(57)【要約】【課題】  球座部とボール部との間で焼付き・カジリが発生することを防止できる圧縮機を提供すること。【解決手段】  球座部６０の最内周面には二硫化モリブデン皮膜６６が形成されており、ジョイント５７と球座部６０との間に潤滑油４４が十分に至らない運転初期には両者が二硫化モリブデン皮膜６６の滑り特性によって潤滑される。このため、運転初期の摩擦係数が減少し、初期なじみ性・耐焼付き性が向上するので、ジョイント５７と球座部６０との間で焼付き・カジリが発生することが防止される。従って、コンプレッサ１が運転初期に焼付き・カジリの影響でロックすることが防止されるので、冷蔵運転および冷却運転が円滑に行われる。【選択図】  図1
2005036707.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ内でピストンを往復動させることに基いて流体を圧縮するレシプロ形の圧縮機において、
前記ピストンに設けられ、内周面が球状の球座部と、
前記球座部の内周面に嵌合されたボール部を有するコネクティングロッドと、
前記コネクティングロッドを介して前記ピストンを往復操作する駆動源とを備え、
前記球座部の内周面には、窒化皮膜とりん酸マンガン皮膜と二硫化モリブデン皮膜とが当該順序で形成されていることを特徴とする圧縮機。
【請求項２】
請求項１記載の圧縮機を用いて冷凍サイクルが構成され、冷媒として炭化水素冷媒が使用されていることを特徴とする冷蔵庫。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダ内でピストンを往復動させることに基いて流体を圧縮するレシプロ形の圧縮機等に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記圧縮機にはピストンの球座部にコネクティングロッドのボール部を嵌合し、駆動源の駆動力をコネクティングロッドのボール部から球座部を通してピストンに伝達する構成のものがある。この構成の場合、駆動源の駆動力で潤滑油を汲上げて球座部とボール部との間に供給しており、球座部の内周面には高硬度皮膜および潤滑油保持皮膜として窒化皮膜およびりん酸マンガン皮膜が当該順序で形成されている。
【特許文献１】特開２０００−２７４３５２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記従来構成では、駆動源の駆動開始直後には球座部とボール部との間に潤滑油が十分に至らず、球座部とボール部との間で焼付きが発生したり、カジリが発生する虞れがあった。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、球座部とボール部との間で焼付き・カジリが発生することを防止できる圧縮機等を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
＜請求項１に係る発明について＞
請求項１に係る発明は球座部の内周面に高硬度皮膜・接着材皮膜・固体潤滑材皮膜を当該順序で形成したものであり、高硬度皮膜とは球座部の表面硬度を基材に比べて高める皮膜を称する。また、固体潤滑材皮膜とは球座部の表面平滑度を基材に比べて高める皮膜を称し、接着材皮膜とは固体潤滑材皮膜を高硬度皮膜に安定的に保持する皮膜を称する。
＜請求項２に係る発明について＞
請求項２に係る発明は請求項１記載の圧縮機を用いて冷凍サイクルを構成し、冷蔵庫に搭載したものである。
【発明の効果】
【０００５】
請求項１に係る発明によれば、球座部の最内周面に固体潤滑材皮膜が形成されているので、球座部とボール部との間に潤滑油が十分に至らない運転初期には両者が固体潤滑材皮膜の滑り特性によって潤滑される。このため、運転初期の摩擦係数が減少し、初期なじみ性・耐焼付き性が向上するので、球座部とボール部との間で焼付き・カジリが発生することが防止される。
【０００６】
請求項２に係る発明によれば、圧縮機が運転初期に焼付き・カジリの影響でロックすることが防止されるので、冷却運転が円滑に行われる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
圧縮機のジョイント面に高硬度皮膜・接着材皮膜・固体潤滑材皮膜として窒化皮膜・りん酸マンガン皮膜・二硫化モリブデン皮膜を当該順序で形成し、境界潤滑時にはジョイント面を二硫化モリブデン皮膜の滑り特性によって潤滑し、流体潤滑時には潤滑油の潤滑特性によって潤滑する。以下、当該形態の具体例を図面に基いて説明する。
【実施例１】
【０００８】
１．冷凍サイクル
図３のコンプレッサ１はレシプロ形の密閉式圧縮機から構成されたものである。このコンプレッサ１にはデリバリパイプ２を介して凝縮器３が接続されており、凝縮器３は流路切換弁４の常開形の入力ポート５に接続されている。この流路切換弁４は第１の出力ポート６および第２の出力ポート７を有するものであり、第１の出力ポート６および第２の出力ポート７は流路切換弁４の状態が切換わることに基いて選択的に開放される。
【０００９】
流路切換弁４の第１の出力ポート６には冷蔵用キャピラリーチューブ８を介して冷蔵用冷却器９が接続されている。この冷蔵用冷却器９は冷凍用冷却器１０およびサクションパイプ１１を介してコンプレッサ１に接続されており、冷蔵運転時には流路切換弁４の第１の出力ポート６が開放されることに基いて炭化水素冷媒がコンプレッサ１からデリバリパイプ２・凝縮器３・冷蔵用キャピラリーチューブ８を通して冷蔵用冷却器９および冷凍用冷却器１０の双方に供給され、サクションパイプ１１を通してコンプレッサ１に戻される。
【００１０】
流路切換弁４の第２の出力ポート７には冷凍用キャピラリーチューブ１２を介して冷凍用冷却器１０が接続されており、冷凍運転時には流路切換弁４の第２の出力ポート７が開放されることに基いて炭化水素冷媒がコンプレッサ１からデリバリパイプ２・凝縮器３・冷凍用キャピラリーチューブ１２を通して冷凍用冷却器１０に供給され、サクションパイプ１１を通してコンプレッサ１に戻される。
２．冷蔵庫
冷蔵庫本体２１は、図４に示すように、前面が開口する矩形箱状をなすものであり、外箱２２および内箱２３間に断熱材２４を充填することに基づいて構成されている。この冷蔵庫本体２１内の後端部には機械室２５が形成されており、機械室２５内にはコンプレッサ１および凝縮器３が固定されている。
【００１１】
冷蔵庫本体２１内には最下部に位置して冷凍室２６が形成されている。この冷凍室２６の前面には扉２７が前後方向へスライド可能に装着されており、冷凍室２６の前面は扉２７のスライド操作に基づいて開閉される。また、冷蔵庫本体２１内には冷凍室２６の上方に位置して製氷室２８が形成されており、製氷室２８の前面には扉２９が前後方向へスライド可能に装着されている。この製氷室２８は冷凍室２６内に通じるものであり、製氷室２８の前面は扉２９のスライド操作に基づいて開閉される。
【００１２】
冷蔵庫本体２１内には冷凍室２６および製氷室２８の後方に位置して冷凍用冷気生成室３０が形成されている。この冷凍用冷気生成室３０内には冷凍用ファン装置３１が固定されており、冷凍用ファン装置３１の駆動時には、矢印で示すように、冷凍用ファン装置３１から冷凍室２６内および製氷室２８内に風が吐出され、冷凍室２６内の下端部を通して冷凍用冷気生成室３０内に吸引される。この冷凍用冷気生成室３０内には冷凍用冷却器１０が固定されており、冷凍用冷却器１０は冷凍室２６内および製氷室２８内を循環する風を冷却することに基いて冷風化する。
【００１３】
冷蔵庫本体２１内には製氷室２８の上方に位置して野菜室３２が形成されている。この野菜室３２の前面には扉３３が前後方向へスライド可能に装着されており、野菜室３２の前面は扉３３のスライド操作に基づいて開閉される。また、冷蔵庫本体２１内には野菜室３２の上方に位置して冷蔵室３４が形成されており、冷蔵室３４の前面には扉３５が垂直な軸を中心に回動可能に装着されている。この冷蔵室３４は下方の野菜室３２内に通じるものであり、冷蔵室３４の前面は扉３５の回動操作に基づいて開閉される。
【００１４】
冷蔵庫本体２１内には野菜室３２の後方に位置して冷蔵用冷気生成室３６が形成されている。この冷蔵用冷気生成室３６内には冷蔵用ファン装置３７が固定されており、冷蔵用ファン装置３７の駆動時には冷蔵用ファン装置３７から野菜室３２内および冷蔵室３４内に風が吐出され、野菜室３２の下端部を通して冷蔵用冷気生成室３６内に吸引される。この冷蔵用冷気生成室３６内には冷蔵用冷却器９が固定されており、冷蔵用冷却器９は野菜室３２内および冷蔵室３４内を循環する風を冷却することに基づいて冷風化する。
３．コンプレッサ
コンプケース４１は、図１の（ａ）に示すように、下ケース４２と上ケース４３とを気密状態に接合することに基いて構成された密閉ケースからなるものであり、コンプケース４１内には鉱油からなる潤滑油４４が貯留されている。このコンプケース４１内にはブラケット４５が固定されており、ブラケット４５には駆動源に相当するコンプモータ４６が吊持されている。このコンプモータ４６はインナロータ形の３相ＤＣブラシレスモータからなるものであり、ステータコア４７にステータコイル４８を巻装してなるステータ４９とロータコア５０にロータマグネット５１を装着してなるロータ５２とを有している。このロータ５２の中心部には軸心線ＣＬに対して平行なシャフト５３が固定されており、シャフト５３の下端部は潤滑油４４中に浸漬されている。
【００１５】
ブラケット４５には軸受５４が固定されており、シャフト５３は軸受５４の内周面に回転可能に嵌合されている。また、シャフト５３の上端部には垂直なロッドベース５５が固定されている。このロッドベース５５はシャフト５３の軸心線ＣＬに対して偏心するピン状をなすものであり、シャフト５３の回転時にはロッドベース５５が軸心線ＣＬを中心に円周方向へ移動する。このロッドベース５５には水平な鋼鉄製のコネクティングロッド５６が固定されており、コネクティングロッド５６の先端部には球状をなす鋼鉄製のジョイント５７が固定されている。尚、ジョイント５７はボール部に相当するものである。
【００１６】
ブラケット４５には円筒状のシリンダ５８が固定されている。このシリンダ５８の内周面には鋼鉄製のピストン５９が直線的にスライド可能に嵌合されており、ピストン５９には内周面が球状の球座部６０が形成されている。この球座部６０の内周面にはコネクティングロッド５６のジョイント５７が回転可能に嵌合されており、コンプモータ４６の駆動時にはコネクティングロッド５６がロッドベース５５と共に移動することに基いてピストン５９がシリンダ５８の内周面に沿って直線的に往復動する。即ち、ジョイント５７および球座部６０はコネクティングロッド５６の運動力をピストン５９に伝達するボールジョイントを構成するものである。
【００１７】
コンプケース４１には冷凍サイクルのサクションパイプ１１が接続されており、コンプモータ４６の駆動時には炭化水素冷媒がサクションパイプ１１を通してコンプケース４１内に吸引され、コンプケース４１内からシリンダ５８の吸込口を通してシリンダ５８内に吸引される。そして、ピストン５９の押圧力によってシリンダ５８内で圧縮され、シリンダ５８の吐出口から冷凍サイクルのデリバリパイプ２内に吐出される。
【００１８】
シャフト５３には給油通路６１が形成されている。この給油通路６１は軸心線ＣＬに対して傾斜するものであり、給油通路６１の下端部はシャフト５３の下端面に開口している。また、シャフト５３の外周面には螺旋状の給油溝６２が形成されている。この給油溝６２は軸受５４の内周面に対向配置されたものであり、給油溝６２の下端部は給油通路６１の上端部に繋がっている。また、ロッドベース５５には排油通路６３が形成されている。この排油通路６３の下端部は給油溝６２の上端部に繋がり、排油通路６３の上端部はロッドベース５５の上端面に開口している。
【００１９】
給油通路６１・給油溝６２・排油通路６３は遠心式の給油機構を構成するものであり、コンプモータ４６の駆動時には潤滑油４４が遠心力で給油通路６１に沿って汲み上げられ、給油溝６２に沿って押上げられる。この給油溝６２に沿って上昇する潤滑油４４の一部は給油溝６２内から漏れ、シャフト５３の外周面と軸受５４の内周面との間を潤滑する。また、給油溝６２に沿って上昇する潤滑油４４の残りは排油通路６３の上端部から飛散する。そして、ジョイント５７の外周面と球座部６０の内周面との間・シリンダ５８の内周面とピストン５９の外周面との間に侵入し、潤滑機能を発揮する。
【００２０】
球座部６０には、図１の（ｂ）に示すように、内周面に位置して窒化皮膜６４が形成されている。この窒化皮膜６４は球座部６０の内周面にタフトライド処理（日本パーカライジング株式会社の商品名）を施すことに基いて形成されたものであり、タフトライド処理とは塩浴軟窒化処理方法の一つである。このタフトライド処理とは球座部６０を鉄の変態温度以下の低温度で処理して鉄中にＮ，Ｃ，Ｏ元素を浸透させるものであり、基材の表面硬度を高める機能を有している。
【００２１】
球座部６０には窒化皮膜６４の内周面に位置してりん酸マンガン皮膜６５が形成されている。このりん酸マンガン皮膜６５はマンガン塩を含むりん酸水溶液中に球座部６０を浸漬することで生成されるものであり、自己犠牲的に磨耗して摺動表面を保護する初期なじみ性に優れるものである。このりん酸マンガン皮膜６５は表面が粗くて潤滑油４４の保持性が高いので、一般的には液体潤滑を持続する目的で使用される。
【００２２】
球座部６０にはりん酸マンガン皮膜６５の内周面に位置して二硫化モリブデン皮膜６６が形成されている。この二硫化モリブデン皮膜６６は固体潤滑材として機能するものであり、りん酸マンガン皮膜６５の表面に楔のように食込むことで窒化皮膜６４の表面にりん酸マンガン皮膜６５を介して安定的に保持されている。即ち、りん酸マンガン皮膜６５は初期なじみ性を高める本来の機能を有しておらず、二硫化モリブデン皮膜６６の窒化皮膜６４に対する接着材皮膜として機能する。
【００２３】
ジョイント５７および球座部６０間の潤滑状態は境界潤滑から混合潤滑を経て流体潤滑に移行する。境界潤滑とは両者の間に潤滑油４４が十分に至らない運転初期の摺動状態であり、境界潤滑時には両者が二硫化モリブデン皮膜６６の滑り特性によって潤滑される。流体潤滑とは両者の間に潤滑油４４が十分に浸透した摺動状態であり、流体潤滑時には両者が潤滑油４４の潤滑特性によって潤滑される。混合潤滑とは境界潤滑および流体潤滑の間の潤滑状態であり、混合潤滑時には両者が二硫化モリブデン皮膜６６の滑り特性および潤滑油４４の潤滑特性の双方によって潤滑される。
【００２４】
上記実施例によれば、球座部６０の最内周面に二硫化モリブデン皮膜６６を形成したので、ジョイント５７と球座部６０との間に潤滑油４４が十分に至らない運転初期には両者が二硫化モリブデン皮膜６６の滑り特性によって潤滑される。このため、運転初期の摩擦係数が減少し、初期なじみ性・耐焼付き性が向上するので、ジョイント５７と球座部６０との間で焼付き・カジリが発生することが防止される。従って、コンプレッサ１が運転初期に焼付き・カジリの影響でロックすることが防止されるので、冷蔵運転および冷却運転が円滑に行われる。
【００２５】
図２は潤滑状態とストライベック曲線とを示すものである。このストライベック曲線とは摩擦係数とゾンマフェルト数との関係を示すものであり、ゾンマフェルト数とは「粘度＊（相対速度／荷重）」を称する。運転初期の境界潤滑時には、破線および実線を比較することから明らかなように、摩擦係数が減少するので、初期なじみ性・耐焼付き性・耐磨耗性が向上する。
【００２６】
尚、上記実施例においては、コンプレッサ１を冷蔵庫の冷凍サイクルの利用したが、これに限定されるものではなく、例えばエアコンディショナーの冷凍サイクルに利用したり、内燃機関に利用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施例を示す図（ａはコンプレッサの内部構成を示す断面図，ｂは球座部のコーティング状態を示すＸ線に沿う断面図）
【図２】ストライベック曲線と潤滑状態とを示す図
【図３】冷凍サイクルを示す図
【図４】冷蔵庫の内部構成を示す断面図
【符号の説明】
【００２８】
１はコンプレッサ（圧縮機）、４６はコンプモータ（駆動源）、５６はコネクティングロッド、５７はジョイント（ボール部）、５８はシリンダ、５９はピストン、６０は球座部、６４は窒化皮膜、６５はりん酸マンガン皮膜、６６は二硫化モリブデン皮膜を示している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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