摺動部材および圧縮機
【課題】リン酸塩皮膜を形成するための表面調整剤および化成液の溶媒成分がＣａ、Ｍｇ、Ｎａ、Ｋの総量で１ｐｐｍ以上とすることによりリン酸塩皮膜の潤滑油の保油力が高く、高信頼性の圧縮機の摺動部材および、高信頼性かつ高効率の圧縮機を提供する。
【解決手段】リン酸塩皮膜を形成するための表面調整剤および化成液の溶媒成分がＣａ、Ｍｇ、Ｎａ、Ｋの総量で１ｐｐｍ以上とすることにより摺動部素材の表面の一部にリン酸塩皮膜１２７を形成し、膜厚が０．５μｍ以上のリン酸塩皮膜１２７を摺動部素材の表面に形成することにより、潤滑油１０３の保油力を高めることでき、耐摩耗性が向上する。
【解決手段】リン酸塩皮膜を形成するための表面調整剤および化成液の溶媒成分がＣａ、Ｍｇ、Ｎａ、Ｋの総量で１ｐｐｍ以上とすることにより摺動部素材の表面の一部にリン酸塩皮膜１２７を形成し、膜厚が０．５μｍ以上のリン酸塩皮膜１２７を摺動部素材の表面に形成することにより、潤滑油１０３の保油力を高めることでき、耐摩耗性が向上する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄鋼製品、例えばピストンやクランクシャフト等の摺動面に、耐摩耗性、初期なじみ性の優れたりん酸塩皮膜を形成した摺動部材と、このような摺動部材を採用した圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境保護の観点から化石燃料の使用を減らすために高効率の圧縮機の開発が進められている。
【０００３】
従来、圧縮機のピストンやクランクシャフト等の摺動面に、リン酸塩皮膜を形成することで機械加工仕上げの加工面の凹凸を無くし、摺動部における部材同士の初期なじみを良好にした摺動部材、およびこのような部材を摺動部に採用した圧縮機についての記載がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
以下、図面を参照しながら上記従来の摺動部材および圧縮機を説明する。
【０００５】
図８は、特許文献１に記載された従来の圧縮機の縦断面図、図９は特許文献１に記載された従来の摺動部材の要部断面図である。
【０００６】
図８に示すように、密閉容器１は、底部に潤滑油２を貯留するとともに、固定子３および回転子４からなる電動要素５と、電動要素５によって駆動される往復式の圧縮要素６を収容している。
【０００７】
次に、圧縮要素６の詳細を以下に説明する。
【０００８】
クランクシャフト７は、回転子４を圧入固定した主軸部８および、主軸部８に対して偏心して形成された偏心軸９を備え、さらに給油ポンプ１０を設けている。
【０００９】
また、シリンダーブロック１１は、略円筒形のボアー１２からなる圧縮室１３を形成するとともに、主軸部８を軸支する軸受部１４を設けている。
【００１０】
ボアー１２に遊嵌されたピストン１５は、ピストンピン１６を介して、偏心軸９との間を連結手段であるコンロッド１７によって連結されている。
【００１１】
ボアー１２の端面は、バルブプレート１８で封止されている。
【００１２】
また、ヘッド１９は、高圧室（図示せず）と低圧室（図示せず）を形成し、バルブプレート１８の反ボアー１２側に固定されている。
【００１３】
サクションチューブ２０は、密閉容器１に固定されるとともに、冷凍サイクルの低圧側（図示せず）に接続され、冷媒ガスを密閉容器１内に導く。サクションマフラー２１は、バルブプレート１８とヘッド１９に挟持されている。
【００１４】
クランクシャフト７の主軸部８と軸受部１４、ピストン１５とボアー１２、ピストンピン１６とコンロッド１７、クランクシャフト７の偏心軸９とコンロッド１７は、それぞれ相互に摺動部を形成し、摺動部を構成する摺動部材は、図９に示すように、どちらか一方の摺動部表面に、多孔質結晶体からなる不溶解性のリン酸塩皮膜２２を形成している。
【００１５】
図９では、摺動部の一例として、ピストン１５とボアー１２で形成される摺動部を示しており、ピストンの摺動部表面に多孔質結晶体からなる不溶解性のリン酸塩皮膜２２を形成している。
【００１６】
以上のように構成された圧縮機について、以下その動作を説明する。
【００１７】
商用電源（図示せず）から供給される電力は、電動要素５に供給され、電動要素５の回転子４を回転させる。
【００１８】
回転子４は、クランクシャフト７を回転させ、偏心軸９の偏心運動が連結手段であるコンロッド１７からピストンピン１６を介してピストン１５に伝達されて、ピストン１５は、ボアー１２内を往復運動する。これに伴い、サクションチューブ２０を通じて密閉容器１内に導かれた冷媒ガスは、サクションマフラー２１から吸入され、圧縮室１３内で圧縮され、吐出される。
【００１９】
潤滑油２は、クランクシャフト７の回転に伴い、給油ポンプ１０から各摺動部に給油され、摺動部を潤滑するとともに、ピストン１５とボアー１２の摺動部においては、多孔質結晶体であるリン酸塩皮膜２２により、潤滑油が保持され、シールの役割を果たす。
【００２０】
ここでピストン１５とボアー１２とは、漏れ損失を小さくするために非常に狭いクリアランスで遊嵌されている。その結果、ピストン１５とボアー１２の形状、精度のばらつきによっては、部分的に相互接触を起こす部位が生じることもある。
【００２１】
しかしながら、リン酸塩皮膜２２をピストン１５の摺動面に形成することで、ピストン１５が上死点ならびに下死点において速度が零となった場合においても、ピストン１５の表面に形成したリン酸塩皮膜２２により、ボアー１２との金属接触を防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２２】
【特許文献１】特開平７−２３８８８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
しかしながら、上記従来の摺動部材を潤滑油の粘度が高い環境下で使用する場合は、リン酸塩皮膜２２の多孔質結晶体の形状を生かして潤滑油の保持性を得ることができたが、近年の圧縮機の高効率化に伴う潤滑油の低粘度化により、リン酸塩皮膜２２の多孔質結晶体形状による潤滑油を保持する能力が低下し、その結果、潤滑油によるピストン１５とボアー１２間のシール性の低下や、リン酸塩皮膜に対する負荷が増大することによる耐摩耗性の低下が生じるという課題を有していた。
【００２４】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、素材とリン酸塩皮膜との密着性を高め、リン酸塩皮膜の形状を制御することにより、潤滑油の保持力を向上させる摺動部材を提供し、信頼性の高い高効率の圧縮機を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
上記従来の課題を解決するために、本発明の摺動部材は、リン酸塩皮膜を形成させるために使用する溶媒である水の成分を制限することで、リン酸塩皮膜と摺動部素材との密着性を良化させ、リン酸塩皮膜の膜厚および粒子径を制限することで、潤滑油の保持力を高
めることができるという作用を有する。
【００２６】
したがって、かかる摺動部材を用いて構成される圧縮機においては、信頼性を高めることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の摺動部材および圧縮機は、摺動部素材の表面のリン酸塩皮膜を形成するための表面調整剤および化成液の溶媒、水の成分を制御することにより、リン酸塩皮膜と摺動部材との密着性を高め、リン酸塩皮膜による潤滑油の保持力を高めた高性能でかつ高信頼性の摺動部材および、高信頼性かつ高効率の圧縮機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態１における摺動部材を具備した圧縮機の縦断面図
【図２】同圧縮機の図１におけるＡ部の拡大図
【図３】同圧縮機の図２におけるＢ部の表面拡大図
【図４】同実施の形態１における摺動部材のリン酸塩皮膜の形成工程図
【図５】同実施の形態１における摺動部材のリン酸塩皮膜の形成における表面調整材および化成液の溶媒の成分とリン酸塩皮膜の膜厚および粒形の関係図
【図６】同実施の形態１における摺動部材の膜厚および濃度と摩耗量の関係図
【図７】同実施の形態１における摺動部材を具備したレシプロ型圧縮機の特性図
【図８】従来例を示す圧縮機の縦断面図
【図９】従来例を示す摺動部材の要部断面図
【発明を実施するための形態】
【００２９】
請求項１に記載の発明は、部材の表面にリン酸塩皮膜を形成した構成において、表面調整剤および化成液の溶媒成分であるＣａ、Ｍｇ、Ｎａ、Ｋの総量を、１ｐｐｍ以上で４０ｐｐｍ以下としたものである。
【００３０】
かかることにより、溶媒の成分を制御して摺動部素材とリン酸塩皮膜との密着性を高めるため、信頼性の高い摺動部材を形成することができる。
【００３１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記リン酸塩皮膜の膜厚を０．５μｍ以上、粒径を５μｍ以下としたものである。
【００３２】
かかることにより、不溶解性皮膜で多孔質結晶体であるリン酸塩皮膜により金属接触を防ぎ、また、潤滑油の保持力を高め、摺動部の摩耗を防止するため、さらに信頼性の高い摺動部材を形成することができる。
【００３３】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記リン酸塩皮膜の濃度を、Ｆｅ；２０〜３０ｗｔ％、Ｐ；４０〜５０ｗｔ％、Ｍｎ；２０〜４０ｗｔ％としたものである。
【００３４】
かかることにより、前記不溶解性皮膜で多孔質結晶体であるリン酸塩皮膜により金属接触を防ぎ、また、潤滑油の保持力を高め、摺動部の摩耗を防止するため、さらに高い信頼性の摺動部材を形成することができる。
【００３５】
請求項４に記載の発明は、潤滑油を貯留した密閉容器内に圧縮要素を収容し、前記圧縮要素を、軸受部と、圧縮室を形成するシリンダーブロックと、主軸および偏心軸を備えたクランクシャフトと、一方が前記クランクシャフトと一体に形成され、他方が前記軸受部と一体に形成されたスラスト部と、前記圧縮室内を往復動するピストンと、前記偏心軸と
平行に配置され、かつ前記ピストンに固定されたピストンピンと、前記偏心軸と前記ピストンを連結するコンロッドを備えた構成とし、前記クランクシャフト、前記スラスト部、前記シリンダーブロック、前記ピストン、前記ピストンピン、前記コンロッドの少なくとも一つに、請求項１から３のいずれか１項に記載の摺動部材を用いた圧縮機とするものである。
【００３６】
かかる構成とすることにより、前記クランクシャフト、スラスト部、シリンダーブロック、ピストン、ピストンピン、コンロッドの摺動部素材とリン酸塩皮膜との密着性を高め、また、摺動部表面のリン酸塩皮膜の膜厚を厚くし、粒子を細かくすることにより、リン酸塩皮膜と潤滑油とのぬれ性を良化させ、潤滑油の保持性を高めることができるため、ピストンとボアー間等の摺動部におけるシール性や耐摩耗性に優れた信頼性の高い圧縮機を提供することができる。
【００３７】
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この発明が限定されるものではない。
【００３８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における摺動部材を具備した圧縮機の縦断面図、図２は、同圧縮機の図１におけるＡ部の拡大図、図３は、同圧縮機の図２におけるＢ部の表面拡大図、図４は、同実施の形態１における摺動部材のリン酸塩皮膜の形成工程図、図５は、同実施の形態１における摺動部材のリン酸塩皮膜の形成における表面調整材および化成液の溶媒の成分とリン酸塩皮膜の膜厚および粒形の関係図である。また、図６は、同実施の形態１における摺動部材の膜厚および濃度と摩耗量の関係図であり、リン酸塩皮膜の膜厚および濃度と摺動摩耗量の関係を示している。図７は、同実施の形態１におけるレシプロ型圧縮機の特性図である。
【００３９】
図１から図３において、密閉容器１０１内には、Ｒ１３４ａからなる冷媒ガス１０２を充填するとともに、底部には、粘度がＶＧ１０のエステル系からなる潤滑油１０３を貯留し、固定子１０４および回転子１０５からなる電動要素１０６と、これによって駆動される往復式の圧縮要素１０７を収容している。
【００４０】
次に、圧縮要素１０７の詳細を以下に説明する。
【００４１】
クランクシャフト１０８は、回転子１０５を圧入固定した主軸１０９、および主軸１０９に対し偏心して形成された偏心軸１１０からなり、下端には潤滑油１０３中に一部が浸漬した給油ポンプ１１１を設けている。
【００４２】
鋳鉄からなるシリンダーブロック１１２は、略円筒形のボアー１１３と主軸１０９を軸支する軸受部１１４とを形成している。
【００４３】
また、回転子１０５にはフランジ面１１５が形成され、軸受部１１４の上端面は、スラスト部１１６になっている。フランジ面１１５と軸受部１１４のスラスト部１１６の間には、スラストワッシャ１１７が挿入されている。
【００４４】
そして、フランジ面１１５、スラスト部１１６、およびスラストワッシャ１１７でスラスト軸受部１１８を構成している。
【００４５】
漏れ損失を小さくするために、ある一定量のクリアランスを保って、ボアー１１３に遊嵌されたピストン１１９は、鋳鉄または鉄系の材料からなり、ボアー１１３とともに圧縮室１２０を形成し、ピストンピン１２１を介して連結手段であるコンロッド１２２によっ
て偏心軸１１０と連結されている。
【００４６】
ピストン１１９とボアー１１３は、例えば直径の差で５μｍ〜１５μｍ程度のクリアランス寸法で嵌合されている。
【００４７】
ボアー１１３の端面は、バルブプレート１２３で封止されている。また、ヘッド１２４は、高圧室（図示せず）と低圧室（図示せず）を形成し、バルブプレート１２３の反ボアー１１３側に固定されている。
【００４８】
サクションチューブ１２５は、密閉容器１０１内に開口しているとともに、一端は、冷凍サイクルの低圧側（図示せず）に接続され、冷媒ガス１０２を密閉容器１０１内に導く。サクションマフラー１２６は、バルブプレート１２３とヘッド１２４に挟持固定されている。
【００４９】
ピストン１１９とボアー１１３、主軸１０９と軸受部１１４、スラスト部１１６とスラストワッシャ１１７、ピストンピン１２１とコンロッド１２２、偏心軸１１０とコンロッド１２２は、それぞれ相互に摺動部を形成するとともに、それぞれの摺動部材の少なくとも一方の表面に、リン酸塩皮膜１２７を形成している。
【００５０】
ここではピストン１１９を例にとって詳しく述べることにする。
【００５１】
図３に示すように、ピストン１１９とボアー１１３が相互に形成する摺動部のうち、ピストン１１９の摺動面に、不溶解性皮膜で多孔質結晶体であるリン酸塩皮膜１２７を形成している。
【００５２】
本実施の形態１において、リン酸塩皮膜１２７は、次の工程にて形成される。
【００５３】
図４において、まず、脱脂工程では、サンプル表面に固着している汚れや油分を取り除き、表面を清浄する。次の水洗工程では、付着した脱脂剤を除去する。
【００５４】
表面調整工程は、リン酸塩の結晶サイズや皮膜の重量を制御するための重要な工程で、リン酸塩処理工程の直前に行われる。リン酸塩処理工程では、サンプルに表面調整剤が付着した状態でリン酸塩処理液と接触し、サンプル上にリン酸塩皮膜を生成する。
【００５５】
そして、最後に、水洗工程でリン酸塩処理液が除去される。
【００５６】
ここで、リン酸塩皮膜を形成させるために使用する溶媒にて詳しく述べる。
【００５７】
図５において、表面調整剤および化成液に使用する溶媒である水の成分Ｃａ、Ｍｇ、Ｎａ、Ｋの総量を１ｐｐｍ以上とすることにより、リン酸塩皮膜の膜厚を０．５μｍ以上確保できることがわかる。また、４０ｐｐｍ以下に抑えることにより、硬いリン酸塩皮膜１２７を形成することができる。さらに、リン酸塩皮膜１２７は、膜厚を０．５μｍ以上とし、粒子径を５μｍ以下としている。
【００５８】
また、図６より、リン酸塩皮膜１２７の耐摩耗性のよいことがわかる。さらに、化成反応時に使用する建浴剤として、日本パーカーライジング株式会社製のＰＬシリーズにおいては、全酸度を２８〜３３ｐｔに、遊離酸度を１５〜１７ｐｔに設定し、Ｃｈｅｍｅｔａｌｌ社製のＧＡＲＢＯＢＯＮＤシリーズでは、全酸度を３３〜３７ｐｔ、遊離酸度を１６〜１７ｐｔに設定することにより、リン酸塩皮膜１２７の膜厚が０．５ｐｐｍ以上で粒形が５μｍ以下、リン酸塩皮膜１２７の濃度がＦｅにおいて２０〜３０ｗｔ％、Ｐにおいて
４０〜５０ｗｔ％、Ｍｎにおいて２０〜４０ｗｔ％とするリン酸塩皮膜１２７を形成したものである。
【００５９】
次に、上述のリン酸塩皮膜１２７を表面に施したピストン１１９を組み込んだレシプロ型の圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。
【００６０】
商用電源（図示せず）から供給される電力は、電動要素１０６に供給され、電動要素１０６の回転子１０５を回転させる。回転子１０５は、クランクシャフト１０８を回転させ、偏心軸１１０の偏心運動が連結手段であるコンロッド１２２によって往復運動に変換され、ピストンピン１２１を介してピストン１１９を駆動することで、ピストン１１９はボアー１１３内を往復運動する。この動作に伴い、サクションチューブ１２５を通じて密閉容器１０１内に導かれた冷媒ガス１０２は、サクションマフラー１２６から吸入され、圧縮室１２０内で圧縮される。
【００６１】
潤滑油１０３は、クランクシャフト１０８の回転に伴い、給油ポンプ１１１から各摺動部に給油され、摺動部を潤滑するとともに、ピストン１１９とボアー１１３の間においてはシールの役割を果たす。
【００６２】
圧縮室１２０内で圧縮された冷媒ガス１０２は、ディスチャージチューブ（図示せず）を通って冷凍サイクル内（図示せず）に排出され、冷凍サイクル（図示せず）内を循環して、再びサクションチューブ１２５より密閉容器１０１内に導かれる。
【００６３】
ピストン１１９がボアー１１３内で往復圧縮運動をする際、ピストン１１９とボアー１１３のクリアランスが非常に狭いため、ピストン１１９とボアー１１３の形状、精度のばらつきによっては、部分的に相互接触を起こす部位が生じることもある。
【００６４】
こういった場合においても、リン酸鉄塩によりピストン素材との密着性を高めた不溶解性皮膜であるリン酸塩皮膜１２７によって金属接触を防ぎ、また、多孔質結晶体であるリン酸塩皮膜１２７の粒子形状によって潤滑油１０３の保油力を高めることができる。そのため、ピストン１１９とボアー１１３の摺動部は、常に流体潤滑状態となり摩耗しにくく、圧縮した冷媒ガス１０２がピストン１１９とボアー１１３のクリアランスから漏れることを低減する。したがって、高効率で高信頼性の圧縮機を提供することができる。
【００６５】
以上の圧縮機としての効率についての詳細は、後述する。
【００６６】
次に、リン酸塩皮膜による摺動特性について、Ｒ１３４ａからなる冷媒とＶＧ１０のエステル系からなる潤滑油の共存下で、リン酸塩皮膜処理が施された鉄系試験片を１．０ｍ／ｓの速度で回転させ、鋳鉄のリングを１００Ｎで押付けることによる環境摩耗試験にて評価を行った。
【００６７】
リン酸塩皮膜形状と摺動摩耗量の関係を、図３および図６を参照し、リン酸塩鉄深さと摺動摩耗量の関係を、図５を参照しながら説明する。
【００６８】
図６において、横軸にリン酸塩皮膜の膜厚を示し、縦軸に摺動摩耗量を示している。この試験におけるリン酸塩皮膜の粒子径を３．０μｍとし、摺動部素材の表面から０．５μｍの深さにおいて、リンの重量構成比が７％、マンガンの重量構成比が８％、鉄の重量構成比が８５％であるリン酸塩で構成した。
【００６９】
図６より、膜厚が０．５μｍ以上になることによって、摺動時の摩耗量が減少し、２．０μｍ程度までが好ましいことがわかる。
【００７０】
図６において、横軸にリン酸塩皮膜の粒径を示し、縦軸に摺動摩耗量を示している。この試験におけるリン酸塩皮膜の膜厚を１．０μｍとし、摺動部素材の表面から０．５μｍの深さにおいて、リン酸塩皮膜重量構成比が７％、マンガンの重量構成比が８％、鉄の重量構成比が８５％であるリン酸塩で構成した。
【００７１】
図６より、粒径が５μｍ以下で約３μｍまでの範囲とすることによって、摺動時の摩耗量が減少することがわかる。
【００７２】
これらのことから、リン酸塩皮膜の膜厚を厚くし、粒子を細かくすることにより、リン酸塩皮膜表面の表面積が大きくなり、その結果、リン酸塩皮膜と潤滑油とのぬれ性を良化させ、潤滑油の保持性を高めたものと推察する。
【００７３】
図６において、横軸にリン酸塩皮膜の厚さを示し、縦軸に摺動摩耗量を示している。この試験におけるリン酸塩皮膜の膜厚を１．０μｍ、粒子径を３．０μｍとした。
【００７４】
図６より、摺動部素材表面から０．５μｍ以上のリン酸塩皮膜が構成されることにより、摺動時の摩耗量が少ないことがわかる。これは、摺動素材とリン酸塩皮膜との密着性を高めた結果であると推察する。また、リン酸鉄塩のリンの重量構成が５〜１５％の範囲で、マンガンの重量構成比が５〜２０％の範囲内で、鉄の重量構成比が７０〜８５％の範囲内で、同様な結果が得られることがわかった。
【００７５】
次に、本実施の形態１におけるリン酸塩皮膜１２７を形成した摺動部材を組み込んだ圧縮機の特性について説明する。
【００７６】
本実施の形態１における摺動部材を用いた圧縮機と従来の圧縮機の特性比較を図７に示す。
【００７７】
本実施の形態１におけるピストン１１９は、その表面にリン酸塩皮膜１２７を施しており、ピストン１１９とボアー１１３のクリアランスを、従来の圧縮機と同一にしている。
【００７８】
図７より、本実施の形態１における摺動材（ピストン１１９）を用いた圧縮機の方が、従来例の圧縮機に比べて効率（Ｃ．Ｏ．Ｐ）のばらつきが小さく、平均値で効率が高いことが判る。
【００７９】
レシプロ型の圧縮機は、ピストン１１９が上死点ならびに下死点に位置した時はその速度が零となり、論理的に油圧が発生せず、油膜が形成され難くなる。そのため、この上死点ならびに下死点において金属接触が生じることが多い。
【００８０】
また、ピストン１１９が上死点付近にあるときは、ピストン１１９が圧縮された高圧冷媒により、大きな圧縮荷重を受ける。この圧縮荷重は、ピストンピン１２１、コンロッド１２２を介してクランクシャフト１０８に伝わり、クランクシャフト１０８がピストン１１９の反対側方向へ傾斜する。
【００８１】
クランクシャフト１０８が傾斜すると、ボアー１１３の中でピストン１１９が傾斜し、その結果、ピストン１１９がボアー１１３と接触し摩耗が生じる。
【００８２】
しかしながら、本実施の形態１においては、リン酸塩皮膜１２７の膜厚や粒子径、および摺動部素材の表面から０．５μｍまでの深さにおけるリン酸塩の構成を制御することにより、リン酸塩皮膜１２７の密着性や潤滑油の保持力を高めることができ、潤滑油１０３
によるピストン１１９がボアー１１３との接触や摩耗が低減されるため、高信頼性の圧縮機を提供することができる。
【００８３】
なお、本実施の形態１においては、一定速度のレシプロ型の圧縮機について述べたが、インバーター化に伴って圧縮機の低速化が進む中、特に２０Ｈｚ以下の超低速運動においても、流体潤滑を成立することができ、低摩耗性の効果を得ることができる。
【００８４】
また本実施の形態１においては、ピストン１１９の摺動部表面にリン酸塩皮膜１２７を形成されたものを例にとって詳しく述べたが、クランクシャフト１０８の主軸１０９と軸受部１１４、回転子１０５のフランジ面１１５とスラストワッシャ１１７、軸受部１１４の上端面のスラスト部１１６とスラストワッシャ１１７、ピストンピン１２１とコンロッド１２２、偏心軸１１０とコンロッド１２２の摺動部のように、相互に摺動部を形成している部位に形成することも可能であり、同様の作用効果が得られるものである。
【００８５】
さらに、本実施の形態１においては、スラスト軸受部１１８を、フランジ面１１５とスラスト部１１６およびスラストワッシャ１１７にて構成したものを例にとって説明したが、電動要素１０６を下方に、圧縮要素１０７を上方に配置した構成の圧縮機においても、同様にクランクシャフト１０８の主軸１０９と偏心軸１１０との間のフランジ部１３１のスラスト面１３２と軸受部１１４でスラスト軸受を構成した場合においても、同様の作用効果が得られる。
【００８６】
また、粘度グレードＶＧ１０以下の潤滑油１０３を用いたことにより、低粘度潤滑油においても摺動部表面のリン酸塩皮膜１２７による潤滑油１０３の保持力を高めることができ、摺動部間のリーク量を少なくできる。
【００８７】
さらに、摺動部表面のリン酸塩皮膜１２７による潤滑油１０３の保持力が高いことにより、駆動スピードが遅い場合においても流体潤滑状態を保つことができるため、耐摩耗性に優れるとともに、冷凍能力の高い圧縮機を提供することができる。
【００８８】
なお、冷媒ガス１０２は、Ｒ６００ａ、Ｒ２９０、およびこれらを含んだ混合冷媒、Ｒ１３４ａ、Ｒ１５２、Ｒ４０７Ｃ、Ｒ４０４Ａ、Ｒ４１０であれば同等の効果が得られる。
【００８９】
以上のように、高い信頼性を持った摺動部材とすることが可能であり、その摺動部材を組み込んだ高信頼性かつ高効率の圧縮機を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
以上のように、本発明にかかる圧縮機は、摺動部品の摺動部素材とリン酸塩皮膜との密着性を高め、摺動面に粒子形状を制御させたりん酸塩皮膜を形成することにより、潤滑油の保油性を高めることができ、摺動時の摩擦係数の低減が図れ、高信頼性かつ高効率の圧縮機を提供することが可能となる。したがって、冷蔵庫あるいは自動販売機等のように冷凍サイクルを用いた機器に幅広く適用できる。
【符号の説明】
【００９１】
１０１ 密閉容器
１０３ 潤滑油
１０７ 圧縮要素
１０８ クランクシャフト
１０９ 主軸
１１０ 偏心軸
１１２ シリンダーブロック
１１４ 軸受部
１１６ スラスト部
１１９ ピストン
１２１ ピストンピン
１２２ コンロッド
１２７ リン酸塩皮膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄鋼製品、例えばピストンやクランクシャフト等の摺動面に、耐摩耗性、初期なじみ性の優れたりん酸塩皮膜を形成した摺動部材と、このような摺動部材を採用した圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境保護の観点から化石燃料の使用を減らすために高効率の圧縮機の開発が進められている。
【０００３】
従来、圧縮機のピストンやクランクシャフト等の摺動面に、リン酸塩皮膜を形成することで機械加工仕上げの加工面の凹凸を無くし、摺動部における部材同士の初期なじみを良好にした摺動部材、およびこのような部材を摺動部に採用した圧縮機についての記載がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
以下、図面を参照しながら上記従来の摺動部材および圧縮機を説明する。
【０００５】
図８は、特許文献１に記載された従来の圧縮機の縦断面図、図９は特許文献１に記載された従来の摺動部材の要部断面図である。
【０００６】
図８に示すように、密閉容器１は、底部に潤滑油２を貯留するとともに、固定子３および回転子４からなる電動要素５と、電動要素５によって駆動される往復式の圧縮要素６を収容している。
【０００７】
次に、圧縮要素６の詳細を以下に説明する。
【０００８】
クランクシャフト７は、回転子４を圧入固定した主軸部８および、主軸部８に対して偏心して形成された偏心軸９を備え、さらに給油ポンプ１０を設けている。
【０００９】
また、シリンダーブロック１１は、略円筒形のボアー１２からなる圧縮室１３を形成するとともに、主軸部８を軸支する軸受部１４を設けている。
【００１０】
ボアー１２に遊嵌されたピストン１５は、ピストンピン１６を介して、偏心軸９との間を連結手段であるコンロッド１７によって連結されている。
【００１１】
ボアー１２の端面は、バルブプレート１８で封止されている。
【００１２】
また、ヘッド１９は、高圧室（図示せず）と低圧室（図示せず）を形成し、バルブプレート１８の反ボアー１２側に固定されている。
【００１３】
サクションチューブ２０は、密閉容器１に固定されるとともに、冷凍サイクルの低圧側（図示せず）に接続され、冷媒ガスを密閉容器１内に導く。サクションマフラー２１は、バルブプレート１８とヘッド１９に挟持されている。
【００１４】
クランクシャフト７の主軸部８と軸受部１４、ピストン１５とボアー１２、ピストンピン１６とコンロッド１７、クランクシャフト７の偏心軸９とコンロッド１７は、それぞれ相互に摺動部を形成し、摺動部を構成する摺動部材は、図９に示すように、どちらか一方の摺動部表面に、多孔質結晶体からなる不溶解性のリン酸塩皮膜２２を形成している。
【００１５】
図９では、摺動部の一例として、ピストン１５とボアー１２で形成される摺動部を示しており、ピストンの摺動部表面に多孔質結晶体からなる不溶解性のリン酸塩皮膜２２を形成している。
【００１６】
以上のように構成された圧縮機について、以下その動作を説明する。
【００１７】
商用電源（図示せず）から供給される電力は、電動要素５に供給され、電動要素５の回転子４を回転させる。
【００１８】
回転子４は、クランクシャフト７を回転させ、偏心軸９の偏心運動が連結手段であるコンロッド１７からピストンピン１６を介してピストン１５に伝達されて、ピストン１５は、ボアー１２内を往復運動する。これに伴い、サクションチューブ２０を通じて密閉容器１内に導かれた冷媒ガスは、サクションマフラー２１から吸入され、圧縮室１３内で圧縮され、吐出される。
【００１９】
潤滑油２は、クランクシャフト７の回転に伴い、給油ポンプ１０から各摺動部に給油され、摺動部を潤滑するとともに、ピストン１５とボアー１２の摺動部においては、多孔質結晶体であるリン酸塩皮膜２２により、潤滑油が保持され、シールの役割を果たす。
【００２０】
ここでピストン１５とボアー１２とは、漏れ損失を小さくするために非常に狭いクリアランスで遊嵌されている。その結果、ピストン１５とボアー１２の形状、精度のばらつきによっては、部分的に相互接触を起こす部位が生じることもある。
【００２１】
しかしながら、リン酸塩皮膜２２をピストン１５の摺動面に形成することで、ピストン１５が上死点ならびに下死点において速度が零となった場合においても、ピストン１５の表面に形成したリン酸塩皮膜２２により、ボアー１２との金属接触を防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２２】
【特許文献１】特開平７−２３８８８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
しかしながら、上記従来の摺動部材を潤滑油の粘度が高い環境下で使用する場合は、リン酸塩皮膜２２の多孔質結晶体の形状を生かして潤滑油の保持性を得ることができたが、近年の圧縮機の高効率化に伴う潤滑油の低粘度化により、リン酸塩皮膜２２の多孔質結晶体形状による潤滑油を保持する能力が低下し、その結果、潤滑油によるピストン１５とボアー１２間のシール性の低下や、リン酸塩皮膜に対する負荷が増大することによる耐摩耗性の低下が生じるという課題を有していた。
【００２４】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、素材とリン酸塩皮膜との密着性を高め、リン酸塩皮膜の形状を制御することにより、潤滑油の保持力を向上させる摺動部材を提供し、信頼性の高い高効率の圧縮機を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
上記従来の課題を解決するために、本発明の摺動部材は、リン酸塩皮膜を形成させるために使用する溶媒である水の成分を制限することで、リン酸塩皮膜と摺動部素材との密着性を良化させ、リン酸塩皮膜の膜厚および粒子径を制限することで、潤滑油の保持力を高
めることができるという作用を有する。
【００２６】
したがって、かかる摺動部材を用いて構成される圧縮機においては、信頼性を高めることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の摺動部材および圧縮機は、摺動部素材の表面のリン酸塩皮膜を形成するための表面調整剤および化成液の溶媒、水の成分を制御することにより、リン酸塩皮膜と摺動部材との密着性を高め、リン酸塩皮膜による潤滑油の保持力を高めた高性能でかつ高信頼性の摺動部材および、高信頼性かつ高効率の圧縮機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態１における摺動部材を具備した圧縮機の縦断面図
【図２】同圧縮機の図１におけるＡ部の拡大図
【図３】同圧縮機の図２におけるＢ部の表面拡大図
【図４】同実施の形態１における摺動部材のリン酸塩皮膜の形成工程図
【図５】同実施の形態１における摺動部材のリン酸塩皮膜の形成における表面調整材および化成液の溶媒の成分とリン酸塩皮膜の膜厚および粒形の関係図
【図６】同実施の形態１における摺動部材の膜厚および濃度と摩耗量の関係図
【図７】同実施の形態１における摺動部材を具備したレシプロ型圧縮機の特性図
【図８】従来例を示す圧縮機の縦断面図
【図９】従来例を示す摺動部材の要部断面図
【発明を実施するための形態】
【００２９】
請求項１に記載の発明は、部材の表面にリン酸塩皮膜を形成した構成において、表面調整剤および化成液の溶媒成分であるＣａ、Ｍｇ、Ｎａ、Ｋの総量を、１ｐｐｍ以上で４０ｐｐｍ以下としたものである。
【００３０】
かかることにより、溶媒の成分を制御して摺動部素材とリン酸塩皮膜との密着性を高めるため、信頼性の高い摺動部材を形成することができる。
【００３１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記リン酸塩皮膜の膜厚を０．５μｍ以上、粒径を５μｍ以下としたものである。
【００３２】
かかることにより、不溶解性皮膜で多孔質結晶体であるリン酸塩皮膜により金属接触を防ぎ、また、潤滑油の保持力を高め、摺動部の摩耗を防止するため、さらに信頼性の高い摺動部材を形成することができる。
【００３３】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記リン酸塩皮膜の濃度を、Ｆｅ；２０〜３０ｗｔ％、Ｐ；４０〜５０ｗｔ％、Ｍｎ；２０〜４０ｗｔ％としたものである。
【００３４】
かかることにより、前記不溶解性皮膜で多孔質結晶体であるリン酸塩皮膜により金属接触を防ぎ、また、潤滑油の保持力を高め、摺動部の摩耗を防止するため、さらに高い信頼性の摺動部材を形成することができる。
【００３５】
請求項４に記載の発明は、潤滑油を貯留した密閉容器内に圧縮要素を収容し、前記圧縮要素を、軸受部と、圧縮室を形成するシリンダーブロックと、主軸および偏心軸を備えたクランクシャフトと、一方が前記クランクシャフトと一体に形成され、他方が前記軸受部と一体に形成されたスラスト部と、前記圧縮室内を往復動するピストンと、前記偏心軸と
平行に配置され、かつ前記ピストンに固定されたピストンピンと、前記偏心軸と前記ピストンを連結するコンロッドを備えた構成とし、前記クランクシャフト、前記スラスト部、前記シリンダーブロック、前記ピストン、前記ピストンピン、前記コンロッドの少なくとも一つに、請求項１から３のいずれか１項に記載の摺動部材を用いた圧縮機とするものである。
【００３６】
かかる構成とすることにより、前記クランクシャフト、スラスト部、シリンダーブロック、ピストン、ピストンピン、コンロッドの摺動部素材とリン酸塩皮膜との密着性を高め、また、摺動部表面のリン酸塩皮膜の膜厚を厚くし、粒子を細かくすることにより、リン酸塩皮膜と潤滑油とのぬれ性を良化させ、潤滑油の保持性を高めることができるため、ピストンとボアー間等の摺動部におけるシール性や耐摩耗性に優れた信頼性の高い圧縮機を提供することができる。
【００３７】
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この発明が限定されるものではない。
【００３８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における摺動部材を具備した圧縮機の縦断面図、図２は、同圧縮機の図１におけるＡ部の拡大図、図３は、同圧縮機の図２におけるＢ部の表面拡大図、図４は、同実施の形態１における摺動部材のリン酸塩皮膜の形成工程図、図５は、同実施の形態１における摺動部材のリン酸塩皮膜の形成における表面調整材および化成液の溶媒の成分とリン酸塩皮膜の膜厚および粒形の関係図である。また、図６は、同実施の形態１における摺動部材の膜厚および濃度と摩耗量の関係図であり、リン酸塩皮膜の膜厚および濃度と摺動摩耗量の関係を示している。図７は、同実施の形態１におけるレシプロ型圧縮機の特性図である。
【００３９】
図１から図３において、密閉容器１０１内には、Ｒ１３４ａからなる冷媒ガス１０２を充填するとともに、底部には、粘度がＶＧ１０のエステル系からなる潤滑油１０３を貯留し、固定子１０４および回転子１０５からなる電動要素１０６と、これによって駆動される往復式の圧縮要素１０７を収容している。
【００４０】
次に、圧縮要素１０７の詳細を以下に説明する。
【００４１】
クランクシャフト１０８は、回転子１０５を圧入固定した主軸１０９、および主軸１０９に対し偏心して形成された偏心軸１１０からなり、下端には潤滑油１０３中に一部が浸漬した給油ポンプ１１１を設けている。
【００４２】
鋳鉄からなるシリンダーブロック１１２は、略円筒形のボアー１１３と主軸１０９を軸支する軸受部１１４とを形成している。
【００４３】
また、回転子１０５にはフランジ面１１５が形成され、軸受部１１４の上端面は、スラスト部１１６になっている。フランジ面１１５と軸受部１１４のスラスト部１１６の間には、スラストワッシャ１１７が挿入されている。
【００４４】
そして、フランジ面１１５、スラスト部１１６、およびスラストワッシャ１１７でスラスト軸受部１１８を構成している。
【００４５】
漏れ損失を小さくするために、ある一定量のクリアランスを保って、ボアー１１３に遊嵌されたピストン１１９は、鋳鉄または鉄系の材料からなり、ボアー１１３とともに圧縮室１２０を形成し、ピストンピン１２１を介して連結手段であるコンロッド１２２によっ
て偏心軸１１０と連結されている。
【００４６】
ピストン１１９とボアー１１３は、例えば直径の差で５μｍ〜１５μｍ程度のクリアランス寸法で嵌合されている。
【００４７】
ボアー１１３の端面は、バルブプレート１２３で封止されている。また、ヘッド１２４は、高圧室（図示せず）と低圧室（図示せず）を形成し、バルブプレート１２３の反ボアー１１３側に固定されている。
【００４８】
サクションチューブ１２５は、密閉容器１０１内に開口しているとともに、一端は、冷凍サイクルの低圧側（図示せず）に接続され、冷媒ガス１０２を密閉容器１０１内に導く。サクションマフラー１２６は、バルブプレート１２３とヘッド１２４に挟持固定されている。
【００４９】
ピストン１１９とボアー１１３、主軸１０９と軸受部１１４、スラスト部１１６とスラストワッシャ１１７、ピストンピン１２１とコンロッド１２２、偏心軸１１０とコンロッド１２２は、それぞれ相互に摺動部を形成するとともに、それぞれの摺動部材の少なくとも一方の表面に、リン酸塩皮膜１２７を形成している。
【００５０】
ここではピストン１１９を例にとって詳しく述べることにする。
【００５１】
図３に示すように、ピストン１１９とボアー１１３が相互に形成する摺動部のうち、ピストン１１９の摺動面に、不溶解性皮膜で多孔質結晶体であるリン酸塩皮膜１２７を形成している。
【００５２】
本実施の形態１において、リン酸塩皮膜１２７は、次の工程にて形成される。
【００５３】
図４において、まず、脱脂工程では、サンプル表面に固着している汚れや油分を取り除き、表面を清浄する。次の水洗工程では、付着した脱脂剤を除去する。
【００５４】
表面調整工程は、リン酸塩の結晶サイズや皮膜の重量を制御するための重要な工程で、リン酸塩処理工程の直前に行われる。リン酸塩処理工程では、サンプルに表面調整剤が付着した状態でリン酸塩処理液と接触し、サンプル上にリン酸塩皮膜を生成する。
【００５５】
そして、最後に、水洗工程でリン酸塩処理液が除去される。
【００５６】
ここで、リン酸塩皮膜を形成させるために使用する溶媒にて詳しく述べる。
【００５７】
図５において、表面調整剤および化成液に使用する溶媒である水の成分Ｃａ、Ｍｇ、Ｎａ、Ｋの総量を１ｐｐｍ以上とすることにより、リン酸塩皮膜の膜厚を０．５μｍ以上確保できることがわかる。また、４０ｐｐｍ以下に抑えることにより、硬いリン酸塩皮膜１２７を形成することができる。さらに、リン酸塩皮膜１２７は、膜厚を０．５μｍ以上とし、粒子径を５μｍ以下としている。
【００５８】
また、図６より、リン酸塩皮膜１２７の耐摩耗性のよいことがわかる。さらに、化成反応時に使用する建浴剤として、日本パーカーライジング株式会社製のＰＬシリーズにおいては、全酸度を２８〜３３ｐｔに、遊離酸度を１５〜１７ｐｔに設定し、Ｃｈｅｍｅｔａｌｌ社製のＧＡＲＢＯＢＯＮＤシリーズでは、全酸度を３３〜３７ｐｔ、遊離酸度を１６〜１７ｐｔに設定することにより、リン酸塩皮膜１２７の膜厚が０．５ｐｐｍ以上で粒形が５μｍ以下、リン酸塩皮膜１２７の濃度がＦｅにおいて２０〜３０ｗｔ％、Ｐにおいて
４０〜５０ｗｔ％、Ｍｎにおいて２０〜４０ｗｔ％とするリン酸塩皮膜１２７を形成したものである。
【００５９】
次に、上述のリン酸塩皮膜１２７を表面に施したピストン１１９を組み込んだレシプロ型の圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。
【００６０】
商用電源（図示せず）から供給される電力は、電動要素１０６に供給され、電動要素１０６の回転子１０５を回転させる。回転子１０５は、クランクシャフト１０８を回転させ、偏心軸１１０の偏心運動が連結手段であるコンロッド１２２によって往復運動に変換され、ピストンピン１２１を介してピストン１１９を駆動することで、ピストン１１９はボアー１１３内を往復運動する。この動作に伴い、サクションチューブ１２５を通じて密閉容器１０１内に導かれた冷媒ガス１０２は、サクションマフラー１２６から吸入され、圧縮室１２０内で圧縮される。
【００６１】
潤滑油１０３は、クランクシャフト１０８の回転に伴い、給油ポンプ１１１から各摺動部に給油され、摺動部を潤滑するとともに、ピストン１１９とボアー１１３の間においてはシールの役割を果たす。
【００６２】
圧縮室１２０内で圧縮された冷媒ガス１０２は、ディスチャージチューブ（図示せず）を通って冷凍サイクル内（図示せず）に排出され、冷凍サイクル（図示せず）内を循環して、再びサクションチューブ１２５より密閉容器１０１内に導かれる。
【００６３】
ピストン１１９がボアー１１３内で往復圧縮運動をする際、ピストン１１９とボアー１１３のクリアランスが非常に狭いため、ピストン１１９とボアー１１３の形状、精度のばらつきによっては、部分的に相互接触を起こす部位が生じることもある。
【００６４】
こういった場合においても、リン酸鉄塩によりピストン素材との密着性を高めた不溶解性皮膜であるリン酸塩皮膜１２７によって金属接触を防ぎ、また、多孔質結晶体であるリン酸塩皮膜１２７の粒子形状によって潤滑油１０３の保油力を高めることができる。そのため、ピストン１１９とボアー１１３の摺動部は、常に流体潤滑状態となり摩耗しにくく、圧縮した冷媒ガス１０２がピストン１１９とボアー１１３のクリアランスから漏れることを低減する。したがって、高効率で高信頼性の圧縮機を提供することができる。
【００６５】
以上の圧縮機としての効率についての詳細は、後述する。
【００６６】
次に、リン酸塩皮膜による摺動特性について、Ｒ１３４ａからなる冷媒とＶＧ１０のエステル系からなる潤滑油の共存下で、リン酸塩皮膜処理が施された鉄系試験片を１．０ｍ／ｓの速度で回転させ、鋳鉄のリングを１００Ｎで押付けることによる環境摩耗試験にて評価を行った。
【００６７】
リン酸塩皮膜形状と摺動摩耗量の関係を、図３および図６を参照し、リン酸塩鉄深さと摺動摩耗量の関係を、図５を参照しながら説明する。
【００６８】
図６において、横軸にリン酸塩皮膜の膜厚を示し、縦軸に摺動摩耗量を示している。この試験におけるリン酸塩皮膜の粒子径を３．０μｍとし、摺動部素材の表面から０．５μｍの深さにおいて、リンの重量構成比が７％、マンガンの重量構成比が８％、鉄の重量構成比が８５％であるリン酸塩で構成した。
【００６９】
図６より、膜厚が０．５μｍ以上になることによって、摺動時の摩耗量が減少し、２．０μｍ程度までが好ましいことがわかる。
【００７０】
図６において、横軸にリン酸塩皮膜の粒径を示し、縦軸に摺動摩耗量を示している。この試験におけるリン酸塩皮膜の膜厚を１．０μｍとし、摺動部素材の表面から０．５μｍの深さにおいて、リン酸塩皮膜重量構成比が７％、マンガンの重量構成比が８％、鉄の重量構成比が８５％であるリン酸塩で構成した。
【００７１】
図６より、粒径が５μｍ以下で約３μｍまでの範囲とすることによって、摺動時の摩耗量が減少することがわかる。
【００７２】
これらのことから、リン酸塩皮膜の膜厚を厚くし、粒子を細かくすることにより、リン酸塩皮膜表面の表面積が大きくなり、その結果、リン酸塩皮膜と潤滑油とのぬれ性を良化させ、潤滑油の保持性を高めたものと推察する。
【００７３】
図６において、横軸にリン酸塩皮膜の厚さを示し、縦軸に摺動摩耗量を示している。この試験におけるリン酸塩皮膜の膜厚を１．０μｍ、粒子径を３．０μｍとした。
【００７４】
図６より、摺動部素材表面から０．５μｍ以上のリン酸塩皮膜が構成されることにより、摺動時の摩耗量が少ないことがわかる。これは、摺動素材とリン酸塩皮膜との密着性を高めた結果であると推察する。また、リン酸鉄塩のリンの重量構成が５〜１５％の範囲で、マンガンの重量構成比が５〜２０％の範囲内で、鉄の重量構成比が７０〜８５％の範囲内で、同様な結果が得られることがわかった。
【００７５】
次に、本実施の形態１におけるリン酸塩皮膜１２７を形成した摺動部材を組み込んだ圧縮機の特性について説明する。
【００７６】
本実施の形態１における摺動部材を用いた圧縮機と従来の圧縮機の特性比較を図７に示す。
【００７７】
本実施の形態１におけるピストン１１９は、その表面にリン酸塩皮膜１２７を施しており、ピストン１１９とボアー１１３のクリアランスを、従来の圧縮機と同一にしている。
【００７８】
図７より、本実施の形態１における摺動材（ピストン１１９）を用いた圧縮機の方が、従来例の圧縮機に比べて効率（Ｃ．Ｏ．Ｐ）のばらつきが小さく、平均値で効率が高いことが判る。
【００７９】
レシプロ型の圧縮機は、ピストン１１９が上死点ならびに下死点に位置した時はその速度が零となり、論理的に油圧が発生せず、油膜が形成され難くなる。そのため、この上死点ならびに下死点において金属接触が生じることが多い。
【００８０】
また、ピストン１１９が上死点付近にあるときは、ピストン１１９が圧縮された高圧冷媒により、大きな圧縮荷重を受ける。この圧縮荷重は、ピストンピン１２１、コンロッド１２２を介してクランクシャフト１０８に伝わり、クランクシャフト１０８がピストン１１９の反対側方向へ傾斜する。
【００８１】
クランクシャフト１０８が傾斜すると、ボアー１１３の中でピストン１１９が傾斜し、その結果、ピストン１１９がボアー１１３と接触し摩耗が生じる。
【００８２】
しかしながら、本実施の形態１においては、リン酸塩皮膜１２７の膜厚や粒子径、および摺動部素材の表面から０．５μｍまでの深さにおけるリン酸塩の構成を制御することにより、リン酸塩皮膜１２７の密着性や潤滑油の保持力を高めることができ、潤滑油１０３
によるピストン１１９がボアー１１３との接触や摩耗が低減されるため、高信頼性の圧縮機を提供することができる。
【００８３】
なお、本実施の形態１においては、一定速度のレシプロ型の圧縮機について述べたが、インバーター化に伴って圧縮機の低速化が進む中、特に２０Ｈｚ以下の超低速運動においても、流体潤滑を成立することができ、低摩耗性の効果を得ることができる。
【００８４】
また本実施の形態１においては、ピストン１１９の摺動部表面にリン酸塩皮膜１２７を形成されたものを例にとって詳しく述べたが、クランクシャフト１０８の主軸１０９と軸受部１１４、回転子１０５のフランジ面１１５とスラストワッシャ１１７、軸受部１１４の上端面のスラスト部１１６とスラストワッシャ１１７、ピストンピン１２１とコンロッド１２２、偏心軸１１０とコンロッド１２２の摺動部のように、相互に摺動部を形成している部位に形成することも可能であり、同様の作用効果が得られるものである。
【００８５】
さらに、本実施の形態１においては、スラスト軸受部１１８を、フランジ面１１５とスラスト部１１６およびスラストワッシャ１１７にて構成したものを例にとって説明したが、電動要素１０６を下方に、圧縮要素１０７を上方に配置した構成の圧縮機においても、同様にクランクシャフト１０８の主軸１０９と偏心軸１１０との間のフランジ部１３１のスラスト面１３２と軸受部１１４でスラスト軸受を構成した場合においても、同様の作用効果が得られる。
【００８６】
また、粘度グレードＶＧ１０以下の潤滑油１０３を用いたことにより、低粘度潤滑油においても摺動部表面のリン酸塩皮膜１２７による潤滑油１０３の保持力を高めることができ、摺動部間のリーク量を少なくできる。
【００８７】
さらに、摺動部表面のリン酸塩皮膜１２７による潤滑油１０３の保持力が高いことにより、駆動スピードが遅い場合においても流体潤滑状態を保つことができるため、耐摩耗性に優れるとともに、冷凍能力の高い圧縮機を提供することができる。
【００８８】
なお、冷媒ガス１０２は、Ｒ６００ａ、Ｒ２９０、およびこれらを含んだ混合冷媒、Ｒ１３４ａ、Ｒ１５２、Ｒ４０７Ｃ、Ｒ４０４Ａ、Ｒ４１０であれば同等の効果が得られる。
【００８９】
以上のように、高い信頼性を持った摺動部材とすることが可能であり、その摺動部材を組み込んだ高信頼性かつ高効率の圧縮機を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
以上のように、本発明にかかる圧縮機は、摺動部品の摺動部素材とリン酸塩皮膜との密着性を高め、摺動面に粒子形状を制御させたりん酸塩皮膜を形成することにより、潤滑油の保油性を高めることができ、摺動時の摩擦係数の低減が図れ、高信頼性かつ高効率の圧縮機を提供することが可能となる。したがって、冷蔵庫あるいは自動販売機等のように冷凍サイクルを用いた機器に幅広く適用できる。
【符号の説明】
【００９１】
１０１ 密閉容器
１０３ 潤滑油
１０７ 圧縮要素
１０８ クランクシャフト
１０９ 主軸
１１０ 偏心軸
１１２ シリンダーブロック
１１４ 軸受部
１１６ スラスト部
１１９ ピストン
１２１ ピストンピン
１２２ コンロッド
１２７ リン酸塩皮膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
部材の表面にリン酸塩皮膜を形成した構成において、表面調整剤および化成液の溶媒成分であるＣａ、Ｍｇ、Ｎａ、Ｋの総量を、１ｐｐｍ以上で４０ｐｐｍ以下とした摺動部材。
【請求項２】
前記リン酸塩皮膜の膜厚を０．５μｍ以上、粒径を５μｍ以下とした請求項１に記載の摺動部材。
【請求項３】
前記リン酸塩皮膜の濃度を、Ｆｅ；２０〜３０ｗｔ％、Ｐ；４０〜５０ｗｔ％、Ｍｎ；２０〜４０ｗｔ％とした請求項１または２に記載の摺動部材。
【請求項４】
潤滑油を貯留した密閉容器内に圧縮要素を収容し、前記圧縮要素を、軸受部と、圧縮室を形成するシリンダーブロックと、主軸および偏心軸を備えたクランクシャフトと、一方が前記クランクシャフトと一体に形成され、他方が前記軸受部と一体に形成されたスラスト部と、前記圧縮室内を往復動するピストンと、前記偏心軸と平行に配置され、かつ前記ピストンに固定されたピストンピンと、前記偏心軸と前記ピストンを連結するコンロッドを備えた構成とし、前記クランクシャフト、前記スラスト部、前記シリンダーブロック、前記ピストン、前記ピストンピン、前記コンロッドの少なくとも一つに、請求項１から３のいずれか１項に記載の摺動部材を用いた圧縮機。
【請求項１】
部材の表面にリン酸塩皮膜を形成した構成において、表面調整剤および化成液の溶媒成分であるＣａ、Ｍｇ、Ｎａ、Ｋの総量を、１ｐｐｍ以上で４０ｐｐｍ以下とした摺動部材。
【請求項２】
前記リン酸塩皮膜の膜厚を０．５μｍ以上、粒径を５μｍ以下とした請求項１に記載の摺動部材。
【請求項３】
前記リン酸塩皮膜の濃度を、Ｆｅ；２０〜３０ｗｔ％、Ｐ；４０〜５０ｗｔ％、Ｍｎ；２０〜４０ｗｔ％とした請求項１または２に記載の摺動部材。
【請求項４】
潤滑油を貯留した密閉容器内に圧縮要素を収容し、前記圧縮要素を、軸受部と、圧縮室を形成するシリンダーブロックと、主軸および偏心軸を備えたクランクシャフトと、一方が前記クランクシャフトと一体に形成され、他方が前記軸受部と一体に形成されたスラスト部と、前記圧縮室内を往復動するピストンと、前記偏心軸と平行に配置され、かつ前記ピストンに固定されたピストンピンと、前記偏心軸と前記ピストンを連結するコンロッドを備えた構成とし、前記クランクシャフト、前記スラスト部、前記シリンダーブロック、前記ピストン、前記ピストンピン、前記コンロッドの少なくとも一つに、請求項１から３のいずれか１項に記載の摺動部材を用いた圧縮機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１４９２９９（Ｐ２０１２−１４９２９９Ａ）
【公開日】平成２４年８月９日（２０１２．８．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８３５８（Ｐ２０１１−８３５８）
【出願日】平成２３年１月１９日（２０１１．１．１９）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月９日（２０１２．８．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月１９日（２０１１．１．１９）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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