(57)【要約】【課題】Ｒ６００ａ又はＲ２９０を圧縮対象冷媒とする場合でも、長期耐久性を確保することによってモータ電流の異常上昇を抑制して安全性の高い往復式密閉型圧縮機を提供する。【解決手段】Ｒ６００ａ又はＲ２９０を圧縮対象冷媒とする往復式密閉型圧縮機において、互いに摺動する一方の部材を、バナジウムを０．１〜０．５％含有させてなる鉄系の材料で形成し、極圧添加剤を０．１〜１．０％添加した潤滑油を用いることとする。好ましくは、鉄系の材料は、鉄を主成分として、２．５〜４．０％のトータル炭素と、１〜３％のシリコンと、０．３〜１．２％のマンガンとを含有し、硫黄の含有率を０．２％以下とする。【選択図】　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｒ６００ａ又はＲ２９０を圧縮対象冷媒とする往復式密閉型圧縮機において、互いに摺動する一方の部材を、バナジウムを０．１〜０．５％含有させてなる鉄系の材料で形成し、極圧添加剤を０．１〜１．０％添加した潤滑油を用いることを特徴とする往復式密閉型圧縮機。
【請求項２】
前記鉄系の材料は、鉄を主成分として、２．５〜４．０％のトータル炭素と、１〜３％のシリコンと、０．３〜１．２％のマンガンとを含有し、硫黄の含有率を０．２％以下としたことを特徴とする請求項１に記載の往復式密閉型圧縮機。
【請求項３】
前記鉄系の材料は、０．０６〜０．５％のリンを含有することを特徴とする請求項１又は２に記載の往復式密閉型圧縮機。
【請求項４】
互いに摺動する部材の少なくとも一方の摺動面にリン酸マンガン処理を施したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の往復式密閉型圧縮機。
【請求項５】
互いに摺動する他方の部材を、鉄系の材料で形成したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の往復式密閉型圧縮機。
【請求項６】
前記リン酸マンガン処理を施した表面に、さらに、二硫化モリブデン膜を０．１μｍ以上コーティングしたことを特徴とする請求項４に記載の往復式密閉型圧縮機。
【請求項７】
前記一方の部材がシリンダであり、前記他方の部材がピストンであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の往復式密閉型圧縮機。
【請求項８】
潤滑油としてパラフィン系鉱油、ナフテン系鉱油及びエステル系油のいずれか１種類を用いたことを特徴とする請求項１又は７に記載の往復式密閉型圧縮機。
【請求項９】
Ｒ６００ａ又はＲ２９０を圧縮対象冷媒とする往復式密閉型圧縮機において、互いに摺動する一方の部材の摺動面に、二硫化モリブデン膜を０．１μｍ以上コーティングしたことを特徴とする往復式密閉型圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｒ６００ａ（イソブタン）又はＲ２９０（プロパン）を圧縮対象冷媒とする往復式密閉型圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、往復式密閉型圧縮機を使用した冷凍サイクルに用いる冷媒は、ＣＦＣ冷媒であるＲ１２、ＨＦＣ冷媒であるＲ１３４ａ等であった。ところが、Ｒ１２はオゾン層を破壊させる影響の度合が大きく、次第にＲ１３４ａに代替されてきた。さらに、近年では、Ｒ１３４ａが地球温暖化を促進させる要因の一つであるとして、Ｒ１３４ａに取って代わる冷媒として、Ｒ６００ａやＲ２９０の使用が検討されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述したＲ６００ａやＲ２９０を圧縮対象として提案された各種の往復式密閉型圧縮機は、使用条件に応じた材料に関するものが多かった。しかるに、Ｒ６００ａやＲ２９０が可燃性の冷媒であることを考慮すると、摺動部の囓り等に起因するロック状態でのモータ電流の異常上昇による発火等を防ぐ必要があるにも拘わらず、その要因を除去する対策が不十分であった。
【０００４】
本発明は上記の事情を考慮してなされたもので、Ｒ６００ａ又はＲ２９０を圧縮対象冷媒とする場合でも、長期耐久性を確保することによってモータ電流の異常上昇を抑制して安全性の高い往復式密閉型圧縮機を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、
Ｒ６００ａ又はＲ２９０を圧縮対象冷媒とする往復式密閉型圧縮機において、
互いに摺動する一方の部材を、バナジウムを０．１〜０．５％含有させてなる鉄系の材料で形成し、極圧添加剤を０．１〜１．０％添加した潤滑油を用いることを特徴とする往復式密閉型圧縮機である。
【０００６】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の往復式密閉型圧縮機において、鉄系の材料は、鉄を主成分として、２．５〜４．０％のトータル炭素と、１〜３％のシリコンと、０．３〜１．２％のマンガンとを含有し、硫黄の含有率を０．２％以下としたことを特徴とする。
【０００７】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の往復式密閉型圧縮機において、鉄系の材料は、０．０６〜０．５％のリンを含有することを特徴とする。
【０００８】
請求項４に係る発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の往復式密閉型圧縮機において、互いに摺動する部材の少なくとも一方の摺動面にリン酸マンガン処理を施したことを特徴とする。
【０００９】
請求項５に係る発明は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の往復式密閉型圧縮機において、互いに摺動する他方の部材を、鉄系の材料で形成したことを特徴とする。
【００１０】
請求項６に係る発明は、請求項４に記載の往復式密閉型圧縮機において、リン酸マンガン処理を施した表面に、さらに、二硫化モリブデン膜を０．１μｍ以上コーティングしたことを特徴とする。
【００１１】
請求項７に係る発明は、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の往復式密閉型圧縮機において、一方の部材がシリンダであり、他方の部材がピストンであることを特徴とする。
【００１２】
請求項８に係る発明は、請求項１又は７に記載の往復式密閉型圧縮機において、潤滑油としてパラフィン系鉱油、ナフテン系鉱油及びエステル系油のいずれか１種類を用いたことを特徴とする。
【００１３】
請求項９に係る発明は、
Ｒ６００ａ又はＲ２９０を圧縮対象冷媒とする往復式密閉型圧縮機において、
互いに摺動する一方の部材の摺動面に、二硫化モリブデン膜を０．１μｍ以上コーティングしたことを特徴とする往復式密閉型圧縮機である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。図１（ａ）は本発明に係る往復式密閉型圧縮機の第１の実施形態の構成を示す縦断面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）とは軸芯を中心にして９０度異なる角度にて密閉容器に関連する部分を断面で示した側面図であり、図２はこの往復式密閉型圧縮機を構成する圧縮部の拡大断面図である。
【００１５】
これら各図において、密閉容器１１の内部に装着されるフレーム１は、密閉容器１１と同一の軸芯部にて下方に突出する突出部を有し、この突出部に貫通孔が形成されて主軸受け３を形成している。この主軸受け３に主軸２が回転可能に装着されている。主軸２の上端部にはフレーム１の上面に突出し、偏芯して回転するクランク４を備えている。また、主軸２の下端部は主軸受け３から突出し、その突出部がモータを構成するロータ７の軸芯に挿着されている。ロータ７の外側には、ステータ８がフレーム１に一体的に固定され、図示省略のコイルスプリングを介して、密閉容器１１の底部に装着されている。フレーム１の上面にはピストン５及びシリンダ６でなる圧縮部が装着され、ピストン５のロッドがクランク４の偏芯運動に応じて、このピストン５を往復動させるように結合されている。密閉容器１１の下部に潤滑油９が溜められ、主軸２はその回転に応じて潤滑油９を吸い上げることによって、主軸受け３との潤滑を図ると共に、圧縮部の潤滑作用をも行うようになっている。また、密閉容器１１の外側面に駆動電力供給用の接続端子１０が設けられている。
【００１６】
上記のように構成された往復式密閉型圧縮機の動作を説明し、続いて、その材質等に言及することとする。接続端子１０に駆動電力供給用の電圧が印加されると、ロータ７が回転する。このとき、ロータ７と一体化された主軸２のクランク４の偏芯運動によってピストン５は往復駆動される。ピストン５を往復駆動させることによって冷媒の吸い込み、圧縮、吐出が繰り返され、図示を省略した冷凍サイクル内で、低圧冷媒ガスを高圧冷媒ガスとすることができる。
【００１７】
本実施形態は長期耐久性を確保することによって摺動部の囓り等を防ぐと共に、モータ電流の異常上昇を抑制しようとするものである。そのために、圧縮部を構成するシリンダ６は鉄鋳物材料で形成されており、この鉄鋳物材料は２．５〜４．０％のトータル炭素（Ｃ）と、１〜３％のシリコン（Ｓｉ）と、０．３〜１．２％のマンガン（Ｍｎ）とを含有し、硫黄（Ｓ）の含有率を０．２％以下に抑え、さらに、バナジウム（Ｖ）を０．１％、リン（Ｐ）を０．０６〜０．５％添加している。
【００１８】
また、この鉄鋳物材料にリン酸マンガン処理を施した後、潤滑油を介して、鉄系の材料でなるピストン５と接触するシリンダ６の接触面に二硫化モリブデン（ＭｏＳ２）膜１２を０．１μｍ以上コーティングしている。
【００１９】
図３はシリンダ６を形成する鉄鋳物材料に対するバナジウム（Ｖ）の添加割合を順次に変えて、それぞれの耐久時間をプロットして得られた特性曲線である。ここに示した特性曲線Ａから明らかなように、添加量が０．１％よりも少ないと、耐久性向上の効果が少なく、また、０．５％よりも多く添加したとしても耐久性の効果は変わらず、コストの上昇や他の特性を悪化させる虞れがある。
【００２０】
図４はシリンダ６を形成する鉄鋳物材料に対するリン（Ｐ）の添加割合を順次に変えて、それぞれの耐久時間をプロットして得られた特性曲線である。ここに示した特性曲線Ｂから明らかなように、添加量が０．０６％よりも少ないと、耐久性向上の効果が少なく、また、０．５％よりも多く添加したとしても耐久性の効果は変わらず、やはり、コストの上昇や他の特性を悪化させる虞れがある。
【００２１】
図５は鉄鋳物材料にリン酸マンガン処理を施した場合の耐久時間と、リン酸マンガン処理を施した表面に、さらに、二硫化モリブデン（ＭｏＳ２）膜を０．１μｍ以上コーテイングした場合の耐久時間を棒グラフで表した図である。このグラフから明らかなように、リン酸マンガン処理を施した場合の耐久時間がＥ１であるのに対して、さらに、二硫化モリブデン膜をコーティングすることによって耐久時間がＥ２まで、かなり大きな割合で延ばされる。
【００２２】
次に、本実施形態は潤滑油としてパラフィン系又はナフテン系の鉱油、あるいは、はエステル系油のいずれか１種類を用いる。この潤滑油は主軸２が回転する際に主軸２の底部から吸い上げられ、主軸２と主軸受け３とを潤滑しながら、クランク４が設けられたフレーム１の上部から吹き出されて、圧縮部の摺動部分の潤滑を行う。なお、パラフィン系又はナフテン系の鉱油、あるいは、はエステル系油には、油性剤及び極圧添加剤のいずれか一方又は両方が添加されている。
【００２３】
図６はナフテン系鉱油及びパラフィン系鉱油にそれぞれリン（Ｐ）またはタングステン（Ｗ）を極圧添加剤として種々の割合で添加した場合の耐久時間と添加割合との関係を示した線図であり、特性曲線Ｅはナフテン系鉱油の、特性曲線Ｆはパラフィン系鉱油の各特性を示している。この図６の線図から明らかなように、油性剤の添加量を０．１％以上とし、極圧添加剤の添加量を０．１〜１．０％とすることによって耐久時間を延長させると共に、耐久性能を向上させることができる。
【００２４】
ただし、油性剤の添加割合が１０％よりも多くなると、冷凍サイクルの熱交換器の内壁に付着し、熱交換性能を低下させるので、１０％以下とすることが妥当である。ここで、エステル系油に対する油性剤及び極圧添加剤の各添加量に対する耐久時間特性はパラフィン系鉱油と略同様であるので図示を省略する。
【００２５】
かくして、本発明の第１の実施形態によれば、Ｒ６００ａ又はＲ２９０を圧縮対象冷媒とする場合でも、長期耐久性を確保することによってモータ電流の異常上昇を抑制して安全性の高い往復式密閉型圧縮機を提供することができる。
【００２６】
図７は本発明に係る往復式密閉型圧縮機の第２の実施形態として、往復式密閉型圧縮機を構成するフレーム１を、これに嵌合する主軸２と併せて示した拡大断面図である。ここで、フレーム１と一体的に形成される主軸受け３はアルミニウム合金又は鉄系の材料で構成されており、主軸２とは常に潤滑油９の膜を介して接触している。主軸２は鉄を主成分とする鉄系の材料でなり、トータル炭素成分を２．５〜４．０％、シリコン（Ｓｉ）を１〜３％、マンガン（Ｍｎ）を０．３〜１．２％を含有させ、硫黄（Ｓ）を０．２％以下にした鋳物の加工品でなり、この加工品にリン酸マンガン処理を施した後、主軸受け３と接触する主軸２の外周面に、二硫化モリブデン（ＭｏＳ２）膜１３を０．１μｍ以上コーテイングしている。これによって、図５を用いて説明したように、リン酸マンガン処理のみを施した場合に比較して、耐久時間を大きな割合で延ばすことがでる。
【００２７】
かくして、本発明の第２の実施形態によれば、Ｒ６００ａ又はＲ２９０を圧縮対象冷媒とする場合でも、長期耐久性を確保することによってモータ電流の異常上昇を抑制して安全性の高い往復式密閉型圧縮機を提供することができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上の説明によって明らかなように、本発明によれば、Ｒ６００ａ又はＲ２９０を圧縮対象冷媒とする場合でも、長期耐久性を確保することによってモータ電流の異常上昇を抑制して安全性の高い往復式密閉型圧縮機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る往復式密閉型圧縮機の第１の実施形態の構成を示す縦断面図、及び、軸芯を中心にして９０度異なる角度にて一部を断面で示した側面図。
【図２】第１の実施形態を構成する圧縮部の拡大断面図。
【図３】第１の実施形態の作用、効果を説明するために、バナジウム（Ｖ）の含有率と耐久時間との関係を示す線図。
【図４】第１の実施形態の作用、効果を説明するために、リン（ｐ）の含有率と成績係数との関係を示す線図。
【図５】第１の実施形態の作用、効果を説明するために、リン酸マンガン処理を施した場合と、さらに、二硫化モリブデン（ＭｏＳ２）膜をコーティングした場合の耐久時間の差異を示す棒グラフ。
【図６】第１の実施形態の作用、効果を説明するために、極圧添加剤の添加割合と耐久時間との関係を示す線図。
【図７】本発明に係る往復式密閉型圧縮機の第２の実施形態として、往復式密閉型圧縮機を構成するフレームを、これに嵌合する主軸と併せて示した拡大断面図。
【符号の説明】
１　フレーム
２　主軸
３　主軸受け
４　クランク
５　ピストン
６　シリンダ
７　ロータ
８　ステータ
９　潤滑油
１０　接続端子
１１　密閉容器
１２，１３　二硫化モリブデン膜
【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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