JPH07301187A

JPH07301187A - 圧縮機

Info

Publication number: JPH07301187A
Application number: JP9439694A
Authority: JP
Inventors: Toshiki Yoshida; 敏樹吉田; Hideki Nakamura; 秀樹中村; Keiji Yamazaki; 啓二山崎
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1994-05-06
Filing date: 1994-05-06
Publication date: 1995-11-14

Abstract

(57)【要約】【目的】ＨＦＣ系フロンを冷媒とした場合にローラと
ベーンの焼付を防止し、相互の摩耗量を低減して、長期
間の連続使用に耐え得る圧縮機を提供する。【構成】黒鉛相は自己潤滑性とオイル潤滑性とを与え
ベーンとの摺動性を確保するのに必須の相で球状より片
状が摺動性に優れ、できるだけ微細な方が好ましいこと
から本願発明の圧縮機のローラは図１に示すＡ型黒鉛が
分散したものとし、存在量が多いと摺動性が向上するの
で５面積％以上とするが、多すぎると硬さが低下し機械
的性質が劣化し運転時のベーンの欠損等の事故の原因と
なるので１４.０面積％以下とする。マルテンサイト内
に進入するごとく分布したセメンタイトと燐化鉄を含有
する晶出組織はローラ材に対して耐摩耗性と摺動性の向
上に顕著な効果があり、その量は２面積％以上とする。
しかし１０％を越えると材料が脆化し、鋳造性を低下さ
せるので１０面積％以下とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばエアコンディシ
ョナや冷蔵庫等の冷凍サイクルに使用されるシリンダと
偏心したローラとベーンからなるロータリ圧縮機に関
し、特に冷媒としてクロロフルオロカーボン（以下、Ｃ
ＦＣと記す）に代わるハイドロフルオカーボン（以下、
ＨＦＣと記す）を使用するのに好適な圧縮機に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】ロータリ圧縮機は、図３に断面図を示す
ように、通常、シリンダ３、前記シリンダ３の内面と接
するように偏心回転するローラ２及びシリンダ３に設け
られた案内溝に案内され、スプリング４等の付勢手段で
付勢されることにより先端をローラ２に押圧されたベー
ン１からなる。したがってベーン１はその先端面をロー
ラ２の外周面に押圧され、ローラ２はこのように常時ベ
ーン１により押圧された状態で偏心回転する。以上のロ
ータリ圧縮機では、高圧化するにしたがいローラ２の回
転数も高くなり、このローラ２は、常に外周面がベーン
１やシリンダ３と接して摺動しているため、ローラ２の
回転数が高くなるのに伴いベーン１とローラ２の摺動面
の摩耗傾向は著しく大きくなる。したがって上述のロー
タリ圧縮機のローラ２に要求される特性は、ローラ２自
身が摩耗しないのと同時に相手のベーン１やシリンダ３
も摩耗させないことである。

【０００３】ところで、圧縮機に使用されている冷媒は
ＣＦＣ系のフロンであるが、周知のようにＣＦＣは成層
圏にまで拡散した後、紫外線によって分解されて塩素を
放出し、それがオゾン層を破壊するため世界的な環境問
題としてとり上げられ、西暦２０００年までに全廃する
計画で、これに代替する冷媒の開発が進められている。

【０００４】代替冷媒としては、塩素を含まないＨＦＣ
系のフロンが最も有望であり、例えばＲー１３４ａとし
て知られている１，１，１，２テトラフルオロエタン
〔ＣＨ₂ＦＣＦ₃〕等が挙げられる。しかし、この種のフ
ロンは環境への害は少ないが、圧縮機に適用するに際
し、従来のＣＦＣ系のフロンを使用する場合と比較し
て、以下のような問題が指摘されている。

【０００５】（１）冷媒の潤滑性が劣る。（２）圧縮比を高くする必要があり、ローラやベーンに
加わる負荷が高くなる。（３）冷媒の吸湿性が大きい。（４）潤滑油の潤滑性が劣る。（５）潤滑油の吸湿性が大きくなる。ＨＦＣ系のフロンを圧縮機の冷媒として用いた場合にこ
の様な問題が生じることに伴い、圧縮機のシリンダ３、
ローラ２、ベーン１等の摺動部については次のような問
題が発生する。

【０００６】（１）各摺動部における摩耗が大きくな
り、特にローラとベーンとの摩耗が大きくなる。（２）ローラとベーンとの焼き付き傾向が強くなる。すなわち従来のＣＦＣ系のフロンに含まれていた塩素が
摺動部に安定な保護膜（塩化物）を形成し、好ましい耐
摩耗性及び耐焼き付き性を増強するような効果はＨＦＣ
系のフロンでは期待できず、その点がＨＦＣ系のフロン
を圧縮機の冷媒として実用化する上で大きな問題とな
る。

【０００７】この問題に対する対策としてベーン材につ
いては、高硬度化すると共に、硬質の炭化物を増加する
ことが有効であり、この種の材料としては、例えば特開
平５−９６６０号、同５−１７１３７６号、同５−２７
９８０９号等での公知例が挙げられる。これによりベー
ンの耐摩耗性および耐焼付性は一応向上する。また、ロ
ーラは従来より、連続鋳造鋳鉄もしくは共晶黒鉛鋳鉄あ
るいはＣｕ−Ｃｒ系、Ｃｕ−Ｍｏ系、Ｍｏ−Ｎｉ−Ｃｒ
系の低合金鋳鉄が用いられている。この中でも連続鋳造
鋳鉄は、他の材料に比べて表面層の組織が緻密で耐摩耗
性に優れていることが知られている。またローラはベー
ンに比べてコスト的制約が大きいため、前記のような鋳
鉄が最もふさわしい。この場合基地の高硬度高強度化、
黒鉛の微細化が有効であり、この種の材料としては、例
えば特公昭６０−１９４３号公報に開示されるものが挙
げられる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし以上の従来の対
策に係るベーン材料及びローラ材料を用いた圧縮機では
次のような問題があった。ベーン材料についての前述の
改善方法は、高価な合金元素を多量に用いるものである
ため高コスト化し、また、ベーン自身の摩耗量は減少す
るが一方ではローラに対する攻撃性が高くなりローラの
摩耗を増加し、耐焼付性を低下させやすい。また、前述
のローラ材料の改善方法についても、その高硬度高強度
化が不適当であれば、ベーンに対する攻撃性が高くなり
その摩耗を増加し、耐焼付性の低下を招きやすい。本発
明は以上の従来技術における問題に鑑みてなされたもの
であって、ＨＦＣ系フロンを冷媒とした場合に特にロー
ラとベーンの焼付を防止し、かつ相互の摩耗量を低減し
て、長期間の連続使用に耐え得る改良された圧縮機を提
供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】以上の課題を達成するべ
く本願発明者は種々検討し、焼もどしマルテンサイトか
らなる基地に、現在国際的に広く用いられているＡＳＴ
Ｍ（ＡｍｅｒｉｋａｎＳｏｃｉｅｔｙｆｏｒＴｅｓ
ｔｉｎｇＭａｔｅｒｉａｌｓ）分類のＡ型黒鉛と、炭
化物（Ｆｅ₃Ｃ）およびリン化鉄（Ｆｅ₃Ｐ）の３種類の
分散相を共存させたローラが、特定のベーン材に対して
耐摩耗性と焼付面圧を著しく向上させることを見いだし
本発明に想到した。すなわち本願の第一発明はシリン
ダ、ローラおよびベーンを主要構成要素とするロータリ
型圧縮機において、前記ローラは焼きもどしマルテンサ
イトと、前記マルテンサイト内に進入するごとく分布し
たセメンタイトと燐化鉄を含有する晶出組織（以下「晶
出組織」と記す）と、Ａ型黒鉛からなり、前記燐化鉄を
含有する晶出組織の量は２面積％以上、黒鉛量は５面積
％以上であり、Ｐを０.６０重量％以上含有することを
特徴とする圧縮機である。

【００１２】本願の第２の発明は本願第１の発明におい
て、ベーンは重量比でＣ０.９５〜２.８％、Ｓｉ
２.０％以下、Ｍｎ１.５％以下、Ｃｒ２.５〜８.０
％と、Ｗ２０％以下、Ｍｏ１２％以下の１種又は２
種をＷ＋２Ｍｏで１２〜２８％、Ｖ３.０〜１０％、
Ｃｏ１２％以下を含み、残部Ｆｅ及び不可避的不純物
からなる組成を有する基地に、２５面積％以下の炭化物
粒子が分散された焼結により結合した組織を有するもの
とする圧縮機である。

【００１０】本願の第３発明は本願第１の発明におい
て、ベーンは焼入れ焼きもどし硬さが６５ＨＲＣ以上で
未固溶炭化物量が１２面積％以上、このうちＭＣ型炭化
物が１０面積％以上、前記未固溶炭化物の平均粒度が３
μｍ以下とする圧縮機である。

【００１１】本願の第４の発明は本願第１の発明におい
て、ベーンは重量比でＣ０.９５〜２.８％、Ｓｉ
２.０％以下、Ｍｎ１.５％以下、Ｃｒ２.５〜８.０
％と、Ｗ２０％以下、Ｍｏ１２％以下の１種又は２
種をＷ＋２Ｍｏで１２〜２８％、Ｖ３.０〜１０％、
Ｃｏ１２％以下を含み、残部Ｆｅおよび不可避不純物
からなり、焼入れ焼もどし熱処理硬さを６５ＨＲＣとす
る圧縮機である。

【００１３】本願の第５の発明は本願第１の発明におい
て、ベーンは炭素材にアルミニウムを含浸させてなるも
のとする圧縮機である。

【００１４】本願の第６の発明は本願第１の発明におい
て、ベーンは重量％でＣ０.９〜１.４％、Ｃｒ１
５.０〜２０.０％、残部不可避的不純物およびＦｅから
なるステンレス鋼または前記ステンレス鋼のＦｅをＮｉ
０.６０％以下とＭｏ０.７５％以下の１種又は２種の
等量と置換したステンレス鋼である請求項１の圧縮機で
ある。

【００１５】

【作用】

【００１７】本発明において、黒鉛相は自己潤滑性とオ
イル潤滑性とを与えるからベーンとの摺動性を確保する
のに必須の相である。その形状としては球状より片状が
摺動性に優れ、また、その大きさはできるだけ微細な方
が好ましいことから本願発明の圧縮機に適用されるロー
ラはＡ型黒鉛が分散したものとする。図１にかかるＡ型
黒鉛が基地に分散する状態を図示する。黒鉛の存在量が
多いと摺動性が向上するので５面積％以上とするが、多
すぎると硬さが低下すると共に、機械的性質が劣化し運
転時のローラ又はベーンの欠損等の事故の原因となる。
本願においてはベーン材との組み合わせにもよるが、黒
鉛量は１４.０面積％以下とすることが好ましい。より
望ましくは６〜１０.０％である。

【００１８】通常本願第一の発明にいうところのマルテ
ンサイト内に進入するごとく分布したセメンタイトと燐
化鉄を含有する晶出組織はＦｅ₃Ｐ−Ｆｅ₃Ｃ−Ｆｅの３
元共晶として晶出する。この晶出組織相は硬さが比較的
硬く、さらにＰの添加によってＦｅ₃Ｃもより安定にな
るので本発明の圧縮機のローラ材に対して耐摩耗性と摺
動性の向上に顕著な効果があり、黒鉛相に次いで本願の
ローラに必須の相である。その量が２面積％未満ではそ
の効果が少ないから、２面積％以上とする。しかし１０
％を越えると材料が脆化すること、鋳造性を低下させる
ので１０面積％以下とすることが望ましく、更に望まし
くは２.５〜５面積％である。Ｐは０．６％以下では２
面積％以上の晶出組織が得られないため０．６％以上と
する。なお焼入状態でマルテンサイトとしたままでは硬
さは十分硬いが、脆弱で部品として使用に耐えないので
これを適当な温度で焼戻し、焼戻しマルテンサイトとし
て使用する。なお、鋳鉄として随時添加されるＢ，Ｂ
ｉ，Ｓｂ他の微量元素は本発明の目的を特に逸脱しない
範囲で添加し得る。

【００１９】次に本願の第２発明に係る圧縮機のベーン
の各元素の作用及び数値の限定理由について述べる。Ｃ
は同時に添加するＷ、Ｍｏ、Ｖなどと結合して硬い炭化
物を形成し、自己の耐摩耗性を高め、相手材との焼付を
少なくする効果があり、また、一部は基地に固溶して基
地の硬さを高くし、耐摩耗性を向上させる。したがっ
て、Ｗ、Ｍｏ、Ｖなどの炭化物形成元素の添加量との兼
ね合いで最適のＣ含有量が存在する。本発明の範囲では
Ｃが１.０％未満では基地の硬さが十分に得られず、形
成される炭化物量も少ない。逆に２.５％を越えると靱
性が劣化し、また熱間加工性が劣化するので、Ｃは０.
９５〜２.８％とした。望ましいＣの範囲は１.０〜２.
５％、さらに望ましい範囲は１.５〜２.５％である。

【００２０】Ｓｉは脱酸元素として鋼質を改良し、ま
た、基地に固溶して基地の硬さを高める効果もある。し
かし、２.０％以上となると靱性を低下させるのでＳｉ
は２.０％以下とした。望ましい添加範囲は１.５％以下
である。Ｍｎも脱酸元素として鋼質を改良する効果があ
る。しかし、２.０％を越えると焼入硬さを低下させる
のでＭｎは１.５％以下とした。望ましい添加範囲は１.
０％以下である。

【００２１】Ｃｒは炭化物を形成して耐摩耗性を高める
効果があり、また基質に固溶して焼入性を付与し、基地
の耐食性も向上させる。代替フロンのＨＦＣが吸湿性が
高いこと、潤滑油が分解してカルボン酸の如き酸を形成
するために、ベーンは軽い腐食環境下において作動して
いる。このために、ベーンに起きる異常摩耗は、単純な
アブレッシブ型摩耗のみではなく、腐食も介在したメカ
ニズムによって発生しているものと推定される。この場
合、Ｃｒの他、後述するＷ，ＭｏやＣｏの基地への固溶
がベーンの耐食性を高め、摩耗を減少させる。Ｃｒが
２.５％未満では、上記の効果が少なく、逆に８.０％を
越えると熱処理によって硬さが得られ難くなるなどの理
由でＣｒは２.５〜８.０％とした。望ましい添加範囲は
３.０〜６.０％、さらに望ましい添加範囲は３.５〜５.
５％である。

【００２２】Ｗ及びＭｏは、Ｃと結合して、Ｍ₆Ｃ型の
炭化物を形成し、耐摩耗性、耐焼付性を高める。また、
基地に固溶した後、焼戻しで析出し、基地の硬さを高め
る効果もある。Ｍｏはカルボン酸による腐食を抑える効
果もある。ＭｏはＷに対し２倍の効果がある。Ｗ２０
％以下（望ましくは１５％以下）、Ｍｏ１２％以下
（望ましくは１０％以下）の１種または２種をＷ＋２Ｍ
ｏ量で１２％未満では上記の効果が少なく、逆に２８％
を越えると靱性が低下するのでＷ＋２Ｍｏで１２〜２８
％とした。望ましいＷ＋２Ｍｏは１４〜２６％である。

【００２３】Ｖは本発明において重要な作用を示す元素
である。すなわち、Ｖは、Ｃと結合してＭＣ型の炭化物
を形成する。この炭化物をベーン表面に微細かつ均質に
分散させると、耐摩耗性、耐焼付性を大幅に向上させる
ことができる。圧縮機の構造や必要とする寿命にもよる
が、Ｖを合計３.０％以上添加することでＨＦＣ系の代
替フロン用ベーンとして必要な特性を付与可能となる
が、特に６.０％以上添加するとその効果は顕著とな
る。３.０％未満では上記の効果が十分でなく、逆に１
０％を越えると、アトマイズが難しいこと、熱間加工が
難しいことの理由でＶは３.０〜１０％とした。Ｖの望
ましい添加範囲は４.０〜８.０％である。

【００２４】Ｃｏも本発明において重要な作用を示す元
素である。Ｃｏは基地に固溶して基地の硬さを高める効
果がある他、本発明では重要なカルボン酸による腐食を
抑える効果が高い。すなわち、前記の如く、ＨＦＣ系等
の代替フロンを冷媒に用いると腐食摩耗的作用も併発し
てベーンの異常摩耗が起きるが、Ｃｏ４％以上を基地に
固溶させることにより摩耗を軽減でき、特に７％以上で
顕著となる。Ｃｏ４％未満では上記の効果が十分ではな
く、逆にＣｏが１２％を越えると靱性を低下させるので
Ｃｏ４〜１２％とした。Ｃｏの望ましい添加範囲は５.
０〜１０％である。本発明の圧縮機におけるベーン材は
上記のように多量の炭化物、特に巨大な炭化物となり易
いＶＣ型の炭化物を多量に含み、かつ、これらを前述の
ように微細化させなければならないため、そのためには
粉末冶金法を適用するのが好ましい。したがって本発明
の圧縮機におけるベーン材では、粉末冶金法によって２
５面積％以下の炭化物粒子が分散された焼結により結合
した組織を有する様にするのがよい。ここで炭化物粒子
が２５面積％を越える場合には、ベーン材の機械的強度
が圧下し、脆性が大となり好ましくない。

【００２５】次に本願の第３発明に係るベーンは、母材
が熱処理硬さ６５ＨＲＣ以上、全炭化物量１２面積％以
上、このうちＭＣ型炭化物量１０面積％以上、前記全炭
化物の平均粒度３μm以下とするものである。本願発明
の圧縮機におけるベーン材は上述するように主として粉
末冶金法によって製造されるが、これを鋳造法によって
製造する場合には、機械的強度を上げるために焼入焼も
どしの熱処理によって所定の硬さが与えられる。ベーン
は作動機構的にはその先端の極く一部分が、ローラの外
周面と摺動接触するため、ローラに対し相対的に高耐摩
耗性としなければならない。

【００２６】ベーンの耐摩耗性のみに関してはベーン材
の硬さを上げ、硬質の炭化物の含有量を上げることで概
ね達成できる。しかし、この際不適当な炭化物の増量
は、ベーン材より硬さが低いローラ材への攻撃性を増加
させ、容易にローラ材に対するかじり現象を発生する。
これを緩和するためには硬質炭化物のサイズを微細化す
ること、及びベーン材の硬さを上昇することが有効であ
る。このうち、炭化物粒径は最大粒径及び平均粒径とも
できるだけ微細化し平均粒径は３.０μm以下とすること
が必要で、また、その最大粒径も、例えば５μm以下に
抑制することが望ましい。望ましい平均粒径は２μm以
下である。また、硬さが６５ＨＲＣ未満では耐摩耗性が
不十分となるから、硬さは６５ＨＲＣ以上、望ましくは
６６ＨＲＣ以上とする。

【００２７】未固溶炭化物量は１２面積％以上（望まし
くは２０面積％以上）とし、このうち特に高硬度である
ＭＣ型炭化物を１０面積％（望ましくは１２面積％以
上）とする。これらが、各規定量未満であると耐摩耗性
が低下する。以上のように本願発明の圧縮機におけるベ
ーンを鋳造材とする場合には重量％でＣ０.９〜１.４
％、Ｃｒ１５.０〜２０.０％、残部不可避的不純物お
よびＦｅからなるステンレス鋼または前記ステンレス鋼
のＦｅをＮｉ０.６０％以下とＭｏ０.７５％以下の１
種又は２種の等量と置換したステンレス鋼を適用するこ
とができる。係るステンレス鋼を適用したベーンは耐腐
食性が大きく腐食に起因するベーンの摩耗が防止され
る。また、上述の本発明の圧縮機に適用される各種ベー
ン材については、窒化、酸窒化、浸硫窒化等の表面処理
を施すことによって耐焼付性を向上することができ、ベ
ーン表面に四三酸化鉄を主成分とする多孔質の酸化鉄皮
膜を生成させるホモ処理を実施することによって表面の
硬さ向上及び潤滑性を向上することができる。

【００２８】

【実施例】

（実施例１）表１にテストに供したローラ材のそれぞれ
について、化学成分、熱処理後の硬さ、黒鉛、晶出組織
および炭化物の各面積率を示す。表中No.２はフェライ
ト基地に共晶黒鉛を分散させた鋳鉄、No.３は現在ロー
ラ材として最も広く使用されている低合金鋳鉄、No.４
〜６は連続鋳造された鋳鉄であり、No.６はローラ材と
して使用されている鋳鉄である。No.７，８はベイナイ
ト基地に球状黒鉛を分散させた鋳鉄、No.１は晶出組織
とＡ型黒鉛を焼もどしマルテンサイト基地に分散させた
本発明の圧縮機ローラ材に該当する鋳鉄である。No.
９，１０はローラ材として使用されている耐摩耗鋳鉄で
あり、No.９は黒鉛と炭化物の共存型、No.１０はＭ₇Ｃ₃
型の共晶炭化物元素を多量に分散させた合金白鋳鉄であ
る。No.１１はＮｉを多量に含有するオーステナイト基
地に球状黒鉛と炭化物を分散させた鋳鉄である。表１中
で硬さがＨＲＣ５０を越えるものは何れも焼もどしマル
テンサイト基地を有するものである。

【００２９】

【表１】

【００３０】表２に評価テストを実施したベーン材のそ
れぞれについて、化学成分、焼入れ焼戻し熱処理後の硬
さ、素材の製造法、焼入後焼もどし熱処理後の未固溶炭
化物の種類別とその面積率（％）、画像処理装置で計測
できる製品状態での１.０μm以上の未固溶炭化物の平均
粒径を示す。ここで、ＳＵＪ２、ＳＵＳ４４０Ｃ、ＳＫ
Ｈ５１は現在冷蔵庫、エアコンのベーン材として広く用
いられている材料である。製造法は通常の溶解後インゴ
ットに造塊し、鍛造、圧延する方法（Ｍｅｌｔ法）とガ
スアトマイズ粉末を熱間静水圧法（ＨＩＰ）で圧密体と
する粉末法（ＰＭ）の２種類とした。後者は前者に比較
して、超急冷凝固法による合金粉末を出発原料として使
用したため、存在する未固溶炭化物が極めて均一微細で
ある。表２のベーン材に表１のローラ材より製造したリ
ング状テストピースを図２に示す接触位置で、ポリオー
ルエステル系の潤滑油中に浸漬し自転させることによ
り、摺動速度２.７３m/sec、初期接触面圧０.９８１Ｍ
Ｐａ（１０kgf/cm²）ずつ増圧してゆき、焼付が発生し
たときの面圧及び所定接触圧力下での摩擦係数を測定し
た。

【００３１】

【表２】

【００３２】前記テストのうち、ベーン材として表２の
Ａ鋼を用い、ローラ材として表１の各材質とした場合の
面圧９.８１MPa（１００kg/mm²）の時の摩擦係数と、焼
付面圧及びローラの摩耗量の測定結果を表３に示す。硬
さが低いNo.２、及びNo.１１のローラ材は焼付面圧が低
い。ローラ材の中では晶出組織を２.０面積％以上分散
させた本願発明の圧縮機に適用されるNo.１材の焼付面
圧が非常に高いことが明らかである。ベイナイト基地で
あり、かつ高硬度であるNo.８材の焼付面圧も高いが、
この材料は残留オーステナイトが多量に存在するため、
ローラ材として忌避される寸法の経時変化で難点があ
る。摩耗量はNo.１および１０が小さい。しかしNo.１０
は焼付面圧が低く、かつ摩耗係数も大きい。

【００３３】

【表３】

【００３４】表４にローラ材として表１の本願発明の圧
縮機に適用されるNo.１材を用い、ベーン材を種々変更
したときの面圧９.８１MPa（１００kgf/cm²）での摩擦
係数と、焼付発生時の面圧の測定結果を示す。ベーン用
の現用材を含む比較材は、焼付面圧が最高１３.８MPa
（１４１kgf/cm²）であるのに対し、発明鋼Ａ〜Ｄは１
６.１MPa（１６４kgf/cm²）以上の焼付面圧を有するこ
とが判る。

【００３５】

【表４】

【００３６】表５に、代表的ベーン材とローラ材との組
み合わせでの摩擦係数と焼付面圧の測定結果を示す。カ
ーボンは炭素材にアルミニウムを約４２％含浸させた材
料であり、非金属系の摺動材としてベーンに用いられて
いる材料である。鉄基合金と比較して、カーボンベーン
の焼付面圧は非常に高い。本願発明の圧縮機に適用され
る晶出組織分散型のローラNo.１の比較材６に対する改
善比は、相手材がＳＫＨ５１ベーンの時は１.３４倍で
ある（１１.８／８.８）が、相手材が本発明の圧縮機に
適用されるＡ製ベーンの時は１.７８倍であり、No.１と
Ａ材との相性の良さがわかる。

【００３７】

【表５】

【００３８】（実施例２）表６に、本願発明の圧縮機に
適用されるNo.１のローラに対し、ベーン材Ａに無処理
及び各種表面処理を施した場合の焼付面圧の改善状況を
測定した結果を示す。何れの表面処理も有効であるが表
層部に多孔質層を生成するスルスルフ処理と酸窒化処理
を施したものが特にその効果が大きく、カーボンと同等
の耐焼付性を獲得し得ることが判る。

【００３９】

【表６】

【００４０】（実施例３）実際のロータリ圧縮機に、ロ
ーラとして従来のNo.３製、No.６製、本発明の圧縮機に
適用されるNo.１製を、ベーンとしてＳＫＨ５１製、本
発明の圧縮機に適用されるＡ材製、カーボン製をそれぞ
れ組み込み、耐久性の比較を行った。使用材料、熱処理
等の条件は実施例１と同一である。摺動速度は１.５m／
sec、荷重９８Ｎ（１０kgf）、潤滑油はポリオールエス
テル油、冷媒はＲ１３４ａを使用した。試験時間は２０
００Ｈｒで、評価はローラ及びベーンそれぞれの摩耗量
とした。その結果を表７に示す。

【００４１】コンプレッサーの寿命は約１０年間保証す
ることが通常要求され、このためにはこの短時間テスト
でローラ材の摩耗が１００μm以下、ベーン材の摩耗が
２０μm以下であることが一応の目安とされる。ベーン
材をＡ、ローラ材を本願発明の圧縮機に適用されるNo.
１としたとき、表面処理しない場合ローラの摩耗が１４
０μmとやや不満であるが、上記一応の目安の域に極近
く、また表面処理をしたものはいずれも十分クリアーし
ており、所期の目的が達成されることが判明した。ま
た、ベーン材の摩耗は何れも上記の目安を十分に達成し
ている。

【００４１】本表から、ＳＫＨ５１製ベーンに対してロ
ーラ材を従来のNo.３や６から、本発明の圧縮機に適用
されるローラ材No.１に変更すると、ローラ材の摩耗量
を４００〜４１０μmから３００μmへと約７５〜７３％
に低減し得ることが判る。これに対しベーン材として本
発明の圧縮機に適用されるＡ材（表面処理無し）に変更
するとローラ摩耗量は２７０〜２６０μmから１４０μm
へと約５２〜５６％、Ａ材に表面処理を施したものでは
２５０μm〜１７０μmから８０〜７５μmへと約３０〜
４４％に、それぞれ低減される。また、ベーンの摩耗量
について調べてみると、ＳＫＨ５１製ベーンに対してロ
ーラ材をNo.３やNo.６から本願発明の圧縮機に適用され
るNo.１に変更すると、ベーンの摩耗量は５６〜４５％
に低減させることができるが、ベーン材としてＡに表面
処理を施したものを用いると、２３〜１３％へと大きく
低下し得ることが判る。

【００４２】

【表７】

【００４３】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明の圧縮機
は、ローラとして焼もどしマルテンサイト基地に、所定
量のＡ型黒鉛と所定量の晶出組織を分散した鋳鉄を適用
するので取り扱いガスが潤滑条件の苛酷なハイドロフル
オロカーボン（ＨＦＣ）系フロンの場合も、焼付性に優
れ相互の摩耗を抑制して長期間の運転を可能とすること
ができる。しかも、この本発明の圧縮機に適用されるロ
ーラにベーンとして所定量、所定サイズの炭化物を分散
した材料を組み合わせることによりさらに焼付性に優れ
相互の摩耗を抑制して長期間の運転を可能とした圧縮機
とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ａ型黒鉛が基地に分散する状態を示す説明図で
ある。

【図２】ベーン材とローラ材の焼付面圧及び摩擦係数を
測定した装置の概要を説明する図である。

【図３】ロータリ型圧縮機の構造を示す断面図である。

【符号の説明】

１ベーン、２ローラ、３シリンダ、４スプリン
グ、５吸入口、６吐出口。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリンダ、ローラおよびベーンを主要構
成要素とするロータリ型圧縮機において、前記ローラは
焼きもどしマルテンサイトと、前記マルテンサイト内に
進入するごとく分布したセメンタイトと燐化鉄を含有す
る晶出組織と、Ａ型黒鉛からなり、前記燐化鉄を含有す
る晶出組織の量は２面積％以上、黒鉛量は５面積％以上
であり、Ｐを０.６０重量％以上含有することを特徴と
する圧縮機。
【請求項２】ベーンは重量比でＣ０.９５〜２.８
％、Ｓｉ２.０％以下、Ｍｎ１.５％以下、Ｃｒ
２.５〜８.０％と、Ｗ２０％以下、Ｍｏ１２％以下
の１種又は２種をＷ＋２Ｍｏで１２〜２８％、Ｖ３.
０〜１０％、Ｃｏ１２％以下を含み、残部Ｆｅ及び不
可避的不純物からなる組成を有する基地に、２５面積％
以下の炭化物粒子が分散された焼結により結合した組織
を有するものである請求項１の圧縮機。
【請求項３】ベーンは焼入れ焼きもどし硬さが６５Ｈ
ＲＣ以上で未固溶炭化物量が１２面積％以上、このうち
ＭＣ型炭化物が１０面積％以上、前記未固溶炭化物の平
均粒度が３μｍ以下である請求項１の圧縮機。
【請求項４】ベーンは重量比でＣ０.９５〜２.８
％、Ｓｉ２.０％以下、Ｍｎ１.５％以下、Ｃｒ
２.５〜８.０％と、Ｗ２０％以下、Ｍｏ１２％以下
の１種又は２種をＷ＋２Ｍｏで１２〜２８％、Ｖ３.
０〜１０％、Ｃｏ１２％以下を含み、残部Ｆｅおよび
不可避不純物からなり、焼入れ焼もどし熱処理硬さを６
５ＨＲＣとする請求項１の圧縮機。
【請求項５】ベーンは炭素材にアルミニウムを含浸さ
せてなるものである請求項１に記載の圧縮機。
【請求項６】ベーンは重量％でＣ０.９〜１.４％、
Ｃｒ１５.０〜２０.０％、残部不可避的不純物および
Ｆｅからなるステンレス鋼または前記ステンレス鋼のＦ
ｅをＮｉ０.６０％以下とＭｏ０.７５％以下の１種又
は２種の等量と置換したステンレス鋼である請求項１の
圧縮機。
【請求項７】ベーンに窒化、酸窒化、浸硫窒化等の表
面処理が施される請求項１〜請求項６のいずれか一に記
載した圧縮機。
【請求項８】ベーン表面に四三酸化鉄を主成分とする
多孔質の酸化鉄皮膜を生成させるホモ処理が施される請
求項１〜請求項６のいずれか一に記載した圧縮機。