(57)【要約】【課題】混合潤滑領域となるような低速運転時の摩擦損失を低減して、特に低速運転時に効率の高い冷媒圧縮機を得る。【解決手段】冷媒圧縮機は、密閉ケース１００内に、圧縮機構部２と、この圧縮機構部を駆動するためのモータ及びクランクシャフト１０１を備え、前記圧縮機構部と前記クランクシャフトとの係合部及び前記クランクシャフトの回転支持部の少なくとも何れかにすべり軸受１０３，１０４，１０５を備えている。また、前記すべり軸受の少なくとも１つには無鉛樹脂含浸材を用いると共に、前記クランクシャフトは鉄系材料で構成され、前記無鉛樹脂含浸材を用いたすべり軸受と摺動する前記クランクシャフトの部分には水素を含む硬質炭素被膜が形成されている。【選択図】図１
2014196680.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉ケース内に、圧縮機構部と、この圧縮機構部を駆動するためのモータ及びクランクシャフトを備え、前記圧縮機構部と前記クランクシャフトとの係合部及び前記クランクシャフトの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、
前記すべり軸受の少なくとも１つには無鉛樹脂含浸材を用いると共に、前記クランクシャフトは鉄系材料で構成され、前記無鉛樹脂含浸材を用いたすべり軸受と摺動する前記クランクシャフトの部分には水素を含む硬質炭素被膜が形成されている
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、前記硬質炭素被膜はダイヤモンドライクカーボン被膜であることを特徴とする冷媒圧縮機。
【請求項３】
請求項２記載の冷媒圧縮機において、前記ダイヤモンドライクカーボン被膜の水素含有量を２０〜３５ａｔｏｍ％としていることを特徴とする冷媒圧縮機。
【請求項４】
請求項３に記載の冷媒圧縮機において、前記圧縮機構部は、旋回スクロールと固定スクロールを備え、前記クランクシャフトはその一端側に偏心部を有し、この偏心部を前記旋回スクロールに設けられた旋回軸受と係合させる構成とし、前記旋回軸受には無鉛樹脂含浸材を用いたすべり軸受を用い、このすべり軸受と摺動する前記クランクシャフトの偏心部には水素を含む硬質炭素被膜が形成されていることを特徴とする冷媒圧縮機。
【請求項５】
請求項３に記載の冷媒圧縮機において、前記クランクシャフトは、前記密閉ケースに取り付けられたフレームに設けた主軸受と、前記密閉ケースに取り付けられた下フレームに設けた副軸受により支持される構成とし、前記副軸受には無鉛樹脂含浸材を用いたすべり軸受を用い、このすべり軸受と摺動する前記クランクシャフトの副軸部には水素を含む硬質炭素被膜が形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３に記載の冷媒圧縮機において、前記クランクシャフトは、前記密閉ケースに取り付けられたフレームに設けた主軸受と、前記密閉ケースに取り付けられた下フレームに設けた副軸受により支持される構成とし、前記主軸受には無鉛樹脂含浸材を用いたすべり軸受を用い、このすべり軸受と摺動する前記クランクシャフトの主軸部には水素を含む硬質炭素被膜が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４に記載の冷媒圧縮機において、前記クランクシャフトは、前記密閉ケースに取り付けられたフレームに設けた主軸受と、前記密閉ケースに取り付けられた下フレームに設けた副軸受により支持される構成とし、前記主軸受と前記副軸受には無鉛樹脂含浸材を用いたすべり軸受を用い、これらのすべり軸受と摺動する前記クランクシャフトの主軸部及び副軸部には水素を含む硬質炭素被膜が形成されていることを特徴とする冷媒圧縮機。
【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、低速から高速まで運転するワイドレンジ駆動のスクロール圧縮機に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
空気調和機や冷凍機などの冷凍サイクルに用いられる冷媒圧縮機において、モータや圧縮機構部の回転体を支持する軸受には、高速運転時の焼き付きや摩耗を防止するため、表面材質を調整した軸受材料が開発されてきている。
【０００３】
また、近年、エネルギー消費量の削減に向けた関心の高まりから、特に空気調和機においては、その冷凍サイクルに用いられる圧縮機の高効率化、小型化への取り組みがなされている。
【０００４】
空気調和機は、空調対象となる空間（部屋）の最大空調負荷に合わせて選定されることが多いが、実際の運転時（実運転時）には、建物の高断熱化による効果や、空調対象の部屋に設置されている内部機器からの発熱などにより、低負荷領域での運転が多くなる。また、低外気温時にも低能力での冷房運転が必要になってくる。
【０００５】
このため、空気調和機に使用される圧縮機は、低速回転域での運転頻度が増すことになり、また、前記圧縮機の行程容積を小さくして、低速から従来機と同等の最大負荷に相当する超高速まで運転できるワイドレンジ駆動とし、実運転時において高効率で運転できる圧縮機開発への取り組みが為されている。
【０００６】
更に、低負荷領域での効率をより高めるため、従来の圧縮機における最低回転数（例えば２０Ｈｚ）よりも低い超低速運転を実現すると共に、低速運転時における軸受等の摺動部での摩擦損失の低減を図る取り組みも為されている。
【０００７】
しかし、すべり軸受を用いた従来の圧縮機では、低速で運転すると、軸受隙間内での動圧発生効果が小さくなり、これに伴い油膜厚さが小さくなって混合潤滑領域に移行し易い。このため、軸受部における摩擦係数が上昇し、摩擦損失を低減できないという課題がある。また、軸受摺動部材における耐焼き付き性、耐摩耗性の向上を図る必要もある。
【０００８】
そこで、圧縮機内部の摺動部材における低摩擦係数化や耐摩耗性の向上を図るものが提案されている。例えば、特許文献１（特開２０１２−３６８７８号公報）には、すべり軸受に回転支持される回転軸を鉄系材料で構成し、この回転軸の軸受と摺動する部分には、硬さが１０００Ｈｖ以上の硬質被膜を形成し、前記すべり軸受には無鉛樹脂含浸材を用いる冷媒圧縮機が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１２−３６８７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記特許文献１に記載されたものでは、すべり軸受を構成する回転軸を鉄系材料で構成し、その摺動面に硬質被膜（薄膜）を形成し、すべり軸受には無鉛樹脂含浸材を用いる構成とし、前記硬質被膜は硬さを１０００Ｈｖ以上（好ましくは１５００〜３０００Ｈｖ）としている。また、その硬質被膜の種類としては、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が開示されている。
【００１１】
しかし、回転数（運転周波数）が２０Ｈｚ未満となるような超低速の運転範囲で圧縮機を運転しようとすると、すべり軸受の軸受負荷面での油膜厚さが薄くなり、軸と軸受の接触（固体接触）が始まる混合潤滑領域に入り、摩擦係数が増加することがわかった。このため、低負荷時において超低速運転をして、電力消費量を低減しようとしても、超低速運転時には軸受摺動部の摩擦係数が増加して摩擦損失が大きくなり、電力消費量を十分低減できないという課題があることがわかった。
【００１２】
本発明の目的は、混合潤滑領域となるような低速運転時の摩擦損失を低減して、特に低速運転時に効率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】
【００１３】
上記目的を達成するため本発明は、密閉ケース内に、圧縮機構部と、この圧縮機構部を駆動するためのモータ及びクランクシャフトを備え、前記圧縮機構部と前記クランクシャフトとの係合部及び前記クランクシャフトの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、前記すべり軸受の少なくとも１つには無鉛樹脂含浸材を用いると共に、前記クランクシャフトは鉄系材料で構成され、前記無鉛樹脂含浸材を用いたすべり軸受と摺動する前記クランクシャフトの部分には水素を含む硬質炭素被膜が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の冷媒圧縮機によれば、混合潤滑領域となるような低速運転時の摩擦損失を低減できるので、特に低速運転時に効率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】
【００１５】
【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II部を拡大して示す拡大断面図。
【図３】軸受摺動部の摩擦特性を比較して示す線図。
【図４】ＤＬＣ被膜の水素含有量と摩擦係数との関係を説明する線図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の冷媒圧縮機の具体的実施例を図面に基づいて説明する。なお、図１、図２において、同一符号を付した部分は同一部分を示している。
【実施例１】
【００１７】
本発明の冷媒圧縮機の実施例１を図１〜図４により説明する。図１は本発明の冷媒圧縮機の実施例１を示す縦断面図、図２は図１のII部を拡大して示す拡大断面図、図３は軸受摺動部の摩擦特性を比較して示す線図、図４はＤＬＣ被膜の水素含有量と摩擦係数との関係を説明する線図である。
【００１８】
本実施例では、冷媒圧縮機としてのスクロール圧縮機に本発明を適用した場合の例について説明する。まず、スクロール圧縮機の基本構成を図１により説明する。  
スクロール圧縮機１は、固定スクロール１１０と旋回スクロール１２０などから構成される圧縮機構部２と、この圧縮機構部２を駆動するための駆動部３などから構成され、これらの機器は密閉ケース（チャンバ）１００の内部に設けられている。前記駆動部３は、ロータ１０７及びステータ１０８からなるモータと、このモータの前記ロータ１０７と一体になって回転するクランクシャフト１０１などから構成されている。
【００１９】
また、前記密閉ケース１００内には、前記圧縮機構部２を支持すると共に、前記クランクシャフト１０１の主軸部１０１ｂを回転支持するための主軸受１０４を備えたフレーム１６０が溶接などにより固定されている。更に、前記密閉ケース１００内の下部には下フレーム１７０も溶接などにより取り付けられ、この下フレーム１７０には、前記クランクシャフト１０１下部の副軸部１０１ｃを回転支持するための副軸受１０５を備える副軸受ハウジング１７１が取り付けられている。
【００２０】
前記固定スクロール１１０は、鏡板１１０ｂ、この鏡板１１０ｂに立設して設けられた渦巻体（スクロールラップ）１１０ａ、前記鏡板１１０ｂのほぼ中心に設けられた吐出ポート１１０ｅなどから構成されている。また、前記旋回スクロール１２０は、端板（鏡板）１２０ｂ、この端板１２０ｂに立設して設けられた渦巻体（スクロールラップ）１２０ａ、前記端板１２０ｂの背面側中央に設けられた旋回ボス部１２０ｅなどから構成され、前記固定スクロール１１０の渦巻体１２０ａとこの旋回スクロール１２０の渦巻体１２０ａを噛み合わせることで圧縮室１３０が形成されている。
【００２１】
前記旋回スクロール１２０の旋回ボス部１２０ｅには旋回軸受１０３が固設されており、この旋回軸受１０３には、前記クランクシャフト１０１の偏心部１０１ａが挿入されている。また、１３４はオルダムリングで、このオルダムリング１３４のキーは前記旋回スクロールの端板１２０ｂ背面に形成されたキー溝と前記フレーム１６０に形成されたキー溝に係合されている。このように構成されることにより、前記クランクシャフト１０１が回転して偏心部１０１ａが偏心運動すると、前記旋回スクロール１２０は自転することなく旋回運動する。
【００２２】
前記密閉ケース１００には、冷媒ガスの吸い込みを行う吸入管１４０及び圧縮された冷媒ガスを吐出する吐出管１５０が取り付けられている。前記駆動部３により前記旋回スクロール１２０を旋回運動させると、前記吸入管１４０から冷媒ガスが吸入され、この冷媒ガスは、前記固定スクロール１１０の外周側に形成された吸込部を通って前記圧縮室１３０に取り込まれ、圧縮された後、前記吐出ポート１１０ｅから密閉ケース１００上部の吐出室１３６に吐出される。この吐出室１３６に吐出された冷媒ガスは、固定スクロール１１０とフレーム１６０の外周に形成された軸方向の溝（図示せず）を通って、フレーム１６０の下部空間に流入し、前記吐出管１５０から吐出される。
【００２３】
前記密閉ケース１００の底部には油貯め室１３１が形成されており、ここに溜められた油は、前記クランクシャフト１０１の下端部に設けられた給油ポンプ１０６により、クランクシャフト１０１の内部に形成された給油通路１０２を通って、前記旋回軸受１０３、主軸受１０４、副軸受１０５に供給される。前記副軸受１０５を潤滑後の油は直接前記油貯め室１３１に戻り、前記主軸受１０４を潤滑後の油は排油パイプ１８５を通って油貯め室１３１に戻る。前記偏心部１０１ａの上端部の旋回ボス部空間に供給された油は、前記旋回軸受１０３を潤滑後、多くは前記排油パイプ１８５を通って油貯め室１３１に戻り、一部は給油溝１２０ｆを通って、旋回スクロール１２０の端板背面に形成された背圧室１８０へ流入する。この背圧室１８０は、固定スクロール１１０、旋回スクロール１２０及びフレーム１６０により形成されている。
【００２４】
前記給油溝１２０ｆは、図２に示すように、旋回ボス部１２０ｅの下面に径方向に形成されているが、この給油溝１２０ｆから大量の油が前記背圧室１８０に流入しないように、前記旋回ボス部１２０ｅの下面に対向するフレーム１６０の部分には円周溝１６１が形成され、この円周溝１６１にシールリング１６２を装着している。これにより、シールリング１６２の内周側の吐出圧力の空間と外周側の空間（背圧室）との間をシールし、シールリング１６２の内周側空間の油は狭い通路の前記給油溝１２０ｆを介してのみ背圧室１８０側に流れる。
【００２５】
背圧室１８０に供給された油は前記オルダムリング１３４の摺動部などを潤滑し、その後、背圧制御弁を備える背圧弁流路（図示せず）などを介して前記圧縮室１３０に供給され、前記渦巻体１１０ａ，１２０ａの摺動部などを潤滑し、圧縮された冷媒ガスと共に前記吐出室１３６に吐出される。その後、油はフレーム１６０の下部空間に流れ、冷媒ガスとは分離されて前記油貯め室１３１に戻る。
【００２６】
前記背圧室１８０の圧力は前記背圧制御弁（差圧制御機構）（図示せず）により、吸込圧力と吐出圧力の中間の圧力に制御される。また、前記旋回ボス部１２０ｅ内の空間（旋回ボス部空間）には吐出圧力の油が供給されるので、吐出圧力となっている。これら吐出圧力の旋回ボス部空間と中間圧力に制御された前記背圧室１８０の圧力により、前記旋回スクロール１２０の端板１２０ｂは前記固定スクロール１１０に密着するように押し付けられる。  
なお、２０４は、クランクシャフト１０１に設けたつば部１０１ｄに対向するフレーム１６０の部分に設けたスラスト軸受である。
【００２７】
以上のように構成されたスクロール圧縮機の圧縮動作について説明する。モータを駆動してロータ１０７及びクランクシャフト１０１を回転させると、これに伴って旋回スクロール１２０が旋回運動を開始する。この旋回動作により旋回スクロール１２０の渦巻体１２０ａと固定スクロール１１０の渦巻体１１０ａの噛み合いにより形成された圧縮室１３０に、吸入管１４０から吸入した冷媒ガスが取り込まれ、この圧縮室１３０が中央方向に移動するに従いその容積を減少させて圧縮動作が行われる。高圧に圧縮された冷媒ガスは固定スクロール１１０の吐出ポート１１０ｅから密閉ケース１００内に吐出され、最終的に吐出管１５０を通って外部へ吐出される。
【００２８】
前記背圧室１８０には、旋回軸受１０３や主軸受１０４等を潤滑した油が、旋回ボス部１２０ｅの端面に形成された前記給油溝１２０ｆを介して供給される。油には冷媒ガスが含まれており、吐出圧力よりも低い圧力となっている背圧室１８０に油が流入すると、油に含まれるガスが膨張して背圧室１８０の圧力を上昇させようとするが、前述した背圧制御弁（差圧制御機構）によって、背圧室１８０の圧力は吸入圧力に対して一定の圧力差となるように制御される。この圧力は吸入圧力と吐出圧力との中間程度の中間圧力となり、旋回スクロール１２０を固定スクロール１１０に適切な押付力で押し付けることができるようになっている。
【００２９】
次に、スクロール圧縮機における軸受での荷重負荷と接触状態について述べる。クランクシャフト１０１が回転すると、クランクシャフト１０１には、旋回スクロール１２０の遠心力及び旋回スクロール１２０に作用するガス圧縮力が、旋回軸受１０３を介して作用する。このため、クランクシャフト１０１は、端部に位置する偏心部１０１ａに軸方向と直角の方向に荷重が作用する。このような荷重が前記偏心部１０１ａに作用するため、クランクシャフト１０１はいわゆる片持ちの状態となる。この片持ち状態のクランクシャフト１０１を前記主軸受１０４及び前記副軸受１０５で支持するため、クランクシャフト１０１は軸方向と直角の方向に弾性変形し、たわみを生じる。
【００３０】
このたわみのため、前記旋回軸受１０３、前記主軸受１０４及び前記副軸受１０５の各軸受の内部で、クランクシャフト１０１は微小傾斜を起こし、軸受に対し軸が斜めに接触する、いわゆる片当りが生じ易い。特に、モータの両側に位置した主軸受１０４と副軸受１０５でクランクシャフト１０１を受持つように構成していることで、偏心部１０１ａや主軸部１０１ｂに傾斜が生じ易く、片当りが発生し易い。
【００３１】
そのため、本実施例のスクロール圧縮機では、旋回軸受１０３や主軸受１０４に、表面が軟質で、軸の片当りに対して、弾性変形することのできる無鉛樹脂含浸材を用いている。これにより、軸と軸受との固体接触を回避し、油膜形成を可能にしている。前記無鉛樹脂含浸材は、樹脂材料として、例えばＰＴＦE（ポリテトラフルオロエチレン）を使用し、多孔質青銅系合金の上に含浸している。前記樹脂材料としては、この他に、ＰＯＭ（ポリアセタール）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）等も使用可能である。
【００３２】
また、本実施例では、前記無鉛樹脂含浸材を使用した軸受に相対する軸側には、後述する硬質のＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）被膜を用いている。軸の片当たりを回避し、軸受内での接触による摩擦損失の増加を防止するためには、この軸と軸受の組み合わせが重要となる。
【００３３】
また、前記副軸受１０５には、スクロール圧縮機の組立誤差が集積し易いので、この組立誤差をある程度許容できるように、転がり軸受が用いられる場合も多い。しかし、転がり軸受は高価であり、より安価なすべり軸受を用いる場合には、組立誤差を極力少なくし、クランクシャフト１０１の傾斜配置が起こらないようにして、軸受での片当たりが生じ難くなるようにすれば、軸受内での接触による摩擦損失の増加を抑えることができる。しかし、組立精度を向上するためには、生産工程の大幅な変更を伴う大掛かりな作業が必要となる。
【００３４】
このため、多少の組立誤差を許容でき、片当たりが生じても摩擦損失の増加を抑制でき、信頼性を確保できる軸と軸受との組合せとすることで、より安価に、高効率で高信頼性の圧縮機を実現することができる。このため、本実施例では、副軸受１０５にも、前記旋回軸受１０３や主軸受１０４と同様に、ＰＴＦＥ系無鉛樹脂含浸材を用い、すべり軸受内での軸の傾斜を許容できるようにしている。
【００３５】
一般に、産業用機械のすべり軸受材としては、ホワイトメタルと呼ばれる、すず−銅−アンチモン（Ｓｎ−Ｃｕ−Ｓｂ）系の合金が用いられる場合が多い。また、銅（Ｃｕ）系、アルミニウム（Ａｌ）系などの軟質金属が用いられる場合もある。これらは何れも軟質で低融点である金属材料を比較的硬質の軸と組み合わせることにより、軸と軸受が接触した場合に、焼き付き等が発生するのを防止するために用いられる。
【００３６】
しかし、スクロール圧縮機のような片持ち荷重が作用する機械においては、上述した片当たりの問題のため、軟質金属材では耐摩耗性、耐焼き付き性を満足できず、採用することはできない。
【００３７】
そこで、スクロール圧縮機のような片持ち荷重が作用する機械における軸と軸受の組合せを種々検討した結果、すべり軸受には無鉛樹脂含浸材を用い、クランクシャフトは鉄系材料で構成すると共に、前記無鉛樹脂含浸材を用いたすべり軸受と摺動する前記クランクシャフトの部分には水素を含む硬質炭素被膜を形成した組合せにすると良いことがわかった。このような組合せとすることにより、片当りのような傾斜接触状態で使用される場合でも、また軸と軸受間に固体接触が発生するような２０Ｈｚ未満、例えば３〜１０Ｈｚ程度の超低速運転においても、低摩擦損失を実現でき、焼き付きも防止できることを見出した。従って、本実施例を適用することにより、超低速から超高速まで運転するワイドレンジ駆動が可能で超低速運転での効率も良い冷媒圧縮機を実現することが可能になった。
【００３８】
スクロール圧縮機において、実運転時の効率向上を図るため、低負荷領域での運転効率をより高める必要がある。このため、圧縮室容積を従来に対し小さくすると共に運転周波数もより低い範囲まで運転可能とし、また高負荷領域での運転にも対応できるように、高速運転もできるようにする必要がある。
【００３９】
この要求に対応できるようにするため、本実施例では、摺動部材であるクランクシャフト１０１に硬質炭素被膜を設けているが、低負荷運転時の効率を向上させるためには、低速運転時の摺動部の摩擦係数低減が必要である。そのため、すべり軸受と摺動する前記クランクシャフトの部分に形成する硬質炭素被膜の成分構成に配慮することが重要であることがわかった。
【００４０】
即ち、特に超低速運転時には軸受部が混合潤滑となり固体接触が発生することがわかり、固体接触が発生すると、摺動部の摩擦係数が増加して低負荷運転時の効率を低下させてしまうことがわかった。このため、低負荷領域での運転時の消費電力量を十分低減できない。そこで、低負荷領域での運転時の効率向上のためには、軸受部が混合潤滑領域となるような超低速運転時となっても小さな摩擦係数で運転できることが必要である。
【００４１】
そして、種々検討した結果、硬質炭素被膜の成分構成が、混合潤滑領域での摩擦特性に大きく影響することが明らかとなった。即ち、前記硬質炭素被膜に属するＤＬＣ被膜を使用する場合、被膜中に含有される水素量が混合潤滑領域での摩擦特性に大きく影響することを見出した。
【００４２】
図２は、図１に示すII部の拡大断面図である。本実施例においては、前記クランクシャフト１０１は、鉄系材料を基材とし、前記旋回軸受１０３と摺動する前記偏心部１０１ａ、及び前記主軸受１０４と摺動する前記主軸部１０１ｂの表面上に、ＤＬＣによる硬質炭素被膜（ＤＬＣ被膜）が形成されている。また、本実施例では、前記鉄系材料の基材に対する前記ＤＬＣ被膜の密着性を高めるため、前記基材と前記ＤＬＣ被膜の間に、中間層としてのクロム窒化物（ＣｒＮ）の層が設けられている。即ち、鉄系材料からなるクランクシャフト１０１を基材とし、まずこの基材の上に前記クロム窒化物（ＣｒＮ）の中間層を形成し、この中間層の上にＤＬＣ被膜からなる硬質炭素被膜の層（ＤＬＣ層）が順に形成されている。
【００４３】
また、本実施例では、無鉛樹脂含浸材を用いている前記副軸受１０５に相対する副軸部１０１ｃの表面にも、上述したものと同様の中間層及びＤＬＣ層が形成されている。
【００４４】
なお、前記中間層としては、クロム（Ｃｒ）やチタン（Ｔｉ）等の金属、チタン窒化物（ＴｉＮ）、チタン炭化物（ＴｉＣ）等で構成しても良い。また、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）等の金属の含有量が基材から外側へ向かって減少すると共に、炭素の含有量が基材から外側へ向かって増加する炭素と金属の混合物による傾斜層、或いは金属炭化物から成る傾斜層により、前記硬質炭素被膜の層を形成するようにすれば、前記硬質炭素被膜層の基材への密着性をより高めることができる。
【００４５】
また、前記ＤＬＣ層は、ＳＰ２結合炭素とＳＰ３結合炭素とが混在しているが、本実施例においては、更に、前記ＤＬＣ層は、水素を含む硬質炭素被膜で形成されている。そして、その水素含有量が２０〜３５ａｔｏｍ％としたものを使用している。このような水素含有量を有するＤＬＣ被膜は、例えばプラズマＣＶＤ法（プラズマ援用化学蒸着法）や、成膜中に水素を導入するＵＢＭＳ法（アンバランスドマグネトロンスパッタリング法）等によって成膜することにより得ることができる。
【００４６】
図３は、本実施例１の軸受摺動部における摩擦特性と、従来の軸受摺動部における摩擦特性を比較した線図である。図３において、曲線Ａは本実施例の軸受摺動部における摩擦特性を示し、曲線ＢとＣは従来の軸受摺動部における摩擦特性を示している。
【００４７】
上記曲線Ａ〜Ｃに対応する軸受摺動部の構成は、すべり軸受側には何れも同じＰＴＦＥ系無鉛樹脂含浸材を用いている。また、前記すべり軸受と摺動する軸側については、曲線Ｂのケースでは鉄系基材そのままのものを使用し、曲線Ｃのケースは、鉄系基材に水素含有量が０ａｔｏｍ％のＤＬＣ被膜を形成したものを使用した場合の測定値である。この曲線Ｃのケースは、上述した特許文献１に記載のものが相当する。これに対し、曲線Ａで示す本実施例のケースでは、鉄系基材に水素含有量が２４ａｔｏｍ％のＤＬＣ被膜を形成したものを使用した場合の測定値である。なお、摩擦係数の測定にあたっては、上記各ケース共、軸傾斜角を１／１０００ｒａｄとして測定している。
【００４８】
この図３において、横軸は軸受の特性を示す無次元数であるゾンマーフェルト数であり、「（ｃ/Ｄ）２×η×Ｎ/Ｐ」（（軸受隙間/軸径）２×油粘度×回転速度/軸受面圧）の定義式で求められるものである。また、縦軸は摩擦係数比で、上記の曲線Ｂのケースで測定された摩擦係数のうち最も小さい値を１として、摩擦係数を比較したものである。
【００４９】
上記ゾンマーフェルト数の定義式から明らかなように、回転速度が小さくなる低速条件ではゾンマーフェルト数が小さくなり、図３に示した混合潤滑領域となる。この混合潤滑領域では、曲線Ａで示す本実施例のものは、曲線Ｂ及びＣで示す従来のものに比較して摩擦係数を大幅に低減でき、特に回転数が２０Ｈｚ未満に相当する超低速運転の領域（図３にａで示す領域参照）では、摩擦係数を、従来のものに比べ、約半減できることが明らかになった。また、３〜１０Ｈｚのような特に超低速となる運転領域（図３にｂで示す領域参照）でも、従来のものに比べると大幅な摩擦係数低減を図れることがわかった。
【００５０】
この図から明らかなように、本実施例によれば、超低速で運転されるような低負荷条件での軸受摺動部での摩擦係数を大幅に低減できる。この結果、低負荷条件での摩擦損失を例えば半減させることができ、圧縮機効率を大幅に向上できる。
【００５１】
図４は、軸受摺動部における軸側に形成するＤＬＣ被膜の水素含有量と摩擦係数との関係を説明する線図で、種々の水素含有量を有するＤＬＣ被膜について、低負荷条件での摩擦係数を測定して比較した結果である。なお、図４に示す曲線は、最も摩擦係数が小さくなる条件でのデータを示している。この図４から、水素含有量が２０〜３５ａｔｏｍ％の範囲のＤＬＣ被膜は、水素含有量が０ａｔｏｍ％のＤＬＣ被膜に対して、摩擦係数を約半減できることを見出した。
【００５２】
低負荷条件では圧縮機の消費電力量に対する摩擦損失の割合が小さいため、大幅な効率向上効果を得るためには半減程度の摩擦係数低減が必要となる。そのため、本実施例では、ＤＬＣ被膜中の水素含有量を２０〜３５ａｔｏｍ％としており、これにより大幅な効率向上効果を得ることができる。
【００５３】
上述したように、本実施例では、クランクシャフト１０１の各軸受摺動部に、水素含有量を２０〜３５ａｔｏｍ％としたＤＬＣ被膜を形成すると共に、すべり軸受には無鉛樹脂含浸材を用いたスクロール圧縮機としているので、低速、特に２０Ｈｚ未満の超低速で運転される低負荷条件では、クランクシャフトの表面を、従来の鉄系材料のままとしたもの、或いは水素を含まないＤＬＣ被膜を形成したものより、約１／２に低摩擦化できる。また、ＤＬＣの硬質膜としての効果により、摺動部材間の凝着摩耗を防止して耐焼き付き性、耐摩耗性の向上も図られるので、中速運転や高速運転においても信頼性の高いスクロール圧縮機（冷媒圧縮機）を得ることができる。
【００５４】
この結果、低負荷に対応できるように圧縮機を小型化し、運転周波数も超低速まで運転可能とし、更に高負荷にも対応できるように超高速運転もできるワイドレンジ運転（モータへの駆動信号では周波数１０〜１５０Ｈｚ程度）が可能となる。更に、低負荷運転時の効率も大幅に向上にできるから、特に低負荷運転が多くなる実運転時に高効率な圧縮機性能を得ることができる。
【００５５】
以上説明した本実施例の冷媒圧縮機によれば、低速から高速まで運転するワイドレンジ駆動の冷媒圧縮機において、混合潤滑領域となるような低速運転時の摩擦損失を大幅に低減できるので、特に低速運転時に効率の高い冷媒圧縮機を得ることができる。  
即ち、本実施例によれば、低速運転となり、軸と軸受の部分接触（固体接触）が起こる混合潤滑領域での運転となった場合でも、摩擦係数を従来のものに対し約半減させることができるので、低速運転時の大幅な効率向上を実現できる。
【００５６】
また、本実施例によれば、軸受内で片当たりが発生しやすい圧縮機においても、焼き付きや摩耗の発生を抑制できるので、低速運転だけでなく、高速運転、或いは１５０Ｈｚ程度の超高速運転においても信頼性の高い冷媒圧縮機を得ることができる。  
特に、本実施例によれば、２０Ｈｚ未満、例えば３〜１０Ｈｚとなるような超低速運転でも高い効率を得ることができ、超低速運転での消費電力低減効果に優れた冷媒圧縮機を得ることができる。また、高速運転時でも信頼性を確保できるので、超低速運転から高速運転までワイドレンジに運転できる冷媒圧縮機を実現できる。
【００５７】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記実施例では冷媒圧縮機としてスクロール圧縮機を挙げて説明したが、冷媒圧縮機としてはスクロール圧縮機に限定されるものではない。即ち、本実施例のようにクランクシャフトに対して片持ちの状態で荷重が作用し、軸受内で軸が片当り状態で接触し易い形態の圧縮機、例えば家庭用冷蔵庫等で用いられるレシプロ圧縮機などにも、本発明を同様に適用することができ、同様の効果を得ることができる。
【００５８】
また、ロータリ圧縮機においても、ロータが片持ちで支持されている形態のものであれば、軸受内での片当りが発生し易く、スクロール圧縮機と同様の課題があるので、本発明を適用することで、同様の効果を得ることができる。  
更に、上記した実施例は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００５９】
１：スクロール圧縮機、２：圧縮機構部、３：駆動部、
１００：密閉ケース（チャンバ）、
１０１：クランクシャフト、１０１ａ：偏心部、１０１ｂ：主軸部、１０１ｃ：副軸部、
１０１ｄ：つば部、
１０２：給油経路、
１０３：旋回軸受、１０４：主軸受、１０５：副軸受、
１０６：給油ポンプ、
１０７：ロータ、１０８：ステータ、
１１０：固定スクロール、１１０ａ：渦巻体、１１０ｂ：鏡板、１１０ｅ：吐出ポート、
１２０：旋回スクロール、１２０ａ：渦巻体、１２０ｂ：端板（鏡板）、
１２０ｅ：旋回ボス部、１２０ｆ：給油溝、
１３０：圧縮室、１３１：油貯め室、１３４：オルダムリング、１３６：吐出室、
１４０：吸入管、１５０：吐出管、
１６０：フレーム、１６１：円周溝、１６２：シールリング、
１７０：下フレーム、１７１：副軸受ハウジング、
１８０：背圧室、１８５：排油パイプ、２０４：シール部材。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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