ンとローラの材料の耐蝕性を向上すれば、潤滑性の劣る
冷媒Ｒ１３４ａを使用した場合でも摺動部の耐久性が向
上できることがわかった。

しかしながら、ローラはドーナツ状の中空形状であるた
め鋳造品よりも耐蝕性の高い鋼の棒材をローラの素材と
して用いた場合、従来のように鋳造品を素材とするのに
比べて取代が大きく素材費や加工費が高くなり量産には
適さない、そこで、耐蝕性及び耐摩耗性が高い素材を用
いてかつ取代が少なく安価にローラを製造する方法が望
まれていた。

本発明は上記課題に鑑み、冷媒Ｒ１３４ａを使用する圧
縮機に対してローラの製造方法を最適化し、安価でロー
ラ材料の耐蝕性を向上し圧縮機の耐久性を向上させるも
のである。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明の圧縮機においては、
シームレスバイブ状の長尺の鋼管をローラの素材とし、
これを適当の長さに切断し熱処理及び機械加工を施して
ローラを製造するものである。

また、鋼管を炭素鋼あるいは低合金鋼で形成し外周面に
のみ高合金鋼をライニングすることにより、ローラ材料
の耐蝕性や耐摩耗性向上がより安価に実現できる。

また、鋼管の外周面にホウ化鉄層を形成しこれをローラ
の素材とすれば、さらに耐蝕性を向上することができる
。

作用 本発明は上記した構成によって、鋳造品に比べて耐蝕性
の高い鋼材を素材としながら、かつ中空形状であるロー
ラに適したシームレスパイプ状の管形状の素材を用いる
ことにより従来の鋳造品素材を用いるのとほぼ同じ機械
加工工数でローラを製造することができる。

また、鋳造品や炭素鋼及び低合金鋼よりも遥かに耐蝕性
や耐摩耗性が高い高合金鋼上ローラの素材である鋼管外
周表面にライニングすることにより、ロータリー圧縮機
のなかで最も厳しい条件にあるローラ外周とベーン先端
の摺動部の耐久性をさらに高めることができ、かつ鋼管
全体を高合金鋼で形成する場合に比べて素材費をより安
価にすることができる。

また、金属に比べてはるかに耐蝕性の高いホウ化鉄層を
鋼管の外周表面に形成しこれ七ローラの素材とすること
により、ロータリー圧縮機のなかで最も厳しい条件にあ
るローラ外周とベーン先端の摺動部の耐久性をさらに高
めることができる。

ここで、ホウ化鉄層形成の前工程で鋼管状のまま引き抜
きや１次機械加工により管の内外径の寸法精度を高めて
おくことにより、ローラ単品にホウ化処理を施す場合に
比べて前工程の機械加工やハンドリングの手間が省ける
効果も期待できる。

実施例 以下本発明の一実施例について図面を参照しながら説明
する。

第１図に本発明の圧縮機の断面図を示す。１は圧縮機で
ある。２はシャフト、６はローラ、４はシリンダ、５は
ベーンである。モータ（図示せず）により回転するシャ
フト２の偏心部に取り付けられたローラ６がシリンダ４
の内周及びベーン５の先端と接しながら回転しシリンダ
４内のガスを圧縮する。この時、ベーン５はシリンダ４
の溝内を往復運動する。そして、これら摺動部のなかで
最も厳しい摺動条件にあるベーン５は高速度工具鋼で形
成されている。ここで、ローラ６は、第２図に示すクロ
ムモリブデン銅鋼管（ＪＩＳ：５０Ｍ４３５ＴＫ）素材
６ａ（以下素材Ａという）及び第３図に示すクロムモリ
ブデン銅鋼管（ＪＩＳ　：　５０Ｍ４３５ＴＫ）６ａに
高速度工具鋼（ＪＩｓ　：　５ＫＨ５１）７をライニン
グした素材６ｂ（以下素材Ｂという）及び第４図に示す
炭素銅鋼管（ＪＩＳ：ＳＴＫＭ１６Ａ）の外周表面にホ
ウ化鉄層を形成した素材６ｃ（以下素材Ｃという）の計
３種類の素材を用いて製造したものである。

以下にとのローラ６の素材及びその製造方法・について
詳細に説明する。

第２図に示した素材Ａは、機械構造用シームレス鋼管で
あり、これを所定の長さに切断し１次加工後熱処理によ
りＨＲＣ５０の硬度に調整し、仕上げ加工を施し実施例
１のローラを製造した。

第３図に示した素材Ｂは、機械構造用シームレス鋼管を
１次加工後その外周表面に高速度工具鋼のライニング（
厚さ約２５０μｍ）を粉末焼結法により接合したもので
あり、これを所定の長さに切断し熱処理により外周表面
をＨＶ８００の硬度に調整した後、仕上げ加工を施し実
施例２のローラを製造した。

第４図に示した素材Ｃは、機械構造用シームレス鋼管を
１次加工後その外周表面に粉末ポロナイジング法により
約１００μｍのホウ化鉄層を形成したものであり、これ
を所定の長さに切断し仕上げ加工を施し実施例３のロー
ラを製造した。

次にこれら３種類の素材を用いたローラの効果を確認す
るため、ローラ単品の耐蝕性試験及びロータリー圧縮機
に適用した時の耐久性試験を行ったので、以下に説明す
る。

耐蝕性試験ｆは、冷媒が分解した場合に生ずると考えら
れるフッ化水素酸に対するローラの耐蝕性を評価するた
め、上記ローラ素材の外周面と同じ方法で造ったテスト
ピースを３％のフッ化水素酸水溶液に浸し一４０℃で２
時間放置した後、腐蝕減量（体積換算）を測定した。ま
た、上記ローラを適用したロータリー圧縮機の実機試験
受は、被圧縮ガスＲ１３４ａ、ポリプロピレングリコー
ル系合成冷凍機油、圧縮機上部温度１３０℃、吸入圧力
的１ｋｇ／ｃｍ２　（ゲージ圧）、吐出圧力的２０ｋｇ
／ｃｍ２　（ゲージ圧）の条件で３ケ月間連続運転じた
後、ローラ外周の摩耗量を測定し実機での効果を確認し
た。これら耐蝕性試験と実機試験の結果を表に示す。

表 ローラの耐久性試験結果 ※　素材Ｂを１０としたときの相対値を示す。

表に示したように、本実施例である機械構造用シームレ
ス鋼管を用いた素材Ａ、Ｂ％Ｃで製造したローラは、い
ずれも紡造品を素材とする従来例に比べて腐蝕減量、実
機試験摩耗量ともに少なく耐久性が改良されたことがわ
かる。ここで、高合金鋼を外周表面にライニングした素
材Ｂを用いた本実施例２は、低合金鋼であるクロムモリ
ブデン銅のままである素材Ａを用いた本実施例１よりも
耐蝕性、耐摩耗性に優れることがわかる。また、外周表
面にホウ化鉄層を形成した素材Ｃを用いた本実施例３は
、耐蝕性は最も優れるが本実施例２に比べると耐摩耗性
が若干劣ることがわかる。これは、外周表面のホウ化鉄
層がＨｖ２０００と金属に比へて硬すぎるために相手材
であるベーンを摩耗させた結果、アブレッシブ摩耗が生
じローラ自身も若干摩耗したものと考える。従って、以
上より鋳造品を素材とする従来のローラに比べて、クロ
ムモリブデン鋼相当の組成を持つ素材Ａを用いた本発明
の実施例１はローラ外周面の耐蝕性を高めることができ
摩耗低減が図れること、そしてシームレス鋼管のように
中空で同心円形試を持たせることで従来の鍔造と同じく
機械加工の取代を少なく抑え加工工数を従来前にできる
ことがわかった。

また、さらに高速度工具鋼を外周面にライニングした実
施例２では実施例１に比べてさらに耐蝕性、耐摩耗性を
向上することができ、またローラ素材全体を高価な高速
度工具鋼で形成するのに比へて素材費が削減できること
がわかった。

また、さらに外周面にホウ化鉄層を形成する実施例３で
は、実施例１や実施例２に比べてさらに耐蝕性が向上で
きることがわかった０本実施例では、ベーンの素材を高
速度工具鋼としたためローラ外周のホウ化鉄層の方が硬
くなりベーン側に摩耗が生じ実施例２に比べると摩耗が
多い結果となったが、ベーンの素材に適切な材料を選定
することにより本実施例３の優れた耐蝕性を生かしてさ
らにベーン、ローラ摺動部の耐久性を向上させることが
できると考える。また、粉末ポロナイジング法では処理
表面に変形が生じることから、本実施例３で行ったよう
に鋼管形試のまま１次加工を行い外周表面のみ粉末ボロ
ナイジングを施すことにより変形が最小限に抑えられ、
この結果ローラ単品の全面に処理を施す方法に比較して
仕上げ加工の工数が抑えられることがわかった。

発明の効果 以上のように本実施例によれば、従来の鋳造品に比べて
耐蝕性の高いシームレス鋼ｆを素材としてローラを造る
ことにより従来前の加工工数でローラの耐久性を向上さ
せることができる。従って、潤滑性の劣るＲ１３４ａを
使用するロータリ圧縮機において安価にその耐久性を向
上させることができる。

また、さらに低合金鋼のシームレス鋼管の外周表面に高
合金鋼をライニングしたものを素材としてローラを造る
ことにより、高合金鋼系シームレス鋼管を素材とするの
に比べてより安価にローラの耐蝕性と耐摩耗性をさらに
一層向上させることができる。従って、潤滑性の劣るＲ
１３４ａを使用するロータリ圧縮機において安価にその
耐久性をさらに向上させることができる。

また、さらにシームレス鋼管の外周面にホウ化鉄層を形
成したものを素材としてローラを造ることにより、シー
ムレス鋼管を素材とするのに比べてより耐蝕性が向上で
きる。従って、潤滑性の劣るＲ１３４ａを使用するロー
タリ圧縮機において安価にその耐久性をさらに一層向上
させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における圧縮機の断面図、第
２図は本発明の一実施例における圧縮機のローラピスト
ンの素材Ａの斜視図、第３図は本発明の一実施例におけ
る圧縮機のローラピストンの素材Ｂの斜視図、第４図は
本発明の一実施例における圧縮機のローラピストンの素
材Ｃの斜視図、第５図は従来の圧縮機の断面図、第６図
は従来の圧縮機のローラピストンの素材である鋳造品の
斜視図である。 １・・・・・・圧縮機、２・・・・・・シャフト、４・
・・・・・シリンダ、５・・・・・・ベーン、６・旧・
・ローラピストン。 代理人の氏名　弁理士　小鍜治　明　はが２名ｌ−・−
氷ｌｎ　政 ２−　シ岬フト ４−　シリンダ ５−ベーン ６−　ローヲヒ０ストン 第 図 ム 第 図 ｈ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）被圧縮ガスを冷媒１、１、１、２テトラフルオロ
   エタンとし、圧縮機の構成要素としてシャフトと、前記
   シャフトの偏心部に取り付けられたローラピストンと、
   前記ローラピストンを収納するシリンダと、前記シリン
   ダの溝内に収納されかつその先端部が前記ローラピスト
   ンの外周と摺接するベーンとを備えてなるロータリー圧
   縮機におけるローラピストンの製造方法にあって、シー
   ムレスパイプ状の長尺鋼管を素材とし、これを所定の長
   さに切断し、さらに熱処理及び研削、研磨の機械加工を
   施し前記ローラピストンを製造することを特徴とするロ
   ータリ圧縮機のローラピストンの製造方法。
2. （２）鋼管を炭素鋼あるいは低合金鋼で形成し、その外
   周表面に耐蝕性及び耐摩耗性の高い高合金鋼をライニン
   グし、これを前記ローラピストンの素材とすることを特
   徴とする請求項（１）記載のロータリ圧縮機のローラピ
   ストンの製造方法。
3. （３）鋼管の外周表面にホウ化鉄層を形成し、これを前
   記ローラピストンの素材とすることを特徴とする請求項
   （１）記載のロータリ圧縮機のローラピストンの製造方
   法。