(57)【要約】【課題】本発明は、塩素を含まない代替冷媒又は自然冷媒を用いた場合でも、耐摩耗性をさらに向上できて長期メンテナンスフリー化が行える摺動部材及びそれを用いたスクロール型電動圧縮機を提供することにある。【解決手段】本発明は、焼結鉄で形成した摺動部材（８）の表面に酸化被膜層１４を形成し、さらに酸化被膜層１４の表面に中間層１５を形成して酸化物層１４Ａを形成させ、中間層１５の上に硬質炭素被膜層１６を形成したのである。  以上のように、摺動部材（８）の表面に、酸化被膜層１４、酸化物層１４Ａ、中間層１５、硬質炭素被膜層１６を順に形成することで、最終的に耐摩耗性と低摩擦性に優れた硬質炭素被膜層１６を摺動部材（８）の表面に密着させることができ、長期メンテナンスフリー化を行うことができるのである。【選択図】図4
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
塩素を含まない代替冷媒雰囲気中で使用される焼結鉄の表面に、酸化被膜層を形成し、その上に硬質炭素被膜層との密着性に優れた中間層を形成して前記酸化被膜層と中間層との界面に酸化物層を形成し、前記中間層の表面に前記硬質炭素被膜層を形成したことを特徴とする摺動部材。
【請求項２】
前記酸化被膜層は、焼結鉄の表面をスチーム処理して形成したことを特徴とする請求項１記載の摺動部材。
【請求項３】
前記酸化被膜層は、焼結鉄をスチーム雰囲気中に晒して酸化させた四酸化鉄であることを特徴とする請求項２記載の摺動部材。
【請求項４】
前記酸化被膜層は、表面粗さが０．５μｍ以下であることを特徴とする請求項２又は３記載の摺動部材。
【請求項５】
前記中間層は、Ｃｒ，Ｓｉ，Ｔｉ，ＴｉＣ，ＳｉＣのいずれかによって形成されていることを特徴とする請求項１記載の摺動部材。
【請求項６】
前記酸化物層は、前記酸化被膜層の酸素と前記中間層の主成分であるＣｒを反応させて生成したＣｒＯ，Ｃｒ２Ｏ３，ＣｒＯ２，ＣｒＯ３のいずれかであることを特徴とする請求項１記載の摺動部材。
【請求項７】
前記中間層の厚さは、５０〜５００ｎｍの範囲内に形成されていることを特徴とする請求項１記載の摺動部材。
【請求項８】
前記硬質炭素被膜層は、硬さがＨＶ１５００〜２５００で、ヤング率が１５０〜２００ＧＰａであることを特徴とする請求項１記載の摺動部材。
【請求項９】
前記硬質炭素被膜層は、Ａｌ又はＳｉが添加されていることを特徴とする請求項１記載の摺動部材。
【請求項１０】
塩素を含まない代替冷媒又は自然冷媒雰囲気中で使用される焼結鉄の表面に、砥粒仕上げした酸化被膜層を形成し、この酸化被膜層の上に硬質炭素被膜層との密着性に優れた中間層を形成して前記酸化被膜層と中間層との界面に酸化物層を形成し、かつ、中間層の表面に硬質炭素被膜層を形成したことを特徴とする摺動部材。
【請求項１１】
前記酸化被膜層は、焼結鉄の表面をスチーム処理して形成したことを特徴とする請求項１０記載の摺動部材。
【請求項１２】
前記酸化被膜層は、焼結鉄をスチーム雰囲気中に晒して酸化させた四酸化鉄であることを特徴とする請求項１１記載の摺動部材。
【請求項１３】
前記酸化被膜層は、表面粗さが０．５μｍ以下であることを特徴とする請求項１１又は１２記載の摺動部材。
【請求項１４】
前記中間層は、Ｃｒ，Ｓｉ，Ｔｉ，ＴｉＣ，ＳｉＣのいずれかによって形成されていることを特徴とする請求項１０記載の摺動部材。
【請求項１５】
前記酸化物層は、前記酸化被膜層の酸素と前記中間層の主成分であるＣｒを反応させて生成したＣｒＯ，Ｃｒ２Ｏ３，ＣｒＯ２，ＣｒＯ３のいずれかであることを特徴とする請求項１０記載の摺動部材。
【請求項１６】
前記中間層の厚さは、５０〜５００ｎｍの範囲内に形成されていることを特徴とする請求項１０記載の摺動部材。
【請求項１７】
前記硬質炭素被膜層は、硬さがＨＶ１５００〜２５００で、ヤング率が１５０〜２００ＧＰａであることを特徴とする請求項１０記載の摺動部材。
【請求項１８】
前記硬質炭素被膜層は、Ａｌ又はＳｉが添加されていることを特徴とする請求項１０記載の摺動部材。
【請求項１９】
オルダムリングによって自転を規制された旋回スクロールと、この旋回スクロールに噛み合って冷媒を圧縮する固定スクロールとを備えたスクロール型電動圧縮機において、前記冷媒を塩素を含まない代替冷媒又は自然冷媒とし、前記オルダムリングを焼結鉄で形成すると共に、このオルダムリングの表面に、酸化被膜層、硬質炭素被膜層との密着性に優れた中間層を形成し、前記酸化被膜層と中間層とを反応させて前記酸化被膜層と中間層との界面に酸化物層を形成し、かつ、中間層の表面に硬質炭素被膜層を形成したことを特徴とするスクロール型電動圧縮機。
【請求項２０】
前記酸化被膜層は、焼結鉄の表面をスチーム処理して形成したことを特徴とする請求項１９記載の摺動部材。
【請求項２１】
前記酸化被膜層は、焼結鉄をスチーム雰囲気中に晒して酸化させた四酸化鉄であることを特徴とする請求項２０記載の摺動部材。
【請求項２２】
前記酸化被膜層は、表面粗さが０．５μｍ以下であることを特徴とする請求項２０又は２１記載の摺動部材。
【請求項２３】
前記中間層は、Ｃｒ，Ｓｉ，Ｔｉ，ＴｉＣ，ＳｉＣのいずれかによって形成されていることを特徴とする請求項１９記載の摺動部材。
【請求項２４】
前記酸化物層は、前記酸化被膜層の酸素と前記中間層の主成分であるＣｒを反応させて生成したＣｒＯ，Ｃｒ２Ｏ３，ＣｒＯ２，ＣｒＯ３のいずれかであることを特徴とする請求項１９記載の摺動部材。
【請求項２５】
前記中間層の厚さは、５０〜５００ｎｍの範囲内に形成されていることを特徴とする請求項１９記載の摺動部材。
【請求項２６】
前記硬質炭素被膜層は、硬さがＨＶ１５００〜２５００で、ヤング率が１５０〜２００ＧＰａであることを特徴とする請求項１９記載の摺動部材。
【請求項２７】
前記硬質炭素被膜層は、Ａｌ又はＳｉが添加されていることを特徴とする請求項１９記載の摺動部材。
【請求項２８】
塩素を含まない代替冷媒雰囲気中で使用される焼結鉄の表面に、焼結材の気孔を封止する酸化被膜層を形成し、この酸化被膜層との密着力を確保し硬質炭素被膜層との密着性に優れた中間層を前記酸化被膜層の上に形成し、この中間層の上に前記硬質炭素被膜層を形成したことを特徴とする摺動部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摺動部材及びそれを用いたスクロール型電動圧縮機に係り、特に、冷媒雰囲気中で使用される摺動部材及びそれを用いたスクロール型電動圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、スクロール型電動圧縮機は、高効率、低騒音、低振動に優れていることで、家庭用あるいは業務用の両分野において、冷媒を圧縮させる空気調節機、給湯設備、自動洗濯機等に広く採用されている。
【０００３】
このようなスクロール型電動圧縮機は、例えば特許文献１に記載のように、冷媒雰囲気中で使用される摺動部材として渦巻き曲線に形成されたラップを有する固定スクロールと、同様なラップを有する旋回スクロールとを噛み合わせ、旋回スクロールを旋回させる構成をしている。これら両スクロールを噛み合わせることで、両スクロール間にはいくつかの圧縮室が形成される。そして、これらの圧縮室は旋回スクロールの旋回運動によって容積が次第に縮小され、これら圧縮室の容積の変化によって冷媒を吸い込んで圧縮した後、排出するように構成されている。
【０００４】
上記構成のスクロール型電動圧縮機は、旋回スクロールが自転せずに旋回運動が行えるように、摺動部材であり自転規制部材となるオルダムリングを、旋回駆動される旋回スクロールと固定部材との間に介在させて摺動させている。
【０００５】
上記構成のスクロール型電動圧縮機において、固定スクロール、旋回スクロール、固定部材、オルダムリングは、鉄系材料で形成され、使用される冷媒としては、化学的に安定で可燃性及び毒性がなく、しかも塩素を含むために潤滑性に優れた特定フロンＲ１２が使用されてきた。
【０００６】
しかしながら、特定フロンＲ１２は分子中に塩素原子を含み、これがオゾン層の破壊を引き起こすことで、塩素を含まない弗化炭素水素系（ＨＦＣ；Hydro  Fluoro  Carbon）冷媒が代替冷媒として使用されているようになってきた。
【０００７】
しかしながら、このような塩素を含まない代替冷媒は、塩素による潤滑作用が望めないために、摺動部分の潤滑不足により種々な不都合を生じる虞があるのでスクロール型電動圧縮機の保守点検を短期間毎に行わなければならない。
【０００８】
そこで、特許文献１に記載のように、焼結鉄で形成した摺動部材の表面をスチーム処理してから機械加工し、その後、窒化処理することが提案されている。
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−１７３５７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記特許文献１に提案されている処理を行うことで、耐摩耗性が向上した高精度の摺動部材を得ることができ、その結果、保守点検期間を延長することが可能となる。
【００１１】
しかしながら、スクロール型電動圧縮機のような密閉機器では、長期メンテナンスフリーで運転されることが望まれており、耐摩耗性のさらなる向上が要求されている。
【００１２】
本発明の目的は、塩素を含まない代替冷媒を用いた場合でも、耐摩耗性をさらに向上できて長期メンテナンスフリー化が行える摺動部材及びそれを用いたスクロール型電動圧縮機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は上記目的を達成するために、塩素を含まない代替冷媒又は自然冷媒雰囲気中で使用される焼結鉄で形成した摺動部材の表面に、酸化被膜層を形成し、この酸化被膜層の表面に硬質炭素被膜層との密着性に優れた中間層を形成して酸化被膜層と中間層との界面に酸化物層を形成させ、前記中間層の上に前記硬質炭素被膜層を形成したのである。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、焼結鉄の摺動部材の表面に酸化被膜層を形成することで、焼結材特有の気孔を封止して潤滑油中での摺動時の油膜形成が気孔によって阻害されて潤滑性能が低下するのを防止し、また、酸化被膜層と中間層とは界面に生成される酸化物層によって密着性が向上し、この中間層の上には硬質炭素被膜層が密着されるので、結果的に、摺動部材に対して硬質炭素被膜層を密着させることができ、その結果、硬質炭素被膜層によって耐摩耗性と低摩擦性に優れた焼結鉄の摺動部材を得ることができる。したがって、塩素を含まない代替冷媒又は自然冷媒雰囲気中で焼結鉄の摺動部材を用いた場合でも、摺動部材の耐摩耗性をさらに向上できて長期メンテナンスフリー化を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下本発明による摺動部材の一実施の形態を、図１〜図５に示すスクロール型電動圧縮機のオルダムリングに適用した場合について説明する。
【００１６】
スクロール型電動圧縮機は、底部に潤滑油が貯留された密閉容器１と、この密閉容器１内に設置されて塩素を含まない代替冷媒又は自然冷媒を圧縮する圧縮機器部２と、この圧縮機部２を回転駆動する回転軸７と、この回転軸７を駆動する電動機９とを主要構成要素として縦方向に配列した縦型のスクロール型電動圧縮機である。
【００１７】
塩素を含まない代替冷媒としては、Ｒ４１０ａや二酸化炭素やプロパンの何れかが用いられる。
【００１８】
圧縮機部２は、固定された台板５ａに渦巻状ラップ５ｂを下向きに直立させて形成した固定スクロール５と、台板４ａに渦巻状ラップ４ｂを上向きに直立させて形成した旋回スクロール４とを備え、これら渦巻状ラップ４ｂ，５ｂを互いに噛み合わせて設置している。旋回スクロール４と固定スクロール５との間には、渦巻状ラップ４ｂ，５ｂの噛み合わせにより圧縮室４５が形成される。固定スクロール５の外周側には吸込口５ｄを形成し、中央部には吐出口５ｅを形成している。
【００１９】
また、固定スクロール５は、密閉容器１に固定された上フレーム６Ａに固定され、旋回スクロール４は、固定スクロール５と上フレーム６Ａとの間に遊動的に配置されている。固定スクロール５及び上フレーム６Ａは、鋳鉄又はＳｉを５〜１５重量％含むＡｌ基合金で形成されている。
【００２０】
前記旋回スクロール４は、摺動部材であり自転防止機構としてのオルダムリング８によって自転するのを防止されており、このオルダムリング８は、上下面に夫々周方向の動きを規制する上キー１０と下キー１１とを有し、上キー１０は旋回スクロール４の台板４ａの渦巻状ラップ４ｂとは反対側に下向きに形成された背面キー溝４ｄと係合し、下キー１１は上フレーム６Ａの上面側に形成した台座キー溝６Ｇと係合している。尚、これら上キー１０と下キー１１とは、互いに直角をなす方向に形成されている。
【００２１】
回転軸７は、上下方向の中間部に電動機９の回転子９ａを固定する主軸部７ａと、その上方に圧縮機部２に係合されたクランク軸部７ｂとを有し、クランク部分には釣合い重り３が固定されている。そして、この回転軸７は、上部を軸受６Ｃ（６Ｃ１，６Ｃ２）を介して上フレーム６Ａに回転自在に支持され、下部は軸受６ｄを介して密閉容器１内の下方に固定された下フレーム６Ｂに回転自在に支持されている。さらに、回転軸７のクランク軸部７ｂの端部は、旋回スクロール４の下面側に形成した偏心穴３ｅに軸受４ｃを介して係合している。
【００２２】
このほか、回転軸７には、密閉容器１内の底部に貯留した潤滑油を圧力差を利用して軸受６ｄ、６Ｃ，４ｃ、背面キー溝４ｄ、台座キー溝６Ｇ及び圧縮機部２に供給できるように、軸中心部に上下に貫通して形成した油通路７ｄと、この油通路７ｄの下端に接続され貯留した潤滑油に浸漬された油導入管７ｃとを備えている。
【００２３】
また、電動機９は、前記回転子９ａの外周面側に微小空隙を介して対向し前記密閉容器１に固定された固定子９ｂを有している。
【００２４】
上記構成のスクロール型電動圧縮機において、電動機９によって回転軸７が回転駆動されて圧縮機部２が起動されると、旋回スクロール４は、クランク軸部７ｂの偏心回転により、オルダムリング８の規制によって自転することなく、固定スクロール５に対して旋回運動を行う。この旋回スクロール４の旋回運動によって、外部の冷凍サイクルの冷媒ガスは、吸入口５ｄに接続された吸入管１２を経由して渦巻状ラップ４ｂ，５ｂ間の圧縮室４５内に導入されて圧縮され、吐出口５ｅから密閉容器１内を経由して吐出管１３に接続された外部の冷凍サイクルに供給される。
【００２５】
そして、密閉容器１内が高圧の冷媒ガスで満たされると、密閉容器１の底部に貯留する潤滑油は、回転軸７の油導入管７ｃと油通路７ｄを経由して前記軸受６ｄ、６Ｃ，４ｃ、背面キー溝４ｄ、台座キー溝６Ｇ及び圧縮機部２に供給され、これらの摺動部を潤滑する。
【００２６】
ところで、起動時や、冷媒ガスの吐出圧力が高い場合には、潤滑油の供給が不充分な状態となる。このため、潤滑油不足により前記摺動部に急速な摩耗や焼付き等が発生する虞がある。
【００２７】
そこで本実施の形態においては、燒結鉄で形成されたオルダムリング８に一次スチーム処理して上キー１０及び下キー１１の表面を切削及び研削加工し、次に、二次スチーム処理してスチーム処理層が消滅しない範囲で砥粒仕上げする。これらスチーム処理により上キー１０及び下キー１１の表面に酸化被膜層１４が形成される。その後、酸化被膜層１４の表面にＣｒ，Ｓｉ，Ｔｉ，ＴｉＣ，ＳｉＣ等のいずれかを主成分とする中間層１５を形成させると、酸化被膜層１４と中間層１５の成分が反応して界面に酸化物層１４Ａが形成されて両層の密着性を高める。このようにして密着された中間層１５の上にスパッタ（蒸着）法で硬質炭素被膜（ＤＬＣ被膜；Diamond−Like−Carbon被膜）層１７を形成したのである。
【００２８】
このようにオルダムリング８の上キー１０及び下キー１１の表面を処理することで、油膜が形成されない状態における摺動部分の耐摩耗性や耐焼付き性を向上させて機器の信頼性を確保できると共に、低摩擦となるので機器の摺動性が向上し円滑なスクロール運動を得ることができる。
【００２９】
即ち、焼結鉄製のオルダムリング８の表面をスチーム処理することで、酸化被膜層１４を形成して燒結材特有の気孔を封止し、これにより摺動時に気孔に潤滑油が侵入することで生じる油膜切れを防止して潤滑作用の低下を防止するのである。
【００３０】
さらに、スチーム処理して形成した酸化被膜層１４の上に、硬質炭素被膜層１６との密着性のよい例えばCｒによる中間層１５を形成する。中間層１５を形成することで、図5に示すように、酸化被膜層１４の酸素と中間層１５のCｒが反応してＣｒＯ，Ｃｒ２Ｏ３，ＣｒＯ２，ＣｒＯ３等の酸化物層１４Ａが形成され、中間層１５はこの酸化物層１４Ａを介して酸化被膜層１４に密着する。このようにして保持された中間層１５の上に硬質炭素被膜層１６を形成することで、硬質炭素被膜層１６は密着性のよい中間層１５を介して酸化被膜層１４に密着し、結果的に、硬質炭素被膜層１６はオルダムリング８に密着することになる。したがって、硬質炭素被膜層１６がもつ本来の耐摩耗性と低摩擦性が発揮でき、スクロール型電動圧縮機の起動時における無給油状態での油膜切れに起因する上キー１０及び下キー１１との摺動部分におけるカジリによる摩耗や焼付きを防止して機器の信頼性を向上でき、摺動部分の長期に亘るメンテナンスフリー化を実現することができる。
【００３１】
ところで、上記スチーム処理（水蒸気処理）は、５００〜６００℃の水蒸気雰囲気中に、焼結鉄製のオルダムリング８を約１時間晒し、鉄を酸化させて四酸化鉄の酸化被膜層１４を形成させるものである。そして、焼結鉄は鉄粉末を圧縮成形した後焼成するものであり、成形品には鉄粉末間に気孔が多数存在する。したがって、スチーム処理による四酸化鉄の被膜層は成形品の表面のみならず気孔の内部にも形成されて気孔を塞ぐことになり、潤滑油を供給した場合、気孔内に潤滑油が侵入することで生じる油膜切れはなくなる。同時に、表面硬度も増して耐摩耗性が向上できて機器の長寿命化が図れると共に、酸化被膜層１４による防錆機能も発揮することができる。
【００３２】
また、硬質炭素被膜層１６は、従来は、マグネトロンスパッタ法が用いられていた。この方法は、電場に対して直交する閉磁場を形成するように、硬質炭素被膜層１６の原料の裏面に磁石を配置し、その磁場によりグロー放電で生じた電子を閉じ込めて原料の表面近くに高密度プラズマを作って高いスパッタ効率、云い代えれば、高成膜速度で硬質炭素被膜層１６を形成するものである。
【００３３】
本実施の形態においては、このマグネトロンスパッタ法を発展させたアンバランスマグネトロンスパッタ法を用いて硬質炭素被膜層１６を形成した。具体的には、硬質炭素被膜層１６の原料の裏面に配置する磁石の強さを、内側と外側とで変えてアンバランスな磁場を作った状態で磁力線を基板まで到達させ、プラズマが基板の近くまで拡散するようにしたのである。その結果、成膜中に、基板に照射されるＡｒイオンが増加し、被膜の特性改善や密着性の向上が可能となるのである。本実施の形態による硬質炭素被膜層１６の保持は、スチーム処理層による酸化被膜層１４の上に、例えばＣｒを主成分とする中間層１５を形成してバイアス電圧を調整することにより、中間層１５の密着力を調整して確保される。
【００３４】
ところで、各層の厚さは、中間層１５＜硬質炭素被膜層１６＜酸化被膜層１４の関係にあり、本実施の形態において、オルダムリング8の表面にスチーム処理して形成される酸化被膜層１４は、表面粗さを０．５μｍ以下とすることで、最表面に形成される硬質炭素被膜層１６との密着性を向上させると同時に、硬質炭素被膜層１６も平滑になるので、摺動相手材である台板４ａや台座キー溝６Ｇを損傷させることなく、低摩擦、高硬度特性を発揮でき、機器の信頼性を確保することができる。尚、酸化被膜層１４の表面粗さが０．５μｍ以上になると、硬質炭素被膜層１６が中間層１５を介して酸化被膜層１４の表面粗さに沿って形成されてしまうので、摺動相手材との摩擦が大きくなって剥離し低摩擦を確保できなくなる虞がある。
【００３５】
さらに、中間層１５は、オルダムリング8と硬質炭素被膜層１６の組成を傾斜化、即ち、硬質炭素被膜層１６の形成時の大きな内部応力を緩和するものであり、その厚さは５０ｎｍ未満になると内部応力の緩和効果が小さくなり、逆に５００ｎｍ以上厚くなるとその表面に密着する硬質炭素被膜層１６の硬度を低下させて耐摩耗性を低下させることになるので、厚さを５０〜５００ｎｍの範囲内に設定することが必要である。また、オルダムリング8と中間層１５との間に、炭化物層が形成されると、中間層１５が脆くなり、さらに中間層１５の上の硬質炭素被膜層１６が剥離し易くなるので、オルダムリング8と中間層１５との間には、スチーム処理して形成した酸化被膜層１４と、この酸化被膜層１４の酸素と中間層１５の主成分であるCｒを反応させてＣｒＯ，Ｃｒ２Ｏ３，ＣｒＯ２，ＣｒＯ３等の酸化物層１４Ａを積極的に生成することが好ましい。
【００３６】
また、硬質炭素被膜層１６の成分中にＡｌ又はＳｉを添加することで、硬質炭素被膜層１６のヤング率を小さくできるので、硬質炭素被膜層１６の内部応力を緩和し、内部に変形エネルギーを弾性的に蓄積することができる。その結果、中間層１５との密着性が高くなり、硬質炭素被膜層１６の本来の低摩擦、高硬度特性を発揮でき、機器の信頼性を確保することができる。さらにまた、硬質炭素被膜層１６の硬さをＨＶ１５００〜２５００、ヤング率を１５０〜２００ＧＰａとすることで、内部応力を低減でき、また硬質炭素被膜層１６に靭性を付与できるので、さらに低摩擦、高硬度特性を発揮することができる。
【００３７】
次に、図６に基づいて、本実施の形態Ａによる硬質炭素被膜層１６の摩耗量と従来技術Ｂによる摩耗量との試験結果を説明する。
【００３８】
試験片は、可動片として鉄系焼結材とし、従来技術はスチーム処理を施して酸化被膜層１４を形成したまま、本実施の形態ではスチーム処理して酸化被膜層１４を形成した後、図５に示すように、中間層１５の形成による酸化物層１４Ａの形成、及び硬質炭素被膜層１６を形成した。一方、固定片には高速度工具鋼（ＳＫＨ５１）を用いて可動片と摺動させた。
【００３９】
摩耗量の測定は、高圧雰囲気摩耗試験機を用い、潤滑油が存在しない二酸化炭素冷媒雰囲気中で行い、可動片と固定片との試験面圧が９．８ＭＰａ、摺動速度が０．１２ｍ／ｓ、試験時間は５時間を目標とした。
【００４０】
試験結果は、従来技術Bは約２．５時間で許容摩耗量に達し、本実施の形態Aは５時間経過しても、その摩耗量は１０μｍ以下であった。
【００４１】
以上の試験結果から明らかなように、本実施の形態Aは、硬質炭素被膜層１６の結晶構造がダイアモンド構造と共にグラファイト構造となっていることで、潤滑油が存在しない雰囲気中であるにも拘らず耐摩耗性に優れていることが確認された。
【００４２】
図７は、本実施の形態Aと従来技術Bとの試験時間に対する摩擦係数の変化を示すものである。
【００４３】
摩耗試験片は、上述の可動片と固定片と同じものを用い、試験条件も同じとした。その結果、本実施の形態Aの摩擦係数は、従来技術Bに較べて約０．１５と小さく、約１／４の低摩擦であることが明らかとなった。
【００４４】
以上の試験結果から明らかなように、本実施の形態Aは、硬質炭素被膜層１６の結晶構造がダイアモンド構造と共にグラファイト構造となっていることで、潤滑油が存在しない雰囲気中であるにも拘らず低摩擦に優れていることが確認された。
【００４５】
尚、以上の試験を踏まえ、図４及び図５に示す構成のオルダムリング８をスクロール型電動圧縮機に組み込んでカジリのスクリーニング試験を行った。その試験は、塩素を含まない代替冷媒としてのＲ４１０Ａと合成潤滑油中での希釈率が高い環境で起動停止を模擬した過酷な試験であったが、その試験結果は、オルダムリング８の上キー１０と下キー１１や旋回スクロール４のキー溝４ｄ及び上フレーム６Ａの台座キー溝６Ｇの各摺動部分には、異常摩耗及びそれに伴う各種損傷は確認されず健全であり、スクロール型電動圧縮機の信頼性が確認できた。尚、Ｒ４１０Ａの代わりに二酸化炭素冷媒を用いたカジリのスクリーニング試験も行ったが、異常摩耗は見られなかった。
【００４６】
このほか、塩素を含まない代替冷媒としてＲ４１０ＡやＲ１３４ａ、自然冷媒のプロパンや二酸化炭素を用いても、硬質炭素被膜層１６が有する自己潤滑性、低摩擦係数、耐摩耗性が発揮されるので、各摺動部分に潤滑油が存在しない状態でのカジリや焼付きは確認されず、さらには混合潤滑や流体潤滑においても長期的な耐摩耗性が得られた。
【００４７】
ところで、スクロール型電動圧縮機内部に注入されている潤滑油には、冷凍サイクルの雰囲気中において冷媒が溶解している。冷媒の潤滑油中に溶解する量は、冷媒や潤滑油の組み合わせにもよるが、通常は冷媒圧力が高いほど潤滑油中への溶解量は大きい。この冷媒の潤滑油中への溶解量が多くなると、潤滑油の粘度は小さくなるので、冷媒圧力の高い雰囲気では摩擦摺動が過酷になる。しかしながら、本実施の形態によれば、このような過酷な条件にも左右されずにカジリ等の現象を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明による摺動部材を用いたスクロール型電動圧縮機を示す縦断面図。
【図２】図１のスクロール型電動圧縮機に用いるオルダムリングを示す斜視図。
【図３】図１のスクロール型電動圧縮機の可動部中心を示す斜視図。
【図４】本発明を適用したオルダムリングの断面図。
【図５】図４の部分拡大図。
【図６】摩耗量の比較図。
【図７】摩擦係数の変化の比較図。
【符号の説明】
【００４９】
１…密閉容器、２…圧縮機器部、４…旋回スクロール、４ａ…台板、４ｂ…渦巻状ラップ、４ｄ…背面キー溝、５…固定スクロール、５ａ…台板、５ｂ…渦巻状ラップ、６Ａ…上フレーム、６Ｂ…下フレーム、６Ｇ…台座キー溝、７…回転軸、８…オルダムリング、９…電動機、１０…上キー、１１…下キー、１４…酸化被膜層、１４Ａ…酸化物層、１５…中間層、１６…硬質炭素被膜層、４５…圧縮室。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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