圧縮機
【課題】摺動部材の耐久性の向上において、形状が複雑で小さいものに対して応用でき、かつコスト的にもメリットがある効果的な表面改質方法が求められている。
【解決手段】少なくとも表層部にＦｅＯが分散している鉄系粉末材料を焼結して摺動部材を形成するとともに、潤滑油として合成油を用いることにより、摺動面に活性なＦｅＯが露出することになり、合成油が積極的にＦｅＯに吸着されて摺動面に潤滑油が確保されることとなる。
【解決手段】少なくとも表層部にＦｅＯが分散している鉄系粉末材料を焼結して摺動部材を形成するとともに、潤滑油として合成油を用いることにより、摺動面に活性なＦｅＯが露出することになり、合成油が積極的にＦｅＯに吸着されて摺動面に潤滑油が確保されることとなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、業務用および家庭用の主として空気調和装置に使用される圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
摺動部材のコーティングとして、燃焼機関のエンジンブロックのシリンダ摺動面として機能する基板に、プラズマ溶射操作により設けられた、１〜４重量％の含量の結合酸素を有している第１鉄コーティングが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−２１２７１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記従来の構成では、燃焼機関の様に動作環境に十分空気がある場合は、第１鉄コーティング中のＦｅＯが酸化されてＦｅ３Ｏ４に移行できるため、摺動面におけるＦｅ３Ｏ４が増し、その固体潤滑作用が発揮されて高い耐久性が得られるものである。
【０００４】
しかし、プラズマ溶射操作による第１鉄コーティングであり、摺動部材は簡単な形状に限られだけでなく、溶射によるコーティングの特徴であるが、歩留まりが悪くてコスト高になるなどの欠点を有している。
【０００５】
摺動部材の耐久性の向上において、部分的な表面改質は重要な技術である。しかし、圧縮機の摺動部材の様に形状が複雑で小さいものに対して応用でき、かつコスト的にもメリットがある効果的な方法が求められている。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、摺動部材の摺動面に潤滑油を積極的に吸着する、信頼性の高い圧縮機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記従来の課題を解決するために、本発明の圧縮機は、少なくとも表層部にＦｅＯが分散している鉄系粉末を焼結して摺動部材を構成するとともに、潤滑油として合成油を用いたものである。
【０００８】
これによって、摺動部材の摺動面にＦｅＯが露出するが、ＦｅＯは構造的に不安定であり、活性である。そのため、極性の高い合成油はＦｅＯに吸着されて、摺動面には潤滑油が確保されることになる。その潤滑作用によって高い信頼性が得られる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の圧縮機は、一時的な潤滑油不足が発生する様な過渡運転時において、その耐久性を大幅に向上できるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
第１の発明は、少なくとも表層部にＦｅＯが分散している鉄系粉末を焼結して摺動部材を構成するとともに、合成油を潤滑油として用いたことにより、摺動面に露出した活性なＦｅＯによって潤滑油が積極的に吸着されることになり、摺動面における潤滑作用を確保することができる。
【００１１】
第２の発明は、特に、第１の発明の鉄系粉末材料をＦｅＯが分散している微細粉末を造粒したものとしたことにより、摺動部材は緻密になり、摺動部材の機械強度を向上できる。
【００１２】
第３の発明は、特に、第１の発明の摺動部材を内部は粒径が大きい鉄系粉末材料で構成し、外周部は粒径が小さくＦｅＯが分散している鉄系粉末材料で構成したことにより、焼結部材の内部は多孔質となり、摺動部材を軽くできる。
【００１３】
第４の発明は、特に、第３の発明の摺動部材を摺動部のみにＦｅＯが分散している鉄系粉末材料を用いたことにより、部分的表面改質になり、摺動部材のコストを下げることができる。
【００１４】
第５の発明は、特に、第１の発明の合成油を対称な分子構造を有するものとしたことにより、潤滑油の油膜形成能力が高くなり、高負荷における潤滑作用を確保できる。
【００１５】
第６の発明は、特に、第５の発明の合成油をそれより極性が高い油性剤や極圧剤を添加したものとしたことにより、油性剤や極圧剤も摺動面に吸着されることになり、摺動部材の耐摩耗性を向上できる。
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１７】
（実施の形態１）
図１〜図３に本発明の実施の形態を示している。本実施の形態は冷凍空調用のスクロール圧縮機の場合で、図１に全体構成を示している。
【００１８】
図１において、１は密閉容器であり、その内部に電動機２と、圧縮機構３を配している。圧縮機構３は、電動機２により駆動されるクランク軸４と、旋回スクロール５と、固定スクロール６と、旋回スクロール５を固定スクロール６に対して自転させずに旋回運動させるように支持するオルダムリング７と、このオルダムリング７を前記支持のために移動できるように支持するフレーム８で構成されている。
【００１９】
クランク軸４はフレーム８の軸受１０および軸受１１によって支持されている。旋回スクロール５はその軸５ａがクランク軸４のクランク部４ａに設けられた軸受４ｃで支持され、一方固定スクロール６と互いに噛み合わされて圧縮室９を形成している。なお、１２は吸入口であり、１３は吐出口である。
【００２０】
密閉容器１内の最下部には油溜め１４が設けられ、油溜め１４内の潤滑油１５はクランク軸４の油供給路４ｂを通じて潤滑対象部へ供給される。なお、潤滑油１５として、エステル、エーテル、又はポリアルキレングリコールなどの極性の高いものが封入されている。また、油性剤として多価アルコールなどの長鎖の分子構造を有するものが、また極圧剤としてリン酸エステル系のものが添加されている。ともに合成油より極性の高い添加剤である。
【００２１】
密閉容器１は、圧縮機構部３の吸入口１２に開口している吸入管１６と、吐出管１７によって空調用冷凍サイクル（図示せず）に接続されている。
【００２２】
さて、オルダムリング７であるが、図２に示すように、リング７ａの旋回スクロール５に対向する側の面の直径線上２か所に突起７ｂが、またフレーム５と対向する側の面の直径線上２か所に突起７ｃがそれぞれ設けられ、双方の配列が互いに直角な方向に向くよう
になっている。
【００２３】
オルダムリング７の突起７ｂは、旋回スクロール５の直径線上２か所に設けられた半径方向の溝５ｂと嵌まり合って、突起７ｂが並ぶ方向に移動できるように支持され、突起７ｃはフレーム８の直径線上２か所に設けられた半径方向の溝８ａと嵌まり合ってオルダムリング７が突起７ｃの並ぶ方向に移動できるように支持されている。これによって、旋回スクロール５は自転せずに旋回運動できるように支持される。
【００２４】
オルダムリング７は、少なくとも表層部にＦｅＯが分散している鉄系粉末材料を用いて焼結したものである。摺動表面付近の断面組織を図３に示す。図中、２０はＦｅＯ層であり、一部摺動面に露出している。また２１は空孔である。
【００２５】
以上のように構成されたスクロール圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。
【００２６】
電動機２に駆動されてクランク軸４が回転すると、オルダムリング７を介し旋回スクロール５が旋回運動し、ガス冷媒を吸込管１６から吸込口１２へと吸入する。圧縮室９において、ガス冷媒は吸込口１２に通じる外周側から吐出口１３に通じる内周側に移動されながらその容積を縮小して圧縮され、吐出口１３から密閉容器１内に吐出される。吐出管１７から空調用冷凍サイクルに供給された後、前記吸込管１６に戻り循環し、冷凍サイクルを実行する。
【００２７】
オルダムリング７の４箇所の突起７ｂ、７ｃが旋回スクロール５の溝５ｂとフレーム８の溝８ａ内を往復運動することによって旋回スクロール５を自転させないようにしているため、オルダムリング７の突起７ｂ、７ｃには移動方向に対して直角方向に荷重が発生する。高負荷になり圧縮負荷が増すとその荷重は増大し、混合潤滑状態で摺動する突起７ｂ、７ｃと溝５ｂ、８ａとの潤滑状態は更に厳しくなる。
【００２８】
しかし、突起７ｂ、７ｃの表面には摺動に従い、ＦｅＯ層２０の一部が露出してくる。ＦｅＯは分子構造上不安定であり、活性である。一方、合成油は極性が高い。その結果、合成油は突起７ｂ、７ｃの摺動面に積極的に吸着されて潤滑油量が確保され、潤滑状態を良好に保つことができる。更に、空孔２１内にはＦｅＯ層２０の吸着作用によって合成油が含浸されて油溜りが形成され、潤滑油の供給不足が発生した場合に摺動面への潤滑油供給源になる。従って、耐久性の高いスクロール圧縮機が得られる。
【００２９】
また、微細粉末を造粒して鉄系粉末材料とすることによって、オルダムリング７は緻密になり、機械強度が向上する。その結果、能力が大きいスクロール圧縮機が実現できる。
【００３０】
また、オルダムリング７の内部は粒径が大きい鉄系粉末材料を用い、外周部は粒径が小さくＦｅＯが分散している鉄系粉末材料を用いて焼結して構成することによって、オルダムリング７は多孔質になり、軽くできる。その結果、能力制御幅の広いスクロール圧縮機が得られる。
【００３１】
また、潤滑油として対称な分子構造を有する合成油、例えばジエーテルで両末端が同じアルキルキ基よりなるＰＡＧなどを使用することによって、油分子同士が連結しやすくなり、高面圧における油膜形成能力を向上できる。高負荷における潤滑性が向上し、運転可能な負荷範囲が広いスクロール圧縮機が得られる。
【００３２】
また、合成油より極性の高い極圧剤や油性剤を添加することによって、ＦｅＯに強くに吸着されて摺動面に合成油と添加剤が共存する潤滑膜を形成できる。その結果、選択的に潤滑作用が発揮されるので、初期馴染みや過渡運転などの潤滑油供給不足での運転におい
ても、耐久性が高いスクロール圧縮機が得られる。
【００３３】
以上述べてきたことは、摺動部材を旋回スクロール、固定スクロール、旋回スクロールを受けるフレームのスラスト部、または軸受とした場合でも、同様の作用・効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
以上のように、本発明にかかる圧縮機は、摺動部材に分散するＦｅＯと合成油によって摺動面に潤滑油を確保できるものであり、冷凍設備または給湯設備並びに自動車用空調機にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態１におけるスクロール圧縮機の縦断面図
【図２】同実施の形態１における圧縮機の要部の分解斜視図
【図３】同実施の形態１におけるオルダムリングの断面組織図
【符号の説明】
【００３６】
５ 旋回スクロール
５ｂ 溝
６ 固定スクロール
７ オルダムリング
７ｂ、７ｃ 突起
８ フレーム
８ａ 溝
２０ ＦｅＯ層
２１ 空孔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、業務用および家庭用の主として空気調和装置に使用される圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
摺動部材のコーティングとして、燃焼機関のエンジンブロックのシリンダ摺動面として機能する基板に、プラズマ溶射操作により設けられた、１〜４重量％の含量の結合酸素を有している第１鉄コーティングが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−２１２７１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記従来の構成では、燃焼機関の様に動作環境に十分空気がある場合は、第１鉄コーティング中のＦｅＯが酸化されてＦｅ３Ｏ４に移行できるため、摺動面におけるＦｅ３Ｏ４が増し、その固体潤滑作用が発揮されて高い耐久性が得られるものである。
【０００４】
しかし、プラズマ溶射操作による第１鉄コーティングであり、摺動部材は簡単な形状に限られだけでなく、溶射によるコーティングの特徴であるが、歩留まりが悪くてコスト高になるなどの欠点を有している。
【０００５】
摺動部材の耐久性の向上において、部分的な表面改質は重要な技術である。しかし、圧縮機の摺動部材の様に形状が複雑で小さいものに対して応用でき、かつコスト的にもメリットがある効果的な方法が求められている。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、摺動部材の摺動面に潤滑油を積極的に吸着する、信頼性の高い圧縮機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記従来の課題を解決するために、本発明の圧縮機は、少なくとも表層部にＦｅＯが分散している鉄系粉末を焼結して摺動部材を構成するとともに、潤滑油として合成油を用いたものである。
【０００８】
これによって、摺動部材の摺動面にＦｅＯが露出するが、ＦｅＯは構造的に不安定であり、活性である。そのため、極性の高い合成油はＦｅＯに吸着されて、摺動面には潤滑油が確保されることになる。その潤滑作用によって高い信頼性が得られる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の圧縮機は、一時的な潤滑油不足が発生する様な過渡運転時において、その耐久性を大幅に向上できるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
第１の発明は、少なくとも表層部にＦｅＯが分散している鉄系粉末を焼結して摺動部材を構成するとともに、合成油を潤滑油として用いたことにより、摺動面に露出した活性なＦｅＯによって潤滑油が積極的に吸着されることになり、摺動面における潤滑作用を確保することができる。
【００１１】
第２の発明は、特に、第１の発明の鉄系粉末材料をＦｅＯが分散している微細粉末を造粒したものとしたことにより、摺動部材は緻密になり、摺動部材の機械強度を向上できる。
【００１２】
第３の発明は、特に、第１の発明の摺動部材を内部は粒径が大きい鉄系粉末材料で構成し、外周部は粒径が小さくＦｅＯが分散している鉄系粉末材料で構成したことにより、焼結部材の内部は多孔質となり、摺動部材を軽くできる。
【００１３】
第４の発明は、特に、第３の発明の摺動部材を摺動部のみにＦｅＯが分散している鉄系粉末材料を用いたことにより、部分的表面改質になり、摺動部材のコストを下げることができる。
【００１４】
第５の発明は、特に、第１の発明の合成油を対称な分子構造を有するものとしたことにより、潤滑油の油膜形成能力が高くなり、高負荷における潤滑作用を確保できる。
【００１５】
第６の発明は、特に、第５の発明の合成油をそれより極性が高い油性剤や極圧剤を添加したものとしたことにより、油性剤や極圧剤も摺動面に吸着されることになり、摺動部材の耐摩耗性を向上できる。
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１７】
（実施の形態１）
図１〜図３に本発明の実施の形態を示している。本実施の形態は冷凍空調用のスクロール圧縮機の場合で、図１に全体構成を示している。
【００１８】
図１において、１は密閉容器であり、その内部に電動機２と、圧縮機構３を配している。圧縮機構３は、電動機２により駆動されるクランク軸４と、旋回スクロール５と、固定スクロール６と、旋回スクロール５を固定スクロール６に対して自転させずに旋回運動させるように支持するオルダムリング７と、このオルダムリング７を前記支持のために移動できるように支持するフレーム８で構成されている。
【００１９】
クランク軸４はフレーム８の軸受１０および軸受１１によって支持されている。旋回スクロール５はその軸５ａがクランク軸４のクランク部４ａに設けられた軸受４ｃで支持され、一方固定スクロール６と互いに噛み合わされて圧縮室９を形成している。なお、１２は吸入口であり、１３は吐出口である。
【００２０】
密閉容器１内の最下部には油溜め１４が設けられ、油溜め１４内の潤滑油１５はクランク軸４の油供給路４ｂを通じて潤滑対象部へ供給される。なお、潤滑油１５として、エステル、エーテル、又はポリアルキレングリコールなどの極性の高いものが封入されている。また、油性剤として多価アルコールなどの長鎖の分子構造を有するものが、また極圧剤としてリン酸エステル系のものが添加されている。ともに合成油より極性の高い添加剤である。
【００２１】
密閉容器１は、圧縮機構部３の吸入口１２に開口している吸入管１６と、吐出管１７によって空調用冷凍サイクル（図示せず）に接続されている。
【００２２】
さて、オルダムリング７であるが、図２に示すように、リング７ａの旋回スクロール５に対向する側の面の直径線上２か所に突起７ｂが、またフレーム５と対向する側の面の直径線上２か所に突起７ｃがそれぞれ設けられ、双方の配列が互いに直角な方向に向くよう
になっている。
【００２３】
オルダムリング７の突起７ｂは、旋回スクロール５の直径線上２か所に設けられた半径方向の溝５ｂと嵌まり合って、突起７ｂが並ぶ方向に移動できるように支持され、突起７ｃはフレーム８の直径線上２か所に設けられた半径方向の溝８ａと嵌まり合ってオルダムリング７が突起７ｃの並ぶ方向に移動できるように支持されている。これによって、旋回スクロール５は自転せずに旋回運動できるように支持される。
【００２４】
オルダムリング７は、少なくとも表層部にＦｅＯが分散している鉄系粉末材料を用いて焼結したものである。摺動表面付近の断面組織を図３に示す。図中、２０はＦｅＯ層であり、一部摺動面に露出している。また２１は空孔である。
【００２５】
以上のように構成されたスクロール圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。
【００２６】
電動機２に駆動されてクランク軸４が回転すると、オルダムリング７を介し旋回スクロール５が旋回運動し、ガス冷媒を吸込管１６から吸込口１２へと吸入する。圧縮室９において、ガス冷媒は吸込口１２に通じる外周側から吐出口１３に通じる内周側に移動されながらその容積を縮小して圧縮され、吐出口１３から密閉容器１内に吐出される。吐出管１７から空調用冷凍サイクルに供給された後、前記吸込管１６に戻り循環し、冷凍サイクルを実行する。
【００２７】
オルダムリング７の４箇所の突起７ｂ、７ｃが旋回スクロール５の溝５ｂとフレーム８の溝８ａ内を往復運動することによって旋回スクロール５を自転させないようにしているため、オルダムリング７の突起７ｂ、７ｃには移動方向に対して直角方向に荷重が発生する。高負荷になり圧縮負荷が増すとその荷重は増大し、混合潤滑状態で摺動する突起７ｂ、７ｃと溝５ｂ、８ａとの潤滑状態は更に厳しくなる。
【００２８】
しかし、突起７ｂ、７ｃの表面には摺動に従い、ＦｅＯ層２０の一部が露出してくる。ＦｅＯは分子構造上不安定であり、活性である。一方、合成油は極性が高い。その結果、合成油は突起７ｂ、７ｃの摺動面に積極的に吸着されて潤滑油量が確保され、潤滑状態を良好に保つことができる。更に、空孔２１内にはＦｅＯ層２０の吸着作用によって合成油が含浸されて油溜りが形成され、潤滑油の供給不足が発生した場合に摺動面への潤滑油供給源になる。従って、耐久性の高いスクロール圧縮機が得られる。
【００２９】
また、微細粉末を造粒して鉄系粉末材料とすることによって、オルダムリング７は緻密になり、機械強度が向上する。その結果、能力が大きいスクロール圧縮機が実現できる。
【００３０】
また、オルダムリング７の内部は粒径が大きい鉄系粉末材料を用い、外周部は粒径が小さくＦｅＯが分散している鉄系粉末材料を用いて焼結して構成することによって、オルダムリング７は多孔質になり、軽くできる。その結果、能力制御幅の広いスクロール圧縮機が得られる。
【００３１】
また、潤滑油として対称な分子構造を有する合成油、例えばジエーテルで両末端が同じアルキルキ基よりなるＰＡＧなどを使用することによって、油分子同士が連結しやすくなり、高面圧における油膜形成能力を向上できる。高負荷における潤滑性が向上し、運転可能な負荷範囲が広いスクロール圧縮機が得られる。
【００３２】
また、合成油より極性の高い極圧剤や油性剤を添加することによって、ＦｅＯに強くに吸着されて摺動面に合成油と添加剤が共存する潤滑膜を形成できる。その結果、選択的に潤滑作用が発揮されるので、初期馴染みや過渡運転などの潤滑油供給不足での運転におい
ても、耐久性が高いスクロール圧縮機が得られる。
【００３３】
以上述べてきたことは、摺動部材を旋回スクロール、固定スクロール、旋回スクロールを受けるフレームのスラスト部、または軸受とした場合でも、同様の作用・効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
以上のように、本発明にかかる圧縮機は、摺動部材に分散するＦｅＯと合成油によって摺動面に潤滑油を確保できるものであり、冷凍設備または給湯設備並びに自動車用空調機にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態１におけるスクロール圧縮機の縦断面図
【図２】同実施の形態１における圧縮機の要部の分解斜視図
【図３】同実施の形態１におけるオルダムリングの断面組織図
【符号の説明】
【００３６】
５ 旋回スクロール
５ｂ 溝
６ 固定スクロール
７ オルダムリング
７ｂ、７ｃ 突起
８ フレーム
８ａ 溝
２０ ＦｅＯ層
２１ 空孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも表層部にＦｅＯが分散している鉄系粉末材料を焼結して摺動部材を形成するとともに、潤滑油として合成油を用いた圧縮機。
【請求項２】
鉄系粉末材料として、ＦｅＯが分散している微細粉末を造粒したものを用いた請求項１に記載の圧縮機。
【請求項３】
摺動部材として、その内部は粒径が大きい鉄系粉末材料で構成し、その外周部は粒径が小さくＦｅＯが分散している鉄系粉末材料で構成したものを用いた請求項１に記載の圧縮機。
【請求項４】
摺動部材として、その摺動部のみをＦｅＯが分散している鉄系粉末材料を用いたものを用いた請求項３に記載の圧縮機。
【請求項５】
合成油として、対称な分子構造を有するものを用いた請求項１に記載の圧縮機。
【請求項６】
合成油として、それより極性が高い油性剤や極圧剤を添加したものを用いた請求項５に記載の圧縮機。
【請求項１】
少なくとも表層部にＦｅＯが分散している鉄系粉末材料を焼結して摺動部材を形成するとともに、潤滑油として合成油を用いた圧縮機。
【請求項２】
鉄系粉末材料として、ＦｅＯが分散している微細粉末を造粒したものを用いた請求項１に記載の圧縮機。
【請求項３】
摺動部材として、その内部は粒径が大きい鉄系粉末材料で構成し、その外周部は粒径が小さくＦｅＯが分散している鉄系粉末材料で構成したものを用いた請求項１に記載の圧縮機。
【請求項４】
摺動部材として、その摺動部のみをＦｅＯが分散している鉄系粉末材料を用いたものを用いた請求項３に記載の圧縮機。
【請求項５】
合成油として、対称な分子構造を有するものを用いた請求項１に記載の圧縮機。
【請求項６】
合成油として、それより極性が高い油性剤や極圧剤を添加したものを用いた請求項５に記載の圧縮機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００７−１１３５１０（Ｐ２００７−１１３５１０Ａ）
【公開日】平成１９年５月１０日（２００７．５．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３０６９１９（Ｐ２００５−３０６９１９）
【出願日】平成１７年１０月２１日（２００５．１０．２１）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年５月１０日（２００７．５．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１０月２１日（２００５．１０．２１）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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