(57)【要約】【課題】酸素が厳しく管理されている動作環境において、潤滑油による潤滑作用が確保できる摺動部材を有する圧縮機を提供すること。【解決手段】少なくとも摺動部を硬質粒子と樹脂を用いた複合材料で構成し、その摺動部の少なくとも片当たりする部位の硬質粒子の露出面を樹脂より低くした摺動部材を用いてなるものであり、硬質粒子の露出面は凹で油溜めが形成されるため、また、ヤング率が低く樹脂の変形に伴う油溜めの容積の縮小によってポンピング作用が発揮されるため、潤滑油の一部は油溜めから周辺の樹脂に供給され、摺動面の潤滑作用を行うこととなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも摺動部を硬質粒子と樹脂を用いた複合材料で構成し、その摺動部の少なくとも片当たりする部位の硬質粒子の露出面を樹脂より低くした摺動部材を用いてなる圧縮機。
【請求項２】
硬質粒子を少なくとも表層部にＦｅＯが分散している鉄系粒子とし、極性を有する基油を用いた潤滑油よりなる請求項１に記載の圧縮機。
【請求項３】
鉄系粒子を微細な鉄系粒子が造粒されたものとした請求項２に記載の圧縮機。
【請求項４】
鉄系粒子はＦｅＯが５〜３０ｗｔ％分散し、樹脂はその量が２０〜８０ｗｔ％である請求項２または３に記載の圧縮機。
【請求項５】
潤滑油に基油より極性が高い摩耗防止剤を添加した請求項２から４のいずれか１項に記載の圧縮機。
【請求項６】
圧縮機はスクロール圧縮機であり、摺動部材は軸受である請求項１から５のいずれか１項に記載の圧縮機。
【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ー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２０００−２１３７１７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ている。しかし、空気調和装置に使用される圧縮機の様に酸素量が厳しく管理されている動作環境では、酸素不足のためＦｅＯはＦｅ３Ｏ４に移行できず、第１鉄コーティングはその固体潤滑作用を発揮できない。表面改質は耐久性を向上できる重要な技術ではあるが、圧縮機の信頼性向上に向けて摺動部材に対してはより効果的な表面改質が求められている。
【０００４】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、酸素が厳しく管理されている動作環境において、潤滑油による潤滑作用が確保できる摺動部材を有する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】
【０００５】
前記従来の課題を解決するために、本発明の圧縮機は、少なくとも摺動部を硬質粒子と樹脂を用いた複合材料で構成し、その摺動部の少なくとも片当たりする部位の硬質粒子の露出面を樹脂より低くした摺動部材を用いてなるものである。
【０００６】
これによって、硬質粒子の露出面は凹であり、そこに油溜めが形成される。また、高負荷になると相手材と始めに樹脂が接触するが、ヤング率が低いため樹脂が変形して油溜めの容積は縮小されるためポンピング作用が現れる。油溜めの油圧は上昇し、潤滑油の一部は油溜めから周辺の樹脂に供給され、片当たりする部位を潤滑油で潤滑することとなる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の圧縮機は、油溜めとポンピング作用によって高負荷運転における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】
【０００８】
第１の発明は、少なくとも摺動部を硬質粒子と樹脂を用いた複合材料で構成し、その摺動部の少なくとも片当たりする部位の硬質粒子の露出面を樹脂より低くした摺動部材を用いたことにより、油溜めが形成され、樹脂の変形による潤滑油のポンピング作用が発揮されることになり、高負荷運転における耐久性の高い圧縮機が得られる。
【０００９】
第２の発明は、特に、第１の発明の硬質粒子を少なくとも表層部にＦｅＯが分散している鉄系粒子とし、極性を有する基油を用いた潤滑油を用いたことにより、摺動面に吸着される潤滑油量が増すことになり、潤滑油の潤滑作用が増して摺動ロスの少ない高効率な圧
縮機が得られる。
【００１０】
第３の発明は、特に、第２の発明の鉄系粒子を微細な鉄系粒子が造粒されたものとすることにより、微細な鉄系粒子の間に潤滑油が含浸されることとなり、始動時における立上り性能の高い圧縮機が得られる。
【００１１】
第４の発明は、特に、第２または第３の発明の鉄系粒子はＦｅＯが５〜３０ｗｔ％分散し、樹脂をその量が２０〜８０ｗｔ％とすることにより、潤滑油の吸着量とポンピング作用が両立した摺動部材となり、除霜運転などの過渡運転時における耐久性が高い圧縮機が得られる。
【００１２】
第５の発明は、特に、第２〜４のいずれか１つの発明の潤滑油に基油より極性が高い摩耗防止剤を添加したことにより、摩耗防止剤が鉄系粒子に吸着されることになり、馴染み性の高い圧縮機が得られる。
【００１３】
第６の発明は、特に、第１〜５のいずれか１つの発明の圧縮機はスクロール圧縮機であり、摺動部材は軸受とすることにより、軸受における油膜保持能力が高くなり、高負荷運転や高差圧運転に適したスクロール圧縮機が得られる。
【００１４】
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。
【００１５】
（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態によるスクロール圧縮機の部分断面図である。
【００１６】
図１において、４は密閉容器、５は吸入管、６は吐出管である。密閉容器４内には圧縮機構部７とモータ部（図示せず）が内蔵されている。圧縮機構部７はフレーム８に固定された固定スクロール９と、固定スクロール９に対向配置された旋回スクロール１０と、旋回スクロール１０とフレーム８との間に設けられたオルダムリング１１およびスラスト軸受１２と、モータ部に連結されているクランク軸１３より構成されている。
【００１７】
固定スクロール９は鏡板９ａ、はね９ｂ、吐出ポート９ｃから構成されている。図２に旋回スクロール１０の断面図を示す。旋回スクロール１０は鏡板１０ａ、１０ｂ、はね１０ｃ、軸受１０ｄから構成され、はね１０ｃの高さは固定スクロール９のはね９ｂの高さより低く設定されている。
【００１８】
スラスト軸受１２の摺動面１２ａを図３に示す。給油溝１２ｂが斜めに切られている。給油溝１２ｂは旋回スクロール１０の旋回方向に傾いている。また図４にスラスト軸受１２における摺動面付近の断面組織を示す。主に、樹脂１２ｃと鉄系粒子１２ｄより構成されているが、グラファイトやＭｏＳ２の固体潤滑材またはカーボンなどの硬度調節材１２ｆが添加されている複合材料である。樹脂１２ｃの量は２０〜８０ｗｔ％、好ましくは３０〜６０ｗｔ％が良い。また、鉄系粒子１２ｄは微細な鉄系粒子１２ｅが造粒されて粒子径はφ１０〜２００μｍの大きさになっている。好ましくはφ２０〜１００μｍが良い。微細な鉄系粒子１２ｅは、酸素濃度の低い条件でのアトマイズされるなどして生成されたものであり、その表層部はＦｅＯが５〜３０ｗｔ％分散されている。また、摺動面１２ａの少なくとも片当たりする部位においては鉄系粒子１２ｄの露出面は樹脂面より低く油溜め１２ｇが形成されている。鉄系粒子１２ｅの露出面は３μｍ以下の凹になっているが、好ましくは１μｍ以下が良い。
【００１９】
また、潤滑油１４は密閉容器４の下部に貯留されているが、合成油であり、エステル油
、エーテル油やポリアルキレングリコール油などの極性の高いものが封入されている。なお、摩耗防止剤として極性の高いＴＣＰなどの極圧剤や多価アルコールなどの油性剤が添加されている。
【００２０】
次に、動作について説明する。
【００２１】
モータ部の回転はクランク軸１３を介して旋回スクロール１０に伝達され、オルダムリング１１と協働して旋回スクロール１０を旋回運動させる。この旋回運動によって互いに噛合う位置に配置された旋回スクロール１０と固定スクロール９のはね１０ｃ、９ｂは吸入管５から密閉容器４の下部空間４ａを介して冷媒を吸入して圧縮する。圧縮された冷媒は吐出ポート９ｃから密閉容器４の上部空間４ｂに吐出され、吐出管６から密閉容器４外に導き出される。冷媒の圧縮によって旋回スクロール１０にクランク軸１３方向のスラスト荷重が発生し、旋回スクロール１０はスラスト軸受１２によって支持される。なお、密閉容器４の下部空間４ａは低圧に、上部空間４ｂは高圧になっている。
【００２２】
ＨＦＣ冷媒における高負荷運転時やＣＯ２冷媒における高差圧運転時には、旋回スクロール１０に対して過大なスラスト力が発生する。給油溝１２ｂなどを介して摺動面１２ａに給油された潤滑油１４は一旦油溜め１２ｇに確保されるが、その後、旋回スクロール１０によるスラスト力を受けて油溜め１２ｇ周辺の樹脂は変形し油ためを縮小してポンピング作用を発揮し、油溜め１２ｇの潤滑油１４は周辺の摺動面１２ａに供給され、摺動面１２ａの潤滑が行われる。スラスト軸受１２の摺動面１２ａが潤滑油によって潤滑されるため高耐久なスクロール圧縮機が得られる。
【００２３】
また、鉄系粒子１２ｄはその表面に活性なＦｅＯを分散するため、かつ潤滑油１４が極性の高い合成油であるため、鉄系粒子１２ｄの表面に吸着される潤滑油量は増し、その結果、潤滑作用が向上して、摺動ロスの少ないスクロール圧縮機が得られる。
【００２４】
また、鉄系粒子１２ｄは微細な鉄系粒子１２ｅを造粒したものであり、潤滑油１４が含浸されている。始動時には含浸油が摺動面１２ａにでてくるので、潤滑油１４が確保されて高速始動が可能となり、立上り性能の高いスクロール圧縮機が得られる。
【００２５】
また、鉄系粒子１２ｄのＦｅＯの量を潤滑油の吸着量と粒子の機械強度から５〜３０ｗｔ％とし、また樹脂１２ｃの量をポンピング作用と鉄系粒子１２ｄの保持力から２０〜８０ｗｔ％にすることにより、除霜運転などの密閉容器４内の潤滑油１４が不足気味になる運転においても油溜め１２ｇに潤滑油１４を保持でき、またポンピング作用も得られるので、除霜運転などの過渡運転におけるの耐久性が高いスクロール圧縮機が得られる
また、極圧剤や油性剤は潤滑油より先に鉄系粒子に吸着されて潤滑性の高い層を形成するが、極圧剤は旋回スクロール１０の鏡板１０ｂとの接触によって反応し、せん断強さが小さく固体潤滑作用を有する反応生成物が生成する。これは馴染み性を有するものであり、旋回スクロール１０の鏡板１０ｂの仕上げ精度を下げることができ、低コストなスクロール圧縮機が得られる。
【００２６】
また、グラファイトやＭｏＳ２の固体潤滑材によって、またカーボンなどの硬度調節材によって、油溜めとポンピング作用による潤滑効果を補くことになり、大型なスクロール圧縮機が得られる。
【００２７】
なお、鉄系粒子は粉末材料でφ１０〜２００μｍのものを用いても、同様の作用・効果が得られる。
【００２８】
以上述べた作用効果は、旋回スクロールの軸受やフレームに設けられた軸受においても
、同様に得られるものである。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
以上のように、本発明にかかる圧縮機は、油溜めとポンピング作用によって高負荷運転における耐久性を大幅に向上できるものであり、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】
【００３０】
【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部分断面図
【図２】本発明の実施の形態１におけるスクロール圧縮機の旋回スクロールの断面図
【図３】本発明の実施の形態１におけるスクロール圧縮機のスラスト軸受の摺動面を示す平面図
【図４】本発明の実施の形態１におけるスクロール圧縮機のスラスト軸受けの断面組織図
【符号の説明】
【００３１】
１２  スラスト軸受
１２ｃ  樹脂
１２ｄ  鉄系粒子
１２ｅ  微細な鉄系粒子
１４  潤滑油
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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