冷媒圧縮機
【課題】軸受摺動部におけるかじりや焼付きの発生を抑制でき、耐摩耗性も向上できる冷媒圧縮機を得る。
【解決手段】冷媒圧縮機は、固定スクロール１００と旋回スクロール２００とを噛み合わせ冷媒を圧縮する圧縮機構部と、該圧縮機構部を駆動する回転軸３００とを備え、前記回転軸と前記圧縮機構部との係合部、或いは前記回転軸を支持する回転支持部の少なくとも何れかにはすべり軸受２１０，４０１を備えている。前記すべり軸受は摩耗粒子を埋収させる異物埋収性を有する無鉛樹脂含浸材を用いて構成され、前記回転軸は鉄系材料で構成されると共に、この回転軸の前記すべり軸受と摺動する部分には硬さが１０００Ｈｖ以上の硬質被膜１０００が設けられている。
【解決手段】冷媒圧縮機は、固定スクロール１００と旋回スクロール２００とを噛み合わせ冷媒を圧縮する圧縮機構部と、該圧縮機構部を駆動する回転軸３００とを備え、前記回転軸と前記圧縮機構部との係合部、或いは前記回転軸を支持する回転支持部の少なくとも何れかにはすべり軸受２１０，４０１を備えている。前記すべり軸受は摩耗粒子を埋収させる異物埋収性を有する無鉛樹脂含浸材を用いて構成され、前記回転軸は鉄系材料で構成されると共に、この回転軸の前記すべり軸受と摺動する部分には硬さが１０００Ｈｖ以上の硬質被膜１０００が設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は冷凍、空調用の冷媒圧縮機に関し、特に冷媒圧縮機の軸受摺動部の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷媒圧縮機においては、機械部品が相互に摺動する摺動部である軸受の焼きつきや摩耗を防ぐため、表面材質を調整した軸受材料が開発されている。例えば、ＲｏＨｓ指令（電気、電気機器に含まれる特定有害物質の使用制限に関する欧州議会及び理事会指令）に従い、ＰＴＦＥを主成分とし鉛を含まない摺動材料が軸受材料として使用され、良好な摺動特性を得るようにしている。
このＰＴＦＥを主成分とし鉛を含まない摺動材料の従来技術としては、特許文献１に記載されたものなどが挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−５３６７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、エネルギーの削減に向けた関心が高まり、種々の産業において効率向上が求められている。特に、住環境に密接した空気調和機においては、世論の注目度が高いことから、より低コスト化、高効率化を達成できる製品の開発が求められている。
【０００５】
空気調和機においては、２００６年の省エネ法改訂以降、効率を示す基準に、通年エネルギー消費効率（ＡＰＦ）が使用されている。ＡＰＦは使用状態に沿った空気調和機の効率であり、定格条件より低い負荷領域での効率が重視されているため、冷媒圧縮機において低速回転域の運転頻度が増している。
【０００６】
しかし、冷媒圧縮機を低速で運転すると、摺動部である軸受は油膜厚さを十分確保できず、境界潤滑領域に移行し易い。更に、冷媒は冷凍機油に溶け込むため、油の粘度が低下する。その結果、金属接触を誘発し、かじりや焼付き、或いは摩耗といった問題を引き起こし易く、冷媒圧縮機の性能や品質が低下する課題がある。
【０００７】
本発明の目的は、軸受摺動部におけるかじりや焼付きの発生を抑制でき、耐摩耗性も向上できる信頼性の高い冷媒圧縮機を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明は、冷媒を圧縮する圧縮機構部と、該圧縮機構部を駆動する回転軸とを備え、前記回転軸と前記圧縮機構部との係合部、或いは前記回転軸を支持する回転支持部の少なくとも何れかにすべり軸受を備えている冷媒圧縮機において、前記すべり軸受は摩耗粒子を埋収させる異物埋収性を有する無鉛樹脂含浸材を用いて構成され、前記回転軸は鉄系材料で構成されると共に、この回転軸の前記すべり軸受と摺動する部分には硬さが１０００Ｈｖ以上の硬質被膜が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、軸受摺動部におけるかじりや焼付きの発生を抑制でき、耐摩耗性も向上できる信頼性の高い冷媒圧縮機を得ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の冷媒圧縮機の実施例１を示す縦断面図。
【図２】図１のすべり軸受部付近の拡大断面図。
【図３】回転軸に被覆した硬質被膜の硬度と軸受摩耗量との関係を示すグラフ。
【図４】図２の変形例を説明する図で、図２に相当する拡大断面図。
【図５】基材に硬質被膜を設ける一例を説明する拡大断面図。
【図６】基材に硬質被膜を設ける他の例を説明する拡大断面図。
【図７】基材に硬質被膜を設ける更に他の例を説明する拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
空気調和機における通年エネルギー消費効率（ＡＰＦ）は、使用状態に沿った空気調和機の効率であり、定格点よりも低い負荷領域での効率が重視されている。このため冷媒圧縮機は低速回転で運転されることが多くなってきている。
しかし、冷媒圧縮機を低速で運転すると、前述した通り、低速運転では軸受での油膜厚さを十分確保できず、境界潤滑領域に移行し易い。その結果、金属接触を誘発し、かじりや焼付き、或いは摩耗といった問題を引き起こし易く、冷媒圧縮機の性能、品質が低下する。
【００１２】
冷媒圧縮機の軸受としては、特許文献１にも記載されているように含浸材料であるＰＴＦＥ等の樹脂材料なども使用されており、このような樹脂材料は、金属粒子などの摩耗粒子（異物）を当該樹脂材料の中に埋収させる異物埋収性を有するので、摩耗粒子によるかじりや摩耗を低減できる効果がある。しかし、低速運転で極度に軸受潤滑油の油膜厚さが低下する状況下では、樹脂材料の中に埋収された金属粒子（摩耗粒子）と回転軸とが金属接触を生じ、かじりや焼付きに発展するという課題があることがわかった。
この課題解決のための具体的実施例を、以下図面に基づき説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１は、本発明の冷媒圧縮機の実施例１を示す縦断面図で、冷媒圧縮機としてスクロール圧縮機に本発明を適用した例である。
密閉容器７００内には、上方に圧縮機構部、中央に電動機６００、下方に油溜り７３０が配設されており、鉄系材料で構成された回転軸３００を介して前記圧縮機構部と電動機６００が接続されている。前記圧縮機構部は、台板１０１に渦巻き状のラップ１０２を直立した固定スクロール１００と、台板２０１に渦巻き状のラップ２０２を直立した旋回スクロール２００とを、ラップを互いに噛み合わせて形成されている。前記固定スクロール１００には吸入口１０３及び吐出口１０４も設けられている。前記回転軸３００は、電動機上部のフレーム４００に設けられたすべり軸受（主軸受）４０１と、電動機下部の下フレーム８００に設けられた副軸受８０１により支持されている。前記フレーム４００及び前記下フレーム８００は密閉容器７００に固定されている。前記回転軸３００の先端には鉄系材料で構成されたクランクピン（偏心軸）３０１が設けられ、該クランクピン３０１は前記旋回スクロール２００の台板２０１の下方に突設したボス部２０３に挿入されて係合されている。ボス部２０３内には旋回すべり軸受２１０が設けられており、前記クランクピン３０１と摺動するように構成されている。また、前記旋回スクロール２００の台板２０１の背面にはオルダム継手５００が配設され、該オルダム継手５００により、旋回スクロール２００は、固定スクロール１００に対して自転することなく旋回運動される。
【００１４】
前記電動機６００によりそのロータに連結された回転軸３００が回転すると、その回転により、回転軸３００の先端に設けられたクランクピン３０１が偏心回転し、旋回スクロール２００は、オルダム継手５００の自転防止機構により、固定スクロール１００に対して自転せずに旋回運動を行う。これにより、ガスは、吸入管７１１及び吸入口１０３を介して、前記渦巻状のラップ１０２及び２０２で形成される密閉室に吸入され、前記旋回運動と共に、前記密閉室は中心部側へ移動しながらその容積を減少してガスを圧縮し、圧縮されたガスを吐出口１０４から吐出室７１０に吐出する。吐出室７１０に吐出されたガスは、圧縮機構部や電動機部の周囲を循環したのち吐出管７０１から圧縮機外へ放出される。
【００１５】
次に給油経路について説明する。下フレーム８００には副軸受８０１を収容する軸受ハウジング８０２が取り付けられており、その軸受ハウジング８０２の下端にはポンプ部９００が設けられている。このポンプ部９００は前記回転軸３００の下端部に取り付けたポンプ継ぎ手３１０を介して駆動される。回転軸３００が回転すると、ポンプ部９００により前記油溜り７３０の油が吸い上げられ、ポンプ部９００から回転軸内に形成された油通路３１１を介して前記クランクピン３０１の上部に到達する。このクランクピンの上部から、油は前記旋回すべり軸受２１０を潤滑した後、すべり軸受４０１へ流れ、すべり軸受４０１を潤滑した油は排油パイプ４０８を通り、前記油溜り７３０に戻る。
【００１６】
なお、前記旋回すべり軸受２１０を潤滑した後の油の一部は、旋回スクロールの前記ボス部２０３下面と前記フレーム４００との間に設けたシール部４０２を通過して前記旋回スクロールの台板２０１の背面に流入し、ここから旋回スクロール台板２０１に形成した給油路２２０を介して、固定スクロール１００と旋回スクロール２００との摺動部及びラップ１０２，２０２の間を潤滑し、圧縮ガスと共に吐出室７１０に吐出される。吐出室７１０に吐出された油はその後密閉容器７００下部の油溜り７３０に戻る。
【００１７】
図２は図１に示す旋回すべり軸受２１０及びすべり軸受（主軸受）４０１付近の拡大断面図で、図１と同一符号を付した部分は同一部分である。
【００１８】
本実施例では、前記旋回すべり軸受２１０やすべり軸受４０１などのすべり軸受には無鉛樹脂含浸材を用いと共に、前記すべり軸受（主軸受）４０１と摺動する前記回転軸３００の表面（外周面）、及び前記旋回すべり軸受２１０と摺動する前記クランクピン３０１の表面（外周面）には、１０００Ｈｖ以上（好ましくは１５００Ｈｖ以上）の硬度を有する硬質被膜１０００を設けている。
【００１９】
前記無鉛樹脂含浸材としては、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などの異物埋収性を有する樹脂材料を使用している。異物埋収性を有する樹脂材料としては、他に、ＰＯＭ（ポリアセタール）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルファイド）、ＰＥＥＫ(ポリエーテルエーテルケトン)なども使用可能である。このような異物埋収性を有する樹脂材料を使用することにより、金属粒子などの摩耗粒子（異物）を当該樹脂材料中に埋収させることができるので、前記摩耗粒子によるすべり軸受のかじりや摩耗を低減することができる。
【００２０】
しかし、冷媒圧縮機を低速運転で運転した場合、極度に軸受潤滑油の油膜厚さが低下する状況下では油膜切れを生じることがある。このような場合、異物埋収性の高い無鉛樹脂含浸軸受では、埋集された金属粒子（摩耗粒子）と回転軸（クランクピンも含む）とが金属接触を生じ、かじりや焼付きに発展する恐れがある。
【００２１】
この課題に対し、本実施例では、すべり軸受４０１や旋回すべり軸受２１０と摺動する前記回転軸３００や前記クランクピン３０１の表面（外周面）に、１０００Ｈｖ以上（好ましくは１５００Ｈｖ以上）の硬度を有する硬質被膜１０００を設けているので、前記回転軸やクランクピンが前記摩耗粒子によって摩耗したり、かじりや線状傷が発生するのを著しく低減できる。即ち、冷媒圧縮機において前記無鉛樹脂含浸軸受に埋収される摩耗粒子の硬度はほとんどが１０００Ｈｖ未満であるため、回転軸３００（クランクピン含む）が前記摩耗粒子により摩耗したり、かじりや線状傷が生じることを大幅に低減でき、特に１５００Ｈｖ以上の硬質被膜とすることで、回転軸のかじりや焼付き、及び摩耗がほとんど進行しないことがわかった。
【００２２】
しかし、前記硬質被膜の硬度を更に高くした場合、回転軸の摩耗や線状傷に対する効果はほぼ同等であるものの、硬度を高くし過ぎると、例えば３０００Ｈｖを大きく超えるような硬度、例えば４０００Ｈｖの硬度を有する硬質被膜を使用すると、回転軸表面の粗さやうねりの影響、硬質被膜の剥離による軸表面の凹凸などにより、これと摺動する前記無鉛樹脂含浸軸受の摩耗が進行し易くなり、好ましくない。
【００２３】
図３は、回転軸に被覆した硬質被膜の硬度と前記無鉛樹脂含浸軸受の軸受摩耗量との関係を示すグラフである。このグラフは、冷媒圧縮機（スクロール圧縮機）を、低速で油膜を形成し難い境界潤滑域で、過酷摺動試験を行い確認したもので、横軸は、回転軸表面の硬質被膜の種類（硬質被膜の硬度）であり、ノンコート（Ａ）は鉄系材料としてＳ４５Ｃを用い、摺動部に焼入れ処理を施して約６００Ｈｖの硬度とした硬質被膜のない回転軸、ＤＣＬ（Ｂ）は鉄系材料の回転軸表面に硬度が３０００ＨｖのＤＬＣ被膜（硬質炭素系被膜）を施した回転軸、ＤＬＣ（Ｃ）は鉄系材料の回転軸表面に硬度が４０００ＨｖのＤＬＣ被膜を施した回転軸である。また、縦軸は、ノンコート（Ａ）の回転軸を使用した場合にこれと摺動する異物埋収性のある無鉛樹脂含浸軸受の軸受摩耗量を基準（１００）とし、他の硬質被膜を有する回転軸ＤＬＣ（Ｂ），ＤＬＣ（Ｃ）を使用した場合にこれと摺動する異物埋収性のある無鉛樹脂含浸軸受の軸受摩耗量（比摩耗量）を示している。
【００２４】
この図３から、硬度が３０００ＨｖのＤＬＣ被膜を施した回転軸を使用した場合にはこれと摺動する異物埋収性のある無鉛樹脂含浸軸受の軸受摩耗量はノンコート（Ａ）の回転軸を使用した場合よりも低下している。また、摺動後の回転軸及び軸受の損傷状態は良好で、回転軸及び軸受の双方共、線条傷は見られなかった。
【００２５】
一方、硬度が４０００ＨｖのＤＬＣ被膜を施した回転軸を使用した場合には、軸受摩耗量はノンコート（Ａ）の回転軸を使用した場合よりも増大している。また、摺動後の軸受には線条傷が生じていることを確認した。
【００２６】
この図３に示す結果から、硬度が３０００Ｈｖ以下の硬質被膜を施した回転軸を使用することにより、異物埋収性のある無鉛樹脂含浸軸受の軸受摩耗量を減少させ且つ線状傷の発生も防止できることがわかった。
【００２７】
また、回転軸が金属粒子などの摩耗粒子と接触してもかじりや焼付きを生じず、良好な状態に保つには、前述したように、硬度が１０００Ｈｖ以上の硬質被膜を施した回転軸を使用することが好ましい。従って、本実施例では、硬度が１０００Ｈｖ〜３０００Ｈｖ（好ましくは１５００〜３０００Ｈｖ）の範囲の硬質被膜を施すことで、旋回すべり軸受２１０、すべり軸受４０１、回転軸３００及びクランクピン３０１などの軸受摺動部におけるかじりや焼付きの発生を抑制でき、摩耗も低減できるから耐摩耗性の向上も図れる高い信頼性の冷媒圧縮機を得ることができる。
【００２８】
図４は図２の変形例を示すもので、図２と同一符号を付した部分は同一または相当する部分を示している。図２に示した例では、回転軸（クランクピン含む）３００の外周面に直接、硬質被膜１０００の層を蒸着などにより形成するものであるが、図４に示す例では、旋回すべり軸受２１０及びすべり軸受４０１と摺動する回転軸３００及びクランクピン３０１の表面に、硬質被膜１０００を備えた鉄系材料からなる円筒部材３０２を嵌合することで、硬質被膜を設けたものである。即ち、鉄系材料の円筒部材３０２の外周面に硬度が１０００Ｈｖ以上（好ましくは１５００Ｈｖ以上）の硬質被膜を蒸着などにより形成したものを予め製作しておき、この円筒部材３０２を、旋回すべり軸受２１０及びすべり軸受４０１と摺動する回転軸３００及びクランクピン３０１の部分に嵌合して構成したもので、この例によれば、図２に示した例と比較して、生産性を約５〜１０倍向上することが可能となり、その結果冷媒圧縮機のコストダウンを図ることができるものである。
【００２９】
図５は、図２や図４に示した基材（回転軸３００や円筒部材３０２）と硬質被膜１０００の部分の構成を示す図である。
図５において、表面に硬質被膜を形成する基材となるものは、図２に示す回転軸（クランクピンを含む）３００、或いは図４に示すように回転軸に嵌合される円筒部材３０２である。この基材の表面には、硬度が例えば１５００Ｈｖの硬質被膜１０００が形成されている。この硬質被膜１０００としては、クロム系（Ｃｒ系）被膜（例えばＣｒＮ）、チタン系（Ｔｉ系）被膜（例えばＴｉＮ）、硬質炭素系被膜（ＤＬＣ）、Ｓｉ含有硬質炭素系被膜（Ｓｉ：ＤＬＣ）などを使用でき、これらの硬質被膜１０００は、蒸着法などにより基材に被膜することで、基材表面に硬質被膜を形成することができる。また、前述した硬質被膜は、何れも耐腐食性が高く、高硬度で低摩擦係数を示すものであり、すべり軸受と摺動する摺動材として好適なものである。特に、硬質炭素系被膜であるＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ−ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）は、ダイヤモンドを構成するＳＰ３結合と、グラファイト構造を有するＳＰ２結合が混合しており、その硬度はコーティング条件の調整により結合比を種々変えることで調整することでができる。
【００３０】
前述した各硬質被膜は表面の平滑性を高めることができるため、物理的な摩耗や摩擦も引き起こしにくく、また１５００Ｈｖ以上の硬度の硬質被膜を容易に得ることができる。従って、前述した何れかの硬質被膜を、すべり軸受と摺動する回転軸表面に設けることにより、軸受摺動部におけるかじりや焼付きの発生を抑制でき、耐摩耗性も向上できる冷媒圧縮機を得ることができる。
【００３１】
図６は基材に硬質被膜を設ける他の例を説明する拡大断面図で、図５と同一符号を付した部分は同一或いは相当する部分を示す。図５の例では、回転軸３００を構成する鉄系材料（基材）の硬度が低い場合、硬度の高い硬質被膜、例えば硬度の高いＤＬＣ被膜を形成すると、それらの硬度差が大きくなり、冷媒圧縮機の運転時に、摺動部の変形等により、硬質被膜１０００の剥離を生じる可能性がある。図６に示す例は、硬質被膜１０００の剥離防止に効果がある基材への硬質被膜の形成方法について説明するものである。
【００３２】
この例は、硬質被膜１０００と基材（回転軸３００や円筒部材３０２）の間に、基材と硬質被膜の間の中間的な硬度を有する中間層１００１を設けたものである。即ち、鉄系材料からなる回転軸３００や円筒部材３０２を基材とし、まずこの基材の上に硬度が１０００〜１５００Ｈｖ程度のＣｒ系被膜からなる中間層１００１を形成し、この中間層１００１の上に、硬度が２０００〜３０００Ｈｖ程度のＤＬＣ被膜からなる硬質被膜１０００を形成したものである。この例によれば、より硬度の高い硬質被膜を摺動面に形成できるので、軸受摺動部の摩耗や焼付きを防止できると共に、前記中間層１００１に鉄系の基材と密着性の良いＣｒ系被膜を設けているから、硬質被膜の剥離も防止できる信頼性のより高い冷媒圧縮機を得ることができる。なお、この例においても、前記中間層１００１や硬質被膜１０００は、蒸着法などを用いて形成することができる。
【００３３】
図７は基材に硬質被膜を設ける更に他の例を説明する拡大断面図で、図５と同一符号を付した部分は同一或いは相当する部分を示す。この図７に示す例は、鉄系材料からなる回転軸３００や円筒部材３０２を基材とし、この基材の上に硬質被膜１０００を形成する点では図５に示した例と同じであるが、前記硬質被膜１０００は、基材側から摺動面側にかけて硬度が次第に高くなる傾斜膜とした点に特徴がある。この例では、硬質被膜１０００として、Ｓｉ含有炭素系被膜（Ｓｉ：ＤＬＣ）を使用し、この被膜のＳｉ量(Ｓｉ濃度)を、基材表面側から摺動面側にかけて除々に減少させる傾斜膜とし、硬質被膜１０００の基材側の硬度は１０００Ｈｖ程度とし、摺動面側の硬度は１５００Ｈｖ以上となるように構成したものである。このような傾斜膜からなる硬質被膜も蒸着法などにより基材表面に形成することができる。
【００３４】
前記硬質被膜１０００において、その下層（基材側）と上層（摺動面側）で組成の完全な境界を作らず、摺動面側から基材側にかけてＤＬＣからＤＬＣ:Ｓｉへと緩やかに変化する傾斜膜に形成する方法としては、イオンプレーティング（ＩＰ）法、イオン蒸着法、スパッタリング法などがある。これら以外の形成方法であっても、目的とする硬度範囲を満たす被膜硬度が得られるものであれば使用可能である。
【００３５】
ここでは、前記ＩＰ法の一種であるアークイオンプレーティング（ＡＩＰ）法を用いて前記ＤＬＣ：Ｓｉ傾斜膜を形成する方法について説明する。ＡＩＰ法では、１０−３〜１０−５Ｐａの真空度を持つ真空チャンバ内に前記基材（回転軸３００や円筒部材３０２）を配置し、これに負のバイアスを印加する。一方、硬質被膜を作るためのイオン化された原料を電気的に加速させ、前記基材に衝突させることで硬質被膜を基材表面に形成する。
【００３６】
ＤＬＣ:Ｓｉの硬質被膜を形成する場合、ＤＬＣの形成にはＣ６Ｈ６やＣ２Ｈ２などの炭化水素系ガスを導入し、添加材であるＳｉの原料としてはテトラメチルシラン等のシラン系ガスを導入する。
【００３７】
ＡＩＰ法による蒸着開始時には、前記炭化水素系ガス及び前記シラン系ガスの両方を真空チャンバ内に導入することで、基材の表面にはまずシラン系ガスの導入量に応じたＤＬＣ:Ｓｉの被膜が形成される。その後、徐々にシラン系ガスの導入量を低下させていくことで、基材側から摺動面側にかけてＳｉ濃度が徐々に低くなる傾斜膜を形成することができる。ＤＬＣ:Ｓｉ被膜では、Ｓｉ濃度が高いほど硬度は低くなり、またＳｉ濃度が低くなるほど硬度は高くなるので、基材側については基材に近い硬度（例えば硬度が１０００Ｈｖ）とし、摺動面側に近づくほど硬度が高くなるようにして、摺動面では硬度が２０００〜３０００Ｈｖとなるようにすることができる。
【００３８】
このように構成することにより、初期摺動時の金属接触状態でも高い摺動特性が得られると共に、基材に向けて緩やかにＳｉ量が増加するため、硬質被膜と基材との密着性が良くなり、硬質被膜の剥離も生じにくくなる。従って、この例によれば、信頼性を更に向上できる冷媒圧縮機が得られる効果がある。なお、基材付近の硬質被膜１０００のＳｉ量は、基材との密着性の観点から概ね２０ａｔ.％とすることが望ましい。
【００３９】
以上説明した本実施例によれば、すべり軸受は摩耗粒子を埋収させる異物埋収性を有する無鉛樹脂含浸材を用いて構成され、回転軸は鉄系材料で構成されると共に、この回転軸の前記すべり軸受と摺動する部分には硬さが１０００Ｈｖ以上の硬質被膜が設けられているので、冷媒圧縮機が低速回転で運転されてすべり軸受部の油膜厚さが低下した場合でも、回転軸と無鉛樹脂含浸軸受との摺動面にかじりや焼付きが発生するのを防止できる信頼性の高い冷媒圧縮機を得ることができる。
【００４０】
即ち、異物埋収性を有する無鉛樹脂含浸材を用いたことにより、摩耗粒子が無縁樹脂含浸材に埋収されるから、回転軸やすべり軸受にかじりや摩耗が発生するのを低減できるだけでなく、低速運転により油膜厚さを確保できず境界潤滑領域に移行し、前記埋収された摩耗粒子と回転軸とが金属接触を生じた場合でも、回転軸表面には摩耗粒子よりも硬度が高く摺動性も良い硬質被膜を設けているので、回転軸のかじりや焼付きを抑制して良好な摺動性を確保することができる。従って、本実施例によれば、冷媒圧縮機の低速運転時にも、軸受摺動部におけるかじりや焼付きの発生を抑制して、良好な摺動性が得られ、且つ耐摩耗性も向上できる信頼性の高い冷媒圧縮機を得ることができる。
【符号の説明】
【００４１】
１００ 固定スクロール（１０１：台板、１０２：ラップ、１０３：吸入口、１０４：吐出口）
２００ 旋回スクロール（２０１：台板、２０２：ラップ、２０３：ボス部、２１０：旋回すべり軸受、２２０：給油路）
３００ 回転軸（３０１：クランクピン、３０２：円筒部材、３１０：ポンプ継ぎ手、３１１：油通路）
４００ フレーム（４０１：すべり軸受、４０２：シール部、４０８：排油パイプ）
５００ オルダム継手
６００ 電動機
７００ 密閉容器（７０１：吐出管、７１０：吐出室、７１１：吸入管、７３０：油溜り）
８００ 下フレーム（８０１：副軸受、８０２：軸受ハウジング）
９００ ポンプ部
１０００ 硬質被膜
１００１ 中間層。
【技術分野】
【０００１】
本発明は冷凍、空調用の冷媒圧縮機に関し、特に冷媒圧縮機の軸受摺動部の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷媒圧縮機においては、機械部品が相互に摺動する摺動部である軸受の焼きつきや摩耗を防ぐため、表面材質を調整した軸受材料が開発されている。例えば、ＲｏＨｓ指令（電気、電気機器に含まれる特定有害物質の使用制限に関する欧州議会及び理事会指令）に従い、ＰＴＦＥを主成分とし鉛を含まない摺動材料が軸受材料として使用され、良好な摺動特性を得るようにしている。
このＰＴＦＥを主成分とし鉛を含まない摺動材料の従来技術としては、特許文献１に記載されたものなどが挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−５３６７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、エネルギーの削減に向けた関心が高まり、種々の産業において効率向上が求められている。特に、住環境に密接した空気調和機においては、世論の注目度が高いことから、より低コスト化、高効率化を達成できる製品の開発が求められている。
【０００５】
空気調和機においては、２００６年の省エネ法改訂以降、効率を示す基準に、通年エネルギー消費効率（ＡＰＦ）が使用されている。ＡＰＦは使用状態に沿った空気調和機の効率であり、定格条件より低い負荷領域での効率が重視されているため、冷媒圧縮機において低速回転域の運転頻度が増している。
【０００６】
しかし、冷媒圧縮機を低速で運転すると、摺動部である軸受は油膜厚さを十分確保できず、境界潤滑領域に移行し易い。更に、冷媒は冷凍機油に溶け込むため、油の粘度が低下する。その結果、金属接触を誘発し、かじりや焼付き、或いは摩耗といった問題を引き起こし易く、冷媒圧縮機の性能や品質が低下する課題がある。
【０００７】
本発明の目的は、軸受摺動部におけるかじりや焼付きの発生を抑制でき、耐摩耗性も向上できる信頼性の高い冷媒圧縮機を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明は、冷媒を圧縮する圧縮機構部と、該圧縮機構部を駆動する回転軸とを備え、前記回転軸と前記圧縮機構部との係合部、或いは前記回転軸を支持する回転支持部の少なくとも何れかにすべり軸受を備えている冷媒圧縮機において、前記すべり軸受は摩耗粒子を埋収させる異物埋収性を有する無鉛樹脂含浸材を用いて構成され、前記回転軸は鉄系材料で構成されると共に、この回転軸の前記すべり軸受と摺動する部分には硬さが１０００Ｈｖ以上の硬質被膜が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、軸受摺動部におけるかじりや焼付きの発生を抑制でき、耐摩耗性も向上できる信頼性の高い冷媒圧縮機を得ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の冷媒圧縮機の実施例１を示す縦断面図。
【図２】図１のすべり軸受部付近の拡大断面図。
【図３】回転軸に被覆した硬質被膜の硬度と軸受摩耗量との関係を示すグラフ。
【図４】図２の変形例を説明する図で、図２に相当する拡大断面図。
【図５】基材に硬質被膜を設ける一例を説明する拡大断面図。
【図６】基材に硬質被膜を設ける他の例を説明する拡大断面図。
【図７】基材に硬質被膜を設ける更に他の例を説明する拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
空気調和機における通年エネルギー消費効率（ＡＰＦ）は、使用状態に沿った空気調和機の効率であり、定格点よりも低い負荷領域での効率が重視されている。このため冷媒圧縮機は低速回転で運転されることが多くなってきている。
しかし、冷媒圧縮機を低速で運転すると、前述した通り、低速運転では軸受での油膜厚さを十分確保できず、境界潤滑領域に移行し易い。その結果、金属接触を誘発し、かじりや焼付き、或いは摩耗といった問題を引き起こし易く、冷媒圧縮機の性能、品質が低下する。
【００１２】
冷媒圧縮機の軸受としては、特許文献１にも記載されているように含浸材料であるＰＴＦＥ等の樹脂材料なども使用されており、このような樹脂材料は、金属粒子などの摩耗粒子（異物）を当該樹脂材料の中に埋収させる異物埋収性を有するので、摩耗粒子によるかじりや摩耗を低減できる効果がある。しかし、低速運転で極度に軸受潤滑油の油膜厚さが低下する状況下では、樹脂材料の中に埋収された金属粒子（摩耗粒子）と回転軸とが金属接触を生じ、かじりや焼付きに発展するという課題があることがわかった。
この課題解決のための具体的実施例を、以下図面に基づき説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１は、本発明の冷媒圧縮機の実施例１を示す縦断面図で、冷媒圧縮機としてスクロール圧縮機に本発明を適用した例である。
密閉容器７００内には、上方に圧縮機構部、中央に電動機６００、下方に油溜り７３０が配設されており、鉄系材料で構成された回転軸３００を介して前記圧縮機構部と電動機６００が接続されている。前記圧縮機構部は、台板１０１に渦巻き状のラップ１０２を直立した固定スクロール１００と、台板２０１に渦巻き状のラップ２０２を直立した旋回スクロール２００とを、ラップを互いに噛み合わせて形成されている。前記固定スクロール１００には吸入口１０３及び吐出口１０４も設けられている。前記回転軸３００は、電動機上部のフレーム４００に設けられたすべり軸受（主軸受）４０１と、電動機下部の下フレーム８００に設けられた副軸受８０１により支持されている。前記フレーム４００及び前記下フレーム８００は密閉容器７００に固定されている。前記回転軸３００の先端には鉄系材料で構成されたクランクピン（偏心軸）３０１が設けられ、該クランクピン３０１は前記旋回スクロール２００の台板２０１の下方に突設したボス部２０３に挿入されて係合されている。ボス部２０３内には旋回すべり軸受２１０が設けられており、前記クランクピン３０１と摺動するように構成されている。また、前記旋回スクロール２００の台板２０１の背面にはオルダム継手５００が配設され、該オルダム継手５００により、旋回スクロール２００は、固定スクロール１００に対して自転することなく旋回運動される。
【００１４】
前記電動機６００によりそのロータに連結された回転軸３００が回転すると、その回転により、回転軸３００の先端に設けられたクランクピン３０１が偏心回転し、旋回スクロール２００は、オルダム継手５００の自転防止機構により、固定スクロール１００に対して自転せずに旋回運動を行う。これにより、ガスは、吸入管７１１及び吸入口１０３を介して、前記渦巻状のラップ１０２及び２０２で形成される密閉室に吸入され、前記旋回運動と共に、前記密閉室は中心部側へ移動しながらその容積を減少してガスを圧縮し、圧縮されたガスを吐出口１０４から吐出室７１０に吐出する。吐出室７１０に吐出されたガスは、圧縮機構部や電動機部の周囲を循環したのち吐出管７０１から圧縮機外へ放出される。
【００１５】
次に給油経路について説明する。下フレーム８００には副軸受８０１を収容する軸受ハウジング８０２が取り付けられており、その軸受ハウジング８０２の下端にはポンプ部９００が設けられている。このポンプ部９００は前記回転軸３００の下端部に取り付けたポンプ継ぎ手３１０を介して駆動される。回転軸３００が回転すると、ポンプ部９００により前記油溜り７３０の油が吸い上げられ、ポンプ部９００から回転軸内に形成された油通路３１１を介して前記クランクピン３０１の上部に到達する。このクランクピンの上部から、油は前記旋回すべり軸受２１０を潤滑した後、すべり軸受４０１へ流れ、すべり軸受４０１を潤滑した油は排油パイプ４０８を通り、前記油溜り７３０に戻る。
【００１６】
なお、前記旋回すべり軸受２１０を潤滑した後の油の一部は、旋回スクロールの前記ボス部２０３下面と前記フレーム４００との間に設けたシール部４０２を通過して前記旋回スクロールの台板２０１の背面に流入し、ここから旋回スクロール台板２０１に形成した給油路２２０を介して、固定スクロール１００と旋回スクロール２００との摺動部及びラップ１０２，２０２の間を潤滑し、圧縮ガスと共に吐出室７１０に吐出される。吐出室７１０に吐出された油はその後密閉容器７００下部の油溜り７３０に戻る。
【００１７】
図２は図１に示す旋回すべり軸受２１０及びすべり軸受（主軸受）４０１付近の拡大断面図で、図１と同一符号を付した部分は同一部分である。
【００１８】
本実施例では、前記旋回すべり軸受２１０やすべり軸受４０１などのすべり軸受には無鉛樹脂含浸材を用いと共に、前記すべり軸受（主軸受）４０１と摺動する前記回転軸３００の表面（外周面）、及び前記旋回すべり軸受２１０と摺動する前記クランクピン３０１の表面（外周面）には、１０００Ｈｖ以上（好ましくは１５００Ｈｖ以上）の硬度を有する硬質被膜１０００を設けている。
【００１９】
前記無鉛樹脂含浸材としては、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などの異物埋収性を有する樹脂材料を使用している。異物埋収性を有する樹脂材料としては、他に、ＰＯＭ（ポリアセタール）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルファイド）、ＰＥＥＫ(ポリエーテルエーテルケトン)なども使用可能である。このような異物埋収性を有する樹脂材料を使用することにより、金属粒子などの摩耗粒子（異物）を当該樹脂材料中に埋収させることができるので、前記摩耗粒子によるすべり軸受のかじりや摩耗を低減することができる。
【００２０】
しかし、冷媒圧縮機を低速運転で運転した場合、極度に軸受潤滑油の油膜厚さが低下する状況下では油膜切れを生じることがある。このような場合、異物埋収性の高い無鉛樹脂含浸軸受では、埋集された金属粒子（摩耗粒子）と回転軸（クランクピンも含む）とが金属接触を生じ、かじりや焼付きに発展する恐れがある。
【００２１】
この課題に対し、本実施例では、すべり軸受４０１や旋回すべり軸受２１０と摺動する前記回転軸３００や前記クランクピン３０１の表面（外周面）に、１０００Ｈｖ以上（好ましくは１５００Ｈｖ以上）の硬度を有する硬質被膜１０００を設けているので、前記回転軸やクランクピンが前記摩耗粒子によって摩耗したり、かじりや線状傷が発生するのを著しく低減できる。即ち、冷媒圧縮機において前記無鉛樹脂含浸軸受に埋収される摩耗粒子の硬度はほとんどが１０００Ｈｖ未満であるため、回転軸３００（クランクピン含む）が前記摩耗粒子により摩耗したり、かじりや線状傷が生じることを大幅に低減でき、特に１５００Ｈｖ以上の硬質被膜とすることで、回転軸のかじりや焼付き、及び摩耗がほとんど進行しないことがわかった。
【００２２】
しかし、前記硬質被膜の硬度を更に高くした場合、回転軸の摩耗や線状傷に対する効果はほぼ同等であるものの、硬度を高くし過ぎると、例えば３０００Ｈｖを大きく超えるような硬度、例えば４０００Ｈｖの硬度を有する硬質被膜を使用すると、回転軸表面の粗さやうねりの影響、硬質被膜の剥離による軸表面の凹凸などにより、これと摺動する前記無鉛樹脂含浸軸受の摩耗が進行し易くなり、好ましくない。
【００２３】
図３は、回転軸に被覆した硬質被膜の硬度と前記無鉛樹脂含浸軸受の軸受摩耗量との関係を示すグラフである。このグラフは、冷媒圧縮機（スクロール圧縮機）を、低速で油膜を形成し難い境界潤滑域で、過酷摺動試験を行い確認したもので、横軸は、回転軸表面の硬質被膜の種類（硬質被膜の硬度）であり、ノンコート（Ａ）は鉄系材料としてＳ４５Ｃを用い、摺動部に焼入れ処理を施して約６００Ｈｖの硬度とした硬質被膜のない回転軸、ＤＣＬ（Ｂ）は鉄系材料の回転軸表面に硬度が３０００ＨｖのＤＬＣ被膜（硬質炭素系被膜）を施した回転軸、ＤＬＣ（Ｃ）は鉄系材料の回転軸表面に硬度が４０００ＨｖのＤＬＣ被膜を施した回転軸である。また、縦軸は、ノンコート（Ａ）の回転軸を使用した場合にこれと摺動する異物埋収性のある無鉛樹脂含浸軸受の軸受摩耗量を基準（１００）とし、他の硬質被膜を有する回転軸ＤＬＣ（Ｂ），ＤＬＣ（Ｃ）を使用した場合にこれと摺動する異物埋収性のある無鉛樹脂含浸軸受の軸受摩耗量（比摩耗量）を示している。
【００２４】
この図３から、硬度が３０００ＨｖのＤＬＣ被膜を施した回転軸を使用した場合にはこれと摺動する異物埋収性のある無鉛樹脂含浸軸受の軸受摩耗量はノンコート（Ａ）の回転軸を使用した場合よりも低下している。また、摺動後の回転軸及び軸受の損傷状態は良好で、回転軸及び軸受の双方共、線条傷は見られなかった。
【００２５】
一方、硬度が４０００ＨｖのＤＬＣ被膜を施した回転軸を使用した場合には、軸受摩耗量はノンコート（Ａ）の回転軸を使用した場合よりも増大している。また、摺動後の軸受には線条傷が生じていることを確認した。
【００２６】
この図３に示す結果から、硬度が３０００Ｈｖ以下の硬質被膜を施した回転軸を使用することにより、異物埋収性のある無鉛樹脂含浸軸受の軸受摩耗量を減少させ且つ線状傷の発生も防止できることがわかった。
【００２７】
また、回転軸が金属粒子などの摩耗粒子と接触してもかじりや焼付きを生じず、良好な状態に保つには、前述したように、硬度が１０００Ｈｖ以上の硬質被膜を施した回転軸を使用することが好ましい。従って、本実施例では、硬度が１０００Ｈｖ〜３０００Ｈｖ（好ましくは１５００〜３０００Ｈｖ）の範囲の硬質被膜を施すことで、旋回すべり軸受２１０、すべり軸受４０１、回転軸３００及びクランクピン３０１などの軸受摺動部におけるかじりや焼付きの発生を抑制でき、摩耗も低減できるから耐摩耗性の向上も図れる高い信頼性の冷媒圧縮機を得ることができる。
【００２８】
図４は図２の変形例を示すもので、図２と同一符号を付した部分は同一または相当する部分を示している。図２に示した例では、回転軸（クランクピン含む）３００の外周面に直接、硬質被膜１０００の層を蒸着などにより形成するものであるが、図４に示す例では、旋回すべり軸受２１０及びすべり軸受４０１と摺動する回転軸３００及びクランクピン３０１の表面に、硬質被膜１０００を備えた鉄系材料からなる円筒部材３０２を嵌合することで、硬質被膜を設けたものである。即ち、鉄系材料の円筒部材３０２の外周面に硬度が１０００Ｈｖ以上（好ましくは１５００Ｈｖ以上）の硬質被膜を蒸着などにより形成したものを予め製作しておき、この円筒部材３０２を、旋回すべり軸受２１０及びすべり軸受４０１と摺動する回転軸３００及びクランクピン３０１の部分に嵌合して構成したもので、この例によれば、図２に示した例と比較して、生産性を約５〜１０倍向上することが可能となり、その結果冷媒圧縮機のコストダウンを図ることができるものである。
【００２９】
図５は、図２や図４に示した基材（回転軸３００や円筒部材３０２）と硬質被膜１０００の部分の構成を示す図である。
図５において、表面に硬質被膜を形成する基材となるものは、図２に示す回転軸（クランクピンを含む）３００、或いは図４に示すように回転軸に嵌合される円筒部材３０２である。この基材の表面には、硬度が例えば１５００Ｈｖの硬質被膜１０００が形成されている。この硬質被膜１０００としては、クロム系（Ｃｒ系）被膜（例えばＣｒＮ）、チタン系（Ｔｉ系）被膜（例えばＴｉＮ）、硬質炭素系被膜（ＤＬＣ）、Ｓｉ含有硬質炭素系被膜（Ｓｉ：ＤＬＣ）などを使用でき、これらの硬質被膜１０００は、蒸着法などにより基材に被膜することで、基材表面に硬質被膜を形成することができる。また、前述した硬質被膜は、何れも耐腐食性が高く、高硬度で低摩擦係数を示すものであり、すべり軸受と摺動する摺動材として好適なものである。特に、硬質炭素系被膜であるＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ−ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）は、ダイヤモンドを構成するＳＰ３結合と、グラファイト構造を有するＳＰ２結合が混合しており、その硬度はコーティング条件の調整により結合比を種々変えることで調整することでができる。
【００３０】
前述した各硬質被膜は表面の平滑性を高めることができるため、物理的な摩耗や摩擦も引き起こしにくく、また１５００Ｈｖ以上の硬度の硬質被膜を容易に得ることができる。従って、前述した何れかの硬質被膜を、すべり軸受と摺動する回転軸表面に設けることにより、軸受摺動部におけるかじりや焼付きの発生を抑制でき、耐摩耗性も向上できる冷媒圧縮機を得ることができる。
【００３１】
図６は基材に硬質被膜を設ける他の例を説明する拡大断面図で、図５と同一符号を付した部分は同一或いは相当する部分を示す。図５の例では、回転軸３００を構成する鉄系材料（基材）の硬度が低い場合、硬度の高い硬質被膜、例えば硬度の高いＤＬＣ被膜を形成すると、それらの硬度差が大きくなり、冷媒圧縮機の運転時に、摺動部の変形等により、硬質被膜１０００の剥離を生じる可能性がある。図６に示す例は、硬質被膜１０００の剥離防止に効果がある基材への硬質被膜の形成方法について説明するものである。
【００３２】
この例は、硬質被膜１０００と基材（回転軸３００や円筒部材３０２）の間に、基材と硬質被膜の間の中間的な硬度を有する中間層１００１を設けたものである。即ち、鉄系材料からなる回転軸３００や円筒部材３０２を基材とし、まずこの基材の上に硬度が１０００〜１５００Ｈｖ程度のＣｒ系被膜からなる中間層１００１を形成し、この中間層１００１の上に、硬度が２０００〜３０００Ｈｖ程度のＤＬＣ被膜からなる硬質被膜１０００を形成したものである。この例によれば、より硬度の高い硬質被膜を摺動面に形成できるので、軸受摺動部の摩耗や焼付きを防止できると共に、前記中間層１００１に鉄系の基材と密着性の良いＣｒ系被膜を設けているから、硬質被膜の剥離も防止できる信頼性のより高い冷媒圧縮機を得ることができる。なお、この例においても、前記中間層１００１や硬質被膜１０００は、蒸着法などを用いて形成することができる。
【００３３】
図７は基材に硬質被膜を設ける更に他の例を説明する拡大断面図で、図５と同一符号を付した部分は同一或いは相当する部分を示す。この図７に示す例は、鉄系材料からなる回転軸３００や円筒部材３０２を基材とし、この基材の上に硬質被膜１０００を形成する点では図５に示した例と同じであるが、前記硬質被膜１０００は、基材側から摺動面側にかけて硬度が次第に高くなる傾斜膜とした点に特徴がある。この例では、硬質被膜１０００として、Ｓｉ含有炭素系被膜（Ｓｉ：ＤＬＣ）を使用し、この被膜のＳｉ量(Ｓｉ濃度)を、基材表面側から摺動面側にかけて除々に減少させる傾斜膜とし、硬質被膜１０００の基材側の硬度は１０００Ｈｖ程度とし、摺動面側の硬度は１５００Ｈｖ以上となるように構成したものである。このような傾斜膜からなる硬質被膜も蒸着法などにより基材表面に形成することができる。
【００３４】
前記硬質被膜１０００において、その下層（基材側）と上層（摺動面側）で組成の完全な境界を作らず、摺動面側から基材側にかけてＤＬＣからＤＬＣ:Ｓｉへと緩やかに変化する傾斜膜に形成する方法としては、イオンプレーティング（ＩＰ）法、イオン蒸着法、スパッタリング法などがある。これら以外の形成方法であっても、目的とする硬度範囲を満たす被膜硬度が得られるものであれば使用可能である。
【００３５】
ここでは、前記ＩＰ法の一種であるアークイオンプレーティング（ＡＩＰ）法を用いて前記ＤＬＣ：Ｓｉ傾斜膜を形成する方法について説明する。ＡＩＰ法では、１０−３〜１０−５Ｐａの真空度を持つ真空チャンバ内に前記基材（回転軸３００や円筒部材３０２）を配置し、これに負のバイアスを印加する。一方、硬質被膜を作るためのイオン化された原料を電気的に加速させ、前記基材に衝突させることで硬質被膜を基材表面に形成する。
【００３６】
ＤＬＣ:Ｓｉの硬質被膜を形成する場合、ＤＬＣの形成にはＣ６Ｈ６やＣ２Ｈ２などの炭化水素系ガスを導入し、添加材であるＳｉの原料としてはテトラメチルシラン等のシラン系ガスを導入する。
【００３７】
ＡＩＰ法による蒸着開始時には、前記炭化水素系ガス及び前記シラン系ガスの両方を真空チャンバ内に導入することで、基材の表面にはまずシラン系ガスの導入量に応じたＤＬＣ:Ｓｉの被膜が形成される。その後、徐々にシラン系ガスの導入量を低下させていくことで、基材側から摺動面側にかけてＳｉ濃度が徐々に低くなる傾斜膜を形成することができる。ＤＬＣ:Ｓｉ被膜では、Ｓｉ濃度が高いほど硬度は低くなり、またＳｉ濃度が低くなるほど硬度は高くなるので、基材側については基材に近い硬度（例えば硬度が１０００Ｈｖ）とし、摺動面側に近づくほど硬度が高くなるようにして、摺動面では硬度が２０００〜３０００Ｈｖとなるようにすることができる。
【００３８】
このように構成することにより、初期摺動時の金属接触状態でも高い摺動特性が得られると共に、基材に向けて緩やかにＳｉ量が増加するため、硬質被膜と基材との密着性が良くなり、硬質被膜の剥離も生じにくくなる。従って、この例によれば、信頼性を更に向上できる冷媒圧縮機が得られる効果がある。なお、基材付近の硬質被膜１０００のＳｉ量は、基材との密着性の観点から概ね２０ａｔ.％とすることが望ましい。
【００３９】
以上説明した本実施例によれば、すべり軸受は摩耗粒子を埋収させる異物埋収性を有する無鉛樹脂含浸材を用いて構成され、回転軸は鉄系材料で構成されると共に、この回転軸の前記すべり軸受と摺動する部分には硬さが１０００Ｈｖ以上の硬質被膜が設けられているので、冷媒圧縮機が低速回転で運転されてすべり軸受部の油膜厚さが低下した場合でも、回転軸と無鉛樹脂含浸軸受との摺動面にかじりや焼付きが発生するのを防止できる信頼性の高い冷媒圧縮機を得ることができる。
【００４０】
即ち、異物埋収性を有する無鉛樹脂含浸材を用いたことにより、摩耗粒子が無縁樹脂含浸材に埋収されるから、回転軸やすべり軸受にかじりや摩耗が発生するのを低減できるだけでなく、低速運転により油膜厚さを確保できず境界潤滑領域に移行し、前記埋収された摩耗粒子と回転軸とが金属接触を生じた場合でも、回転軸表面には摩耗粒子よりも硬度が高く摺動性も良い硬質被膜を設けているので、回転軸のかじりや焼付きを抑制して良好な摺動性を確保することができる。従って、本実施例によれば、冷媒圧縮機の低速運転時にも、軸受摺動部におけるかじりや焼付きの発生を抑制して、良好な摺動性が得られ、且つ耐摩耗性も向上できる信頼性の高い冷媒圧縮機を得ることができる。
【符号の説明】
【００４１】
１００ 固定スクロール（１０１：台板、１０２：ラップ、１０３：吸入口、１０４：吐出口）
２００ 旋回スクロール（２０１：台板、２０２：ラップ、２０３：ボス部、２１０：旋回すべり軸受、２２０：給油路）
３００ 回転軸（３０１：クランクピン、３０２：円筒部材、３１０：ポンプ継ぎ手、３１１：油通路）
４００ フレーム（４０１：すべり軸受、４０２：シール部、４０８：排油パイプ）
５００ オルダム継手
６００ 電動機
７００ 密閉容器（７０１：吐出管、７１０：吐出室、７１１：吸入管、７３０：油溜り）
８００ 下フレーム（８０１：副軸受、８０２：軸受ハウジング）
９００ ポンプ部
１０００ 硬質被膜
１００１ 中間層。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮機構部と、該圧縮機構部を駆動する回転軸とを備え、前記回転軸と前記圧縮機構部との係合部、或いは前記回転軸を支持する回転支持部の少なくとも何れかにすべり軸受を備えている冷媒圧縮機において、
前記すべり軸受は摩耗粒子を埋収させる異物埋収性を有する無鉛樹脂含浸材を用いて構成され、
前記回転軸は鉄系材料で構成されると共に、この回転軸の前記すべり軸受と摺動する部分には硬さが１０００Ｈｖ以上の硬質被膜が設けられていることを特徴とする冷媒圧縮機。
【請求項２】
請求項１に記載の冷媒圧縮機において、前記硬質被膜の硬度は１５００〜３０００Ｈｖであることを特徴とする冷媒圧縮機。
【請求項３】
請求項１または２に記載の冷媒圧縮機において、前記回転軸に設けた前記硬質被膜は、鉄系材料で構成された円筒部材の外周面に硬質被膜を形成し、この硬質被膜を形成した円筒部材を前記回転軸に嵌合することで設けられていることを特徴とする冷媒圧縮機。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載の冷媒圧縮機において、前記硬質被膜は、クロム系被膜、チタン系被膜、硬質炭素系被膜、Ｓｉ含有硬質炭素系被膜の少なくとも何れかであることを特徴とする冷媒圧縮機。
【請求項５】
請求項４に記載の冷媒圧縮機において、前記硬質被膜は、前記回転軸を構成する鉄系材料の基材表面にクロム系被膜を形成し、このクロム系被膜の上に、該クロム系被膜より硬度の高い硬質炭素系被膜を形成して構成されていることを特徴とする冷媒圧縮機。
【請求項６】
請求項４に記載の冷媒圧縮機において、前記硬質皮膜はＳｉ含有硬質炭素系被膜であって、このＳｉ含有硬質炭素系被膜は、前記回転軸を構成する鉄系材料の基材表面から摺動面にかけて、そのＳｉ濃度が減少する傾斜膜に形成されていることを特徴とする冷媒圧縮機。
【請求項７】
請求項１〜６の何れかに記載の冷媒圧縮機において、前記圧縮機構部は、台板に渦巻状のラップを有する固定スクロールと旋回スクロールを互いに組み合わせて構成されたスクロール圧縮機であることを特徴とする冷媒圧縮機。
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮機構部と、該圧縮機構部を駆動する回転軸とを備え、前記回転軸と前記圧縮機構部との係合部、或いは前記回転軸を支持する回転支持部の少なくとも何れかにすべり軸受を備えている冷媒圧縮機において、
前記すべり軸受は摩耗粒子を埋収させる異物埋収性を有する無鉛樹脂含浸材を用いて構成され、
前記回転軸は鉄系材料で構成されると共に、この回転軸の前記すべり軸受と摺動する部分には硬さが１０００Ｈｖ以上の硬質被膜が設けられていることを特徴とする冷媒圧縮機。
【請求項２】
請求項１に記載の冷媒圧縮機において、前記硬質被膜の硬度は１５００〜３０００Ｈｖであることを特徴とする冷媒圧縮機。
【請求項３】
請求項１または２に記載の冷媒圧縮機において、前記回転軸に設けた前記硬質被膜は、鉄系材料で構成された円筒部材の外周面に硬質被膜を形成し、この硬質被膜を形成した円筒部材を前記回転軸に嵌合することで設けられていることを特徴とする冷媒圧縮機。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載の冷媒圧縮機において、前記硬質被膜は、クロム系被膜、チタン系被膜、硬質炭素系被膜、Ｓｉ含有硬質炭素系被膜の少なくとも何れかであることを特徴とする冷媒圧縮機。
【請求項５】
請求項４に記載の冷媒圧縮機において、前記硬質被膜は、前記回転軸を構成する鉄系材料の基材表面にクロム系被膜を形成し、このクロム系被膜の上に、該クロム系被膜より硬度の高い硬質炭素系被膜を形成して構成されていることを特徴とする冷媒圧縮機。
【請求項６】
請求項４に記載の冷媒圧縮機において、前記硬質皮膜はＳｉ含有硬質炭素系被膜であって、このＳｉ含有硬質炭素系被膜は、前記回転軸を構成する鉄系材料の基材表面から摺動面にかけて、そのＳｉ濃度が減少する傾斜膜に形成されていることを特徴とする冷媒圧縮機。
【請求項７】
請求項１〜６の何れかに記載の冷媒圧縮機において、前記圧縮機構部は、台板に渦巻状のラップを有する固定スクロールと旋回スクロールを互いに組み合わせて構成されたスクロール圧縮機であることを特徴とする冷媒圧縮機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−３６８７８（Ｐ２０１２−３６８７８Ａ）
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８０２７５（Ｐ２０１０−１８０２７５）
【出願日】平成２２年８月１１日（２０１０．８．１１）
【出願人】（３９９０４８９１７）日立アプライアンス株式会社 (3,043)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月１１日（２０１０．８．１１）
【出願人】（３９９０４８９１７）日立アプライアンス株式会社 (3,043)
【Ｆターム（参考）】
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