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JP2011064180A - Refrigerant compressor and refrigerating cycle device - Google Patents

Refrigerant compressor and refrigerating cycle device Download PDF

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JP2011064180A
JP2011064180A JP2009217837A JP2009217837A JP2011064180A JP 2011064180 A JP2011064180 A JP 2011064180A JP 2009217837 A JP2009217837 A JP 2009217837A JP 2009217837 A JP2009217837 A JP 2009217837A JP 2011064180 A JP2011064180 A JP 2011064180A
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JP
Japan
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layer
base material
refrigerant compressor
sliding member
refrigerant
Prior art date
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Application number
JP2009217837A
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Japanese (ja)
Inventor
Tetsunaga Watanabe
哲永 渡辺
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Carrier Japan Corp
Original Assignee
Toshiba Carrier Corp
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Publication date
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Priority to CN 201010290676 priority patent/CN102022326B/en
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Abstract

【課題】摺動部材に設けられた硬質な皮膜の欠けや剥離を防止し、及び、摺動部材が摺接する相手部材に対する皮膜の初期なじみ性の向上を図る。
【解決手段】冷凍サイクル中に設けられ、摺動部材15bを備えた圧縮機構部を有して冷媒を圧縮する冷媒圧縮機において、摺動部材15bは、金属材料で形成された基材24と、この基材24の表面に形成された基材24より硬質な皮膜29とを有し、基材24の表面粗さは、最大山高さ“Rp”が0.5μm以下、及び、算術平均粗さ“Ra”が0.2μm以下、及び、初期磨耗高さ“Rpk”が油溜り深さ“Rvk”より小さく設定されている。
【選択図】 図4
An object of the present invention is to prevent chipping or peeling of a hard film provided on a sliding member and to improve the initial conformability of the film to a mating member with which the sliding member is in sliding contact.
In a refrigerant compressor that is provided in a refrigeration cycle and has a compression mechanism having a sliding member 15b and compresses a refrigerant, the sliding member 15b includes a base material 24 formed of a metal material, And a film 29 harder than the base material 24 formed on the surface of the base material 24. The surface roughness of the base material 24 is such that the maximum peak height “Rp” is 0.5 μm or less, and the arithmetic average roughness “Ra” is set to 0.2 μm or less, and the initial wear height “Rpk” is set to be smaller than the oil sump depth “Rvk”.
[Selection] Figure 4

Description

本発明は、冷媒圧縮機及び冷凍サイクル装置に関し、特に、耐摩耗性と密着性とに優れた皮膜を有する摺動部材を備えた冷媒圧縮機及び冷凍サイクル装置に関する。   The present invention relates to a refrigerant compressor and a refrigeration cycle apparatus, and more particularly to a refrigerant compressor and a refrigeration cycle apparatus provided with a sliding member having a film excellent in wear resistance and adhesion.

冷媒圧縮機やエンジン等においては、相手部材に当接しながら摺動する摺動部材が使用されており、これらの摺動部材では、耐摩耗性を向上させるために硬質の皮膜を被服したものが知られている。   Refrigerant compressors, engines, etc. use sliding members that slide while contacting the mating member, and these sliding members are coated with a hard coating to improve wear resistance. Are known.

下記特許文献1には、非晶質硬質炭素皮膜を被覆した摺動部材が開示されており、非晶質硬質炭素皮膜の表面粗さは、十点平均粗さ“Rz”が0.7μm以下で、かつ、初期磨耗高さ“Rpk”が0.07〜0.14μmに設定されている。   The following Patent Document 1 discloses a sliding member coated with an amorphous hard carbon film. The surface roughness of the amorphous hard carbon film is 10-point average roughness “Rz” of 0.7 μm or less. In addition, the initial wear height “Rpk” is set to 0.07 to 0.14 μm.

特開2007−232026号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2007-232026

特許文献1に記載された摺動部材は、非晶質硬質炭素皮膜の表面粗さは、“Rz”を0.7μm以下としているため、必然的に仕上げ研磨に求められる精度が高くなり、仕上げ研磨に手間がかかり、製品コストが高くなっている。   In the sliding member described in Patent Document 1, since the surface roughness of the amorphous hard carbon film has “Rz” of 0.7 μm or less, the accuracy required for finish polishing is inevitably increased. Polishing takes time and product costs are high.

また、特許文献1に記載された摺動部材では、非晶質硬質炭素皮膜の欠けや剥離を防止するための対策は講じられていない。   In the sliding member described in Patent Document 1, no measures are taken to prevent chipping or peeling of the amorphous hard carbon film.

本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、その目的は、摺動部材に設けられた硬質な皮膜の欠けや剥離を防止し、及び、摺動部材が摺接する相手部材に対する皮膜の初期なじみ性の向上を図ることである。   The present invention has been made to solve such problems, and its purpose is to prevent chipping or peeling of a hard film provided on the sliding member, and to a counterpart member on which the sliding member is in sliding contact. This is to improve the initial conformability of the film.

本発明の実施の形態に係る第1の特徴は、冷凍サイクル中に設けられ、摺動部材を備えた圧縮機構部を有して冷媒を圧縮する冷媒圧縮機において、前記摺動部材は、金属材料で形成された基材と、この基材の表面に形成された前記基材より硬質な皮膜とを有し、前記基材の表面粗さは、最大山高さ“Rp”が0.5μm以下、及び、算術平均粗さ“Ra”が0.2μm以下、及び、初期磨耗高さ“Rpk”が油溜り深さ“Rvk”より小さく設定されていることである。   A first feature according to an embodiment of the present invention is a refrigerant compressor that is provided in a refrigeration cycle and has a compression mechanism having a sliding member and compresses a refrigerant, wherein the sliding member is a metal It has a base material formed of a material and a film harder than the base material formed on the surface of the base material. The surface roughness of the base material has a maximum peak height “Rp” of 0.5 μm or less. The arithmetic average roughness “Ra” is set to 0.2 μm or less, and the initial wear height “Rpk” is set to be smaller than the oil sump depth “Rvk”.

本発明の実施の形態に係る第2の特徴は、冷凍サイクル装置において、第1の特徴に係る冷媒圧縮機と、凝縮器と、膨張装置と、蒸発器とを備えることである。   A second feature according to the embodiment of the present invention is that the refrigeration cycle apparatus includes the refrigerant compressor, the condenser, the expansion device, and the evaporator according to the first feature.

本発明によれば、摺動部材に設けられた硬質な皮膜の欠けや剥離を防止することができ、及び、摺動部材が摺接する相手部材に対する皮膜の初期なじみ性を向上させることができる。   According to the present invention, it is possible to prevent the hard film provided on the sliding member from being chipped or peeled off, and to improve the initial conformability of the film to the mating member with which the sliding member is in sliding contact.

本発明の第1の実施の形態における、冷凍サイクル装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the refrigerating cycle apparatus in the 1st Embodiment of this invention. 冷媒圧縮機の内部構造を示す縦断正面図である。It is a vertical front view which shows the internal structure of a refrigerant compressor. 圧縮機構部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。It is a perspective view which shows the cylinder, roller, and vane which comprise a compression mechanism part. ベーンの先端部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the front-end | tip part of a vane. バレル研磨した基材の表面粗さの測定図である。It is a measurement figure of the surface roughness of the base material which carried out the barrel grinding | polishing. バレル研磨を行なう前の基材の表面粗さの測定図である。It is a measurement figure of the surface roughness of the base material before performing barrel polishing. 基材の表面粗さとローラの磨耗量との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the surface roughness of a base material, and the amount of wear of a roller.

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。図1は、冷媒圧縮機を備える冷凍サイクル装置1を示す模式図である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing a refrigeration cycle apparatus 1 including a refrigerant compressor.

冷凍サイクル装置1は、密閉型回転式の冷媒圧縮機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とをサイクル状に連通して形成されている。   The refrigeration cycle apparatus 1 includes a hermetic rotary type refrigerant compressor 2, a four-way valve 3, an outdoor heat exchanger 4 that functions as a condenser during cooling operation and functions as an evaporator during heating operation, and an expansion device 5 The indoor heat exchanger 6 that functions as an evaporator during the cooling operation and also functions as a condenser during the heating operation and the accumulator 7 are formed to communicate in a cycle.

この冷凍サイクル装置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、実線の矢印で示すように、四方弁3を介して室外熱交換器(凝縮器)4に供給され、ここで外気と熱交換して凝縮される。この凝縮された冷媒は、室外熱交換器4から流出して膨張装置5を介して室内熱交換器(蒸発器)6に流入し、室内熱交換器6内で室内空気と熱交換して蒸発し、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内に吸い込まれる。   In the refrigeration cycle apparatus 1, during cooling operation, the refrigerant discharged from the refrigerant compressor 2 is supplied to the outdoor heat exchanger (condenser) 4 through the four-way valve 3, as indicated by solid arrows, It is condensed by exchanging heat with the outside air. The condensed refrigerant flows out of the outdoor heat exchanger 4, flows into the indoor heat exchanger (evaporator) 6 through the expansion device 5, and evaporates by exchanging heat with indoor air in the indoor heat exchanger 6. And cool the room air. The refrigerant flowing out of the indoor heat exchanger 6 is sucked into the refrigerant compressor 2 through the four-way valve 3 and the accumulator 7.

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、破線の矢印で示すように、四方弁3を介して室内熱交換器(凝縮器)6に供給され、ここで室内空気と熱交換して凝縮され、室内空気を加熱する。この凝縮された冷媒は、室内熱交換器6から流出して膨張装置5を介して室外熱交換器(蒸発器)4に流入し、室外熱交換器4内で室外空気と熱交換して蒸発する。この蒸発した冷媒は、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内に吸い込まれる。   On the other hand, during the heating operation, the refrigerant discharged from the refrigerant compressor 2 is supplied to the indoor heat exchanger (condenser) 6 through the four-way valve 3 as indicated by the dashed arrows, where indoor air and heat are supplied. It exchanges and is condensed and heats indoor air. The condensed refrigerant flows out of the indoor heat exchanger 6 and flows into the outdoor heat exchanger (evaporator) 4 through the expansion device 5, and exchanges heat with outdoor air in the outdoor heat exchanger 4 to evaporate. To do. The evaporated refrigerant flows out of the outdoor heat exchanger 4 and is sucked into the refrigerant compressor 2 through the four-way valve 3 and the accumulator 7.

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。   Thereafter, the refrigerant flows sequentially in the same manner, and the operation of the refrigeration cycle apparatus 1 is continued. As the refrigerant, HFC refrigerant, HC (hydrocarbon) refrigerant, carbon dioxide refrigerant or the like is used.

冷媒圧縮機2は、図2に示すように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、電動機部8と圧縮機構部である回転圧縮機構部9とが収納され、電動機部8と回転圧縮機構部9とは偏心部10a、10bを有する回転軸10を介して連結されている。   The refrigerant compressor 2 is a two-cylinder type as shown in FIG. 2, and includes a sealed case 2a. In the sealed case 2a, an electric motor unit 8 and a rotary compression mechanism unit 9 which is a compression mechanism unit are accommodated. The electric motor unit 8 and the rotary compression mechanism unit 9 are connected via a rotary shaft 10 having eccentric portions 10a and 10b. It is connected.

電動機部8は、回転子8aと固定子8bとからなり、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、若しくは商用電源で駆動されるモータ等のいずれでもよい。   The electric motor unit 8 includes a rotor 8a and a stator 8b, and may be any of a brushless DC synchronous motor driven by an inverter, an AC motor, a motor driven by a commercial power source, and the like.

密閉ケース2aの底部には、回転圧縮機構部9を潤滑する冷凍機油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。   Refrigerating machine oil 11 for lubricating the rotary compression mechanism 9 is stored at the bottom of the sealed case 2a. As the refrigerating machine oil 11, POE (polyol ester), PVE (polyvinyl ether), PAG (polyalkylene glycol), or the like is used.

回転圧縮機構部9は、第1の圧縮機構部9aと第2の圧縮機構部9bとからなり、第1の圧縮機構部9aは、シリンダ室12aを形成するシリンダ13aを備え、第2の圧縮機構部9bは、シリンダ室12bを形成するシリンダ13bを備えている。シリンダ13b内には、ローラ14bと摺動部材であるベーン15bとが収納され、シリンダ13a内には、ローラ14aと摺動部材であるベーン15a(図示せず)とが収納されている。なお、図2は、ベーン15bの状態と吸込み管23の接続状態が分かるように、第1の圧縮機構部9aと第2の圧縮機構部9bの一部を異なる断面で示している。   The rotary compression mechanism unit 9 includes a first compression mechanism unit 9a and a second compression mechanism unit 9b. The first compression mechanism unit 9a includes a cylinder 13a that forms a cylinder chamber 12a, and includes a second compression mechanism 9a. The mechanism portion 9b includes a cylinder 13b that forms a cylinder chamber 12b. A roller 14b and a vane 15b as a sliding member are accommodated in the cylinder 13b, and a roller 14a and a vane 15a (not shown) as a sliding member are accommodated in the cylinder 13a. 2 shows a part of the first compression mechanism 9a and the second compression mechanism 9b in different sections so that the state of the vane 15b and the connection state of the suction pipe 23 can be understood.

ローラ14bは回転軸10の偏心部10bに嵌合され、回転軸10の回転に伴なってシリンダ室12b内で回転する。ローラ14aは回転軸10の偏心部10aに嵌合され、回転軸10の回転に伴なってシリンダ室12a内で回転する。ローラ14a、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で形成されている。   The roller 14b is fitted in the eccentric portion 10b of the rotating shaft 10, and rotates in the cylinder chamber 12b as the rotating shaft 10 rotates. The roller 14 a is fitted to the eccentric portion 10 a of the rotating shaft 10 and rotates in the cylinder chamber 12 a as the rotating shaft 10 rotates. The rollers 14a and 14b are made of flake graphite cast iron containing molybdenum, nickel, and chromium.

図3は、第2の圧縮機構部9bを構成するシリンダ13bとローラ14bとベーン15bとを示す斜視図である。なお、第1の圧縮機構部9aは第2の圧縮機構部9bと同じ構成であり、シリンダ13aとローラ14aとベーン15aとを備えている。   FIG. 3 is a perspective view showing the cylinder 13b, the roller 14b, and the vane 15b constituting the second compression mechanism 9b. The first compression mechanism 9a has the same configuration as the second compression mechanism 9b, and includes a cylinder 13a, a roller 14a, and a vane 15a.

ベーン15bは、図3に示すように、シリンダ13bに形成された溝16bに摺動可能に嵌合されている。溝16b内には、ベーン15bの先端がローラ14bの外周面に摺接する向きにベーン15bを付勢するスプリング(図示せず)が収納されている。ベーン15aは、シリンダ13aに形成された溝(図示せず)に摺動可能に嵌合され、この溝内には、ベーン15aの先端をローラ14bの外周面に摺接する向きにベーン15aを付勢するスプリング(図示せず)が収納されている。   As shown in FIG. 3, the vane 15b is slidably fitted in a groove 16b formed in the cylinder 13b. A spring (not shown) that biases the vane 15b is housed in the groove 16b so that the tip of the vane 15b slides on the outer peripheral surface of the roller 14b. The vane 15a is slidably fitted in a groove (not shown) formed in the cylinder 13a, and the vane 15a is attached in the groove so that the tip of the vane 15a is in sliding contact with the outer peripheral surface of the roller 14b. An energizing spring (not shown) is accommodated.

第1の圧縮機構部9aのシリンダ13aは、その両端部分が主軸受17と仕切り板18とで覆われ、内部にシリンダ室12aが形成されている。第2の圧縮機構部9bのシリンダ13bは、その両端部分が副軸受19と仕切り板18とで覆われ、内部にシリンダ室12bが形成されている。主軸受17には、シリンダ室12aと密閉ケース2a内とを連通する吐出孔20aとこの吐出孔20aを開閉させる吐出弁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内とを連通する吐出孔20bとこの吐出孔20bを開閉させる吐出弁21bとが設けられている。   Both ends of the cylinder 13a of the first compression mechanism 9a are covered with the main bearing 17 and the partition plate 18, and a cylinder chamber 12a is formed inside. Both ends of the cylinder 13b of the second compression mechanism 9b are covered with the auxiliary bearing 19 and the partition plate 18, and a cylinder chamber 12b is formed inside. The main bearing 17 is provided with a discharge hole 20a that communicates between the cylinder chamber 12a and the inside of the sealed case 2a, and a discharge valve 21a that opens and closes the discharge hole 20a. The sub-bearing 19 is provided with a discharge hole 20b that communicates between the cylinder chamber 12b and the inside of the sealed case 2a, and a discharge valve 21b that opens and closes the discharge hole 20b.

密閉ケース2aの上面部には、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の側面下部側には、アキュムレータ7を経由した冷媒をシリンダ室12a、12b内に導く吸込み管23が接続されている。   A discharge pipe 22 that discharges the compressed refrigerant in the sealed case 2a toward the four-way valve 3 is connected to the upper surface of the sealed case 2a. A suction pipe 23 that guides the refrigerant that has passed through the accumulator 7 into the cylinder chambers 12a and 12b is connected to the lower side of the side surface of the sealed case 2a.

図4は、ベーン15bの先端側の一部を示す断面図である。なお、ベーン15aも同じ構造である。ベーン15b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した基材24を用い、この基材24に対してバレル研磨を行い、基材24の表面粗さを、最大山高さ“Rp”が0.5μm以下、及び、算術平均粗さ“Ra”が0.2μm以下、及び、初期磨耗高さ“Rpk”が油溜り深さ“Rvk”より小さくしている。   FIG. 4 is a cross-sectional view showing a part of the tip side of the vane 15b. The vane 15a has the same structure. The vane 15b uses a base material 24 formed by cold forging chrome molybdenum steel, which is a metal material, barrel-polishing the base material 24, and the surface roughness of the base material 24 is set to a maximum peak height “ Rp ”is 0.5 μm or less, arithmetic average roughness“ Ra ”is 0.2 μm or less, and initial wear height“ Rpk ”is smaller than oil sump depth“ Rvk ”.

図5は、バレル研磨を行なった基材24の表面粗さの測定図である。また、図6は、バレル研磨を行なう前の基材24の表面粗さの測定図である。図5と図6との測定図によれば、バレル研磨を行なうことにより突出した山部が除去され、バレル研磨による谷部の除去は少なく、初期磨耗高さ“Rpk”が油溜り深さ“Rvk”より小さくなっていることが判明した。   FIG. 5 is a measurement diagram of the surface roughness of the base material 24 subjected to barrel polishing. FIG. 6 is a measurement diagram of the surface roughness of the substrate 24 before barrel polishing. According to the measurement diagrams of FIGS. 5 and 6, the protruding peak portion is removed by performing barrel polishing, the valley portion is not easily removed by barrel polishing, and the initial wear height “Rpk” is the oil sump depth “ It was found to be smaller than Rvk ”.

なお、基材24は、浸炭焼入れによる表面硬化処理を行い、表面硬さをビッカース硬さで650とした後にバレル研磨を行っている。バレル研磨後に上記表面硬化処理を行うと、バレル研磨面の面粗さが再度悪化する可能性がある。なお、この表面硬化処理は、基材24の表面のみを硬化するという意味ではなく、少なくとも基材24の表面を硬化するという意味であり、基材24の全体を硬化処理した場合も含まれる。   The base material 24 is subjected to surface hardening treatment by carburizing and quenching, and after the surface hardness is set to 650 with Vickers hardness, barrel polishing is performed. When the surface hardening treatment is performed after barrel polishing, the surface roughness of the barrel polished surface may deteriorate again. This surface hardening treatment does not mean that only the surface of the base material 24 is hardened, but means that at least the surface of the base material 24 is hardened, and includes the case where the whole base material 24 is hardened.

表面硬化処理後にバレル研磨を行った基材24の表面には、クロム(Cr)の単一層からなる第1の層25と、クロムとタングステンカーバイト(WC)との合金層からなる第2の層26と、タングステン(W)を含有するアモルファス炭素層からなる第3の層27と、金属を含有せず炭素と水素とを含むアモルファス炭素層からなる第4の層28とを順に積層することにより、基材24より硬質な皮膜29が形成されている。なお、第3の層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としてもよく、又は、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としてもよい。   On the surface of the base material 24 subjected to barrel polishing after the surface hardening treatment, a first layer 25 composed of a single layer of chromium (Cr) and a second layer composed of an alloy layer of chromium and tungsten carbide (WC). A layer 26, a third layer 27 made of an amorphous carbon layer containing tungsten (W), and a fourth layer 28 made of an amorphous carbon layer containing no carbon and containing hydrogen are sequentially laminated. Thus, a film 29 harder than the base material 24 is formed. Note that the third layer 27 may be an amorphous carbon layer containing tungsten carbide instead of tungsten, or an amorphous carbon layer containing both tungsten and tungsten carbide.

第2の層26は、クロムの含有率が第3の層27より第1の層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の層25側より第3の層27側で高くなるように含有成分を傾斜させて形成されている。   The second layer 26 has a higher chromium content on the first layer 25 side than the third layer 27, and a tungsten carbide content on the third layer 27 side than the first layer 25 side. It is formed by inclining the contained components so as to be higher.

第3の層27は、タングステンの含有率が第4の層28側より第2の層26側が高くなるように含有成分を傾斜させて形成されている。   The third layer 27 is formed by inclining the contained components so that the tungsten content is higher on the second layer 26 side than on the fourth layer 28 side.

各層25〜28の厚さ寸法は、第1の層25が0.1μm、第2の層26が0.2μm、第3の層27が0.5μm、第4の層28が2.2μmであり、各層25〜28からなる皮膜29の全体の厚さ寸法が3μmとされている。   The thicknesses of the layers 25 to 28 are 0.1 μm for the first layer 25, 0.2 μm for the second layer 26, 0.5 μm for the third layer 27, and 2.2 μm for the fourth layer 28. In addition, the overall thickness dimension of the film 29 composed of the respective layers 25 to 28 is set to 3 μm.

図7は、ベーン15b(15a)をローラ14b(14a)に摺接させて冷媒圧縮機2を運転した場合における、ローラ14b(14a)の磨耗量を測定した結果を示すグラフである。このグラフの横軸は、最大山高さ“Rp”と算術平均粗さ“Ra”とをとったものであり、最大山高さ“Rp”が0.5μm以下、及び、算術平均粗さ“Ra”が0.2μm以下であれば、ローラ14bの磨耗量を低く抑えられることが判明した。この測定は、異なる表面粗さの基材24を用いて製造した各種のベーンとローラとを冷媒圧縮機2の回転圧縮機構部9に取付け、回転圧縮機構部9に液冷媒を強制的に断続的に繰返し吸い込ませ、ベーンをローラに激しく衝突させて行なったものである。   FIG. 7 is a graph showing the results of measuring the wear amount of the roller 14b (14a) when the refrigerant compressor 2 is operated with the vane 15b (15a) slidingly contacted with the roller 14b (14a). The horizontal axis of this graph represents the maximum peak height “Rp” and the arithmetic average roughness “Ra”. The maximum peak height “Rp” is 0.5 μm or less, and the arithmetic average roughness “Ra”. It has been found that the wear amount of the roller 14b can be kept low if is less than 0.2 μm. In this measurement, various vanes and rollers manufactured using base materials 24 having different surface roughnesses are attached to the rotary compression mechanism 9 of the refrigerant compressor 2, and the liquid refrigerant is forcibly interrupted to the rotary compression mechanism 9. The suction was repeated repeatedly and the vane was struck violently against the roller.

なお、本実施の形態では、皮膜29をベーン15b(15a)における相手部材となるローラ14b(14a)に摺接する部分にのみ形成した場合を例に挙げて説明したが、このような皮膜29をベーン15b(15a)の全周に形成してもよい。   In the present embodiment, the case where the film 29 is formed only on the portion of the vane 15b (15a) that is in sliding contact with the roller 14b (14a) as the mating member has been described as an example. You may form in the perimeter of the vane 15b (15a).

このような構成において、金属材料で形成したベーン15a、15bの基材24を、浸炭焼入れによる表面硬化処理を行うことにより、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の変形を抑制することができ、基材24と皮膜29との間、及び、皮膜29における各層25〜28間の密着性を高めることができる。   In such a configuration, by subjecting the base material 24 of the vanes 15a and 15b formed of a metal material to surface hardening treatment by carburizing and quenching, elastic deformation of the base material 24 at the time of high load action can be suppressed. For this reason, the deformation | transformation of the membrane | film | coat 29 at the time of a high load effect | action can be suppressed, and the adhesiveness between the base material 24 and the membrane | film | coat 29 and each layer 25-28 in the membrane | film | coat 29 can be improved.

皮膜29を構成する4つの層25〜28に関しては、第1の層25をクロムの単一層とし、第2の層26をクロムとタングステンカーバイトの合金層とし、第3の層27を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した金属含有アモルファス炭素層とし、第4の層28を金属を含有せず炭素と水素とを含むアモルファス炭素層としている。さらに、第2の層26を、クロムの含有率が第3の層27より第1の層25側で高くなるように、かつ、タングステンカーバイトの含有率が第1の層25側より第3の層27側で高くなるように含有成分を傾斜させて形成している。また、第3の層27を、タングステンの含有率が第4の層28側より第2の層26側が高くなるように含有成分を傾斜させて形成している。   Regarding the four layers 25 to 28 constituting the film 29, the first layer 25 is a single layer of chromium, the second layer 26 is an alloy layer of chromium and tungsten carbide, and the third layer 27 is tungsten and A metal-containing amorphous carbon layer containing at least one of tungsten carbide is used, and the fourth layer 28 is an amorphous carbon layer containing no metal and containing carbon and hydrogen. Further, the second layer 26 is formed such that the chromium content is higher on the first layer 25 side than the third layer 27, and the tungsten carbide content is third on the first layer 25 side. The components are inclined so as to be higher on the layer 27 side. In addition, the third layer 27 is formed by tilting the contained components so that the tungsten content is higher on the second layer 26 side than on the fourth layer 28 side.

このため、第1の層25と第2の層26との間、第2の層26と第3の層27との間、及び、第3の層27と第4の層28との間の硬度差が小さくなり、これによって、これらの各層25〜28間の密着性を向上させることができ、及び、皮膜29内部での割れなどの発生を抑制することができる。   Therefore, between the first layer 25 and the second layer 26, between the second layer 26 and the third layer 27, and between the third layer 27 and the fourth layer 28. The difference in hardness is reduced, whereby the adhesion between these layers 25 to 28 can be improved, and the occurrence of cracks and the like inside the coating 29 can be suppressed.

また、皮膜29の最も外側に位置する第4の層28が、金属を含有せず炭素と水素とを含むアモルファス炭素層であるため、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を図ることができ、ベーン15bの耐摩耗性を向上させることができる。   Further, since the fourth layer 28 located on the outermost side of the film 29 is an amorphous carbon layer containing no carbon and containing carbon and hydrogen, the amorphous carbon layer containing metal is provided on the outermost side. In addition, the hardness can be increased, and the wear resistance of the vane 15b can be improved.

ベーン15b、15aを構成する基材24の表面粗さについては、バレル研磨により、最大山高さ“Rp”を0.5μm以下、及び、算術平均粗さ“Ra”を0.2μm以下とすることにより、基材24の真実接触面積を拡大することができる。このため、この基材24の表面に皮膜29を形成した場合、基材24と皮膜29との間での応力集中を抑えることができ、応力集中が原因となる皮膜29の欠けや剥離を防止することができる。   Regarding the surface roughness of the base material 24 constituting the vanes 15b and 15a, the maximum peak height “Rp” is set to 0.5 μm or less and the arithmetic average roughness “Ra” is set to 0.2 μm or less by barrel polishing. Thereby, the real contact area of the base material 24 can be expanded. For this reason, when the film 29 is formed on the surface of the base material 24, stress concentration between the base material 24 and the film 29 can be suppressed, and chipping or peeling of the film 29 caused by the stress concentration can be prevented. can do.

また、バレル研磨によって基材24表面の山部が除去されることにより、この基材24の表面に皮膜29を形成した場合に皮膜29の表面に生じる山部も小さくなり、ベーン15bの皮膜29とローラ14bとの摺接部分の初期なじみ性が向上する。   Further, by removing the crests on the surface of the substrate 24 by barrel polishing, the crests generated on the surface of the coating 29 when the coating 29 is formed on the surface of the substrate 24 are reduced, and the coating 29 of the vane 15b is reduced. The initial conformability of the sliding contact portion between the roller 14b and the roller 14b is improved.

したがって、ベーン15b、15aの皮膜29とローラ14b、14aとの摺接部分における初期なじみ性の向上や、皮膜29の欠けや剥離の防止により、ローラ14b、14aにおけるベーン15b、15aとの摺接部分の磨耗を抑制することができ、耐久性及び信頼性のある回転圧縮機構部9を得ることができる。   Therefore, the sliding contact between the rollers 14b and 14a and the vanes 15b and 15a is improved by improving the initial conformability at the sliding contact portion between the coating film 29 of the vanes 15b and 15a and the rollers 14b and 14a, and preventing the chipping and peeling of the coating film 29. Wear of the part can be suppressed, and the rotary compression mechanism part 9 having durability and reliability can be obtained.

また、バレル研磨においては、谷部は除去されずに残るため、皮膜29を形成した場合にその皮膜29の表面に基材24の谷部に対応する凹部が形成される。このため、この凹部によって潤滑油の油溜り効果を得ることができ、ベーン15b、15aとローラ14b、14aとの摺接部分における潤滑性能を高めることができる。   In barrel polishing, the valley portion remains without being removed. Therefore, when the coating 29 is formed, a recess corresponding to the valley of the base material 24 is formed on the surface of the coating 29. For this reason, the oil reservoir effect of the lubricating oil can be obtained by this concave portion, and the lubricating performance at the sliding contact portion between the vanes 15b and 15a and the rollers 14b and 14a can be enhanced.

2 冷媒圧縮機、4 室外熱交換器(凝縮器、蒸発器)、5 膨張装置、6 室内熱交換器(蒸発器、凝縮器)、9 回転圧縮機構部(圧縮機構部)、14a、14b ローラ(相手部材)、15a、15b ベーン(摺動部材)、24 基材、25 第1の層、26 第2の層、27 第3の層、28 第4の層、29 皮膜 2 refrigerant compressor, 4 outdoor heat exchanger (condenser, evaporator), 5 expansion device, 6 indoor heat exchanger (evaporator, condenser), 9 rotary compression mechanism (compression mechanism), 14a, 14b roller (Counter member), 15a, 15b Vane (sliding member), 24 base material, 25 first layer, 26 second layer, 27 third layer, 28 fourth layer, 29 coating

Claims (5)

冷凍サイクル中に設けられ、摺動部材を備えた圧縮機構部を有して冷媒を圧縮する冷媒圧縮機において、
前記摺動部材は、金属材料で形成された基材と、この基材の表面に形成された前記基材より硬質な皮膜とを有し、
前記基材の表面粗さは、最大山高さ“Rp”が0.5μm以下、及び、算術平均粗さ“Ra”が0.2μm以下、及び、初期磨耗高さ“Rpk”が油溜り深さ“Rvk”より小さく設定されている、
ことを特徴とする冷媒圧縮機。
In the refrigerant compressor that is provided in the refrigeration cycle and compresses the refrigerant by having a compression mechanism portion having a sliding member,
The sliding member has a base material formed of a metal material and a film harder than the base material formed on the surface of the base material,
As for the surface roughness of the base material, the maximum peak height “Rp” is 0.5 μm or less, the arithmetic average roughness “Ra” is 0.2 μm or less, and the initial wear height “Rpk” is the oil sump depth. It is set smaller than “Rvk”,
A refrigerant compressor characterized by that.
前記基材の表面粗さは、前記基材をバレル研磨することにより得られていることを特徴とする請求項1記載の冷媒圧縮機。   The refrigerant compressor according to claim 1, wherein the surface roughness of the base material is obtained by barrel-polishing the base material. 前記皮膜は、前記摺動部材における少なくとも相手部材と摺接する部分に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。   The refrigerant compressor according to claim 1, wherein the coating is formed on at least a portion of the sliding member that is in sliding contact with the mating member. 前記皮膜は、クロムの単一層からなる第1の層と、クロムとタングステンカーバイトとの合金層からなる第2の層と、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した金属含有アモルファス炭素層からなる第3の層と、金属を含有せず炭素と水素とを含むアモルファス炭素層からなる第4の層とを前記基材の表面に順に積層して形成され、
前記第2の層は、クロム含有率が前記第3の層側より前記第1の層側で高く、かつ、タングステンカーバイトの含有率が前記第1の層側より前記第3の層側で高くなるように形成され、
前記第3の層は、タングステン又はタングステンカーバイトの含有率が前記第4の層側より前記第2の層側が高くなるように形成されている、
ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載の冷媒圧縮機。
The coating includes a first layer made of a single layer of chromium, a second layer made of an alloy layer of chromium and tungsten carbide, and a metal-containing amorphous carbon layer containing at least one of tungsten and tungsten carbide. A third layer and a fourth layer made of an amorphous carbon layer containing carbon and hydrogen without containing a metal are sequentially laminated on the surface of the base material,
The second layer has a chromium content higher on the first layer side than the third layer side, and a tungsten carbide content on the third layer side than the first layer side. Formed to be high,
The third layer is formed so that the content of tungsten or tungsten carbide is higher on the second layer side than on the fourth layer side,
The refrigerant compressor according to any one of claims 1 to 3, wherein the refrigerant compressor is provided.
請求項1ないし4のいずれか一項に記載の冷媒圧縮機と、凝縮器と、膨張装置と、蒸発器とを備えることを特徴とする冷凍サイクル装置。   A refrigeration cycle apparatus comprising the refrigerant compressor according to any one of claims 1 to 4, a condenser, an expansion device, and an evaporator.
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